JP2013201487A - D/a converter and jitter frequency control circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、D/A変換器、このD/A変換器に設けられるジッタ周波数制御回路に関する。 The present invention relates to a D / A converter and a jitter frequency control circuit provided in the D / A converter.
現在、電子機器に対する小型化の要求はますます強くなっていて、電子機器に搭載される電子部品は小型化され、電子部品同士はより近接して配置されようになっている。電子部品同士を近接して配置すると、電子部品で発生したノイズが直接、または搭載基板や配線を介して他の電子部品に伝わり、他の電子部品の正常な動作を妨げる可能性がある。このため、近年の電子機器には、小型化と共に、ノイズの影響を抑止することが求められている(以下、ノイズ対策とも記す)。 Currently, the demand for downsizing of electronic devices is increasing, electronic parts mounted on electronic devices are downsized, and electronic parts are arranged closer to each other. When electronic components are arranged close to each other, noise generated in the electronic components may be transmitted to other electronic components directly or via a mounting substrate or wiring, and may interfere with normal operation of the other electronic components. For this reason, recent electronic devices are required to be reduced in size and to suppress the influence of noise (hereinafter also referred to as noise countermeasures).
電子部品が発生するノイズが他の電子部品に影響することを防ぐには、一般的に、電子部品同士をノイズの影響が小さくなる程度に離して配置することや、電子部品を製造する際のプロセスにおいて、素子同士の配置や分離を工夫することが考えられる。また、入出力端子を電子部品の個々に分けて設けることも考えられる。
しかし、電子部品を離して配置することは、上記した電子機器の小型化を妨げるために好ましくない。また、電子部品のプロセスによってノイズが外部に影響することを防ぐためには、高度なプロセス技術が必要になり、製造コストの上昇を招くために好ましくない。さらに、電子部品の入力端子や出力端子を分けることは、電子機器の多ピン化が起こり、電子備品を小型化することに不利になる。
In order to prevent the noise generated by electronic components from affecting other electronic components, it is generally necessary to place electronic components apart so that the effect of noise is reduced, or when manufacturing electronic components. In the process, it is conceivable to devise arrangement and separation of elements. It is also conceivable to provide input / output terminals separately for each electronic component.
However, it is not preferable to dispose the electronic components apart from each other because it prevents the electronic device from being downsized. Further, in order to prevent noise from affecting the outside due to the process of the electronic component, an advanced process technique is required, which is not preferable because the manufacturing cost increases. Furthermore, separating input terminals and output terminals of electronic components is disadvantageous in reducing the size of electronic equipment due to the increase in the number of pins of electronic equipment.
ところで、電子機器に搭載される電子部品に、D/A変換器がある。D/A変換器は、電子機器のオーディオの機能等に多く利用される電子部品であり、特にノイズ対策が必要とされる電子部品である。
D/A変換器のノイズ対策の従来技術としては、例えば、特許文献1に記載された発明がある。特許文献1に記載された発明では、D/A変換器の入力信号の同期信号(制御用クロック信号)にジッタを付加している。このような特許文献1記載の発明によれば、出力信号を出力するための同期信号(変換用クロック信号)と制御用クロック信号とに起因するビートノイズの輻射を拡散させることが可能になる。
Incidentally, there is a D / A converter as an electronic component mounted on an electronic device. The D / A converter is an electronic component that is often used for an audio function of an electronic device, and particularly an electronic component that requires countermeasures against noise.
As a conventional technique for countermeasures against noise in a D / A converter, for example, there is an invention described in
このような従来技術は、D/A変換器が発生する輻射ノイズを低減させ、ノイズの他の機器に対する影響を低減するという発想に基づいてなされたものである。 Such prior art is based on the idea of reducing radiation noise generated by a D / A converter and reducing the influence of noise on other devices.
しかしながら、従来技術のように、D/A変換器が発生する輻射ノイズを低減しても、D/A変換器外から発生したノイズがD/A変換器に与える影響を十分に低減することはできない。
また、従来技術はデジタル部にのみジッタを加えるため、アナログ部の突入電流起因の周期ノイズを拡散することはできない。このため、従来技術の拡散効果は限定的なものになる。
However, as in the prior art, even if the radiation noise generated by the D / A converter is reduced, the influence of noise generated from outside the D / A converter on the D / A converter is sufficiently reduced. Can not.
Further, since the prior art adds jitter only to the digital part, it is not possible to diffuse periodic noise caused by the inrush current of the analog part. For this reason, the diffusion effect of the prior art is limited.
また、従来技術を用いて、個々の電子部品が発生する輻射ノイズが、直接、あるいは間接的にD/A変換器に与える影響を低減するためには、電子機器内に搭載される複数の他の部品にジッタを入力する回路を設けなければならない。このような構成では、ジッタを入力する回路を多数設ける必要が生じ、電子機器の小型化が妨げられることが考えられる。 In order to reduce the influence of radiation noise generated by individual electronic components directly or indirectly on the D / A converter using the conventional technology, a plurality of other components mounted in the electronic device are used. A circuit for inputting jitter must be provided for these components. In such a configuration, it is necessary to provide a large number of circuits for inputting jitter, and it is considered that miniaturization of electronic devices is hindered.
本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであって、電子部品の小型化を妨げることがなく、プロセス技術の高度化を回避しながら、電子機器に搭載される電子部品が受けるノイズの影響を低減することができるD/A変換器、ジッタ周波数制御回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described points, and does not hinder downsizing of electronic components and avoids the advancement of process technology, while reducing the noise received by electronic components mounted on electronic devices. An object of the present invention is to provide a D / A converter and a jitter frequency control circuit capable of reducing the influence.
上記課題を解決するため、本発明の一態様のD/A変換器(図12に示したD/A変換器)は、デジタル部(例えば図13に示したデジタル部150c)によって入力されたデジタル信号に基づく入力信号をサンプリングし、サンプリングされた信号を保持、転送するサンプル・ホールド部(例えば図13に示したサンプル・ホールド部150b)と、このサンプル・ホールド部によって転送された信号を、アナログ信号として出力するコンテニアス部(例えば図13に示したコンテニアス部150a)と、を備えたサンプリング回路(例えば図12、13に示したサンプリング回路160)と、サンプル・ホールド部に供給される第1クロック信号(例えば図12、図13に示したクロック信号φ1’)と、コンテニアス部に供給される第2クロック信号(例えば図12、図13に示したクロック信号φ2)と、を生成するクロック信号生成部(例えば図13に示したクロック信号生成部143)と、少なくとも第1クロック信号に付加されるジッタを生成するジッタ生成部(例えば図13に示したジッタ生成部141)と、ジッタ生成部によって生成されたジッタの周波数を制御するジッタ周波数制御部(例えば図13に示したジッタ周波数制御回路171)と、を含むことを特徴とする。
In order to solve the above problems, a D / A converter (D / A converter illustrated in FIG. 12) of one embodiment of the present invention is a digital signal input by a digital unit (for example, the
本発明の一態様のD/A変換器は、上記態様のD/A変換器において、ジッタ周波数制御部が、サンプル・ホールド部に供給される入力信号の周波数特性から、入力信号に混入されるノイズがピークを持つピーク周波数を検出する検出器(例えば図13に示した検出器170)と、検出器によって検出されたノイズのピーク周波数を、任意の周波数に変換する周波数変換部(例えば図13に示したジッタ生成部141)と、を含むことが望ましい。
In the D / A converter according to one aspect of the present invention, in the D / A converter according to the above aspect, the jitter frequency control unit is mixed in the input signal from the frequency characteristic of the input signal supplied to the sample and hold unit. A detector (for example, the
本発明の一態様のD/A変換器は、上記態様のD/A変換器において、サンプル・ホールド部が、入力信号によって生じる電荷を蓄積する容量素子(例えば図12に示したキャパシタ152)と、この容量素子に蓄積された電荷を、コンテニアス部に転送するスイッチング素子(例えば図12に示したスイッチ151、153)と、を含み、スイッチング素子は、ジッタが加えられたクロック信号にしたがってオン、オフ動作をすることが望ましい。
In the D / A converter of one embodiment of the present invention, in the D / A converter of the above embodiment, the sample and hold unit includes a capacitor element (for example, the
本発明の一態様のジッタ周波数制御回路(例えば図13に示した周波数制御回路171)は、デジタル部によって入力されたデジタル信号に基づく入力信号をサンプリングし、サンプリングされた信号を保持、転送するサンプル・ホールド部と、このサンプル・ホールド部によって転送された信号を、アナログ信号として出力するコンテニアス部と、を備えたサンプリング回路と、サンプル・ホールド部に供給される第1クロック信号と、コンテニアス部に供給される第2クロック信号と、を生成するクロック信号生成部と、少なくとも第1クロック信号に付加されるジッタを生成するジッタ生成部と、を含むD/A変換器に用いられるジッタ周波数制御回路であって、サンプル・ホールド部に供給される入力信号の周波数特性から、入力信号に混入されるノイズがピークを持つピーク周波数を検出する検出器と、検出器によって検出されたノイズのピーク周波数を、任意の周波数に変換する周波数変換部と、を含むことを特徴とする。
A jitter frequency control circuit according to one embodiment of the present invention (for example, the
以上の本発明によれば、電子機器に搭載される電子部品が受けるノイズの影響を低減することができるサンプリング回路、この回路を備えたD/A変換器を提供することができる。そして、このような効果を、ジッタが加えられていない第1クロック信号に基づいてコンテニアス部を動作させ、ジッタが加えられた第2クロック信号に基づいてサンプル・ホールド部を動作させることによって得られるので、電子部品の小型化が妨げられることがない。また、プロセス技術を高度化する必要もない。 According to the present invention described above, it is possible to provide a sampling circuit capable of reducing the influence of noise received by an electronic component mounted on an electronic device, and a D / A converter including this circuit. Such an effect is obtained by operating the continuous unit based on the first clock signal to which no jitter is added and operating the sample and hold unit based on the second clock signal to which jitter is added. Therefore, downsizing of electronic parts is not hindered. Moreover, it is not necessary to upgrade process technology.
さらに、アナログ部の突入電流起因の輻射ノイズを拡散できるため、輻射ノイズを効果的に抑制できる。
さらに、検出器によって検出されたノイズ周波数のピークを任意の周波数にFM変調により変化させることにより、所望の周波数帯域(例えばin−band帯域)において最適な特性が得られる。
Furthermore, since the radiation noise caused by the inrush current of the analog part can be diffused, the radiation noise can be effectively suppressed.
Furthermore, by changing the peak of the noise frequency detected by the detector to an arbitrary frequency by FM modulation, optimum characteristics can be obtained in a desired frequency band (for example, in-band band).
(概要)
以下、本発明の実施形態の説明に先立って、本発明のサンプリング回路の考え方について説明する。なお、この説明では、本実施形態のサンプリング回路を適用したD/A変換器を例にする。
以下、デジタル部は一般的なデジタル回路で構成され、量子化され、標本化された信号を伝達することを特徴としている。サンプル・ホールド部は一般的なスイッチトキャパシタ回路(SC回路)で構成され、量子化されず、標本化された信号を伝達することを特徴としている。コンテニアス部は一般的な連続信号回路(Continuous回路)で構成され、量子化されず、標本化されていない信号を伝達することを特徴としている。
(Overview)
Prior to the description of the embodiments of the present invention, the concept of the sampling circuit of the present invention will be described below. In this description, a D / A converter to which the sampling circuit of this embodiment is applied is taken as an example.
Hereinafter, the digital unit is composed of a general digital circuit, and is characterized by transmitting a quantized and sampled signal. The sample and hold unit is composed of a general switched capacitor circuit (SC circuit), and is characterized by transmitting a sampled signal without being quantized. The continuous part is composed of a general continuous signal circuit (Continuous circuit), and is characterized by transmitting a signal that is not quantized and not sampled.
図1は、本実施形態のD/A変換器におけるサンプリング回路を説明するための図である。
図1に示したサンプリング回路は、信号をサンプル、ホールドするサンプル・ホールド部とアナログ信号を処理するコンテニアス部と有し、キャパシタ111、112、113と、演算増幅器121と、を含んでいる。図1において、デジタル信号を扱うデジタル部は図示していない。
FIG. 1 is a diagram for explaining a sampling circuit in the D / A converter of this embodiment.
The sampling circuit shown in FIG. 1 has a sample and hold unit that samples and holds a signal and a continuous unit that processes an analog signal, and includes
キャパシタ111には、スイッチ101、102によってサンプリングされた参照信号Vref(サンプリング後の参照信号Vrefを入力信号Vinと記す)が加えられ、電荷が蓄積される。キャパシタ111に蓄積された電荷は、スイッチ101、102の切り替えにしたがって演算増幅器121の反転入力端子に入力される。演算増幅器121は、基準信号Vcom1を非反転入力端子から入力し、アナログの出力信号Voutを出力する。
A reference signal Vref (sampled reference signal Vref is referred to as an input signal Vin) sampled by the
ここで、図1に示す回路構成では、参照信号Vref、基準信号Vcom1にノイズが重畳した場合、ゲイン0dBで出力波形に現れるためノイズに対する感度が最も高い。本実施形態では参照信号Vrefにノイズが重畳した場合について述べるが、参照信号Vref以外にノイズが重畳した場合でも同様の考察が適応できる。一例として、基準信号Vcom1が挙げられる。 Here, in the circuit configuration shown in FIG. 1, when noise is superimposed on the reference signal Vref and the reference signal Vcom1, it appears in the output waveform with a gain of 0 dB, so the sensitivity to noise is the highest. In the present embodiment, a case where noise is superimposed on the reference signal Vref will be described, but the same consideration can be applied even when noise is superimposed on other than the reference signal Vref. An example is the reference signal Vcom1.
(i)周期ノイズがない場合
図2(a)〜(d)は、参照信号Vrefに周期ノイズがない場合の、図1に示したD/A変換器の動作を説明するための図である。
図2(a)は参照信号Vrefのサンプリングタイミングを示している。図2(b)はキャパシタ111が入力信号Vinによって蓄積された電荷をホールド、放出するタイミングを示し、図2(c)は直流電圧である参照信号Vrefを示し、図2(d)は演算増幅器121から出力される、アナログ信号である出力信号VAoutを示している。なお、図2(d)において、実線で示した信号がキャパシタ111から転送されてきた電荷によって生じる入力信号Vinであり、キャパシタ112を介したフィードバックによって破線で示した出力信号VAoutが生成される。
(I) When there is no periodic noise FIGS. 2A to 2D are diagrams for explaining the operation of the D / A converter shown in FIG. 1 when there is no periodic noise in the reference signal Vref. .
FIG. 2A shows the sampling timing of the reference signal Vref. 2B shows the timing at which the
図3(a)に示したグラフは、図1に示したキャパシタ111から出力される信号を説明するための図であり、入力信号Vinをフーリエ変換により周波数軸に変換したスペクトルを示す。図3(b)に示したグラフはキャパシタ111が入力信号Vinによって蓄積された電荷をホールド、放出するタイミングを律するサンプリングクロック(以下、クロック信号と記す)をフーリエ変換により周波数軸に変換したスペクトルを示し、図3(c)に示したグラフは出力信号VAoutをフーリエ変換により周波数軸に変換したスペクトルを示している。図3(a)、(b)、(c)に示したグラフのいずれにおいても、縦軸は信号のスペクトルの強度を示し、横軸は周波数を示している。図3(a)、(b)、(c)のグラフ中に矢線で示した縦軸の位置は、周波数の基準(「0」)を示している。
The graph shown in FIG. 3A is a diagram for explaining a signal output from the
図3に示したように、キャパシタ111から出力された信号(図中にスペクトルpで示す)は一定の周波数を有している。スペクトルqは入力信号Vinにおけるノイズシェープされたフロアノイズを示す。スペクトルp、qがスイッチ101、102によってサンプリングされ、ホールド、放出されると、畳み込によって図3(c)に示す出力信号VAoutが生成される。出力信号VAoutにおいて、スペクトルp、qが対称にミラーされている。
As shown in FIG. 3, the signal output from the capacitor 111 (indicated by spectrum p in the figure) has a constant frequency. The spectrum q shows the noise shaped floor noise in the input signal Vin. When the spectra p and q are sampled, held and emitted by the
(ii)周期ノイズがある場合
次に、参照信号Vrefに周期ノイズがある場合について説明する。
図4(a)〜(d)は、図1に示したサンプリング回路において、参照信号Vrefに周期ノイズがある場合のD/A変換器の動作を説明するための図である。
図4(a)は参照信号Vrefのサンプリングタイミングを示している。図4(b)はキャパシタ111が参照信号Vrefによって蓄積された電荷をホールド、放出するタイミングを示し、図4(c)は直流電圧である参照信号Vrefを示し、図4(d)は演算増幅器121から出力される、アナログ信号である出力信号VAoutを示している。図4(c)に示す周期ノイズN1が参照信号Vrefに発生している場合、D/A変換器では、出力信号VAoutにも周期ノイズN1に対応する周期ノイズN2が発生することになる。
(Ii) When there is periodic noise Next, a case where there is periodic noise in the reference signal Vref will be described.
4A to 4D are diagrams for explaining the operation of the D / A converter in the sampling circuit shown in FIG. 1 when the reference signal Vref has periodic noise.
FIG. 4A shows the sampling timing of the reference signal Vref. 4B shows the timing at which the
図4(c)、(d)に示した周期ノイズを、図5(a)、(b)、(c)を使って説明する。
図5(a)に示したグラフは、図1に示したキャパシタ111から出力される信号を説明するための図であり、入力信号Vinをフーリエ変換により周波数軸に変換したスペクトルを示す。図5(b)に示したグラフはキャパシタ111が入力信号Vinによって蓄積された電荷をホールド、放出するタイミングを律するクロック信号をフーリエ変換により周波数軸に変換したスペクトルを示し、図5(c)に示したグラフは出力信号VAoutをフーリエ変換により周波数軸に変換したスペクトルを示している。図5(a)、(b)、(c)に示したグラフのいずれにおいても、縦軸は信号のスペクトルの強度を示し、横軸は周波数を示している。図5(a)、(b)、(c)のグラフ中に矢線で示した縦軸の位置は、周波数の基準(「0」)を示している。
The periodic noise shown in FIGS. 4C and 4D will be described with reference to FIGS. 5A, 5B, and 5C.
The graph shown in FIG. 5A is a diagram for explaining a signal output from the
図5(a)で示したスペクトルを図1に示したスイッチ101、102でサンプリングし、ホールド、放出すると、周期ノイズN2は折り返され、周期ノイズN2’がDC付近に現れる。そして、図5(c)のグラフのように、畳み込みによって周期ノイズN2’が対称にミラーされ出力信号VAoutが生成される。周期ノイズN2’は、D/A変換器が例えばオーディオ機器に用いられる場合、出力音声に使用される周波数領域(以下、in−bandとも記す)内に現れる。
When the spectrum shown in FIG. 5A is sampled, held, and emitted by the
本実施形態は、サンプリング回路等の機器を動作させるクロック信号にジッタを加えることにより、他の機器が出力する信号によってin−band内に現れる周期ノイズを拡散し、音声等の出力信号の信号品質が損なわれることを防ぐという技術思想に基づいてなされたものである。
(iii) デジタル部にジッタを加えた場合
次に、本発明と従来技術との相違を明確にするため、前記した従来技術について説明する。
In the present embodiment, jitter is added to a clock signal for operating a device such as a sampling circuit, so that periodic noise appearing in the in-band is diffused by a signal output from another device, and the signal quality of an output signal such as sound is transmitted. This is based on the technical idea of preventing the damage.
(Iii) In the case where jitter is added to the digital part Next, in order to clarify the difference between the present invention and the prior art, the prior art will be described.
D/A変換器は、非連続的な信号であるデジタル信号を処理するデジタル部、信号をサンプル、ホールドするサンプル・ホールド部(S/H部)、連続的な信号であるアナログ信号を処理するコンテニアス部(Continuous部)、を備えるサンプリング回路を含んでいる。
図6(a)、(b)、(c)は、図1に示したD/A変換器において、デジタル部を動作させるクロック信号にジッタを加えた場合の、周期ノイズについて説明するための図である。
The D / A converter processes a digital part that processes a digital signal that is a non-continuous signal, a sample-and-hold part (S / H part) that samples and holds a signal, and processes an analog signal that is a continuous signal. A sampling circuit including a continuous unit is included.
6A, 6B, and 6C are diagrams for explaining periodic noise when jitter is added to a clock signal for operating the digital unit in the D / A converter shown in FIG. It is.
図6(a)に示したグラフは、図1に示したキャパシタ111から出力される信号を説明するための図であり、入力信号Vinをフーリエ変換により周波数軸に変換したスペクトルを示す。図6(b)に示したグラフはキャパシタ111が入力信号Vinによって蓄積された電荷をホールド、放出するタイミングを律するクロック信号をフーリエ変換により周波数軸に変換したスペクトルを示し、図6(c)に示したグラフは出力信号VAoutをフーリエ変換により周波数軸に変換したスペクトルを示している。図6(a)、(b)、(c)に示したグラフのいずれにおいても、縦軸は信号のスペクトルの強度を示し、横軸は周波数を示している。図6(a)、(b)、(c)のグラフ中に矢線で示した縦軸の位置は、周波数の基準(「0」)を示している。
The graph shown in FIG. 6A is a diagram for explaining a signal output from the
従来技術では、D/A変換器のデジタル部のクロック信号にジッタを加えている。このような従来技術によれば、図6(a)に示したように、周期ノイズN3のエネルギーがジッタを加える前よりも広い周波数領域に分散される。このため、周期ノイズN3のスペクトルのピークは、図5に示した周期ノイズN2のスペクトルのピークよりも低くなっている。また、in−band内に発生する周期ノイズN3’のスペクトルのピークも、周期ノイズN3と同様に低くなる。このような構成によれば、D/A変換器自身が発生するノイズを小さくし、他の機器に与えるノイズの影響を低減することができる。 In the prior art, jitter is added to the clock signal of the digital part of the D / A converter. According to such a conventional technique, as shown in FIG. 6A, the energy of the periodic noise N3 is dispersed in a wider frequency region than before adding jitter. For this reason, the peak of the spectrum of the periodic noise N3 is lower than the peak of the spectrum of the periodic noise N2 shown in FIG. Further, the peak of the spectrum of the periodic noise N3 'generated in the in-band is also low as with the periodic noise N3. According to such a configuration, the noise generated by the D / A converter itself can be reduced, and the influence of noise on other devices can be reduced.
図7(a)、(b)、(c)に示したグラフは、図6(a)を説明するための図である。図7(a)に示したグラフは、図4(c)に示した参照信号Vrefの周波数特性であり、周期ノイズが重畳した参照信号Vrefをフーリエ変換により周波数軸に変換したスペクトルを示す。図7(a)の破線で示す周波数はナイキスト周波数を表し、サンプリング動作周波数の半分の周波数である。図7(b)に示したグラフはキャパシタ111が入力信号Vinを蓄積する、サンプリングタイミングを律するクロック信号をフーリエ変換により周波数軸に変換したスペクトルを示す。図7(b)の破線で示す周波数はサンプリング動作周波数である。図7(c)に示したグラフは出力信号VAoutをフーリエ変換により周波数軸に変換したスペクトルを示している。図7(a)、(b)、(c)に示したグラフのいずれにおいても、縦軸は信号のスペクトルの強度を示し、横軸は周波数を示している。図7(a)、(b)、(c)のグラフ中に矢線で示した縦軸の位置は、周波数の基準(「0」)を示している。
The graphs shown in FIGS. 7A, 7 </ b> B, and 7 </ b> C are diagrams for explaining FIG. 6A. The graph shown in FIG. 7A is a frequency characteristic of the reference signal Vref shown in FIG. 4C, and shows a spectrum obtained by converting the reference signal Vref superimposed with periodic noise into the frequency axis by Fourier transform. The frequency indicated by the broken line in FIG. 7A represents the Nyquist frequency, which is half the sampling operation frequency. The graph shown in FIG. 7B shows a spectrum in which the
図7で示した通り、図1のキャパシタ111へのサンプリング動作において変調が起こらないため、周期ノイズN3のスペクトルはそのまま折り返して周期ノイズN3’となる。
(iv) 本実施形態の考え方
ただし、本実施形態では、図6に示した周期ノイズN3’のスペクトルのピークをさらに分散し、他の機器が発生するノイズによる影響を、自身で打ち消すことができるサンプリング回路等を提供することを目的としている。
As shown in FIG. 7, since modulation does not occur in the sampling operation to the
(Iv) Concept of this Embodiment However, in this embodiment, the spectrum peak of the periodic noise N3 ′ shown in FIG. 6 can be further dispersed, and the influence of noise generated by other devices can be canceled by itself. The object is to provide a sampling circuit and the like.
本実施形態は、上記した目的を実現するため、D/A変換器のサンプル・ホールド部のクロック信号にジッタを加えるようにした。
図8(a)、(b)、(c)は、図1に示したD/A変換器において、デジタル部のクロック信号及び、サンプル・ホールド部のクロック信号にジッタを加えた場合の、周期ノイズについて説明するための図である。
In this embodiment, jitter is added to the clock signal of the sample and hold unit of the D / A converter in order to realize the above-described object.
FIGS. 8A, 8B, and 8C show periods when jitter is added to the clock signal of the digital unit and the clock signal of the sample and hold unit in the D / A converter shown in FIG. It is a figure for demonstrating noise.
図8(a)に示したグラフは、図1に示したキャパシタ111から出力される信号を説明するための図であり、入力信号Vinをフーリエ変換により周波数軸に変換したスペクトルを示す。図8(b)に示したグラフはキャパシタ111が入力信号Vinによって蓄積された電荷をホールド、放出するタイミングを律するクロック信号をフーリエ変換により周波数軸に変換したスペクトルを示し、図8(c)のグラフは出力信号VAoutをフーリエ変換により周波数軸に変換したスペクトルを示している。図8(a)、(b)、(c)に示したグラフのいずれにおいても、縦軸は信号のスペクトルの強度を示し、横軸は周波数を示している。図8(a)、(b)、(c)のグラフ中に矢線で示した縦軸の位置は、周波数の基準(「0」)を示している。
The graph shown in FIG. 8A is a diagram for explaining a signal output from the
図8(a)に示したように、デジタル部と共にサンプル・ホールド部にもジッタを加えたクロック信号を加えると、アナログ部の突入電流起因の周期ノイズを拡散できるため、周期ノイズN4のスペクトルのピークを、図6に示した周期ノイズN3のスペクトルのピークより小さくできる。さらに、動作クロックにジッタが加えられているため、折り返し時に変調がかかり、周期ノイズN4’のスペクトルのピークが、周期ノイズN4のスペクトルのピークよりもさらに小さくなっている。このことから、本実施形態は、in−band内に発生する周期ノイズを従来技術よりも低減できることが明らかである。 As shown in FIG. 8A, when a clock signal with jitter is added to the digital and sample and hold portions as well, periodic noise caused by the inrush current of the analog portion can be diffused. The peak can be made smaller than the peak of the spectrum of the periodic noise N3 shown in FIG. Further, since jitter is added to the operation clock, modulation is applied at the time of folding, and the spectrum peak of the periodic noise N4 'is further smaller than the spectrum peak of the periodic noise N4. From this, it is clear that this embodiment can reduce the periodic noise generated in the in-band as compared with the prior art.
図9(a)、(b)、(c)に示したグラフは、図1に示したキャパシタ111に、一定の周波数fjit1を持つジッタが付加されたクロック信号を供給した場合の、キャパシタ111から出力される信号における周期ノイズN4の折り返しを説明するための図である。
図9(a)に示したグラフは、図4(c)の周波数特性であり、周期ノイズが重畳した参照信号Vrefをフーリエ変換により周波数軸に変換したスペクトルを示す。図9(a)の破線で示す周波数はナイキスト周波数を表し、サンプリング動作周波数の半分の周波数である。図9(b)に示したグラフはキャパシタ111が入力信号Vinを蓄積する、サンプリングタイミングを律するクロック信号をフーリエ変換により周波数軸に変換したスペクトルを示す。図9(b)の破線で示す周波数はサンプリング動作周波数である。図9(c)に示したグラフは出力信号VAoutをフーリエ変換により周波数軸に変換したスペクトルを示している。図9(a)、(b)、(c)に示したグラフのいずれにおいても、縦軸は信号のスペクトルの強度を示し、横軸は周波数を示している。図9(a)、(b)、(c)のグラフ中に矢線で示した縦軸の位置は、周波数の基準(「0」)を示している。
The graphs shown in FIGS. 9A, 9B, and 9C are obtained from the
The graph shown in FIG. 9A is a frequency characteristic of FIG. 4C and shows a spectrum obtained by converting the reference signal Vref superimposed with periodic noise into the frequency axis by Fourier transform. The frequency indicated by the broken line in FIG. 9A represents the Nyquist frequency, which is half the sampling operation frequency. The graph shown in FIG. 9B shows a spectrum in which the
図9で示した通り、図1のキャパシタ111へのサンプリング動作においてサンプリング動作周波数に対し、FM(Frequency Modulation)変調がかかるため、周期ノイズN4のスペクトルは広範囲に折り返して周期ノイズN4”となる。例えば、fjit1=96kHzとした場合、FM変調にて拡散されたノイズは96kHz帯域へと飛ばされるため、in−bandから外すことができ、in−band内のノイズ特性を効果的に上げることができる。
As shown in FIG. 9, since FM (Frequency Modulation) modulation is applied to the sampling operation frequency in the sampling operation to the
図10(a)、(b)、(c)に示したグラフは、図1に示したキャパシタ111に、異なる二つの周波数fjit1、fjit2を持つジッタが付加されたクロック信号を供給した場合の、キャパシタ111から出力される信号における周期ノイズN4の折り返しを説明するための図である。なお、「二つの周波数fjit1、fjit2を持つジッタ」とは、例えば、周波数fjit1の信号が自然数n1周期分表れ、続いて周波数fjit2の信号が自然数n2周期分表れるようなジッタをいう。また、この場合、自然数n1と自然数n2とは同じであっても、異なっていてもよい。
The graphs shown in FIGS. 10A, 10 </ b> B, and 10 </ b> C are obtained when a clock signal with jitters having two different frequencies fjit <b> 1 and fjit <b> 2 is supplied to the
図10(a)に示したグラフは、図4(c)に示した参照信号Vrefの周波数特性であり、周期ノイズが重畳した参照信号Vrefをフーリエ変換により周波数軸に変換したスペクトルを示す。図10(a)の破線で示す周波数はナイキスト周波数を表し、サンプリング動作周波数の半分の周波数である。
図10(b)に示したグラフは、キャパシタ111が入力信号Vinを蓄積する、サンプリングタイミングを律するクロック信号をフーリエ変換により周波数軸に変換したスペクトルを示す。図10(b)の破線で示す周波数はサンプリング動作周波数である。図10(c)に示したグラフは出力信号VAoutをフーリエ変換により周波数軸に変換したスペクトルを示している。図10(a)、(b)、(c)に示したグラフのいずれにおいても、縦軸は信号のスペクトルの強度を示し、横軸は周波数を示している。図10(a)、(b)、(c)のグラフ中に矢線で示した縦軸の位置は、周波数の基準(「0」)を示している。
The graph shown in FIG. 10A is a frequency characteristic of the reference signal Vref shown in FIG. 4C, and shows a spectrum obtained by converting the reference signal Vref superimposed with periodic noise into the frequency axis by Fourier transform. The frequency indicated by the broken line in FIG. 10A represents the Nyquist frequency, which is half the sampling operation frequency.
The graph shown in FIG. 10B shows a spectrum in which the
図10で示した通り、図1のキャパシタ111へのサンプリング動作においては、サンプリング動作周波数に対してFM(Frequency Modulation)変調がかかるため、周期ノイズN4のスペクトルは広範囲に分散して折り返して周期ノイズN4”’となる。例えば、fjit1=96kHz、fjit2=250kHzとした場合、FM変調にて拡散されたノイズは96kHz帯域と、250kHz帯域とに分散されて表れる。このため、本実施形態は、周期ノイズN4”’をin−bandから外すことができ、in−band内のノイズ特性を効果的に上げることができる。
As shown in FIG. 10, in the sampling operation to the
さらに、本実施形態は、周期ノイズN4”’が表れた周波数帯においても、周期ノイズN4”’が分散しているため、ノイズピークを抑制することができる。なお、本実施形態は、ジッを、2つの異なる周波数を持つものに限定されるものではなく、異なる2以上の複数の周波数を持ったジッタをクロック信号に付加した場合おいても同様の効果が得られる。 Further, in the present embodiment, since the periodic noise N4 ″ ″ is dispersed even in the frequency band where the periodic noise N4 ″ ″ appears, the noise peak can be suppressed. The present embodiment is not limited to a jig having two different frequencies, and the same effect can be obtained even when jitter having two or more different frequencies is added to a clock signal. can get.
図11(a)、(b)、(c)に示したグラフは、図1に示したD/A変換器のキャパシタ111に、ランダムな周波数を持つジッタを加えたクロック信号を供給した場合にキャパシタ111から出力される信号における周期ノイズN4の折り返しを説明するための図である。なお、「ラダムな周波数を持つジッタ」とは、例えば、ある周波数を持つ信号が自然数n1周期分表れ、続いて他の周波数を持った信号が自然数n2周期分表れるようなジッタをいう。また、この場合、自然数n1と自然数n2とは同じであっても、異なっていてもよい。
The graphs shown in FIGS. 11A, 11B, and 11C are obtained when a clock signal added with jitter having a random frequency is supplied to the
図11(a)に示したグラフは、図4(c)に示した参照信号Vrefの周波数特性であり、周期ノイズが重畳した参照信号Vrefをフーリエ変換により周波数軸に変換したスペクトルを示す。図11(a)の破線で示す周波数はナイキスト周波数を表し、サンプリング動作周波数の半分の周波数である。図11(b)に示したグラフはキャパシタ111が入力信号Vinを蓄積する、サンプリングタイミングを律するクロック信号をフーリエ変換により周波数軸に変換したスペクトルを示す。図11(b)の破線で示す周波数はサンプリング動作周波数である。図11(c)に示したグラフは出力信号VAoutをフーリエ変換により周波数軸に変換したスペクトルを示している。図11(a)、(b)、(c)に示したグラフのいずれにおいても、縦軸は信号のスペクトルの強度を示し、横軸は周波数を示している。図11(a)、(b)、(c)のグラフ中に矢線で示した縦軸の位置は、周波数の基準(「0」)を示している。
The graph shown in FIG. 11A is a frequency characteristic of the reference signal Vref shown in FIG. 4C, and shows a spectrum obtained by converting the reference signal Vref superimposed with periodic noise into the frequency axis by Fourier transform. The frequency indicated by the broken line in FIG. 11A represents the Nyquist frequency, which is half the sampling operation frequency. The graph shown in FIG. 11B shows a spectrum in which the
図11で示した通り、図1のキャパシタ111へのサンプリング動作においてサンプリング動作周波数に対し、FM(Frequency Modulation)変調がかかるため、周期ノイズN4のスペクトルは広範囲に分散して折り返して周期ノイズN4””となる。ノイズスペクトルが拡散する周波数幅はジッタ振幅、換言すれば変調度に比例する。ノイズスペクトルはジッタ周波数幅内に均等に配分されるため、FM変調後のノイズスペクトルのピークを効果的に抑制することができる。
As shown in FIG. 11, since FM (Frequency Modulation) modulation is applied to the sampling operation frequency in the sampling operation to the
このような本実施形態によれば、図8に示した周期ノイズN4から周期ノイズN4’への変調において周波数拡散効果が得られるため、D/A変換器においてin−band内に発生する周期ノイズを小さくすることができる。この周期ノイズはD/A変換器が発生する周期ノイズのみに限定されるものではなく、一例としては同一基板上に搭載されたA/D変換器からの周期ノイズなどが挙げられる。このため、特に周期ノイズが動作に影響する電子部品に本実施形態を適用し、この電子部品の周期ノイズを低減することができる。このような本実施形態は、電子機器の小型化、構成の簡易化において有利である。 According to the present embodiment as described above, since the frequency spreading effect is obtained in the modulation from the periodic noise N4 to the periodic noise N4 ′ shown in FIG. 8, the periodic noise generated in the in-band in the D / A converter. Can be reduced. This periodic noise is not limited to only the periodic noise generated by the D / A converter, and an example thereof is periodic noise from an A / D converter mounted on the same substrate. For this reason, the present embodiment can be applied to an electronic component in which periodic noise affects the operation, and the periodic noise of the electronic component can be reduced. Such an embodiment is advantageous in reducing the size and configuration of the electronic device.
次に、以上述べた考え方に基づく、本発明の実施形態について説明する。
(実施形態)
図12は、本発明の一実施形態のD/A変換器を説明するための図である。図示したD/A変換器は、サンプリング回路160と、制御回路159と、検出器170と、を備えている。
Next, an embodiment of the present invention based on the concept described above will be described.
(Embodiment)
FIG. 12 is a diagram for explaining a D / A converter according to an embodiment of the present invention. The illustrated D / A converter includes a
サンプリング回路160は、入力されたデジタル信号Dinに基づく入力信号(参照信号Vref、サンプリング後の参照信号Vrefを入力信号Vinと記す)を間欠的にサンプリングし、サンプリングされた信号をホールド、転送するサンプル・ホールド部150bと、サンプル・ホールド部150bによって転送された信号を、アナログ信号Aoutとして出力するコンテニアス部150aと、を含んでいる。
The
制御回路159は、ジッタを含まないクロック信号φ1、φ2、ジッタが加えられたクロック信号φ1’、φ2’を生成し、出力する。ジッタが加えられていないクロック信号φ2はコンテニアス部150aに入力され、ジッタが加えられたクロック信号φ1’はサンプル・ホールド部150bに入力される。
検出器170は、ノイズ混入経路である参照信号Vrefのノイズピークの周波数特性を検出し、ノイズピークが所望の周波数帯域(例えばin−band帯域)以外へ変調されるよう制御回路159にて加えられるジッタ周波数を変化させる。なお、本実施形態では、図12に示した構成を半導体集積回路として構成しているが、検出器170は、半導体集積回路の外部に設けてもよい。検出器170を半導体集生起回路の外側に設ける場合、検出器170は、例えば、スペクトルアナライザーで実現される。
The
The
サンプル・ホールド部150bは、入力信号Vinによって生じる電荷を蓄積するキャパシタ152と、キャパシタ152に蓄積するスイッチ151と、スイッチ153と、を含む。スイッチ151と、スイッチ153と、は、クロック信号φ1’にしたがってスイッチング動作を行っている。
コンテニアス部150aは、演算増幅器155と、演算増幅器155のアナログ出力信号Aoutを反転入力端子に入力するフィードバック経路158と、フィードバック経路158上においてアナログ出力信号Aoutによって生じる電荷を蓄積するキャパシタ154と、キャパシタ152に蓄積された電荷をアナログ出力信号Aoutに転送するスイッチ156と、スイッチ157と、を含む。コンテニアス部150aのスイッチ156、157には、ジッタがないクロック信号φ2が出力され、コンテニアス部150aはクロック信号φ2によって動作する。
コンテニアス部150aは、さらにキャパシタ154を含む。このキャパシタ154によってLPFが形成され、キャパシタ154とキャパシタ152の容量比とスイッチング周波数によってLPFのカットオフ周波数が決まる。なお、図12に示したキャパシタ154は、本実施形態の必須の構成ではない。 図13は、図12に示したサンプリング回路160と、制御回路159と、を含むD/A変換器(図中、DACと記す)の機能ブロック図である。なお、図13中、図15に示した構成と同様の構成については同様の符号を付し、その説明を一部略すものとする。
The sample-and-
The
The
制御回路159は、コンテニアス部150aに対しては、ジッタを加えないクロック信号φ2を供給し、デジタル部150cに対しては、ジッタを加えたクロック信号φ1’を供給し、サンプル・ホールド部150bに対しては、ジッタを加えたクロック信号φ1’を供給する。
すなわち、制御回路159は、ジッタを加えないクロック信号φ1、φ2を生成するクロック信号生成部143と、ジッタを加えたクロック信号φ1’、φ2’を生成するジッタ生成部(図13中にjitter_Gen.と記す)141と、クロック信号φ1、φ2、φ1’、φ2’を入力し、ジッタ生成部141によって生成されたクロック信号φ1’を選択してサンプル・ホールド部150bに出力し、クロック信号φ1’を選択してデジタル部150cに出力し、クロック信号φ2を選択してコンテニアス部150aに出力するように動作するジッタ選択部(図13中にjitter_Sel.と記す)162と、を含んでいる。
The
That is, the
なお、本実施形態は、ジッタ選択部162を備える構成に限定されるものでなく、ジッタ選択部162を設けない構成にすることができる。ジッタ選択部162を設けない場合、本実施形態は、ジッタ生成部141からクロック信号φ1’をサンプル・ホールド部150b、デジタル部150cに直接出力する。そして、クロック信号生成部143は、クロック信号φ2をコンテニアス部150aに直接出力する。
In addition, this embodiment is not limited to the structure provided with the
検出器170は、ノイズ混入経路である参照信号Vrefのノイズピークの周波数特性を検出する。ジッタ生成部141は、検出器170から出力される制御信号に基づいて周波数が変化するジッタが加えられたクロック信号を生成する。周波数の変化は、参照信号Vrefのノイズピークが所望の周波数帯域(例えばin−band帯域)以外へ変調されるように行われる。本実施形態では、検出器170とジッタ生成部141とが、本実施形態のジッタ制御回路171として機能する。
The
図14は、図13中に示したジッタ周波数制御回路171の回路構成を説明するための図であり、ジッタ生成部141の構成を具体的に示している。ジッタ生成部141は、遅延素子144_1、144_2、144_3、144_4と、スイッチ群145_1、145_2、145_3、145_4と、制御回路146と、ジッタクロック発生器148と、から構成される。遅延素子144_1〜144_4は、直列に接続されている。スイッチ群145_1〜145_4は、直列に接続された遅延素子間に接続されていて、スイッチ群145_1〜145_4は制御回路146に接続される。
FIG. 14 is a diagram for explaining the circuit configuration of the jitter
図13に示したクロック信号生成部143から出力されたクロック信号は、遅延素子144_1に入力される。遅延素子144_1の出力端子は、遅延素子144_2の入力端子とスイッチ群145_1の入力端子(図中に「I」と記す)に接続される。遅延素子144_2の出力端子は、遅延素子144_3の入力端子とスイッチ群145_2の入力端子(図中に「I」と記す)に接続され、遅延素子144_3の出力端子は、遅延素子144_4の入力端子とスイッチ群145_3の入力端子(図中に「I」と記す)に接続される。また、遅延素子144_4の出力端子は、スイッチ群145_4の入力端子に接続される。スイッチ群144_1、144_2、144_3、144_4の出力端子は短絡され、短絡された出力端子から出力された信号は、ジッタ生成部141からクロック信号として出力される。
The clock signal output from the clock
検出器170には参照信号Vrefが入力され、検出器170は、参照信号Vrefのノイズピークの周波数特性を検出する。検出された周波数特性に基づいて、検出器170からはコントロール信号173が出力される。コントロール信号173は、ジッタクロック発生器148に入力される。
ジッタクロック発生器148は、一定の周波数で発振する信号を出力する構成であり、発振周波数をコントロール信号173に基づいて変更するVCO(電圧制御発振器)を含んでいる。ジッタクロック発生器148における、周波数の変更は、以下のように行われる。
The reference signal Vref is input to the
The
ジッタクロック発生器148は、周波数48kHzに、コントロール信号の値と「8」とを乗算した周波数の信号を出力する。例えば、コントロール信号173が1Vである場合、ジッタクロック発生器148は、発振周波数が384kHzの信号149を出力する(48kHz×8=384kHz)。また、コントロール信号173が2Vである場合、ジッタクロック発生器148は、発振周波数が768kHzの信号149を出力する(48kHz×2×8=384kHz)。
The
コントロール信号173が3Vである場合、ジッタクロック発生器148は、発振周波数が1152kHzの信号149を出力する(48kHz×3×8=1152kHz)。さらに、コントロール信号173が4Vである場合、ジッタクロック発生器148は、発振周波数が1536kHzの信号149を出力する(48kHz×4×8=1536kHz)。
When the
ジッタクロック発生器148は、検出されたノイズピークの周波数特性に基づいて、コントロール信号147_1、147_2、147_3、147_4を生成する。後述するように、コントロール信号147_1、147_2、147_3、147_4では、常に一つの信号のみがHigh(以下、「H」と記す)であり、残りの3つの信号がLow(以下、「L」と記す)となる。
The
コントロール信号147_1は、スイッチ群145_1のコントロール信号の入力端子(図中に「S」と記す)に入力される。コントロール信号147_2は、スイッチ群145_2のコントロール信号の入力端子(図中に「S」と記す)に入力される。コントロール信号147_3は、スイッチ群145_3のコントロール信号の入力端子((図中に「S」と記す))に入力される。コントロール信号147_4は、スイッチ群145_4のコントロール信号の入力端子(図中に「S」と記す)に入力される。 The control signal 147_1 is input to a control signal input terminal (denoted as “S” in the drawing) of the switch group 145_1. The control signal 147_2 is input to a control signal input terminal (denoted as “S” in the drawing) of the switch group 145_2. The control signal 147_3 is input to a control signal input terminal (denoted as “S” in the drawing) of the switch group 145_3. The control signal 147_4 is input to a control signal input terminal (denoted as “S” in the drawing) of the switch group 145_4.
遅延素子144_1、144_2、144_3、144_4は、入力されたクロック信号に対し、任意の遅延量(例えば1ns)を付加し、出力する。スイッチ群145_1、145_2、145_3、145_4は、入力端子から入力されるコントロール信号147_1、147_2、147_3、147_4がHであるときに、入力端子(図中「I」と記す)と出力端子(図中「O」と記す)とを短絡し、コントロール信号がLであるときに入力端子と出力端子とを解放する。 The delay elements 144_1, 144_2, 144_3, and 144_4 add an arbitrary delay amount (for example, 1 ns) to the input clock signal and output the added signal. The switch groups 145_1, 145_2, 145_3, and 145_4 are input terminals (denoted as “I” in the figure) and output terminals (in the figure) when the control signals 147_1, 147_2, 147_3, and 147_4 inputted from the input terminals are H. When the control signal is L, the input terminal and the output terminal are released.
図15(a)〜(e)は、コントロール信号147_1、147_2、147_3、147_4と、ジッタクロック発生器148から出力される信号149とを説明するためのタイミングチャートである。図15(a)は、信号149を示している。また、図15(b)はコントロール信号147_1を示し、(c)はコントロール信号147_2を示し、(d)はコントロール信号147_3を示している。そして、図15(e)はコントロール信号147_4を示している。図15(a)〜(e)の縦軸は、いずれも信号のH、Lを示し、横軸は時間を示している。
FIGS. 15A to 15E are timing charts for explaining the control signals 147_1, 147_2, 147_3, 147_4 and the
図14に示した制御回路146は、信号149に同期して、コントロール信号147_1、147_2、147_3、147_4を、コントロール信号147_1、147_2、147_3、147_4の順にHにする。このとき、コントロール信号147_1、147_2、147_3、147_4は、いずれかが同時にHになることがないように切り替えられる。
The
図15から分かるように、制御回路146は、信号149を8分周した周期でジッタ周期が一周するようにコントロール信号を切り替える。検出器170から出力されたコントロール信号173が1Vである場合、ジッタ生成部141からは、周波数が48kHzのジッタが加えられたクロック信号が出力される。また、検出器170から出力されたコントロール信号173が2Vである場合、ジッタ生成部141からは、周波数が96kHzのジッタが加えられたクロック信号が出力される。さらに、検出器170から出力されたコントロール信号173が3Vである場合、ジッタ生成部141からは、周波数が144kHzのジッタが加えられたクロック信号が出力される。また、検出器170から出力されたコントロール信号173が4Vである場合、ジッタ生成部141からは、周波数が192kHzのジッタが加えられたクロック信号が出力される。
As can be seen from FIG. 15, the
本実施形態によれば、サンプル・ホールド部150bが離散化された信号を伝達する構成であり、信号成分はDC成分である。このため、本実施形態では、動作クロック信号に加えられたジッタによって信号成分には変調がかからない。しかし、D/A変換器自身、または、他の電子機器から混入する周期ノイズはAC成分であるため、動作クロック信号に加えられたジッタによりノイズ成分には変調がかかり、ノイズ拡散効果が得られる。換言すれば、本実施形態は、STF(Signal Transfer Function)には変化せず、NTF(Noise Transfer Function)のみにジッタによる変調をかけることができ、混入する周期ノイズを信号成分と効率的に分離することができる。このため、本実施形態は、伝達すべき信号にノイズを加えることなく、in−band内のノイズだけを分散し、そのスペクトルのピークを低減することができる。
According to the present embodiment, the sample and hold
また、本実施形態によれば、例えば、D/A変換器が6.000MHzでサンプリング動作を行い、参照信号Vrefに6.010MHzにピークを持つノイズが重畳した場合、検出器170によりジッタ生成部141において加えられるジッタの周波数を例えば96kHzと設定する。このような設定によれば、従来ならば折り返しにより6.010MHz−6.000MHz=10kHzにノイズピークが現れるところを、本実施形態では、FM変調により96kHz×N+10kHz(Nは自然数)の周波数帯へピークを移動させることができる。特に、最も高いノイズピークは96kHz+10kHz=106kHzへと移動させることができる。そのため、本実施形態は、in−band内のノイズを効率的に抑制することができる。
Further, according to the present embodiment, for example, when the D / A converter performs a sampling operation at 6.000 MHz and noise having a peak at 6.010 MHz is superimposed on the reference signal Vref, the
このような本実施形態は、D/A変換器周辺の機器から発生するノイズを低減するのではなく、D/A変換器自身のノイズに対する耐性を強化することができる。このため、D/A変換器周辺の他の機器の構成を変更することなく、D/A変換器のみを変更してD/A変換器に対するノイズの影響を低減することができる。
また、実施形態は、クロック信号にジッタを加える回路を追加することのみによって実現することができる。このため、高度な半導体プロセス技術やチップの多ピン化が不要になって、D/A変換器の高コスト化を防ぐことができる。さらに、実施形態によれば、ノイズの影響を考慮することなくD/A変換器を他の機器に近接させて配置することができるから、D/A変換器を含む機器の小型化に効果を奏する。
In this embodiment, the noise generated from the devices around the D / A converter is not reduced, but the resistance of the D / A converter itself to noise can be enhanced. For this reason, the influence of noise on the D / A converter can be reduced by changing only the D / A converter without changing the configuration of other devices around the D / A converter.
Further, the embodiment can be realized only by adding a circuit for adding jitter to the clock signal. This eliminates the need for advanced semiconductor process technology and the increase in the number of pins on the chip, thereby preventing an increase in cost of the D / A converter. Furthermore, according to the embodiment, since the D / A converter can be arranged close to other devices without considering the influence of noise, it is effective in reducing the size of the device including the D / A converter. Play.
また、実施形態では、D/A変換器周辺の機器から発生するノイズを低減することを目的として一般的に具備されるデカップリングコンデンサへのノイズ抑制要求を低減することが可能となる。また、実施形態によれば、デカップリングコンデンサへのノイズ抑制要求を低減できることから、デカップリングコンデンサそのものを不要とすることも考えられる。 Further, in the embodiment, it is possible to reduce the noise suppression requirement for a decoupling capacitor that is generally provided for the purpose of reducing noise generated from devices around the D / A converter. In addition, according to the embodiment, since the noise suppression requirement for the decoupling capacitor can be reduced, it may be considered that the decoupling capacitor itself is unnecessary.
なお、FM変調によって帯域外へと移動させたノイズ成分は、例えばLPF(Low Path Filter)などで除去することができる。
また、本実施形態は、以上説明した構成に限定されるものではない。すなわち、本実施形態では、ジッタ生成部141によって加えられるジッタの分解能が4の場合を説明したが、ジッタ生成部141により加えられるジッタの分解能は4に断定されるものではなく、任意の分解能N(Nは2以上の自然数)においても本実施形態は同様の効果を得ることができる。
The noise component moved out of the band by FM modulation can be removed by, for example, an LPF (Low Path Filter).
Further, the present embodiment is not limited to the configuration described above. That is, in the present embodiment, the case where the resolution of the jitter applied by the
また、本実施形態は、デジタル部150cにジッタが加えられたクロック信号φ1’を入力するものに限定されるものではない。デジタル部150cにジッタを加えないクロック信号φ1を入力するようにしても、D/A変換器自身のノイズに対する耐性を強化する効果は全く損なわれることはない。
さらに、実施形態においても、クロック信号生成部143はD/A変換器の外部に設けられるものであってもよい。また、図12、13に示したD/A変換器のサンプリング回路を他の機器として構成する場合、制御回路159を機器の外部に設けるものであってもよい。
Further, the present embodiment is not limited to the one that inputs the clock signal φ1 ′ with jitter added to the
Furthermore, also in the embodiment, the clock
また、本発明の範囲は、以上図示され、記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。 In addition, the scope of the present invention is not limited to the exemplary embodiments shown and described above, but includes all embodiments that bring about effects equivalent to those intended by the present invention. Further, the scope of the invention is not limited to the combinations of features of the invention defined by the claims, but is defined by any desired combination of particular features among all the disclosed features. sell.
(効果)
次に、本実施形態のD/A変換器と、既存のA/D変換器と、を混載したCODECについて考える。
本実施形態のD/A変換器は、A/D変換器とD/A変換器とのサンプリング周波数が等しい(横軸の動作周波数差0)場合であっても、A/D変換器とD/A変換器とのサンプリング周波数が約±25Hz程度の差を有する場合であっても、出力信号のディストーションが小さい。このような本実施形態では、A/D変換器とD/A変換器とが異なるクロック信号で動作する非同期動作時においても、同一のクロック信号で動作する同期動作時においても、出力信号のディストーションを低減することができる。
(effect)
Next, consider a CODEC in which the D / A converter of this embodiment and an existing A / D converter are mounted together.
The D / A converter of the present embodiment has the same configuration as that of the A / D converter and the D / A converter even when the sampling frequencies of the A / D converter and the D / A converter are the same (operating frequency difference 0 on the horizontal axis). Even when the sampling frequency with the / A converter has a difference of about ± 25 Hz, the distortion of the output signal is small. In this embodiment, the output signal is distorted both in an asynchronous operation in which the A / D converter and the D / A converter operate with different clock signals, and in a synchronous operation in which the same clock signal operates. Can be reduced.
また、本実施形態では、動作クロックに加えるジッタの周波数を48kHz〜384kHzとした。48kHz〜384kHzのジッタの周波数のいずれにおいても、本実施形態は、出力信号のディストーションを低減することができる。 In the present embodiment, the frequency of jitter applied to the operation clock is 48 kHz to 384 kHz. In any of jitter frequencies of 48 kHz to 384 kHz, this embodiment can reduce distortion of the output signal.
本発明は、D/A変換器の他、D/A変換の機能を持った電子機器全般に利用することができる。 The present invention can be used for all electronic devices having a D / A conversion function in addition to a D / A converter.
101、151、153、156、157 スイッチ
111、112、152、154 キャパシタ
121、155 演算増幅器
141 ジッタ生成部
143 クロック信号生成部
144_1〜141_4 遅延素子
145_1〜145_4 スイッチ群
146、159 制御回路
147_1〜147_4、173 コントロール信号
148 ジッタクロック発生器
149 信号
150a コンテニアス部
150b サンプル・ホールド部
150c デジタル部
158 フィードバック経路
160 サンプリング回路
162 ジッタ選択部
170 検出器
171 ジッタ周波数制御回路
101, 151, 153, 156, 157
Claims (4)
前記サンプル・ホールド部に供給される第1クロック信号と、前記コンテニアス部に供給される第2クロック信号と、を生成するクロック信号生成部と、
少なくとも前記第1クロック信号に付加されるジッタを生成するジッタ生成部と、
前記ジッタ生成部によって生成された前記ジッタの周波数を制御するジッタ周波数制御部と、
を含むことを特徴とするD/A変換器。 A sample-and-hold unit that samples an input signal based on a digital signal input by the digital unit, holds and transfers the sampled signal, and a continuous signal that outputs the signal transferred by the sample-and-hold unit as an analog signal A sampling circuit comprising:
A clock signal generation unit that generates a first clock signal supplied to the sample and hold unit and a second clock signal supplied to the continuous unit;
A jitter generator for generating jitter added to at least the first clock signal;
A jitter frequency control unit for controlling the frequency of the jitter generated by the jitter generation unit;
D / A converter characterized by including.
前記サンプル・ホールド部に供給される入力信号の周波数特性から、前記入力信号に混入されるノイズがピークを持つピーク周波数を検出する検出器と、
前記検出器によって検出されたノイズのピーク周波数を、任意の周波数に変換する周波数変換部と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載のD/A変換器。 The jitter frequency controller is
From a frequency characteristic of the input signal supplied to the sample-and-hold unit, a detector that detects a peak frequency at which noise mixed in the input signal has a peak;
A frequency converter that converts a peak frequency of noise detected by the detector into an arbitrary frequency;
The D / A converter according to claim 1, comprising:
前記入力信号によって生じる電荷を蓄積する容量素子と、当該容量素子に蓄積された電荷を、前記コンテニアス部に転送するスイッチング素子と、を含み、
前記スイッチング素子は、ジッタが加えられた前記クロック信号にしたがってオン、オフ動作をすることを特徴とする請求項1または2に記載のD/A変換器。 The sample and hold unit is
A capacitive element that accumulates charges generated by the input signal, and a switching element that transfers the charges accumulated in the capacitive element to the continuous unit,
The D / A converter according to claim 1, wherein the switching element performs an on / off operation in accordance with the clock signal to which jitter has been added.
前記サンプル・ホールド部に供給される第1クロック信号と、前記コンテニアス部に供給される第2クロック信号と、を生成するクロック信号生成部と、
少なくとも前記第1クロック信号に付加されるジッタを生成するジッタ生成部と、を含むD/A変換器に用いられるジッタ周波数制御回路であって、
前記サンプル・ホールド部に供給される入力信号の周波数特性から、前記入力信号に混入されるノイズがピークを持つピーク周波数を検出する検出器と、
前記検出器によって検出されたノイズのピーク周波数を、任意の周波数に変換する周波数変換部と、
を含むことを特徴とするジッタ周波数制御回路。 A sample-and-hold unit that samples an input signal based on a digital signal input by the digital unit, holds and transfers the sampled signal, and a continuous signal that outputs the signal transferred by the sample-and-hold unit as an analog signal A sampling circuit comprising:
A clock signal generation unit that generates a first clock signal supplied to the sample and hold unit and a second clock signal supplied to the continuous unit;
A jitter frequency control circuit used in a D / A converter including at least a jitter generation unit that generates jitter added to the first clock signal,
From a frequency characteristic of the input signal supplied to the sample-and-hold unit, a detector that detects a peak frequency at which noise mixed in the input signal has a peak;
A frequency converter that converts a peak frequency of noise detected by the detector into an arbitrary frequency;
A jitter frequency control circuit comprising:
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