JP2002033664A5 - - Google Patents

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【特許請求の範囲】
【請求項１】 アナログ入力信号を複数の二進出力ビットに変換するアナログ−デジタル変換回路（１０）において、前記アナログ入力信号を受け取る反転端子（４７）と出力端子（４９）を備える演算増幅器（４６）と、前記演算増幅器（４６）の前記出力端子（４９）と前記反転端子（４７）との間に接続された積分コンデンサ（４４）であって、前記アナログ入力信号の積分値に比例する電荷量を蓄積する積分コンデンサ（４４）と、前記演算増幅器（４６）の前記出力端子（４９）と前記反転端子（４７）とに選択的に接続され、前記演算増幅器（４６）の出力電荷が第２の所定の電荷レベル（３００）に実質的に等しいときに前記積分コンデンサ（４４）から第１の所定の電荷（３１０）を除去する電荷減算回路（３６）であって、前記第１の所定の電荷（３１０）が前記積分コンデンサ（４４）から複数回除去され、前記積分コンデンサ（４４）からの前記第１の所定の電荷（３１０）の複数回の除去によって、前記積分コンデンサ（４４）の蓄積可能な最大電荷より前記アナログ入力信号の前記積分値が大きくなることができるようにする、当該電荷減算回路（３６）と、前記電荷減算回路（３６）に接続されたデジタル論理回路（６６）であって、前記電荷減算回路（３６）によって前記第１の所定の電荷（３１０）が前記積分コンデンサ（４４）から除去された回数を追跡して、前記複数の二進出力ビットのうち少なくとも１ビットを供給する当該デジタル論理回路（６６）と、前記演算増幅器（４６）の前記出力（４９）と前記積分コンデンサ（４４）とに接続され、前記積分コンデンサ（４４）から前記第１の所定の電荷（３１０）が前記複数回除去された後に前記積分コンデンサ（４４）内に蓄積されている電荷量に実質的に等しい残余電荷量を決定する残余量子化回路（４５０）であって、前記残余電荷に対応する、前記複数の二進出力ビットのうちの少なくとも１つの追加ビットを供給する当該残余量子化回路（４５０）と、を備えるアナログ−デジタル変換回路（１０）。
【請求項２】 前記演算増幅器（４６）の前記出力端子（４９）に選択的に接続される低域通過フィルタ回路（５８２）であって、前記積分コンデンサ（４４）から前記第１の所定の電荷（３１０）を除去した回数が所定の数より少ないときに前記出力端子（４９）に接続される当該低域通過フィルタ（５８２）をさらに備える請求項１のアナログ−デジタル変換回路（１０）。
【請求項３】 前記低域通過フィルタ（５８２）は、直列接続された抵抗（５５２）及びコンデンサ（５５３）を備え、
前記第１の所定の電荷が前記積分コンデンサから除去される回数が所定時間にわたって測定される、請求項２のアナログ−デジタル変換回路（１０）。
【請求項４】 前記アナログ入力信号は電流信号又は電圧信号で構成されている、請求項１のアナログ−デジタル変換回路（１０）。
【請求項５】 前記残余電荷は前記第２の所定の電荷量より少なく、
前記第１の所定の電荷が前記積分コンデンサ（４４）から除去されたため、前記第１の所定の電荷は前記積分コンデンサ内の蓄積電荷量より大きい、請求項１のアナログ−デジタル変換回路（１０）。
【請求項６】 前記残余量子化回路（４５０）は、少なくとも１つの積分及び折返し回路（４１０）を備え、前記積分及び折返し回路（４１２）の各々はパイプライン直列構成で接続され、前記積分及び折返し回路（４１２）の各々は、イ）積分及び折返し用残余電荷を受け取る前記少なくとも１つの積分及び折返し回路（４１０）の先行する積分及び折返し回路（４１２）の出力部に接続されたサンプル及び保持回路（４１４）であって、前記少なくとも１つの積分及び折返し回路（４１２）のうちの第１の積分及び折返し回路は、前記残余電荷を前記積分コンデンサ（４４）から受け取る前記演算増幅器（４６）の前記出力端子（４９）と前記積分コンデンサ（４４）に接続されている、当該サンプル及び保持回路と、ロ）反転端子（６３４）と出力端子（６４０）を備える積分及び折返し用演算増幅器（６３０）であって、前記サンプル及び保持回路（４１４）が前記積分及び折返し用演算増幅器（６３０）の前記反転端子（６３４）に接続されている、当該積分及び折返し用演算増幅器と、ハ）前記積分及び折返し用演算増幅器（６３０）の前記出力端子（６４０）と前記反転端子（６３４）との間に接続された積分及び折返し用積分コンデンサ（６１２）であって、前記積分及び折返し用積分コンデンサ（６１２）は、前記先行する積分及び折返し回路（４１０）からの前記積分及び折返し用残余電荷の積分値に実質的に比例する積分及び折返し用電荷量を蓄積する、当該積分及び折返し用積分コンデンサと、ニ）前記積分及び折返し用演算増幅器（６３０）の前記出力端子（６４０）と前記反転端子（６３４）に選択的に接続された積分及び折返し用電荷減算回路（７１６）であって、前記積分及び折返し用演算増幅器（６３０）の出力電荷が第２の積分及び折返し用の所定の電荷（３００）に実質的に等しいとき、前記積分及び折返し用電荷減算回路（７１６）は第１の積分及び折返し用の所定の電荷（３１０）を前記積分及び折返し用積分コンデンサ（６１２）から除去し、前記第１の積分及び折返し用の所定の電荷（３１０）は前記積分及び折返し用積分コンデンサ（６１２）から複数回除去される、当該積分及び折返し用電荷減算回路と、ホ）前記積分及び折返し用電荷減算回路（７１６）に接続された積分及び折返し用デジタル論理回路（７３０）であって、前記デジタル論理回路（７３０）は、前記前記積分及び折返し用電荷減算回路（７１６）によって第１の積分及び折返し用の所定の電荷（３１０）が前記積分及び折返し用積分コンデンサ（６１２）から除去される回数を追跡して、前記複数の二進出力ビットのうちの前記少なくとも１つの追加ビットを供給する、当該積分及び折返し用デジタル論理回路（７３０）と、を備える、請求項１のアナログ−デジタル変換回路（１０）。
【請求項７】 アナログ入力信号を複数の二進出力ビットに変換するアナログ−デジタル変換器（１０）であって、前記アナログ入力信号を受信し、前記アナログ入力信号に比例する電荷量を蓄積する積分回路（４０）と、前記積分回路（４０）に選択的に接続され、前記積分回路（４０）に格納された電荷が第２の所定の電荷（３００）に実質的に等しいときに前記積分回路（４０）に蓄積された前記電荷から第１の所定の電荷（３１０）を除去する減算回路（３６）であって、前記第１の所定の電荷（３１０）が前記積分回路（４０）から複数回除去される、当該減算回路と、前記減算回路（３６）に接続され、前記減算回路（３６）によって前記第１の所定の電荷（３１０）が前記積分回路（４０）から除去される回数を追跡する論理回路（６６）であって、前記複数の二進出力ビットのうちの少なくとも１ビットを供給する、当該論理回路とを備えるアナログ−デジタル変換回路（１０）。
【請求項８】 前記積分回路（４０）に接続されたアナログ−デジタル変換器（４５０）をさらに備え、前記アナログ−デジタル変換器は前記積分回路（４０）の残余電荷を決定し、前記第１の所定の電荷（３１０）が前記積分回路（４０）から前記回数除去された後の前記残余電荷は前記積分回路（４０）の蓄積電荷に実質的に等しく、前記アナログ−デジタル変換器（４５０）は、前記残余電荷に対応する前記複数の出力ビットのうちの追加ビットを提供し、
前記積分回路（４０）に選択的に接続された低域通過フィルタ回路（５８２）をさらに備え、前記第２の電荷を前記積分回路（４０）から除去した前記回数が所定の数より少ないときに前記低域通過フィルタ回路は前記積分回路（４０）に接続される、請求項７のアナログ−デジタル変換回路（１０）。
【請求項９】 アナログ入力信号を複数の二進出力ビットに変換する方法において、前記アナログ入力信号を演算増幅器と積分コンデンサに供給する工程であって、前記積分コンデンサは前記演算増幅器の反転入力端子と出力端子との間に接続される、当該工程と、前記アナログ入力信号の積分値に比例する電荷量を前記積分コンデンサに蓄積する工程と、前記演算増幅器の出力電荷は第２の所定の電荷に実質的に等しいときに、前記積分コンデンサから第１の所定の電荷量を減らす工程と、前記第１の所定の電荷量が前記積分コンデンサから減らされる回数を追跡する工程と、減算前記第１の所定の電荷を減らす前記工程で前記第１の所定の電荷量が前記積分コンデンサから減らされた回数から、前記複数の二進出力ビットのうちの少なくとも１ビットを決定する工程であって、前記第１の所定の電荷量を前記積分コンデンサから前記回数除去することによって、前記アナログ入力信号の積分値を、前記積分コンデンサによって蓄積可能な最大電荷量よりも大きくできる、当該工程と、前記積分コンデンサの残余電荷量から前記複数の二進出力ビットのうちの少なくとも１つの追加ビットを決定する工程であって、前記第１の所定の電荷が前記積分コンデンサから前記回数除去された後の前記残余電荷量が前記積分コンデンサの蓄積電荷量に実質的に等しい、当該工程と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】 少なくとも１つの１つのアナログ入力信号を少なくとも１つの複数の二進出力ビットに変換するマルチチャネル型アナログ−デジタル変換回路（４００）であって、複数のチャネル（４１０）を含み、前記複数のチャネル（４１０）の各チャネルが、前記アナログ入力信号に接続された反転端子（４７）と出力端子を備える演算増幅器（４６）と、前記演算増幅器（４６）の前記反転端子（４７）と前記出力端子（４９）との間に接続された積分コンデンサ（４４）であって、前記入力信号の積分値に比例する電荷量を蓄積する、当該積分コンデンサ（４４）と、前記演算増幅器（４６）の前記反転端子（４７）と前記出力端子（４９）に選択的に接続される電荷減算回路（３６）であって、前記演算増幅器（４６）の出力電荷が第２の所定の電荷（３００）に実質的に等しいときに、前記電荷減算回路（３６）は第１の所定の電荷（３１０）を前記積分コンデンサ（４４）から複数回除去し、前記第１の所定の電荷（３１０）を前記積分コンデンサ（４４）から前記回数除去することによって、前記積分コンデンサ（４４）によって蓄積可能な最大電荷量より前記アナログ入力信号の積分値が大きくてもよい、当該電荷減算回路と、前記電荷減算回路（３６）に接続されたデジタル論理回路（６６）であって、前記複数の二進出力ビットのうちの少なくとも１ビットを供給する前記デジタル論理回路（６６）と前記電荷減算回路（３６）によって前記第１の所定の電荷（３１０）を前記積分コンデンサ（４４）から除去する回数を追跡する、当該デジタル論理回路（６６）と、前記演算増幅器（４６）の前記出力端子（４９）と前記積分コンデンサ（４４）に接続されたサンプル及び保持回路（５０）であって、前記サンプル及び保持回路（５０）は前記積分コンデンサ（４４）の残余電荷をサンプリングして保持し、前記第１の所定の電荷（３１０）が前記積分コンデンサ（４４）から前記回数除去された後での前記残余電荷は実質的に前記積分コンデンサ（４４）の蓄積電荷量に等しい、当該サンプル及び保持回路と、複数の入力と１出力をもつマルチプレクサ（４４０）であって、前記複数の入力の各々は前記複数のチャネル（４１０）の前記サンプル及び保持回路（４１４）のうちの異なる１つに個別に接続される、当該マルチプレクサと、前記マルチプレクサ（４４０）の前記出力に接続された残余量子化回路（４５０）であって、前記残余量子化回路（４５０）は、前記マルチプレクサ（４４０）を介して、前記複数のチャネル（４１０）の各々から前記残余電荷の各々を受け取り、前記残余量子化回路（４５０）はそれぞれ、前記各残余電荷に対応する前記複数の二進出力ビットのうちの少なくとも１つの追加ビットを前記複数のチャネル（４１０）の各々に供給する、当該残余量子化回路と、を備えていること、を特徴とするマルチチャネル型アナログ−デジタル変換回路（４００）。