JP2014207569A - Ramp wave generation circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はコンデンサの充放電動作を利用したランプ波生成回路に関する。 The present invention relates to a ramp wave generation circuit using a charge / discharge operation of a capacitor.
前記ランプ波生成回路の一般的な構成を図1に示す。
図1においてE1は直流電源1の電圧値、SW1およびSW2はスイッチ回路、C1はコンデンサ2の容量、VOUTは出力電圧端子3における電圧値、Ioは定電流源4の電流値である。
A general configuration of the ramp wave generating circuit is shown in FIG.
In FIG. 1, E1 is the voltage value of the
図2に、図1の回路の動作を表した電圧波形を示す。
図1の回路において、SW1がオフ、SW2がオンの状態で出力電圧VOUTは電圧E1に初期設定される。
SW1がオン、SW2がオフとなることでコンデンサ2に充電(または放電)電流が流れ、VOUTにランプ波形電圧が生成される。具体的にはコンデンサ2に蓄積する電荷は定電流源により充電または放電されるため、出力電圧VOUTは時間に対して一定の傾きをもって変化する。
その後、再びSW1をオフ、SW2をオンに切り替える事によって出力電圧VOUTが基準電圧E1に初期設定される。このような動作を繰り返し行う事で図2に記載されたランプ波形が生成される。
FIG. 2 shows voltage waveforms representing the operation of the circuit of FIG.
In the circuit of FIG. 1, the output voltage VOUT is initially set to the voltage E1 with SW1 off and SW2 on.
When SW1 is turned on and SW2 is turned off, a charging (or discharging) current flows through the
Thereafter, the output voltage VOUT is initialized to the reference voltage E1 by switching SW1 off and SW2 on again. By repeating such an operation, the ramp waveform shown in FIG. 2 is generated.
前記の動作において、SW1がオフ、SW2がオンの初期設定状態から、SW1がオン、SW2がオフのランプ波生成期間に遷移した時の時刻tを0とすると出力電圧VOUTは、次式で表すことができる。
VOUT=E1−(Io/C1)t ・・・(1)
ここで、ランプ波生成期間をTとすると、ランプ波の振幅は(Io/C1)Tとなる。
In the above operation, when the time t when the SW1 is turned on and the SW2 is turned on to transition to the ramp wave generation period in which SW1 is turned on and SW2 is turned off is set to 0, the output voltage VOUT is expressed by the following equation. be able to.
VOUT = E1- (Io / C1) t (1)
Here, assuming that the ramp wave generation period is T, the amplitude of the ramp wave is (Io / C1) T.
ところが、この従来式の回路では、コンデンサ2の容量C1のばらつきや定電流Ioのばらつきによってランプ波形の時間傾きと振幅が変動する。
However, in this conventional circuit, the time slope and amplitude of the ramp waveform vary due to variations in the capacitance C1 of the
さらに、ランプ波生成期間Tもこれを決定するタイマーの特性ばらつきに伴って変動し、これもランプ波振幅の変動因子となり得る。 Further, the ramp wave generation period T also varies with variations in the characteristics of the timer that determines the ramp wave generation period T, which can also be a variation factor of the ramp wave amplitude.
この様子を、図2中に1点鎖線で示す。 This state is indicated by a one-dot chain line in FIG.
例えば、前記ランプ波生成回路を積分型A/D変換器の基準電圧生成に適用した場合、出力ランプ波の時間傾きおよび振幅のばらつきは、A/D変換の分解能、測定可能範囲のばらつきとなってしまう。 For example, when the ramp wave generation circuit is applied to the generation of the reference voltage of the integral type A / D converter, the variation in the time slope and amplitude of the output ramp wave becomes the variation in the resolution of the A / D conversion and the measurable range. End up.
こうしたランプ波形のばらつきを抑制するために積分電流Ioを微調整するトリミング回路や補正回路が用いられている。(たとえば、特許文献1参照。)。 In order to suppress such variations in the ramp waveform, a trimming circuit and a correction circuit that finely adjust the integrated current Io are used. (For example, refer to Patent Document 1).
前記の従来式回路を集積回路として実装した場合の、コンデンサ2の容量C1、定電流源4から供給される電流Ioおよびランプ波生成期間Tのばらつきに起因した出力電圧VOUTのランプ波形の振幅の変動を抑制する方法を提供する。
When the conventional circuit is mounted as an integrated circuit, the amplitude of the ramp waveform of the output voltage VOUT caused by the variation of the capacitance C1 of the
実施形態のランプ波生成回路によれば、正入力端子が第1の基準電圧に接続された演算増幅器と、その負入力端子と出力端子間に挿入されたコンデンサ、前記演算増幅器に定電流を注入する電流源からなり、その電流値を第2の基準電圧と前記コンデンサと同一の製造工程で製造されるスイッチトキャパシタ抵抗で構成する事を特徴とし、スイッチトキャパシタ抵抗の駆動クロックと、ランプ波出力期間を決定するタイマー等のクロックに単一の基準クロック、もしくはその逓倍又は分周出力を利用する事を特徴とする。 According to the ramp wave generation circuit of the embodiment, an operational amplifier whose positive input terminal is connected to the first reference voltage, a capacitor inserted between the negative input terminal and the output terminal, and a constant current are injected into the operational amplifier. And a current value of the second reference voltage and a switched capacitor resistor manufactured in the same manufacturing process as the capacitor. A driving clock of the switched capacitor resistor and a ramp wave output period It is characterized in that a single reference clock, or a multiplication or division output thereof is used as a clock for determining a timer.
このスイッチトキャパシタの駆動クロックとタイマー等のクロックの組合せの具体例として、積分型A/D変換器におけるカウンタのクロック信号を以て、前記スイッチトキャパシタ抵抗を駆動する事などを挙げる事が出来る。 As a specific example of the combination of the switched capacitor driving clock and the clock such as a timer, the switched capacitor resistor can be driven by the counter clock signal in the integrating A / D converter.
本発明のランプ波生成回路によれば、定電流Ioがコンデンサ容量C1のばらつき変動量に連動して増減するため、両者の比率で決定される出力ランプ波の時間傾きの変動が抑制され、ランプ波出力の振幅の変動を抑制する事が可能となる。 According to the ramp wave generation circuit of the present invention, the constant current Io increases / decreases in conjunction with the variation fluctuation amount of the capacitor capacitance C1, so that the fluctuation of the time ramp of the output ramp wave determined by the ratio of both is suppressed, It is possible to suppress fluctuations in the amplitude of the wave output.
また、スイッチトキャパシタ抵抗の抵抗値は、基準クロックによって与えられる駆動周波数fclkに比例するため、タイマーのばらつきによるランプ波生成期間Tの変動にともなう振幅変動を相殺する事が可能である。 Further, since the resistance value of the switched capacitor resistance is proportional to the drive frequency fclk given by the reference clock, it is possible to cancel the amplitude fluctuation accompanying the fluctuation of the ramp wave generation period T due to the variation of the timer.
そのため、ランプ波生成回路の高精度化に必要であった補正回路、トリミング回路の削減、もしくは規模の縮小が可能となる。 For this reason, it is possible to reduce the correction circuit and the trimming circuit, or the scale, which are necessary for increasing the accuracy of the ramp wave generation circuit.
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図3は、本発明の実施例に係るランプ波生成回路の構成の例を示す回路図である。 FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the ramp wave generation circuit according to the embodiment of the present invention.
本実施例のランプ波生成回路は演算増幅器OP1の入出力端子間に積分用のコンデンサ12が接続された積分回路1と充電電流を出力する電流源部2と、を備える。
The ramp wave generation circuit of this embodiment includes an
前記電流源部2は第2の基準電圧E2と、前記積分用コンデンサ12と同一の製造工程によって形成されたコンデンサ22、二つのスイッチ回路SW21、SW22と、これらのスイッチ回路を駆動する周波数fclkのクロック回路からなるスイッチトキャパシタ抵抗によって生成する。この時、電流源部2の定電流出力Io2はIo2=E2・C2・fclkとなる。
The
また、前記積分回路1におけるランプ波の生成及び初期値設定を制御するスイッチ群SW11とSW22、前記電流源部2におけるスイッチトキャパシタを制御するスイッチ群SW21、SW22を駆動するクロックは単一の基準クロック、またはその逓倍、分周出力のいずれかによって生成される。
The clocks for driving the switch groups SW11 and SW22 for controlling the generation and initial value setting of the ramp wave in the
したがって、本実施例にて出力されるランプ波形は前記の式(1)より次式で定義する事が可能である。
VOUT=E1−(C2/C1)E2・fclk・t ・・・(2)
Therefore, the ramp waveform output in this embodiment can be defined by the following equation from the above equation (1).
VOUT = E1- (C2 / C1) E2 / fclk.t (2)
ここでコンデンサ12、22が同一の製造工程で形成されている場合、両者の製造ばらつきによる容量値C1、C2の偏りは同一の傾向を持ち、ランプ波の時間傾きの製造ばらつきによる変動は抑制される。 Here, when the capacitors 12 and 22 are formed in the same manufacturing process, the deviation of the capacitance values C1 and C2 due to the manufacturing variation of both has the same tendency, and the fluctuation due to the manufacturing variation of the ramp time gradient is suppressed. The
また、ランプ波生成期間TがfclkのN分周で決定される場合、その振幅Aは
A=(C2/C1)E2・N ・・・(3)
となる事から、本発明によれば、タイマー回路のばらつきに伴うランプ波生成期間Tの変動に対する、ランプ波振幅の変動を補正する効果がある。
Further, when the ramp wave generation period T is determined by N division of fclk, the amplitude A is A = (C2 / C1) E2 · N (3)
Therefore, according to the present invention, there is an effect of correcting the fluctuation of the ramp wave amplitude with respect to the fluctuation of the ramp wave generation period T accompanying the variation of the timer circuit.
前記ランプ波生成回路の電子機器への適用例として、積分型A/D変換器の構成を図4に示し説明する。 As an application example of the ramp wave generation circuit to an electronic device, the configuration of an integrating A / D converter will be described with reference to FIG.
前記積分型A/D変換器は、実施例1に記載されたランプ波生成回路1と、そのランプ波出力VOUTと入力信号を比較する比較器4と、カウンタ5と、基準クロック信号の周波数を位相ロックループ回路等にて分周もしくは逓倍する装置とを有する。
The integrating A / D converter includes a ramp
カウンタ5は、ランプ波生成回路3のランプ波生成期間Tの開始と同時に計数クロックの計数動作を開始し、比較器4の出力をトリガ入力として、これが反転した時点で計数動作を停止するものである。
The counter 5 starts counting operation of the counting clock simultaneously with the start of the ramp wave generation period T of the ramp
ランプ波生成開始から比較器4の出力反転までの時間は、入力信号の大きさに比例関係にあり、計数動作終了時点のカウンタ5の計数値を読み取る事でA/D変換を行う。
The time from the start of ramp wave generation to the output inversion of the
なお、本発明は、上述の説明した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能とされるものである。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the claims.
前記のとおり、本発明によればランプ波生成回路による出力波形の振幅等のばらつきが抑制されるため、トリミング回路を削除もしくは規模縮小する事が可能となる。 As described above, according to the present invention, variation in the amplitude of the output waveform by the ramp wave generation circuit is suppressed, so that the trimming circuit can be deleted or scaled down.
Claims (4)
An electronic device using the ramp wave generation circuit according to claim 1 or 2, wherein a clock generated by the electronic device itself is used as a reference clock of the ramp wave generation circuit. Applied ramp wave generation circuit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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