JP2005260449A - Ad converter - Google Patents

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Kunihiko Iizuka
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize an AD converter regulating the gain internally for input signals in different signal level range. <P>SOLUTION: An AD converter 102 performs AD conversion of an analog input signal 101 to produce a digital output signal 104. The AD converter 102 can alter the conversion resolution, i.e. the quantization width, according to an external gain control signal 103. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、入出力ゲインを変化させることができるAD変換器に関するものであり、このAD変換器は通信、音声信号処理、画像信号処理等で使用される。   The present invention relates to an AD converter capable of changing an input / output gain, and the AD converter is used in communication, audio signal processing, image signal processing, and the like.

入力信号の平均レベルに応じて、その信号を量子化するAD変換器の解像度を変化させ、所望の分解能で出力する回路が特許文献1で提案されている。この発明では、入力信号をパイプラインAD変換器で量子化することを想定し、必要な解像度に応じて、初段の変換ステージから何段目までの変換ステージを用いるかを制御し、後段に位置する使わない変換ステージの動作を止めて、消費電流を絞ることを提案している。
特開2003−174364号公報(公開日:2003年6月20日)
Patent Document 1 proposes a circuit that changes the resolution of an AD converter that quantizes a signal according to the average level of an input signal and outputs the signal with a desired resolution. In this invention, it is assumed that the input signal is quantized by the pipeline AD converter, and the number of conversion stages from the first conversion stage to the number of conversion stages used is controlled according to the required resolution. It proposes to stop the operation of unused conversion stages and reduce the current consumption.
JP 2003-174364 A (publication date: June 20, 2003)

上述した回路では、必要な解像度が減少するにつれ、最終段のパイプラインステージから順に、変換に用いないステージとして、その動作を止める。しかしながら、一般にパイプラインステージは初段から順にアナログ信号を増幅しているため、ノイズへの寄与が初段近くに位置するステージほど大きくなる。従って、出力信号に対して所望のS/Nを得るために各ステージに要求されるS/Nは初段が一番大きく、2段目以降、ステージが後になるほど小さくなる。すなわち、初段のパイプラインステージに近いほど入力換算ノイズが小さいことが好ましい。   In the circuit described above, as the necessary resolution decreases, the operation is stopped as stages not used for conversion in order from the last pipeline stage. However, since the pipeline stage generally amplifies analog signals in order from the first stage, the contribution to noise becomes larger as the stage is located near the first stage. Accordingly, in order to obtain a desired S / N for the output signal, the S / N required for each stage is the largest at the first stage and becomes smaller from the second stage onwards. That is, it is preferable that the input conversion noise is smaller as it is closer to the first pipeline stage.

これは、通常、初段の消費電流が一番大きく、2段目以降、ステージが後になるほど消費電流が小さくなることを意味する。従って、後段に位置するステージの動作を止めることで得られる消費電流の低減、すなわち消費電力の低減は、さほど大きくは無い。   This usually means that the current consumption at the first stage is the largest, and the current consumption becomes smaller as the stage is later after the second stage. Therefore, the reduction of the current consumption obtained by stopping the operation of the stage located at the rear stage, that is, the reduction of the power consumption is not so great.

また、入力信号の信号レベル範囲が変化するような場合には、図8に示すように、その信号レベル範囲に応じたゲインで一旦信号を増幅させてから、AD変換器に入力することとなる。図8においては、AD変換器804の前段に可変ゲイン増幅器802が設けられ、入力信号801の信号レベル範囲に応じてゲイン制御信号803が可変ゲイン増幅器802のゲインを変える。入力信号801は、可変ゲイン増幅器802によって、設定されたゲインで増幅されてからAD変換器804に入力され、デジタル信号である出力信号805として出力される。   When the signal level range of the input signal changes, as shown in FIG. 8, the signal is once amplified with a gain corresponding to the signal level range and then input to the AD converter. . In FIG. 8, a variable gain amplifier 802 is provided in front of the AD converter 804, and the gain control signal 803 changes the gain of the variable gain amplifier 802 according to the signal level range of the input signal 801. The input signal 801 is amplified with a set gain by the variable gain amplifier 802 and then input to the AD converter 804 and output as an output signal 805 which is a digital signal.

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、異なる信号レベル範囲の入力信号に対して内部でゲイン調整を行うことのできるAD変換器を実現することにある。さらには、このようなAD変換器において、消費電力を削減することのできるパイプライン型のAD変換器を実現する。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to realize an AD converter capable of performing gain adjustment internally for input signals having different signal level ranges. Further, in such an AD converter, a pipeline type AD converter capable of reducing power consumption is realized.

本発明のAD変換器は、上記課題を解決するために、外部からの制御信号に基づいて、アナログの入力信号に対する変換解像度を変更することが可能であることを特徴としている。   In order to solve the above problems, the AD converter of the present invention is characterized in that the conversion resolution for an analog input signal can be changed based on a control signal from the outside.

上記の発明によれば、入力信号の信号レベル範囲が何通りかある場合、各信号レベル範囲に応じて変換解像度を変更する、すなわち量子化幅を変更することにより、異なる信号レベル範囲の入力信号に対して量子化のレベル数を同じとすることができる。従って、AD変換器内部でのゲイン調整が可能となり、AD変換器の前段で入力信号をその信号レベル範囲に応じたゲインで一旦増幅する必要がなくなる。   According to the above invention, when there are several signal level ranges of the input signal, the conversion resolution is changed in accordance with each signal level range, that is, the input signal having a different signal level range is changed by changing the quantization width. The number of quantization levels can be the same. Therefore, gain adjustment inside the AD converter is possible, and it is not necessary to once amplify the input signal with a gain corresponding to the signal level range in the previous stage of the AD converter.

この結果、異なる信号レベル範囲の入力信号に対して内部でゲイン調整を行うことのできるAD変換器を実現することができるという効果を奏する。   As a result, there is an effect that it is possible to realize an AD converter capable of performing gain adjustment internally for input signals in different signal level ranges.

本発明のAD変換器は、上記課題を解決するために、複数段のパイプラインステージが直列に接続されたパイプライン型AD変換器を備え、上記入力信号が最初に入力される上記パイプラインステージを可変とすることにより、上記変換解像度を変更することを特徴としている。   In order to solve the above problems, the AD converter of the present invention includes a pipeline type AD converter in which a plurality of pipeline stages are connected in series, and the pipeline stage in which the input signal is input first. The conversion resolution is changed by making the variable variable.

上記の発明によれば、異なる信号レベル範囲の入力信号に対して、入力信号が最初に入力されるパイプラインステージを可変とすることにより、変換解像度を変更して、量子化のレベル数を同じにすることができるという効果を奏する。   According to the above invention, the conversion resolution is changed and the number of quantization levels is the same by changing the pipeline stage to which the input signal is first input for input signals in different signal level ranges. There is an effect that can be made.

本発明のAD変換器は、上記課題を解決するために、上記入力信号が最初に入力される上記パイプラインステージよりも前段側に位置する上記パイプラインステージの動作を、停止させる、あるいは消費電力が低下するモードに制御することを特徴としている。   In order to solve the above-described problem, the AD converter according to the present invention stops the operation of the pipeline stage located on the upstream side of the pipeline stage to which the input signal is first input, or consumes power. It is characterized by controlling to a mode in which the image quality decreases.

上記の発明によれば、入力信号が最初に入力されるパイプラインステージよりも前段側、すなわち、AD変換に使用するパイプラインステージよりも前段側に位置するパイプラインステージの動作を停止させる。動作を停止させるパイプラインステージを、初段のパイプラインステージから後段側に順に選択することになるので、ノイズへの寄与が大きいパイプラインステージから順に動作を停止させることとなる。従って、S/Nの大きな順、換言すれば消費電力が最も大きいパイプラインステージから順に動作を停止させることとなるので、消費電力の削減量が大きくなるという効果を奏する。   According to the above invention, the operation of the pipeline stage located upstream of the pipeline stage to which the input signal is first input, that is, upstream of the pipeline stage used for AD conversion, is stopped. Since the pipeline stage for stopping the operation is sequentially selected from the first pipeline stage to the subsequent stage side, the operation is stopped in order from the pipeline stage having a large contribution to noise. Therefore, the operation is stopped in order from the largest S / N, in other words, from the pipeline stage having the largest power consumption, so that the reduction in power consumption is increased.

本発明のAD変換器は、上記課題を解決するために、上記入力信号に対するAD変換の基準値を変更することにより、上記変換解像度を変更することを特徴としている。   In order to solve the above problems, the AD converter according to the present invention is characterized in that the conversion resolution is changed by changing a reference value of AD conversion for the input signal.

上記の発明によれば、異なる信号レベル範囲の入力信号に対して、入力信号に対するAD変換の基準値を変更することにより、変換解像度を変更して、量子化のレベル数を同じにすることができるという効果を奏する。   According to the above invention, by changing the reference value of AD conversion for an input signal with respect to input signals in different signal level ranges, the conversion resolution can be changed to make the number of quantization levels the same. There is an effect that can be done.

本発明のAD変換器は、上記課題を解決するために、複数段のパイプラインステージが直列に接続されたパイプライン型AD変換器を備え、各上記パイプラインステージのAD変換の基準値を可変とすることを特徴としている。   In order to solve the above problems, the AD converter of the present invention includes a pipeline type AD converter in which a plurality of pipeline stages are connected in series, and the reference value for AD conversion of each pipeline stage is variable. It is characterized by that.

上記の発明によれば、異なる信号レベル範囲の入力信号に対して、各上記パイプラインステージのAD変換の基準値を可変とすることにより、入力信号に対するAD変換の基準値を変更して、量子化のレベル数を同じにすることができるという効果を奏する。   According to the above invention, the AD conversion reference value for the input signal is changed by changing the AD conversion reference value of each pipeline stage for the input signals having different signal level ranges, and the quantum conversion is performed. There is an effect that the number of conversion levels can be made the same.

本発明のAD変換器は、上記課題を解決するために、上記入力信号が最初に入力される上記パイプラインステージを可変とすることにより、上記変換解像度を変更することを特徴としている。   In order to solve the above problems, the AD converter according to the present invention is characterized in that the conversion resolution is changed by changing the pipeline stage to which the input signal is first input.

上記の発明によれば、異なる信号レベル範囲の入力信号に対して、基準値以外に、入力信号が最初に入力されるパイプラインステージを可変とすることにより、変換解像度を変更して、量子化のレベル数を同じにすることができるという効果を奏する。   According to the above invention, for input signals with different signal level ranges, in addition to the reference value, by changing the pipeline stage to which the input signal is first input, the conversion resolution is changed and quantization is performed. The number of levels can be made the same.

本発明のAD変換器は、上記課題を解決するために、上記入力信号が最初に入力される上記パイプラインステージよりも前段側に位置する上記パイプラインステージの動作を、停止させる、あるいは消費電力が低下するモードに制御することを特徴としている。   In order to solve the above-described problem, the AD converter according to the present invention stops the operation of the pipeline stage located on the upstream side of the pipeline stage to which the input signal is first input, or consumes power. It is characterized by controlling to a mode in which the image quality decreases.

上記の発明によれば、入力信号が最初に入力されるパイプラインステージよりも前段側、すなわち、AD変換に使用するパイプラインステージよりも前段側に位置するパイプラインステージの動作を停止させる。動作を停止させるパイプラインステージを、初段のパイプラインステージから後段側に順に選択することになるので、ノイズへの寄与が大きいパイプラインステージから順に動作を停止させることとなる。従って、S/Nの大きな順、換言すれば消費電力が最も大きいパイプラインステージから順に動作を停止させることとなるので、消費電力の削減量が大きくなるという効果を奏する。   According to the above invention, the operation of the pipeline stage located upstream of the pipeline stage to which the input signal is first input, that is, upstream of the pipeline stage used for AD conversion, is stopped. Since the pipeline stage for stopping the operation is sequentially selected from the first pipeline stage to the subsequent stage side, the operation is stopped in order from the pipeline stage having a large contribution to noise. Therefore, the operation is stopped in order from the largest S / N, in other words, from the pipeline stage having the largest power consumption, so that the reduction in power consumption is increased.

本発明のAD変換器は、以上のように、外部からの制御信号に基づいて、アナログの入力信号に対する変換解像度を変更することが可能であるので、異なる信号レベル範囲の入力信号に対してAD変換器内部でゲイン調整を行うことができるという効果を奏する。   As described above, the AD converter of the present invention can change the conversion resolution for an analog input signal based on an external control signal. There is an effect that the gain can be adjusted inside the converter.

〔第1の実施形態〕
本発明の第1の実施形態について、図1に基づき説明すると以下の通りである。
[First Embodiment]
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

図1に、本実施形態に係るAD変換器102の構成を示す。   FIG. 1 shows a configuration of the AD converter 102 according to the present embodiment.

AD変換器102は、アナログ信号である入力信号101をAD変換してデジタル信号である出力信号104として出力する。AD変換器102は、外部からのゲイン制御信号103に従って、変換解像度を変更することができる。ここで変換解像度の変更とは、量子化の幅を変えることを意味する。例えば、入力信号101の信号レベル範囲としての入力電圧幅が0Vから1Vまでの場合、量子化幅が10mVであるとすると、入力信号101は100レベルに量子化される。また、入力レンジが0Vから10Vまでの場合、量子化幅が100mVであるとすると、入力信号101はやはり100レベルに量子化される。これは、量子化幅が100mVのAD変換器を用い、入力レンジが0Vから10Vまでの場合には信号をそのまま量子化し、入力レンジが0Vから1Vまでの場合には信号を10倍増幅してから量子化する処理と等価である。   The AD converter 102 AD-converts the input signal 101 that is an analog signal and outputs the result as an output signal 104 that is a digital signal. The AD converter 102 can change the conversion resolution in accordance with an external gain control signal 103. Here, changing the conversion resolution means changing the quantization width. For example, when the input voltage width as the signal level range of the input signal 101 is from 0V to 1V, if the quantization width is 10 mV, the input signal 101 is quantized to 100 levels. When the input range is 0V to 10V and the quantization width is 100 mV, the input signal 101 is also quantized to 100 levels. This is because an AD converter with a quantization width of 100 mV is used, the signal is quantized as it is when the input range is from 0 V to 10 V, and the signal is amplified 10 times when the input range is from 0 V to 1 V. It is equivalent to the process of quantizing from.

このように変換解像度を変更することにより、LSBのアナログ換算レベルが変化する。従って、入力信号101の信号レベル範囲が何通りかある場合、各信号レベル範囲に応じて変換解像度を変更すれば、すなわち量子化幅を変更すれば、異なる信号レベル範囲の入力信号101に対して量子化のレベル数を同じとすることができる。   By changing the conversion resolution in this way, the analog conversion level of the LSB changes. Therefore, when there are several signal level ranges of the input signal 101, if the conversion resolution is changed in accordance with each signal level range, that is, if the quantization width is changed, the input signal 101 with a different signal level range is applied. The number of levels of quantization can be made the same.

本実施形態では、ゲイン制御信号103を用いて入力信号101に対するAD変換器102の変換解像度を変更することで、AD変換器内部でのゲイン調整が可能となり、AD変換器の前段で入力信号をその信号レベル範囲に応じたゲインで一旦増幅する必要がなくなる。これにより、前述の図8に示すような、可変ゲイン増幅器802とAD変換器804とを直列に接続して行う構成の信号処理と等価の処理を実現することができる。
〔第2の実施形態〕
本発明の第2の実施形態について、図2に基づき説明すると以下の通りである。
In this embodiment, by changing the conversion resolution of the AD converter 102 with respect to the input signal 101 using the gain control signal 103, gain adjustment inside the AD converter becomes possible, and the input signal is input before the AD converter. There is no need to amplify with a gain corresponding to the signal level range. As a result, it is possible to realize processing equivalent to signal processing having a configuration in which the variable gain amplifier 802 and the AD converter 804 are connected in series as shown in FIG.
[Second Embodiment]
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

図2(a)に、本実施形態に係るAD変換器250の構成を示す。   FIG. 2A shows a configuration of the AD converter 250 according to the present embodiment.

AD変換器250は、入力位置選択スイッチ201、パイプラインステージ204・205・206・207、およびデジタル演算器209を備え、この結果、パイプライン型AD変換器を備えたAD変換器となっている。   The AD converter 250 includes an input position selection switch 201, pipeline stages 204, 205, 206, and 207, and a digital arithmetic unit 209. As a result, the AD converter includes a pipeline type AD converter. .

入力位置選択スイッチ201は、アナログ信号である入力信号203の入力端子201inと、入力端子201inに選択的に接続される出力端子201oa・201ob・201oc・201odとを備えている。また、入力位置選択スイッチ201には、ゲイン制御信号202が入力されるようになっている。ゲイン制御信号202は、入力信号203の信号レベル範囲の大きさに応じた内容の信号であり、これにより、入力端子201inが出力端子201oa・201ob・201oc・201odのいずれに接続されるかが決定される。   The input position selection switch 201 includes an input terminal 201in for an input signal 203, which is an analog signal, and output terminals 201oa, 201ob, 201oc, and 201od that are selectively connected to the input terminal 201in. A gain control signal 202 is input to the input position selection switch 201. The gain control signal 202 is a signal whose content corresponds to the magnitude of the signal level range of the input signal 203, and this determines which of the output terminals 201oa, 201ob, 201oc, 201od is connected to the input terminal 201in. Is done.

パイプラインステージ204・205・206・207は、この順で上流側から下流側へと並ぶように直列接続された、パイプライン型AD変換器の各AD変換ステージを構成している。なお、パイプラインステージはここでは4段としたが、一般に複数段でよい。各パイプラインステージには、アナログ入力端子Ain、デジタル出力端子Dout、アナログ出力端子Aoutが備えられている。初段のパイプラインステージ204のアナログ入力端子Ainは、入力位置選択スイッチ201の出力端子201oaに接続されている。隣接するパイプラインステージどうしでは、前段側のパイプラインステージのアナログ出力端子Aoutと、後段側のパイプラインステージのアナログ入力端子Ainとが互いに接続されている。そして、パイプラインステージ205のアナログ入力端子Ainは、入力位置選択スイッチ201の出力端子201obに接続されている。パイプラインステージ206のアナログ入力端子Ainは、入力位置選択スイッチ201の出力端子201ocに接続されている。パイプラインステージ207のアナログ入力端子Ainは、入力位置選択スイッチ201の出力端子201odに接続されている。   The pipeline stages 204, 205, 206, and 207 constitute AD conversion stages of pipeline AD converters connected in series so as to be arranged in the order from the upstream side to the downstream side. Although the pipeline stage is four stages here, it may generally be a plurality of stages. Each pipeline stage includes an analog input terminal Ain, a digital output terminal Dout, and an analog output terminal Aout. The analog input terminal Ain of the first pipeline stage 204 is connected to the output terminal 201oa of the input position selection switch 201. In adjacent pipeline stages, the analog output terminal Aout of the preceding pipeline stage and the analog input terminal Ain of the subsequent pipeline stage are connected to each other. The analog input terminal Ain of the pipeline stage 205 is connected to the output terminal 201ob of the input position selection switch 201. The analog input terminal Ain of the pipeline stage 206 is connected to the output terminal 201 oc of the input position selection switch 201. The analog input terminal Ain of the pipeline stage 207 is connected to the output terminal 201od of the input position selection switch 201.

各パイプラインステージのデジタル出力端子Doutは、各パイプラインステージによるアナログ入力端子Ainに入力される信号の量子化結果を、デジタル演算器209に入力する。各パイプラインステージのアナログ出力端子Aoutは、アナログ入力端子Ainに入力される信号と、デジタル出力端子Doutから出力されるデジタル信号のDA変換結果との差分(量子化誤差)を増幅したアナログ信号を、次段のパイプラインステージのアナログ入力端子Ainに入力する。デジタル演算器209は、各パイプラインステージのデジタル出力端子Doutから出力される量子化値を基に、AD変換器250に入力された入力信号203のAD変換結果を、デジタル信号210として出力する。   The digital output terminal Dout of each pipeline stage inputs the quantization result of the signal input to the analog input terminal Ain by each pipeline stage to the digital calculator 209. The analog output terminal Aout of each pipeline stage is an analog signal obtained by amplifying the difference (quantization error) between the signal input to the analog input terminal Ain and the DA conversion result of the digital signal output from the digital output terminal Dout. , Input to the analog input terminal Ain of the next pipeline stage. The digital arithmetic unit 209 outputs the AD conversion result of the input signal 203 input to the AD converter 250 as a digital signal 210 based on the quantized value output from the digital output terminal Dout of each pipeline stage.

上記の構成のAD変換器250において、入力信号203は、その信号レベル範囲に応じて必要とされるゲインを示すゲイン制御信号202によって入力位置選択スイッチ201の入出力切り替えが行われることにより、パイプラインステージ204・205・206・207のいずれかに入力される。入力信号203が最初にパイプラインステージ204に入力されるときは、入力信号203はパイプラインステージ204で処理された後、パイプラインステージ205・206・207で順次処理される。入力信号203が最初にパイプラインステージ205に入力されるときは、入力信号203はパイプラインステージ205で処理された後、パイプラインステージ206・207で順次処理される。入力信号203が最初にパイプラインステージ206に入力されるときは、入力信号203はパイプラインステージ206で処理された後、パイプラインステージ207で処理される。入力信号203が最初にパイプラインステージ207に入力されるときは、入力信号203はパイプラインステージ207のみで処理される。   In the AD converter 250 having the above-described configuration, the input signal 203 is input / output switched by the input position selection switch 201 by the gain control signal 202 indicating the gain required according to the signal level range. Input to any of the line stages 204, 205, 206, and 207. When the input signal 203 is first input to the pipeline stage 204, the input signal 203 is processed by the pipeline stage 204 and then sequentially processed by the pipeline stages 205, 206, and 207. When the input signal 203 is first input to the pipeline stage 205, the input signal 203 is processed by the pipeline stage 205 and then sequentially processed by the pipeline stages 206 and 207. When the input signal 203 is first input to the pipeline stage 206, the input signal 203 is processed by the pipeline stage 206 and then processed by the pipeline stage 207. When the input signal 203 is first input to the pipeline stage 207, the input signal 203 is processed only by the pipeline stage 207.

ここで、各パイプラインステージはそれぞれ、アナログ入力端子Ainに入力された信号に対する量子化値をデジタル出力端子Doutから出力し、量子化誤差を増幅したアナログ信号をアナログ出力端子Aoutから出力する。例えば、各パイプラインステージがアナログ入力Ain(0≦Ain≦16)を2値化する場合、Aout=2・(Ain−(8×Dout))なる関係が成り立つようにDout、Aoutが計算される。ここで、Doutは0または1であり、0≦Aout≦16である。   Here, each pipeline stage outputs a quantization value for the signal input to the analog input terminal Ain from the digital output terminal Dout, and outputs an analog signal obtained by amplifying the quantization error from the analog output terminal Aout. For example, when each pipeline stage binarizes the analog input Ain (0 ≦ Ain ≦ 16), Dout and Aout are calculated so that the relationship of Aout = 2 · (Ain− (8 × Dout)) is established. . Here, Dout is 0 or 1, and 0 ≦ Aout ≦ 16.

パイプラインステージ204のデジタル出力値をN1、パイプラインステージ205のデジタル出力値をN2、パイプラインステージ206のデジタル出力値をN3、パイプラインステージ207のデジタル出力値をN4とすると、デジタル演算器209は8×N1+4×N2+2×N3+N4をAD変換結果として出力する。従って、0から16までの範囲のアナログの入力信号203が量子化幅1で16レベルに量子化される。   When the digital output value of the pipeline stage 204 is N1, the digital output value of the pipeline stage 205 is N2, the digital output value of the pipeline stage 206 is N3, and the digital output value of the pipeline stage 207 is N4, the digital computing unit 209 Outputs 8 × N1 + 4 × N2 + 2 × N3 + N4 as an AD conversion result. Therefore, the analog input signal 203 in the range from 0 to 16 is quantized to 16 levels with a quantization width of 1.

次に、入力位置選択スイッチ201により入力信号203が最初にパイプラインステージ204に入力されたとき最終的に得られる量子化幅およびレベル数を図2(b)に、入力位置選択スイッチ201により入力信号203が最初にパイプラインステージ205に入力されたとき最終的に得られる量子化幅およびレベル数を図2(c)に、入力位置選択スイッチ201により入力信号203が最初にパイプラインステージ206に入力されたとき最終的に得られる量子化幅およびレベル数を図2(d)に、それぞれ示す。   Next, when the input signal 203 is first input to the pipeline stage 204 by the input position selection switch 201, the quantization width and the number of levels finally obtained are input to the input position selection switch 201 in FIG. The quantization width and the number of levels finally obtained when the signal 203 is first input to the pipeline stage 205 are shown in FIG. 2C, and the input signal 203 is first input to the pipeline stage 206 by the input position selection switch 201. FIG. 2D shows the quantization width and the number of levels finally obtained when input.

アナログ入力信号の範囲が、0〜16の範囲のうち、図2(b)に矢印で示したように0〜4の範囲にある場合、この信号をパイプラインステージ204に入力することで、信号は4レベルに量子化される。また、アナログ入力信号の範囲が、0〜16の範囲のうち、図2(c)に矢印で示したように0〜8の範囲にある場合、この信号をパイプラインステージ205に入力することで、信号は4レベルに量子化される。また、アナログ入力信号の範囲が、0〜16の範囲のうち、図2(d)に矢印で示したように0〜16の範囲にある場合、この信号をパイプラインステージ206に入力することで、信号は4レベルに量子化される。   When the range of the analog input signal is in the range of 0 to 4 as shown by the arrow in FIG. 2B in the range of 0 to 16, this signal is input to the pipeline stage 204, so that the signal Is quantized to 4 levels. Further, when the range of the analog input signal is in the range of 0 to 8 as shown by the arrow in FIG. 2C among the range of 0 to 16, this signal is input to the pipeline stage 205. , The signal is quantized to 4 levels. Further, when the range of the analog input signal is in the range of 0 to 16 as indicated by the arrow in FIG. 2D in the range of 0 to 16, this signal is input to the pipeline stage 206. , The signal is quantized to 4 levels.

従って、入力信号203の信号レベル範囲が図2(b)に示したように0〜4の範囲にある場合、この入力信号203をパイプラインステージ204に入力することは、この入力信号203を4倍に増幅してパイプラインステージ206に入力することと等価である。また、入力信号203の信号レベル範囲が図2(c)に示したように0〜8の範囲にある場合、この入力信号203をパイプラインステージ205に入力することは、この入力信号203を2倍に増幅してパイプラインステージ206に入力することと等価である。   Accordingly, when the signal level range of the input signal 203 is in the range of 0 to 4 as shown in FIG. 2B, inputting this input signal 203 to the pipeline stage 204 will change the input signal 203 to 4 This is equivalent to double amplification and input to the pipeline stage 206. Further, when the signal level range of the input signal 203 is in the range of 0 to 8 as shown in FIG. 2C, inputting this input signal 203 to the pipeline stage 205 will cause the input signal 203 to be 2 This is equivalent to double amplification and input to the pipeline stage 206.

このように、本実施形態では、異なる信号レベル範囲の入力信号203に対して、入力信号203が最初に入力されるパイプラインステージを可変とすることにより、量子化幅を異ならせて、すなわち変換解像度を変更して、量子化のレベル数を同じにすることができる。AD変換器の変換解像度を変更することで、AD変換器内部でのゲイン調整が可能となり、AD変換器の前段で入力信号をその信号レベル範囲に応じたゲインで一旦増幅する必要がなくなる。   As described above, in the present embodiment, by changing the pipeline stage to which the input signal 203 is first input with respect to the input signal 203 having a different signal level range, the quantization width is changed, that is, the conversion is performed. The resolution can be changed to make the number of quantization levels the same. By changing the conversion resolution of the AD converter, it is possible to adjust the gain inside the AD converter, and it is not necessary to once amplify the input signal with a gain corresponding to the signal level range in the previous stage of the AD converter.

本実施形態で述べた、直列接続されたパイプラインステージからなる可変信号処理回路の必要な部分を利用して、必要なゲインを有するAD変換器を実現することができる。
〔第3の実施形態〕
本発明の第3の実施形態について、図3に基づき説明すると以下の通りである。
An AD converter having a necessary gain can be realized by using a necessary part of the variable signal processing circuit including pipeline stages connected in series described in the present embodiment.
[Third Embodiment]
The third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

図3に、本実施形態に係るAD変換器350の構成を示す。   FIG. 3 shows a configuration of the AD converter 350 according to the present embodiment.

AD変換器350は、入力位置選択スイッチ301、動作状態制御回路302、パイプラインステージ305・306・307・308、およびデジタル演算器309を備えている。   The AD converter 350 includes an input position selection switch 301, an operation state control circuit 302, pipeline stages 305, 306, 307, and 308, and a digital calculator 309.

入力位置選択スイッチ301は、アナログ信号である入力信号303の入力端子301inと、入力端子301inに選択的に接続される出力端子301oa・301ob・301oc・301odとを備えている。また、入力位置選択スイッチ301には、ゲイン制御信号304が入力されるようになっている。ゲイン制御信号304は、入力信号303の信号レベル範囲の大きさに応じた内容の信号であり、これにより、入力端子301inが出力端子301oa・301ob・301oc・301odのいずれに接続されるかが決定される。   The input position selection switch 301 includes an input terminal 301in for an input signal 303, which is an analog signal, and output terminals 301oa, 301ob, 301oc, and 301od that are selectively connected to the input terminal 301in. A gain control signal 304 is input to the input position selection switch 301. The gain control signal 304 is a signal whose content corresponds to the size of the signal level range of the input signal 303, and this determines which of the output terminals 301oa, 301ob, 301oc, and 301od the input terminal 301in is connected to. Is done.

パイプラインステージ305・306・307・308は、この順で上流側から下流側へと並ぶように直列接続された、パイプライン型AD変換器の各AD変換ステージを構成している。なお、パイプラインステージはここでは4段としたが、一般に複数段でよい。各パイプラインステージには、アナログ入力端子Ain、デジタル出力端子Dout、アナログ出力端子Aout、電源制御端子PDが備えられている。初段のパイプラインステージ305のアナログ入力端子Ainは、入力位置選択スイッチ301の出力端子301oaに接続されている。隣接するパイプラインステージどうしでは、前段側のパイプラインステージのアナログ出力端子Aoutと、後段側のパイプラインステージのアナログ入力端子Ainとが互いに接続されている。そして、パイプラインステージ306のアナログ入力端子Ainは、入力位置選択スイッチ301の出力端子301obに接続されている。パイプラインステージ307のアナログ入力端子Ainは、入力位置選択スイッチ301の出力端子301ocに接続されている。パイプラインステージ308のアナログ入力端子Ainは、入力位置選択スイッチ301の出力端子301odに接続されている。   The pipeline stages 305, 306, 307, and 308 constitute AD conversion stages of pipeline AD converters that are connected in series so that they are arranged in this order from the upstream side to the downstream side. Although the pipeline stage is four stages here, it may generally be a plurality of stages. Each pipeline stage includes an analog input terminal Ain, a digital output terminal Dout, an analog output terminal Aout, and a power supply control terminal PD. The analog input terminal Ain of the first pipeline stage 305 is connected to the output terminal 301oa of the input position selection switch 301. In adjacent pipeline stages, the analog output terminal Aout of the preceding pipeline stage and the analog input terminal Ain of the subsequent pipeline stage are connected to each other. The analog input terminal Ain of the pipeline stage 306 is connected to the output terminal 301ob of the input position selection switch 301. The analog input terminal Ain of the pipeline stage 307 is connected to the output terminal 301 oc of the input position selection switch 301. The analog input terminal Ain of the pipeline stage 308 is connected to the output terminal 301od of the input position selection switch 301.

各パイプラインステージのデジタル出力端子Doutは、各パイプラインステージによるアナログ入力端子Ainに入力される信号の量子化結果を、デジタル演算器309に入力する。各パイプラインステージのアナログ出力端子Aoutは、アナログ入力端子Ainに入力される信号と、デジタル出力端子Doutから出力されるデジタル信号のDA変換結果との差分(量子化誤差)を増幅したアナログ信号を、次段のパイプラインステージのアナログ入力端子Ainに入力する。デジタル演算器309は、各パイプラインステージのデジタル出力端子Doutから出力される量子化値を基に、AD変換器350に入力された入力信号303のAD変換結果を、デジタル信号310として出力する。   The digital output terminal Dout of each pipeline stage inputs the quantization result of the signal input to the analog input terminal Ain by each pipeline stage to the digital calculator 309. The analog output terminal Aout of each pipeline stage is an analog signal obtained by amplifying the difference (quantization error) between the signal input to the analog input terminal Ain and the DA conversion result of the digital signal output from the digital output terminal Dout. , Input to the analog input terminal Ain of the next pipeline stage. The digital computing unit 309 outputs the AD conversion result of the input signal 303 input to the AD converter 350 as a digital signal 310 based on the quantized value output from the digital output terminal Dout of each pipeline stage.

電源制御端子PDは、動作状態制御回路302から出力されるステージ制御信号PD(電源制御端子と同じ符号で代用する)が入力される端子である。各パイプラインステージは、ステージ制御信号PDの内容に従い、動作と動作の停止とが切り替えられる。パイプラインステージ305の電源制御端子PDには制御信号PD1が入力され、パイプラインステージ306の電源制御端子PDには制御信号PD2が入力され、パイプラインステージ307の電源制御端子PDには制御信号PD3が入力される。ただし、最終段のパイプラインステージ308は常に動作させるため、ステージ制御信号PDは入力されない。   The power control terminal PD is a terminal to which a stage control signal PD (substitute with the same reference numeral as the power control terminal) output from the operation state control circuit 302 is input. Each pipeline stage is switched between operation and operation stop according to the content of the stage control signal PD. The control signal PD1 is input to the power supply control terminal PD of the pipeline stage 305, the control signal PD2 is input to the power supply control terminal PD of the pipeline stage 306, and the control signal PD3 is input to the power supply control terminal PD of the pipeline stage 307. Is entered. However, since the final pipeline stage 308 is always operated, the stage control signal PD is not input.

動作状態制御回路302は、入力位置選択スイッチ301の制御信号と同じ信号であるゲイン制御信号304が入力されて、入力信号303のAD変換に使用するパイプラインステージに動作を指示するステージ制御信号PDを入力し、AD変換に使用しないパイプラインステージに動作の停止を指示するステージ制御信号PDを入力する。これにより、動作状態制御回路302は各パイプラインステージの動作状態を制御する。   The operation state control circuit 302 receives a gain control signal 304 that is the same signal as the control signal of the input position selection switch 301, and a stage control signal PD that instructs the pipeline stage used for AD conversion of the input signal 303 to operate. And a stage control signal PD for instructing to stop the operation to a pipeline stage not used for AD conversion. Thereby, the operation state control circuit 302 controls the operation state of each pipeline stage.

パイプラインステージが演算増幅器を使用している場合、動作状態制御回路302は、演算増幅器のバイアス電流を制御するステージ制御信号PDを出力することにより、パイプラインステージの動作と動作の停止とを切り替えることが可能である。   When the pipeline stage uses an operational amplifier, the operation state control circuit 302 outputs a stage control signal PD for controlling the bias current of the operational amplifier, thereby switching between the operation of the pipeline stage and the stop of the operation. It is possible.

上記の構成のAD変換器350において、入力信号303は、その信号レベル範囲に応じて必要とされるゲインを示すゲイン制御信号304によって入力位置選択スイッチ201の入出力切り替えが行われることにより、パイプラインステージ305・306・307・308のいずれかに入力される。   In the AD converter 350 having the above-described configuration, the input signal 303 is input / output switched by the input position selection switch 201 by the gain control signal 304 indicating the gain required according to the signal level range. Input to any of the line stages 305, 306, 307, and 308.

入力信号303が最初にパイプラインステージ305に入力されるときは、入力信号303はパイプラインステージ305で処理された後、パイプラインステージ306・307・308で順次処理される。このとき、ゲイン制御信号304を受けて動作状態制御回路302が出力するステージ制御信号PD1・PD2・PD3は、全て動作を指示する信号となる。従って、パイプラインステージ305〜308は全て動作する。   When the input signal 303 is first input to the pipeline stage 305, the input signal 303 is processed in the pipeline stage 305 and then sequentially processed in the pipeline stages 306, 307, and 308. At this time, the stage control signals PD1, PD2, and PD3 output from the operation state control circuit 302 in response to the gain control signal 304 are all signals for instructing the operation. Therefore, all the pipeline stages 305 to 308 operate.

入力信号303が最初にパイプラインステージ306に入力されるときは、入力信号303はパイプラインステージ306で処理された後、パイプラインステージ307・308で順次処理される。このとき、ゲイン制御信号304を受けて動作状態制御回路302が出力するステージ制御信号PD1・PD2・PD3うち、ステージ制御信号PD1は動作の停止を指示する信号となり、ステージ制御信号PD2・PD3は動作を指示する信号となる。従って、パイプラインステージ305は動作を停止し、パイプラインステージ306〜308は動作する。パイプラインステージ305の動作が停止した分、消費電力が削減される。   When the input signal 303 is first input to the pipeline stage 306, the input signal 303 is processed by the pipeline stage 306 and then sequentially processed by the pipeline stages 307 and 308. At this time, among the stage control signals PD1, PD2, and PD3 output from the operation state control circuit 302 in response to the gain control signal 304, the stage control signal PD1 is a signal for instructing to stop the operation, and the stage control signals PD2 and PD3 operate. Is a signal for instructing. Accordingly, the pipeline stage 305 stops operating, and the pipeline stages 306 to 308 operate. Since the operation of the pipeline stage 305 is stopped, power consumption is reduced.

入力信号303が最初にパイプラインステージ307に入力されるときは、入力信号303はパイプラインステージ307で処理された後、パイプラインステージ308で処理される。このとき、ゲイン制御信号304を受けて動作状態制御回路302が出力するステージ制御信号PD1・PD2・PD3うち、ステージ制御信号PD1・PD2は動作の停止を指示する信号となり、ステージ制御信号PD3は動作を指示する信号となる。従って、パイプラインステージ305・306は動作を停止し、パイプラインステージ307・308は動作する。パイプラインステージ305・306の動作が停止した分、消費電力が削減される。   When the input signal 303 is first input to the pipeline stage 307, the input signal 303 is processed by the pipeline stage 307 and then processed by the pipeline stage 308. At this time, among the stage control signals PD1, PD2, and PD3 output from the operation state control circuit 302 in response to the gain control signal 304, the stage control signals PD1 and PD2 are signals for instructing to stop the operation, and the stage control signal PD3 is operated. Is a signal for instructing. Accordingly, the pipeline stages 305 and 306 stop operating, and the pipeline stages 307 and 308 operate. Since the operation of the pipeline stages 305 and 306 is stopped, power consumption is reduced.

入力信号303が最初にパイプラインステージ308に入力されるときは、入力信号303は、パイプラインステージ308のみで処理される。このとき、ゲイン制御信号304を受けて動作状態制御回路302が出力するステージ制御信号PD1・PD2・PD3は、全て動作の停止を指示する信号となる。従って、パイプラインステージ305・306・307は動作を停止し、パイプラインステージ308は動作する。パイプラインステージ305・306・307の動作が停止した分、消費電力が削減される。   When the input signal 303 is first input to the pipeline stage 308, the input signal 303 is processed only by the pipeline stage 308. At this time, the stage control signals PD1, PD2, and PD3 output from the operation state control circuit 302 in response to the gain control signal 304 are signals for instructing to stop the operation. Accordingly, the pipeline stages 305, 306, and 307 stop operating, and the pipeline stage 308 operates. Since the operations of the pipeline stages 305, 306, and 307 are stopped, power consumption is reduced.

このように、本実施形態では、入力信号303が入力されるパイプラインステージよりも前段側、すなわち、AD変換に使用するパイプラインステージよりも前段側に位置するパイプラインステージの動作を停止させることにより、消費電力を削減することができる。動作を停止させるパイプラインステージを、初段のパイプラインステージ305から後段側に順に選択することになるので、ノイズへの寄与が大きいパイプラインステージから順に動作を停止させることとなる。従って、S/Nの大きな順、換言すれば消費電力が最も大きいパイプラインステージから順に動作を停止させることとなるので、消費電力の削減量は大きくなる。   As described above, in this embodiment, the operation of the pipeline stage that is positioned upstream of the pipeline stage to which the input signal 303 is input, that is, upstream of the pipeline stage used for AD conversion, is stopped. Thus, power consumption can be reduced. Since the pipeline stage for stopping the operation is sequentially selected from the first pipeline stage 305 to the subsequent stage side, the operation is stopped in order from the pipeline stage having a large contribution to noise. Therefore, the operation is stopped in order from the largest S / N, in other words, the pipeline stage having the largest power consumption, and the power consumption is reduced.

なお、パイプラインステージの動作の停止を行う代わりに、パイプラインステージを消費電力が低下するようなモードに制御するようにしても、消費電力を削減することができる。   Note that power consumption can be reduced by controlling the pipeline stage to a mode in which the power consumption is reduced instead of stopping the operation of the pipeline stage.

本実施形態では、直列接続されたパイプラインステージからなる回路は、信号処理回路である各パイプラインステージを必要に応じて選択するという部分的な利用が可能であるので、可変信号処理回路とみなすことができる。そして、このような可変信号処理回路の必要な部分を利用して、必要なゲインを有するAD変換器を実現することができる。特に、入力信号のレベルに応じて、可変信号処理回路のゲインを変えて、出力信号がほぼ一定のレベルになるような制御をする場合など、入力信号が小さい時には大きなゲインが必要になることがあるため、初段に近い信号処理回路ほど入力換算ノイズの小さいものを使用するのが好ましい。本実施の形態では、入力信号のレベルが相対的に大きい場合に、入力換算ノイズの小さい初段の信号処理回路(パイプラインステージ)を停止または消費電力が小さくなるモードにして、消費電力の節約を図ることができる。
〔第4の実施形態〕
本発明の第4の実施形態について、図4に基づき説明すると以下の通りである。
In this embodiment, a circuit composed of pipeline stages connected in series can be partially used by selecting each pipeline stage, which is a signal processing circuit, as necessary. Therefore, the circuit is regarded as a variable signal processing circuit. be able to. An AD converter having a necessary gain can be realized by using a necessary part of such a variable signal processing circuit. In particular, when the input signal is small, a large gain may be required, such as when controlling the gain of the variable signal processing circuit according to the level of the input signal to control the output signal to be at a substantially constant level. For this reason, it is preferable to use a signal processing circuit having a smaller input conversion noise for a signal processing circuit closer to the first stage. In this embodiment, when the level of the input signal is relatively high, the first-stage signal processing circuit (pipeline stage) with low input conversion noise is stopped or the power consumption is reduced to save power consumption. Can be planned.
[Fourth Embodiment]
The following describes the fourth embodiment of the present invention with reference to FIG.

図4に、本実施形態に係るAD変換器402の構成を示す。   FIG. 4 shows the configuration of the AD converter 402 according to this embodiment.

AD変換器402は、アナログ信号である入力信号401をAD変換してデジタル信号である出力信号403として出力する。AD変換器402には、外部に設けられた基準値生成回路404からの基準値制御信号406が入力される。基準値生成回路404は、この制御信号406を、入力されるゲイン制御信号405を基に生成する。ゲイン制御信号405は、AD変換器402の入力信号401の信号レベル範囲に対応したゲインの内容を有する信号であり、基準値制御信号406は、当該信号レベル範囲に対応した基準値の設定を指示する内容を有する信号となる。AD変換器402は、入力される基準値制御信号406の指示に従って、量子化を行うための基準値を変更する。AD変換器402はこれによって変換解像度を変更する、すなわち量子化幅を変更することができる。量子化幅は、基準値に比例して設定される。   The AD converter 402 AD-converts the input signal 401 that is an analog signal and outputs it as an output signal 403 that is a digital signal. A reference value control signal 406 from a reference value generation circuit 404 provided outside is input to the AD converter 402. The reference value generation circuit 404 generates the control signal 406 based on the gain control signal 405 that is input. The gain control signal 405 is a signal having a gain content corresponding to the signal level range of the input signal 401 of the AD converter 402, and the reference value control signal 406 instructs setting of a reference value corresponding to the signal level range. The signal has the following contents. The AD converter 402 changes a reference value for performing quantization in accordance with an instruction of the input reference value control signal 406. Thus, the AD converter 402 can change the conversion resolution, that is, change the quantization width. The quantization width is set in proportion to the reference value.

例えば、ある入力信号401の信号レベル範囲が0〜16であり、量子化幅が1であるときの基準値は8であるが、入力信号401の信号レベル範囲が0〜4となったときには基準値を2とする。このとき量子化幅は1/4となり、量子化のレベル数は両入力信号401で同じとなる。   For example, when the signal level range of a certain input signal 401 is 0 to 16 and the quantization width is 1, the reference value is 8, but when the signal level range of the input signal 401 is 0 to 4, the reference value is The value is 2. At this time, the quantization width is ¼, and the number of quantization levels is the same for both input signals 401.

このように変換解像度を変更することにより、LSBのアナログ換算レベルが変化する。従って、入力信号401の信号レベル範囲が何通りかある場合、各信号レベル範囲に応じて変換解像度を変更すれば、すなわち量子化幅を変更すれば、異なる信号レベル範囲の入力信号401に対して量子化のレベル数を同じとすることができる。   By changing the conversion resolution in this way, the analog conversion level of the LSB changes. Therefore, when there are several signal level ranges of the input signal 401, if the conversion resolution is changed in accordance with each signal level range, that is, if the quantization width is changed, the input signal 401 with a different signal level range is applied. The number of levels of quantization can be made the same.

本実施形態では、基準値制御信号406を用いて入力信号401に対するAD変換器402の変換解像度を変更することで、AD変換器内部でのゲイン調整が可能となり、AD変換器の前段で入力信号をその信号レベル範囲に応じたゲインで一旦増幅する必要がなくなる。これにより、前述の図8に示すような、可変ゲイン増幅器802とAD変換器804とを直列に接続して行う構成の信号処理と等価の処理を実現することができる。本実施形態では基準値をA倍すると、量子化幅がA倍になり、これは、量子化幅が固定されたAD変換器に対して、アナログ入力信号401を1/A倍してから入力することと等価である。   In the present embodiment, by changing the conversion resolution of the AD converter 402 with respect to the input signal 401 using the reference value control signal 406, gain adjustment in the AD converter can be performed, and the input signal is input before the AD converter. Need not be amplified once with a gain corresponding to the signal level range. As a result, it is possible to realize processing equivalent to signal processing having a configuration in which the variable gain amplifier 802 and the AD converter 804 are connected in series as shown in FIG. In this embodiment, when the reference value is multiplied by A, the quantization width becomes A times. This is because the analog input signal 401 is input after being multiplied by 1 / A with respect to the AD converter having a fixed quantization width. Is equivalent to

なお、本実施形態では、基準値としてパイプライン型AD変換器のものを例に挙げたが、これに限らず、逐次比較型のAD変換器のようにアナログ入力電圧と比較される重み付け量としての基準値などであってもよい。
〔第5の実施形態〕
本発明の第5の実施形態について、図5に基づき説明すると以下の通りである。
In this embodiment, the pipeline type AD converter is exemplified as the reference value. However, the reference value is not limited to this, and the weighting amount to be compared with the analog input voltage as in the successive approximation type AD converter is used. The reference value may be used.
[Fifth Embodiment]
The following describes the fifth embodiment of the present invention with reference to FIG.

図5に、本実施形態に係るAD変換器550の構成を示す。   FIG. 5 shows a configuration of the AD converter 550 according to the present embodiment.

AD変換器550は、パイプラインステージ501・502・503・504、基準値生成回路505、およびデジタル演算器506を備え、この結果、パイプライン型AD変換器を備えたAD変換器となっている。   The AD converter 550 includes pipeline stages 501, 502, 503, and 504, a reference value generation circuit 505, and a digital arithmetic unit 506. As a result, the AD converter includes a pipeline type AD converter. .

パイプラインステージ501・502・503・504は、この順で上流側から下流側へと並ぶように直列接続された、パイプライン型AD変換器の各AD変換ステージを構成している。なお、パイプラインステージはここでは4段としたが、一般に複数段でよい。各パイプラインステージには、アナログ入力端子Ain、デジタル出力端子Dout、アナログ出力端子Aout、基準値設定端子Vrefが備えられている。初段のパイプラインステージ501のアナログ入力端子Ainには、AD変換器501の入力信号506が入力される。隣接するパイプラインステージどうしでは、前段側のパイプラインステージのアナログ出力端子Aoutと、後段側のパイプラインステージのアナログ入力端子Ainとが互いに接続されている。   Pipeline stages 501, 502, 503, and 504 constitute AD conversion stages of pipeline AD converters connected in series so that they are arranged in this order from the upstream side to the downstream side. Although the pipeline stage is four stages here, it may generally be a plurality of stages. Each pipeline stage includes an analog input terminal Ain, a digital output terminal Dout, an analog output terminal Aout, and a reference value setting terminal Vref. The input signal 506 of the AD converter 501 is input to the analog input terminal Ain of the first pipeline stage 501. In adjacent pipeline stages, the analog output terminal Aout of the preceding pipeline stage and the analog input terminal Ain of the subsequent pipeline stage are connected to each other.

各パイプラインステージのデジタル出力端子Doutは、各パイプラインステージによるアナログ入力端子Ainに入力される信号の量子化結果を、デジタル演算器506に入力する。各パイプラインステージのアナログ出力端子Aoutは、アナログ入力端子Ainに入力される信号と、デジタル出力端子Doutから出力されるデジタル信号のDA変換結果との差分(量子化誤差)を増幅したアナログ信号を、次段のパイプラインステージのアナログ入力端子Ainに入力する。デジタル演算器506は、各パイプラインステージのデジタル出力端子Doutから出力される量子化値を基に、AD変換器550に入力された入力信号506のAD変換結果を、デジタル信号508として出力する。   The digital output terminal Dout of each pipeline stage inputs the quantization result of the signal input to the analog input terminal Ain by each pipeline stage to the digital calculator 506. The analog output terminal Aout of each pipeline stage is an analog signal obtained by amplifying the difference (quantization error) between the signal input to the analog input terminal Ain and the DA conversion result of the digital signal output from the digital output terminal Dout. , Input to the analog input terminal Ain of the next pipeline stage. The digital computing unit 506 outputs the AD conversion result of the input signal 506 input to the AD converter 550 as a digital signal 508 based on the quantized value output from the digital output terminal Dout of each pipeline stage.

各パイプラインステージの基準値設定端子Vrefには、基準値生成回路505からの基準値信号Vref(基準値設定端子と同じ符号で代用する)が入力される。各パイプラインステージは、基準値信号Vrefの内容に従い、AD変換を行うための基準値を設定する。パイプラインステージ501の基準値設定端子Vrefには基準値信号Vref1が入力され、パイプラインステージ502の基準値設定端子Vrefには基準値信号Vref2が入力され、パイプラインステージ503の基準値設定端子Vrefには基準値信号Vref3が入力され、パイプラインステージ504の基準値設定端子Vrefには基準値信号Vref4が入力される。ここでは、基準値は電圧である。   A reference value signal Vref from the reference value generation circuit 505 (substitute with the same sign as the reference value setting terminal) is input to the reference value setting terminal Vref of each pipeline stage. Each pipeline stage sets a reference value for performing AD conversion according to the content of the reference value signal Vref. A reference value signal Vref 1 is input to the reference value setting terminal Vref of the pipeline stage 501, a reference value signal Vref 2 is input to the reference value setting terminal Vref of the pipeline stage 502, and a reference value setting terminal Vref of the pipeline stage 503. Is supplied with the reference value signal Vref3, and the reference value setting terminal Vref of the pipeline stage 504 is supplied with the reference value signal Vref4. Here, the reference value is a voltage.

基準値生成回路505は、入力信号506の信号レベル範囲に対応したゲインの内容を有するゲイン制御信号507が入力されて、基準値信号Vref1〜Vref4を生成して出力し、各パイプラインステージに設定する基準値の大きさを指示する。   The reference value generation circuit 505 receives a gain control signal 507 having a gain corresponding to the signal level range of the input signal 506, generates and outputs reference value signals Vref1 to Vref4, and sets them in each pipeline stage. Indicates the size of the reference value to be used.

上記の構成のAD変換器550において、入力信号506はパイプラインステージ501に入力され、パイプラインステージ501で処理された後、パイプラインステージ502・503・504で順次処理される。このとき、各パイプラインステージには、基準値生成回路505がゲイン制御信号507に従って生成した基準値信号Vref1〜Vref4が入力され、入力信号506の信号レベル範囲に対応した基準値が設定される。   In the AD converter 550 configured as described above, the input signal 506 is input to the pipeline stage 501, processed by the pipeline stage 501, and then sequentially processed by the pipeline stages 502, 503, and 504. At this time, reference value signals Vref1 to Vref4 generated by the reference value generation circuit 505 according to the gain control signal 507 are input to each pipeline stage, and a reference value corresponding to the signal level range of the input signal 506 is set.

ある入力信号506の信号レベル範囲が0〜16であって量子化幅が1であるとすると、信号レベル範囲が0〜4の入力信号506に対しては、各パイプラインステージで基準値を1/4倍にする。このとき量子化幅は1/4となる。これにより、各パイプラインステージにおいてアナログ出力端子Aoutから出力する前の信号増幅度を一定としたまま、異なる信号レベル範囲の入力信号506に対して量子化のレベル数を16に保つことができる。信号レベル範囲が0〜16よりも大きくなるときは逆に基準値を比例させて大きくすることにより、量子化幅を大きくすればよい。量子化幅を変化させることにより、入力信号506の振幅を増幅あるいは減衰させたのと同じ効果を得ることができる。   Assuming that the signal level range of an input signal 506 is 0 to 16 and the quantization width is 1, the reference value is set to 1 at each pipeline stage for the input signal 506 having a signal level range of 0 to 4. / 4 times. At this time, the quantization width is 1/4. As a result, the number of quantization levels can be kept at 16 for the input signal 506 in different signal level ranges, with the signal amplification before being output from the analog output terminal Aout in each pipeline stage being constant. When the signal level range is larger than 0 to 16, the quantization width may be increased by increasing the reference value in proportion. By changing the quantization width, the same effect as when the amplitude of the input signal 506 is amplified or attenuated can be obtained.

このように、本実施形態では、異なる信号レベル範囲の入力信号506に対して、AD変換の基準値を変更することにより、量子化幅を異ならせて、すなわち変換解像度を変更して、量子化のレベル数を同じにすることができる。AD変換器の変換解像度を変更することで、AD変換器内部でのゲイン調整が可能となり、AD変換器の前段で入力信号をその信号レベル範囲に応じたゲインで一旦増幅する必要がなくなる。
〔第6の実施形態〕
本発明の第6の実施形態について、図6に基づき説明すると以下の通りである。
As described above, in the present embodiment, the input signal 506 having different signal level ranges is changed by changing the reference value for AD conversion, thereby changing the quantization width, that is, changing the conversion resolution, and quantizing. The number of levels can be the same. By changing the conversion resolution of the AD converter, it is possible to adjust the gain inside the AD converter, and it is not necessary to once amplify the input signal with a gain corresponding to the signal level range in the previous stage of the AD converter.
[Sixth Embodiment]
The following describes the sixth embodiment of the present invention with reference to FIG.

図6に、本実施形態に係るAD変換器650の構成を示す。   FIG. 6 shows a configuration of the AD converter 650 according to the present embodiment.

AD変換器650は、パイプラインステージ601・602・603・604、基準値生成回路605、デジタル演算器606、および入力位置選択スイッチ609を備え、この結果、パイプライン型AD変換器を備えたAD変換器となっている。   The AD converter 650 includes pipeline stages 601, 602, 603, and 604, a reference value generation circuit 605, a digital calculator 606, and an input position selection switch 609. As a result, the AD converter having the pipeline type AD converter is provided. It is a converter.

入力位置選択スイッチ609は、アナログ信号である入力信号610の入力端子609inと、入力端子609inに選択的に接続される出力端子609oa・609ob・609oc・609odとを備えている。また、入力位置選択スイッチ609には、ゲイン制御信号607が入力されるようになっている。ゲイン制御信号607は、入力信号610の信号レベル範囲の大きさに応じた内容の信号であり、これにより、入力端子609inが出力端子609oa・609ob・609oc・609odのいずれに接続されるかが決定される。   The input position selection switch 609 includes an input terminal 609in for an input signal 610 that is an analog signal, and output terminals 609oa, 609ob, 609oc, and 609od that are selectively connected to the input terminal 609in. In addition, a gain control signal 607 is input to the input position selection switch 609. The gain control signal 607 is a signal having contents corresponding to the magnitude of the signal level range of the input signal 610, and this determines which of the output terminals 609oa, 609ob, 609oc, and 609od is connected to the input terminal 609in. Is done.

パイプラインステージ601・602・603・604は、この順で上流側から下流側へと並ぶように直列接続された、パイプライン型AD変換器の各AD変換ステージを構成している。なお、パイプラインステージはここでは4段としたが、一般に複数段でよい。各パイプラインステージには、アナログ入力端子Ain、デジタル出力端子Dout、アナログ出力端子Aout、基準値設定端子Vrefが備えられている。初段のパイプラインステージ601のアナログ入力端子Ainは、入力位置選択スイッチ609の出力端子609oaに接続されている。隣接するパイプラインステージどうしでは、前段側のパイプラインステージのアナログ出力端子Aoutと、後段側のパイプラインステージのアナログ入力端子Ainとが互いに接続されている。そして、パイプラインステージ602のアナログ入力端子Ainは、入力位置選択スイッチ609の出力端子609obに接続されている。パイプラインステージ603のアナログ入力端子Ainは、入力位置選択スイッチ609の出力端子609ocに接続されている。パイプラインステージ604のアナログ入力端子Ainは、入力位置選択スイッチ609の出力端子609odに接続されている。   The pipeline stages 601, 602, 603, and 604 constitute the AD conversion stages of the pipelined AD converters connected in series so as to be arranged in this order from the upstream side to the downstream side. Although the pipeline stage is four stages here, it may generally be a plurality of stages. Each pipeline stage includes an analog input terminal Ain, a digital output terminal Dout, an analog output terminal Aout, and a reference value setting terminal Vref. The analog input terminal Ain of the first pipeline stage 601 is connected to the output terminal 609oa of the input position selection switch 609. In adjacent pipeline stages, the analog output terminal Aout of the preceding pipeline stage and the analog input terminal Ain of the subsequent pipeline stage are connected to each other. The analog input terminal Ain of the pipeline stage 602 is connected to the output terminal 609ob of the input position selection switch 609. The analog input terminal Ain of the pipeline stage 603 is connected to the output terminal 609oc of the input position selection switch 609. The analog input terminal Ain of the pipeline stage 604 is connected to the output terminal 609od of the input position selection switch 609.

各パイプラインステージのデジタル出力端子Doutは、各パイプラインステージによるアナログ入力端子Ainに入力される信号の量子化結果を、デジタル演算器606に入力する。各パイプラインステージのアナログ出力端子Aoutは、アナログ入力端子Ainに入力される信号と、デジタル出力端子Doutから出力されるデジタル信号のDA変換結果との差分(量子化誤差)を増幅したアナログ信号を、次段のパイプラインステージのアナログ入力端子Ainに入力する。デジタル演算器606は、各パイプラインステージのデジタル出力端子Doutから出力される量子化値を基に、AD変換器650に入力された入力信号610のAD変換結果を、デジタル信号608として出力する。   The digital output terminal Dout of each pipeline stage inputs the quantization result of the signal input to the analog input terminal Ain by each pipeline stage to the digital calculator 606. The analog output terminal Aout of each pipeline stage is an analog signal obtained by amplifying the difference (quantization error) between the signal input to the analog input terminal Ain and the DA conversion result of the digital signal output from the digital output terminal Dout. , Input to the analog input terminal Ain of the next pipeline stage. The digital calculator 606 outputs the AD conversion result of the input signal 610 input to the AD converter 650 as a digital signal 608 based on the quantized value output from the digital output terminal Dout of each pipeline stage.

各パイプラインステージの基準値設定端子Vrefには、基準値生成回路605からの基準値信号Vref(基準値設定端子と同じ符号で代用する)が入力される。各パイプラインステージは、基準値信号Vrefの内容に従い、AD変換を行うための基準値を設定する。パイプラインステージ601の基準値設定端子Vrefには基準値信号Vref1が入力され、パイプラインステージ602の基準値設定端子Vrefには基準値信号Vref2が入力され、パイプラインステージ603の基準値設定端子Vrefには基準値信号Vref3が入力され、パイプラインステージ604の基準値設定端子Vrefには基準値信号Vref4が入力される。ここでは、基準値は電圧である。   A reference value signal Vref from the reference value generation circuit 605 (substitute with the same sign as the reference value setting terminal) is input to the reference value setting terminal Vref of each pipeline stage. Each pipeline stage sets a reference value for performing AD conversion according to the content of the reference value signal Vref. A reference value signal Vref 1 is input to the reference value setting terminal Vref of the pipeline stage 601, a reference value signal Vref 2 is input to the reference value setting terminal Vref of the pipeline stage 602, and a reference value setting terminal Vref of the pipeline stage 603. Is supplied with the reference value signal Vref3, and the reference value setting terminal Vref of the pipeline stage 604 is supplied with the reference value signal Vref4. Here, the reference value is a voltage.

基準値生成回路605は、入力位置選択スイッチ609の制御信号と同じ信号であるゲイン制御信号607が入力されて、基準値信号Vref1〜Vref4を生成して出力し、各パイプラインステージに設定する基準値の大きさを指示する。   A reference value generation circuit 605 receives a gain control signal 607, which is the same signal as the control signal of the input position selection switch 609, generates and outputs reference value signals Vref1 to Vref4, and sets a reference for each pipeline stage. Indicates the magnitude of the value.

上記の構成のAD変換器650において、入力信号610は、その信号レベル範囲に応じて必要とされるゲインを示すゲイン制御信号607によって入力位置選択スイッチ609の入出力切り替えが行われることにより、パイプラインステージ601・602・603・604のいずれかに入力される。いずれの場合にも、ゲイン制御信号607を受けて基準値生成回路605が出力する基準値信号Vref1〜Vref4は、パイプラインステージ601〜604に入力され、各パイプラインステージには、入力信号610の信号レベル範囲に対応した基準値が設定される。   In the AD converter 650 having the above-described configuration, the input signal 610 is input / output switched by the input position selection switch 609 by the gain control signal 607 indicating the gain required according to the signal level range. Input to any of the line stages 601, 602, 603, and 604. In any case, the reference value signals Vref1 to Vref4 output from the reference value generation circuit 605 in response to the gain control signal 607 are input to the pipeline stages 601 to 604, and each pipeline stage receives the input signal 610. A reference value corresponding to the signal level range is set.

入力信号610が最初にパイプラインステージ601に入力されるときは、入力信号610はパイプラインステージ601で処理された後、パイプラインステージ602・603・604で順次処理される。入力信号610が最初にパイプラインステージ602に入力されるときは、入力信号610はパイプラインステージ602で処理された後、パイプラインステージ603・604で順次処理される。入力信号610が最初にパイプラインステージ603に入力されるときは、入力信号610はパイプラインステージ603で処理された後、パイプラインステージ604で処理される。入力信号610が最初にパイプラインステージ604に入力されるときは、入力信号610は、パイプラインステージ604のみで処理される。   When the input signal 610 is first input to the pipeline stage 601, the input signal 610 is processed by the pipeline stage 601 and then sequentially processed by the pipeline stages 602, 603, and 604. When the input signal 610 is first input to the pipeline stage 602, the input signal 610 is processed by the pipeline stage 602 and then sequentially processed by the pipeline stages 603 and 604. When the input signal 610 is first input to the pipeline stage 603, the input signal 610 is processed by the pipeline stage 603 and then processed by the pipeline stage 604. When the input signal 610 is first input to the pipeline stage 604, the input signal 610 is processed only by the pipeline stage 604.

このように、本実施形態では、異なる信号レベル範囲の入力信号610に対して、入力信号610が最初に入力されるパイプラインステージを可変とすることにより、量子化幅を異ならせて、すなわち変換解像度を変更して、量子化のレベル数を同じにすることができる。AD変換器の変換解像度を変更することで、AD変換器内部でのゲイン調整が可能となり、AD変換器の前段で入力信号をその信号レベル範囲に応じたゲインで一旦増幅する必要がなくなる。   As described above, in the present embodiment, the input signal 610 having different signal level ranges is made variable by changing the pipeline stage to which the input signal 610 is first input, that is, the conversion width is changed. The resolution can be changed to make the number of quantization levels the same. By changing the conversion resolution of the AD converter, it is possible to adjust the gain inside the AD converter, and it is not necessary to once amplify the input signal with a gain corresponding to the signal level range in the previous stage of the AD converter.

また同時に、本実施形態では、異なる信号レベル範囲の入力信号610に対して、AD変換の基準値を変更することにより、量子化幅を異ならせて、すなわち変換解像度を変更して、量子化のレベル数を同じにすることができる。AD変換器の変換解像度を変更することで、AD変換器内部でのゲイン調整が可能となり、AD変換器の前段で入力信号をその信号レベル範囲に応じたゲインで一旦増幅する必要がなくなる。   At the same time, in the present embodiment, by changing the reference value of AD conversion for the input signal 610 having a different signal level range, the quantization width is changed, that is, the conversion resolution is changed, The number of levels can be the same. By changing the conversion resolution of the AD converter, it is possible to adjust the gain inside the AD converter, and it is not necessary to once amplify the input signal with a gain corresponding to the signal level range in the previous stage of the AD converter.

本実施形態で述べた、直列接続されたパイプラインステージからなる可変信号処理回路の必要な部分を利用して、必要なゲインを有するAD変換器を実現することができる。
〔第7の実施形態〕
本発明の第7の実施形態について、図7に基づき説明すると以下の通りである。
An AD converter having a necessary gain can be realized by using a necessary part of the variable signal processing circuit including pipeline stages connected in series described in the present embodiment.
[Seventh Embodiment]
The seventh embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

図7に、本実施形態に係るAD変換器750の構成を示す。   FIG. 7 shows a configuration of the AD converter 750 according to the present embodiment.

AD変換器750は、パイプラインステージ701・702・703・704、基準値生成回路705、デジタル演算器706、入力位置選択スイッチ709、および動作状態制御回路711を備え、この結果、パイプライン型AD変換器を備えたAD変換器となっている。   The AD converter 750 includes pipeline stages 701, 702, 703, and 704, a reference value generation circuit 705, a digital arithmetic unit 706, an input position selection switch 709, and an operation state control circuit 711. As a result, the pipeline AD It is an AD converter provided with a converter.

入力位置選択スイッチ709は、アナログ信号である入力信号710の入力端子709inと、入力端子709inに選択的に接続される出力端子709oa・709ob・709oc・709odとを備えている。また、入力位置選択スイッチ709には、ゲイン制御信号707が入力されるようになっている。ゲイン制御信号707は、入力信号710の信号レベル範囲の大きさに応じたゲインの内容を有する信号であり、これにより、入力端子709inが出力端子709oa・709ob・709oc・709odのいずれに接続されるかが決定される。   The input position selection switch 709 includes an input terminal 709in for an input signal 710, which is an analog signal, and output terminals 709oa, 709ob, 709oc, and 709od that are selectively connected to the input terminal 709in. A gain control signal 707 is input to the input position selection switch 709. The gain control signal 707 is a signal having a gain content corresponding to the magnitude of the signal level range of the input signal 710, whereby the input terminal 709in is connected to any of the output terminals 709oa, 709ob, 709oc, and 709od. Is decided.

パイプラインステージ701・702・703・704は、この順で上流側から下流側へと並ぶように直列接続された、パイプライン型AD変換器の各AD変換ステージを構成している。なお、パイプラインステージはここでは4段としたが、一般に複数段でよい。各パイプラインステージには、アナログ入力端子Ain、デジタル出力端子Dout、アナログ出力端子Aout、基準値設定端子Vref、電源制御端子PDが備えられている。初段のパイプラインステージ701のアナログ入力端子Ainは、入力位置選択スイッチ709の出力端子709oaに接続されている。隣接するパイプラインステージどうしでは、前段側のパイプラインステージのアナログ出力端子Aoutと、後段側のパイプラインステージのアナログ入力端子Ainとが互いに接続されている。そして、パイプラインステージ702のアナログ入力端子Ainは、入力位置選択スイッチ709の出力端子709obに接続されている。パイプラインステージ703のアナログ入力端子Ainは、入力位置選択スイッチ709の出力端子709ocに接続されている。パイプラインステージ704のアナログ入力端子Ainは、入力位置選択スイッチ709の出力端子709odに接続されている。   Pipeline stages 701, 702, 703, and 704 constitute each AD conversion stage of a pipelined AD converter connected in series so that they are arranged in this order from the upstream side to the downstream side. Although the pipeline stage is four stages here, it may generally be a plurality of stages. Each pipeline stage includes an analog input terminal Ain, a digital output terminal Dout, an analog output terminal Aout, a reference value setting terminal Vref, and a power supply control terminal PD. The analog input terminal Ain of the first pipeline stage 701 is connected to the output terminal 709 oa of the input position selection switch 709. In adjacent pipeline stages, the analog output terminal Aout of the preceding pipeline stage and the analog input terminal Ain of the subsequent pipeline stage are connected to each other. The analog input terminal Ain of the pipeline stage 702 is connected to the output terminal 709ob of the input position selection switch 709. The analog input terminal Ain of the pipeline stage 703 is connected to the output terminal 709oc of the input position selection switch 709. The analog input terminal Ain of the pipeline stage 704 is connected to the output terminal 709od of the input position selection switch 709.

各パイプラインステージのデジタル出力端子Doutは、各パイプラインステージによるアナログ入力端子Ainに入力される信号の量子化結果を、デジタル演算器706に入力する。各パイプラインステージのアナログ出力端子Aoutは、アナログ入力端子Ainに入力される信号と、デジタル出力端子Doutから出力されるデジタル信号のDA変換結果との差分(量子化誤差)を増幅したアナログ信号を、次段のパイプラインステージのアナログ入力端子Ainに入力する。デジタル演算器706は、各パイプラインステージのデジタル出力端子Doutから出力される量子化値を基に、AD変換器750に入力された入力信号710のAD変換結果を、デジタル信号708として出力する。   The digital output terminal Dout of each pipeline stage inputs the quantization result of the signal input to the analog input terminal Ain by each pipeline stage to the digital calculator 706. The analog output terminal Aout of each pipeline stage is an analog signal obtained by amplifying the difference (quantization error) between the signal input to the analog input terminal Ain and the DA conversion result of the digital signal output from the digital output terminal Dout. , Input to the analog input terminal Ain of the next pipeline stage. The digital calculator 706 outputs the AD conversion result of the input signal 710 input to the AD converter 750 as a digital signal 708 based on the quantized value output from the digital output terminal Dout of each pipeline stage.

各パイプラインステージの基準値設定端子Vrefには、基準値生成回路705からの基準値信号Vref(基準値設定端子と同じ符号で代用する)が入力される。各パイプラインステージは、基準値信号Vrefの内容に従い、AD変換を行うための基準値を設定する。パイプラインステージ701の基準値設定端子Vrefには基準値信号Vref1が入力され、パイプラインステージ702の基準値設定端子Vrefには基準値信号Vref2が入力され、パイプラインステージ703の基準値設定端子Vrefには基準値信号Vref3が入力され、パイプラインステージ704の基準値設定端子Vrefには基準値信号Vref4が入力される。ここでは、基準値は電圧である。   A reference value signal Vref from the reference value generation circuit 705 (substitute with the same sign as the reference value setting terminal) is input to the reference value setting terminal Vref of each pipeline stage. Each pipeline stage sets a reference value for performing AD conversion according to the content of the reference value signal Vref. A reference value signal Vref 1 is input to the reference value setting terminal Vref of the pipeline stage 701, a reference value signal Vref 2 is input to the reference value setting terminal Vref of the pipeline stage 702, and a reference value setting terminal Vref of the pipeline stage 703. Is supplied with the reference value signal Vref3, and the reference value setting terminal Vref of the pipeline stage 704 is supplied with the reference value signal Vref4. Here, the reference value is a voltage.

基準値生成回路705は、入力位置選択スイッチ709の制御信号と同じ信号であるゲイン制御信号707が入力されて、基準値信号Vref1〜Vref4を生成して出力し、各パイプラインステージに設定する基準値の大きさを指示する。   The reference value generation circuit 705 receives a gain control signal 707 that is the same signal as the control signal of the input position selection switch 709, generates and outputs reference value signals Vref1 to Vref4, and sets the reference values for each pipeline stage. Indicates the magnitude of the value.

各パイプラインステージの電源制御端子PDは、動作状態制御回路711から出力されるステージ制御信号PD(電源制御端子と同じ符号で代用する)が入力される端子である。各パイプラインステージは、ステージ制御信号PDの内容に従い、動作と動作の停止とが切り替えられる。パイプラインステージ701の電源制御端子PDには制御信号PD1が入力され、パイプラインステージ702の電源制御端子PDには制御信号PD2が入力され、パイプラインステージ703の電源制御端子PDには制御信号PD3が入力される。ただし、最終段のパイプラインステージ704は常に動作させるため、ステージ制御信号PDは入力されない。   The power supply control terminal PD of each pipeline stage is a terminal to which a stage control signal PD (substitute with the same reference numeral as the power supply control terminal) output from the operation state control circuit 711 is input. Each pipeline stage is switched between operation and operation stop according to the content of the stage control signal PD. The control signal PD1 is input to the power supply control terminal PD of the pipeline stage 701, the control signal PD2 is input to the power supply control terminal PD of the pipeline stage 702, and the control signal PD3 is input to the power supply control terminal PD of the pipeline stage 703. Is entered. However, since the final pipeline stage 704 is always operated, the stage control signal PD is not input.

動作状態制御回路711は、入力位置選択スイッチ709および基準値生成回路705の制御信号と同じ信号であるゲイン制御信号707が入力されて、入力信号710のAD変換に使用するパイプラインステージに動作を指示するステージ制御信号PDを入力し、AD変換に使用しないパイプラインステージに動作の停止を指示するステージ制御信号PDを入力する。これにより、動作状態制御回路711は各パイプラインステージの動作状態を制御する。   The operation state control circuit 711 receives the gain control signal 707 which is the same signal as the control signal of the input position selection switch 709 and the reference value generation circuit 705, and operates the pipeline stage used for AD conversion of the input signal 710. A stage control signal PD to be instructed is input, and a stage control signal PD to instruct to stop the operation is input to a pipeline stage not used for AD conversion. Thereby, the operation state control circuit 711 controls the operation state of each pipeline stage.

パイプラインステージが演算増幅器を使用している場合、動作状態制御回路711は、演算増幅器のバイアス電流を制御するゲイン制御信号707を出力することにより、パイプラインステージの動作と動作の停止とを切り替えることが可能である。   When the pipeline stage uses an operational amplifier, the operation state control circuit 711 switches between the operation of the pipeline stage and the stop of the operation by outputting a gain control signal 707 for controlling the bias current of the operational amplifier. It is possible.

上記の構成のAD変換器750において、入力信号710は、その信号レベル範囲に応じて必要とされるゲインを示すゲイン制御信号707によって入力位置選択スイッチ709の入出力切り替えが行われることにより、パイプラインステージ701・702・703・704のいずれかに入力される。   In the AD converter 750 having the above-described configuration, the input signal 710 is input / output switched by the input position selection switch 709 by the gain control signal 707 indicating the gain required according to the signal level range. It is input to any of the line stages 701, 702, 703, and 704.

入力信号710が最初にパイプラインステージ701に入力されるときは、入力信号710はパイプラインステージ701で処理された後、パイプラインステージ702・703・704で順次処理される。このとき、ゲイン制御信号707を受けて動作状態制御回路711が出力するステージ制御信号PD1・PD2・PD3は、全て動作を指示する信号となる。従って、パイプラインステージ701〜704は全て動作する。またこのとき、各パイプラインステージには、基準値生成回路711がゲイン制御信号707に従って生成した基準値信号Vref1〜Vref4が入力され、入力信号710の信号レベル範囲に対応した基準値が設定される。   When the input signal 710 is first input to the pipeline stage 701, the input signal 710 is processed by the pipeline stage 701 and then sequentially processed by the pipeline stages 702, 703, and 704. At this time, the stage control signals PD1, PD2, and PD3 output from the operation state control circuit 711 in response to the gain control signal 707 are all signals for instructing the operation. Therefore, all the pipeline stages 701 to 704 operate. At this time, reference value signals Vref1 to Vref4 generated by the reference value generation circuit 711 according to the gain control signal 707 are input to each pipeline stage, and a reference value corresponding to the signal level range of the input signal 710 is set. .

入力信号710が最初にパイプラインステージ702に入力されるときは、入力信号710はパイプラインステージ702で処理された後、パイプラインステージ703・704で順次処理される。このとき、ゲイン制御信号707を受けて動作状態制御回路711が出力するステージ制御信号PD1・PD2・PD3うち、ステージ制御信号PD1は動作の停止を指示する信号となり、ステージ制御信号PD2・PD3は動作を指示する信号となる。従って、パイプラインステージ701は動作を停止し、パイプラインステージ702〜704は動作する。パイプラインステージ701の動作が停止した分、消費電力が削減される。またこのとき、各パイプラインステージには、基準値生成回路711がゲイン制御信号707に従って生成した基準値信号Vref1〜Vref4が基準値生成回路711から出力されてくるが、動作しているパイプラインステージ702〜704にのみ、入力信号710の信号レベル範囲に対応した基準値が設定される。   When the input signal 710 is first input to the pipeline stage 702, the input signal 710 is processed by the pipeline stage 702 and then sequentially processed by the pipeline stages 703 and 704. At this time, among the stage control signals PD1, PD2, and PD3 output from the operation state control circuit 711 in response to the gain control signal 707, the stage control signal PD1 is a signal that instructs the stop of the operation, and the stage control signals PD2 and PD3 operate. Is a signal for instructing. Accordingly, the pipeline stage 701 stops operating, and the pipeline stages 702 to 704 operate. Since the operation of the pipeline stage 701 is stopped, power consumption is reduced. At this time, reference value signals Vref1 to Vref4 generated by the reference value generation circuit 711 according to the gain control signal 707 are output from the reference value generation circuit 711 to each pipeline stage. Only in 702 to 704, a reference value corresponding to the signal level range of the input signal 710 is set.

入力信号710が最初にパイプラインステージ703に入力されるときは、入力信号710はパイプラインステージ703で処理された後、パイプラインステージ704で処理される。このとき、ゲイン制御信号707を受けて動作状態制御回路711が出力するステージ制御信号PD1・PD2・PD3うち、ステージ制御信号PD1・PD2は動作の停止を指示する信号となり、ステージ制御信号PD3は動作を指示する信号となる。従って、パイプラインステージ701・702は動作を停止し、パイプラインステージ703・704は動作する。パイプラインステージ701・702の動作が停止した分、消費電力が削減される。またこのとき、各パイプラインステージには、基準値生成回路711がゲイン制御信号707に従って生成した基準値信号Vref1〜Vref4が基準値生成回路711から出力されてくるが、動作しているパイプラインステージ703・704にのみ、入力信号710の信号レベル範囲に対応した基準値が設定される。   When the input signal 710 is first input to the pipeline stage 703, the input signal 710 is processed by the pipeline stage 703 and then processed by the pipeline stage 704. At this time, among the stage control signals PD1, PD2, and PD3 output from the operation state control circuit 711 in response to the gain control signal 707, the stage control signals PD1 and PD2 are signals for instructing to stop the operation, and the stage control signal PD3 is operated. Is a signal for instructing. Accordingly, the pipeline stages 701 and 702 stop operating, and the pipeline stages 703 and 704 operate. Since the operation of the pipeline stages 701 and 702 is stopped, power consumption is reduced. At this time, reference value signals Vref1 to Vref4 generated by the reference value generation circuit 711 according to the gain control signal 707 are output from the reference value generation circuit 711 to each pipeline stage. Only 703 and 704 are set with reference values corresponding to the signal level range of the input signal 710.

入力信号710が最初にパイプラインステージ704に入力されるときは、入力信号710は、パイプラインステージ704のみで処理される。このとき、ゲイン制御信号707を受けて動作状態制御回路711が出力するステージ制御信号PD1・PD2・PD3は、全て動作の停止を指示する信号となる。従って、パイプラインステージ701〜703は動作を停止し、パイプラインステージ704は動作する。パイプラインステージ701〜703の動作が停止した分、消費電力が削減される。またこのとき、各パイプラインステージには、基準値生成回路711がゲイン制御信号707に従って生成した基準値信号Vref1〜Vref4が基準値生成回路711から出力されてくるが、動作しているパイプラインステージ704にのみ、入力信号710の信号レベル範囲に対応した基準値が設定される。   When the input signal 710 is first input to the pipeline stage 704, the input signal 710 is processed only by the pipeline stage 704. At this time, the stage control signals PD1, PD2, and PD3 output from the operation state control circuit 711 in response to the gain control signal 707 are all signals for instructing to stop the operation. Accordingly, the pipeline stages 701 to 703 stop operating, and the pipeline stage 704 operates. Since the operations of the pipeline stages 701 to 703 are stopped, power consumption is reduced. At this time, reference value signals Vref1 to Vref4 generated by the reference value generation circuit 711 according to the gain control signal 707 are output from the reference value generation circuit 711 to each pipeline stage. Only at 704, a reference value corresponding to the signal level range of the input signal 710 is set.

このように、本実施形態では、異なる信号レベル範囲の入力信号710に対して、入力信号710が最初に入力されるパイプラインステージを可変とすることにより、量子化幅を異ならせて、すなわち変換解像度を変更して、量子化のレベル数を同じにすることができる。AD変換器の変換解像度を変更することで、AD変換器内部でのゲイン調整が可能となり、AD変換器の前段で入力信号をその信号レベル範囲に応じたゲインで一旦増幅する必要がなくなる。   As described above, in the present embodiment, by changing the pipeline stage to which the input signal 710 is first input with respect to the input signal 710 having a different signal level range, the quantization width is changed, that is, conversion is performed. The resolution can be changed to make the number of quantization levels the same. By changing the conversion resolution of the AD converter, it is possible to adjust the gain inside the AD converter, and it is not necessary to once amplify the input signal with a gain corresponding to the signal level range in the previous stage of the AD converter.

また同時に、本実施形態では、異なる信号レベル範囲の入力信号710に対して、AD変換の基準値を変更することにより、量子化幅を異ならせて、すなわち変換解像度を変更して、量子化のレベル数を同じにすることができる。AD変換器の変換解像度を変更することで、AD変換器内部でのゲイン調整が可能となり、AD変換器の前段で入力信号をその信号レベル範囲に応じたゲインで一旦増幅する必要がなくなる。   At the same time, in the present embodiment, by changing the reference value of AD conversion for the input signal 710 having a different signal level range, the quantization width is changed, that is, the conversion resolution is changed, The number of levels can be the same. By changing the conversion resolution of the AD converter, it is possible to adjust the gain inside the AD converter, and it is not necessary to once amplify the input signal with a gain corresponding to the signal level range in the previous stage of the AD converter.

また同時に、本実施形態では、入力信号710が入力されるパイプラインステージよりも前段側、すなわち、AD変換に使用するパイプラインステージよりも前段側に位置するパイプラインステージの動作を停止させることにより、消費電力を削減することができる。動作を停止させるパイプラインステージを、初段のパイプラインステージ701から後段側に順に選択することになるので、ノイズへの寄与が大きいパイプラインステージから順に動作を停止させることとなる。従って、S/Nの大きな順、換言すれば消費電力が最も大きいパイプラインステージから順に動作を停止させることとなるので、消費電力の削減量は大きくなる。   At the same time, in the present embodiment, by stopping the operation of the pipeline stage located on the upstream side of the pipeline stage to which the input signal 710 is input, that is, on the upstream side of the pipeline stage used for AD conversion. , Power consumption can be reduced. Since the pipeline stage for stopping the operation is sequentially selected from the first pipeline stage 701 to the subsequent stage, the operation is stopped in order from the pipeline stage having a large contribution to noise. Therefore, the operation is stopped in order from the largest S / N, in other words, the pipeline stage having the largest power consumption, and the power consumption is reduced.

なお、パイプラインステージの動作の停止を行う代わりに、パイプラインステージを消費電力が低下するようなモードに制御するようにしても、消費電力を削減することができる。   Note that power consumption can be reduced by controlling the pipeline stage to a mode in which the power consumption is reduced instead of stopping the operation of the pipeline stage.

本実施形態では、直列接続されたパイプラインステージからなる回路は、信号処理回路である各パイプラインステージを必要に応じて選択するという部分的な利用が可能であるので、可変信号処理回路とみなすことができる。そして、このような可変信号処理回路の必要な部分を利用して、必要なゲインを有するAD変換器を実現することができる。特に、入力信号のレベルに応じて、可変信号処理回路のゲインを変えて、出力信号がほぼ一定のレベルになるような制御をする場合など、入力信号が小さい時には大きなゲインが必要になることがあるため、初段に近い信号処理回路ほど入力換算ノイズの小さいものを使用するのが好ましい。本実施の形態では、入力信号のレベルが相対的に大きい場合に、入力換算ノイズの小さい初段の信号処理回路(パイプラインステージ)を停止または消費電力が小さくなるモードにして、消費電力の節約を図ることができる。   In this embodiment, a circuit composed of pipeline stages connected in series can be partially used by selecting each pipeline stage, which is a signal processing circuit, as necessary. Therefore, the circuit is regarded as a variable signal processing circuit. be able to. An AD converter having a necessary gain can be realized by using a necessary part of such a variable signal processing circuit. In particular, when the input signal is small, a large gain may be required, such as when controlling the gain of the variable signal processing circuit according to the level of the input signal to control the output signal to be a substantially constant level. For this reason, it is preferable to use a signal processing circuit having a smaller input conversion noise for a signal processing circuit closer to the first stage. In this embodiment, when the input signal level is relatively high, the first-stage signal processing circuit (pipeline stage) with low input conversion noise is stopped or the power consumption is reduced to reduce power consumption. Can be planned.

本発明は、通信、音声信号処理、画像信号処理等で好適に使用することができる。   The present invention can be suitably used in communication, audio signal processing, image signal processing, and the like.

本発明の第1の実施形態を示すものであり、AD変換器の構成を示すブロック図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an AD converter according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態を示すものであり、(a)はAD変換器の構成を示すブロック図、(b)ないし(d)は入力信号の信号レベル範囲と量子化幅との関係を示す図である。FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention, where (a) is a block diagram showing the configuration of an AD converter, and (b) through (d) show the relationship between the signal level range of an input signal and the quantization width. FIG. 本発明の第3の実施形態を示すものであり、AD変換器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 3rd Embodiment of this invention and shows the structure of AD converter. 本発明の第4の実施形態を示すものであり、AD変換器の構成を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of an AD converter according to a fourth embodiment of the present invention. 本発明の第5の実施形態を示すものであり、AD変換器の構成を示すブロック図である。10 is a block diagram illustrating a configuration of an AD converter according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第6の実施形態を示すものであり、AD変換器の構成を示すブロック図である。10 is a block diagram illustrating a configuration of an AD converter according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第7の実施形態を示すものであり、AD変換器の構成を示すブロック図である。10 is a block diagram illustrating a configuration of an AD converter according to a seventh embodiment of the present invention. FIG. 可変ゲイン増幅器とAD変換器との組合せでAD変換を行う回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the circuit which performs AD conversion with the combination of a variable gain amplifier and AD converter.

符号の説明Explanation of symbols

102、250、350、402、550、650、750
AD変換器
101、203、303、401、506、610、710
入力信号
103、202、304、405、507、607、707
ゲイン制御信号(制御信号)
204〜207、305〜308、501〜504、601〜604、701〜704
パイプラインステージ
102, 250, 350, 402, 550, 650, 750
AD converters 101, 203, 303, 401, 506, 610, 710
Input signal 103, 202, 304, 405, 507, 607, 707
Gain control signal (control signal)
204-207, 305-308, 501-504, 601-604, 701-704
Pipeline stage

Claims (7)

外部からの制御信号に基づいて、アナログの入力信号に対する変換解像度を変更することが可能であることを特徴とするAD変換器。   An AD converter characterized in that the conversion resolution for an analog input signal can be changed based on an external control signal. 複数段のパイプラインステージが直列に接続されたパイプライン型AD変換器を備え、上記入力信号が最初に入力される上記パイプラインステージを可変とすることにより、上記変換解像度を変更することを特徴とする請求項1に記載のAD変換器。   A pipeline AD converter in which a plurality of pipeline stages are connected in series is provided, and the conversion resolution is changed by changing the pipeline stage to which the input signal is first input. The AD converter according to claim 1. 上記入力信号が最初に入力される上記パイプラインステージよりも前段側に位置する上記パイプラインステージの動作を、停止させる、あるいは消費電力が低下するモードに制御することを特徴とする請求項2に記載のAD変換器。   3. The operation of the pipeline stage located on the upstream side of the pipeline stage to which the input signal is initially input is controlled to a mode in which the operation is stopped or power consumption is reduced. The AD converter described. 上記入力信号に対するAD変換の基準値を変更することにより、上記変換解像度を変更することを特徴とする請求項1に記載のAD変換器。   The AD converter according to claim 1, wherein the conversion resolution is changed by changing a reference value of AD conversion for the input signal. 複数段のパイプラインステージが直列に接続されたパイプライン型AD変換器を備え、各上記パイプラインステージのAD変換の基準値を可変とすることを特徴とする請求項4に記載のAD変換器。   5. The AD converter according to claim 4, further comprising a pipeline type AD converter in which a plurality of pipeline stages are connected in series, wherein a reference value for AD conversion of each of the pipeline stages is variable. . 上記入力信号が最初に入力される上記パイプラインステージを可変とすることにより、上記変換解像度を変更することを特徴とする請求項5に記載のAD変換器。   6. The AD converter according to claim 5, wherein the conversion resolution is changed by making the pipeline stage to which the input signal is first input variable. 上記入力信号が最初に入力される上記パイプラインステージよりも前段側に位置する上記パイプラインステージの動作を、停止させる、あるいは消費電力が低下するモードに制御することを特徴とする請求項6に記載のAD変換器。   7. The operation of the pipeline stage located on the upstream side of the pipeline stage to which the input signal is first input is controlled to a mode in which the operation is stopped or power consumption is reduced. The AD converter described.
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