JP2007158735A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

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Junya Kudo
純也 工藤
Tatsuji Matsuura
達治 松浦
Masumi Kasahara
真澄 笠原
Hideo Nakane
秀夫 中根
Soya Yamamoto
崇也 山本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce noise near an input signal frequency and to improve an S/N ratio by the rotation of a unit element using N pointers in a delta sigma A/D converter. <P>SOLUTION: Signals output from a quantizer are converted to the binary number of 3 bits in a DEM 15 provided in an A/D converter, and the pointer to be used and the direction (ascending order/descending order) of the use of the unit element are controlled by a counter 18. The pointer is moved by adding a recorded pointer position and input signals, input x(i) from the quantizer is shifted and output to a D/A converter as y(i) and the unit element is shifted. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、A/D変換器におけるS/N(Signal/Noise)比の改善技術に関し、特に、バンドパスデルタシグマ型のA/D変換器における単位要素(エレメント)のばらつきによる雑音の低減に有効な技術に関する。   The present invention relates to a technique for improving an S / N (Signal / Noise) ratio in an A / D converter, and more particularly to noise reduction due to variation in unit elements in a bandpass delta sigma type A / D converter. It relates to effective technology.

ラジオ受信機や携帯電話などの中間周波数を用いて復調を行う無線通信には、バンドパスデルタシグマA/D(Analog/Digital)変換器が広く用いられている。   A band-pass delta-sigma A / D (Analog / Digital) converter is widely used for wireless communication that performs demodulation using an intermediate frequency such as a radio receiver or a mobile phone.

このマルチビットデルタシグマA/D変換器に設けられたD/A変換器を構成する単位要素(エレメント)のバラツキにより生じる雑音(ミスマッチノイズ)を軽減する方法として、該雑音の伝達特性に周波数特性をもたせ、使用する信号帯域内の雑音を低減する手法、ミスマッチノイズシェーピングが知られている。   As a method of reducing noise (mismatch noise) caused by variations in unit elements constituting the D / A converter provided in the multi-bit delta sigma A / D converter, the frequency characteristic is included in the transfer characteristic of the noise. A technique for reducing noise in a signal band to be used, mismatch noise shaping, is known.

ローパス型マルチビットデルタシグマA/D変換器では、ミスマッチノイズの伝達特性をハイパス型とすることにより、信号として使用する低周波数帯域内の雑音を低減できる。   In the low-pass type multi-bit delta-sigma A / D converter, the noise in the low frequency band used as a signal can be reduced by making the mismatch noise transfer characteristic a high-pass type.

これを実現する手法として、DWA(Data Weighted Averaging)などが知られている(たとえば、非特許文献1参照)。   As a technique for realizing this, DWA (Data Weighted Averaging) and the like are known (for example, see Non-Patent Document 1).

これに対し、バンドパス型マルチビットデルタシグマA/D変換器では、入力信号周波数finでノイズが減少する周波数帯域、いわゆるノッチをもつ雑音の伝達特性が必要となる。   On the other hand, the band-pass multi-bit delta sigma A / D converter requires a noise transfer characteristic having a frequency band in which noise is reduced at the input signal frequency fin, that is, a so-called notch.

多くの場合、バンドパスデルタシグマA/D変換器では、入力信号周波数finとサンプリング周波数fsとの間に、fin=fs/4という関係が成り立つように、入力信号周波数finとサンプリング周波数fsとを設定する。この場合、bandpass mismatch shaping アルゴリズムが用いられる(たとえば、非特許文献2参照)。   In many cases, the bandpass delta sigma A / D converter sets the input signal frequency fin and the sampling frequency fs so that the relationship of fin = fs / 4 is established between the input signal frequency fin and the sampling frequency fs. Set. In this case, a bandpass mismatch matching algorithm is used (for example, refer nonpatent literature 2).

一方で、使用目的による制約から、入力信号周波数fin=サンプリング周波数fs/4の関係が成り立たない場合があり、この時には雑音伝達特性の任意の周波数にノッチを作る必要がある。この場合には、2次DWAやベクトル量子化器が用いられる(たとえば、非特許文献3〜8参照)。
Ywvs Greerts,et al,’DESIGN OF MULTI−BIT DELTA−SIGMA A/D CONVERTERS’,p74〜p97,Kuuewer Academic Publishers T.Shui,et al,’Mismatch Shaping for a Current−Mode Multibit Delta−Sigma DAC’,JSSC 1999,Mar.pp331〜pp338 R.K.Henderson,et al.’Dynamic Element Matching withArbitrary Noise Shaping Function’,ISCAS1996,pp293〜pp296 R.Schreier,et.al,’Noise−shaped multi−bit D/A CONVERTER emplying unit elements,’Electronics Letters,Sept.1995,Vol.31,No.20,pp.1712〜pp.1713 Tao Shui,R.Schreier,F.Hudson。’Mismatch−shaping DAC for Lowpass and Bandpass multi−bit Delta−Sigma Modulators’ ISCAS 1998,I−352−355 A.Yasuda,H.Tanimoto,T.Iida,’A Third order Delta−Sigma Modulator using second−order Noise shaping Dynamic Element Matching’,JSSC 1998,Dec.pp.1879〜pp.1886 T.Ueno,A.Yasuda,T.Yamaji,T.Itakura,’A Fourth−order Bandpass Delta−Sigma Modulator using second−order bandpass Noise−shaping DEM’ESSCIRC 2001 V.Colonna,et.al,’A 10.7MHz Self−Calibrated SC Multibit 2nd−Order Bandpass ΣΔ Modulators’ESSCIRC 2002
On the other hand, there is a case where the relationship of input signal frequency fin = sampling frequency fs / 4 does not hold due to restrictions depending on the purpose of use. In this case, a secondary DWA or a vector quantizer is used (for example, see Non-Patent Documents 3 to 8).
Ywvs Greerts, et al, 'DESIGN OF MULTI-BIT DELTA- SIGNA A / D CONVERTERS', p74-p97, Kuuwer Academic Publishers T.A. Shui, et al, 'Mismatch Shaping for a Current-Mode Multibit Delta-Sigma DAC', JSSC 1999, Mar. pp331-pp338 R. K. Henderson, et al. 'Dynamic Element Matching with Arbitrary Noise Shaping Function', ISCAS 1996, pp293-pp296 R. Schreier, et. al, 'Noise-shaped multi-bit D / A CONVERTER emitting unit elements,' Electronics Letters, Sept. 1995, Vol. 31, no. 20, pp. 1712-pp. 1713 Tao Shui, R.A. Schreier, F.M. Hudson. 'Mismatch-shaping DAC for Lowpass and Bandpass multi-bit Delta-Sigma Modulators' ISCAS 1998, I-352-355 A. Yasuda, H .; Tanimoto, T .; Iida, 'A Third order Delta-Sigma Modulator using second-order Noise shaping Dynamic Element Matching', JSSC 1998, Dec. pp. 1879-pp. 1886 T.A. Ueno, A .; Yasuda, T .; Yamaji, T .; Itakura, 'A Fourth-order Bandpass Delta-Sigma Modulator using second-order bandpass Noise-shaping DEM'ESCIRC 2001 V. Colonna, et. al, 'A 10.7 MHz Self-Calibrated SC Multibit 2nd-Order Bandpass ΣΔ Modulators' ESCIRC 2002

ところが、上記のようなデルタシグマA/D変換器による雑音の軽減技術では、次のような問題点があることが本発明者により見い出された。   However, the present inventors have found that the noise reduction technique using the delta-sigma A / D converter as described above has the following problems.

デルタシグマ型A/D変換器を無線通信機に使用する場合には、受信する周波数帯域、受信機の中間周波数、A/D変換器のサンプリング周波数、およびその高調波が互いに干渉しないように、中間周波数とサンプリング周波数を決定する必要があり、自由にこれらの周波数を選ぶことはできない。   When a delta-sigma A / D converter is used for a wireless communication device, the frequency band to be received, the intermediate frequency of the receiver, the sampling frequency of the A / D converter, and the harmonics thereof do not interfere with each other. It is necessary to determine the intermediate frequency and the sampling frequency, and these frequencies cannot be selected freely.

しかし、DWA、bandpass mismatch sharpingといったミスマッチノイズシェーピング法では、サンプリング周波数fsに対して、ミスマッチノイズの伝達特性を自由に設定することができないために、入力信号周波数が、0近傍あるいは、fs/4から外れている場合にミスマッチノイズを低減することができず、S/N比は改善しないという問題がある。   However, in mismatch noise shaping methods such as DWA and bandpass mismatch shaping, the transfer characteristics of mismatch noise cannot be set freely with respect to the sampling frequency fs, so the input signal frequency is in the vicinity of 0 or from fs / 4. If it is off, mismatch noise cannot be reduced and the S / N ratio is not improved.

また、ミスマッチノイズの伝達特性の任意周波数にノッチ点を持たせる場合、2次DWAは、サンプル周波数fsより高い周波数で論理を動作する必要があり、消費電力が増加してしまい、高速A/D変換器の実現が困難である。さらに、ベクトル量子化器を用いる方法では複雑な論理回路を必要とし、面積、電流が増大するという欠点がある。   In addition, when giving a notch point to an arbitrary frequency of the transfer characteristic of mismatch noise, the secondary DWA needs to operate logic at a frequency higher than the sample frequency fs, and power consumption increases, resulting in high-speed A / D. Realizing a converter is difficult. Furthermore, the method using the vector quantizer requires a complicated logic circuit and has a drawback that the area and current increase.

本発明の目的は、デルタシグマA/D変換器において、N個のポインタを用いた単位要素のローテーションにより、入力信号周波数近辺の雑音を低減し、S/N比を改善することのできる技術を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a technique capable of reducing noise near the input signal frequency and improving the S / N ratio by rotating unit elements using N pointers in a delta-sigma A / D converter. It is to provide.

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

本発明は、サンプリング周波数の1/4の周波数以外の信号をデジタル変換するバンドパスデルタシグマ型A/D変換器を備えた半導体集積回路装置であって、該A/D変換器は、入力された信号をデジタル信号に変換して量子化する量子化器と、D/A変換器と、該D/A変換器に設けられたD/A変換器の製造上のばらつきを持つ単位要素を動的にローテーションするエレメントマッチング部を備え、該エレメントマッチング部は、前記量子化器から出力された単位要素の位置を記憶するN個のポインタを備え、該ポインタにより単位素子をシフトし、シフト方向を昇順、または降順に反転させるものである。   The present invention is a semiconductor integrated circuit device including a bandpass delta-sigma A / D converter that digitally converts a signal other than a quarter of the sampling frequency, and the A / D converter is input to the semiconductor integrated circuit device. A quantizer that converts the received signal into a digital signal and quantizes it, a D / A converter, and a unit element having a manufacturing variation of the D / A converter provided in the D / A converter. And an element matching unit that rotates in rotation, and the element matching unit includes N pointers that store the positions of the unit elements output from the quantizer, shifts unit elements by the pointers, and changes the shift direction. It reverses in ascending order or descending order.

また、本願のその他の発明の概要を簡単に示す。   Moreover, the outline | summary of the other invention of this application is shown briefly.

本発明は、前記エレメントマッチング部が、サンプリング周波数fs×k(=1,3,5,・・・N−1)/(2×ポインタ数N)=入力信号周波数finを満足するようにD/A変換器の単位要素をローテーションするものである。   In the present invention, the element matching unit is configured so that the sampling frequency fs × k (= 1, 3, 5,... N−1) / (2 × number of pointers N) = input signal frequency fin is satisfied. The unit element of the A converter is rotated.

また、本発明は、前記ポインタが、レジスタよりなるものである。   In the present invention, the pointer is a register.

さらに、本発明は、前記エレメントマッチング部が、D/A変換器の単位要素を12個のポインタを用いてローテーションし、サンプリング周波数の7/24にミスマッチノイズ伝達特性のノッチ点を持たせるものである。   Furthermore, in the present invention, the element matching unit rotates the unit element of the D / A converter using 12 pointers, and gives a notch point of mismatch noise transfer characteristics to 7/24 of the sampling frequency. is there.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。   Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

(1)A/D変換器における雑音を大幅に低減し、S/N比を改善することができる。   (1) Noise in the A / D converter can be greatly reduced and the S / N ratio can be improved.

(2)上記(1)により、半導体集積回路装置の性能を向上させることができ、該半導体集積回路装置をラジオ受信機などの電子システムに用いることにより、受信性能を向上させることができる。   (2) According to the above (1), the performance of the semiconductor integrated circuit device can be improved, and the reception performance can be improved by using the semiconductor integrated circuit device in an electronic system such as a radio receiver.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.

図1は、本発明の一実施の形態による半導体集積回路装置のブロック図、図2は、図1の半導体集積回路装置に設けられたA/D変換器の一例を示すブロック図、図3は、図2のA/D変換器に設けられたDEMのアルゴリズムを示した説明図、図4は、図3に示したローテーションアルゴリズムを実現するDEMのブロック図、図5は、図4のDEMにおけるミスマッチノイズの伝達特性を示した説明図、図6は、図2のA/D変換器のミスマッチノイズの低減例を示す周波数スペクトラムの説明図である。   1 is a block diagram of a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of an A / D converter provided in the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing the DEM algorithm provided in the A / D converter of FIG. 2, FIG. 4 is a block diagram of the DEM that realizes the rotation algorithm shown in FIG. 3, and FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram showing transfer characteristics of mismatch noise, and FIG. 6 is an explanatory diagram of a frequency spectrum showing an example of mismatch noise reduction of the A / D converter of FIG.

本実施の形態において、半導体集積回路装置1は、たとえば、カーオーディオなどに用いられるマイクロコンピュータである。半導体集積回路装置1は、図1に示すように、A/D変換器2、復調DSP(Digital Signal Processor)3、A/D変換部4、オーディオDSP5、D/A変換部6、および制御用MPU(Multi Processing Unit)7から構成される。   In the present embodiment, the semiconductor integrated circuit device 1 is a microcomputer used for car audio, for example. As shown in FIG. 1, the semiconductor integrated circuit device 1 includes an A / D converter 2, a demodulating DSP (Digital Signal Processor) 3, an A / D converter 4, an audio DSP 5, a D / A converter 6, and a control unit. It is composed of MPU (Multi Processing Unit) 7.

A/D変換器2は、バンドパス型デルタシグマA/D変換器からなり、入力された中間周波数信号IFのアナログ信号をデジタル信号に変換する。アンテナ8を介して受信した信号は、LNA(Low Noise Amp)9によって増幅され、後段に接続されたミキサ10により10.7MHz程度に変換された後、該ミキサ10の後段に接続されたPGA(Programmable Gain Amplifier)/アナログフィルタ11で任意の出力レベルに増幅、ならびにフィルタリングし、中間周波数信号IFとしてA/D変換器2に出力する。   The A / D converter 2 is composed of a bandpass type delta sigma A / D converter, and converts an input analog signal of the intermediate frequency signal IF into a digital signal. A signal received via the antenna 8 is amplified by an LNA (Low Noise Amp) 9, converted to about 10.7 MHz by a mixer 10 connected to a subsequent stage, and then connected to a PGA ( (Programmable Gain Amplifier) / Analog filter 11 amplifies and filters to an arbitrary output level, and outputs it to A / D converter 2 as intermediate frequency signal IF.

A/D変換器2の出力部には、復調DSP3が接続されている。復調DSP3は、中間周波数信号IFを復調し、音声信号に復元する。A/D変換部4は、複数のA/D変換器から構成されており、たとえば、CDプレーヤなどから出力された音声信号をデジタル信号に変換する。   A demodulating DSP 3 is connected to the output section of the A / D converter 2. The demodulation DSP 3 demodulates the intermediate frequency signal IF and restores it to an audio signal. The A / D conversion unit 4 includes a plurality of A / D converters, and converts, for example, an audio signal output from a CD player or the like into a digital signal.

オーディオDSP5には、復調DSP3、およびA/D変換部4がそれぞれ接続されている。このオーディオDSP5は、音声信号の加工(たとえば、イコライザや音場補正など)を行う。   The audio DSP 5 is connected to the demodulating DSP 3 and the A / D converter 4. The audio DSP 5 processes an audio signal (for example, equalizer, sound field correction, etc.).

D/A変換部6は、複数のD/A変換器から構成されており、オーディオDSP5に接続されている。該オーディオDSP5によって処理された音声信号をアナログ信号に変換する。D/A変換部6に変換されたアナログ信号は、後段に接続されたアンプなどに出力信号として出力される。制御用MPU7は、半導体集積回路装置1におけるすべての制御を司る。   The D / A converter 6 includes a plurality of D / A converters and is connected to the audio DSP 5. The audio signal processed by the audio DSP 5 is converted into an analog signal. The analog signal converted to the D / A conversion unit 6 is output as an output signal to an amplifier or the like connected to the subsequent stage. The control MPU 7 manages all control in the semiconductor integrated circuit device 1.

図2は、A/D変換器2の構成例を示すブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the A / D converter 2.

A/D変換器2は、レゾネータ12、量子化器13、D/A変換器14、ならびにDEM(エレメントマッチング部)15から構成されている。レゾネータ12は、バンドパスフィルタとして用いられる。量子化器13は、レゾネータ12を介して入力された中間周波数信号IFをデジタル信号に変換して量子化する。   The A / D converter 2 includes a resonator 12, a quantizer 13, a D / A converter 14, and a DEM (Element Matching Unit) 15. The resonator 12 is used as a band pass filter. The quantizer 13 converts the intermediate frequency signal IF input via the resonator 12 into a digital signal and quantizes it.

D/A変換器14は、量子化器13から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換する。DEM(Dynamic Element Matching)15は、使用するD/A変換器14の単位要素を動的にローテーションし、該単位要素の製造ばらつきなどによる雑音(ミスマッチノイズ)を低減する。   The D / A converter 14 converts the digital signal output from the quantizer 13 into an analog signal. A DEM (Dynamic Element Matching) 15 dynamically rotates unit elements of the D / A converter 14 to be used, and reduces noise (mismatch noise) due to manufacturing variations of the unit elements.

DEM15は、量子化器13とD/A変換器14との間に設けられており、該DEM15によって、量子化器13とD/A変換器14との単位要素の接続が動的にスイッチされる。つまり、同一の量子化器出力値に対して、使用されるD/A変換器の単位要素の組み合わせを変えることができる。   The DEM 15 is provided between the quantizer 13 and the D / A converter 14, and connection of unit elements between the quantizer 13 and the D / A converter 14 is dynamically switched by the DEM 15. The That is, the combination of unit elements of the D / A converter to be used can be changed for the same quantizer output value.

ここで、単位素子をローテーションするアルゴリズムによって、ミスマッチノイズの伝達特性は異なる周波数特性を持つことになる。ミスマッチノイズの伝達特性が入力信号周波数finの近傍でノッチを持てば、この周波数帯域で雑音が軽減されS/N比が改善することになる。   Here, the transfer characteristics of mismatch noise have different frequency characteristics depending on the algorithm for rotating the unit elements. If the transfer characteristic of mismatch noise has a notch near the input signal frequency fin, noise is reduced in this frequency band and the S / N ratio is improved.

図3は、DEM15におけるアルゴリズムを示した説明図である。この図3では、一例として量子化器13、およびD/A変換器14を3ビット(8単位素子)とし、N本のポインタを使う場合の単位素子のローテーション方法を示している。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing an algorithm in the DEM 15. FIG. 3 shows a rotation method of unit elements when the quantizer 13 and the D / A converter 14 are 3 bits (8 unit elements) and N pointers are used as an example.

まず、時刻T(1)に量子化器13が4を出力したとする。このとき、D/A変換器14は、単位要素配列のうち、e(1),e(2),e(3),e(4)を使用して、4を出力する。   First, assume that the quantizer 13 outputs 4 at time T (1). At this time, the D / A converter 14 outputs 4 using e (1), e (2), e (3), and e (4) among the unit element arrays.

ここで、使用された単位要素の位置、4をポインタp(1)に記録する。次の時刻T(2)に、量子化器14の出力は3で、e(1),e(2),e(3)を使用し、D/A変換器14は3を出力し、ポインタp(2)に3を記録する。   Here, the position 4 of the used unit element is recorded in the pointer p (1). At the next time T (2), the output of the quantizer 14 is 3, using e (1), e (2), e (3), the D / A converter 14 outputs 3, and the pointer Record 3 in p (2).

これをN回繰り返し、ポインタp(1)・・・・,p(N)を記録する。そして、時刻T(N+1)に量子化器出力が3であったとき、D/A変換器14は、ポインタp(1)に記録されたe(4)から降順に3個の単位要素を、すなわちe(4),e(3),e(2)を用いて3を出力し、ポインタp(1)には2を記録する。この手順を繰り返し、時刻T(2N+1)には、ポインタp(1)に記録された2から昇順に単位要素を使用して、D/A変換器14は出力を行う。   This is repeated N times, and pointers p (1)..., P (N) are recorded. When the quantizer output is 3 at time T (N + 1), the D / A converter 14 selects three unit elements in descending order from e (4) recorded in the pointer p (1). That is, 3 is output using e (4), e (3), and e (2), and 2 is recorded in the pointer p (1). This procedure is repeated, and at time T (2N + 1), the D / A converter 14 outputs using unit elements in ascending order from 2 recorded in the pointer p (1).

ここで、たとえば、時刻T(N+2)のように前回に記録されたポインタ位置が3であって、降順に5を出力する場合、e(3),e(2),e(1)を用い、そして循環的にe(8)に戻って、e(8),e(7)の5個の単位要素でデータを出力し、ポインタ位置をe(7)とする。   Here, for example, when the previously recorded pointer position is 3 and 5 is output in descending order as at time T (N + 2), e (3), e (2), and e (1) are used. Then, returning to e (8) cyclically, data is output with five unit elements e (8) and e (7), and the pointer position is set to e (7).

同様に昇順の場合に、e(8)に達した場合は、e(1)に循環的に戻って単位要素を使用する。これを数式により表すと、E個の単位要素配列をe(1),e(2)・・・,e(k)、時刻T(n)におけるD/A変換器14の入力をDin(n)、D/A変換器14の出力をDout(n)、D/A変換器14における単位要素のポインタ位置をP(n)として、   Similarly, when e (8) is reached in the ascending order, the unit element is used cyclically returning to e (1). When this is expressed by a mathematical expression, E unit element arrays are represented by e (1), e (2)..., E (k), and the input of the D / A converter 14 at time T (n) is represented by Din (n ), The output of the D / A converter 14 is Dout (n), and the pointer position of the unit element in the D / A converter 14 is P (n).

となる。 It becomes.

ここで、e(k+E)=e(k)と定義しておく。   Here, e (k + E) = e (k) is defined.

図4は、図3に示したローテーションアルゴリズムを実現するDEM15の構成例を示すブロック図である。   FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of the DEM 15 that implements the rotation algorithm illustrated in FIG. 3.

DEM15は、図示するように、シフタ16、セレクタ17、カウンタ18、加算器19、デコーダ20、エンコーダ21、ならびにポインタp(1)〜p(N)からなるポインタ22から構成される。ポインタp(1)〜p(N)は、たとえば、レジスタからなる。   As illustrated, the DEM 15 includes a shifter 16, a selector 17, a counter 18, an adder 19, a decoder 20, an encoder 21, and a pointer 22 including pointers p (1) to p (N). The pointers p (1) to p (N) are made up of registers, for example.

デコーダ20は量子化器13から出力された信号をバイナリコードにデコードする。エンコーダ21は、加算器19の演算結果をエンコードしてシフタに出力する。   The decoder 20 decodes the signal output from the quantizer 13 into a binary code. The encoder 21 encodes the calculation result of the adder 19 and outputs it to the shifter.

量子化器13から出力された信号は、3ビットの2進数に変換され、カウンタ18により、使用するポインタと単位要素の使用の方向(昇順/降順)が制御される。記録されたポインタ位置と入力信号を加算することにより、ポインタを移動し、これにより、量子化器13からの入力x(i)は、シフトされy(i)として、D/A変換器14へ出力され、単位要素のシフトが行われる。   The signal output from the quantizer 13 is converted into a 3-bit binary number, and the pointer 18 and the direction of use of unit elements (ascending / descending order) are controlled by the counter 18. The pointer is moved by adding the recorded pointer position and the input signal, whereby the input x (i) from the quantizer 13 is shifted to y / (i) as the D / A converter 14. Is output and the unit element is shifted.

たとえば、ポインタ数がN=12とした場合、24/fs周期で、昇順あるいは降順の要路素子のローテーションが行われることから、D/A変換器14のミスマッチによるノイズの伝達特性には、図5に示すように、1×fs/24,3×fs/24,5×fs/24,7×fs/24,9×fs/24,11×fs/24に周波数にノッチをそれぞれ持つことになる。   For example, when the number of pointers is N = 12, ascending or descending main path elements are rotated in a cycle of 24 / fs, so the noise transfer characteristics due to mismatch of the D / A converter 14 are shown in FIG. As shown in FIG. 5, the frequency has notches at 1 × fs / 24, 3 × fs / 24, 5 × fs / 24, 7 × fs / 24, 9 × fs / 24, and 11 × fs / 24, respectively. Become.

FMチューナの場合、信号帯域幅は0.2MHzであり、中間周波数を10.7MHzとし、サンプリング周波数fsに37.05MHzを選ぶ方法がある。ノッチ周波数は37.05/24×7=10.806MHzとなり、10.7±0.1MHzの周波数範囲ではノイズが抑圧されることになる。   In the case of the FM tuner, there is a method in which the signal bandwidth is 0.2 MHz, the intermediate frequency is 10.7 MHz, and the sampling frequency fs is 37.05 MHz. The notch frequency is 37.05 / 24 × 7 = 10.806 MHz, and noise is suppressed in the frequency range of 10.7 ± 0.1 MHz.

図6に、D/A変換器14を構成する単位要素に製造ばらつきがあるA/D変換器2の出力における周波数スペクトラムを示す。   FIG. 6 shows a frequency spectrum at the output of the A / D converter 2 in which the unit elements constituting the D / A converter 14 have manufacturing variations.

図示するように、入力信号周波数finが10.7MHzの近傍でノイズが抑圧されており、高いS/N比が得られていることがわかる。このように、DEM15のポインタ22の数を適切に選ぶことにより、比較的高い自由度でミスマッチノイズの伝達特性にノッチ点をつくることができる。   As shown in the figure, it can be seen that noise is suppressed in the vicinity of the input signal frequency fin of 10.7 MHz, and a high S / N ratio is obtained. Thus, by appropriately selecting the number of pointers 22 in the DEM 15, it is possible to create notch points in the transfer characteristics of mismatch noise with a relatively high degree of freedom.

このように、N個のポインタ22を用いて、D/A変換器14の単位素子をローテーションすることにより、ミスマッチの雑音伝達関数にfs/(2N)、およびその整数倍の周波数にピークあるいはノッチを持つ周波数特性を持たせることができる。   In this way, by rotating the unit element of the D / A converter 14 using the N pointers 22, fs / (2N) as a mismatch noise transfer function, and a peak or notch at an integer multiple frequency thereof. It is possible to have a frequency characteristic having

それにより、本実施の形態によれば、A/D変換器2のミスマッチノイズを大幅に低減し、S/N比を改善することができる。   Thereby, according to this Embodiment, the mismatch noise of the A / D converter 2 can be reduced significantly and the S / N ratio can be improved.

また、DEM15の回路規模を小さくすることができるので、チップレイアウト面積を小さくし、半導体集積回路装置1の消費電流を低減することができる。   Further, since the circuit scale of the DEM 15 can be reduced, the chip layout area can be reduced and the current consumption of the semiconductor integrated circuit device 1 can be reduced.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

たとえば、中間周波数が10.7MHzで、サンプリング周波数fsが37.05MHzの場合に、ポインタ数N=5として、単位要素のローテーション周期を10としてもよい。   For example, when the intermediate frequency is 10.7 MHz and the sampling frequency fs is 37.05 MHz, the number of pointers N = 5 and the rotation period of the unit element may be 10.

よって、3/10×fs=11.0MHzにミスマッチノイズの伝達特性のノッチができることになる。この場合、入力周波数帯域が10.7MHz±0.1MHzからはずれているが、この周波数帯域であってもミスマッチノイズは充分に抑制されており、要求されるS/N比がそれほど高くない場合には、ポインタ数を減らして、より少ない回路規模でS/N比の改善を実現することができる。   Therefore, a mismatch noise transfer characteristic notch is formed at 3/10 × fs = 11.0 MHz. In this case, the input frequency band is deviated from 10.7 MHz ± 0.1 MHz, but the mismatch noise is sufficiently suppressed even in this frequency band, and the required S / N ratio is not so high. The number of pointers can be reduced, and the S / N ratio can be improved with a smaller circuit scale.

本発明は、受信機に用いられるA/D変換器のS/N比を改善し、低雑音を実現する技術に適している。   The present invention is suitable for a technique for improving the S / N ratio of an A / D converter used in a receiver and realizing low noise.

本発明の一実施の形態による半導体集積回路装置のブロック図である。1 is a block diagram of a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention. 図1の半導体集積回路装置に設けられたA/D変換器の一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of an A / D converter provided in the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1. 図2のA/D変換器に設けられたDEMのアルゴリズムを示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the algorithm of DEM provided in the A / D converter of FIG. 図3に示したローテーションアルゴリズムを実現するDEMのブロック図である。It is a block diagram of DEM which implement | achieves the rotation algorithm shown in FIG. 図4のDEMにおけるミスマッチノイズの伝達特性を示した説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing transfer characteristics of mismatch noise in the DEM of FIG. 4. 図2のA/D変換器によるミスマッチノイズの低減例を示す周波数スペクトラムの説明図である。It is explanatory drawing of the frequency spectrum which shows the example of reduction of the mismatch noise by the A / D converter of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体集積回路装置
2 A/D変換器
3 復調DSP
4 A/D変換部
5 オーディオDSP
6 D/A変換部
7 制御用MPU
8 アンテナ
9 LNA
10 ミキサ
11 PGA/アナログフィルタ
12 レゾネータ
13 量子化器
14 D/A変換器
15 DEM(エレメントマッチング部)
16 シフタ
17 セレクタ
18 カウンタ
19 加算器
20 デコーダ
21 エンコーダ
22 ポインタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor integrated circuit device 2 A / D converter 3 Demodulation DSP
4 A / D converter 5 Audio DSP
6 D / A converter 7 MPU for control
8 Antenna 9 LNA
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Mixer 11 PGA / Analog filter 12 Resonator 13 Quantizer 14 D / A converter 15 DEM (element matching part)
16 Shifter 17 Selector 18 Counter 19 Adder 20 Decoder 21 Encoder 22 Pointer

Claims (4)

サンプリング周波数の1/4の周波数以外の信号をデジタル変換するバンドパスデルタシグマ型のA/D変換器を備えた半導体集積回路装置であって、
前記A/D変換器は、
入力された信号をデジタル信号に変換して量子化する量子化器と、
D/A変換器と、
前記D/A変換器に設けられたD/A変換器の単位要素を動的にローテーションするエレメントマッチング部を備え、
前記エレメントマッチング部は、
前記量子化器から出力された単位要素の位置を記憶するN個のポインタを備え、
前記ポインタにより単位素子をシフトし、そのシフト方向を昇順、または降順に反転させることを特徴とする半導体集積回路装置。
A semiconductor integrated circuit device including a bandpass delta sigma type A / D converter that digitally converts a signal other than a quarter of the sampling frequency,
The A / D converter is
A quantizer that converts the input signal into a digital signal and quantizes it;
A D / A converter;
An element matching unit that dynamically rotates unit elements of the D / A converter provided in the D / A converter;
The element matching unit is
N pointers for storing the positions of unit elements output from the quantizer,
A semiconductor integrated circuit device characterized in that a unit element is shifted by the pointer and the shift direction is reversed in ascending order or descending order.
請求項1記載の半導体集積回路装置において、
前記エレメントマッチング部は、
サンプリング周波数×k(=1,3,5,・・・N−1)/(2×ポインタ数)=入力信号周波数となるように、前記D/A変換器の単位要素をローテーションすることを特徴とする半導体集積回路装置。
The semiconductor integrated circuit device according to claim 1.
The element matching unit is
The unit element of the D / A converter is rotated so that sampling frequency × k (= 1, 3, 5,... N−1) / (2 × number of pointers) = input signal frequency. A semiconductor integrated circuit device.
請求項1または2記載の半導体集積回路装置において、
前記ポインタは、レジスタからなることを特徴とする半導体集積回路装置。
The semiconductor integrated circuit device according to claim 1 or 2,
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the pointer comprises a register.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体集積回路装置において、
前記エレメントマッチング部は、
前記D/A変換器の単位要素を12個の前記ポインタを用いてローテーションし、サンプリング周波数の7/24にミスマッチノイズ伝達特性のノッチ点を持たせることを特徴とする半導体集積回路装置。
The semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 1 to 3,
The element matching unit is
12. A semiconductor integrated circuit device, wherein unit elements of the D / A converter are rotated using twelve pointers, and a notch point of mismatch noise transfer characteristics is provided at 7/24 of a sampling frequency.
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