JP2015185933A - Δσa/d converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ΔΣA/D変換器に係り、特に、ΔΣ変調器とフィルタとを備えるΔΣA/D変換器に関する。 The present invention relates to a ΔΣ A / D converter, and more particularly to a ΔΣ A / D converter including a ΔΣ modulator and a filter.
従来、高分解能のA/D変換器が知られている(例えば、特許文献1参照)。A/D変換器は、入力されるアナログ入力信号をデジタル信号に変換して出力する回路である。上記した特許文献1記載のA/D変換器の後段には、乗算器が設けられている。この乗算器は、A/D変換器の出力データに所定ビット数のゲインエラー補正係数を乗算することによりゲインエラー補正を行う補正回路である。
Conventionally, a high resolution A / D converter is known (for example, refer to Patent Document 1). The A / D converter is a circuit that converts an input analog input signal into a digital signal and outputs the digital signal. A multiplier is provided at the subsequent stage of the A / D converter described in
ところで、A/D変換器では、要求される精度が高いほど出力データのビット数が増加する。この点、多ビットの出力データを出力するA/D変換器の後段に、所定ビット数のゲインエラー補正係数でゲインエラー補正を行う補正回路を設けるものとすると、その補正回路において、A/D変換器からの多ビットの出力データと所定ビット数のゲインエラー補正係数との乗算(すなわち、多ビットデータ同士の乗算)を行うことが必要となるので、その補正回路の回路規模が増大してしまう。 By the way, in the A / D converter, the higher the required accuracy, the greater the number of bits of output data. In this regard, if a correction circuit that performs gain error correction with a gain error correction coefficient having a predetermined number of bits is provided after the A / D converter that outputs multi-bit output data, the A / D Since it is necessary to multiply the multi-bit output data from the converter by a gain error correction coefficient having a predetermined number of bits (that is, multiplication between multi-bit data), the circuit scale of the correction circuit increases. End up.
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、ゲインエラー補正を行う補正回路の回路規模を低減することが可能なΔΣA/D変換器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a ΔΣ A / D converter capable of reducing the circuit scale of a correction circuit that performs gain error correction.
上記の目的は、1サンプリングごとに、アナログ入力信号をΔΣ変調した第1所定ビット数のビットデータを出力するΔΣ変調器と、前記ΔΣ変調器から出力される前記ビットデータに対して第2所定ビット数の補正データでゲインエラー補正を行う補正回路と、前記補正回路から出力される前記第2所定ビット数のデータにフィルタリング処理を施すことにより、前記第1所定ビット数に比して多い第3所定ビット数のデータをA/D変換出力として出力するフィルタと、を備えるΔΣA/D変換器により達成される。 The above object is to provide, for each sampling, a ΔΣ modulator that outputs ΔΣ modulated bit data of an analog input signal and a second predetermined value for the bit data output from the ΔΣ modulator. A correction circuit that performs gain error correction using the correction data of the number of bits, and filtering processing is performed on the data of the second predetermined number of bits output from the correction circuit, so that a larger number than the first predetermined number of bits is obtained. And a filter that outputs data of a predetermined number of bits as an A / D conversion output.
本発明によれば、ゲインエラー補正を行う補正回路の回路規模を低減することができる。 According to the present invention, the circuit scale of a correction circuit that performs gain error correction can be reduced.
以下、図面を用いて、本発明に係るΔΣA/D変換器の具体的な実施の形態について説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the ΔΣ A / D converter according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施例であるΔΣA/D変換器10を備える変換装置12の構成図を示す。図2は、本実施例のΔΣA/D変換器10が備えるゲインエラー補正回路の構成図を示す。図3は、ΔΣA/D変換器10のゲインエラーを説明するための図を示す。また、図4は、ΔΣA/D変換器10のオフセットを説明するための図を示す。
FIG. 1 shows a configuration diagram of a
本実施例の変換装置12は、ΔΣA/D変換器10を用いて、入力されるアナログ入力信号をデジタルデータに変換して出力するアナログ−デジタル変換装置である。変換装置12は、例えば車載エレクトロニクス制御に用いられるセンサ検知やモータ/ソレノイド電流検出,負荷短絡/オープン検出などに適用される。図1に示す如く、変換装置12は、ΔΣA/D変換器10を備えている。ΔΣA/D変換器10は、ΔΣ変調器14と、ゲインエラー補正回路16と、デジタルフィルタ18と、を備えている。
The
ΔΣ変調器14には、アナログ入力信号としてアナログ入力電圧Vinが入力される。ΔΣ変調器14は、1サンプリングごとに、入力されるアナログ入力電圧VinをΔΣ変調した所定ビット数のデータを出力する回路である。具体的には、ΔΣ変調器14は、所定時間ごとに、入力されるアナログ入力電圧Vinを積分し、その積分値を所定閾値と比較することで1ビット又は数ビットの所定ビット数で量子化して、デジタルデータに変換する回路である。尚、以下、本実施例では、ΔΣ変調器14の出力するデジタルデータは、1ビットで構成されるものとする。ΔΣ変調器14は、1サンプリングごとに変化し得る1ビットのデジタルデータ(ビットデータ)を出力する。
An analog input voltage Vin is input to the
ΔΣ変調器14の出力には、ゲインエラー補正回路16の入力が接続されている。ΔΣ変調器14の出力する1ビットのビットデータは、ゲインエラー補正回路16に入力される。ゲインエラー補正回路16は、図3に示す如く、ΔΣA/D変換器10(具体的には、ΔΣ変調器14)におけるアナログ入力電圧Vinに対する入出力特性の傾きのズレ(誤差)であるゲインエラーを補正する回路である。ゲインエラー補正回路16は、入力されるΔΣ変調器14からの1ビットのビットデータに対して所定ビット数の補正データでゲインエラー補正を行う。
The input of the gain
ゲインエラー補正回路16における補正データは、例えば15ビットのデータであるゲインエラー補正係数であって、予め所定値に維持される。尚、以下、本実施例では、ゲインエラー補正係数は、15ビットで構成されるものとし、例えば図2に示す如く"101110101100110"のデータ列である。
The correction data in the gain
ゲインエラー補正回路16は、図2に示す如く、ゲインエラー補正係数のビット数に合わせて複数(本実施例では、15個)のAND回路16−m(但し、mは1〜nの自然数である。また、nはゲインエラー補正係数のビット数と同じ値である。)を有している。AND回路16−1〜16−15には、ゲインエラー補正係数の各ビットのデータが入力される。また、すべてのAND回路16−1〜16−15には、ΔΣ変調器14から出力される1ビットのビットデータが入力される。
As shown in FIG. 2, the gain
AND回路16−1〜16−15はそれぞれ、入力されるゲインエラー補正係数の当該ビットのデータとΔΣ変調器14からの1ビットのビットデータとの論理積演算(AND演算)を行う回路である。各AND回路16−1〜16−15におけるAND演算は、1ビットのデータ同士の乗算と等価である。ゲインエラー補正回路16は、各AND回路16−1〜16−15の演算結果を一つに纏めた15ビットのデータを出力する。ゲインエラー補正回路16は、1サンプリングごとに変化し得る15ビットのデータを出力する。
Each of the AND circuits 16-1 to 16-15 is a circuit that performs a logical product operation (AND operation) between the bit data of the input gain error correction coefficient and the 1-bit bit data from the
ゲインエラー補正回路16の出力には、デジタルフィルタ18の入力が接続されている。ゲインエラー補正回路16の出力する15ビットのデータは、デジタルフィルタ18に入力される。デジタルフィルタ18は、入力されるゲインエラー補正回路16からの15ビットのデータにフィルタリング処理を施すことでノイズを除去する回路である。デジタルフィルタ18は、ゲインエラー補正回路16からの15ビットのデータにフィルタリング処理を施して得られたデータをΔΣA/D変換器10のデジタルデータとして出力する。デジタルフィルタ18の出力するデジタルデータは、ΔΣ変調器14の出力するビットデータのビット数(1ビット)に比して多く更にはゲインエラー補正回路16の出力するデータのビット数(15ビット)に比して多いビット数(以下では、16ビットとする。)で構成される。
The input of the
変換装置12は、また、加算器20を備えている。加算器20の入力には、ΔΣA/D変換器10の出力が接続されている。ΔΣA/D変換器10の出力するデジタルデータは、加算器20に入力される。加算器20は、図4に示す如く、ΔΣA/D変換器10におけるアナログ入力電圧Vinに対するA/D変換の結果の一定量のズレ(誤差)であるオフセットを補正する回路である。加算器20は、入力されるΔΣA/D変換器10からの16ビットのデータに対して所定のオフセット補正係数を加算するオフセット補正を行う。加算器20は、オフセット補正して得られたデータを変換装置12の最終的なA/D変換出力として出力する。
The
このように、本実施例のΔΣA/D変換器10においては、ΔΣ変調器14が1サンプリングごとにアナログ入力電圧VinをΔΣ変調して出力する1ビットのビットデータに対して、15個のAND回路16−1〜16−15からなるゲインエラー補正回路16を用いてゲインエラー補正を行い、そのうえで、ゲインエラー補正回路16が出力する15ビットのデータに対して、デジタルフィルタ18を用いてフィルタリング処理を行う。
As described above, in the ΔΣ A /
ΔΣ変調器が出力するビットデータに対してデジタルフィルタを用いてフィルタリング処理を行った後に、そのフィルタリング処理後のデータに対してゲインエラー補正を行う構成(以下、対比構成と称す。)では、デジタルフィルタが出力する多ビットのデータに対してゲインエラー補正を行うことが必要であり、結果として、多ビットのデータ同士を乗算する乗算器を設けることが必要であるので、ゲインエラー補正回路の回路規模が増大する。 In a configuration (hereinafter referred to as a “contrast configuration”) in which gain error correction is performed on data after filtering processing is performed on the bit data output from the ΔΣ modulator using a digital filter. Since it is necessary to perform gain error correction on the multi-bit data output from the filter, and as a result, it is necessary to provide a multiplier that multiplies the multi-bit data, the circuit of the gain error correction circuit Scale increases.
これに対して、本実施例の構成においては、ゲインエラー補正回路16によるゲインエラー補正が、ΔΣ変調器14が出力する1ビットのビットデータに対して行われるだけである従って、本実施例によれば、上記の対比構成と異なり、多ビットのデータ同士を乗算する乗算器を設けることは不要であり、広大な回路面積を占めるかかる乗算器を削減することが可能である。このため、本実施例のΔΣA/D変換器10によれば、ゲインエラー補正を行うゲインエラー補正回路16の回路規模を、上記の対比構成のものに比べて低減することができる。
On the other hand, in the configuration of this embodiment, the gain error correction by the gain
本実施例の如くゲインエラー補正回路16によるゲインエラー補正がΔΣ変調器14が出力する1ビットのビットデータに対して行われるものであっても、上記の対比構成のものと同様に、ΔΣA/D変換器10における入出力特性の傾きのズレは適切に解消される。従って、本実施例によれば、ゲインエラー補正回路16の回路規模を低減しつつそのゲインエラー補正回路16によるゲインエラー補正を適切に行うことができる。
Even if the gain error correction by the gain
尚、上記の実施例においては、ΔΣ変調器14が特許請求の範囲に記載した「ΔΣ変調器」に、ゲインエラー補正回路16が特許請求の範囲に記載した「補正回路」に、デジタルフィルタ18が特許請求の範囲に記載した「フィルタ」に、それぞれ相当している。
In the above embodiment, the
上記の実施例においては、ΔΣ変調器14の出力するデジタルデータが1ビットで構成されるものとした。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、ΔΣ変調器14の出力するデジタルデータが、ゲインエラー補正係数のビット数(本実施例では15ビット)に比して少ないビット数で構成されるものであればよく、例えば2ビットや3ビットで構成されるものとしてもよい。
In the above embodiment, the digital data output from the
また、上記の実施例においては、ゲインエラー補正を行うゲインエラー補正回路16を、複数のAND回路16−1〜16−15からなるものとした。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、ゲインエラー補正回路16を、AND回路以外のNAND回路やその他の論理動作を行う論理回路に置き換えたものからなるものであってもよい。AND回路やNAND回路は、一般的に、複合ゲート等を用いて後段の他の論理回路と容易に一体化して簡単化を図ることが可能であるので、ゲインエラー補正回路16に対して上記の置き換えを行うことにより、回路規模の更なる低減を図ることができる。
In the above embodiment, the gain
例えば、ゲインエラー補正回路16が、複数のAND回路16−mからなり、かつ、デジタルフィルタ18が、ゲインエラー補正回路16に接続する入力側に1つのAND回路30と2つのNOR回路32,34とからなる半加算器36を有する図5(A)に示す如き構成では、そのゲインエラー補正回路16のAND回路16−m及びそのデジタルフィルタ18の半加算器36に代えて、図5(B)に示す如く、1つのAND回路40と1つのNOR回路42とが接続した機能を有する複合ゲートAND−NOR44と、3入力AND回路46と、NOR回路48と、を用いることで、ゲインエラー補正回路16のAND回路16−mとデジタルフィルタ18の半加算器36とを一体化することとしてもよい。かかる構成においては、論理演算を行う素子数を低減することができるので、回路規模の更なる低減を図ることができる。
For example, the gain
更に、上記の実施例においては、ゲインエラー補正回路16の出力するデータにフィルタリング処理を施すフィルタを、デジタル演算を行うデジタルフィルタ18を用いることとした。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばアナログ演算を行うフィルタを用いることとしてもよい。
Furthermore, in the above embodiment, the
10 ΔΣA/D変換器
12 変換装置
14 ΔΣ変調器
16 ゲインエラー補正回路
18 デジタルフィルタ
20 加算器
10 ΔΣ A /
Claims (1)
前記ΔΣ変調器から出力される前記ビットデータに対して第2所定ビット数の補正データでゲインエラー補正を行う補正回路と、
前記補正回路から出力される前記第2所定ビット数のデータにフィルタリング処理を施すことにより、前記第1所定ビット数に比して多い第3所定ビット数のデータをA/D変換出力として出力するフィルタと、
を備えることを特徴とするΔΣA/D変換器。 A ΔΣ modulator that outputs bit data of a first predetermined number of bits obtained by ΔΣ-modulating an analog input signal for each sampling;
A correction circuit that performs gain error correction with correction data of a second predetermined number of bits for the bit data output from the ΔΣ modulator;
By filtering the data having the second predetermined number of bits output from the correction circuit, data having a third predetermined number of bits larger than the first predetermined number of bits is output as an A / D conversion output. Filters,
A ΔΣ A / D converter comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014058935A JP2015185933A (en) | 2014-03-20 | 2014-03-20 | Δσa/d converter |
Applications Claiming Priority (1)
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