JP2005354627A - パイプラインa/d変換器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 システムの要求に応じた分解能、許容変換周波数、消費電力を有するパイプラインA/D変換器を提供する。
【解決手段】 本発明のパイプライン変換器は、パイプラインA/D変換器が組み込まれた装置の動作状態に応じて制御信号を出力する制御部と、前記制御信号に従って内蔵する演算増幅器内の容量を切り換えることで分解能及び/又は許容変換処理速度を切り換えるパイプラインA/D変換部と、を有する。
【選択図】 図1
【解決手段】 本発明のパイプライン変換器は、パイプラインA/D変換器が組み込まれた装置の動作状態に応じて制御信号を出力する制御部と、前記制御信号に従って内蔵する演算増幅器内の容量を切り換えることで分解能及び/又は許容変換処理速度を切り換えるパイプラインA/D変換部と、を有する。
【選択図】 図1
Description
本発明はパイプラインA/D変換器に関する。
AV分野、情報通信分野のディジタル化に伴い、キーデバイスであるA/D変換器において、高速化、高分解能化、低消費電力化が要求されている。
図12を用いて従来例のパイプラインA/D変換器を説明する。図12は、従来例のパイプラインA/D変換器の構成を示す。図12において、2は演算増幅器、1201aは第1番目のステージ、1201bは第2番目のステージ、1201cは第3番目のステージ、1201dは第(M−1)番目のステージ、1201eは第M番目のステージ、8はディジタル復調回路である。
演算増幅器2は、アナログ入力信号端子6及び7から入力されたアナログ入力信号をサンプリング・ホールドする手段を備えた演算増幅器である。ディジタル復調回路8は、M個のパイプステージ1201a〜1201eから出力されたディジタル出力信号を入力し、演算処理後Nビットのディジタル信号を出力する。
M個のステージ1201a〜1201eは、同一の構成を有する。A/D変換器によってステージの数は変わる。従来例ではステージの数をM個とした。ステージ1201aの構成を説明する。ステージ1201aは、演算増幅器1203、A/D変換器4、D/A変換器5を有する。
A/D変換器4は、前ステージ(演算増幅器2)の出力信号を入力し比較処理後ディジタル出力信号を出力する。D/A変換器5は、A/D変換器4から出力されたディジタル出力信号を入力し、ディジタル処理後、入力されたディジタル信号に対応した電圧値を出力する。演算増幅器1203は、前ステージ(演算増幅器2)の出力信号とD/A変換器5の出力信号とを入力し加算し(実際には減算し)、増幅し出力する。このパイプラインA/D変換器の各ステージを構成する演算増幅器1203には一般的に容量素子(コンデンサ)が用いられており、この容量素子(コンデンサ)がA/D変換器の許容変換処理速度、消費電力、分解能を決定する上で非常に重要な要素になっている。
A/D変換器4は、前ステージ(演算増幅器2)の出力信号を入力し比較処理後ディジタル出力信号を出力する。D/A変換器5は、A/D変換器4から出力されたディジタル出力信号を入力し、ディジタル処理後、入力されたディジタル信号に対応した電圧値を出力する。演算増幅器1203は、前ステージ(演算増幅器2)の出力信号とD/A変換器5の出力信号とを入力し加算し(実際には減算し)、増幅し出力する。このパイプラインA/D変換器の各ステージを構成する演算増幅器1203には一般的に容量素子(コンデンサ)が用いられており、この容量素子(コンデンサ)がA/D変換器の許容変換処理速度、消費電力、分解能を決定する上で非常に重要な要素になっている。
図13は従来例のパイプラインA/D変換器の演算増幅器1203の構成を示す図である。図13において、11は差動増幅回路、21a、21bは周辺回路、14a、14bはアナログ信号入力端子、15a、15b、17a、17b、18a、18bは直流バイアス入力端子、19a、19bはアナログ信号出力端子である。周辺回路21aは、容量素子(コンデンサ)12a、12b、図4のクロックタイミングによりON/OFFするスイッチ13a、13b、13c、13d、13e、13fを有する。周辺回路21bは、周辺回路21aと同一の構成を有する。
次に図13における演算増幅器1203の動作を説明する。周辺回路21aの動作と周辺回路21bとの動作とは同一である。以下の説明では、周辺回路21aの動作を説明する。図13において、スイッチ13a、13b、13e、13fはCLK1(図4)を制御信号として入力し、Aの期間に導通状態となり、それ以外の期間に遮断状態となる。スイッチ13c、13dはCLK2(図4)を制御信号として入力し、Bの期間に導通状態となり、それ以外の期間に遮断状態となる。
まず図4のAの期間、図13におけるスイッチ13a、13b、13e、13fがONし、それ以外のスイッチはOFFとなる。容量値C1の容量素子(コンデンサ)12aにはアナログ信号入力端子14aからの信号と直流バイアス入力端子15aからの直流バイアス電圧との差電圧分の電荷が充電される。この時アナログ信号出力端子19aは直流バイアス入力端子17aに短絡され、直流バイアス入力端子17aから入力される直流バイアス電圧になる。
次に図4のBの期間、図13におけるスイッチ13c、13dがONし、それ以外のスイッチはOFFとなる。容量値C2の容量素子(コンデンサ)12bには図4のAの期間に充電された容量素子(コンデンサ)12aの電荷が分配される。電荷保存則により、差動増幅回路11は、アナログ信号入力端子14a、14bからの入力信号を容量素子(コンデンサ)12aと12bの容量比倍、即ちC1/C2倍に増幅し、増幅したアナログ信号をアナログ信号出力端子19a、19bから出力する。
図14は、従来例のパイプラインA/D変換器の演算増幅器1203の他の構成を示す図である。図14において、11は差動増幅回路、21aは周辺回路、21bは周辺回路、14a、14bはアナログ信号入力端子、15a、15b、17a、17b、18a、18bは直流バイアス入力端子、19a、19bはアナログ信号出力端子である。周辺回路21aは、容量素子(コンデンサ)12a、12b、図4のクロックタイミングによりON/OFFするスイッチ13a、13b、13c、13d、13e、13fを有する。周辺回路21bは、周辺回路21aと同一の構成を有する。
次に図14における演算増幅器1203の動作を説明する。周辺回路21aの動作と周辺回路21bとの動作とは同一である。以下の説明では、周辺回路21aの動作を説明する。図13において、スイッチ13a、13b、13e、13fはCLK1(図4)を制御信号として入力し、Aの期間に導通状態となり、それ以外の期間に遮断状態となる。スイッチ13c、13dはCLK2(図4)を制御信号として入力し、Bの期間に導通状態となり、それ以外の期間に遮断状態となる。
図4のAの期間、図14におけるスイッチ13a、13b、13e、13fがONし、それ以外のスイッチはOFFとなる。容量値C1の容量素子(コンデンサ)12a、容量値C2の容量素子(コンデンサ)12bにはアナログ信号入力端子14aからの信号と直流バイアス入力端子15aからの直流バイアス電圧との差電圧分の電荷が充電される。この時アナログ信号出力端子19aは直流バイアス入力端子17aに短絡され、直流バイアス入力端子17aから入力される直流バイアス電圧になる。
図4のBの期間、図14におけるスイッチ13c、13dがONし、それ以外のスイッチはOFFとなる。容量素子(コンデンサ)12a、12bの電荷は図4のAの期間に充電された電荷が再配分される。電荷保存則により、差動増幅回路11は、アナログ信号入力端子14a、14bからの入力信号を容量素子(コンデンサ)12aと12bの容量比倍、即ち(C1+C2)/C2倍に増幅し、増幅したアナログ信号をアナログ信号出力端子19a、19bから出力する。
これら演算増幅器1203の許容動作帯域は、直列に接続された複数段のステージにおいて、前段のステージの差動増幅回路11などのトランスコンダクタンスgmと、次段のステージの演算増幅器の容量値C(前段の差動増幅回路11によって駆動される。)とから、近似的にgm/Cで決定される(図13、図14)。これは演算増幅器1203の許容動作帯域での信号セトリング能力に影響する故に、結果的にA/D変換器としての許容変換処理速度に影響を与える。演算増幅器1203の消費電力においても、直列に接続された次のステージの演算増幅器1203の容量値Cに、ある一定時間dtで差動増幅回路11のある出力信号振幅dV分の電荷を差動増幅器11により充放電する為に要する電流は、C・dV/dtで決定される。各ステージの演算増幅器1203のこれら電流の総和がA/D変換器としてのほとんどの消費電力を決定する。
特開2003−198368号公報の特許文献1に、A/D変換器全体としての消費電力を低減する従来技術が記載されている。特許文献1に記載された従来技術によれば、演算増幅器を構成する差動増幅回路に流す電流を制御し差動増幅回路のトランスコンダクタンスgmを変化させ、A/D変換器としての必要な分解能を変化させる。これにより、A/D変換器の性能が必要な性能を上回る場合に差動増幅回路に流す電流を下げることができ、A/D変換器全体としての消費電力を低減できる
“IEEE J.SOLID-STATE CIRCUITS,Vol.36,pp.1931-1936,Dec.2001『A 3-V 340-mW 14-b 75-Msample/s CMOS ADC With 85-dB SFDR』”に記載されているように、パイプラインA/D変換器として必要な分解能を満たす為には、演算増幅器を構成する容量素子(図13、図14)の容量の相対精度がA/D変換器としての分解能を決定付ける。容量の相対精度は一般的に、容量値が大きいほど相対精度が良く、この容量の相対精度から分解能にあった容量値を決定する必要があることが知られている。
前述のようにパイプラインA/D変換器の許容変換処理速度、消費電力、分解能を決定するのに、演算増幅器を構成する容量素子(コンデンサ)が非常に重要である。従来、この容量素子(コンデンサ)の容量値はA/D変換器で必要とする性能に合わせた固定値であった。
特開2003−198368号公報
前述したように、従来のパイプラインA/D変換器ではシステムとしてA/D変換器に必要な性能が変化した場合でも、パイプラインA/D変換器を構成する演算増幅器の容量素子(コンデンサ)の容量値は固定で、結果としてA/D変換器としての性能は変えられることは出来なかった。システムがA/D変換器に要求する性能に対し、使用するA/D変換器の性能が上回った場合、A/D変換器は、その上回った性能だけ無駄な許容変換処理速度、無駄な分解能を有し、無駄な電力を消費していた。
また、演算増幅器を構成する差動増幅回路に流す電流を制御し、A/D変換器としての許容変換処理速度や分解能を下げ、低消費電力化を行った場合でも、演算増幅器の容量値が固定である限り、低消費電力化はその固定の容量値で決まってしまい、それ以上の低消費電力化が出来なかった。
本発明は、必要な許容変換処理速度、分解能を満たすように内部設定可能なパイプラインA/D変換器を提供することを目的とする。
本発明は、必要な許容変換処理速度、分解能を満たすように自動的に内部を設定するパイプラインA/D変換器を提供することを目的とする。
本発明は、必要な許容変換処理速度、分解能を満たすように内部設定可能であって、低消費電力のパイプラインA/D変換器を提供することを目的とする。
本発明は、必要な許容変換処理速度、分解能を満たすように自動的に内部を設定する低消費電力のパイプラインA/D変換器を提供することを目的とする。
本発明は、必要な許容変換処理速度、分解能を満たすように自動的に内部を設定するパイプラインA/D変換器を提供することを目的とする。
本発明は、必要な許容変換処理速度、分解能を満たすように内部設定可能であって、低消費電力のパイプラインA/D変換器を提供することを目的とする。
本発明は、必要な許容変換処理速度、分解能を満たすように自動的に内部を設定する低消費電力のパイプラインA/D変換器を提供することを目的とする。
この目的を達成する為に、本発明は以下の構成を有する。請求項1に記載の発明は、パイプラインA/D変換器が組み込まれた装置の動作状態に応じて制御信号を出力する制御部と、前記制御信号に従って内蔵する演算増幅器内の容量を切り換えることで分解能及び/又は許容変換処理速度を切り換えるパイプラインA/D変換部と、を有することを特徴とするパイプラインA/D変換器である。
この構成により、装置が要求する性能が変化した場合、その状態の変化に応じてパイプラインA/D変換器の性能が適応的に設定される。装置がパイプラインA/D変換器に要求する性能に対し、パイプラインA/D変換器は過不足のない性能を発揮するように、その内部が適切に設定される。パイプラインA/D変換部の各ステージが内蔵する演算増幅器内の容量を大きな値に切り換えることでパイプラインA/D変換器の分解能を高く出来る。演算増幅器内の容量を小さな値に切り換えることで演算増幅器を構成する差動増幅回路の出力につながる容量値が小さくなり、演算増幅器の動作最高周波数が高くなる故に、A/D変換器の許容変換処理速度を高く出来る。
パイプラインA/D変換器が組み込まれた装置及びその動作状態は任意である。例えば、パイプラインA/D変換器は電子カメラに組み込まれた映像信号用A/D変換器であって、電子カメラが記録モードである場合は(CCDが出力する映像信号を高い分解能でA/D変換して記録媒体に記録する。)、パイプラインA/D変換部の分解能を14ビット精度に設定し、再生モードである場合は(再生映像信号を低い分解能でA/D変換して、液晶モニタディスプレイに表示する。)、パイプラインA/D変換部の分解能を12ビット精度に自動的に設定する。
請求項2に記載の発明は、テスト信号を出力し、前記テスト信号を入力したパイプラインA/D変換部が出力するディジタル信号を入力し、ディジタル信号の正誤を検査し、検査結果に応じて、制御信号を出力する制御部と、前記制御信号に従って内蔵する演算増幅器内の容量を切り換えることで分解能を切り換える前記パイプラインA/D変換部と、を有することを特徴とするパイプラインA/D変換器である。
制御部は、パイプラインA/D変換部の性能低下を検知すると、パイプラインA/D変換部に分解能を上げるための制御信号を出力し、過性能が検知されるとパイプラインA/D変換部に分解能を下げるための制御信号を出力する。
本発明のパイプラインA/D変換器は、必要な分解能を満たすように自動的に内部を設定する高い性能安定性を有するパイプラインA/D変換器を実現できる。
本発明のパイプラインA/D変換器は、必要な分解能を満たすように自動的に内部を設定する高い性能安定性を有するパイプラインA/D変換器を実現できる。
請求項3に記載の発明は、テスト信号を出力し、前記テスト信号を入力したパイプラインA/D変換部が出力するディジタル信号を入力し、ディジタル信号の正誤を検査し、検査結果に応じて、制御信号を出力する制御部と、前記制御信号に従って内蔵する演算増幅器内の容量を切り換えることで許容変換処理速度を切り換える前記パイプラインA/D変換部と、を有することを特徴とするパイプラインA/D変換器である。
制御部は、パイプラインA/D変換部の性能低下を検知すると、パイプラインA/D変換部に許容変換処理速度を上げるための制御信号を出力し、過性能が検知されるとパイプラインA/D変換部に許容変換処理速度を下げるための制御信号を出力する。
本発明のパイプラインA/D変換器は、必要な分解能を満たすように自動的に内部を設定する高い性能安定性を有するパイプラインA/D変換器を実現できる。
本発明のパイプラインA/D変換器は、必要な分解能を満たすように自動的に内部を設定する高い性能安定性を有するパイプラインA/D変換器を実現できる。
請求項4に記載の発明は、前記制御部は、パイプラインA/D変換器が組み込まれた装置が所定の状態である時に、前記テスト信号を出力することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のパイプラインA/D変換器である。
パイプラインA/D変換器が組み込まれた装置が、装置全体の振る舞いとして、影響のない任意のタイミングでパイプラインA/D変換器が内部を自動設定することにより、装置の機能動作を妨害することなく、パイプラインA/D変換器は、必要な分解能及び/又は許容変換処理速度を満たすように自動的に内部を設定できる。
請求項5に記載の発明は、前記制御部は、前記制御信号に従って切り換えられた前記演算増幅器内の容量に応じて、更に前記演算増幅器が内蔵する差動増幅回路の出力段のコンダクタンスを切り換えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかの請求項に記載のパイプラインA/D変換器である。
演算増幅器内の容量が切り換わった場合に、それに応じて差動増幅回路の出力段のコンダクタンスを切り換えることにより、パイプラインA/D変換器としての性能を満たす電流量に電流を変化させることができる。例えば制御部が現在の設定が過性能であると判断して演算増幅器内の容量を下げた(分解能を低減させた)場合に、小さくなった容量値に応じて差動増幅回路の出力段のコンダクタンスを小さくする、即ち、差動増幅回路に流れる電流を下げることが出来る。これによりパイプラインA/D変換器の消費電力を低減し、更にはパイプラインA/D変換器が組み込まれた装置全体の消費電力を低減できる。装置が要求する分解能に応じて消費電力と分解能を変化させることが可能となり、演算増幅器内の差動増幅回路に流れる電流と容量とを切り換えできるので、演算増幅器内の差動増幅回路に流れる電流だけを切り換えた場合より、更に電力削減が出来る。
又、例えば差動増幅回路の出力段のコンダクタンスを大きくすることにより許容変換処理速度を高くすることが出来る。差動増幅回路の出力段のコンダクタンスを小さくすることにより分解能を高くすることが出来る。
請求項6に記載の発明は、第1のモードと第2のモードとを有し、複数段のステージをパイプライン接続したパイプラインA/D変換器であって、少なくとも1つの前記ステージは、増幅器と、第1のコンデンサ及び第2のコンデンサからなる第1のペアと、第3のコンデンサ及び第4のコンデンサからなる第2のペアと、を有し、前記第1のモードにおいては、前記増幅器は前記第1のペアのコンデンサの容量に応じた増幅率で前記アナログ入力信号を増幅して出力し、前記第2のモードにおいては、前記増幅器は前記第2のペアのみ又は前記第1のペア及び前記第2のペアのコンデンサの容量に応じた増幅率で前記アナログ入力信号を増幅して出力することを特徴とするパイプラインA/D変換器である。
請求項7に記載の発明は、少なくとも1つの前記ステージは、増幅器と、直列に接続された第1のコンデンサ及び第2のコンデンサからなる第1のペアであって、第1の期間において少なくとも前記第1のコンデンサにアナログ入力信号に応じた電荷を蓄積させ、第2の期間において前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサとの接続点に電流が流れないようにして、前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサとの間で蓄積した電荷を再配分し、前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサとの接続点が前記増幅器の入力端子に接続され、前記第2のコンデンサの前記第1のコンデンサに接続されていない側の端子は前記増幅器の出力端子に接続される第1のペアと、直列に接続された第3のコンデンサ及び第4のコンデンサからなる第2のペアであって、第1の期間において少なくとも前記第3のコンデンサにアナログ入力信号に応じた電荷を蓄積させ、第2の期間において前記第3のコンデンサと前記第4のコンデンサとの接続点に電流が流れないようにして、前記第3のコンデンサと前記第4のコンデンサとの間で蓄積した電荷を再配分し、前記第3のコンデンサと前記第4のコンデンサとの接続点が前記増幅器の入力端子に接続され、前記第4のコンデンサの前記第3のコンデンサに接続されていない側の端子は前記増幅器の出力端子に接続される第2のペアと、を有することを特徴とする請求項6に記載のパイプラインA/D変換器である。
請求項8に記載の発明は、前記ステージは、更に、一端から前記アナログ入力信号を入力し、他端が前記第1のコンデンサの、前記第2のコンデンサと接続されていない側の端子に接続され、第1の期間に導通し第2の期間に遮断する第1のスイッチと、一端が前記第1のスイッチと前記第1のコンデンサとの接続点に接続され、第1の期間に遮断し、第2の期間に導通して少なくとも前記第1のコンデンサの他端の電位を前記増幅器に入力させる第2のスイッチと、一端から直流バイアス電圧を入力し、他端が前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサとの接続点に接続され、第1の期間に導通し第2の期間に遮断する第3のスイッチと、一端から前記アナログ入力信号又は直流バイアス電圧を入力し、他端が前記第2のコンデンサの前記第1のコンデンサと接続されていない側の端子に接続され、第1の期間に導通し第2の期間に遮断する第4のスイッチと、一端が前記第2のコンデンサと前記第4のスイッチとの接続点に接続され、他端が前記増幅器の出力端子に接続され、第1の期間に遮断し第2の期間に導通する第5のスイッチと、一端から前記アナログ入力信号を入力し、他端が前記第3のコンデンサの、前記第4のコンデンサと接続されていない側の端子に接続され、第1の期間に導通し第2の期間に遮断する第6のスイッチと、一端が前記第6のスイッチと前記第3のコンデンサとの接続点に接続され、第1の期間に遮断し、第2の期間に導通して少なくとも前記第3のコンデンサの他端の電位を前記増幅器に入力させる第7のスイッチと、一端から直流バイアス電圧を入力し、他端が前記第3のコンデンサと前記第4のコンデンサとの接続点に接続され、第1の期間に導通し第2の期間に遮断する第8のスイッチと、一端から前記アナログ入力信号又は直流バイアス電圧を入力し、他端が前記第4のコンデンサの前記第3のコンデンサと接続されていない側の端子に接続され、第1の期間に導通し第2の期間に遮断する第9のスイッチと、一端が前記第4のコンデンサと前記第9のスイッチとの接続点に接続され、他端が前記増幅器の出力端子に接続され、第1の期間に遮断し第2の期間に導通する第10のスイッチと、を有することを特徴とする請求項7に記載のパイプラインA/D変換器である。
上記の構成により、第1のモードと第2のモードとを切り換えることにより、分解能及び/又は許容変換処理速度を適切に切り換え可能なパイプラインA/D変換器を実現できる。モード数は2より多くても良い。
請求項9に記載の発明は、モードに応じて、前記増幅器の出力段のコンダクタンスが切り換えられることを特徴とする請求項6から請求項8のいずれかの請求項に記載のパイプラインA/D変換器である。
演算増幅器内の容量が切り換わった場合に、それに応じて差動増幅回路の出力段のコンダクタンスを切り換えることにより、パイプラインA/D変換器としての性能を満たす電流量に電流を変化させることができる。
演算増幅器内の容量が切り換わった場合に、それに応じて差動増幅回路の出力段のコンダクタンスを切り換えることにより、パイプラインA/D変換器としての性能を満たす電流量に電流を変化させることができる。
請求項10に記載の発明は、電気配線によりモードを固定したことを特徴とする請求項6から請求項9のいずれかの請求項に記載のに記載のパイプラインA/D変換器である。
各ステージを構成する演算増幅器に用いる容量の設定を電気的配線、例えば半導体組立時のワイヤリングや、フューズ等により行って、A/D変換器としての分解能、許容変換処理速度を決定することができる。
本発明によれば、必要な許容変換処理速度、分解能を満たすように内部設定可能なパイプラインA/D変換器を実現できるという有利な効果が得られる。
本発明によれば、必要な許容変換処理速度、分解能を満たすように自動的に内部を設定するパイプラインA/D変換器を実現できるという有利な効果が得られる。
本発明によれば、必要な許容変換処理速度、分解能を満たすように内部設定可能であって、低消費電力のパイプラインA/D変換器を実現できるという有利な効果が得られる。
本発明によれば、必要な許容変換処理速度、分解能を満たすように自動的に内部を設定する低消費電力のパイプラインA/D変換器を実現できるという有利な効果が得られる。
本発明によれば、必要な許容変換処理速度、分解能を満たすように自動的に内部を設定するパイプラインA/D変換器を実現できるという有利な効果が得られる。
本発明によれば、必要な許容変換処理速度、分解能を満たすように内部設定可能であって、低消費電力のパイプラインA/D変換器を実現できるという有利な効果が得られる。
本発明によれば、必要な許容変換処理速度、分解能を満たすように自動的に内部を設定する低消費電力のパイプラインA/D変換器を実現できるという有利な効果が得られる。
以下、本発明の実施形態について説明する。
《実施の形態1》
図1〜4を用いて本発明の実施の形態1のパイプラインA/D変換器を説明する。図1は、本発明の実施形態1に係るパイプラインA/D変換器の構成を示す図である。図1において、2は演算増幅器、1aは第1番目のステージ、1bは第2番目のステージ、1cは第3番目のステージ、1dは第(M−1)番目のステージ、1eは第M番目のステージ、8はディジタル復調回路である。
図1〜4を用いて本発明の実施の形態1のパイプラインA/D変換器を説明する。図1は、本発明の実施形態1に係るパイプラインA/D変換器の構成を示す図である。図1において、2は演算増幅器、1aは第1番目のステージ、1bは第2番目のステージ、1cは第3番目のステージ、1dは第(M−1)番目のステージ、1eは第M番目のステージ、8はディジタル復調回路である。
演算増幅器2は、アナログ入力信号端子6及び7から入力されたアナログ入力信号をサンプリング・ホールドする手段を備えた演算増幅器である。ディジタル復調回路8は、M個のパイプステージ1a〜1eから出力されたディジタル出力信号を入力し、演算処理後Nビットのディジタル信号を出力する。
M個のステージ1a〜1eは、同一の構成を有する。A/D変換器によってステージの数は変わる。実施の形態1ではステージの数をM個とした。ステージ1aの構成を説明する。ステージ1aは、演算増幅器3、A/D変換器4、D/A変換器5を有する。
A/D変換器4は、前ステージ(演算増幅器2)の出力信号を入力し比較処理後ディジタル出力信号を出力する。D/A変換器5は、A/D変換器4から出力されたディジタル出力信号を入力し、ディジタル処理後、入力されたディジタル信号に対応した電圧値を出力する。演算増幅器3は、前ステージ(演算増幅器2)の出力信号とD/A変換器5の出力信号とを入力し加算し(実際には減算し)、増幅し出力する。
A/D変換器4は、前ステージ(演算増幅器2)の出力信号を入力し比較処理後ディジタル出力信号を出力する。D/A変換器5は、A/D変換器4から出力されたディジタル出力信号を入力し、ディジタル処理後、入力されたディジタル信号に対応した電圧値を出力する。演算増幅器3は、前ステージ(演算増幅器2)の出力信号とD/A変換器5の出力信号とを入力し加算し(実際には減算し)、増幅し出力する。
外部から制御信号入力端子9に制御信号が入力され、演算増幅器2及び各パイプステージ1a〜1eの演算増幅器3に与えられる。
図2は本発明の実施の形態1の演算増幅器2及び3の構成を示す図である。図4は、演算増幅器2及び3に入力される2つのクロックCLK1及びCLK2のタイミングチャートを示す。図2において、11は差動増幅回路、21a、21bは周辺回路、14a、14bはアナログ信号入力端子、15a、15b、17a、17b、18a、18bは直流バイアス入力端子、19a、19bはアナログ信号出力端子、16a、16bは制御信号入力端子である。
周辺回路21aは、容量素子(コンデンサ)12a、12b、12c、12d、図4のクロックタイミングによりON/OFFするスイッチ13a、13b、13c、13d、13e、13f、13g、13h、13i、13jを有する。周辺回路21bは、周辺回路21aと同一の構成を有する。
周辺回路21aは、容量素子(コンデンサ)12a、12bとスイッチ13a、13b、13c、13dとで構成されるスイッチ容量素子(コンデンサ)群20aと、容量素子(コンデンサ)12c、12dとスイッチ13g、13h、13i、13jとで構成されるスイッチ容量素子(コンデンサ)群20bと、を有する。
スイッチ容量素子(コンデンサ)群20aの容量素子(コンデンサ)12a、12bと、スイッチ容量素子(コンデンサ)群20bの容量素子(コンデンサ)12c、12dとは、異なる分解能に適した異なる容量値を有する。実施の形態1において、スイッチ容量素子(コンデンサ)群20aは高分解能の容量値に設定されており、スイッチ容量素子(コンデンサ)群20bは低分解能の容量値に設定されている。
一般にパイプラインA/D変換器の容量値は、容量の相対精度に基づいて決定される。コンデンサの容量値を大きくするほど、容量の相対精度が良くなる。そこで、高分解能を実現する場合の容量値を、低分解能を実現する場合の容量値より大きく設定する必要がある。スイッチ容量素子(コンデンサ)群20aの容量素子(コンデンサ)12a、12bの容量値C1、C2は、スイッチ容量素子(コンデンサ)群20bの容量素子(コンデンサ)12c、12dの容量値C3、C4よりも大きい。
外部から制御信号入力端子9に入力された制御信号が、制御信号入力端子16a(16b)を介してスイッチ容量素子(コンデンサ)群20a、20bに入力される。実施の形態1において、制御信号入力端子16aに入力された制御信号がHighレベルの時、スイッチ容量素子(コンデンサ)群20aのスイッチ13a、13b、13c、13dが動作する。スイッチ容量素子(コンデンサ)群20bのスイッチ13g、13h、13i、13jが動作しない。図4のAの期間、CLK1を制御信号として入力するスイッチ13a、13b、13e、13fがONし、それ以外のスイッチはOFFとなる。図4のBの期間、CLK2を制御信号として入力するスイッチ13c、13dがONし、それ以外のスイッチはOFFとなる。
制御信号入力端子16aに入力された制御信号がLowレベルの時、スイッチ容量素子(コンデンサ)群20aのスイッチ13a、13b、13c、13dが動作しない。スイッチ容量素子(コンデンサ)群20bのスイッチ13g、13h、13i、13jが動作する。図4のAの期間、CLK1を制御信号として入力するスイッチ13g、13h、13e、13fがONし、それ以外のスイッチはOFFとなる。図4のBの期間、CLK2を制御信号として入力するスイッチ13i、13jがONし、それ以外のスイッチはOFFとなる。
図2の演算増幅器3の動作を、周辺回路21aについて説明する。図2の周辺回路21bの内部動作は周辺回路21aでの動作と同一である。実施の形態1のA/D変換器は、電子カメラに内蔵されており、CCDが出力する映像信号をA/D変換するとする。電子カメラが記録モードである場合は(CCDが出力する映像信号を高い分解能でA/D変換して記録媒体に記録する。)、パイプラインA/D変換部の分解能を14ビット精度に設定し、再生モードである場合は(再生映像信号を低い分解能でA/D変換して、液晶モニタディスプレイに表示する。)、パイプラインA/D変換部の分解能を12ビット精度に自動的に設定する。
電子カメラが記録モードである場合、電子カメラの制御部は、A/D変換器を高分解能に設定する。電子カメラの制御部は制御信号入力端子16aに制御信号を入力し、スイッチ容量素子(コンデンサ)群20aを選択する。スイッチ容量素子(コンデンサ)群20aのスイッチ13a、13b、13c、13dは、CLK1、2に応じてON/OFFする。スイッチ容量素子(コンデンサ)群20b内部のスイッチ13g、13h、13i、13jは常にOFF状態になる。
図4のクロックタイミングのAの期間、図2におけるスイッチ13a、13b、13e、13fがONし、それ以外のスイッチはOFFとなる。容量素子(コンデンサ)12aにはアナログ信号入力端子14aからの信号と直流バイアス入力端子15aからの直流バイアス電圧との差電圧分の電荷が充電される。この時アナログ信号出力端子19aは直流バイアス入力端子17aに短絡され、直流バイアス入力端子17aから入力される直流バイアス電圧になる。
次に図4のBの期間、図2におけるスイッチ13c、13dがONしそれ以外のスイッチはOFFとなる。容量素子(コンデンサ)12bには図4のAの期間に充電された容量素子(コンデンサ)12aの電荷が分配される。電荷保存則より、差動増幅回路11は、アナログ信号入力端子14a、14bからの入力信号を容量素子(コンデンサ)12aと12bの容量比倍、即ちC1/C2倍に増幅し、増幅したアナログ信号をアナログ信号出力端子19a、19bから出力する。
次に、電子カメラが再生モードである場合、電子カメラの制御部は、A/D変換器を低分解能に設定する。電子カメラの制御部は制御信号入力端子16aに制御信号を入力し、スイッチ容量素子(コンデンサ)群20bを選択する。スイッチ容量素子(コンデンサ)群20bのスイッチ13g、13h、13i、13jは、CLK1、2に応じてON/OFFする。スイッチ容量素子(コンデンサ)群20aのスイッチ13a、13b、13c、13dは常にOFF状態になる。
図4のクロックタイミングのAの期間、図2におけるスイッチ13g、13h、13e、13fがONし、それ以外のスイッチはOFFとなる。容量素子(コンデンサ)12cにはアナログ信号入力端子14aからの信号と直流バイアス入力端子15aからの直流バイアス電圧との差電圧分の電荷が充電される。この時アナログ信号出力端子19a、19bは直流バイアス入力端子17a、17b短絡され、直流バイアス入力端子17a、17bから入力される直流バイアス電圧になる。
次に図4のBの期間、図2におけるスイッチ13i、13jがONしそれ以外のスイッチはOFFとなる。容量素子(コンデンサ)12dには図4のAの期間に充電された容量素子(コンデンサ)12cの電荷が分配され、電荷保存則より、差動増幅回路11は、アナログ信号入力端子14a、14bからの入力信号を容量素子(コンデンサ)12cと12dの容量比倍、即ちC3/C4倍に増幅し、増幅したアナログ信号をアナログ信号出力端子19a、19bから出力する。
図3に示した演算増幅器2及び3の一構成例について説明する。図3は本発明の他の実施の形態の演算増幅器2及び3の構成を示す図である。図3において、11は差動増幅回路、21a、21bは周辺回路、14a、14bはアナログ信号入力端子、15a、15b、17a、17b、18a、18bは直流バイアス入力端子、19a、19bはアナログ信号出力端子、16a、16bは制御信号入力端子である。
周辺回路21aは、容量素子(コンデンサ)12a、12b、12c、12d、図4のクロックタイミングによりON/OFFするスイッチ13a、13b、13c、13d、13e、13f、13g、13h、13i、13jを有する。周辺回路21bは、周辺回路21aと同一の構成を有する。
周辺回路21aは、容量素子(コンデンサ)12a、12bとスイッチ13a、13b、13c、13dとで構成されるスイッチ容量素子(コンデンサ)群20aと、容量素子(コンデンサ)12c、12dとスイッチ13g、13h、13i、13jとで構成されるスイッチ容量素子(コンデンサ)群20bと、を有する。
スイッチ容量素子(コンデンサ)群20aの容量素子(コンデンサ)12a、12bと、スイッチ容量素子(コンデンサ)群20bの容量素子(コンデンサ)12c、12dとは、異なる分解能に適した異なる容量値を有する。実施の形態1において、スイッチ容量素子(コンデンサ)群20aは高分解能の容量値に設定されており、スイッチ容量素子(コンデンサ)群20bは低分解能の容量値に設定されている。
スイッチ容量素子(コンデンサ)群20aの容量素子(コンデンサ)12a、12bの容量値C1、C2は、スイッチ容量素子(コンデンサ)群20bの容量素子(コンデンサ)12c、12dの容量値C3、C4よりも大きい。
外部から制御信号入力端子9に入力された制御信号が、制御信号入力端子16a(16b)を介してスイッチ容量素子(コンデンサ)群20a、20bに入力される。実施の形態1において、制御信号入力端子16aに入力された制御信号がHighレベルの時、スイッチ容量素子(コンデンサ)群20aのスイッチ13a、13b、13c、13dが動作する。スイッチ容量素子(コンデンサ)群20bのスイッチ13g、13h、13i、13jが動作しない。図4のAの期間、CLK1を制御信号として入力するスイッチ13a、13b、13e、13fがONし、それ以外のスイッチはOFFとなる。図4のBの期間、CLK2を制御信号として入力するスイッチ13c、13dがONし、それ以外のスイッチはOFFとなる。
制御信号入力端子16aに入力された制御信号がLowレベルの時、スイッチ容量素子(コンデンサ)群20aのスイッチ13a、13b、13c、13dが動作しない。スイッチ容量素子(コンデンサ)群20bのスイッチ13g、13h、13i、13jが動作する。図4のAの期間、CLK1を制御信号として入力するスイッチ13g、13h、13e、13fがONし、それ以外のスイッチはOFFとなる。図4のBの期間、CLK2を制御信号として入力するスイッチ13i、13jがONし、それ以外のスイッチはOFFとなる。
図3の演算増幅器3の動作を、周辺回路21aについて説明する。図3の周辺回路21bの内部動作は周辺回路21aでの動作と同一である。実施の形態1のA/D変換器は、電子カメラに内蔵されているとする。電子カメラが記録モードである場合は(CCDが出力する映像信号を高い分解能でA/D変換して記録媒体に記録する。)、パイプラインA/D変換部の分解能を14ビット精度に設定し、再生モードである場合は(再生映像信号を低い分解能でA/D変換して、液晶モニタディスプレイに表示する。)、パイプラインA/D変換部の分解能を12ビット精度に自動的に設定する。
電子カメラが記録モードである場合、電子カメラの制御部は、A/D変換器を高分解能に設定する。電子カメラの制御部は制御信号入力端子16aに制御信号を入力し、スイッチ容量素子(コンデンサ)群20aを選択する。スイッチ容量素子(コンデンサ)群20aのスイッチ13a、13b、13c、13dは、CLK1、2に応じてON/OFFする。スイッチ容量素子(コンデンサ)群20bのスイッチ13g、13h、13i、13jは常にOFF状態になる。
図4のクロックタイミングのAの期間、図3におけるスイッチ13a、13b、13e、13fがONし、それ以外のスイッチはOFFとなる。容量素子(コンデンサ)12aにはアナログ信号入力端子14aからの信号と直流バイアス入力端子15aからの直流バイアス電圧との差電圧分の電荷が充電される。この時アナログ信号出力端子19aは直流バイアス入力端子17aに短絡され、直流バイアス入力端子17aから入力される直流バイアス電圧になる。
次に図4のBの期間、図3におけるスイッチ13c、13dがONしそれ以外のスイッチはOFFとなり、容量素子(コンデンサ)12aの片端は直流バイアス入力端子18aに短絡され、直流バイアス入力端子18aから入力される直流バイアス電圧になる。容量素子(コンデンサ)12bの片端はアナログ信号出力端子19aに短絡される。図4のAの期間に充電された容量素子(コンデンサ)12a、12bの電荷は再配分される。電荷保存則より、差動増幅回路11は、アナログ信号入力端子14a、14bからの入力信号を容量素子(コンデンサ)12aと12bの容量比倍、即ち(C1+C2)/C2倍に増幅し、増幅したアナログ信号をアナログ信号出力端子19a、19bから出力する。
次に、電子カメラが再生モードである場合、電子カメラの制御部は、A/D変換器を低分解能に設定する。電子カメラの制御部は制御信号入力端子16aに制御信号を入力し、スイッチ容量素子(コンデンサ)群20bを選択する。スイッチ容量素子(コンデンサ)群20bのスイッチ13g、13h、13i、13jは、CLK1、2に応じてON/OFFする。スイッチ容量素子(コンデンサ)群20aのスイッチ13a、13b、13c、13dは常にOFF状態になる。
図4のクロックタイミングのAの期間、図3におけるスイッチ13g、13h、13e、13fがONし、それ以外のスイッチはOFFとなる。容量素子(コンデンサ)12cにはアナログ信号入力端子14aからの信号と直流バイアス入力端子15aからの直流バイアス電圧との差電圧分の電荷が充電される。この時アナログ信号出力端子19a、19bは直流バイアス入力端子17a、17b短絡され、直流バイアス入力端子17a、17bから入力される直流バイアス電圧になる。
次に図4のBの期間、図3におけるスイッチ13i、13jがONしそれ以外のスイッチはOFFとなる。容量素子(コンデンサ)12cの片端は直流バイアス入力端子18aからの直流バイアス電圧に短絡される。容量素子(コンデンサ)12dの片端はアナログ信号出力端子19aに短絡される。図4のAの期間に充電された容量素子(コンデンサ)12c、12dの電荷は再配分される。電荷保存則より、差動増幅回路11は、アナログ信号入力端子14a、14bからの入力信号を容量素子(コンデンサ)12cと12dの容量比倍、即ち(C3+C4)/C4倍に増幅し、増幅したアナログ信号をアナログ信号出力端子19a、19bから出力する。
上記の構成により、本発明の実施の形態1のパイプラインA/D変換器は、図1の制御信号入力端子9からの制御信号で容量値を切り換えることが出来、パイプラインA/D変換器としての分解能を可変にする。また、各ステージの容量素子(コンデンサ)が変化することにより、各ステージ内の演算増幅器の出力段の負荷が変化し、分解能の変化と同様に演算増幅器の許容動作帯域が変化し、結果としてA/D変換器としての許容変換処理速度を可変にする。
前述の通り、一般的に高分解能が要求される場合に容量値を大きく設定する。各ステージの容量を小さくすることにより、パイプラインA/D変換器の消費電力を変えることなく、分解能を下げて許容変換処理速度を上げることができる。または、各ステージの容量を大きくすることにより、パイプラインA/D変換器の消費電力を変えることなく、分解能を上げて許容変換処理速度を下げることできる。
なお、図1の制御信号入力端子9の制御信号による容量素子(コンデンサ)の切り換えは、本実施形態では2種類であったが、何種類の切り換えを持っていても良い。
又は、制御信号がLowである場合は図2、3のスイッチ容量素子(コンデンサ)群20bのみを選択して動作させ、制御信号がHighである場合は図2、3のスイッチ容量素子(コンデンサ)群20a及び20bを共に選択して連動させても良い。
又は、制御信号がLowである場合は図2、3のスイッチ容量素子(コンデンサ)群20bのみを選択して動作させ、制御信号がHighである場合は図2、3のスイッチ容量素子(コンデンサ)群20a及び20bを共に選択して連動させても良い。
《実施の形態2》
図5を用いて本発明の実施の形態2のパイプラインA/D変換器を説明する。図5に本発明の実施の形態2に係るパイプラインA/D変換器の構成を示す図である。図5の構成は、前述の実施の形態1の構成(図1)に、制御信号入力端子10を追加したものである。A/D変換器の動作およびそれを構成する各演算増幅器の動作は基本的に実施の形態1と同様である。制御信号入力端子9から入力した制御信号により、演算増幅器2および3の容量を切り換えることができる。実施の形態2に係るパイプラインA/D変換器は更に、外部から制御信号入力端子10に入力された制御信号に応じて、演算増幅器2および3の差動増幅回路11(図2、図3)に流れる電流を変化させ、その出力段のコンダクタンスを変化させることができる。
図5を用いて本発明の実施の形態2のパイプラインA/D変換器を説明する。図5に本発明の実施の形態2に係るパイプラインA/D変換器の構成を示す図である。図5の構成は、前述の実施の形態1の構成(図1)に、制御信号入力端子10を追加したものである。A/D変換器の動作およびそれを構成する各演算増幅器の動作は基本的に実施の形態1と同様である。制御信号入力端子9から入力した制御信号により、演算増幅器2および3の容量を切り換えることができる。実施の形態2に係るパイプラインA/D変換器は更に、外部から制御信号入力端子10に入力された制御信号に応じて、演算増幅器2および3の差動増幅回路11(図2、図3)に流れる電流を変化させ、その出力段のコンダクタンスを変化させることができる。
実施の形態1では、A/D変換器が組み込まれた装置(例えば電子カメラ)がA/D変換器の分解能を低減させる場合、制御信号入力端子9の制御信号により演算増幅器2および3の容量値を小さいものに切り換えた。A/D変換器の分解能を上げる場合、演算増幅器2および3の容量値を大きいものに切り換えた。
実施の形態2では、これに制御信号入力端子10からの制御信号を組み合わせる。A/D変換器が組み込まれた装置(例えば電子カメラ)がA/D変換器の分解能を低減させる場合、制御信号入力端子9の制御信号により演算増幅器2および3の各容量値を小さいものに切り換え、かつ制御信号入力端子10の制御信号により差動増幅器に流れる電流を容量値に応じた適切な値に減らす。これにより、A/D変換器の分解能を低減し、かつ消費電力も低減させることが出来る。
分解能を上げる場合、演算増幅器2および3の容量値を大きいものに切り換え、かつ制御信号入力端子10の制御信号により差動増幅器に流れる電流を容量値に応じた適切な値に増やす。これにより、A/D変換器の分解能を上げ、かつ分解能を満たすのに必要な分だけ消費電力を増大させることが出来る。
《実施の形態3》
図6を用いて本発明の実施の形態3のパイプラインA/D変換器を説明する。実施の形態3のパイプラインA/D変換器601は、電子カメラに組み込まれている。図6は、本発明の実施の形態3に係るパイプラインA/D変換器601の構成を示す。図6において、パイプラインA/D変換器601は、パイプラインA/D変換部602、制御部603、スイッチ604、605、アナログ信号入力端子606、ディジタル信号出力端子607、状態信号入力端子608を有する。本発明の実施の形態3のパイプラインA/D変換器601は、任意の電子装置に組み込むことができる。
図6を用いて本発明の実施の形態3のパイプラインA/D変換器を説明する。実施の形態3のパイプラインA/D変換器601は、電子カメラに組み込まれている。図6は、本発明の実施の形態3に係るパイプラインA/D変換器601の構成を示す。図6において、パイプラインA/D変換器601は、パイプラインA/D変換部602、制御部603、スイッチ604、605、アナログ信号入力端子606、ディジタル信号出力端子607、状態信号入力端子608を有する。本発明の実施の形態3のパイプラインA/D変換器601は、任意の電子装置に組み込むことができる。
制御部603はパイプラインA/D変換部602の動作に対し独立に動作する内部システムである。制御部603は、制御信号616をパイプライン変換部602の制御信号入力端子9(図1)に出力し、パイプライン変換部602の各ステージの容量値を設定する。制御部603は、制御信号615をスイッチ604、605に出力し、スイッチ604、605の接続状態を実線又は破線の状態に設定する。パイプラインA/D変換部602の構成は、実施の形態1のパイプラインA/D変換器と同一である。
通常動作時(通常モードと呼ぶ。)、スイッチ604、605は実線の状態に設定されている。パイプラインA/D変換部602は、アナログ信号入力端子606、スイッチ604を通じてアナログ映像信号611を入力し、A/D変換し、ディジタル映像信号612をスイッチ605、ディジタル信号出力端子607を通じて出力する。
電子カメラの全体を制御するシステム制御部(図示しない。)は、携帯電話の状態信号613をパイプラインA/D変換器601に出力する。制御部603は、状態信号入力端子608を通じて状態信号613を入力し、電子カメラがA/D変換器601の動作を必要としないタイミングを検出する。制御部603は、電子カメラがA/D変換器601の動作を必要としないタイミングで、以下のようなテスト及び設定処理を行う。下記の処理をする状態をテストモードと呼ぶ。
電子カメラの全体を制御するシステム制御部(図示しない。)は、携帯電話の状態信号613をパイプラインA/D変換器601に出力する。制御部603は、状態信号入力端子608を通じて状態信号613を入力し、電子カメラがA/D変換器601の動作を必要としないタイミングを検出する。制御部603は、電子カメラがA/D変換器601の動作を必要としないタイミングで、以下のようなテスト及び設定処理を行う。下記の処理をする状態をテストモードと呼ぶ。
制御部603は、制御信号615をスイッチ604、605に出力し、スイッチ604、605の接続状態を破線の状態に設定する。制御部603は、制御信号616をパイプライン変換部602の制御信号入力端子9(図1)に出力し、パイプライン変換部602の各ステージの容量値を小さい値(低分解能の状態)に設定する。制御部603は、テスト信号発生器と、高い分解能を有するD/A変換器(例えば16ビット精度)と、を内蔵している。制御部603は、16ビット精度のアナログテスト信号(実施の形態3ではランプ信号)614を出力する。
パイプラインA/D変換器602は、スイッチ604を通じてアナログテスト信号614を入力し、ディジタル出力信号612を出力する。制御部603はスイッチ605を通じてディジタル出力信号612を入力する。ディジタル出力信号612の正誤を判定する。ディジタル出力信号612の値が正しければ、制御部603は、パイプライン変換部602の各ステージの容量値を小さい値(低分解能の状態)のまま維持する。ディジタル出力信号612の値が誤っていれば、制御部603は、パイプライン変換部602の各ステージの容量値を大きい値(高分解能の状態)に設定する。
制御部603はテストモードを終了し、スイッチ604、605を実線の状態に戻す。
制御部603は、テストモードにおける判定結果と無関係に、状態信号613に応じてパイプライン変換部602の各ステージの容量値を適切な値に設定しても良い。A/D変換器としての分解能が切り換えられ、変換処理速度も変化する。これにより電子カメラ全体として映像信号を高分解能且つ低速変換処理速度で処理すること、又は低分解能且つ高速変換処理速度で処理することを切り換えることが可能となる。
制御部603は、テストモードにおける判定結果と無関係に、状態信号613に応じてパイプライン変換部602の各ステージの容量値を適切な値に設定しても良い。A/D変換器としての分解能が切り換えられ、変換処理速度も変化する。これにより電子カメラ全体として映像信号を高分解能且つ低速変換処理速度で処理すること、又は低分解能且つ高速変換処理速度で処理することを切り換えることが可能となる。
実施の形態3のA/D変換器601において、制御部603は状態信号入力端子608を通じて状態信号613を入力した。これに代えて、状態信号入力端子608を削除し、電源投入時に(電子カメラは映像を撮っていない。)、制御部603が上記のテスト及び設定処理を行っても良い。
《実施の形態4》
図7を用いて本発明の実施の形態4のパイプラインA/D変換器を説明する。実施の形態4のパイプラインA/D変換器701は、電子カメラに組み込まれている。図7は、本発明の実施の形態4に係るパイプラインA/D変換器701の構成を示す。図7において、パイプラインA/D変換器701は、パイプラインA/D変換部702、制御部703、スイッチ604、605、アナログ信号入力端子606、ディジタル信号出力端子607、状態信号入力端子608を有する。本発明の実施の形態4のパイプラインA/D変換器701は、任意の電子装置に組み込むことができる。
図7を用いて本発明の実施の形態4のパイプラインA/D変換器を説明する。実施の形態4のパイプラインA/D変換器701は、電子カメラに組み込まれている。図7は、本発明の実施の形態4に係るパイプラインA/D変換器701の構成を示す。図7において、パイプラインA/D変換器701は、パイプラインA/D変換部702、制御部703、スイッチ604、605、アナログ信号入力端子606、ディジタル信号出力端子607、状態信号入力端子608を有する。本発明の実施の形態4のパイプラインA/D変換器701は、任意の電子装置に組み込むことができる。
制御部703はパイプラインA/D変換部702の動作に対し独立に動作する内部システムである。制御部703は、制御信号616をパイプライン変換部702の制御信号入力端子9(図5)に出力し、パイプライン変換部702の各ステージの容量値を設定する。制御部703は、制御信号717をパイプライン変換部702の制御信号入力端子10(図5)に出力し、パイプライン変換部702の各演算増幅器2および3の差動増幅器の出力段のコンダクタンスを設定する。制御部703は、制御信号615をスイッチ604、605に出力し、スイッチ604、605の接続状態を実線又は破線の状態に設定する。パイプラインA/D変換部702の構成は、実施の形態2のパイプラインA/D変換器と同一である。図7において、図6と同一のブロック及び信号には同一の符号を付す。
通常動作時(通常モードと呼ぶ。)、スイッチ604、605は実線の状態に設定されている。パイプラインA/D変換部702は、アナログ信号入力端子606、スイッチ604を通じてアナログ映像信号611を入力し、A/D変換し、ディジタル映像信号612をスイッチ605、ディジタル信号出力端子607を通じて出力する。
電子カメラの全体を制御するシステム制御部(図示しない。)は、携帯電話の状態信号613をパイプラインA/D変換器701に出力する。制御部703は、状態信号入力端子608を通じて状態信号613を入力し、電子カメラがA/D変換器701の動作を必要としないタイミングを検出する。制御部703は、電子カメラがA/D変換器701の動作を必要としないタイミングで、以下のようなテスト及び設定処理を行う。下記の処理をする状態をテストモードと呼ぶ。
電子カメラの全体を制御するシステム制御部(図示しない。)は、携帯電話の状態信号613をパイプラインA/D変換器701に出力する。制御部703は、状態信号入力端子608を通じて状態信号613を入力し、電子カメラがA/D変換器701の動作を必要としないタイミングを検出する。制御部703は、電子カメラがA/D変換器701の動作を必要としないタイミングで、以下のようなテスト及び設定処理を行う。下記の処理をする状態をテストモードと呼ぶ。
制御部703は、制御信号615をスイッチ604、605に出力し、スイッチ604、605の接続状態を破線の状態に設定する。制御部703は、制御信号616をパイプライン変換部702の制御信号入力端子9(図5)に出力し、パイプライン変換部702の各ステージの容量値を小さい値(低分解能の状態)に設定する。制御部703は、制御信号717をパイプライン変換部702の制御信号入力端子10(図5)に出力し、パイプライン変換部702の各差動増幅器の出力段のコンダクタンスを小さな値に設定する。差動増幅器に流れる電流は小さい。制御部703は、テスト信号発生器と、高い分解能を有するD/A変換器(例えば16ビット精度)と、を内蔵している。制御部703は、16ビット精度のアナログテスト信号(実施の形態4ではランプ信号)614を出力する。
パイプラインA/D変換器702は、スイッチ604を通じてアナログテスト信号614を入力し、ディジタル出力信号612を出力する。制御部703はスイッチ605を通じてディジタル出力信号612を入力する。ディジタル出力信号612の正誤を判定する。ディジタル出力信号612の値が正しければ、制御部703は、パイプライン変換部702の各ステージの容量値を小さい値(低分解能の状態)のまま維持する。これにより、A/D変換器の分解能を低減し、かつ消費電力も低減させることが出来る。ディジタル出力信号612の値が誤っていれば、制御部703は、パイプライン変換部702の各ステージの容量値を大きい値(高分解能の状態)に設定するとともに、パイプライン変換部702の各差動増幅器の出力段のコンダクタンスを大きな値に設定する。差動増幅器に流れる電流が大きくなる。A/D変換器の消費電力の上昇を必要な場合のみに限定できる。
制御部703はテストモードを終了し、スイッチ604、605を実線の状態に戻す。
制御部703は、テストモードにおける判定結果と無関係に、状態信号613に応じてパイプライン変換部702の各ステージの容量値及び/又は各差動増幅器の出力段のコンダクタンスを適切な値に設定しても良い。パイプライン変換部702の各ステージの容量値及び各差動増幅器の出力段のコンダクタンスを相互に関連させて設定しても良く又は別個独立に設定しても良い。これにより電子カメラ全体として必要な分解能にあった消費電力を実現する事が出来、低分解能時には低消費電力化を実現することが出来る。A/D変換器としての分解能が切り換えられ、変換処理速度も変化する。電子カメラ全体として映像信号を高分解能且つ低速変換処理速度で処理すること、又は低分解能且つ高速変換処理速度で処理することを切り換えることが可能となる。
制御部703は、テストモードにおける判定結果と無関係に、状態信号613に応じてパイプライン変換部702の各ステージの容量値及び/又は各差動増幅器の出力段のコンダクタンスを適切な値に設定しても良い。パイプライン変換部702の各ステージの容量値及び各差動増幅器の出力段のコンダクタンスを相互に関連させて設定しても良く又は別個独立に設定しても良い。これにより電子カメラ全体として必要な分解能にあった消費電力を実現する事が出来、低分解能時には低消費電力化を実現することが出来る。A/D変換器としての分解能が切り換えられ、変換処理速度も変化する。電子カメラ全体として映像信号を高分解能且つ低速変換処理速度で処理すること、又は低分解能且つ高速変換処理速度で処理することを切り換えることが可能となる。
実施の形態4のA/D変換器701において、制御部703は状態信号入力端子608を通じて状態信号613を入力した。これに代えて、状態信号入力端子608を削除し、電源投入時に(電子カメラは映像を撮っていない。)、制御部703が上記のテスト及び設定処理を行っても良い。
《実施の形態5》
図8を用いて本発明の実施の形態5のパイプラインA/D変換器を説明する。実施の形態5のパイプラインA/D変換器801は、電子カメラに組み込まれている。図8は、本発明の実施の形態5に係るパイプラインA/D変換器801の構成を示す。図8において、パイプラインA/D変換器801は、パイプラインA/D変換部602、制御部803、アナログ信号入力端子606、ディジタル信号出力端子607、状態信号入力端子608を有する。本発明の実施の形態5のパイプラインA/D変換器801は、任意の電子装置に組み込むことができる。
図8を用いて本発明の実施の形態5のパイプラインA/D変換器を説明する。実施の形態5のパイプラインA/D変換器801は、電子カメラに組み込まれている。図8は、本発明の実施の形態5に係るパイプラインA/D変換器801の構成を示す。図8において、パイプラインA/D変換器801は、パイプラインA/D変換部602、制御部803、アナログ信号入力端子606、ディジタル信号出力端子607、状態信号入力端子608を有する。本発明の実施の形態5のパイプラインA/D変換器801は、任意の電子装置に組み込むことができる。
制御部803はパイプラインA/D変換部602の動作に対し独立に動作する内部システムである。制御部803は、制御信号616をパイプライン変換部602の制御信号入力端子9(図1)に出力し、状態信号613に応じてパイプライン変換部602の各ステージの容量値を設定する。パイプラインA/D変換部602の構成は、実施の形態1のパイプラインA/D変換器と同一である。図8において、図6(実施の形態3)と同一のブロック及び信号には同一の符号を付す。
電子カメラの全体を制御するシステム制御部(図示しない。)は、携帯電話の状態信号613をパイプラインA/D変換器801に出力する。制御部803は、状態信号入力端子608を通じて状態信号613を入力する。制御部803は、状態信号613に応じた制御信号616を出力し、パイプライン変換部602の各ステージの容量値を適切な値に設定する。
具体的には、電子カメラが記録状態であることを示す状態信号613を入力した場合、制御部803は制御信号616を出力して、パイプライン変換部602の各ステージの容量値を大きな値に設定する。パイプライン変換部602は、高い分解能(14ビット)に設定される。電子カメラが再生状態であることを示す状態信号613を入力した場合、制御部803は制御信号616を出力して、パイプライン変換部602の各ステージの容量値を小さな値に設定する。パイプライン変換部602は、低い分解能(12ビット)に設定され、消費電力が小さくなる。
上記の様に、状態信号に応じてA/D変換器801としての分解能が切り換えられ、変換処理速度も変化する。これにより電子カメラ全体として映像信号を高分解能且つ低速変換処理速度で処理すること、又は低分解能且つ高速変換処理速度で処理することを切り換えることが可能となる。
《実施の形態6》
図9を用いて本発明の実施の形態6のパイプラインA/D変換器を説明する。実施の形態6のパイプラインA/D変換器901は、電子カメラに組み込まれている。図9は、本発明の実施の形態6に係るパイプラインA/D変換器901の構成を示す。図9において、パイプラインA/D変換器901は、パイプラインA/D変換部702、制御部903、アナログ信号入力端子606、ディジタル信号出力端子607、状態信号入力端子608を有する。本発明の実施の形態6のパイプラインA/D変換器901は、任意の電子装置に組み込むことができる。
図9を用いて本発明の実施の形態6のパイプラインA/D変換器を説明する。実施の形態6のパイプラインA/D変換器901は、電子カメラに組み込まれている。図9は、本発明の実施の形態6に係るパイプラインA/D変換器901の構成を示す。図9において、パイプラインA/D変換器901は、パイプラインA/D変換部702、制御部903、アナログ信号入力端子606、ディジタル信号出力端子607、状態信号入力端子608を有する。本発明の実施の形態6のパイプラインA/D変換器901は、任意の電子装置に組み込むことができる。
制御部903はパイプラインA/D変換部702の動作に対し独立に動作する内部システムである。制御部903は、制御信号616をパイプライン変換部702の制御信号入力端子9(図5)に出力し、状態信号613に応じてパイプライン変換部702の各ステージの容量値を設定する。制御部903は、制御信号717をパイプライン変換部702の制御信号入力端子10(図5)に出力し、パイプライン変換部702の各演算増幅器2および3の差動増幅器の出力段のコンダクタンスを設定する。パイプラインA/D変換部702の構成は、実施の形態2のパイプラインA/D変換器と同一である。図9において、図7(実施の形態4)と同一のブロック及び信号には同一の符号を付す。
電子カメラの全体を制御するシステム制御部(図示しない。)は、携帯電話の状態信号613をパイプラインA/D変換器901に出力する。制御部903は、状態信号入力端子608を通じて状態信号613を入力する。制御部903は、状態信号613に応じた制御信号616、717を出力し、パイプライン変換部702の各ステージの容量値及び各差動増幅器の出力段のコンダクタンスを適切な値に設定する。
具体的には、電子カメラが記録状態であることを示す状態信号613を入力した場合、制御部903は、制御信号616を出力してパイプライン変換部702の各ステージの容量値を大きな値に設定し、制御信号717を出力して、パイプライン変換部702の各差動増幅器の出力段のコンダクタンスを大きな値に設定する。パイプライン変換部702は、高い分解能(14ビット)に設定される。電子カメラが再生状態であることを示す状態信号613を入力した場合、制御部903は、制御信号616を出力してパイプライン変換部702の各ステージの容量値を小さな値に設定し、制御信号717を出力してパイプライン変換部702の各差動増幅器の出力段のコンダクタンスを小さな値に設定する。パイプライン変換部702は、低い分解能(12ビット)に設定され、消費電力が小さくなる。
上記の様に、状態信号に応じてA/D変換器901としての分解能が切り換えられ、変換処理速度も変化する。パイプライン変換部702の各ステージの容量値及び各差動増幅器の出力段のコンダクタンスを相互に関連させて設定しても良く又は別個独立に設定しても良い。これにより電子カメラ全体として必要な分解能にあった消費電力を実現する事が出来、低分解能時には低消費電力化を実現することが出来る。A/D変換器としての分解能が切り換えられ、変換処理速度も変化する。電子カメラ全体として映像信号を高分解能且つ低速変換処理速度で処理すること、又は低分解能且つ高速変換処理速度で処理することを切り換えることが可能となる。
《実施の形態7》
図10を用いて本発明の実施の形態7のパイプラインA/D変換器を説明する。実施の形態7のパイプラインA/D変換器は、ICである。図10に本発明の実施の形態7に係るパイプラインA/D変換器の構成を示す。図10において、22eは実施の形態1のパイプラインA/D変換器の回路を構成する半導体チップ、29eは半導体チップ22eの各端子と外部接続端子とをワイヤで接続する為の内部ワイヤリングパッド、30eはワイヤ、31eは外部ワイヤリングパッド、32eは外部から入力されるアナログ入力信号、33eはバイアス電圧源である。外部ワイヤリングパッド31eと内部ワイヤリングパッド29eとは、ワイヤ30eで接続されている。
図10を用いて本発明の実施の形態7のパイプラインA/D変換器を説明する。実施の形態7のパイプラインA/D変換器は、ICである。図10に本発明の実施の形態7に係るパイプラインA/D変換器の構成を示す。図10において、22eは実施の形態1のパイプラインA/D変換器の回路を構成する半導体チップ、29eは半導体チップ22eの各端子と外部接続端子とをワイヤで接続する為の内部ワイヤリングパッド、30eはワイヤ、31eは外部ワイヤリングパッド、32eは外部から入力されるアナログ入力信号、33eはバイアス電圧源である。外部ワイヤリングパッド31eと内部ワイヤリングパッド29eとは、ワイヤ30eで接続されている。
製造工程において、外部のテスタ(図示しない。)はテスト信号である所定のアナログ入力信号32eを出力する。アナログ入力信号32eは、外部ワイヤリングパッド31e、ワイヤ30e、内部ワイヤリングパッド29eを介して、半導体チップ22e(パイプラインA/D変換器)に入力される。外部のテスタは半導体チップ22eが出力するディジタル出力信号を入力する(図示しない。)。
外部のテスタは制御電圧であるバイアス電圧33eを、外部から外部ワイヤリングパッド31e、ワイヤ30e、内部ワイヤリングパッド29eを介して、半導体チップ22eの制御信号入力端子9(図1)に入力し、半導体チップ22eの各演算増幅器内にある容量を設定する。実施の形態7において、バイアス電圧33eが接地電位であれば、半導体チップ22eの各演算増幅器内にある容量は小さな値に設定される。バイアス電圧33eが電源電位であれば、半導体チップ22eの各演算増幅器内にある容量は大きな値に設定される。外部のテスタは、実施の形態3のテストモードにおいて説明したのと同様のテストを実行する。外部のテスタはディジタル出力信号の正誤を判定する。
半導体チップ22eの各演算増幅器内にある容量を小さな値に設定した状態でディジタル出力信号の値が正しければ、製造工程においてワイヤボンダ(図示しない。)は、パイプラインA/D変換器の半導体チップ22eの制御信号入力端子9(図1)の内部ワイヤリングパッド29eを接地電位の外部ワイヤリングパッド(図示しない。)に接続する。半導体チップ22eの各演算増幅器内にある容量を小さな値に設定した状態でディジタル出力信号の値が誤っており、各演算増幅器内にある容量を大きな値に設定した状態でディジタル出力信号の値が正しければ、製造工程においてワイヤボンダ(図示しない。)は、半導体チップ22eの制御信号入力端子9(図1)の内部ワイヤリングパッド29eを電源電位の外部ワイヤリングパッド(図示しない。)に接続する。
製造工程においてパイプラインA/D変換器に必要な分解能、許容変換周波数が決まっている場合、本実施の形態の様に内部でワイヤ30eにより制御信号入力端子9(図1)をあるバイアス電圧に接続することで、パイプラインA/D変換器の特性を固定出来る。1つのICチップにより、異なる分解能、許容変換周波数を持った複数のパイプラインA/D変換器を実現出来る。
《実施の形態8》
図11を用いて本発明の実施の形態8のパイプラインA/D変換器を説明する。実施の形態8のパイプラインA/D変換器は、ICである。図11に本発明の実施の形態8に係るパイプラインA/D変換器の構成を示す。図11において、22fは実施の形態2のパイプラインA/D変換器の回路を構成する半導体チップ、29fは半導体チップ22fの各端子と外部接続端子とをワイヤで接続する為の内部ワイヤリングパッド、30fはワイヤ、31fは外部ワイヤリングパッド、32fは外部から入力されるアナログ入力信号、33f、34fはバイアス電圧源である。外部ワイヤリングパッド31fと内部ワイヤリングパッド29fとは、ワイヤ30fで接続されている。
図11を用いて本発明の実施の形態8のパイプラインA/D変換器を説明する。実施の形態8のパイプラインA/D変換器は、ICである。図11に本発明の実施の形態8に係るパイプラインA/D変換器の構成を示す。図11において、22fは実施の形態2のパイプラインA/D変換器の回路を構成する半導体チップ、29fは半導体チップ22fの各端子と外部接続端子とをワイヤで接続する為の内部ワイヤリングパッド、30fはワイヤ、31fは外部ワイヤリングパッド、32fは外部から入力されるアナログ入力信号、33f、34fはバイアス電圧源である。外部ワイヤリングパッド31fと内部ワイヤリングパッド29fとは、ワイヤ30fで接続されている。
製造工程において、外部のテスタ(図示しない。)はテスト信号である所定のアナログ入力信号32fを出力する。アナログ入力信号32fは、外部ワイヤリングパッド31f、ワイヤ30f、内部ワイヤリングパッド29fを介して、半導体チップ22f(パイプラインA/D変換器)に入力される。外部のテスタは半導体チップ22fが出力するディジタル出力信号を入力する(図示しない。)。
外部のテスタは制御電圧であるバイアス電圧33f、34fを、外部から外部ワイヤリングパッド31f、ワイヤ30f、内部ワイヤリングパッド29fを介して、半導体チップ22fの制御信号入力端子9及び10(図5)に入力し、半導体チップ22fの各演算増幅器内にある容量及び各差動増幅器の出力段のコンダクタンスを設定する。実施の形態8において、バイアス電圧33fが接地電位であれば、半導体チップ22fの各演算増幅器内にある容量は小さな値に設定される。バイアス電圧33fが電源電位であれば、半導体チップ22fの各演算増幅器内にある容量は大きな値に設定される。
実施の形態8において、バイアス電圧34fが接地電位であれば、半導体チップ22fの各差動増幅器の出力段のコンダクタンスは小さな値に設定される。バイアス電圧34fが電源電位であれば、半導体チップ22fの各差動増幅器の出力段のコンダクタンスは大きな値に設定される。外部のテスタは、実施の形態4のテストモードにおいて説明したのと同様のテストを実行する。外部のテスタはディジタル出力信号の正誤を判定する。
半導体チップ22fの各演算増幅器内にある容量を小さな値に設定した状態でディジタル出力信号の値が正しければ、製造工程においてワイヤボンダ(図示しない。)は、パイプラインA/D変換器の半導体チップ22fの制御信号入力端子9及び10(図5)の内部ワイヤリングパッド29fを接地電位の外部ワイヤリングパッド(図示しない。)に接続する。各演算増幅器内の差動増幅回路に流れる電流は小さい。半導体チップ22fの各演算増幅器内にある容量を小さな値に設定した状態でディジタル出力信号の値が誤っており、各演算増幅器内にある容量を大きな値に設定した状態でディジタル出力信号の値が正しければ、製造工程においてワイヤボンダ(図示しない。)は、半導体チップ22fの制御信号入力端子9及び10(図5)の内部ワイヤリングパッド29fを電源電位の外部ワイヤリングパッド(図示しない。)に接続する。各演算増幅器内の差動増幅回路に流れる電流は大きくなる。
製造工程においてパイプラインA/D変換器に必要な分解能、許容変換周波数、消費電力が決まっている場合、本実施の形態の様に内部でワイヤ30fにより制御信号入力端子9及び10(図5)をあるバイアス電圧に接続することで、パイプラインA/D変換器の特性を固定出来る。パイプライン変換器の各ステージの容量値及び各差動増幅器の出力段のコンダクタンスを相互に関連させて設定しても良く又は別個独立に設定しても良い。1つのICチップにより、異なる分解能、許容変換周波数を持った複数のパイプラインA/D変換器を実現出来る。
本発明は、パイプラインA/D変換器として有用である。
1a、1b、1c、1d、1e ステージ
2、3 演算増幅器
4 A/D変換器
5 D/A変換器
6、7、14a、14b アナログ入力信号端子
8 ディジタル復調回路
9、10、16a、16b 制御信号入力端子
11 差動増幅回路
12a、12b、12c、12d 容量素子(コンデンサ)
13a、13b、13c、13d、13e、13f、13g、13h、13i、13j、604、605 スイッチ
15a、15b、17a、17b、18a、18b 直流バイアス入力端子
19a、19b アナログ信号出力信号端子
20a、20b スイッチ容量素子(コンデンサ)群
22e、22f 半導体チップ
29e、29f 内部ワイヤリングパッド
30e、30f ワイヤ
31e、31f 外部ワイヤリングパッド
33e、33f、34f バイアス電圧
601、701、801、901 パイプラインA/D変換器
602、702 パイプラインA/D変換部
603、703、803、903 制御部
2、3 演算増幅器
4 A/D変換器
5 D/A変換器
6、7、14a、14b アナログ入力信号端子
8 ディジタル復調回路
9、10、16a、16b 制御信号入力端子
11 差動増幅回路
12a、12b、12c、12d 容量素子(コンデンサ)
13a、13b、13c、13d、13e、13f、13g、13h、13i、13j、604、605 スイッチ
15a、15b、17a、17b、18a、18b 直流バイアス入力端子
19a、19b アナログ信号出力信号端子
20a、20b スイッチ容量素子(コンデンサ)群
22e、22f 半導体チップ
29e、29f 内部ワイヤリングパッド
30e、30f ワイヤ
31e、31f 外部ワイヤリングパッド
33e、33f、34f バイアス電圧
601、701、801、901 パイプラインA/D変換器
602、702 パイプラインA/D変換部
603、703、803、903 制御部
Claims (10)
- パイプラインA/D変換器が組み込まれた装置の動作状態に応じて制御信号を出力する制御部と、
前記制御信号に従って内蔵する演算増幅器内の容量を切り換えることで分解能及び/又は許容変換処理速度を切り換えるパイプラインA/D変換部と、
を有することを特徴とするパイプラインA/D変換器。 - テスト信号を出力し、前記テスト信号を入力したパイプラインA/D変換部が出力するディジタル信号を入力し、ディジタル信号の正誤を検査し、検査結果に応じて、制御信号を出力する制御部と、
前記制御信号に従って内蔵する演算増幅器内の容量を切り換えることで分解能を切り換える前記パイプラインA/D変換部と、
を有することを特徴とするパイプラインA/D変換器。 - テスト信号を出力し、前記テスト信号を入力したパイプラインA/D変換部が出力するディジタル信号を入力し、ディジタル信号の正誤を検査し、検査結果に応じて、制御信号を出力する制御部と、
前記制御信号に従って内蔵する演算増幅器内の容量を切り換えることで許容変換処理速度を切り換える前記パイプラインA/D変換部と、
を有することを特徴とするパイプラインA/D変換器。 - 前記制御部は、パイプラインA/D変換器が組み込まれた装置が所定の状態である時に、前記テスト信号を出力することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のパイプラインA/D変換器。
- 前記制御部は、前記制御信号に従って切り換えられた前記演算増幅器内の容量に応じて、更に前記演算増幅器が内蔵する差動増幅回路の出力段のコンダクタンスを切り換えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかの請求項に記載のパイプラインA/D変換器。
- 第1のモードと第2のモードとを有し、複数段のステージをパイプライン接続したパイプラインA/D変換器であって、
少なくとも1つの前記ステージは、
増幅器と、
第1のコンデンサ及び第2のコンデンサからなる第1のペアと、
第3のコンデンサ及び第4のコンデンサからなる第2のペアと、
を有し、
前記第1のモードにおいては、前記増幅器は前記第1のペアのコンデンサの容量に応じた増幅率で前記アナログ入力信号を増幅して出力し、前記第2のモードにおいては、前記増幅器は前記第2のペアのみ又は前記第1のペア及び前記第2のペアのコンデンサの容量に応じた増幅率で前記アナログ入力信号を増幅して出力することを特徴とするパイプラインA/D変換器。 - 少なくとも1つの前記ステージは、
増幅器と、
直列に接続された第1のコンデンサ及び第2のコンデンサからなる第1のペアであって、第1の期間において少なくとも前記第1のコンデンサにアナログ入力信号に応じた電荷を蓄積させ、第2の期間において前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサとの接続点に電流が流れないようにして、前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサとの間で蓄積した電荷を再配分し、前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサとの接続点が前記増幅器の入力端子に接続され、前記第2のコンデンサの前記第1のコンデンサに接続されていない側の端子は前記増幅器の出力端子に接続される第1のペアと、
直列に接続された第3のコンデンサ及び第4のコンデンサからなる第2のペアであって、第1の期間において少なくとも前記第3のコンデンサにアナログ入力信号に応じた電荷を蓄積させ、第2の期間において前記第3のコンデンサと前記第4のコンデンサとの接続点に電流が流れないようにして、前記第3のコンデンサと前記第4のコンデンサとの間で蓄積した電荷を再配分し、前記第3のコンデンサと前記第4のコンデンサとの接続点が前記増幅器の入力端子に接続され、前記第4のコンデンサの前記第3のコンデンサに接続されていない側の端子は前記増幅器の出力端子に接続される第2のペアと、
を有することを特徴とする請求項6に記載のパイプラインA/D変換器。 - 前記ステージは、更に、
一端から前記アナログ入力信号を入力し、他端が前記第1のコンデンサの、前記第2のコンデンサと接続されていない側の端子に接続され、第1の期間に導通し第2の期間に遮断する第1のスイッチと、
一端が前記第1のスイッチと前記第1のコンデンサとの接続点に接続され、第1の期間に遮断し、第2の期間に導通して少なくとも前記第1のコンデンサの他端の電位を前記増幅器に入力させる第2のスイッチと、
一端から直流バイアス電圧を入力し、他端が前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサとの接続点に接続され、第1の期間に導通し第2の期間に遮断する第3のスイッチと、
一端から前記アナログ入力信号又は直流バイアス電圧を入力し、他端が前記第2のコンデンサの前記第1のコンデンサと接続されていない側の端子に接続され、第1の期間に導通し第2の期間に遮断する第4のスイッチと、
一端が前記第2のコンデンサと前記第4のスイッチとの接続点に接続され、他端が前記増幅器の出力端子に接続され、第1の期間に遮断し第2の期間に導通する第5のスイッチと、
一端から前記アナログ入力信号を入力し、他端が前記第3のコンデンサの、前記第4のコンデンサと接続されていない側の端子に接続され、第1の期間に導通し第2の期間に遮断する第6のスイッチと、
一端が前記第6のスイッチと前記第3のコンデンサとの接続点に接続され、第1の期間に遮断し、第2の期間に導通して少なくとも前記第3のコンデンサの他端の電位を前記増幅器に入力させる第7のスイッチと、
一端から直流バイアス電圧を入力し、他端が前記第3のコンデンサと前記第4のコンデンサとの接続点に接続され、第1の期間に導通し第2の期間に遮断する第8のスイッチと、
一端から前記アナログ入力信号又は直流バイアス電圧を入力し、他端が前記第4のコンデンサの前記第3のコンデンサと接続されていない側の端子に接続され、第1の期間に導通し第2の期間に遮断する第9のスイッチと、
一端が前記第4のコンデンサと前記第9のスイッチとの接続点に接続され、他端が前記増幅器の出力端子に接続され、第1の期間に遮断し第2の期間に導通する第10のスイッチと、
を有することを特徴とする請求項7に記載のパイプラインA/D変換器。 - モードに応じて、前記増幅器の出力段のコンダクタンスが切り換えられることを特徴とする請求項6から請求項8のいずれかの請求項に記載のパイプラインA/D変換器。
- 電気配線によりモードを固定したことを特徴とする請求項6から請求項9のいずれかの請求項に記載のパイプラインA/D変換器。
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