JP2011015294A - Voltage controlled delay generator cell, voltage controlled delay generator and analog/digital converter - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an analog/digital (A/D) converter that achieves wideband and high-speed sampling rate while fixing an input analog voltage range.SOLUTION: Each of voltage controlled delay generator cells VCDG_0 to 3 outputs, as a stop pulse signal "stop", a result of comparing an input analog voltage with a ramp voltage generated by a capacitor with a current supplied from a plurality of (e.g., four) constant current sources via a current switch. The voltage controlled delay generator cells VCDG_0 to 3 are disposed in parallel as many as the number of the constant current sources. After discharging ramp voltage under control of a control circuit CTL, first of all, the different number of current switches are turned on by the VCDG_0 to 3, and further, all current switches of the VCDG_0 to 3 are turned on when a start pulse signal "start" rises, thereby generating the ramp voltage in each of capacitors. Output delay times of stop pulse signals "stop" 0 to "stop" 3 of the VCDG_0 to 3 are converted into digital data by temporal digital converter TDC_0 to 3 and converted into a predetermined code by an encoder ENC.

Description

本発明は、電圧制御遅延発生器セル、電圧制御遅延発生器およびアナログ・ディジタル変換器に関し、特に、入力されるアナログ電圧の電圧値によって、入力されるパルス信号の遅延時間を任意に変更して出力する電圧制御遅延発生器セル、該電圧制御遅延発生器セルを構成要素とする電圧制御遅延発生器および該電圧制御遅延発生器を用いたアナログ・ディジタル変換器に関する。特に、本発明は、光通信のトランシーバにおいて、伝送されてきたアナログ電圧信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変換器として低電力・高サンプリングレートのアナログ・ディジタル変換器を得ることができる。   The present invention relates to a voltage-controlled delay generator cell, a voltage-controlled delay generator, and an analog / digital converter, and in particular, by arbitrarily changing the delay time of an input pulse signal according to the voltage value of the input analog voltage. The present invention relates to a voltage-controlled delay generator cell for output, a voltage-controlled delay generator having the voltage-controlled delay generator cell as a component, and an analog / digital converter using the voltage-controlled delay generator. In particular, according to the present invention, an analog-to-digital converter having a low power and a high sampling rate can be obtained as an analog-to-digital converter for converting a transmitted analog voltage signal into a digital signal in an optical communication transceiver.

従来より、微細化されたプロセスを適用して、小型化・高性能化を図ったアナログ・ディジタル変換器ADCが実現されてきたが、近年、プロセスの更なる微細化に伴って耐圧が減少し、電圧方向の分解能の確保が難しい状況となってきている。そのため、入力されるアナログ電圧に関する情報を電圧制御遅延発生器VCDG(Voltage Controlled Delay Generator)によって一旦時間情報に変換し、その後、該時間情報を時間ディジタル変換器TDC(Time to Digital Convertor)によってディジタル信号に変換する手法が提案されている。時間情報をディジタルデータに変換する後段の時間ディジタル変換器TDCはディジタル回路によって実現することができるため、微細化されたプロセスを使うと、低消費電力化を図る上でも有利である。   Conventionally, analog-to-digital converter ADCs that have been miniaturized and improved in performance by applying miniaturized processes have been realized. However, with further miniaturization of processes, the withstand voltage has decreased in recent years. It has become difficult to ensure the resolution in the voltage direction. For this reason, information related to the input analog voltage is once converted into time information by a voltage controlled delay generator VCDG (Voltage Controlled Delay Generator), and then the time information is converted into a digital signal by a time digital converter TDC (Time to Digital Converter). A method of converting to is proposed. Since the subsequent time digital converter TDC for converting time information into digital data can be realized by a digital circuit, the use of a miniaturized process is advantageous in reducing power consumption.

図17は、非特許文献1のShahrzad Naraghiらによる“A 9b 14μW 0.06mm PPM ADC in 90nm Digital CMOS”(ISSCC 2009)に記載の従来の電圧制御遅延発生器VCDGの回路構成を示す回路図である。図17の電圧制御遅延発生器VCDGは、あらかじめ定めた電流値の電流を供給する電流源I(定電流源)、該電流源Iと直列に接続され、該電流源Iからの電流をオン・オフする電流スイッチS、該電流スイッチSと直列に接続され、電流源Iからの電流の電流値に応じたランプ電圧(容量電圧)を生成するキャパシタC、該キャパシタCに蓄積された電荷をリークし、生成されたランプ電圧rampを放電させるリークスイッチLS、および、キャパシタCが生成したランプ電圧rampと外部から入力されるアナログ電圧Vinとを比較し、前者のランプ電圧がアナログ電圧Vinを上回った時点を遅延時間を示す遅延時間信号(ディジタル信号)として出力する電圧比較器CMPから構成されている。 FIG. 17 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a conventional voltage controlled delay generator VCDG described in “A 9b 14 μW 0.06 mm 2 PPM ADC in 90 nm Digital CMOS” (ISSCC 2009) by Shahrzad Naraghi et al. is there. The voltage controlled delay generator VCDG of FIG. 17 is connected in series with a current source I (constant current source) for supplying a current having a predetermined current value, and the current source I is turned on. The current switch S that is turned off, the capacitor C that is connected in series with the current switch S and generates a ramp voltage (capacitance voltage) corresponding to the current value of the current from the current source I, and leaks the charge accumulated in the capacitor C Then, the leak switch LS for discharging the generated ramp voltage ramp and the ramp voltage ramp generated by the capacitor C and the analog voltage Vin input from the outside are compared, and the former ramp voltage exceeds the analog voltage Vin. The voltage comparator CMP outputs a time point as a delay time signal (digital signal) indicating a delay time.

図18は、図17の従来の電圧制御遅延発生器VCDGの動作を示す波形図である。電圧制御遅延発生器VCDGは、前述のように、入力されるパルス(スタートパルス信号start)の立上り時点から任意の遅延時間Tout後に立上るパルス(ストップパルス信号stop)を発生する機能を有し、かつ、該遅延時間Toutが外部から入力されるアナログ電圧Vinによって変更することが可能な機能を有する。   FIG. 18 is a waveform diagram showing the operation of the conventional voltage controlled delay generator VCDG of FIG. As described above, the voltage controlled delay generator VCDG has a function of generating a pulse (stop pulse signal stop) that rises after an arbitrary delay time Tout from the rising point of the input pulse (start pulse signal start). In addition, the delay time Tout has a function that can be changed by an analog voltage Vin input from the outside.

まず、初期状態では、電流スイッチSをオフ、リークスイッチLSをオンとし、キャパシタCの電荷をリークしておく。次いで、スタートパルス信号startの立上りに同期して、電流スイッチSをオン、リークスイッチLSをオフとすることによって、電流源Iからの電荷がキャパシタCにチャージされ始め、ランプ電圧rampつまり容量電圧rampが発生する。電流源Iの定電流値をI、キャパシタCの容量をC、スタートパルス信号startの立上り時刻をtとすると、時刻tにおけるキャパシタCの容量電圧rampは、
ramp=I・(t−t)/C
と表わされる。電圧比較器CMPは、容量電圧rampつまりランプ電圧rampと、外部から入力されるアナログ電圧Vinとの電圧の大小を比較し、容量電圧rampがアナログ電圧Vinを上回ると、立上るパルス(ストップパルス信号stop)を発生する。
First, in the initial state, the current switch S is turned off and the leak switch LS is turned on to leak the charge in the capacitor C. Next, in synchronization with the rising edge of the start pulse signal start, the current switch S is turned on and the leak switch LS is turned off, whereby the charge from the current source I begins to be charged into the capacitor C, and the ramp voltage ramp, that is, the capacitance voltage ramp Occurs. When the constant current value of the current source I is I, the capacitance of the capacitor C is C, and the rising time of the start pulse signal start is t 0 , the capacitance voltage ramp of the capacitor C at time t is
ramp = I · (t−t 0 ) / C
It is expressed as The voltage comparator CMP compares the magnitude of the capacitance voltage ramp, that is, the ramp voltage ramp, with the analog voltage Vin input from the outside. When the capacitance voltage ramp exceeds the analog voltage Vin, the voltage comparator ramp rises (stop pulse signal). stop).

スタートパルス信号startが立上ってから、ストップパルス信号stopが立上るまでの遅延時間Toutは、
Tout=t−t=Vin・C/I
で表わされるので、本回路は、入力されるアナログ電圧Vinに比例する遅延時間Toutを有するディジタル信号(遅延時間信号すなわちストップパルス信号stop)を出力する電圧制御遅延発生器VCDGとして機能することが分かる。
The delay time Tout from the rise of the start pulse signal start to the rise of the stop pulse signal stop is
Tout = t−t 0 = Vin · C / I
Therefore, it can be seen that this circuit functions as a voltage controlled delay generator VCDG that outputs a digital signal (delay time signal, that is, stop pulse signal stop) having a delay time Tout proportional to the input analog voltage Vin. .

ここで、容量電圧rampが採ることができるフルスケールFS(Full Scale)は、電源電圧および電流源の電圧降下によって制限される。また、発生することができる遅延時間Toutの最大値tmaxは、
tmax=FS・C/I
で表わされる。
Here, the full scale FS (Full Scale) that the capacitance voltage ramp can take is limited by the power supply voltage and the voltage drop of the current source. Further, the maximum value tmax of the delay time Tout that can be generated is:
tmax = FS · C / I
It is represented by

なお、実際に実現した場合には、電流スイッチS、リークスイッチLS、電圧比較器CMPの動作遅延時間や配線遅延時間が、遅延時間の最大値tmaxにさらに加わるので、遅延時間の最大値tmaxは、前述の式に対して一定の誤差を含むことになる。しかし、アナログ・ディジタル変換器ADCへの応用を含め、一般的な遅延発生器への応用の場合には、アナログ電圧Vinを変化させた場合の相対的な遅延時間の精度は要求されるものの、絶対的な遅延時間に関する情報が求められることはほとんどない。   In actual implementation, since the operation delay time and wiring delay time of the current switch S, the leak switch LS, and the voltage comparator CMP are further added to the maximum delay time value tmax, the maximum delay time value tmax is Therefore, a certain error is included in the above formula. However, in the case of application to a general delay generator including application to an analog / digital converter ADC, the accuracy of the relative delay time when the analog voltage Vin is changed is required. Information about absolute delay times is rarely required.

図19は、従来の電圧制御遅延発生器VCDGを用いたアナログ・ディジタル変換器ADCのブロック構成を示すブロック構成図である。図19のブロック構成においては、入力されるアナログ電圧Vinを時間軸上の信号(スタートパルス信号startの立上り時点からストップパルス信号stopの立上り時点までの時間間隔)に変換し、さらに、時間軸上の信号をディジタル化する構成となっている。時間軸上の信号をディジタル化する回路は、時間ディジタル変換器TDCによって実現される。必要に応じて、非特許文献2の小林春夫による“アナログ技術の新潮流 時間分解能型回路とTDC(前編)”(日経エレクトロニクス、2009.4.6)に記載のように、ディジタル化した信号をエンコードやディジタル信号処理を行う出力回路が付加される。   FIG. 19 is a block configuration diagram showing a block configuration of an analog / digital converter ADC using a conventional voltage controlled delay generator VCDG. In the block configuration of FIG. 19, the input analog voltage Vin is converted into a signal on the time axis (time interval from the rising point of the start pulse signal start to the rising point of the stop pulse signal stop), and further on the time axis. The signal is digitized. A circuit for digitizing a signal on the time axis is realized by a time digital converter TDC. If necessary, encode the digitized signal as described in Haruo Kobayashi of Non-Patent Document 2, “New Trends in Analog Technology, Time Resolution Circuits and TDC (Part 1)” (Nikkei Electronics, 2009.4.6). An output circuit for performing digital signal processing is added.

図20は、従来の時間ディジタル変換器TDCの回路構成を示す回路図である。図20に示す時間ディジタル変換器TDCは、スタートパルス信号startが入力される複数の遅延バッファtdからなる遅延バッファ列と、各遅延バッファtdの出力がそれぞれのD入力に入力され、各遅延バッファtdからのストップパルス信号stopによってトリガされる複数のDフリップフロップD−FFからなるDフリップフロップD−FF列と、各DフリップフロップD−FFが出力するディジタルデータ列を所定のコードのディジタルデータに変換するエンコーダENCとから構成される。   FIG. 20 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a conventional time digital converter TDC. The time digital converter TDC shown in FIG. 20 has a delay buffer string composed of a plurality of delay buffers td to which a start pulse signal start is input, and outputs of the delay buffers td are input to respective D inputs, and each delay buffer td A D flip-flop D-FF sequence composed of a plurality of D flip-flops D-FF triggered by a stop pulse signal stop from and a digital data sequence output from each D flip-flop D-FF into digital data of a predetermined code And an encoder ENC for conversion.

図21は、図20の従来の時間ディジタル変換器TDCの動作を示す波形図である。スタートパルス信号startは時間分解能の高い遅延バッファtd列に入力され、DフリップフロップD−FF列は、ストップパルス信号stopの立上りで各遅延バッファtd出力をラッチする。ラッチされたデータはスタートパルス信号startの立上り時点からストップパルス信号stopの立上り時点までの時間差に比例した温度計コードとなる。エンコーダENCは、温度計コードを例えばバイナリコードのディジタルデータに変換してディジタルデータDoutとして出力する。   FIG. 21 is a waveform diagram showing the operation of the conventional time digital converter TDC of FIG. The start pulse signal start is input to the delay buffer td train with high time resolution, and the D flip-flop D-FF train latches the output of each delay buffer td at the rising edge of the stop pulse signal stop. The latched data becomes a thermometer code proportional to the time difference from the rising point of the start pulse signal start to the rising point of the stop pulse signal stop. The encoder ENC converts the thermometer code into, for example, binary code digital data and outputs it as digital data Dout.

時間ディジタル変換器TDCは、ディジタル回路をベースとして構成されるため、微細化されたプロセスを利用することによって、低消費電力化、小面積化が可能である。また、微細化の進展により、電源電圧の低下が進むと、電圧軸方向の分解能の確保が難しくなるが、電圧制御遅延発生器VCDGと時間ディジタル変換器TDCとを用いたアナログ・ディジタル変換器ADCは、電圧軸方向の処理を時間軸方向の処理に置き換えることによって分解能の確保が容易になるメリットがある。   Since the time digital converter TDC is configured based on a digital circuit, it is possible to reduce power consumption and area by using a miniaturized process. Further, if the power supply voltage is lowered due to the progress of miniaturization, it becomes difficult to ensure the resolution in the voltage axis direction. However, the analog / digital converter ADC using the voltage control delay generator VCDG and the time digital converter TDC is used. Is advantageous in that it is easy to ensure the resolution by replacing the processing in the voltage axis direction with the processing in the time axis direction.

Shahrzad Naraghi他、“A 9b 14μW 0.06mm2 PPM ADC in 90nm Digital CMOS” ISSCC 2009,168ページShahrzad Naraghi et al., “A 9b 14μW 0.06mm2 PPM ADC in 90nm Digital CMOS” ISSCC 2009, p.168 小林春夫、“アナログ技術の新潮流 時間分解能型回路とTDC(前編)”日経エレクトロニクス、2009.4.6、88ページHaruo Kobayashi, “New trends in analog technology, Time-resolution circuit and TDC (Part 1)” Nikkei Electronics, 2009.4.6, p. 88

従来の電圧制御遅延発生器VCDGには、前述のように、電流源Iと、該電流源Iにより充電されてランプ電圧(容量電圧)を生成するキャパシタC、外部から入力されるスタートパルス信号startによって電流源IとキャパシタCとを接続する電流スイッチS、外部から入力されるリーク信号によりキャパシタCの電荷をリークしランプ電圧(容量電圧)を放電するリークスイッチLS、時間軸上の時間情報に変換したいアナログ電圧信号VinとキャパシタCによって生成されたランプ電圧(容量電圧)とを比較し、後者のランプ電圧が前者のアナログ電圧信号Vinの電圧値を上回ったときに、遅延時間を示す遅延時間信号としてストップパルス信号stopを出力する電圧比較器CMP、が備えられている。   As described above, the conventional voltage controlled delay generator VCDG includes a current source I, a capacitor C that is charged by the current source I to generate a ramp voltage (capacitance voltage), and a start pulse signal start that is input from the outside. A current switch S for connecting the current source I and the capacitor C, a leak switch LS for leaking the charge of the capacitor C by a leak signal inputted from the outside and discharging a ramp voltage (capacitance voltage), and time information on the time axis The analog voltage signal Vin to be converted is compared with the ramp voltage (capacitance voltage) generated by the capacitor C, and when the latter ramp voltage exceeds the voltage value of the former analog voltage signal Vin, the delay time indicating the delay time A voltage comparator CMP that outputs a stop pulse signal stop as a signal is provided.

このとき、スタートパルス信号startの立上り時点からストップパルス信号stopが出力されるまでの遅延時間の時間幅が、時間軸上の時間情報に変換したいアナログ電圧信号Vinの電圧値の大きさに相当するが、アナログ・ディジタル変換器ADCに応用する場合には、取り得る時間幅が大きいと、サンプリング誤差を招くことになる。   At this time, the time width of the delay time from when the start pulse signal start rises until the stop pulse signal stop is output corresponds to the magnitude of the voltage value of the analog voltage signal Vin to be converted into time information on the time axis. However, in the case of application to the analog / digital converter ADC, if the possible time width is large, a sampling error is caused.

つまり、従来の電圧制御遅延発生器VCDGは、入力のアナログ電圧Vinが取ることができる電圧範囲FSに亘って容量電圧rampが変化し、アナログ電圧Vinとランプ電圧rampつまり容量電圧rampとの比較結果として得られる遅延時間Toutの最大値tmaxの時間幅に亘り、ストップパルス信号stopが発生する可能性がある。一方、アナログ・ディジタル変換器ADCへ従来の電圧制御遅延発生器VCDGを応用する場合は、入力されるアナログ電圧Vinは前記電圧範囲FS内で時間とともに変化するので、ストップパルス信号stopが発生する時刻は、アナログ電圧Vinにより前記遅延時間Toutの最大値tmaxの間に亘って変化することになる。この結果、サンプリング時刻が不等時間間隔(前記遅延時間Toutの最大値tmaxのずれを有する不等間隔)となり、サンプリング誤差の発生の原因となる。   That is, in the conventional voltage controlled delay generator VCDG, the capacitance voltage ramp changes over the voltage range FS that the input analog voltage Vin can take, and the comparison result between the analog voltage Vin and the ramp voltage ramp, that is, the capacitance voltage ramp. There is a possibility that the stop pulse signal stop is generated over the time width of the maximum value tmax of the delay time Tout obtained as follows. On the other hand, when the conventional voltage controlled delay generator VCDG is applied to the analog / digital converter ADC, the input analog voltage Vin changes with time within the voltage range FS, so that the time at which the stop pulse signal stop is generated. Changes over the maximum value tmax of the delay time Tout by the analog voltage Vin. As a result, the sampling time becomes an unequal time interval (an unequal interval having a deviation of the maximum value tmax of the delay time Tout), which causes a sampling error.

サンプリング誤差を低減させるためには、等時間間隔への再サンプルまたは補完などの処理が必要となり、計算量の増大や誤差の発生を招く。サンプリング時刻が不等間隔になる現象は、入力のアナログ電圧Vinが高周波になればなるほど顕著になる。   In order to reduce the sampling error, processing such as re-sampling or complementation at equal time intervals is required, resulting in an increase in the amount of calculation and generation of an error. The phenomenon that the sampling times become unequal intervals becomes more prominent as the input analog voltage Vin becomes higher.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電圧制御遅延発生器VCDGを電圧インタリーブ構成とすることにより、または、電圧制御遅延発生器VCDGを時間軸方向の折り返し構成とすることにより、入力のアナログ電圧Vinが取ることができる電圧範囲FSを一定に保ったまま、遅延時間の最大値tmaxを減少させた電圧制御遅延発生器セルおよび電圧制御遅延発生器VCDGを提供することにある。また、サンプリング時刻のずれを減少させることによって、サンプリングレートの高速化とアナログ入力信号の広帯域化とを図ったアナログ・ディジタル変換器を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to make the voltage control delay generator VCDG in a voltage interleave configuration or to make the voltage control delay generator VCDG in the time axis direction. With the folded configuration, the voltage controlled delay generator cell and the voltage controlled delay generator VCDG in which the maximum value tmax of the delay time is reduced while keeping the voltage range FS that the input analog voltage Vin can take are constant. Is to provide. It is another object of the present invention to provide an analog / digital converter that reduces the sampling time shift, thereby increasing the sampling rate and increasing the bandwidth of the analog input signal.

本発明は、前述の課題を解決するために、以下のごとき各技術手段から構成されている。   The present invention comprises the following technical means in order to solve the above-mentioned problems.

第1の技術手段は、入力されるアナログ電圧信号の電圧値に応じた遅延時間を有するディジタル信号を発生させる電圧制御遅延発生器セルにおいて、あらかじめ定めた電流値の電流を供給する電流源と、該電流源に直列に接続されて該電流源からの電流をオン・オフする電流スイッチと、該電流スイッチと直列に接続されて前記電流源からの電流の電流値に応じたランプ電圧を生成するキャパシタと、該キャパシタが生成した前記ランプ電圧と前記アナログ電圧信号との電圧値を比較した結果を、前記遅延時間を示す遅延時間信号として出力する電圧比較器と、前記キャパシタに充電された前記ランプ電圧を放電させるためのリークスイッチと、を少なくとも備えた電圧制御遅延発生器セルであって、直列接続された前記電流源と前記電流スイッチとを複数個並列に接続してなることを特徴とする。   A first technical means includes: a current source that supplies a current of a predetermined current value in a voltage controlled delay generator cell that generates a digital signal having a delay time corresponding to a voltage value of an input analog voltage signal; A current switch connected in series to the current source to turn on and off current from the current source, and a lamp voltage connected to the current switch in series to generate a lamp voltage corresponding to the current value of the current from the current source A capacitor, a voltage comparator for outputting a result of comparing the voltage value of the ramp voltage generated by the capacitor and the analog voltage signal as a delay time signal indicating the delay time, and the lamp charged in the capacitor A voltage controlled delay generator cell comprising at least a leakage switch for discharging a voltage, wherein the current source and the current switch connected in series And pitch, characterized by comprising connecting a plurality parallel.

第2の技術手段は、前記第1の技術手段に記載の電圧制御遅延発生器セルを、前記電流源の個数と同数並列に備えるとともに、外部から供給されるクロック信号に基づいて各前記電圧制御遅延発生器セルを制御する制御信号を出力する制御回路を備えた電圧インタリーブ構成の電圧制御遅延発生器であって、前記制御回路から前記制御信号の一つとして出力されるリーク信号により前記電圧制御遅延発生器セルそれぞれの前記キャパシタに充電されている前記ランプ電圧を放電させた後、前記制御回路から前記制御信号の一つとして出力されるコントロール信号により前記電圧制御遅延発生器セルそれぞれで異なる個数の前記電流スイッチをオンさせて、前記電圧制御遅延発生器セルそれぞれで異なる個数の前記電流源からの電流に応じた前記ランプ電圧を前記電圧制御遅延発生器セルそれぞれの前記キャパシタに充電させ、しかる後、前記制御回路から前記制御信号の一つとして出力されるスタートパルス信号の立上り時に前記コントロール信号を変更して、前記電圧制御遅延発生器セルすべてについて、すべての前記電流スイッチをオンさせて、すべての前記電流源からの電流に応じた前記ランプ電圧を前記電圧制御遅延発生器セルそれぞれの前記キャパシタに充電させ、前記電圧制御遅延発生器セルそれぞれの前記電圧比較器から、前記キャパシタが生成した前記ランプ電圧と前記アナログ電圧信号の電圧値との比較結果である前記遅延時間信号をストップパルス信号として出力することを特徴とする。   A second technical means includes the same number of voltage controlled delay generator cells as the number of the current sources in parallel with the number of voltage control delay generator cells described in the first technical means, and each voltage control based on a clock signal supplied from the outside. A voltage control delay generator having a voltage interleave configuration including a control circuit for outputting a control signal for controlling a delay generator cell, wherein the voltage control is performed by a leak signal output from the control circuit as one of the control signals. After the discharge of the ramp voltage charged in the capacitor of each delay generator cell, a different number of voltage control delay generator cells depending on the control signal output as one of the control signals from the control circuit The current switch is turned on, and the voltage controlled delay generator cell is turned on according to the current from a different number of current sources in each of the voltage controlled delay generator cells. The capacitor of each voltage controlled delay generator cell is charged with a ramp voltage, and then the control signal is changed at the rising edge of the start pulse signal output as one of the control signals from the control circuit, For all voltage controlled delay generator cells, turn on all the current switches to charge the capacitors of each of the voltage controlled delay generator cells with the ramp voltage according to the current from all the current sources, The delay time signal, which is a comparison result between the ramp voltage generated by the capacitor and the voltage value of the analog voltage signal, is output as a stop pulse signal from the voltage comparator of each voltage controlled delay generator cell. And

第3の技術手段は、前記第2の技術手段に記載の電圧制御遅延発生器において、前記電圧制御遅延発生器セルの個数をN個とした場合、前記電圧制御遅延発生器セルそれぞれの前記キャパシタに充電されている前記ランプ電圧を放電させた後に、前記制御回路から出力される前記コントロール信号により、各前記電圧制御遅延発生器セルそれぞれの前記電流スイッチをオンさせる個数を0,1,2,…,(N−1)個とすることを特徴とする。   According to a third technical means, in the voltage controlled delay generator according to the second technical means, when the number of the voltage controlled delay generator cells is N, the capacitors of the respective voltage controlled delay generator cells After the discharge of the lamp voltage charged in the control circuit, the number of the current switches of the voltage control delay generator cells to be turned on by the control signal output from the control circuit is 0, 1, 2, ..., (N-1).

第4の技術手段は、前記第2または第3の技術手段に記載の電圧制御遅延発生器において、前記制御回路から前記スタートパルス信号を出力した後、前記電圧制御遅延発生器を構成する前記電圧制御遅延発生器セルそれぞれから前記ストップパルス信号が出力されるまでに要する遅延時間の最大値を、前記クロック信号の1周期分の時間を前記電圧制御遅延発生器セル内に並列に備えた前記電流源の個数で除した値に制御することを特徴とする。   According to a fourth technical means, in the voltage controlled delay generator according to the second or third technical means, the voltage constituting the voltage controlled delay generator after the start pulse signal is output from the control circuit. The maximum current delay time required until the stop pulse signal is output from each control delay generator cell, and the current having one clock period in parallel in the voltage control delay generator cell It is characterized by being controlled to a value divided by the number of sources.

第5の技術手段は、前記第2ないし第4の技術手段のいずれかに記載の電圧制御遅延発生器において、前記制御回路から前記スタートパルス信号を出力した後、各前記電圧制御遅延発生器セルのうち、いずれかの電圧制御遅延発生器セルから前記ストップパルス信号が出力されたことを検出して、ストップホールディングパルス信号として出力する立上り検出回路をさらに備え、当該電圧制御遅延発生器が時間折り返し構成としてなることを特徴とする。   According to a fifth technical means, in the voltage controlled delay generator according to any one of the second to fourth technical means, after the start pulse signal is output from the control circuit, each voltage controlled delay generator cell A rise detection circuit that detects that the stop pulse signal is output from any one of the voltage controlled delay generator cells and outputs the stop pulse signal as a stop holding pulse signal. It is characterized by comprising.

第6の技術手段は、前記第5の技術手段に記載の電圧制御遅延発生器において、前記立上り検出回路は、前記電圧制御遅延発生器セルそれぞれから出力される前記ストップパルス信号の排他的論理和演算結果をパリティ信号として出力する第1排他的論理和ゲートと、前記スタートパルス信号の立上り時点の前記パリティ信号の値を保持し、負論理の信号をパリティ・スタート信号として出力するDフリップフロップと、前記第1排他的論理和ゲートから出力される前記パリティ信号と前記Dフリップフロップから出力される前記パリティ・スタート信号との排他的論理和演算を行う第2排他的論理和ゲートと、を少なくとも含んで構成されていることを特徴とする。   According to a sixth technical means, in the voltage controlled delay generator according to the fifth technical means, the rising edge detection circuit performs an exclusive OR of the stop pulse signals output from the respective voltage controlled delay generator cells. A first exclusive OR gate that outputs the operation result as a parity signal; a D flip-flop that holds the value of the parity signal at the rising edge of the start pulse signal and outputs a negative logic signal as a parity start signal; A second exclusive OR gate that performs an exclusive OR operation on the parity signal output from the first exclusive OR gate and the parity start signal output from the D flip-flop. It is characterized by including.

第7の技術手段は、前記第2ないし第4の技術手段のいずれかに記載の電圧制御遅延発生器を複数段並列に備え、各段の前記電圧制御遅延発生器それぞれを、あらかじめ定めた時間間隔ずつ、ずらして動作させることを特徴とする。   A seventh technical means comprises the voltage controlled delay generator according to any one of the second to fourth technical means in a plurality of stages in parallel, and each of the voltage controlled delay generators at each stage is set in a predetermined time. It is characterized by being operated by being shifted by an interval.

第8の技術手段は、前記第7の技術手段に記載の電圧制御遅延発生器において、各段の前記電圧制御遅延発生器それぞれを動作させる前記時間間隔を、前記制御回路から前記スタートパルス信号を出力した後、前記電圧制御遅延発生器セルから前記ストップパルス信号が出力されるまでに要する遅延時間の最大値とすることを特徴とする。   According to an eighth technical means, in the voltage controlled delay generator according to the seventh technical means, the time interval for operating each of the voltage controlled delay generators at each stage is calculated, and the start pulse signal is received from the control circuit. After the output, the maximum delay time required until the stop pulse signal is output from the voltage controlled delay generator cell is set.

第9の技術手段は、前記第8の技術手段に記載の電圧制御遅延発生器において、各段の前記電圧制御遅延発生器それぞれを構成する前記電圧制御遅延発生器セル内の前記電流源の個数が偶数個であり、並列に配置する前記電圧制御遅延発生器の段数が、前記クロック信号の2周期分の時間を、前記遅延時間の最大値で除した値であることを特徴とする。   According to a ninth technical means, in the voltage controlled delay generator according to the eighth technical means, the number of the current sources in the voltage controlled delay generator cell constituting each of the voltage controlled delay generators in each stage. The number of stages of the voltage controlled delay generators arranged in parallel is a value obtained by dividing the time of two periods of the clock signal by the maximum value of the delay time.

第10の技術手段は、入力されるアナログ電圧信号の電圧値に応じたディジタルデータに変換して出力するアナログ・ディジタル変換器において、前記第2ないし第4の技術手段のいずれかに記載の電圧制御遅延発生器と、前記制御回路から前記スタートパルス信号を出力した後、前記電圧制御遅延発生器を構成する各前記電圧制御遅延発生器セルそれぞれから前記ストップパルス信号が出力されるまでの出力遅延時間それぞれをディジタルデータに変換して出力する時間ディジタル変換器と、前記時間ディジタル変換器それぞれから出力される前記ディジタルデータをあらかじめ定めたコードのディジタルデータに変換して出力するエンコーダと、を備えていることを特徴とする。   According to a tenth technical means, in the analog-digital converter for converting to digital data corresponding to the voltage value of the inputted analog voltage signal and outputting the digital data, the voltage according to any one of the second to fourth technical means. Output delay until the stop pulse signal is output from each of the voltage control delay generator cells constituting the voltage control delay generator after the start pulse signal is output from the control delay generator and the control circuit A time digital converter for converting each time into digital data and outputting; and an encoder for converting the digital data output from each time digital converter into digital data of a predetermined code and outputting the digital data. It is characterized by being.

第11の技術手段は、入力されるアナログ電圧信号の電圧値に応じたディジタルデータに変換して出力するアナログ・ディジタル変換器において、前記第5または第6の技術手段に記載の電圧制御遅延発生器と、前記制御回路から前記スタートパルス信号を出力した後、前記電圧制御遅延発生器を構成する前記立上り検出回路から前記ストップ・ホールディングパルス信号が出力されるまでの出力遅延時間をディジタルデータに変換して出力する時間ディジタル変換器と、前記時間ディジタル変換器から出力される前記ディジタルデータをあらかじめ定めたコードのディジタルデータに変換して出力するエンコーダと、を備えていることを特徴とする。   The eleventh technical means is the analog-digital converter for converting to digital data corresponding to the voltage value of the input analog voltage signal and outputting the digital data, and generating the voltage control delay according to the fifth or sixth technical means. And after the start pulse signal is output from the control circuit, the output delay time until the stop holding pulse signal is output from the rising detection circuit constituting the voltage controlled delay generator is converted into digital data. A time digital converter that outputs the digital data, and an encoder that converts the digital data output from the time digital converter into digital data of a predetermined code and outputs the digital data.

第12の技術手段は、前記第11の技術手段に記載のアナログ・ディジタル変換器において、前記アナログ電圧信号を入力して、当該アナログ電圧信号の電圧値をあらかじめ定めた桁数の上位ビット位置のディジタルデータに変換する粗アナログ・ディジタル変換器をさらに備え、前記エンコーダは、前記粗アナログ・ディジタル変換器により変換される前記上位ビット位置のディジタルデータを除く残りの桁数の下位ビットのディジタルデータを、前記粗アナログ・ディジタル変換器が出力する前記上位ビット位置のディジタルデータと同一のコードのディジタルデータに変換して出力することを特徴とする。   According to a twelfth technical means, in the analog-digital converter according to the eleventh technical means, the analog voltage signal is inputted, and the voltage value of the analog voltage signal is set to a predetermined number of upper bit positions. The encoder further comprises a coarse analog-to-digital converter for converting into digital data, and the encoder converts the lower-bit digital data of the remaining number of digits excluding the digital data at the upper bit position to be converted by the coarse analog-to-digital converter. The digital data of the same code as the digital data of the upper bit position output from the coarse analog-to-digital converter is converted and output.

第13の技術手段は、前記第12の技術手段に記載のアナログ・ディジタル変換器において、前記粗アナログ・ディジタル変換器は、前記上位ビット位置のディジタルデータを、グレイコードまたはバイナリコードとして出力することを特徴とする。   A thirteenth technical means is the analog-to-digital converter according to the twelfth technical means, wherein the coarse analog-to-digital converter outputs the digital data at the upper bit position as a gray code or a binary code. It is characterized by.

第14の技術手段は、前記第11の技術手段に記載のアナログ・ディジタル変換器において、前記制御回路から出力される前記スタートパルス信号と前記電圧制御遅延発生器を構成する各前記電圧制御遅延発生器セルから出力される前記ストップパルス信号とを入力して、前記アナログ電圧信号の電圧値に対してあらかじめ定めた桁数の上位ビット位置のディジタルデータを抽出して、あらかじめ定めたコードのディジタルデータに変換する第2のエンコーダをさらに備え、前記エンコーダは、前記第2のエンコーダにより変換される前記上位ビット位置のディジタルデータを除く残りの桁数の下位ビットのディジタルデータを、前記第2のエンコーダが出力する前記上位ビット位置のディジタルデータと同一のコードのディジタルデータに変換して出力することを特徴とする。   Fourteenth technical means is the analog / digital converter according to the eleventh technical means, wherein the start pulse signal output from the control circuit and each voltage control delay generator constituting the voltage control delay generator are provided. The stop pulse signal output from the measuring cell is input, the digital data of the upper bit position having a predetermined number of digits with respect to the voltage value of the analog voltage signal is extracted, and the digital data of the predetermined code The encoder further comprises a second encoder for converting the digital data of the lower bits of the remaining number of digits excluding the digital data of the upper bit positions converted by the second encoder to the second encoder. Output to the digital data of the same code as the digital data of the upper bit position And outputs to conversion.

第15の技術手段は、入力されるアナログ電圧信号の電圧値に応じたディジタルデータに変換して出力するアナログ・ディジタル変換器において、前記第7ないし第9の技術手段のいずれかに記載の電圧制御遅延発生器と、各段の前記電圧制御遅延発生器それぞれごとにあらかじめ定めた前記時間間隔ずつ時間をずらして前記スタートパルス信号を前記制御回路から出力した後、各段の前記電圧制御遅延発生器を構成する各前記電圧制御遅延発生器セルそれぞれから出力される前記ストップパルス信号の出力遅延時間それぞれをディジタルデータに変換して出力する各段ごとの時間ディジタル変換器と、各段の前記時間ディジタル変換器のうち、前記スタートパルス信号が前記制御回路から出力された段の前記時間ディジタル変換器それぞれから出力されるディジタルデータをあらかじめ定めたコードのディジタルデータに変換して出力するエンコーダと、を備えていることを特徴とする。   According to a fifteenth technical means, in the analog-digital converter for converting to digital data corresponding to the voltage value of the input analog voltage signal and outputting the digital data, the voltage according to any one of the seventh to ninth technical means. After the control pulse generator outputs the start pulse signal from the control circuit by shifting the time interval by a predetermined time interval for each of the control delay generator and each voltage control delay generator of each stage, the voltage control delay generation of each stage A time digital converter for each stage for converting each output delay time of the stop pulse signal output from each of the voltage controlled delay generator cells constituting the converter into digital data and outputting the digital data, and the time for each stage Of the digital converters, each of the time digital converters at the stage where the start pulse signal is output from the control circuit. Characterized in that it comprises an encoder for digital data are converted into predetermined codes digital data output to be al output, the.

第16の技術手段は、入力されるアナログ電圧信号の電圧値に応じたディジタルデータに変換して出力するアナログ・ディジタル変換器において、前記第11ないし第14の技術手段のいずれかに記載のアナログ・ディジタル変換器を、複数段並列に備え、前記制御回路から前記スタートパルス信号を出力した後、各段の前記アナログ・ディジタル変換器それぞれを構成する前記電圧制御遅延発生器セルから前記ストップパルス信号が出力されるまでに要する遅延時間の最大値ずつ、各段の前記アナログ・ディジタル変換器に対して前記スタートパルス信号を入力する時間間隔をずらし、かつ、前記エンコーダは、前記スタートパルス信号が前記制御回路から入力された段の前記アナログ・ディジタル変換器から出力される前記ディジタルデータをあらかじめ定めたコードのディジタルデータに変換して出力することを特徴とする。   The sixteenth technical means is an analog-digital converter for converting to digital data corresponding to the voltage value of the input analog voltage signal and outputting the digital data, and the analog means according to any one of the eleventh to fourteenth technical means. A digital converter is provided in parallel in a plurality of stages, and after outputting the start pulse signal from the control circuit, the stop pulse signal from the voltage controlled delay generator cell constituting each of the analog / digital converters in each stage The time interval for inputting the start pulse signal to the analog-to-digital converter in each stage is shifted by the maximum value of the delay time required until the signal is output, and the encoder The digital data output from the analog / digital converter at the stage input from the control circuit. And outputs converted into digital data of a predetermined encoding data.

第17の技術手段は、前記第10ないし第16の技術手段のいずれかに記載のアナログ・ディジタル変換器において、前記エンコーダおよび/または前記第2のエンコーダは、それぞれ、入力されるディジタルデータを、温度計コードからグレイコードまたはバイナリコードのディジタルデータに変換して出力することを特徴とする。   The seventeenth technical means is the analog-digital converter according to any one of the tenth to sixteenth technical means, wherein the encoder and / or the second encoder respectively receives input digital data, A thermometer code is converted into gray code or binary code digital data and output.

第18の技術手段は、前記第10ないし第17の技術手段のいずれかに記載のアナログ・ディジタル変換器において、入力されるアナログ電圧信号をサンプリングしてホールドするサンプルホールド回路をさらに備え、当該サンプルホールド回路は、前記スタートパルス信号が立上るタイミングで前記アナログ電圧信号をサンプリングしてホールドすることを特徴とする。   An eighteenth technical means further comprises a sample and hold circuit for sampling and holding an input analog voltage signal in the analog-digital converter according to any one of the tenth to seventeenth technical means, The hold circuit samples and holds the analog voltage signal at a timing when the start pulse signal rises.

本発明に係る電圧制御遅延発生器セル、電圧制御遅延発生器およびアナログ・ディジタル変換器によれば、以下のごとき効果を奏することができる。   According to the voltage controlled delay generator cell, voltage controlled delay generator, and analog / digital converter according to the present invention, the following effects can be obtained.

本発明に係る電圧制御遅延発生器セルおよび電圧制御遅延発生器においては、複数の電流源(定電流源)と複数の電流スイッチとを有する電圧制御遅延発生器セルを複数個備えて、電圧インタリーブ構成とすることにより、または、時間折り返し構成とすることにより、外部から入力されるアナログ電圧が取ることができる電圧範囲(フルスケール)を一定に保ったまま、従来技術に比し、遅延時間の最大値を大幅に減少させることができる。   The voltage controlled delay generator cell and the voltage controlled delay generator according to the present invention comprise a plurality of voltage controlled delay generator cells each having a plurality of current sources (constant current sources) and a plurality of current switches, and voltage interleaving. By adopting a configuration, or by using a time folding configuration, the delay time can be reduced as compared with the conventional technology while keeping the voltage range (full scale) that can be taken by an analog voltage input from the outside constant. The maximum value can be greatly reduced.

また、本発明に係るアナログ・ディジタル変換器においては、サンプリング時刻のずれを減少させることが可能であり、サンプリングレートの高速化とアナログ入力信号の広帯域化とを図ることができる。   Further, in the analog / digital converter according to the present invention, it is possible to reduce the difference in sampling time, and it is possible to increase the sampling rate and to widen the analog input signal.

本発明に係る電圧制御遅延発生器のブロック構成の一例を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows an example of the block configuration of the voltage control delay generator which concerns on this invention. 図1の電圧制御遅延発生器セルつまり電圧制御遅延発生器を構成する基本セルの一実現例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an implementation example of a basic cell constituting the voltage controlled delay generator cell of FIG. 1, that is, the voltage controlled delay generator. 図1に示す電圧インタリーブ構成の電圧制御遅延発生器の動作の一例を示すタイムチャートである。3 is a time chart showing an example of the operation of the voltage controlled delay generator having the voltage interleave configuration shown in FIG. 1. 図1の電圧制御遅延発生器への制御信号の一つであるコントロール信号の設定例を示すテーブルである。3 is a table showing a setting example of a control signal which is one of control signals to the voltage controlled delay generator of FIG. 1. 図1の電圧インタリーブ構成の電圧制御遅延発生器の電圧時間変換特性を示す特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram showing voltage-time conversion characteristics of the voltage controlled delay generator having the voltage interleave configuration of FIG. 1. 本発明に係る電圧制御遅延発生器を用いたアナログ・ディジタル変換器のブロック構成の一例を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows an example of the block configuration of the analog / digital converter using the voltage control delay generator which concerns on this invention. 本発明に係る電圧制御遅延発生器のブロック構成の図1とは異なる他の例を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the other example different from FIG. 1 of the block configuration of the voltage control delay generator which concerns on this invention. 図7に示す時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器の動作の一例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows an example of operation | movement of the voltage control delay generator of the time folding structure shown in FIG. 図7の時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器における立上り検出回路の回路構成の一例を示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of a rising edge detection circuit in the voltage-controlled delay generator having the time folding configuration of FIG. 7. 図7の時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器の電圧時間変換特性を示す特性図である。FIG. 8 is a characteristic diagram illustrating a voltage-time conversion characteristic of the voltage-controlled delay generator having the time folding configuration of FIG. 7. 本発明に係る電圧制御遅延発生器を用いたアナログ・ディジタル変換器のブロック構成の図6とは異なる例を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the example different from FIG. 6 of the block structure of the analog / digital converter using the voltage control delay generator based on this invention. 本発明に係る電圧制御遅延発生器を用いたアナログ・ディジタル変換器のブロック構成の図6、図11とは異なる例を示すブロック構成図である。FIG. 12 is a block configuration diagram showing an example different from FIGS. 6 and 11 of the block configuration of the analog / digital converter using the voltage controlled delay generator according to the present invention. 本発明に係る電圧制御遅延発生器のブロック構成の図1、図7とは異なる他の例を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the other example different from FIG. 1, FIG. 7 of the block configuration of the voltage control delay generator which concerns on this invention. 図13に示す電圧インタリーブ構成(×4)を時間インタリーブ構成(×8)とした電圧制御遅延発生器の動作の一例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows an example of operation | movement of the voltage control delay generator which made the voltage interleave structure (x4) shown in FIG. 13 the time interleave structure (x8). 本発明に係る電圧制御遅延発生器を用いたアナログ・ディジタル変換器のブロック構成の図6、図11、図12とは異なる例を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the example different from FIG.6, FIG.11, FIG.12 of the block structure of the analog / digital converter using the voltage control delay generator based on this invention. 本発明に係る電圧制御遅延発生器を用いたアナログ・ディジタル変換器のブロック構成の図6、図11、図12、図15とは異なる例を示すブロック構成図である。FIG. 16 is a block configuration diagram showing an example different from FIGS. 6, 11, 12, and 15 of a block configuration of an analog / digital converter using a voltage controlled delay generator according to the present invention. 従来の電圧制御遅延発生器の回路構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the circuit structure of the conventional voltage control delay generator. 図17の従来の電圧制御遅延発生器の動作を示す波形図である。FIG. 18 is a waveform diagram showing an operation of the conventional voltage controlled delay generator of FIG. 17. 従来の電圧制御遅延発生器を用いたアナログ・ディジタル変換器のブロック構成を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the block structure of the analog / digital converter using the conventional voltage control delay generator. 従来の時間ディジタル変換器の回路構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the circuit structure of the conventional time digital converter. 図20の従来の時間ディジタル変換器の動作を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the operation | movement of the conventional time digital converter of FIG.

以下に、本発明に係る電圧制御遅延発生器セル、電圧制御遅延発生器およびアナログ・ディジタル変換器の好適な実施形態について、その一例を、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of a voltage controlled delay generator cell, a voltage controlled delay generator, and an analog / digital converter according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(本発明の特徴)
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明は、時間分解型回路に関するものであって、特に、電圧軸の変化を時間軸の変化に変換する電圧制御遅延発生器VCDGの構成について、アナログ・ディジタル変換器ADCに応用することを念頭に、サンプリング誤差を低減させることが可能な電圧制御遅延発生器VCDGの構成とすることを主要な特徴としている。
(Features of the present invention)
Prior to the description of the embodiments of the present invention, an outline of the features of the present invention will be described first. The present invention relates to a time-resolved circuit. In particular, the configuration of a voltage-controlled delay generator VCDG for converting a change in the voltage axis into a change in the time axis is applied to an analog / digital converter ADC. The main feature is the configuration of the voltage controlled delay generator VCDG that can reduce the sampling error.

本発明に係る電圧制御遅延発生器VCDGは、複数の電流源I(定電流源)と複数の電流スイッチSとを含んで構成される電圧制御遅延発生器VCDGの基本セル(電圧制御遅延発生器セルVCDG_i(i:任意の整数))を有し、かかる基本セル(電圧制御遅延発生器セルVCDG_i)を複数利用して、電圧インタリーブ構成とした電圧制御遅延発生器VCDGまたは時間折り返し構成とした電圧制御遅延発生器VCDGを実現している。   The voltage controlled delay generator VCDG according to the present invention includes a basic cell (voltage controlled delay generator) of a voltage controlled delay generator VCDG that includes a plurality of current sources I (constant current sources) and a plurality of current switches S. Voltage VCDG_i (i: any integer)), and a voltage controlled delay generator VCDG having a voltage interleaved configuration or a voltage having a time folding configuration using a plurality of such basic cells (voltage controlled delay generator cells VCDG_i) A control delay generator VCDG is realized.

本発明に係る電圧制御遅延発生器VCDGにおいては、まず、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_iごとに、初期化用のリーク信号leakを入力して各キャパシタCのランプ電圧ramp(容量電圧ramp)を放電させた後に、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_iごとに、制御回路CTLからのコントロール信号ctrlによりオンとなる電流スイッチSの数が異なるようにして、各キャパシタCに異なる電流値の電流を供給することにより、各キャパシタCそれぞれのプリチャージを開始する。   In the voltage controlled delay generator VCDG according to the present invention, first, for each voltage controlled delay generator cell VCDG_i, an initialization leak signal leak is inputted and the ramp voltage ramp (capacitance voltage ramp) of each capacitor C is inputted. After the discharge, each voltage controlled delay generator cell VCDG_i is supplied with a current having a different current value to each capacitor C such that the number of current switches S which are turned on by the control signal ctrl from the control circuit CTL is different. By doing so, the precharge of each capacitor C is started.

しかる後、スタートパルス信号startが制御回路CTLから出力される時点で、コントロール信号ctrlを変更して、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_i内の電流スイッチSすべてをオンにして、各キャパシタCへのチャージ電流を同一レートで増加させて、各キャパシタCに発生するランプ電圧ramp(容量電圧ramp)の上昇速度を、備えられている電流源Iの個数分に応じて急峻にする。   Thereafter, when the start pulse signal start is output from the control circuit CTL, the control signal ctrl is changed to turn on all the current switches S in each voltage controlled delay generator cell VCDG_i, and The charge current is increased at the same rate so that the ramp voltage ramp (capacitance voltage ramp) generated at each capacitor C increases rapidly according to the number of current sources I provided.

ここで、外部から入力されるアナログ電圧信号VinとキャパシタCによって生成されたランプ電圧ramp(容量電圧ramp)とが比較され、前者のアナログ電圧信号Vinよりも後者のランプ電圧ramp(容量電圧ramp)の電圧値が上回った際に、該当する電圧比較器CMPからストップパルス信号stopが出力される。   Here, the analog voltage signal Vin input from the outside is compared with the ramp voltage ramp (capacitance voltage ramp) generated by the capacitor C, and the latter ramp voltage ramp (capacitance voltage ramp) is compared to the former analog voltage signal Vin. When the voltage value exceeds a stop pulse signal stop from the corresponding voltage comparator CMP.

かくのごとく、複数の電流源I(定電流源)を有する電圧制御遅延発生器セルVCDG_iを複数個利用することにより、ストップパルス信号stopが出力されるまでに要する遅延時間は、キャパシタCに発生するランプ電圧rampの上昇速度が急峻になった分だけ従来技術の電圧制御遅延発生器VCDGよりも短縮され、スタートパルス信号startが出力された時点からストップパルス信号stopが出力されるまでの遅延時間の時間幅が短縮される。これにより、アナログ・ディジタル変換器ADCに応用する場合に、サンプリング誤差を防ぐことが可能となる。   Thus, by using a plurality of voltage controlled delay generator cells VCDG_i having a plurality of current sources I (constant current sources), the delay time required until the stop pulse signal stop is output is generated in the capacitor C. Delay time from the time when the start pulse signal start is output to the time when the stop pulse signal stop is output is shortened from the voltage control delay generator VCDG according to the prior art by the amount that the ramp voltage ramp increases. The time width of is reduced. This makes it possible to prevent sampling errors when applied to the analog / digital converter ADC.

さらに、前述のような電圧インタリーブ構成の電圧制御遅延発生器VCDGまたは時間折り返し構成とした電圧制御遅延発生器VCDGを多段に並列に配置した時間インタリーブ構成として、時間をずらして連続的に繰り返し動作する構成も可能としている。   Further, the voltage control delay generator VCDG having the voltage interleave configuration as described above or the voltage control delay generator VCDG having the time folding configuration is arranged in parallel in multiple stages, and the operation is continuously repeated at different times. Configuration is also possible.

また、本発明においては、前述のように時間幅を短縮した電圧制御遅延発生器VCDGと時間軸上の情報をディジタルデータに変換する時間ディジタル変換器TDCとを用いて、サンプリング時刻のずれを減少させ、サンプリングレートの高速化を可能とするアナログ・ディジタル変換器ADCを実現している。   Further, in the present invention, by using the voltage-controlled delay generator VCDG having a shortened time width and the time digital converter TDC that converts information on the time axis into digital data as described above, the deviation of the sampling time is reduced. Thus, an analog / digital converter ADC that can increase the sampling rate is realized.

さらには、本発明においては、電圧インタリーブ構成の電圧制御遅延発生器VCDGまたは時間折り返し構成とした電圧制御遅延発生器VCDGを多段に並列に配置した時間インタリーブ構成とすることによって、各キャパシタCのプリチャージに要する時間の分だけ、アナログ・ディジタル変換器ADCのサンプリングレートが低下してしまうことを改善することができるアナログ・ディジタル変換器ADCの構成も可能としている。   Furthermore, in the present invention, the voltage control delay generator VCDG having a voltage interleave configuration or the voltage control delay generator VCDG having a time folding configuration is arranged in parallel in multiple stages, so that each capacitor C is pre-configured. A configuration of the analog / digital converter ADC that can improve the decrease in the sampling rate of the analog / digital converter ADC by the time required for charging is also possible.

以上のような技術の適用により、入力のアナログ電圧Vinが取ることができる電圧範囲FSを一定に保ったまま、スタートパルス信号startを出力してからストップパルス信号stopが出力されるまでの遅延時間の最大値tmaxを減少させた電圧制御遅延発生器VCDGを実現することができる。また、サンプリング時刻のずれを減少させることによって、サンプリングレートの高速化とアナログ入力信号の広帯域化とを図ったアナログ・ディジタル変換器ADCを実現することができる。   By applying the above technique, the delay time from the output of the start pulse signal start to the output of the stop pulse signal stop while keeping the voltage range FS that the input analog voltage Vin can take is constant. A voltage controlled delay generator VCDG in which the maximum value tmax is reduced can be realized. Further, by reducing the sampling time shift, it is possible to realize an analog-to-digital converter ADC in which the sampling rate is increased and the analog input signal is widened.

以下に、本発明に係る電圧制御遅延発生器セルVCDG_i、電圧制御遅延発生器VCDGおよびアナログ・ディジタル変換器ADCの実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the voltage controlled delay generator cell VCDG_i, the voltage controlled delay generator VCDG, and the analog / digital converter ADC according to the present invention will be described in detail.

(第1の実施形態)
まず、本発明に係る電圧制御遅延発生器セルVCDG_i、電圧制御遅延発生器VCDGおよびアナログ・ディジタル変換器ADCの第1の実施形態として、電圧インタリーブ構成の電圧制御遅延発生器VCDGについて説明する。
(First embodiment)
First, a voltage-controlled delay generator VCDG having a voltage interleave configuration will be described as a first embodiment of the voltage-controlled delay generator cell VCDG_i, the voltage-controlled delay generator VCDG, and the analog / digital converter ADC according to the present invention.

図1は、本発明に係る電圧制御遅延発生器VCDGのブロック構成の一例を示すブロック構成図であり、電圧インタリーブ構成の電圧制御遅延発生器VCDGの構成例を示している。図1に示す電圧制御遅延発生器VCDGは、入力されるアナログ電圧信号の電圧値に応じた遅延時間のディジタル信号を発生させる回路であり、複数個(図1の場合は4個)の電圧制御遅延発生器セルVCDG_i(i:任意の整数、図1の場合、i=0,1,2,3)と、外部から供給されるクロック信号clkに基づいて各電圧制御遅延発生器セルVCDG_iの動作を制御する制御信号を出力する制御回路CTLと、から構成され、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_iは、並列に接続されている。   FIG. 1 is a block diagram showing an example of a block configuration of a voltage controlled delay generator VCDG according to the present invention, showing a configuration example of a voltage controlled delay generator VCDG having a voltage interleave configuration. The voltage control delay generator VCDG shown in FIG. 1 is a circuit for generating a digital signal having a delay time corresponding to the voltage value of an input analog voltage signal, and a plurality of (four in the case of FIG. 1) voltage control. The operation of each voltage controlled delay generator cell VCDG_i based on the delay generator cell VCDG_i (i: any integer, i = 0, 1, 2, 3 in the case of FIG. 1) and the clock signal clk supplied from the outside. And a control circuit CTL that outputs a control signal for controlling the voltage control delay generator cells VCDG_i, which are connected in parallel.

図2は、図1の電圧制御遅延発生器セルVCDG_iつまり電圧制御遅延発生器VCDGを構成する基本セルの一実現例を示す回路図である。電圧制御遅延発生器セルVCDG_iつまり電圧制御遅延発生器VCDGの基本セルは、それぞれがあらかじめ定めた電流値の電流を供給する複数個(図2では4個)の電流源I(定電流源)、該電流源Iそれぞれと直列に接続され、各電流源Iからの電流をオン・オフする複数個(図2では4個)の電流スイッチS、並列に接続した複数個の電流スイッチSと直列に接続され、電流源Iからの電流の電流値に応じた容量電圧rampつまりランプ電圧rampを生成するキャパシタC、該キャパシタCに蓄積された電荷をリークし、生成したランプ電圧rampを放電させるリークスイッチLS、キャパシタCが生成したランプ電圧rampと外部から入力されるアナログ電圧Vinとの電圧値の比較結果を、アナログ電圧Vinの電圧値に応じた遅延時間を示す遅延時間信号(ディジタル信号)として出力する電圧比較器CMPから構成されている。   FIG. 2 is a circuit diagram showing an implementation example of the basic cell constituting the voltage controlled delay generator cell VCDG_i, that is, the voltage controlled delay generator VCDG of FIG. The voltage controlled delay generator cell VCDG_i, that is, the basic cell of the voltage controlled delay generator VCDG has a plurality (four in FIG. 2) of current sources I (constant current sources) each supplying a current of a predetermined current value, A plurality of (four in FIG. 2) current switches S that are connected in series with each of the current sources I and turn on / off the current from each current source I, and a plurality of current switches S connected in parallel. Capacitor voltage ramp corresponding to the current value of the current from the current source I, that is, a capacitor C that generates a ramp voltage ramp, a leak switch that leaks the charge accumulated in the capacitor C and discharges the generated ramp voltage ramp The comparison result of the voltage value between the ramp voltage ramp generated by LS and the capacitor C and the analog voltage Vin input from the outside is expressed as a voltage value of the analog voltage Vin. Delay time signal indicating a delay time corresponding and a voltage comparator CMP outputs a (digital signal).

ここで、電圧制御遅延発生器セルVCDG_iの設置個数は、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_i内の電流源Iおよび電流スイッチSの設置個数と同数である。   Here, the number of installed voltage controlled delay generator cells VCDG_i is the same as the number of installed current sources I and current switches S in each voltage controlled delay generator cell VCDG_i.

図3は、図1に示す電圧インタリーブ構成の電圧制御遅延発生器VCDGの動作の一例を示すタイムチャートである。図3のタイムチャートに示すように、図1の電圧インタリーブ構成の電圧制御遅延発生器VCDGは、入力されるパルス(スタートパルス信号start)から任意の遅延時間Tout後に立上るパルス(ストップパルス信号stop)を発生する機能を有し、かつ、該遅延時間Toutが外部から入力されるアナログ電圧Vinによって変更可能である機能を有している。図3には、図1の電圧制御遅延発生器VCDGを構成する第3番目の電圧制御遅延発生器セルVCDG_2から出力されるストップパルス信号stop2のパルス波形を示している。なお、初期状態(時刻tよりも前)においては、図1の4個の電圧制御遅延発生器セルVCDG_0〜VCDG_3について、まず、制御回路CTLからの制御信号の一つであるコントロール信号ctrlとリーク信号leakとにより、電流スイッチSをオフ、リークスイッチLSをオンとして、キャパシタCの電荷をリークさせて、ランプ電圧rampを放電させておく。 FIG. 3 is a time chart showing an example of the operation of the voltage controlled delay generator VCDG having the voltage interleave configuration shown in FIG. As shown in the time chart of FIG. 3, the voltage-controlled delay generator VCDG having the voltage interleave configuration of FIG. 1 has a pulse (stop pulse signal stop) that rises after an arbitrary delay time Tout from the input pulse (start pulse signal start). ) And the delay time Tout can be changed by an analog voltage Vin input from the outside. FIG. 3 shows a pulse waveform of the stop pulse signal stop2 output from the third voltage controlled delay generator cell VCDG_2 constituting the voltage controlled delay generator VCDG of FIG. In the initial state (before time t 0 ), for the four voltage controlled delay generator cells VCDG_ 0 to VCDG_ 3 in FIG. 1, first, a control signal ctrl, which is one of the control signals from the control circuit CTL, In response to the leak signal leak, the current switch S is turned off and the leak switch LS is turned on to leak the charge in the capacitor C and discharge the ramp voltage ramp.

図4は、図1の電圧制御遅延発生器VCDGへの制御信号の一つであるコントロール信号ctrlの設定例を示すテーブルであり、初期状態からの経過時間に応じて、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_i(i=0,1,2,3)へ入力する各コントロール信号ctrlを変更する様子の一例を示している。図4において、制御開始前(t<t)までは、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_iへ出力するコントロール信号ctrlはすべて“0”である。しかる後、クロック信号clkの立上りに同期した制御開始時点の時刻tにおいて、リークスイッチLSをオフにし、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_iへ出力する各コントロール信号ctrlを、第1の電圧制御遅延発生器セルVCDG_0については“0”に、第2の電圧制御遅延発生器セルVCDG_1については“1”に、第3の電圧制御遅延発生器セルVCDG_2については“2”に、第4の電圧制御遅延発生器セルVCDG_3については“3”にそれぞれ設定し、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_i(i=0,1,2,3)それぞれで異なる個数の電流スイッチSをオンさせて、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_iそれぞれで異なる個数の電流源Iからの電流を各キャパシタCに流すようにする。 FIG. 4 is a table showing a setting example of the control signal ctrl which is one of the control signals to the voltage controlled delay generator VCDG of FIG. 1, and each voltage controlled delay generator is set according to the elapsed time from the initial state. An example of how each control signal ctrl input to the cell VCDG_i (i = 0, 1, 2, 3) is changed is shown. In FIG. 4, until the control is started (t <t 0 ), the control signals ctrl output to each voltage controlled delay generator cell VCDG_i are all “0”. Thereafter, at the time t 0 when the control is started in synchronization with the rising edge of the clock signal clk, the leak switch LS is turned off, and each control signal ctrl output to each voltage controlled delay generator cell VCDG_i is sent to the first voltage controlled delay. The generator cell VCDG_0 is set to “0”, the second voltage controlled delay generator cell VCDG_1 is set to “1”, the third voltage controlled delay generator cell VCDG_2 is set to “2”, and the fourth voltage controlled. The delay generator cell VCDG_3 is set to “3”, and each voltage control delay generator cell VCDG_i (i = 0, 1, 2, 3) is turned on by turning on a different number of current switches S. Currents from different numbers of current sources I are caused to flow through the capacitors C in each of the delay generator cells VCDG_i.

すなわち、例えば、N個(N:整数)の電圧制御遅延発生器セルVCDG_i(i=0,1,2,…,(N−1))が存在する場合、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_i内の電流源Iおよび電流スイッチSの個数もN個ずつであり、コントロール信号ctrlによりオンさせる各電圧制御遅延発生器セルVCDG_i内の電流スイッチSの個数を、それぞれ、0,1,2,…,(N−1)個とする。電圧制御遅延発生器セルVCDG_iが4個(N=4)の図1の場合、第1の電圧制御遅延発生器セルVCDG_0は、4個すべての電流スイッチSをオフとし、第2の電圧制御遅延発生器セルVCDG_1は、4個のうち1個の電流スイッチSをオンとし、残りの3個の電流スイッチSをオフとする。また、第3の電圧制御遅延発生器セルVCDG_2は、4個のうち2個の電流スイッチをオンとし、残りの2個の電流スイッチをオフとし、第4の電圧制御遅延発生器セルVCDG_3は、4個のうち3個の電流スイッチをオンとし、残りの1個の電流スイッチをオフとする。   That is, for example, when there are N (N: integer) voltage controlled delay generator cells VCDG_i (i = 0, 1, 2,..., (N−1)), each voltage controlled delay generator cell VCDG_i The number of current switches I and current switches S is N, and the number of current switches S in each voltage controlled delay generator cell VCDG_i that is turned on by the control signal ctrl is 0, 1, 2,. (N-1). In the case of FIG. 1 with four voltage controlled delay generator cells VCDG_i (N = 4), the first voltage controlled delay generator cell VCDG_0 turns off all four current switches S and the second voltage controlled delay The generator cell VCDG_1 turns on one of the four current switches S and turns off the remaining three current switches S. The third voltage controlled delay generator cell VCDG_2 turns on two of the four current switches, turns off the remaining two current switches, and the fourth voltage controlled delay generator cell VCDG_3 Three of the four current switches are turned on, and the remaining one current switch is turned off.

この結果、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_0〜VCDG_3それぞれのキャパシタCには、すべての電流スイッチSがオフの第1の電圧制御遅延発生器セルVCDG_0を除き、各電流源Iからの電荷がチャージされ始め、キャパシタCが生成するランプ電圧rampつまり容量電圧rampは、図3に示すように、t≦t<tにおいて、それぞれ異なる傾きを持ったランプ波となる。電流源Iの定電流値をI、キャパシタCの容量をCとすると、t≦t<tにおける時刻tでの容量電圧rampは、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_0〜VCDG_3それぞれで次のように表すことができる。 As a result, the capacitors C of the voltage controlled delay generator cells VCDG_0 to VCDG_3 are charged with electric charges from the current sources I except for the first voltage controlled delay generator cell VCDG_0 in which all the current switches S are off. As shown in FIG. 3, the ramp voltage ramp generated by the capacitor C, that is, the capacitance voltage ramp, becomes ramp waves having different slopes at t 0 ≦ t <t 2 . Assuming that the constant current value of the current source I is I and the capacitance of the capacitor C is C, the capacitance voltage ramp at the time t at t 0 ≦ t <t 2 is as follows in each of the voltage controlled delay generator cells VCDG_0 to VCDG_3. Can be expressed as:

すなわち、
第1の電圧制御遅延発生器セルVCDG_0においては、
ramp_0=0
第2の電圧制御遅延発生器セルVCDG_1においては、
ramp_1=I・(t−t)/C
第3の電圧制御遅延発生器セルVCDG_2においては、
ramp_2=2・I・(t−t)/C
第4の電圧制御遅延発生器セルVCDG_3においては、
ramp_3=3・I・(t−t)/C
なお、図3には、現実には存在しないが、参考のため、コントロール信号ctrlを“4”として4個の電流スイッチSすべてをオンする第5の電圧制御遅延発生器セルVCDG_4が存在すると仮定した場合の容量電圧rampを破線で示している。
That is,
In the first voltage controlled delay generator cell VCDG_0,
ramp_0 = 0
In the second voltage controlled delay generator cell VCDG_1,
ramp_1 = I · (t−t 0 ) / C
In the third voltage controlled delay generator cell VCDG_2,
ramp_2 = 2 · I · (t−t 0 ) / C
In the fourth voltage controlled delay generator cell VCDG_3,
ramp — 3 = 3 · I · (t−t 0 ) / C
In FIG. 3, it is assumed that there is a fifth voltage controlled delay generator cell VCDG_4 that does not actually exist, but for reference, the control signal ctrl is set to “4” to turn on all four current switches S. In this case, the capacitance voltage ramp is indicated by a broken line.

時刻tからtまでの時間間隔(すなわちクロック信号clkの周期)をT(クロック周期)とすると、時刻t=tにおける容量電圧rampは、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_0〜VCDG_3それぞれで、次のように表すことができる。ここで、時刻t=tは、アナログ電圧Vinの電圧値を時間軸上の時間情報に変換するための開始時点となるスタートパルス信号startが立上る時刻である。 When the time interval from time t 0 to time t 2 (that is, the period of the clock signal clk) is T (clock period), the capacitance voltage ramp at time t = t 2 is the voltage controlled delay generator cells VCDG_0 to VCDG_3. Can be expressed as: Here, time t = t 2 is the time when the start pulse signal start, which is the start point for converting the voltage value of the analog voltage Vin into time information on the time axis, rises.

第1の電圧制御遅延発生器セルVCDG_0においては、
ramp_0=0
第2の電圧制御遅延発生器セルVCDG_1においては、
ramp_1=I・T/C
第3の電圧制御遅延発生器セルVCDG_2においては、
ramp_2=2・I・T/C
第4の電圧制御遅延発生器セルVCDG_3においては、
ramp_3=3・I・T/C
次に、図4に示すように、スタートパルス信号startの立上り時刻である時刻tにおいて、すべての電圧制御遅延発生器セルVCDG_0〜VCDG_3へのコントロール信号ctrlを“4”に設定する。すなわち、電圧制御遅延発生器セルVCDG_0〜VCDG_3の4つの電圧制御遅延発生器セルVCDG_i(i=0,1,2,3)すべてについて、4個ずつの電流スイッチSすべてをオンとする。
In the first voltage controlled delay generator cell VCDG_0,
ramp_0 = 0
In the second voltage controlled delay generator cell VCDG_1,
ramp_1 = IT / T / C
In the third voltage controlled delay generator cell VCDG_2,
ramp_2 = 2 · I · T / C
In the fourth voltage controlled delay generator cell VCDG_3,
ramp_3 = 3 · I · T / C
Next, as shown in FIG. 4, at time t 2 is the rise time of the start pulse signal start, all the control signals ctrl for the voltage controlled delay generator cell VCDG_0~VCDG_3 "4" is set to. That is, all four current switches S are turned on for all four voltage controlled delay generator cells VCDG_i (i = 0, 1, 2, 3) of the voltage controlled delay generator cells VCDG_0 to VCDG_3.

この結果、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_0〜VCDG_3のキャパシタCにはそれぞれ4つずつの電流源Iから同一レートで電荷がチャージされ始め、キャパシタCが生成するランプ電圧rampつまり容量電圧rampは、t≦t<tにおいて、図3に示すように、4つずつのすべての電流源Iからの電流の電流値に応じて、同一の傾きを持ってより急峻に傾斜したランプ波となる。つまり、t≦t<tの範囲における時刻tでの容量電圧rampは、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_0〜VCDG_3それぞれで、次のように表すことができる。 As a result, the capacitor C of each voltage controlled delay generator cell VCDG_0 to VCDG_3 starts to be charged from the four current sources I at the same rate, and the ramp voltage ramp, that is, the capacitance voltage ramp generated by the capacitor C is When t 2 ≦ t <t 3 , as shown in FIG. 3, the ramp wave has a steep slope with the same slope according to the current values of the currents from all four current sources I. . That is, the capacitance voltage ramp at the time t in the range of t 2 ≦ t <t 3 can be expressed as follows in each of the voltage controlled delay generator cells VCDG_0 to VCDG_3.

すなわち、
第1の電圧制御遅延発生器セルVCDG_0においては、
ramp_0=4・I・(t−t)/C
第2の電圧制御遅延発生器セルVCDG_1においては、
ramp_1=4・I・(t−t)/C+I・T/C
第3の電圧制御遅延発生器セルVCDG_2においては、
ramp_2=4・I・(t−t)/C+2・I・T/C
第4の電圧制御遅延発生器セルVCDG_3においては、
ramp_3=4・I・(t−t)/C+3・I・T/C
なお、図3には、現実には存在しないが、参考のため、t≦t<tにおいてコントロール信号ctrlを“4”として4個の電流スイッチSすべてをオンする第5の電圧制御遅延発生器セルVCDG_4が存在すると仮定した場合のt≦t<tにおける容量電圧rampについても破線で示している。
That is,
In the first voltage controlled delay generator cell VCDG_0,
ramp — 0 = 4 · I · (t−t 2 ) / C
In the second voltage controlled delay generator cell VCDG_1,
ramp_1 = 4 · I · (t−t 2 ) / C + I · T / C
In the third voltage controlled delay generator cell VCDG_2,
ramp_2 = 4 · I · (t−t 2 ) / C + 2 · I · T / C
In the fourth voltage controlled delay generator cell VCDG_3,
ramp_3 = 4 · I · (t−t 2 ) / C + 3 · I · T / C
Although not actually shown in FIG. 3, for reference, a fifth voltage control delay that turns on all four current switches S by setting the control signal ctrl to “4” at t 0 ≦ t <t 2 . The capacity voltage ramp at t 2 ≦ t <t 3 when it is assumed that the generator cell VCDG — 4 exists is also indicated by a broken line.

各電圧制御遅延発生器セルVCDG_0〜VCDG_3内の電圧比較器CMPは、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_0〜VCDG_3それぞれのランプ電圧ramp_0〜ramp_3つまり容量電圧ramp_0〜ramp_3と、外部から入力されるアナログ電圧Vin(各電圧制御遅延発生器セルVCDG_0〜VCDG_3に共通)との電圧値の大小を比較し、容量電圧rampがアナログ電圧Vinの電圧値を上回ると、アナログ電圧Vinの電圧値に応じた遅延時間を示す遅延時間信号(つまり、電圧情報を時間軸上の時間情報として示すディジタル信号)としてパルス(ストップパルス信号stop)が立上る。   The voltage comparator CMP in each of the voltage controlled delay generator cells VCDG_0 to VCDG_3 includes a ramp voltage ramp_0 to ramp_3 of each voltage controlled delay generator cell VCDG_0 to VCDG_3, that is, a capacitance voltage ramp_0 to ramp_3, and an analog voltage input from the outside. When the magnitude of the voltage value with Vin (common to each voltage controlled delay generator cell VCDG_0 to VCDG_3) is compared and the capacitance voltage ramp exceeds the voltage value of the analog voltage Vin, the delay time according to the voltage value of the analog voltage Vin A pulse (stop pulse signal stop) rises as a delay time signal (that is, a digital signal indicating voltage information as time information on the time axis).

時刻t=tにおいてスタートパルス信号startが立上ってから、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_0〜VCDG_3それぞれにおいて、ストップパルス信号stop0〜stop3それぞれが立上るまでの遅延時間Toutは、アナログ電圧Vinの電圧値に応じた遅延時間を示すものであり、次の式(1)から式(4)によって表わされる。 The delay time Tout from the rise of the start pulse signal start at time t = t 2 to the rise of the stop pulse signals stop0 to stop3 in each of the voltage controlled delay generator cells VCDG_0 to VCDG_3 is the analog voltage Vin. The delay time according to the voltage value is expressed by the following equations (1) to (4).

第1の電圧制御遅延発生器セルVCDG_0におけるストップパルス信号stop0が立上るまでの遅延時間Tout_0は、
Tout_0=t−t=Vin・C/(4・I) …(1)
第2の電圧制御遅延発生器セルVCDG_1におけるストップパルス信号stop1が立上るまでの遅延時間Tout_1は、
Tout_1=t−t=(Vin−I・T/C)・C/(4・I) …(2)
第3の電圧制御遅延発生器セルVCDG_2におけるストップパルス信号stop2が立上るまでの遅延時間Tout_2は、
Tout_2=t−t=(Vin−2・I・T/C)・C/(4・I)…(3)
第4の電圧制御遅延発生器セルVCDG_3におけるストップパルス信号stop3が立上るまでの遅延時間Tout_3は、
Tout_3=t−t=(Vin−3・I・T/C)・C/(4・I)…(4)
図5は、図1の電圧インタリーブ構成の電圧制御遅延発生器VCDGの電圧時間変換特性を示す特性図であり、横軸が、アナログ電圧Vinの電圧値であり、縦軸が、スタートパルス信号startが立上った時点からストップパルス信号stopが立上る時点までの遅延時間Toutである。図5において、ストップパルス信号stop0からストップパルス信号stop3までの4本の直線は、それぞれ、前述の第1の電圧制御遅延発生器セルVCDG_0に関する式(1)から第4の電圧制御遅延発生器セルVCDG_3に関する式(4)までを図示したものである。
The delay time Tout_0 until the stop pulse signal stop0 rises in the first voltage controlled delay generator cell VCDG_0 is:
Tout — 0 = t−t 2 = Vin · C / (4 · I) (1)
The delay time Tout_1 until the stop pulse signal stop1 rises in the second voltage controlled delay generator cell VCDG_1 is:
Tout_1 = t−t 2 = (Vin−I · T / C) · C / (4 · I) (2)
The delay time Tout_2 until the stop pulse signal stop2 rises in the third voltage controlled delay generator cell VCDG_2 is:
Tout_2 = t−t 2 = (Vin−2 · I · T / C) · C / (4 · I) (3)
The delay time Tout_3 until the stop pulse signal stop3 rises in the fourth voltage controlled delay generator cell VCDG_3 is:
Tout — 3 = t−t 2 = (Vin−3 · I · T / C) · C / (4 · I) (4)
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the voltage-time conversion characteristics of the voltage controlled delay generator VCDG having the voltage interleave configuration shown in FIG. 1. The horizontal axis represents the voltage value of the analog voltage Vin, and the vertical axis represents the start pulse signal start. Is a delay time Tout from the time when the signal rises to the time when the stop pulse signal stop rises. In FIG. 5, the four straight lines from the stop pulse signal stop0 to the stop pulse signal stop3 are respectively represented by the fourth voltage controlled delay generator cell from the equation (1) related to the first voltage controlled delay generator cell VCDG_0. FIG. 9 illustrates up to equation (4) for VCDG_3.

図1の電圧インタリーブ構成の電圧制御遅延発生器VCDGの構成の場合、図5に示すように、アナログ電圧Vinが0〜(4・I・T/C)の範囲内、遅延時間Toutが0〜T/4の範囲内においては、アナログ電圧Vinが与えられると、スタートパルス信号startが立上ってからストップパルス信号stopの立上り時点までの遅延時間Toutが一意に決まることになる。   In the case of the voltage-controlled delay generator VCDG having the voltage interleave configuration shown in FIG. 1, the analog voltage Vin is in the range of 0 to (4 · I · T / C) and the delay time Tout is 0 to 0, as shown in FIG. Within the range of T / 4, when the analog voltage Vin is applied, the delay time Tout from the rise of the start pulse signal start to the rise of the stop pulse signal stop is uniquely determined.

つまり、遅延時間Toutの最大値tmaxは、例えば、式(1)において、Vin=I・(T/C)となった場合であり、
tmax={I・(T/C)}・C/(4・I)=T/4
で与えられる。ここで、図17に示した従来の電圧制御遅延発生器VCDGの場合は、図18に示したように、遅延時間Toutの最大値は、tmax=T(クロック周期)で与えられるので、図1に示す本実施形態の電圧制御遅延発生器VCDGの場合は、従来の電圧制御遅延発生器VCDGと比較して、遅延時間Toutの最大値tmaxを(1/4)に圧縮することができる。
That is, the maximum value tmax of the delay time Tout is, for example, a case where Vin = I · (T / C) in Equation (1),
tmax = {I · (T / C)} · C / (4 · I) = T / 4
Given in. Here, in the case of the conventional voltage controlled delay generator VCDG shown in FIG. 17, the maximum value of the delay time Tout is given by tmax = T (clock cycle) as shown in FIG. In the case of the voltage controlled delay generator VCDG of the present embodiment shown in FIG. 4, the maximum value tmax of the delay time Tout can be compressed to (1/4) as compared with the conventional voltage controlled delay generator VCDG.

なお、アナログ電圧Vin入力にサンプルホールド回路を挿入することもできる。スタートパルス信号startが立上るタイミングでアナログ電圧Vinをサンプルホールド回路によってホールドすることにより、サンプリング時刻をスタートパルス信号startの立上りのタイミングに一致させることができる。この結果、サンプリング時刻のずれを無くすことができ、特性をさらに改善することができる。   A sample and hold circuit can be inserted into the analog voltage Vin input. By holding the analog voltage Vin by the sample hold circuit at the timing when the start pulse signal start rises, the sampling time can be matched with the rise timing of the start pulse signal start. As a result, the sampling time shift can be eliminated, and the characteristics can be further improved.

(第2の実施形態)
次に、本発明に係る電圧制御遅延発生器セルVCDG_i、電圧制御遅延発生器VCDGおよびアナログ・ディジタル変換器ADCの第2の実施形態として、電圧インタリーブ構成の電圧制御遅延発生器VCDGを用いたアナログ・ディジタル変換器ADCについて説明する。
(Second Embodiment)
Next, as a second embodiment of the voltage controlled delay generator cell VCDG_i, the voltage controlled delay generator VCDG and the analog / digital converter ADC according to the present invention, an analog using a voltage controlled delay generator VCDG having a voltage interleave configuration is used. A digital converter ADC will be described.

図6は、本発明に係る電圧制御遅延発生器VCDGを用いたアナログ・ディジタル変換器ADCのブロック構成の一例を示すブロック構成図であり、電圧制御遅延発生器VCDGとして図1に例示したような電圧インタリーブ構成の電圧制御遅延発生器VCDGを用いた場合の構成例を示している。本実施形態におけるアナログ・ディジタル変換器ADCは、図1に示した複数個(図1の場合、4個)の電圧制御遅延発生器セルVCDG_iと制御回路CTLとからなる電圧インタリーブ構成の電圧制御遅延発生器VCDG、複数個(図6の場合は4個)の時間ディジタル変換器TDC(TDC_0,TDC_1,TDC_2,TDC_3)、エンコーダENCから構成される。ここで、時間ディジタル変換器TDCの個数は、前段の電圧制御遅延発生器VCDGを構成する電圧制御遅延発生器セルVCDG_iの設置個数と同数である。   FIG. 6 is a block diagram showing an example of a block configuration of an analog / digital converter ADC using the voltage controlled delay generator VCDG according to the present invention. As shown in FIG. 1, the voltage controlled delay generator VCDG is illustrated. A configuration example in the case of using a voltage controlled delay generator VCDG having a voltage interleave configuration is shown. The analog-to-digital converter ADC in the present embodiment is a voltage control delay having a voltage interleave configuration comprising a plurality (four in the case of FIG. 1) of voltage control delay generator cells VCDG_i and the control circuit CTL shown in FIG. The generator VCDG includes a plurality of (four in the case of FIG. 6) time digital converters TDC (TDC_0, TDC_1, TDC_2, TDC_3) and an encoder ENC. Here, the number of time-digital converters TDC is the same as the number of voltage-controlled delay generator cells VCDG_i constituting the previous-stage voltage-controlled delay generator VCDG.

電圧インタリーブ構成の電圧制御遅延発生器VCDGは、第1の実施形態に前述したように、外部から与えられるアナログ電圧Vinにしたがって、式(1)から式(4)によって決定される遅延時間Toutそれぞれで立ち上がるストップパルス信号stop0からストップパルス信号stop3を発生する。第1の電圧制御遅延発生器セルVCDG_0の出力であるストップパルス信号stop0、第2の電圧制御遅延発生器セルVCDG_1の出力であるストップパルス信号stop1、第3の電圧制御遅延発生器セルVCDG_2の出力であるストップパルス信号stop2、第4の電圧制御遅延発生器セルVCDG_3の出力であるストップパルス信号stop3は、それぞれ、複数個(図6の場合は4個)の時間ディジタル変換器TDCのうち、対応する時間ディジタル変換器TDC(TDC_0,TDC_1,TDC_2,TDC_3)に入力される。   As described above in the first embodiment, the voltage-controlled delay generator VCDG having the voltage interleave configuration has the delay times Tout determined by the equations (1) to (4) according to the analog voltage Vin given from the outside. The stop pulse signal stop3 is generated from the stop pulse signal stop0 that rises in step S2. A stop pulse signal stop0 that is the output of the first voltage controlled delay generator cell VCDG_0, a stop pulse signal stop1 that is the output of the second voltage controlled delay generator cell VCDG_1, and an output of the third voltage controlled delay generator cell VCDG_2. The stop pulse signal stop2 and the stop pulse signal stop3 which is the output of the fourth voltage controlled delay generator cell VCDG_3 respectively correspond to a plurality of (four in the case of FIG. 6) time digital converters TDC. To the time digital converter TDC (TDC_0, TDC_1, TDC_2, TDC_3).

各時間ディジタル変換器TDC(TDC_0,TDC_1,TDC_2,TDC_3)は、それぞれ、スタートパルス信号startの立上り時点からそれぞれに入力されるストップパルス信号stop0,stop1,stop2,stop3の立上り時点までの遅延時間Toutを検出してディジタルデータDout0,Dout1,Dout2,Dout3に変換する。   Each of the time digital converters TDC (TDC_0, TDC_1, TDC_2, TDC_3) has a delay time Tout from the rising point of the start pulse signal start to the rising point of the stop pulse signals stop0, stop1, stop2, stop3 respectively input thereto. Is detected and converted into digital data Dout0, Dout1, Dout2, Dout3.

ここで、スタートパルス信号startが立上ってから遅延時間Toutの最大値tmax=T/4の時間内に、ストップパルス信号stop0,stop1,stop2,stop3のいずれか1ないし複数の信号が立上っている。例えば、2・I・T/C<Vin<3・I・T/Cの場合には、図3に示したように、スタートパルス信号startが立ち上がった時点ではストップパルス信号stop3はすでにハイレベルに立上っており、ストップパルス信号stop0,stop1およびstop2はローレベルである。   Here, one or more of the stop pulse signals stop0, stop1, stop2 and stop3 rise within the time tmax = T / 4 of the delay time Tout after the start pulse signal start rises. ing. For example, in the case of 2 · I · T / C <Vin <3 · I · T / C, as shown in FIG. 3, the stop pulse signal stop3 is already at the high level when the start pulse signal start rises. The stop pulse signals stop0, stop1, and stop2 are at a low level.

しかる後、第3の電圧制御遅延発生器セルVCDG_2の容量電圧rampがアナログ電圧Vinを超えた時点で、ストップパルス信号stop2がハイレベルに立上る。これ以降、図3に示す例においては、最大値tmax=T/4の時間内では、ストップパルス信号stop0,stop1はローレベルのままであり、ストップパルス信号stop2,stop3はハイレベルを維持する。   Thereafter, the stop pulse signal stop2 rises to a high level when the capacitance voltage ramp of the third voltage controlled delay generator cell VCDG_2 exceeds the analog voltage Vin. Thereafter, in the example shown in FIG. 3, the stop pulse signals stop0 and stop1 remain at the low level and the stop pulse signals stop2 and stop3 maintain the high level within the time of the maximum value tmax = T / 4.

図6のエンコーダENCは、各時間ディジタル変換器TDC_0〜TDC_3それぞれの出力であるディジタルデータDout0〜Dout3を入力し、遅延時間Toutが、ディジタルデータDout0〜Dout3のうち、どのデータから検出されるかの情報、または、スタートパルス信号startが立ち上がった時点のストップパルス信号stop0〜stop3のレベルの情報、のいずれか一方または両方から、電圧制御遅延発生器セルVCDG_0〜VCDG_3のうち、ストップパルス信号stopがハイレベルに立上っている電圧制御遅延発生器セルVCDG_k(k:0〜3のいずれかの整数)を特定する。   The encoder ENC in FIG. 6 inputs digital data Dout0 to Dout3 that are outputs of the respective time digital converters TDC_0 to TDC_3, and from which data of the digital data Dout0 to Dout3 the delay time Tout is detected. The stop pulse signal stop is high among the voltage controlled delay generator cells VCDG_0 to VCDG_3 from one or both of the information and the level information of the stop pulse signals stop0 to stop3 when the start pulse signal start rises. The voltage controlled delay generator cell VCDG_k (k: any integer of 0 to 3) rising to the level is specified.

この電圧制御遅延発生器セルVCDG_kの特定により、アナログ電圧Vinの粗い電圧レベルを検出することができ、これを、アナログ・ディジタル変換器ADC出力の上位ビット(図6のように4個の時間ディジタル変換器TDCの場合には上位2ビット)として出力する。   By specifying this voltage controlled delay generator cell VCDG_k, it is possible to detect the coarse voltage level of the analog voltage Vin, and this is detected by the upper bits (four time digital signals as shown in FIG. 6) of the analog / digital converter ADC output. In the case of the converter TDC, the higher 2 bits are output.

また、得られたディジタルデータDoutを温度計コードからあらかじめ定めた所定のコード例えばバイナリコード等のディジタルデータへ変換し、アナログ・ディジタル変換器ADC出力の前記上位ビットを除く残りの下位ビットとして出力する。   Also, the obtained digital data Dout is converted from a thermometer code into digital data such as a predetermined code such as a binary code, and output as the remaining lower bits excluding the upper bits of the analog / digital converter ADC output. .

本アナログ・ディジタル変換器ADCは、遅延時間Toutの最大値tmaxを、図19に示した従来のアナログ・ディジタル変換器ADCの遅延時間の最大値T(クロック信号clkの周期)から(T/4)に減少させることができる。したがって、サンプリング時刻のずれを減少させることができ、サンプリングレートの高速化とアナログ入力信号の広帯域化とを図ることができる。   This analog / digital converter ADC determines the maximum value tmax of the delay time Tout from the maximum delay time T (period of the clock signal clk) of the conventional analog / digital converter ADC shown in FIG. ) Can be reduced. Therefore, the deviation of the sampling time can be reduced, and the sampling rate can be increased and the analog input signal can be widened.

なお、アナログ電圧Vin入力にサンプルホールド回路を挿入することもできる。スタートパルス信号startが立上るタイミングでアナログ電圧Vinをサンプルホールド回路によってホールドすることにより、サンプリング時刻をスタートパルス信号startの立上りのタイミングに一致させることができる。この結果、サンプリング時刻のずれを無くすことができ、サンプリングレートのさらなる高速化とアナログ入力信号の広帯域化とを図ることができる。   A sample and hold circuit can be inserted into the analog voltage Vin input. By holding the analog voltage Vin by the sample hold circuit at the timing when the start pulse signal start rises, the sampling time can be matched with the rise timing of the start pulse signal start. As a result, the sampling time shift can be eliminated, and the sampling rate can be further increased and the analog input signal can be widened.

(第3の実施形態)
次に、本発明に係る電圧制御遅延発生器セルVCDG_i、電圧制御遅延発生器VCDGおよびアナログ・ディジタル変換器ADCの第3の実施形態として、時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器VCDGについて説明する。
(Third embodiment)
Next, as a third embodiment of the voltage controlled delay generator cell VCDG_i, the voltage controlled delay generator VCDG, and the analog / digital converter ADC according to the present invention, a voltage controlled delay generator VCDG having a time folding configuration will be described.

図7は、本発明に係る電圧制御遅延発生器VCDGのブロック構成の図1とは異なる他の例を示すブロック構成図であり、時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器VCDGの構成例を示している。図7に示す電圧制御遅延発生器VCDGは、図1の電圧制御遅延発生器VCDGの場合と同様、入力されるアナログ電圧信号の電圧値に応じた遅延時間のディジタル信号を発生させる回路であるが、複数個(図7の場合は4個)の電圧制御遅延発生器セルVCDG_i(i:任意の整数、図7の場合、i=0,1,2,3)と、外部から供給されるクロック信号clkに基づいて各電圧制御遅延発生器セルVCDG_iの動作を制御する制御信号を出力する制御回路CTLと、を備えているが、図7に示す電圧制御遅延発生器VCDGは、さらに、立上り検出回路DETを追加して構成されており、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_iは、並列に接続され、それぞれの出力は後段の立上り検出回路DETに接続されている。   FIG. 7 is a block diagram showing another example of the block configuration of the voltage controlled delay generator VCDG according to the present invention, which is different from that shown in FIG. 1, and shows a configuration example of the voltage controlled delay generator VCDG having a time folding configuration. Yes. The voltage controlled delay generator VCDG shown in FIG. 7 is a circuit that generates a digital signal having a delay time corresponding to the voltage value of the input analog voltage signal, as in the case of the voltage controlled delay generator VCDG of FIG. , A plurality (four in the case of FIG. 7) of voltage controlled delay generator cells VCDG_i (i: any integer, i = 0, 1, 2, 3 in the case of FIG. 7) and a clock supplied from the outside And a control circuit CTL that outputs a control signal for controlling the operation of each voltage controlled delay generator cell VCDG_i based on the signal clk. The voltage controlled delay generator VCDG shown in FIG. The circuit DET is added, and each voltage control delay generator cell VCDG_i is connected in parallel, and each output is connected to the subsequent rise detection circuit DET.

すなわち、図7の電圧制御遅延発生器VCDGは、第1の実施形態に図1として示した電圧制御遅延発生器VCDGに対して、立上り検出回路DETがさらに追加された構成とされており、立上り検出回路DETは、制御回路CTLがスタートパルス信号startを出力した後、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_i(図7の場合、i=0,1,2,3)のうち、いずれかの電圧制御遅延発生器セルVCDG_j(図7の場合、j:0〜3の整数)からストップパルス信号stopが出力されたことを検出してストップホールディングパルス信号として出力するものであり、時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器VCDGを構成するための回路である。   That is, the voltage controlled delay generator VCDG of FIG. 7 is configured such that a rising detection circuit DET is further added to the voltage controlled delay generator VCDG shown in FIG. 1 in the first embodiment. After the control circuit CTL outputs the start pulse signal start, the detection circuit DET controls the voltage of one of the voltage controlled delay generator cells VCDG_i (i = 0, 1, 2, 3 in the case of FIG. 7). A voltage control with a time-folding configuration is to detect that the stop pulse signal stop is output from the delay generator cell VCDG_j (j: in the case of FIG. 7, an integer from 0 to 3) and output it as a stop holding pulse signal. It is a circuit for configuring the delay generator VCDG.

図7の電圧制御遅延発生器セルVCDG_iつまり電圧制御遅延発生器VCDGの基本セルは、第1の実施形態として示した図2と全く同様であり、それぞれがあらかじめ定めた電流値の電流を供給する複数個(図2では4個)の電流源I(定電流源)、該電流源Iそれぞれと直列に接続され、各電流源Iからの電流をオン・オフする複数個(図2では4個)の電流スイッチS、並列に接続した複数個の電流スイッチSと直列に接続され、電流源Iからの電流の電流値に応じた容量電圧rampつまりランプ電圧rampを生成するキャパシタC、該キャパシタCに蓄積された電荷をリークし、生成したランプ電圧rampを放電させるリークスイッチLS、キャパシタCが生成したランプ電圧rampと外部から入力されるアナログ電圧Vinとの電圧値の比較結果を、アナログ電圧Vinの電圧値に応じた遅延時間を示す遅延時間信号(ディジタル信号)として出力する電圧比較器CMPから構成されている。   The voltage controlled delay generator cell VCDG_i of FIG. 7, that is, the basic cell of the voltage controlled delay generator VCDG is exactly the same as FIG. 2 shown as the first embodiment, and each supplies a current of a predetermined current value. A plurality (four in FIG. 2) of current sources I (constant current sources) and a plurality of (four in FIG. 2) which are connected in series with each of the current sources I and turn on / off the current from each current source I. ), A capacitor C that is connected in series with a plurality of current switches S connected in parallel and generates a capacitance voltage ramp corresponding to the current value of the current from the current source I, that is, a ramp voltage ramp, and the capacitor C A leak switch LS that leaks the charge accumulated in the capacitor and discharges the generated ramp voltage ramp, the ramp voltage ramp generated by the capacitor C, and the analog voltage V input from the outside. The comparison result of the voltage value of the n, and a voltage comparator CMP outputs the delay time signal indicating a delay time corresponding to the voltage value of the analog voltage Vin (digital signal).

ここで、電圧制御遅延発生器セルVCDG_iの設置個数は、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_i内の電流源Iおよび電流スイッチSの設置個数と同数である。   Here, the number of installed voltage controlled delay generator cells VCDG_i is the same as the number of installed current sources I and current switches S in each voltage controlled delay generator cell VCDG_i.

図8は、図7に示す時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器VCDGの動作の一例を示すタイムチャートである。図8のタイムチャートに示すように、図7の時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器VCDGは、図1の電圧インタリーブ構成の電圧制御遅延発生器VCDGの場合と同様、入力されるパルス(スタートパルス信号start)から任意の遅延時間Tout後に立上るパルス(ストップパルス信号stop)を発生する機能を有し、かつ、該遅延時間Toutが外部から入力されるアナログ電圧Vinによって変更可能である機能を有している。図8には、図7の電圧制御遅延発生器VCDGを構成する第3番目の電圧制御遅延発生器セルVCDG_2から出力されるストップパルス信号stop2によって立上り検出回路DETから出力されるストップホールディングパルス信号stop_foldingのパルス波形を示している。なお、初期状態(時刻tよりも前)においては、図7の4個の電圧制御遅延発生器セルVCDG_0〜VCDG_3について、まず、制御回路CTLからの制御信号の一つであるコントロール信号ctrlとリーク信号leakとにより、電流スイッチSをオフ、リークスイッチLSをオンとして、キャパシタCの電荷をリークさせて、ランプ電圧rampを放電させておく。 FIG. 8 is a time chart showing an example of the operation of the voltage controlled delay generator VCDG having the time folding configuration shown in FIG. As shown in the time chart of FIG. 8, the voltage-controlled delay generator VCDG having the time folding configuration shown in FIG. 7 is supplied with a pulse (start pulse) as in the case of the voltage-controlled delay generator VCDG having the voltage interleave configuration shown in FIG. A function of generating a pulse (stop pulse signal stop) that rises after an arbitrary delay time Tout from the signal start), and a function that the delay time Tout can be changed by an analog voltage Vin input from the outside. is doing. FIG. 8 shows a stop holding pulse signal stop_folding output from the rising edge detection circuit DET by a stop pulse signal stop2 output from the third voltage controlled delay generator cell VCDG_2 constituting the voltage controlled delay generator VCDG of FIG. The pulse waveform is shown. In the initial state (before time t 0 ), first, with respect to the four voltage controlled delay generator cells VCDG_0 to VCDG_3 in FIG. 7, the control signal ctrl, which is one of the control signals from the control circuit CTL, In response to the leak signal leak, the current switch S is turned off and the leak switch LS is turned on to leak the charge in the capacitor C and discharge the ramp voltage ramp.

図7の電圧制御遅延発生器VCDGへの制御信号の一つであるコントロール信号ctrlの設定例は、第1の実施形態の図4の設定テーブルと全く同様であり、初期状態からの経過時間に応じて、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_i(i=0,1,2,3)へ入力する各コントロール信号ctrlを変更する。つまり、図4において説明したように、制御開始前(t<t)までは、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_iへのコントロール信号ctrlはすべて“0”である。しかる後、クロック信号clkの立上りに同期した制御開始時点の時刻tにおいて、リークスイッチLSをオフにし、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_iへの各コントロール信号ctrlを、第1の電圧制御遅延発生器セルVCDG_0については“0”に、第2の電圧制御遅延発生器セルVCDG_1については“1”に、第3の電圧制御遅延発生器セルVCDG_2については“2”に、第4の電圧制御遅延発生器セルVCDG_3については“3”にそれぞれ設定し、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_i(i=0,1,2,3)それぞれで異なる個数の電流スイッチSをオンさせて、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_iそれぞれで異なる個数の電流源Iからの電流を各キャパシタCに流すようにする。 The setting example of the control signal ctrl which is one of the control signals to the voltage controlled delay generator VCDG in FIG. 7 is exactly the same as the setting table in FIG. 4 of the first embodiment, and the elapsed time from the initial state is In response, each control signal ctrl input to each voltage controlled delay generator cell VCDG_i (i = 0, 1, 2, 3) is changed. That is, as described with reference to FIG. 4, the control signals ctrl to each voltage controlled delay generator cell VCDG_i are all “0” before the control is started (t <t 0 ). Thereafter, at the time t 0 when the control is started in synchronization with the rise of the clock signal clk, the leak switch LS is turned off, and each control signal ctrl to each voltage control delay generator cell VCDG_i is generated by the first voltage control delay. "0" for the second cell VCDG_0, "1" for the second voltage controlled delay generator cell VCDG_1, "2" for the third voltage controlled delay generator cell VCDG_2, and the fourth voltage controlled delay. The generator cell VCDG_3 is set to “3”, and each voltage control delay generator cell VCDG_i (i = 0, 1, 2, 3) is turned on by turning on a different number of current switches S. A current from a different number of current sources I is caused to flow to each capacitor C in each generator cell VCDG_i.

すなわち、例えば、N個(N:整数)の電圧制御遅延発生器セルVCDG_i(i=0,1,2,…,(N−1))が存在する場合、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_i内の電流源Iおよび電流スイッチSの個数もN個ずつであり、コントロール信号ctrlによりオンさせる各電圧制御遅延発生器セルVCDG_i内の電流スイッチSの個数を、それぞれ、0,1,2,…,(N−1)個とする。電圧制御遅延発生器セルVCDG_iが4個(N=4)の図7の場合、第1の電圧制御遅延発生器セルVCDG_0は、4個すべての電流スイッチSをオフとし、第2の電圧制御遅延発生器セルVCDG_1は、4個のうち1個の電流スイッチSをオンとし、残りの3個の電流スイッチSをオフとする。また、第3の電圧制御遅延発生器セルVCDG_2は、4個のうち2個の電流スイッチをオンとし、残りの2個の電流スイッチをオフとし、第4の電圧制御遅延発生器セルVCDG_3は、4個のうち3個の電流スイッチをオンとし、残りの1個の電流スイッチをオフとする。   That is, for example, when there are N (N: integer) voltage controlled delay generator cells VCDG_i (i = 0, 1, 2,..., (N−1)), each voltage controlled delay generator cell VCDG_i The number of current switches I and current switches S is N, and the number of current switches S in each voltage controlled delay generator cell VCDG_i that is turned on by the control signal ctrl is 0, 1, 2,. (N-1). In the case of FIG. 7 with four voltage controlled delay generator cells VCDG_i (N = 4), the first voltage controlled delay generator cell VCDG_0 turns off all four current switches S and the second voltage controlled delay The generator cell VCDG_1 turns on one of the four current switches S and turns off the remaining three current switches S. The third voltage controlled delay generator cell VCDG_2 turns on two of the four current switches, turns off the remaining two current switches, and the fourth voltage controlled delay generator cell VCDG_3 Three of the four current switches are turned on, and the remaining one current switch is turned off.

この結果、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_0〜VCDG_3それぞれのキャパシタCには、すべての電流スイッチSがオフの第1の電圧制御遅延発生器セルVCDG_0を除き、各電流源Iからの電荷がチャージされ始め、キャパシタCが生成するランプ電圧rampつまり容量電圧rampは、図8に示すように、t≦t<tにおいて、それぞれ異なる傾きを持ったランプ波となる。電流源Iの定電流値をI、キャパシタCの容量をCとすると、t≦t<tにおける時刻tでの容量電圧rampは、第1の実施形態の場合と同様、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_0〜VCDG_3それぞれで次のように表すことができる。 As a result, the capacitors C of the voltage controlled delay generator cells VCDG_0 to VCDG_3 are charged with electric charges from the current sources I except for the first voltage controlled delay generator cell VCDG_0 in which all the current switches S are off. As shown in FIG. 8, the ramp voltage ramp generated by the capacitor C, that is, the capacitance voltage ramp, becomes ramp waves having different slopes at t 0 ≦ t <t 2 . Assuming that the constant current value of the current source I is I and the capacitance of the capacitor C is C, the capacitance voltage ramp at time t at t 0 ≦ t <t 2 is the same as in the case of the first embodiment. Each of the generator cells VCDG_0 to VCDG_3 can be expressed as follows.

すなわち、
第1の電圧制御遅延発生器セルVCDG_0においては、
ramp_0=0
第2の電圧制御遅延発生器セルVCDG_1においては、
ramp_1=I・(t−t)/C
第3の電圧制御遅延発生器セルVCDG_2においては、
ramp_2=2・I・(t−t)/C
第4の電圧制御遅延発生器セルVCDG_3においては、
ramp_3=3・I・(t−t)/C
なお、図3には、現実には存在しないが、参考のため、コントロール信号ctrlを“4”として4個の電流スイッチSすべてをオンする第5の電圧制御遅延発生器セルVCDG_4が存在すると仮定した場合の容量電圧rampを破線で示している。
That is,
In the first voltage controlled delay generator cell VCDG_0,
ramp_0 = 0
In the second voltage controlled delay generator cell VCDG_1,
ramp_1 = I · (t−t 0 ) / C
In the third voltage controlled delay generator cell VCDG_2,
ramp_2 = 2 · I · (t−t 0 ) / C
In the fourth voltage controlled delay generator cell VCDG_3,
ramp — 3 = 3 · I · (t−t 0 ) / C
In FIG. 3, it is assumed that there is a fifth voltage controlled delay generator cell VCDG_4 that does not actually exist, but for reference, the control signal ctrl is set to “4” to turn on all four current switches S. In this case, the capacitance voltage ramp is indicated by a broken line.

時刻tからtまでの時間間隔(すなわちクロック信号clkの周期)をT(クロック周期)とすると、時刻t=tにおける容量電圧rampは、第1の実施形態の場合と同様、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_0〜VCDG_3それぞれで、次のように表すことができる。ここで、時刻t=tは、アナログ電圧Vinの電圧値を時間軸上の時間情報に変換するための開始時点となるスタートパルス信号startが立上る時刻である。 When the time interval from time t 0 to t 2 (that is, the period of the clock signal clk) is T (clock period), the capacitance voltage ramp at time t = t 2 is the same as in the first embodiment. Each of the control delay generator cells VCDG_0 to VCDG_3 can be expressed as follows. Here, time t = t 2 is the time when the start pulse signal start, which is the start point for converting the voltage value of the analog voltage Vin into time information on the time axis, rises.

第1の電圧制御遅延発生器セルVCDG_0においては、
ramp_0=0
第2の電圧制御遅延発生器セルVCDG_1においては、
ramp_1=I・T/C
第3の電圧制御遅延発生器セルVCDG_2においては、
ramp_2=2・I・T/C
第4の電圧制御遅延発生器セルVCDG_3においては、
ramp_3=3・I・T/C
次に、図8に示すように、スタートパルス信号startの立上り時刻である時刻tにおいて、すべての電圧制御遅延発生器セルVCDG_0〜VCDG_3へのコントロール信号ctrlを“4”に設定する。すなわち、電圧制御遅延発生器セルVCDG_0〜VCDG_3の4つの電圧制御遅延発生器セルVCDG_i(i=0,1,2,3)すべてについて、4個ずつの電流スイッチSすべてをオンとする。
In the first voltage controlled delay generator cell VCDG_0,
ramp_0 = 0
In the second voltage controlled delay generator cell VCDG_1,
ramp_1 = IT / T / C
In the third voltage controlled delay generator cell VCDG_2,
ramp_2 = 2 · I · T / C
In the fourth voltage controlled delay generator cell VCDG_3,
ramp_3 = 3 · I · T / C
Next, as shown in FIG. 8, at time t 2 is the rise time of the start pulse signal start, all the control signals ctrl for the voltage controlled delay generator cell VCDG_0~VCDG_3 "4" is set to. That is, all four current switches S are turned on for all four voltage controlled delay generator cells VCDG_i (i = 0, 1, 2, 3) of the voltage controlled delay generator cells VCDG_0 to VCDG_3.

この結果、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_0〜VCDG_3のキャパシタCにはそれぞれ4つずつの電流源Iから同一レートで電荷がチャージされ始め、キャパシタCが生成するランプ電圧rampつまり容量電圧rampは、t≦t<tにおいて、図8に示すように、4つずつのすべての電流源Iからの電流の電流値に応じて、同一の傾きを持ってより急峻に傾斜したランプ波となる。つまり、t≦t<tの範囲における時刻tでの容量電圧rampは、第1の実施形態の場合と同様、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_0〜VCDG_3それぞれで、次のように表すことができる。 As a result, the capacitor C of each voltage controlled delay generator cell VCDG_0 to VCDG_3 starts to be charged from the four current sources I at the same rate, and the ramp voltage ramp, that is, the capacitance voltage ramp generated by the capacitor C is When t 2 ≦ t <t 3 , as shown in FIG. 8, the ramp wave has a steep slope with the same slope according to the current values of the currents from all four current sources I. . That is, the capacity voltage ramp at the time t in the range of t 2 ≦ t <t 3 is expressed as follows in each of the voltage controlled delay generator cells VCDG_0 to VCDG_3 as in the case of the first embodiment. Can do.

すなわち、
第1の電圧制御遅延発生器セルVCDG_0においては、
ramp_0=4・I・(t−t)/C
第2の電圧制御遅延発生器セルVCDG_1においては、
ramp_1=4・I・(t−t)/C+I・T/C
第3の電圧制御遅延発生器セルVCDG_2においては、
ramp_2=4・I・(t−t)/C+2・I・T/C
第4の電圧制御遅延発生器セルVCDG_3においては、
ramp_3=4・I・(t−t)/C+3・I・T/C
なお、図8には、現実には存在しないが、参考のため、t≦t<tにおいてコントロール信号ctrlを“4”として4個の電流スイッチSすべてをオンする第5の電圧制御遅延発生器セルVCDG_4が存在すると仮定した場合のt≦t<tにおける容量電圧rampについても破線で示している。
That is,
In the first voltage controlled delay generator cell VCDG_0,
ramp — 0 = 4 · I · (t−t 2 ) / C
In the second voltage controlled delay generator cell VCDG_1,
ramp_1 = 4 · I · (t−t 2 ) / C + I · T / C
In the third voltage controlled delay generator cell VCDG_2,
ramp_2 = 4 · I · (t−t 2 ) / C + 2 · I · T / C
In the fourth voltage controlled delay generator cell VCDG_3,
ramp_3 = 4 · I · (t−t 2 ) / C + 3 · I · T / C
Although not actually shown in FIG. 8, for reference, a fifth voltage control delay for turning on all four current switches S by setting the control signal ctrl to “4” at t 0 ≦ t <t 2 . The capacity voltage ramp at t 2 ≦ t <t 3 when it is assumed that the generator cell VCDG — 4 exists is also indicated by a broken line.

各電圧制御遅延発生器セルVCDG_0〜VCDG_3内の電圧比較器CMPは、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_0〜VCDG_3それぞれのランプ電圧ramp_0〜ramp_3つまり容量電圧ramp_0〜ramp_3と、外部から入力されるアナログ電圧Vin(各電圧制御遅延発生器セルVCDG_0〜VCDG_3に共通)との電圧値の大小を比較し、容量電圧rampがアナログ電圧Vinの電圧値を上回ると、アナログ電圧Vinの電圧値に応じた遅延時間を示す遅延時間信号(つまり、電圧情報を時間軸上の時間情報として示すディジタル信号)としてパルス(ストップパルス信号stop)が立上る。   The voltage comparator CMP in each of the voltage controlled delay generator cells VCDG_0 to VCDG_3 includes a ramp voltage ramp_0 to ramp_3 of each voltage controlled delay generator cell VCDG_0 to VCDG_3, that is, a capacitance voltage ramp_0 to ramp_3, and an analog voltage input from the outside. When the magnitude of the voltage value with Vin (common to each voltage controlled delay generator cell VCDG_0 to VCDG_3) is compared and the capacitance voltage ramp exceeds the voltage value of the analog voltage Vin, the delay time according to the voltage value of the analog voltage Vin A pulse (stop pulse signal stop) rises as a delay time signal (that is, a digital signal indicating voltage information as time information on the time axis).

時刻t=tにおいてスタートパルス信号startが立上ってから、各電圧制御遅延発生器セルVCDG_0〜VCDG_3それぞれにおいて、ストップパルス信号stop0〜stop3それぞれが立上るまでの遅延時間Toutは、アナログ電圧Vinの電圧値に応じた遅延時間を示すものであり、第1の実施形態に示した式(1)から式(4)によって表わされる。 The delay time Tout from the rise of the start pulse signal start at time t = t 2 to the rise of the stop pulse signals stop0 to stop3 in each of the voltage controlled delay generator cells VCDG_0 to VCDG_3 is the analog voltage Vin. The delay time according to the voltage value is expressed by the equations (1) to (4) shown in the first embodiment.

図9は、図7の時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器VCDGにおける立上り検出回路DETの回路構成の一例を示す回路図であり、本実施形態の時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器VCDGを構成するために、電圧インタリーブ構成の電圧制御遅延発生器VCDGに対して新たに追加された回路について、その一構成例を示している。図9に示す立上り検出回路DETは、多入力(図9では4入力)の第1排他的論理和ゲートEXOR1、DフリップフロップD−FF、2入力の第2排他的論理和EXOR2から構成され、入力される各ストップパルス信号stop0〜stop3のうちいずれかの信号の立上りを検出してストップホールディングパルス信号stop_foldingとして出力する。   FIG. 9 is a circuit diagram showing an example of the circuit configuration of the rising edge detection circuit DET in the voltage-controlled delay generator VCDG having the time loop configuration shown in FIG. 7, and the voltage-controlled delay generator VCDG having the time loop configuration according to the present embodiment. Therefore, a configuration example of a circuit newly added to the voltage control delay generator VCDG having a voltage interleave configuration is shown. The rising edge detection circuit DET shown in FIG. 9 includes a first exclusive OR gate EXOR1, a D flip-flop D-FF having two inputs (four inputs in FIG. 9), and a second exclusive OR EXOR2 having two inputs. A rising edge of any one of the input stop pulse signals stop0 to stop3 is detected and output as a stop holding pulse signal stop_folding.

図9において、4入力の第1排他的論理和ゲートEXOR1は、入力される4個のストップパルス信号stop0〜stop3の排他的論理和演算を行い、入力される4個のストップパルス信号stop0〜stop3のハイレベルの個数が偶数の場合にはローレベルになり、奇数の場合にはハイレベルになるパリティ信号parityを出力する。DフリップフロップD−FFは、スタートパルス信号startの立上り時点のパリティ信号parityの値を保持し、その負論理をパリティ・スタート信号parity_startとして出力する。2入力の第2排他的論理和EXOR2は、第1排他的論理和ゲートEXOR1からのパリティ信号parityとDフリップフロップD−FFからのパリティ・スタート信号parity_startとの排他的論理和演算を行い、一致/不一致を検出して、ストップホールディングパルス信号stop_foldingを出力する。   In FIG. 9, a four-input first exclusive OR gate EXOR1 performs an exclusive OR operation on four input stop pulse signals stop0 to stop3, and four input stop pulse signals stop0 to stop3. When the number of high levels is an even number, a parity signal parity is output that is at a low level, and when the number is at an odd number, is at a high level. The D flip-flop D-FF holds the value of the parity signal parity at the rising edge of the start pulse signal start, and outputs the negative logic as the parity start signal parity_start. The 2-input second exclusive OR EXOR2 performs an exclusive OR operation on the parity signal parity from the first exclusive OR gate EXOR1 and the parity start signal parity_start from the D flip-flop D-FF, and matches them. / A mismatch is detected, and a stop holding pulse signal stop_folding is output.

スタートパルス信号startが立ち上がった直後では、パリティ信号parityとパリティ・スタート信号parity_startとは不一致であり、2入力の第2排他的論理和EXOR2の負論理出力であるストップホールディングパルス信号stop_foldingはローレベルである。ここで、ストップパルス信号stop0〜stop3のうちいずれかの信号が立上ると、パリティ信号parityが反転するので、パリティ信号parityとパリティ・スタート信号parity_startとが一致し、ストップホールディングパルス信号stop_foldingはハイレベルに立上る。   Immediately after the start pulse signal start rises, the parity signal parity and the parity start signal parity_start do not match, and the stop holding pulse signal stop_folding, which is the negative logic output of the two-input second exclusive OR EXOR2, is at the low level. is there. Here, when one of the stop pulse signals stop0 to stop3 rises, the parity signal parity is inverted, so that the parity signal parity and the parity start signal parity_start coincide with each other, and the stop holding pulse signal stop_folding is at a high level. Get up to.

前述した第1の実施形態では、ストップパルス信号stop0〜stop3を個別に出力したが、本第3の実施形態では、ストップパルス信号stop0〜stop3のうちいずれかのストップパルス信号stopの立上りを検出し、該立上りを反映する1つの出力信号をストップホールディングパルス信号stop_foldingとして出力する点が、第1の実施形態の場合とは異なっている。   In the first embodiment described above, the stop pulse signals stop0 to stop3 are individually output. In the third embodiment, the rising edge of any one of the stop pulse signals stop0 to stop3 is detected. The point of outputting one output signal reflecting the rising edge as the stop holding pulse signal stop_folding is different from the case of the first embodiment.

図10は、図7の時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器VCDGの電圧時間変換特性を示す特性図であり、横軸が、アナログ電圧Vinの電圧値であり、縦軸が、スタートパルス信号startが立上った時点からいずれかのストップパルス信号stopが立上る時点つまりストップホールディングパルス信号が立上る時点までの遅延時間Toutである。図10において、ストップホールディングパルス信号stop_foldingの4本の直線は、それぞれ、前述の第1の電圧制御遅延発生器セルVCDG_0に関する式(1)から第4の電圧制御遅延発生器セルVCDG_3に関する式(4)までを図示したものであり、式(1)〜式(4)は、前述したように、第1の実施形態の場合と同様である。   FIG. 10 is a characteristic diagram showing the voltage-time conversion characteristics of the voltage-controlled delay generator VCDG having the time folding configuration of FIG. 7, where the horizontal axis is the voltage value of the analog voltage Vin, and the vertical axis is the start pulse signal start. Is the delay time Tout from the time when the signal rises to the time when any one of the stop pulse signals stops, that is, the time when the stop holding pulse signal rises. In FIG. 10, the four straight lines of the stop holding pulse signal stop_folding are respectively expressed by equations (1) to (4) relating to the first voltage controlled delay generator cell VCDG_0 (4) relating to the fourth voltage controlled delay generator cell VCDG_3. ), And Expressions (1) to (4) are the same as those in the first embodiment, as described above.

しかし、第1の実施形態の場合は、図1および図5に示したように、ストップパルス信号stop0〜stop3それぞれを個別に出力したが、本第3の実施形態においては、前述のように、ストップパルス信号stop0〜stop3のうちいずれかの信号の立上りを検出し、該立上りを反映して時間的に折り返された1つの出力信号をストップホールディングパルス信号stop_foldingとして出力している点が異なっている。   However, in the case of the first embodiment, the stop pulse signals stop0 to stop3 are individually output as shown in FIGS. 1 and 5, but in the third embodiment, as described above, The difference is that the rising edge of any one of the stop pulse signals stop0 to stop3 is detected, and one output signal reflected in time is reflected as the stop holding pulse signal stop_folding. .

図7の時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器VCDGの構成の場合、図10に示すように、アナログ電圧Vinが0〜(4・I・T/C)の範囲内、遅延時間Toutが0〜T/4の範囲内においては、アナログ電圧Vinが与えられると、スタートパルス信号startが立上ってからストップパルス信号stopの立上り時点までの遅延時間Toutが一意に決まることになる。   In the case of the configuration of the voltage-controlled delay generator VCDG having the time folding configuration of FIG. 7, the analog voltage Vin is in the range of 0 to (4 · I · T / C) and the delay time Tout is 0 to 0, as shown in FIG. Within the range of T / 4, when the analog voltage Vin is applied, the delay time Tout from the rise of the start pulse signal start to the rise of the stop pulse signal stop is uniquely determined.

つまり、遅延時間Toutの最大値tmaxは、第1の実施形態の場合と同様、例えば、式(1)において、Vin=I・(T/C)となった場合であり、
tmax={I・(T/C)}・C/(4・I)=T/4
で与えられる。ここで、図17に示した従来の電圧制御遅延発生器VCDGの場合は、図18に示したように、遅延時間Toutの最大値は、tmax=T(クロック周期)で与えられるので、図7に示す本実施形態の時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器VCDGの場合も、第1の実施形態の電圧インタリーブ構成の電圧制御遅延発生器VCDGの場合と同様、従来の電圧制御遅延発生器VCDGと比較して、遅延時間Toutの最大値tmaxを(1/4)に圧縮することができる。
That is, the maximum value tmax of the delay time Tout is, for example, the case where Vin = I · (T / C) in Expression (1), as in the first embodiment.
tmax = {I · (T / C)} · C / (4 · I) = T / 4
Given in. Here, in the case of the conventional voltage controlled delay generator VCDG shown in FIG. 17, the maximum value of the delay time Tout is given by tmax = T (clock period) as shown in FIG. In the case of the voltage-controlled delay generator VCDG having the time folding configuration according to the present embodiment shown in FIG. 6, as in the case of the voltage-controlled delay generator VCDG having the voltage interleave configuration according to the first embodiment, In comparison, the maximum value tmax of the delay time Tout can be compressed to (1/4).

なお、アナログ電圧Vin入力にサンプルホールド回路を挿入することもできる。スタートパルス信号startが立上るタイミングでアナログ電圧Vinをサンプルホールド回路によってホールドすることにより、サンプリング時刻をスタートパルス信号startの立上りのタイミングに一致させることができる。この結果、サンプリング時刻のずれを無くすことができ、特性をさらに改善することができる。   A sample and hold circuit can be inserted into the analog voltage Vin input. By holding the analog voltage Vin by the sample hold circuit at the timing when the start pulse signal start rises, the sampling time can be matched with the rise timing of the start pulse signal start. As a result, the sampling time shift can be eliminated, and the characteristics can be further improved.

(第4の実施形態)
次に、本発明に係る電圧制御遅延発生器セルVCDG_i、電圧制御遅延発生器VCDGおよびアナログ・ディジタル変換器ADCの第4の実施形態として、時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器VCDGを用いたアナログ・ディジタル変換器ADCの一例について説明する。
(Fourth embodiment)
Next, as a fourth embodiment of the voltage-controlled delay generator cell VCDG_i, the voltage-controlled delay generator VCDG, and the analog-digital converter ADC according to the present invention, an analog using a voltage-controlled delay generator VCDG having a time folding configuration is used. An example of the digital converter ADC will be described.

図11は、本発明に係る電圧制御遅延発生器VCDGを用いたアナログ・ディジタル変換器ADCのブロック構成の図6とは異なる例を示すブロック構成図であり、電圧制御遅延発生器VCDGとして図7に例示したような時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器VCDGを用いた場合の構成の一例を示している。本第4の実施形態におけるアナログ・ディジタル変換器ADCは、粗アナログ・ディジタル変換器roughADC、時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器VCDG、時間ディジタル変換器TDC、エンコーダENCから構成される。粗アナログ・ディジタル変換器roughADCを備えている点と、時間ディジタル変換器TDCが1個である点とが、第2の実施形態の図6の場合と異なっている。   FIG. 11 is a block configuration diagram showing an example different from FIG. 6 of the block configuration of the analog / digital converter ADC using the voltage controlled delay generator VCDG according to the present invention. 1 shows an example of a configuration in the case of using a voltage-controlled delay generator VCDG having a time folding configuration as exemplified in FIG. The analog-to-digital converter ADC in the fourth embodiment includes a coarse analog-to-digital converter roughADC, a time-controlled voltage controlled delay generator VCDG, a time-digital converter TDC, and an encoder ENC. The point that the coarse analog-to-digital converter roughADC is provided and the point that there is one time digital converter TDC are different from the case of FIG. 6 of the second embodiment.

なお、粗アナログ・ディジタル変換器roughADCは、入力されたアナログ電圧Vinの電圧値を参照してあらかじめ定めた桁数の上位ビット位置のディジタルデータに変換するための粗い精度で充分な変換器であるが、場合によっては、第2の実施形態と同様の仕組みにより上位ビット位置のディジタルデータを生成することとして、粗アナログ・ディジタル変換器roughADCを省略して構成するようにしても良い。   The coarse analog-to-digital converter roughADC is a converter with sufficient coarse accuracy to convert the digital value into the upper bit position digital data having a predetermined number of digits with reference to the voltage value of the input analog voltage Vin. However, in some cases, the digital data at the upper bit position may be generated by the same mechanism as in the second embodiment, and the coarse analog-to-digital converter highADC may be omitted.

時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器VCDGは、第3の実施形態に前述したように、外部から与えられるアナログ電圧Vinにしたがって、式(1)から式(4)によって決定される遅延時間Toutで立ち上がるストップホールディングパルス信号stop_foldingを発生する。立上り検出回路DETの出力であるストップホールディングパルス信号stop_foldingは、後続の時間ディジタル変換器TDCに入力される。   As described above in the third embodiment, the voltage-controlled delay generator VCDG having the time folding configuration has the delay time Tout determined by the equations (1) to (4) according to the analog voltage Vin given from the outside. A rising stop holding pulse signal stop_folding is generated. The stop holding pulse signal stop_folding, which is the output of the rising edge detection circuit DET, is input to the subsequent time digital converter TDC.

時間ディジタル変換器TDCは、スタートパルス信号startの立上り時点から、入力されるストップホールディングパルス信号stop_foldingの立上り時点までの遅延時間Toutを検出して、温度計コードからなるディジタルデータに変換する。   The time digital converter TDC detects the delay time Tout from the rising point of the start pulse signal start to the rising point of the input stop holding pulse signal stop_folding, and converts it into digital data comprising a thermometer code.

ここで、スタートパルス信号startが立上ってから遅延時間Toutの最大値tmax=T/4の時間内に、ストップホールディングパルス信号stop_foldingが立上っている。   Here, the stop holding pulse signal stop_folding rises within the time tmax = T / 4 of the delay time Tout after the start pulse signal start rises.

前述した第2の実施形態においては、アナログ・ディジタル変換器ADCの出力の上位ビットの情報を得るために、ストップパルス信号stopがハイレベルに立上る電圧制御遅延発生器VCDGを特定することが必要であった。しかし、本第4の実施形態においては、アナログ・ディジタル変換器ADCから出力するディジタルデータの上位ビットを、アナログ電圧Vinの電圧値に応じて粗い精度でディジタルデータに変換する粗アナログ・ディジタル変換器roughADCの出力により得る構成としており、時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器VCDGは、本アナログ・ディジタル変換器ADCの出力データのうち、粗アナログ・ディジタル変換器roughADCが出力する上位ビット位置のディジタルデータを除く残りの桁数の下位ビットのディジタルデータを得るためのみに利用されるので、第2の実施形態の場合とは異なり、ストップパルス信号stopがハイレベルに立上る電圧制御遅延発生器VCDGを特定する必要がない。   In the second embodiment described above, it is necessary to specify the voltage controlled delay generator VCDG in which the stop pulse signal stop rises to the high level in order to obtain the information of the upper bits of the output of the analog-digital converter ADC. Met. However, in the fourth embodiment, a coarse analog-to-digital converter that converts the upper bits of digital data output from the analog-to-digital converter ADC into digital data with coarse accuracy according to the voltage value of the analog voltage Vin. The voltage-controlled delay generator VCDG having a configuration obtained from the output of the round ADC is the digital data at the upper bit position output from the coarse analog-to-digital converter, round ADC among the output data from the analog-to-digital converter ADC. Unlike the case of the second embodiment, the voltage controlled delay generator VCDG in which the stop pulse signal stop rises to a high level is used. There is no need to specify.

エンコーダENCは、時間ディジタル変換器TDCから出力されるディジタルデータを温度計コードからあらかじめ定めた適切なコード(バイナリコード、グレイコード等)へ変換し、アナログ・ディジタル変換器ADCから出力されるディジタルデータの下位ビットとして出力する。なお、エンコーダENCから出力される下位ビットのディジタルデータは、粗アナログ・ディジタル変換器roughADCが出力する上位ビットのディジタルデータと同一のコードに変換されて出力される。   The encoder ENC converts the digital data output from the time digital converter TDC from a thermometer code into a predetermined appropriate code (binary code, gray code, etc.) and outputs the digital data output from the analog / digital converter ADC. Output as the lower bits of. The lower bit digital data output from the encoder ENC is converted into the same code as the upper bit digital data output from the coarse analog-to-digital converter roughADC and output.

本第4の実施形態のアナログ・ディジタル変換器ADCについても、第2の実施形態の場合と同様、遅延時間Toutの最大値tmaxを、図19に示した従来のアナログ・ディジタル変換器ADCの遅延時間の最大値T(クロック信号clkの周期)から(T/4)に減少させることができる。したがって、サンプリング時刻のずれを減少させることができ、サンプリングレートの高速化とアナログ入力信号の広帯域化とを図ることができる。また、第2の実施形態におけるアナログ・ディジタル変換器ADCと比較して、時間ディジタル変換器TDCの必要個数を(1/4)に低減することができるので、同じ分解能のアナログ・ディジタル変換器ADCを構成しようとする場合に、回路規模の縮小、低消費電力化を図ることができる。   Also in the analog / digital converter ADC of the fourth embodiment, as in the case of the second embodiment, the maximum value tmax of the delay time Tout is set to the delay of the conventional analog / digital converter ADC shown in FIG. The maximum value T (period of the clock signal clk) can be reduced to (T / 4). Therefore, the deviation of the sampling time can be reduced, and the sampling rate can be increased and the analog input signal can be widened. Further, the necessary number of time digital converters TDC can be reduced to (1/4) compared with the analog / digital converter ADC in the second embodiment, so that the analog / digital converter ADC having the same resolution can be obtained. Therefore, the circuit scale can be reduced and the power consumption can be reduced.

なお、アナログ電圧Vin入力にサンプルホールド回路を挿入することもできる。スタートパルス信号startが立上るタイミングでアナログ電圧Vinをサンプルホールド回路によってホールドすることにより、サンプリング時刻をスタートパルス信号startの立上りのタイミングに一致させることができる。この結果、サンプリング時刻のずれを無くすことができ、サンプリングレートのさらなる高速化とアナログ入力信号の広帯域化とを図ることができる。   A sample and hold circuit can be inserted into the analog voltage Vin input. By holding the analog voltage Vin by the sample hold circuit at the timing when the start pulse signal start rises, the sampling time can be matched with the rise timing of the start pulse signal start. As a result, the sampling time shift can be eliminated, and the sampling rate can be further increased and the analog input signal can be widened.

(第5の実施形態)
次に、本発明に係る電圧制御遅延発生器セルVCDG_i、電圧制御遅延発生器VCDGおよびアナログ・ディジタル変換器ADCの第5の実施形態として、時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器VCDGを用いたアナログ・ディジタル変換器ADCの他の例について説明する。
(Fifth embodiment)
Next, as a fifth embodiment of the voltage-controlled delay generator cell VCDG_i, the voltage-controlled delay generator VCDG, and the analog-digital converter ADC according to the present invention, an analog using a voltage-controlled delay generator VCDG having a time folding configuration is used. Another example of the digital converter ADC will be described.

図12は、本発明に係る電圧制御遅延発生器VCDGを用いたアナログ・ディジタル変換器ADCのブロック構成の図6、図11とは異なる例を示すブロック構成図であり、電圧制御遅延発生器VCDGとして図7に例示したような時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器VCDGを用いた場合の構成の他の例を示している。本第5の実施形態におけるアナログ・ディジタル変換器ADCは、第1のエンコーダENC1、時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器VCDG、時間ディジタル変換器TDC、第2のエンコーダENC2から構成される。   FIG. 12 is a block configuration diagram showing an example different from FIGS. 6 and 11 of the block configuration of the analog / digital converter ADC using the voltage controlled delay generator VCDG according to the present invention. The voltage controlled delay generator VCDG is shown in FIG. FIG. 8 shows another example of the configuration in the case where the voltage-controlled delay generator VCDG having the time folding configuration illustrated in FIG. 7 is used. The analog / digital converter ADC in the fifth embodiment includes a first encoder ENC1, a voltage-controlled delay generator VCDG having a time folding configuration, a time digital converter TDC, and a second encoder ENC2.

図12のアナログ・ディジタル変換器ADCは、第4の実施形態の図11の場合と同様、時間ディジタル変換器TDCが1個である点が、第2の実施形態の図6の場合と異なっている。   The analog / digital converter ADC of FIG. 12 is different from the case of FIG. 6 of the second embodiment in that there is one time digital converter TDC as in the case of FIG. 11 of the fourth embodiment. Yes.

さらに、図12のアナログ・ディジタル変換器ADCにおいては、第1のエンコーダENC1は、第4の実施形態の図11の場合のエンコーダENCと同様であるが、第4の実施形態の図11の場合の粗アナログ・ディジタル変換器roughADCの代わりに、第2のエンコーダENC2が備えられている。ここで、第2のエンコーダENC2は、制御回路CTLから出力されるスタートパルス信号startと図12の時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器VCDGを構成する各電圧制御遅延発生器セルVCDG_i(図12の場合、i=0〜3)からそれぞれ出力されるストップパルス信号stop0〜3とを入力して、アナログ電圧Vinの電圧値に応じてあらかじめ定めた桁数の上位ビット位置のディジタルデータを抽出して、あらかじめ定めたコードに変換する。   Further, in the analog-digital converter ADC of FIG. 12, the first encoder ENC1 is the same as the encoder ENC of FIG. 11 of the fourth embodiment, but the case of FIG. 11 of the fourth embodiment. A second encoder ENC2 is provided instead of the coarse analog-to-digital converter roughADC. Here, the second encoder ENC2 is connected to the start pulse signal start output from the control circuit CTL and each voltage control delay generator cell VCDG_i (FIG. 12) that constitutes the voltage control delay generator VCDG having the time folding configuration of FIG. In this case, stop pulse signals stop 0 to 3 output from i = 0 to 3) are input, and digital data of higher-order bit positions having a predetermined number of digits is extracted according to the voltage value of the analog voltage Vin. , Convert to a predetermined code.

つまり、本第5の実施形態のアナログ・ディジタル変換器ADCにおいては、第4の実施形態のアナログ・ディジタル変換器ADCにおいて利用していた粗アナログ・ディジタル変換器roughADCを利用しないで、時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器VCDGの第1の電圧制御遅延発生器セルVCDG_0〜第4の電圧制御遅延発生器セルVCDG_3それぞれから出力されるストップパルス信号stop0〜stop3を入力してディジタルデータの上位ビットを出力する第2のエンコーダENC2を備えることにより、アナログ・ディジタル変換器ADCの出力データの上位ビットを得る点が第4の実施形態の場合のアナログ・ディジタル変換器ADCとは異なっている。   That is, in the analog-digital converter ADC of the fifth embodiment, the time folding configuration is not used without using the coarse analog-digital converter highADC used in the analog-digital converter ADC of the fourth embodiment. The stop pulse signals stop0 to stop3 output from the first voltage controlled delay generator cell VCDG_0 to the fourth voltage controlled delay generator cell VCDG_3 of the voltage controlled delay generator VCDG of FIG. By providing the second encoder ENC2 for output, the high-order bit of the output data of the analog / digital converter ADC is obtained, which is different from the analog / digital converter ADC in the fourth embodiment.

時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器VCDGは、第3の実施形態に前述したように、外部から与えられるアナログ電圧Vinにしたがって、式(1)から式(4)によって決定される遅延時間Toutで立ち上がるストップホールディングパルス信号stop_foldingを発生する。立上り検出回路DETの出力であるストップホールディングパルス信号stop_foldingは、後続の時間ディジタル変換器TDCに入力される。   As described above in the third embodiment, the voltage-controlled delay generator VCDG having the time folding configuration has the delay time Tout determined by the equations (1) to (4) according to the analog voltage Vin given from the outside. A rising stop holding pulse signal stop_folding is generated. The stop holding pulse signal stop_folding, which is the output of the rising edge detection circuit DET, is input to the subsequent time digital converter TDC.

時間ディジタル変換器TDCは、入力されるスタートパルス信号startの立上り時点から、入力されるストップホールディングパルス信号stop_foldingの立上り時点までの遅延時間Toutを検出して、温度計コードからなるディジタルデータに変換する。   The time digital converter TDC detects a delay time Tout from the rising point of the input start pulse signal start to the rising point of the input stop holding pulse signal stop_folding, and converts it into digital data comprising a thermometer code. .

第1のエンコーダENC1は、時間ディジタル変換器TDCから出力されるディジタルデータを温度計コードからあらかじめ定めた適切なコード(バイナリコード、グレイコード等)へ変換し、アナログ・ディジタル変換器ADCから出力されるディジタルデータのうち、第2のエンコーダENC2が出力する上位ビット位置のディジタルデータを除く残りの桁数の下位ビットのディジタルデータとして出力する。なお、第1のエンコーダENC1と第2のエンコーダENC2とからそれぞれ出力される下位ビットのディジタルデータと上位ビットのディジタルデータとは、同一のコードに変換されてそれぞれから出力される。   The first encoder ENC1 converts the digital data output from the time digital converter TDC from a thermometer code into a predetermined appropriate code (binary code, gray code, etc.), and is output from the analog / digital converter ADC. Are output as lower-order digital data of the remaining number of digits excluding the upper-bit digital data output by the second encoder ENC2. The lower bit digital data and the upper bit digital data output from the first encoder ENC1 and the second encoder ENC2, respectively, are converted into the same code and output from each.

一方、スタートパルス信号startが立ち上がった時点における第1の電圧制御遅延発生器セルVCDG_0〜第4の電圧制御遅延発生器セルVCDG_3それぞれから出力されるストップパルス信号stop0〜stop3は、当該時点におけるアナログ電圧Vinの電圧レベルが、0〜(I・T/C)、(I・T/C)〜(2・I・T/C)、(2・I・T/C)〜(3・I・T/C)、(3・I・T/C)〜(4・I・T/C)のいずれの範囲にあるかによって異なる値となる。例えば、アナログ電圧Vinが(2・I・T)/C<Vin<(3・I・T/C)の場合には、図3に示したように、スタートパルス信号startが立ち上がった時点ではストップパルス信号stop3はすでにハイレベルに立上っており、ストップパルス信号stop0,stop1およびstop2はローレベルである。   On the other hand, the stop voltage signals stop0 to stop3 output from the first voltage controlled delay generator cell VCDG_0 to the fourth voltage controlled delay generator cell VCDG_3 at the time when the start pulse signal start rises are analog voltages at the time. The voltage level of Vin is 0 to (I · T / C), (I · T / C) to (2 · I · T / C), (2 · I · T / C) to (3 · I · T). / C) and (3 · I · T / C) to (4 · I · T / C). For example, when the analog voltage Vin is (2 · I · T) / C <Vin <(3 · I · T / C), as shown in FIG. 3, the stop is performed when the start pulse signal start rises. The pulse signal stop3 has already risen to the high level, and the stop pulse signals stop0, stop1, and stop2 are at the low level.

すなわち、スタートパルス信号startが立ち上がった時点におけるストップパルス信号stop0〜stop3のデータは、本アナログ・ディジタル変換器ADCの出力データ(ディジタルデータ)の上位ビットを表す温度計コードとみなすことができる。第2のエンコーダENC2は、スタートパルス信号startが立ち上がった時点におけるストップパルス信号stop0〜stop3の温度計コードからあらかじめ定めた桁数の上位ビット位置のディジタルデータについてあらかじめ定めた適切なコード(バイナリコード、グレイコード等)にコード変換し、本アナログ・ディジタル変換器ADCアナログ・ディジタル変換器ADCから出力されるディジタルデータの上位ビットを得る。   That is, the data of the stop pulse signals stop0 to stop3 at the time when the start pulse signal start rises can be regarded as a thermometer code representing the upper bits of the output data (digital data) of the analog / digital converter ADC. The second encoder ENC2 uses a predetermined appropriate code (binary code, binary code, digital data at a high-order bit position of a predetermined number of digits from the thermometer code of the stop pulse signals stop0 to stop3 at the time when the start pulse signal start rises. The code is converted into a gray code or the like, and the high-order bits of the digital data output from the analog-digital converter ADC analog-digital converter ADC are obtained.

第2のエンコーダENC2において、温度計コードをバイナリコードのディジタルデータに変換する場合のコード変換例を示すと、次の通りである。スタートパルス信号startが立ち上がった時点におけるストップパルス信号stop0〜stop3が温度計コード“0000”で表される状態の場合には、バイナリコード“00”に変換して出力し、温度計コード“0001”で表される状態の場合には、バイナリコード“01”に変換して出力し、温度計コード“0011”で表される状態の場合には、バイナリコード“10”に変換して出力し、温度計コード“0111”で表される状態の場合には、バイナリコード“11”に変換して出力する。   An example of code conversion when the thermometer code is converted into binary code digital data in the second encoder ENC2 is as follows. When the stop pulse signals stop0 to stop3 at the time when the start pulse signal start rises are in the state represented by the thermometer code “0000”, the binary code “00” is converted and output, and the thermometer code “0001” is output. Is converted to binary code “01” and output, and in the state expressed by thermometer code “0011”, it is converted to binary code “10” and output. In the case of the state represented by the thermometer code “0111”, it is converted into a binary code “11” and output.

本第5の実施形態のアナログ・ディジタル変換器ADCについても、第4の実施形態の場合と同様、遅延時間Toutの最大値tmaxを、図19に示した従来のアナログ・ディジタル変換器ADCの遅延時間の最大値T(クロック信号clkの周期)から(T/4)に減少させることができる。したがって、サンプリング時刻のずれを減少させることができ、サンプリングレートの高速化とアナログ入力信号の広帯域化とを図ることができる。また、第2の実施形態におけるアナログ・ディジタル変換器ADCと比較して、時間ディジタル変換器TDCの必要個数を(1/4)に低減することができるので、同じ分解能のアナログ・ディジタル変換器ADCを構成しようとする場合に、回路規模の縮小、低消費電力化を図ることができる。   Also in the analog / digital converter ADC of the fifth embodiment, as in the case of the fourth embodiment, the maximum value tmax of the delay time Tout is set to the delay of the conventional analog / digital converter ADC shown in FIG. The maximum value T (period of the clock signal clk) can be reduced to (T / 4). Therefore, the deviation of the sampling time can be reduced, and the sampling rate can be increased and the analog input signal can be widened. Further, the necessary number of time digital converters TDC can be reduced to (1/4) compared with the analog / digital converter ADC in the second embodiment, so that the analog / digital converter ADC having the same resolution can be obtained. Therefore, the circuit scale can be reduced and the power consumption can be reduced.

また、第4の実施形態におけるアナログ・ディジタル変換器ADCと比較して、粗アナログ・ディジタル変換器roughADCが不要であり、同一の機能をディジタル処理が可能な第2のエンコーダENC2によって実現しているので、同じ分解能のアナログ・ディジタル変換器ADCを構成しようとする場合に、さらに、回路規模の縮小、低消費電力化を図ることができる。   Further, compared with the analog / digital converter ADC in the fourth embodiment, the coarse analog / digital converter roughADC is unnecessary, and the same function is realized by the second encoder ENC2 capable of digital processing. Therefore, when an analog / digital converter ADC having the same resolution is to be configured, the circuit scale can be further reduced and the power consumption can be reduced.

なお、アナログ電圧Vin入力にサンプルホールド回路を挿入することもできる。スタートパルス信号startが立上るタイミングでアナログ電圧Vinをサンプルホールド回路によってホールドすることにより、サンプリング時刻をスタートパルス信号startの立上りのタイミングに一致させることができる。この結果、サンプリング時刻のずれを無くすことができ、サンプリングレートのさらなる高速化とアナログ入力信号の広帯域化とを図ることができる。   A sample and hold circuit can be inserted into the analog voltage Vin input. By holding the analog voltage Vin by the sample hold circuit at the timing when the start pulse signal start rises, the sampling time can be matched with the rise timing of the start pulse signal start. As a result, the sampling time shift can be eliminated, and the sampling rate can be further increased and the analog input signal can be widened.

(第6の実施形態)
次に、本発明に係る電圧制御遅延発生器セルVCDG_i、電圧制御遅延発生器VCDGおよびアナログ・ディジタル変換器ADCの第6の実施形態として、電圧インタリーブ構成の電圧制御遅延発生器VCDGをさらに時間インタリーブ構成とした電圧制御遅延発生器VCDGについて説明する。
(Sixth embodiment)
Next, as a sixth embodiment of the voltage controlled delay generator cell VCDG_i, the voltage controlled delay generator VCDG and the analog / digital converter ADC according to the present invention, a voltage controlled delay generator VCDG having a voltage interleave configuration is further time-interleaved. The voltage controlled delay generator VCDG configured will be described.

図13は、本発明に係る電圧制御遅延発生器VCDGのブロック構成の図1、図7とは異なる他の例を示すブロック構成図であり、複数個(図13の場合、4個)の電圧制御遅延発生器セルVCDG_iからなる電圧インタリーブ構成(×4)の電圧制御遅延発生器VCDGをさらに複数段(図13の場合、8段)の時間インタリーブ構成(×8)として、各段ごとに動作するタイミングをずらした電圧制御遅延発生器VCDGを構成した場合の一例を示している。   FIG. 13 is a block diagram showing another example of the block configuration of the voltage controlled delay generator VCDG according to the present invention, which is different from those shown in FIGS. 1 and 7, and a plurality of (four in the case of FIG. 13) voltages. The voltage control delay generator VCDG of the voltage interleave configuration (× 4) composed of the control delay generator cells VCDG_i is further operated in a plurality of stages (8 stages in the case of FIG. 13) as a time interleave configuration (× 8) for each stage. An example in the case where a voltage controlled delay generator VCDG with a shifted timing is configured is shown.

つまり、図13に示す電圧制御遅延発生器VCDGは、制御回路CTL、複数個(図13の場合は、第1の実施形態の場合と同様、4個)の電圧制御遅延発生器セルVCDG_iからなる電圧インタリーブ構成の電圧制御遅延発生器を、複数段(図13の場合は8段)の時間インタリーブ構成とすることにより、多段構成の複数個(図13の場合は、4個×8段=合計32個)の電圧制御遅延発生器セルVCDG_iとして、電圧制御遅延発生器セルVCDG_0、VCDG_1、VCDG_2、VCDG_3、VCDG_10、VCDG_11、VCDG_12、VCDG_13、…、VCDG_70、VCDG_71、VCDG_72、VCDG_73から構成されている。   That is, the voltage controlled delay generator VCDG shown in FIG. 13 includes a control circuit CTL and a plurality of voltage controlled delay generator cells VCDG_i (in the case of FIG. 13, as in the case of the first embodiment, four). A voltage-controlled delay generator having a voltage interleave configuration has a multi-stage (8 stages in the case of FIG. 13) time interleave configuration, so that a plurality of multi-stage configurations (in the case of FIG. 13, 4 × 8 stages = total). The 32 voltage controlled delay generator cells VCDG_i are composed of voltage controlled delay generator cells VCDG_0, VCDG_1, VCDG_2, VCDG_3, VCDG_10, VCDG_11, VCDG_12, VCDG_13,.

図14は、図13に示す電圧インタリーブ構成(×4)を時間インタリーブ構成(×8)とした電圧制御遅延発生器VCDGの動作の一例を示すタイムチャートである。時間インタリーブのずれ時間は自由に設計することができ、各段の電圧制御遅延発生器VCDGをあらかじめ任意に定めた時間間隔ずつずらして動作させることができるが、図14に示す例では、制御回路CTLからスタートパルス信号startを出力した後、ストップパルス信号stopが出力されるまでに要する遅延時間の最大値tmax=T/4とした場合を図示している。   FIG. 14 is a time chart showing an example of the operation of the voltage controlled delay generator VCDG in which the voltage interleave configuration (× 4) shown in FIG. 13 is changed to a time interleave configuration (× 8). The time interleaving shift time can be freely designed, and the voltage control delay generator VCDG of each stage can be operated by shifting by a predetermined time interval. In the example shown in FIG. A case is shown in which the maximum delay time tmax = T / 4 required until the stop pulse signal stop is output after the start pulse signal start is output from the CTL.

すなわち、時間インタリーブ構成の第1段目の電圧制御遅延発生器VCDGのスタートパルス信号start0が立上ってから、(T/4)経過した後に、第2段目の電圧制御遅延発生器VCDGのスタートパルス信号start1が立上り、さらに(T/4)経過した後に、第3段目の電圧制御遅延発生器VCDGのスタートパルス信号start2が立上る。最終的には、第1段目の電圧制御遅延発生器VCDGのスタートパルス信号start0が立上ってから、7・(T/4)経過した後に、第8段目の電圧制御遅延発生器VCDGのスタートパルス信号start7が立上る。さらに(T/4)経過した後に、第1段目の電圧制御遅延発生器VCDGのスタートパルス信号start0が再び立上ることによって、(T/4)間隔の時間インタリーブ(タイムインタリーブ)動作を実現することができる。   That is, after (T / 4) elapses after the start pulse signal start0 of the first-stage voltage-controlled delay generator VCDG of the time-interleaved configuration rises, the second-stage voltage-controlled delay generator VCDG After the start pulse signal start1 rises and further (T / 4) elapses, the start pulse signal start2 of the voltage control delay generator VCDG at the third stage rises. Finally, after 7 · (T / 4) has elapsed since the start pulse signal start0 of the voltage control delay generator VCDG at the first stage rises, the voltage control delay generator VCDG at the eighth stage. Start pulse signal start7 rises. Further, after the elapse of (T / 4), the start pulse signal start0 of the first-stage voltage controlled delay generator VCDG rises again, thereby realizing a time interleaving (time interleaving) operation at intervals of (T / 4). be able to.

かくのごとく、各段の電圧制御遅延発生器VCDGが動作するタイミングを、遅延時間の最大値tmaxずつずらす場合、各段の電圧制御遅延発生器VCDGそれぞれを構成する電圧制御遅延発生器セルVCDG_i内の電流源Iの個数は偶数(図13の場合は、4個)であり、並列に配置する電圧制御遅延発生器VCDGの段数が、クロック信号clkの2周期分の時間2Tを、遅延時間の最大値tmaxで除した段数(2T÷(4/T)=8段)の構成とする。   As described above, when the timing at which the voltage control delay generator VCDG of each stage operates is shifted by the maximum delay time tmax, the voltage control delay generator cell VCDG_i constituting each voltage control delay generator VCDG of each stage The number of the current sources I is an even number (four in the case of FIG. 13), and the number of stages of the voltage controlled delay generator VCDG arranged in parallel is equal to the time 2T corresponding to two cycles of the clock signal clk. The number of stages divided by the maximum value tmax (2T ÷ (4 / T) = 8 stages) is assumed.

図14のタイムチャートに示すように、図13の4個の電圧制御遅延発生器セルVCDG_iからなる電圧インタリーブ構成(×4)の電圧制御遅延発生器VCDGをさらに8段の時間インタリーブ構成(×8)とした電圧制御遅延発生器VCDGは、一般に、時間インタリーブ構成の各段に入力されるそれぞれのパルス(スタートパルス信号start0〜start7)から任意の遅延時間Tout後にそれぞれ立上るパルス(ストップパルス信号stop0i〜stop7i:i=0,1,2,3)を発生する機能を有し、かつ、該遅延時間Toutが外部から入力されるアナログ電圧Vinによって変更可能である機能を有している。図14には、図13の時間インタリーブ構成の各段の第3番目の電圧制御遅延発生器セルVCDG_02〜VCDG_72からそれぞれ出力されるストップパルス信号stop02〜stop72のパルス波形を示している。なお、各段の電圧制御遅延発生器VCDGそれぞれの初期状態においては、まず、電流スイッチSをオフ、リークスイッチLSをオンとして、キャパシタCの電荷をリークしておく。   As shown in the time chart of FIG. 14, the voltage control delay generator VCDG of the voltage interleave configuration (× 4) composed of the four voltage control delay generator cells VCDG_i of FIG. 13 is further divided into eight stages of time interleave configuration (× 8 In general, the voltage-controlled delay generator VCDG is a pulse (stop pulse signal stop0i) that rises after an arbitrary delay time Tout from each pulse (start pulse signals start0 to start7) input to each stage of the time interleave configuration. ~ Stop7i: i = 0, 1, 2, 3), and the delay time Tout can be changed by an analog voltage Vin input from the outside. FIG. 14 shows pulse waveforms of stop pulse signals stop02 to stop72 output from the third voltage controlled delay generator cells VCDG_02 to VCDG_72 in each stage of the time interleave configuration of FIG. In the initial state of each voltage controlled delay generator VCDG at each stage, first, the current switch S is turned off and the leak switch LS is turned on to leak the charge in the capacitor C.

本第6の実施形態の図13に示すような電圧インタリーブ構成を多段の時間インタリーブ構成とした電圧制御遅延発生器VCDGの場合は、(T/4)ごとに各段の電圧制御遅延発生器VCDGの遅延発生動作を連続的に繰り返して実現することができるので、第1の実施形態の電圧インタリーブ構成の電圧制御遅延発生器VCDGの1サイクル動作(2T)と比較して、(1/8)の時間間隔での遅延動作が可能である。したがって、該遅延動作をアナログ・ディジタル変換器ADCに利用すると、第1の実施形態の電圧インタリーブ構成の電圧制御遅延発生器VCDGを用いた場合の8倍のサンプリングレートでの高速動作が可能である。   In the case of the voltage controlled delay generator VCDG in which the voltage interleaved configuration as shown in FIG. 13 of the sixth embodiment is a multi-stage time interleaved configuration, the voltage controlled delay generator VCDG at each stage every (T / 4). This delay generation operation can be realized continuously and repeatedly, so that (1/8) compared to the one-cycle operation (2T) of the voltage controlled delay generator VCDG of the voltage interleave configuration of the first embodiment. It is possible to perform a delay operation at the time interval. Therefore, when the delay operation is used in the analog-to-digital converter ADC, a high-speed operation can be performed at a sampling rate eight times that when the voltage-controlled delay generator VCDG having the voltage interleave configuration of the first embodiment is used. .

なお、アナログ電圧Vin入力にサンプルホールド回路を挿入することもできる。スタートパルス信号start0〜start7が立上るそれぞれのタイミングでアナログ電圧Vinをサンプルホールド回路によってホールドすることにより、サンプリング時刻をスタートパルス信号start0〜start7の立上りのタイミングに一致させることができる。この結果、サンプリング時刻のずれを無くすことができ、特性をさらに改善することができる。   A sample and hold circuit can be inserted into the analog voltage Vin input. By holding the analog voltage Vin by the sample hold circuit at each timing when the start pulse signals start0 to start7 rise, the sampling time can be matched with the rising timing of the start pulse signals start0 to start7. As a result, the sampling time shift can be eliminated, and the characteristics can be further improved.

(第7の実施形態)
次に、本発明に係る電圧制御遅延発生器セルVCDG_i、電圧制御遅延発生器VCDGおよびアナログ・ディジタル変換器ADCの第7の実施形態として、電圧インタリーブ構成の電圧制御遅延発生器VCDGをさらに時間インタリーブ構成とした電圧制御遅延発生器VCDGを用いたアナログ・ディジタル変換器ADCの一例について説明する。
(Seventh embodiment)
Next, as a seventh embodiment of the voltage controlled delay generator cell VCDG_i, the voltage controlled delay generator VCDG and the analog / digital converter ADC according to the present invention, a voltage controlled delay generator VCDG having a voltage interleave configuration is further time-interleaved. An example of the analog / digital converter ADC using the voltage controlled delay generator VCDG configured as described above will be described.

図15は、本発明に係る電圧制御遅延発生器VCDGを用いたアナログ・ディジタル変換器ADCのブロック構成の図6、図11、図12とは異なる例を示すブロック構成図であり、電圧制御遅延発生器VCDGとして図13に例示したような複数個(図15の場合、4個)の電圧制御遅延発生器セルVCDG_i(図15の場合、i=0,1,2,3)からなる電圧インタリーブ構成(×4)の電圧制御遅延発生器VCDGをさらに複数段(図15の場合、8段)時間インタリーブ構成(×8)とし、各段ごとに動作するタイミングをあらかじめ定めた時間間隔ずつずらした電圧制御遅延発生器VCDGを用いた場合のアナログ・ディジタル変換器ADCの構成の一例を示している。   FIG. 15 is a block configuration diagram showing an example of the block configuration of the analog / digital converter ADC using the voltage controlled delay generator VCDG according to the present invention, which is different from those shown in FIGS. 6, 11, and 12. FIG. A voltage interleave comprising a plurality (four in the case of FIG. 15) of voltage controlled delay generator cells VCDG_i (i = 0, 1, 2, 3 in the case of FIG. 15) as illustrated in FIG. 13 as the generator VCDG. The voltage controlled delay generator VCDG of the configuration (× 4) is further configured in a plurality of stages (8 stages in the case of FIG. 15) time interleave configuration (× 8), and the operation timing for each stage is shifted by a predetermined time interval. An example of the configuration of the analog / digital converter ADC when the voltage controlled delay generator VCDG is used is shown.

つまり、本第7の実施形態におけるアナログ・ディジタル変換器ADCは、第2の実施形態の図6の電圧インタリーブ構成(×4)の電圧制御遅延発生器VCDGを用いたアナログ・ディジタル変換器ADCを、時間インタリーブ構成として、複数段(図15の場合、8段)用いて、各段ごとに動作するタイミングをずらした(時間インタリーブ)構成となっている。   That is, the analog-to-digital converter ADC in the seventh embodiment is an analog-to-digital converter ADC using the voltage-controlled delay generator VCDG of the voltage interleave configuration (× 4) in FIG. 6 of the second embodiment. As the time interleave configuration, a plurality of stages (eight stages in the case of FIG. 15) are used, and the operation timing is shifted for each stage (time interleave).

図15に示すように、本第7の実施形態におけるアナログ・ディジタル変換器ADCは、時間インタリーブ構成(×8)の各段を構成する複数個(図15の場合、4個)の電圧インタリーブ構成の電圧制御遅延発生器セルVCDG_j0〜VCDG_j3と各段の時間ディジタル変換器TDC_j0〜TDC_j3(j=0,1,2,…,7)と、各段の時間ディジタル変換器TDC_j0〜TDC_j3(j=0,1,2,…,7)の出力データをコード変換するエンコーダENCとからなっている。ここで、各段の時間ディジタル変換器TDC_j0〜TDC_j3(j=0,1,2,…,7)は、それぞれ、外部から与えられるアナログ電圧Vinに応じた温度計コードからなるディジタルデータDout00〜Dout03,Dout10〜Dout13,…,Dout70〜Dout73をタイミングをずらして出力する。   As shown in FIG. 15, the analog-to-digital converter ADC in the seventh embodiment has a plurality (four in the case of FIG. 15) of voltage interleaving configurations constituting each stage of the time interleaving configuration (× 8). Voltage control delay generator cells VCDG_j0 to VCDG_j3, time digital converters TDC_j0 to TDC_j3 (j = 0, 1, 2,..., 7) of each stage, and time digital converters TDC_j0 to TDC_j3 (j = 0) of each stage. , 1, 2,..., 7) and an encoder ENC that converts the code. Here, the time digital converters TDC_j0 to TDC_j3 (j = 0, 1, 2,..., 7) of each stage respectively have digital data Dout00 to Dout03 composed of thermometer codes corresponding to the analog voltage Vin given from the outside. , Dout10 to Dout13,..., Dout70 to Dout73 are output at different timings.

エンコーダENCは、制御回路CTLからの制御信号に基づき、各段の時間ディジタル変換器TDC_j0〜TDC_j3(j=0,1,2,…,7)から出力されるディジタルデータDout00〜Dout03,Dout10〜Dout13,…,Dout70〜Dout73のうち、スタートパルス信号startが入力された時間ディジタル変換器TDC_k0〜TDC_k3(k:0〜7のいずれかの整数)から出力されるディジタルデータDoutk0〜Doutk3を選択して、あらかじめ定めた適切なコード(バイナリコード、グレイコード等)のディジタルデータにコード変換する。   The encoder ENC is based on the control signal from the control circuit CTL, and the digital data Dout00 to Dout03, Dout10 to Dout13 output from the time digital converters TDC_j0 to TDC_j3 (j = 0, 1, 2,..., 7) of each stage. ,..., Dout70 to Dout73, digital data Doutk0 to Doutk3 output from the time digital converters TDC_k0 to TDC_k3 (k: any integer of 0 to 7) to which the start pulse signal start is input are selected. The code is converted into digital data of a predetermined appropriate code (binary code, gray code, etc.).

時間インタリーブのずれ時間は自由に設計することができるが、本第7の実施形態においては、第6の実施形態の図14に示したように、制御回路CTLからスタートパルス信号startを出力した後、ストップパルス信号stopが出力されるまでに要する遅延時間の最大値tmax=T/4としている。   Although the time interleaving time can be freely designed, in the seventh embodiment, after the start pulse signal start is output from the control circuit CTL, as shown in FIG. 14 of the sixth embodiment. The maximum delay time tmax = T / 4 required until the stop pulse signal stop is output.

すなわち、時間インタリーブ構成の第1段目の電圧制御遅延発生器VCDGのスタートパルス信号start0が立上ってから、(T/4)経過した後に、第2段目の電圧制御遅延発生器VCDGのスタートパルス信号start1が立上り、さらに(T/4)経過した後に、第3段目の電圧制御遅延発生器VCDGのスタートパルス信号start2が立上る。最終的には、第1段目の電圧制御遅延発生器VCDGのスタートパルス信号start0が立上ってから、7・(T/4)経過した後に、第8段目の電圧制御遅延発生器VCDGのスタートパルス信号start7が立上る。さらに(T/4)経過した後に、第1段目の電圧制御遅延発生器VCDGのスタートパルス信号start0が再び立上ることによって、(T/4)間隔の時間インタリーブ(タイムインタリーブ)動作を実現することができる。   That is, after (T / 4) elapses after the start pulse signal start0 of the first-stage voltage-controlled delay generator VCDG of the time-interleaved configuration rises, the second-stage voltage-controlled delay generator VCDG After the start pulse signal start1 rises and further (T / 4) elapses, the start pulse signal start2 of the voltage control delay generator VCDG at the third stage rises. Finally, after 7 · (T / 4) has elapsed since the start pulse signal start0 of the voltage control delay generator VCDG at the first stage rises, the voltage control delay generator VCDG at the eighth stage. Start pulse signal start7 rises. Further, after the elapse of (T / 4), the start pulse signal start0 of the first-stage voltage controlled delay generator VCDG rises again, thereby realizing a time interleaving (time interleaving) operation at intervals of (T / 4). be able to.

本第7の実施形態の図15に示すような電圧インタリーブ構成を時間インタリーブ構成とした電圧制御遅延発生器VCDGを用いるアナログ・ディジタル変換器ADCの場合は、(T/4)ごとに各段の電圧制御遅延発生器VCDGの遅延発生動作を連続的に繰り返して実現することができるので、第2の実施形態の電圧インタリーブ構成の電圧制御遅延発生器VCDGを用いたアナログ・ディジタル変換器ADCの場合の1サイクル動作(2T)と比較して、(1/8)の時間間隔での遅延動作が可能である。したがって、第2の実施形態の電圧インタリーブ構成の電圧制御遅延発生器VCDGを用いたアナログ・ディジタル変換器ADCの場合の8倍のサンプリングレートの高速動作が可能である。   In the case of the analog-digital converter ADC using the voltage controlled delay generator VCDG in which the voltage interleaved configuration as shown in FIG. 15 of the seventh embodiment is a time interleaved configuration, each stage (T / 4) Since the delay generating operation of the voltage controlled delay generator VCDG can be realized continuously and repeatedly, the analog-digital converter ADC using the voltage controlled delay generator VCDG of the voltage interleave configuration of the second embodiment is used. Compared with the one-cycle operation (2T), a delay operation at a time interval of (1/8) is possible. Therefore, a high-speed operation at a sampling rate 8 times that of the analog-digital converter ADC using the voltage-controlled delay generator VCDG having the voltage interleave configuration of the second embodiment is possible.

なお、アナログ電圧Vin入力にサンプルホールド回路を挿入することもできる。スタートパルス信号start0〜start7が立上るそれぞれのタイミングでアナログ電圧Vinをサンプルホールド回路によってホールドすることにより、サンプリング時刻をスタートパルス信号start0〜start7の立上りのタイミングに一致させることができる。この結果、サンプリング時刻のずれを無くすことができ、サンプリングレートのさらなる高速化とアナログ入力信号の広帯域化とを図ることができる。   A sample and hold circuit can be inserted into the analog voltage Vin input. By holding the analog voltage Vin by the sample hold circuit at each timing when the start pulse signals start0 to start7 rise, the sampling time can be matched with the rising timing of the start pulse signals start0 to start7. As a result, the sampling time shift can be eliminated, and the sampling rate can be further increased and the analog input signal can be widened.

(第8の実施形態)
次に、本発明に係る電圧制御遅延発生器セルVCDG_i、電圧制御遅延発生器VCDGおよびアナログ・ディジタル変換器ADCの第8の実施形態として、時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器VCDGをさらに時間インタリーブ構成とした電圧制御遅延発生器VCDGを用いたアナログ・ディジタル変換器ADCの一例について説明する。
(Eighth embodiment)
Next, as an eighth embodiment of the voltage controlled delay generator cell VCDG_i, the voltage controlled delay generator VCDG and the analog / digital converter ADC according to the present invention, a time controlled interleaved voltage controlled delay generator VCDG is further time-interleaved. An example of the analog / digital converter ADC using the voltage controlled delay generator VCDG configured as described above will be described.

図16は、本発明に係る電圧制御遅延発生器VCDGを用いたアナログ・ディジタル変換器ADCのブロック構成の図6、図11、図12、図15とは異なる例を示すブロック構成図であり、第4の実施形態の図11または第5の実施形態の図12に例示したような複数個(図11、図12の場合、4個)の電圧制御遅延発生器セルVCDG_i(図11、図12の場合、i=0,1,2,3)と立上り検出回路DETとからなる時間折り返し構成(×4)の電圧制御遅延発生器VCDGを用いたアナログ・ディジタル変換器ADCをさらに時間インタリーブ構成(×8)として、複数段(図16の場合、8段)用いて、各段ごとに動作するタイミングをずらしたアナログ・ディジタル変換器ADCを構成した場合の一例を示している。   FIG. 16 is a block configuration diagram showing an example different from FIGS. 6, 11, 12, and 15 of the block configuration of the analog-digital converter ADC using the voltage controlled delay generator VCDG according to the present invention. A plurality (four in the case of FIGS. 11 and 12) of voltage controlled delay generator cells VCDG_i (FIG. 11 and FIG. 12) as illustrated in FIG. 11 of the fourth embodiment or FIG. 12 of the fifth embodiment. In this case, an analog / digital converter ADC using a voltage-controlled delay generator VCDG having a time folding configuration (× 4) consisting of i = 0, 1, 2, 3) and a rising edge detection circuit DET is further time-interleaved ( FIG. 8 shows an example in which an analog / digital converter ADC is configured using a plurality of stages (eight stages in the case of FIG. 16) with the operation timing shifted for each stage.

つまり、本第8の実施形態におけるアナログ・ディジタル変換器ADCは、第4の実施形態の図11または第5の実施形態の図12に例示した時間折り返し構成(×4)の電圧制御遅延発生器VCDGを用いたアナログ・ディジタル変換器ADC_j(j=0,1,2,…,7)を、時間インタリーブ構成として、アナログ・ディジタル変換器ADC_0,ADC_1,…,ADC_7と複数段(図16の場合、8段)用いて、各段ごとに動作するタイミングをずらした(時間インタリーブ)構成となっている。   In other words, the analog / digital converter ADC in the eighth embodiment is a voltage-controlled delay generator having a time folding configuration (× 4) illustrated in FIG. 11 of the fourth embodiment or FIG. 12 of the fifth embodiment. The analog-to-digital converter ADC_j (j = 0, 1, 2,..., 7) using the VCDG has a time interleave configuration, and the analog-to-digital converters ADC_0, ADC_1,. , 8 stages), and the operation timing of each stage is shifted (time interleaving).

図16において、クロック分配回路CLK_DISは、各段のアナログ・ディジタル変換器ADC_j(j=0,1,2,…,7)ごとの時間インタリーブを実現するために、8相の45°ずつ位相がずれたクロック信号clkを発生する。また、エンコーダENCは、図示していない制御回路CTLからの制御信号に基づき、各段のアナログ・ディジタル変換器ADC_0,ADC_1,…,ADC_7(つまり、時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器VCDGを用いたアナログ・ディジタル変換器ADC)から出力されるディジタルデータDout0,Dout1,…,Dout7のうち、スタートパルス信号startが入力される段のアナログ・ディジタル変換器ADC_k(k:0〜7のいずれかの整数)から出力されるディジタルデータDoutkを選択して、あらかじめ定めた適切なコード(バイナリコード、グレイコード等)のディジタルデータにコード変換する。   In FIG. 16, the clock distribution circuit CLK_DIS has eight phases of 45 ° in order to realize time interleaving for each stage of the analog-digital converter ADC_j (j = 0, 1, 2,..., 7). A shifted clock signal clk is generated. Further, the encoder ENC uses analog / digital converters ADC_0, ADC_1,..., ADC_7 (that is, a voltage-controlled delay generator VCDG having a time folding configuration) based on a control signal from a control circuit CTL (not shown). Of the digital data Dout0, Dout1,..., Dout7 output from the analog / digital converter ADC), the analog / digital converter ADC_k (k: any of 0 to 7) to which the start pulse signal start is input. The digital data Doutk output from the (integer) is selected and converted into digital data of a predetermined appropriate code (binary code, gray code, etc.).

時間インタリーブのずれ時間は自由に設計することができるが、本第8の実施形態においては、第6の実施形態の図14に示したように、制御回路CTLからスタートパルス信号startを出力した後、ストップパルス信号stopが出力されるまでに要する遅延時間の最大値tmax=T/4としている。   Although the time interleaving time can be freely designed, in the eighth embodiment, after the start pulse signal start is output from the control circuit CTL, as shown in FIG. 14 of the sixth embodiment. The maximum delay time tmax = T / 4 required until the stop pulse signal stop is output.

すなわち、時間インタリーブ構成の第1段目のアナログ・ディジタル変換器ADC_0を構成する時間ディジタル変換器TDC_0に入力するスタートパルス信号start0が立上ってから、(T/4)経過した後に、第2段目のアナログ・ディジタル変換器ADC_1を構成する時間ディジタル変換器TDC_1に入力するスタートパルス信号start1が立上り、さらに(T/4)経過した後に、第3段目のアナログ・ディジタル変換器ADC_2を構成する時間ディジタル変換器TDC_2に入力するスタートパルス信号start2が立上る。最終的には、第1段目のアナログ・ディジタル変換器ADC_0を構成する時間ディジタル変換器TDC_0に入力するスタートパルス信号start0が立上ってから、7・(T/4)経過した後に、第8段目のアナログ・ディジタル変換器ADC_7を構成する時間ディジタル変換器TDC_7に入力するスタートパルス信号start7が立上る。さらに(T/4)経過した後に、第1段目のアナログ・ディジタル変換器ADC_0を構成する時間ディジタル変換器TDC_0に入力するスタートパルス信号start0が再び立上ることによって、(T/4)間隔の時間インタリーブ(タイムインタリーブ)動作を実現することができる。   That is, after (T / 4) has elapsed from the rise of the start pulse signal start0 input to the time digital converter TDC_0 constituting the first stage analog-digital converter ADC_0 having the time interleave configuration, the second After the start pulse signal start1 input to the time digital converter TDC_1 constituting the stage analog-digital converter ADC_1 rises and (T / 4) has passed, the third stage analog-digital converter ADC_2 is configured. The start pulse signal start2 input to the time digital converter TDC_2 rises. Finally, after 7 · (T / 4) has elapsed since the start pulse signal start0 input to the time digital converter TDC_0 constituting the first stage analog / digital converter ADC_0 rises, The start pulse signal start7 input to the time digital converter TDC_7 constituting the eighth-stage analog / digital converter ADC_7 rises. After the elapse of (T / 4), the start pulse signal start0 input to the time digital converter TDC_0 constituting the first-stage analog / digital converter ADC_0 rises again, so that the (T / 4) interval is increased. A time interleaving (time interleaving) operation can be realized.

本第8の実施形態の図16に示すような時間折り返し構成を時間インタリーブ構成とした電圧制御遅延発生器VCDGを用いるアナログ・ディジタル変換器ADCの場合は、(T/4)ごとに各段のアナログ・ディジタル変換器ADC_j(j=0,1,2、…、7)の遅延発生動作を連続的に繰り返して実現することができるので、第4の実施形態または第5の実施形態の時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器VCDGを用いたアナログ・ディジタル変換器ADCの場合の1サイクル動作(2T)と比較して、(1/8)の時間間隔での遅延動作が可能である。したがって、第4の実施形態または第5の実施形態の時間折り返し構成の電圧制御遅延発生器VCDGを用いたアナログ・ディジタル変換器ADCの場合の8倍のサンプリングレートの高速動作が可能である。   In the case of the analog / digital converter ADC using the voltage controlled delay generator VCDG in which the time folding configuration as shown in FIG. 16 of the eighth embodiment is a time interleaved configuration, Since the delay generation operation of the analog / digital converter ADC_j (j = 0, 1, 2,..., 7) can be continuously repeated, the time folding of the fourth or fifth embodiment is realized. Compared with the one-cycle operation (2T) in the case of the analog / digital converter ADC using the voltage-controlled delay generator VCDG having the configuration, the delay operation can be performed at a time interval of (1/8). Therefore, a high-speed operation at a sampling rate eight times that in the case of the analog-digital converter ADC using the voltage-controlled delay generator VCDG of the time folding configuration of the fourth embodiment or the fifth embodiment is possible.

なお、アナログ電圧Vin入力にサンプルホールド回路を挿入することもできる。スタートパルス信号start0〜start7が立上るそれぞれのタイミングでアナログ電圧Vinをサンプルホールド回路によってホールドすることにより、サンプリング時刻をスタートパルス信号start0〜start7の立上りのタイミングに一致させることができる。この結果、サンプリング時刻のずれを無くすことができ、サンプリングレートのさらなる高速化とアナログ入力信号の広帯域化とを図ることができる。   A sample and hold circuit can be inserted into the analog voltage Vin input. By holding the analog voltage Vin by the sample hold circuit at each timing when the start pulse signals start0 to start7 rise, the sampling time can be matched with the rising timing of the start pulse signals start0 to start7. As a result, the sampling time shift can be eliminated, and the sampling rate can be further increased and the analog input signal can be widened.

(実施形態における効果の説明)
以上に詳細に説明したように、本発明に係る各実施形態の電圧制御遅延発生器セルVCDG_i、電圧制御遅延発生器VCDGおよびアナログ・ディジタル変換器ADCによれば、次のような効果が得られる。
(Description of effects in the embodiment)
As described in detail above, according to the voltage controlled delay generator cell VCDG_i, the voltage controlled delay generator VCDG, and the analog / digital converter ADC according to the embodiments of the present invention, the following effects can be obtained. .

前述の各実施形態のような電圧制御遅延発生器セルVCDG_iおよび電圧制御遅延発生器VCDGにおいては、複数の電流源I(定電流源)と複数の電流スイッチSとを有する電圧制御遅延発生器セルVCDG_i(電圧制御遅延発生器VCDGの基本セル)を複数個備えて、電圧インタリーブ構成とすることにより、または、時間折り返し構成とすることにより、外部から入力されるアナログ電圧Vinが取ることができる電圧範囲(FS:フルスケール)を一定に保ったまま、従来技術の電圧制御遅延発生器VCDGに比し、遅延時間の最大値tmaxを大幅に減少させることができる。   In the voltage controlled delay generator cell VCDG_i and the voltage controlled delay generator VCDG as in the above-described embodiments, a voltage controlled delay generator cell having a plurality of current sources I (constant current sources) and a plurality of current switches S is provided. A voltage that can be taken by an externally input analog voltage Vin by providing a plurality of VCDG_i (basic cells of the voltage controlled delay generator VCDG) and adopting a voltage interleave configuration or a time folding configuration The maximum value tmax of the delay time can be greatly reduced as compared with the conventional voltage controlled delay generator VCDG while keeping the range (FS: full scale) constant.

また、前述の各実施形態のような電圧制御遅延発生器VCDGを用いたアナログ・ディジタル変換器ADCにおいては、サンプリング時刻のずれを減少させることが可能であり、サンプリングレートの高速化とアナログ入力信号の広帯域化とを図ることができる。   Further, in the analog-to-digital converter ADC using the voltage controlled delay generator VCDG as in each of the above-described embodiments, it is possible to reduce the deviation of the sampling time, increase the sampling rate, and the analog input signal. The bandwidth can be increased.

ADC,ADC_0,ADC_1,…,ADC_7…アナログ・ディジタル変換器、C…キャパシタ、clk…クロック信号、CLK_DIS…クロック分配回路、CMP…電圧比較器、CTL…制御回路、ctrl…制御データ、D−FF…Dフリップフロップ、Dout,Dout0,Dout1,Dout2,Dout3…ディジタルデータ、DET…立上り検出回路、ENC…エンコーダ、ENC1…第1のエンコーダ、ENC2…第2のエンコーダ、EXOR1…第1排他的論理和ゲート、EXOR2…第2排他的論理和、FS…フルスケール、I…電流源、leak…リーク信号、LS…リークスイッチ、parity…パリティ信号、parity_start…パリティ・スタート信号、ramp…容量電圧(ランプ電圧)、roughADC…粗アナログ・ディジタル変換器、S…電流スイッチ、start…スタートパルス信号、stop,stop0,stop1,stop2,stop3…ストップパルス信号、stop_folding…ストップホールディングパルス信号、T…クロック周期、td…遅延バッファ、TDC,TDC_0,TDC_1,TDC_2,TDC_3,TDC_00,TDC_01,TDC_02,TDC_03,〜,TDC_70,TDC_71,TDC_72,TDC_73…時間ディジタル変換器、Tout…遅延時間、tmax…遅延時間の最大値、VCDG…電圧制御遅延発生器、VCDG_0,VCDG_1,VCDG_2,VCDG_3,VCDG_00,VCDG_01,VCDG_02,VCDG_03,〜,VCDG_70,VCDG_71,VCDG_72,VCDG_73…電圧制御遅延発生器セル、Vin…アナログ電圧。 ADC, ADC_0, ADC_1,..., ADC_7 ... Analog to digital converter, C ... Capacitor, clk ... Clock signal, CLK_DIS ... Clock distribution circuit, CMP ... Voltage comparator, CTL ... Control circuit, ctrl ... Control data, D-FF ... D flip-flop, Dout, Dout0, Dout1, Dout2, Dout3 ... digital data, DET ... rising edge detection circuit, ENC ... encoder, ENC1 ... first encoder, ENC2 ... second encoder, EXOR1 ... first exclusive OR Gate, EXOR2 ... second exclusive OR, FS ... full scale, I ... current source, leak ... leak signal, LS ... leak switch, parity ... parity signal, parity_start ... parity start signal, ramp ... capacitance voltage (ramp voltage) ) Rough ADC ... coarse analog-to-digital converter, S ... current switch, start ... start pulse signal, stop, stop0, stop1, stop2, stop3 ... stop pulse signal, stop_folding ... stop holding pulse signal, T ... clock cycle, td ... delay buffer TDC, TDC_0, TDC_1, TDC_2, TDC_3, TDC_00, TDC_01, TDC_02, TDC_03, ..., TDC_70, TDC_71, TDC_72, TDC_73 ... time digital converter, Tout ... delay time, tmax ... maximum value of delay time, VCDG ... voltage Control delay generator, VCDG_0, VCDG_1, VCDG_2, VCDG_3, VCDG_00, VCDG_01, VCDG_02, VCDG_03 ~, VCDG_70, VCDG_71, VCDG_72, VCDG_73 ... voltage-controlled delay generator cell, Vin ... analog voltage.

Claims (18)

入力されるアナログ電圧信号の電圧値に応じた遅延時間を有するディジタル信号を発生させる電圧制御遅延発生器セルにおいて、あらかじめ定めた電流値の電流を供給する電流源と、該電流源に直列に接続されて該電流源からの電流をオン・オフする電流スイッチと、該電流スイッチと直列に接続されて前記電流源からの電流の電流値に応じたランプ電圧を生成するキャパシタと、該キャパシタが生成した前記ランプ電圧と前記アナログ電圧信号との電圧値を比較した結果を、前記遅延時間を示す遅延時間信号として出力する電圧比較器と、前記キャパシタに充電された前記ランプ電圧を放電させるためのリークスイッチと、を少なくとも備えた電圧制御遅延発生器セルであって、直列接続された前記電流源と前記電流スイッチとを複数個並列に接続してなることを特徴とする電圧制御遅延発生器セル。   In a voltage controlled delay generator cell for generating a digital signal having a delay time corresponding to a voltage value of an input analog voltage signal, a current source for supplying a current of a predetermined current value and a serial connection to the current source A current switch that turns on and off current from the current source, a capacitor that is connected in series with the current switch and generates a ramp voltage according to a current value of the current from the current source, and the capacitor generates A voltage comparator that outputs a result of comparing the voltage values of the ramp voltage and the analog voltage signal as a delay time signal indicating the delay time, and a leak for discharging the lamp voltage charged in the capacitor A voltage controlled delay generator cell comprising at least a switch, wherein the current source and the current switch connected in series are arranged in parallel. Voltage controlled delay generator cell characterized by being connected to. 請求項1に記載の電圧制御遅延発生器セルを、前記電流源の個数と同数並列に備えるとともに、外部から供給されるクロック信号に基づいて各前記電圧制御遅延発生器セルを制御する制御信号を出力する制御回路を備えた電圧インタリーブ構成の電圧制御遅延発生器であって、前記制御回路から前記制御信号の一つとして出力されるリーク信号により前記電圧制御遅延発生器セルそれぞれの前記キャパシタに充電されている前記ランプ電圧を放電させた後、前記制御回路から前記制御信号の一つとして出力されるコントロール信号により前記電圧制御遅延発生器セルそれぞれで異なる個数の前記電流スイッチをオンさせて、前記電圧制御遅延発生器セルそれぞれで異なる個数の前記電流源からの電流に応じた前記ランプ電圧を前記電圧制御遅延発生器セルそれぞれの前記キャパシタに充電させ、しかる後、前記制御回路から前記制御信号の一つとして出力されるスタートパルス信号の立上り時に前記コントロール信号を変更して、前記電圧制御遅延発生器セルすべてについて、すべての前記電流スイッチをオンさせて、すべての前記電流源からの電流に応じた前記ランプ電圧を前記電圧制御遅延発生器セルそれぞれの前記キャパシタに充電させ、前記電圧制御遅延発生器セルそれぞれの前記電圧比較器から、前記キャパシタが生成した前記ランプ電圧と前記アナログ電圧信号の電圧値との比較結果である前記遅延時間信号をストップパルス信号として出力することを特徴とする電圧制御遅延発生器。   A voltage-controlled delay generator cell according to claim 1 is provided in parallel with the number of the current sources, and a control signal for controlling each voltage-controlled delay generator cell based on a clock signal supplied from the outside. A voltage-controlled delay generator having a voltage-interleaved configuration including a control circuit for output, wherein the capacitor of each voltage-controlled delay generator cell is charged by a leak signal output as one of the control signals from the control circuit. After the lamp voltage is discharged, a different number of the current switches are turned on in each of the voltage controlled delay generator cells by a control signal output as one of the control signals from the control circuit, The voltage control delay generator cell is configured to apply the ramp voltage corresponding to the current from the different number of the current sources to each of the voltage control delay generator cells. The capacitor of each generator cell is charged, and then the control signal is changed at the rising edge of the start pulse signal output as one of the control signals from the control circuit, so that all the voltage controlled delay generator cells And turning on all the current switches to charge the capacitors of the voltage controlled delay generator cells with the ramp voltages corresponding to the currents from all the current sources, respectively. A voltage controlled delay generator characterized in that the delay time signal, which is a comparison result between the ramp voltage generated by the capacitor and the voltage value of the analog voltage signal, is output from the voltage comparator as a stop pulse signal. . 請求項2に記載の電圧制御遅延発生器において、前記電圧制御遅延発生器セルの個数をN個とした場合、前記電圧制御遅延発生器セルそれぞれの前記キャパシタに充電されている前記ランプ電圧を放電させた後に、前記制御回路から出力される前記コントロール信号により、各前記電圧制御遅延発生器セルそれぞれの前記電流スイッチをオンさせる個数を0,1,2,…,(N−1)個とすることを特徴とする電圧制御遅延発生器。   3. The voltage controlled delay generator according to claim 2, wherein when the number of the voltage controlled delay generator cells is N, the lamp voltage charged in the capacitor of each of the voltage controlled delay generator cells is discharged. After that, the number of turning on the current switch of each of the voltage controlled delay generator cells is set to 0, 1, 2,..., (N−1) by the control signal output from the control circuit. A voltage-controlled delay generator. 請求項2または3に記載の電圧制御遅延発生器において、前記制御回路から前記スタートパルス信号を出力した後、前記電圧制御遅延発生器を構成する前記電圧制御遅延発生器セルそれぞれから前記ストップパルス信号が出力されるまでに要する遅延時間の最大値を、前記クロック信号の1周期分の時間を前記電圧制御遅延発生器セル内に並列に備えた前記電流源の個数で除した値に制御することを特徴とする電圧制御遅延発生器。   4. The voltage controlled delay generator according to claim 2, wherein the stop pulse signal is output from each of the voltage controlled delay generator cells constituting the voltage controlled delay generator after outputting the start pulse signal from the control circuit. Is controlled to a value obtained by dividing the time of one period of the clock signal by the number of the current sources provided in parallel in the voltage controlled delay generator cell. A voltage controlled delay generator. 請求項2ないし4のいずれかに記載の電圧制御遅延発生器において、前記制御回路から前記スタートパルス信号を出力した後、各前記電圧制御遅延発生器セルのうち、いずれかの電圧制御遅延発生器セルから前記ストップパルス信号が出力されたことを検出して、ストップホールディングパルス信号として出力する立上り検出回路をさらに備え、当該電圧制御遅延発生器が時間折り返し構成としてなることを特徴とする電圧制御遅延発生器。   5. The voltage controlled delay generator according to claim 2, wherein the voltage controlled delay generator is one of the voltage controlled delay generator cells after the start pulse signal is output from the control circuit. 6. A voltage control delay characterized by further comprising a rising edge detection circuit for detecting that the stop pulse signal is output from the cell and outputting the stop pulse signal as a stop holding pulse signal, wherein the voltage control delay generator has a time folding configuration. Generator. 請求項5に記載の電圧制御遅延発生器において、前記立上り検出回路は、前記電圧制御遅延発生器セルそれぞれから出力される前記ストップパルス信号の排他的論理和演算結果をパリティ信号として出力する第1排他的論理和ゲートと、前記スタートパルス信号の立上り時点の前記パリティ信号の値を保持し、負論理の信号をパリティ・スタート信号として出力するDフリップフロップと、前記第1排他的論理和ゲートから出力される前記パリティ信号と前記Dフリップフロップから出力される前記パリティ・スタート信号との排他的論理和演算を行う第2排他的論理和ゲートと、を少なくとも含んで構成されていることを特徴とする電圧制御遅延発生器。   6. The voltage controlled delay generator according to claim 5, wherein the rising edge detection circuit outputs an exclusive OR operation result of the stop pulse signal output from each of the voltage controlled delay generator cells as a parity signal. An exclusive OR gate, a D flip-flop that holds the value of the parity signal at the rising edge of the start pulse signal, and outputs a negative logic signal as a parity start signal, and the first exclusive OR gate And a second exclusive OR gate for performing an exclusive OR operation between the parity signal output and the parity start signal output from the D flip-flop. Voltage controlled delay generator. 請求項2ないし4のいずれかに記載の電圧制御遅延発生器を複数段並列に備え、各段の前記電圧制御遅延発生器それぞれを、あらかじめ定めた時間間隔ずつ、ずらして動作させることを特徴とする電圧制御遅延発生器。   A voltage-controlled delay generator according to any one of claims 2 to 4 is provided in a plurality of stages in parallel, and each of the voltage-controlled delay generators at each stage is operated while being shifted by a predetermined time interval. Voltage controlled delay generator. 請求項7に記載の電圧制御遅延発生器において、各段の前記電圧制御遅延発生器それぞれを動作させる前記時間間隔を、前記制御回路から前記スタートパルス信号を出力した後、前記電圧制御遅延発生器セルから前記ストップパルス信号が出力されるまでに要する遅延時間の最大値とすることを特徴とする電圧制御遅延発生器。   8. The voltage controlled delay generator according to claim 7, wherein the time interval for operating each of the voltage controlled delay generators at each stage is outputted after the start pulse signal is outputted from the control circuit, and then the voltage controlled delay generator is used. A voltage-controlled delay generator characterized in that the maximum delay time required until the stop pulse signal is output from a cell. 請求項8に記載の電圧制御遅延発生器において、各段の前記電圧制御遅延発生器それぞれを構成する前記電圧制御遅延発生器セル内の前記電流源の個数が偶数個であり、並列に配置する前記電圧制御遅延発生器の段数が、前記クロック信号の2周期分の時間を、前記遅延時間の最大値で除した値であることを特徴とする電圧制御遅延発生器。   9. The voltage controlled delay generator according to claim 8, wherein the number of the current sources in the voltage controlled delay generator cell constituting each of the voltage controlled delay generators in each stage is an even number and arranged in parallel. The voltage-controlled delay generator is characterized in that the number of stages of the voltage-controlled delay generator is a value obtained by dividing the time of two cycles of the clock signal by the maximum value of the delay time. 入力されるアナログ電圧信号の電圧値に応じたディジタルデータに変換して出力するアナログ・ディジタル変換器において、請求項2ないし4のいずれかに記載の電圧制御遅延発生器と、前記制御回路から前記スタートパルス信号を出力した後、前記電圧制御遅延発生器を構成する各前記電圧制御遅延発生器セルそれぞれから前記ストップパルス信号が出力されるまでの出力遅延時間それぞれをディジタルデータに変換して出力する時間ディジタル変換器と、前記時間ディジタル変換器それぞれから出力される前記ディジタルデータをあらかじめ定めたコードのディジタルデータに変換して出力するエンコーダと、を備えていることを特徴とするアナログ・ディジタル変換器。   5. An analog-to-digital converter for converting to digital data corresponding to a voltage value of an input analog voltage signal and outputting the digital data, and the voltage control delay generator according to any one of claims 2 to 4; After outputting the start pulse signal, each output delay time until the stop pulse signal is output from each of the voltage controlled delay generator cells constituting the voltage controlled delay generator is converted into digital data and output. An analog / digital converter comprising: a time digital converter; and an encoder for converting the digital data output from each of the time digital converters into digital data having a predetermined code and outputting the digital data. . 入力されるアナログ電圧信号の電圧値に応じたディジタルデータに変換して出力するアナログ・ディジタル変換器において、請求項5または6に記載の電圧制御遅延発生器と、前記制御回路から前記スタートパルス信号を出力した後、前記電圧制御遅延発生器を構成する前記立上り検出回路から前記ストップ・ホールディングパルス信号が出力されるまでの出力遅延時間をディジタルデータに変換して出力する時間ディジタル変換器と、前記時間ディジタル変換器から出力される前記ディジタルデータをあらかじめ定めたコードのディジタルデータに変換して出力するエンコーダと、を備えていることを特徴とするアナログ・ディジタル変換器。   7. An analog-to-digital converter for converting to digital data corresponding to the voltage value of an input analog voltage signal and outputting the digital data, and the start pulse signal from the control circuit according to claim 5 or 6; A time-to-digital converter that converts an output delay time until the stop-holding pulse signal is output from the rise detection circuit that constitutes the voltage-controlled delay generator, and outputs the digital data; An analog / digital converter, comprising: an encoder for converting the digital data output from the time digital converter into digital data of a predetermined code and outputting the digital data. 請求項11に記載のアナログ・ディジタル変換器において、前記アナログ電圧信号を入力して、当該アナログ電圧信号の電圧値をあらかじめ定めた桁数の上位ビット位置のディジタルデータに変換する粗アナログ・ディジタル変換器をさらに備え、前記エンコーダは、前記粗アナログ・ディジタル変換器により変換される前記上位ビット位置のディジタルデータを除く残りの桁数の下位ビットのディジタルデータを、前記粗アナログ・ディジタル変換器が出力する前記上位ビット位置のディジタルデータと同一のコードのディジタルデータに変換して出力することを特徴とするアナログ・ディジタル変換器。   12. The analog-to-digital converter according to claim 11, wherein the analog voltage signal is input, and the voltage value of the analog voltage signal is converted into digital data at a high-order bit position having a predetermined number of digits. The coarse analog-to-digital converter outputs the low-order bit digital data of the remaining number of digits excluding the digital data at the high-order bit position converted by the coarse analog-to-digital converter. An analog-to-digital converter, wherein the digital data is converted into digital data having the same code as the digital data at the upper bit position. 請求項12に記載のアナログ・ディジタル変換器において、前記粗アナログ・ディジタル変換器は、前記上位ビット位置のディジタルデータを、グレイコードまたはバイナリコードとして出力することを特徴とするアナログ・ディジタル変換器。   13. The analog-to-digital converter according to claim 12, wherein the coarse analog-to-digital converter outputs the digital data at the upper bit position as a gray code or a binary code. 請求項11に記載のアナログ・ディジタル変換器において、前記制御回路から出力される前記スタートパルス信号と前記電圧制御遅延発生器を構成する各前記電圧制御遅延発生器セルから出力される前記ストップパルス信号とを入力して、前記アナログ電圧信号の電圧値に対してあらかじめ定めた桁数の上位ビット位置のディジタルデータを抽出して、あらかじめ定めたコードのディジタルデータに変換する第2のエンコーダをさらに備え、前記エンコーダは、前記第2のエンコーダにより変換される前記上位ビット位置のディジタルデータを除く残りの桁数の下位ビットのディジタルデータを、前記第2のエンコーダが出力する前記上位ビット位置のディジタルデータと同一のコードのディジタルデータに変換して出力することを特徴とするアナログ・ディジタル変換器。   12. The analog / digital converter according to claim 11, wherein the start pulse signal output from the control circuit and the stop pulse signal output from each of the voltage controlled delay generator cells constituting the voltage controlled delay generator. And a second encoder for extracting digital data at a higher-order bit position having a predetermined number of digits with respect to the voltage value of the analog voltage signal and converting the digital data into digital data with a predetermined code. The encoder outputs the lower bit digital data of the remaining number of digits excluding the upper bit position digital data converted by the second encoder, and the higher bit position digital data output by the second encoder. Is converted into digital data with the same code as Analog-to-digital converter. 入力されるアナログ電圧信号の電圧値に応じたディジタルデータに変換して出力するアナログ・ディジタル変換器において、請求項7ないし9のいずれかに記載の電圧制御遅延発生器と、各段の前記電圧制御遅延発生器それぞれごとにあらかじめ定めた前記時間間隔ずつ時間をずらして前記スタートパルス信号を前記制御回路から出力した後、各段の前記電圧制御遅延発生器を構成する各前記電圧制御遅延発生器セルそれぞれから出力される前記ストップパルス信号の出力遅延時間それぞれをディジタルデータに変換して出力する各段ごとの時間ディジタル変換器と、各段の前記時間ディジタル変換器のうち、前記スタートパルス信号が前記制御回路から出力された段の前記時間ディジタル変換器それぞれから出力されるディジタルデータをあらかじめ定めたコードのディジタルデータに変換して出力するエンコーダと、を備えていることを特徴とするアナログ・ディジタル変換器。   10. An analog / digital converter for converting to digital data corresponding to a voltage value of an input analog voltage signal and outputting the digital data, and the voltage controlled delay generator according to claim 7 and the voltage at each stage. Each of the voltage controlled delay generators constituting the voltage controlled delay generator at each stage after the start pulse signal is output from the control circuit by shifting the time by a predetermined time interval for each of the controlled delay generators Among the time digital converters for each stage for converting each output delay time of the stop pulse signal output from each cell to digital data and outputting the digital data, and among the time digital converters for each stage, the start pulse signal is The digital data output from each of the time digital converters of the stage output from the control circuit Analog-to-digital converter, characterized in that it comprises an encoder, a for converting the digital data code that defines Luo beforehand. 入力されるアナログ電圧信号の電圧値に応じたディジタルデータに変換して出力するアナログ・ディジタル変換器において、請求項11ないし14のいずれかに記載のアナログ・ディジタル変換器を、複数段並列に備え、前記制御回路から前記スタートパルス信号を出力した後、各段の前記アナログ・ディジタル変換器それぞれを構成する前記電圧制御遅延発生器セルから前記ストップパルス信号が出力されるまでに要する遅延時間の最大値ずつ、各段の前記アナログ・ディジタル変換器に対して前記スタートパルス信号を入力する時間間隔をずらし、かつ、前記エンコーダは、前記スタートパルス信号が前記制御回路から入力された段の前記アナログ・ディジタル変換器から出力される前記ディジタルデータをあらかじめ定めたコードのディジタルデータに変換して出力することを特徴とするアナログ・ディジタル変換器。   15. An analog-to-digital converter for converting to digital data according to the voltage value of an input analog voltage signal and outputting the digital data, comprising the analog-to-digital converter according to claim 11 in a plurality of stages in parallel. After the start pulse signal is output from the control circuit, the maximum delay time required until the stop pulse signal is output from the voltage controlled delay generator cell constituting each of the analog / digital converters in each stage The time interval for inputting the start pulse signal to the analog-to-digital converter at each stage is shifted by a value, and the encoder includes the analog / digital converter at the stage where the start pulse signal is input from the control circuit. The digital data output from the digital converter is stored in a predetermined code. Analog-to-digital converter and outputs converted to digital data. 請求項10ないし16のいずれかに記載のアナログ・ディジタル変換器において、前記エンコーダおよび/または前記第2のエンコーダは、それぞれ、入力されるディジタルデータを、温度計コードからグレイコードまたはバイナリコードのディジタルデータに変換して出力することを特徴とするアナログ・ディジタル変換器。   17. The analog / digital converter according to claim 10, wherein each of the encoder and / or the second encoder converts input digital data from a thermometer code to a gray code or binary code digital data. An analog / digital converter characterized by converting to data and outputting it. 請求項10ないし17のいずれかに記載のアナログ・ディジタル変換器において、入力されるアナログ電圧信号をサンプリングしてホールドするサンプルホールド回路をさらに備え、当該サンプルホールド回路は、前記スタートパルス信号が立上るタイミングで前記アナログ電圧信号をサンプリングしてホールドすることを特徴とするアナログ・ディジタル変換器。   18. The analog-to-digital converter according to claim 10, further comprising a sample-and-hold circuit that samples and holds an input analog voltage signal, and the sample-and-hold circuit rises the start pulse signal. An analog / digital converter characterized in that the analog voltage signal is sampled and held at timing.
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