JP2014007518A - Noise reduction system of analog-digital converter and noise reduction method - Google Patents

Noise reduction system of analog-digital converter and noise reduction method Download PDF

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佐智子 森
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明裕 川村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an analog-digital converter capable of achieving satisfactory S/N.SOLUTION: The noise reduction system comprises: an analog-digital converter ADC1 of an oversampling type having a feedback circuit 13; a dither generation circuit 17 that gives a dither signal to the analog-digital converter ADC1; and a dither setting section 25 that obtains frequency information of an operation clock CLK2 in a noise source circuit 20 to set a dither signal in a dither generation circuit 17 according to the frequency information. The dither generation circuit 17 can change the frequency of tone generated by the analog-digital converter ADC1 by adjusting the setting of the dither signal.

Description

本発明は、オーバーサンプリング方式のアナログデジタル変換器のノイズ低減システム、およびノイズ低減方法に関するものである。   The present invention relates to an oversampling analog-digital converter noise reduction system and a noise reduction method.

一般的なオーバーサンプリング方式のアナログデジタル変換器において、アナログ入力信号が無入力および弱入力のとき、量子化器の出力信号の「H」と「L」との割合は1対1となり、かつ交互に出現する連続パターンの状態となる。このアナログデジタル変換器のアナログ入力信号に微小なDC成分ΔVなどが重畳された場合、上記の1対1の連続パターンが崩れて、量子化器の出力にトーン性のノイズ(以下、トーンと記載する)が発生し、アナログデジタル変換器のデジタル出力信号のS/N(Signal/Noise)が顕著に悪化するという問題があった。   In a general oversampling analog-to-digital converter, when the analog input signal is non-input or weak input, the ratio of the output signal of the quantizer between “H” and “L” is 1: 1, and alternately It becomes the state of the continuous pattern that appears in. When a minute DC component ΔV or the like is superimposed on the analog input signal of this analog-to-digital converter, the above one-to-one continuous pattern breaks down and tone noise (hereinafter referred to as a tone) is output to the quantizer. There is a problem that the S / N (Signal / Noise) of the digital output signal of the analog-to-digital converter is remarkably deteriorated.

従来のアナログデジタル変換器のノイズ低減システムにおいては、上記のS/Nの悪化を防ぐためにディザ信号が用いられている。例えば、ディザ信号をアナログ入力信号に加算することによって、量子化器の出力に現れるトーンの周波数を信号帯域外にすることが可能となる。この信号帯域外となったトーンをデジタルフィルタによって減衰させることにより、アナログデジタル変換器のデジタル出力信号のS/Nを改善することができる。ここで、ディザ信号としては、例えばDCオフセットや、小さな振幅のクロックパルスなどが用いられる。   In a conventional noise reduction system for an analog-digital converter, a dither signal is used in order to prevent the S / N deterioration. For example, by adding the dither signal to the analog input signal, the tone frequency appearing at the output of the quantizer can be out of the signal band. The S / N of the digital output signal of the analog-to-digital converter can be improved by attenuating the tone outside the signal band with a digital filter. Here, for example, a DC offset or a clock pulse with a small amplitude is used as the dither signal.

また、ディザ信号を印加した際の強入力時の変調器の飽和を防ぐために、量子化器の基準電圧側にディザ信号を入力する対策(特許文献1参照)や、量子化器の出力に応じて、クロックパルスであるディザ信号の強度を変更する対策(特許文献2参照)が実施されている。   Further, in order to prevent the saturation of the modulator at the time of strong input when a dither signal is applied, according to countermeasures for inputting the dither signal to the reference voltage side of the quantizer (see Patent Document 1) and the output of the quantizer Therefore, a countermeasure for changing the intensity of the dither signal that is a clock pulse (see Patent Document 2) has been implemented.

特許第4648996号公報Japanese Patent No. 4648996 特許第4644289号公報Japanese Patent No. 4644289

近年、LSIの機能統合が進み、複数のアナログデジタル変換器やデジタルアナログ変換器がLSIに内蔵される傾向にある。それぞれのアナログデジタル変換器(デジタルアナログ変換器)が異なる周波数のクロックを使用する場合には、単一のLSIに複数のクロック成分が存在することになり、周期的なノイズ(以下、CLKノイズと記載する)の発生要因になる。また、LSIの端子数や面積を削減するために、複数の回路における電源端子およびグランド端子の共有化、並びに基準電圧の共有化を実施することが多い。さらに、例えば回路の精度を向上させるために、回路の電流を増加させたり、回路に使用するクロックの周波数を上昇させたりすることがある。   In recent years, integration of LSI functions has progressed, and a plurality of analog-digital converters and digital-analog converters tend to be built into LSIs. When each analog-digital converter (digital-analog converter) uses a clock having a different frequency, a plurality of clock components exist in a single LSI, and periodic noise (hereinafter referred to as CLK noise). To be described). Further, in order to reduce the number of LSI terminals and the area, the power supply terminals and the ground terminals in a plurality of circuits are often shared, and the reference voltage is often shared. Further, for example, in order to improve the accuracy of the circuit, the current of the circuit may be increased or the frequency of the clock used for the circuit may be increased.

これらに伴い、アナログデジタル変換器の各構成要素に対して、他の回路で発生したCLKノイズが、電源やグランド、基準電圧を介して、アナログデジタル変換器のデジタル出力信号に影響が出る程度に十分強い強度で回り込む。このため、例えば、アナログデジタル変換器が音声の信号処理に用いられる場合、CLKノイズに起因してノイズ音が発生するなどの課題がある。   As a result, for each component of the analog-digital converter, the CLK noise generated in other circuits affects the digital output signal of the analog-digital converter via the power supply, ground, and reference voltage. Wrap around with sufficient strength. For this reason, for example, when an analog-digital converter is used for audio signal processing, there is a problem that noise noise is generated due to CLK noise.

従来のノイズ低減システムは、微小なDC成分ΔVなどに起因するトーンに対しては良好なS/Nは確保される一方、上記のようなCLKノイズに対してはS/Nが悪化する場合がある。   In the conventional noise reduction system, a good S / N is ensured for a tone caused by a minute DC component ΔV and the like, but the S / N may be deteriorated for the CLK noise as described above. is there.

上記の点に鑑み、本発明は、外部からのCLKノイズを受けても、良好なS/Nを得ることができるアナログデジタル変換器のノイズ低減システム、およびノイズ低減方法を提供することを目的とする。   In view of the above points, an object of the present invention is to provide a noise reduction system and a noise reduction method for an analog-to-digital converter that can obtain a good S / N even when receiving external CLK noise. To do.

本発明の第1の態様では、アナログデジタル変換器のノイズ低減システムは、オーバーサンプリング型であって、帰還回路を有するアナログデジタル変換器と、前記アナログデジタル変換器にディザ信号を与えるものであり、かつ、前記アナログデジタル変換器において生じるトーンの周波数を変えるように、前記ディザ信号の設定を調整可能に構成されているディザ生成回路と、前記アナログデジタル変換器に対して周期的なノイズを与えるノイズ源回路の、動作クロックの周波数に関する周波数情報を得て、当該周波数情報に応じて、前記ディザ生成回路における前記ディザ信号の設定を行うディザ設定部とを備えている。   In the first aspect of the present invention, the noise reduction system of the analog-to-digital converter is an oversampling type, an analog-to-digital converter having a feedback circuit, and a dither signal to the analog-to-digital converter. And a dither generation circuit configured to be able to adjust the setting of the dither signal so as to change the frequency of a tone generated in the analog-to-digital converter, and noise that gives periodic noise to the analog-to-digital converter A dither setting unit that obtains frequency information about the frequency of the operation clock of the source circuit and sets the dither signal in the dither generation circuit according to the frequency information;

この第1の態様によると、ディザ設定部は、ノイズ源回路の動作クロックの周波数情報に応じて、ディザ生成回路におけるディザ信号の設定を行う。ディザ生成回路は、ディザ設定部からの設定を受け、調整されたディザ信号をアナログデジタル変換器に与える。これにより、トーンの周波数が変わるとともに、トーンと周期的なノイズとから生じる変調信号の周波数が変わる。すると、例えば周波数情報に応じて、トーンと周期的なノイズとから生じる変調信号の周波数が信号帯域から外れるようにディザ生成回路におけるディザ信号の設定を行うことにより、アナログデジタル変換器のS/Nの悪化を回避することができる。すなわち、良好なS/Nを得ることができる。   According to the first aspect, the dither setting unit sets the dither signal in the dither generation circuit according to the frequency information of the operation clock of the noise source circuit. The dither generation circuit receives the setting from the dither setting unit and supplies the adjusted dither signal to the analog-digital converter. As a result, the frequency of the tone is changed, and the frequency of the modulation signal generated from the tone and the periodic noise is changed. Then, for example, by setting the dither signal in the dither generation circuit so that the frequency of the modulation signal generated from the tone and the periodic noise deviates from the signal band according to the frequency information, the S / N of the analog-digital converter is set. Can be avoided. That is, good S / N can be obtained.

本発明の第2の態様では、アナログデジタル変換器のノイズ低減システムは、オーバーサンプリング型のアナログデジタル変換器と、前記アナログデジタル変換器に対して周期的なノイズを与えるノイズ源回路の、動作クロックの周波数に関する周波数情報を得て、当該周波数情報に応じて、前記アナログデジタル変換器のサンプリングクロックの周波数の設定を行うサンプリングクロック設定部とを備えている。   In a second aspect of the present invention, an analog-to-digital converter noise reduction system includes an oversampling analog-to-digital converter and an operation clock of a noise source circuit that applies periodic noise to the analog-to-digital converter. And a sampling clock setting unit for setting the frequency of the sampling clock of the analog-to-digital converter in accordance with the frequency information.

この第2の態様によると、サンプリングクロック設定部は、ノイズ源回路の動作クロックの周波数情報に応じて、アナログデジタル変換器のサンプリングクロックの周波数の設定(調整)を行う。これにより、サンプリングクロックと周期的なノイズとから生じるエイリアス信号の周波数が変わる。すると、例えば周波数情報に応じて、エイリアス信号の周波数が信号帯域から外れるようにサンプリングクロックの周波数の設定を行うことにより、アナログデジタル変換器のS/Nの悪化を回避することができる。すなわち、良好なS/Nを得ることができる。   According to the second aspect, the sampling clock setting unit sets (adjusts) the frequency of the sampling clock of the analog-digital converter according to the frequency information of the operation clock of the noise source circuit. As a result, the frequency of the alias signal generated from the sampling clock and the periodic noise changes. Then, for example, by setting the frequency of the sampling clock so that the frequency of the alias signal deviates from the signal band according to the frequency information, it is possible to avoid the deterioration of the S / N of the analog-digital converter. That is, good S / N can be obtained.

本発明の第3の態様では、アナログデジタル変換器のノイズ低減システムは、オーバーサンプリング型であって、帰還回路を有するアナログデジタル変換器を備えており、前記アナログデジタル変換器に対して周期的なノイズを与えるノイズ源回路の、動作クロックの周波数に応じて、前記アナログデジタル変換器によって生じるトーンの周波数を制御する。   In a third aspect of the present invention, the noise reduction system for an analog-digital converter is an oversampling type, and includes an analog-digital converter having a feedback circuit, and is periodic with respect to the analog-digital converter. The frequency of the tone generated by the analog-to-digital converter is controlled in accordance with the frequency of the operation clock of the noise source circuit that gives noise.

この第3の態様によると、アナログデジタル変換器によって生じるトーンの周波数を動作クロックの周波数に応じて制御することにより、トーンと周期的なノイズとから生じる変調信号の周波数が変わる。これにより、アナログデジタル変換器のS/Nの悪化を回避することができる。すなわち、良好なS/Nを得ることができる。   According to the third aspect, the frequency of the modulation signal generated from the tone and the periodic noise is changed by controlling the frequency of the tone generated by the analog-digital converter in accordance with the frequency of the operation clock. Thereby, the deterioration of the S / N of the analog-digital converter can be avoided. That is, good S / N can be obtained.

本発明の第4の態様では、オーバーサンプリング型であって、帰還回路を有するアナログデジタル変換器のノイズ低減方法は、前記アナログデジタル変換器に対して周期的なノイズを与えるノイズ源回路の、動作クロックの周波数に関する周波数情報を得て、当該周波数情報に応じて、前記アナログデジタル変換器において生じるトーンの周波数を変えるようにディザ信号の設定を行う信号設定ステップと、前記信号設定ステップにおいて設定された前記ディザ信号を、前記アナログデジタル変換器に与える信号印加ステップとを備えている。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an oversampling type analog-to-digital converter noise reduction method comprising: a noise source circuit that applies periodic noise to the analog-to-digital converter; The frequency setting related to the frequency of the clock is obtained, and in accordance with the frequency information, the dither signal is set so as to change the frequency of the tone generated in the analog-digital converter, and the signal setting step is set. And a signal applying step for supplying the dither signal to the analog-to-digital converter.

この第4の態様によると、信号設定ステップによって得たノイズ源回路の動作クロックの周波数情報に応じたディザ信号が設定され、アナログデジタル変換器に与えられる。これにより、トーンと周期的なノイズとから生じる変調信号の周波数が変わるため、アナログデジタル変換器のS/Nの悪化を回避することができる。すなわち、良好なS/Nを得ることができる。   According to the fourth aspect, the dither signal corresponding to the frequency information of the operation clock of the noise source circuit obtained in the signal setting step is set and supplied to the analog-digital converter. Thereby, since the frequency of the modulation signal generated from the tone and the periodic noise changes, it is possible to avoid the deterioration of the S / N of the analog-digital converter. That is, good S / N can be obtained.

本発明によると、外部からのCLKノイズの周波数に応じて、サンプリングクロックの周波数やディザ信号の設定を切り替えることにより、アナログデジタル変換器において良好なS/Nを得ることができる。   According to the present invention, a good S / N can be obtained in an analog-to-digital converter by switching the sampling clock frequency and the dither signal setting in accordance with the frequency of the external CLK noise.

第1の実施形態に係るアナログデジタル変換器のノイズ低減システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the noise reduction system of the analog-digital converter which concerns on 1st Embodiment. 図1において、サンプリング周波数の切り替え前後における信号のスペクトルの一例を示す図である。In FIG. 1, it is a figure which shows an example of the spectrum of the signal before and after switching of a sampling frequency. 図1において、サンプリング周波数の切り替え前後における信号のスペクトルの他の例を示す図である。In FIG. 1, it is a figure which shows the other example of the spectrum of the signal before and behind switching of a sampling frequency. 第2の実施形態に係るアナログデジタル変換器のノイズ低減システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the noise reduction system of the analog-digital converter which concerns on 2nd Embodiment. 図4において、ディザ信号の設定の切り替え前後における信号のスペクトルの一例を示す図である。In FIG. 4, it is a figure which shows an example of the spectrum of the signal before and after the change of the setting of a dither signal. ディザ信号の設定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a setting of a dither signal. 周波数計算器および切替制御器の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a frequency calculator and a switching controller. 周波数計算器および切替制御器をソフトウェアで実現する場合におけるアナログデジタル変換器のノイズ低減システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the noise reduction system of an analog / digital converter in the case of implement | achieving a frequency calculator and a switching controller with software. 周波数計算器および切替制御器による処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process by a frequency calculator and a switching controller. 周波数計算器および切替制御器による処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process by a frequency calculator and a switching controller. 第3の実施形態に係るアナログデジタル変換器のノイズ低減システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the noise reduction system of the analog-digital converter which concerns on 3rd Embodiment.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は第1の実施形態に係るアナログデジタル変換器のノイズ低減システムの構成例を示す図である。図1において、アナログデジタル変換器ADC1は、加減算器10、積分器11、量子化器12、帰還回路13およびデジタルフィルタ14を備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a noise reduction system for an analog-digital converter according to the first embodiment. In FIG. 1, the analog-digital converter ADC1 includes an adder / subtractor 10, an integrator 11, a quantizer 12, a feedback circuit 13, and a digital filter 14.

加減算器10は、アナログ入力信号AINから後述する帰還回路13の出力信号を減算する。積分器11は、加減算器10の出力信号を積分する。   The adder / subtracter 10 subtracts an output signal of a feedback circuit 13 described later from the analog input signal AIN. The integrator 11 integrates the output signal of the adder / subtracter 10.

量子化器12は、積分器11によって積分された信号を受け、第一のPLL15から出力されたサンプリングクロックCLK1でサンプリングを行い、サンプリングされたデータを量子化する。量子化器12から出力されたデジタル信号は、帰還回路13およびデジタルフィルタ14に入力される。   The quantizer 12 receives the signal integrated by the integrator 11, performs sampling with the sampling clock CLK1 output from the first PLL 15, and quantizes the sampled data. The digital signal output from the quantizer 12 is input to the feedback circuit 13 and the digital filter 14.

帰還回路13は、量子化器12の出力信号と、基準電圧源回路16から出力された基準電圧とをかけ合わせて(変調して)アナログ信号に変換し、出力する。デジタルフィルタ14は、アナログ入力信号AINの信号帯域以上の周波数成分を減衰させて、デジタル出力信号DOUTを生成する。   The feedback circuit 13 multiplies (modulates) the output signal of the quantizer 12 and the reference voltage output from the reference voltage source circuit 16 to convert it into an analog signal and outputs it. The digital filter 14 attenuates a frequency component equal to or higher than the signal band of the analog input signal AIN to generate a digital output signal DOUT.

ここで、CLKノイズはノイズ源回路20から発生されるものとし、ノイズ源回路20はPLLとしての第二のPLL21から出力された動作クロックCLK2(周波数をfnとする)で動作しているものとする。例えば、ノイズ源回路20がアナログデジタル変換器やデジタルアナログ変換器の場合は、CLK2はそのサンプリングクロックとなる。   Here, it is assumed that the CLK noise is generated from the noise source circuit 20, and the noise source circuit 20 is operated by the operation clock CLK2 (frequency is fn) output from the second PLL 21 as the PLL. To do. For example, when the noise source circuit 20 is an analog-digital converter or a digital-analog converter, CLK2 is the sampling clock.

また、ノイズ源回路20の動作クロックCLK2の周波数fnを変化させる、すなわち第二のPLL21から出力される動作クロックCLK2の周波数fnを変化させて使用する場合がある。この場合には、ノイズ源回路20から発生するCLKノイズの周波数が変動する。例えば、ノイズ源回路20が映像信号処理回路の場合、映像フォーマットに応じて動作クロックCLK2の周波数fnを変化させる場合がある。   In some cases, the frequency fn of the operation clock CLK2 of the noise source circuit 20 is changed, that is, the frequency fn of the operation clock CLK2 output from the second PLL 21 is changed. In this case, the frequency of the CLK noise generated from the noise source circuit 20 varies. For example, when the noise source circuit 20 is a video signal processing circuit, the frequency fn of the operation clock CLK2 may be changed according to the video format.

サンプリングクロック設定部24は、周波数計算器22と切替制御器23とを備えている。   The sampling clock setting unit 24 includes a frequency calculator 22 and a switching controller 23.

周波数計算器22は、第二のPLL21からの周波数設定情報または動作クロックCLK2を受け、ノイズ源回路20の動作クロックCLK2の周波数fnを計算する。   The frequency calculator 22 receives the frequency setting information from the second PLL 21 or the operation clock CLK2, and calculates the frequency fn of the operation clock CLK2 of the noise source circuit 20.

切替制御器23は、周波数計算器22によって計算された動作クロックCLK2の周波数fnに応じて、サンプリングクロックCLK1のサンプリング周波数が切り替わるように第一のPLL15を制御する。   The switching controller 23 controls the first PLL 15 so that the sampling frequency of the sampling clock CLK1 is switched according to the frequency fn of the operation clock CLK2 calculated by the frequency calculator 22.

[ノイズ低減システムの動作(1)]
図2は、図1におけるサンプリング周波数の切り替え前後における信号のスペクトルの一例を示す図である。ここで、サンプリングクロックCLK1のサンプリング周波数をfsa,fsbとし、CLKノイズの周波数すなわち動作クロックCLK2の周波数をfnとする。また、アナログ入力信号AINの信号帯域をfbwとする。
[Operation of noise reduction system (1)]
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a signal spectrum before and after switching of the sampling frequency in FIG. Here, the sampling frequency of the sampling clock CLK1 is fsa and fsb, and the frequency of the CLK noise, that is, the frequency of the operation clock CLK2 is fn. The signal band of the analog input signal AIN is assumed to be fbw.

図2において、(a),(b),(c)は動作クロックCLK2の周波数fnが(サンプリングクロックCLK1のサンプリング周波数fsaの整数倍)±(信号帯域fbw)の周波数範囲に入っている状態(後述の(式2)を満たす状態)における信号のスペクトルを示しており、(d),(e),(f)はサンプリングクロックCLK1のサンプリング周波数をfsaからfsbに切り替えた後における信号のスペクトルを示す。   2, (a), (b), and (c) are states in which the frequency fn of the operation clock CLK2 is within the frequency range of (multiple of the sampling frequency fsa of the sampling clock CLK1) ± (signal band fbw). (D), (e), and (f) show the spectrum of the signal after switching the sampling frequency of the sampling clock CLK1 from fsa to fsb. Show.

また、(a),(d)は量子化器12の入力信号のスペクトル、(b),(e)は量子化器12の出力信号のスペクトル、(c),(f)はデジタル出力信号DOUTのスペクトルを示している。   (A) and (d) are the spectrum of the input signal of the quantizer 12, (b) and (e) are the spectrum of the output signal of the quantizer 12, and (c) and (f) are the digital output signal DOUT. The spectrum of is shown.

図2(a)に示すように、量子化器12の入力信号には、電源や基準電圧Vb経由で伝播したCLKノイズが重畳しているものとする。量子化器12において、このようなCLKノイズが重畳された信号をサンプリングクロックCLK1でサンプリングすると、fsa/2以下の周波数に折り返されたエイリアス信号が発生する。このエイリアス信号の周波数をfpaとすると、fpaは下記の(式1)で示した値となる。   As shown in FIG. 2A, it is assumed that CLK noise propagated via the power supply or the reference voltage Vb is superimposed on the input signal of the quantizer 12. In the quantizer 12, when such a signal on which CLK noise is superimposed is sampled by the sampling clock CLK1, an alias signal folded back to a frequency of fsa / 2 or less is generated. Assuming that the frequency of the alias signal is fpa, fpa has a value represented by the following (Equation 1).

Figure 2014007518
Figure 2014007518

ここで、mはfn/fsaに最も近い整数とする。また、|A|はAの絶対値を意味する。   Here, m is an integer closest to fn / fsa. | A | means the absolute value of A.

周波数fnと(fsa×m)の周波数とが近い場合、図2(b)に示すようにエイリアス信号の周波数fpaと信号帯域fbwとは下記の(式2)の関係となる場合がある。   When the frequency fn and the frequency of (fsa × m) are close, as shown in FIG. 2B, the frequency fpa of the alias signal and the signal band fbw may have the following relationship (Equation 2).

Figure 2014007518
Figure 2014007518

このとき、図2(c)に示すように、デジタルフィルタ14通過後におけるデジタル出力信号DOUTのエイリアス信号は減衰されず、結果としてS/Nが悪化する。   At this time, as shown in FIG. 2C, the alias signal of the digital output signal DOUT after passing through the digital filter 14 is not attenuated, and as a result, the S / N deteriorates.

このS/Nの悪化を防ぐために、エイリアス信号の周波数fpaと信号帯域fbwとの間に(式2)の関係があるとき、サンプリング周波数fsaをサンプリング周波数fsbに切り替える。具体的には、動作クロックCLK2の周波数fnが下記の(式3)を満たすとき、サンプリング周波数fsaをサンプリング周波数fsbに切り替える。   In order to prevent this S / N deterioration, the sampling frequency fsa is switched to the sampling frequency fsb when there is a relationship of (Expression 2) between the frequency fpa of the alias signal and the signal band fbw. Specifically, when the frequency fn of the operation clock CLK2 satisfies the following (Equation 3), the sampling frequency fsa is switched to the sampling frequency fsb.

Figure 2014007518
Figure 2014007518

このとき、切り替えた後のサンプリング周波数fsbは下記の(式4)のうちのいずれか一方を満たすようにする。   At this time, the sampling frequency fsb after switching is set to satisfy one of the following (Equation 4).

Figure 2014007518
Figure 2014007518

ここで、mbはfn/fsbに最も近い整数とする。なお、mbはmと同じでもよい。   Here, mb is an integer closest to fn / fsb. Note that mb may be the same as m.

(式4)はfsbを左辺とする式に変換すると、下記の(式5)になる。   When (Expression 4) is converted into an expression having fsb as the left side, the following (Expression 5) is obtained.

Figure 2014007518
Figure 2014007518

図2(d),(e),(f)はサンプリングクロックCLK1のサンプリング周波数をfsaから上記の(式5)を満たすfsbに切り替えた後の信号のスペクトルを示している。図2(e)に示すように、サンプリング周波数を切り替えた後のエイリアス信号の周波数fpb(=|fsb×m−fn|)は、信号帯域fbwより高くなっている。すなわち、エイリアス信号の周波数fpbは信号帯域fbwから外れている。これにより、図2(f)に示すように、デジタルフィルタ14通過後のデジタル出力信号DOUTにおいて、周波数fpbの信号成分は十分に減衰され、結果としてS/Nは悪化しない。   2D, 2E, and 2F show the spectrum of the signal after the sampling frequency of the sampling clock CLK1 is switched from fsa to fsb that satisfies the above (Equation 5). As shown in FIG. 2E, the frequency fpb (= | fsb × m−fn |) of the alias signal after switching the sampling frequency is higher than the signal band fbw. That is, the frequency fpb of the alias signal is out of the signal band fbw. Thereby, as shown in FIG. 2 (f), in the digital output signal DOUT after passing through the digital filter 14, the signal component of the frequency fpb is sufficiently attenuated, and as a result, the S / N does not deteriorate.

なお、上記の[ノイズ低減システムの動作(1)]では、帰還回路を有するオーバーサンプリング型のアナログデジタル変換器について説明したが、帰還回路を有しないオーバーサンプリング型のアナログデジタル変換器(図示しない)においても同様の効果が得られる。   In the above [Noise reduction system operation (1)], an oversampling analog-digital converter having a feedback circuit has been described. However, an oversampling analog-digital converter having no feedback circuit (not shown). The same effect can be obtained in.

[ノイズ低減システムの動作(2)]
図3は、図2と同様に図1におけるサンプリング周波数の切り替え前後の信号のスペクトルの他の例を示す図である。ここで、fsa,fsb,fn,fbwについては、図2と同様とする。また、量子化器12の出力に発生する、すなわちアナログデジタル変換器ADC1において生じるfsa/2以下のトーンの周波数をfta,ftbとする。
[Operation of noise reduction system (2)]
FIG. 3 is a diagram showing another example of the spectrum of the signal before and after the switching of the sampling frequency in FIG. Here, fsa, fsb, fn, and fbw are the same as those in FIG. Further, let fta and ftb be frequencies of tones generated at the output of the quantizer 12, that is, fsa / 2 or less generated in the analog-to-digital converter ADC1.

図3において、(a)〜(d)は動作クロックCLK2の周波数fnが(サンプリングクロックCLK1のサンプリング周波数fsaの整数倍)+(量子化器12から発生するトーンの周波数fta)±(信号帯域fbw)の周波数範囲に入っている状態の信号のスペクトルを示しており、(e)〜(h)はサンプリングクロックCLK1のサンプリング周波数をfsaからfsbに切り替えた後の信号のスペクトルを示す。   3, (a) to (d) show that the frequency fn of the operation clock CLK2 is (integer multiple of the sampling frequency fsa of the sampling clock CLK1) + (the frequency fta of the tone generated from the quantizer 12) ± (signal band fbw) ) Shows the spectrum of the signal in the frequency range, and (e) to (h) show the spectrum of the signal after switching the sampling frequency of the sampling clock CLK1 from fsa to fsb.

また、(a),(e)は基準電圧源回路16から帰還回路13に入力される基準電圧Vbのスペクトル、(b),(c),(f),(g)は量子化器12の出力のスペクトル、(d),(h)はデジタル出力信号DOUTのスペクトルを示している。なお、(a)〜(h)のそれぞれについて、図5においても図3と同様の電圧および信号のスペクトルを示すものとする。   Further, (a) and (e) are spectra of the reference voltage Vb input from the reference voltage source circuit 16 to the feedback circuit 13, and (b), (c), (f) and (g) are those of the quantizer 12. Output spectra, (d) and (h), show the spectrum of the digital output signal DOUT. In addition, about each of (a)-(h), the spectrum of the voltage and signal similar to FIG. 3 shall be shown also in FIG.

図3(a)に示すように、基準電圧VbにはCLKノイズが重畳しているものとする。また、図3(b)に示すように、量子化器12の出力にはfsa/2以下のトーンが発生しているものとする。したがって、そのトーンが発生した出力が帰還回路13に入力される。   As shown in FIG. 3A, it is assumed that CLK noise is superimposed on the reference voltage Vb. Further, as shown in FIG. 3B, it is assumed that a tone of fsa / 2 or less is generated at the output of the quantizer 12. Therefore, the output where the tone is generated is input to the feedback circuit 13.

帰還回路13では、基準電圧源回路16から出力された基準電圧に重畳している動作クロックCLK2と量子化器12の出力に発生したトーンとが変調される。量子化器12では、この変調された信号がフィードバックされ、サンプリングクロックCLK1でサンプリングされるため、出力にfsa/2以下の変調信号が発生する(図3(c))。   In the feedback circuit 13, the operation clock CLK 2 superimposed on the reference voltage output from the reference voltage source circuit 16 and the tone generated at the output of the quantizer 12 are modulated. In the quantizer 12, since this modulated signal is fed back and sampled by the sampling clock CLK1, a modulated signal of fsa / 2 or less is generated at the output (FIG. 3 (c)).

この変調信号の周波数をfmaとすると、周波数fmaは下記の(式6)となる。   When the frequency of this modulation signal is fma, the frequency fma is expressed by the following (formula 6).

Figure 2014007518
Figure 2014007518

ここで、nは整数であり、かつ、fmaが0≦fma<fsa/2の条件を満たすような値とする。   Here, n is an integer, and fma is set to a value that satisfies the condition of 0 ≦ fma <fsa / 2.

(fn−fta)の周波数と(fsa×n)の周波数とが近い場合、変調信号の周波数fmaと信号帯域fbwとは下記の(式7)の関係となる場合がある。   When the frequency of (fn−fta) is close to the frequency of (fsa × n), the frequency fma of the modulation signal and the signal band fbw may have the following relationship (Equation 7).

Figure 2014007518
Figure 2014007518

このとき、図3(d)に示すように、デジタルフィルタ14通過後におけるデジタル出力信号DOUTの変調信号は減衰されず、結果としてS/Nが悪化する。   At this time, as shown in FIG. 3D, the modulation signal of the digital output signal DOUT after passing through the digital filter 14 is not attenuated, and as a result, the S / N deteriorates.

このS/Nの悪化を防ぐために、変調信号の周波数fmaと信号帯域fbwとの間に(式7)の関係があるとき、サンプリング周波数fsaをサンプリング周波数fsbに切り替える。具体的には、動作クロックCLK2の周波数fnが下記の(式8)を満たすとき、サンプリング周波数fsaをサンプリング周波数fsbに切り替える。   In order to prevent this S / N deterioration, the sampling frequency fsa is switched to the sampling frequency fsb when there is a relationship of (Equation 7) between the frequency fma of the modulation signal and the signal band fbw. Specifically, when the frequency fn of the operation clock CLK2 satisfies the following (Equation 8), the sampling frequency fsa is switched to the sampling frequency fsb.

Figure 2014007518
Figure 2014007518

このとき、切り替えた後のサンプリング周波数fsbは下記の(式9)のうちのいずれか一方を満たすようにする。   At this time, the sampling frequency fsb after switching is set to satisfy one of the following (Equation 9).

Figure 2014007518
Figure 2014007518

ここで、nbは整数であり、かつ、サンプリング周波数を切り替えた後の変調信号の周波数fmbが0≦fmb<fsb/2を満たすような値にする。なお、nbはnと同じ値でもよい。また、トーンの周波数はサンプリングクロックCLK1のサンプリング周波数が変化した場合、同じ比率で変わるため、ここではftbとする。   Here, nb is an integer, and is set to a value such that the frequency fmb of the modulation signal after switching the sampling frequency satisfies 0 ≦ fmb <fsb / 2. Note that nb may be the same value as n. Further, since the tone frequency changes at the same ratio when the sampling frequency of the sampling clock CLK1 changes, it is assumed here to be ftb.

図3(e)〜(h)はサンプリングクロックCLK1のサンプリング周波数をfsaから上記の(式9)を満たすfsbに切り替えた後の信号のスペクトルを示している。図3(g)に示すように、変調信号の周波数fmb(=|fn−ftb−fsb×nb|)は、信号帯域fbwより高くなっている。すなわち、変調信号の周波数fmbは信号帯域fbwから外れている。これにより、図3(h)に示すように、デジタルフィルタ14通過後のデジタル出力信号DOUTにおいて、変調信号の周波数fmbの成分は十分に減衰され、結果としてS/Nは悪化しない。   FIGS. 3E to 3H show the spectrum of the signal after the sampling frequency of the sampling clock CLK1 is switched from fsa to fsb satisfying the above (Equation 9). As shown in FIG. 3G, the frequency fmb (= | fn−ftb−fsb × nb |) of the modulation signal is higher than the signal band fbw. That is, the frequency fmb of the modulation signal is out of the signal band fbw. As a result, as shown in FIG. 3H, in the digital output signal DOUT after passing through the digital filter 14, the frequency fmb component of the modulation signal is sufficiently attenuated, and as a result, the S / N does not deteriorate.

以上のように、サンプリングクロックのサンプリング周波数と動作クロックの周波数とが図2(a)または図3(a)のような状態の際には、サンプリング周波数を切り替える一方、図2(d)または図3(e)のような状態の際には、現状のサンプリング周波数を維持することにより、S/Nの悪化を回避することができる。   As described above, when the sampling frequency of the sampling clock and the frequency of the operation clock are in the state as shown in FIG. 2A or FIG. 3A, the sampling frequency is switched, while FIG. In a state such as 3 (e), deterioration of the S / N can be avoided by maintaining the current sampling frequency.

本実施形態によれば、信号帯域内のエイリアス信号や変調信号の信号強度を小さくするのではなく、サンプリング周波数を動かしているため、CLKノイズの強度が増加しても、信号帯域内にエイリアス信号や変調信号は発生せず、S/Nは悪化しない。したがって、ノイズ源回路20と電源端子、グランド端子、および基準電圧を共有化し、LSIのコストを下げることが可能となる。   According to this embodiment, since the sampling frequency is moved instead of reducing the signal strength of the alias signal or modulation signal in the signal band, the alias signal is within the signal band even if the strength of the CLK noise increases. No modulation signal is generated and S / N is not deteriorated. Therefore, the noise source circuit 20, the power supply terminal, the ground terminal, and the reference voltage can be shared, and the cost of the LSI can be reduced.

なお、本実施形態では、fsa/2以下のトーンを1つのみ記載したが、実際にはトーンが複数存在する場合もある。この場合、例えば所定の強度以上のトーンに対して、それらのトーンに起因する変調信号が信号帯域に入らないようにサンプリング周波数を切り替えることにより、同様の効果が得られる。また、すべてのトーンに対して、それらの変調信号が信号帯域に入らないようにサンプリング周波数を切り替えてもかまわない。   In the present embodiment, only one tone of fsa / 2 or less is described, but there may actually be a plurality of tones. In this case, for example, the same effect can be obtained by switching the sampling frequency for the tones having a predetermined intensity or higher so that the modulation signals resulting from those tones do not enter the signal band. In addition, the sampling frequency may be switched so that those modulated signals do not enter the signal band for all tones.

(第2の実施形態)
実施形態1では、サンプリングクロックCLK1のサンプリング周波数を切り替える例について示した。しかしながら、例えば、サンプリングクロックCLK1を供給する第一のPLL15のクロックが他の回路で使用されている場合など、サンプリングクロックCLK1のサンプリング周波数を切り替えることが困難な場合がある。第2の実施形態では、サンプリングクロックの周波数を切り替えずに良好なS/Nを得る例を示す。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, an example in which the sampling frequency of the sampling clock CLK1 is switched has been described. However, for example, when the clock of the first PLL 15 that supplies the sampling clock CLK1 is used in another circuit, it may be difficult to switch the sampling frequency of the sampling clock CLK1. In the second embodiment, an example in which good S / N is obtained without switching the frequency of the sampling clock will be described.

図4は第2の実施形態に係るアナログデジタル変換器のノイズ低減システムの構成例を示す図である。図4において、図1と共通の構成要素には同一の符号を付しており、ここではその詳細な説明を省略する。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a noise reduction system for an analog-digital converter according to the second embodiment. 4, the same reference numerals are given to the same components as those in FIG. 1, and detailed description thereof is omitted here.

図1と対比すると、加減算器10にディザ信号を与えるディザ生成回路17を備える点、およびサンプリングクロック設定部24に代えてディザ設定部25を備える点で異なる。ここで、ディザ設定部25は、周波数計算器22と、切替制御器23とを備えている。また、図4において切替制御器23は、周波数計算器22によって計算された動作クロックCLK2の周波数fnに応じて、ディザ生成回路17におけるディザ信号の設定を行う。また、加減算器10はアナログ入力信号AINから帰還回路13の出力信号を減算し、ディザ信号を加算する。   Compared with FIG. 1, the difference is that a dither generation circuit 17 that supplies a dither signal to the adder / subtractor 10 is provided, and a dither setting unit 25 is provided instead of the sampling clock setting unit 24. Here, the dither setting unit 25 includes a frequency calculator 22 and a switching controller 23. In FIG. 4, the switching controller 23 sets the dither signal in the dither generation circuit 17 according to the frequency fn of the operation clock CLK2 calculated by the frequency calculator 22. The adder / subtracter 10 subtracts the output signal of the feedback circuit 13 from the analog input signal AIN and adds the dither signal.

ディザ生成回路17は、切替制御器23からの設定信号に基づいてディザ信号の設定を切り替える。例えば、ディザ生成回路17は複数の設定可能なディザ信号を有し、その中から上記設定信号に基づいたディザ信号を選択し、出力する。量子化器12の出力に発生するトーンは、アナログデジタル変換器ADC1の伝達関数と、設定されたディザ信号とに応じて決定される。   The dither generation circuit 17 switches the setting of the dither signal based on the setting signal from the switching controller 23. For example, the dither generation circuit 17 has a plurality of settable dither signals, and selects and outputs a dither signal based on the set signal. The tone generated at the output of the quantizer 12 is determined according to the transfer function of the analog-digital converter ADC1 and the set dither signal.

なお、ディザ生成回路17は複数の設定可能なディザ信号を有しており、設定信号に基づいたディザ信号を選択するものとしたが、これに限定されない。例えば、ディザ生成回路17によって上記設定信号に基づいた計算を行い、その計算に基づいて調整されたディザ信号を出力してもよい。また、ディザ信号の設定によっては、トーンが複数発生することがある。   Although the dither generation circuit 17 has a plurality of settable dither signals and selects a dither signal based on the setting signal, the present invention is not limited to this. For example, the dither generation circuit 17 may perform calculation based on the setting signal and output a dither signal adjusted based on the calculation. Depending on the dither signal setting, multiple tones may occur.

[ノイズ低減システムの動作]
図5は、図4におけるディザ信号の設定の切り替え前後における信号のスペクトルの一例を示す図である。ここで、fsa,fn,fbw,fta,ftb,nについては、図3と同様とする。
[Operation of noise reduction system]
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a spectrum of a signal before and after switching of dither signal settings in FIG. Here, fsa, fn, fbw, fta, ftb, and n are the same as those in FIG.

図5において、(a)〜(d)は動作クロックCLK2の周波数fnが(サンプリングクロックCLK1のサンプリング周波数fsaの整数倍)+(量子化器12から発生するトーンの周波数fta)±(信号帯域fbw)の周波数範囲に入っている状態の信号のスペクトルを示しており、(e)〜(h)はディザ信号の設定を切り替え、トーンの周波数をftaからftbに切り替えた後の信号のスペクトルを示す。   5A to 5D, the frequency fn of the operation clock CLK2 is (integer multiple of the sampling frequency fsa of the sampling clock CLK1) + (the frequency fta of the tone generated from the quantizer 12) ± (signal band fbw) ) Shows the spectrum of the signal in the frequency range, and (e) to (h) show the spectrum of the signal after switching the setting of the dither signal and switching the frequency of the tone from fta to ftb. .

図5(a)において、図3(a)と同様に、量子化器12の入力信号には、電源や基準電圧Vb経由で伝播したCLKノイズが重畳しているものとする。また、図3(b)と同様に、量子化器12の出力にはfsa/2以下のトーンが発生しているものとし、その信号は帰還回路13に入力される(図5(b))。   In FIG. 5 (a), as in FIG. 3 (a), it is assumed that the CLK noise propagated via the power supply or the reference voltage Vb is superimposed on the input signal of the quantizer 12. Similarly to FIG. 3B, it is assumed that a tone of fsa / 2 or less is generated at the output of the quantizer 12, and the signal is input to the feedback circuit 13 (FIG. 5B). .

すると、量子化器12では、図3(c)と同様に、(式6)で示した周波数fmaの変調信号が発生する(図5(c))。   Then, the quantizer 12 generates the modulation signal having the frequency fma shown in (Equation 6) as in FIG. 3C (FIG. 5C).

(fn−fta)と(fsa×m)との周波数が近い場合、すなわち変調信号の周波数fmaと信号帯域fbwとが(式7)の関係を満たす場合、図5(d)に示すように、デジタルフィルタ14通過後のデジタル出力信号DOUTにおいても変調信号は減衰されず、結果としてS/Nが悪化する。   When the frequencies of (fn−fta) and (fsa × m) are close, that is, when the frequency fma of the modulation signal and the signal band fbw satisfy the relationship of (Equation 7), as shown in FIG. Even in the digital output signal DOUT after passing through the digital filter 14, the modulation signal is not attenuated, and as a result, the S / N deteriorates.

このS/Nの悪化を防ぐために、変調信号の周波数fmaと信号帯域fbwとの間に(式7)の関係があるときに、ディザ信号の設定を切り替えて、トーンの周波数をftaからftbに移動させる。具体的には、動作クロックCLK2の周波数fnが(式8)を満たす場合、ディザ信号の設定を切り替えて、トーンの周波数をftaからftbに移動させる。   In order to prevent the deterioration of the S / N, when there is a relationship of (Expression 7) between the frequency fma of the modulation signal and the signal band fbw, the setting of the dither signal is switched to change the tone frequency from fta to ftb. Move. Specifically, when the frequency fn of the operation clock CLK2 satisfies (Equation 8), the setting of the dither signal is switched to move the tone frequency from fta to ftb.

このとき、ディザ信号の設定を切り替えた後のトーンの周波数ftbは下記の(式10)のうちのいずれか一方を満たすようにする。   At this time, the frequency ftb of the tone after switching the setting of the dither signal satisfies either one of the following (Equation 10).

Figure 2014007518
Figure 2014007518

ここで、nbは整数であり、かつ、サンプリング周波数を切り替えた後の変調信号の周波数fmbが0≦fmb<fsa/2を満たすような値にする。なお、nbはnと同じ値でもよい。   Here, nb is an integer, and is set to a value such that the frequency fmb of the modulation signal after switching the sampling frequency satisfies 0 ≦ fmb <fsa / 2. Note that nb may be the same value as n.

図5(e)〜(h)はトーンの周波数をftaから(式10)を満たすftbに切り替えた後の信号のスペクトルを示している。図5(g)に示すように、変調信号の周波数fmb(=|fn−ftb−fsa×nb|)は、信号帯域fbwより高くなっている。すなわち、変調信号の周波数fmbは信号帯域fbwから外れている。これにより、図5(h)に示すように、デジタルフィルタ14通過後のデジタル出力信号DOUTにおいて、変調信号の周波数fmbの成分は十分に減衰され、結果としてS/Nは悪化しない。   FIGS. 5E to 5H show the spectrum of the signal after the tone frequency is switched from fta to ftb satisfying (Equation 10). As shown in FIG. 5G, the frequency fmb (= | fn−ftb−fsa × nb |) of the modulation signal is higher than the signal band fbw. That is, the frequency fmb of the modulation signal is out of the signal band fbw. As a result, as shown in FIG. 5H, in the digital output signal DOUT after passing through the digital filter 14, the component of the frequency fmb of the modulation signal is sufficiently attenuated, and as a result, the S / N does not deteriorate.

なお、図4において、基準電圧源回路16と帰還回路13との間にバッファが設けられ、このバッファの電源およびグランドからCLKノイズが回り込むことも考えられる。このような場合にも、本実施形態のノイズ低減システムにより良好なS/Nを得ることができる。   In FIG. 4, a buffer is provided between the reference voltage source circuit 16 and the feedback circuit 13, and it is also conceivable that CLK noise wraps around from the power source and ground of this buffer. Even in such a case, a good S / N can be obtained by the noise reduction system of the present embodiment.

[ディザ信号の設定]
図6はディザ信号の設定例を示した図である。図6(a)はディザ信号が微小なDC電圧の場合の例を示しており、ディザ信号の設定を切り替える際にはその電圧値を切り替えている。具体的には、トーンの周波数の移動方向(高周波側または低周波側)に応じて、ディザ信号(DC電圧)の電圧値を上昇または下降させる。図6(b),(c),(d)はディザ信号が微小な振幅のクロック信号の場合の例を示している。図6(b)において、ディザ信号の設定を切り替える際にはその振幅を切り替えている。具体的には、トーンの周波数の移動方向に応じて、ディザ信号(クロック信号)の振幅を増大または減少させる。図6(c)において、ディザ信号の設定を切り替える際にはその周波数を切り替えている。具体的には、トーンの周波数の移動方向に応じて、ディザ信号(クロック信号)の周波数を早めたり、遅くしたりする。図6(d)において、ディザ信号の設定を切り替える際にはデューティーを切り替えている。具体的には、トーンの周波数の移動方向に応じて、ディザ信号(クロック信号)のデューティーの比率を上げたり、下げたりする。なお、図6(b)〜(d)を組み合わせて設定してもかまわない。このようなディザ信号の設定をすることにより、トーンの周波数を変えることができる。
[Dither signal setting]
FIG. 6 is a diagram showing an example of setting the dither signal. FIG. 6A shows an example in which the dither signal is a minute DC voltage, and the voltage value is switched when the setting of the dither signal is switched. Specifically, the voltage value of the dither signal (DC voltage) is increased or decreased according to the moving direction of the tone frequency (high frequency side or low frequency side). FIGS. 6B, 6C, and 6D show examples in which the dither signal is a clock signal with a minute amplitude. In FIG. 6B, when switching the setting of the dither signal, the amplitude is switched. Specifically, the amplitude of the dither signal (clock signal) is increased or decreased according to the moving direction of the tone frequency. In FIG. 6C, when switching the setting of the dither signal, the frequency is switched. Specifically, the frequency of the dither signal (clock signal) is increased or decreased according to the moving direction of the tone frequency. In FIG. 6D, the duty is switched when the setting of the dither signal is switched. Specifically, the duty ratio of the dither signal (clock signal) is increased or decreased according to the moving direction of the tone frequency. In addition, you may set combining FIG.6 (b)-(d). By setting such a dither signal, the tone frequency can be changed.

なお、図4ではディザ信号をアナログデジタル変換器ADC1の初段の入力、すなわち加減算器10によって加えているが、量子化器12の入力、または量子化器12の基準電圧側などに加えてもかまわない。また、高次のアナログデジタル変換器の場合、2段目の積分器の入力などにディザ信号を加えてもかまわない。   In FIG. 4, the dither signal is added by the first stage input of the analog-to-digital converter ADC1, that is, the adder / subtractor 10. However, it may be added to the input of the quantizer 12, the reference voltage side of the quantizer 12, or the like. Absent. In the case of a high-order analog-digital converter, a dither signal may be added to the input of the second-stage integrator.

また、アナログデジタル変換器の次数や具体的な回路構成によって、トーンの周波数が切り替わるディザ信号の設定は様々である。したがって、ディザ信号の設定は図6の例に限定されず、ディザ信号の設定によりトーンの周波数の切り替えができれば別の態様でもかまわない。   Also, the setting of the dither signal for switching the tone frequency varies depending on the order of the analog-digital converter and the specific circuit configuration. Therefore, the setting of the dither signal is not limited to the example of FIG. 6, and other modes may be used as long as the tone frequency can be switched by the setting of the dither signal.

図1および図4の周波数計算器22および切替制御器23は、ハードウェアでもソフトウェアどちらでも実現することが可能である。以下では、その一例について示す。   The frequency calculator 22 and the switching controller 23 in FIGS. 1 and 4 can be realized by either hardware or software. Below, the example is shown.

[周波数計算器および切替制御器(ハードウェア)]
図7は図4における周波数計算器22および切替制御器23をすべてハードウェアで実現した例を示した図である。このハードウェアをアナログデジタル変換器ADC1およびノイズ源回路20と同じLSIに実装することにより、周波数情報に応じて自動的にディザ信号を設定し、トーンと周期的なノイズとから生じる変調信号の周波数を変えることが可能になる。
[Frequency calculator and switching controller (hardware)]
FIG. 7 is a diagram showing an example in which the frequency calculator 22 and the switching controller 23 in FIG. 4 are all realized by hardware. By mounting this hardware on the same LSI as the analog-digital converter ADC1 and the noise source circuit 20, the dither signal is automatically set according to the frequency information, and the frequency of the modulation signal generated from the tone and the periodic noise Can be changed.

図7において、周波数計算器22は、余算器30、トーン計算器31および減算器32を備えている。また、切替制御器23は、信号帯域判別器33およびディザ切替器34を備えている。   In FIG. 7, the frequency calculator 22 includes a remainder calculator 30, a tone calculator 31, and a subtracter 32. Further, the switching controller 23 includes a signal band discriminator 33 and a dither switch 34.

余算器30は、サンプリングクロックCLK1(周波数をfsとする)および動作クロックCLK2を受け、(fn÷fs)の剰余の値を計算し、出力する。   The remainder calculator 30 receives the sampling clock CLK1 (frequency is fs) and the operation clock CLK2, calculates a remainder value of (fn ÷ fs), and outputs it.

減算器32は、余算器30の出力である(fn÷fs)の剰余の値と、後述するトーン計算器31が示すトーンの周波数ftとの差を求める。この求めた差が(式6)に示す変調信号の周波数fmaに相当する。   The subtractor 32 obtains the difference between the remainder value (fn ÷ fs) that is the output of the remainder calculator 30 and the tone frequency ft indicated by the tone calculator 31 described later. This obtained difference corresponds to the frequency fma of the modulation signal shown in (Equation 6).

信号帯域判別器33は、減算器32の出力の周波数が信号帯域fbw内にあるか否かを判別する。ディザ切替器34は、信号帯域判別器33から判別結果を受ける。そして、減算器32の出力の周波数が信号帯域内の場合、ディザ切替器34はディザ生成回路17のディザ信号の設定を切り替える一方、減算器32の出力の周波数が信号帯域外の場合、ディザ切替器34はディザ生成回路17のディザ信号の設定を維持する。   The signal band discriminator 33 discriminates whether or not the output frequency of the subtracter 32 is within the signal band fbw. The dither switch 34 receives the discrimination result from the signal band discriminator 33. When the output frequency of the subtracter 32 is within the signal band, the dither switch 34 switches the setting of the dither signal of the dither generation circuit 17, while when the output frequency of the subtractor 32 is outside the signal band, the dither switch The unit 34 maintains the setting of the dither signal of the dither generation circuit 17.

トーン計算器31は、ディザ切替器34のディザ信号の設定結果を受け、あらかじめ保持しているトーンの周波数ftを示す固定値の中からその設定結果に応じた固定値を減算器32に出力する。   The tone calculator 31 receives the setting result of the dither signal from the dither switch 34 and outputs a fixed value corresponding to the setting result from the fixed values indicating the tone frequency ft held in advance to the subtractor 32. .

[周波数計算器および切替制御器(ソフトウェア)]
図8は図4における周波数計算器22および切替制御器23をソフトウェアで実現する場合のアナログデジタル変換器ADC1およびノイズ源回路20を含むハードウェア並びにソフトウェアの構成の概念図である。
[Frequency calculator and switching controller (software)]
FIG. 8 is a conceptual diagram of hardware and software configurations including the analog-digital converter ADC1 and the noise source circuit 20 when the frequency calculator 22 and the switching controller 23 in FIG. 4 are realized by software.

ソフトウェアは、動作クロックCLK2の周波数fnを求めるのに必要な第二のPLL21の設定情報およびディザ生成回路17におけるディザ信号の現在の設定を、レジスタから読み取ることができる。また、アナログデジタル変換器ADC1のディザ生成回路17における最適なディザ信号の設定値を、ディザ生成回路17のレジスタに書き込むことができる。第一のPLL15の設定情報はあらかじめソフトウェアが保持しているものとする。ただし、ハードウェアの中のレジスタに第一のPLL15の設定情報を格納し、ソフトウェアからそのレジスタを読み取ってもよい。なお、レジスタは各回路が保有しているものとしたが、これに限定されない。例えば、レジスタを別の回路と共有化してもよい。   The software can read the setting information of the second PLL 21 necessary for obtaining the frequency fn of the operation clock CLK2 and the current setting of the dither signal in the dither generation circuit 17 from the register. In addition, the optimum setting value of the dither signal in the dither generation circuit 17 of the analog-digital converter ADC1 can be written in the register of the dither generation circuit 17. It is assumed that the setting information of the first PLL 15 is held in advance by software. However, the setting information of the first PLL 15 may be stored in a register in hardware, and the register may be read from software. Note that the register is assumed to be held by each circuit, but the present invention is not limited to this. For example, the register may be shared with another circuit.

図9,図10は周波数計算器22および切替制御器23によって行われる処理のフローチャートを示した図である。図9は全体のフローチャートであり、図10は図9のステップS5の詳細を示すフローチャートである。   FIG. 9 and FIG. 10 are flowcharts showing processes performed by the frequency calculator 22 and the switching controller 23. FIG. 9 is an overall flowchart, and FIG. 10 is a flowchart showing details of step S5 in FIG.

ステップS1では、ディザ信号の設定の切り替えを有効にするか否かを決定する。切り替えを有効にする場合はステップS2に進む一方、切り替えを無効にする場合は処理を終了する。例えば、アナログデジタル変換器ADC1やノイズ源回路20が動作していない場合は切り替えを無効にする。   In step S1, it is determined whether or not to enable switching of dither signal settings. When switching is enabled, the process proceeds to step S2, while when switching is disabled, the process ends. For example, when the analog-digital converter ADC1 and the noise source circuit 20 are not operating, the switching is invalidated.

ステップS2では、第二のPLL21の動作クロックCLK2の情報をレジスタから読み取る。情報は、例えば第二のPLL21の分周比などである。   In step S2, information on the operation clock CLK2 of the second PLL 21 is read from the register. The information is, for example, a frequency division ratio of the second PLL 21.

ステップS3では、ステップS2で読み取った動作クロックCLK2の情報から動作クロックCLK2の周波数fnを計算する。   In step S3, the frequency fn of the operation clock CLK2 is calculated from the information of the operation clock CLK2 read in step S2.

ステップS4では、ディザ生成回路17におけるディザ信号の現在の設定をレジスタから読み取り、現在のトーンの周波数ftを確認する。具体的には、例えば設計時にディザ信号の各設定におけるトーンの周波数をあらかじめ知ることができるため、ディザ信号の現在の設定からトーンの周波数ftの確認が可能である。   In step S4, the current setting of the dither signal in the dither generation circuit 17 is read from the register, and the current tone frequency ft is confirmed. Specifically, for example, since the tone frequency in each setting of the dither signal can be known in advance at the time of design, the tone frequency ft can be confirmed from the current setting of the dither signal.

ステップS5では、ステップS3において計算した動作クロックCLK2の周波数fnと、ステップS4において確認したトーンの周波数ftとから、干渉するか否かを判定する。“干渉する”場合、ステップS6に進む一方、“干渉しない”場合、処理は終了となり、現在のディザ信号の設定を維持する。   In step S5, it is determined whether or not interference occurs from the frequency fn of the operation clock CLK2 calculated in step S3 and the tone frequency ft confirmed in step S4. If “interfering”, the process proceeds to step S6. If “not interfering”, the process ends and the current setting of the dither signal is maintained.

図10を用いて、図9のステップS5における干渉するか否かの判定の詳細を説明する。ここで、動作クロックCLK2の次数をNとし、次数の最大値であるNmaxまで次数を考慮するものとする。   Details of the determination as to whether or not interference occurs in step S5 of FIG. 9 will be described with reference to FIG. Here, it is assumed that the order of the operation clock CLK2 is N and the order is taken into account up to Nmax which is the maximum value of the order.

ステップS51ではN=1に設定する。   In step S51, N = 1 is set.

ステップS52では、動作クロックCLK2の周波数fnをfs/2以下の周波数に変換した周波数fn2を計算する。具体的には下記(式11)を用いて計算する。   In step S52, a frequency fn2 obtained by converting the frequency fn of the operation clock CLK2 to a frequency equal to or less than fs / 2 is calculated. Specifically, it is calculated using the following (Formula 11).

Figure 2014007518
Figure 2014007518

ここで、(式11)の(A mod B)は、(A÷B)の剰余の値を表している。   Here, (A mod B) in (Equation 11) represents a remainder value of (A ÷ B).

ステップS53では、周波数fn2が(トーンの周波数ft)±(信号帯域fbw)の周波数範囲に入るか否かを判定する。周波数fn2が(ft−fbw)から(ft+fbw)の周波数範囲に入っている場合、“干渉する”と判定する。一方、周波数fn2が(ft−fbw)から(ft+fbw)の周波数範囲外の場合、ステップS54でNの数を“+1”し、ステップS55でN>Nmaxか判定する。N≦Nmaxの場合、ステップS52に戻り、ステップS53の判定を再度実施する。上記のフローをN=Nmaxまで繰り返し、ステップS55においてN>Nmaxとなったとき、“干渉しない”と判定する。   In step S53, it is determined whether or not the frequency fn2 falls within the frequency range of (tone frequency ft) ± (signal band fbw). When the frequency fn2 is in the frequency range of (ft−fbw) to (ft + fbw), it is determined that “interfere”. On the other hand, if the frequency fn2 is outside the frequency range of (ft−fbw) to (ft + fbw), the number of N is incremented by “+1” in step S54, and N> Nmax is determined in step S55. If N ≦ Nmax, the process returns to step S52, and the determination in step S53 is performed again. The above flow is repeated until N = Nmax. When N> Nmax is satisfied in step S55, it is determined that “no interference”.

トーンが複数存在する場合、ステップS53において、すべてのトーンの周波数ftについて、周波数fn2が(ft−fbw)から(ft+fbw)の周波数範囲内に入っているか判定し、1つでもこの周波数範囲内に入っていれば、“干渉する”と判定する。   When there are a plurality of tones, it is determined in step S53 whether or not the frequency fn2 is within the frequency range of (ft−fbw) to (ft + fbw) for all the frequencies ft of all tones. If it is, it is determined that “interfere”.

ステップS6では、ディザ信号の設定を現状から変更し、終了する。ここで、動作クロックCLK2の周波数fnとトーンの周波数ftから、干渉しないトーンの周波数を見積もり、その見積もったトーンの周波数となるようにディザ信号を設定する。具体的には、ステップS6において見積もるトーンの周波数ftは、すべてのNにおいて以下の(式12)のうちのいずれか一方を満たすようにする。   In step S6, the setting of the dither signal is changed from the current state, and the process ends. Here, the frequency of the tone that does not interfere is estimated from the frequency fn of the operation clock CLK2 and the frequency ft of the tone, and the dither signal is set so as to be the frequency of the estimated tone. Specifically, the frequency ft of the tone estimated in step S6 satisfies either one of the following (formula 12) in all N.

Figure 2014007518
Figure 2014007518

ここで、(式11)を用いて(式12)を変換すると、下記の(式13)、(式14)になる。   Here, when (Expression 12) is converted using (Expression 11), the following (Expression 13) and (Expression 14) are obtained.

Figure 2014007518
Figure 2014007518

Figure 2014007518
Figure 2014007518

例えば、ノイズ源回路20が複数ある場合、ステップS2およびS3において、ノイズ源になる動作クロックCLK2の周波数fnをすべて計算する。このとき、ステップS5の“干渉する”か否かの判定では、すべての動作クロックCLK2の一次成分(N=1)から高調波(N=Nmax)までを繰り返し実施し、すべて干渉しない場合、“干渉しない”と判定する。そして、ステップS6の干渉しないトーンの周波数ftの見積もりは、すべての周波数fnのN=1からN=Nmaxを満たす周波数ftに設定する。   For example, when there are a plurality of noise source circuits 20, in steps S2 and S3, all the frequencies fn of the operation clock CLK2 that becomes a noise source are calculated. At this time, in the determination of whether or not to “interfer” in step S5, the operation is repeatedly performed from the primary component (N = 1) to the harmonic (N = Nmax) of all the operation clocks CLK2, and when all do not interfere, It is determined that there is no interference. Then, the estimation of the frequency ft of the non-interfering tone in step S6 is set to a frequency ft that satisfies N = 1 to N = Nmax of all the frequencies fn.

上記の図9および図10のフローを動作クロックCLK2の周波数fnが変更になるイベント時、例えば起動時、およびアナログ入力信号AINの形式等が切り替わった時などに実行する。なお、例えば動作クロックCLK2の周波数fnが随時変動する可能性がある場合、例えば100ms毎などの一定時間毎に図9および図10のフローを実行するとよい。   9 and 10 are executed at an event when the frequency fn of the operation clock CLK2 is changed, for example, at the time of start-up and when the format of the analog input signal AIN is switched. For example, when there is a possibility that the frequency fn of the operation clock CLK2 may change at any time, the flows of FIGS. 9 and 10 may be executed at regular intervals, such as every 100 ms.

また、図1、図4および図8では、動作クロックCLK2は第二のPLL21からの出力を使用しているが、水晶発振器などの発振器のクロックや他のLSIからの出力クロックを使用してもよい。   1, FIG. 4 and FIG. 8, the operation clock CLK2 uses the output from the second PLL 21, but the clock of an oscillator such as a crystal oscillator or the output clock from another LSI can also be used. Good.

また、周波数計算器22をハードウェアで実現する場合、図7の例で示したような動作クロックCLK2そのものを使用した周波数計算に限定されない。例えば、図8のソフトウェアでの実現例で記載したようなPLLの分周比などを使用する方式でもよいし、動作クロックCLK2の発生源が電圧制御発振器の場合、電圧などから周波数fnの計算が可能である。また、電源や基準電圧に、ノイズ周波数検出回路を設けて、その出力から周波数fnを計算してもよい。   Further, when the frequency calculator 22 is realized by hardware, it is not limited to the frequency calculation using the operation clock CLK2 itself as shown in the example of FIG. For example, a method of using a PLL frequency division ratio as described in the implementation example of the software in FIG. 8 may be used. When the generation source of the operation clock CLK2 is a voltage controlled oscillator, the frequency fn is calculated from the voltage or the like. Is possible. Further, a noise frequency detection circuit may be provided in the power supply or the reference voltage, and the frequency fn may be calculated from the output.

ノイズ源回路20は、主にアナログデジタル変換器やデジタルアナログ変換器が想定される。特に、音声用アナログデジタル変換器と映像用アナログデジタル変換器等のようにセット機器における入出力が近い場合、LSI内でも近くに配置される傾向があり、電源やグランドの端子、基準電圧を共有化することは、LSIのコスト削減になりうる。しかしながら、この共有化を実施した場合、アナログデジタル変換器ADC1の電源、グランド、基準電圧にノイズ源回路20のクロック成分が重畳しやすくなる。このような場合、第1および第2の実施形態におけるサンプリング周波数やディザ信号の切り替えによる、トーンの周波数すなわち変調信号の周波数の変更はより有効である。   The noise source circuit 20 is mainly assumed to be an analog-digital converter or a digital-analog converter. In particular, when the input / output of a set device is close, such as an analog / digital converter for audio and an analog / digital converter for video, it tends to be placed close to the LSI, and shares the power supply, ground terminal, and reference voltage. This can reduce the cost of the LSI. However, when this sharing is performed, the clock component of the noise source circuit 20 is easily superimposed on the power supply, ground, and reference voltage of the analog-digital converter ADC1. In such a case, changing the frequency of the tone, that is, the frequency of the modulation signal by switching the sampling frequency or dither signal in the first and second embodiments is more effective.

また、例えば、ノイズ源回路20が映像用アナログデジタル変換器の場合、映像用アナログデジタル変換器のサンプリング周波数は、入力の映像信号および識別信号によって検出された映像フォーマットや水平同期信号の周波数により決定され、その決定されたサンプリング周波数に基づいて第二のPLL21の分周比を決定する。すなわち、周波数計算器22および切替制御器23は、第二のPLL21の設定情報を周波数情報として読み取ることにより、映像用アナログデジタル変換器のサンプリング周波数を計算してディザ信号の設定を切り替えることができる。なお、検出された映像フォーマットに応じて、ディザ信号の設定を切り替えてもよい。   For example, when the noise source circuit 20 is a video analog-digital converter, the sampling frequency of the video analog-digital converter is determined by the video format detected by the input video signal and the identification signal and the frequency of the horizontal synchronization signal. The frequency division ratio of the second PLL 21 is determined based on the determined sampling frequency. That is, the frequency calculator 22 and the switching controller 23 can switch the setting of the dither signal by calculating the sampling frequency of the video analog-digital converter by reading the setting information of the second PLL 21 as the frequency information. . Note that the dither signal setting may be switched according to the detected video format.

なお、上記の第1および第2の実施形態では、デルタシグマ変調型のアナログデジタル変換器について説明したが、アナログデジタル変換器はデルタシグマ変調型に限定されず、他のアナログデジタル変換器でも同様である。例えば、帰還回路を有するデルタ変調型のアナログデジタル変換器においても、量子化器の出力が帰還してアナログデジタル変換器の入力に加算する回路があり、その帰還回路(DAC)によってトーンと基準電圧に重畳したCLKノイズとが変調しやすい。したがって、デルタ変調型のアナログデジタル変換器においても、サンプリング周波数やディザ信号を切り替えてトーン周波数を移動させることにより、変調信号の周波数を信号帯域外にすることができる。   In the first and second embodiments, the delta-sigma modulation type analog-digital converter has been described. However, the analog-digital converter is not limited to the delta-sigma modulation type, and other analog-digital converters are the same. It is. For example, even in a delta modulation type analog-digital converter having a feedback circuit, there is a circuit that feeds back the output of the quantizer and adds it to the input of the analog-digital converter. The feedback circuit (DAC) uses the tone and the reference voltage. The CLK noise superimposed on is easily modulated. Therefore, also in the delta modulation type analog-digital converter, the frequency of the modulation signal can be out of the signal band by moving the tone frequency by switching the sampling frequency and the dither signal.

(第3の実施形態)
図11は第3の実施形態に係るアナログデジタル変換器のノイズ低減システムの構成例を示す図である。図11において、図4と共通の構成要素には同一の符号を付しており、ここではその詳細な説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of a noise reduction system for an analog-digital converter according to the third embodiment. In FIG. 11, the same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted here.

図4と対比すると、アナログデジタル変換器ADC1とデジタル出力信号DOUTとの間に出力レベル調整回路18を備えている点で異なる。   As compared with FIG. 4, the difference is that an output level adjustment circuit 18 is provided between the analog-digital converter ADC1 and the digital output signal DOUT.

出力レベル調整回路18は、アナログデジタル変換器ADC1のデジタルフィルタ14の出力を受け、切替制御器23からのディザ信号の設定に基づいてこの出力のレベルを調整し、デジタル出力信号DOUTとして出力する。例えば、図6(a)〜(d)に示したような形でディザ信号を切り替える際に、アナログデジタル変換器ADC1の出力に切替ノイズが発生することがある。具体的には、例えばアナログ入力信号AINが音声信号の場合において、図6(a)に示したようにDC電圧を切り替えたとき、切り替え前と切り替え後の電圧差であるDCオフセット電圧が出力に音として聞こえることがある。そこで、このような切り替え時に、出力レベル調整回路18により、デジタルフィルタ14の出力のレベルを小さくするまたはOFFにすることにより切替ノイズによる音が出力されるのを防ぐことができる。例えば、この出力レベル調整回路18によるデジタルフィルタ14の出力のレベルの制御は、切り替えの際の数μsec〜数msecの期間実施する。そして、それ以外の期間において、出力レベル調整回路18は出力のレベル制御をせずにデジタルフィルタ14の出力をデジタル出力信号DOUTとして出力する。   The output level adjustment circuit 18 receives the output of the digital filter 14 of the analog-to-digital converter ADC1, adjusts the level of this output based on the setting of the dither signal from the switching controller 23, and outputs it as a digital output signal DOUT. For example, when the dither signal is switched in the form as shown in FIGS. 6A to 6D, switching noise may occur in the output of the analog-digital converter ADC1. Specifically, for example, when the analog input signal AIN is an audio signal, when the DC voltage is switched as shown in FIG. 6A, the DC offset voltage, which is the voltage difference before and after switching, is output. May be heard as sound. Therefore, at the time of such switching, the output level adjusting circuit 18 can prevent the sound due to the switching noise from being output by reducing or turning off the output level of the digital filter 14. For example, the output level adjustment circuit 18 controls the level of the output of the digital filter 14 for a period of several μsec to several msec at the time of switching. In other periods, the output level adjustment circuit 18 outputs the output of the digital filter 14 as the digital output signal DOUT without controlling the output level.

なお、本実施形態ではアナログ入力信号が音声信号の例について説明したが、これに限定されず、別のアナログ入力信号でもかまわない。   In the present embodiment, an example in which the analog input signal is an audio signal has been described. However, the present invention is not limited to this, and another analog input signal may be used.

また、本実施形態では出力レベル調整回路18を図4のノイズ低減システムに適用する例について説明したが、出力レベル調整回路18を図1のノイズ低減システムに適用しても同様の効果が得られる。   In this embodiment, the example in which the output level adjustment circuit 18 is applied to the noise reduction system of FIG. 4 has been described. However, the same effect can be obtained even if the output level adjustment circuit 18 is applied to the noise reduction system of FIG. .

また、各実施形態は組み合わせて使用することが可能である。例えば、第1の実施形態におけるサンプリング周波数の切り替えと、第2の実施形態におけるディザ信号の設定の切り替えとを組み合わせて使用してもよい。   Further, the embodiments can be used in combination. For example, the sampling frequency switching in the first embodiment and the dither signal setting switching in the second embodiment may be used in combination.

また、上記の各実施形態ではエイリアス信号の周波数または外部CLKノイズとトーンとの変調信号の周波数を信号帯域外に移動させる例について説明したが、信号帯域外への移動に限定されない。信号帯域内であっても、例えば信号帯域内外の境界付近の周波数にエイリアス信号および変調信号を移動させて、その境界付近の周波数成分を減衰させてもよい。また、例えば信号帯域内に、含有される情報量が少ない周波数成分や信号としての重要度の低い周波数成分等がある場合に、上記のエイリアス信号または変調信号をこれらの周波数成分付近の周波数に移動させ、その移動させた周波数成分をバンドパスフィルタ等により減衰させ、エイリアス信号および変調信号を減衰させるようにしてもよい。   In each of the above embodiments, the example in which the frequency of the alias signal or the frequency of the modulation signal of the external CLK noise and the tone is moved out of the signal band has been described, but the present invention is not limited to the movement out of the signal band. Even within the signal band, for example, the alias signal and the modulation signal may be moved to a frequency near the boundary inside and outside the signal band to attenuate the frequency component near the boundary. Also, for example, when there are frequency components with a small amount of information contained in the signal band or frequency components with low importance as a signal, the above alias signal or modulation signal is moved to a frequency near these frequency components. Then, the shifted frequency component may be attenuated by a band pass filter or the like to attenuate the alias signal and the modulation signal.

また、上記の各実施形態では基準電圧を共有している例について説明したが、これに限定されない。例えば、電源およびグランドのうちの少なくともいずれか一方を共有した場合においても各実施形態の態様により同様の効果が得られる。また、基準電圧、電源およびグランドを共有しない場合においても、クロストーク等の影響により基準電圧、電源、グランドおよび各信号経路等に、アナログデジタル変換器のデジタル出力信号に影響が出る程度に十分強い強度でノイズが回り込むことが考えられる。このような場合にも、そのクロストークの原因となるノイズ源回路の動作クロックに基づいて、各実施形態の態様を実施することにより、同様の効果が得られる。   In each of the above embodiments, the example in which the reference voltage is shared has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, even when at least one of the power supply and the ground is shared, the same effect can be obtained according to the aspect of each embodiment. Even when the reference voltage, power supply, and ground are not shared, it is strong enough to affect the digital output signal of the analog-to-digital converter in the reference voltage, power supply, ground, and each signal path due to the effects of crosstalk, etc. It is conceivable that noise wraps around with intensity. Even in such a case, the same effect can be obtained by implementing the aspect of each embodiment based on the operation clock of the noise source circuit that causes the crosstalk.

本発明では、複数のクロックを有するLSI上のアナログデジタル変換器に対し良好なS/Nが得られる。したがって、例えば携帯電話やオーディオ機器において、音声や音響を処理する回路等に組み込んで用いられるデルタ変調型アナログデジタル変換器、およびデルタシグマ変調型アナログデジタル変換器に対して有用である。   In the present invention, a good S / N can be obtained for an analog-digital converter on an LSI having a plurality of clocks. Therefore, for example, it is useful for a delta modulation type analog-digital converter and a delta-sigma modulation type analog-digital converter that are used by being incorporated in a circuit for processing voice or sound in a mobile phone or an audio device.

ADC1 アナログデジタル変換器
13 帰還回路
17 ディザ生成回路
18 出力レベル調整回路
20 ノイズ源回路
21 第二のPLL(PLL)
24 サンプリングクロック設定部
25 ディザ設定部
30 余算器
32 減算器
CLK1 サンプリングクロック
CLK2 動作クロック
AIN アナログ入力信号
fs,fsa,fsb サンプリングクロックの周波数
fn 動作クロックの周波数
ft,fta,ftb トーンの周波数
fpa,fpb エイリアス信号の周波数
fma,fmb 変調信号の周波数
fbw 信号帯域
ADC 1 Analog to digital converter 13 Feedback circuit 17 Dither generation circuit 18 Output level adjustment circuit 20 Noise source circuit 21 Second PLL (PLL)
24 Sampling clock setting unit 25 Dither setting unit 30 Additional counter 32 Subtractor CLK1 Sampling clock CLK2 Operation clock AIN Analog input signals fs, fsa, fsb Sampling clock frequency fn Operation clock frequency ft, fta, ftb Tone frequency fpa, fpb frequency of alias signal fma, fmb frequency of modulated signal fbw signal band

Claims (19)

オーバーサンプリング型であって、帰還回路を有するアナログデジタル変換器と、
前記アナログデジタル変換器にディザ信号を与えるものであり、かつ、前記アナログデジタル変換器において生じるトーンの周波数を変えるように、前記ディザ信号の設定を調整可能に構成されているディザ生成回路と、
前記アナログデジタル変換器に対して周期的なノイズを与えるノイズ源回路の、動作クロックの周波数に関する周波数情報を得て、当該周波数情報に応じて、前記ディザ生成回路における前記ディザ信号の設定を行うディザ設定部とを備えている
ことを特徴とするアナログデジタル変換器のノイズ低減システム。
An oversampling type analog-digital converter having a feedback circuit;
A dither generation circuit configured to give a dither signal to the analog-to-digital converter and to be able to adjust the setting of the dither signal so as to change the frequency of a tone generated in the analog-to-digital converter;
A dither that obtains frequency information related to a frequency of an operation clock of a noise source circuit that applies periodic noise to the analog-to-digital converter and sets the dither signal in the dither generation circuit according to the frequency information A noise reduction system for an analog-to-digital converter, comprising a setting unit.
請求項1記載のアナログデジタル変換器のノイズ低減システムにおいて、
前記ディザ設定部は、前記周波数情報に応じて、前記トーンと前記周期的なノイズとから生じる変調信号の周波数が信号帯域から外れるように、前記ディザ生成回路における前記ディザ信号の設定を行う
ことを特徴とするアナログデジタル変換器のノイズ低減システム。
In the noise reduction system of the analog-digital converter of Claim 1,
The dither setting unit performs setting of the dither signal in the dither generation circuit so that a frequency of a modulation signal generated from the tone and the periodic noise is out of a signal band according to the frequency information. A noise reduction system for analog-to-digital converters.
請求項1記載のアナログデジタル変換器のノイズ低減システムにおいて、
前記ディザ設定部は、前記動作クロックを供給するPLLから前記周波数情報を得る
ことを特徴とするアナログデジタル変換器のノイズ低減システム。
In the noise reduction system of the analog-digital converter of Claim 1,
The dither setting unit obtains the frequency information from a PLL that supplies the operation clock, and a noise reduction system for an analog-to-digital converter.
請求項3記載のアナログデジタル変換器のノイズ低減システムにおいて、
前記ディザ設定部は、
前記アナログデジタル変換器のサンプリングクロックと前記動作クロックとを受け、当該サンプリングクロックと当該動作クロックとの周波数の剰余を計算して出力する余算器と、
前記余算器によって計算された剰余の周波数と前記トーンの周波数との周波数差を計算して出力する減算器とを備えており、
前記減算器によって計算された周波数差が信号帯域から外れるように前記ディザ生成回路における前記ディザ信号の設定を行う
ことを特徴とするアナログデジタル変換器のノイズ低減システム。
In the noise reduction system of the analog-digital converter of Claim 3,
The dither setting unit
Receiving a sampling clock of the analog-digital converter and the operation clock, calculating a remainder of the frequency of the sampling clock and the operation clock and outputting the remainder;
A subtractor that calculates and outputs a frequency difference between the frequency of the remainder calculated by the remainder calculator and the frequency of the tone;
A noise reduction system for an analog-to-digital converter, wherein the dither signal is set in the dither generation circuit so that a frequency difference calculated by the subtracter deviates from a signal band.
請求項1記載のアナログデジタル変換器のノイズ低減システムにおいて、
前記ディザ生成回路は、前記アナログデジタル変換器のアナログ入力信号に対して、前記ディザ信号を加算する
ことを特徴とするアナログデジタル変換器のノイズ低減システム。
In the noise reduction system of the analog-digital converter of Claim 1,
The dither generation circuit adds the dither signal to an analog input signal of the analog-to-digital converter.
請求項1記載のアナログデジタル変換器のノイズ低減システムにおいて、
前記ディザ信号は、直流電圧信号であり、
前記ディザ生成回路は、前記ディザ信号の直流電圧値を変えることにより前記トーンの周波数を変える
ことを特徴とするアナログデジタル変換器のノイズ低減システム。
In the noise reduction system of the analog-digital converter of Claim 1,
The dither signal is a DC voltage signal;
The noise reduction system for an analog-digital converter, wherein the dither generation circuit changes the frequency of the tone by changing a DC voltage value of the dither signal.
請求項1記載のアナログデジタル変換器のノイズ低減システムにおいて、
前記ディザ信号は、前記アナログデジタル変換器のサンプリングクロックより低い周波数の信号であり、
前記ディザ生成回路は、前記ディザ信号の振幅を変えることにより前記トーンの周波数を変える
ことを特徴とするアナログデジタル変換器のノイズ低減システム。
In the noise reduction system of the analog-digital converter of Claim 1,
The dither signal is a signal having a frequency lower than the sampling clock of the analog-digital converter,
The noise reduction system for an analog-to-digital converter, wherein the dither generation circuit changes the frequency of the tone by changing the amplitude of the dither signal.
請求項1記載のアナログデジタル変換器のノイズ低減システムにおいて、
前記ディザ信号は、前記アナログデジタル変換器のサンプリングクロックより低い周波数の信号であり、
前記ディザ生成回路は、前記ディザ信号の周波数を変えることにより前記トーンの周波数を変える
ことを特徴とするアナログデジタル変換器のノイズ低減システム。
In the noise reduction system of the analog-digital converter of Claim 1,
The dither signal is a signal having a frequency lower than the sampling clock of the analog-digital converter,
The noise reduction system for an analog-to-digital converter, wherein the dither generation circuit changes the frequency of the tone by changing the frequency of the dither signal.
請求項1記載のアナログデジタル変換器のノイズ低減システムにおいて、
前記ディザ信号は、前記アナログデジタル変換器のサンプリングクロックより低い周波数の信号であり、
前記ディザ生成回路は、前記ディザ信号のデューティー比を変えることにより前記トーンの周波数を変える
ことを特徴とするアナログデジタル変換器のノイズ低減システム。
In the noise reduction system of the analog-digital converter of Claim 1,
The dither signal is a signal having a frequency lower than the sampling clock of the analog-digital converter,
The noise reduction system for an analog-to-digital converter, wherein the dither generation circuit changes the frequency of the tone by changing a duty ratio of the dither signal.
請求項1記載のアナログデジタル変換器のノイズ低減システムにおいて、
前記ディザ生成回路が前記ディザ信号の設定を切り替える時に、前記アナログデジタル変換器の出力信号のレベルを所定の期間減少させる出力レベル調整回路をさらに備える
ことを特徴とするアナログデジタル変換器のノイズ低減システム。
In the noise reduction system of the analog-digital converter of Claim 1,
An analog / digital converter noise reduction system, further comprising: an output level adjustment circuit that reduces a level of an output signal of the analog / digital converter for a predetermined period when the dither generation circuit switches the setting of the dither signal. .
請求項1記載のアナログデジタル変換器のノイズ低減システムにおいて、
前記ノイズ源回路は、前記動作クロックの周波数が映像フォーマットによって決定される映像信号処理回路であり、
前記ディザ設定部は、前記映像フォーマットを前記周波数情報として得て、前記映像フォーマットに応じて、前記ディザ生成回路における前記ディザ信号の設定を行う
ことを特徴とするアナログデジタル変換器のノイズ低減システム。
In the noise reduction system of the analog-digital converter of Claim 1,
The noise source circuit is a video signal processing circuit in which a frequency of the operation clock is determined by a video format;
The dither setting unit obtains the video format as the frequency information, and sets the dither signal in the dither generation circuit according to the video format.
オーバーサンプリング型のアナログデジタル変換器と、
前記アナログデジタル変換器に対して周期的なノイズを与えるノイズ源回路の、動作クロックの周波数に関する周波数情報を得て、当該周波数情報に応じて、前記アナログデジタル変換器のサンプリングクロックの周波数の設定を行うサンプリングクロック設定部とを備えている
ことを特徴とするアナログデジタル変換器のノイズ低減システム。
An oversampling analog-digital converter,
Obtaining frequency information about the frequency of the operation clock of the noise source circuit that gives periodic noise to the analog-digital converter, and setting the frequency of the sampling clock of the analog-digital converter according to the frequency information A noise reduction system for an analog-to-digital converter, comprising: a sampling clock setting unit for performing the operation.
請求項12記載のアナログデジタル変換器のノイズ低減システムにおいて、
前記サンプリングクロック設定部は、前記サンプリングクロックと前記周期的なノイズとから生じるエイリアス信号の周波数が、信号帯域から外れるように前記サンプリングクロックの周波数を設定する
ことを特徴とするアナログデジタル変換器のノイズ低減システム。
The noise reduction system for an analog-digital converter according to claim 12,
The sampling clock setting unit sets the frequency of the sampling clock so that the frequency of the alias signal generated from the sampling clock and the periodic noise is out of a signal band. Reduction system.
請求項12記載のアナログデジタル変換器のノイズ低減システムにおいて、
前記アナログデジタル変換器は、帰還回路を有しており、
前記サンプリングクロック設定部は、前記周期的なノイズの周波数と前記アナログデジタル変換器によって生じるトーンの周波数との差が、信号帯域から外れるように前記サンプリングクロックの周波数を設定する
ことを特徴とするアナログデジタル変換器のノイズ低減システム。
The noise reduction system for an analog-digital converter according to claim 12,
The analog-digital converter has a feedback circuit,
The sampling clock setting unit sets the frequency of the sampling clock so that a difference between a frequency of the periodic noise and a frequency of a tone generated by the analog-digital converter is out of a signal band. Noise reduction system for digital converter.
請求項1または12記載のアナログデジタル変換器のノイズ低減システムにおいて、
前記ノイズ源回路と前記アナログデジタル変換器とは、電源、グランドおよび基準電圧のうちの少なくともいずれか一つを共有している
ことを特徴とするアナログデジタル変換器のノイズ低減システム。
The noise reduction system for an analog-digital converter according to claim 1 or 12,
The noise reduction system for an analog-to-digital converter, wherein the noise source circuit and the analog-to-digital converter share at least one of a power supply, a ground, and a reference voltage.
オーバーサンプリング型であって、帰還回路を有するアナログデジタル変換器を備えており、
前記アナログデジタル変換器に対して周期的なノイズを与えるノイズ源回路の、動作クロックの周波数に応じて、前記アナログデジタル変換器によって生じるトーンの周波数を制御する
ことを特徴とするアナログデジタル変換器のノイズ低減システム。
It is an oversampling type, equipped with an analog-digital converter with a feedback circuit,
An analog-to-digital converter characterized by controlling the frequency of a tone generated by the analog-to-digital converter in accordance with the frequency of an operation clock of a noise source circuit that applies periodic noise to the analog-to-digital converter. Noise reduction system.
オーバーサンプリング型であって、帰還回路を有するアナログデジタル変換器のノイズ低減方法であって、
前記アナログデジタル変換器に対して周期的なノイズを与えるノイズ源回路の、動作クロックの周波数に関する周波数情報を得て、当該周波数情報に応じて、前記アナログデジタル変換器において生じるトーンの周波数を変えるようにディザ信号の設定を調整する信号設定ステップと、
前記信号設定ステップにおいて設定された前記ディザ信号を、前記アナログデジタル変換器に与える信号印加ステップとを備えている
ことを特徴とするアナログデジタル変換器のノイズ低減方法。
An oversampling method, a noise reduction method for an analog-digital converter having a feedback circuit,
Obtaining frequency information related to the frequency of an operation clock of a noise source circuit that applies periodic noise to the analog-to-digital converter, and changing the frequency of a tone generated in the analog-to-digital converter according to the frequency information. A signal setting step for adjusting the dither signal setting,
And a signal applying step of applying the dither signal set in the signal setting step to the analog-to-digital converter.
請求項17記載のアナログデジタル変換器のノイズ低減方法において、
前記信号設定ステップにおいて、前記アナログデジタル変換器において生じるトーンと前記周期的なノイズとから生じる変調信号の周波数が信号帯域から外れるように、前記周波数情報に応じた前記ディザ信号の設定を行う
ことを特徴とするアナログデジタル変換器のノイズ低減方法。
The noise reduction method for an analog-digital converter according to claim 17,
In the signal setting step, the dither signal is set according to the frequency information so that a frequency of a modulation signal generated from a tone generated in the analog-digital converter and the periodic noise is out of a signal band. A method for reducing noise of an analog-digital converter as a feature.
請求項17記載のアナログデジタル変換器のノイズ低減方法において、
前記信号設定ステップは、
前記ノイズ源回路の動作クロックの周波数を検知する周波数検知ステップと、
前記周波数検知ステップにおいて検知した前記動作クロックの周波数に基づいて、前記アナログデジタル変換器において生じるトーンの周波数を計算する周波数計算ステップとを備えており、
前記周波数検知ステップにおいて検知した前記周期的なノイズの周波数と、前記周波数計算ステップにおいて計算した前記トーンの周波数との差が信号帯域から外れるように前記ディザ信号の設定を行う
ことを特徴とするアナログデジタル変換器のノイズ低減方法。
The noise reduction method for an analog-digital converter according to claim 17,
The signal setting step includes:
A frequency detection step of detecting a frequency of an operation clock of the noise source circuit;
A frequency calculating step of calculating a frequency of a tone generated in the analog-digital converter based on the frequency of the operation clock detected in the frequency detecting step;
The dither signal is set so that a difference between the frequency of the periodic noise detected in the frequency detection step and the frequency of the tone calculated in the frequency calculation step is out of a signal band. Noise reduction method for digital converter.
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