JP2017090440A - 信号処理装置及び信号処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記信号処理装置は、前記第1制御信号によって前記第1スイッチが短絡状態になると、前記信号増幅器の入力端子が前記基準信号の値にリセットされ、前記第1制御信号によって前記第1スイッチが開放状態になると、前記信号増幅器の入力端子に前記入力信号が入力され得る。
前記第1制御信号は、前記第1スイッチが前記入力信号の周期よりも早い周期でスイッチングするように前記第1スイッチを制御し得る。
前記差分信号取得器は、前記入力信号が入力される第1キャパシタを更に含み、前記第1スイッチの一端、前記第1キャパシタの一端、及び前記信号増幅器の入力端子は互いに電気的に接続され得る。
前記信号復元器は、前記入力信号の所定期間の間の前記デジタル信号を加算し得る。
前記差分信号の信号増幅範囲は、前記入力信号の信号増幅範囲よりも小さくあり得る。
前記信号処理装置は、周期的に前記信号増幅器の入力端子を前記基準信号に接続し、周期的に前記信号増幅器の入力端子を前記入力信号に接続することによって前記差分信号を生成するスイッチを更に含むことができる。
前記信号復元器は、サンプリングされた信号を生成するために前記増幅された差分信号をサンプリングし、前記サンプリングされた信号をホールドするサンプル及びホールド部と、前記サンプリングされた信号をデジタル信号に変換する信号コンバータと、前記信号コンバータにより変換されたデジタル信号を加算して前記出力信号を生成する信号加算器と、を含み得る。
前記サンプル及びホールド部は、スイッチング動作を行う前記第1スイッチが短絡される前の時点で前記増幅された差分信号をサンプリングし得る。
前記信号復元器は、前記サンプリングされた信号に対してローパスフィルタリングを行うフィルタを更に含み、前記信号コンバータは、前記ローパスフィルタリングが行われた信号をデジタル信号に変換し得る。
第1段階において、前記第1スイッチは、前記第1制御信号に基づいて短絡されて第1基準信号を前記第1入力端子に伝達し、前記第2スイッチは、前記第2制御信号に基づいて開放されて前記第1入力信号を前記第2入力端子に伝達し、第2段階において、前記第1スイッチは、前記第1制御信号に基づいて開放されて前記第1入力信号を前記第1入力端子に伝達し、前記第2スイッチは、前記第2制御信号に基づいて短絡されて前記第1基準信号を前記第2入力端子に伝達し得る。
前記第1スイッチの一端及び前記第2スイッチの一端は、基準信号に接続され得る。
前記第1入力部は、前記第1スイッチ及び前記第1入力端子に接続される第1キャパシタと、前記第2スイッチ及び前記第2入力端子に接続される第2キャパシタと、を更に含み得る。
前記第2入力部は、第3制御信号に基づいてスイッチング動作が制御される第3スイッチと、前記第3制御信号に重ならない第4制御信号に基づいてスイッチング動作が制御される第4スイッチとを含み得る。
第1段階において、前記第3スイッチは、前記第3制御信号に基づいて短絡されて第2基準信号を前記第3入力端子に伝達し、前記第4スイッチは、前記第4制御信号に基づいて開放されて前記第2入力信号を前記第4入力端子に伝達し、第2段階において、前記第3スイッチは、前記第3制御信号に基づいて開放されて前記第2入力信号を前記第3入力端子に伝達し、前記第4スイッチは、前記第4制御信号に基づいて短絡されて前記第2基準信号を前記第4入力端子に伝達し得る。
前記第2入力部は、前記第3スイッチ及び前記第3入力端子に接続される第3キャパシタと、前記第4スイッチ及び前記第4入力端子に接続される第4キャパシタと、を更に含み得る。
また、回路の動作電圧を低くすることができるため、回路の消費電力を低減することができる。
更に、入力信号範囲を小さい信号に変化させることで高調波歪による影響を減らすことができ、それによって回路設計の難易度を軽減させることができる。
110 差分信号取得器
120、670 信号増幅器
130 信号復元器
210 サンプル及びホールド部
220 フィルタ
230 信号コンバータ
240 信号加算器
310 入力信号
320、520 差分信号
330 増幅された差分信号
340 変換されたデジタル信号
402、602 コントローラ
410、625 第1キャパシタ
420、615 第1スイッチ
430、635 第1基準信号
440、620 第2スイッチ
450、630 第2キャパシタ
460 第2基準信号
470、476、478、480 ノード
472 入力端子
474、482 出力端子
485 入力信号の信号範囲
490 回路の動作範囲
495 差分信号の周期
510 第1制御信号
530、550 出力信号
540 第2制御信号
610 第1入力部
640 第2入力部
645 第3スイッチ
650 第4スイッチ
655 第3キャパシタ
660 第4キャパシタ
672 第1入力端子
674 第2入力端子
676 第3入力端子
678 第4入力端子
710、720、730 信号波形
Claims (20)
- 基準信号に基づいて入力信号の変化を反映する差分信号を取得する差分信号取得器と、
前記差分信号を増幅して該増幅された差分信号を出力する信号増幅器と、
前記増幅された差分信号をデジタル信号に変換し、前記デジタル信号を加算して出力信号を生成する信号復元器と、を備えることを特徴とする信号処理装置。 - 前記差分信号取得器は、第1制御信号によって制御される第1スイッチを含み、
前記第1スイッチは、前記第1制御信号により、周期的に前記信号増幅器の入力端子を前記基準信号に接続し、周期的に前記信号増幅器の入力端子を前記入力信号に接続することによって前記差分信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の信号処理装置。 - 前記第1制御信号によって前記第1スイッチが短絡状態になると、前記信号増幅器の入力端子が前記基準信号の値にリセットされ、
前記第1制御信号によって前記第1スイッチが開放状態になると、前記信号増幅器の入力端子に前記入力信号が入力されることを特徴とする請求項2に記載の信号処理装置。 - 前記第1制御信号は、前記第1スイッチが前記入力信号の周期よりも早い周期でスイッチングするように前記第1スイッチを制御することを特徴とする請求項2又は3に記載の信号処理装置。
- 前記差分信号取得器は、前記入力信号が入力される第1キャパシタを更に含み、
前記第1スイッチの一端、前記第1キャパシタの一端、及び前記信号増幅器の入力端子は互いに電気的に接続されることを特徴とする請求項2乃至4のいずれか一項に記載の信号処理装置。 - 前記信号復元器は、前記入力信号の所定期間の間の前記デジタル信号を加算することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の信号処理装置。
- 前記差分信号の信号増幅範囲は、前記入力信号の信号増幅範囲よりも小さいことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の信号処理装置。
- 周期的に前記信号増幅器の入力端子を前記基準信号に接続し、周期的に前記信号増幅器の入力端子を前記入力信号に接続することによって前記差分信号を生成するスイッチを更に含むことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の信号処理装置。
- 前記信号復元器は、
サンプリングされた信号を生成するために前記増幅された差分信号をサンプリングし、前記サンプリングされた信号をホールドするサンプル及びホールド部と、
前記サンプリングされた信号をデジタル信号に変換する信号コンバータと、
前記信号コンバータにより変換されたデジタル信号を加算して前記出力信号を生成する信号加算器と、を含むことを特徴とする請求項2乃至8のいずれか一項に記載の信号処理装置。 - 前記サンプル及びホールド部は、スイッチング動作を行う前記第1スイッチが短絡される前の時点で前記増幅された差分信号をサンプリングすることを特徴とする請求項9に記載の信号処理装置。
- 前記信号復元器は、前記サンプリングされた信号に対してローパスフィルタリングを行うフィルタを更に含み、
前記信号コンバータは、前記ローパスフィルタリングが行われた信号をデジタル信号に変換することを特徴とする請求項9又は10に記載の信号処理装置。 - 入力信号に適用されるスイッチング動作に基づいて前記入力信号の差分信号を取得するステップと、
前記差分信号を増幅するステップと、
前記増幅された差分信号をデジタル信号に変換するステップと、
前記デジタル信号を加算して出力信号を生成するステップと、を有することを特徴とする信号処理方法。 - 第1入力端子、第2入力端子、第3入力端子、及び第4入力端子を含む信号増幅器と、
第1入力信号を前記信号増幅器の第1入力端子及び第2入力端子に交互に伝達する第1入力部と、
第2入力信号を前記信号増幅器の第3入力端子及び第4入力端子に交互に伝達する第2入力部と、を備え、
前記信号増幅器は、前記第1入力信号及び前記第2入力信号に基づいて差動信号を増幅して出力することを特徴とする信号処理装置。 - 前記第1入力部は、
第1制御信号に基づいてスイッチング動作が制御される第1スイッチと、
前記第1制御信号に重ならない第2制御信号に基づいてスイッチング動作が制御される第2スイッチと、を含むことを特徴とする請求項13に記載の信号処理装置。 - 第1段階において、前記第1スイッチは、前記第1制御信号に基づいて短絡されて第1基準信号を前記第1入力端子に伝達し、前記第2スイッチは、前記第2制御信号に基づいて開放されて前記第1入力信号を前記第2入力端子に伝達し、
第2段階において、前記第1スイッチは、前記第1制御信号に基づいて開放されて前記第1入力信号を前記第1入力端子に伝達し、前記第2スイッチは、前記第2制御信号に基づいて短絡されて前記第1基準信号を前記第2入力端子に伝達することを特徴とする請求項14に記載の信号処理装置。 - 前記第1スイッチの一端及び前記第2スイッチの一端は、基準信号に接続されることを特徴とする請求項14又は15に記載の信号処理装置。
- 前記第1入力部は、
前記第1スイッチ及び前記第1入力端子に接続される第1キャパシタと、
前記第2スイッチ及び前記第2入力端子に接続される第2キャパシタと、を更に含むことを特徴とする請求項14乃至16のいずれか一項に記載の信号処理装置。 - 前記第2入力部は、
第3制御信号に基づいてスイッチング動作が制御される第3スイッチと、
前記第3制御信号に重ならない第4制御信号に基づいてスイッチング動作が制御される第4スイッチと、を含むことを特徴とする請求項14乃至17のいずれか一項に記載の信号処理装置。 - 第1段階において、前記第3スイッチは、前記第3制御信号に基づいて短絡されて第2基準信号を前記第3入力端子に伝達し、前記第4スイッチは、前記第4制御信号に基づいて開放されて前記第2入力信号を前記第4入力端子に伝達し、
第2段階において、前記第3スイッチは、前記第3制御信号に基づいて開放されて前記第2入力信号を前記第3入力端子に伝達し、前記第4スイッチは、前記第4制御信号に基づいて短絡されて前記第2基準信号を前記第4入力端子に伝達することを特徴とする請求項18に記載の信号処理装置。 - 前記第2入力部は、
前記第3スイッチ及び前記第3入力端子に接続される第3キャパシタと、
前記第4スイッチ及び前記第4入力端子に接続される第4キャパシタと、を更に含むことを特徴とする請求項18又は19に記載の信号処理装置。
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