JP2000049605A - A/d conversion circuit - Google Patents
A/d conversion circuitInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、A/D変換回路に
関し、特に消費電力を押さえ、雑音の影響を少なくした
A/D変換回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an A / D conversion circuit, and more particularly to an A / D conversion circuit which suppresses power consumption and reduces the influence of noise.
【0002】[0002]
【従来の技術】A/D変換回路においては、A/D変換
に必要な所定の時間に亙ってアナログ入力が一定に保た
れないと正確な変換ができない。アナログ入力を保つた
めに、A/D変換器の前段に、入力アナログ信号を一定
時間保持するためのサンプルホールド回路(sample and
hold circuit )を設置する必要がある。通常このサン
プルホールド回路はアナログスイッチとコンデンサの組
み合わせで構成されることが多い。2. Description of the Related Art In an A / D conversion circuit, accurate conversion cannot be performed unless the analog input is kept constant for a predetermined time required for the A / D conversion. In order to maintain the analog input, a sample and hold circuit (sample and hold) for holding the input analog signal for a certain time is provided before the A / D converter.
hold circuit). Usually, this sample-and-hold circuit is often constituted by a combination of an analog switch and a capacitor.
【0003】この入力アナログ信号のサンプル・ホール
ド用のコンデンサでは、その容量Cの平方根に反比例す
るKT/Cノイズと呼ばれる雑音が発生し、これがA/
D変換回路の支配的な雑音になっている。さらにもし、
A/D変換回路の出力にディジタルゲインを掛けるとす
ると、このKT/Cノイズが目立ってくるという問題が
あった。The capacitor for sampling and holding the input analog signal generates noise called KT / C noise, which is inversely proportional to the square root of the capacitance C of the capacitor.
This is the dominant noise of the D conversion circuit. Furthermore,
If a digital gain is applied to the output of the A / D conversion circuit, the KT / C noise becomes prominent.
【0004】このKT/Cノイズを押さえるために、仮
にサンプル・ホールド用のコンデンサに容量Cの大きな
ものを用いるとすると、サンプル・ホールドを十分にセ
ットリング(整定:settling)するために必要
とされる消費電流が増加することになり、また、時定数
が大きくなって変換速度が低下するという問題が生まれ
る。If it is assumed that a capacitor having a large capacitance C is used as a sample and hold capacitor in order to suppress the KT / C noise, it is necessary to sufficiently set and set the sample and hold. However, there arises a problem that the current consumption increases and the time constant becomes large, and the conversion speed decreases.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、サンプ
ル・ホールド用のコンデンサは、その容量の平方根に反
比例する雑音を発生し、これがA/D変換回路の支配的
な雑音になる。この雑音を低減するために、サンプル・
ホールド用のコンデンサの容量を大きくとるとすると、
セットリングに必要な消費電力が増加し、変換速度が低
下するという問題がある。As described above, the sample-and-hold capacitor generates noise that is inversely proportional to the square root of its capacitance, which is the dominant noise of the A / D conversion circuit. To reduce this noise,
Assuming that the capacity of the hold capacitor is large,
There is a problem that power consumption required for settling increases and conversion speed decreases.
【0006】本発明は、比較的簡単な方法でこの点を解
決して、消費電力が少なくかつ変換されたディジタル出
力に現れる雑音の影響が比較的小さなA/D変換回路の
実現を課題とする。An object of the present invention is to solve this problem by a relatively simple method and to realize an A / D conversion circuit which consumes less power and has a relatively small influence of noise appearing in a converted digital output. .
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明は、入力アナログ信号を一定時間保持するた
めの容量手段を有するサンプルホールド手段と、このサ
ンプルホールド手段で保持された入力アナログ信号をA
/D変換するA/D変換手段と、このA/D変換手段の
出力に利得定数を掛けるディジタル乗算手段とを具備す
るA/D変換回路において、前記容量手段は容量値の異
なる複数の容量素子と、この複数の容量素子のうち、前
記利得定数が大きい時は容量値の大きな容量素子を、前
記利得定数が小さい時は容量値の小さな容量素子を選択
する容量選択手段とを具備することを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a sampling and holding means having capacity means for holding an input analog signal for a predetermined time, and an input analog signal held by the sampling and holding means. A
In an A / D conversion circuit including A / D conversion means for performing A / D conversion and digital multiplication means for multiplying an output of the A / D conversion means by a gain constant, the capacitance means includes a plurality of capacitance elements having different capacitance values. And a capacitance selecting means for selecting a capacitance element having a large capacitance value when the gain constant is large and a capacitance element having a small capacitance value when the gain constant is small among the plurality of capacitance elements. Features.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるA/D変換
回路を添付図面を参照にして詳細に説明する。図1は、
本発明のA/D変換回路の一実施の形態の構成を示すブ
ロック図である。図1で、10はA/D変換回路であ
り、1はA/D変換器、2は乗算器、3はマイクロコン
ピュータ、4はA/D変換器1内のサンプル・ホールド
回路のコンデンサを切り替えるパルスを発生するコンデ
ンサ切り替えパルスブロックである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an A / D conversion circuit according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG.
1 is a block diagram illustrating a configuration of an embodiment of an A / D conversion circuit according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes an A / D conversion circuit, 1 denotes an A / D converter, 2 denotes a multiplier, 3 denotes a microcomputer, and 4 denotes a capacitor of a sample and hold circuit in the A / D converter 1. This is a capacitor switching pulse block that generates a pulse.
【0009】変換されるべきアナログ入力信号は、A/
D変換器1に入力されてディジタル信号に変換される。
変換されたディジタル信号は、乗算器2でマイクロコン
ピュータ3から送られてくるゲイン信号と掛け合わさ
れ、増幅されたディジタル出力信号を出力する。ここ
で、このゲイン信号として、マイクロコンピュータ3か
ら、A/D変換回路10の出力の時間積分値に反比例し
た信号を出力するようにするとディジタルAGC(自動
利得制御)回路を構成することができる。The analog input signal to be converted is A /
The signal is input to the D converter 1 and converted into a digital signal.
The converted digital signal is multiplied by the gain signal sent from the microcomputer 3 by the multiplier 2 to output an amplified digital output signal. Here, a digital AGC (automatic gain control) circuit can be configured by outputting a signal inversely proportional to the time integral of the output of the A / D conversion circuit 10 from the microcomputer 3 as the gain signal.
【0010】また、マイクロコンピュータ3から送られ
てくるゲイン信号は同じタイミングでコンデンサ切り替
えパルスブロック4に送られ、コンデンサ切り替えパル
スブロック4はA/D変換器1のサンプル・ホールド回
路に使用されるコンデンサの切り替えパルスをこのゲイ
ン信号を元に作成する。A gain signal sent from the microcomputer 3 is sent to the capacitor switching pulse block 4 at the same timing, and the capacitor switching pulse block 4 is used for a capacitor used in the sample and hold circuit of the A / D converter 1. Is generated based on this gain signal.
【0011】図2に、本発明のA/D変換回路に用いら
れるA/D変換器1内のサンプル・ホールド回路の一例
の回路図を示した。図2で、11および12は初段のコ
ンデンサであり、アンプ15の入力インピーダンスを構
成する入力コンデンサである。13および14は後段の
コンデンサであり、アンプ15のフィードバックインピ
ーダンスを構成するフィードバックコンデンサである。
各コンデンサ11、12、13、14にはそのコンデン
サを選択するスイッチ手段が設けられているものとす
る。また、コンデンサ11の容量C11とコンデンサ11
の容量C12の間にはC12>C11という大小関係が、コン
デンサ13の容量C13とコンデンサ14の容量C14の間
にはC14>C13という大小関係が成り立っている。15
はアンプである。FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a sample and hold circuit in the A / D converter 1 used in the A / D conversion circuit of the present invention. In FIG. 2, reference numerals 11 and 12 denote first stage capacitors, which are input capacitors constituting the input impedance of the amplifier 15. Reference numerals 13 and 14 denote capacitors at the subsequent stage, which are feedback capacitors constituting the feedback impedance of the amplifier 15.
It is assumed that each of the capacitors 11, 12, 13, and 14 is provided with switch means for selecting the capacitor. Further, the capacitance C11 of the capacitor 11 and the capacitor 11
And the capacitance C13 of the capacitor 13 and the capacitance C14 of the capacitor 14 have a relation of C14> C13. Fifteen
Is an amplifier.
【0012】サンプル・ホールド回路は、入力コンデン
サ11、12、フィードバックコンデンサ13、14お
よび各コンデンサに電流を流すためのアンプ15から構
成されている。パイプライン方式のA/D変換器の場合
は、このようなサンプル・ホールド回路が直列に複数段
つながった構成になる。The sample and hold circuit comprises input capacitors 11 and 12, feedback capacitors 13 and 14, and an amplifier 15 for supplying a current to each capacitor. In the case of a pipeline type A / D converter, such a sample-and-hold circuit has a configuration in which a plurality of stages are connected in series.
【0013】このサンプル・ホールド回路で用いられる
コンデンサ11、12、13、14はその容量の平方根
に反比例する雑音(KT/Cノイズ)を発生し、この雑
音がA/D変換器1での支配的な雑音になっている。し
たがって、図1で、乗算器2の乗算ゲインが大きい時
は、増幅されたディジタル信号の雑音のレベルを低くす
るために、コンデンサ切り替えパルスブロック4は容量
の大きい側のコンデンサ12、14を選択する。ただ
し、この場合は、時定数が大きくなるとともに、大きな
アナログ入力がはいった場合にアンプ15に流れる電流
が大きくなり消費電力が大きくなるという問題がある。The capacitors 11, 12, 13, and 14 used in the sample and hold circuit generate noise (KT / C noise) inversely proportional to the square root of the capacitance, and this noise is controlled by the A / D converter 1. Noise. Therefore, in FIG. 1, when the multiplication gain of the multiplier 2 is large, the capacitor switching pulse block 4 selects the capacitors 12 and 14 having the larger capacitance in order to lower the noise level of the amplified digital signal. . However, in this case, there is a problem that the time constant increases, and when a large analog input enters, the current flowing through the amplifier 15 increases, thereby increasing power consumption.
【0014】一方、乗算ゲインが小さい時には、コンデ
ンサ切り替えパルスブロック4は容量の小さい側のコン
デンサ11、13を選択する。これにより、アンプ15
に流がす電流が小さくても、大きなアナログ入力信号を
セットリングすることができ、消費電力をおさえること
ができる。On the other hand, when the multiplication gain is small, the capacitor switching pulse block 4 selects the capacitors 11 and 13 having the smaller capacitance. Thereby, the amplifier 15
Even if the current flowing through the analog input signal is small, a large analog input signal can be set and power consumption can be reduced.
【0015】以上では、コンデンサが容量の大きなもの
と小さなもので組になっていて、乗算ゲインの大きさに
よってそのどちらかを選択するように説明したが、この
コンデンサの組が例えば3個とか、4個等のさらに多数
の容量の異なったコンデンサで構成されていて、乗算ゲ
インが最も大きい時は最も容量の大きいものを、乗算ゲ
インが最も小さい時は最も容量の小さいものを、中間の
ゲインの時は中間の容量のものを選択するようにして、
乗算ゲインに応じて細かく対応するようにすることもも
ちろん可能で、ノイズ、消費電力に対してより細やかな
対応ができる。In the above, a description has been given of a case in which the capacitors are composed of a large-capacity capacitor and a small-capacity capacitor, and one of them is selected according to the magnitude of the multiplication gain. Four or more different capacitors having different capacities, the one having the largest capacitance when the multiplication gain is the largest, the one having the smallest capacitance when the multiplication gain is the smallest, and the middle gain At times, try to choose a medium capacity,
It is, of course, possible to respond finely according to the multiplication gain, and it is possible to respond more finely to noise and power consumption.
【0016】図1に示した本実施の形態のA/D変換回
路10を集積化するにあたって、乗算器2をA/D変換
器1と同一のチップ内に収納せず、A/D変換回路10
に続くDSP(ディジタル信号処理回路:Digital Sign
al Processor)側のチップにマイクロコンピュータ3な
どと共に収納することも可能である。In integrating the A / D conversion circuit 10 of the present embodiment shown in FIG. 1, the multiplier 2 is not housed in the same chip as the A / D converter 1, and the A / D conversion circuit 10
DSP (Digital Signal Processing Circuit: Digital Sign)
al Processor) side can be stored together with the microcomputer 3 and the like.
【0017】[0017]
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項1の
発明は、入力アナログ信号を一定時間保持するための容
量手段を有するサンプルホールド手段と、このサンプル
ホールド手段で保持された入力アナログ信号をA/D変
換するA/D変換手段と、このA/D変換手段の出力に
利得定数を掛けるディジタル乗算手段とを具備するA/
D変換回路において、容量手段は容量値の異なる複数の
容量素子と、利得定数に応じてこの複数の容量素子のう
ちのいずれか1つを選択する容量選択手段とを具備する
ことを特徴とする。これにより、比較的簡単な方法で、
状況に合わせてサンプルホールド用の容量素子を選択す
ることができる。As described above, according to the first aspect of the present invention, there is provided a sampling and holding means having a capacitance means for holding an input analog signal for a predetermined time, and an input analog signal held by the sampling and holding means. A / D conversion means for A / D conversion of the A / D conversion means, and digital multiplication means for multiplying the output of the A / D conversion means by a gain constant.
In the D conversion circuit, the capacitance means includes a plurality of capacitance elements having different capacitance values, and a capacitance selection means for selecting any one of the plurality of capacitance elements according to a gain constant. . This allows for a relatively simple
A capacitor for sample and hold can be selected according to the situation.
【0018】本発明の請求項2の発明は、容量選択手段
は、利得定数が大きい時は容量値の大きな容量素子を、
利得定数が小さい時は容量値の小さな容量素子を選択す
ることを特徴とする。これにより、比較的簡単な方法
で、消費電力が少なく、出力に現れる雑音の影響が比較
的小さなA/D変換回路を実現することができる。According to a second aspect of the present invention, the capacitance selecting means includes a capacitance element having a large capacitance value when the gain constant is large.
When the gain constant is small, a capacitance element having a small capacitance value is selected. Thus, an A / D conversion circuit with low power consumption and relatively little influence of noise appearing on the output can be realized by a relatively simple method.
【図1】本発明のA/D変換回路の一実施の形態の構成
を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of an A / D conversion circuit of the present invention.
【図2】図1の実施の形態のA/D変換器内のサンプル
・ホールド回路の回路図。FIG. 2 is a circuit diagram of a sample and hold circuit in the A / D converter according to the embodiment of FIG. 1;
1…A/D変換器、2…乗算器、3…マイクロコンピュ
ータ、4…コンデンサ切り替えパルスブロック、10…
A/D変換回路、11、12…初段コンデンサ、13、
14…後段コンデンサ、15…アンプ。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... A / D converter, 2 ... Multiplier, 3 ... Microcomputer, 4 ... Capacitor switching pulse block, 10 ...
A / D conversion circuit, 11, 12 ... first stage capacitor, 13,
14: Post-stage capacitor, 15: Amplifier.
Claims (2)
めの容量手段を有するサンプルホールド手段と、このサ
ンプルホールド手段で保持された入力アナログ信号をA
/D変換するA/D変換手段と、このA/D変換手段の
出力に利得定数を掛けるディジタル乗算手段とを具備す
るA/D変換回路において、 前記容量手段は容量値の異なる複数の容量素子と、前記
利得定数に応じてこの複数の容量素子のうちのいずれか
1つを選択する容量選択手段とを具備することを特徴と
するA/D変換回路。1. A sample-and-hold means having a capacitor means for holding an input analog signal for a predetermined time, and an input analog signal held by the sample-and-hold means is stored in an A
An A / D conversion circuit comprising: A / D conversion means for performing A / D conversion; and digital multiplication means for multiplying an output of the A / D conversion means by a gain constant, wherein the capacitance means includes a plurality of capacitance elements having different capacitance values. An A / D conversion circuit, comprising: a capacitance selection unit that selects any one of the plurality of capacitance elements according to the gain constant.
きい時は容量値の大きな容量素子を、前記利得定数が小
さい時は容量値の小さな容量素子を選択することを特徴
とする請求項1に記載のA/D変換回路。2. The capacitance selection means selects a capacitance element having a large capacitance value when the gain constant is large, and selects a capacitance element having a small capacitance value when the gain constant is small. 3. The A / D conversion circuit according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10217867A JP2000049605A (en) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | A/d conversion circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10217867A JP2000049605A (en) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | A/d conversion circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000049605A true JP2000049605A (en) | 2000-02-18 |
Family
ID=16711022
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10217867A Pending JP2000049605A (en) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | A/d conversion circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000049605A (en) |
-
1998
- 1998-07-31 JP JP10217867A patent/JP2000049605A/en active Pending
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