JP2012186715A - Signal converter and signal conversion method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve SNR of ADC and minimize degradation in overall distortion characteristic of microphone IC.SOLUTION: The signal converter includes: a preamplifier circuit for amplifying an input analog signal for output; an A-D converter for converting an analog signal based on an output from the preamplifier into a digital signal according to a cycle of an input clock; and an adjustment control circuit for controlling the adjustment of a pre-conversion analog signal that is an analog signal before conversion into a digital signal according to a frequency of an input clock.

Description

本発明は、信号変換装置及び信号変換方法に関し、特に、アナログ信号をデジタル信号に変換するための信号変換装置及び信号変換方法に関する。   The present invention relates to a signal conversion device and a signal conversion method, and more particularly to a signal conversion device and a signal conversion method for converting an analog signal into a digital signal.

ADC(Analogue / Digital Converter)を内蔵するデジタルマイクロフォンは、アナログプリアンプとADCがチップ内で接続される。そのため、従来のアナログ出力のマイクロフォンに比べて、外部からの干渉ノイズに強いという利点がある。また、ADCには、通常、シングルビットのデルタシグマ型ADCが用いられる。但し、デルタシグマ型ADCを用いる場合、信号帯域内に不要なトーンが発生する恐れがある。そのため、ADCの入力にDC(Direct Current)オフセット(又はDCディザ)を加える対策が一般に用いられる。   In a digital microphone incorporating an ADC (Analogue / Digital Converter), an analog preamplifier and an ADC are connected in the chip. Therefore, compared with the conventional analog output microphone, there is an advantage that it is resistant to external interference noise. In addition, a single-bit delta-sigma ADC is usually used as the ADC. However, when a delta-sigma ADC is used, an unnecessary tone may be generated in the signal band. For this reason, a measure for adding a DC (Direct Current) offset (or DC dither) to the ADC input is generally used.

図19は、関連技術にかかるデジタルマイクロフォン用IC(Integrated Circuit)900の回路構成を示すブロック図である。デジタルマイクロフォン用IC900は、LDO(Low Drop out、電源回路)91と、プリアンプ回路92と、ADC93とを備える。プリアンプ回路92は、マイクロフォンからの入力アナログ信号を増幅する。ADC93は、プリアンプ回路92の次段に接続されている。ADC93は、プリアンプ回路92により増幅された入力アナログ信号をデジタル信号に変換する。ここで、ADC93には、通常、シングルビットのデルタシグマ型ADCが用いられる。シングルビットのデルタシグマ型ADCを用いることで、ノイズ・シェーピング効果によって量子化ノイズが音声帯域外にシフトされる。そのため、低ノイズ設計が可能となる。また、マイクロフォンの用途によって電源電圧範囲が広いため、LDO91は、プリアンプ回路92とADC93に一定な電圧を提供する。   FIG. 19 is a block diagram showing a circuit configuration of a digital microphone IC (Integrated Circuit) 900 according to the related art. The digital microphone IC 900 includes an LDO (Low Drop out, power supply circuit) 91, a preamplifier circuit 92, and an ADC 93. The preamplifier circuit 92 amplifies the input analog signal from the microphone. The ADC 93 is connected to the next stage of the preamplifier circuit 92. The ADC 93 converts the input analog signal amplified by the preamplifier circuit 92 into a digital signal. Here, a single-bit delta-sigma ADC is usually used as the ADC 93. By using a single-bit delta-sigma ADC, quantization noise is shifted out of the voice band due to the noise shaping effect. Therefore, a low noise design is possible. Since the power supply voltage range is wide depending on the use of the microphone, the LDO 91 provides a constant voltage to the preamplifier circuit 92 and the ADC 93.

また、ADC93として用いられるデルタシグマ型ADCは、SFDR(Spurious Free Dynamic Range)が高いことが望ましい。しかし、デルタシグマ型ADCは、ADCエンコーダ部の伝達関数の非直線によって歪みが生じる場合がある。主な影響として、信号帯域内にトーン(アイドルトーンと呼ばれる低周波雑音)が発生する恐れがある。これは、ADCに入力される音声アナログ信号が、1ビットの出力デジタル信号(PDM(Pulse Density Modulation)信号)における"1"と"0"との密度が等しくなる動作点附近のレベル(無入力時及び微弱信号入力時)の場合に発生する。この場合、デルタシグマ変調部での差動対トランジスタの相対精度などの微小なオフセットによって、出力デジタル信号に、特定の周波数やその高調波の成分によるトーン性のノイズが発生するためである。また、前記の微小オフセットが小さいほど、現れる周波数は低くなる。   Further, it is desirable that the delta-sigma type ADC used as the ADC 93 has a high SFDR (Spurious Free Dynamic Range). However, the delta sigma type ADC may be distorted by a non-linearity of the transfer function of the ADC encoder unit. As a main influence, a tone (low frequency noise called an idle tone) may be generated in the signal band. This is because the audio analog signal input to the ADC is at a level near the operating point where the density of “1” and “0” in the 1-bit output digital signal (PDM (Pulse Density Modulation) signal) is equal (no input) Occurs at the time of input and weak signal). In this case, tone-like noise due to a specific frequency or its harmonic component is generated in the output digital signal due to a minute offset such as the relative accuracy of the differential pair transistor in the delta-sigma modulation unit. Further, the smaller the fine offset, the lower the appearing frequency.

これらの対策として、意図的に大きめのDCオフセット(又はDCディザ)をプリアンプ回路92の出力信号(=ADC入力信号)に加算することで、トーンを信号帯域外にシフトし、トーンに起因するSNRの劣化を無くすことができる。尚、DCオフセットの生成は、予め別の回路を設けても良いし、ADCの前段回路で生成しても良い。   As these countermeasures, intentionally adding a large DC offset (or DC dither) to the output signal (= ADC input signal) of the preamplifier circuit 92 shifts the tone out of the signal band, and the SNR caused by the tone. Can be eliminated. Note that the DC offset may be generated in advance by another circuit, or may be generated by a circuit preceding the ADC.

ここで、マイクロフォン用のADCにおいて、トーンの発生する周波数の見積式を式(1)に示す。

Figure 2012186715
Here, in the microphone ADC, an estimation formula for the frequency at which a tone is generated is shown in Equation (1).
Figure 2012186715

DC_Offsetは、プリアンプの差動出力のDCバイアス差である。Freqsは、マイクロフォン用ICのサンプリングのクロック信号周波数である。FSは、デルタシグマ型ADCのフルスケーラ電圧である。   DC_Offset is the DC bias difference of the differential output of the preamplifier. Freqs is a sampling clock signal frequency of the microphone IC. FS is a full scaler voltage of the delta sigma type ADC.

DCオフセット値が大きければ、トーンの発生する周波数が高くなる。よって、DCオフセット値をADCの入力に印加すれば、トーンは音声帯域外へシフトすることが可能になる。   If the DC offset value is large, the frequency at which the tone is generated increases. Thus, if a DC offset value is applied to the ADC input, the tone can be shifted out of the voice band.

ここで、特許文献1には、デジタルマイクロフォンのアナログ回路を制御し、それによって電力消費を削減するように構成される制御信号を供給するモード検出器に関する技術が開示されている。特許文献2には、抽出クロック周波数検出回路によって直接抽出クロックを参照し、検出した値を電圧変換回路にて電圧量に変換することにより、抽出クロック周波数に対してより忠実な電圧量での観測が可能となるPLL回路に関する技術が開示されている。   Here, Patent Document 1 discloses a technique related to a mode detector that supplies a control signal configured to control an analog circuit of a digital microphone and thereby reduce power consumption. In Patent Document 2, the extracted clock frequency detection circuit directly refers to the extracted clock, and the detected value is converted into a voltage amount by the voltage conversion circuit, thereby observing the voltage amount more faithful to the extracted clock frequency. A technique relating to a PLL circuit that enables the above-described is disclosed.

また、特許文献3には、ダイレクトコンバージョン方式の無線通信装置に関する技術が開示されている。特許文献3にかかる技術は、変換されたデジタル信号について、ロジック部において演算処理がなされ、DCオフセット成分が抽出される。そして、当該ロジック部において当該抽出されたDCオフセット成分の量に応じたコードが生成される。当該コードは、DAコンバータに入力され、デジタル信号からアナログ信号(DCオフセット電流)に変換される。そして、当該DCオフセット電流は、受信側差動増幅器AMP1の差動入力端子RXIN,RXINBに帰還される。そして、当該DCオフセット電流が抵抗器R1,R2に流れることにより、DCオフセット補正(DCオフセット電圧の補正)がなされる。   Patent Document 3 discloses a technique related to a direct conversion wireless communication apparatus. In the technique according to Patent Document 3, the converted digital signal is subjected to arithmetic processing in a logic unit, and a DC offset component is extracted. Then, a code corresponding to the amount of the extracted DC offset component is generated in the logic unit. The code is input to the DA converter and converted from a digital signal to an analog signal (DC offset current). The DC offset current is fed back to the differential input terminals RXIN and RXINB of the reception side differential amplifier AMP1. Then, when the DC offset current flows through the resistors R1 and R2, DC offset correction (DC offset voltage correction) is performed.

特許文献4には、DCオフセットキャンセル回路に関する技術が開示されている。特許文献4にかかる制御部は、PGAの利得を変更した場合、メモリに記憶されたDCオフセット値テーブルを参照し、変更後の利得に対応するDCオフセット値(記憶値)を加算器に出力する。   Patent Document 4 discloses a technique related to a DC offset cancel circuit. When the gain of the PGA is changed, the control unit according to Patent Document 4 refers to the DC offset value table stored in the memory and outputs a DC offset value (stored value) corresponding to the changed gain to the adder. .

特表2009−502062号公報Special table 2009-502062 特開2005−109551号公報JP 2005-109551 A 特開2008−016920号公報JP 2008-016920 A 特開2005−072895号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-072895

しかしながら、上述したデジタルマイクロフォン用IC900では、プリアンプ回路92の出力信号に加えるDCオフセット値が大きい場合、プリアンプの歪み特性が劣化する可能性があるという問題点がある。その理由は、上述した関連技術では、プロセスバラツキ、クロック信号周波数範囲及び温度変動などの影響を考慮して、DCオフセットに本来必要な量の数倍程度のマージンを加える必要があるためである。   However, the above-described digital microphone IC 900 has a problem that the distortion characteristics of the preamplifier may be deteriorated when the DC offset value added to the output signal of the preamplifier circuit 92 is large. The reason is that in the related art described above, it is necessary to add a margin several times the amount originally necessary for the DC offset in consideration of the effects of process variation, clock signal frequency range, temperature fluctuation, and the like.

式(1)に示したように、トーン周波数はDCオフセット値だけでなく、クロック周波数にも影響を受ける。汎用のマイクロフォン用ICのクロック周波数は、1MHzから数MHzの範囲が一般的である。クロック周波数が低ければ、トーン周波数が低周波側にシフトする。関連技術では、DCオフセット値が最低クロック周波数の場合でも、トーン周波数を音声帯域(〜20kHz)以上にシフトさせる必要がある。さらに、プロセスバラツキ及び温度変動などの影響を考慮すると、DCオフセット値が50mVから百数十mVが必要になることが分かる。   As shown in Equation (1), the tone frequency is affected not only by the DC offset value but also by the clock frequency. The clock frequency of a general-purpose microphone IC is generally in the range of 1 MHz to several MHz. If the clock frequency is low, the tone frequency is shifted to the low frequency side. In the related art, even when the DC offset value is the lowest clock frequency, it is necessary to shift the tone frequency to the voice band (˜20 kHz) or more. Furthermore, when the influence of process variations and temperature fluctuations is taken into consideration, it can be seen that a DC offset value of 50 mV to several tens of mV is required.

例えば、Freqsが1MHzかつFSが2.4Vppである場合、DCオフセット値の最小値は、以下の式(2)の通りとなる。

Figure 2012186715
For example, when Freqs is 1 MHz and FS is 2.4 Vpp, the minimum value of the DC offset value is expressed by the following equation (2).
Figure 2012186715

そして、プロセスバラツキ及び温度変動などの影響を±100%変動と仮定すると、DCオフセット値を以下の式(3)程度に設計する必要がある。

Figure 2012186715
Then, assuming that the effects of process variation and temperature fluctuation are ± 100% fluctuation, it is necessary to design the DC offset value to the following expression (3).
Figure 2012186715

一方、例えば、Freqsが2.4MHzで、バラツキ影響なしと仮定した場合は、DCオフセット値は20mVあれば、トーンに起因する信号帯域内のSNR(Signal−to−Noise Ratio)劣化がなくなる。   On the other hand, for example, assuming that Freqs is 2.4 MHz and there is no variation effect, if the DC offset value is 20 mV, there is no SNR (Signal-to-Noise Ratio) degradation in the signal band caused by the tone.

また、上述した特許文献1乃至4に開示された技術を用いたとしても、DCオフセットに本来必要な量の数倍程度のマージンを加える必要があるため、同様に、上述した課題を解決することはできない。   Further, even if the techniques disclosed in Patent Documents 1 to 4 described above are used, it is necessary to add a margin several times the amount originally necessary for the DC offset. I can't.

本発明の第1の態様にかかる信号変換装置は、
入力アナログ信号を増幅して出力するプリアンプ回路と、
入力クロックのサイクルに応じて、前記プリアンプ回路からの出力に基づくアナログ信号をデジタル信号へ変換するAD変換器と、
前記入力クロックの周波数に応じて、前記デジタル信号へ変換される前のアナログ信号である変換前アナログ信号の調整を制御する調整制御回路と、
を備える。
The signal conversion device according to the first aspect of the present invention includes:
A preamplifier circuit that amplifies and outputs an input analog signal;
An AD converter that converts an analog signal based on an output from the preamplifier circuit into a digital signal according to a cycle of an input clock; and
An adjustment control circuit that controls adjustment of the analog signal before conversion, which is an analog signal before being converted into the digital signal, according to the frequency of the input clock;
Is provided.

本発明の第2の態様にかかる信号変換方法は、
入力アナログ信号を増幅し、
前記増幅後のアナログ信号からデジタル信号へ変換するAD変換器を動作させる入力クロックの周波数に応じて、前記デジタル信号へ変換される前のアナログ信号である変換前アナログ信号を調整し、
前記入力クロックのサイクルに応じて、前記増幅後かつ前記調整後のアナログ信号をデジタル信号へ変換する
ことを特徴とする。
The signal conversion method according to the second aspect of the present invention includes:
Amplifies the input analog signal,
According to the frequency of an input clock that operates an AD converter that converts the amplified analog signal to a digital signal, an analog signal before conversion that is an analog signal before being converted to the digital signal is adjusted,
The amplified and adjusted analog signal is converted into a digital signal in accordance with the cycle of the input clock.

上述したように、増幅後かつ未調整のアナログ信号をそのままデジタル信号へ変換した場合には、所定の周波数帯域内にトーンが発生する恐れがある。そこで、上述した本発明の第1及び第2の態様では、少なくともAD変換前のアナログ信号に対して所定の調整を行うため、所定の周波数帯域外へトーンをシフトさせることが可能となる。そのため、AD変換後のデジタル信号におけるノイズの発生を抑えることができる。   As described above, when an amplified and unadjusted analog signal is converted into a digital signal as it is, a tone may be generated within a predetermined frequency band. Therefore, in the first and second aspects of the present invention described above, at least the analog signal before AD conversion is subjected to predetermined adjustment, so that the tone can be shifted out of the predetermined frequency band. Therefore, the generation of noise in the digital signal after AD conversion can be suppressed.

本発明により、ADCのSNRを向上し、かつ、マイクロフォン用IC全体の歪み特性の劣化を最低限に抑えるための信号変換装置及び信号変換方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a signal conversion apparatus and a signal conversion method for improving the SNR of an ADC and minimizing the deterioration of distortion characteristics of the entire microphone IC.

本発明の実施の形態1にかかるマイクロフォン用ICの回路構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit structure of IC for microphones concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1にかかるDCオフセット制御ブロックの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the DC offset control block concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1にかかるクロック周波数検出回路の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a clock frequency detection circuit according to a first exemplary embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1にかかる遅延回路の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a delay circuit according to a first exemplary embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1にかかるシュミットトリガ回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the Schmitt trigger circuit concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1にかかるレジスタに格納されるデータの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the data stored in the register concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1にかかる調整制御処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the adjustment control process concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1にかかるプリアンプ回路の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a preamplifier circuit according to a first exemplary embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態2にかかるマイクロフォン用ICの回路構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit structure of IC for microphones concerning Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2にかかるDCオフセット制御ブロックの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the DC offset control block concerning Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2にかかるレジスタに格納されるデータの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the data stored in the register concerning Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2にかかるフィードバック制御回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the feedback control circuit concerning Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2にかかる調整制御処理の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of the adjustment control process concerning Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3にかかるマイクロフォン用ICの回路構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit structure of IC for microphones concerning Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4にかかるマイクロフォン用ICの回路構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit structure of IC for microphones concerning Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5にかかるマイクロフォン用ICの回路構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit structure of IC for microphones concerning Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態5にかかるADCの回路構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit structure of ADC concerning Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態6にかかるマイクロフォン用ICの回路構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit structure of IC for microphones concerning Embodiment 6 of this invention. 関連技術にかかるデジタルマイクロフォン用ICの回路構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit structure of IC for digital microphones concerning related technology.

以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略する。   Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted as necessary for the sake of clarity.

<発明の実施の形態1>
図1は、本発明の実施の形態1にかかるマイクロフォン用IC100の回路構成を示すブロック図である。マイクロフォン用IC100は、外部から印加された電源電圧VDD及びクロック信号CLKにより動作する。そして、マイクロフォン用IC100は、入力アナログ信号である入力信号INを受け付けて、増幅、調整及びデジタル信号への変換を行った後に、出力デジタル信号である出力信号OUTとして出力する。マイクロフォン用IC100は、LDO11と、プリアンプ回路12と、ADC13と、DCオフセット制御ブロック14とを備える。
<Embodiment 1 of the Invention>
FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a microphone IC 100 according to the first embodiment of the present invention. The microphone IC 100 is operated by the power supply voltage VDD and the clock signal CLK applied from the outside. The microphone IC 100 receives an input signal IN that is an input analog signal, performs amplification, adjustment, and conversion into a digital signal, and then outputs the signal as an output signal OUT that is an output digital signal. The microphone IC 100 includes an LDO 11, a preamplifier circuit 12, an ADC 13, and a DC offset control block 14.

LDO11は、外部から印加された電源電圧VDDをプリアンプ回路12及びADC13に供給する。尚、LDO11は、図19のLDO91と同等の構成を用いることが可能である。   The LDO 11 supplies the power supply voltage VDD applied from the outside to the preamplifier circuit 12 and the ADC 13. The LDO 11 can use the same configuration as the LDO 91 of FIG.

プリアンプ回路12は、LDO11から供給された電源電圧VDDにより動作し、入力アナログ信号である入力信号INを増幅して、出力信号OUTA及び出力信号OUTBをADC13へ出力する。ここでは、プリアンプ回路12は、出力信号OUTA及び出力信号OUTBを増幅後の出力信号を差動信号として出力する。そして、出力信号OUTA及び出力信号OUTBは、差動信号を構成する第1信号及び第2信号といえる。また、プリアンプ回路12は、後述するDCオフセット制御ブロック14からの制御信号に応じて、入力信号INを調整する。つまり、出力信号OUTA及び出力信号OUTBは、プリアンプ回路12により入力信号INから増幅及び調整された信号である。尚、プリアンプ回路12が行う入力信号INの増幅及び調整の順序はいずれが先であってもよい。尚、プリアンプ回路12は、マイクロフォンから出力される音声アナログ信号に対して増幅を行うものであるが、これに限定されない。   The preamplifier circuit 12 operates with the power supply voltage VDD supplied from the LDO 11, amplifies the input signal IN that is an input analog signal, and outputs the output signal OUTA and the output signal OUTB to the ADC 13. Here, the preamplifier circuit 12 outputs an output signal obtained by amplifying the output signal OUTA and the output signal OUTB as a differential signal. The output signal OUTA and the output signal OUTB can be said to be a first signal and a second signal that constitute a differential signal. The preamplifier circuit 12 adjusts the input signal IN according to a control signal from a DC offset control block 14 described later. That is, the output signal OUTA and the output signal OUTB are signals amplified and adjusted from the input signal IN by the preamplifier circuit 12. Note that the order of amplification and adjustment of the input signal IN performed by the preamplifier circuit 12 may be any first. The preamplifier circuit 12 amplifies the audio analog signal output from the microphone, but is not limited thereto.

ADC13は、LDO11から供給された電源電圧VDDにより動作し、入力クロックであるクロック信号CLKのサイクルに応じて、プリアンプ回路12からの出力に基づくアナログ信号をデジタル信号へ変換するAD変換器である。具体的には、ADC13は、プリアンプ回路12からの出力として、増幅後かつ調整後のアナログ信号である出力信号OUTA及び出力信号OUTBに対してデジタル信号への変換を行い、出力信号OUTとして外部へ出力する。ADC13は、デルタシグマAD変換器であることが望ましいが、これに限定されない。尚、ADC13は、図19のADC93と同等の構成を用いることが可能である。   The ADC 13 is an AD converter that operates with the power supply voltage VDD supplied from the LDO 11 and converts an analog signal based on the output from the preamplifier circuit 12 into a digital signal according to the cycle of the clock signal CLK that is an input clock. Specifically, the ADC 13 converts the output signal OUTA and the output signal OUTB, which are analog signals after amplification and adjustment, into digital signals as the output from the preamplifier circuit 12, and outputs the output signal OUT to the outside as the output signal OUT. Output. The ADC 13 is desirably a delta sigma AD converter, but is not limited thereto. The ADC 13 can use a configuration equivalent to the ADC 93 of FIG.

DCオフセット制御ブロック14は、ADC13を動作させるクロック信号CLKの周波数に応じて、ADC13によりデジタル信号へ変換される前のアナログ信号である変換前アナログ信号の調整を制御する調整制御回路である。ここで、DCオフセット制御ブロック14は、クロック信号CLKの周波数に応じて、DCオフセット量を決定し、当該決定されたDCオフセット量を用いて、変換前アナログ信号の調整を制御する。ここで、DCオフセット量とは、差動信号を構成する第1信号と第2信号の直流バイアス電圧の差である。さらに、DCオフセット制御ブロック14は、決定したDCオフセット量に基づき変換前アナログ信号を調整させる制御信号SCをプリアンプ回路12へ出力する。これにより、DCオフセット制御ブロック14は、プリアンプ回路12による変換前アナログ信号の調整を制御できる。   The DC offset control block 14 is an adjustment control circuit that controls adjustment of a pre-conversion analog signal that is an analog signal before being converted into a digital signal by the ADC 13 according to the frequency of the clock signal CLK that operates the ADC 13. Here, the DC offset control block 14 determines the DC offset amount according to the frequency of the clock signal CLK, and controls the adjustment of the pre-conversion analog signal using the determined DC offset amount. Here, the DC offset amount is a difference between the DC bias voltages of the first signal and the second signal constituting the differential signal. Further, the DC offset control block 14 outputs a control signal SC for adjusting the pre-conversion analog signal based on the determined DC offset amount to the preamplifier circuit 12. Thereby, the DC offset control block 14 can control the adjustment of the analog signal before conversion by the preamplifier circuit 12.

図2は、本発明の実施の形態1にかかるDCオフセット制御ブロック14の構成を示すブロック図である。DCオフセット制御ブロック14は、クロック周波数検出回路141と、レジスタ142とを備える。クロック周波数検出回路141は、受け付けたクロック信号CLKにおける周波数を検出し、検出した周波数を周波数情報FIとしてレジスタ142へ出力する。例えば、クロック周波数検出回路141は、クロック信号CLKが予め定めた周波数(以下、判定周波数と呼ぶ。)を超えるか否かを判定し、判定結果をHigh又はLowの信号としてレジスタ142へ出力する。   FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the DC offset control block 14 according to the first exemplary embodiment of the present invention. The DC offset control block 14 includes a clock frequency detection circuit 141 and a register 142. The clock frequency detection circuit 141 detects the frequency in the received clock signal CLK, and outputs the detected frequency to the register 142 as frequency information FI. For example, the clock frequency detection circuit 141 determines whether or not the clock signal CLK exceeds a predetermined frequency (hereinafter referred to as a determination frequency), and outputs the determination result to the register 142 as a High or Low signal.

図3は、本発明の実施の形態1にかかるクロック周波数検出回路141の構成を示すブロック図である。クロック周波数検出回路141は、遅延回路1411と、シュミットトリガ回路1412と、インバータ1413と、フリップフロップ1414とを備える。クロック周波数検出回路141は、受け付けたクロック信号CLKを遅延回路1411及びインバータ1413へ供給し、遅延回路1411の後段にはシュミットトリガ回路1412を接続する。そして、クロック周波数検出回路141は、フリップフロップ1414のデータ入力端子Dにシュミットトリガ回路1412の出力を接続し、フリップフロップ1414のクロック端子にインバータ1413の出力を接続し、出力信号OUTとして出力する。   FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the clock frequency detection circuit 141 according to the first exemplary embodiment of the present invention. The clock frequency detection circuit 141 includes a delay circuit 1411, a Schmitt trigger circuit 1412, an inverter 1413, and a flip-flop 1414. The clock frequency detection circuit 141 supplies the received clock signal CLK to the delay circuit 1411 and the inverter 1413, and a Schmitt trigger circuit 1412 is connected to the subsequent stage of the delay circuit 1411. The clock frequency detection circuit 141 connects the output of the Schmitt trigger circuit 1412 to the data input terminal D of the flip-flop 1414, connects the output of the inverter 1413 to the clock terminal of the flip-flop 1414, and outputs the output signal OUT.

ここで、遅延回路1411の一例を図4に示す。遅延回路1411における出力信号OUTの立ち上がりの遅延時間Trは、電流源Idから流れる電流と負荷容量Cdの比により定めることができる(Tr=Cd/Id)。また、シュミットトリガ回路1412の一例を図5に示す。   An example of the delay circuit 1411 is shown in FIG. The delay time Tr of the rise of the output signal OUT in the delay circuit 1411 can be determined by the ratio of the current flowing from the current source Id and the load capacitance Cd (Tr = Cd / Id). An example of the Schmitt trigger circuit 1412 is shown in FIG.

ここで、クロック周波数検出回路141における周波数を検出する動作について説明する。まず、クロック信号CLKの周波数が判定周波数より十分に小さい場合(クロック周波数<<判定周波数)、クロック周波数検出回路141は、常にLowを出力する。一方、クロック信号CLKの周波数が判定周波数より大きい場合(クロック周波数>判定周波数)、クロック周波数検出回路141は、クロック信号CLKをそのまま出力する。   Here, the operation of detecting the frequency in the clock frequency detection circuit 141 will be described. First, when the frequency of the clock signal CLK is sufficiently smaller than the determination frequency (clock frequency << determination frequency), the clock frequency detection circuit 141 always outputs Low. On the other hand, when the frequency of the clock signal CLK is higher than the determination frequency (clock frequency> determination frequency), the clock frequency detection circuit 141 outputs the clock signal CLK as it is.

具体的には、クロック信号CLKの周波数が判定周波数より十分に小さい場合(クロック周波数<<判定周波数)とは、遅延回路1411からの出力信号の立ち上がりに対してクロック信号CLKの周期が十分遅い場合である。この場合、遅延回路1411からの出力信号の立ち上がり電圧がシュミットトリガ回路1412のしきい値を超える。そのため、シュミットトリガ回路1412は、しきい値を超えた場合Highを反転してLowを出力する。そして、フリップフロップ1414のデータ入力端子Dを介して入力される信号は、クロック信号CLKと比べて常に遅延するため、フリップフロップ1414の出力は常にLowとなる。   Specifically, when the frequency of the clock signal CLK is sufficiently lower than the determination frequency (clock frequency << determination frequency), the period of the clock signal CLK is sufficiently slow with respect to the rise of the output signal from the delay circuit 1411. It is. In this case, the rising voltage of the output signal from the delay circuit 1411 exceeds the threshold value of the Schmitt trigger circuit 1412. Therefore, the Schmitt trigger circuit 1412 inverts High and outputs Low when the threshold value is exceeded. Since the signal input via the data input terminal D of the flip-flop 1414 is always delayed as compared with the clock signal CLK, the output of the flip-flop 1414 is always low.

一方、クロック信号CLKの周波数が判定周波数より大きい場合(クロック周波数>判定周波数)とは、遅延回路1411からの出力信号の立ち上がりに対して入力クロックが速い場合である。この場合、遅延回路1411からの出力信号の立ち上がり電圧がシュミットトリガ回路1412のしきい値を超えない。そのため、シュミットトリガ回路1412は、Lowに固定した信号を出力する。その後、フリップフロップ1414は、クロック信号CLKに同期してHigh又はLowの信号を出力する。   On the other hand, the case where the frequency of the clock signal CLK is higher than the determination frequency (clock frequency> determination frequency) is a case where the input clock is faster than the rise of the output signal from the delay circuit 1411. In this case, the rising voltage of the output signal from the delay circuit 1411 does not exceed the threshold value of the Schmitt trigger circuit 1412. Therefore, the Schmitt trigger circuit 1412 outputs a signal fixed to Low. Thereafter, the flip-flop 1414 outputs a High or Low signal in synchronization with the clock signal CLK.

このため、DCオフセットを切り替えるためのしきい値となる判定周波数は、遅延回路1411の出力電流、負荷容量及びシュミットトリガ回路1412のトリガ閾値(HighからLowへ反転する際の電圧値)により設定できることとなる。   For this reason, the determination frequency serving as a threshold value for switching the DC offset can be set by the output current of the delay circuit 1411, the load capacitance, and the trigger threshold value of the Schmitt trigger circuit 1412 (voltage value when reversing from High to Low). It becomes.

図2に戻り説明する。レジスタ142には、検出される周波数に対応付けて制御信号SCの値が予め格納されている。制御信号SCは、プリアンプ回路12にてDCオフセット量を制御させるための信号である。そのため、DCオフセット制御ブロック14は、クロック周波数検出回路141により検出される周波数情報FIに応じて、レジスタ142に格納された制御信号SCの値を選択し、選択した制御信号SCをプリアンプ回路12へ出力する。このとき、DCオフセット制御ブロック14は、入力クロックの周波数が所定値より大きい場合、当該周波数が所定値未満である場合に比べて小さくなるようにDCオフセット量を決定する。   Returning to FIG. The register 142 stores a value of the control signal SC in advance in association with the detected frequency. The control signal SC is a signal for causing the preamplifier circuit 12 to control the DC offset amount. Therefore, the DC offset control block 14 selects the value of the control signal SC stored in the register 142 in accordance with the frequency information FI detected by the clock frequency detection circuit 141, and sends the selected control signal SC to the preamplifier circuit 12. Output. At this time, the DC offset control block 14 determines the DC offset amount so that when the frequency of the input clock is larger than a predetermined value, the frequency becomes smaller than that when the frequency is lower than the predetermined value.

図6は、本発明の実施の形態1にかかるレジスタ142に格納されるデータの例を示す図である。図6では、周波数FAに制御信号SCAが、周波数FBに制御信号SCBがそれぞれ対応付けられていることを示す。例えば、周波数FAが周波数FBより大きい場合、制御信号SCAは制御信号SCBよりDCオフセット量が小さくなるような制御指示を含むものとする。尚、制御信号SCA及び制御信号SCBは、周波数情報FIに応じて、プリアンプ回路12のDCオフセット切替信号値ということもできる。つまり、DCオフセット制御ブロック14は、当該切替信号値によって、プリアンプ回路12のDCオフセット量の調整を制御する。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of data stored in the register 142 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6 shows that the control signal SCA is associated with the frequency FA, and the control signal SCB is associated with the frequency FB. For example, when the frequency FA is greater than the frequency FB, the control signal SCA includes a control instruction that causes a DC offset amount to be smaller than that of the control signal SCB. Note that the control signal SCA and the control signal SCB can also be referred to as DC offset switching signal values of the preamplifier circuit 12 in accordance with the frequency information FI. That is, the DC offset control block 14 controls the adjustment of the DC offset amount of the preamplifier circuit 12 according to the switching signal value.

図7は、本発明の実施の形態1にかかる調整制御処理の流れを示すフローチャートである。まず、DCオフセット制御ブロック14は、クロック周波数検出回路141においてクロック信号CLKにおけるクロック周波数を検出する(S11)。次に、DCオフセット制御ブロック14は、レジスタ142を参照して、検出した周波数から制御信号を選択する(S12)。そして、DCオフセット制御ブロック14は、選択した制御信号をプリアンプ回路12へ出力する(S13)。   FIG. 7 is a flowchart showing the flow of the adjustment control process according to the first embodiment of the present invention. First, the DC offset control block 14 detects the clock frequency in the clock signal CLK in the clock frequency detection circuit 141 (S11). Next, the DC offset control block 14 refers to the register 142 and selects a control signal from the detected frequency (S12). Then, the DC offset control block 14 outputs the selected control signal to the preamplifier circuit 12 (S13).

図8は、本発明の実施の形態1にかかるプリアンプ回路12の構成の一例を示すブロック図である。ここでは、2段アンプ構成とした場合の例を示している。図8では、初段アンプの片側の電流源の値を調整することで、初段の出力のDCバイアスの差を変えることができる。そして、次段バッファアンプ(AMP)を介して、初段アンプで変えられたDCオフセットを増幅し、ADC13に必要なDCオフセット量を生成する。   FIG. 8 is a block diagram showing an example of the configuration of the preamplifier circuit 12 according to the first exemplary embodiment of the present invention. Here, an example in the case of a two-stage amplifier configuration is shown. In FIG. 8, by adjusting the value of the current source on one side of the first stage amplifier, the difference in the DC bias of the first stage output can be changed. Then, the DC offset changed by the first stage amplifier is amplified via the next stage buffer amplifier (AMP) to generate a DC offset amount necessary for the ADC 13.

つまり、プリアンプ回路12は、DCオフセット制御ブロック14からの制御信号SCに応じて入力アナログ信号である入力信号INを調整し、かつ、当該入力アナログ信号をAMPにより増幅してADC13へ出力する。ここで、プリアンプ回路12は、入力信号INの調整のために制御信号SCに応じて電流を変化させる可変電流源VIdを有する。つまり、プリアンプ回路12は、制御信号SCに基づく指示により入力信号INにDCオフセット量を加えた信号を生成し、当該信号に対してAMPにより増幅させる。尚、図8では、可変電流源VIdの数が2個の例を示したが、これに限定されない。また、入力信号INの調整の手段はこれに限定されない。   That is, the preamplifier circuit 12 adjusts the input signal IN, which is an input analog signal, in accordance with the control signal SC from the DC offset control block 14, and amplifies the input analog signal by the AMP and outputs it to the ADC 13. Here, the preamplifier circuit 12 includes a variable current source VId that changes the current in accordance with the control signal SC in order to adjust the input signal IN. That is, the preamplifier circuit 12 generates a signal obtained by adding a DC offset amount to the input signal IN according to an instruction based on the control signal SC, and amplifies the signal by AMP. Although FIG. 8 shows an example in which the number of variable current sources VId is two, the present invention is not limited to this. Further, the means for adjusting the input signal IN is not limited to this.

DCオフセット制御ブロック14は、マイクロフォン用IC100のクロック信号CLKをクロック周波数検出回路141において検出し、レジスタ142に格納されたクロック周波数に対応するDCオフセットの設定値を特定し、特定された設定値を調整に用いるDCオフセット量として決定する。そのため、レジスタ142には、予め周波数と設定値とを対応付けて格納しておくものとする。   The DC offset control block 14 detects the clock signal CLK of the microphone IC 100 in the clock frequency detection circuit 141, specifies the set value of the DC offset corresponding to the clock frequency stored in the register 142, and sets the specified set value. It is determined as the DC offset amount used for adjustment. Therefore, it is assumed that the register 142 stores the frequency and the set value in association with each other in advance.

尚、上記では、レジスタ142を用いたDCオフセット量の決定方法を示したが、DCオフセット制御ブロック14内で逐次、検出した周波数に基づいた演算により設定値を求めても良い。尚、クロック信号CLKの周波数が高い場合、式(1)によって、必要なDCオフセット量を低めに設定するとよく。逆に、クロック信号CLKの周波数が低い場合は、式(1)によって、DCオフセット量を高めに設定するとよい。   Although the method for determining the DC offset amount using the register 142 has been described above, the set value may be obtained by calculation based on the frequency detected sequentially in the DC offset control block 14. When the frequency of the clock signal CLK is high, the required DC offset amount may be set to a low value according to the equation (1). On the other hand, when the frequency of the clock signal CLK is low, the DC offset amount may be set higher by the equation (1).

このように、本発明の実施の形態1により、ADCにトーンを音声帯域外にシフトするために必要最小限のDCオフセット量に調整することにより、過剰なDCオフセット量のマージンに起因する歪み特性などの劣化を抑えることができる。   As described above, according to the first embodiment of the present invention, the distortion characteristic caused by the margin of the excessive DC offset amount is adjusted by adjusting the ADC to the minimum DC offset amount necessary for shifting the tone out of the voice band. Degradation such as can be suppressed.

<発明の実施の形態2>
上述した発明の実施の形態1にかかるプリアンプ回路12は、DCオフセット制御ブロック14からの制御信号SCにより定まるDCオフセット量を用いて入力信号INを調整し、かつ、増幅して出力信号OUTA及びOUTBを出力する。しかし、発明の実施の形態1にかかるDCオフセット制御ブロック14により決定されたDCオフセット量のみにより、入力信号INが常に正確に調整されるとは限らない。その理由は、調整対象のDCオフセット量は、制御信号SCにより定まるのみならず、温度変動及びプロセスバラツキによる影響により変動する場合があるためである。
<Embodiment 2 of the Invention>
The preamplifier circuit 12 according to the first embodiment of the present invention described above adjusts and amplifies the input signal IN using the DC offset amount determined by the control signal SC from the DC offset control block 14 and outputs the output signals OUTA and OUTB. Is output. However, the input signal IN is not always adjusted accurately only by the DC offset amount determined by the DC offset control block 14 according to the first embodiment of the invention. The reason for this is that the DC offset amount to be adjusted is not only determined by the control signal SC, but also may vary due to temperature fluctuations and process variations.

そこで、本発明の実施の形態2にかかるマイクロフォン用IC200は、温度変動及びプロセスバラツキによるDCオフセット量の変動を考慮し、上述したマイクロフォン用IC100に改良を加えたものである。   Therefore, the microphone IC 200 according to the second embodiment of the present invention is an improvement of the above-described microphone IC 100 in consideration of fluctuations in the DC offset due to temperature fluctuations and process variations.

図9は、本発明の実施の形態2にかかるマイクロフォン用IC200の回路構成を示すブロック図である。図1との違いとして、具体的には、プリアンプ回路22から出力される出力信号OUTA及びOUTBをDCオフセット制御ブロック24へ接続し、DCオフセット制御ブロック14がDCオフセット制御ブロック24に置き換わったものである。尚、LDO21、プリアンプ回路22及びADC23は、図1のLDO11、プリアンプ回路12及びADC13と同等の構成であるため、詳細な説明を省略する。   FIG. 9 is a block diagram showing a circuit configuration of the microphone IC 200 according to the second embodiment of the present invention. As a difference from FIG. 1, specifically, output signals OUTA and OUTB output from the preamplifier circuit 22 are connected to the DC offset control block 24, and the DC offset control block 14 is replaced with the DC offset control block 24. is there. The LDO 21, the preamplifier circuit 22, and the ADC 23 have the same configuration as the LDO 11, the preamplifier circuit 12, and the ADC 13 in FIG.

DCオフセット制御ブロック24は、プリアンプ回路22の出力のDCオフセット量を検出する。そして、DCオフセット制御ブロック24は、DCオフセット制御ブロック14と同様に周波数情報に基づいてDCオフセット量を決定する。そして、DCオフセット制御ブロック24は、決定されたDCオフセット量と検出したDCオフセット量とを比較し、プリアンプ回路22にフィードバックをかける。検出されたDCオフセット量が小さい場合は、DCオフセット制御ブロック24がDCオフセット量を増やすようにプリアンプ回路22へ制御信号SCを出力する。逆に、検出されたDCオフセット量が大きい場合は、DCオフセット制御ブロック24がDCオフセット量を減らすようにプリアンプ回路22へ制御信号SCを出力する。つまり、DCオフセット制御ブロック24は、プリアンプ回路22から出力されたアナログ信号である出力信号OUTA及びOUTBに基づくDCオフセット量を検出し、クロック信号CLKの周波数と検出されたDCオフセット量とに応じて、調整に用いるDCオフセット量を決定する。これにより、温度変動及びプロセスバラツキによるDCオフセット量の変動を考慮してより正確にDCオフセット量を調整することができる。   The DC offset control block 24 detects the DC offset amount of the output of the preamplifier circuit 22. Then, the DC offset control block 24 determines the DC offset amount based on the frequency information in the same manner as the DC offset control block 14. The DC offset control block 24 compares the determined DC offset amount with the detected DC offset amount, and applies feedback to the preamplifier circuit 22. When the detected DC offset amount is small, the DC offset control block 24 outputs a control signal SC to the preamplifier circuit 22 so as to increase the DC offset amount. Conversely, when the detected DC offset amount is large, the DC offset control block 24 outputs a control signal SC to the preamplifier circuit 22 so as to reduce the DC offset amount. That is, the DC offset control block 24 detects the DC offset amount based on the output signals OUTA and OUTB, which are analog signals output from the preamplifier circuit 22, and depends on the frequency of the clock signal CLK and the detected DC offset amount. The DC offset amount used for adjustment is determined. As a result, the DC offset amount can be adjusted more accurately in consideration of variations in the DC offset amount due to temperature variations and process variations.

図10は、本発明の実施の形態2にかかるDCオフセット制御ブロック24の構成を示すブロック図である。DCオフセット制御ブロック24は、クロック周波数検出回路241と、レジスタ242と、フィードバック制御回路243とを備える。尚、クロック周波数検出回路241は、上述したクロック周波数検出回路141と同等の構成であるため、詳細な説明を省略する。   FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of the DC offset control block 24 according to the second exemplary embodiment of the present invention. The DC offset control block 24 includes a clock frequency detection circuit 241, a register 242, and a feedback control circuit 243. Note that the clock frequency detection circuit 241 has the same configuration as the clock frequency detection circuit 141 described above, and thus detailed description thereof is omitted.

レジスタ242には、検出される周波数に対応付けて設定値SVの値が予め格納されている。設定値SVは、プリアンプ回路12にて調整されるDCオフセット量の値、すなわち、DCオフセット値である。図11は、本発明の実施の形態2にかかるレジスタ242に格納されるデータの例を示す図である。図11では、周波数FAにDCオフセットSVAが、周波数FBにDCオフセットSVBがそれぞれ対応付けられていることを示す。例えば、周波数FAが周波数FBより大きい場合、DCオフセットSVAはDCオフセットSVBより小さい値であるものとする。   The register 242 stores a value of the set value SV in advance in association with the detected frequency. The set value SV is a value of a DC offset amount adjusted by the preamplifier circuit 12, that is, a DC offset value. FIG. 11 is a diagram illustrating an example of data stored in the register 242 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 11 shows that the DC offset SVA is associated with the frequency FA, and the DC offset SVB is associated with the frequency FB. For example, when the frequency FA is greater than the frequency FB, the DC offset SVA is assumed to be smaller than the DC offset SVB.

図10に戻って説明する。フィードバック制御回路243は、レジスタ242から設定値SVを受け付け、プリアンプ回路22から出力信号OUTA及びOUTBを受け付け、制御信号SCをプリアンプ回路22へ出力する。フィードバック制御回路243は、判定回路2431と、出力DCオフセット検出回路2432とを備える。まず、クロック周波数検出回路241及びレジスタ242は、式(1)に示すような必要なDCオフセット量を決定する。また、出力DCオフセット検出回路2432は、出力信号OUTA及びOUTBから実際のDCオフセット量を検出する。その後、判定回路2431は、検出された実際のDCオフセット量と決定されたDCオフセット量とを比較することで、最適なDCオフセット量を判定し、制御信号SCを出力する。これにより、プリアンプ回路22は、DCオフセット量を最適値に調整することができる。   Returning to FIG. The feedback control circuit 243 receives the set value SV from the register 242, receives the output signals OUTA and OUTB from the preamplifier circuit 22, and outputs the control signal SC to the preamplifier circuit 22. The feedback control circuit 243 includes a determination circuit 2431 and an output DC offset detection circuit 2432. First, the clock frequency detection circuit 241 and the register 242 determine a necessary DC offset amount as shown in Expression (1). The output DC offset detection circuit 2432 detects an actual DC offset amount from the output signals OUTA and OUTB. Thereafter, the determination circuit 2431 determines the optimum DC offset amount by comparing the detected actual DC offset amount with the determined DC offset amount, and outputs the control signal SC. Thereby, the preamplifier circuit 22 can adjust the DC offset amount to an optimum value.

図12は、本発明の実施の形態2にかかるフィードバック制御回路243の一例の構成を示すブロック図である。フィードバック制御回路243は、プリアンプ回路22におけるDCオフセット量の検出及び判定を行う。フィードバック制御回路243は、受け付けた出力信号OUTA及びOUTBによるDCオフセット量の変動が抵抗を介して電流に変換される。そして、カレントミラー回路で増幅された後に、電圧に変換される。   FIG. 12 is a block diagram illustrating an exemplary configuration of the feedback control circuit 243 according to the second embodiment of the present invention. The feedback control circuit 243 detects and determines the DC offset amount in the preamplifier circuit 22. The feedback control circuit 243 converts the fluctuation of the DC offset amount due to the received output signals OUTA and OUTB into a current through a resistor. Then, after being amplified by the current mirror circuit, it is converted into a voltage.

判定回路2431は、例えば、コンパレータである。判定回路2431は、変換された電圧とリファレンス電圧とを比較する。例えば、変換された電圧がリファレンス電圧より高い場合は、判定回路2431の出力がHigh電位となる。一方、変換された電圧がリファレンス電圧より低い場合は、判定回路2431の出力がLow電位となる。   The determination circuit 2431 is, for example, a comparator. The determination circuit 2431 compares the converted voltage with the reference voltage. For example, when the converted voltage is higher than the reference voltage, the output of the determination circuit 2431 becomes a high potential. On the other hand, when the converted voltage is lower than the reference voltage, the output of the determination circuit 2431 becomes a low potential.

また、リファレンス電圧(DCオフセット判定の閾値、図12のVref)には、レジスタ242において選択された設定値SVの値を用いる。これにより、クロック信号CLKの周波数情報FIを判定回路2431に反映させることができる。つまり、リファレンス電圧の設定は、周波数情報FIに応じて変化させる。例えば、クロック信号CLKの周波数が高い場合、DCオフセットの設定値SVが低く設定される。これに伴い、判定回路2431でのリファレンス電圧も低く設定される。   Further, the value of the setting value SV selected in the register 242 is used as the reference voltage (the threshold value for DC offset determination, Vref in FIG. 12). Thereby, the frequency information FI of the clock signal CLK can be reflected in the determination circuit 2431. That is, the setting of the reference voltage is changed according to the frequency information FI. For example, when the frequency of the clock signal CLK is high, the DC offset set value SV is set low. Accordingly, the reference voltage in the determination circuit 2431 is also set low.

プリアンプ回路22は、図12の判定回路2431の出力である制御信号SCを受け付けて、DCオフセット量を調整する。例えば、図8のプリアンプ回路12を用いることができる。   The preamplifier circuit 22 receives the control signal SC that is the output of the determination circuit 2431 in FIG. 12, and adjusts the DC offset amount. For example, the preamplifier circuit 12 shown in FIG. 8 can be used.

図13は、本発明の実施の形態2にかかる調整制御処理の処理の流れを示すフローチャートである。まず、DCオフセット制御ブロック24は、ステップS11と同様に、クロック周波数検出回路241においてクロック信号CLKにおけるククロック周波数を検出する(S21)。次に、DCオフセット制御ブロック24は、レジスタ242を参照して、クロック信号CLKの周波数から設定値SVを選択する(S22)。また、ステップS21及びS22と並行して、DCオフセット制御ブロック24は、出力DCオフセット検出回路2432において出力信号OUTA及びOUTBからDCオフセット量を検出する(S23)。   FIG. 13 is a flowchart showing the flow of the adjustment control process according to the second embodiment of the present invention. First, the DC offset control block 24 detects the clock frequency in the clock signal CLK in the clock frequency detection circuit 241 as in step S11 (S21). Next, the DC offset control block 24 refers to the register 242 and selects the set value SV from the frequency of the clock signal CLK (S22). In parallel with steps S21 and S22, the DC offset control block 24 detects the DC offset amount from the output signals OUTA and OUTB in the output DC offset detection circuit 2432 (S23).

その後、DCオフセット制御ブロック24は、判定回路2431において、検出したDCオフセット量が設定値SVより大きいか否かを判定する(S24)。検出したDCオフセット量が設定値SVより大きいと判定した場合、DCオフセット制御ブロック24は、DCオフセット量を小さくする制御信号をプリアンプ回路22へ出力する(S25)。また、ステップS24において、検出したDCオフセット量が設定値SV以下と判定した場合、DCオフセット制御ブロック24は、DCオフセット量を大きくする制御信号をプリアンプ回路22へ出力する(S26)。   Thereafter, the DC offset control block 24 determines whether or not the detected DC offset amount is larger than the set value SV in the determination circuit 2431 (S24). When it is determined that the detected DC offset amount is larger than the set value SV, the DC offset control block 24 outputs a control signal for decreasing the DC offset amount to the preamplifier circuit 22 (S25). If it is determined in step S24 that the detected DC offset amount is equal to or less than the set value SV, the DC offset control block 24 outputs a control signal for increasing the DC offset amount to the preamplifier circuit 22 (S26).

このように、本発明の実施の形態2にかかるマイクロフォン用IC200は、実際に使用されるクロック周波数に応じてDCオフセット量を最適値に設定し、更に、プロセスバラツキ及び温度変動などの影響に起因してDCオフセット量が設定値からずれた場合、DCオフセット量を補償する機能を果たす。上述した関連技術では、DCオフセット量の補償がないため、全ての条件で音声帯域にトーンが発生しないように、DCオフセットを設計する必要がある。そして、DCオフセットのマージンを取りすぎると、プリアンプの歪み特性が悪くなる。それ比べて、本発明の実施の形態2は、クロック周波数に応じてDCオフセットを最適値に設定し、更にDCオフセット補償対策を実施することで、最低限必要なDCオフセット量だけが生成され、プリアンプの歪み特性劣化を抑えることが可能である。特に、今後低電圧化の進化のなかで、電圧マージンが少なくなり、DCオフセット量を抑えることが重要になってくる。   As described above, the microphone IC 200 according to the second embodiment of the present invention sets the DC offset amount to the optimum value according to the clock frequency actually used, and is further caused by the influence of process variation, temperature fluctuation, and the like. When the DC offset amount deviates from the set value, the DC offset amount is compensated. In the related art described above, since there is no compensation for the DC offset amount, it is necessary to design the DC offset so that no tone is generated in the voice band under all conditions. If the DC offset margin is too large, the distortion characteristics of the preamplifier deteriorate. In contrast, the second embodiment of the present invention sets the DC offset to an optimum value according to the clock frequency, and further implements DC offset compensation measures, so that only the minimum necessary DC offset amount is generated. It is possible to suppress the deterioration of distortion characteristics of the preamplifier. In particular, with the progress of lower voltage in the future, it becomes important to reduce the voltage margin and to suppress the DC offset amount.

<発明の実施の形態3>
図14は、本発明の実施の形態3にかかるマイクロフォン用IC300の回路構成を示すブロック図である。マイクロフォン用IC300は、LDO31と、プリアンプ回路32と、ADC33と、DCオフセット制御ブロック34と、加算器35とを備える。尚、LDO31及びADC33は、図1のLDO11及びADC13と同等の構成であるため、詳細な説明を省略する。また、プリアンプ回路32は、図19のプリアンプ回路92と同等の構成を用いることが可能であるため、詳細な説明を省略する。
<Third Embodiment of the Invention>
FIG. 14 is a block diagram showing a circuit configuration of a microphone IC 300 according to the third embodiment of the present invention. The microphone IC 300 includes an LDO 31, a preamplifier circuit 32, an ADC 33, a DC offset control block 34, and an adder 35. The LDO 31 and the ADC 33 have the same configuration as the LDO 11 and the ADC 13 in FIG. Further, since the preamplifier circuit 32 can use the same configuration as the preamplifier circuit 92 of FIG. 19, detailed description thereof is omitted.

DCオフセット制御ブロック34は、図1のDCオフセット制御ブロック14と同様に、ADC33を動作させるクロック信号CLKの周波数に応じて、ADC33によりデジタル信号へ変換される前のアナログ信号である変換前アナログ信号の調整を制御する調整制御回路である。ここで、DCオフセット制御ブロック34は、クロック信号CLKの周波数に応じて、DCオフセット量を決定する。そして、DCオフセット制御ブロック34は、決定したDCオフセット量に基づくアナログ信号SAを生成する。その後、DCオフセット制御ブロック34は、生成したアナログ信号SAを加算器35へ出力する。   Similar to the DC offset control block 14 of FIG. 1, the DC offset control block 34 is an analog signal before conversion that is an analog signal before being converted into a digital signal by the ADC 33 according to the frequency of the clock signal CLK that operates the ADC 33. It is the adjustment control circuit which controls the adjustment of. Here, the DC offset control block 34 determines the DC offset amount according to the frequency of the clock signal CLK. Then, the DC offset control block 34 generates an analog signal SA based on the determined DC offset amount. Thereafter, the DC offset control block 34 outputs the generated analog signal SA to the adder 35.

加算器35は、DCオフセット制御ブロック34により生成されたアナログ信号SAをプリアンプ回路32から出力されたアナログ信号に加算してADC33へ出力する。ここでは、加算器35は、出力信号OUTAにアナログ信号SAを加算している。但し、これに限定されない。例えば、DCオフセット制御ブロック34が決定したDCオフセット量に基づいて2つのアナログ信号を生成する場合、さらに、出力信号OUTBについて加算を行う加算器を追加することで、変換前アナログ信号の調整を実現しても構わない。   The adder 35 adds the analog signal SA generated by the DC offset control block 34 to the analog signal output from the preamplifier circuit 32 and outputs the result to the ADC 33. Here, the adder 35 adds the analog signal SA to the output signal OUTA. However, it is not limited to this. For example, when two analog signals are generated based on the DC offset amount determined by the DC offset control block 34, an adder that performs addition on the output signal OUTB is added to realize adjustment of the analog signal before conversion. It doesn't matter.

以上のことから、本発明の実施の形態3では、まず、上述した実施の形態1と同等の効果を奏することができる。さらに、本発明の実施の形態3にかかるマイクロフォン用IC300は、公知のLDO、プリアンプ回路及びADCを有するマイクロフォン用ICに、DCオフセット制御ブロック34及び加算器35を追加することにより、実現可能である。そのため、既存の構成を流用し、効率的な開発が可能となる。   From the above, in the third embodiment of the present invention, first, the same effect as in the first embodiment described above can be obtained. Furthermore, the microphone IC 300 according to the third embodiment of the present invention can be realized by adding a DC offset control block 34 and an adder 35 to a microphone IC having a known LDO, preamplifier circuit, and ADC. . Therefore, the existing configuration can be used and efficient development becomes possible.

<発明の実施の形態4>
図15は、本発明の実施の形態4にかかるマイクロフォン用IC400の回路構成を示すブロック図である。図14との違いとして、具体的には、プリアンプ回路42から出力される出力信号OUTA及びOUTBをDCオフセット制御ブロック44へ接続し、DCオフセット制御ブロック34がDCオフセット制御ブロック44に置き換わったものである。尚、LDO41、プリアンプ回路42、ADC43及び加算器45は、図14のLDO31、プリアンプ回路32、ADC33及び加算器35と同等の構成であるため、詳細な説明を省略する。
<Embodiment 4 of the Invention>
FIG. 15 is a block diagram showing a circuit configuration of a microphone IC 400 according to the fourth embodiment of the present invention. As a difference from FIG. 14, specifically, output signals OUTA and OUTB output from the preamplifier circuit 42 are connected to the DC offset control block 44, and the DC offset control block 34 is replaced with the DC offset control block 44. is there. The LDO 41, the preamplifier circuit 42, the ADC 43, and the adder 45 have the same configuration as the LDO 31, the preamplifier circuit 32, the ADC 33, and the adder 35 in FIG.

DCオフセット制御ブロック44は、図14のDCオフセット制御ブロック34と同様に、ADC43を動作させるクロック信号CLKの周波数を検出する。また、DCオフセット制御ブロック44は、プリアンプ回路42の出力信号OUTA及びOUTBにおけるDCオフセット量を検出する。但し、出力信号OUTAについては、加算器45によりDCオフセット量が加算済みのものとする。   The DC offset control block 44 detects the frequency of the clock signal CLK that operates the ADC 43, similarly to the DC offset control block 34 of FIG. The DC offset control block 44 detects the DC offset amount in the output signals OUTA and OUTB of the preamplifier circuit 42. However, regarding the output signal OUTA, it is assumed that the DC offset amount has already been added by the adder 45.

そして、DCオフセット制御ブロック44は、図9のDCオフセット制御ブロック24と同様に、周波数情報と検出したDCオフセット量とに基づいて、DCオフセット量を決定する。そして、DCオフセット制御ブロック44は、図14のDCオフセット制御ブロック34と同様に、決定したDCオフセット量に基づくアナログ信号SAを生成し、生成したアナログ信号SAを加算器45へ出力する。   Then, the DC offset control block 44 determines the DC offset amount based on the frequency information and the detected DC offset amount, similarly to the DC offset control block 24 of FIG. Then, similarly to the DC offset control block 34 of FIG. 14, the DC offset control block 44 generates an analog signal SA based on the determined DC offset amount, and outputs the generated analog signal SA to the adder 45.

以上のことから、本発明の実施の形態4では、まず、上述した実施の形態2と同等の効果を奏することができる。さらに、本発明の実施の形態4にかかるマイクロフォン用IC400は、上述した実施の形態3に比べて、温度変動及びプロセスバラツキによるDCオフセット量の変動を考慮してより正確にDCオフセット量を調整することができる。   From the above, in the fourth embodiment of the present invention, first, the same effect as in the second embodiment described above can be obtained. Further, the microphone IC 400 according to the fourth embodiment of the present invention more accurately adjusts the DC offset amount in consideration of the variation in the DC offset amount due to the temperature variation and the process variation as compared with the third embodiment described above. be able to.

<発明の実施の形態5>
図16は、本発明の実施の形態5にかかるマイクロフォン用IC500の回路構成を示すブロック図である。マイクロフォン用IC500は、LDO51と、プリアンプ回路52と、ADC53と、DCオフセット制御ブロック54とを備える。尚、LDO51は、図1のLDO11と同等の構成であるため、詳細な説明を省略する。また、プリアンプ回路52は、図19のプリアンプ回路92と同等の構成を用いることが可能であるため、詳細な説明を省略する。
<Embodiment 5 of the Invention>
FIG. 16 is a block diagram showing a circuit configuration of a microphone IC 500 according to the fifth embodiment of the present invention. The microphone IC 500 includes an LDO 51, a preamplifier circuit 52, an ADC 53, and a DC offset control block 54. The LDO 51 has the same configuration as the LDO 11 in FIG. Further, since the preamplifier circuit 52 can use a configuration equivalent to that of the preamplifier circuit 92 of FIG. 19, detailed description thereof is omitted.

DCオフセット制御ブロック54は、図1のDCオフセット制御ブロック14と同様に、クロック信号CLKの周波数に応じて、DCオフセット量を決定する。そして、DCオフセット制御ブロック54は、決定したDCオフセット量に基づき変換前アナログ信号を調整させる制御信号SCをADC53へ出力する。ADC53は、制御信号SCに応じてプリアンプ回路52から出力されたアナログ信号である出力信号OUTA及びOUTBを調整し、当該調整後のアナログ信号をデジタル信号に変換する。   The DC offset control block 54 determines the DC offset amount according to the frequency of the clock signal CLK, similarly to the DC offset control block 14 of FIG. Then, the DC offset control block 54 outputs to the ADC 53 a control signal SC for adjusting the pre-conversion analog signal based on the determined DC offset amount. The ADC 53 adjusts the output signals OUTA and OUTB that are analog signals output from the preamplifier circuit 52 in accordance with the control signal SC, and converts the adjusted analog signals into digital signals.

図17は、本発明の実施の形態5にかかるADC53の回路構成の一例を示すブロック図である。ADC53は、積分器531と、比較器532と、DAC(Digital to Analog Converter)533とを備える。積分器531、比較器532及びDAC533は、アナログ信号である出力信号OUTA及びOUTBをデジタル信号へ変換するための一般的な構成の一例である。これらは、公知のものであるため、詳細な説明を省略する。   FIG. 17 is a block diagram showing an example of a circuit configuration of the ADC 53 according to the fifth embodiment of the present invention. The ADC 53 includes an integrator 531, a comparator 532, and a DAC (Digital to Analog Converter) 533. The integrator 531, the comparator 532, and the DAC 533 are an example of a general configuration for converting the output signals OUTA and OUTB, which are analog signals, into digital signals. Since these are publicly known ones, detailed description thereof is omitted.

ADC53は、DCオフセット制御ブロック54からの制御信号SCを受け付ける。そして、ADC53は、出力信号OUTAの調整のために制御信号SCに応じて電流を変化させる可変電流源VIdを有する。これにより、積分器531、比較器532及びDAC533は、プリアンプ回路52から出力された出力信号OUTBと、可変電流源VIdによりDCオフセット量が調整された出力信号OUTAとに対して、デジタル信号への変換を行うことができる。   The ADC 53 receives the control signal SC from the DC offset control block 54. The ADC 53 includes a variable current source VId that changes the current according to the control signal SC for adjusting the output signal OUTA. Thereby, the integrator 531, the comparator 532, and the DAC 533 convert the output signal OUTB output from the preamplifier circuit 52 and the output signal OUTA whose DC offset amount is adjusted by the variable current source VId to the digital signal. Conversion can be performed.

以上のことから、本発明の実施の形態5にかかるマイクロフォン用IC500は、公知のLDO、プリアンプ回路を有するマイクロフォン用ICに、DCオフセット制御ブロック54を追加し、公知のADCに改良を加えることで、実現可能である。つまり、プリアンプ回路を流用して、上述した実施の形態1と同等の効果を奏することができる。   From the above, the microphone IC 500 according to the fifth embodiment of the present invention is obtained by adding the DC offset control block 54 to the microphone IC having the known LDO and preamplifier circuit and improving the known ADC. Is feasible. That is, the same effect as that of the first embodiment described above can be obtained by diverting the preamplifier circuit.

<発明の実施の形態6>
図18は、本発明の実施の形態6にかかるマイクロフォン用IC600の回路構成を示すブロック図である。図16との違いとして、具体的には、プリアンプ回路62から出力される出力信号OUTA及びOUTBをDCオフセット制御ブロック64へ接続し、DCオフセット制御ブロック54がDCオフセット制御ブロック64に置き換わったものである。尚、LDO61、プリアンプ回路62及びADC63は、図16のLDO51、プリアンプ回路52、ADC53と同等の構成であるため、詳細な説明を省略する。
<Sixth Embodiment of the Invention>
FIG. 18 is a block diagram showing a circuit configuration of a microphone IC 600 according to the sixth embodiment of the present invention. As a difference from FIG. 16, specifically, output signals OUTA and OUTB output from the preamplifier circuit 62 are connected to the DC offset control block 64, and the DC offset control block 54 is replaced with the DC offset control block 64. is there. The LDO 61, the preamplifier circuit 62, and the ADC 63 have the same configuration as the LDO 51, the preamplifier circuit 52, and the ADC 53 in FIG.

DCオフセット制御ブロック64は、図9のDCオフセット制御ブロック24と同様に、図16のDCオフセット制御ブロック54と同様に、ADC53を動作させるクロック信号CLKの周波数を検出する。また、DCオフセット制御ブロック64は、プリアンプ回路62の出力信号OUTA及びOUTBにおけるDCオフセット量を検出する。   Similar to the DC offset control block 24 of FIG. 16, the DC offset control block 64 detects the frequency of the clock signal CLK for operating the ADC 53, as with the DC offset control block 54 of FIG. The DC offset control block 64 detects the DC offset amount in the output signals OUTA and OUTB of the preamplifier circuit 62.

そして、DCオフセット制御ブロック64は、図9のDCオフセット制御ブロック24と同様に、周波数情報と検出したDCオフセット量とに基づいて、DCオフセット量を決定する。そして、DCオフセット制御ブロック64は、図9のDCオフセット制御ブロック24と同様に、制御信号SCをADC63へ出力する。   Then, the DC offset control block 64 determines the DC offset amount based on the frequency information and the detected DC offset amount, similarly to the DC offset control block 24 of FIG. Then, the DC offset control block 64 outputs a control signal SC to the ADC 63, similarly to the DC offset control block 24 of FIG.

以上のことから、本発明の実施の形態6では、まず、上述した実施の形態2と同等の効果を奏することができる。さらに、本発明の実施の形態6にかかるマイクロフォン用IC600は、上述した実施の形態5に比べて、温度変動及びプロセスバラツキによるDCオフセット量の変動を考慮してより正確にDCオフセット量を調整することができる。   From the above, in the sixth embodiment of the present invention, first, the same effects as in the second embodiment described above can be obtained. Furthermore, the microphone IC 600 according to the sixth embodiment of the present invention more accurately adjusts the DC offset amount in consideration of the variation in the DC offset amount due to the temperature variation and process variation, as compared with the fifth embodiment described above. be able to.

<その他の発明の実施の形態>
本発明の実施の形態1乃至6は、マイクロフォン及び容量性信号源の分野にて、ADC内蔵のデジタルマイクロフォンに最適なDCオフセットを提供するための技術に適用可能である。
<Other embodiments of the invention>
Embodiments 1 to 6 of the present invention can be applied to a technique for providing an optimum DC offset for a digital microphone incorporating an ADC in the field of a microphone and a capacitive signal source.

尚、本発明の実施の形態1乃至6にかかるマイクロフォン用IC100乃至600は、DCオフセット制御機能付きのデジタルマイクロフォン用ICであり、音声アナログ信号に対する信号変換を行うものであったが、信号変換の対象はこれに限定されない。つまり、本発明の実施の形態1乃至6では、入力アナログ信号をデジタル信号へ変換する前に、所定の周波数帯域外へトーンをシフトさせるように調整を行うものであればよい。   Note that the microphone ICs 100 to 600 according to the first to sixth embodiments of the present invention are digital microphone ICs with a DC offset control function, and perform signal conversion on audio analog signals. The subject is not limited to this. That is, in Embodiments 1 to 6 of the present invention, any adjustment may be made so that the tone is shifted out of a predetermined frequency band before the input analog signal is converted into a digital signal.

尚、上述した実施の形態1、3及び5にかかるマイクロフォン用IC100、300及び500は、実施の形態2、4及び6にかかるマイクロフォン用IC200、400及び600に比べて、プリアンプ回路からの出力信号のDCオフセット量を検出する機能を除いたものであるため、回路規模を抑えることができるという効果を奏する。   The microphone ICs 100, 300, and 500 according to the first, third, and fifth embodiments described above are output signals from the preamplifier circuit as compared with the microphone ICs 200, 400, and 600 according to the second, fourth, and sixth embodiments. This eliminates the function of detecting the DC offset amount, and thus has the effect of reducing the circuit scale.

尚、本発明の実施の形態1乃至6では、クロック信号CLKの周波数に関わらず、常にDCオフセット量の決定を行っていたが、これに限定されない。例えば、クロック信号CLKの周波数が判定周波数未満である場合には、関連技術にかかるDCオフセット値のように固定的な値とし、クロック信号CLKの周波数が判定周波数以上である場合には、当該固定的な値に対する差分値を用いるようにしてもよい。これにより、DCオフセット量を決定する処理負荷を減らすことができる。   In the first to sixth embodiments of the present invention, the DC offset amount is always determined regardless of the frequency of the clock signal CLK. However, the present invention is not limited to this. For example, when the frequency of the clock signal CLK is less than the determination frequency, a fixed value such as a DC offset value according to related technology is used. When the frequency of the clock signal CLK is equal to or higher than the determination frequency, the fixed value is used. A difference value with respect to a typical value may be used. Thereby, the processing load which determines DC offset amount can be reduced.

さらに、図3のクロック周波数検出回路141では、検出したクロック信号CLKの周波数と一つの判定周波数との比較を行っていたが、これに限定されない。例えば、複数の判定周波数を用いて、より詳細にクロック信号CLKの周波数の検出を行うようにしてもよい。その場合、例えば、クロック周波数検出回路141を改良し、遅延回路1411、シュミットトリガ回路1412、インバータ1413及びフリップフロップ1414の構成を判定周波数ごとに並列に設けるとよい。   Furthermore, in the clock frequency detection circuit 141 of FIG. 3, the detected frequency of the clock signal CLK is compared with one determination frequency, but the present invention is not limited to this. For example, the frequency of the clock signal CLK may be detected in more detail using a plurality of determination frequencies. In that case, for example, the clock frequency detection circuit 141 may be improved, and the configurations of the delay circuit 1411, the Schmitt trigger circuit 1412, the inverter 1413, and the flip-flop 1414 may be provided in parallel for each determination frequency.

本発明の実施の形態1では、DCオフセット制御ブロック14は、少なくともクロック信号CLKに応じて制御を行い、プリアンプ回路12にフィードバックを掛ける。そのため、関連技術のDCオフセット制御なしのマイクロフォン用ICに比べて、歪特性の改善効果がある。   In the first embodiment of the present invention, the DC offset control block 14 performs control according to at least the clock signal CLK and applies feedback to the preamplifier circuit 12. Therefore, there is an effect of improving distortion characteristics as compared with a microphone IC without related art DC offset control.

尚、上述した関連技術では、プロセスバラツキ及びクロック信号周波数範囲などの影響を考慮して、DCオフセットに本来必要な量の数倍程度のマージンを加える必要がある。DCオフセットは、当該マージンを取りすぎると、プリアンプの出力に歪みが出やすくなる恐れがある。また、プリアンプの構成により、他の特性にも影響を与える可能性がある。例えば、ノイズ特性とPSRR(Power Supply Rejection Ratio 電源電圧変動除去比)特性が劣化する恐れがある。   In the related art described above, it is necessary to add a margin several times as much as the originally required amount to the DC offset in consideration of the process variation and the clock signal frequency range. If the DC offset is too large, distortion may easily occur in the output of the preamplifier. In addition, other characteristics may be affected by the configuration of the preamplifier. For example, noise characteristics and PSRR (Power Supply Rejection Ratio power supply voltage fluctuation rejection ratio) characteristics may be deteriorated.

そこで、本発明の各実施の形態は、マイクロフォン用ICのクロック信号に応じて、最適なDCオフセット量に調整する。さらに、製造プロセス、温度変動及び音声信号変動などがあった場合にも、最適なDCオフセット量に調整することが可能である。デルタシグマADCにトーンを音声帯域外にシフトするのに必要なDCオフセットだけを提供することで、DCオフセットに起因する歪特性などの劣化を最低限に抑えることができる。   Therefore, each embodiment of the present invention adjusts the optimum DC offset amount according to the clock signal of the microphone IC. Furthermore, even when there are manufacturing processes, temperature fluctuations, audio signal fluctuations, etc., it is possible to adjust to an optimum DC offset amount. By providing the delta-sigma ADC with only the DC offset necessary to shift the tone out of the voice band, it is possible to minimize degradation of distortion characteristics and the like due to the DC offset.

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。   A part or all of the above embodiments can be described as in the following supplementary notes, but is not limited thereto.

(付記1) プリアンプ回路とアナログ信号をデジタル信号変換するA/D変換器を内蔵した音声信号を処理するデジタル マイクロフォン用ICであって、
前記デジタル マイクロフォン用IC回路は、
クロック信号周波数を検出する機能と、そのクロック周波数に応じてA/D変換回路のトーンをシフトするためのDCオフセット生成と調整ができるように構成されていることを特徴とするデジタル マイクロフォン用IC回路。
(Supplementary note 1) An IC for a digital microphone for processing an audio signal including a preamplifier circuit and an A / D converter for converting an analog signal into a digital signal,
The digital microphone IC circuit is:
An IC circuit for a digital microphone, which is configured to detect a clock signal frequency and to generate and adjust a DC offset for shifting the tone of the A / D conversion circuit according to the clock frequency. .

(付記2) プリアンプ回路とアナログ信号をデジタル信号変換するA/D変換器を内蔵した音声信号を処理するデジタルマイクロフォン用ICであって、
前記デジタル マイクロフォン用IC回路は、
クロック信号周波数を検出する機能と、A/D変換回路の入力のDCオフセット値を検出する機能と、検出されたクロック周波数とA/D変換回路の入力DCオフセットに応じてA/D変換回路のトーンをシフトするためのDCオフセット生成と調整ができるように構成されていることを特徴とするデジタルマイクロフォン用IC回路。
(Supplementary note 2) A digital microphone IC for processing an audio signal including a preamplifier circuit and an A / D converter for converting an analog signal into a digital signal,
The digital microphone IC circuit is:
The function of detecting the clock signal frequency, the function of detecting the DC offset value of the input of the A / D conversion circuit, and the A / D conversion circuit according to the detected clock frequency and the input DC offset of the A / D conversion circuit An IC circuit for a digital microphone, characterized in that a DC offset for shifting a tone can be generated and adjusted.

(付記3) 前記A/D変換回路は、シングルビットのデルタシグマADCであり、アイドルトーンを信号帯域外にシフトさせるDCオフセットの生成と、制御が可能な機能を内蔵することを特徴とする付記1または付記2に記載のデジタルマイクロフォン用IC回路。   (Supplementary Note 3) The A / D conversion circuit is a single-bit delta-sigma ADC, and has a built-in function capable of generating and controlling a DC offset that shifts the idle tone out of the signal band. The digital microphone IC circuit according to 1 or 2

(付記4) DCオフセットの生成と調整ができるプリアンプ回路であることを特徴とする付記1または付記2に記載のデジタルマイクロフォン用IC回路。   (Supplementary note 4) The digital microphone IC circuit according to Supplementary note 1 or 2, wherein the preamplifier circuit is capable of generating and adjusting a DC offset.

(付記5) DCオフセットの生成と調整ができる回路を予め設けて、プリアンプ回路の出力と加算されることを特徴とする付記1または付記2に記載のデジタルマイクロフォン用IC回路。   (Supplementary note 5) The digital microphone IC circuit according to supplementary note 1 or 2, wherein a circuit capable of generating and adjusting a DC offset is provided in advance and added to the output of the preamplifier circuit.

さらに、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。   Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention described above.

100 マイクロフォン用IC
11 LDO
12 プリアンプ回路
13 ADC
14 DCオフセット制御ブロック
141 クロック周波数検出回路
142 レジスタ
1411 遅延回路
1412 シュミットトリガ回路
1413 インバータ
1414 フリップフロップ
Id 電流源
Cd コンデンサ
D データ入力端子
VId 可変電流源
FI 周波数情報
FA 周波数
FB 周波数
SC 制御信号
SCA 制御信号
SCB 制御信号
SV 設定値
SVA DCオフセット
SVB DCオフセット
IN 入力信号
VDD 電源電圧
CLK クロック信号
OUTA 出力信号
OUTB 出力信号
OUT 出力信号
200 マイクロフォン用IC
21 LDO
22 プリアンプ回路
23 ADC
24 DCオフセット制御ブロック
241 クロック周波数検出回路
242 レジスタ
243 フィードバック制御回路
2431 判定回路
2432 出力DCオフセット検出回路
300 マイクロフォン用IC
31 LDO
32 プリアンプ回路
33 ADC
34 DCオフセット制御ブロック
35 加算器
SA アナログ信号
400 マイクロフォン用IC
41 LDO
42 プリアンプ回路
43 ADC
44 DCオフセット制御ブロック
45 加算器
500 マイクロフォン用IC
51 LDO
52 プリアンプ回路
53 ADC
54 DCオフセット制御ブロック
531 積分器
532 比較器
533 DAC
600 マイクロフォン用IC
61 LDO
62 プリアンプ回路
63 ADC
64 DCオフセット制御ブロック
900 デジタルマイクロフォン用IC
91 LDO
92 プリアンプ回路
93 ADC
100 Microphone IC
11 LDO
12 Preamplifier circuit 13 ADC
14 DC offset control block 141 Clock frequency detection circuit 142 Register 1411 Delay circuit 1412 Schmitt trigger circuit 1413 Inverter 1414 Flip flop Id Current source Cd Capacitor D Data input terminal VId Variable current source FI Frequency information FA Frequency FB Frequency SC Control signal SCA Control signal SCB control signal SV set value SVA DC offset SVB DC offset IN input signal VDD power supply voltage CLK clock signal OUTA output signal OUTB output signal OUT output signal 200 IC for microphone
21 LDO
22 Preamplifier circuit 23 ADC
24 DC offset control block 241 Clock frequency detection circuit 242 Register 243 Feedback control circuit 2431 Judgment circuit 2432 Output DC offset detection circuit 300 IC for microphone
31 LDO
32 Preamplifier circuit 33 ADC
34 DC offset control block 35 Adder SA Analog signal 400 Microphone IC
41 LDO
42 Preamplifier circuit 43 ADC
44 DC offset control block 45 Adder 500 Microphone IC
51 LDO
52 Preamplifier circuit 53 ADC
54 DC offset control block 531 Integrator 532 Comparator 533 DAC
600 Microphone IC
61 LDO
62 Preamplifier circuit 63 ADC
64 DC offset control block 900 Digital microphone IC
91 LDO
92 Preamplifier circuit 93 ADC

Claims (18)

入力アナログ信号を増幅して出力するプリアンプ回路と、
入力クロックのサイクルに応じて、前記プリアンプ回路からの出力に基づくアナログ信号をデジタル信号へ変換するAD変換器と、
前記入力クロックの周波数に応じて、前記デジタル信号へ変換される前のアナログ信号である変換前アナログ信号の調整を制御する調整制御回路と、
を備える信号変換装置。
A preamplifier circuit that amplifies and outputs an input analog signal;
An AD converter that converts an analog signal based on an output from the preamplifier circuit into a digital signal according to a cycle of an input clock; and
An adjustment control circuit that controls adjustment of the analog signal before conversion, which is an analog signal before being converted into the digital signal, according to the frequency of the input clock;
A signal conversion device comprising:
前記調整制御回路は、
前記入力クロックの周波数に応じて、差動信号を構成する第1信号と第2信号の直流バイアス電圧の差であるDCオフセット量を決定し、
当該決定されたDCオフセット量を用いて、前記変換前アナログ信号の調整を制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の信号変換装置。
The adjustment control circuit includes:
In accordance with the frequency of the input clock, a DC offset amount that is a difference between the DC bias voltages of the first signal and the second signal constituting the differential signal is determined,
The signal conversion apparatus according to claim 1, wherein adjustment of the pre-conversion analog signal is controlled using the determined DC offset amount.
前記調整制御回路は、前記決定したDCオフセット量に基づき前記変換前アナログ信号を調整させる制御信号を前記プリアンプ回路へ出力し、
前記プリアンプ回路は、前記制御信号に応じて前記入力アナログ信号を調整し、かつ、当該入力アナログ信号を増幅して前記AD変換器へ出力する
ことを特徴とする請求項2に記載の信号変換装置。
The adjustment control circuit outputs a control signal for adjusting the pre-conversion analog signal based on the determined DC offset amount to the preamplifier circuit,
The signal converter according to claim 2, wherein the preamplifier circuit adjusts the input analog signal according to the control signal, amplifies the input analog signal, and outputs the amplified analog signal to the AD converter. .
前記調整制御回路は、前記決定したDCオフセット量に基づき前記変換前アナログ信号を調整させる制御信号を前記AD変換器へ出力し、
前記AD変換器は、前記制御信号に応じて前記プリアンプ回路から出力されたアナログ信号を調整し、当該調整後のアナログ信号をデジタル信号に変換する
ことを特徴とする請求項2に記載の信号変換装置。
The adjustment control circuit outputs a control signal for adjusting the pre-conversion analog signal based on the determined DC offset amount to the AD converter,
3. The signal conversion according to claim 2, wherein the AD converter adjusts an analog signal output from the preamplifier circuit according to the control signal, and converts the analog signal after the adjustment into a digital signal. apparatus.
前記調整制御回路は、
前記決定したDCオフセット量に基づくアナログ信号を生成し、
前記生成されたアナログ信号を前記プリアンプ回路から出力されたアナログ信号に加算して前記AD変換器へ出力する
ことを特徴とする請求項2に記載の信号変換装置。
The adjustment control circuit includes:
Generating an analog signal based on the determined DC offset amount;
The signal conversion apparatus according to claim 2, wherein the generated analog signal is added to the analog signal output from the preamplifier circuit and output to the AD converter.
前記調整制御回路は、
前記プリアンプ回路から出力されたアナログ信号に基づく前記DCオフセット量を検出し、
前記入力クロックの周波数と前記検出されたDCオフセット量とに応じて、前記調整に用いるDCオフセット量を決定する
ことを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の信号変換装置。
The adjustment control circuit includes:
Detecting the DC offset amount based on the analog signal output from the preamplifier circuit;
6. The signal conversion apparatus according to claim 2, wherein a DC offset amount used for the adjustment is determined in accordance with a frequency of the input clock and the detected DC offset amount.
前記調整制御回路は、
前記入力クロックの周波数が所定値より大きい場合、当該周波数が所定値未満である場合に比べて小さくなるように前記DCオフセット量を決定する
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の信号変換装置。
The adjustment control circuit includes:
7. The DC offset amount is determined such that when the frequency of the input clock is greater than a predetermined value, the DC offset amount is smaller than when the frequency is less than a predetermined value. The signal converter described in 1.
前記プリアンプ回路は、マイクロフォンから出力される音声アナログ信号に対して増幅を行うことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の信号変換装置。   8. The signal conversion apparatus according to claim 1, wherein the preamplifier circuit amplifies an audio analog signal output from a microphone. 前記AD変換器は、デルタシグマAD変換器であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の信号変換装置。   The signal converter according to claim 1, wherein the AD converter is a delta-sigma AD converter. 入力アナログ信号を増幅し、
前記増幅後のアナログ信号からデジタル信号へ変換するAD変換器を動作させる入力クロックの周波数に応じて、前記デジタル信号へ変換される前のアナログ信号である変換前アナログ信号を調整し、
前記入力クロックのサイクルに応じて、前記増幅後かつ前記調整後のアナログ信号をデジタル信号へ変換する
ことを特徴とする信号変換方法。
Amplifies the input analog signal,
According to the frequency of an input clock that operates an AD converter that converts the amplified analog signal to a digital signal, an analog signal before conversion that is an analog signal before being converted to the digital signal is adjusted,
The signal conversion method, wherein the amplified and adjusted analog signal is converted into a digital signal in accordance with a cycle of the input clock.
前記入力クロックの周波数に応じて、差動信号を構成する第1信号と第2信号の直流バイアス電圧の差であるDCオフセット量を決定し、
当該決定されたDCオフセット量を用いて、前記変換前アナログ信号を調整する
ことを特徴とする請求項10に記載の信号変換方法。
In accordance with the frequency of the input clock, a DC offset amount that is a difference between the DC bias voltages of the first signal and the second signal constituting the differential signal is determined,
The signal conversion method according to claim 10, wherein the pre-conversion analog signal is adjusted using the determined DC offset amount.
前記決定したDCオフセット量に基づき前記変換前アナログ信号を調整させる制御信号をプリアンプ回路へ出力し、
前記プリアンプ回路において、前記制御信号に応じて前記入力アナログ信号を調整し、かつ、当該入力アナログ信号を増幅して前記AD変換器へ出力する
ことを特徴とする請求項11に記載の信号変換方法。
A control signal for adjusting the pre-conversion analog signal based on the determined DC offset amount is output to a preamplifier circuit,
12. The signal conversion method according to claim 11, wherein the preamplifier circuit adjusts the input analog signal according to the control signal, amplifies the input analog signal, and outputs the amplified analog signal to the AD converter. .
前記決定したDCオフセット量に基づき前記変換前アナログ信号を調整させる制御信号を前記AD変換器へ出力し、
前記AD変換器において、前記制御信号に応じて前記増幅後のアナログ信号を調整し、当該調整後のアナログ信号をデジタル信号に変換する
ことを特徴とする請求項11に記載の信号変換方法。
A control signal for adjusting the pre-conversion analog signal based on the determined DC offset amount is output to the AD converter,
The signal conversion method according to claim 11, wherein the AD converter adjusts the amplified analog signal in accordance with the control signal, and converts the adjusted analog signal into a digital signal.
前記決定したDCオフセット量に基づくアナログ信号を生成し、
前記生成されたアナログ信号を前記増幅後のアナログ信号に加算して前記AD変換器へ出力する
ことを特徴とする請求項11に記載の信号変換方法。
Generating an analog signal based on the determined DC offset amount;
The signal conversion method according to claim 11, wherein the generated analog signal is added to the amplified analog signal and output to the AD converter.
前記増幅後のアナログ信号に基づく前記DCオフセット量を検出し、
前記入力クロックの周波数と前記検出されたDCオフセット量とに応じて、前記調整に用いるDCオフセット量を決定する
ことを特徴とする請求項10乃至14のいずれか1項に記載の信号変換方法。
Detecting the DC offset amount based on the amplified analog signal;
The signal conversion method according to any one of claims 10 to 14, wherein a DC offset amount used for the adjustment is determined in accordance with a frequency of the input clock and the detected DC offset amount.
前記入力クロックの周波数を検出し、
前記入力クロックの周波数が所定値より大きい場合、当該周波数が所定値未満である場合に比べて小さくなるように前記DCオフセット量を決定する
ことを特徴とする請求項10乃至15のいずれか1項に記載の信号変換方法。
Detecting the frequency of the input clock;
The DC offset amount is determined such that when the frequency of the input clock is higher than a predetermined value, the DC offset amount is reduced as compared with a case where the frequency is lower than a predetermined value. The signal conversion method described in 1.
前記入力アナログ信号は、マイクロフォンから出力される音声アナログ信号であることを特徴とする請求項10乃至16のいずれか1項に記載の信号変換方法。   The signal conversion method according to claim 10, wherein the input analog signal is an audio analog signal output from a microphone. 前記AD変換器は、デルタシグマAD変換器であることを特徴とする請求項10乃至17のいずれか1項に記載の信号変換方法。   The signal conversion method according to claim 10, wherein the AD converter is a delta-sigma AD converter.
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