JP2010068034A - Delta sigma modulating circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a delta sigma modulating circuit that is reducible in current consumption and chip area. <P>SOLUTION: The digital sigma modulating circuit includes an integrator which outputs an integrated signal generated by integrating an input signal, a plurality of resistances connected in series and generating voltages of a plurality of levels, a dither signal selecting circuit which outputs a voltage of at least one level among the voltages of the plurality of levels as a dither signal based upon a selection signal for selecting the level of the dither signal, and a quantizer which performs quantization based upon the integrated signal and dither signal. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、デルタシグマ変調回路に関する。   The present invention relates to a delta-sigma modulation circuit.

ADコンバータに用いられる回路として、デルタシグマ変調回路が一般的に知られている。そして、デルタシグマ変調回路においては、無信号時に信号帯域内に発生するアイドルトーンを除去するために、ディザ信号が用いられることが多い。ADコンバータに使用されるデジタルシグマ変調回路はアナログ回路の構成となり、デルタシグマ変調回路に挿入されるディザ信号はアナログ値である必要がある。そして、このようなディザ信号は、例えば、デジタル回路で生成された数ビットの擬似ランダム信号をアナログ信号に変換することにより生成することができる。擬似ランダム信号に応じたレベルのアナログ信号を生成する回路としては、例えば、出力段にオペアンプを用いたサンプルホールドDAコンバータが知られている(特許文献1)。
特開2007−81567号公報
A delta-sigma modulation circuit is generally known as a circuit used for an AD converter. In a delta-sigma modulation circuit, a dither signal is often used to remove idle tones that occur in the signal band when there is no signal. The digital sigma modulation circuit used in the AD converter has an analog circuit configuration, and the dither signal inserted into the delta sigma modulation circuit needs to have an analog value. Such a dither signal can be generated, for example, by converting a pseudo random signal of several bits generated by a digital circuit into an analog signal. As a circuit for generating an analog signal having a level corresponding to a pseudo-random signal, for example, a sample hold DA converter using an operational amplifier in an output stage is known (Patent Document 1).
JP 2007-81567 A

しかしながら、出力段にオペアンプを用いたサンプルホールドDAコンバータを用いる場合、特に高い周波数で動作させようとすると、オペアンプの応答特性を向上させるために消費電流が増加してしまうことがある。また、チップ面積も増加傾向にある。   However, when a sample-and-hold DA converter using an operational amplifier is used in the output stage, current consumption may increase in order to improve the response characteristic of the operational amplifier, particularly when operating at a high frequency. The chip area is also increasing.

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、消費電流とチップ面積を削減可能なデルタシグマ変調回路を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a delta-sigma modulation circuit capable of reducing current consumption and chip area.

上記目的を達成するため、本発明のデルタシグマ変調回路は、入力信号を積分した積分信号を出力する積分器と、直列に接続され、複数レベルの電圧を生成する複数の抵抗と、ディザ信号のレベルを選択するための選択信号に基づいて、前記複数レベルの電圧のうち、少なくとも何れか一つのレベルの電圧を前記ディザ信号として出力するディザ信号選択回路と、前記積分信号及び前記ディザ信号に基づいて量子化を行う量子化器と、を備える。   In order to achieve the above object, a delta-sigma modulation circuit according to the present invention includes an integrator that outputs an integrated signal obtained by integrating an input signal, a plurality of resistors that are connected in series and generate a voltage of a plurality of levels, and a dither signal. Based on a selection signal for selecting a level, a dither signal selection circuit that outputs at least one of the plurality of levels of voltage as the dither signal, and based on the integration signal and the dither signal And a quantizer for performing quantization.

消費電流を削減可能なデルタシグマ変調回路を提供することができる。   A delta-sigma modulation circuit capable of reducing current consumption can be provided.

図1は、本発明の一実施形態であるデルタシグマ変調回路の全体構成を示す図である。デルタシグマ変調回路10は、積分器11、ディザ回路12、量子化器13、及びディザクロック生成回路14を備えている。積分器11は、入力信号を積分した積分信号を出力する。ディザ回路12は、ディザクロックDCLKに応じてディザ信号を生成して出力する。量子化器13は、クロック信号CLKに基づいて、積分器11から出力される積分信号にディザ回路12から出力されるディザ信号を加算した上で量子化を行い、デルタシグマ変調回路10の出力信号として出力する。ディザクロック生成回路14は、量子化器13における量子化の結果を示す量子化信号に基づいて、ディザクロックDCLKを生成する。   FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a delta-sigma modulation circuit according to an embodiment of the present invention. The delta sigma modulation circuit 10 includes an integrator 11, a dither circuit 12, a quantizer 13, and a dither clock generation circuit 14. The integrator 11 outputs an integrated signal obtained by integrating the input signal. The dither circuit 12 generates and outputs a dither signal according to the dither clock DCLK. Based on the clock signal CLK, the quantizer 13 adds the dither signal output from the dither circuit 12 to the integrated signal output from the integrator 11, performs quantization, and outputs the output signal of the delta-sigma modulation circuit 10. Output as. The dither clock generation circuit 14 generates a dither clock DCLK based on the quantized signal indicating the quantization result in the quantizer 13.

図2は、量子化器13の構成例を示す図である。図に示すように、本実施形態においては、積分器11の出力は差動出力VP,VNとなっており、ディザ回路12の出力も差動出力VDP,VDNとなっている。そして、量子化器13は、これらの差動入力信号を受けて、差動出力VOP,VONを出力する構成となっている。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the quantizer 13. As shown in the figure, in this embodiment, the output of the integrator 11 is the differential outputs VP and VN, and the output of the dither circuit 12 is also the differential outputs VDP and VDN. The quantizer 13 is configured to receive these differential input signals and output differential outputs VOP and VON.

量子化器13は、コンパレータ31及びラッチ回路32を備えている。コンパレータ31には、積分器11からの差動出力VP,VNと、ディザ回路12からの差動出力VDP,VDNが入力されている。そして、コンパレータ31は、クロック信号CLKが一方の論理値(例えばLレベル)の間に、積分信号VPにディザ信号VDPを加算した信号と、積分信号VNにディザ信号VDNを加算した信号とを比較し、比較結果を示す信号を差動出力する。そして、コンパレータ31からの差動出力はラッチ回路32でラッチされ、量子化器13の差動出力VOP,VONとして出力される。また、ラッチ回路32からは、量子化の結果を示す差動の量子化信号VD1,VD2が出力される。   The quantizer 13 includes a comparator 31 and a latch circuit 32. The comparator 31 receives the differential outputs VP and VN from the integrator 11 and the differential outputs VDP and VDN from the dither circuit 12. Then, the comparator 31 compares the signal obtained by adding the dither signal VDP to the integration signal VP and the signal obtained by adding the dither signal VDN to the integration signal VN while the clock signal CLK is at one logic value (for example, L level). Then, a signal indicating the comparison result is differentially output. The differential output from the comparator 31 is latched by the latch circuit 32 and output as the differential outputs VOP and VON of the quantizer 13. The latch circuit 32 outputs differential quantized signals VD1 and VD2 indicating the quantization result.

図3は、コンパレータ31の構成例を示す図である。コンパレータ31は、PチャネルMOSFET41〜43及びNチャネルMOSFET44〜53を備えている。PチャネルMOSFET41は、ソースに電源電圧VDDが印加され、ゲートにクロック信号CLKが入力されている。そして、PチャネルMOSFET42,43は、ソースがPチャネルMOSFET41のドレインと接続されている。   FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the comparator 31. The comparator 31 includes P-channel MOSFETs 41 to 43 and N-channel MOSFETs 44 to 53. In the P-channel MOSFET 41, the power supply voltage VDD is applied to the source, and the clock signal CLK is input to the gate. The sources of the P channel MOSFETs 42 and 43 are connected to the drain of the P channel MOSFET 41.

NチャネルMOSFET45は、ドレインがPチャネルMOSFET42のドレインと接続され、ソースが接地されている。また、NチャネルMOSFET46は、ドレインがPチャネルMOSFET43のドレインと接続され、ソースが接地されている。そして、PチャネルMOSFET42とNチャネルMOSFET45との接続点の電圧が、PチャネルMOSFET43及びNチャネルMOSFET46のゲートに印加されている。また、PチャネルMOSFET43とNチャネルMOSFET46の接続点の電圧が、PチャネルMOSFET42及びNチャネルMOSFET45のゲートに印加されている。   The N-channel MOSFET 45 has a drain connected to the drain of the P-channel MOSFET 42 and a source grounded. The N-channel MOSFET 46 has a drain connected to the drain of the P-channel MOSFET 43 and a source grounded. The voltage at the connection point between the P-channel MOSFET 42 and the N-channel MOSFET 45 is applied to the gates of the P-channel MOSFET 43 and the N-channel MOSFET 46. The voltage at the connection point between the P-channel MOSFET 43 and the N-channel MOSFET 46 is applied to the gates of the P-channel MOSFET 42 and the N-channel MOSFET 45.

NチャネルMOSFET44は、ドレインがPチャネルMOSFET42とNチャネルMOSFET45との接続点に接続され、ソースが接地され、ゲートにクロック信号CLKが入力されている。また、NチャネルMOSFET47は、ドレインがPチャネルMOSFET43とNチャネルMOSFET46との接続点に接続され、ソースが接地され、ゲートにクロック信号CLKが入力されている。   The N-channel MOSFET 44 has a drain connected to a connection point between the P-channel MOSFET 42 and the N-channel MOSFET 45, a source grounded, and a clock signal CLK input to the gate. The N-channel MOSFET 47 has a drain connected to a connection point between the P-channel MOSFET 43 and the N-channel MOSFET 46, a source grounded, and a clock signal CLK input to the gate.

NチャネルMOSFET48は、ドレインがPチャネルMOSFET42とNチャネルMOSFET45との接続点に接続され、ゲートに積分信号VPが入力されている。また、NチャネルMOSFET49は、NチャネルMOSFET48と並列に接続され、ゲートにディザ信号VDPが入力されている。そして、NチャネルMOSFET50は、ドレインがPチャネルMOSFET43とNチャネルMOSFET46との接続点に接続され、ゲートに積分信号VNが入力されている。また、NチャネルMOSFET51は、NチャネルMOSFET50と並列に接続され、ゲートにディザ信号VDNが入力されている。   The N-channel MOSFET 48 has a drain connected to a connection point between the P-channel MOSFET 42 and the N-channel MOSFET 45, and an integration signal VP input to the gate. The N-channel MOSFET 49 is connected in parallel with the N-channel MOSFET 48, and the dither signal VDP is input to the gate. The drain of the N-channel MOSFET 50 is connected to the connection point between the P-channel MOSFET 43 and the N-channel MOSFET 46, and the integration signal VN is input to the gate. The N-channel MOSFET 51 is connected in parallel with the N-channel MOSFET 50, and the dither signal VDN is input to the gate.

NチャネルMOSFET52は、ドレインがNチャネルMOSFET48のソースと接続され、ソースが接地され、ゲートがNチャネルMOSFET50のドレインと接続されている。また、NチャネルMOSFET53は、ドレインがNチャネルMOSFET50のソースと接続され、ソースが接地され、ゲートがNチャネルMOSFET48のドレインと接続されている。   The N channel MOSFET 52 has a drain connected to the source of the N channel MOSFET 48, a source grounded, and a gate connected to the drain of the N channel MOSFET 50. The N-channel MOSFET 53 has a drain connected to the source of the N-channel MOSFET 50, a source grounded, and a gate connected to the drain of the N-channel MOSFET 48.

そして、PチャネルMOSFET42とNチャネルMOSFET45との接続点の電圧が、コンパレータ31の差動出力の一方である出力信号VCNとなっており、PチャネルMOSFET43とNチャネルMOSFET46との接続点の電圧が、コンパレータ31の差動出力の他方である出力信号VCPとなっている。   The voltage at the connection point between the P-channel MOSFET 42 and the N-channel MOSFET 45 is an output signal VCN that is one of the differential outputs of the comparator 31, and the voltage at the connection point between the P-channel MOSFET 43 and the N-channel MOSFET 46 is The output signal VCP is the other differential output of the comparator 31.

このようなコンパレータ31において、クロック信号CLKがHレベルの場合、NチャネルMOSFET44,47がオンとなり、出力信号VCN,VCPはLレベルとなる。   In such a comparator 31, when the clock signal CLK is at the H level, the N-channel MOSFETs 44 and 47 are turned on, and the output signals VCN and VCP are at the L level.

一方、クロック信号CLKがLレベルの場合、NチャネルMOSFET44,47がオフになるとともに、電流源となるPチャネルMOSFET41がオンとなる。そして、NチャネルMOSFET48〜51により構成される差動回路の動作により、出力信号VCN,VCPが変化することとなる。   On the other hand, when the clock signal CLK is at the L level, the N-channel MOSFETs 44 and 47 are turned off and the P-channel MOSFET 41 serving as a current source is turned on. Then, the output signals VCN and VCP are changed by the operation of the differential circuit constituted by the N-channel MOSFETs 48 to 51.

つまり、積分信号VPにディザ信号VDPを加算した信号が積分信号VNにディザ信号VDNを加算した信号より大きい場合は、NチャネルMOSFET48,49がオンとなり、NチャネルMOSFET50,51がオフとなる。そして、出力信号VCNがLレベルとなり、出力信号VCPがHレベルとなる。逆に、積分信号VPにディザ信号VDPを加算した信号が積分信号VNにディザ信号VDNを加算した信号より小さい場合は、NチャネルMOSFET48,49がオフとなり、NチャネルMOSFET50,51がオンとなる。そして、出力信号VCNがHレベルとなり、出力信号VCPがLレベルとなる。   That is, when the signal obtained by adding the dither signal VDP to the integration signal VP is larger than the signal obtained by adding the dither signal VDN to the integration signal VN, the N-channel MOSFETs 48 and 49 are turned on and the N-channel MOSFETs 50 and 51 are turned off. Then, the output signal VCN becomes L level and the output signal VCP becomes H level. Conversely, when the signal obtained by adding the dither signal VDP to the integration signal VP is smaller than the signal obtained by adding the dither signal VDN to the integration signal VN, the N-channel MOSFETs 48 and 49 are turned off and the N-channel MOSFETs 50 and 51 are turned on. Then, the output signal VCN becomes H level and the output signal VCP becomes L level.

図4は、ラッチ回路32及びディザクロック生成回路14の構成例を示す図である。ラッチ回路32は、インバータ回路61,62及びNAND回路63,64を備えている。コンパレータ31からの一方の出力信号VCPは、インバータ回路61を介してNAND回路63に入力されている。また、コンパレータ31からの他方の出力信号VCNは、インバータ回路62を介してNAND回路64に入力されている。そして、NAND回路63の出力がNAND回路64に入力され、NAND回路64の出力がNAND回路63に入力されており、NAND回路63の出力が量子化器13の一方の出力信号VOP、NAND回路64の出力が量子化器13の他方の出力信号VONとなっている。なお、インバータ回路61,62からの出力が、差動の量子化信号VD1,VD2としてディザクロック生成回路14を構成するEXOR回路66に入力される。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the latch circuit 32 and the dither clock generation circuit 14. The latch circuit 32 includes inverter circuits 61 and 62 and NAND circuits 63 and 64. One output signal VCP from the comparator 31 is input to the NAND circuit 63 via the inverter circuit 61. The other output signal VCN from the comparator 31 is input to the NAND circuit 64 via the inverter circuit 62. The output of the NAND circuit 63 is input to the NAND circuit 64, the output of the NAND circuit 64 is input to the NAND circuit 63, and the output of the NAND circuit 63 is the output signal VOP of the quantizer 13 and the NAND circuit 64. Is the other output signal VON of the quantizer 13. The outputs from the inverter circuits 61 and 62 are input to the EXOR circuit 66 constituting the dither clock generation circuit 14 as differential quantized signals VD1 and VD2.

このようなラッチ回路32においては、積分信号VCN,VCPがLレベルのときは出力信号VOP,VONは変化せず、前の状態を保持する。そして、積分信号VCPがHレベル、積分信号VCNがLレベルのときは、出力信号VOPがHレベル、出力信号VONがLレベルとなる。また、積分信号VCPがLレベル、積分信号VCNがHレベルのときは、出力信号VOPがLレベル、出力信号VONがHレベルとなる。また、ディザクロック生成回路14から出力されるディザクロックDCLKは、量子化信号VD1,VD2の論理レベルが同じ場合はLレベル、異なる場合はHレベルとなる。   In such a latch circuit 32, when the integration signals VCN and VCP are at the L level, the output signals VOP and VON are not changed and the previous state is maintained. When the integration signal VCP is H level and the integration signal VCN is L level, the output signal VOP is H level and the output signal VON is L level. When the integration signal VCP is L level and the integration signal VCN is H level, the output signal VOP is L level and the output signal VON is H level. Further, the dither clock DCLK output from the dither clock generation circuit 14 is L level when the logic levels of the quantized signals VD1 and VD2 are the same, and is H level when they are different.

図5は、ディザ回路12の構成例を示す図である。ディザ回路12は、擬似ランダム信号生成回路70、デコーダ72、及びディザ信号出力回路74を含んで構成されている。擬似ランダム信号生成回路70は、ディザクロックDCLKが例えばLレベルからHレベルに変化するごとに、例えば3ビットの三角分布の擬似ランダム信号TPDF1〜TPDF3を生成して出力する。デコーダ72は、擬似ランダム信号TPDF1〜TPDF3をデコードし、デコード済みの選択信号CODE1〜CODE5,CODE1B〜CODE5Bを出力する。なお、デコーダ72は、擬似ランダム信号TPDF1〜TPDF3に基づいて、選択信号CODE1〜CODE5のうち何れか一つのみをHレベルとする。また、選択信号CODE1B〜CODE5Bは、選択信号CODE1〜CODE5を反転した信号となっている。ディザ信号出力回路74には、選択信号CODE1〜CODE5,CODE1B〜CODE5Bと、調整信号SEL1〜SEL3とが入力されている。ディザ信号出力回路74は、選択信号CODE1〜CODE5,CODE1B〜CODE5Bに応じたレベルのディザ信号VDP,VDNを出力する。なお、ディザ信号出力回路74では、調整信号SEL1〜SEL3に基づいて、ディザ信号VDP,VDNの最大レベルの調整が行われる。   FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of the dither circuit 12. The dither circuit 12 includes a pseudo random signal generation circuit 70, a decoder 72, and a dither signal output circuit 74. The pseudo random signal generation circuit 70 generates and outputs pseudo random signals TPDF1 to TPDF3 having, for example, a 3-bit triangular distribution every time the dither clock DCLK changes from, for example, an L level to an H level. The decoder 72 decodes the pseudo random signals TPDF1 to TPDF3 and outputs decoded selection signals CODE1 to CODE5 and CODE1B to CODE5B. The decoder 72 sets only one of the selection signals CODE1 to CODE5 to the H level based on the pseudo random signals TPDF1 to TPDF3. The selection signals CODE1B to CODE5B are signals obtained by inverting the selection signals CODE1 to CODE5. The dither signal output circuit 74 receives selection signals CODE1 to CODE5, CODE1B to CODE5B, and adjustment signals SEL1 to SEL3. The dither signal output circuit 74 outputs dither signals VDP and VDN having levels corresponding to the selection signals CODE1 to CODE5 and CODE1B to CODE5B. The dither signal output circuit 74 adjusts the maximum level of the dither signals VDP and VDN based on the adjustment signals SEL1 to SEL3.

図6は、ディザ信号出力回路74の構成例を示す図である。ディザ信号出力回路74は、抵抗R1〜R4,RA1〜RA3,RB1〜RB3、トランスファゲートTP1〜TP5,TN1〜TN5(ディザ信号選択回路)、PチャネルMOSFET80〜82、インバータ回路84〜86、及びNチャネルMOSFET88〜90を含んで構成されている。   FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of the dither signal output circuit 74. The dither signal output circuit 74 includes resistors R1 to R4, RA1 to RA3, RB1 to RB3, transfer gates TP1 to TP5, TN1 to TN5 (dither signal selection circuit), P channel MOSFETs 80 to 82, inverter circuits 84 to 86, and N The channel MOSFETs 88 to 90 are included.

抵抗R1〜R4は直列に接続されており、両端に印加される電圧を分圧して得られる複数のレベルの電圧V1〜V5を生成する。トランスファゲートTP1〜TP5は、それぞれ、選択信号CODE1〜CODE5がHレベルのときにオンとなる。同様に、トランスファゲートTN1〜TN5は、それぞれ、選択信号CODE1〜CODE5がHレベルのときにオンとなる。したがって、例えば、選択信号CODE1〜CODE5のうち選択信号CODE1のみがHレベルの場合は、トランスファゲートTP1,TN1がオン、トランスファゲートTP2〜TP5,TN2〜TN5がオフとなり、電圧V1がディザ信号VDPとして出力され、電圧V5がディザ信号VDNとして出力される。また、例えば、選択信号CODE2のみがHレベルの場合は、トランスファゲートTP2,TN2がオンとなり、電圧V2がディザ信号VDPとして出力され、電圧V4がディザ信号VDNとして出力される。つまり、トランスファゲートTP1〜TP5,TN1〜TN5は、電圧V1〜V5の中から、選択信号CODE1〜CODE5,CODE1B〜CODE5Bに応じたレベルの電圧を選択し、ディザ信号VDP,VDNとして出力する。   The resistors R1 to R4 are connected in series, and generate a plurality of levels of voltages V1 to V5 obtained by dividing the voltage applied to both ends. The transfer gates TP1 to TP5 are turned on when the selection signals CODE1 to CODE5 are at the H level, respectively. Similarly, the transfer gates TN1 to TN5 are turned on when the selection signals CODE1 to CODE5 are at the H level, respectively. Therefore, for example, when only the selection signal CODE1 among the selection signals CODE1 to CODE5 is at the H level, the transfer gates TP1 and TN1 are turned on, the transfer gates TP2 to TP5 and TN2 to TN5 are turned off, and the voltage V1 is set as the dither signal VDP. The voltage V5 is output as the dither signal VDN. For example, when only the selection signal CODE2 is at the H level, the transfer gates TP2 and TN2 are turned on, the voltage V2 is output as the dither signal VDP, and the voltage V4 is output as the dither signal VDN. That is, the transfer gates TP1 to TP5, TN1 to TN5 select voltages having levels according to the selection signals CODE1 to CODE5 and CODE1B to CODE5B from the voltages V1 to V5, and output them as dither signals VDP and VDN.

抵抗RA1〜RA3は、抵抗R1〜R4の電源側に直列に接続されている。また、抵抗RB1〜RB3は、抵抗R1〜R4の接地側に直列に接続されている。これらの抵抗RA1〜RA3,RB1〜RB3は、ディザ信号VDP,VDNの最大レベルを調整するための調整用抵抗として用いられている。具体的には、何れか一つのみがHレベルとなる調整信号SEL1〜SEL3に基づいて、PチャネルMOSFET80〜82及びNチャネルMOSFET88〜90のオンオフが制御されることにより、電圧V1,V5が調整される。例えば、選択信号SEL1がHレベルの場合は、PチャネルMOSFET80及びNチャネルMOSFET88がオンとなり、抵抗RA1,R1〜R4,RB1によって電源電圧VDDが分圧され、電圧V1〜V5が生成される。また、例えば、選択信号SEL3がHレベルの場合は、PチャネルMOSFET82及びNチャネルMOSFET90がオンとなり、抵抗RA1〜RA3,R1〜R4,RB1〜RB3によって電源電圧VDDが分圧され、電圧V1〜V5が生成される。すなわち、ディザ信号VDP,VDNの最大レベルは、調整信号SEL1がHレベルのときに最大となり、調整信号SEL3がHレベルのときに最小となる。なお、抵抗RA1〜RA3,RB1〜RB3、PチャネルMOSFET80〜82、インバータ回路84〜86、及びNチャネルMOSFET88〜90により構成される回路が本発明の調整回路に相当し、PチャネルMOSFET80〜82、インバータ回路84〜86、及びNチャネルMOSFET88〜90により構成される回路が本発明の印加制御回路に相当する。   The resistors RA1 to RA3 are connected in series to the power supply side of the resistors R1 to R4. The resistors RB1 to RB3 are connected in series to the ground side of the resistors R1 to R4. These resistors RA1 to RA3 and RB1 to RB3 are used as adjusting resistors for adjusting the maximum levels of the dither signals VDP and VDN. Specifically, the voltages V1 and V5 are adjusted by controlling on / off of the P-channel MOSFETs 80 to 82 and the N-channel MOSFETs 88 to 90 on the basis of the adjustment signals SEL1 to SEL3 in which only one of them becomes the H level. Is done. For example, when the selection signal SEL1 is at the H level, the P-channel MOSFET 80 and the N-channel MOSFET 88 are turned on, the power supply voltage VDD is divided by the resistors RA1, R1 to R4, and RB1, and the voltages V1 to V5 are generated. For example, when the selection signal SEL3 is at the H level, the P-channel MOSFET 82 and the N-channel MOSFET 90 are turned on, and the power supply voltage VDD is divided by the resistors RA1 to RA3, R1 to R4, RB1 to RB3, and the voltages V1 to V5 Is generated. That is, the maximum levels of the dither signals VDP and VDN are maximum when the adjustment signal SEL1 is at the H level, and are minimum when the adjustment signal SEL3 is at the H level. A circuit constituted by resistors RA1 to RA3, RB1 to RB3, P channel MOSFETs 80 to 82, inverter circuits 84 to 86, and N channel MOSFETs 88 to 90 corresponds to the adjustment circuit of the present invention, and P channel MOSFETs 80 to 82, A circuit constituted by the inverter circuits 84 to 86 and the N-channel MOSFETs 88 to 90 corresponds to the application control circuit of the present invention.

図7は、デルタシグマ変調回路10の動作の一例を示すタイミングチャートである。時刻t1に、クロック信号CLKがLレベルからHレベルに変化したとする。すると、コンパレータ31のNチャネルMOSFET44,47がオンとなり、時刻t2に、コンパレータ31の出力信号VCN,VCPがLレベルとなり、量子化信号VD1,VD2がHレベルとなる。したがって、ラッチ回路32の出力信号VOP,VONは変化しない。一方、量子化信号VD1,VD2がともにHレベルとなることにより、ディザクロック生成回路14を構成するEXOR回路66から出力されるディザクロックDCLKがLレベルとなる。   FIG. 7 is a timing chart showing an example of the operation of the delta-sigma modulation circuit 10. Assume that the clock signal CLK changes from the L level to the H level at time t1. Then, the N-channel MOSFETs 44 and 47 of the comparator 31 are turned on, and at time t2, the output signals VCN and VCP of the comparator 31 become L level and the quantized signals VD1 and VD2 become H level. Therefore, the output signals VOP and VON of the latch circuit 32 do not change. On the other hand, when the quantized signals VD1 and VD2 both become H level, the dither clock DCLK output from the EXOR circuit 66 constituting the dither clock generation circuit 14 becomes L level.

そして、時刻t3に、クロック信号CLKがHレベルからLレベルに変化したとする。このとき、例えば、積分信号VPにディザ信号VDPを加算した信号が積分信号VNにディザ信号VDNを加算した信号より大きいとすると、時刻t4に、コンパレータ31の出力信号VCNがLレベル、出力信号VCPがHレベルとなり、量子化信号VD1がHレベル、量子化信号VD2がLレベルとなる。したがって、ラッチ回路32の出力は、出力信号VOPがHレベル、出力信号VONがLレベルに変化する。このように、クロック信号CLKがHレベルからLレベルに変化する際に、コンパレータ31における量子化が行われ、量子化の結果がラッチ回路32によりラッチされ、量子化器13の出力信号VOP,VONとして出力される。   Then, it is assumed that the clock signal CLK changes from H level to L level at time t3. At this time, for example, if the signal obtained by adding the dither signal VDP to the integration signal VP is greater than the signal obtained by adding the dither signal VDN to the integration signal VN, the output signal VCN of the comparator 31 is at the L level and the output signal VCP at time t4. Becomes H level, the quantized signal VD1 becomes H level, and the quantized signal VD2 becomes L level. Therefore, the output of the latch circuit 32 changes the output signal VOP to the H level and the output signal VON to the L level. Thus, when the clock signal CLK changes from the H level to the L level, the quantization is performed in the comparator 31, the result of the quantization is latched by the latch circuit 32, and the output signals VOP, VON of the quantizer 13 are latched. Is output as

また、時刻t4に、コンパレータ31の出力信号VCN,VCPの論理レベルが異なる状態となることにより、ディザクロック生成回路14から出力されるディザクロックDCLKがHレベルとなる。ディザクロックDCLKがHレベルになると、擬似ランダム信号生成回路70から出力される擬似ランダム信号TPDF1〜TPDF3が変化する。そして、擬似ランダム信号TPDF1〜TPDF3に応じて、デコーダ72から出力される選択信号CODE1〜CODE5,CODE1B〜CODE5Bも変化する。さらに、選択信号CODE1〜CODE5,CODE1B〜CODE5Bが変化すると、トランスファゲートTP1〜TP5,TN1〜TN5のうち、オンとなるものが変化し、ディザ信号VDP,VDNの信号レベルが変化する。すなわち、量子化の結果がラッチ回路32によりラッチされて量子化が完了した後に、ディザ信号VDP,VDNの信号レベルが変化する。なお、ディザ信号出力回路74においては、複数のレベルの電圧V1〜V5は抵抗R1〜R4の両端に印加された電圧を分圧することにより生成されているため、トランスファゲートTP1〜TP5,TN1〜TN5のオン状態が変化すると、ディザ信号VDP,VDNの信号レベルは即座に変化する。   At time t4, the logic levels of the output signals VCN and VCP of the comparator 31 are different from each other, so that the dither clock DCLK output from the dither clock generation circuit 14 becomes H level. When the dither clock DCLK becomes H level, the pseudo random signals TPDF1 to TPDF3 output from the pseudo random signal generation circuit 70 change. The selection signals CODE1 to CODE5 and CODE1B to CODE5B output from the decoder 72 also change in accordance with the pseudo random signals TPDF1 to TPDF3. Further, when the selection signals CODE1 to CODE5 and CODE1B to CODE5B are changed, the transfer gates TP1 to TP5 and TN1 to TN5 that are turned on are changed, and the signal levels of the dither signals VDP and VDN are changed. That is, after the quantization result is latched by the latch circuit 32 and the quantization is completed, the signal levels of the dither signals VDP and VDN change. In the dither signal output circuit 74, the voltages V1 to V5 at a plurality of levels are generated by dividing the voltages applied across the resistors R1 to R4, so that the transfer gates TP1 to TP5 and TN1 to TN5 are generated. When the ON state of the signal changes, the signal levels of the dither signals VDP and VDN change immediately.

以上、本実施形態のデルタシグマ変調回路10について説明した。前述したように、デルタシグマ変調回路10においては、直列に接続された抵抗R1〜R4により生成される複数のレベルの電圧V1〜V5のうち、擬似ランダム信号TPDF1〜TPDF3に応じて選択される電圧をディザ信号VPD,VDNとして出力している。したがって、オペアンプを用いる場合のように消費電流及びチップ面積を増加させることなく、応答特性の良いディザ信号を得ることができる。特に、抵抗R1〜R4の抵抗値を大きくすると、ディザ信号出力回路74に流れる電流が小さくなり、消費電流を削減することが可能となる。   The delta sigma modulation circuit 10 of the present embodiment has been described above. As described above, in the delta-sigma modulation circuit 10, the voltage selected according to the pseudo-random signals TPDF1 to TPDF3 among the plurality of levels of voltages V1 to V5 generated by the resistors R1 to R4 connected in series. Are output as dither signals VPD and VDN. Therefore, a dither signal with good response characteristics can be obtained without increasing current consumption and chip area as in the case of using an operational amplifier. In particular, when the resistance values of the resistors R1 to R4 are increased, the current flowing through the dither signal output circuit 74 is reduced, and the current consumption can be reduced.

また、デルタシグマ変調回路10では、抵抗R1〜R4の両端に印加される電圧を制御信号SEL1〜SEL3に基づいて調整することができる。これにより、デルタシグマ変調回路10を適用する装置におけるアイドルトーンの特性等に応じて、ディザ信号VDP,VDNの最大レベルを調整することができる。   Further, in the delta sigma modulation circuit 10, the voltage applied to both ends of the resistors R1 to R4 can be adjusted based on the control signals SEL1 to SEL3. As a result, the maximum levels of the dither signals VDP and VDN can be adjusted according to the characteristics of the idle tone in the device to which the delta sigma modulation circuit 10 is applied.

特に、デルタシグマ変調回路10では、抵抗RA1〜RA3,RB1〜RB3を用いてディザ信号VDP,VDNの最大レベルを調整している。つまり、抵抗R1〜R4の両端に設けられる調整用抵抗の抵抗値や数を変更することにより、ディザ信号VDP,VDNの最大レベルの調整範囲を容易に変更することができる。   In particular, in the delta-sigma modulation circuit 10, the maximum levels of the dither signals VDP and VDN are adjusted using resistors RA1 to RA3 and RB1 to RB3. That is, the adjustment range of the maximum level of the dither signals VDP and VDN can be easily changed by changing the resistance value and the number of adjustment resistors provided at both ends of the resistors R1 to R4.

また、デルタシグマ変調回路10では、量子化の完了に応じて、ディザクロックDCLKを変化させ、ディザ信号VDP,VDNの信号レベルを変化させている。つまり、あるレベルのディザ信号VDP,VDNを用いた量子化が完了した後に、ディザ信号VDP,VDNが次のレベルへと変化するため、ディザ信号VDP,VDNが確実に量子化器13に伝達され、アイドルトーンの発生を抑制することができる。   In the delta-sigma modulation circuit 10, the dither clock DCLK is changed in accordance with the completion of the quantization, and the signal levels of the dither signals VDP and VDN are changed. That is, after the quantization using the dither signals VDP and VDN at a certain level is completed, the dither signals VDP and VDN change to the next level, so that the dither signals VDP and VDN are reliably transmitted to the quantizer 13. The generation of idle tones can be suppressed.

なお、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。例えば、擬似ランダム信号の出力ビット数を変更した場合でも、抵抗R1〜R4の抵抗を更に分割し、デコード信号及び制御スイッチを追加することで、チップ面積を大幅に増加させることなく、容易に変更することができる。   In addition, the said embodiment is for making an understanding of this invention easy, and is not for limiting and interpreting this invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes equivalents thereof. For example, even when the number of output bits of the pseudo-random signal is changed, the resistance of the resistors R1 to R4 is further divided and a decoding signal and a control switch are added, so that the chip area can be easily changed without significantly increasing the area. can do.

本発明の一実施形態であるデルタシグマ変調回路の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the delta-sigma modulation circuit which is one Embodiment of this invention. 量子化器の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a quantizer. コンパレータの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a comparator. ラッチ回路及びディザクロック生成回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a latch circuit and a dither clock generation circuit. ディザ回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a dither circuit. ディザ信号出力回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a dither signal output circuit. デルタシグマ変調回路の動作の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of operation | movement of a delta-sigma modulation circuit.

符号の説明Explanation of symbols

10 デルタシグマ変調回路
11 積分器
12 ディザ回路
13 量子化器
14 ディザクロック生成回路
31 コンパレータ
32 ラッチ回路
70 擬似ランダム信号生成回路
72 デコーダ
74 ディザ信号出力回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Delta-sigma modulation circuit 11 Integrator 12 Dither circuit 13 Quantizer 14 Dither clock generation circuit 31 Comparator 32 Latch circuit 70 Pseudo random signal generation circuit 72 Decoder 74 Dither signal output circuit

Claims (4)

入力信号を積分した積分信号を出力する積分器と、
直列に接続され、複数レベルの電圧を生成する複数の抵抗と、
ディザ信号のレベルを選択するための選択信号に基づいて、前記複数レベルの電圧のうち、少なくとも何れか一つのレベルの電圧を前記ディザ信号として出力するディザ信号選択回路と、
前記積分信号及び前記ディザ信号に基づいて量子化を行う量子化器と、
を備えることを特徴とするデルタシグマ変調回路。
An integrator that outputs an integrated signal obtained by integrating the input signal;
A plurality of resistors connected in series and generating multiple levels of voltage;
A dither signal selection circuit that outputs at least one of the plurality of levels of voltage as the dither signal based on a selection signal for selecting the level of the dither signal;
A quantizer for performing quantization based on the integrated signal and the dither signal;
A delta-sigma modulation circuit comprising:
請求項1に記載のデルタシグマ変調回路であって、
前記ディザ信号の最大レベルを調整するための制御信号に基づいて、前記複数の抵抗の両端に印加される電圧を調整する調整回路を更に備えること、
を特徴とするデルタシグマ変調回路。
A delta-sigma modulation circuit according to claim 1,
An adjustment circuit for adjusting a voltage applied across the plurality of resistors based on a control signal for adjusting the maximum level of the dither signal;
A delta-sigma modulation circuit.
請求項2に記載のデルタシグマ変調回路であって、
前記調整回路は、
前記複数の抵抗の一端に直列に接続される複数の調整用抵抗と、
前記制御信号に基づいて、前記複数の調整用抵抗の何れか一つの一端に所定レベルの電圧を印加する印加制御回路と、
を含んで構成されることを特徴とするデルタシグマ変調回路。
A delta-sigma modulation circuit according to claim 2,
The adjustment circuit includes:
A plurality of adjusting resistors connected in series to one end of the plurality of resistors;
An application control circuit that applies a predetermined level of voltage to one end of any of the plurality of adjustment resistors based on the control signal;
A delta-sigma modulation circuit comprising:
請求項1〜3の何れか一項に記載のデルタシグマ変調回路であって、
前記量子化器から出力される量子化信号に基づいて、量子化が完了した後に前記選択信号を変化させる選択信号制御回路を更に備えること、
を特徴とするデルタシグマ変調回路。
A delta-sigma modulation circuit according to any one of claims 1 to 3,
Further comprising a selection signal control circuit for changing the selection signal after the quantization is completed based on the quantized signal output from the quantizer;
A delta-sigma modulation circuit.
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