JP2009267981A - MIXER AND DeltaSigma MODULATOR - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mixer etc. that downsizes a circuit for AD converting a signal superposed on a carrier. <P>SOLUTION: The mixer includes: a capacitor 35 having a first electrode which is at least connected to an input terminal IN where a modulated wave having a modulation signal superposed on the carrier is inputted; and a second electrode which is at least connected to an output terminal OUT, and has: a first state wherein a connection destination of the first electrode is set to be the input terminal IN and a connection destination of the second electrode is set to be the output terminal and a reference potential; a second state wherein the connection destination of the first electrode is set to be the output terminal OUT and the connection destination of the second electrode is set to be the reference potential; and a third state wherein the connection destination of the first electrode is set to be the reference potential and the connection destination of the second electrode is set to be the output terminal OUT. The mixer switches the first state, second state, first state, and third state in this order at a switching frequency four times as high as the carrier frequency of the carrier to repeat the switching operation of one cycle comprising the first state, second state, first state, and third state. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ミキサ及びデルタシグマ(ΔΣ)変調器に関し、より詳細には、搬送波に変調信号を載せて伝送する被変調波が入力される場合のミキサ及びΔΣ変調器に関する。   The present invention relates to a mixer and a delta-sigma (ΔΣ) modulator, and more particularly to a mixer and a ΔΣ modulator when a modulated wave to be transmitted with a modulation signal on a carrier wave is input.

従来、比較的小型で高精度なAD変換器を実現できる回路として、ΔΣ変調器が知られている。このΔΣ変調器にはいくつかのタイプがあって、一般に、ローパスΔΣ変調器はAD変換したい信号に含まれる最大周波数が低い場合(例えば、その最大周波数がΔΣ変調回路内のスイッチトキャパシタ回路の動作速度の数十分の一以下の場合など)に使用され、バンドパスΔΣ変調器はある程度高い搬送波に載った信号をAD変換するような場合に使用されていた。特許文献1には、バンドパスΔΣ変調器をトランシーバに使用した例が開示されている。
特表2002−521954号公報
Conventionally, a ΔΣ modulator is known as a circuit that can realize a relatively small and highly accurate AD converter. There are several types of this ΔΣ modulator. Generally, the low-pass ΔΣ modulator has a low maximum frequency included in a signal to be AD converted (for example, the maximum frequency is the operation of the switched capacitor circuit in the ΔΣ modulation circuit). The bandpass ΔΣ modulator is used for AD conversion of a signal on a carrier wave that is somewhat high. Patent Document 1 discloses an example in which a bandpass ΔΣ modulator is used for a transceiver.
JP-T-2002-521554

ある搬送波B(周波数f)に信号C(周波数f)を載せて伝送するアナログ入力信号Aがあるとする(f>f)。アナログ入力信号Aに含まれる信号CをバンドパスΔΣ変調器によってAD変換する場合、アナログ入力信号AはバンドパスΔΣ変調器によってデジタルデータに変換され、この変換後のデジタルデータはデジタルミキサによって周波数変換される。しかしながら、バンドパスΔΣ変調器は、同じ次数を持つローパスΔΣ変調器に比べて、一般に回路規模が大きい。 Assume that there is an analog input signal A that is transmitted with a signal C (frequency f C ) on a carrier B (frequency f B ) (f B > f C ). When AD conversion is performed on the signal C included in the analog input signal A by the bandpass ΔΣ modulator, the analog input signal A is converted into digital data by the bandpass ΔΣ modulator, and the digital data after the conversion is frequency converted by the digital mixer. Is done. However, the band-pass ΔΣ modulator generally has a larger circuit scale than the low-pass ΔΣ modulator having the same order.

一方、上記信号CをローパスΔΣ変調器によってAD変換する場合、信号Aの最大周波数はfであるため、高精度なAD変換をかけるためにオーバーサンプリング比(=サンプリング周波数/(2×アナログ入力信号の最大周波数))を上げようとすると、その最大周波数より高いサンプリング周波数(例えば、数十倍から数百倍)でサンプリングする必要がある。これを避けるために、アナログ入力信号Aの周波数をアナログのミキサで下げてからローパスΔΣ変調器に入力されてAD変換が行われることが多い。 On the other hand, when the signal C is AD-converted by the low-pass ΔΣ modulator, the maximum frequency of the signal A is f B , so that oversampling ratio (= sampling frequency / (2 × analog input) In order to increase the maximum frequency of the signal)), it is necessary to sample at a sampling frequency higher than the maximum frequency (for example, several tens to several hundreds). In order to avoid this, the frequency of the analog input signal A is often lowered by an analog mixer and then input to the low-pass ΔΣ modulator to perform AD conversion.

しかしながら、従来のアナログミキサは、一般に、ダイオードやトランスなどのアナログ部品で構成されるため、デジタルミキサに比べ回路規模などが増大してしまう。   However, since the conventional analog mixer is generally composed of analog components such as a diode and a transformer, the circuit scale and the like are increased as compared with the digital mixer.

その結果、ローパスΔΣ変調器は同じ次数のバンドパスΔΣ変調器に比べ回路規模が小さいものの、「従来のアナログミキサとローパスΔΣ変調器」との組み合わせは、「バンドパスΔΣ変調器とデジタルミキサ」との組み合わせに比べ、回路規模が大きくなる場合がある。   As a result, although the circuit scale of the low-pass ΔΣ modulator is smaller than the band-pass ΔΣ modulator of the same order, the combination of the “conventional analog mixer and low-pass ΔΣ modulator” is the “bandpass ΔΣ modulator and digital mixer”. In some cases, the circuit scale may be larger than the combination.

そこで、本発明は、搬送波に載った信号をAD変換するための回路を小型化できる、ミキサ及びΔΣ変調器の提供を目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a mixer and a ΔΣ modulator that can reduce the size of a circuit for AD-converting a signal carried on a carrier wave.

上記目的を達成するため、本発明に係るミキサは、
搬送波に変調信号を載せて伝送する被変調波を前記搬送波の搬送周波数の少なくとも2を超える倍数のサンプリング周波数でサンプリングをすることによって第1の多値信号を生成するサンプリング手段と、
前記搬送周波数と同じ周波数の周期関数から前記サンプリングのサンプリング周期毎に標本化された標本値を前記第1の多値信号の振幅値に順番に乗算をすることによって第2の多値信号を生成する乗算手段とを備えるものである。
In order to achieve the above object, the mixer according to the present invention provides:
Sampling means for generating a first multi-valued signal by sampling a modulated wave transmitted with a modulated signal on a carrier wave at a sampling frequency that is a multiple of at least a multiple of the carrier frequency of the carrier wave;
A second multi-value signal is generated by sequentially multiplying the amplitude value of the first multi-value signal by a sample value sampled at each sampling period of the sampling from a periodic function having the same frequency as the carrier frequency. And a multiplying means for performing.

ここで、前記倍数を4とすると好適であり、前記倍数を4とした場合では、前記標本値は、正弦波の変位1,0,−1,0であるとよい。   Here, it is preferable that the multiple is 4, and when the multiple is 4, the sample value may be a sine wave displacement 1, 0, -1, 0.

また、前記倍数を4とした場合において、
前記サンプリング手段と前記乗算手段は、
前記被変調波が入力される入力端に少なくとも接続可能な第1の電極と前記第2の多値信号が出力される出力端に少なくとも接続可能な第2の電極とを有するキャパシタを構成要素とし、
前記第1の電極の接続先を前記入力端とし前記第2の電極の接続先を前記出力端と基準電位とする状態を第1の状態とし、
前記第1の電極の接続先を前記出力端とし前記第2の電極の接続先を前記基準電位とする状態を第2の状態とし、
前記第1の電極の接続先を前記基準電位とし前記第2の電極の接続先を前記出力端とする状態を第3の状態とした場合、
前記第1の状態、前記第2の状態、前記第1の状態、前記第3の状態の順に前記サンプリング周期毎に状態を切り替えて、前記第1の状態、前記第2の状態、前記第1の状態、前記第3の状態を1サイクルとした切り替え動作を繰り返すと好適である。
When the multiple is 4,
The sampling means and the multiplying means are:
A capacitor having at least a first electrode connectable to an input end to which the modulated wave is input and a second electrode connectable to an output end to which the second multi-value signal is output. ,
A state in which the connection destination of the first electrode is the input end and the connection destination of the second electrode is the output end and a reference potential is a first state,
A state in which the connection destination of the first electrode is the output terminal and the connection destination of the second electrode is the reference potential is a second state,
When the state where the connection destination of the first electrode is the reference potential and the connection destination of the second electrode is the output end is the third state,
The first state, the second state, the first state, and the third state are switched in order of the sampling period in the order of the first state, the second state, the first state, and the third state. It is preferable to repeat the switching operation in which the third state is one cycle.

また、本発明に係るミキサは、
搬送波に変調信号を載せて伝送する被変調波が入力される入力端に少なくとも接続可能な第1の電極と出力端に少なくとも接続可能な第2の電極とを有するキャパシタを備え、
前記第1の電極の接続先を前記入力端とし前記第2の電極の接続先を前記出力端と基準電位とする状態を第1の状態とし、
前記第1の電極の接続先を前記出力端とし前記第2の電極の接続先を前記基準電位とする状態を第2の状態とし、
前記第1の電極の接続先を前記基準電位とし前記第2の電極の接続先を前記出力端とする状態を第3の状態とした場合、
前記第1の状態、前記第2の状態、前記第1の状態、前記第3の状態の順に前記搬送波の搬送周波数の4倍の切替周波数で状態を切り替えて、前記第1の状態、前記第2の状態、前記第1の状態、前記第3の状態を1サイクルとした切り替え動作を繰り返すものでもよい。
The mixer according to the present invention is
A capacitor having a first electrode connectable to at least an input end to which a modulated wave transmitted by transmitting a modulation signal on a carrier wave is input, and a second electrode connectable to at least an output end;
A state in which the connection destination of the first electrode is the input end and the connection destination of the second electrode is the output end and a reference potential is a first state,
A state in which the connection destination of the first electrode is the output terminal and the connection destination of the second electrode is the reference potential is a second state,
When the state where the connection destination of the first electrode is the reference potential and the connection destination of the second electrode is the output end is the third state,
The first state, the second state, the first state, and the third state are switched at a switching frequency that is four times the carrier frequency of the carrier wave in the order of the first state, the first state, and the third state. The switching operation in which the state 2, the first state, and the third state are one cycle may be repeated.

また、上記目的を達成するため、本発明に係るΔΣ変調器は、
積分器と、
搬送波に変調信号を載せて伝送する被変調波が入力される入力端に少なくとも接続可能な第1の電極と前記積分器の入力部に少なくとも接続可能な第2の電極とを有するキャパシタと、
基準電位を基準に前記積分器の入力部の電圧を積分した前記積分器の出力信号を所定の閾値と比較したものを出力する量子化器と、
前記量子化器の出力信号をアナログ信号に変換して出力するDA変換器とを備え、
前記第1の電極の接続先を前記基準電位とし前記第2の電極の接続先を前記基準電位とする状態を第1の状態とし、
前記第1の電極の接続先を前記DA変換器の出力側とし前記第2の電極の接続先を前記積分器の入力部とする状態を第2の状態とし、
前記第1の電極の接続先を前記入力端とし前記第2の電極の接続先を前記基準電位とする状態を第3の状態とし、
前記第1の電極の接続先を前記積分器の入力部とし前記第2の電極の接続先を前記DA変換器の出力側とする状態を第4の状態とし、
前記第1の状態から前記第2の状態に切り替わる状態を第1の遷移状態とし、
前記第3の状態から前記第2の状態に切り替わる状態を第2の遷移状態とし、
前記第3の状態から前記第4の状態に切り替わる状態を第3の遷移状態とした場合、
前記第1の遷移状態、前記第2の遷移状態、前記第1の遷移状態、前記第3の遷移状態の順に前記搬送波の搬送周波数の4倍の遷移周波数で遷移状態を遷移して、前記第1の遷移状態、前記第2の遷移状態、前記第1の遷移状態、前記第3の遷移状態を1サイクルとした遷移動作を繰り返すと好適である。
In order to achieve the above object, a ΔΣ modulator according to the present invention includes:
An integrator;
A capacitor having at least a first electrode connectable to an input terminal to which a modulated wave transmitted by transmitting a modulation signal on a carrier wave is input, and a second electrode connectable to an input section of the integrator;
A quantizer that outputs a signal obtained by comparing the integrator output signal obtained by integrating the voltage of the input unit of the integrator with a reference potential as a reference with a predetermined threshold;
A DA converter that converts the output signal of the quantizer into an analog signal and outputs the analog signal;
A state in which the connection destination of the first electrode is the reference potential and the connection destination of the second electrode is the reference potential is a first state,
A state in which the connection destination of the first electrode is the output side of the DA converter and the connection destination of the second electrode is an input unit of the integrator is a second state,
A state in which the connection destination of the first electrode is the input terminal and the connection destination of the second electrode is the reference potential is a third state,
A state in which the connection destination of the first electrode is an input unit of the integrator and the connection destination of the second electrode is an output side of the DA converter is a fourth state,
The state that switches from the first state to the second state is a first transition state,
The state that switches from the third state to the second state is a second transition state,
When the state that switches from the third state to the fourth state is the third transition state,
In the order of the first transition state, the second transition state, the first transition state, and the third transition state, the transition state is transited at a transition frequency that is four times the carrier frequency of the carrier wave, and the first transition state It is preferable to repeat a transition operation in which one transition state, the second transition state, the first transition state, and the third transition state are one cycle.

本発明によれば、搬送波に載った信号をAD変換するための回路を小型化できる。   According to the present invention, a circuit for AD converting a signal carried on a carrier wave can be reduced in size.

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例であるΔΣ型AD変換器20のブロック図である。AD変換器20は、アナログ入力信号Aを所定の周波数でミキシングするアナログミキサ10と、アナログミキサ10によってミキシングされたミキシング後信号が入力されるローパスフィルタ21と、ローパスフィルタ21によってフィルタリングされたアナログ信号が入力されるΔΣ変調器22と、ΔΣ変調器22によってAD変換されたデジタルデータについてフィルタ処理を行って出力するデジタルフィルタ23とを備える。ローパスフィルタ21は、必要に応じて設けられる。ローパスフィルタ21によって、ΔΣ変調器22に入力される入力信号の雑音を適正に除去できる。   FIG. 1 is a block diagram of a ΔΣ AD converter 20 that is an embodiment of the present invention. The AD converter 20 includes an analog mixer 10 that mixes the analog input signal A at a predetermined frequency, a low-pass filter 21 that receives the mixed signal mixed by the analog mixer 10, and an analog signal that is filtered by the low-pass filter 21. Is input, and a digital filter 23 that performs a filtering process on the digital data AD-converted by the ΔΣ modulator 22 and outputs the digital data. The low-pass filter 21 is provided as necessary. The low-pass filter 21 can properly remove the noise of the input signal input to the ΔΣ modulator 22.

アナログミキサ10は、アナログ入力信号Aをサンプリング周波数fでサンプリングするサンプリング部11と、被変調波であるアナログ入力信号Aに含まれる変調信号を搬送する搬送波Bの周波数fと同一の周波数の周期関数で表される基準信号として正弦波の基準信号を生成可能な正弦波生成器12と、サンプリング部11によってサンプリングされたサンプリング信号と正弦波生成器12によって生成された正弦波とを乗算したミキシング後信号を出力する乗算器13とを備える。 The analog mixer 10 has a sampling unit 11 that samples the analog input signal A at the sampling frequency f S , and a frequency f B that is the same as the frequency f B of the carrier B that carries the modulation signal included in the analog input signal A that is a modulated wave. A sine wave generator 12 capable of generating a sine wave reference signal as a reference signal represented by a periodic function, and a sampling signal sampled by the sampling unit 11 and the sine wave generated by the sine wave generator 12 are multiplied. And a multiplier 13 for outputting a signal after mixing.

ΔΣ変調器22は、例えば14ビット以上の高分解能を実現するAD変換器アーキテクチャである。入力信号をΔΣ変調器22で1ビットデジタル信号に変換し、これにデジタルフィルタ処理を施すことにより、高精度なAD変換出力が得られる。例えば、2次ΔΣ型AD変換器において、オーバサンプリングレシオを500以上とれば、16ビット超、数十μV以下の分解能は十分に実現可能となる。   The ΔΣ modulator 22 is an AD converter architecture that realizes a high resolution of, for example, 14 bits or more. By converting the input signal into a 1-bit digital signal by the ΔΣ modulator 22 and subjecting it to digital filter processing, a highly accurate AD conversion output can be obtained. For example, in a secondary ΔΣ AD converter, if the oversampling ratio is 500 or more, a resolution of more than 16 bits and several tens of μV or less can be sufficiently realized.

ΔΣ変調器22とデジタルフィルタ23との間に固定のフィルタ特性を有する固定特性デジタルフィルタを備えてよい。また、固定特性デジタルフィルタでのフィルタ後に一定のデータ間隔の間引き処理(デシメーション)を行ってもよい。特に、固定特性デジタルフィルタとして移動平均フィルタを適用すると、回路規模を抑えた効率的なデシメーション処理を行うことができる。例えば、4MHzの1ビットデータを全て処理するのは負荷が高いとして、64分の1の62.5kHzにデシメーション処理を行う。   A fixed characteristic digital filter having a fixed filter characteristic may be provided between the ΔΣ modulator 22 and the digital filter 23. Further, thinning processing (decimation) at a constant data interval may be performed after filtering by the fixed characteristic digital filter. In particular, when a moving average filter is applied as the fixed characteristic digital filter, efficient decimation processing with a reduced circuit scale can be performed. For example, assuming that the load is high for processing all 1-bit data of 4 MHz, decimation processing is performed at 62.5 kHz, which is 1/64.

ΔΣ変調器22は、1ビットのデジタルデータ列を出力する。このデジタルデータ列にデジタルフィルタ23が移動平均フィルタ処理を行ってマルチビットデータに変換した後に間引き(デシメーション)処理を行うことによって、これ以降の演算の内部処理周波数を下げる。また、これ以降のデジタルフィルタ演算処理量を下げてその後の回路規模を簡単化することができる。この後、デジタルフィルタ23の出力データに基づいて、不図示の検出ロジック部において、入力信号Aに含まれる変調信号の値などが検出される。   The ΔΣ modulator 22 outputs a 1-bit digital data string. The digital filter 23 performs a moving average filter process on the digital data string to convert it into multi-bit data, and then performs a thinning (decimation) process, thereby lowering the internal processing frequency of subsequent calculations. Further, it is possible to reduce the subsequent digital filter calculation processing amount and simplify the circuit scale thereafter. Thereafter, based on the output data of the digital filter 23, the value of the modulation signal included in the input signal A is detected by a detection logic unit (not shown).

図2は、アナログミキサ10の動作を説明するための波形である。サンプリング部11に入力されるアナログ入力信号Aは、周波数fの搬送波に載せて周波数fの信号Cを伝送する信号であるとする(f>f)。すなわち、信号Aは被変調波に相当し、信号Cは変調信号に相当する。サンプリング部11は、アナログ入力信号Aをサンプリング周波数fでサンプリングする。サンプリング周波数fは、搬送波Bの周波数fの4倍に設定されている(f=4f)。サンプリング部11から出力されたサンプリング後の多値信号(multi-level signal)をASAMPLEとする。多値信号ASAMPLEは、その振幅値が離散的な値である。 FIG. 2 is a waveform for explaining the operation of the analog mixer 10. It is assumed that the analog input signal A input to the sampling unit 11 is a signal that transmits the signal C having the frequency f C on the carrier wave having the frequency f B (f B > f C ). That is, the signal A corresponds to a modulated wave, and the signal C corresponds to a modulated signal. Sampling unit 11 samples the analog input signal A at the sampling frequency f S. The sampling frequency f S is set to four times the frequency f B of the carrier B (f S = 4f B ). The sampled multi-level signal output from the sampling unit 11 is assumed to be A SAMPLE . The multi-value signal A SAMPLE is a discrete value in amplitude value.

乗算器13は、正弦波生成器12によって生成された正弦波の周波数f(搬送波Bと同じ周波数)で、多値信号ASAMPLEをミキシングする。多値信号ASAMPLEは周波数fでサンプリングされているので、多値信号ASAMPLEの振幅値は、アナログ入力信号Aの変位に応じて時間(1/f)秒毎に変化する。そこで、乗算器13において多値信号ASAMPLEとミキシングする周波数fの信号を、連続時間信号ではなく、多値信号ASAMPLEに対応するだけの離散時間信号(標本値系列(sampled-data sequence))に設定する。すなわち、その離散時間信号の標本値と多値信号ASAMPLEとを掛け合わせることによって、ミキシングすることが可能になる。 The multiplier 13 mixes the multilevel signal A SAMPLE with the frequency f B of the sine wave generated by the sine wave generator 12 (the same frequency as the carrier wave B). Since the multilevel signal A SAMPLE is sampled at the frequency f S , the amplitude value of the multilevel signal A SAMPLE changes every time (1 / f S ) seconds according to the displacement of the analog input signal A. Therefore, the signal of the frequency f B mixed with the multilevel signal A SAMPLE in the multiplier 13 is not a continuous time signal but a discrete time signal (sampled-data sequence) only corresponding to the multilevel signal A SAMPLE. ). That is, mixing can be performed by multiplying the sample value of the discrete-time signal and the multilevel signal A SAMPLE .

ここで、「f=4f」に設定されているので、多値信号ASAMPLEには時間(1/f)の間に周波数fでサンプリングした4つのサンプルがあることになる。つまり、周波数fの基準信号から1/4周期毎に標本化された標本値を多値信号ASAMPLEの振幅値に順番に乗算することによって、ミキシングできることになる。これを一般化すれば、サンプリング周波数fが基準信号の周波数fのx倍に設定されている場合、周波数fの基準信号から(1/x)周期毎に標本化された標本値を多値信号ASAMPLEの振幅値に順番に乗算することによって、ミキシングできることになる。 Here, since “f S = 4f B ” is set, the multilevel signal A SAMPLE has four samples sampled at the frequency f S during time (1 / f B ). That is, mixing can be performed by sequentially multiplying the amplitude value of the multilevel signal A SAMPLE by the sample value sampled from the reference signal of the frequency f B every quarter period. Generalizing this, if the sampling frequency f S is set to x times the frequency f B of the reference signal, the sampled specimens values from the reference signal of frequency f B (1 / x) for each cycle By sequentially multiplying the amplitude value of the multilevel signal A SAMPLE , mixing can be performed.

ここで、4点の標本値の選び方は、1/4周期毎の値であれば任意に選べるが、回路規模を簡易化するため、周波数fの正弦波の変位で時間的に等間隔な4点として、「1」,「0」,「−1」,「0」の4点を標本値として選択する。すなわち、「1」,「0」,「−1」,「0」の標本値の場合、「1」,「0」,「−1」,「0」以外の標本値の場合に比べ、抵抗分圧などによってその標本値を正確に作り込む必要がない分、回路規模が小さくなるなどの点で有利である。 Here, the method of selecting the four sample values can be arbitrarily selected as long as it is a value for every ¼ period. However, in order to simplify the circuit scale, the displacement of the sine wave at the frequency f B is equally spaced in time. As four points, four points “1”, “0”, “−1”, “0” are selected as sample values. That is, in the case of sample values of “1”, “0”, “−1”, “0”, resistance is compared to the case of sample values other than “1”, “0”, “−1”, “0”. This is advantageous in that the circuit scale is reduced because the sample value does not need to be accurately created by partial pressure or the like.

乗算器13は、多値信号ASAMPLEに、
(1)「1」をかける:多値信号ASAMPLEをそのまま出力
(2)「0」をかける:グランド等の基準電位(例えば、0)を出力
(3)「−1」をかける:多値信号ASAMPLEの符号を反転した反転信号を出力
(もしくは、基準電位に対して対称な電位を出力)
(4)「0」をかける:グランド等の基準電位(例えば、0)を出力
という順番で4つの出力動作を1サイクルとして繰り返す(周期:1/f)。各出力動作は、時間(1/f)毎に切り替わる。
The multiplier 13 converts the multilevel signal A SAMPLE into
(1) Multiply "1": Output multi-value signal A SAMPLE as it is (2) Multiply "0": Output ground reference potential (eg, 0) (3) Multiply "-1": Multi-value Outputs an inverted signal in which the sign of signal A SAMPLE is inverted
(Or, output a symmetric potential with respect to the reference potential)
(4) Multiply “0”: Four output operations are repeated as one cycle in the order of outputting a reference potential such as ground (for example, 0) (period: 1 / f B ). Each output operation is switched every time (1 / f S ).

乗算器13の出力は、時間(1/f)毎に値が変化するアナログデータ(多値信号)である。乗算器13の出力されるアナログデータは、必要であれば、ローパスフィルタ(LPF)などのフィルタ21で余分な周波数帯をカットした後に、ΔΣ変調器22に入力される。ΔΣ変調器22は、1ビットストリームに変換し、移動平均フィルタなどのデジタルフィルタ23によるフィルタ処理の後のデジタルデータがAD変換器20の出力データとして出力される。 The output of the multiplier 13 is analog data (multilevel signal) whose value changes every time (1 / f S ). The analog data output from the multiplier 13 is input to the ΔΣ modulator 22 after cutting an extra frequency band by a filter 21 such as a low-pass filter (LPF) if necessary. The ΔΣ modulator 22 converts it into a 1-bit stream, and the digital data after the filter processing by the digital filter 23 such as a moving average filter is output as output data of the AD converter 20.

図3は、アナログミキサ10の回路図である。図3の回路によれば、上述のアナログミキサ10で行われるサンプリングとミキシングの演算を同時に行うことができる。アナログミキサ10は、入力端から入力されるアナログ入力信号をミキシングしたミキシング後信号を出力端から出力する。アナログミキサ10は、アナログミキサ10の入力信号としてアナログ入力信号Aが入力される入力端子INと、アナログミキサ10の出力信号としてミキシング後信号が出力される出力端子OUTと、入力端子INと出力端子OUTとの間にキャパシタ35とを備える。また、入力端子IN(入力端子30a)とハイインピーダンスのZ端子30bと基準電位に接続される基準電位端子30cとにキャパシタ35の第1の電極を選択的に切り替え接続する切替手段としてのスイッチ30と、基準電位にキャパシタ35の第2の電極を接続又は非接続にする切替手段としてのスイッチ31と、キャパシタ35の第1の電極とキャパシタ35の第2の電極とに出力端子OUTを選択的に切り替え接続する切替手段としてのスイッチ32とを有する。出力端子OUTは、CMOS入力オペアンプなどのハイインピーダンスな素子に接続される。   FIG. 3 is a circuit diagram of the analog mixer 10. According to the circuit of FIG. 3, the sampling and mixing operations performed in the analog mixer 10 can be performed simultaneously. The analog mixer 10 outputs a mixed signal obtained by mixing analog input signals input from the input end from the output end. The analog mixer 10 includes an input terminal IN to which an analog input signal A is input as an input signal of the analog mixer 10, an output terminal OUT to which a mixed signal is output as an output signal of the analog mixer 10, an input terminal IN, and an output terminal A capacitor 35 is provided between OUT. Further, the switch 30 as a switching means for selectively switching and connecting the first electrode of the capacitor 35 to the input terminal IN (input terminal 30a), the high impedance Z terminal 30b, and the reference potential terminal 30c connected to the reference potential. And the switch 31 as a switching means for connecting or disconnecting the second electrode of the capacitor 35 to the reference potential, and the output terminal OUT is selectively connected to the first electrode of the capacitor 35 and the second electrode of the capacitor 35. And a switch 32 as a switching means for switching and connecting. The output terminal OUT is connected to a high impedance element such as a CMOS input operational amplifier.

図4は、アナログミキサ10のスイッチング動作を説明するための図である。図4の(1)(2)(3)(4)(1)(2)(3)(4)・・・の順番に各スイッチのスイッチ動作を繰り返すことによって、乗算器13における「0,1,0,−1,0,1,0,−1・・・」の上述の乗算を実現できると同時にサンプリング部11における上述のサンプリング動作も実現することができる。なお、図4の(1)と(3)は同じ回路接続のため、繰り返されるスイッチ動作の状態数は3である。   FIG. 4 is a diagram for explaining the switching operation of the analog mixer 10. 4 by repeating the switch operation of each switch in the order of (1) (2) (3) (4) (1) (2) (3) (4). The above-described multiplication of “1, 0, −1, 0, 1, 0, −1...” Can be realized, and at the same time, the sampling operation in the sampling unit 11 can be realized. Since (1) and (3) in FIG. 4 are the same circuit connection, the number of states of repeated switch operations is three.

図4(1)では、基準電位に出力端子OUTとキャパシタ35の出力端子OUT側電極である第2の電極とを共に接続するとともに、キャパシタ35を入力信号(入力電圧)で充電する。この状態は、多値信号ASAMPLEに「0」をかけることに相当する。 In FIG. 4A, the output terminal OUT and the second electrode that is the output terminal OUT side electrode of the capacitor 35 are connected together to the reference potential, and the capacitor 35 is charged with an input signal (input voltage). This state corresponds to applying “0” to the multilevel signal A SAMPLE .

図4(2)では、入力信号とキャパシタ35との接続を切り離すことによって、キャパシタ35には切り離した時の入力端子INの電圧が保存される(サンプリング)。また、キャパシタ35の入力端子IN側電極である第1の電極を出力端子OUTに接続することによって、キャパシタ35の充電電圧を出力端子OUT端子に伝達することができる。この状態は、多値信号ASAMPLEに「1」をかけることに相当する。 In FIG. 4B, by disconnecting the connection between the input signal and the capacitor 35, the voltage at the input terminal IN when the capacitor 35 is disconnected is stored (sampling). Further, by connecting the first electrode which is the input terminal IN side electrode of the capacitor 35 to the output terminal OUT, the charging voltage of the capacitor 35 can be transmitted to the output terminal OUT terminal. This state corresponds to applying “1” to the multilevel signal A SAMPLE .

図4(3)では、再び、基準電位に出力端子OUTとキャパシタ35の第2の電極とを共に接続するとともに、キャパシタ35を入力信号(入力電圧)で充電する。この状態は、図4(1)の接続状態と同じであり、多値信号ASAMPLEに「0」をかけることに相当する。 In FIG. 4 (3), the output terminal OUT and the second electrode of the capacitor 35 are connected to the reference potential together, and the capacitor 35 is charged with an input signal (input voltage). This state is the same as the connection state of FIG. 4A and corresponds to applying “0” to the multilevel signal A SAMPLE .

図4(4)では、キャパシタ35の第1の電極を基準電位に接続し第2の電極を出力端子OUTに接続することによって、キャパシタ35の極性を図4(2)と逆にして充電電圧を出力端子OUTに伝達する。この状態は、多値信号ASAMPLEに「−1」をかけることに相当する。 In FIG. 4 (4), the first electrode of the capacitor 35 is connected to the reference potential and the second electrode is connected to the output terminal OUT, so that the polarity of the capacitor 35 is reversed from that in FIG. Is transmitted to the output terminal OUT. This state corresponds to applying “−1” to the multilevel signal A SAMPLE .

なお、図4の動作を行うことによって、多値信号ASAMPLEはキャパシタ35の第1の電極の電圧変化を表す信号に相当することになり、乗算器13から出力されるアナログデータの多値信号は出力端子OUTの電圧変化を表す信号に相当することになる。このようなアナログミキサ10のスイッチング動作によって、アナログミキサ10の出力信号は、図1に示したように、必要に応じてローパスフィルタ21を介して、ΔΣ変調器22に入力される。 By performing the operation of FIG. 4, the multi-value signal A SAMPLE corresponds to a signal representing the voltage change of the first electrode of the capacitor 35, and the multi-value signal of analog data output from the multiplier 13. Corresponds to a signal representing a voltage change of the output terminal OUT. By such a switching operation of the analog mixer 10, the output signal of the analog mixer 10 is input to the ΔΣ modulator 22 via the low-pass filter 21 as necessary, as shown in FIG.

ΔΣ変調器22の一例を図5に示す。図5は、1次ΔΣ変調器40のブロック図である。1次ΔΣ変調器40は、アナログ入力信号から帰還信号を減算したものを出力する減算器41と、減算器41の出力信号を積分して出力する積分器42と、積分器42の出力信号を所定の閾値と比較したものを出力する比較器(量子化器)43と、比較器15の出力信号を単位時間遅延させる遅延素子である遅延器(例えば、Dフリップフロップ)44と、遅延器44のデジタル出力信号を前記帰還信号としてアナログ信号に変換して出力する1ビットデジタルアナログ変換器(DAC)45とを備える。   An example of the ΔΣ modulator 22 is shown in FIG. FIG. 5 is a block diagram of the first-order ΔΣ modulator 40. The primary ΔΣ modulator 40 outputs a subtractor 41 that outputs a signal obtained by subtracting a feedback signal from an analog input signal, an integrator 42 that integrates and outputs the output signal of the subtractor 41, and an output signal of the integrator 42. A comparator (quantizer) 43 that outputs a comparison with a predetermined threshold, a delay device (for example, a D flip-flop) 44 that is a delay element that delays the output signal of the comparator 15 for a unit time, and a delay device 44 And a 1-bit digital-analog converter (DAC) 45 that converts the digital output signal into an analog signal as the feedback signal and outputs the analog signal.

図6は、1次ΔΣ変調器40の回路図である。1次ΔΣ変調器40は、アナログ入力信号が入力されるスイッチトキャパシタ(キャパシタ57とその両端に備えられた切替スイッチ51と切替スイッチ52とを構成)と、スイッチトキャパシタの出力信号を増幅するオペアンプ53と積分コンデンサ54とを備えた積分器と、積分器の出力信号が入力される比較器55と、比較器55から出力されるデジタル信号をスイッチトキャパシタの切替スイッチ51,52の切替信号に帰還信号として変換する1ビットDA変換器56とを備える。切替信号ΦとΦに応じて各切替スイッチはオン/オフすることによって、キャパシタ57の入力側電極と出力側電極の接続先が選択的に変更する。ΦがオンのときΦはオフし、ΦがオフのときΦはオンする。サンプリング用のキャパシタ57は、切替信号Φのときに、アナログ入力信号をサンプリングし、クロック信号Φの反転信号であるクロック信号Φのときに、1ビットDA変換器56の出力との差分をとりつつCMOSオペアンプ53側と接続される積分器の入力側容量として構成されている。 FIG. 6 is a circuit diagram of the primary ΔΣ modulator 40. The primary ΔΣ modulator 40 includes a switched capacitor to which an analog input signal is input (a capacitor 57 and a changeover switch 51 and a changeover switch 52 provided at both ends thereof), and an operational amplifier 53 that amplifies the output signal of the switched capacitor. And an integration capacitor 54, a comparator 55 to which the output signal of the integrator is input, and a digital signal output from the comparator 55 as a feedback signal to the switching signals of the switched capacitors 51 and 52. As a 1-bit DA converter 56. By the changeover switch is turned on / off according to the switching signal [Phi A and [Phi B, connection of the input electrode and the output electrode of the capacitor 57 is selectively changed. [Phi A is the [Phi B when on and off, [Phi A is the [Phi B when off is turned on. Capacitor 57 for sampling, when the switching signal [Phi A, samples the analog input signal, when the clock signal [Phi B is an inverted signal of the clock signal [Phi A, the difference between the output of the 1-bit DA converter 56 It is configured as an input-side capacitor of an integrator connected to the CMOS operational amplifier 53 side.

ところで、上述の図3,4で例示したようなアナログミキサ10の後段に図5,6に例示したような1次ΔΣ変調器40を配置することも可能であるが、アナログミキサ10のキャパシタ35と1次ΔΣ変調器40のスイッチトキャパシタ回路のキャパシタ57を兼用することによって、回路の更なる小規模化を図ることができる。また、その兼用したキャパシタの前後段に配置された切替スイッチのスイッチング制御を後述のように行うことによって、乗算器13における「0,1,0,−1,0,1,0,−1・・・」の上述の乗算動作とサンプリング部11における上述のサンプリング動作を同時に実現することができるとともに、その乗算機能とそのサンプリング機能と更にはΔΣ変調器内の入力信号と帰還信号との減算機能との3つの機能を一つのその兼用キャパシタで実現することができる。すなわち、図1で言えば、アナログミキサ10の機能とΔΣ変調器22の機能とをまとめた機能を備えた小型の回路を実現できる。   Incidentally, it is possible to arrange the first-order ΔΣ modulator 40 as illustrated in FIGS. 5 and 6 at the subsequent stage of the analog mixer 10 as illustrated in FIGS. And the capacitor 57 of the switched capacitor circuit of the primary ΔΣ modulator 40 can be further reduced in size. In addition, by performing switching control of the changeover switch arranged before and after the double capacitor as described later, “0, 1, 0, −1, 0, 1, 0, −1. .. "and the sampling operation in the sampling unit 11 can be realized simultaneously, and the multiplication function, the sampling function, and the subtraction function between the input signal and the feedback signal in the ΔΣ modulator. These three functions can be realized by a single capacitor. That is, in FIG. 1, a small circuit having a function that combines the functions of the analog mixer 10 and the ΔΣ modulator 22 can be realized.

図7は、アナログミキサ10のキャパシタ35と1次ΔΣ変調器40のスイッチトキャパシタ回路のキャパシタ57とを兼用するキャパシタ67を備える1次ΔΣ変調器60の回路図である。1次ΔΣ変調器60は、1次ΔΣ変調器60の入力信号としてアナログ入力信号Aが入力される入力端子INと、1次ΔΣ変調器60の出力信号として1ビットデジタル出力信号が出力される出力端子OUTとを備える。また、1次ΔΣ変調器60は、アナログ入力信号Aが入力されるスイッチトキャパシタ(キャパシタ67とその両端に備えられた切替スイッチ61と切替スイッチ62とを構成)と、スイッチトキャパシタの出力信号を増幅するオペアンプ63と積分コンデンサ64とを備えた積分器と、積分器の出力信号が入力される比較器65と、比較器65から出力されるデジタル信号を帰還信号として変換したアナログ信号をスイッチトキャパシタの切替スイッチ61,62の接続端子に供給する1ビットDA変換器66とを備える。   FIG. 7 is a circuit diagram of a primary ΔΣ modulator 60 including a capacitor 67 that doubles as the capacitor 35 of the analog mixer 10 and the capacitor 57 of the switched capacitor circuit of the primary ΔΣ modulator 40. The primary ΔΣ modulator 60 outputs an input terminal IN to which an analog input signal A is input as an input signal of the primary ΔΣ modulator 60 and a 1-bit digital output signal as an output signal of the primary ΔΣ modulator 60. And an output terminal OUT. The first-order ΔΣ modulator 60 amplifies the switched capacitor to which the analog input signal A is input (capacitor 67 and changeover switch 61 and changeover switch 62 provided at both ends thereof) and the output signal of the switched capacitor. An integrator including an operational amplifier 63 and an integrating capacitor 64, a comparator 65 to which an output signal of the integrator is input, and an analog signal obtained by converting a digital signal output from the comparator 65 as a feedback signal. And a 1-bit DA converter 66 that supplies the connection terminals of the changeover switches 61 and 62.

1次ΔΣ変調器60の積分器は、オペアンプ63と、オペアンプ63の反転入力端子と出力端子との間に挿入された積分コンデンサ64とを備える。オペアンプ63の非反転入力端子は、基準電位に接続される。基準電位は、グランドでも、所定の正電位(例えば、オペアンプ63の電源電圧の2分の1の電圧)でもよい。   The integrator of the primary ΔΣ modulator 60 includes an operational amplifier 63 and an integration capacitor 64 inserted between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 63. The non-inverting input terminal of the operational amplifier 63 is connected to the reference potential. The reference potential may be ground or a predetermined positive potential (for example, a voltage that is half the power supply voltage of the operational amplifier 63).

切替スイッチ61は、オペアンプ63の反転入力端子に接続される端子61aと、入力端子IN(入力端子61b)と、オペアンプ63の非反転入力端子と同じ電位の基準電位に接続される端子61cと、1ビットDA変換器66の出力側に接続される端子61dとの4つの端子に、キャパシタ67の第1の電極を選択的に切り替え接続する切替手段である。また、切替スイッチ62は、オペアンプ63の反転入力端子に接続される端子62aと、オペアンプ63の非反転入力端子と同じ電位の基準電位に接続される端子62bと、1ビットDA変換器66の出力側に接続される端子62cとの3つの端子に、キャパシタ67の第2の電極を選択的に切り替え接続する切替手段である。   The changeover switch 61 includes a terminal 61 a connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 63, an input terminal IN (input terminal 61 b), and a terminal 61 c connected to the same reference potential as the non-inverting input terminal of the operational amplifier 63; The switching means selectively switches and connects the first electrode of the capacitor 67 to the four terminals 61d connected to the output side of the 1-bit DA converter 66. The changeover switch 62 includes a terminal 62 a connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 63, a terminal 62 b connected to the same reference potential as the non-inverting input terminal of the operational amplifier 63, and the output of the 1-bit DA converter 66. Switching means for selectively switching and connecting the second electrode of the capacitor 67 to the three terminals of the terminal 62c connected to the side.

図8は、1次ΔΣ変調器60の動作を説明するための図である。図8に示した奇数番号(1)(3)(5)(7)の回路接続状態によって、アナログ入力信号の上述のサンプリング動作を実現し、図8に示した偶数番号(2)(4)(6)(8)の回路接続状態によって、アナログ入力信号の上述の乗算動作を実現しつつアナログ入力信号と1ビットDA変換器66の出力との差分をとって積分する動作を実現している。なお、図8の(2)と(4)と(6)は同じ回路接続のため、また、図8の(3)と(7)は同じ回路接続のため、繰り返さるスイッチ動作の状態数は4である。   FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the first-order ΔΣ modulator 60. The above-described sampling operation of the analog input signal is realized by the circuit connection state of the odd numbers (1), (3), (5), and (7) shown in FIG. 8, and the even numbers (2) and (4) shown in FIG. (6) The circuit connection state of (8) realizes the integration operation by taking the difference between the analog input signal and the output of the 1-bit DA converter 66 while realizing the above-described multiplication operation of the analog input signal. . Since (2), (4), and (6) in FIG. 8 are the same circuit connection, and (3) and (7) in FIG. 8 are the same circuit connection, the number of repeated switch operation states is 4.

図8(1)(5)では、キャパシタ67の入力端子IN側電極である第1の電極を基準電位に接続するとともにキャパシタ67のオペアンプ63の反転入力端子側の電極である第2の電極を基準電位に接続することによって、基準電位をサンプリングする。そして、図8(2)(6)では、第1の電極を端子61dに接続するとともに第2の電極を端子62aに接続することによって、図8(1)(5)においてサンプリングされたサンプリング値と1ビットDA変換器66の出力値との差分を積分する。(1)から(2)への遷移状態(a)及び(5)から(6)への遷移状態(a)は、多値信号ASAMPLEに「0」の乗算をした後に積分を行うことに相当する。 8 (1) and 8 (5), the first electrode that is the input terminal IN side electrode of the capacitor 67 is connected to the reference potential, and the second electrode that is the electrode on the inverting input terminal side of the operational amplifier 63 of the capacitor 67 is connected. The reference potential is sampled by connecting to the reference potential. 8 (2) and (6), the sampling value sampled in FIGS. 8 (1) and (5) is obtained by connecting the first electrode to the terminal 61d and connecting the second electrode to the terminal 62a. And the output value of the 1-bit DA converter 66 are integrated. In the transition state (a) from (1) to (2) and the transition state (a) from (5) to (6), the multi-value signal A SAMPLE is multiplied by “0” to perform integration. Equivalent to.

図8(3)では、第1の電極を入力端子INに接続するとともに第2の電極を端子62bに接続することによって、アナログ入力信号の入力電位をサンプリングする。そして、図8(4)では、第1の電極を端子61dに接続するとともに第2の電極を62aに接続することによって、図8(3)においてサンプリングされたサンプリング値と1ビットDA変換器66の出力値との差分を積分する。(3)から(4)への遷移状態(b)は、多値信号ASAMPLEに「1」の乗算をした後に積分を行うことに相当する。 In FIG. 8C, the input potential of the analog input signal is sampled by connecting the first electrode to the input terminal IN and connecting the second electrode to the terminal 62b. In FIG. 8 (4), the sampling value sampled in FIG. 8 (3) and the 1-bit DA converter 66 are obtained by connecting the first electrode to the terminal 61d and the second electrode to 62a. Integrate the difference from the output value of. The transition state (b) from (3) to (4) corresponds to performing integration after multiplying the multilevel signal A SAMPLE by “1”.

図8(7)では、第1の電極を入力端子INに接続するとともに第2の電極を端子62bに接続することによって、アナログ入力信号の入力電位をサンプリングする。そして、図8(8)では、第1の電極を端子61aに接続するとともに第2の電極を62cに接続することによって、キャパシタ67を図8(4)と逆の極性で接続し、図8(7)においてサンプリングされたサンプリング値と1ビットDA変換器66の出力値との差分を積分する。(7)から(8)への遷移状態(c)は、多値信号ASAMPLEに「−1」の乗算をした後に積分を行うことに相当する。 In FIG. 8 (7), the input potential of the analog input signal is sampled by connecting the first electrode to the input terminal IN and connecting the second electrode to the terminal 62b. 8 (8), the first electrode is connected to the terminal 61a and the second electrode is connected to 62c, so that the capacitor 67 is connected with the opposite polarity to that of FIG. 8 (4). The difference between the sampled value sampled in (7) and the output value of the 1-bit DA converter 66 is integrated. The transition state (c) from (7) to (8) corresponds to performing integration after multiplying the multilevel signal A SAMPLE by “−1”.

したがって、図8の遷移状態(a)(b)(a)(c)(a)(b)(a)(c)・・・の順番に各スイッチのスイッチ動作を繰り返すことによって、サンプリング部11における上述のサンプリング動作と乗算器13における「0,1,0,−1,0,1,0,−1・・・」の上述の乗算を実現できるとともに、ΔΣ変調器の動作も実現することができる。なお、各遷移状態は、時間(1/f)毎に遷移する(f=4f)。 Therefore, by repeating the switch operation of each switch in the order of the transition states (a), (b), (a), (c), (a), (b), (a), (c). The above-described sampling operation in FIG. 5 and the above-described multiplication of “0, 1, 0, −1, 0, 1, 0, −1. Can do. Each transition state transitions every time (1 / f S ) (f S = 4f B ).

なお、上述したように、ΔΣ変調器60から出力される1ビットのデジタルデータ列は、デジタルフィルタ23によってフィルタ処理されて、デジタルフィルタ23の出力データに基づいて検出ロジック部において、入力信号Aに含まれる変調信号Cの値がAD変換されて検出され得る。   As described above, the 1-bit digital data string output from the ΔΣ modulator 60 is filtered by the digital filter 23, and is input to the input signal A in the detection logic unit based on the output data of the digital filter 23. The value of the modulation signal C included can be detected by AD conversion.

したがって、図6に示す1次ΔΣ変調器40のスイッチトキャパシタの電極の接続先を追加するとともに、図8に示す繰り返し動作をさせることによって、図7に示す1次ΔΣ変調器60は、アナログミキサ10の機能とΔΣ変調器22の機能とを融合させた機能を持たせることができる。また、アナログミキサ10の機能をΔΣ変調器22の機能とを融合させたローパスΔΣ変調器60は、「ダイオードやトランスなどが使用される従来のアナログミキサとローパスΔΣ変調器とを組み合わせた構成」や「バンドパスΔΣ変調器とデジタルミキサとを組み合わせた構成」に比べ、回路規模を小型化することができる。特に、サンプリング周波数fと搬送波の搬送周波数fの比を4:1にすることによって、スイッチトキャパシタ回路の簡単な動作でアナログミキサを構成できる結果、回路規模を大幅に小さくできるとともに、ΔΣ変調器と組み合わせることでアナログミキサとΔΣ変調器を一体化して回路規模を小型化できる。 Therefore, by adding the connection destination of the electrode of the switched capacitor of the primary ΔΣ modulator 40 shown in FIG. 6 and repeating the operation shown in FIG. 8, the primary ΔΣ modulator 60 shown in FIG. 10 functions and the function of the ΔΣ modulator 22 can be provided. Further, the low-pass ΔΣ modulator 60 in which the function of the analog mixer 10 is combined with the function of the ΔΣ modulator 22 is “a configuration in which a conventional analog mixer using a diode or a transformer is combined with a low-pass ΔΣ modulator”. Compared with “a configuration in which a bandpass ΔΣ modulator and a digital mixer are combined”, the circuit scale can be reduced. In particular, by setting the ratio of the sampling frequency f S and the carrier frequency f B of the carrier wave to 4: 1, an analog mixer can be configured with a simple operation of the switched capacitor circuit. As a result, the circuit scale can be greatly reduced, and ΔΣ modulation By combining it with an amplifier, the analog mixer and ΔΣ modulator can be integrated to reduce the circuit scale.

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.

例えば、回路規模を簡単化するため「f=4f」に設定した実施例を詳細に示したが、倍数は4に限らず2を超える倍数でもよい。この場合、抵抗分圧や他の演算回路などによって上述の標本値を正確に作り込む必要があるものの、「f=4f」に設定した場合と同様の効果が得られる。 For example, in order to simplify the circuit scale, the embodiment in which “f S = 4f B ” is set in detail, but the multiple is not limited to 4, and may be a multiple exceeding 2. In this case, although it is necessary to accurately create the above-described sample value by resistance voltage division or another arithmetic circuit, the same effect as that obtained when “f S = 4f B ” is obtained.

また、周期関数で表される基準信号として正弦波を例示したが、方形波、三角波、ノコギリ波又はこれらの類似の波形でもよい。   Moreover, although the sine wave is illustrated as the reference signal represented by the periodic function, a square wave, a triangular wave, a sawtooth wave, or a similar waveform thereof may be used.

また、1次ΔΣ変調器を例示したが、2次又はそれ以上の高次のデルタシグマ変調器でも同様の構成で同様の制御を行うことによって同様の効果が得られる。   Further, although the first-order ΔΣ modulator has been exemplified, the same effect can be obtained by performing the same control with the same configuration in the second-order or higher-order delta-sigma modulator.

図9は、2次ΔΣ変調器70の動作を説明するための図である。2次ΔΣ変調器70は、図7,8の1次ΔΣ変調器60の構成に加え、1段目の積分器のオペアンプ63の出力信号が入力されるスイッチトキャパシタ(キャパシタ77とその両端に備えられた切替スイッチ71と切替スイッチ72とを構成)と、スイッチトキャパシタの出力信号を増幅するオペアンプ73と積分コンデンサ74とを備えた積分器と、1ビットDA変換器66の出力信号から出力される帰還信号としてのアナログ信号を所定の乗数で乗算して切替スイッチ71の接続端子に供給する乗算器78とを、オペアンプ63と比較器65との間に備える。   FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the secondary ΔΣ modulator 70. The second-order ΔΣ modulator 70 includes a switched capacitor (capacitor 77 and both ends thereof) to which the output signal of the operational amplifier 63 of the first-stage integrator is input in addition to the configuration of the first-order ΔΣ modulator 60 of FIGS. And an integrator having an operational amplifier 73 and an integrating capacitor 74 for amplifying the output signal of the switched capacitor and an output signal of the 1-bit DA converter 66. A multiplier 78 that multiplies an analog signal as a feedback signal by a predetermined multiplier and supplies it to the connection terminal of the changeover switch 71 is provided between the operational amplifier 63 and the comparator 65.

切替スイッチ71は、オペアンプ63の出力端子に接続される端子71aと、乗算器78の出力側に接続される端子71bとの2つの端子に、キャパシタ77の第1の電極を選択的に切り替え接続する切替手段である。また、切替スイッチ72は、オペアンプ73の反転入力端子に接続される端子72aと、オペアンプ63,73の非反転入力端子と同じ電位の基準電位に接続される端子72bとの2つの端子に、キャパシタ77の第2の電極を選択的に切り替え接続する切替手段である。   The changeover switch 71 selectively switches and connects the first electrode of the capacitor 77 to two terminals, a terminal 71 a connected to the output terminal of the operational amplifier 63 and a terminal 71 b connected to the output side of the multiplier 78. It is the switching means to do. The changeover switch 72 has two terminals: a terminal 72a connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 73 and a terminal 72b connected to the reference potential of the same potential as the non-inverting input terminals of the operational amplifiers 63 and 73. 77 is a switching means for selectively switching and connecting the 77 second electrodes.

1次ΔΣ変調器70の動作については、図8と同様であるためその説明を簡略するが、図9の遷移状態(a)(b)(a)(c)(a)(b)(a)(c)・・・の順番に各スイッチのスイッチ動作を繰り返すことによって、サンプリング部11における上述のサンプリング動作と乗算器13における「0,1,0,−1,0,1,0,−1・・・」の上述の乗算を実現できるとともに、ΔΣ変調器の動作も実現することができる。なお、各遷移状態は、時間(1/f)毎に遷移する(f=4f)。 Since the operation of the first-order ΔΣ modulator 70 is the same as that in FIG. 8 and the description thereof is simplified, the transition states (a), (b), (a), (c), (a), (b), and (a) in FIG. ) (C)... (C)... By repeating the switching operation of each switch, the sampling operation in the sampling unit 11 and “0, 1, 0, −1, 0, 1, 0, − 1 ”and the operation of the ΔΣ modulator can be realized. Each transition state transitions every time (1 / f S ) (f S = 4f B ).

本発明の実施例であるΔΣ型AD変換器20のブロック図である。1 is a block diagram of a ΔΣ AD converter 20 that is an embodiment of the present invention. FIG. アナログミキサ10の動作を説明するための波形である。4 is a waveform for explaining the operation of the analog mixer 10. アナログミキサ10の回路図である。1 is a circuit diagram of an analog mixer 10. FIG. アナログミキサ10のスイッチング動作を説明するための図である。4 is a diagram for explaining a switching operation of the analog mixer 10. FIG. 1次ΔΣ変調器40のブロック図である。2 is a block diagram of a first-order ΔΣ modulator 40. FIG. 1次ΔΣ変調器40の回路図である。2 is a circuit diagram of a primary ΔΣ modulator 40. FIG. アナログミキサ10のキャパシタ35と1次ΔΣ変調器40のスイッチトキャパシタ回路のキャパシタ57とを兼用するキャパシタ67を備える1次ΔΣ変調器60の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a primary ΔΣ modulator 60 including a capacitor 67 that doubles as a capacitor 35 of the analog mixer 10 and a capacitor 57 of a switched capacitor circuit of the primary ΔΣ modulator 40. 1次ΔΣ変調器60の動作を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the primary ΔΣ modulator 60. 2次ΔΣ変調器70の動作を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the secondary ΔΣ modulator 70.

符号の説明Explanation of symbols

10 アナログミキサ
11 サンプリング部
12 正弦波生成器
13 乗算器
20 ΔΣ型AD変換器
22 ΔΣ変調器
30,31,32,51,52,61,62,71,72 切替スイッチ
35,57,67、77 キャパシタ
40,60,70 ΔΣ変調器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Analog mixer 11 Sampling part 12 Sine wave generator 13 Multiplier 20 ΔΣ type AD converter 22 ΔΣ modulator 30, 31, 32, 51, 52, 61, 62, 71, 72 Changeover switch 35, 57, 67, 77 Capacitor 40, 60, 70 ΔΣ modulator

Claims (6)

搬送波に変調信号を載せて伝送する被変調波を前記搬送波の搬送周波数の少なくとも2を超える倍数のサンプリング周波数でサンプリングをすることによって第1の多値信号を生成するサンプリング手段と、
前記搬送周波数と同じ周波数の周期関数から前記サンプリングのサンプリング周期毎に標本化された標本値を前記第1の多値信号の振幅値に順番に乗算をすることによって第2の多値信号を生成する乗算手段とを備える、ミキサ。
Sampling means for generating a first multi-level signal by sampling a modulated wave transmitted with a modulation signal on a carrier wave at a sampling frequency that is a multiple of at least two times the carrier frequency of the carrier wave;
A second multilevel signal is generated by sequentially multiplying the amplitude value of the first multilevel signal by a sample value sampled at each sampling period of the sampling from a periodic function having the same frequency as the carrier frequency. And a multiplier.
前記倍数を4とする、請求項1に記載のミキサ。   The mixer according to claim 1, wherein the multiple is four. 前記標本値は、正弦波の変位1,0,−1,0である、請求項2に記載のミキサ。   The mixer according to claim 2, wherein the sample value is a sine wave displacement of 1, 0, −1, 0. 前記サンプリング手段と前記乗算手段は、
前記被変調波が入力される入力端に少なくとも接続可能な第1の電極と前記第2の多値信号が出力される出力端に少なくとも接続可能な第2の電極とを有するキャパシタを構成要素とし、
前記第1の電極の接続先を前記入力端とし前記第2の電極の接続先を前記出力端と基準電位とする状態を第1の状態とし、
前記第1の電極の接続先を前記出力端とし前記第2の電極の接続先を前記基準電位とする状態を第2の状態とし、
前記第1の電極の接続先を前記基準電位とし前記第2の電極の接続先を前記出力端とする状態を第3の状態とした場合、
前記第1の状態、前記第2の状態、前記第1の状態、前記第3の状態の順に前記サンプリング周期毎に状態を切り替えて、前記第1の状態、前記第2の状態、前記第1の状態、前記第3の状態を1サイクルとした切り替え動作を繰り返す、請求項2に記載のミキサ。
The sampling means and the multiplying means are:
A capacitor having at least a first electrode connectable to an input end to which the modulated wave is input and a second electrode connectable to an output end to which the second multi-value signal is output. ,
A state in which the connection destination of the first electrode is the input end and the connection destination of the second electrode is the output end and a reference potential is a first state,
A state in which the connection destination of the first electrode is the output terminal and the connection destination of the second electrode is the reference potential is a second state,
When the state where the connection destination of the first electrode is the reference potential and the connection destination of the second electrode is the output end is the third state,
The first state, the second state, the first state, and the third state are switched in order of the sampling period in the order of the first state, the second state, the first state, and the third state. The mixer according to claim 2, wherein the switching operation in which the third state is one cycle is repeated.
搬送波に変調信号を載せて伝送する被変調波が入力される入力端に少なくとも接続可能な第1の電極と出力端に少なくとも接続可能な第2の電極とを有するキャパシタを備え、
前記第1の電極の接続先を前記入力端とし前記第2の電極の接続先を前記出力端と基準電位とする状態を第1の状態とし、
前記第1の電極の接続先を前記出力端とし前記第2の電極の接続先を前記基準電位とする状態を第2の状態とし、
前記第1の電極の接続先を前記基準電位とし前記第2の電極の接続先を前記出力端とする状態を第3の状態とした場合、
前記第1の状態、前記第2の状態、前記第1の状態、前記第3の状態の順に前記搬送波の搬送周波数の4倍の切替周波数で状態を切り替えて、前記第1の状態、前記第2の状態、前記第1の状態、前記第3の状態を1サイクルとした切り替え動作を繰り返す、ミキサ。
A capacitor having a first electrode connectable to at least an input end to which a modulated wave transmitted by transmitting a modulation signal on a carrier wave is input, and a second electrode connectable to at least an output end;
A state in which the connection destination of the first electrode is the input end and the connection destination of the second electrode is the output end and a reference potential is a first state,
A state in which the connection destination of the first electrode is the output terminal and the connection destination of the second electrode is the reference potential is a second state,
When the state where the connection destination of the first electrode is the reference potential and the connection destination of the second electrode is the output end is the third state,
The first state, the second state, the first state, and the third state are switched at a switching frequency that is four times the carrier frequency of the carrier wave in the order of the first state, the first state, and the third state. 2. A mixer that repeats the switching operation in which the state of 2, the first state, and the third state are one cycle.
積分器と、
搬送波に変調信号を載せて伝送する被変調波が入力される入力端に少なくとも接続可能な第1の電極と前記積分器の入力部に少なくとも接続可能な第2の電極とを有するキャパシタと、
基準電位を基準に前記積分器の入力部の電圧を積分した前記積分器の出力信号を所定の閾値と比較したものを出力する量子化器と、
前記量子化器の出力信号をアナログ信号に変換して出力するDA変換器とを備え、
前記第1の電極の接続先を前記基準電位とし前記第2の電極の接続先を前記基準電位とする状態を第1の状態とし、
前記第1の電極の接続先を前記DA変換器の出力側とし前記第2の電極の接続先を前記積分器の入力部とする状態を第2の状態とし、
前記第1の電極の接続先を前記入力端とし前記第2の電極の接続先を前記基準電位とする状態を第3の状態とし、
前記第1の電極の接続先を前記積分器の入力部とし前記第2の電極の接続先を前記DA変換器の出力側とする状態を第4の状態とし、
前記第1の状態から前記第2の状態に切り替わる状態を第1の遷移状態とし、
前記第3の状態から前記第2の状態に切り替わる状態を第2の遷移状態とし、
前記第3の状態から前記第4の状態に切り替わる状態を第3の遷移状態とした場合、
前記第1の遷移状態、前記第2の遷移状態、前記第1の遷移状態、前記第3の遷移状態の順に前記搬送波の搬送周波数の4倍の遷移周波数で遷移状態を遷移して、前記第1の遷移状態、前記第2の遷移状態、前記第1の遷移状態、前記第3の遷移状態を1サイクルとした遷移動作を繰り返す、ΔΣ変調器。
An integrator;
A capacitor having at least a first electrode connectable to an input terminal to which a modulated wave transmitted by transmitting a modulation signal on a carrier wave is input, and a second electrode connectable to an input section of the integrator;
A quantizer that outputs a signal obtained by comparing the integrator output signal obtained by integrating the voltage of the input unit of the integrator with a reference potential as a reference with a predetermined threshold;
A DA converter that converts the output signal of the quantizer into an analog signal and outputs the analog signal;
A state in which the connection destination of the first electrode is the reference potential and the connection destination of the second electrode is the reference potential is a first state,
A state in which the connection destination of the first electrode is the output side of the DA converter and the connection destination of the second electrode is an input unit of the integrator is a second state,
A state in which the connection destination of the first electrode is the input terminal and the connection destination of the second electrode is the reference potential is a third state,
A state in which the connection destination of the first electrode is an input unit of the integrator and the connection destination of the second electrode is an output side of the DA converter is a fourth state,
The state that switches from the first state to the second state is a first transition state,
The state that switches from the third state to the second state is a second transition state,
When the state that switches from the third state to the fourth state is the third transition state,
In the order of the first transition state, the second transition state, the first transition state, and the third transition state, the transition state is transited at a transition frequency that is four times the carrier frequency of the carrier wave, and the first transition state A ΔΣ modulator that repeats a transition operation with one transition state, the second transition state, the first transition state, and the third transition state as one cycle.
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