JP2016111494A - Multiple input integration circuit, multiple input δς modulator, and a/d converter - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce an error of a multiple input integration circuit.SOLUTION: A multiple input integration circuit (1) according to the present invention, comprises: a first switching circuit (10) that sequentially selects and outputs n pieces of input signals; and an integration circuit (11) that integrates the n pieces of input signals into a separation part by synchronizing integral capacities (CFAp, CFAn, CFBp, and CFBn) arranged corresponding to each of the n pieces of input signals with selection of an input signal by a first switch circuit and connecting to an input and an output of a computing amplifier (AMP). When the integral capacities connecting to the input and the output of the computing amplifier is switched, the integration circuit connects the input and the output of the computing amplifier without passing through the integral capacities, and thereafter, connects the integral capacities corresponding to the input signal selected by the first switch circuit to the input and the output of computing amplifier.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、複数の入力信号を積分する多入力積分回路、当該多入力積分回路を用いた多入力デルタ・シグマ(ΔΣ)変調器、および当該多入力ΔΣ変調器を用いたA/D変換器に関する。   The present invention relates to a multi-input integrating circuit that integrates a plurality of input signals, a multi-input delta-sigma (ΔΣ) modulator using the multi-input integrating circuit, and an A / D converter using the multi-input ΔΣ modulator. About.

従来から、多入力のΔΣ変調器や多入力のΔΣアナログ/ディジタル変換器(以下、「ΔΣA/D変換器」と称する。)には、複数の入力信号を積分する多入力積分回路が用いられている。従来から、多入力積分回路として、入力信号毎に演算増幅器(OPアンプ)と積分容量を複数設けた構成の積分回路が広く知られている。
しかしながら、演算増幅器を複数設けた構成の多入力積分回路では、回路面積、消費電力、およびコストが増加するという問題がある。この問題を解決した多入力積分回路として、例えば、一つの演算増幅器と複数の積分容量を備え、複数の入力信号の積分結果を上記積分容量に選択的に保持させる構成の多入力積分回路が知られている(特許文献1参照)。
Conventionally, a multi-input integration circuit that integrates a plurality of input signals is used in a multi-input ΔΣ modulator and a multi-input ΔΣ analog / digital converter (hereinafter referred to as “ΔΣ A / D converter”). ing. Conventionally, as a multi-input integration circuit, an integration circuit having a configuration in which an operational amplifier (OP amplifier) and a plurality of integration capacitors are provided for each input signal is widely known.
However, a multi-input integrating circuit having a plurality of operational amplifiers has a problem that the circuit area, power consumption, and cost increase. As a multi-input integrating circuit that solves this problem, for example, a multi-input integrating circuit that includes one operational amplifier and a plurality of integrating capacitors and selectively holds the integration results of a plurality of input signals in the integrating capacitors is known. (See Patent Document 1).

特開2003−234638号公報JP 2003-234638 A

しかしながら、特許文献1に示される多入力積分回路では、一つの入力信号を積分するとき、積分容量に蓄積される電荷量がその他の積分容量の電荷量に依存して変化することにより、積分の誤差が大きくなる場合があることを、本願発明者は見出した。以下、詳細に説明する。   However, in the multi-input integration circuit disclosed in Patent Document 1, when one input signal is integrated, the amount of charge accumulated in the integration capacitor changes depending on the amount of charge of the other integration capacitor, so that the integration The inventor of the present application has found that the error may increase. Details will be described below.

図11は、本願発明者が本願に先立って検討した多入力積分回路を用いた多入力ΔΣA/D変換器の構成を示す図である。同図に示される多入力ΔΣA/D変換器8は、2つの入力信号を別個に積分するための積分回路81と、2つの入力信号に応じた電荷を選択的に積分回路81に供給する入力回路80と、減算器84、85とを備えている。多入力ΔΣA/D変換器8は、例えば全差動型のΔΣA/D変換回路であり、減算器84、85をはじめ、入力回路80および積分回路81には、入力信号の正側および負側に対応した回路が夫々設けられている。   FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a multi-input ΔΣ A / D converter using a multi-input integration circuit studied by the inventors of the present application prior to the present application. The multi-input ΔΣ A / D converter 8 shown in the figure is an integration circuit 81 for integrating two input signals separately, and an input for selectively supplying charges corresponding to the two input signals to the integration circuit 81. A circuit 80 and subtracters 84 and 85 are provided. The multi-input ΔΣ A / D converter 8 is, for example, a fully differential ΔΣ A / D converter circuit. The input circuit 80 and the integration circuit 81 including the subtractors 84 and 85 include a positive side and a negative side of the input signal. Circuits corresponding to are provided respectively.

多入力ΔΣA/D変換器8は、2つの入力信号Vin_A,Vin_Bを時分割で交互に積分することにより、夫々の入力信号Vin_A,Vin_Bを並列的にA/D変換する。具体的には、図12に示すタイミングチャートにしたがって各スイッチのオン・オフを制御することにより、入力信号Vin_Aに比例した密度のパルス列と入力信号Vin_Bに比例した密度のパルス列が時分割でディジタルフィルタ86に順次入力され、入力信号Vin_AのA/D変換結果と入力信号Vin_BのA/D変換結果がディジタルフィルタ86から出力される。   The multi-input ΔΣ A / D converter 8 alternately integrates the two input signals Vin_A and Vin_B in a time division manner, thereby A / D converting the input signals Vin_A and Vin_B in parallel. Specifically, by controlling on / off of each switch in accordance with the timing chart shown in FIG. 12, a pulse train having a density proportional to the input signal Vin_A and a pulse train having a density proportional to the input signal Vin_B are time-divisionally digitally filtered. The A / D conversion result of the input signal Vin_A and the A / D conversion result of the input signal Vin_B are output from the digital filter 86.

図13は、図11に示す多入力ΔΣA/D変換器の実験結果を示す図である。同図には、図11に示す多入力ΔΣA/D変換器8において、入力信号Vin_Bの電圧を固定し、入力信号Vin_Aの電圧を変化させたときの実験結果が示されている。同図において、横軸は、入力信号Vin_Aの電圧を表し、縦軸は、入力信号Vin_Bと入力信号Vin_BのA/D変換結果の入力換算電圧との誤差を表している。   FIG. 13 is a diagram showing experimental results of the multi-input ΔΣ A / D converter shown in FIG. This figure shows the experimental results when the voltage of the input signal Vin_B is changed and the voltage of the input signal Vin_A is changed in the multi-input ΔΣ A / D converter 8 shown in FIG. In the figure, the horizontal axis represents the voltage of the input signal Vin_A, and the vertical axis represents the error between the input signal Vin_B and the input converted voltage of the A / D conversion result of the input signal Vin_B.

図13に示される実験結果によれば、多入力ΔΣA/D変換器8では、入力信号Vin_Aの電圧が大きくなるほど、入力信号Vin_BのA/D変換結果の誤差が大きくなる。すなわち、2つの入力信号Vin_A、Vin_Bを時分割で交互に積分して夫々の入力信号のA/D変換を行った場合、一方の入力信号のA/D変換結果が他方の入力信号の大きさに応じて変動してしまう。この問題は、上記多入力積分回路において、各スイッチの切り替わり時に発生するチャージインジェクションやクロックフィードスルーにより、一方の積分容量(例えばCFBp)に流入する電荷量が、他方の積分容量(例えばCFAp)に蓄積されている電荷量に応じて変化することに起因している。   According to the experimental results shown in FIG. 13, in the multi-input ΔΣ A / D converter 8, the error of the A / D conversion result of the input signal Vin_B increases as the voltage of the input signal Vin_A increases. That is, when two input signals Vin_A and Vin_B are alternately integrated in a time division manner and A / D conversion of each input signal is performed, the A / D conversion result of one input signal is the magnitude of the other input signal. It will fluctuate depending on. In this multi-input integration circuit, the amount of charge flowing into one integration capacitor (for example, CFBp) is transferred to the other integration capacitor (for example, CFAp) due to charge injection or clock feedthrough that occurs when each switch is switched. This is due to a change in accordance with the amount of accumulated charge.

例えば、図14(A)、(B)に示すように、スイッチ素子S2Bpがオンしている状態からスイッチ素子S2Bpをオフさせた場合、スイッチ素子S2Bpをオフした直後(積分容量CPBpを演算増幅器AMPの出力端子から遮断した直後)の演算増幅器AMPの出力端子の電圧Vopは、寄生容量などの影響により、積分容量CFBpの積分電圧(積分容量CFBpの両端の電圧)に依存する。その後、図14(C)に示すように、スイッチ素子S2Apをオンさせて積分容量CPApを演算増幅器AMPに接続すると、チャージインジェクションやクロックフィードスルーの発生により、積分容量CPApに意図しない電荷が注入される。このとき、積分容量CPApに注入される電荷量は、演算増幅器AMPの出力電圧Vopの直前の大きさによって変化する。このため、入力信号Vin_AのA/D変換結果の誤差は、演算増幅器AMPの出力電圧Vopの直前の大きさ、すなわち直前の入力信号Vin_Bの電圧値に依存して変化する。
以上のように、特許文献1に示される多入力積分回路では、積分の誤差が変動するため、上記多入力積分回路をA/D変換器に適用するとA/D変換精度が悪化する場合がある。
For example, as shown in FIGS. 14A and 14B, when the switch element S2Bp is turned off from the state where the switch element S2Bp is turned on, immediately after the switch element S2Bp is turned off (the integration capacitor CPBp is changed to the operational amplifier AMP). The voltage Vop at the output terminal of the operational amplifier AMP (immediately after being cut off from the output terminal) depends on the integration voltage of the integration capacitor CFBp (the voltage across the integration capacitor CFBp) due to the influence of parasitic capacitance and the like. Thereafter, as shown in FIG. 14C, when the switching element S2Ap is turned on and the integration capacitor CPAp is connected to the operational amplifier AMP, unintended charges are injected into the integration capacitor CPAp due to the occurrence of charge injection or clock feedthrough. The At this time, the amount of charge injected into the integration capacitor CPAp varies depending on the magnitude immediately before the output voltage Vop of the operational amplifier AMP. For this reason, the error of the A / D conversion result of the input signal Vin_A changes depending on the magnitude immediately before the output voltage Vop of the operational amplifier AMP, that is, the voltage value of the input signal Vin_B immediately before.
As described above, in the multi-input integration circuit disclosed in Patent Document 1, since the integration error fluctuates, when the multi-input integration circuit is applied to an A / D converter, the A / D conversion accuracy may deteriorate. .

以上のことから、本発明の目的は、多入力積分回路の誤差を低減することにある。
また、本発明の別の目的は、A/D変換器によるA/D変換精度を向上させることにある。
In view of the above, an object of the present invention is to reduce errors in a multi-input integrating circuit.
Another object of the present invention is to improve A / D conversion accuracy by an A / D converter.

本発明に係る多入力積分回路(1、3)は、n(nは2以上の整数)個の入力信号を順次選択して出力する第1スイッチ回路(10、20)と、n個の入力信号毎に対応して設けられた積分容量(CFA、CFB、CFAp、CFAn、CFBp、CFBn)を、第1スイッチ回路による入力信号の選択に同期して演算増幅器(AMP、AMPS)の入出力間に接続することにより、n個の入力信号を夫々別個に積分する積分回路(11、21)とを有し、積分回路は、演算増幅器の入出力間に接続する積分容量を切り替えるとき、積分容量を介さずに演算増幅器の入出力間を接続した後に、第1スイッチ回路によって選択された入力信号に対応する積分容量を、演算増幅器の入出力間に接続することを特徴とする。   The multi-input integrating circuit (1, 3) according to the present invention includes a first switch circuit (10, 20) for sequentially selecting and outputting n (n is an integer of 2 or more) input signals and n inputs. Integration capacitors (CFA, CFB, CFAp, CFAn, CFBp, CFBn) provided for each signal are input and output between operational amplifiers (AMP, AMPS) in synchronization with the selection of the input signal by the first switch circuit. To the integration circuit (11, 21) for individually integrating the n input signals, and the integration circuit switches the integration capacitor connected between the input and output of the operational amplifier. After connecting between the input and output of the operational amplifier without interposing, the integration capacitor corresponding to the input signal selected by the first switch circuit is connected between the input and output of the operational amplifier.

上記多入力積分回路(1)において、第1スイッチ回路(10)は、正極側および負極側の出力端子(N1P、N1N)を有し、n個の入力信号を順次選択して正極側および負極側の出力端子間から出力し、積分回路は、全差動型の演算増幅器(AMP)と、第1スイッチ回路の正極側の出力端子と演算増幅器の反転入力端子との間に接続される正極側のスイッチトキャパシタ回路(110)と、第1スイッチ回路の負極側の出力端子と演算増幅器の非反転入力端子との間に接続される負極側のスイッチトキャパシタ回路(111)と、n個の入力信号に対応して設けられたn個の正極側の積分容量(CFAp、CFBp)と、n個の入力信号に対応して設けられたn個の負極側の積分容量(CFAn、CFBn)と、n個の正極側の積分容量のうち選択された入力信号に対応する正極側の積分容量を第1スイッチ回路と同期して選択し、この選択した正極側の積分容量を演算増幅器の反転入力端子と演算増幅器の非反転出力端子との間に接続する正極側の第2スイッチ回路(112)と、n個の負極側の積分容量のうち選択された入力信号に対応する負極側の積分容量を第1スイッチ回路と同期して選択し、この選択した負極側の積分容量を演算増幅器の非反転入力端子と演算増幅器の反転出力端子との間に接続する負極側の第2スイッチ回路(113)と、演算増幅器の反転入力端子と演算増幅器の非反転出力端子との間に接続された正極側のスイッチ素子(S9p)と、演算増幅器の反転入力端子と演算増幅器の非反転出力端子との間に接続された負極側のスイッチ素子(S9n)と、を含み、正極側の第2スイッチ回路および負極側の第2スイッチ回路は、選択する積分容量を切り替えるとき、正極側の積分容量を演算増幅器の反転入力端子と演算増幅器の非反転出力端子との間に接続せず、且つ負極側の積分容量を演算増幅器の非反転入力端子と前記演算増幅器の反転出力端子との間に接続しないデッドタイム期間(Td)を有し、正極型のスイッチ素子および正極側のスイッチ素子は、正極側の第2スイッチ回路によって正極側の積分容量が演算増幅器の反転入力端子と演算増幅器の非反転出力端子との間に接続され、且つ負極側の第2スイッチ回路によって負極側の積分容量が演算増幅器の非反転入力端子と前記演算増幅器の反転出力端子との間に接続される期間にオフし、デッドタイム期間にオンしてもよい。   In the multi-input integrating circuit (1), the first switch circuit (10) has positive side and negative side output terminals (N1P, N1N), and sequentially selects n input signals, thereby positive side and negative side. The integration circuit includes a fully differential operational amplifier (AMP) and a positive electrode connected between the positive output terminal of the first switch circuit and the inverting input terminal of the operational amplifier. Side switched capacitor circuit (110), a negative side switched capacitor circuit (111) connected between the negative side output terminal of the first switch circuit and the non-inverting input terminal of the operational amplifier, and n inputs N positive-side integration capacitors (CFAp, CFBp) provided corresponding to the signals, n negative-side integration capacitors (CFAn, CFBn) provided corresponding to the n input signals, n positive side integral capacitors The positive-side integration capacitance corresponding to the selected input signal is selected in synchronization with the first switch circuit, and the positive-side integration capacitance selected is the inverting input terminal of the operational amplifier and the non-inverting output terminal of the operational amplifier. The second switch circuit (112) on the positive electrode side connected between the negative electrode side and the negative electrode side integration capacitor corresponding to the input signal selected among the n negative electrode side integration capacitors in synchronization with the first switch circuit. A second switch circuit (113) on the negative electrode side that selects and connects the selected negative-side integral capacitance between the non-inverting input terminal of the operational amplifier and the inverting output terminal of the operational amplifier, and the inverting input terminal of the operational amplifier Switch element (S9p) connected between the non-inverting output terminal of the operational amplifier and a negative-side switch connected between the inverting input terminal of the operational amplifier and the non-inverting output terminal of the operational amplifier Element (S n), and the second switch circuit on the positive electrode side and the second switch circuit on the negative electrode side switch the integration capacitor on the positive electrode side when the integral capacitor to be selected is switched. A dead time period (Td) that is not connected between the output terminal and that does not connect the negative-side integration capacitor between the non-inverting input terminal of the operational amplifier and the inverting output terminal of the operational amplifier; The positive-side switch element and the positive-side switch element are connected to the positive-side integral capacitance between the inverting input terminal of the operational amplifier and the non-inverting output terminal of the operational amplifier by the second switch circuit on the positive side. The second switch circuit may be turned off during a period in which the negative-side integration capacitor is connected between the non-inverting input terminal of the operational amplifier and the inverting output terminal of the operational amplifier, and may be turned on during the dead time period. Yes.

本発明に係る多入力ΔΣ変調器(2)は、上記積分回路(1)と、第1スイッチ回路の正極側の出力端子から出力された信号から、フィードバック信号に基づいて選択された基準信号を減算する正極側の減算器(14)と、第1スイッチ回路の負極側の出力端子から出力された信号から、フィードバック信号に基づいて選択された基準信号を減算する負極側の減算器(15)と、積分回路の非反転出力端子から出力された信号と積分回路の反転出力端子から出力された信号との差電圧を量子化する量子化器(12)と、量子化器から出力された信号に基づいてフィードバック信号を生成するフィードバック回路(13)とを有することを特徴とする。   The multi-input ΔΣ modulator (2) according to the present invention receives a reference signal selected based on a feedback signal from the signal output from the integration circuit (1) and the positive output terminal of the first switch circuit. A subtractor (14) on the positive electrode side for subtracting, and a subtracter (15) on the negative electrode side for subtracting the reference signal selected based on the feedback signal from the signal output from the output terminal on the negative electrode side of the first switch circuit. A quantizer (12) that quantizes the difference voltage between the signal output from the non-inverting output terminal of the integrating circuit and the signal output from the inverting output terminal of the integrating circuit, and the signal output from the quantizer And a feedback circuit (13) for generating a feedback signal based on the above.

本発明に係るA/D変換器(3)は、上記多入力ΔΣ変調器(2)と、前記量子化器から出力された信号を入力するディジタルフィルタ(16)とを有することを特徴とする。   An A / D converter (3) according to the present invention includes the multi-input ΔΣ modulator (2) and a digital filter (16) for inputting a signal output from the quantizer. .

なお、上記説明において括弧を付した参照符号は、図面において当該参照符号が付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。   In the above description, the reference numerals with parentheses merely exemplify what are included in the concept of the constituent elements with the reference numerals in the drawings.

以上説明したことにより、本発明によれば、多入力積分回路の誤差を低減することができる。また、本発明によれば、A/D変換器によるA/D変換精度を向上させることができる。   As described above, according to the present invention, errors in the multi-input integration circuit can be reduced. Further, according to the present invention, the A / D conversion accuracy by the A / D converter can be improved.

図1は、本発明の実施の形態1に係る多入力積分回路の構成を示す図である。1 is a diagram showing a configuration of a multi-input integrating circuit according to Embodiment 1 of the present invention. 図2は、実施の形態1に係る多入力積分回路における各スイッチ素子の動作を示すタイミングチャート図である。FIG. 2 is a timing chart showing the operation of each switch element in the multi-input integrating circuit according to the first embodiment. 図3Aは、多入力積分回路における積分容量の切り替わり時の動作を説明するための図である。FIG. 3A is a diagram for explaining the operation at the time of switching of the integration capacitance in the multi-input integration circuit. 図3Bは、多入力積分回路における積分容量の切り替わり時の動作を説明するための図である。FIG. 3B is a diagram for explaining the operation at the time of switching of the integration capacitance in the multi-input integration circuit. 図3Cは、多入力積分回路における積分容量の切り替わり時の動作を説明するための図である。FIG. 3C is a diagram for explaining the operation at the time of switching of the integration capacitance in the multi-input integration circuit. 図4は、実施の形態1に係る多入力積分回路を適用した多入力ΔΣ変調器を含むA/D変換器の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of an A / D converter including a multi-input ΔΣ modulator to which the multi-input integration circuit according to the first embodiment is applied. 図5は、実施の形態1に係るA/D変換器の回路シミュレーション結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a circuit simulation result of the A / D converter according to the first embodiment. 図6は、実施の形態1に係る別の多入力積分回路を適用した多入力ΔΣ変調器を含むA/D変換器の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of an A / D converter including a multi-input ΔΣ modulator to which another multi-input integration circuit according to the first embodiment is applied. 図7は、本発明の実施の形態2に係る多入力積分回路の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a multi-input integrating circuit according to Embodiment 2 of the present invention. 図8は、実施の形態2に係る多入力積分回路における各スイッチ素子の動作を示すタイミングチャート図である。FIG. 8 is a timing chart showing the operation of each switch element in the multi-input integrating circuit according to the second embodiment. 図9は、実施の形態2に係る多入力積分回路を適用した多入力ΔΣ変調器を含むA/D変換器の構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of an A / D converter including a multi-input ΔΣ modulator to which the multi-input integration circuit according to the second embodiment is applied. 図10は、実施の形態2に係る別の多入力積分回路を適用した多入力ΔΣ変調器を含むA/D変換器の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of an A / D converter including a multi-input ΔΣ modulator to which another multi-input integration circuit according to the second embodiment is applied. 図11は、本願発明者が本願に先立って検討した多入力積分回路を用いた多入力ΔΣA/D変換器の構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a multi-input ΔΣ A / D converter using a multi-input integration circuit studied by the inventors of the present application prior to the present application. 図12は、図11に示す多入力ΔΣA/D変換器における各スイッチ素子の動作を示すタイミングチャート図である。FIG. 12 is a timing chart showing the operation of each switch element in the multi-input ΔΣ A / D converter shown in FIG. 図13は、図11に示す多入力ΔΣA/D変換器の実験結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing experimental results of the multi-input ΔΣ A / D converter shown in FIG. 図14Aは、図11に示す多入力積分回路における積分容量の切り替わり時の動作を説明するための図である。FIG. 14A is a diagram for explaining the operation at the time of switching of the integration capacitance in the multi-input integration circuit shown in FIG. 図14Bは、図11に示す多入力積分回路における積分容量の切り替わり時の動作を説明するための図である。FIG. 14B is a diagram for explaining the operation at the time of switching of the integration capacitance in the multi-input integration circuit shown in FIG. 図14Cは、図11に示す多入力積分回路における積分容量の切り替わり時の動作を説明するための図である。FIG. 14C is a diagram for explaining the operation at the time of switching of the integration capacitance in the multi-input integration circuit shown in FIG. 11.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

≪実施の形態1≫
〈全差動型の多入力積分回路〉
図1は、本発明の一実施の形態に係る多入力積分回路の構成を示す図である。
同図に示される多入力積分回路1は、n(nは2以上の整数)個の入力信号を時分割に順次積分して出力する全差動スイッチトキャパシタ型の積分回路である。多入力積分回路1は、1つの演算増幅器に接続される複数の積分容量を入力信号毎に時分割に切り替えることにより、夫々の入力信号に対する積分を可能にしている。また、多入力積分回路1は、積分容量を切り替える際に、積分容量を介さずに演算増幅器の入出力間を接続する(例えば短絡する)ことにより、各スイッチの切り替わり時に発生するチャージインジェクションやクロックフィードスルーによって積分容量に流入する電荷量の変動を抑える機能を有している。以下、多入力積分回路1の具体的な構成について説明する。
<< Embodiment 1 >>
<Fully differential multi-input integration circuit>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a multi-input integrating circuit according to an embodiment of the present invention.
The multi-input integration circuit 1 shown in FIG. 1 is a fully differential switched capacitor type integration circuit that sequentially integrates n (n is an integer of 2 or more) input signals in time division and outputs them. The multi-input integration circuit 1 enables integration for each input signal by switching a plurality of integration capacitors connected to one operational amplifier in time division for each input signal. The multi-input integrating circuit 1 connects (for example, short-circuits) the input and output of the operational amplifier without switching through the integrating capacitor when switching the integrating capacitor, so that the charge injection or clock generated when each switch is switched. It has a function of suppressing fluctuations in the amount of charge flowing into the integration capacitor by feedthrough. Hereinafter, a specific configuration of the multi-input integration circuit 1 will be described.

なお、本明細書では、本発明に係る多入力積分回路および後述する多入力ΔΣ変調器に、2つ(n=2)の入力信号Vin_A,Vin_Bが入力される場合を例に説明するが、入力信号の数(n)は特に制限されない。   In the present specification, a case where two (n = 2) input signals Vin_A and Vin_B are input to the multi-input integration circuit according to the present invention and a multi-input ΔΣ modulator described later will be described as an example. The number (n) of input signals is not particularly limited.

図1に示されるように、多入力積分回路1は、入力スイッチ回路10、積分回路11、および制御信号生成部17を備えている。   As shown in FIG. 1, the multi-input integration circuit 1 includes an input switch circuit 10, an integration circuit 11, and a control signal generation unit 17.

入力スイッチ回路10は、複数の入力信号を順次選択して出力する。具体的に、入力スイッチ回路10は、正極側の入力端子PIApと負極側の入力端子PIAnとの間に供給された入力信号Vin_Aと、正極側の入力端子PIBpと負極側の入力端子PIBnとの間に供給された入力信号Vin_Bとを順次選択して出力する。
より具体的には、入力スイッチ回路10は、スイッチ素子S1Bp、S1Ap、S1An、S1Bnを含む。スイッチ素子S1Bpは、一端が入力端子PIBpに接続され、他端がノードN1pに接続される。スイッチ素子S1Apは、一端が入力端子PIP_Aに接続され、他端がノードN1pに接続される。スイッチ素子S1Bnは、一端が入力端子PIP_Aに接続され、他端がノードN1nに接続される。スイッチ素子S1Anは、一端が入力端子PIN_Aに接続され、他端がノードN1nに接続される。
The input switch circuit 10 sequentially selects and outputs a plurality of input signals. Specifically, the input switch circuit 10 includes an input signal Vin_A supplied between the positive input terminal PIAp and the negative input terminal PIAn, and the positive input terminal PIBp and the negative input terminal PIBn. The input signal Vin_B supplied between them is sequentially selected and output.
More specifically, the input switch circuit 10 includes switch elements S1Bp, S1Ap, S1An, and S1Bn. Switch element S1Bp has one end connected to input terminal PIBp and the other end connected to node N1p. The switch element S1Ap has one end connected to the input terminal PIP_A and the other end connected to the node N1p. The switch element S1Bn has one end connected to the input terminal PIP_A and the other end connected to the node N1n. The switch element S1An has one end connected to the input terminal PIN_A and the other end connected to the node N1n.

スイッチ素子S1Bp、S1Ap、S1An、S1Bnは、例えばアナログスイッチであり、例えばPチャネル型のMOSトランジスタとNチャネル型のMOSトランジスタを並列に接続した回路構成を有している。なお、本実施の形態では、本発明に係る多入力積分回路および後述する多入力ΔΣ変調器に用いられるその他のスイッチ素子も、アナログスイッチであるとする。   The switch elements S1Bp, S1Ap, S1An, and S1Bn are analog switches, for example, and have a circuit configuration in which, for example, a P-channel MOS transistor and an N-channel MOS transistor are connected in parallel. In the present embodiment, it is assumed that other switch elements used in the multi-input integrating circuit according to the present invention and the multi-input ΔΣ modulator described later are also analog switches.

積分回路11は、入力スイッチ回路10から出力された信号を積分する。具体的に、積分回路11は、演算増幅器AMP、正極側のスイッチトキャパシタ回路110、負極側のスイッチトキャパシタ回路111、複数の積分容量CFAp、CFAn、CFBp、CFBn、およびスイッチ回路112、113を有する。演算増幅器AMPは、全差動型のOPアンプである。   The integration circuit 11 integrates the signal output from the input switch circuit 10. Specifically, the integrating circuit 11 includes an operational amplifier AMP, a positive switched capacitor circuit 110, a negative switched capacitor circuit 111, a plurality of integrating capacitors CFAp, CFAn, CFBp, and CFBn, and switching circuits 112 and 113. The operational amplifier AMP is a fully differential OP amplifier.

スイッチトキャパシタ回路110は、入力スイッチ回路10の正極側の出力端子(ノードN1p)と演算増幅器AMPの反転入力端子との間に接続される。具体的に、スイッチトキャパシタ回路110は、入力容量CINp、およびスイッチ素子S3p、S4p、S5pを含む。入力容量CINpは、一端がノードN1pに接続され、他端がノードN2pに接続される。スイッチ素子S3pは、一端がノードN1pに接続され、他端がグラウンドノードに接続される。スイッチ素子S4pは、一端がノードN2pに接続され、他端がグラウンドノードに接続される。スイッチ素子S5pは、一端がノードN2pに接続され、他端が演算増幅器AMPの反転入力端子に接続される。   The switched capacitor circuit 110 is connected between the positive output terminal (node N1p) of the input switch circuit 10 and the inverting input terminal of the operational amplifier AMP. Specifically, the switched capacitor circuit 110 includes an input capacitor CINp and switch elements S3p, S4p, and S5p. The input capacitor CINp has one end connected to the node N1p and the other end connected to the node N2p. Switch element S3p has one end connected to node N1p and the other end connected to a ground node. Switch element S4p has one end connected to node N2p and the other end connected to a ground node. The switch element S5p has one end connected to the node N2p and the other end connected to the inverting input terminal of the operational amplifier AMP.

スイッチトキャパシタ回路111は、入力スイッチ回路10の負極側の出力端子(ノードN1n)と演算増幅器AMPの非反転入力端子との間に接続される。具体的に、スイッチトキャパシタ回路111は、入力容量CINn、およびスイッチ素子S3n、S4n、S5nを含む。入力容量CINnは、一端がノードN1nに接続され、他端がノードN2nに接続される。スイッチ素子S3nは、一端がノードN1nに接続され、他端がグラウンドノードに接続される。スイッチ素子S4nは、一端がノードN2nに接続され、他端がグラウンドノードに接続される。スイッチ素子S5nは、一端がノードN2nに接続され、他端が演算増幅器AMPの反転入力端子に接続される。   The switched capacitor circuit 111 is connected between the negative output terminal (node N1n) of the input switch circuit 10 and the non-inverting input terminal of the operational amplifier AMP. Specifically, the switched capacitor circuit 111 includes an input capacitor CINn and switch elements S3n, S4n, and S5n. The input capacitor CINn has one end connected to the node N1n and the other end connected to the node N2n. Switch element S3n has one end connected to node N1n and the other end connected to a ground node. Switch element S4n has one end connected to node N2n and the other end connected to a ground node. The switch element S5n has one end connected to the node N2n and the other end connected to the inverting input terminal of the operational amplifier AMP.

積分容量CFAp、CFAn、CFBp、CFBnは、夫々の入力信号に対応して設けられている。例えば、積分容量CFAp、CFAnは、入力信号Vin_Aを積分するときに用いられる容量であり、積分容量CFBp、CFBnは、入力信号Vin_Bを積分するときに用いられる容量である。積分容量CFAp、CFBpの夫々の一端は、演算増幅器AMPの反転入力端子に共通に接続される。また、積分容量CFAn、CFBnの夫々の一端は、演算増幅器AMPの非反転入力端子に共通に接続される。   The integration capacitors CFAp, CFAn, CFBp, and CFBn are provided corresponding to the respective input signals. For example, the integration capacitors CFAp and CFAn are capacitors used when integrating the input signal Vin_A, and the integration capacitors CFBp and CFBn are capacitors used when integrating the input signal Vin_B. One end of each of the integration capacitors CFAp and CFBp is commonly connected to the inverting input terminal of the operational amplifier AMP. One end of each of the integration capacitors CFAn and CFBn is commonly connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier AMP.

スイッチ回路112、113は、積分容量を切り換えるための容量切換回路として機能する。具体的に、スイッチ回路112は、複数の積分容量CFAp、CFBpのうち入力スイッチ回路10によって選択された入力信号に対応する積分容量を入力スイッチ回路10と同期して選択し、この選択した積分容量を演算増幅器AMPの反転入力端子と非反転出力端子との間に接続する。また、スイッチ回路113は、複数の積分容量CFAn、CFBnのうち入力スイッチ回路10によって選択された入力信号に対応する積分容量を入力スイッチ回路10と同期して選択し、この選択した積分容量を演算増幅器AMPの非反転入力端子と反転出力端子との間に接続する。   The switch circuits 112 and 113 function as a capacitance switching circuit for switching the integration capacitance. Specifically, the switch circuit 112 selects an integration capacitor corresponding to the input signal selected by the input switch circuit 10 among the plurality of integration capacitors CFAp and CFBp in synchronization with the input switch circuit 10, and this selected integration capacitor Is connected between the inverting input terminal and the non-inverting output terminal of the operational amplifier AMP. In addition, the switch circuit 113 selects an integration capacitor corresponding to the input signal selected by the input switch circuit 10 among the plurality of integration capacitors CFAn and CFBn, and calculates the selected integration capacitor. The amplifier AMP is connected between the non-inverting input terminal and the inverting output terminal.

より具体的に、スイッチ回路112は、一端が積分容量CFApの他端に接続され、他端が演算増幅器AMPの非反転出力端子に接続されるスイッチ素子S2Apと、一端が積分容量CFBpの他端に接続され、他端が演算増幅器AMPの非反転出力端子に接続されるスイッチ素子S2Bpとを含む。また、スイッチ回路113は、一端が積分容量CFAnの他端に接続され、他端が演算増幅器AMPの反転出力端子に接続されるスイッチ素子S2Anと、一端が積分容量CFBnの他端に接続され、他端が演算増幅器AMPの反転出力端子に接続されるスイッチ素子S2Bnとを含む。   More specifically, the switch circuit 112 has one end connected to the other end of the integration capacitor CFAp, the other end connected to the non-inverting output terminal of the operational amplifier AMP, and one end connected to the other end of the integration capacitor CFBp. And a switch element S2Bp having the other end connected to the non-inverting output terminal of the operational amplifier AMP. The switch circuit 113 has one end connected to the other end of the integration capacitor CFAn, the other end connected to the inverting output terminal of the operational amplifier AMP, and one end connected to the other end of the integration capacitor CFBn. A switching element S2Bn having the other end connected to the inverting output terminal of the operational amplifier AMP.

スイッチ素子S9p、S9nは、演算増幅器AMPの入出力端子を、積分容量を介さずに接続するための素子である。具体的に、スイッチ素子S9pは、一端が演算増幅器AMPの反転入力端子に接続され、他端が演算増幅器AMPの非反転出力端子に接続される。また、スイッチ素子S9nは、一端が演算増幅器AMPの非反転入力端子に接続され、他端が演算増幅器AMPの反転出力端子に接続される。   The switch elements S9p and S9n are elements for connecting the input / output terminals of the operational amplifier AMP without using an integration capacitor. Specifically, the switch element S9p has one end connected to the inverting input terminal of the operational amplifier AMP and the other end connected to the non-inverting output terminal of the operational amplifier AMP. The switch element S9n has one end connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier AMP and the other end connected to the inverting output terminal of the operational amplifier AMP.

制御信号生成部(CGEN)17は、多入力積分回路1における各スイッチ素子のオン・オフを制御するための制御信号Φ1〜Φ3、ΦA、ΦB、Φ1A、Φ1Bを夫々生成する。制御信号Φ1〜Φ3、ΦA、ΦB、Φ1A、Φ1Bは、例えば一定周期毎にハイレベル/ローレベルが切り替わるディジタル信号である。
具体的に、制御信号Φ1は、スイッチ素子S4p、S4nのオン・オフの制御に用いられる。制御信号Φ2は、スイッチ素子S3p、S3n、S5p、S5nのオン・オフの制御に用いられる。制御信号Φ3は、スイッチ素子S9p、S9nのオン・オフの制御に用いられる。制御信号ΦAは、スイッチ素子S2Ap、S2Anのオン・オフの制御に用いられる。制御信号ΦBは、スイッチ素子S2Bp、S2Bnのオン・オフの制御に用いられる。制御信号Φ1Aは、スイッチ素子S1Ap、S1Anのオン・オフの制御に用いられる。制御信号Φ1Bは、スイッチ素子S1Bp、S1Bnのオン・オフの制御に用いられる。
なお、図1では、各スイッチ素子を表す参照符号の後に続けて、そのスイッチ素子のオン・オフを制御する制御信号を表す参照符号を、括弧付きで記している。
The control signal generator (CGEN) 17 generates control signals Φ1 to Φ3, ΦA, ΦB, Φ1A, and Φ1B for controlling on / off of each switch element in the multi-input integrating circuit 1 respectively. The control signals [Phi] 1- [Phi] 3, [Phi] A, [Phi] B, [Phi] 1A, [Phi] 1B are digital signals that switch between a high level and a low level at regular intervals, for example.
Specifically, the control signal Φ1 is used for on / off control of the switch elements S4p and S4n. The control signal Φ2 is used for on / off control of the switch elements S3p, S3n, S5p, S5n. The control signal Φ3 is used for on / off control of the switch elements S9p, S9n. The control signal ΦA is used for on / off control of the switch elements S2Ap and S2An. The control signal ΦB is used for on / off control of the switch elements S2Bp and S2Bn. The control signal Φ1A is used for on / off control of the switch elements S1Ap and S1An. The control signal Φ1B is used for on / off control of the switch elements S1Bp and S1Bn.
In FIG. 1, reference numerals representing control signals for controlling on / off of the switch elements are shown in parentheses following the reference numerals representing the respective switch elements.

次に、多入力積分回路1の動作について説明する。
図2は、多入力積分回路1における各スイッチ素子の動作を示すタイミングチャート図である。同図において、各スイッチ素子は、制御信号Φ1〜Φ3、ΦA、ΦB、Φ1A、Φ1Bがハイレベルのときにオン、ローレベルのときにオフするものとして説明する。
Next, the operation of the multi-input integration circuit 1 will be described.
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of each switch element in the multi-input integrating circuit 1. In the figure, each switch element is described as being on when the control signals Φ1 to Φ3, ΦA, ΦB, Φ1A, and Φ1B are at a high level, and off when the control signals are at a low level.

多入力積分回路1では、入力信号Vin_A、Vin_Bに対応した各フェーズ(期間TA、TB)において、図2に示すように各スイッチ素子のオン・オフが制御されることにより、入力信号Vin_A、Vin_Bの積分が時分割で行われる。
具体的に、期間TAにおいて、入力信号Vin_Aを積分するとともに、入力信号Vin_Aの積分結果を保持する。すなわち、期間TAにおいて、時刻t1からt2までの期間に、制御信号Φ1、Φ1A、およびΦAがハイレベルになることにより、スイッチ素子S4p、S4n、S1Ap、S1An、S2Ap、およびS2Anがオンし、制御信号Φ2、Φ1B、ΦB、およびΦ3がローレベルになることにより、スイッチ素子S3p、S3n、S5p、S5n、S1Bp、S1Bn、S2Bp、S2Bn、S9p、およびS9nがオフする。その後、時刻t2からt3までの期間に、制御信号Φ2、およびΦAがハイレベルになることにより、スイッチS3p、S3n、S5p、S5n、S2Ap、およびS2Anがオンし、制御信号Φ1、Φ1A、Φ1B、ΦB、Φ3がローレベルになることにより、スイッチ素子S4p、S4n、S1Ap、S1An、S1Bp、S1Bn、S2Bp、S2Bn、S9p、およびS9nがオフする。この結果、期間TAにおいて、入力信号(電圧)Vin_Aが積分され、その積分結果が出力端子OUTから出力される。スイッチS2Ap、S2Anがオフしてから次にオンするまでの間、入力電圧の積分結果は容量CFAp、CFAnに保持される。
In the multi-input integrating circuit 1, in each phase (periods TA and TB) corresponding to the input signals Vin_A and Vin_B, on / off of each switch element is controlled as shown in FIG. 2, thereby the input signals Vin_A and Vin_B. Is integrated in a time-sharing manner.
Specifically, in the period TA, the input signal Vin_A is integrated and the integration result of the input signal Vin_A is held. That is, in the period TA, the control signals Φ1, Φ1A, and ΦA become high level during the period from time t1 to t2, so that the switch elements S4p, S4n, S1Ap, S1An, S2Ap, and S2An are turned on and the control is performed. When the signals Φ2, Φ1B, ΦB, and Φ3 become low level, the switch elements S3p, S3n, S5p, S5n, S1Bp, S1Bn, S2Bp, S2Bn, S9p, and S9n are turned off. Thereafter, in the period from time t2 to t3, the control signals Φ2 and ΦA become high level, so that the switches S3p, S3n, S5p, S5n, S2Ap, and S2An are turned on, and the control signals Φ1, Φ1A, Φ1B, When ΦB and Φ3 become low level, the switch elements S4p, S4n, S1Ap, S1An, S1Bp, S1Bn, S2Bp, S2Bn, S9p, and S9n are turned off. As a result, in the period TA, the input signal (voltage) Vin_A is integrated, and the integration result is output from the output terminal OUT. The integration result of the input voltage is held in the capacitors CFAp and CFAn from the time when the switches S2Ap and S2An are turned off to the next time they are turned on.

また、期間TBにおいて、入力信号Vin_Bを積分するとともに、入力信号Vin_Bの積分結果を保持する。すなわち、期間TBにおいて、時刻t4からt5までの期間に、制御信号Φ1、Φ1B、およびΦBがハイレベルになることにより、スイッチ素子S4p、S4n、S1Bp、S1Bn、S2Bp、およびS2Bnがオンし、制御信号Φ2、Φ1A、ΦA、およびΦ3がローレベルになることにより、スイッチ素子S3p、S3n、S5p、S5n、S1Ap、S1An、S2Ap、S2An、S9p、およびS9nがオフする。その後、時刻t5からt6までの期間に、制御信号Φ2、およびΦBがハイレベルになることにより、スイッチS3p、S3n、S5p、S5n、S2Bp、およびS2Bnがオンし、制御信号Φ1、Φ1A、Φ1B、ΦA、Φ3がローレベルになることにより、スイッチ素子S4p、S4n、S1Ap、S1An、S1Bp、S1Bn、S2Ap、S2An、S9p、およびS9nがオフする。この結果、期間TBにおいて、入力信号(電圧)Vin_Bが積分され、その積分結果が出力端子OUTから出力される。また、スイッチS2Bp、S2Bnがオフしてから次にオンするまでの間、入力電圧の積分結果は容量CFBp、CFBnに保持される。   In the period TB, the input signal Vin_B is integrated and the integration result of the input signal Vin_B is held. That is, in the period TB, the control signals Φ1, Φ1B, and ΦB become high level during the period from the time t4 to the time t5, so that the switch elements S4p, S4n, S1Bp, S1Bn, S2Bp, and S2Bn are turned on. When the signals Φ2, Φ1A, ΦA, and Φ3 become low level, the switch elements S3p, S3n, S5p, S5n, S1Ap, S1An, S2Ap, S2An, S9p, and S9n are turned off. Thereafter, during a period from time t5 to t6, the control signals Φ2 and ΦB become high level, so that the switches S3p, S3n, S5p, S5n, S2Bp, and S2Bn are turned on, and the control signals Φ1, Φ1A, Φ1B, When ΦA and Φ3 become low level, the switch elements S4p, S4n, S1Ap, S1An, S1Bp, S1Bn, S2Ap, S2An, S9p, and S9n are turned off. As a result, in the period TB, the input signal (voltage) Vin_B is integrated, and the integration result is output from the output terminal OUT. Further, the integration result of the input voltage is held in the capacitors CFBp and CFBn from the time when the switches S2Bp and S2Bn are turned off until the next time they are turned on.

図2に示されるように、多入力積分回路1では、入力信号Vin_Aを積分する期間TAと入力信号Vin_Bを積分する期間TBは、デッドタイム期間Tdを挟んで交互に繰り返される。デッドタイム期間Tdとは、入力信号を積分しない期間であり、具体的には、演算増幅器AMPの入出力間に積分容量を接続しない期間である。より具体的には、図2に示すように、デッドタイム期間Tdは、正極側の積分容量CFAp、CFBpを演算増幅器AMPの反転入力端子と非反転出力端子との間に接続せず、且つ負極側の積分容量CFAn、CFBnを演算増幅器AMPの非反転入力端子と反転出力端子との間に接続しない期間である。   As shown in FIG. 2, in the multi-input integration circuit 1, the period TA for integrating the input signal Vin_A and the period TB for integrating the input signal Vin_B are alternately repeated with a dead time period Td interposed therebetween. The dead time period Td is a period in which the input signal is not integrated, and specifically, a period in which no integration capacitor is connected between the input and output of the operational amplifier AMP. More specifically, as shown in FIG. 2, during the dead time period Td, the positive-side integration capacitors CFAp and CFBp are not connected between the inverting input terminal and the non-inverting output terminal of the operational amplifier AMP, and the negative electrode This is a period in which the integration capacitors CFAn and CFBn on the side are not connected between the non-inverting input terminal and the inverting output terminal of the operational amplifier AMP.

デッドタイム期間Tdでは、制御信号Φ3がハイレベルになる。これにより、スイッチ素子S9p、S9nがオンし、演算増幅器AMPの入出力端子間が短絡する。その結果、積分容量CFAp、CFAn(CFBp、CFBn)が演算増幅器AMPに接続される直前のタイミング、すなわち、スイッチ素子S2Ap、S2An(S2Bp、S2Bn)がオンする直前のタイミングにおける演算増幅器AMPの出力電圧をリセットすることができ、スイッチ素子の切り替わり時に積分容量に流入する電荷量の変動を抑えることが可能となる。この原理について、図3乃至図3Cを用いて、より詳細に説明する。   In the dead time period Td, the control signal Φ3 becomes high level. As a result, the switch elements S9p and S9n are turned on, and the input / output terminals of the operational amplifier AMP are short-circuited. As a result, the output voltage of the operational amplifier AMP at the timing immediately before the integration capacitors CFAp, CFAn (CFBp, CFBn) are connected to the operational amplifier AMP, that is, the timing immediately before the switch elements S2Ap, S2An (S2Bp, S2Bn) are turned on. Can be reset, and fluctuations in the amount of charge flowing into the integration capacitor when the switch element is switched can be suppressed. This principle will be described in more detail with reference to FIGS. 3 to 3C.

図3A乃至3Cは、実施の形態1に係る多入力積分回路における積分容量の切り替わり時の動作を説明するための図である。
なお、図3A乃至3Cには、積分容量の切り替わり時の動作を説明するために必要な機能部のみ図示しており、多入力積分回路1におけるその他の機能部については、図示を省略している。
また、ここでは、演算増幅器AMPの反転入力端子側に接続されるスイッチ素子S9p、S2Bp、S2Apおよび積分容量CFAp、CFBpを例に積分容量CFAp、CFBpの切り替わり時の動作を説明するが、演算増幅器AMPの非反転入力端子側に接続された積分容量CFAn、CFBnの切り替わり時の動作も同様であり、その詳細な説明を省略する。
3A to 3C are diagrams for explaining the operation at the time of switching of the integration capacitance in the multi-input integration circuit according to the first embodiment.
3A to 3C show only functional units necessary for explaining the operation at the time of switching of the integration capacitance, and other functional units in the multi-input integration circuit 1 are not shown. .
Here, the operation at the time of switching between the integral capacitors CFAp and CFBp will be described taking the switch elements S9p, S2Bp, S2Ap and the integral capacitors CFAp, CFBp connected to the inverting input terminal side of the operational amplifier AMP as an example. The operation at the time of switching of the integration capacitors CFAn and CFBn connected to the non-inverting input terminal side of the AMP is the same, and detailed description thereof is omitted.

図3Aは、スイッチS2Apをオフした直後(例えば図2における時刻t3の直後)の各スイッチ素子の状態を示している。同図に示されるように、スイッチS2Bp、S9pがオフしている状態でスイッチS2Apがオフすると(例えば図2における時刻t3の直後)、演算増幅器AMPの反転入力端子と非反転出力端子は、ともにオープン(開放)状態となる。そのため、非反転出力端子の電圧Vopは、直前に接続されていた積分容量CFApの電荷量(電圧)、すなわち、入力信号Vin_Aの電圧に依存した値となる。   FIG. 3A shows the state of each switch element immediately after the switch S2Ap is turned off (for example, immediately after time t3 in FIG. 2). As shown in the figure, when the switch S2Ap is turned off with the switches S2Bp and S9p being turned off (for example, immediately after time t3 in FIG. 2), the inverting input terminal and the non-inverting output terminal of the operational amplifier AMP are both Open (open) state. Therefore, the voltage Vop at the non-inverting output terminal is a value that depends on the charge amount (voltage) of the integration capacitor CFAp connected immediately before, that is, the voltage of the input signal Vin_A.

その後、図3Bに示すように、スイッチS9pがオンすると(例えば図2における時刻t3からt4までのデッドタイム期間Td)、演算増幅器AMPの反転入力端子と非反転出力端子とが短絡し、演算増幅器AMPの非反転入力端子と反転出力端子とが短絡する。全差動型の演算増幅器AMPは、非反転出力端子の電圧と反転出力端子の電圧の中間電圧が一定となるように動作する(コモンフィードバック動作)。これにより、演算増幅器AMPは、直前に接続されていた積分容量CFApの電荷量によらず、非反転出力端子(正側)および反転入力端子(負側)から一定の電圧が出力される。その結果、図3Cに示すように、スイッチS9pをオフし、スイッチS2Bpをオンした直後(例えば図2における時刻t4の直後)に、チャージインジェクションやクロックフィードスルーにより、接続された積分容量CFBpに対する意図しない電荷Qsの注入が起こったとしても、その電荷注入量は、直前のフェーズ(例えば図2における時刻t1からt3までの期間TA)で接続されていた積分容量CFApの電荷量の影響を受けない。
これにより、多入力積分回路1は、誤差の少ない積分動作が可能となる。
Thereafter, as shown in FIG. 3B, when the switch S9p is turned on (for example, the dead time period Td from time t3 to t4 in FIG. 2), the inverting input terminal and the non-inverting output terminal of the operational amplifier AMP are short-circuited. The non-inverting input terminal and the inverting output terminal of the AMP are short-circuited. The fully differential operational amplifier AMP operates so that the intermediate voltage between the voltage at the non-inverting output terminal and the voltage at the inverting output terminal is constant (common feedback operation). As a result, the operational amplifier AMP outputs a constant voltage from the non-inverting output terminal (positive side) and the inverting input terminal (negative side) regardless of the charge amount of the integration capacitor CFAp connected immediately before. As a result, as shown in FIG. 3C, immediately after the switch S9p is turned off and the switch S2Bp is turned on (for example, immediately after time t4 in FIG. 2), the intention to the connected integration capacitor CFBp is caused by charge injection or clock feedthrough. The charge injection amount is not affected by the charge amount of the integration capacitor CFAp connected in the immediately preceding phase (for example, the period TA from time t1 to t3 in FIG. 2). .
As a result, the multi-input integration circuit 1 can perform an integration operation with less error.

〈全差動型の多入力ΔΣA/D変換器〉
次に、実施の形態1に係る多入力積分回路1の適用例として、多入力積分回路1を適用した多入力ΔΣ変調器を含むA/D変換器について説明する。
図4は、実施の形態1に係る多入力積分回路1を適用した多入力ΔΣ変調器を含むA/D変換器の構成を示す図である。
同図に示されるA/D変換器3は、複数の入力信号を時分割にA/D変換する全差動スイッチトキャパシタ型のΔΣA/D変換回路である。A/D変換器3は、例えば、温度調整器や流量調節器、圧力調節器等の計装機器に適用することができる。
<Fully differential multi-input ΔΣ A / D converter>
Next, an A / D converter including a multi-input ΔΣ modulator to which the multi-input integration circuit 1 is applied will be described as an application example of the multi-input integration circuit 1 according to the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of an A / D converter including a multi-input ΔΣ modulator to which the multi-input integration circuit 1 according to the first embodiment is applied.
The A / D converter 3 shown in the figure is a fully differential switched capacitor type ΔΣ A / D conversion circuit that performs A / D conversion of a plurality of input signals in a time division manner. The A / D converter 3 can be applied to instrumentation equipment such as a temperature regulator, a flow rate regulator, and a pressure regulator, for example.

A/D変換器3は、複数の入力信号に対して時分割にΔΣ変調処理を施して出力するΔΣ変調器2と、ディジタルフィルタ回路(DFLTR)16とを備えている。A/D変換器3は、ΔΣ変調器2およびディジタルフィルタ回路(DFLTR)16が、例えば公知のCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)製造プロセスやBiCMOS(Bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor)製造プロセス等によって1個の半導体基板に形成された1チップの半導体装置として実現されている。
なお、本実施の形態では、前述の多入力積分回路1と同様に、2つの入力信号Vin_A、Vin_Bを時分割にA/D変換する場合を例に説明する。また、A/D変換器3において、多入力積分回路2と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
The A / D converter 3 includes a ΔΣ modulator 2 that outputs a plurality of input signals by performing ΔΣ modulation processing in a time division manner, and a digital filter circuit (DFLTR) 16. The A / D converter 3 includes a ΔΣ modulator 2 and a digital filter circuit (DFLTR) 16 which are manufactured by, for example, a known CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) manufacturing process or BiCMOS (Bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor) manufacturing process. It is realized as a one-chip semiconductor device formed on a semiconductor substrate.
In the present embodiment, as in the case of the multi-input integration circuit 1 described above, a case where two input signals Vin_A and Vin_B are A / D converted in a time division manner will be described as an example. In the A / D converter 3, the same components as those in the multi-input integrating circuit 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

ΔΣ変調器2は、入力スイッチ回路10、積分回路11、量子化器(CMP)12、フィードバック回路(FBC)13、減算回路14、15、および制御信号生成部17を有している。
入力スイッチ回路10と積分回路11とは、前述した多入力積分回路1を実現している。
The ΔΣ modulator 2 includes an input switch circuit 10, an integration circuit 11, a quantizer (CMP) 12, a feedback circuit (FBC) 13, subtraction circuits 14 and 15, and a control signal generation unit 17.
The input switch circuit 10 and the integrating circuit 11 implement the multi-input integrating circuit 1 described above.

減算器14、15は、入力スイッチ回路10から出力された信号から、フィードバック信号に基づいて選択された基準信号を減算する回路である。具体的に、正極側の減算器14は、スイッチ素子S8p、S8Xp、スイッチS7p、および容量CPFpを含む。容量CPFpの一端は、ノードN2pに接続される。また、容量CPFpの他端は、スイッチS8pを介して基準信号+Vrefに、スイッチS8Xpを介して基準信号−Vrefに、スイッチS7pを介してグラウンドノードに夫々接続される。スイッチ素子S8p、S8Xpは、制御信号Φ1に同期してオン・オフが制御される。例えば、スイッチ素子S8p、S8Xpは、後述するフィードバック回路13から出力された信号V(L)*Φ1、V(H)*Φ1に基づいてオン・オフが夫々制御される。例えば、スイッチ素子S8pは、量子化器12の出力信号Vがハイレベル(H)であるときにオフし、量子化器12の出力信号Vがローレベル(L)であるときに、制御信号Φ1に同期してオン・オフが制御される。また、スイッチ素子S8nは、量子化器12の出力信号Vがローレベルであるときにオフし、量子化器12の出力信号Vがハイレベル(H)であるときに、制御信号Φ1に同期してオン・オフが制御される。スイッチS7pは、制御信号Φ2に基づいてオン・オフが制御される。   The subtracters 14 and 15 are circuits that subtract the reference signal selected based on the feedback signal from the signal output from the input switch circuit 10. Specifically, the positive side subtractor 14 includes switch elements S8p, S8Xp, a switch S7p, and a capacitor CPFp. One end of the capacitor CPFp is connected to the node N2p. The other end of the capacitor CPFp is connected to the reference signal + Vref via the switch S8p, to the reference signal −Vref via the switch S8Xp, and to the ground node via the switch S7p. The switch elements S8p and S8Xp are controlled to be turned on / off in synchronization with the control signal Φ1. For example, the switch elements S8p and S8Xp are controlled to be turned on / off based on signals V (L) * Φ1 and V (H) * Φ1 output from a feedback circuit 13 described later. For example, the switch element S8p is turned off when the output signal V of the quantizer 12 is at a high level (H), and the control signal Φ1 when the output signal V of the quantizer 12 is at a low level (L). ON / OFF is controlled in synchronization with The switch element S8n is turned off when the output signal V of the quantizer 12 is at a low level, and is synchronized with the control signal Φ1 when the output signal V of the quantizer 12 is at a high level (H). ON / OFF is controlled. The switch S7p is controlled to be turned on / off based on the control signal Φ2.

また、負極側の減算器15は、スイッチ素子S8n、S8Xn、スイッチS7n、および容量CPFnを含む。容量CPFnの一端は、ノードN2nに接続される。また、容量CPFnの他端は、スイッチS8nを介して基準信号+Vrefに、スイッチS8Xnを介して基準信号−Vrefに、スイッチS7nを介してグラウンドノードに夫々接続される。スイッチ素子S8n、S8Xnは、フィードバック回路13から出力された信号V(H)*Φ1、V(L)*Φ1によってオン・オフが夫々制御される。例えば、スイッチ素子S8nは、量子化器12の出力信号Vがローレベル(L)であるときにオフし、量子化器12の出力信号Vがハイレベル(H)であるときに、制御信号Φ1に同期してオン・オフが制御される。また、スイッチ素子S8Xnは、量子化器12の出力信号Vがハイレベルであるときにオフし、量子化器12の出力信号Vがローレベルであるときに、制御信号Φ1に同期してオン・オフが制御される。スイッチS7nは、制御信号Φ2に基づいてオン・オフが制御される。
上記のように減算器14、15を構成することにより、入力信号Vin_A,Vin_Bを減算器14、15によって減算し、減算した信号が積分回路11によって積分される。
The negative side subtractor 15 includes switch elements S8n and S8Xn, a switch S7n, and a capacitor CPFn. One end of the capacitor CPFn is connected to the node N2n. The other end of the capacitor CPFn is connected to the reference signal + Vref via the switch S8n, to the reference signal −Vref via the switch S8Xn, and to the ground node via the switch S7n. The switch elements S8n and S8Xn are controlled to be turned on / off by signals V (H) * Φ1 and V (L) * Φ1 output from the feedback circuit 13, respectively. For example, the switch element S8n is turned off when the output signal V of the quantizer 12 is at a low level (L), and the control signal Φ1 when the output signal V of the quantizer 12 is at a high level (H). ON / OFF is controlled in synchronization with The switch element S8Xn is turned off when the output signal V of the quantizer 12 is at a high level, and turned on in synchronization with the control signal Φ1 when the output signal V of the quantizer 12 is at a low level. Off is controlled. The switch S7n is turned on / off based on the control signal Φ2.
By configuring the subtractors 14 and 15 as described above, the input signals Vin_A and Vin_B are subtracted by the subtracters 14 and 15, and the subtracted signals are integrated by the integration circuit 11.

量子化器12は、積分回路11における演算増幅器AMPの非反転出力端子の出力Vop信号と反転出力端子の出力信号Vonとの差電圧を量子化し、ハイレベル(H)またはローレベル(L)の出力信号Vを生成する。例えば、量子化器12は、コンパレータから構成されており、差動増幅回路AMPの出力信号Vopと出力信号Vonの差電圧が閾値を超えているか否かを判定し、閾値を超えている場合に出力信号Vをハイレベルにし、閾値を超えていない場合に出力信号Vをローレベルにする。なお、以下の説明では、出力信号Vがハイレベルである場合をV(H)と表記し、出力信号Vがローレベルである場合をV(L)と表記する。   The quantizer 12 quantizes the difference voltage between the output Vop signal at the non-inverting output terminal and the output signal Von at the inverting output terminal of the operational amplifier AMP in the integrating circuit 11 and outputs a high level (H) or low level (L). An output signal V is generated. For example, the quantizer 12 is composed of a comparator, and determines whether or not the voltage difference between the output signal Vop and the output signal Von of the differential amplifier circuit AMP exceeds a threshold value. The output signal V is set to the high level, and when the threshold value is not exceeded, the output signal V is set to the low level. In the following description, the case where the output signal V is at a high level is denoted as V (H), and the case where the output signal V is at a low level is denoted as V (L).

フィードバック回路13は、量子化器12から出力された信号に基づいてフィードバック信号V(L)*Φ1、V(H)*Φ1を生成する。具体的にフィードバック回路13は、例えば、直列に接続された2つの遅延回路(DFF)131、132と、論理回路(LGC)133とを含む。遅延回路131、132は、制御信号Φ2の反転信号をクロックとして動作するDフリップフロップ回路であり、各入力信号Vin_A、Vin_Bを積分するタイミングに合わせて、量子化器12の出力信号Vを遅延させて論理回路133に供給する。論理回路133は、量子化器12の出力信号Vがハイレベルであるときにローレベルとなり、出力信号Vがローレベルであるときに、制御信号Φ1と同期してハイレベル・ローレベルが切り替わるフィードバック信号V(L)*Φ1を生成する。また、論理回路133は、量子化器12の出力信号Vがローレベルであるときにローレベルとなり、出力信号Vがハイレベルであるときに、制御信号Φ1と同期してハイレベル・ローレベルが切り替わるフィードバック信号V(H)*Φ1を生成する。
上記のようにフィードバック回路13を構成することにより、入力信号Vin_A(またはVin_B)の(n+1)回目の積分の際に、入力信号Vin_A(またはVin_B)のn回目の積分結果がフィードバックされる。
The feedback circuit 13 generates feedback signals V (L) * Φ1 and V (H) * Φ1 based on the signal output from the quantizer 12. Specifically, the feedback circuit 13 includes, for example, two delay circuits (DFF) 131 and 132 connected in series and a logic circuit (LGC) 133. The delay circuits 131 and 132 are D flip-flop circuits that operate using the inverted signal of the control signal Φ2 as a clock, and delay the output signal V of the quantizer 12 in accordance with the timing of integrating the input signals Vin_A and Vin_B. To the logic circuit 133. The logic circuit 133 is at a low level when the output signal V of the quantizer 12 is at a high level, and when the output signal V is at a low level, feedback in which the high level and the low level are switched in synchronization with the control signal Φ1. A signal V (L) * Φ1 is generated. Further, the logic circuit 133 is at a low level when the output signal V of the quantizer 12 is at a low level, and when the output signal V is at a high level, the logic circuit 133 has a high level and a low level in synchronization with the control signal Φ1. The switching feedback signal V (H) * Φ1 is generated.
By configuring the feedback circuit 13 as described above, the nth integration result of the input signal Vin_A (or Vin_B) is fed back at the (n + 1) th integration of the input signal Vin_A (or Vin_B).

上記のΔΣ変調器2によれば、多入力積分回路1によって入力信号Vin_A、Vin_Bが時分割に積分され、それらの積分結果が量子化器12に入力されることにより、入力信号Vin_Aの振幅に比例した密度のパルス列(出力信号V)と、入力信号Vin_Bの振幅に比例した密度のパルス列(出力信号V)とが時分割に出力される。   According to the ΔΣ modulator 2 described above, the multi-input integration circuit 1 integrates the input signals Vin_A and Vin_B in a time-sharing manner, and inputs the integration results to the quantizer 12 to obtain the amplitude of the input signal Vin_A. A pulse train having a proportional density (output signal V) and a pulse train having a density proportional to the amplitude of the input signal Vin_B (output signal V) are output in a time division manner.

ディジタルフィルタ回路16は、ΔΣ変調器2から出力された、入力信号Vin_A、Vin_Bに対応する夫々のパルス列に対して別個にフィルタ処理(例えばローパスフィルタ処理)を行い、その処理結果をA/D変換結果DO_A、DO_Bとして夫々出力する。   The digital filter circuit 16 separately performs filter processing (for example, low-pass filter processing) on each pulse train corresponding to the input signals Vin_A and Vin_B output from the ΔΣ modulator 2, and A / D converts the processing result. The results are output as DO_A and DO_B, respectively.

図5に、実施の形態1に係るA/D変換器の回路シミュレーション結果を示す。
図5において、横軸は、入力信号Vin_Aの電圧〔V〕を表し、縦軸は、積分容量CFBpの電圧の変化量〔mV〕を表している。同図には、回路シミュレータ(SPICE)によるA/D変換器3の過渡解析結果として、A/D変換器3に入力される入力信号Vin_Bの電圧を固定し、入力信号Vin_Aの電圧を変化させたときの積分容量CFBpの電圧(両端の電圧)の変動量の特性が示されている。
FIG. 5 shows a circuit simulation result of the A / D converter according to the first embodiment.
In FIG. 5, the horizontal axis represents the voltage [V] of the input signal Vin_A, and the vertical axis represents the change amount [mV] of the voltage of the integration capacitor CFBp. In the same figure, as a transient analysis result of the A / D converter 3 by the circuit simulator (SPICE), the voltage of the input signal Vin_B input to the A / D converter 3 is fixed, and the voltage of the input signal Vin_A is changed. The characteristic of the fluctuation amount of the voltage (voltage at both ends) of the integration capacitor CFBp at this time is shown.

図5において、参照符号400は、実施の形態1に係る多入力積分回路(スイッチ素子S9p、S9nあり)を用いたA/D変換器3における積分容量CFBpの電圧変動量の特性を表している。また、参照符号401は、A/D変換器3の比較例として、前述の図11に示した先行検討例に係る多入力積分回路(スイッチ素子S9p、S9nなし)を用いたΔΣ型のA/D変換器における積分容量CFBpの電圧変動量の特性を表している。   In FIG. 5, reference numeral 400 represents the voltage variation characteristic of the integration capacitor CFBp in the A / D converter 3 using the multi-input integration circuit (with switch elements S9p and S9n) according to the first embodiment. . Reference numeral 401 denotes a ΔΣ-type A / D converter using a multi-input integrating circuit (without switch elements S9p and S9n) according to the above-described prior study example shown in FIG. 11 as a comparative example of the A / D converter 3. The characteristics of the voltage fluctuation amount of the integration capacitor CFBp in the D converter are shown.

図5に示される回路シミュレーション結果から理解されるように、先行検討例に係る多入力積分回路を用いたA/D変換器(図11参照)では、前述したように、直前に積分(A/D変換)した入力信号Vin_Aの大きさによって積分容量CFBpの電圧変動量が変化する。これに対し、実施の形態1に係る多入力積分回路1を用いたA/D変換器3では、積分容量を切り換える際に、演算増幅器AMPの入出力間を短絡して演算増幅器AMPの出力電圧をリセットするので、積分容量CFBpに対する意図しない電荷注入が起きても、その電荷注入量は、直前に積分した入力信号Vin_Aによらず、略一定となる。これにより、実施の形態1に係る多入力積分回路1を用いたA/D変換器3では、入力信号の積分結果は、他の入力信号の大きさに依存しない。   As understood from the circuit simulation result shown in FIG. 5, in the A / D converter (see FIG. 11) using the multi-input integration circuit according to the prior study example, as described above, the integration (A / The voltage fluctuation amount of the integration capacitor CFBp changes depending on the magnitude of the input signal Vin_A that has been D-converted. On the other hand, in the A / D converter 3 using the multi-input integration circuit 1 according to the first embodiment, when switching the integration capacitance, the output voltage of the operational amplifier AMP is short-circuited between the input and output of the operational amplifier AMP. Therefore, even if unintended charge injection to the integration capacitor CFBp occurs, the charge injection amount becomes substantially constant regardless of the input signal Vin_A integrated immediately before. Thereby, in the A / D converter 3 using the multi-input integration circuit 1 according to the first embodiment, the integration result of the input signal does not depend on the magnitude of other input signals.

以上、実施の形態1に係る多入力積分回路によれば、積分容量を切り換える際に、演算増幅器AMPの入出力間を短絡して演算増幅器AMPの出力電圧をリセットするので、積分容量に対する意図しない電荷注入が起きても、その電荷注入量が略一定となり、各入力信号に対する積分の誤差を低減することができる。   As described above, according to the multi-input integration circuit according to the first embodiment, when switching the integration capacitor, the input and output of the operational amplifier AMP are short-circuited to reset the output voltage of the operational amplifier AMP. Even if charge injection occurs, the amount of charge injection becomes substantially constant, and integration errors for each input signal can be reduced.

また、実施の形態1に係る多入力積分回路を適用した全差動スイッチトキャパシタ型のΔΣA/D変換器によれば、上述したように多入力積分回路によって各入力信号に対する積分の誤差を低減することができるので、A/D変換の変換精度を向上させることができる。   Further, according to the fully differential switched capacitor type ΔΣ A / D converter to which the multi-input integration circuit according to the first embodiment is applied, as described above, the integration error for each input signal is reduced by the multi-input integration circuit. Therefore, the conversion accuracy of A / D conversion can be improved.

なお、実施の形態1に係る多入力積分回路1では、積分回路としてスイッチトキャパシタ型の積分回路11を用いたが、CR型の積分回路を用いることも可能である。例えば、図6に示すように、スイッチトキャパシタ回路110、111の代わりに抵抗R1p、R1nを設け、減算回路14のスイッチ素子S7pおよび容量CPFpの代わりに抵抗RFpを設け、減算回路15のスイッチ素子S7nおよび容量CPFnの代わりに抵抗RFnを設けたA/D変換器3Aとしてもよい。これによれば、前述した図4のA/D変換器3と同様に、多入力積分回路によって各入力信号に対する積分の誤差を低減することができるので、A/D変換の変換精度を向上させることができる。   In the multi-input integration circuit 1 according to the first embodiment, the switched capacitor type integration circuit 11 is used as the integration circuit. However, a CR type integration circuit can also be used. For example, as shown in FIG. 6, resistors R1p and R1n are provided instead of the switched capacitor circuits 110 and 111, a switch element S7p of the subtractor circuit 14 and a resistor RFp are provided instead of the capacitor CPFp, and a switch element S7n of the subtractor circuit 15 is provided. The A / D converter 3A may be provided with a resistor RFn instead of the capacitor CPFn. According to this, similarly to the A / D converter 3 of FIG. 4 described above, the integration error for each input signal can be reduced by the multi-input integration circuit, so that the conversion accuracy of the A / D conversion is improved. be able to.

≪実施の形態2≫
〈シングルエンド型の多入力積分回路〉
実施の形態2に係る多入力積分回路は、シングルエンド型の積分回路を有する点で、全差動型の積分回路を有する実施の形態1に係る多入力積分回路1と相違し、その他の点は実施の形態1に係る多入力積分回路1と同様である。
図7に、実施の形態2に係る多入力積分回路の構成を示す。同図において、実施の形態1に係る多入力積分回路1と同様の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
<< Embodiment 2 >>
<Single-ended multi-input integration circuit>
The multi-input integration circuit according to the second embodiment is different from the multi-input integration circuit 1 according to the first embodiment having a fully differential integration circuit in that it has a single-ended integration circuit. Is the same as that of the multi-input integrating circuit 1 according to the first embodiment.
FIG. 7 shows the configuration of the multi-input integrating circuit according to the second embodiment. In the figure, the same components as those in the multi-input integrating circuit 1 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図7に示されるように、多入力積分回路4は、入力スイッチ回路20、積分回路21、および制御信号生成部17を備えている。
入力スイッチ回路20は、スイッチ素子S1A、S1Bを含む。スイッチ素子S1Bは、一端が入力端子PIAに接続され、他端がノードN1に接続される。スイッチ素子S1Aは、一端が入力端子PIBに接続され、他端がノードN1に接続される。
As shown in FIG. 7, the multi-input integration circuit 4 includes an input switch circuit 20, an integration circuit 21, and a control signal generation unit 17.
The input switch circuit 20 includes switch elements S1A and S1B. The switch element S1B has one end connected to the input terminal PIA and the other end connected to the node N1. Switch element S1A has one end connected to input terminal PIB and the other end connected to node N1.

積分回路21は、入力スイッチ回路20から出力された信号を積分する。具体的に、積分回路21は、演算増幅器AMPS、スイッチトキャパシタ回路210、複数の積分容量CFA、CFB、スイッチ回路212、およびスイッチ素子S9を有する。演算増幅器AMPSは、シングルエンド型のOPアンプである。演算増幅器AMPSの非反転入力端子は、グラウンドノードに接続される。   The integration circuit 21 integrates the signal output from the input switch circuit 20. Specifically, the integration circuit 21 includes an operational amplifier AMPS, a switched capacitor circuit 210, a plurality of integration capacitors CFA and CFB, a switch circuit 212, and a switch element S9. The operational amplifier AMPS is a single-ended OP amplifier. The non-inverting input terminal of the operational amplifier AMPS is connected to the ground node.

スイッチトキャパシタ回路210は、入力スイッチ回路20の出力端子(ノードN1)と演算増幅器AMPSの反転入力端子との間に接続される。具体的に、スイッチトキャパシタ回路210は、入力容量CIN、およびスイッチ素子S3、S4、S5を含む。入力容量CINは、一端がノードN1に接続され、他端がノードN2に接続される。スイッチ素子S3は、一端がノードN1に接続され、他端がグラウンドノードに接続される。スイッチ素子S4は、一端がノードN2に接続され、他端がグラウンドノードに接続される。スイッチ素子S5は、一端がノードN2に接続され、他端が演算増幅器AMPSの反転入力端子に接続される。   The switched capacitor circuit 210 is connected between the output terminal (node N1) of the input switch circuit 20 and the inverting input terminal of the operational amplifier AMPS. Specifically, the switched capacitor circuit 210 includes an input capacitor CIN and switch elements S3, S4, and S5. The input capacitor CIN has one end connected to the node N1 and the other end connected to the node N2. Switch element S3 has one end connected to node N1 and the other end connected to a ground node. Switch element S4 has one end connected to node N2 and the other end connected to a ground node. The switch element S5 has one end connected to the node N2 and the other end connected to the inverting input terminal of the operational amplifier AMPS.

積分容量CFA、CFBは、夫々の入力信号に対応して設けられている。例えば、積分容量CFAは、入力信号Vin_Aを積分するときに用いられる容量であり、積分容量CFBは、入力信号Vin_Bを積分するときに用いられる容量である。積分容量CFA、CFBの夫々の一端は、演算増幅器AMPSの反転入力端子に共通に接続される。   The integration capacitors CFA and CFB are provided corresponding to the respective input signals. For example, the integration capacitor CFA is a capacitor used when integrating the input signal Vin_A, and the integration capacitor CFB is a capacitor used when integrating the input signal Vin_B. One end of each of the integration capacitors CFA and CFB is commonly connected to the inverting input terminal of the operational amplifier AMPS.

スイッチ回路212は、前述したスイッチ回路112、113と同様に、複数の積分容量CFA、CFBのうち入力スイッチ回路20によって選択された入力信号に対応する積分容量を入力スイッチ回路20と同期して選択し、この選択した積分容量を演算増幅器AMPSの反転入力端子と出力端子との間に接続する。具体的に、スイッチ回路212は、一端が積分容量CFAの他端に接続され、他端が演算増幅器AMPSの出力端子に接続されるスイッチ素子S2Aと、一端が積分容量CFBの他端に接続され、他端が演算増幅器AMPSの出力端子に接続されるスイッチ素子S2Bとを含む。   The switch circuit 212 selects the integration capacitor corresponding to the input signal selected by the input switch circuit 20 among the plurality of integration capacitors CFA and CFB in synchronization with the input switch circuit 20 in the same manner as the switch circuits 112 and 113 described above. Then, the selected integration capacitor is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier AMPS. Specifically, the switch circuit 212 has one end connected to the other end of the integration capacitor CFA, the other end connected to the output terminal of the operational amplifier AMPS, and one end connected to the other end of the integration capacitor CFB. And a switching element S2B having the other end connected to the output terminal of the operational amplifier AMPS.

スイッチ素子S9は、前述したスイッチ素子S9p、S9nと同様に、演算増幅器AMPSの入出力端子を、積分容量を介さずに接続するための素子である。具体的に、スイッチ素子S9は、一端が演算増幅器AMPSの反転入力端子に接続され、他端が演算増幅器AMPSの出力端子に接続される。   The switch element S9 is an element for connecting the input / output terminals of the operational amplifier AMPS without going through the integration capacitor, similarly to the switch elements S9p and S9n described above. Specifically, the switch element S9 has one end connected to the inverting input terminal of the operational amplifier AMPS and the other end connected to the output terminal of the operational amplifier AMPS.

次に、多入力積分回路4の動作について説明する。
図8は、多入力積分回路4における各スイッチ素子の動作を示すタイミングチャート図である。
多入力積分回路4では、実施の形態1に係る多入力積分回路1と同様に、入力信号Vin_A、Vin_Bに対応した各フェーズ(期間TA、TB)において、図8に示すように各スイッチ素子のオン・オフが制御されることにより、入力信号Vin_A、Vin_Bの積分が時分割で行われる。
Next, the operation of the multi-input integration circuit 4 will be described.
FIG. 8 is a timing chart showing the operation of each switch element in the multi-input integrating circuit 4.
In the multi-input integrating circuit 4, as in the multi-input integrating circuit 1 according to the first embodiment, in each phase (period TA, TB) corresponding to the input signals Vin_A and Vin_B, as shown in FIG. By controlling on / off, the input signals Vin_A and Vin_B are integrated in a time-sharing manner.

具体的に、期間TAにおいて、入力信号Vin_Aを積分するとともに、入力信号Vin_Aの積分結果を保持する。すなわち、期間TAにおいて、時刻t1からt2までの期間に、制御信号Φ1、Φ1A、およびΦAがハイレベルになることにより、スイッチ素子S4、S1A、およびS2Aがオンし、制御信号Φ2、Φ1B、ΦB、およびΦ3がローレベルになることにより、スイッチ素子S3、S5、S1B、S2B、およびS9がオフする。その後、時刻t2からt3までの期間に、制御信号Φ2、およびΦAがハイレベルになることにより、スイッチS3、S5、およびS2Aがオンし、制御信号Φ1、Φ1A、Φ1B、ΦB、Φ3がローレベルになることにより、スイッチ素子S4、S1A、S2B、S1B、およびS9がオフする。この結果、期間TAにおいて、入力信号(電圧)Vin_Aが積分され、その積分結果が出力信号Voとして出力される。スイッチS2Aがオフしてから次にオンするまでの間、入力電圧Vin_Aの積分結果は容量CFAに保持される。   Specifically, in the period TA, the input signal Vin_A is integrated and the integration result of the input signal Vin_A is held. That is, in the period TA, the control signals Φ1, Φ1A, and ΦA become high level during the period from time t1 to t2, so that the switch elements S4, S1A, and S2A are turned on, and the control signals Φ2, Φ1B, ΦB , And Φ3 become low level, the switch elements S3, S5, S1B, S2B, and S9 are turned off. Thereafter, during the period from time t2 to t3, the control signals Φ2, and ΦA become high level, so that the switches S3, S5, and S2A are turned on, and the control signals Φ1, Φ1A, Φ1B, ΦB, and Φ3 are at low level. As a result, the switch elements S4, S1A, S2B, S1B, and S9 are turned off. As a result, in the period TA, the input signal (voltage) Vin_A is integrated, and the integration result is output as the output signal Vo. The integration result of the input voltage Vin_A is held in the capacitor CFA from when the switch S2A is turned off to when it is next turned on.

また、期間TBにおいて、入力信号Vin_Bを積分するとともに、入力信号Vin_Bの積分結果を保持する。すなわち、期間TBにおいて、時刻t4からt5までの期間に、制御信号Φ1、Φ1B、およびΦBがハイレベルになることにより、スイッチ素子S4、S1B、およびS2Bがオンし、制御信号Φ2、Φ1A、ΦA、およびΦ3がローレベルになることにより、スイッチ素子S3、S5、S1A、S2A、およびS9がオフする。その後、時刻t5からt6までの期間に、制御信号Φ2、およびΦBがハイレベルになることにより、スイッチS3、S5、およびS2Bがオンし、制御信号Φ1、Φ1A、Φ1B、ΦA、Φ3がローレベルになることにより、スイッチ素子S4、S1A、S1B、およびS2Aがオフする。この結果、期間TBにおいて、入力信号(電圧)Vin_Bが積分され、その積分結果が出力信号Voとして出力される。また、スイッチS2Bがオフしてから次にオンするまでの間、入力電圧Vin_Bの積分結果は容量CFBに保持される。   In the period TB, the input signal Vin_B is integrated and the integration result of the input signal Vin_B is held. That is, in the period TB, the control signals Φ1, Φ1B, and ΦB become high level during the period from time t4 to t5, so that the switch elements S4, S1B, and S2B are turned on, and the control signals Φ2, Φ1A, ΦA , And Φ3 become low level, the switch elements S3, S5, S1A, S2A, and S9 are turned off. Thereafter, during the period from time t5 to t6, the control signals Φ2, and ΦB become high level, so that the switches S3, S5, and S2B are turned on, and the control signals Φ1, Φ1A, Φ1B, ΦA, and Φ3 are at low level. As a result, the switch elements S4, S1A, S1B, and S2A are turned off. As a result, in the period TB, the input signal (voltage) Vin_B is integrated, and the integration result is output as the output signal Vo. Further, the integration result of the input voltage Vin_B is held in the capacitor CFB from the time when the switch S2B is turned off until the time when the switch S2B is turned on.

図8に示されるように、多入力積分回路2では、実施の形態1に係る多入力積分回路1と同様に、入力信号Vin_Aを積分する期間TAと入力信号Vin_Bを積分する期間TBは、デッドタイム期間Tdを挟んで交互に繰り返される。デッドタイム期間Tdでは、制御信号Φ3がハイレベルになることにより、スイッチ素子S9がオンし、演算増幅器AMPSの入出力端子間が短絡する。この結果、実施の形態1に係る多入力積分回路1と同様に、スイッチ素子S2A、S2Bの切り替わり時にチャージインジェクションやクロックフィードスルーによって電荷が積分容量に流入したとしても、その流入する電荷量は、直前のフェーズ(例えば図8における時刻t1からt3までの期間TA)で接続されていた積分容量CFA、CFBの電荷量の影響を受けない。
これにより、多入力積分回路4は、誤差の少ない積分動作が可能となる。
As shown in FIG. 8, in the multi-input integrating circuit 2, as in the multi-input integrating circuit 1 according to the first embodiment, the period TA for integrating the input signal Vin_A and the period TB for integrating the input signal Vin_B are dead. Repeated alternately with the time period Td interposed therebetween. In the dead time period Td, when the control signal Φ3 becomes high level, the switch element S9 is turned on, and the input / output terminals of the operational amplifier AMPS are short-circuited. As a result, similarly to the multi-input integration circuit 1 according to the first embodiment, even if the charge flows into the integration capacitor due to charge injection or clock feedthrough when the switching elements S2A and S2B are switched, It is not affected by the charge amounts of the integration capacitors CFA and CFB connected in the immediately preceding phase (for example, the period TA from time t1 to t3 in FIG. 8).
As a result, the multi-input integration circuit 4 can perform an integration operation with less error.

〈シングルエンド型の多入力ΔΣA/D変換器〉
次に、実施の形態2に係る多入力積分回路4の適用例として、多入力積分回路4を含む多入力ΔΣ変調器を適用したA/D変換器について説明する。
図9は、実施の形態2に係る多入力積分回路4を含む多入力ΔΣ変調器を適用したA/D変換器の構成を示す図である。
同図に示されるA/D変換器6は、複数の入力信号を時分割にA/D変換するシングルエンド・スイッチトキャパシタ型のΔΣA/D変換回路である。A/D変換器6は、複数の入力信号に対して時分割にΔΣ変調処理を施して出力するΔΣ変調器5と、ディジタルフィルタ回路(DFLTR)16とを備えている。A/D変換器6は、A/D変換器3と同様に、ΔΣ変調器5およびディジタルフィルタ回路16が、例えば公知のCMOS製造プロセスやBiCMOS製造プロセス等によって1個の半導体基板に形成された1チップの半導体装置として実現されている。
なお、A/D変換器6において、実施の形態1に係るA/D変換器3と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
<Single-ended multi-input ΔΣ A / D converter>
Next, as an application example of the multi-input integration circuit 4 according to the second embodiment, an A / D converter to which a multi-input ΔΣ modulator including the multi-input integration circuit 4 is applied will be described.
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of an A / D converter to which a multi-input ΔΣ modulator including the multi-input integration circuit 4 according to the second embodiment is applied.
The A / D converter 6 shown in the figure is a single-ended switched capacitor type ΔΣ A / D conversion circuit that performs A / D conversion on a plurality of input signals in a time-sharing manner. The A / D converter 6 includes a delta-sigma modulator 5 that performs delta-sigma modulation processing on a plurality of input signals in a time-sharing manner, and a digital filter circuit (DFLTR) 16. In the A / D converter 6, like the A / D converter 3, the ΔΣ modulator 5 and the digital filter circuit 16 are formed on one semiconductor substrate by, for example, a known CMOS manufacturing process or BiCMOS manufacturing process. It is realized as a one-chip semiconductor device.
In the A / D converter 6, the same components as those in the A / D converter 3 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

ΔΣ変調器5は、入力スイッチ回路20、積分回路21、量子化器(CMP)22、フィードバック回路13、減算回路24、および制御信号生成部17を有している。
入力スイッチ回路20と積分回路21とは、前述した多入力積分回路4を実現している。
The ΔΣ modulator 5 includes an input switch circuit 20, an integration circuit 21, a quantizer (CMP) 22, a feedback circuit 13, a subtraction circuit 24, and a control signal generation unit 17.
The input switch circuit 20 and the integration circuit 21 implement the multi-input integration circuit 4 described above.

減算器24は、入力スイッチ回路20から出力された信号から、フィードバック信号に基づいて選択された基準信号を減算する回路である。減算器24は、前述の減算器14、15と同様に、スイッチ素子S8、S8X、スイッチS7、および容量CPFを含む。容量CPFの一端は、ノードN2に接続される。また、容量CPFの他端は、スイッチS8を介して基準信号+Vrefに、スイッチS8Xを介して基準信号−Vrefに、スイッチS7を介してグラウンドノードに夫々接続される。スイッチ素子S8Xは、量子化器22の出力信号Vがハイレベル(H)であるときにオフし、量子化器22の出力信号Vがローレベル(L)であるときに、制御信号Φ1に同期してオン・オフが制御される。また、スイッチ素子S8Xは、量子化器22の出力信号Vがローレベルであるときにオフし、量子化器22の出力信号Vがハイレベル(H)であるときに、制御信号Φ1に同期してオン・オフが制御される。スイッチS7は、制御信号Φ2に基づいてオン・オフが制御される。
上記のように減算器24を構成することにより、入力信号Vin_A,Vin_Bを減算器24によって減算し、減算した信号が積分回路21によって積分される。
The subtracter 24 is a circuit that subtracts the reference signal selected based on the feedback signal from the signal output from the input switch circuit 20. The subtractor 24 includes switch elements S8 and S8X, a switch S7, and a capacitor CPF, similarly to the subtracters 14 and 15 described above. One end of the capacitor CPF is connected to the node N2. The other end of the capacitor CPF is connected to the reference signal + Vref via the switch S8, to the reference signal −Vref via the switch S8X, and to the ground node via the switch S7. The switch element S8X is turned off when the output signal V of the quantizer 22 is at a high level (H), and is synchronized with the control signal Φ1 when the output signal V of the quantizer 22 is at a low level (L). Thus, on / off is controlled. The switch element S8X is turned off when the output signal V of the quantizer 22 is at a low level, and is synchronized with the control signal Φ1 when the output signal V of the quantizer 22 is at a high level (H). ON / OFF is controlled. The switch S7 is controlled to be turned on / off based on the control signal Φ2.
By configuring the subtractor 24 as described above, the input signals Vin_A and Vin_B are subtracted by the subtractor 24, and the subtracted signal is integrated by the integration circuit 21.

量子化器22は、積分回路21における演算増幅器AMPSの出力信号Voを量子化し、ハイレベル(H)またはローレベル(L)の出力信号Vを生成する。例えば、量子化器22は、量子化器12と同様に、コンパレータから構成されており、差動増幅回路AMPSの出力信号Voが閾値を超えているか否かを判定し、閾値を超えている場合に出力信号Vをハイレベルにし、閾値を超えていない場合に出力信号Vをローレベルにする。   The quantizer 22 quantizes the output signal Vo of the operational amplifier AMPS in the integration circuit 21, and generates a high level (H) or low level (L) output signal V. For example, like the quantizer 12, the quantizer 22 is composed of a comparator, and determines whether or not the output signal Vo of the differential amplifier circuit AMPS exceeds a threshold, and exceeds the threshold. The output signal V is set to the high level at the same time, and when the threshold value is not exceeded, the output signal V is set to the low level.

上記のΔΣ変調器5によれば、実施の形態1に係るΔΣ変調器2と同様に、入力信号Vin_Aの振幅に比例した密度のパルス列(出力信号V)と、入力信号Vin_Bの振幅に比例した密度のパルス列(出力信号V)とが時分割に量子化器22から出力される。これらのパルス列がディジタルフィルタ回路16に入力されることにより、入力信号Vin_AのA/D変換結果DO_Aと入力信号Vin_BのA/D変換結果DO_Bが夫々生成される。   According to the ΔΣ modulator 5 described above, similarly to the ΔΣ modulator 2 according to the first embodiment, a pulse train having a density proportional to the amplitude of the input signal Vin_A (output signal V) and proportional to the amplitude of the input signal Vin_B. A pulse train of density (output signal V) is output from the quantizer 22 in a time division manner. By inputting these pulse trains to the digital filter circuit 16, an A / D conversion result DO_A of the input signal Vin_A and an A / D conversion result DO_B of the input signal Vin_B are generated.

以上、実施の形態2に係る多入力積分回路によれば、実施の形態1に係る多入力積分回路1と同様に、積分容量を切り換える際に、演算増幅器AMPSの入出力間を短絡して演算増幅器AMPSの出力電圧をリセットするので、積分容量に対する意図しない電荷注入が起きても、その電荷注入量が略一定となり、各入力信号に対する積分の誤差を低減することができる。   As described above, according to the multi-input integrating circuit according to the second embodiment, as in the multi-input integrating circuit 1 according to the first embodiment, when switching the integration capacitor, the input and output of the operational amplifier AMPS are short-circuited. Since the output voltage of the amplifier AMPS is reset, even if unintended charge injection to the integration capacitor occurs, the amount of charge injection becomes substantially constant, and the integration error for each input signal can be reduced.

また、実施の形態2に係る多入力積分回路を適用したシングルエンド・スイッチトキャパシタ型のΔΣA/D変換器によれば、上記多入力積分回路によって各入力信号に対する積分の誤差を低減することができるので、A/D変換の変換精度を向上させることができる。   In addition, according to the single-ended switched capacitor type ΔΣ A / D converter to which the multi-input integration circuit according to the second embodiment is applied, an integration error for each input signal can be reduced by the multi-input integration circuit. Therefore, the conversion accuracy of A / D conversion can be improved.

なお、実施の形態2に係る多入力積分回路4では、積分回路としてスイッチトキャパシタ型の積分回路21を用いたが、CR型の積分回路を用いることも可能である。例えば、図10に示すように、スイッチトキャパシタ回路210の代わりに抵抗R1を設け、減算回路24のスイッチ素子S7および容量CPFの代わりに抵抗RFを設けたA/D変換器6Aとしてもよい。これによれば、前述した図10のA/D変換器6と同様に、多入力積分回路によって各入力信号に対する積分の誤差を低減することができるので、A/D変換の変換精度を向上させることができる。   In the multi-input integrating circuit 4 according to the second embodiment, the switched capacitor type integrating circuit 21 is used as the integrating circuit, but a CR type integrating circuit may be used. For example, as shown in FIG. 10, an A / D converter 6A may be provided in which a resistor R1 is provided in place of the switched capacitor circuit 210 and a switch RF is provided in place of the switch element S7 and the capacitor CPF of the subtraction circuit 24. According to this, similarly to the A / D converter 6 of FIG. 10 described above, the integration error for each input signal can be reduced by the multi-input integration circuit, so that the conversion accuracy of the A / D conversion is improved. be able to.

以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。   Although the invention made by the present inventors has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited thereto and can be variously modified without departing from the gist thereof. Yes.

例えば、上記実施の形態では、2つの入力信号Vin_A,Vin_Bを時分割に積分する多入力積分回路を例示したが、これに限られず、3つ以上の入力信号を時分割に積分する多入力積分回路であってもよい。この場合も、上記実施の形態と同様に、各入力信号を積分する順序、すなわち積分容量を演算増幅器の入出力間に接続する順序は特に限定されず、演算増幅器の入出力間に接続する積分容量を切り替える際に、何れの積分容量も接続しないデッドタイム期間を設け、そのデッドタイム期間に入出力間をスイッチ等を介して接続すればよい。   For example, in the above-described embodiment, a multi-input integration circuit that integrates two input signals Vin_A and Vin_B in a time division manner is illustrated, but the present invention is not limited to this, and a multi-input integration that integrates three or more input signals in a time division manner. It may be a circuit. Also in this case, as in the above embodiment, the order in which the input signals are integrated, that is, the order in which the integration capacitors are connected between the input and output of the operational amplifier is not particularly limited, and the integration connected between the input and output of the operational amplifier is not limited. When switching the capacitance, a dead time period in which no integration capacitor is connected may be provided, and the input and output may be connected via a switch or the like during the dead time period.

また、本発明に係る多入力積分回路において、演算増幅器の入出力間に直列に接続される積分容量とスイッチ素子の配置を入れ替えてもよい。例えば、図1に示す多入力積分回路1において、スイッチ素子S2Apを非反転入力端子側に接続し、積分容量CFApを出力端子側に接続してもよい。   In the multi-input integration circuit according to the present invention, the arrangement of the integration capacitor and the switch element connected in series between the input and output of the operational amplifier may be switched. For example, in the multi-input integration circuit 1 shown in FIG. 1, the switch element S2Ap may be connected to the non-inverting input terminal side, and the integration capacitor CFAp may be connected to the output terminal side.

また、上記実施の形態では、デッドタイム期間にスイッチ素子(S9p等)により演算増幅器の入出力間を短絡する構成を例示したが、演算増幅器の出力電圧をリセットできればその他の構成であってもよい。例えば、デッドタイム期間にオンするスイッチ素子(S9p等)に直列に抵抗が挿入されていてもよい。   In the above-described embodiment, the configuration in which the input and output of the operational amplifier are short-circuited by the switch element (S9p or the like) during the dead time period is illustrated, but other configurations may be used as long as the output voltage of the operational amplifier can be reset. . For example, a resistor may be inserted in series with a switch element (such as S9p) that is turned on during the dead time period.

また、制御信号生成部17は、上記実施の形態のように多入力積分回路1、4の内部に形成しても良いし、多入力積分回路1、4の外部に形成してもよい。   In addition, the control signal generation unit 17 may be formed inside the multi-input integration circuits 1 and 4 as in the above embodiment, or may be formed outside the multi-input integration circuits 1 and 4.

また、上記実施の形態では、本発明に係る多入力積分回路を備えるA/D変換器が一つの半導体チップに形成される場合を例示したが、各構成要素の一部が別個の半導体チップに形成されていても良い。   In the above embodiment, the A / D converter including the multi-input integration circuit according to the present invention is formed on one semiconductor chip. However, a part of each component is formed on a separate semiconductor chip. It may be formed.

1、4…多入力積分回路、2、2A、5、5A…多入力ΔΣ変調器、3、6、6A…A/D変換器、10、20…入力スイッチ回路、11、11A、21、21A…積分回路、110、111、210…スイッチトキャパシタ回路、112、113、212…スイッチ回路12、22…量子化器、13…フィードバック回路、14、14A、15、15A、24…減算器、17…制御信号生成部、AMP、AMPS…演算増幅器、CFAp、CFAn、CFA、CFB…積分容量、S1Ap、S1An、S2Ap、S2An、S1Bp、S1Bn、S2Bp、S2Bn、S3p、S3n〜S9p、S9n、S1A、S2A、S1B、S2B、S3〜S9…スイッチ素子、Vin_A,Vin_B…入力信号(アナログ信号)、Vop、Von、Vo…演算増幅器の出力信号(出力電圧)、DO_A、DO_B…A/D変換結果(ディジタル信号)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 4 ... Multi-input integration circuit 2, 2, 2A, 5, 5A ... Multi-input delta-sigma modulator, 3, 6, 6A ... A / D converter, 10, 20 ... Input switch circuit, 11, 11A, 21, 21A ... Integral circuit, 110, 111, 210 ... Switched capacitor circuit, 112, 113, 212 ... Switch circuit 12, 22 ... Quantizer, 13 ... Feedback circuit, 14, 14A, 15, 15A, 24 ... Subtractor, 17 ... Control signal generator, AMP, AMPS ... operational amplifier, CFAp, CFAn, CFA, CFB ... integration capacitance, S1Ap, S1An, S2Ap, S2An, S1Bp, S1Bn, S2Bp, S2Bn, S3p, S3n to S9p, S9n, S1A, S2A , S1B, S2B, S3 to S9 ... switch elements, Vin_A, Vin_B ... input signals (analog signals), Vop, Von, Vo: operational amplifier output signal (output voltage), DO_A, DO_B: A / D conversion result (digital signal).

Claims (9)

n(nは2以上の整数)個の入力信号を順次選択して出力する第1スイッチ回路と、
前記n個の入力信号毎に対応して設けられた積分容量を、前記第1スイッチ回路による前記入力信号の選択に同期して演算増幅器の入出力間に接続することにより、前記n個の入力信号を夫々別個に積分する積分回路と、を有し、
前記積分回路は、前記演算増幅器の入出力間に接続する前記積分容量を切り替えるとき、前記積分容量を介さずに前記演算増幅器の入出力間を接続した後に、前記第1スイッチ回路によって選択された前記入力信号に対応する前記積分容量を、前記演算増幅器の入出力間に接続する
ことを特徴とする多入力積分回路。
a first switch circuit that sequentially selects and outputs n (n is an integer of 2 or more) input signals;
An integration capacitor provided corresponding to each of the n input signals is connected between the input and output of the operational amplifier in synchronization with the selection of the input signal by the first switch circuit. An integrating circuit for integrating the signals separately,
The integration circuit is selected by the first switch circuit after switching between the input and output of the operational amplifier without passing through the integration capacitor when switching the integration capacitor connected between the input and output of the operational amplifier. The multi-input integration circuit, wherein the integration capacitor corresponding to the input signal is connected between the input and output of the operational amplifier.
前記第1スイッチ回路は、正極側および負極側の出力端子を有し、前記n個の入力信号を順次選択して、前記正極側および負極側の出力端子間から出力し、
前記積分回路は、
全差動型の演算増幅器と、
前記第1スイッチ回路の正極側の出力端子と前記演算増幅器の反転入力端子との間に接続される正極側のスイッチトキャパシタ回路と、
前記第1スイッチ回路の負極側の出力端子と前記演算増幅器の非反転入力端子との間に接続される負極側のスイッチトキャパシタ回路と、
前記n個の入力信号に対応して設けられたn個の正極側の積分容量と、
前記n個の入力信号に対応して設けられたn個の負極側の積分容量と、
前記n個の正極側の積分容量のうち前記選択された入力信号に対応する正極側の積分容量を前記第1スイッチ回路と同期して選択し、この選択した正極側の積分容量を前記演算増幅器の反転入力端子と前記演算増幅器の非反転出力端子との間に接続する正極側の第2スイッチ回路と、
前記n個の負極側の積分容量のうち前記選択された入力信号に対応する負極側の積分容量を前記第1スイッチ回路と同期して選択し、この選択した負極側の積分容量を前記演算増幅器の非反転入力端子と前記演算増幅器の反転出力端子との間に接続する負極側の第2スイッチ回路と、
前記演算増幅器の反転入力端子と前記演算増幅器の非反転出力端子との間に接続された正極側のスイッチ素子と、
前記演算増幅器の反転入力端子と前記演算増幅器の非反転出力端子との間に接続された負極側のスイッチ素子と、を含み、
前記正極側の第2スイッチ回路および前記負極側の第2スイッチ回路は、選択する積分容量を切り替えるとき、前記正極側の積分容量を前記演算増幅器の反転入力端子と前記演算増幅器の非反転出力端子との間に接続せず、且つ前記負極側の積分容量を前記演算増幅器の非反転入力端子と前記演算増幅器の反転出力端子との間に接続しないデッドタイム期間を有し、
前記正極型のスイッチ素子および前記正極側のスイッチ素子は、前記正極側の第2スイッチ回路によって前記正極側の積分容量が前記演算増幅器の反転入力端子と前記演算増幅器の非反転出力端子との間に接続され、且つ前記負極側の第2スイッチ回路によって前記負極側の積分容量が前記演算増幅器の非反転入力端子と前記演算増幅器の反転出力端子との間に接続される期間にオフし、前記デッドタイム期間にオンする
ことを特徴とする多入力積分回路。
The first switch circuit has positive and negative output terminals, sequentially selects the n input signals, and outputs from between the positive and negative output terminals,
The integration circuit includes:
A fully differential operational amplifier;
A positive switched capacitor circuit connected between a positive output terminal of the first switch circuit and an inverting input terminal of the operational amplifier;
A negative switched capacitor circuit connected between a negative output terminal of the first switch circuit and a non-inverting input terminal of the operational amplifier;
N positive-side integration capacitors provided corresponding to the n input signals;
N negative-side integration capacitors provided corresponding to the n input signals;
A positive side integration capacitor corresponding to the selected input signal is selected in synchronization with the first switch circuit among the n positive side integration capacitors, and the selected positive side integration capacitor is selected as the operational amplifier. A second switch circuit on the positive electrode side connected between the inverting input terminal of the operational amplifier and the non-inverting output terminal of the operational amplifier;
Of the n negative side integration capacitors, a negative side integration capacitor corresponding to the selected input signal is selected in synchronization with the first switch circuit, and the selected negative side integration capacitor is selected as the operational amplifier. A second switch circuit on the negative electrode side connected between the non-inverting input terminal of the operational amplifier and the inverting output terminal of the operational amplifier;
A positive-side switch element connected between the inverting input terminal of the operational amplifier and the non-inverting output terminal of the operational amplifier;
A negative-side switch element connected between an inverting input terminal of the operational amplifier and a non-inverting output terminal of the operational amplifier,
The positive-side second switch circuit and the negative-side second switch circuit switch the positive-side integration capacitance between the inverting input terminal of the operational amplifier and the non-inverting output terminal of the operational amplifier when switching the integration capacitance to be selected. And a dead time period in which the negative-side integration capacitor is not connected between the non-inverting input terminal of the operational amplifier and the inverting output terminal of the operational amplifier,
In the positive switch element and the positive switch element, the positive-side second switching circuit causes the positive-side integral capacitance to be between the inverting input terminal of the operational amplifier and the non-inverting output terminal of the operational amplifier. And is turned off during a period in which the negative-side integration capacitor is connected between the non-inverting input terminal of the operational amplifier and the inverting output terminal of the operational amplifier by the negative-side second switch circuit, Multi-input integrator circuit that is turned on during the dead time period.
請求項1に記載の多入力積分回路において、
前記第1スイッチ回路は、正極側および負極側の出力端子を有し、前記n個の入力信号を順次選択して、前記正極側および負極側の出力端子間から出力し、
前記積分回路は、
全差動型の演算増幅器と、
前記第1スイッチ回路の正極側の出力端子と前記演算増幅器の反転入力端子との間に接続される正極側の抵抗と、
前記第1スイッチ回路の負極側の出力端子と前記演算増幅器の非反転入力端子との間に接続される負極側の抵抗と、
前記n個の入力信号に対応して設けられたn個の正極側の積分容量と、
前記n個の入力信号に対応して設けられたn個の負極側の積分容量と、
前記n個の正極側の積分容量のうち前記選択された入力信号に対応する正極側の積分容量を前記第1スイッチ回路と同期して選択し、この選択した正極側の積分容量を前記演算増幅器の反転入力端子と前記演算増幅器の非反転出力端子との間に接続する正極側の第2スイッチ回路と、
前記n個の負極側の積分容量のうち前記選択された入力信号に対応する負極側の積分容量を前記第1スイッチ回路と同期して選択し、この選択した負極側の積分容量を前記演算増幅器の非反転入力端子と前記演算増幅器の反転出力端子との間に接続する負極側の第2スイッチ回路と、
前記演算増幅器の反転入力端子と前記演算増幅器の非反転出力端子との間に接続された正極側のスイッチ素子と、
前記演算増幅器の反転入力端子と前記演算増幅器の非反転出力端子との間に接続された負極側のスイッチ素子と、を含み、
前記正極側の第2スイッチ回路および前記負極側の第2スイッチ回路は、選択する積分容量を切り替えるとき、前記正極側の積分容量を前記演算増幅器の反転入力端子と前記演算増幅器の非反転出力端子との間に接続せず、且つ前記負極側の積分容量を前記演算増幅器の非反転入力端子と前記演算増幅器の反転出力端子との間に接続しないデッドタイム期間を有し、
前記正極型のスイッチ素子および前記正極側のスイッチ素子は、前記正極側の第2スイッチ回路によって前記正極側の積分容量が前記演算増幅器の反転入力端子と前記演算増幅器の非反転出力端子との間に接続され、且つ前記負極側の第2スイッチ回路によって前記負極側の積分容量が前記演算増幅器の非反転入力端子と前記演算増幅器の反転出力端子との間に接続される期間にオフし、前記デッドタイム期間にオンする
ことを特徴とする多入力積分回路。
The multi-input integration circuit according to claim 1,
The first switch circuit has positive and negative output terminals, sequentially selects the n input signals, and outputs from between the positive and negative output terminals,
The integration circuit includes:
A fully differential operational amplifier;
A positive-side resistor connected between a positive-side output terminal of the first switch circuit and an inverting input terminal of the operational amplifier;
A negative-side resistor connected between a negative-side output terminal of the first switch circuit and a non-inverting input terminal of the operational amplifier;
N positive-side integration capacitors provided corresponding to the n input signals;
N negative-side integration capacitors provided corresponding to the n input signals;
A positive side integration capacitor corresponding to the selected input signal is selected in synchronization with the first switch circuit among the n positive side integration capacitors, and the selected positive side integration capacitor is selected as the operational amplifier. A second switch circuit on the positive electrode side connected between the inverting input terminal of the operational amplifier and the non-inverting output terminal of the operational amplifier;
Of the n negative side integration capacitors, a negative side integration capacitor corresponding to the selected input signal is selected in synchronization with the first switch circuit, and the selected negative side integration capacitor is selected as the operational amplifier. A second switch circuit on the negative electrode side connected between the non-inverting input terminal of the operational amplifier and the inverting output terminal of the operational amplifier;
A positive-side switch element connected between the inverting input terminal of the operational amplifier and the non-inverting output terminal of the operational amplifier;
A negative-side switch element connected between an inverting input terminal of the operational amplifier and a non-inverting output terminal of the operational amplifier,
The positive-side second switch circuit and the negative-side second switch circuit switch the positive-side integration capacitance between the inverting input terminal of the operational amplifier and the non-inverting output terminal of the operational amplifier when switching the integration capacitance to be selected. And a dead time period in which the negative-side integration capacitor is not connected between the non-inverting input terminal of the operational amplifier and the inverting output terminal of the operational amplifier,
In the positive switch element and the positive switch element, the positive-side second switching circuit causes the positive-side integral capacitance to be between the inverting input terminal of the operational amplifier and the non-inverting output terminal of the operational amplifier. And is turned off during a period in which the negative-side integration capacitor is connected between the non-inverting input terminal of the operational amplifier and the inverting output terminal of the operational amplifier by the negative-side second switch circuit, Multi-input integrator circuit that is turned on during the dead time period.
請求項2または3に記載の多入力積分回路と、
前記第1スイッチ回路の正極側の出力端子から出力された信号から、フィードバック信号に基づいて選択された基準信号を減算する正極側の減算器と、
前記第1スイッチ回路の負極側の出力端子から出力された信号から、前記フィードバック信号に基づいて選択された基準信号を減算する負極側の減算器と、
前記積分回路の非反転出力端子から出力された信号と前記積分回路の反転出力端子から出力された信号との差電圧を量子化する量子化器と、
前記量子化器から出力された信号に基づいて前記フィードバック信号を生成するフィードバック回路と、を有する
ことを特徴とする多入力ΔΣ変調器。
A multi-input integrating circuit according to claim 2 or 3,
A positive-side subtractor that subtracts a reference signal selected based on a feedback signal from a signal output from a positive-side output terminal of the first switch circuit;
A negative-side subtractor that subtracts a reference signal selected based on the feedback signal from a signal output from a negative-side output terminal of the first switch circuit;
A quantizer that quantizes a difference voltage between a signal output from the non-inverting output terminal of the integrating circuit and a signal output from the inverting output terminal of the integrating circuit;
A multi-input ΔΣ modulator, comprising: a feedback circuit that generates the feedback signal based on a signal output from the quantizer.
請求項4に記載の多入力ΔΣ変調器と、
前記量子化器から出力された信号を入力するディジタルフィルタと、
を有することを特徴とするA/D変換器。
A multi-input ΔΣ modulator according to claim 4;
A digital filter for inputting a signal output from the quantizer;
An A / D converter characterized by comprising:
請求項1に記載の多入力積分回路において、
前記積分回路は、
非反転入力端子が固定電位に接続された演算増幅器と、
前記第1スイッチ回路の出力端子と前記演算増幅器の反転入力端子との間に接続されるスイッチトキャパシタ回路と、
前記n個の入力信号に対応して設けられたn個の積分容量と、
前記n個の積分容量のうち前記選択された入力信号に対応する積分容量を前記第1スイッチ回路と同期して選択し、この選択した積分容量を前記演算増幅器の反転入力端子と前記演算増幅器の出力端子との間に接続する第2スイッチ回路と、
前記演算増幅器の反転入力端子と前記演算増幅器の出力端子との間に接続されたスイッチ素子と、を含み、
前記第2スイッチ回路は、選択する積分容量を切り替えるとき、前記演算増幅器の反転入力端子と前記演算増幅器の出力端子との間に積分容量を接続しないデッドタイム期間を有し、
前記スイッチ素子は、前記第2スイッチ回路によって前記積分容量が前記演算増幅器の反転入力端子と前記演算増幅器の出力端子との間に接続される期間にオフし、前記デッドタイム期間にオンする
ことを特徴とする多入力積分回路。
The multi-input integration circuit according to claim 1,
The integration circuit includes:
An operational amplifier with a non-inverting input terminal connected to a fixed potential;
A switched capacitor circuit connected between an output terminal of the first switch circuit and an inverting input terminal of the operational amplifier;
N integration capacitors provided corresponding to the n input signals;
An integration capacitor corresponding to the selected input signal is selected from the n integration capacitors in synchronization with the first switch circuit, and the selected integration capacitor is selected between the inverting input terminal of the operational amplifier and the operational amplifier. A second switch circuit connected to the output terminal;
A switching element connected between an inverting input terminal of the operational amplifier and an output terminal of the operational amplifier,
The second switch circuit has a dead time period in which no integral capacitor is connected between the inverting input terminal of the operational amplifier and the output terminal of the operational amplifier when switching the integral capacitor to be selected.
The switch element is turned off during the period in which the integration capacitor is connected between the inverting input terminal of the operational amplifier and the output terminal of the operational amplifier by the second switch circuit, and is turned on during the dead time period. A characteristic multi-input integration circuit.
請求項1に記載の多入力積分回路において、
前記積分回路は、
非反転入力端子が固定電位に接続された演算増幅器と、
前記第1スイッチ回路の出力端子と前記演算増幅器の反転入力端子との間に接続される抵抗と、
前記n個の入力信号に対応して設けられたn個の積分容量と、
前記n個の積分容量のうち前記選択された入力信号に対応する積分容量を前記第1スイッチ回路と同期して選択し、この選択した積分容量を前記演算増幅器の反転入力端子と前記演算増幅器の出力端子との間に接続する第2スイッチ回路と、
前記演算増幅器の反転入力端子と前記演算増幅器の出力端子との間に接続されたスイッチ素子と、を含み、
前記第2スイッチ回路は、選択する積分容量を切り替えるとき、前記演算増幅器の反転入力端子と前記演算増幅器の出力端子との間に積分容量を接続しないデッドタイム期間を有し、
前記スイッチ素子は、前記第2スイッチ回路によって前記積分容量が前記演算増幅器の反転入力端子と前記演算増幅器の出力端子との間に接続される期間にオフし、前記デッドタイム期間にオンする
ことを特徴とする多入力積分回路。
The multi-input integration circuit according to claim 1,
The integration circuit includes:
An operational amplifier with a non-inverting input terminal connected to a fixed potential;
A resistor connected between an output terminal of the first switch circuit and an inverting input terminal of the operational amplifier;
N integration capacitors provided corresponding to the n input signals;
An integration capacitor corresponding to the selected input signal is selected from the n integration capacitors in synchronization with the first switch circuit, and the selected integration capacitor is selected between the inverting input terminal of the operational amplifier and the operational amplifier. A second switch circuit connected to the output terminal;
A switching element connected between an inverting input terminal of the operational amplifier and an output terminal of the operational amplifier,
The second switch circuit has a dead time period in which no integral capacitor is connected between the inverting input terminal of the operational amplifier and the output terminal of the operational amplifier when switching the integral capacitor to be selected.
The switch element is turned off during the period in which the integration capacitor is connected between the inverting input terminal of the operational amplifier and the output terminal of the operational amplifier by the second switch circuit, and is turned on during the dead time period. A characteristic multi-input integration circuit.
請求項6または7に記載の多入力積分回路と、
前記第1スイッチ回路から出力された信号から、フィードバック信号に基づいて選択された基準信号を減算する減算器と、
前記積分回路から出力された信号を量子化する量子化器と、
前記量子化器から出力された信号に基づいて前記フィードバック信号を生成するフィードバック回路と、を有する
ことを特徴とする多入力ΔΣ変調器。
A multi-input integrating circuit according to claim 6 or 7,
A subtractor for subtracting a reference signal selected based on a feedback signal from a signal output from the first switch circuit;
A quantizer that quantizes the signal output from the integrating circuit;
A multi-input ΔΣ modulator, comprising: a feedback circuit that generates the feedback signal based on a signal output from the quantizer.
請求項8に記載の多入力ΔΣ変調器と、
前記量子化器から出力された信号を入力するディジタルフィルタと、
を有することを特徴とするA/D変換器。
A multi-input ΔΣ modulator according to claim 8;
A digital filter for inputting a signal output from the quantizer;
An A / D converter characterized by comprising:
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