JP2004007827A - Analog / digital converter and analog / digital converting method therefor - Google Patents

Analog / digital converter and analog / digital converting method therefor Download PDF

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谷 泰範
Yoshinori Miyata
宮田 美模
Kazuyuki Hiyoubu
兵部 和之
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an analog / digital converter for avoiding occurrence of an idle tone by adding a DC component to an analog input signal wherein no added DC component is included in an outputted digital output signal. <P>SOLUTION: The analog / digital converter includes: a conversion means 5 for converting an analog input signal and outputting a noninverting signal and an inverting signal; a first analog summing means 6 applying summation processing to the noninverting signal and the DC component; a balancing circuit 3 comprising a second analog summation means 7 for applying summation processing to the inverting signal and the DC component; a first ΔΣanalog / digital conversion circuit 1 for receiving the noninverting signal outputted from the balancing circuit 3; a second ΔΣanalog / digital conversion circuit 2 for receiving the inverting signal outputted from the balancing circuit 3; and a digital subtraction means 4 for applying subtraction processing to the digital signals outputted from the first and second ΔΣanalog / digital conversion circuits 1 and 2. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

 本発明は、アナログ信号をディジタル信号に変換するA/D(アナログ/ディジタル)変換装置およびその変換方法に関し、特にΔΣ型A/D変換回路のノイズ特性改善に関するものである。 The present invention relates to an A / D (analog / digital) converter for converting an analog signal to a digital signal and a conversion method thereof, and more particularly to an improvement in noise characteristics of a ΔΣ A / D conversion circuit.

 A/D変換装置の一つとして、ΔΣ型A/D変換回路を用いたA/D変換装置が提案されている。例えば、特許文献1に開示されているようなA/D変換回路等がある。以下、従来のΔΣ型A/D変換回路を用いたA/D変換装置について説明する。 As one of the 装置 A / D converters, an A / D converter using a ΔΣ A / D converter has been proposed. For example, there is an A / D conversion circuit as disclosed in Patent Document 1. Hereinafter, an A / D conversion device using a conventional ΔΣ A / D conversion circuit will be described.

 図5は、従来のA/D変換装置の構成を示すブロック図である。50はΔΣ型A/D変換回路、51はアナログ減算器、52は積分器、53は入力信号を1ビットに量子化する量子化器、54はD型フリップフロップ(以下、DFFと称す)、55はD/A変換器である。 FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional A / D converter. 50 is a ΔΣ A / D conversion circuit, 51 is an analog subtractor, 52 is an integrator, 53 is a quantizer that quantizes an input signal into 1 bit, 54 is a D-type flip-flop (hereinafter, referred to as DFF), 55 is a D / A converter.

 図6は、積分器52の構成を示すブロック図である。図6において、56はアナログ加算器、57は1サンプリング周期だけ遅延する遅延器である。アナログ減算器51からの入力信号は、アナログ加算器56を介して量子化器53に出力信号を出力すると共に、遅延器57を介してアナログ加算器56に正帰還される。即ち、入力信号をサンプリング周期毎に累積加算するものであり、その伝達特性Hi(z)をZ関数で表すと(式1)のようになる。 FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the integrator 52. In FIG. 6, reference numeral 56 denotes an analog adder, and 57 denotes a delay unit that delays by one sampling period. The input signal from the analog subtractor 51 outputs an output signal to the quantizer 53 via the analog adder 56, and is positively fed back to the analog adder 56 via the delay unit 57. That is, the input signal is cumulatively added for each sampling period, and the transfer characteristic Hi (z) is represented by a Z function as shown in (Equation 1).

    Hi(z)=1/(1−z-1) ・・・ (式1)
     但し、z=cosθ−j・sinθ
        j:虚数単位
 以上のように構成された従来のA/D変換装置の動作について、以下図5及び図6を用いて説明する。アナログ入力信号は、アナログ減算器51を介して積分器52に入力され、積分器52内のアナログ加算器56で累積加算されたのち、量子化器53でサンプリング周期毎に+1と−1の2値(1ビット)のディジタル信号に量子化される。この量子化されたディジタル信号は、ディジタル出力信号として出力されると共に、DFF54を介してD/A変換器55に入力され、+Vtと−Vtの2値(1ビット)のアナログ信号に変換された後、アナログ減算器51に帰還される。
Hi (z) = 1 / (1-z-1) (Equation 1)
Where z = cos θ−j · sin θ
j: Imaginary unit The operation of the conventional A / D converter configured as described above will be described below with reference to FIGS. The analog input signal is input to an integrator 52 via an analog subtractor 51, is cumulatively added by an analog adder 56 in the integrator 52, and then is quantized by a quantizer 53 at +1 and −1 every sampling period. It is quantized to a digital signal of a value (1 bit). The quantized digital signal is output as a digital output signal, is input to the D / A converter 55 via the DFF 54, and is converted into a binary (1 bit) analog signal of + Vt and -Vt. Thereafter, the signal is fed back to the analog subtractor 51.

 ΔΣ型A/D変換回路50のアナログ入力信号をX、ディジタル出力信号をY、量子化器53により発生する量子化誤差(量子化器53の入出力の差)をVqnとするとき、入出力の関係をZ関数で記述すると(式2)のようになる。 When the analog input signal of the ΔΣ type A / D conversion circuit 50 is X, the digital output signal is Y, and the quantization error generated by the quantizer 53 (the difference between the input and output of the quantizer 53) is Vqn, Is described by the Z function as (Equation 2).

    Y=X+(1−z-1)Vqn ・・・ (式2)
 (式2)から明らかなように、ディジタル出力信号Yにはアナログ入力信号成分Xの他に量子化誤差Vqnの項が含まれるが、1次微分特性(1−z-1)が乗じられているためVqnによるノイズは低周波ほど少なくなり、僅か1ビットの量子化であっても低周波領域では広いダイナミックレンジを得ることができる。
Y = X + (1-z-1) Vqn (Formula 2)
As is apparent from (Equation 2), the digital output signal Y includes a term of the quantization error Vqn in addition to the analog input signal component X, but is multiplied by the first-order differential characteristic (1-z-1). Therefore, the noise due to Vqn decreases as the frequency decreases, and a wide dynamic range can be obtained in the low frequency region even with only 1-bit quantization.

 より広いダイナミックレンジを得るためには、得ようとするディジタル出力信号よりもサンプリング周期を短く(サンプリング周波数を高く)してA/D変換を行い、低周波領域だけを用いるように出力をディジタル処理すればよい。このため、この方式はオーバーサンプリング方式とも呼ばれ、特にディジタルオーディオ分野で広く応用されている。
特開平2−126727号公報
To obtain a wider dynamic range, A / D conversion is performed with a shorter sampling period (higher sampling frequency) than the digital output signal to be obtained, and the output is digitally processed to use only the low frequency region. do it. For this reason, this method is also called an oversampling method, and is widely applied especially in the digital audio field.
JP-A-2-126727

 しかしながら上記のような従来の構成では、アナログ入力信号に直流成分(直流電圧)を加えた場合、ディジタル出力信号に周期性を持つという特性があり、これによって本来周波数特性を持たない(ホワイトな)ノイズであるVqnに特定の周波数成分(アイドルトーン)が現れてしまうという課題がある。 However, in the above-described conventional configuration, when a DC component (DC voltage) is applied to an analog input signal, the digital output signal has a characteristic of having a periodicity, and as a result, originally does not have a frequency characteristic (white). There is a problem that a specific frequency component (idle tone) appears in the noise Vqn.

 本課題の発生原理について図7を用いて簡単に説明する。図7は、ΔΣ型A/D変換回路50の量子化器53の入力信号と出力信号の波形図である。 発 生 The principle of occurrence of this problem will be briefly described with reference to FIG. FIG. 7 is a waveform diagram of an input signal and an output signal of the quantizer 53 of the ΔΣ A / D conversion circuit 50.

 まず、ΔΣ型A/D変換回路50に直流成分Vdcを入力すると、積分器52で累積加算されて量子化器53に入力される。量子化器53は、入力信号が所定の閾値を超えると出力信号が反転してこれがアナログ減算器51へ帰還されるため、図7に示すように量子化器53の入力波形は鋸歯状波となり、また出力波形はパルス列となる。 {First, when the DC component Vdc is input to the ΔΣ type A / D conversion circuit 50, the DC component Vdc is cumulatively added by the integrator 52 and input to the quantizer 53. When the input signal exceeds a predetermined threshold value, the quantizer 53 inverts the output signal and feeds it back to the analog subtractor 51, so that the input waveform of the quantizer 53 becomes a sawtooth wave as shown in FIG. , And the output waveform is a pulse train.

 このときのパルス間隔は入力される直流成分Vdcと量子化出力Vt の比で決定される一定の周期となり、その周期t0 は(式3)で表される。 パ ル ス The pulse interval at this time is a fixed period determined by the ratio of the input DC component Vdc to the quantized output Vt, and the period t0 is represented by (Equation 3).

    t0=Ts×Vt/Vdc ・・・ (式3)
     但し、Vdc:直流成分(直流電圧)
        Ts :サンプリング周期
 このように一定周期t0 のパルス列となるため、ディジタル出力信号には基本周波数1/t0およびその整数倍(高調波)のノイズが現れる。これを一般にアイドルトーンと呼んでいる。このアイドルトーンは、入力信号に直流成分が無ければ現れないが、アナログ入力信号から直流成分を完全に除去することは極めて困難であり、且つ、A/D変換装置の回路自体が持つ直流成分の影響も避けることが困難である。
t0 = Ts × Vt / Vdc (Equation 3)
However, Vdc: DC component (DC voltage)
Ts: Sampling period Since the pulse train has a constant period t0 as described above, a fundamental frequency 1 / t0 and an integer multiple (harmonic) noise appear in the digital output signal. This is generally called an idle tone. This idle tone does not appear unless there is a DC component in the input signal, but it is extremely difficult to completely remove the DC component from the analog input signal, and the DC component of the A / D converter circuit itself has a DC component. The effects are also difficult to avoid.

 このアイドルトーンを回避する最も簡単な方法は、(式3)で求められるアイドルトーンの周波数が所期の信号帯域外になるように直流成分Vdcを加算すれば良い。 The simplest way to avoid the idle tone is to add the DC component Vdc so that the frequency of the idle tone determined by (Equation 3) falls outside the desired signal band.

 前述のようにΔΣ型A/D変換回路では、ダイナミックレンジを広く得ることができる低周波領域を信号帯域として用いるから、この信号帯域の上限周波数よりもアイドルトーンの基本周波数1/t0の方が高ければ良いことになる。 As described above, in the ΔΣ A / D converter circuit, a low frequency region in which a wide dynamic range can be obtained is used as a signal band. Therefore, the fundamental frequency 1 / t0 of the idle tone is higher than the upper limit frequency of this signal band. Higher is better.

 ところが単にこの手段を用いると、当然ながらディジタル出力信号には加算した直流成分Vdcが含まれることとなり、この直流成分Vdcを除去するためのディジタル処理が別途必要となるという課題が生じる。ディジタル出力信号に含まれる直流成分Vdcを除去するためには、まずその直流値を求める必要があるが、ディジタル出力信号のみから直流値を求め除去すると本来のアナログ入力信号に含まれている直流成分まで除去してしまうことになる。また、加算する直流成分Vdcと量子化出力Vt の比からディジタル出力信号に含まれる直流値を予め求めておき除去することも原理的には可能であるが、アナログ回路の持つ製造誤差や温度ドリフトなどにより充分な精度で直流成分を除去することは容易でない。A/D変換回路自体が持つ直流成分の除去に種々の手段が講じられている現状を考慮すればなおさら困難である。 However, if this means is simply used, the digital output signal naturally includes the added DC component Vdc, and a problem arises in that digital processing for removing the DC component Vdc is required separately. In order to remove the DC component Vdc contained in the digital output signal, it is necessary to first obtain the DC value. However, when the DC value is obtained only from the digital output signal and removed, the DC component contained in the original analog input signal is removed. Until it is removed. It is also possible in principle to obtain the DC value included in the digital output signal in advance from the ratio of the DC component Vdc to be added and the quantized output Vt and to remove the DC value. It is not easy to remove the DC component with sufficient accuracy by, for example, the following. It is even more difficult considering the current situation in which various means are taken to remove the DC component of the A / D conversion circuit itself.

 本発明は、上記のような従来の課題を解決するものであり、アナログ入力信号に直流成分を加算することによりアイドルトーンを回避し、かつ出力されるディジタル出力信号には加算した直流成分が含まれないA/D変換装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and avoids an idle tone by adding a DC component to an analog input signal, and includes an added digital component in the output digital output signal. It is an object of the present invention to provide an A / D conversion device that does not have a function.

 本発明に係る第1のA/D変換装置は、アナログ信号を正相信号と逆相信号に変換した後、前記正相信号および前記逆相信号に同一の直流成分を加算する平衡回路と、前記平衡回路から出力される正相信号を入力とする第1のΔΣ型A/D変換回路と、前記平衡回路から出力される逆相信号を入力とする第2のΔΣ型A/D変換回路と、前記第1および第2のΔΣ型A/D変換回路から出力されるディジタル信号を減算処理するディジタル減算手段とを備え、前記第1および第2のΔΣ型A/D変換回路が同一の回路構成であることを特徴とする。 A first A / D converter according to the present invention, which converts an analog signal into a positive-phase signal and a negative-phase signal, and then adds the same DC component to the positive-phase signal and the negative-phase signal; A first ΔΣ type A / D converter circuit that receives a positive-phase signal output from the balance circuit and a second ΔΣ type A / D converter circuit that receives a negative-phase signal output from the balance circuit And digital subtraction means for subtracting digital signals output from the first and second ΔΣ-type A / D conversion circuits, wherein the first and second ΔA-type A / D conversion circuits are the same. It has a circuit configuration.

 この第1の構成によれば、アナログ信号を正相信号と逆相信号に変換した後、正相信号および逆相信号に同一の直流成分を加算し、その後A/D変換することによって、A/D変換回路の出力に含まれるアイドルトーン成分の周波数が所定の信号帯域外となるため、アイドルトーン(ノイズ)を回避することができる。しかも、正相信号および逆相信号に加算された直流成分は、ディジタル減算手段による減算処理によって相殺されるため、加算した直流成分を含まないディジタル出力信号を得ることができる。 According to the first configuration, after converting an analog signal into a positive-phase signal and a negative-phase signal, the same DC component is added to the positive-phase signal and the negative-phase signal, and A / D conversion is performed. Since the frequency of the idle tone component included in the output of the / D conversion circuit is out of the predetermined signal band, the idle tone (noise) can be avoided. Moreover, the DC component added to the positive-phase signal and the negative-phase signal is canceled by the subtraction processing by the digital subtraction means, so that a digital output signal that does not include the added DC component can be obtained.

 本発明に係る第2のA/D変換装置は、上記第1のA/D変換装置が、第1および第2のΔΣ型A/D変換回路から出力される量子化誤差成分のアナログ信号を減算処理するアナログ減算手段と、前記アナログ減算手段から出力されるアナログ信号を入力とする第3のΔΣ型A/D変換回路と、前記第3のΔΣ型A/D変換回路から出力されるディジタル信号を入力とし、該ディジタル信号を微分する微分手段と、ディジタル減算手段からの出力と前記微分手段からの出力とを加算処理するディジタル加算手段とを備えていることを特徴とする。 In a second A / D converter according to the present invention, the first A / D converter converts an analog signal of a quantization error component output from the first and second ΔΣ-type A / D conversion circuits. Analog subtraction means for performing subtraction processing, a third ΔΣ-type A / D conversion circuit which receives an analog signal output from the analog subtraction means, and a digital signal output from the third ΔΣ-type A / D conversion circuit It is characterized by comprising a differentiating means for receiving a signal and differentiating the digital signal, and a digital adding means for adding an output from the digital subtracting means and an output from the differentiating means.

 この第2の構成によれば、上記第1の構成に、第3のΔΣ型A/D変換回路と微分手段とアナログ減算手段とディジタル加算手段を追加するだけで、第1の構成の作用効果に加えて2次微分特性を有するA/D変換回路を構成することができる。 According to the second configuration, the operation and effect of the first configuration can be achieved only by adding a third ΔΣ A / D conversion circuit, a differentiating unit, an analog subtracting unit, and a digital adding unit to the first configuration. In addition, an A / D conversion circuit having a second-order differential characteristic can be configured.

 本発明に係る第3のA/D変換装置は、上記第2のA/D変換装置に、第4〜第nのΔΣ型A/D変換回路と、前記第4〜第nのΔΣ型A/D変換回路の出力にそれぞれに接続され、前記第4〜第nのΔΣ型A/D変換回路から出力されるディジタル信号を所定の微分特性に微分するための第4用〜第n用の微分手段とを備え(n≧4の整数)、前記第4〜第nのΔΣ型A/D変換回路が、第3〜第(n−1)のΔΣ型A/D変換回路から出力される量子化誤差成分のアナログ信号をそれぞれ入力とし、前記第4用〜第n用の微分手段からの出力をディジタル加算手段へ入力して加算処理することを特徴とする。 A third A / D converter according to the present invention is the above-mentioned second A / D converter, wherein the fourth to n-th ΔΣ A / D conversion circuits and the fourth to n-th ΔΣ A / D conversion circuit, which is connected to the output of the / D conversion circuit, respectively, for differentiating the digital signal output from the fourth to nth ΔΣ A / D conversion circuits into a predetermined differential characteristic. And a differentiating means (an integer of n ≧ 4), wherein the fourth to n-th ΔΣ A / D conversion circuits are output from the third to (n−1) th ΔΣ A / D conversion circuits. An analog signal of a quantization error component is input, and outputs from the fourth to n-th differentiating means are input to a digital adding means for addition processing.

 この第3の構成によれば、上記第2のA/D変換装置に、ΔΣ型A/D変換回路と該ΔΣ型A/D変換回路用の微分手段とを1組の回路として、1組追加すれば3次微分特性を有する回路が構成され、2組追加すれば4次微分特性を有する回路を構成することができる。すなわち、第4〜第nのΔΣ型A/D変換回路および第4〜第n用の微分手段からなる(n−3)組の回路を追加すれば、第2の構成の作用効果に加えて(n−1)次微分特性を有するA/D変換回路を構成することができる。 According to the third configuration, the second A / D converter includes the ΔΣ A / D conversion circuit and the differentiating means for the ΔΣ A / D conversion circuit as one set of circuits. When added, a circuit having a third-order differential characteristic is formed, and when two sets are added, a circuit having a fourth-order differential characteristic can be formed. That is, if the (n-3) sets of circuits including the fourth to n-th ΔΣ A / D conversion circuits and the fourth to n-th differentiating means are added, in addition to the effects of the second configuration, An A / D conversion circuit having (n-1) th order differential characteristics can be configured.

 上記第1〜第3のA/D変換装置のいずれかの平衡回路が、アナログ入力信号を変換して正相信号と逆相信号を出力する変換手段と、前記正相信号と直流成分との加算処理をして第1のΔΣ型A/D変換回路に出力する第1のアナログ加算手段と、前記逆相信号と前記直流成分との加算処理をして第2のΔΣ型A/D変換回路に出力する第2のアナログ加算手段とで構成されていることを特徴とする。 Any one of the balance circuits of the first to third A / D converters converts an analog input signal to output a positive-phase signal and a negative-phase signal; First analog adding means for performing addition processing and outputting the result to the first ΔΣ A / D conversion circuit; and performing second addition processing of the antiphase signal and the DC component to perform second ΔΣ A / D conversion. And a second analog adding means for outputting to the circuit.

 この平衡回路を用いれば、アナログ信号を正相信号と逆相信号に変換した後、アナログ加算手段によって正相信号および逆相信号に同一の直流成分を加算処理することができる。このとき、アナログ入力信号に重畳されていた直流成分は、そのままA/D変換されてディジタル出力信号に含まれて出力される。 Using this balance circuit, after converting an analog signal into a positive-phase signal and a negative-phase signal, the same DC component can be added to the positive-phase signal and the negative-phase signal by analog adding means. At this time, the DC component superimposed on the analog input signal is subjected to A / D conversion as it is and is included in the digital output signal and output.

 また、上記第1〜第3のA/D変換装置のいずれかの平衡回路が、アナログ入力信号を入力するコンデンサと、前記コンデンサからの出力を反転入力端子の入力とし、直流成分を非反転入力端子の入力とする第1の演算増幅器を有する第1の反転増幅回路と、前記第1の反転増幅回路からの出力を反転入力端子の入力とし、前記直流成分と同一の直流成分を非反転入力端子の入力とする第2の演算増幅器を有する第2の反転増幅回路とを備え、前記第1および第2の反転増幅回路が同一の回路構成を有し、前記第1の反転増幅回路からは直流成分が加算された逆相信号が出力され、前記第2の反転増幅回路からは直流成分が加算された正相信号が出力されることを特徴とする。さらに、前記第1および第2の反転増幅回路が内蔵する入力抵抗と帰還抵抗が、同一の抵抗値であることを特徴とする。 The balance circuit of any of the first to third A / D converters may include a capacitor for inputting an analog input signal, an output from the capacitor being an input of an inverting input terminal, and a DC component being a non-inverting input. A first inverting amplifier circuit having a first operational amplifier as an input of a terminal, an output from the first inverting amplifier circuit being an input of an inverting input terminal, and a DC component identical to the DC component being a non-inverting input. A second inverting amplifying circuit having a second operational amplifier as an input of a terminal, wherein the first and second inverting amplifying circuits have the same circuit configuration. A negative-phase signal to which the DC component is added is output, and a positive-phase signal to which the DC component is added is output from the second inverting amplifier circuit. Further, the input resistance and the feedback resistance included in the first and second inverting amplifier circuits have the same resistance value.

 この平衡回路を用いれば、アナログ入力信号に重畳されている直流成分は、コンデンサによって除去され、しかも、加算器を用いることなく、簡単な回路構成で正相信号および逆相信号に同一の直流成分を加算処理することができる。したがって、A/D変換後には、アナログ入力信号に重畳されていた直流成分を含まない交流成分だけのディジタル出力信号が得られる。 If this balanced circuit is used, the DC component superimposed on the analog input signal is removed by a capacitor, and the same DC component is used for the positive-phase signal and the negative-phase signal with a simple circuit configuration without using an adder. Can be added. Therefore, after the A / D conversion, a digital output signal of only the AC component not including the DC component superimposed on the analog input signal is obtained.

 本発明に係るA/D変換装置のA/D変換方法は、ΔΣ型A/D変換回路を有するA/D変換装置におけるA/D変換方法において、アナログ入力信号を正相信号と逆相信号に変換し、前記正相信号および前記逆相信号にそれぞれ同一の直流成分を加算したのちA/D変換を行い、このA/D変換した正相信号と逆相信号との減算処理をすることによって加算した直流成分を除去することを特徴とする。 An A / D conversion method for an A / D conversion device according to the present invention is the A / D conversion method for an A / D conversion device having a ΔΣ A / D conversion circuit. And adding the same DC component to the positive-phase signal and the negative-phase signal, and then performing A / D conversion, and performing a subtraction process between the A / D-converted positive-phase signal and the negative-phase signal. The DC component added is removed.

 このA/D変換方法によれば、アナログ信号を正相信号と逆相信号に変換した後、正相信号および逆相信号に同一の直流成分を加算し、その後A/D変換するため、A/D変換出力に含まれるアイドルトーン成分の周波数が所定の信号帯域外となり、アイドルトーンを回避することができる。しかも、正相信号および逆相信号に加算された直流成分は、ディジタル出力信号を得る前に減算処理によって相殺されるため、加算した直流成分を含まないディジタル出力信号を得ることができる。 According to this A / D conversion method, after converting an analog signal into a normal-phase signal and a negative-phase signal, the same DC component is added to the normal-phase signal and the negative-phase signal, and then A / D-converted. The frequency of the idle tone component included in the / D conversion output falls outside the predetermined signal band, and the idle tone can be avoided. In addition, the DC component added to the positive-phase signal and the negative-phase signal is canceled by subtraction before obtaining a digital output signal, so that a digital output signal that does not include the added DC component can be obtained.

 さらに、上記A/D変換方法において、アナログ入力信号に重畳する直流成分をコンデンサで除去した後、アナログ入力信号を正相信号と逆相信号に変換することを特徴とする。 {Circle around (2)} The A / D conversion method is characterized in that, after removing a DC component superimposed on the analog input signal with a capacitor, the analog input signal is converted into a positive phase signal and a negative phase signal.

 このA/D変換方法によれば、アナログ入力信号に重畳されている直流成分は、コンデンサによって除去され、A/D変換後には、アナログ入力信号に重畳されていた直流成分を含まない交流成分だけのディジタル出力信号が得られる。 According to this A / D conversion method, the DC component superimposed on the analog input signal is removed by the capacitor, and after the A / D conversion, only the AC component not including the DC component superimposed on the analog input signal is removed. Is obtained.

 本発明のA/D変換装置およびそのA/D変換方法によれば、アナログ入力信号に直流成分を加算することによりアイドルトーンを効果的に回避し、かつ加算した直流成分はディジタル出力信号を得る前に減算処理により相殺され除去されるので、出力されるディジタル出力信号には加算した直流成分が含まれないという優れた特長を有するものである。 According to the A / D converter and the A / D conversion method of the present invention, a DC component is added to an analog input signal to effectively avoid an idle tone, and the added DC component obtains a digital output signal. Since the digital output signal is canceled and removed by the subtraction process before, it has an excellent feature that the added DC component is not included in the output digital output signal.

 以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

 (実施の形態1)
 図1は、本発明の実施の形態1に係るA/D変換装置の構成を示すブロック図である。図1において、1、2は同一の回路構成を有するΔΣ型A/D変換回路、3は平衡回路、4はディジタル減算器である。ΔΣ型A/D変換回路1、2は、図5に示すA/D変換回路50と同一の構成及び機能を有するブロックである。平衡回路3は、アナログ入力信号の正相(同相)信号と符号を反転した逆相信号を出力する反転増幅回路5と、正相信号と直流成分Vdcとを加算してΔΣ型A/D変換回路1に出力するアナログ加算器6と、逆相信号と直流成分Vdcとを加算してΔΣ型A/D変換回路2に出力するアナログ加算器7とで構成されている。ディジタル減算器4では、ΔΣ型A/D変換回路1とΔΣ型A/D変換回路2からの出力を減算処理して出力する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of the A / D converter according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, reference numerals 1 and 2 denote ΔΣ A / D conversion circuits having the same circuit configuration, 3 denotes a balance circuit, and 4 denotes a digital subtractor. The ΔΣ A / D conversion circuits 1 and 2 are blocks having the same configuration and function as the A / D conversion circuit 50 shown in FIG. The balance circuit 3 adds an inverting amplifier circuit 5 that outputs a positive-phase (in-phase) signal of the analog input signal and a negative-phase signal whose sign is inverted, and adds the positive-phase signal and the DC component Vdc to perform ΔΣ A / D conversion. It comprises an analog adder 6 that outputs to the circuit 1, and an analog adder 7 that adds the negative phase signal and the DC component Vdc and outputs the result to the A / D converter 2. The digital subtractor 4 subtracts the outputs from the ΔΣ A / D converter 1 and the ΔΣ A / D converter 2 and outputs the result.

 以上のように構成された本実施の形態1のA/D変換装置について、その一動作例を以下に説明する。 一 An example of the operation of the A / D converter according to the first embodiment configured as described above will be described below.

 まず、アナログ入力信号は平衡回路3の反転増幅回路5で正相信号と逆相信号に変換された後、アナログ加算器6において正相信号と直流成分Vdcが加算され、且つ、アナログ加算器7において逆相信号と直流成分Vdcが加算される。 First, the analog input signal is converted into a positive-phase signal and a negative-phase signal by the inverting amplifier circuit 5 of the balance circuit 3, and then the positive-phase signal and the DC component Vdc are added by the analog adder 6. , The negative-phase signal and the DC component Vdc are added.

 従ってアナログ入力信号をXとすれば、ΔΣ型A/D変換回路1に入力される正相信号は(X+Vdc)となり、またΔΣ型A/D変換回路2に入力される逆相信号は(−X+Vdc)となる。これらの信号は、ΔΣ型A/D変換回路1およびΔΣ型A/D変換回路2によってディジタル信号に変換された後、ディジタル減算器4に出力される。ディジタル減算器4では入力された信号の減算処理がされるため、ディジタル出力信号の信号成分は、(式4)から明らかなように平衡回路3で加算した直流成分Vdcは相殺され出力には含まれなくなる。 Therefore, assuming that the analog input signal is X, the positive-phase signal input to the ΔΣ A / D conversion circuit 1 is (X + Vdc), and the negative-phase signal input to the ΔΣ A / D conversion circuit 2 is (− X + Vdc). These signals are converted into digital signals by the ΔΣ A / D conversion circuit 1 and the ΔΣ A / D conversion circuit 2, and then output to the digital subtractor 4. Since the input signal is subtracted in the digital subtractor 4, the DC component Vdc added by the balance circuit 3 is canceled out and included in the output of the signal component of the digital output signal as is apparent from (Equation 4). No longer.

   (X+Vdc)−(−X+Vdc)=2X ・・・ (式4)
 しかも、直流成分Vdcが製造誤差や温度ドリフト等により変動しても、平衡回路3から出力される正相信号と逆相信号には同じ直流成分Vdcが含まれるため、ディジタル減算器4で処理される直流成分の相殺には影響しない。
(X + Vdc)-(-X + Vdc) = 2X (Equation 4)
Moreover, even if the DC component Vdc fluctuates due to a manufacturing error, a temperature drift, or the like, the same DC component Vdc is included in the positive-phase signal and the negative-phase signal output from the balance circuit 3, so that the digital component is processed by the digital subtractor 4. It does not affect the cancellation of the DC component.

 なお、上記本実施の形態1では平衡回路3として、反転増幅回路5とアナログ加算器6、7で構成した回路を用いて説明したが、前述のようにアナログ入力信号を正相信号と逆相信号に変換した後、正相信号と逆相信号にそれぞれ同一の直流成分を加算して出力できる機能を有する変換手段であれば同様な効果を得ることができる。 In the first embodiment, the balance circuit 3 has been described using the circuit constituted by the inverting amplifier circuit 5 and the analog adders 6 and 7. However, as described above, the analog input signal is converted to the positive-phase signal and the reverse-phase signal. The same effect can be obtained as long as the conversion means has a function of adding the same DC component to the positive-phase signal and the negative-phase signal and outputting the same after conversion into a signal.

 (実施の形態2)
 次に、本発明に係る実施の形態2のA/D変換装置について説明する。
(Embodiment 2)
Next, an A / D converter according to a second embodiment of the present invention will be described.

 図2は、本実施の形態2のA/D変換装置に係る平衡回路の構成を示すブロック図である。図1に示す実施の形態1における平衡回路3に換えて、図2に示す平衡回路12を用いれば、アナログ入力信号に含まれる直流成分が不要な場合、加算器を用いることなく、簡単に正相信号および逆相信号に同一の直流成分を加算することができる。 FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a balanced circuit according to the A / D converter of the second embodiment. By using the balance circuit 12 shown in FIG. 2 instead of the balance circuit 3 in the first embodiment shown in FIG. 1, when the DC component included in the analog input signal is unnecessary, the direct current can be easily corrected without using an adder. The same DC component can be added to the phase signal and the negative phase signal.

 図2において、13、14はオペアンプ(演算増幅器)、15、16は入力抵抗、17、18は帰還抵抗、19はコンデンサである。なお、入力抵抗15、16および帰還抵抗17、18は、すべて同一の抵抗値Rを持つ抵抗とする。 に お い て In FIG. 2, 13 and 14 are operational amplifiers (operational amplifiers), 15 and 16 are input resistors, 17 and 18 are feedback resistors, and 19 is a capacitor. The input resistors 15, 16 and the feedback resistors 17, 18 are all resistors having the same resistance value R.

 平衡回路12は、オペアンプ13と入力抵抗15と帰還抵抗17の3素子から成る第1の反転増幅回路20と、オペアンプ14と入力抵抗16と帰還抵抗18の3素子からなる第2の反転増幅回路21とが直列接続され、アナログ入力信号はコンデンサ19を介して第1の反転増幅回路20に与えられる。また、オペアンプ13および14の非反転入力端子には、同一の直流成分Vdcが入力される。 The balance circuit 12 includes a first inverting amplifier circuit 20 including three elements of an operational amplifier 13, an input resistor 15 and a feedback resistor 17, and a second inverting amplifier circuit including three elements of an operational amplifier 14, an input resistor 16, and a feedback resistor 18. 21 are connected in series, and the analog input signal is supplied to the first inverting amplifier circuit 20 via the capacitor 19. The same DC component Vdc is input to the non-inverting input terminals of the operational amplifiers 13 and 14.

 上記の構成により、第1の反転増幅回路20からは逆相信号が出力信号として出力されると共に、直列接続された第2の反転増幅回路21の入力信号として入力され、第2の反転増幅回路21からは正相信号が出力信号として出力される。 With the above configuration, the inverted signal is output from the first inverting amplifier circuit 20 as an output signal, and is also input as an input signal of the second inverting amplifier circuit 21 connected in series, and 21 outputs a normal-phase signal as an output signal.

 以上のように構成された本実施の形態2に係る平衡回路12について、その一動作例を以下に説明する。 動作 An example of the operation of the balanced circuit 12 according to the second embodiment configured as described above will be described below.

 第1の反転増幅回路20の入力抵抗15と帰還抵抗17、および、第2の反転増幅回路21の入力抵抗16と帰還抵抗18は、すべて同一の抵抗値Rを有する抵抗であるため、増幅率(ゲイン)は‘1’となる。また、アナログ入力信号は、コンデンサ19を介して第1の反転増幅回路20に入力されるため、アナログ入力信号に重畳する直流成分はコンデンサ19により除去され、コンデンサ19から出力されるアナログ入力信号の交流分をXoとすると、正相信号出力および逆相信号出力は(式5)に示す信号となり、アナログ入力信号の交流分Xoに等しく直流成分Vdcを加算することができる。 Since the input resistor 15 and the feedback resistor 17 of the first inverting amplifier circuit 20 and the input resistor 16 and the feedback resistor 18 of the second inverting amplifier circuit 21 are all resistors having the same resistance value R, the amplification factor (Gain) is “1”. Further, since the analog input signal is input to the first inverting amplifier circuit 20 via the capacitor 19, the DC component superimposed on the analog input signal is removed by the capacitor 19, and the analog input signal output from the capacitor 19 Assuming that the AC component is Xo, the positive-phase signal output and the negative-phase signal output are signals shown in (Equation 5), and the DC component Vdc can be added to be equal to the AC component Xo of the analog input signal.

   正相信号出力=+Xo+Vdc
   逆相信号出力=−Xo+Vdc ・・・ (式5)
 なお、本実施の形態2では、説明を簡単にするために増幅率が‘1’になるように同一の抵抗値Rを有する抵抗を用いて説明したが、前述のように同一の直流成分を加算する機能を損なわない範囲内であれば、異なる回路構成を用いても良い。例えば、抵抗15の抵抗値を変更すればゲインを変更することが出来るし、またいずれかの抵抗に並列にコンデンサを接続すれば周波数特性を持たせることも出来る。
Normal phase signal output = + Xo + Vdc
Negative phase signal output = −Xo + Vdc (Equation 5)
In the second embodiment, for the sake of simplicity, the description has been made using the resistors having the same resistance value R so that the amplification factor becomes “1”. A different circuit configuration may be used as long as the addition function is not impaired. For example, the gain can be changed by changing the resistance value of the resistor 15, and the frequency characteristic can be provided by connecting a capacitor in parallel with any one of the resistors.

 さて、上記本実施の形態1および本実施の形態2における説明では、各アナログ素子の精度やオペアンプ等が持つ直流成分を無視して説明したが、実際にはこれらの要素が原因となってディジタル出力信号には直流成分が含まれる。特にCMOS型集積回路のオペアンプなどは、製造誤差や温度ドリフトなどによって発生する直流成分が無視出来ないレベルであり、従来はCMOS型集積回路にてA/D変換装置を構成する場合にはディジタル処理による直流成分の除去が殆ど必須となっている。しかしながら、同一の集積回路上に近接してアナログ素子を構成すれば、絶対精度より遥かに高い相対精度を得ることが可能である。この特徴を利用し、前述のΔΣ型A/D変換回路1とΔΣ型A/D変換回路2と平衡回路3または平衡回路12を同一集積回路上に近接して構成すれば、アナログ素子によって発生する直流成分は相対値としては極めて近接したものとなり、ディジタル減算器4によって精度良く相殺する事が出来る。 In the description of the first embodiment and the second embodiment, the accuracy of each analog element and the DC component of the operational amplifier are ignored. The output signal contains a DC component. Particularly, in an operational amplifier of a CMOS integrated circuit, a DC component generated due to a manufacturing error, a temperature drift, or the like is at a level that cannot be ignored. Conventionally, when an A / D converter is configured by a CMOS integrated circuit, digital processing is performed. It is almost indispensable to remove the DC component. However, if analog elements are arranged close to each other on the same integrated circuit, it is possible to obtain a relative accuracy much higher than the absolute accuracy. Utilizing this feature, if the above-mentioned ΔΣ A / D conversion circuit 1, ΔΣ A / D conversion circuit 2 and balance circuit 3 or balance circuit 12 are arranged close to each other on the same integrated circuit, generation by analog elements is achieved. The DC components are very close in relative value, and can be accurately canceled by the digital subtractor 4.

 (実施の形態3)
 図5に示すA/D変換装置は、(式2)に示すようにVqnに乗ぜられる微分特性は1次特性であり、低周波領域のノイズ抑圧量が必ずしも充分でないため、一般的には3〜4次の微分特性を有する回路が多く用いられている。言うまでもなく1次微分特性の回路構成に対して、3〜4次微分特性の回路構成はそれだけ複雑で大規模なものとなる。そのため、図1に示すような同一のΔΣ型A/D変換回路を2個用いる構成で、単純に2次特性以上の微分特性が得られる回路を構成すると2倍以上の回路規模になってしまう。そこで、本実施の形態3のA/D変換装置では、図1に示すA/D変換装置を基本回路とし、且つ、少ない回路を追加するだけで2次以上の微分特性が得られる回路構成を提供する。
(Embodiment 3)
In the A / D converter shown in FIG. 5, the differential characteristic multiplied by Vqn is a first-order characteristic as shown in (Equation 2), and the noise suppression amount in the low frequency region is not always sufficient. Circuits having up to fourth order differential characteristics are often used. Needless to say, the circuit configuration of the third to fourth order differential characteristics is more complicated and large-scale than the circuit configuration of the first order differential characteristics. Therefore, if a circuit using two identical ΔΣ-type A / D conversion circuits as shown in FIG. 1 and simply obtaining a differential characteristic higher than the secondary characteristic is formed, the circuit scale becomes twice or more. . Therefore, in the A / D converter according to the third embodiment, a circuit configuration in which the A / D converter shown in FIG. 1 is used as a basic circuit and a secondary or higher-order differential characteristic can be obtained by adding only a small number of circuits. provide.

 図3は、本発明の実施の形態3に係るA/D変換装置の構成を示すブロック図である。図3において、図1と同一の構成および機能を有するブロックには同一の符号を付す。1、2、8は同一の回路構成を有するΔΣ型A/D変換回路、3は平衡回路、4はディジタル減算器、9は微分器、10はアナログ減算器、11はディジタル加算器である。なお、平衡回路3は、図1と同様にアナログ入力信号の正相(同相)信号と符号を反転した逆相信号を出力する反転増幅回路5と、正相信号と直流成分Vdcとを加算してΔΣ型A/D変換回路1に出力するアナログ加算器6と、逆相信号と直流入力Vdcとを加算してΔΣ型A/D変換回路2に出力するアナログ加算器7とで構成されている。 FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an A / D converter according to Embodiment 3 of the present invention. 3, blocks having the same configurations and functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Reference numerals 1, 2, and 8 denote ΔΣ A / D conversion circuits having the same circuit configuration, 3 is a balance circuit, 4 is a digital subtractor, 9 is a differentiator, 10 is an analog subtractor, and 11 is a digital adder. The balancing circuit 3 adds the positive-phase signal and the DC component Vdc to the inverting amplifier circuit 5 that outputs a positive-phase (in-phase) signal of the analog input signal and a negative-phase signal whose sign is inverted, as in FIG. And an analog adder 7 that adds the negative-phase signal and the DC input Vdc and outputs the result to the ΔΣ A / D conversion circuit 2. I have.

 ΔΣ型A/D変換回路1、2、8は、それぞれの回路に入力されるアナログ信号を同じサンプリングクロックのもとでディジタル信号に変換して出力し、同時に量子化誤差成分(量子化器53の入出力の差)をアナログ信号Vq1、Vq2、Vq8(Vq8は図示せず)としてそれぞれ出力する。ディジタル減算器4は、ΔΣ型A/D変換回路1とΔΣ型A/D変換回路2から出力されるディジタル出力信号を入力とし、減算処理したのちディジタル加算器11に出力する。アナログ減算器10は、ΔΣ型A/D変換回路1とΔΣ型A/D変換回路2から出力される量子化誤差成分のアナログ信号Vq1、Vq2を入力とし、減算処理したのちΔΣ型A/D変換回路8に出力する。微分器9は、A/D変換回路8から出力されるディジタル出力信号を入力とし、理想1階微分を行ったのちディジタル加算器11に出力する。 The ΔΣ-type A / D conversion circuits 1, 2, and 8 convert analog signals input to the respective circuits into digital signals under the same sampling clock and output the digital signals, and simultaneously perform quantization error components (quantizer 53 Are output as analog signals Vq1, Vq2, Vq8 (Vq8 is not shown). The digital subtractor 4 receives digital output signals output from the ΔΣ A / D conversion circuit 1 and the ΔΣ A / D conversion circuit 2, performs subtraction processing, and outputs the result to the digital adder 11. The analog subtractor 10 receives the analog signals Vq1 and Vq2 of the quantization error component output from the ΔΣ A / D conversion circuit 1 and the ΔΣ A / D conversion circuit 2, performs a subtraction process, and then performs a ΔΣ A / D conversion. Output to the conversion circuit 8. The differentiator 9 receives the digital output signal output from the A / D conversion circuit 8 as input, performs ideal first-order differentiation, and outputs the result to the digital adder 11.

 図4は、本発明に係る微分器9の構成を示すブロック図である。図4において、22はディジタル減算器、23はDFFである。ΔΣ型A/D変換回路8からの入力信号は、ディジタル減算器22に直接入力されると共に、DFF23を介したのちディジタル減算器22に入力され、ディジタル減算器22において直接入力された入力信号からDFF23を介して入力された信号を減算してディジタル加算器11に出力する。微分器9の伝達特性Hd はZ関数を用いて(式6)で表される。 FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the differentiator 9 according to the present invention. In FIG. 4, 22 is a digital subtractor, and 23 is a DFF. The input signal from the ΔΣ type A / D conversion circuit 8 is directly input to the digital subtractor 22, and is input to the digital subtracter 22 after passing through the DFF 23, and is input from the input signal directly input to the digital subtracter 22. The signal input via the DFF 23 is subtracted and output to the digital adder 11. The transfer characteristic Hd of the differentiator 9 is represented by (Equation 6) using a Z function.

   Hd(z)=1−z-1 ・・・ (式6)
 図3のA/D変換装置において、平衡回路3、ΔΣ型A/D変換回路1、ΔΣ型A/D変換回路2、および、ディジタル減算器4までの動作および機能は、図1に示すA/D変換回路50と同様であり、ディジタル減算器4からのディジタル出力信号Y1は(式7)のようになる。
Hd (z) = 1−z−1 (formula 6)
In the A / D converter of FIG. 3, the operations and functions of the balance circuit 3, the ΔΣ A / D conversion circuit 1, the ΔΣ A / D conversion circuit 2, and the digital subtractor 4 are shown in FIG. The digital output signal Y1 from the digital subtractor 4 is as shown in (Equation 7).

   Y1=2X+(1−z-1)(Vq1−Vq2) ・・・ (式7)
 また、ΔΣ型A/D変換回路8からのディジタル出力信号Y2は(式8)のようになる。
Y1 = 2X + (1-z-1) (Vq1-Vq2) (Equation 7)
The digital output signal Y2 from the ΔΣ A / D conversion circuit 8 is as shown in (Equation 8).

   Y2=(Vq1−Vq2)+(1−z-1)Vq8 ・・・ (式8)
 さらに、ΔΣ型A/D変換回路8からのディジタル出力信号Y2は、微分器9を介してディジタル加算器11に出力され、ディジタル減算器4からのディジタル出力信号Y1と加算されてディジタル出力信号Y3となる。従って、(式6)、(式7)、(式8)から、ディジタル出力信号Y3は(式9)で表される。
Y2 = (Vq1-Vq2) + (1-z-1) Vq8 (Expression 8)
Further, the digital output signal Y2 from the ΔΣ A / D conversion circuit 8 is output to the digital adder 11 via the differentiator 9 and is added to the digital output signal Y1 from the digital subtractor 4 to obtain the digital output signal Y3 It becomes. Therefore, from (Equation 6), (Equation 7) and (Equation 8), the digital output signal Y3 is expressed by (Equation 9).

   Y3=Y1+Hd×Y2=2X+(1−z-1)2Vqn ・・・ (式9)
 つまり、(式9)からわかるように2次特性を有するA/D変換装置を得ることができる。このように、図1のA/D変換回路50に、少ない回路を追加するだけで2次微分特性を有するA/D変換装置を実現することが出来るものである。
Y3 = Y1 + Hd * Y2 = 2X + (1-z-1) 2Vqn (Equation 9)
That is, as can be seen from (Equation 9), an A / D converter having secondary characteristics can be obtained. As described above, an A / D converter having a second-order differential characteristic can be realized by adding a small number of circuits to the A / D conversion circuit 50 of FIG.

 したがって、ΔΣ型A/D変換回路1およびΔΣ型A/D変換回路2からの出力をディジタル減算器4で減算処理して得られたディジタル信号出力に、ΔΣ型A/D変換回路8および微分器9により得たディジタル出力信号を加算処理して2次微分特性のディジタル出力信号を得るという技術思想を発展させれば、少ない回路の追加で容易に3次微分特性を有するディジタル出力信号を得ることができる。 Accordingly, the digital signal output obtained by subtracting the output from the ΔΣ A / D conversion circuit 1 and the ΔΣ A / D conversion circuit 2 by the digital subtractor 4 is converted into the ΔΣ A / D conversion circuit 8 and the differential signal. If the technical idea of obtaining a digital output signal having a second-order differential characteristic by adding digital output signals obtained by the detector 9 is developed, a digital output signal having a third-order differential characteristic can be easily obtained by adding a small number of circuits. be able to.

 例えば、3次微分特性を有するディジタル出力信号を得るための回路構成を簡単に説明すると、図3のA/D変換装置に3次特性用のΔΣ型A/D変換回路と3次特性用微分器からなる回路を1組追加し、ΔΣ型A/D変換回路8の量子化誤差出力Vq8を3次特性用ΔΣ型A/D変換回路に入力し、3次特性用ΔΣ型A/D変換回路からの出力を3次特性用微分器を介してディジタル加算器11に出力して加算処理する。なお、3次特性用微分器は、微分器9のディジタル出力信号に含まれる量子化誤差Vq8の項を相殺するために、2階微分特性を得る必要があるから、図4の微分器を2個直列に接続して構成する。 For example, a circuit configuration for obtaining a digital output signal having a third-order differential characteristic will be briefly described. A / D converter of FIG. 3 includes a ΔΣ A / D conversion circuit for a third-order characteristic and a differential A set of circuits consisting of a circuit is added, and the quantization error output Vq8 of the ΔΣ A / D conversion circuit 8 is input to the Δ 特性 A / D conversion circuit for tertiary characteristics, and the ΔΣ A / D conversion for tertiary characteristics is performed. The output from the circuit is output to the digital adder 11 via the tertiary characteristic differentiator and subjected to addition processing. In order to cancel the term of the quantization error Vq8 included in the digital output signal of the differentiator 9, the third-order characteristic differentiator needs to obtain the second-order differential characteristic. It is configured by connecting them in series.

 すなわち、図3のA/D変換装置に、ΔΣ型A/D変換回路と該変換回路用の微分器とを1組の回路として、1組追加すれば3次微分特性を有する回路が構成され、2組追加すれば4次微分特性を有する回路を構成することができる。従って、第4〜第nのΔΣ型A/D変換回路および第4〜第n用の微分手段からなる(n−3)組の回路を追加し、(n−3)組の変換回路からの出力をディジタル加算器11へ入力して加算処理すれば、(n−1)次微分特性を有するA/D変換回路を構成することができる(n≧4の整数)。 That is, in the A / D converter shown in FIG. 3, a ΔΣ type A / D conversion circuit and a differentiator for the conversion circuit are provided as one set of circuits, and if one set is added, a circuit having a third-order differential characteristic is configured. By adding two sets, a circuit having fourth-order differential characteristics can be configured. Therefore, (n-3) sets of circuits including the fourth to n-th ΔΣ A / D conversion circuits and the fourth to n-th differentiating means are added, and the (n-3) sets of conversion circuits are output. By inputting the output to the digital adder 11 and performing an addition process, an A / D conversion circuit having (n-1) th-order differential characteristics can be configured (an integer of n ≧ 4).

 なお、本実施の形態3では、ΔΣ型A/D変換回路1、2、8として図5に示すA/D変換回路を用いてすべて同一回路として説明したが、本発明の趣旨はΔΣ型A/D変換回路1と2との出力を減算処理することで直流成分を相殺する点にあり、ΔΣ型A/D変換回路1と2が同一回路であれば良く、2次特性以上を得るためのΔΣ型A/D変換回路はこの限りでは無い。例えば、ΔΣ型A/D変換回路8を二重積分回路としても良い。 In the third embodiment, the A / D conversion circuits shown in FIG. 5 have been described as the same circuits using the A / D conversion circuits 1, 2, and 8 as ΔΣ A / D conversion circuits. The point is that the DC component is canceled by subtracting the outputs of the / D conversion circuits 1 and 2 so that the ΔΣ A / D conversion circuits 1 and 2 need only be the same circuit, in order to obtain secondary characteristics or higher. The ΔΣ type A / D conversion circuit is not limited to this. For example, the ΔΣ A / D conversion circuit 8 may be a double integration circuit.

 また、本実施の形態3においてアナログ入力信号に含まれる直流成分が不要な場合には、本実施の形態2の如く平衡回路3に換えて図2に示す平衡回路12を用いても良い。 In the third embodiment, when a DC component included in an analog input signal is unnecessary, a balanced circuit 12 shown in FIG. 2 may be used instead of the balanced circuit 3 as in the second embodiment.

 本発明のA/D変換装置およびそのA/D変換方法は、アナログ入力信号に直流成分を加算することによりアイドルトーンを効果的に回避し、かつ加算した直流成分はディジタル出力信号を得る前に減算処理により相殺、除去され、出力されるディジタル出力信号には加算した直流成分が含まれないという効果を有し、ΔΣ型A/D変換回路のノイズ特性改善等に対して有用である。 The A / D conversion device and the A / D conversion method of the present invention effectively avoid idle tones by adding a DC component to an analog input signal, and the added DC component is obtained before a digital output signal is obtained. The digital output signal, which is canceled and removed by the subtraction processing and output, does not include the added DC component, and is useful for improving the noise characteristics of the ΔΣ A / D conversion circuit.

本発明の実施の形態1に係るA/D変換装置の構成を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an A / D converter according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態2に係るA/D変換装置の平衡回路の構成を示すブロック図FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a balanced circuit of an A / D converter according to Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施の形態3に係るA/D変換装置の構成を示すブロック図FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an A / D converter according to Embodiment 3 of the present invention. 図3における微分器9の構成を示すブロック図FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the differentiator 9 in FIG. 従来のA/D変換装置の構成を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a conventional A / D converter. 図5における積分器52の構成を示すブロック図FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the integrator 52 in FIG. 図5における量子化器53の入力信号と出力信号の波形図Waveform diagram of input signal and output signal of quantizer 53 in FIG.

符号の説明Explanation of reference numerals

 1、2、8 ΔΣ型A/D変換回路
 3、12 平衡回路
 4 ディジタル減算器
 5 正相(同相)信号と逆相信号を出力する反転増幅回路
 6、7 アナログ加算器
 9 微分器
 10 アナログ減算器
 11 ディジタル加算器
 13、14 オペアンプ
 15、16 入力抵抗
 17、18 帰還抵抗
 19 コンデンサ
 20、21 反転増幅回路
 22 ディジタル減算器
 23 DFF
1, 2, 8 ΔΣ type A / D conversion circuit 3, 12, balance circuit 4, digital subtractor 5, inverting amplifier circuit for outputting positive-phase (in-phase) signal and reverse-phase signal 6, 7, analog adder 9 differentiator 10 analog subtraction Unit 11 Digital adder 13, 14 Operational amplifier 15, 16 Input resistance 17, 18 Feedback resistance 19 Capacitor 20, 21 Inverting amplifier circuit 22 Digital subtracter 23 DFF

Claims (3)

アナログ信号を正相信号と逆相信号に変換した後、前記正相信号および前記逆相信号に同一の直流成分を加算する平衡回路と、前記平衡回路から出力される正相信号を入力とする第1のΔΣ型A/D変換回路と、前記平衡回路から出力される逆相信号を入力とする第2のΔΣ型A/D変換回路と、前記第1および第2のΔΣ型A/D変換回路から出力されるディジタル信号を減算処理するディジタル減算手段とを備え、前記第1および第2のΔΣ型A/D変換回路が同一の回路構成であることを特徴とするA/D変換装置。 After converting an analog signal into a positive-phase signal and a negative-phase signal, a balanced circuit that adds the same DC component to the positive-phase signal and the negative-phase signal, and a positive-phase signal output from the balanced circuit are input. A first ΔΣ-type A / D conversion circuit, a second ΔΣ-type A / D conversion circuit that receives an anti-phase signal output from the balance circuit, and the first and second ΔΣ-type A / D converters Digital subtraction means for subtracting a digital signal output from the conversion circuit, wherein the first and second ΔΣ-type A / D conversion circuits have the same circuit configuration. . ΔΣ型A/D変換回路を有するA/D変換装置におけるA/D変換方法において、アナログ入力信号を正相信号と逆相信号に変換し、前記正相信号および前記逆相信号にそれぞれ同一の直流成分を加算したのちA/D変換を行い、このA/D変換した正相信号と逆相信号との減算処理をすることによって加算した直流成分を除去することを特徴とするA/D変換方法。 In an A / D conversion method in an A / D converter having a ΔΣ type A / D conversion circuit, an analog input signal is converted into a positive-phase signal and a negative-phase signal, and the same is applied to the positive-phase signal and the negative-phase signal, respectively. A / D conversion, wherein the A / D conversion is performed after adding the DC component, and the added DC component is removed by performing a subtraction process between the A / D converted positive-phase signal and the negative-phase signal. Method. アナログ入力信号に重畳する直流成分をコンデンサで除去した後、アナログ入力信号を正相信号と逆相信号に変換することを特徴とする請求項2記載のA/D変換方法。 3. The A / D conversion method according to claim 2, wherein after removing a DC component superimposed on the analog input signal with a capacitor, the analog input signal is converted into a positive-phase signal and a negative-phase signal.
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