JP2007067688A - Ad変換器及びad変換方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】クロック信号生成手段の種類を問わず、サンプリング周波数に応じて最適な動作電流を供給し、低消費電力のAD変換器を提供する。
【解決手段】本発明のAD変換器は、供給されるクロック信号を直接取得し、そのサンプリング周波数に応じた電流制御信号を生成し、電流値を制御する。従って、クロック信号生成手段を問わず、サンプリング周波数に応じた最適な電流値に制御することができ、AD変換器の低消費電力化が達成される。
【選択図】図1

Description

本発明は、サンプリング周波数に応じて供給電流が可変に制御されるAD変換器及びAD変換方法に関する。
AD変換器を搭載するデジタル装置(例えば、液晶テレビやプラズマディスプレイテレビなどの薄型テレビ)に対する低消費電力化の要求に伴い、AD変換器の低消費電力化も求められている。
AD変換器はさまざまなサンプリング周波数が要求される。AD変換器の消費電力は、サンプリング周波数に依存し、サンプリング周波数が高いほど消費電流が大きくなり、消費電力も増大する。従って、要求されるサンプリング周波数に対応するAD変換器を設計する場合、各サンプリング周波数に対応する動作電流値が異なるので、AD変換器をサンプリング周波数毎に個別に設計する必要があり、開発費増加につながる。
また、可変の複数のサンプリング周波数を扱うことができるAD変換器も存在するが、電流値を固定にする場合は、供給電流値は、最も高いサンプリング周波数で動作可能な電流値(Max電流値)に設定する必要がある。この場合、最も高いサンプリング周波数より低いサンプリング周波数で動作させる場合、供給される電流より低い値の電流(動作可能電流値)で動作可能であるにもかかわらず、電流値はMax電流値で一定であるため、Max電流値と動作電流値の差分値分の電流が無駄に消費されることになる。
特開2001−196929号公報
このため、サンプリング周波数に応じて最適な動作電流が供給されるAD変換器の開発が望まれている。
上記特許文献1は、PLL回路により生成されるクロック信号のサンプリング周波数に応じて、供給電流が可変に制御されるAD変換器について開示している。
しかしながら、上記特許文献1は、クロック信号を生成するPLL回路からの出力信号を用いて電流を供給するバイアス回路を制御する。従って、クロック信号生成手段がPLL回路でない場合は、上記特許文献1は適用できない。特に、ジッタが極めて小さい高精度なクロック信号が要求される場合、PLL回路に代わって、例えば水晶振動子を用いた発振回路によりクロック信号を供給することも考えられる。
そこで、本発明の目的は、クロック信号生成手段の種類を問わず、サンプリング周波数に応じて最適な動作電流を供給し、低消費電力のAD変換器及びAD変換方法を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明のAD変換器の第一の構成は、所定のサンプリング周波数のクロック信号が入力され、前記サンプリング周波数に応じてアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換手段と、前記アナログ・デジタル変換手段に電流を供給する電流供給手段と、前記クロック信号を取得し、前記クロック信号のサンプリング周波数に応じた制御信号を生成し、当該制御信号により、前記電流供給手段から供給される電流を制御する電流制御手段とを備えることを特徴とする。
本発明のAD変換器の第二の構成は、上記第一の構成において、前記電流制御手段は、前記クロック信号のサンプリング周波数に応じた数のパルス信号を発生するパルス発生手段と、当該パルス信号の数に応じて、前記制御信号を生成する制御信号生成手段とを備えることを特徴とする。
本発明のAD変換器の第三の構成は、上記第一又は第二の構成において、前記電流制御手段の動作開始から所定期間経過後、前記電流制御手段に対する電力供給が遮断され、前記電流制御手段は動作を停止することを特徴とする。
本発明の第一のAD変換方法は、所定のサンプリング周波数のクロック信号が入力され、前記サンプリング周波数に応じてアナログ信号をデジタル信号に変換し、 前記アナログ・デジタル変換に対して電流を供給し、 前記クロック信号を取得し、前記クロック信号のサンプリング周波数に応じた制御信号を生成し、当該制御信号により、前記電流供給手段から供給される電流を制御することを特徴とする。
本発明の第二のAD変換方法は、上記第一のAD変換方法において、前記電流の制御は、前記クロック信号のサンプリング周波数に応じた数のパルス信号を発生し、当該パルス信号の数に応じて、前記制御信号を生成することにより行われることを特徴とする。
本発明の第三のAD変換方法は、上記第一又は第二のAD変換方法において、前記電流の制御の動作開始から所定期間経過後、前記電流制御手段に対する電力供給が遮断され、前記電流の制御は動作を停止することを特徴とする。
本発明によれば、クロック信号生成手段の種類を問わず、サンプリング周波数に応じて最適な動作電流を供給し、低消費電力のAD変換器及びAD変換方法を提供することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
図1は、本発明の実施の形態におけるAD変換器のブロック構成例を示す図である。図1において、アナログ・デジタル変換回路(ADC)1は、アナログ信号が入力されると、入力されるクロック信号のサンプリング周波数に従って、アナログ信号をデジタル信号に変換し、出力する。バイアス回路2は、アナログ・デジタル変換回路1に電流を供給する。電流制御回路3は、本発明の実施の形態に特徴的な要素であって、アナログ・デジタル変換回路1に入力されるクロック信号のサンプリング周波数に基づいて、バイアス回路2から供給される電流を制御する。
図2は、電流制御回路3の構成例を示す図である。電流制御回路3は、パルス発生器31、nビット−カウンタ回路32、nビット−ラッチ回路33を備える。パルス発生器31は、例えば、排他的論理和(Exclusive-OR)回路を有して構成され、クロック信号が入力されるとともに、回路出力がフィードバック入力される。
図3は、図2のノードA及びノードBにおけるタイムチャートである。ノード(Node)Aは、入力されるクロック信号のタイムチャートであり、ノードBは、パルス発生器31の出力信号のタイムチャートである。図3に示されるように、排他的論理和の論理演算により、パルス発生器31は、クロック信号がHレベルの期間、その期間の長さ(サンプリング周波数)に応じた数のパルス信号を出力する。パルス信号の周期は、排他的論理和回路の素子遅延量及びフィードバック遅延量により決定される。遅延量が小さいほど、パルス幅(周期)を短くでき、クロック信号のサンプリング周波数を高精度に分解できる。パルス幅を一定に調整した場合、Hレベルの期間で出力されるパルス数は、Hレベルの期間長さ、すなわちサンプリング周波数に応じた数となり、サンプリング周波数が小さい(クロック速度が遅い)ほど、多くのパルス信号が出力される。図3の例では、図3(a)のクロック信号のサンプリング周波数は、図3(b)のクロック信号の方がサンプリング周波数より小さいので、図3(a)の場合のパルス数は、図3(b)の場合のパルス数より多くなる。なお、クロック信号のサンプリング周波数に応じてパルス数を発生させる複数種類の論理演算回路が考えられ、パルス発生器31の構成は、図2に示した排他的論理和回路を有する構成に限られない。
パルス発生器31から出力されるパルス信号は、nビット−カウント回路32に入力され、nビット−カウンタ回路32は、クロック信号の立ち上がりをトリガにパルス数をカウントする。nビット−ラッチ回路33は、例えばフリップフロップ回路で構成され、nビット−カウンタ回路32の出力をラッチし、クロック信号の立ち下がりタイミングでカウントされたパルス数に応じたnビット信号を出力する。すなわち、ラッチ回路32からは、クロック信号の1クロック期間(サンプリング周波数)に対応するパルス数の信号が出力される。
ラッチ回路32の出力信号が、バイアス回路2から供給される電流を制御する。既知のカレントミラー回路などにより、バイアス回路2から供給される電流を、ラッチ回路32の出力信号のパルス数に応じて制御する。
図4は、パルス数と電流値との関係を示す図である。サンプリング周波数が小さい(周期が長い)ほど、パルス数が増加するので、図4に示されるように、パルス数が多いほど、電流値が小さくなるように制御され、サンプリング周波数に応じた最適な電流値が設定される。
AD変換器の動作中にクロック信号のサンプリング周波数が変化することはないと考えられるので、AD変換器の動作開始(すなわち、電流制御回路3の動作開始)から本実施の形態例による電流最適化制御が終了した所定時間経過後に、電流制御回路3への電力供給を停止するようにしてもよい。これにより、電流制御回路3の消費電力が削減される。内蔵又は外部のタイマー回路が、AD変換器の動作開始から所定時間経過後に、電流制御回路3の電源回路との接続スイッチを遮断するなどして、電流制御回路3の電力供給を停止するよう作動する。
本実施の形態例にかかるAD変換器は、供給されるクロック信号を直接取得し、そのサンプリング周波数に応じた電流制御信号を生成し、電流値を制御する。従って、クロック信号生成手段を問わず、サンプリング周波数に応じた最適な電流値に制御することができ、AD変換器の低消費電力化が達成される。また、電流値を最適化した後、電流制御回路3への電源供給を停止することで、電流制御回路3自体の消費電力を削減することができ、AD変換器全体の更なる低消費電力化が達成される。
本発明の実施の形態におけるAD変換器のブロック構成例を示す図である。 電流制御回路3の構成例を示す図である。 図2のノードA及びノードBにおけるタイムチャートである。 パルス数と電流値との関係を示す図である。
符号の説明
1:アナログ・デジタル変換回路、2:バイアス回路、3:電流制御回路、31:パルス発生器、32:nビットーカウンタ、33:nビット−ラッチ回路

Claims (6)

  1. 所定のサンプリング周波数のクロック信号が入力され、前記サンプリング周波数に応じてアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換手段と、
    前記アナログ・デジタル変換手段に電流を供給する電流供給手段と、
    前記クロック信号を取得し、前記クロック信号のサンプリング周波数に応じた制御信号を生成し、当該制御信号により、前記電流供給手段から供給される電流を制御する電流制御手段とを備えることを特徴とするAD変換器。
  2. 請求項1において、
    前記電流制御手段は、前記クロック信号のサンプリング周波数に応じた数のパルス信号を発生するパルス発生手段と、
    当該パルス信号の数に応じて、前記制御信号を生成する制御信号生成手段とを備えることを特徴とするAD変換器。
  3. 請求項1又は2において、
    前記電流制御手段の動作開始から所定期間経過後、前記電流制御手段に対する電力供給が遮断され、前記電流制御手段は動作を停止することを特徴とするAD変換器。
  4. 所定のサンプリング周波数のクロック信号が入力され、前記サンプリング周波数に応じてアナログ信号をデジタル信号に変換し、
    前記アナログ・デジタル変換に対して電流を供給し、
    前記クロック信号を取得し、前記クロック信号のサンプリング周波数に応じた制御信号を生成し、当該制御信号により、前記電流供給手段から供給される電流を制御することを特徴とするAD変換方法。
  5. 請求項4において、
    前記電流の制御は、前記クロック信号のサンプリング周波数に応じた数のパルス信号を発生し、
    当該パルス信号の数に応じて、前記制御信号を生成することにより行われることを特徴とするAD変換方法。
  6. 請求項4又は5において、
    前記電流の制御の動作開始から所定期間経過後、前記電流制御手段に対する電力供給が遮断され、前記電流の制御は動作を停止することを特徴とするAD変換方法。
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