JP2010193041A - A/d変換回路及びサンプルホールドタイミング調整方法 - Google Patents

A/d変換回路及びサンプルホールドタイミング調整方法 Download PDF

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Abstract

【課題】製造ばらつきや温度ドリフトにより変動するノイズ振幅や位相に対して最適タイミングにあわせること。
【解決手段】選択回路M1は信号T6、T4、T5、T7に応じてそれぞれ第1〜4電位を出力する。A/D変換器M2は、クロックT13に応じて、第1〜4電位に対してそれぞれA/D変換を施して変換値C(n)、A(n)、B(n)、T3を出力する。演算回路M3は、信号T6、T4、T5を出力し、第1−第2電位間と変換値C(n)−変換値A(n)間との関係を直線で表した変換特性を生成し、変換値B(n)が変換特性に対応している場合、信号T7を出力し、変換値B(n)が変換特性に対応していない場合、信号T10、T6、T4、T5を出力する。調整器M5は、(J−1)回目(1≦J≦N)の信号T10に応じて、基準クロックT12を第J遅延値だけ遅らせてクロックT13としてA/D変換器M2に供給する。
【選択図】図1

Description

本発明は、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路に関する。
アナログ・デジタル混載技術は、LSI(Large−Scale Integrated circuit)デバイスにとって重要であり、その重要性は増している。しかし、今後益々向上するLSIデバイスの微細化と低電圧化により、ノイズ対策が重要な課題となってきている。
特に、A/D変換回路をデジタル回路と同一チップ上に混載する場合、デジタル回路からのクロックに同期した基板伝搬によるノイズが重大な問題となる。A/D変換回路は、サンプルホールド回路とコンパレータとを具備している。サンプルホールド回路は、アナログ信号をサンプリングし、アナログ値として保持する。コンパレータは、アナログ値と基準アナログ値とを比較し、その比較結果をデジタル値として出力する。即ち、アナログ/デジタル変換(A/D変換)を行う。ここで、サンプルホールド回路は、雑音感度が高く、A/D変換特性に特に影響を与える。サンプルホールド回路が動作するサンプルホールドタイミングと、デジタル回路のクロックタイミングとをずらしてノイズ対策を図るのは周知の技術である。
しかし、マルチクロックなどでデジタル系の回路動作が複雑になり設計規模が大きくなると、A/D変換回路のサンプルホールドタイミングとデジタル回路のクロックタイミングとの間に最適な位相差を設定することは難しくなる。更に、製造ばらつきや温度ドリフトの影響まで考慮した場合、最適な位相差を予め設定することは不可能である。
サンプルホールドタイミングを位相調整して雑音感度を低減するA/D変換器(従来のA/D変換回路と称する)が特開2000−196451号公報に記載されている。従来のA/D変換回路は、A/Dコンバータとクロック位相調整回路とを具備している。クロック位相調整回路は遅延素子(例えば、インバータ回路)を備え、半導体チップ完成後において、遅延素子の組み合わせにより、クロック位相調整回路に複数の位相差を予め設定しておく。従来のA/D変換回路は、LSI半導体チップに内蔵されたA/DコンバータのA/D変換精度が電源ノイズによって不十分な場合には、LSI半導体チップの完成後であっても、ロジック回路部からの電源ノイズとA/Dコンバータへのクロック信号との位相差を設定指示に応じてクロック位相調整回路で変更する。これにより、従来のA/D変換回路は、ロジック回路部からの電源ノイズの影響を受けることなくA/D変換を行う。しかし、この位相差は、製造ばらつきや温度ドリフトの影響まで考慮されていない。
特開2000−196451号公報
A/D変換回路のサンプルホールドタイミングとデジタル回路のクロック信号との位相差を予め設定するときに、製造ばらつきや温度ドリフトの影響を考慮した場合、製造ばらつきや温度ドリフトにより変動するノイズ振幅や位相に対して最適タイミングにあわせることが出来ない。
一般的にノイズの発生メカニズムとして考えられるのが、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)論理ゲートが遷移するたびに、電源端子やグラウンド端子に対して充放電に起因する。上述の場合、デジタル回路に寄生的に存在するインダクタンス成分と電流の変化によって周波数成分を持ったノイズが発生し、ノイズの一部は基板内部へと伝搬する。この場合、その電流は、動作電圧やトランジスタの製造ばらつき、動作温度の違いによって変化するため、変化に伴ってノイズの振幅が異なる。従って、従来のA/D変換回路において、半導体チップ完成後に位相差を設定した場合でも、その位相差は、ユーザの使用状態で異なるノイズの位相、振幅に対して、最適な位相差とはならないという問題がある。
以下に、発明を実施するための形態で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
本発明のA/D変換回路は、入力信号選択回路(M1)とA/D変換器(M2)と演算回路(M3)とサンプリングタイミング調整器(M5)とを具備している。入力信号選択回路(M1)は、第1〜4制御信号(T6“1”、T4“1”、T5“1”、T7“1”)に応じて、それぞれ、アナログ電位である第1電位(T15)、第1電位(T15)より低い第2電位(T17)、第1電位(T15)と第2電位(T17)との間の第3電位(T16)、端子(AIN)に供給されるアナログ電位である第4電位(T2(T14))を出力する。A/D変換器(M2)は、サンプリングクロック(T13)に応じて、第1〜4電位(T15、T17、T16、T14)に対してそれぞれアナログ/デジタル変換(A/D変換)を施して第1〜4変換値(C(n)、A(n)、B(n)、T3)を出力する。演算回路(M3)は、第1〜3制御信号(T6“1”、T4“1”、T5“1”)を出力し、第1電位(T15)と第2電位(T17)間と第1変換値(C(n))と第2変換値(A(n))間との関係を直線で表した変換特性を生成し、第3変換値(B(n))が変換特性に対応している場合、第4制御信号(T7“1”)を出力し、第3変換値(B(n))が変換特性に対応していない場合、遅延値選択信号(T10)、第1〜3制御信号(T6“1”、T4“1”、T5“1”)を出力する。サンプリングタイミング調整器(M5)は、1番目からN番目まで各々異なるN個(Nは2以上の整数)の遅延値を保持する遅延回路(M6)を備え、(J−1)回目(Jは1≦J≦Nを満たす整数)の遅延値選択信号(T10)に応じて、基準サンプリングクロック(T12)をN個の遅延値のうちの第J遅延値(D(n){n=J})だけ遅らせてサンプリングクロック(T13)としてA/D変換器(M2)に供給する。
以上により、本発明のA/D変換回路では、A/D変換回路のサンプルホールドタイミングを実際の動作環境に合わせて設定することにより、動作電圧や製造ばらつき、温度ドリフトにより変動するノイズ振幅や位相に対して、サンプルホールドタイミングとデジタル回路のクロック信号(基板伝播ノイズの発生タイミング)との位相差を常に最適タイミングにあわせることができる。
図1は、本発明の第1、2実施形態によるA/D変換回路の構成を示すブロック図である。 図2は、図1の入力信号選択回路M1の構成を示している。 図3は、本発明の第1実施形態によるA/D変換回路の動作を示すフローチャートである。 図4は、本発明の第1実施形態によるA/D変換回路における変換特性を示している。 図5は、本発明の第2実施形態によるA/D変換回路の動作を示すフローチャートである。 図6は、本発明の第2実施形態によるA/D変換回路における変換特性を示している。
以下に添付図面を参照して、本発明の実施形態によるA/D変換回路について詳細に説明する。
(第1実施形態)
[構成]
図1は、本発明の第1実施形態によるA/D変換回路の構成を示すブロック図である。本発明の第1実施形態によるA/D変換回路は、入力信号選択回路M1、A/D変換器M2、演算回路M3、記憶回路M4、サンプリングタイミング調整器M5を具備している。
入力信号選択回路M1には、端子IN1〜IN5、OUT1が設けられている。端子IN1は、アナログ電位を表すアナログ信号T1が供給される端子AINに接続されている。端子IN1〜IN5には、それぞれ、第1〜4制御信号T6、T4、T5、T7が供給される。入力信号選択回路M1は、その信号レベルがアクティブ状態(例えば“1”)である第1制御信号T6に応じて、アナログ電位である第1電位を端子OUT1からA/D変換器M2に出力する。入力信号選択回路M1は、その信号レベルがアクティブ状態“1”である第2制御信号T4に応じて、第1電位よりも低いアナログ電位である第2電位を端子OUT1からA/D変換器M2に出力する。入力信号選択回路M1は、その信号レベルがアクティブ状態“1”である第3制御信号T5に応じて、第1電位と第2電位との間のアナログ電位である第3電位を端子OUT1からA/D変換器M2に出力する。入力信号選択回路M1は、その信号レベルがアクティブ状態“1”である第4制御信号T7に応じて、端子AINを介して端子IN1に供給されるアナログ電位T1を第4電位T2として端子OUT1からA/D変換器M2に出力する。
A/D変換器M2は、入力信号選択回路M1からの電位と、サンプリングタイミング調整器M5からのサンプリングクロックT13とを入力する。A/D変換器M2は、サンプリングクロックT13に応じて、入力信号選択回路M1からの第1電位に対してアナログ/デジタル変換(A/D変換)を施し、その変換値を第1変換値C(n)として演算回路M3に出力する。A/D変換器M2は、サンプリングクロックT13に応じて、入力信号選択回路M1からの第2電位に対してA/D変換を施し、その変換値を第2変換値A(n)として演算回路M3に出力する。A/D変換器M2は、サンプリングクロックT13に応じて、入力信号選択回路M1からの第3電位に対してA/D変換を施し、その変換値を第3変換値B(n)として演算回路M3に出力する。A/D変換器M2は、サンプリングクロックT13に応じて、入力信号選択回路M1からの電位T2に対してA/D変換を施し、その変換値を第4変換値T3として出力する。
演算回路M3は、第1〜3制御信号T6“1”、T4“1”、T5“1”をこの順に出力する。即ち、演算回路M3は、第1〜3制御信号T6、T4、T5の信号レベルをこの順にアクティブ状態“1”にし、それ以外の信号レベルをインアクティブ状態“0”にする。演算回路M3は、第1電位と第2電位間と第1変換値C(n)と第2変換値A(n)間との関係を直線で表した変換特性を生成(決定)する。演算回路M3は、第3変換値B(n)が変換特性に対応している場合、第4制御信号T7“1”を出力する。即ち、演算回路M3は、第4制御信号T7の信号レベルをアクティブ状態“1”にする。一方、演算回路M3は、第3変換値B(n)が変換特性に対応していない場合、遅延値選択信号T10をサンプリングタイミング調整器M5に出力し、第1〜3制御信号T6“1”、T4“1”、T5“1”をこの順に出力する。
記憶回路M4は、データバスT8、T9を介して演算回路M3とデータ受渡しを行う。
サンプリングタイミング調整器M5は、遅延回路M6を備えている。遅延回路M6は、予め設定されたN個(Nは2以上の整数)の遅延値を保持している。N個の遅延値は、各々異なり、例えば1番目からN番目(Nは2以上の整数)までこの順に大きい。サンプリングタイミング調整器M5には、基準サンプリングクロックT12が供給される。サンプリングタイミング調整器M5は、(J−1)回目(Jは1≦J≦Nを満たす整数)の遅延値選択信号T10に応じて、基準サンプリングクロックT12をN個の遅延値のうちの第J遅延値D(n){n=J}だけ遅らせてサンプリングクロックT13としてA/D変換器M2に供給する。例えば、最初は(0回目の遅延値選択信号T10の場合)、サンプリングタイミング調整器M5は、基準サンプリングクロックT12を第1遅延値D(n){n=1}だけ遅らせてサンプリングクロックT13としてA/D変換器M2に供給する。次に、サンプリングタイミング調整器M5は、1回目の遅延値選択信号T10に応じて、基準サンプリングクロックT12を第2遅延値D(n){n=2}だけ遅らせてサンプリングクロックT13としてA/D変換器M2に供給する。
図2は、入力信号選択回路M1の構成を示している。入力信号選択回路M1は、P型MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ(以下、P型トランジスタ)MP1〜MP4と、N型MOSトランジスタ(以下、N型トランジスタ)MN1〜MN3と、インバータA1〜A3と、直列接続された抵抗素子R1、R2とを具備している。P型トランジスタMP1〜MP4とN型トランジスタMN1〜MN3はスイッチとして使われる。
P型トランジスタMP3は、そのソースに電源電位が供給され、そのドレインに抵抗素子R1の一端が接続されている。P型トランジスタMP3のゲートには、第4制御信号T7が供給される端子IN5が接続されている。
P型トランジスタMP1は、そのソースにP型トランジスタMP3のドレインが接続され、そのゲートにインバータA1の出力が接続されている。インバータA1の入力には、第3制御信号T6が供給される端子IN4が接続されている。
P型トランジスタMP2とN型トランジスタMN1はトランスファーゲートを構成する。P型トランジスタMP2及びN型トランジスタMN1は、そのソースに抵抗素子R1の他端と抵抗素子R2の一端が接続されている。P型トランジスタMP2のゲートは、インバータA2の出力に接続され、N型トランジスタMN1のゲートは、インバータA2の入力に接続されている。インバータA2の入力には、第2制御信号T5が供給される端子IN3が接続されている。
N型トランジスタMN2は、そのソースが抵抗素子R2の他端に接続されている。抵抗素子R2の他端は、接地されている。N型トランジスタMN2のゲートには、第1制御信号T4が供給される端子IN2が接続されている。
P型トランジスタMP4とN型トランジスタMN3はトランスファーゲートを構成する。P型トランジスタMP4及びN型トランジスタMN3は、そのソースに端子IN1が接続されている。P型トランジスタMP4のゲートは、インバータA3の出力に接続され、N型トランジスタMN31のゲートは、インバータA3の入力に接続されている。インバータA3の入力には、端子IN5が接続されている。P型トランジスタMP4及びN型トランジスタMN3のドレインと、P型トランジスタMP1のドレインと、P型トランジスタMP2及びN型トランジスタMN1のドレインと、N型トランジスタMN2のドレインには、端子OUT1が接続されている。
P型トランジスタMP1〜MP4のバックゲート電位は電源電位に固定されている。N型トランジスタMN1〜MN3のバックゲート電位は接地電位に固定されている。
ここで、P型トランジスタMP3とP型トランジスタMP1とがオンし、それ以外のトランジスタがオフしている場合、電源電位として上述の第1電位(以下、第1電位T15と称する)が端子OUT1に供給される。P型トランジスタMP3とN型トランジスタMN2とがオンし、それ以外のトランジスタがオフしている場合、接地電位として上述の第2電位(以下、第2電位T17と称する)が端子OUT1に供給される。P型トランジスタMP3とP型トランジスタMP2及びN型トランジスタMN1とがオンし、それ以外のトランジスタがオフしている場合、上述の第3電位(以下、第3電位T16と称する)が端子OUT1に供給される。P型トランジスタMP4及びN型トランジスタMN3がオンし、それ以外のトランジスタがオフしている場合、上述の第4電位T2(以下、第4電位T14と称する)が端子OUT1に供給される。
[動作]
図3は、本発明の第1実施形態によるA/D変換回路の動作を示すフローチャートである。図4は、本発明の第1実施形態によるA/D変換回路における変換特性を示している。
演算回路M3は、端子IN4、IN2、IN3、IN5にそれぞれ供給される第1〜4制御信号T6、T4、T5、T7の信号レベルをインアクティブ状態“0”にする。このとき、P型トランジスタMP1と、P型トランジスタMP2及びN型トランジスタMN1と、N型トランジスタMN2と、P型トランジスタMP4及びN型トランジスタMN3とがオフし、P型トランジスタMP3とがオンする(ステップS1)。サンプリングタイミング調整器M5は、基準サンプリングクロックT12を第1遅延値D(n){n=1}だけ遅らせてサンプリングクロックT13を生成してA/D変換器M2に供給する(ステップS2、S14−YES、S3)。
演算回路M3は、端子IN4に供給される第1制御信号T6の信号レベルをアクティブ状態“1”にする。このとき、P型トランジスタMP1がオンする。入力信号選択回路M1は、第1制御信号T6“1”に応じて、第1電位T15を端子OUT1からA/D変換器M2に出力する。A/D変換器M2は、サンプリングクロックT13に応じて、入力信号選択回路M1からの第1電位T15に対してアナログ/デジタル変換(A/D変換)を施し、その変換値を第1変換値C(n){n=1}として演算回路M3に出力する(ステップS4)。演算回路M3は、第1変換値C(n)を記憶回路M4に格納する(ステップS5)。
演算回路M3は、端子IN4に供給される第1制御信号T6の信号レベルをインアクティブ状態“0”にし、端子IN2に供給される第2制御信号T4の信号レベルをアクティブ状態“1”にする。このとき、P型トランジスタMP1がオフし、N型トランジスタMN2がオンする。入力信号選択回路M1は、第2制御信号T4“1”に応じて、第2電位T17を端子OUT1からA/D変換器M2に出力する。A/D変換器M2は、サンプリングクロックT13に応じて、入力信号選択回路M1からの第2電位T17に対してA/D変換を施し、その変換値を第2変換値A(n)として演算回路M3に出力する(ステップS6)。演算回路M3は、第2変換値A(n)を記憶回路M4に格納する(ステップS7)。
演算回路M3は、第1変換値C(n)と第2変換値A(n)とを記憶回路M4から読み出す。ここで、抵抗素子R1の一端、抵抗素子R1の他端と抵抗素子R2の一端との接続点、抵抗素子R2の他端をそれぞれノードC、B、Aと称する。また、ノードA、B、Cに供給される第1電位T15、第3電位T16、第2電位T17をそれぞれC[V]、B[V]、A[V]とも称する。この場合、演算回路M3は、第1電位C[V]と第2電位A[V]間と第1変換値C(n)と第2変換値A(n)間との関係を直線で表した変換特性を生成する。演算回路M3は、この変換特性における第3電位B[V]に対する変換値を期待値E(n)として決定する。演算回路M3は、期待値E(n)を記憶回路M4に格納する(ステップS8)。
演算回路M3は、端子IN2に供給される第2制御信号T4の信号レベルをインアクティブ状態“0”にし、端子IN3に供給される第3制御信号T5の信号レベルをアクティブ状態“1”にする。このとき、N型トランジスタMN2がオフし、P型トランジスタMP2及びN型トランジスタMN1がオンする。入力信号選択回路M1は、第2制御信号T5“1”に応じて、第3電位T16を端子OUT1からA/D変換器M2に出力する。A/D変換器M2は、サンプリングクロックT13に応じて、入力信号選択回路M1からの第3電位T16に対してA/D変換を施し、その変換値を第3変換値B(n)として演算回路M3に出力する(ステップS9)。演算回路M3は、第3変換値B(n)を記憶回路M4に格納する(ステップS10)。
演算回路M3は、第3変換値B(n)が変換特性に対応しているか否かを調べる。この場合、演算回路M3は、期待値E(n)と第3変換値B(n)とを記憶回路M4から読み出し、これらを比較する(ステップS11)。
そこで、第3変換値B(n)が変換特性に対応している。即ち、期待値E(n)と第3変換値B(n)とが一致する(ステップS11−YES)。
この場合、演算回路M3は、最適な遅延値に位相調整されていると判断して、端子IN3に供給される第3制御信号T5の信号レベルをインアクティブ状態“0”にし、端子IN5に供給される第4制御信号T7の信号レベルをアクティブ状態“1”にする。このとき、P型トランジスタMP3と、P型トランジスタMP2及びN型トランジスタMN1がオフし、P型トランジスタMP4及びN型トランジスタMN3がオンする。入力信号選択回路M1は、第4制御信号T7“1”に応じて、端子AINを介して端子IN1に供給されるアナログ電位T1を第4電位T2(第4電位T14)として端子OUT1からA/D変換器M2に出力する。A/D変換器M2は、サンプリングクロックT13に応じて、入力信号選択回路M1からの電位T14に対してA/D変換を施し、その変換値を第4変換値T3として出力する。
一方、第3変換値B(n)が変換特性に対応していない。即ち、期待値E(n)と第3変換値B(n)とが一致しない(ステップS11−NO)。
この場合、演算回路M3は、期待値E(n)と第3変換値B(n)との差分を差分Z(n)として記憶回路M4に格納し(ステップS12)、遅延値選択信号T10をサンプリングタイミング調整器M5に出力する。サンプリングタイミング調整器M5は、(J−1)回目(Jは1≦J≦Nを満たす整数)の遅延値選択信号T10に応じて、基準サンプリングクロックT12をN個の遅延値のうちの第J遅延値D(n){n=J}だけ遅らせてサンプリングクロックT13としてA/D変換器M2に供給する(ステップS13)。遅延値選択信号T10が1回目の場合、Jは2である(ステップS14−YES)。この場合、サンプリングタイミング調整器M5は、1回目の遅延値選択信号T10に応じて、基準サンプリングクロックT12を第2遅延値D(n){n=2}だけ遅らせてサンプリングクロックT13を生成してA/D変換器M2に供給する(ステップS3)。以降、ステップS4以降が実行される。
ステップS11をN回実行した結果、N個の遅延値に対して期待値E(n)と第3変換値B(n)とが一致しない場合も考えられる。この場合、ステップS12がN回実行されることにより、1番目からN番目までこの順にN個の差分Z(n)が記憶回路M4に格納される。そこで、演算回路M3は、記憶回路M4に格納されたN個の差分Z(n)の中から、最も小さい差分であるI番目の差分(Iは1〜Nのいずれかを表す整数)を選択し、I番目の差分に対応する遅延値を選択するための遅延値指定選択信号をサンプリングタイミング調整器M5に出力する(ステップS13)。サンプリングタイミング調整器M5は、遅延値指定選択信号に応じて、基準サンプリングクロックT12をN個の遅延値のうちの第I遅延値D(n){n=I}だけ遅らせてサンプリングクロックT13を生成してA/D変換器M2に供給する(ステップS14−NO、S15)。
この場合、演算回路M3は、端子IN3に供給される第3制御信号T5の信号レベルをインアクティブ状態“0”にし、端子IN5に供給される第4制御信号T7の信号レベルをアクティブ状態“1”にする。このとき、P型トランジスタMP3と、P型トランジスタMP2及びN型トランジスタMN1がオフし、P型トランジスタMP4及びN型トランジスタMN3がオンする。入力信号選択回路M1は、第4制御信号T7“1”に応じて、端子AINを介して端子IN1に供給されるアナログ電位T1を第4電位T2(第4電位T14)として端子OUT1からA/D変換器M2に出力する。A/D変換器M2は、サンプリングクロックT13に応じて、入力信号選択回路M1からの電位T14に対してA/D変換を施し、その変換値を第4変換値T3として出力する。
[効果]
以上の説明により、本発明の第1実施形態によるA/D変換回路では、A/D変換回路のサンプルホールドタイミングを実際の動作環境に合わせて設定することにより、動作電圧や製造ばらつき、温度ドリフトにより変動するノイズ振幅や位相に対して、サンプルホールドタイミングとデジタル回路のクロック信号(基板伝播ノイズの発生タイミング)との位相差を常に最適タイミングにあわせることができる。
(第2実施形態)
第1実施形態では、最適な遅延値に位相調整されているか否かを判断するときに、期待値E(n)と第3変換値B(n)との差分が最も小さくなる遅延値を最適値としている。第2実施形態では、最適な遅延値に位相調整されているか否かを判断するときに、期待値変換特性と変換特性との角度φ(n)が最も小さくなる遅延値を最適値とする。第2実施形態では、第1実施形態と重複する説明については省略する。
[構成]
本発明の第2実施形態によるA/D変換回路は、その構成が第1実施形態のそれと同じである。
[動作]
図5は、本発明の第2実施形態によるA/D変換回路の動作を示すフローチャートである。図6は、本発明の第2実施形態によるA/D変換回路における変換特性を示している。第2実施形態では、第1実施形態におけるステップS8、S12が削除される。また、第2実施形態では、第1実施形態におけるS11に代えて、後述のステップS16、S17が実行される。また、第2実施形態では、第1実施形態におけるS15に代えて、後述のステップS18が実行される。
まず、前述のステップS1、S2、S14−YES、S3〜S7が実行される。
次に、ステップS9、S10が実行される。
演算回路M3は、第1変換値C(n)と第3変換値B(n)と第2変換値A(n)とを記憶回路M4から読み出す。ここで、抵抗素子R1の一端、抵抗素子R1の他端と抵抗素子R2の一端との接続点、抵抗素子R2の他端をそれぞれノードC、B、Aと称する。また、ノードA、B、Cに供給される第1電位T15、第3電位T16、第2電位T17をそれぞれC[V]、B[V]、A[V]とも称する。この場合、演算回路M3は、第1電位C[V]と第2電位A[V]間と第1変換値C(n)と第2変換値A(n)間との関係を直線で表した変換特性を生成(決定)する。また、演算回路M3は、第3電位B[V]と第2電位A[V]間と第3変換値B(n)と第2変換値A(n)間との関係を直線で表した期待値変換特性を生成(決定)する。演算回路M3は、期待値変換特性と変換特性との角度φ(n)を記憶回路M4に格納する(ステップS16)。
演算回路M3は、第3変換値B(n)が変換特性に対応しているか否かを調べる。この場合、演算回路M3は、角度φ(n)を記憶回路M4から読み出し、これが0であるか否かを調べる(ステップS17)。
そこで、第3変換値B(n)が変換特性に対応している。即ち、角度φ(n)が0である(ステップS17−YES)。
この場合、演算回路M3は、最適な遅延値に位相調整されていると判断して、端子IN3に供給される第3制御信号T5の信号レベルをインアクティブ状態“0”にし、端子IN5に供給される第4制御信号T7の信号レベルをアクティブ状態“1”にする。入力信号選択回路M1は、第4制御信号T7“1”に応じて、端子AINを介して端子IN1に供給されるアナログ電位T1を第4電位T2(第4電位T14)として端子OUT1からA/D変換器M2に出力する。A/D変換器M2は、サンプリングクロックT13に応じて、入力信号選択回路M1からの電位T14に対してA/D変換を施し、その変換値を第4変換値T3として出力する。
一方、第3変換値B(n)が変換特性に対応していない。即ち、角度φ(n)が0ではない(ステップS17−NO)。
この場合、演算回路M3は、遅延値選択信号T10をサンプリングタイミング調整器M5に出力する。サンプリングタイミング調整器M5は、(J−1)回目(Jは1≦J≦Nを満たす整数)の遅延値選択信号T10に応じて、基準サンプリングクロックT12をN個の遅延値のうちの第J遅延値D(n){n=J}だけ遅らせてサンプリングクロックT13としてA/D変換器M2に供給する(ステップS13)。遅延値選択信号T10が1回目の場合、Jは2である(ステップS14−YES)。この場合、サンプリングタイミング調整器M5は、1回目の遅延値選択信号T10に応じて、基準サンプリングクロックT12を第2遅延値D(n){n=2}だけ遅らせてサンプリングクロックT13を生成してA/D変換器M2に供給する(ステップS3)。以降、ステップS4以降が実行される。
ステップS17をN回実行した結果、N個の遅延値に対して角度φ(n)が0ではない場合も考えられる。この場合、ステップS16がN回実行されることにより、1番目からN番目までこの順にN個の角度φ(n)が記憶回路M4に格納される。そこで、演算回路M3は、記憶回路M4に格納されたN個の角度φ(n)の中から、最も小さい角度であるI番目の角度(Iは1〜Nのいずれかを表す整数)を選択し、I番目の角度に対応する遅延値を選択するための遅延値指定選択信号をサンプリングタイミング調整器M5に出力する(ステップS13)。サンプリングタイミング調整器M5は、遅延値指定選択信号に応じて、基準サンプリングクロックT12をN個の遅延値のうちの第I遅延値D(n){n=I}だけ遅らせてサンプリングクロックT13を生成してA/D変換器M2に供給する(ステップS14−NO、S18)。
この場合、演算回路M3は、端子IN3に供給される第3制御信号T5の信号レベルをインアクティブ状態“0”にし、端子IN5に供給される第4制御信号T7の信号レベルをアクティブ状態“1”にする。入力信号選択回路M1は、第4制御信号T7“1”に応じて、端子AINを介して端子IN1に供給されるアナログ電位T1を第4電位T2(第4電位T14)として端子OUT1からA/D変換器M2に出力する。A/D変換器M2は、サンプリングクロックT13に応じて、入力信号選択回路M1からの電位T14に対してA/D変換を施し、その変換値を第4変換値T3として出力する。
[効果]
以上の説明により、本発明の第2実施形態によるA/D変換回路では、第1実施形態と同様に、A/D変換回路のサンプルホールドタイミングを実際の動作環境に合わせて設定することにより、動作電圧や製造ばらつき、温度ドリフトにより変動するノイズ振幅や位相に対して、サンプルホールドタイミングとデジタル回路のクロック信号(基板伝播ノイズの発生タイミング)との位相差を常に最適タイミングにあわせることができる。
A1〜A3 インバータ、
AIN 端子、
A、B、C ノード、
IN1〜IN5 端子、
M1 入力信号選択回路、
M2 A/D変換器、
M3 演算回路、
M4 記憶回路、
M5 サンプリングタイミング調整器、
M6 遅延回路、
MP1〜MP4 P型トランジスタ、
MN1〜MN3 N型トランジスタ、
OUT1 端子、
R1、R2 抵抗素子、
T1、T2 第4電位、
T3 第4変換値、
T4 第1制御信号、
T5 第2制御信号、
T6 第3制御信号、
T7 第4制御信号、
T8、T9 データバス、
T10 遅延値選択信号、
T12 基準サンプリングクロック、
T13 サンプリングクロック、
T14 第4電位、
T15 第1電位、
T16 第3電位、
T17 第2電位、

Claims (13)

  1. 第1〜4制御信号に応じて、それぞれ、アナログ電位である第1電位、前記第1電位より低い第2電位、前記第1電位と前記第2電位との間の第3電位、端子に供給されるアナログ電位である第4電位を出力する入力信号選択回路と、
    サンプリングクロックに応じて、前記第1〜4電位に対してそれぞれアナログ/デジタル変換(A/D変換)を施して第1〜4変換値を出力するA/D変換器と、
    前記第1〜3制御信号を出力し、前記第1電位と前記第2電位間と前記第1変換値と前記第2変換値間との関係を直線で表した変換特性を生成し、前記第3変換値が前記変換特性に対応している場合、前記第4制御信号を出力し、前記第3変換値が前記変換特性に対応していない場合、遅延値選択信号、前記第1〜3制御信号を出力する演算回路と、
    1番目からN番目まで各々異なるN個(Nは2以上の整数)の遅延値を保持する遅延回路を備え、(J−1)回目(Jは1≦J≦Nを満たす整数)の前記遅延値選択信号に応じて、基準サンプリングクロックを前記N個の遅延値のうちの第J遅延値だけ遅らせて前記サンプリングクロックとして前記A/D変換器に供給するサンプリングタイミング調整器と
    を具備するA/D変換回路。
  2. 前記演算回路は、
    前記変換特性における前記第3電位に対する変換値を期待値として決定し、
    前記期待値と前記第3変換値とが一致した場合、前記第3変換値が前記変換特性に対応しているため、前記第4制御信号を出力し、
    前記期待値と前記第3変換値とが一致しない場合、前記第3変換値が前記変換特性に対応していないため、遅延値選択信号、前記第1〜3制御信号を出力する
    請求項1に記載のA/D変換回路。
  3. 記憶回路
    を更に具備し、
    前記演算回路は、前記期待値と前記第3変換値とが一致しない場合、前記期待値と前記第3変換値との差分を前記記憶回路に格納し、
    前記N個の遅延値に対して前記期待値と前記第3変換値とが一致しない場合、1番目からN番目までこの順にN個の前記差分が前記記憶回路に格納され、
    前記演算回路は、
    前記記憶回路に格納された前記N個の差分の中から、最も小さい差分であるI番目の差分(Iは1〜Nのいずれかを表す整数)を選択し、
    前記I番目の差分に対応する遅延値を選択するための遅延値指定選択信号を前記サンプリングタイミング調整器に出力し、
    前記サンプリングタイミング調整器は、前記遅延値指定選択信号に応じて、前記基準サンプリングクロックを前記N個の遅延値のうちの前記第I遅延値だけ遅らせて前記サンプリングクロックとして前記A/D変換器に供給する
    請求項2に記載のA/D変換回路。
  4. 前記演算回路は、
    前記第3電位と前記第2電位間と前記第3変換値と前記第2変換値間との関係を直線で表した期待値変換特性を生成し、
    前記期待値変換特性と前記変換特性との角度が0である場合、前記第3変換値が前記変換特性に対応しているため、前記第4制御信号を出力し、
    前記角度が0ではない場合、前記第3変換値が前記変換特性に対応していないため、遅延値選択信号、前記第1〜3制御信号を出力する
    請求項1に記載のA/D変換回路。
  5. 前記角度を格納する記憶回路
    を更に具備し、
    前記N個の遅延値に対して前記角度が0ではない場合、1番目からN番目までこの順にN個の前記角度が前記記憶回路に格納され、
    前記演算回路は、
    前記記憶回路に格納された前記N個の角度の中から、最も小さい角度であるI番目の角度(Iは1〜Nのいずれかを表す整数)を選択し、
    前記I番目の角度に対応する遅延値を選択するための遅延値指定選択信号を前記サンプリングタイミング調整器に出力し、
    前記サンプリングタイミング調整器は、前記遅延値指定選択信号に応じて、前記基準サンプリングクロックを前記N個の遅延値のうちの前記第I遅延値だけ遅らせて前記サンプリングクロックとして前記A/D変換器に供給する
    請求項4に記載のA/D変換回路。
  6. 前記入力信号選択回路は、
    その一端に第1電位が供給される第1抵抗素子と、
    その一端が第1抵抗素子の他端に接続され、その他端に第2電位が供給される第2抵抗素子と
    を備え、
    前記第1〜4制御信号に応じて、それぞれ、前記第1抵抗素子の一端に供給される前記第1電位、前記第2抵抗素子の他端に供給される前記第2電位、前記第1抵抗素子と前記第2抵抗素子との接続点に供給される前記第3電位、端子に供給される前記第4電位を出力する
    請求項1〜5のいずれかに記載のA/D変換回路。
  7. 前記第1電位は電源電位であり、前記第2電位は接地電位である
    請求項1〜6のいずれかに記載のA/D変換回路。
  8. (a) アナログ電位である第1電位を出力するステップと、
    (b) サンプリングクロックに応じて、前記第1電位に対してアナログ/デジタル変換(A/D変換)を施して第1変換値を出力するステップと、
    (c) 前記第1電位より低い第2電位を出力するステップと、
    (d) 前記サンプリングクロックに応じて、前記第2電位に対してA/D変換を施して第2変換値を出力するステップと、
    (e) 前記第1電位と前記第2電位との間の第3電位を出力するステップと、
    (f) 前記サンプリングクロックに応じて、前記第3電位に対してA/D変換を施して第3変換値を出力するステップと、
    (g) 前記第1電位と前記第2電位間と前記第1変換値と前記第2変換値間との関係を直線で表した変換特性を生成するステップと、
    (h) 前記第3変換値が前記変換特性に対応している場合、前記入力信号選択回路が、端子に供給されるアナログ電位である第4電位を出力するステップと、
    (i) 前記サンプリングクロックに応じて、前記第4電位に対してA/D変換を施して第4変換値を出力するステップと、
    (j) 前記第3変換値が前記変換特性に対応していない場合、遅延値選択信号を出力するステップと、
    (k) 前記第3変換値が前記変換特性に対応していない場合、前記(a)のステップと前記(c)のステップと前記(e)のステップとを実行するステップと、
    (l) (J−1)回目(Jは1≦J≦Nを満たす整数)の前記遅延値選択信号に応じて、基準サンプリングクロックを、1番目からN番目(Nは2以上の整数)まで各々異なるN個の遅延値のうちの第J遅延値だけ遅らせて前記サンプリングクロックとして出力するステップと
    を具備するサンプルホールドタイミング調整方法。
  9. (m) 前記変換特性における前記第3電位に対する変換値を期待値として決定するステップと、
    (n) 前記期待値と前記第3変換値とが一致した場合、前記第3変換値が前記変換特性に対応しているため、前記(h)のステップを実行するステップと、
    (o) 前記期待値と前記第3変換値とが一致しない場合、前記第3変換値が前記変換特性に対応していないため、前記(j)のステップと前記(k)のステップとを実行するステップと
    を更に具備する請求項8に記載のサンプルホールドタイミング調整方法。
  10. (p) 前記期待値と前記第3変換値とが一致しない場合、前記期待値と前記第3変換値との差分を記憶回路に格納するステップと、ここで、前記N個の遅延値に対して前記期待値と前記第3変換値とが一致しない場合、1番目からN番目までこの順にN個の前記差分が前記記憶回路に格納され、
    前記N個の遅延値に対して前記期待値と前記第3変換値とが一致しない場合、
    (q) 前記記憶回路に格納された前記N個の差分の中から、最も小さい差分であるI番目の差分(Iは1〜Nのいずれかを表す整数)を選択するステップと、
    (r) 前記I番目の差分に対応する遅延値を選択するための遅延値指定選択信号を出力するステップと、
    (s) 前記遅延値指定選択信号に応じて、前記基準サンプリングクロックを前記N個の遅延値のうちの前記第I遅延値だけ遅らせて前記サンプリングクロックとして出力するステップと
    を更に具備する請求項9に記載のサンプルホールドタイミング調整方法。
  11. (t) 前記第3電位と前記第2電位間と前記第3変換値と前記第2変換値間との関係を直線で表した期待値変換特性を生成するステップと、
    (u) 前記期待値変換特性と前記変換特性との角度が0である場合、前記第3変換値が前記変換特性に対応しているため、前記(h)のステップを実行するステップと、
    (v) 前記角度が0ではない場合、前記第3変換値が前記変換特性に対応していないため、前記(j)のステップと前記(k)のステップとを実行するステップと
    を更に具備する請求項8に記載のサンプルホールドタイミング調整方法。
  12. 前記角度を格納するステップと、ここで、前記N個の遅延値に対して前記角度が0ではない場合、1番目からN番目までこの順にN個の前記角度が前記記憶回路に格納され、
    前記N個の遅延値に対して前記角度が0ではない場合、
    (w) 前記記憶回路に格納された前記N個の角度の中から、最も小さい角度であるI番目の角度(Iは1〜Nのいずれかを表す整数)を選択するステップと、
    (x) 前記I番目の角度に対応する遅延値を選択するための遅延値指定選択信号を出力するステップと、
    (y) 前記遅延値指定選択信号に応じて、前記基準サンプリングクロックを前記N個の遅延値のうちの前記第I遅延値だけ遅らせて前記サンプリングクロックとして出力するステップと
    を更に具備する請求項11に記載のサンプルホールドタイミング調整方法。
  13. 前記第1電位は電源電位であり、前記第2電位は接地電位である
    請求項8〜12のいずれかに記載のサンプルホールドタイミング調整方法。
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