JP2006033304A - Switched capacitor circuit and pipe line a/d converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スイッチトキャパシタ回路及びパイプラインA/D変換器に係り、更に詳しくは、スイッチング素子を用いてキャパシタの充放電を制御し、アナログ差動信号のサンプリング及びホールドを行うスイッチトキャパシタ回路の改良、並びに、スイッチトキャパシタ回路を利用したパイプラインA/D変換器の改良に関する。 The present invention relates to a switched capacitor circuit and a pipeline A / D converter. More specifically, the present invention relates to an improved switched capacitor circuit that controls charging / discharging of a capacitor using a switching element and samples and holds an analog differential signal. In addition, the present invention relates to an improvement in a pipeline A / D converter using a switched capacitor circuit.
変換レート及び変換精度を両立させ、高集積化が比較的容易なA/D変換処理方式として、パイプライン方式が従来から知られている(例えば、特許文献1)。パイプライン方式は、アナログ信号を低解像度のデジタル信号に変換する複数のステージを備え、各ステージにおいてA/D変換処理を順に実行し、高解像度のデジタル信号を生成する方法である。このようなパイプライン方式を採用したA/D変換器は、パイプラインA/D変換器と呼ばれている。 A pipeline method is conventionally known as an A / D conversion processing method that achieves both conversion rate and conversion accuracy and is relatively easy to integrate (for example, Patent Document 1). The pipeline method is a method that includes a plurality of stages for converting an analog signal into a low-resolution digital signal, and sequentially performs A / D conversion processing in each stage to generate a high-resolution digital signal. An A / D converter adopting such a pipeline system is called a pipeline A / D converter.
図17は、従来のパイプラインA/D変換器の概略構成例を示したブロック図である。このパイプラインA/D変換器は、シリアル接続された複数の変換ステージ11〜15と、複数の遅延回路16と、加算回路17とにより構成され、アナログ信号A1をデジタル信号Doutに変換することができる。
FIG. 17 is a block diagram showing a schematic configuration example of a conventional pipeline A / D converter. The pipeline A / D converter includes a plurality of
アナログ信号A1は、第1ステージ11において、1.5ビットのデジタル信号D1に変換される。その際、デジタル変換されなかった信号成分は、その振幅が2倍に増幅され、アナログ信号A2として第2ステージ12へ出力される。同様にして、第2〜第4ステージ12〜14では、直前のステージから入力されたアナログ信号A2〜A4を1.5ビットのデジタル信号D2〜D4に変換するとともに、未変換成分の振幅を2倍に増幅し、アナログ信号A3〜A5として、直後のステージへ出力している。最終ステージである第5ステージ15では、第4ステージ14から入力されたアナログ信号A5を2ビットのデジタル信号D5に変換している。
The analog signal A 1 is converted into a 1.5-bit digital signal D 1 in the
最終ステージ15を除く各ステージ11〜14では、アナログ信号A1〜A4が入力されるサンプリング期間と、アナログ信号A2〜A5を出力するホールド期間とが、交互に繰り返されている。また、隣接するステージ11〜14は、一方がサンプリング期間であれば、他方がホールド期間となるように制御されている。ここでは、サンプリング期間及びホールド期間が、クロック信号の半周期(半クロック)ごとに入れ替わるものとする。この場合、アナログ信号A1は、半クロックずつ遅延しながら、アナログ信号A2〜A5として、ステージ11〜15間を順に伝搬していくことになり、デジタル信号D1〜D5は、半クロックの時間遅れを有する信号として順次に生成される。
In each
遅延回路16は、デジタル信号を半クロック遅延させるラッチ回路であり、各ステージ11〜15から出力されるデジタル信号D1〜D5を同期させて、加算回路17に入力している。加算回路17では、これらのデジタル信号D1〜D5が順に1ビットずらして加算され、6ビットのデジタル信号Doutが求められる。
The
図18は、図17の第iステージ(i=2〜4)の一構成例を示したブロック図である。各ステージは、サブA/D変換器20、サブD/A変換器21、S/H(Sample & Hold)処理部22、増幅処理部23及び演算処理部24からなる。アナログ信号Aiは、サンプリング期間に前段ステージから入力される。このアナログ信号Aiに基づいて、ホールド期間中に、アナログ信号Ai+1が後段ステージへ出力されるとともに、デジタル信号Diが遅延回路16へ出力される。
FIG. 18 is a block diagram showing a configuration example of the i-th stage (i = 2 to 4) in FIG. Each stage includes a sub A /
サブA/D変換器20は、アナログ入力信号Aiをデジタル変換し、1.5ビットのデジタル信号Diを生成している。例えば、アナログ入力信号Aiの変化範囲が−Vref〜Vrefであれば、その電圧レベルを±1/(4×Vref)と比較し、10,01又は00のいずれかのデジタル信号Diが生成される。このデジタル信号Diは、ホールド期間中、サブA/D変換器20によってホールドされている。
Sub A /
サブD/A変換器21は、このデジタル信号Diを再びアナログ信号Adに変換し、演算処理部24へ出力している。なお、アナログ信号Adは、デジタル信号Diの2倍をアナログ変換した信号に相当し、Vref、0又は−Vrefのいずれかがアナログ信号Adとして出力される。
The sub D /
S/H処理部22は、サンプリング期間中に入力されるアナログ信号Aiをサンプリングし、次のホールド期間が終了するまでホールドしている。ホールド中のアナログ信号Aiは、増幅処理部23において増幅され、演算処理部24へ入力される。演算処理部24は、この増幅信号からアナログ信号Adを減算するアナログ減算手段であり、得られた差分信号が、アナログ信号Ai+1として出力される。
The S /
上述したS/H処理部22、増幅処理部23及び演算処理部24は、スイッチトキャパシタ回路25として実現される。スイッチトキャパシタ回路25は、キャパシタと、当該キャパシタの充放電を制御するスイッチング素子からなるアナログ回路であり、これらのブロック22〜24は、スイッチトキャパシタ回路25が有する機能を模式的に示したものである。
The S /
図19は、図18のスイッチトキャパシタ回路25の一構成例を示した回路図である。このスイッチトキャパシタ回路25は、差動アンプ30と、キャパシタC1〜C4と、スイッチング素子S11〜S14及びS21〜S24により構成される。また、図18におけるアナログ信号Ai,Ai+1,Adは、いずれも1組の非反転信号及び反転信号からなる差動信号であり、図19では、非反転信号の符号末尾には「p」が付され、反転信号の符号末尾には「m」が付されている。
FIG. 19 is a circuit diagram showing a configuration example of the switched
スイッチング素子S11〜S14は、クロック信号に基づいて、サンプリング期間に2端子間を導通させ、ホールド期間に開放させる回路である。一方、スイッチング素子S21〜S24は、クロック信号に基づいて、サンプリング期間に2端子間を開放させ、ホールド期間に導通させる回路である。 The switching elements S11 to S14 are circuits that make two terminals conductive during the sampling period and open during the hold period based on the clock signal. On the other hand, the switching elements S21 to S24 are circuits that open between two terminals during the sampling period and conduct during the hold period based on the clock signal.
差動アンプ30の第1入力端子3aに接続されたキャパシタC1,C2は、サンプリング期間中、スイッチング素子S11,S12を介して非反転信号Ai pがそれぞれ印加される。一方、ホールド期間中、キャパシタC1には、スイッチング素子S21を介して非反転信号Ad pが印加され、キャパシタC2は、スイッチング素子S22を介して差動アンプ30の第1出力端子30cに接続される。この場合、キャパシタC1,C2の容量が同一であれば、ホールド期間中、非反転信号Ai+1 pとして(2Ai p−Ad p)が出力される。
Capacitors C1, C2 connected to the
反転信号側の動作も非反転信号側の動作と全く同様である。すなわち、キャパシタC3,C4の容量が同一であるとすれば、ホールド期間中、反転信号Ai+1 mとして(2Ai m−Ad m)が出力される。
図17のパイプラインA/D変換器において、ある時点におけるアナログ信号A1に注目すれば、当該アナログ信号A1が第1ステージ11に入力されてから、その変換結果としてのデジタル信号Doutが得られるまでに2.5クロックが必要となる。しかしながら、各ステージ11〜15における処理は互いに並列実行されているため、1クロック周期ごとに異なるアナログ信号A1についてA/D変換を行うことができる。このため、パイプラインA/D変換器は、変換レート及び変換精度を両立させることができる。
In the pipeline A / D converter of FIG. 17, if attention is paid to the analog signal A 1 at a certain time point, the analog signal A 1 is input to the
この様なパイプラインA/D変換器において、より高い変換レートを実現しようとすれば、クロック周期を短縮化し、各ステージ11〜15における処理時間を短縮させる必要がある。しかしながら、キャパシタC1〜C4の充放電期間が確保されない場合には、変換精度を著しく低下させてしまうことになる。このため、各ステージ11〜14に入力されるアナログ信号Aiが最も大きく変化する場合におけるキャパシタC1〜C4の充放電時間が、パイプラインA/D変換器の変換レートの限界を規定していた。 In such a pipeline A / D converter, in order to achieve a higher conversion rate, it is necessary to shorten the clock cycle and shorten the processing time in each stage 11-15. However, if the charging / discharging period of the capacitors C1 to C4 is not ensured, the conversion accuracy is significantly reduced. Therefore, charging and discharging time of the capacitor C1~C4 when the analog signal A i input to each stage 11-14 is changed greatest were not define the limits of the conversion rate of the pipelined A / D converter .
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、アナログ差動信号をサンプリング及びホールドするスイッチトキャパシタ回路におけるサンプリング期間を短縮することを目的とする。また、スイッチトキャパシタ回路を用いたパイプラインA/D変換器の変換レートを向上させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to shorten a sampling period in a switched capacitor circuit that samples and holds an analog differential signal. It is another object of the present invention to improve the conversion rate of a pipeline A / D converter using a switched capacitor circuit.
第1の本発明によるスイッチトキャパシタ回路は、第1入力端子及び第2入力端子を有する差動アンプと、差動アンプの第1入力端子に第1電極が接続された第1キャパシタと、差動アンプの第2入力端子に第1電極が接続された第2キャパシタと、アナログ差動信号のレベル反転を検出する反転検出回路と、第1及び第2キャパシタの第2電極に供給されるアナログ差動信号について信号入替を行う第1の信号入替回路とを備えて構成される。 A switched capacitor circuit according to a first aspect of the present invention includes a differential amplifier having a first input terminal and a second input terminal, a first capacitor having a first electrode connected to the first input terminal of the differential amplifier, and a differential A second capacitor having a first electrode connected to the second input terminal of the amplifier, an inversion detection circuit for detecting level inversion of the analog differential signal, and an analog difference supplied to the second electrodes of the first and second capacitors And a first signal replacement circuit that performs signal replacement on the motion signal.
上記第1の信号入替回路は、アナログ差動信号を構成する一方の信号を第1キャパシタの第2電極に供給するとともに、他方の信号を第2キャパシタの第2電極に供給する回路であり、上記反転検出回路の出力に基づいて、上記一方及び他方の信号を入れ替えて、第1及び第2キャパシタに供給する。 The first signal replacement circuit is a circuit that supplies one signal constituting an analog differential signal to the second electrode of the first capacitor and supplies the other signal to the second electrode of the second capacitor; Based on the output of the inversion detection circuit, the one and other signals are exchanged and supplied to the first and second capacitors.
アナログ差動信号が大きく変動した場合、その非反転信号及び反転信号は電圧レベルが逆転することになる。このレベル反転を反転検出回路が検出し、第1の信号入替回路が、第1及び第2キャパシタに供給される非反転信号及び反転信号を入れ替えることによって、第1及び第2キャパシタの充放電時間を短縮することができる。つまり、サンプリングホールド回路として用いられる場合のサンプリング時間を短縮させることができる。 When the analog differential signal largely fluctuates, the voltage level of the non-inverted signal and the inverted signal is reversed. The inversion detection circuit detects this level inversion, and the first signal replacement circuit replaces the non-inversion signal and the inversion signal supplied to the first and second capacitors, thereby charging and discharging the first and second capacitors. Can be shortened. That is, the sampling time when used as a sampling hold circuit can be shortened.
第2の本発明によるスイッチトキャパシタ回路は、上記構成に加えて、上記第1の信号入替回路が、上記第1キャパシタの第2電極に上記アナログ差動信号の非反転信号を供給する第1スイッチング素子と、上記第1キャパシタの第2電極に上記アナログ差動信号の反転信号を供給する第2スイッチング素子と、上記第2キャパシタの第2電極に上記非反転信号を供給する第3スイッチング素子と、上記第2キャパシタの第2電極に上記反転信号を供給する第4スイッチング素子とを有する。この様な構成により、第1の信号入替回路を実現することができる。 In the switched capacitor circuit according to a second aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the first signal switching circuit supplies a non-inverted signal of the analog differential signal to the second electrode of the first capacitor. A second switching element that supplies an inverted signal of the analog differential signal to the second electrode of the first capacitor; a third switching element that supplies the non-inverted signal to the second electrode of the second capacitor; And a fourth switching element for supplying the inverted signal to the second electrode of the second capacitor. With this configuration, the first signal replacement circuit can be realized.
また、第3の本発明によるスイッチトキャパシタ回路は、上記構成に加えて、上記第1の信号入替回路が、上記第1及び第2スイッチング素子を上記第1キャパシタの第2電極に接続する第5スイッチング素子と、上記第3及び第4スイッチング素子を上記第2キャパシタの第2電極に接続する第6スイッチング素子とを有する。 According to a third aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the switched capacitor circuit according to the third aspect of the present invention is configured so that the first signal switching circuit connects the first and second switching elements to the second electrode of the first capacitor. A switching element; and a sixth switching element that connects the third and fourth switching elements to the second electrode of the second capacitor.
この様な構成により、第1及び第2キャパシタの第2電極に接続されるスイッチング素子の数を抑制することができる。このため、信号切替回路を付加することにより、第1及び第2キャパシタの容量が変動するのを抑制することができる。 With such a configuration, the number of switching elements connected to the second electrodes of the first and second capacitors can be suppressed. For this reason, it can suppress that the capacity | capacitance of a 1st and 2nd capacitor fluctuates by adding a signal switching circuit.
また、第4の本発明によるスイッチトキャパシタ回路は、上記構成に加えて、上記反転検出回路が、上記アナログ差動信号を構成する非反転信号及び反転信号を比較するコンパレータからなる。この様な構成により、反転検出回路を実現することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the above-described configuration, the inversion detection circuit includes a comparator that compares the non-inversion signal and the inversion signal that constitute the analog differential signal. With such a configuration, an inversion detection circuit can be realized.
また、第5の本発明によるスイッチトキャパシタ回路は、上記差動アンプの第1入力端子に第1電極が接続された第3キャパシタと、上記差動アンプの第2入力端子に第1電極が接続された第4キャパシタと、上記第3キャパシタの第2電極を上記差動アンプの第1出力端子に接続し、フィードバック回路を形成する第7スイッチング素子と、上記第4キャパシタの第2電極を上記差動アンプの第2出力端子に接続し、フィードバック回路を形成する第8スイッチング素子と、第3及び第4キャパシタの第2電極に供給されるアナログ差動信号について信号入替を行う第2の信号入替回路とを備えて構成される。 In a switched capacitor circuit according to a fifth aspect of the present invention, a third capacitor having a first electrode connected to the first input terminal of the differential amplifier, and a first electrode connected to the second input terminal of the differential amplifier. The fourth capacitor, the second electrode of the third capacitor connected to the first output terminal of the differential amplifier, the seventh switching element forming a feedback circuit, and the second electrode of the fourth capacitor An eighth switching element that is connected to the second output terminal of the differential amplifier and forms a feedback circuit, and a second signal that performs signal replacement for the analog differential signal supplied to the second electrodes of the third and fourth capacitors And a replacement circuit.
上記第2の信号入替回路は、アナログ差動信号を構成する一方の信号を第3キャパシタの第2電極に供給するとともに、他方の信号を第4キャパシタの第2電極に供給する回路であり、上記反転検出回路の出力に基づいて、上記一方及び他方の信号を入れ替えて、第3及び第4キャパシタに供給する。この様な構成により、第3及び第4キャパシタの充放電時間を短縮することができる。 The second signal replacement circuit is a circuit that supplies one signal constituting an analog differential signal to the second electrode of the third capacitor and supplies the other signal to the second electrode of the fourth capacitor; Based on the output of the inversion detection circuit, the one and other signals are exchanged and supplied to the third and fourth capacitors. With such a configuration, the charge / discharge time of the third and fourth capacitors can be shortened.
また、第6の本発明によるパイプラインA/D変換器は、アナログ差動信号のサンプリング及びホールドを行うスイッチトキャパシタ回路を有する複数の変換ステージをシリアル接続し、各変換ステージにおけるデジタル変換により得られた低解像度のデジタル信号に基づいて高解像度のデジタル信号を生成するパイプラインA/D変換器であって、n段目の変換ステージのスイッチトキャパシタ回路に入力されるアナログ差動信号のレベル反転を検出する反転検出回路と、上記反転検出回路の出力に基づいて、n段目の変換ステージのスイッチトキャパシタ回路に入力されるアナログ差動信号の一方及び他方の信号を入れ替える信号入替回路とを備えて構成される。なお、nは任意の自然数からなる。 A pipeline A / D converter according to a sixth aspect of the present invention is obtained by serially connecting a plurality of conversion stages each having a switched capacitor circuit for sampling and holding an analog differential signal and performing digital conversion in each conversion stage. A pipeline A / D converter that generates a high-resolution digital signal based on a low-resolution digital signal, and performs level inversion of the analog differential signal input to the switched capacitor circuit of the n-th conversion stage. An inversion detection circuit for detecting, and a signal replacement circuit for exchanging one and the other of the analog differential signals input to the switched capacitor circuit of the nth conversion stage based on the output of the inversion detection circuit. Composed. Note that n is an arbitrary natural number.
この様な構成により、n段目の変換ステージに入力されるアナログ差動信号のレベル反転を検出し、当該変換ステージのスイッチトキャパシタ回路に入力されるアナログ差動信号について信号入替を行うことによって、上記スイッチトキャパシタ回路におけるキャパシタの充放電時間を短縮することができる。つまり、n段目のステージにおけるサンプリング時間を短縮させることができる。 With such a configuration, level inversion of the analog differential signal input to the nth conversion stage is detected, and signal replacement is performed for the analog differential signal input to the switched capacitor circuit of the conversion stage. The charge / discharge time of the capacitor in the switched capacitor circuit can be shortened. That is, the sampling time in the nth stage can be shortened.
また、第7の本発明によるパイプラインA/D変換器は、上記構成に加えて、n+1段目の変換ステージが、上記反転検出回路の出力に基づいて、n段目の変換ステージから入力されたアナログ差動信号をデジタル信号に変換するサブA/D変換器を備えて構成される。この様な構成により、n段目のステージにおいてアナログ差動信号の信号入替が行われた場合でも、n+1段目のステージにおいて正しくデジタル変換を行うことができる。 In addition to the above configuration, the pipeline A / D converter according to the seventh aspect of the present invention receives the (n + 1) th conversion stage from the nth conversion stage based on the output of the inversion detection circuit. The sub-A / D converter converts the analog differential signal into a digital signal. With such a configuration, even when the signal replacement of the analog differential signal is performed in the nth stage, the digital conversion can be correctly performed in the n + 1th stage.
また、第8の本発明によるパイプラインA/D変換器は、上記構成に加えて、上記反転検出回路が、1段目の変換ステージに入力されるアナログ差動信号のレベル反転を検出し、上記信号入替回路が、上記反転検出回路の出力に基づいて、1段目の変換ステージのスイッチトキャパシタ回路に入力されるアナログ差動信号の信号入替を行うように構成される。サンプリング時間不足が変換精度に最も影響を与えるステージは、1段目のステージであることから、この様な構成により、変換精度の高いパイプラインA/D変換器を実現することができる。 Further, in the pipeline A / D converter according to the eighth aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the inversion detection circuit detects level inversion of the analog differential signal input to the first conversion stage, The signal replacement circuit is configured to perform signal replacement of the analog differential signal input to the switched capacitor circuit of the first conversion stage based on the output of the inversion detection circuit. Since the stage where the sampling time shortage most affects the conversion accuracy is the first stage, a pipeline A / D converter with high conversion accuracy can be realized with such a configuration.
また、第9の本発明によるパイプラインA/D変換器は、上記構成に加えて、サンプリング及びホールドを行うスイッチトキャパシタ回路を有し、ホールド中のアナログ差動信号を1段目の変換ステージへ供給する入力サンプリング回路を備え、上記反転検出回路が、上記入力サンプリング回路のスイッチトキャパシタ回路への入力信号に基づいて、1段目の変換ステージに入力されるアナログ差動信号のレベル反転を検出するように構成される。この様な構成により、1段目のステージにアナログ差動信号が入力されるよりも前に、レベル反転検出を行うことができるので、上記サンプリング期間を更に短縮することができる。 The pipeline A / D converter according to the ninth aspect of the present invention has a switched capacitor circuit for sampling and holding in addition to the above-described configuration, and the analog differential signal being held is supplied to the first conversion stage. An input sampling circuit is provided, and the inversion detection circuit detects level inversion of the analog differential signal input to the first conversion stage based on an input signal to the switched capacitor circuit of the input sampling circuit. Configured as follows. With such a configuration, level inversion detection can be performed before an analog differential signal is input to the first stage, so that the sampling period can be further shortened.
また、第10の本発明によるパイプラインA/D変換器は、上記信号入替回路が、上記入力サンプリング回路のスイッチトキャパシタ回路への入力信号を切り替え、入力サンプリング回路から1段目の変換ステージへ、信号入替後のアナログ差動信号を供給するように構成される。この様な構成により、1段目のステージにアナログ差動信号が入力されるよりも前に、アナログ差動信号の信号入替を行って、信号入替後のアナログ差動信号を第1ステージに供給することができる。従って、上記サンプリング期間を更に短縮することができる。 In the pipeline A / D converter according to the tenth aspect of the present invention, the signal replacement circuit switches an input signal to the switched capacitor circuit of the input sampling circuit, and the input sampling circuit switches to the first conversion stage. It is configured to supply an analog differential signal after signal replacement. With this configuration, the analog differential signal is switched before the analog differential signal is input to the first stage, and the analog differential signal after the signal replacement is supplied to the first stage. can do. Therefore, the sampling period can be further shortened.
本発明によれば、アナログ差動信号をサンプリング及びホールドするスイッチトキャパシタ回路におけるサンプリング期間を短縮することができる。また、パイプラインA/D変換器を構成する各ステージのサンプリング時間を短縮させて、変換レートを向上させることができる。 According to the present invention, a sampling period in a switched capacitor circuit that samples and holds an analog differential signal can be shortened. In addition, the conversion rate can be improved by shortening the sampling time of each stage constituting the pipeline A / D converter.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1によるスイッチトキャパシタ回路の一構成例を示した図である。このスイッチトキャパシタ回路は、差動アンプ30と、コンパレータ31と、4個のキャパシタC1〜C4と、12個のスイッチング素子S11〜S14,S21〜S24及びS31〜S34とにより構成される。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a switched capacitor circuit according to the first embodiment of the present invention. This switched capacitor circuit includes a
上記スイッチトキャパシタ回路は、アナログ差動信号Ai及びAdが入力され、アナログ差動信号Ai+1を出力している。これらのアナログ差動信号は、いずれも非反転信号及び反転信号により構成され、非反転信号には符号末尾に「p」が付され、反転信号には符号末尾に「m」が付されている。また、従来のスイッチトキャパシタ回路(図19)と同様、上記スイッチトキャパシタ回路には、サンプリング期間及びホールド期間を規定するクロック信号(不図示)が入力され、サンプリング期間及びホールド期間が交互に繰り返される。 The switched capacitor circuit receives analog differential signals A i and A d and outputs an analog differential signal A i + 1 . These analog differential signals are both composed of a non-inverted signal and an inverted signal. The non-inverted signal has “p” at the end of the sign, and the inverted signal has “m” at the end of the sign. . Similarly to the conventional switched capacitor circuit (FIG. 19), a clock signal (not shown) defining a sampling period and a hold period is input to the switched capacitor circuit, and the sampling period and the hold period are alternately repeated.
差動アンプ30は、アナログ差動信号を増幅する増幅回路であり、非反転信号が第1入力端子3aに入力され、その増幅信号が第1出力端子3cから出力される。また、反転信号が第2入力端子3bに入力され、その増幅信号が第2出力端子3dから出力される。
The
キャパシタC1,C2の第1電極は、ともに差動アンプ30の第1入力端子3aに接続されている。また、キャパシタC1の第2電極は、スイッチング素子S11、S21及びS31に接続され、キャパシタC2の第2電極は、スイッチング素子S12,S22及びS32に接続されている。
The first electrodes of the capacitors C1 and C2 are both connected to the
同様にして、キャパシタC3,C4の第1電極は、ともに差動アンプ30の第2入力端子3bに接続されている。また、キャパシタC3の第2電極は、スイッチング素子S13、S23及びS33に接続され、キャパシタC4の第2電極は、スイッチング素子S14,S24及びS34に接続されている。
Similarly, the first electrodes of the capacitors C3 and C4 are both connected to the
コンパレータ31は、非反転信号Ai p及び反転信号Ai mの電圧レベルを比較し、その比較結果を示す比較信号CPiを出力している。一般に、アナログ差動信号を構成する非反転信号及び反転信号は、同相成分及び逆相成分からなる。つまり、非反転信号は、同相成分及び逆相成分の和からなり、反転信号はこれらの差からなる。このため、逆相成分の符号が変化すれば、両信号の電圧レベルは逆転する。本明細書では、この電圧レベルの逆転をアナログ差動信号の「レベル反転」と呼ぶことにする。コンパレータ31は、アナログ差動信号Aiのレベル反転を検出する反転検出回路であり、反転検出結果として比較信号CPiが生成される。
The
スイッチング素子S11〜S14,S21〜S24,S31〜S34は、2端子間の導通及び開放を制御可能な周知の回路、例えば、MOSからなるスイッチング回路である。以下、本明細書では、スイッチング素子S11〜14の総称として符号S1xを、スイッチング素子S21〜24の総称として符号S2xを、スイッチング素子S31〜S34の総称として符号S3xを用いる。 The switching elements S11 to S14, S21 to S24, and S31 to S34 are well-known circuits that can control conduction and opening between two terminals, for example, switching circuits made of MOS. Hereinafter, in the present specification, the reference symbol S1x is used as a generic term for the switching elements S11 to 14, the reference symbol S2x is used as a generic term for the switching elements S21 to S24, and the reference symbol S3x is used as a generic term for the switching elements S31 to S34.
スイッチング素子S2xは、クロック信号に基づいて制御され、サンプリング期間中は開放状態となり、ホールド期間中は導通状態となる。一方、スイッチング素子S1x,S3xは、クロック信号及び比較信号CPiに基づいて制御され、サンプリング期間中にのみ導通状態となる。具体的には、ホールド期間中のスイッチング素子S1x,S3xは、いずれも開放状態であり、サンプリング期間中は、比較信号CPiに基づいて、スイッチング素子S1x及びスイッチング素子S3xのいずれか一方が導通状態となり、他方は開放状態となる。 The switching element S2x is controlled based on the clock signal, and is open during the sampling period and is conductive during the hold period. On the other hand, the switching elements S1x and S3x are controlled based on the clock signal and the comparison signal CP i and are in a conductive state only during the sampling period. Specifically, the switching element S1x during the hold period, S3x are both open, during the sampling period, based on the comparison signal CP i, one conduction state of the switching device S1x and the switching element S3x And the other is open.
スイッチング素子S11,12は、非反転信号Ai pをキャパシタC1,C2の第2電極にそれぞれ印加するための回路である。また、スイッチング素子S31,32は、反転信号Ai mをキャパシタC1,C2の第2電極にそれぞれ印加するための回路である。つまり、サンプリング期間中のキャパシタC1,C2には、比較信号CPiに基づいて、非反転信号Ai p及び反転信号Ai mのいずれか一方が印加される。 Switching element S11,12 is a non-inverted signal A i p a circuit for applying respectively to the second electrode of the capacitor C1, C2. The switching element S31,32 is a circuit for applying respective inverted signals A i m to the second electrode of the capacitor C1, C2. That is, the capacitors C1, C2 during the sampling period, based on the comparison signal CP i, either the non-inverted signal A i p and the inverted signal A i m is applied.
同様にして、スイッチング素子S13,14は、反転信号Ai mをキャパシタC3,C4の第2電極にそれぞれ印加するための回路である。また、スイッチング素子S33,34は、非反転信号Ai pをキャパシタC3,C4の第2電極にそれぞれ印加するための回路である。従って、サンプリング期間中のキャパシタC3,C4には、非反転信号Ai p及び反転信号Ai mのうち、キャパシタC1,C2に印加されていない信号が印加される。 Similarly, the switching element S13,14 is a circuit for applying respective inverted signals A i m to the second electrode of the capacitor C3, C4. The switching element S33,34 is a non-inverted signal A i p a circuit for applying respectively to the second electrode of the capacitor C3, C4. Therefore, the capacitor C3, C4 during the sampling period, among the non-inverted signal A i p and the inverted signal A i m, the signal is not applied to the capacitor C1, C2 is applied.
図中に破線で示した信号入替回路PXは、上記スイッチング素子S1x,S3xにより構成され、非反転信号Ai p及び反転信号Ai mの伝搬経路を切り替えて、キャパシタC1〜C4に供給される信号Ai p,Ai mを入れ替える回路である。すなわち、キャパシタC1への入力信号はスイッチング素子S11,S31により、キャパシタC2への入力信号はスイッチング素子S12,S32により、キャパシタC3への入力信号はスイッチング素子S13,S33により、キャパシタC4への入力信号はスイッチング素子S14,S34によりそれぞれ切り替えられる。この切替動作は比較信号CPiに基づいて行われ、非反転信号Ai p及び反転信号Ai mの一方がキャパシタC1,C2に供給され、他方がキャパシタC3,C4に供給される。本明細書では、この様な非反転信号及び反転信号間の入れ替え処理をアナログ差動信号の「信号入替」と呼ぶことにする。 Signal replacement circuit PX shown by the broken line in the figure, the switching element S1x, is constituted by S3x, switches the transmission path of the non-inverted signal A i p and the inverted signal A i m, it is supplied to the capacitor C1~C4 This is a circuit for switching the signals A i p and A i m . That is, the input signal to the capacitor C1 is input by the switching elements S11 and S31, the input signal to the capacitor C2 is input by the switching elements S12 and S32, and the input signal to the capacitor C3 is input by the switching elements S13 and S33 to the input signal to the capacitor C4. Are switched by switching elements S14 and S34, respectively. This switching operation is performed on the basis of a comparison signal CP i, one of the non-inverted signal A i p and the inverted signal A i m is supplied to the capacitor C1, C2, the other is supplied to the capacitor C3, C4. In this specification, such replacement processing between a non-inverted signal and an inverted signal is referred to as “signal replacement” of an analog differential signal.
スイッチング素子S21は、ホールド期間中に、非反転信号Ad pをキャパシタC1の第2電極に印加するための回路である。また、スイッチング素子S23は、ホールド期間中に、反転信号Ad mをキャパシタC3の第2電極に印加するための回路である。 The switching element S21 is a circuit for applying the non-inverted signal A d p to the second electrode of the capacitor C1 during the hold period. The switching element S23 is in the hold period, a circuit for applying the inverted signal A d m to the second electrode of the capacitor C3.
スイッチング素子S22は、差動アンプ30の第1出力端子3cをキャパシタC2の第2電極に接続するための回路である。つまり、ホールド期間中は、キャパシタC2が、差動アンプ30の第1入力端子3a及び第1出力端子3c間に接続され、フィードバックループが形成される。
The switching element S22 is a circuit for connecting the
同様にして、スイッチング素子S24は、差動アンプ30の第2出力端子3dをキャパシタC4の第2電極に接続するための回路である。つまり、ホールド期間中は、キャパシタC4が、差動アンプ30の第2入力端子3b及び第2出力端子3d間に接続され、フィードバックループが形成される。
Similarly, the switching element S24 is a circuit for connecting the
図2は、図1のスイッチトキャパシタ回路の動作の一例を示したタイミングチャートである。図中の(a)はクロック信号、(b)はアナログ差動信号Ai、(c)はコンパレータ31の比較信号CPi、(d)〜(f)はスイッチング素子S1x,S3x,S2xの状態、(g)はキャパシタC1,C2の電荷量、(h)はキャパシタC3,C4の電荷量である。
FIG. 2 is a timing chart showing an example of the operation of the switched capacitor circuit of FIG. In the figure, (a) is a clock signal, (b) is an analog differential signal A i , (c) is a comparison signal CP i of the
このスイッチトキャパシタ回路では、クロック信号が低レベルとなるサンプリング期間に、スイッチング素子S1x,S3xのいずれか一方が導通し、キャパシタC1〜C4の充放電が行われる。一方、クロック信号が高レベルとなるホールド期間に、スイッチング素子S2xが導通し、所定のアナログ差動信号Ai+1が差動アンプ30から出力される。例えば、C1=C2,C3=C4の場合には、アナログ差動信号Ai+1として、(2Ai−Ad)が出力される。
In this switched capacitor circuit, during the sampling period when the clock signal is at a low level, one of the switching elements S1x and S3x is conducted, and the capacitors C1 to C4 are charged and discharged. On the other hand, during the hold period in which the clock signal is at a high level, the switching element S2x conducts, and a predetermined analog differential signal A i + 1 is output from the
コンパレータ31は、アナログ差動信号Aiを構成する非反転信号Ai p及び反転信号Ai mの電圧レベルが、Ai p≧Ai mであれば低レベルの比較信号CPiを出力し、Ai p<Ai mであれば高レベルの比較信号CPiを出力する。そして、サンプリング期間中は、比較信号CPiが低レベルであればスイッチング素子S1xが導通し、高レベルであればスイッチング素子S3xが導通する。従って、上記信号Ai p,Ai mのうち、高レベルの信号が、常にキャパシタC1,C2に供給され、低レベルの信号が、常にキャパシタC3,C4に供給される。
The
図中の(g),(h)では、本実施の形態によるスイッチトキャパシタ回路(図1)の動作を実線で示すとともに、比較例として、従来のスイッチトキャパシタ回路(図19)の動作を一点鎖線で示している。本実施の形態では、アナログ差動信号Aiが大きく変化する場合にはレベル反転を伴うことを利用して、レベル反転時にアナログ差動信号Aiの信号入替を行うことにより、キャパシタC1〜C4の電荷量の変動を抑制している。 In (g) and (h) in the figure, the operation of the switched capacitor circuit (FIG. 1) according to the present embodiment is shown by a solid line, and the operation of the conventional switched capacitor circuit (FIG. 19) is shown by a one-dot chain line as a comparative example. Is shown. In this embodiment, when the analog differential signals A i varies greatly by utilizing the fact with level inversion, by performing replacement signal of the analog differential signals A i at level inversion, capacitors C1~C4 The fluctuation of the charge amount is suppressed.
従来のスイッチトキャパシタ回路では、アナログ差動信号Aiに応じて、キャパシタC1〜C4の電荷量も変動し、アナログ差動信号Aiが大きく変化すれば、キャパシタC1〜C4の充放電時間が長くなる。これに対し、本実施の形態によるスイッチトキャパシタ回路では、アナログ差動信号Aiがレベル反転すれば、信号入替回路PXが、非反転信号Ai p及び反転信号Ai pを入れ替えて、各キャパシタC1〜C4に供給している。このため、アナログ信号Aiのレベル反転時における充放電時間が、レベル非反転時における最大充放電時間よりも長くなることはない。 In conventional switched capacitor circuit in response to the analog differential signals A i, the charge amount of the capacitor C1~C4 also vary, if analog differential signal A i is changed greatly, long charge and discharge time of the capacitor C1~C4 Become. In contrast, in the switched capacitor circuit according to this embodiment, if the analog differential signals A i is level inversion, the signal replacement circuit PX is interchanged non-inverted signal A i p and the inverted signal A i p, each capacitor It supplies to C1-C4. For this reason, the charge / discharge time when the level of the analog signal Ai is inverted does not become longer than the maximum charge / discharge time when the level is not inverted.
つまり、信号入替回路PXによって、キャパシタC1〜C4に対する充放電電荷量の最大値を1/2に低減することができ、キャパシタC1〜C4の最大充放電時間を大幅に短縮することができる。スイッチトキャパシタ回路のサンプリング期間は、キャパシタC1〜C4の最大充放電時間によって決定されることから、最大充放電時間を短縮すれば、サンプリング時間を短縮することができ、スイッチトキャパシタ回路を高速動作させることができる。 That is, the signal replacement circuit PX can reduce the maximum charge / discharge charge amount for the capacitors C1 to C4 to ½, and can greatly shorten the maximum charge / discharge time of the capacitors C1 to C4. Since the sampling period of the switched capacitor circuit is determined by the maximum charge / discharge time of the capacitors C1 to C4, if the maximum charge / discharge time is shortened, the sampling time can be shortened, and the switched capacitor circuit is operated at high speed. Can do.
実施の形態2.
実施の形態1では、キャパシタC1〜C4の第2電極に対し、それぞれ2つのスイッチング素子を接続し、信号入替を行うスイッチトキャパシタ回路の例について説明した。このスイッチトキャパシタ回路は、従来のスイッチトキャパシタ回路(図19)に比べ、キャパシタC1〜C4の寄生容量が増大し、アナログ差動信号Ai+1の誤差を増大させる原因となる。そこで、本実施の形態では、上記寄生容量を抑制したスイッチトキャパシタ回路について説明する。
In the first embodiment, an example of a switched capacitor circuit in which two switching elements are connected to the second electrodes of the capacitors C1 to C4, respectively, to perform signal replacement has been described. This switched capacitor circuit increases the parasitic capacitance of the capacitors C1 to C4 and increases the error of the analog differential signal A i + 1 compared to the conventional switched capacitor circuit (FIG. 19). Therefore, in this embodiment, a switched capacitor circuit in which the parasitic capacitance is suppressed will be described.
図3は、本発明の実施の形態2によるスイッチトキャパシタ回路の一構成例を示した図である。このスイッチトキャパシタ回路は、差動アンプ30と、コンパレータ31と、4個のキャパシタC1〜C4と、12個のスイッチング素子S11〜S14,S21〜S24,S41,S42,S51及びS52とにより構成される。なお、スイッチング素子S41,42の総称として符号S4xを、スイッチング素子S51,S52の総称として符号S5xを用いる。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the switched capacitor circuit according to the second embodiment of the present invention. The switched capacitor circuit includes a
スイッチング素子S1x,S2xの動作は、従来のスイッチトキャパシタ回路と同様である。すなわち、スイッチング素子S1xは、サンプリング期間中は導通状態となり、ホールド期間中は開放状態となる。また、スイッチング素子S2xは、サンプリング期間中は開放状態となり、ホールド期間中は導通状態となる。 The operation of the switching elements S1x and S2x is the same as that of the conventional switched capacitor circuit. That is, the switching element S1x is in a conductive state during the sampling period and is in an open state during the hold period. The switching element S2x is in an open state during the sampling period and is in a conductive state during the hold period.
スイッチング素子S11,S12は、一方の端子が、キャパシタC1,C2の第2電極にそれぞれ接続され、他方の端子が互いに接続され、当該接続点がスイッチング素子S41及びS51に接続されている。スイッチング素子S41は、上記接続点に非反転信号Ai pを供給する回路であり、スイッチング素子S51は、上記接続点に反転信号Ai mを供給する回路である。つまり、キャパシタC1に対する信号Ai p,Ai mの供給は、いずれもスイッチイング素子S11を介して行われ、キャパシタC2に対する信号Ai p,Ai mの供給は、いずれもスイッチイング素子S12を介して行われる。 The switching elements S11 and S12 have one terminal connected to the second electrodes of the capacitors C1 and C2, the other terminal connected to each other, and the connection point connected to the switching elements S41 and S51. The switching element S41 is a circuit for supplying a non-inverted signal A i p to the connection point, the switching element S51 is a circuit for supplying an inverted signal A i m to the connection point. That is, the signal A i p to the capacitor C1, the supply of the A i m are both performed through the switching device S11, the signal A i p, A i the supply of m are each switching device S12 to the capacitor C2 Is done through.
全く同様にして、スイッチング素子S13,S14は、一方の端子が、キャパシタC3,C4の第2電極にそれぞれ接続され、他方の端子が互いに接続され、当該接続点がスイッチング素子S42及びS52に接続されている。スイッチング素子S42は、上記接続点に非反転信号Ai pを供給する回路であり、スイッチング素子S52は、上記接続点に反転信号Ai mを供給する回路である。つまり、キャパシタC3に対する信号Ai p,Ai mの印加は、いずれもスイッチイング素子S13を介して行われ、キャパシタC4に対する信号Ai p,Ai mの印加は、いずれもスイッチイング素子S14を介して行われる。 In exactly the same manner, switching elements S13 and S14 have one terminal connected to the second electrode of capacitors C3 and C4, the other terminal connected to each other, and the connection point connected to switching elements S42 and S52. ing. The switching element S42 is a circuit for supplying a non-inverted signal A i p to the connection point, the switching element S52 is a circuit for supplying an inverted signal A i m to the connection point. That is, the application of the signal A i p, A i m for capacitor C3 are all performed through the switching device S13, the signal A i p, A i the application of m are each switching device S14 to the capacitor C4 Is done through.
図中に破線で示した信号入替回路PXは、上記スイッチング素子S4x,S5xにより構成され、非反転信号Ai p及び反転信号Ai mの伝搬経路を切り替えることにより、キャパシタC1〜C4に供給される信号Ai p,Ai mを入れ替える回路である。すなわち、キャパシタC1,C2への入力信号は、ともにスイッチング素子S41,S51により切り替えられ、キャパシタC3,C4への入力信号は、ともにスイッチング素子S42,S52により切り替えられる。この切替動作は比較信号CPiに基づいて行われ、非反転信号Ai p及び反転信号Ai mの一方がキャパシタC1,C2に供給され、他方がキャパシタC3,C4に供給される。 Signal replacement circuit PX shown by the broken line in the figure, the switching element S4x, is constituted by S5x, by switching the propagation path of the non-inverted signal A i p and the inverted signal A i m, it is supplied to the capacitor C1~C4 This is a circuit for exchanging signals A i p and A i m . That is, the input signals to the capacitors C1 and C2 are both switched by the switching elements S41 and S51, and the input signals to the capacitors C3 and C4 are both switched by the switching elements S42 and S52. This switching operation is performed on the basis of a comparison signal CP i, one of the non-inverted signal A i p and the inverted signal A i m is supplied to the capacitor C1, C2, the other is supplied to the capacitor C3, C4.
図4は、図3のスイッチトキャパシタ回路の動作の一例を示したタイミングチャートである。図中の(a)はクロック信号、(b)はアナログ差動信号Ai、(c)はコンパレータ31の比較信号CPi、(d)〜(g)はスイッチング素子S1x,S2x,S4x,S5xの状態である。
FIG. 4 is a timing chart showing an example of the operation of the switched capacitor circuit of FIG. In the figure, (a) is a clock signal, (b) is an analog differential signal A i , (c) is a comparison signal CP i of the
本実施の形態によれば、各キャパシタC1〜C4の第2電極に接続されるスイッチング素子の数を増大させることなく、アナログ差動信号Aiの信号入替を行うための信号入替回路PXをスイッチトキャパシタ回路に導入することができる。 According to the present embodiment, the signal replacement circuit PX for performing the signal replacement of the analog differential signal A i without increasing the number of switching elements connected to the second electrodes of the capacitors C1 to C4 is switched capacity. Can be introduced into a data circuit.
各キャパシタC1〜C4の第2電極に接続されているスイッチング素子の数が増大すれば、寄生容量が増大し、各キャパシタC1〜C4の容量を所望の値にすることが困難になる。スイッチトキャパシタ回路の増幅率は、キャパシタC1〜C4の容量に基づいて定められることから、キャパシタC1〜C4の容量誤差は、アナログ信号Ai+1の誤差として現われる。これに対し、本実施の形態によるスイッチトキャパシタ回路では、アナログ信号Ai+1の誤差を増大させることなく、サンプリング時間を短縮させることができる。 If the number of switching elements connected to the second electrodes of the capacitors C1 to C4 increases, the parasitic capacitance increases, and it becomes difficult to set the capacitances of the capacitors C1 to C4 to a desired value. Since the amplification factor of the switched capacitor circuit is determined based on the capacitances of the capacitors C1 to C4, the capacitance error of the capacitors C1 to C4 appears as an error of the analog signal Ai + 1 . On the other hand, in the switched capacitor circuit according to the present embodiment, the sampling time can be shortened without increasing the error of the analog signal A i + 1 .
実施の形態3.
図5は、本発明の実施の形態3によるパイプラインA/D変換器の一構成例を示したブロック図である。また、図6は、図5における第iステージ(i=2〜4)の一構成例を示したブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the pipeline A / D converter according to the third embodiment of the present invention. FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of the i-th stage (i = 2 to 4) in FIG.
各ステージ12〜14は、サブA/D変換器20N、サブD/A変換器21N及びスイッチトキャパシタ回路25Nにより構成される。
Each of the
スイッチトキャパシタ回路25Nには、例えば図1又は図3の回路が用いられる。すなわち、S/H処理部22、増幅処理部23及び演算処理部24に加えて、アナログ差動信号Aiのレベル反転を検出するコンパレータ31と、アナログ差動信号Aiの信号入替を行う信号入替回路PXとを有し、アナログ差動信号Aiに基づいて、アナログ差動信号Ai+1及び比較信号CPiを生成している。
For example, the circuit shown in FIG. 1 or 3 is used as the switched
アナログ差動信号Aiは、第(i−1)ステージから入力され、アナログ差動信号Ai+1は第(i+1)ステージへ出力される。また、比較信号CPiは、第iステージよりも後段の各ステージへ出力される。なお、この比較信号CPiは、図示しない遅延回路によって半クロックずつ遅延させて、各ステージへ順次に入力される。 The analog differential signal A i is input from the (i−1) th stage, and the analog differential signal A i + 1 is output to the (i + 1) th stage. The comparison signal CP i is output to each stage subsequent to the i-th stage. The comparison signal CP i is delayed by half a clock by a delay circuit (not shown) and sequentially input to each stage.
サブA/D変換器20Nは、第iステージよりも前段の各ステージで生成された比較信号CP1〜CPi−1に基づいて、アナログ差動信号Aiをデジタル信号Diに変換している。より前段のステージにおいて信号入替が行われていた場合、第iステージに入力されるアナログ差動信号Aiは、非反転信号Ai p及び反転信号Ai mが入れ替えられている。このため、サブA/D変換器20Nは、まず、アナログ差動信号Aiをデジタル変換したデジタル信号をDdを求めた後、比較信号CP1〜CPi−1に基づいて、このデジタル信号Ddを補正し、正しいデジタル信号Diを求めている。
The sub A /
サブD/A変換器21Nは、コンパレータ31の比較信号CPiに基づいて、補正前のデジタル信号Ddをアナログ変換し、アナログ差動信号Adを生成している。第iステージの信号入替回路PXにおいて信号入替が行われた場合、増幅処理部23から演算処理部24への入力信号は、信号入替後の信号である。このため、サブD/A変換器21Nも、比較信号CPiに基づいて、アナログ差動信号Adの信号入替を行っている。なお、D/A変換器21Nは、複数の基準電圧のいずれかを選択的に出力するスイッチング回路により構成されるため、信号入替後のアナログ差動信号Adを生成することは容易に実現することができる。
Sub D / A
図7は、図5における第1ステージの一構成例を示したブロック図である。第1ステージ11は、前段ステージから比較信号が入力されないため、サブA/D変換器20Nに代えて、従来のサブA/D変換器20が用いられ、サブD/A変換器21Nには、デジタル信号D1が入力される。その他の構成は、ステージ12〜14と同様である。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of the first stage in FIG. Since the
なお、最終ステージである第5ステージは、サブA/D変換器20Nのみにより構成され、補正前のデジタル信号Ddは使用されない。
Incidentally, the fifth stage is the final stage is constituted by only the sub A /
本実施の形態によれば、パイプラインA/D変換器を構成する各ステージ11〜14(最終ステージ15を除く)が、アナログ差動信号のサンプリング及びホールドを行うスイッチトキャパシタ回路25Nをそれぞれ有している。また、これらの各ステージ11〜14は、アナログ差動信号Aiのレベル反転を検出するコンパレータ31と、上記コンパレータ31の出力に基づいて、アナログ差動信号Aiの信号入替を行う信号入替回路PXとをそれぞれ有している。
According to the present embodiment, each of the
このため、各ステージ11〜14において、アナログ差動信号のレベル反転を検出し、当該ステージ内のスイッチトキャパシタ回路25Nに入力されるアナログ差動信号について信号入替を行って、当該スイッチトキャパシタ回路25Nを構成するキャパシタの充放電時間を短縮することができる。従って、各ステージにおけるサンプリング時間を短縮し、変換レートを向上させることができる。
Therefore, in each
実施の形態4.
実施の形態3では、各ステージ11〜14において信号入替を可能にしたパイプラインA/D変換器の例について説明したが、1以上の任意のステージにおいて信号入替が可能となるように構成してもよい。本実施の形態では、第1ステージ11において信号入替が行われるパイプラインA/D変換器の例について説明する。
Embodiment 4 FIG.
In the third embodiment, an example of a pipeline A / D converter that enables signal replacement in each
図8は、本発明の実施の形態4によるパイプラインA/D変換器の一構成例を示したブロック図である。図9は、図8の第iステージ(i=2〜4)の一構成例を示したブロック図である。 FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of a pipeline A / D converter according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of the i-th stage (i = 2 to 4) in FIG.
第1ステージ11は、コンパレータ31及び信号入替回路PXを有する図7の回路(実施の形態3)が採用され、アナログ差動信号A1のレベル反転時には信号入替が行われる。一方、より後段の各ステージ12〜15は、コンパレータ31及び信号入替回路PXを備えることなく構成され、サブA/D変換器20Nでは、比較信号CP1に基づいてアナログ信号Aiのデジタル変換が行われ、サブA/D変換器21では、補正前のデジタル信号Ddがアナログ信号Adに変換される。
The
本実施の形態では、第1ステージ11において信号入替が行われるパイプラインA/D変換器の例について説明したが、パイプラインA/D変換器を構成する一部のステージであって、1以上の任意のステージにおいて、入力されるアナログ差動信号のレベル反転検出及び信号入替が可能となるように構成することもできる。その場合、最初に信号入替が行われるステージよりも前段のステージには、従来の回路(図18)が使用される。
In the present embodiment, an example of a pipeline A / D converter in which signal replacement is performed in the
この様にして、任意のステージが信号入替可能に構成され、当該ステージよりも後段のステージでは当該信号入替を考慮したA/D変換が行われることにより、上記後段のステージの回路構成を簡略化することができ、パイプラインA/D変換器の回路規模を縮小させることができる。 In this way, any stage can be configured to be able to replace the signal, and the A / D conversion is performed in consideration of the signal replacement in the stage subsequent to the stage, thereby simplifying the circuit configuration of the subsequent stage. The circuit scale of the pipeline A / D converter can be reduced.
なお、パイプラインA/D変換器の場合、各ステージにおけるサンプリング時間不足が変換精度に与える影響は、より前段ステージほど大きくなる。このため、ステージ11〜14のいずれかに1つにおいて信号入替を行う場合、第1ステージ11おいて信号入替を行うことが特に望ましい。
In the case of a pipeline A / D converter, the influence of the sampling time shortage at each stage on the conversion accuracy becomes greater as the previous stage. For this reason, when signal replacement is performed in any one of the
実施の形態5.
実施の形態4では、第1ステージ11のサンプリング期間中に、レベル反転検出及び信号入替がともに行われるパイプラインA/D変換器の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、第1ステージ11のサンプリング期間よりも先に、レベル反転検出を行うことにより、サンプリング期間を更に短縮可能にするパイプラインA/D変換器について説明する。
Embodiment 5. FIG.
In the fourth embodiment, an example of a pipeline A / D converter in which both level inversion detection and signal replacement are performed during the sampling period of the
図10は、本発明の実施の形態5によるパイプラインA/D変換器の一構成例を示したブロック図である。このパイプラインA/D変換器は、複数のステージ11〜15がシリアル接続されるとともに、第1ステージ11の前段に、入力サンプリング回路10が設けられている。
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration example of a pipeline A / D converter according to the fifth embodiment of the present invention. In this pipeline A / D converter, a plurality of
この入力サンプリング回路10には、アナログ入力信号A0及びリファレンス電圧VRが入力されている。アナログ入力信号A0はA/D変換対象となる外部入力信号であり、シングルエンド信号からなる。リファレンス電圧VRは、アナログ入力信号A0の基準電位を与える外部入力電圧である。
The
上記入力サンプリング回路10は、アナログ入力信号A0について、アナログ差動信号への変換、サンプリング及びホールドを行うスイッチトキャパシタ回路を備え、当該スイッチトキャパシタ回路の出力信号が、アナログ差動信号A1として第1ステージ11へ供給される。なお、入力サンプリング回路10のサンプリング期間及びホールド期間は、クロック信号に基づいて交互に繰り返され、入力サンプリング回路10及び第1ステージ11の一方がサンプリング期間であれば、他方がホールド期間となるように制御される。
The
また、入力サンプリング回路10は、サンプリング期間にアナログ入力信号A0をリファレンス電圧VRと比較するコンパレータを備え、次のホールド期間に第1ステージ11へ出力されるアナログ差動信号A1について、レベル反転検出を行っている。レベル反転検出結果である比較信号CP0は、遅延回路16により半クロックずつ遅延させて、各ステージ11〜15へ順次に入力される。つまり、第1ステージ11に対しては、アナログ差動信号A1の信号入替を指示し、また、他のステージ12〜15に対しては、アナログ差動信号A2〜A5について信号入替を考慮したA/D変換を指示している。
The
第1ステージ11では、アナログ差動信号A1をA/D変換することにより、デジタル信号D1が求められる。また、比較信号CP0に基づいてアナログ差動信号A1の信号入替が行われる。他のステージ12〜15では、比較信号CP0に基づいてA/D変換が行われ、デジタル信号D2〜D5が求められる。
In the
図11は、図10の第1ステージ11の一構成例を示した図である。この第1ステージ11を図7(実施の形態3)の場合と比較すれば、スイッチトキャパシタ回路25N’が、コンパレータ31を備えていない点で異なる。信号入替回路PX及びサブD/A変換器21Nは、入力サンプリング回路10からの比較信号CP0に基づいて動作している。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of the
他のステージ12〜15は、比較信号CP1に代えて、比較信号CP0が入力される点を除けば、実施の形態4の場合と同様であるため、説明を省略する。
The
図12は、図10の入力サンプリング回路10の一構成例を示した図である。この入力サンプリング回路10は、差動アンプ32と、4個のキャパシタC5〜C8と、7個のスイッチング素子S61〜S64及びS71〜S73とにより構成される。なお、スイッチング素子S63及びS64は、3端子の接続及び開放を行うスイッチング回路である。また、スイッチング素子S61〜64の総称として符号S6xを、スイッチング素子S71〜73の総称として符号S7xを用いる。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of the
キャパシタC5,C7の第1電極は、ともに差動アンプ32の第1入力端子3aに接続され、キャパシタC5,C7の第2電極は、スイッチング素子S61,S72にそれぞれ接続されている。スイッチング素子S61は、アナログ入力信号A0をキャパシタC5に供給する回路である。スイッチング素子S72は、差動アンプ32の第1出力端子3cをキャパシタC7に接続するための回路であり、導通時には、差動アンプ30の第1入力端子3a及び第1出力端子3c間にフィードバックループが形成される。
The first electrodes of the capacitors C5 and C7 are both connected to the
キャパシタC6,C8の第1電極は、ともに差動アンプ32の第2入力端子3bに接続され、キャパシタC6,C8の第2電極は、スイッチング素子S62,S73にそれぞれ接続されている。スイッチング素子S62は、リファレンス電圧VRをキャパシタC6に供給する回路である。スイッチング素子S73は、差動アンプ32の第2出力端子3cをキャパシタC8に接続するための回路であり、導通時には、差動アンプ30の第2入力端子3b及び第2出力端子3d間にフィードバックループが形成される。
The first electrodes of the capacitors C6 and C8 are both connected to the
スイッチング素子63は、差動増幅器32の両入力端子3a,3bに基準電圧V0を印加する回路であり、スイッチング素子64は、差動増幅器32の両出力端子3c,3dに基準電圧V0を印加する回路である。当該基準電圧V0がアナログ差動信号A1の同相成分となる。スイッチング素子S71は、キャパシタC5及びC6の第2電極を短絡させるための回路である。
The switching
サンプリング期間中は、スイッチング手段S6xが導通状態となり、スイッチング手段S7xが開放状態となる。このとき、キャパシタC5,C6には、アナログ入力信号A0,リファレンス電圧VRがそれぞれ印加される。また、差動増幅器の入出力端子3a〜3dには、基準電圧V0が印加される。一方、ホールド期間中は、スイッチング手段S6xが開放状態となり、スイッチング手段S7xが導通状態となり、アナログ差動信号A1を構成する非反転信号A1 p及び反転信号A1 mが出力される。
During the sampling period, the switching means S6x is in a conducting state and the switching means S7x is in an open state. At this time, the capacitor C5, C6, analog input signal A 0, the reference voltage V R is applied, respectively. Further, the reference voltage V 0 is applied to the input /
コンパレータ33は、アナログ入力信号A0及びリファレンス電圧VRの電圧レベルを比較し、その比較結果を示す比較信号CP0を出力している。すなわち、次のホールド期間に第1ステージへ出力されるアナログ差動信号A1のレベル反転は、当該サンプリング期間中にアナログ入力信号A0及び基準電圧VRに基づいて検出される。
The
本実施の形態によれば、第1ステージ11の前段に入力サンプリング回路10が設けられ、当該入力サンプリング回路10の入力信号に基づいて、アナログ差動信号A1のレベル反転を検出している。このため、第1ステージ11にアナログ差動信号A1が入力されるよりも先に、そのレベル反転の検出を行うことができ、実施の形態4の場合と比較すれば、サンプリング期間を短縮することができる。
According to the present embodiment, the
なお、入力サンプリング回路10を設けることによって、第1ステージ11には、ホールドされたアナログ差動信号A1が入力されることから、第1ステージ11のサブA/D変換器20及びスイッチトキャパシタ回路25N’の動作タイミングの相違によって生ずるアナログ差動信号Ai+1の誤差も抑制することができる。
Incidentally, by providing the
実施の形態6.
実施の形態5では、入力サンプリング回路10において、アナログ差動信号A1のレベル反転検出を行うパイプラインA/D変換器の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、入力サンプリング回路10において、アナログ差動信号A1のレベル反転検出及び信号入替が行われるパイプラインA/D変換器について説明する。
Embodiment 6 FIG.
In the fifth embodiment, the
図13は、本発明の実施の形態6による入力サンプリング回路10の一構成例を示した図である。図12と比較すれば、スイッチング素子S81及びS82を更に備えている点で異なる。スイッチング素子S81は、リファレンス電圧VRをキャパシタC5の第2電極に印加する回路である。また、スイッチング素子S82は、アナログ入力信号A0をキャパシタC6の第2電極に印加する回路である。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration example of the
図中に破線で示した信号入替回路PXは、上記スイッチング素子S61,62,81及び82により構成され、アナログ入力信号A0及びリファレンス電圧VRの伝搬経路を切り替えて、キャパシタC5,C6に供給される信号A0,VRを入れ替える回路である。この信号入替回路PXによる信号切替によって、アナログ差動信号A1の非反転信号Ai p及び反転信号Ai mを入れ替えることができる。
Signal replacement circuit PX shown by the broken line in the figure, is constituted by the switching elements S61,62,81 and 82, by switching the propagation path of the analog input signal A 0 and the reference voltage V R, supplied to the capacitor C5, C6 a circuit for switching the
キャパシタC5への入力信号はスイッチング素子S61,S81により、キャパシタC6への入力信号はスイッチング素子S62,S82によりそれぞれ切り替えられる。これらのスイッチング素子は、クロック信号及び比較信号CP0に基づいて制御され、ホールド期間中は、いずれのスイッチング素子も開放状態となり、サンプリング期間中は、比較信号CP0に基づいて、スイッチング素子S61,S62と、スイッチング素子S81,S82のいずれか一方が導通状態となり、他方が開放状態となる。
The input signal to the capacitor C5 is switched by switching elements S61 and S81, and the input signal to the capacitor C6 is switched by switching elements S62 and S82, respectively. These switching elements are controlled based on the clock signal and the comparison signal CP 0 , and both switching elements are opened during the hold period, and during the sampling period, based on the comparison signal CP 0 , the
本実施の形態によれば、第1ステージ11よりも前段でサンプリング及びホールドを行っている入力サンプリング回路10において、アナログ差動信号A1のレベル反転検出及び信号入替がともに行われる。このため、第1ステージ11のサンプリング期間の開始前に、アナログ差動信号Aiのレベル反転検出及び信号入替が完了している。このため、実施の形態5の場合と比較して、サンプリング期間を更に短縮することができる。
According to this embodiment, the
また、上述した通り、ステージ11〜15内のキャパシタC1,C3に寄生容量が付加された場合、当該ステージの出力誤差となって現われる。これに対し、入力サンプリング回路10では、キャパシタC5,C6に寄生容量が付加されても、入力サンプリング回路10の出力誤差とならず、パイプラインA/D変換器の変換精度に影響を与えない。このため、入力サンプリング回路10に信号入替回路PXを設けることにより、ステージ11〜15内に信号入替回路PXを設ける場合に比べ、寄生容量に起因する変換精度の低下を抑制することができる。
Further, as described above, when parasitic capacitance is added to the capacitors C1 and C3 in the
また、入力サンプリング回路10は、ホールド期間中にスイッチング素子S71が導通し、キャパシタC5,C6の第2電極を短絡している。このため、キャパシタC5,C6が同一容量であれば、これらのキャパシタC5,C6に入力されるアナログ入力信号A0及びリファレンス電圧VRを入れ替えても、充放電時間には影響がない。
In the
実施の形態7.
上記実施の形態6では、各ステージ11〜15において、入力サンプリング回路10による信号入替を考慮したA/D変換がそれぞれ行われるパイプラインA/D変換器の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、各ステージ11〜15において求められたデジタル信号Diを加算した後、上記信号入替を考慮した補正処理を行うパイプラインA/D変換器について説明する。
Embodiment 7 FIG.
In the sixth embodiment, an example of a pipeline A / D converter in which A / D conversion is performed in consideration of signal replacement by the
図14は、本発明の実施の形態7によるパイプラインA/D変換器の一構成例を示したブロック図である。入力サンプリング回路10は、レベル反転検出及び信号入替が行われる図13に示された回路からなる。各ステージ11〜15は、従来のパイプラインA/D変換器を構成しているステージと同じ回路からなる。
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration example of a pipeline A / D converter according to the seventh embodiment of the present invention. The
補正回路18は、比較信号CP0に基づいて、加算回路17のデジタル信号Doutを補正し、入力サンプリング回路10における信号入替を考慮した正しいデジタル信号Dout’を生成する演算回路である。
The
比較信号CP0及びデジタル信号D1〜D5は、順に半クロックの時間遅れを有する信号として生成される。デジタル信号D1〜D5は、遅延回路16により同期させた後、加算回路17で加算され、デジタル信号Doutが生成される。更に、遅延回路16により比較信号CP0をデジタル信号Doutに同期させて、これらの信号を補正回路18に入力している。補正回路18では、出力信号Doutの各ビットについて、比較信号CP0との排他的論理和が求められ、信号入替を考慮した正しいデジタル信号Dout’が生成される。
The comparison signal CP 0 and the digital signals D 1 to D 5 are sequentially generated as signals having a time delay of a half clock. The digital signals D 1 to D 5 are synchronized by the
上述した各パイプラインA/D変換器は、いずれも1つの集積回路として実現することができ、アナログ回路及びデジタル回路はシリコン基板上で分離して配置される。すなわち、アナログ回路からなる入力サンプリング回路10及びステージ11〜15は、アナログ領域にレイアウトされ、デジタル回路からなる遅延回路16及び加算回路17は、デジタル領域にレイアウトされている。
Each of the pipeline A / D converters described above can be realized as one integrated circuit, and the analog circuit and the digital circuit are arranged separately on the silicon substrate. That is, the
図10のパイプラインA/D変換器(実施の形態5)では、遅延回路16により比較信号CP0を遅延させながら、入力サンプリング回路10及び各ステージ11〜15間を伝搬させている。つまり、比較信号CP0は、デジタル回路を介してアナログ回路間を伝搬しているため、アナログ領域及びデジタル領域を配線が往復しなければならず、配線長が長くなるという問題が生ずる。これに対し、図14のパイプラインA/D変換器では、比較信号CP0を各ステージ11〜15へ伝搬させないため、配線長を短くすることができ、集積回路の集積度を向上させることができる。
Pipelined A / D converter of FIG. 10 in Embodiment 5, while delaying the comparison signal CP 0 by the
実施の形態8.
上記実施の形態7では、入力サンプリング回路10内で信号入替が行われるパイプラインA/D変換器において、当該信号入替を考慮した補正処理をデジタル信号Diの加算後に行う場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、第1ステージ11内で信号入替が行われるパイプラインA/D変換器において、同様の補正処理を行う場合について説明する。
Embodiment 8 FIG.
In the seventh embodiment, in the pipelined A / D converter signal replacement is performed in the
図15は、本発明の実施の形態8によるパイプラインA/D変換器の一構成例を示したブロック図である。このパイプラインA/D変換器を図14の場合(実施の形態7)と比較すれば、入力サンプリング回路10を備えておらず、また、補正回路18に第1ステージ11からの比較信号CP1が入力されている点で異なる。
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration example of a pipeline A / D converter according to the eighth embodiment of the present invention. If this pipeline A / D converter is compared with the case of FIG. 14 (Embodiment 7), the
比較信号CP1は、遅延回路16により遅延させて、加算回路17からのデジタル信号Doutに同期して補正回路18に入力される。補正回路18では、比較信号CP1に基づいて、デジタル信号Doutの補正処理が行われている。すなわち、デジタル信号Doutの各ビットについて、比較信号CP1との排他的論理和を求め、信号入替を考慮した正しいデジタル信号Dout’が生成される。
The comparison signal CP 1 is delayed by the
この場合、加算器17に入力される各デジタル信号Diは、いずれも補正処理を要する信号(未補正の信号)でなければならない。つまり、比較信号CP1が高レベルであり、第1ステージ11において信号入替が行われている場合には、加算回路17で加算される全てのデジタル信号Diが、信号入替後のアナログ信号をA/D変換した信号でなければならない。
In this case, the digital signal D i to be inputted to the
ステージ12〜15として、従来の回路(図18)を採用すれば、各ステージ12〜15からは未補正のデジタル信号D2〜D5が出力される。ところが、第1ステージ11として、図7の回路(実施の形態3)を採用すれば、第1ステージ11から補正処理を要しない正しいデジタル信号D1が出力されることになる。このため、図15の第1ステージ11は、この正しいデジタル信号を未補正のデジタル信号に変換し、デジタル信号D1として出力するように構成されている。
As a stage 12-15, by employing conventional circuit (FIG. 18), from each stage 12-15 is output
図16は、図15の第1ステージ11の一構成例を示した図である。この第1ステージを図7(実施の形態3)の場合と比較すれば、サブA/D変換器20及びサブD/A変換器21Nに代えて、サブA/D変換器20N及びサブD/A変換器21を備えている点で異なる。
FIG. 16 is a diagram showing a configuration example of the
サブA/D変換器20Nは、同一ステージ内のコンパレータ31で生成された比較信号CP1に基づいて、アナログ差動信号A1をデジタル信号D1に変換している。サブA/D変換器20Nに入力されるアナログ信号A1は、信号入替回路PXの入力信号であるが、このサブA/D変換器20Nは、デジタル信号D1として、信号入替回路PXの出力信号をデジタル変換することにより得られる信号を生成している。すなわち、サブA/D変換器20Nは、まず、アナログ差動信号A1をデジタル変換して、正しいデジタル信号を生成する。次に、比較信号CP1に基づいて、このデジタル信号を逆補正し、未補正のデジタル信号D1を生成している。
Sub A /
なお、サブA/D変換器20Nで生成されるデジタル信号D1は、信号入替回路PXによる信号入替を考慮した信号であるため、サブD/A変換器21には、従来のサブD/A変換器と同じ回路を使用することができる。
The digital signal D 1 generated by the sub A /
本実施の形態によれば、入力サンプリング回路10を有しないパイプラインA/D変換器であっても、比較信号CP1を各ステージ11〜15間で伝搬させることなく、アナログ信号の信号入替を行うことができる。このため、実施の形態7の場合と同様にして、アナログ領域及びデジタル領域を往復する配線を削減し、配線長を短くすることができ、集積回路の集積度を向上させることができる。
According to this embodiment, even pipelined A / D converter does not have an
A0 アナログ入力信号
A1〜A5,Ai アナログ差動信号
C1〜C8 キャパシタ
S11〜S82 スイッチング素子
10 入力サンプリング回路
11〜15 ステージ
16 遅延回路
17 加算回路
18 補正回路
20,20N サブA/D変換器
21,21N サブD/A変換器
25,25N スイッチトキャパシタ回路
30,32 差動アンプ
30a 第1入力端子
30b 第2入力端子
30c 第1出力端子
30d 第2出力端子
31,33 コンパレータ
CP0〜CP4,CPi 比較信号
D1〜D5,Di,Dd デジタル信号(低解像度)
Dout,Dout’ デジタル信号(高解像度)
PX 信号入替回路
A 0
D out , D out 'Digital signal (high resolution)
PX signal replacement circuit
Claims (10)
上記差動アンプの第1入力端子に第1電極が接続された第1キャパシタと、
上記差動アンプの第2入力端子に第1電極が接続された第2キャパシタと、
アナログ差動信号のレベル反転を検出する反転検出回路と、
上記アナログ差動信号を構成する一方の信号を上記第1キャパシタの第2電極に供給するとともに、他方の信号を上記第2キャパシタの第2電極に供給し、上記反転検出回路の出力に基づいて、上記一方及び他方の信号を入れ替える第1の信号入替回路とを備えたことを特徴とするスイッチトキャパシタ回路。 A differential amplifier having a first input terminal and a second input terminal;
A first capacitor having a first electrode connected to a first input terminal of the differential amplifier;
A second capacitor having a first electrode connected to a second input terminal of the differential amplifier;
An inversion detection circuit for detecting level inversion of the analog differential signal;
One signal constituting the analog differential signal is supplied to the second electrode of the first capacitor, and the other signal is supplied to the second electrode of the second capacitor, based on the output of the inversion detection circuit. A switched capacitor circuit, comprising: a first signal switching circuit for switching the one and the other signals.
上記第1キャパシタの第2電極に上記アナログ差動信号の非反転信号を供給する第1スイッチング素子と、
上記第1キャパシタの第2電極に上記アナログ差動信号の反転信号を供給する第2スイッチング素子と、
上記第2キャパシタの第2電極に上記非反転信号を供給する第3スイッチング素子と、
上記第2キャパシタの第2電極に上記反転信号を供給する第4スイッチング素子とを有することを特徴とする請求項1に記載のスイッチトキャパシタ回路。 The first signal replacement circuit includes:
A first switching element for supplying a non-inverted signal of the analog differential signal to the second electrode of the first capacitor;
A second switching element for supplying an inverted signal of the analog differential signal to the second electrode of the first capacitor;
A third switching element for supplying the non-inverted signal to the second electrode of the second capacitor;
The switched capacitor circuit according to claim 1, further comprising: a fourth switching element that supplies the inverted signal to the second electrode of the second capacitor.
上記第1及び第2スイッチング素子を上記第1キャパシタの第2電極に接続する第5スイッチング素子と、
上記第3及び第4スイッチング素子を上記第2キャパシタの第2電極に接続する第6スイッチング素子とを有することを特徴とする請求項2に記載のスイッチトキャパシタ回路。 The first signal replacement circuit includes:
A fifth switching element connecting the first and second switching elements to the second electrode of the first capacitor;
The switched capacitor circuit according to claim 2, further comprising a sixth switching element that connects the third and fourth switching elements to a second electrode of the second capacitor.
上記差動アンプの第2入力端子に第1電極が接続された第4キャパシタと、
上記第3キャパシタの第2電極を上記差動アンプの第1出力端子に接続し、フィードバック回路を形成する第7スイッチング素子と、
上記第4キャパシタの第2電極を上記差動アンプの第2出力端子に接続し、フィードバック回路を形成する第8スイッチング素子と、
上記アナログ差動信号を構成する一方の信号を上記第3キャパシタの第2電極に供給するとともに、他方の信号を上記第4キャパシタの第2電極に供給し、上記反転検出回路の出力に基づいて、上記一方及び他方の信号を入れ替える第2の信号入替回路とを備えたことを特徴とする請求項1に記載のスイッチトキャパシタ回路。 A third capacitor having a first electrode connected to a first input terminal of the differential amplifier;
A fourth capacitor having a first electrode connected to a second input terminal of the differential amplifier;
A seventh switching element that connects the second electrode of the third capacitor to the first output terminal of the differential amplifier and forms a feedback circuit;
An eighth switching element that connects the second electrode of the fourth capacitor to the second output terminal of the differential amplifier and forms a feedback circuit;
One signal constituting the analog differential signal is supplied to the second electrode of the third capacitor, and the other signal is supplied to the second electrode of the fourth capacitor, based on the output of the inversion detection circuit. The switched capacitor circuit according to claim 1, further comprising a second signal replacement circuit that replaces the one and the other signals.
n段目の変換ステージのスイッチトキャパシタ回路に入力されるアナログ差動信号のレベル反転を検出する反転検出回路と、
上記反転検出回路の出力に基づいて、n段目の変換ステージのスイッチトキャパシタ回路に入力されるアナログ差動信号の一方及び他方の信号を入れ替える信号入替回路とを備えたことを特徴とするパイプラインA/D変換器。 Multiple conversion stages with switched capacitor circuits that sample and hold analog differential signals are connected in series, and high-resolution digital signals are generated based on low-resolution digital signals obtained by digital conversion at each conversion stage. In a pipeline A / D converter
an inversion detection circuit for detecting level inversion of the analog differential signal input to the switched capacitor circuit of the nth conversion stage;
A pipeline comprising: a signal replacement circuit for replacing one and the other of the analog differential signals input to the switched capacitor circuit of the nth conversion stage based on the output of the inversion detection circuit A / D converter.
上記信号入替回路は、上記反転検出回路の出力に基づいて、1段目の変換ステージのスイッチトキャパシタ回路に入力されるアナログ差動信号の信号入替を行う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。 The inversion detection circuit detects the level inversion of the analog differential signal input to the first conversion stage,
7. The signal replacement circuit according to claim 6, wherein the signal replacement circuit performs signal replacement of an analog differential signal input to a switched capacitor circuit of a first conversion stage based on an output of the inversion detection circuit. Pipeline A / D converter.
上記反転検出回路が、上記入力サンプリング回路のスイッチトキャパシタ回路への入力信号に基づいて、1段目の変換ステージに入力されるアナログ差動信号のレベル反転を検出することを特徴とする請求項8に記載のパイプラインA/D変換器。 A switched capacitor circuit that performs sampling and holding, and an input sampling circuit that supplies an analog differential signal being held to the first conversion stage,
9. The inversion detection circuit detects level inversion of an analog differential signal input to a first conversion stage based on an input signal to a switched capacitor circuit of the input sampling circuit. A pipeline A / D converter described in 1.
入力サンプリング回路から1段目の変換ステージへ、信号入替後のアナログ差動信号を供給することを特徴とする請求項9に記載のパイプラインA/D変換器。
The signal replacement circuit switches an input signal to the switched capacitor circuit of the input sampling circuit;
10. The pipeline A / D converter according to claim 9, wherein an analog differential signal after signal replacement is supplied from an input sampling circuit to a first conversion stage.
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