JP2017175497A - AD converter and audio signal amplifier - Google Patents

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伸一 渡邉
Shinichi Watanabe
伸一 渡邉
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an AD converter which can perform AD conversion in a short time.SOLUTION: An AD converter 10 includes: a triangular wave generation unit 11 which generates a triangular wave signal which, by a clock obtained by dividing a reference clock, rises to a voltage according to a first digital value, and falls to a voltage according to a second digital value smaller than the first digital value; a comparator 12 which compares the triangular wave signal generated by the triangular wave generation unit 11 with an input voltage being input; and a first calculation unit 13 which, according to the comparison result of the comparator 12 at the timing of at least one rise or fall time of the reference clock, performs processing to update at least one of the first digital value and the second digital value in a manner to reduce a difference between the first digital and second digital values. The first calculation unit 13 performs conversion into a digital value between the first and second digital values obtained after performing input voltage update processing.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、ADコンバータ及びそれを用いたオーディオ信号増幅器に関する。   The present disclosure relates to an AD converter and an audio signal amplifier using the AD converter.

AD(Analog to Digtal)コンバータは、入力されたアナログ電圧をデジタル信号に変換する回路であり、様々な分野で使用されている。ADコンバータは、例えば、入力されたアナログ電圧を複数の参照電圧と遂次比較し、デジタル信号に変換する。特許文献1には、このようなADコンバータに関する技術が開示されている。   An AD (Analog to Digital) converter is a circuit that converts an input analog voltage into a digital signal, and is used in various fields. For example, the AD converter sequentially compares an input analog voltage with a plurality of reference voltages and converts the analog voltage into a digital signal. Patent Document 1 discloses a technique related to such an AD converter.

特開2014−207518号公報JP 2014-207518 A

ところで、デジタルオーディオ信号を増幅するデジタルアンプは、デジタルアンプの出力をローパスフィルタに通過させることで、アナログ信号へ復調する。その際に、アナログ信号にはローパスフィルタでの復調において発生するコイルの非線形性等によるひずみを含んでいる。そこで、ひずみを補正するためにADコンバータは使用される。具体的には、ADコンバータによってひずみを含んだアナログ信号がデジタル信号に変換され、当該デジタル信号がデジタルアンプの入力に帰還させられることでひずみが補正される。このとき、近年のハイレゾリューションオーディオに対応するため、AD変換は素早く行われることが好ましい。   By the way, a digital amplifier that amplifies a digital audio signal demodulates to an analog signal by passing the output of the digital amplifier through a low-pass filter. At that time, the analog signal includes distortion due to non-linearity of the coil, etc., which occurs in demodulation by the low-pass filter. Therefore, an AD converter is used to correct the distortion. Specifically, an analog signal including distortion is converted into a digital signal by the AD converter, and the digital signal is fed back to the input of the digital amplifier to correct the distortion. At this time, in order to cope with recent high resolution audio, AD conversion is preferably performed quickly.

そこで、本開示は、短時間でAD変換できるADコンバータ及びオーディオ信号増幅器を提供する。   Therefore, the present disclosure provides an AD converter and an audio signal amplifier that can perform AD conversion in a short time.

本開示におけるADコンバータは、基準クロックを分周したクロックにより、第1デジタル値に応じた電圧まで上昇し、当該第1デジタル値よりも小さい第2デジタル値に応じた電圧まで下降する三角波信号を生成する三角波生成部と、前記三角波生成部が生成した前記三角波信号と入力される入力電圧とを比較するコンパレータと、少なくとも1回の前記基準クロックの立ち上がり又は立ち下がりのタイミングにおける前記コンパレータの比較結果に応じて、前記第1デジタル値と前記第2デジタル値との差が小さくなるように前記第1デジタル値及び前記第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を行う第1演算部と、を備え、前記第1演算部は、前記入力電圧を前記更新する処理を行った後の前記第1デジタル値と前記第2デジタル値との間のデジタル値に変換する。   The AD converter according to the present disclosure generates a triangular wave signal that rises to a voltage corresponding to the first digital value and falls to a voltage corresponding to a second digital value that is smaller than the first digital value by a clock obtained by dividing the reference clock. Comparison result of the triangular wave generation unit to be generated, a comparator that compares the triangular wave signal generated by the triangular wave generation unit and the input voltage to be input, and the comparator at the timing of rising or falling of the reference clock at least once And a first arithmetic unit that performs a process of updating at least one of the first digital value and the second digital value so that a difference between the first digital value and the second digital value is reduced. The first arithmetic unit performs the process of updating the input voltage and the second digital value and the second digital value. Into a digital value between Le values.

本開示におけるオーディオ信号増幅器は、デジタルオーディオ信号を当該デジタルオーディオ信号の量子化数よりも小さい量子化数で再サンプリングするデルタシグマ変調部と、前記デルタシグマ変調部が出力する信号を、当該信号の振幅レベルの階調をパルス幅の階調とするパルス幅変調信号に変換するパルス幅変調部と、前記パルス幅変調部が出力する信号を増幅する電力増幅部と、前記電力増幅部が出力する信号のうち所定の遮断周波数より高い成分を低減させて出力するローパスフィルタと、前記ローパスフィルタが出力する信号の電圧を保持するサンプルホールド回路と、前記入力電圧として前記サンプルホールド回路が保持した電圧を前記デジタル値に変換する上記のADコンバータと、前記ADコンバータが出力する前記デジタル値と前記デジタルオーディオ信号との差分を演算する第2演算部と、を備え、前記第2演算部は、前記デジタル値よりも前記デジタルオーディオ信号の方が大きい場合、前記デジタルオーディオ信号から前記デジタル値を引いた値を当該デジタルオーディオ信号に加算して前記デルタシグマ変調部に出力し、前記デジタル値よりも前記デジタルオーディオ信号の方が小さい場合、前記デジタル値から前記デジタルオーディオ信号を引いた値を当該デジタルオーディオ信号から減算して前記デルタシグマ変調部に出力する。   An audio signal amplifier according to the present disclosure includes a delta-sigma modulation unit that resamples a digital audio signal with a quantization number smaller than the quantization number of the digital audio signal, and a signal output from the delta-sigma modulation unit. A pulse width modulation unit that converts a gradation of amplitude level into a pulse width modulation signal having a gradation of pulse width, a power amplification unit that amplifies a signal output from the pulse width modulation unit, and the power amplification unit outputs A low-pass filter that reduces and outputs a component higher than a predetermined cutoff frequency in the signal, a sample-hold circuit that holds the voltage of the signal output from the low-pass filter, and a voltage held by the sample-hold circuit as the input voltage The AD converter for converting to the digital value, and the digital output from the AD converter A second computing unit that computes a difference between a digital value and the digital audio signal, and the second computing unit calculates the digital audio signal from the digital audio signal when the digital audio signal is larger than the digital value. A value obtained by subtracting a digital value is added to the digital audio signal and output to the delta-sigma modulation unit. When the digital audio signal is smaller than the digital value, the digital audio signal is subtracted from the digital value. The value is subtracted from the digital audio signal and output to the delta-sigma modulator.

本開示におけるADコンバータ及びオーディオ信号増幅器は、短時間でAD変換できる。   The AD converter and the audio signal amplifier in the present disclosure can perform AD conversion in a short time.

実施の形態1に係るADコンバータの一例を示す構成図である。2 is a configuration diagram illustrating an example of an AD converter according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る三角波生成部の一例を示す構成図である。3 is a configuration diagram illustrating an example of a triangular wave generation unit according to Embodiment 1. FIG. 基準クロックの波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform of a reference | standard clock. 分周したクロックの波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform of the frequency-divided clock. マルチビットDAコンバータの出力の波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform of the output of a multibit DA converter. 三角波生成部(積分器)の出力の波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform of the output of a triangular wave production | generation part (integrator). 実施の形態1に係るADコンバータの動作の一例を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an example of an operation of the AD converter according to the first embodiment. 実施の形態1に係るADコンバータの動作の一例を説明する説明図である。6 is an explanatory diagram illustrating an example of an operation of the AD converter according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係るADコンバータの動作の他の一例を説明する説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating another example of the operation of the AD converter according to the first embodiment. 実施の形態2に係るオーディオ信号増幅器の一例を示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram illustrating an example of an audio signal amplifier according to a second embodiment.

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。   Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed descriptions of already well-known matters and repeated descriptions for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid the following description from becoming unnecessarily redundant and to facilitate understanding by those skilled in the art.

なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面及び以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。   The inventor provides the accompanying drawings and the following description in order for those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and is not intended to limit the subject matter described in the claims. Absent.

(実施の形態1)
以下、図1から図6を用いて、実施の形態1を説明する。
(Embodiment 1)
The first embodiment will be described below with reference to FIGS.

[構成]
図1は、実施の形態1に係るADコンバータ10の一例を示す構成図である。
[Constitution]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of an AD converter 10 according to the first embodiment.

ADコンバータ10は、アナログ電圧をデジタル電気信号に変換する回路である。本実施の形態では、図1に示されるように、後述するコンパレータ12に入力される入力電圧をデジタル値に変換する。つまり、入力電圧はデジタル値に変換される電圧である。また、ADコンバータ10には基準クロック(マスタークロック)が入力される。基準クロックは、例えば100MHz等のクロックである。ADコンバータ10は、三角波生成部11、コンパレータ12、第1演算部13、制御部14及び分周回路15を備える。   The AD converter 10 is a circuit that converts an analog voltage into a digital electric signal. In this embodiment, as shown in FIG. 1, an input voltage input to a comparator 12 described later is converted into a digital value. That is, the input voltage is a voltage converted into a digital value. A reference clock (master clock) is input to the AD converter 10. The reference clock is a clock of 100 MHz, for example. The AD converter 10 includes a triangular wave generation unit 11, a comparator 12, a first calculation unit 13, a control unit 14, and a frequency divider circuit 15.

三角波生成部11は、三角波信号を生成する回路であり、入力されるクロックの周波数と、入力される2つのデジタル値とに応じた三角波信号を生成する。具体的には、三角波生成部11は、後述する分周回路15によって基準クロックを分周したクロックに応じた周波数を有し、第1デジタル値に応じた電圧まで上昇し、第1デジタル値よりも小さい第2デジタル値に応じた電圧まで下降する三角波信号を生成する回路である。ここで、三角波生成部11について、図2を用いて説明する。   The triangular wave generation unit 11 is a circuit that generates a triangular wave signal, and generates a triangular wave signal according to the frequency of the input clock and two input digital values. Specifically, the triangular wave generator 11 has a frequency corresponding to the clock obtained by dividing the reference clock by the frequency divider circuit 15 described later, and rises to a voltage corresponding to the first digital value. Is a circuit that generates a triangular wave signal that drops to a voltage corresponding to a small second digital value. Here, the triangular wave generation unit 11 will be described with reference to FIG.

図2は、実施の形態1に係る三角波生成部11の一例を示す構成図である。   FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an example of the triangular wave generation unit 11 according to the first embodiment.

図2に示されるように、三角波生成部11は、マルチビットDA(Digtal to Analog)コンバータ11a及び積分器11bを備える。   As shown in FIG. 2, the triangular wave generator 11 includes a multi-bit DA (Digital to Analog) converter 11a and an integrator 11b.

マルチビットDAコンバータ11aは、分周したクロックと2つのデジタル値とが入力されることで、これらの信号に応じたパルスを出力する。具体的には、マルチビットDAコンバータ11aは、入力される分周したクロックの周波数を有し、ハイレベルが第1デジタル値に応じた第1電圧、ローレベルが第2デジタル値に応じた第2電圧を有するアナログパルス信号を出力する。第1デジタル値及び第2デジタル値は、例えば、ADコンバータ10が備える記憶部(図示せず)に記憶されたデジタル値である。マルチビットDAコンバータ11aは、第1デジタル値又は第2デジタル値が更新された場合には、ハイレベルが更新された第1デジタル値に応じた第1電圧、ローレベルが更新された第2デジタル値に応じた第2電圧を有するアナログパルス信号を出力する。   The multi-bit DA converter 11a receives the divided clock and two digital values, and outputs a pulse corresponding to these signals. Specifically, the multi-bit DA converter 11a has the frequency of the input divided clock, the high level is the first voltage corresponding to the first digital value, and the low level is the first voltage corresponding to the second digital value. An analog pulse signal having two voltages is output. The first digital value and the second digital value are, for example, digital values stored in a storage unit (not shown) included in the AD converter 10. When the first digital value or the second digital value is updated, the multi-bit DA converter 11a has a first voltage corresponding to the first digital value whose high level is updated and a second digital whose low level is updated. An analog pulse signal having a second voltage corresponding to the value is output.

積分器11bは、マルチビットDAコンバータ11aが出力するアナログパルス信号を積分することで、三角波信号を出力する。   The integrator 11b integrates the analog pulse signal output from the multi-bit DA converter 11a to output a triangular wave signal.

コンパレータ12は、入力される2つの信号(例えばアナログ電圧)を比較し、その大小関係に応じてハイレベル又はローレベルの信号を出力する回路である。コンパレータ12は、入力される2つの信号として、三角波生成部11が生成した三角波信号と入力電圧とを比較する。   The comparator 12 is a circuit that compares two input signals (for example, analog voltage) and outputs a high level or low level signal according to the magnitude relationship. The comparator 12 compares the triangular wave signal generated by the triangular wave generator 11 and the input voltage as two input signals.

第1演算部13は、基準クロックが入力され、少なくとも1回の基準クロックの立ち上がり又は立ち下がりのタイミングにおけるコンパレータ12の比較結果に応じて、第1デジタル値と第2デジタル値との差が小さくなるように第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を行う。ここで、基準クロックの立ち上がり又は立ち下がりタイミングとは、基準クロックの立ち上がり及び立ち下がりの少なくとも一方のタイミングのことである。また、第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新するとは、例えば記憶部に記憶された第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を異なる値に更新することである。そして、第1演算部13は、入力電圧を、第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を行った後の第1デジタル値と第2デジタル値との間のデジタル値に変換する。第1演算部13については、後述する図5で詳細に説明する。   The first arithmetic unit 13 receives the reference clock, and the difference between the first digital value and the second digital value is small according to the comparison result of the comparator 12 at the timing of rising or falling of the reference clock at least once. The process which updates at least one of a 1st digital value and a 2nd digital value is performed. Here, the rising or falling timing of the reference clock is at least one of rising and falling timings of the reference clock. Further, updating at least one of the first digital value and the second digital value means updating at least one of the first digital value and the second digital value stored in the storage unit to a different value, for example. Then, the first calculation unit 13 converts the input voltage to a digital value between the first digital value and the second digital value after performing a process of updating at least one of the first digital value and the second digital value. Convert. The first calculation unit 13 will be described in detail with reference to FIG.

制御部14は、第1演算部13が第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を予め定められた回数行ったか否かを判定する。つまり、制御部14は、三角波生成部11が三角波信号を生成し、第1演算部13が第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を行うことを1回のサイクルとしてカウントし、当該サイクルを予め定められた回数行ったか否かを判定する。   The control unit 14 determines whether or not the first calculation unit 13 has performed the process of updating at least one of the first digital value and the second digital value a predetermined number of times. That is, the control unit 14 counts, as one cycle, that the triangular wave generation unit 11 generates a triangular wave signal and the first calculation unit 13 performs a process of updating at least one of the first digital value and the second digital value. Then, it is determined whether or not the cycle has been performed a predetermined number of times.

分周回路15は、基準クロックを所望の分周比で分周する回路である。例えば、分周回路15は、基準クロックを1分周することで、基準クロックの周波数を半分にしたクロックを出力する。なお、分周回路15が出力する分周したクロックと基準クロックとは、同期しているとする。また、分周回路15は、基準クロックを1分周に限らず、2分周以上してもよい。   The frequency dividing circuit 15 is a circuit that divides the reference clock by a desired frequency dividing ratio. For example, the frequency dividing circuit 15 outputs a clock in which the frequency of the reference clock is halved by dividing the reference clock by one. It is assumed that the divided clock output from the frequency dividing circuit 15 is synchronized with the reference clock. Further, the frequency dividing circuit 15 is not limited to dividing the reference clock by 1 and may divide by 2 or more.

なお、ADコンバータ10は、分周回路15を備えていなくてもよく、ADコンバータ10は、ADコンバータ10の外部の分周回路15から分周したクロックが入力されてもよい。ただし、この場合でも、三角波生成部11が三角波信号を生成するためのクロックと、第1演算部13に入力される基準クロックとは、同期しているとする。   Note that the AD converter 10 may not include the frequency dividing circuit 15, and the AD converter 10 may receive a frequency-divided clock from the frequency dividing circuit 15 outside the AD converter 10. However, even in this case, it is assumed that the clock for generating the triangular wave signal by the triangular wave generation unit 11 and the reference clock input to the first calculation unit 13 are synchronized.

ここで、基準クロック、分周したクロック、マルチビットDAコンバータ11aの出力、三角波信号(積分器11bの出力)について、図3Aから図3Dを用いて説明する。   Here, the reference clock, the divided clock, the output of the multi-bit DA converter 11a, and the triangular wave signal (output of the integrator 11b) will be described with reference to FIGS. 3A to 3D.

図3Aは、基準クロックの波形の一例を示す図である。図3Bは、分周したクロックの波形の一例を示す図である。図3Cは、マルチビットDAコンバータ11aの出力の波形の一例を示す図である。図3Dは、三角波生成部11(積分器11b)の出力の波形の一例を示す図である。   FIG. 3A is a diagram illustrating an example of a waveform of a reference clock. FIG. 3B is a diagram illustrating an example of a divided clock waveform. FIG. 3C is a diagram illustrating an example of an output waveform of the multi-bit DA converter 11a. FIG. 3D is a diagram illustrating an example of an output waveform of the triangular wave generator 11 (integrator 11b).

図3Bに示されるように、分周回路15は、基準クロックを例えば1分周することで、基準クロックの周波数の半分のクロックを出力する。次に、図3Cに示されるように、マルチビットDAコンバータ11aは、入力された分周したクロックに応じた周波数のアナログパルス信号を出力する。このとき、マルチビットDAコンバータ11aは、ハイレベルが第1デジタル値に応じた第1電圧、ローレベルが第2デジタル値に応じた第2電圧であるアナログパルス信号を出力する。そして、図3Dに示されるように、積分器11bは、入力されたアナログパルス信号を積分して三角波信号を出力する。当該三角波信号において、入力されたアナログパルス信号のハイレベルの期間が第2電圧から第1電圧に上昇する上昇期間に対応し、ローレベルの期間が第1電圧から第2電圧に下降する下降期間に対応する。このようにして、最低電圧(第2電圧)が第2デジタル値に応じた電圧であり、最高電圧(第1電圧)が第1デジタル値に対応した電圧であり、基準クロックと同期した三角波信号が生成される。   As shown in FIG. 3B, the frequency dividing circuit 15 outputs a clock that is half the frequency of the reference clock by dividing the reference clock by 1, for example. Next, as shown in FIG. 3C, the multi-bit DA converter 11a outputs an analog pulse signal having a frequency corresponding to the input divided clock. At this time, the multi-bit DA converter 11a outputs an analog pulse signal whose high level is a first voltage corresponding to the first digital value and whose low level is a second voltage corresponding to the second digital value. Then, as shown in FIG. 3D, the integrator 11b integrates the input analog pulse signal and outputs a triangular wave signal. In the triangular wave signal, the high level period of the input analog pulse signal corresponds to the rising period in which the voltage rises from the second voltage to the first voltage, and the falling period in which the low level period falls from the first voltage to the second voltage. Corresponding to In this way, the lowest voltage (second voltage) is a voltage corresponding to the second digital value, the highest voltage (first voltage) is a voltage corresponding to the first digital value, and the triangular wave signal is synchronized with the reference clock. Is generated.

[動作]
次に、ADコンバータ10の動作について、図4及び図5を用いて説明する。
[Operation]
Next, the operation of the AD converter 10 will be described with reference to FIGS.

図4は、実施の形態1に係るADコンバータ10の動作の一例を示すフローチャートである。図5は、実施の形態1に係るADコンバータ10の動作の一例を説明する説明図である。図5では、例えば、基準クロックを分周したクロックが、1分周したクロックの場合のADコンバータ10の動作を説明する。   FIG. 4 is a flowchart showing an example of the operation of the AD converter 10 according to the first embodiment. FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining an example of the operation of the AD converter 10 according to the first embodiment. In FIG. 5, for example, the operation of the AD converter 10 when the clock obtained by dividing the reference clock is a clock obtained by dividing the reference clock is described.

まず、三角波生成部11は、基準クロックを分周(1分周)したクロックに応じた周波数を有し、第1デジタル値に応じた電圧(第1電圧)まで上昇し、第1デジタル値よりも小さい第2デジタル値に応じた電圧(第2電圧)まで下降する三角波信号を生成る(ステップS11)。これにより、図5の上に示されるように、基準クロックに同期した三角波信号がコンパレータ12の入力端子に入力される。具体的には、基準クロックの立ち上がりのタイミングが上昇期間における中間のタイミングとなる三角波信号がコンパレータ12の入力端子に入力される。例えば、コンパレータ12のプラス入力端子には、入力電圧が入力され、マイナス入力端子には三角波信号が入力される。なお、ADコンバータ10の動作し始めにおいては、第1デジタル値は入力電圧の取り得る最大値に対応する値であり、第2デジタル値は入力電圧の取り得る最小値に対応する値である。   First, the triangular wave generator 11 has a frequency corresponding to a clock obtained by dividing the reference clock (divided by 1), and rises to a voltage (first voltage) corresponding to the first digital value. A triangular wave signal that falls to a voltage (second voltage) corresponding to the second digital value that is also smaller is generated (step S11). As a result, as shown in the upper part of FIG. 5, a triangular wave signal synchronized with the reference clock is input to the input terminal of the comparator 12. Specifically, a triangular wave signal whose timing of rising of the reference clock is an intermediate timing in the rising period is input to the input terminal of the comparator 12. For example, an input voltage is input to the positive input terminal of the comparator 12 and a triangular wave signal is input to the negative input terminal. At the beginning of the operation of the AD converter 10, the first digital value is a value corresponding to the maximum value that the input voltage can take, and the second digital value is a value corresponding to the minimum value that the input voltage can take.

次に、コンパレータ12は、入力された三角波信号と入力電圧とを比較する(ステップS12)。これにより、コンパレータ12の出力がハイレベルの際には三角波信号よりも入力電圧の方が大きいことがわかり、コンパレータ12の出力がローレベルの際には三角波信号よりも入力電圧の方が小さいことがわかる。   Next, the comparator 12 compares the input triangular wave signal with the input voltage (step S12). Thus, it can be seen that the input voltage is larger than the triangular wave signal when the output of the comparator 12 is high level, and the input voltage is smaller than the triangular wave signal when the output of the comparator 12 is low level. I understand.

次に、第1演算部13は、少なくとも1回の基準クロックの立ち上がり又は立ち下がりのタイミングとして、例えば1回の基準クロックの立ち上がりのタイミングにおけるコンパレータ12の比較結果に応じて、第1デジタル値と第2デジタル値との差が小さくなるように第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を行う(ステップS13)。具体的には、第1演算部13は、三角波信号の上昇期間での1回の基準クロックの立ち上がりのタイミングにおけるコンパレータ12の比較結果に応じて、第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を行う。例えば、図5の上に示される点201のような基準クロックの立ち上がりのタイミングでは、三角波信号よりも入力電圧の方が大きいことがわかる。つまり、入力電圧は、このタイミング(点201)における三角波信号の電圧よりも大きく第1電圧よりも小さいことがわかる。したがって、第1演算部13は、第1デジタル値と第2デジタル値との差が小さくなるように第2デジタル値を点201における三角波信号の電圧に対応する値に更新する。なお、第1演算部13は、基準クロックと三角波信号とが同期しているため、基準クロックの立ち上がりのタイミングにおける三角波信号の電圧を認識できる。例えば、三角波信号が基準クロックを1分周したものによる信号の場合には、基準クロックの立ち上がりのタイミングにおける三角波信号の電圧は、第1電圧と第2電圧との中間の電圧になる。つまり、基準クロックの立ち上がりのタイミングにおける三角波信号の電圧に対応する値は、第1デジタル値と第2デジタル値との中間の値になる。   Next, the first arithmetic unit 13 determines the first digital value as the timing of rising or falling of the reference clock at least once, for example, according to the comparison result of the comparator 12 at the timing of rising of the reference clock once. A process of updating at least one of the first digital value and the second digital value so as to reduce the difference from the second digital value is performed (step S13). Specifically, the first calculation unit 13 determines at least one of the first digital value and the second digital value according to the comparison result of the comparator 12 at the timing of one rising of the reference clock in the rising period of the triangular wave signal. Process to update. For example, it can be seen that the input voltage is larger than the triangular wave signal at the rising timing of the reference clock as indicated by a point 201 shown in FIG. That is, it can be seen that the input voltage is larger than the voltage of the triangular wave signal at this timing (point 201) and smaller than the first voltage. Therefore, the first calculation unit 13 updates the second digital value to a value corresponding to the voltage of the triangular wave signal at the point 201 so that the difference between the first digital value and the second digital value becomes small. Note that, since the reference clock and the triangular wave signal are synchronized, the first arithmetic unit 13 can recognize the voltage of the triangular wave signal at the rising timing of the reference clock. For example, when the triangular wave signal is a signal obtained by dividing the reference clock by 1, the voltage of the triangular wave signal at the rising timing of the reference clock is an intermediate voltage between the first voltage and the second voltage. That is, the value corresponding to the voltage of the triangular wave signal at the rising timing of the reference clock is an intermediate value between the first digital value and the second digital value.

次に、制御部14は、第1演算部13が第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を予め定められた回数行ったか否かを判定する(ステップS14)。   Next, the control unit 14 determines whether or not the first calculation unit 13 has performed processing for updating at least one of the first digital value and the second digital value a predetermined number of times (step S14).

第1演算部13が第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を予め定められた回数行っていないと制御部14が判定した場合(ステップS14でNo)、ステップS11からの処理が再度行われる。具体的には、三角波生成部11は、基準クロックを1分周したクロックにより、第1デジタル値に応じた電圧まで上昇し、更新された第2デジタル値に応じた電圧まで下降する三角波信号を再生成する。これにより、図5の中央に示されるような三角波信号がコンパレータ12の入力端子に入力される。第2デジタル値が更新されたことで、三角波信号の振幅の幅が狭くなっていることがわかる。したがって、入力電圧がより狭い範囲内の電圧に特定される。そして、第1演算部13は、1回の基準クロックの立ち上がりのタイミングにおけるコンパレータ12の比較結果に応じて、第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を再度行う。例えば、図5の中央に示される点202のような基準クロックの立ち上がりのタイミングでは、三角波信号よりも入力電圧の方が小さいことがわかる。つまり、入力電圧は、このタイミング(点202)における三角波信号の電圧よりも小さく第2電圧よりも大きいことがわかる。したがって、第1演算部13は、第1デジタル値と第2デジタル値との差がより小さくなるように第1デジタル値を点202における三角波信号の電圧に対応する値に更新する。そして、制御部14は、第1演算部13が第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を予め定められた回数行ったか否かを判定する。   When the control unit 14 determines that the first calculation unit 13 has not performed the process of updating at least one of the first digital value and the second digital value a predetermined number of times (No in step S14), the process from step S11 is performed. Processing is performed again. Specifically, the triangular wave generator 11 generates a triangular wave signal that rises to a voltage corresponding to the first digital value and falls to a voltage corresponding to the updated second digital value by a clock obtained by dividing the reference clock by one. Regenerate. Thereby, a triangular wave signal as shown in the center of FIG. 5 is input to the input terminal of the comparator 12. It can be seen that the width of the amplitude of the triangular wave signal is narrowed by updating the second digital value. Therefore, the input voltage is specified as a voltage within a narrower range. Then, the first calculation unit 13 performs again the process of updating at least one of the first digital value and the second digital value in accordance with the comparison result of the comparator 12 at the timing of one rising of the reference clock. For example, it can be seen that the input voltage is smaller than the triangular wave signal at the rising timing of the reference clock as indicated by a point 202 shown in the center of FIG. That is, it can be seen that the input voltage is smaller than the voltage of the triangular wave signal at this timing (point 202) and larger than the second voltage. Therefore, the first calculation unit 13 updates the first digital value to a value corresponding to the voltage of the triangular wave signal at the point 202 so that the difference between the first digital value and the second digital value becomes smaller. Then, the control unit 14 determines whether or not the first calculation unit 13 has performed processing for updating at least one of the first digital value and the second digital value a predetermined number of times.

これを繰り返していくことで、ADコンバータ10は、入力電圧をより狭い範囲に特定していく。   By repeating this, the AD converter 10 specifies the input voltage in a narrower range.

そして、第1演算部13が第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を予め定められた回数行ったと制御部14が判定した場合(ステップS14でYes)、第1演算部13は、入力電圧を、更新する処理を予め定められた回数行った後の第1デジタル値と第2デジタル値との間のデジタル値に変換する。そして、次に入力される入力電圧をAD変換するために、第1デジタル値は入力電圧の取り得る最大値に対応する値に更新され、第2デジタル値は入力電圧の取り得る最小値に対応する値に更新される。   When the control unit 14 determines that the first calculation unit 13 has performed a predetermined number of times to update at least one of the first digital value and the second digital value (Yes in step S14), the first calculation unit 13 converts the input voltage into a digital value between the first digital value and the second digital value after the update process has been performed a predetermined number of times. In order to perform AD conversion on the next input voltage, the first digital value is updated to a value corresponding to the maximum value that the input voltage can take, and the second digital value corresponds to the minimum value that the input voltage can take. To be updated.

このように、第1演算部13が1回のタイミングにおけるコンパレータ12の比較結果に応じて第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を行う場合、第1演算部13は、1回のタイミングにおける三角波信号の電圧が入力電圧よりも大きい場合、第1デジタル値を1回のタイミングにおける三角波信号の電圧に対応する値に更新し、1回のタイミングにおける三角波信号の電圧が入力電圧よりも小さい場合、第2デジタル値を1回のタイミングにおける三角波信号の電圧に対応する値に更新する。   Thus, when the first calculation unit 13 performs a process of updating at least one of the first digital value and the second digital value according to the comparison result of the comparator 12 at one timing, the first calculation unit 13 When the voltage of the triangular wave signal at one timing is larger than the input voltage, the first digital value is updated to a value corresponding to the voltage of the triangular wave signal at one timing, and the voltage of the triangular wave signal at one timing is input. When the voltage is smaller than the voltage, the second digital value is updated to a value corresponding to the voltage of the triangular wave signal at one timing.

これにより、ステップS11からステップS13を繰り返す回数(予め定められた回数)が多いほど、より精度よく入力電圧をAD変換することができる。予め定められた回数は、例えばユーザによって予め定められる。例えばユーザが24ビットの精度のAD変換を望む場合、予め定められた回数は24回に予め定められる。つまり、ユーザの望むAD変換の精度に応じて、予め定められた回数は決められる。   As a result, the input voltage can be AD-converted more accurately as the number of times of repeating step S11 to step S13 (a predetermined number of times) is increased. The predetermined number of times is predetermined by the user, for example. For example, when the user desires AD conversion with a precision of 24 bits, the predetermined number of times is predetermined as 24 times. That is, the predetermined number of times is determined according to the accuracy of AD conversion desired by the user.

なお、図5では、例えば、基準クロックを分周したクロックが、1分周したクロックの場合のADコンバータ10の動作を説明したが、分周したクロックは、1分周に限らず、2分周以上したクロックであってもよい。ここで、基準クロックを例えば3進アップカウンタで生成した場合のADコンバータ10の動作について、図6を用いて説明する。   In FIG. 5, for example, the operation of the AD converter 10 in the case where the clock obtained by dividing the reference clock is the clock divided by 1 has been described. However, the divided clock is not limited to 1 divided by 2 It may be a clock having more than one round. Here, the operation of the AD converter 10 when the reference clock is generated by, for example, a ternary up counter will be described with reference to FIG.

図6は、実施の形態1に係るADコンバータ10の動作の他の一例を説明する説明図である。   FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining another example of the operation of the AD converter 10 according to the first embodiment.

まず、三角波生成部11は、基準クロックを3進アップカウンタで生成したクロックにより、第1デジタル値に応じた電圧(第1電圧)まで上昇し、第1デジタル値よりも小さい第2デジタル値に応じた電圧(第2電圧)まで下降する三角波信号を生成する。これにより、図6の上に示されるように、基準クロックに同期した三角波信号がコンパレータ12の入力端子に入力される。具体的には、基準クロックの6つの立ち上がり及び、立ち下がりのタイミングのそれぞれが上昇期間における6分の1、6分の2、6分の3、6分の4、6分の5、6分の6のタイミングとなる三角波信号がコンパレータ12の入力端子に入力される。   First, the triangular wave generator 11 rises to a voltage corresponding to the first digital value (first voltage) by the clock generated by the ternary up counter as the reference clock, and sets the second digital value smaller than the first digital value. A triangular wave signal that falls to a corresponding voltage (second voltage) is generated. Thereby, as shown in the upper part of FIG. 6, a triangular wave signal synchronized with the reference clock is input to the input terminal of the comparator 12. Specifically, the six rising and falling timings of the reference clock are respectively 1/6, 2/6, 3/6, 4/6, 5/6, and 6 minutes in the rising period. A triangular wave signal having a timing of 6 is input to the input terminal of the comparator 12.

次に、第1演算部13は、6回の基準クロックの例えば立ち上がり及び、立ち下がりのタイミングにおけるコンパレータ12の比較結果に応じて、第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を行う。具体的には、第1演算部13は、三角波信号の上昇期間での6回の基準クロックの立ち上がり及び、立ち下がりのタイミングにおけるコンパレータ12の比較結果に応じて、第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を行う。例えば、図6の上に示される点301及び点303のような基準クロックの立ち上がりのタイミング、並びに、点302のような基準クロックの立ち下がりのタイミングでは、三角波信号よりも入力電圧の方が大きいことがわかる。また、図6の上に示される点305のような基準クロックの立ち上がりのタイミング並びに、点304及び点306のような基準クロックの立ち下がりのタイミングでは、三角波信号よりも入力電圧の方が小さいことがわかる。つまり、入力電圧は、点301、点302及び点303のうちの最も大きい点303における三角波信号の電圧よりも大きく、点304、点305及び点306のうちの最も小さい点304における三角波信号の電圧よりも小さいことがわかる。したがって、第1演算部13は、第1デジタル値と第2デジタル値との差が小さくなるように第1デジタル値を点304における三角波信号の電圧に対応する値に更新し、第2デジタル値を点303における三角波信号の電圧に対応する値に更新する。そして、制御部14は、第1演算部13が第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を予め定められた回数行ったか否かを判定する。   Next, the first calculation unit 13 updates at least one of the first digital value and the second digital value according to the comparison result of the comparator 12 at the rising and falling timings of the six reference clocks, for example. I do. Specifically, the first calculation unit 13 determines the first digital value and the second digital value according to the comparison result of the comparator 12 at the rising and falling timings of the six reference clocks during the rising period of the triangular wave signal. A process of updating at least one of the values is performed. For example, the input voltage is larger than the triangular wave signal at the rising timings of the reference clocks such as points 301 and 303 shown in FIG. 6 and at the falling timing of the reference clock such as point 302. I understand that. Further, the input voltage is smaller than the triangular wave signal at the rising timing of the reference clock as shown at point 305 and the falling timing of the reference clock as shown at points 304 and 306 shown in FIG. I understand. That is, the input voltage is larger than the voltage of the triangular wave signal at the largest point 303 among the points 301, 302, and 303, and the voltage of the triangular wave signal at the smallest point 304 among the points 304, 305, and 306. You can see that it is smaller. Therefore, the first calculation unit 13 updates the first digital value to a value corresponding to the voltage of the triangular wave signal at the point 304 so that the difference between the first digital value and the second digital value becomes small, and the second digital value. Is updated to a value corresponding to the voltage of the triangular wave signal at point 303. Then, the control unit 14 determines whether or not the first calculation unit 13 has performed processing for updating at least one of the first digital value and the second digital value a predetermined number of times.

第1演算部13が第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を予め定められた回数行っていないと制御部14が判定した場合、三角波生成部11は、基準クロックを3進アップカウンタにより生成したクロックにより、更新された第1デジタル値に応じた電圧(点304における三角波信号の電圧)まで上昇し、更新された第2デジタル値に応じた電圧(点304における三角波信号の電圧)まで下降する三角波信号を再生成する。これにより、図6の下に示されるような三角波信号がコンパレータ12の入力端子に入力される。第1デジタル値及び第2デジタル値が更新されたことで、三角波信号の振幅の幅が狭くなっていることがわかる。したがって、入力電圧がより狭い範囲内の電圧に特定される。そして、第1演算部13は、6回の基準クロックの例えば立ち上がり及び、立ち下がりのタイミングにおけるコンパレータ12の比較結果に応じて、第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を再度行う。例えば、図6の下に示される点307及び点309のような基準クロックの立ち上がりのタイミング並びに、点308及び点310のような基準クロックの立ち下がりのタイミングでは、三角波信号よりも入力電圧の方が大きいことがわかる。また、図6の下に示される点311のような基準クロックの立ち上がりのタイミング及び、点312のような基準クロックの立ち下がりのタイミングでは、三角波信号よりも入力電圧の方が小さいことがわかる。つまり、入力電圧は、点307から点310のうちの最も大きい点310における三角波信号の電圧よりも大きく、点311及び点312のうちの最も小さい点311における三角波信号の電圧よりも小さいことがわかる。したがって、第1演算部13は、第1デジタル値と第2デジタル値との差がより小さくなるように第1デジタル値を点311における三角波信号の電圧に対応する値に更新し、第2デジタル値を点310における三角波信号の電圧に対応する値に更新する。そして、制御部14は、第1演算部13が第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を予め定められた回数行ったか否かを判定する。   When the control unit 14 determines that the first calculation unit 13 has not performed the process of updating at least one of the first digital value and the second digital value a predetermined number of times, the triangular wave generation unit 11 sets the reference clock to 3 By the clock generated by the decimal up counter, the voltage rises to a voltage corresponding to the updated first digital value (the voltage of the triangular wave signal at the point 304), and the voltage corresponding to the updated second digital value (the triangular wave signal at the point 304) Reproduce the triangular wave signal that falls to the voltage. Thereby, a triangular wave signal as shown in the lower part of FIG. 6 is input to the input terminal of the comparator 12. It can be seen that the amplitude of the triangular wave signal is narrowed by updating the first digital value and the second digital value. Therefore, the input voltage is specified as a voltage within a narrower range. Then, the first arithmetic unit 13 performs a process of updating at least one of the first digital value and the second digital value in accordance with the comparison result of the comparator 12 at the rising and falling timings of the six reference clocks, for example. Try again. For example, at the rising timing of the reference clock such as point 307 and point 309 shown at the bottom of FIG. 6 and at the falling timing of the reference clock such as point 308 and point 310, the input voltage is higher than the triangular wave signal. It can be seen that is large. Further, it can be seen that the input voltage is smaller than the triangular wave signal at the rising timing of the reference clock as indicated by a point 311 shown at the bottom of FIG. 6 and the falling timing of the reference clock as indicated by a point 312. That is, the input voltage is larger than the voltage of the triangular wave signal at the largest point 310 among the points 307 to 310 and smaller than the voltage of the triangular wave signal at the smallest point 311 among the points 311 and 312. . Therefore, the first calculation unit 13 updates the first digital value to a value corresponding to the voltage of the triangular wave signal at the point 311 so that the difference between the first digital value and the second digital value becomes smaller, and the second digital value The value is updated to a value corresponding to the voltage of the triangular wave signal at point 310. Then, the control unit 14 determines whether or not the first calculation unit 13 has performed processing for updating at least one of the first digital value and the second digital value a predetermined number of times.

これを繰り返していくことで、ADコンバータ10は、入力電圧をより狭い範囲に特定していく。   By repeating this, the AD converter 10 specifies the input voltage in a narrower range.

そして、第1演算部13が第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を予め定められた回数行ったと制御部14が判定した場合、第1演算部13は、入力電圧を、更新する処理を予め定められた回数行った後の第1デジタル値と第2デジタル値との間のデジタル値に変換する。   When the control unit 14 determines that the first calculation unit 13 has performed a predetermined number of times to update at least one of the first digital value and the second digital value, the first calculation unit 13 sets the input voltage to Then, the digital value is converted into a digital value between the first digital value and the second digital value after the updating process is performed a predetermined number of times.

このように、第1演算部13が複数回のタイミングにおけるコンパレータ12の比較結果に応じて第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を行う場合、第1演算部13は、三角波信号の電圧が入力電圧よりも大きくなるタイミングが複数回ある場合、第1デジタル値を当該複数回のタイミングにおける三角波信号の電圧に対応する値のうち最も小さい値に更新する。また、第1演算部13は、三角波信号の電圧が入力電圧よりも小さくなるタイミングが複数回ある場合、第2デジタル値を当該複数回のタイミングにおける三角波信号の電圧に対応する値のうち最も大きい値に更新する。なお、第1演算部13は、三角波信号の電圧が入力電圧よりも大きくなるタイミングが1回の場合、第1デジタル値を当該1回のタイミングにおける三角波信号の電圧に対応する値に更新する。また、第1演算部13は、三角波信号の電圧が入力電圧よりも小さくなるタイミングが1回の場合、第2デジタル値を当該1回のタイミングにおける三角波信号の電圧に対応する値に更新する。   Thus, when the first calculation unit 13 performs a process of updating at least one of the first digital value and the second digital value according to the comparison result of the comparator 12 at a plurality of times, the first calculation unit 13 When there are a plurality of times when the voltage of the triangular wave signal becomes larger than the input voltage, the first digital value is updated to the smallest value among the values corresponding to the voltage of the triangular wave signal at the plurality of times. In addition, when there are a plurality of times when the voltage of the triangular wave signal becomes smaller than the input voltage, the first calculation unit 13 sets the second digital value to the largest value among the values corresponding to the voltage of the triangular wave signal at the plurality of times. Update to value. When the timing at which the voltage of the triangular wave signal becomes larger than the input voltage is one time, the first arithmetic unit 13 updates the first digital value to a value corresponding to the voltage of the triangular wave signal at the one timing. In addition, when the timing at which the voltage of the triangular wave signal becomes smaller than the input voltage is one time, the first arithmetic unit 13 updates the second digital value to a value corresponding to the voltage of the triangular wave signal at the single timing.

これにより、1回のタイミングにおけるコンパレータ12の比較結果に応じて第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を行うよりも複数回のタイミングにおけるコンパレータ12の比較結果に応じて当該処理を行うことで、入力電圧を1度の当該処理でより狭い範囲に特定することができる。複数回のタイミングは、基準クロックの立ち上がりのエッジと立ち下がりのエッジとの両方を使うことにより、1分周したクロックから生成した三角波と入力電圧とを比較する時間より短い時間で入力電圧を特定することができる。   Accordingly, the process according to the comparison result of the comparator 12 at a plurality of timings is performed rather than the process of updating at least one of the first digital value and the second digital value according to the comparison result of the comparator 12 at one timing. By performing the process, the input voltage can be specified in a narrower range by the process once. For multiple timings, by using both the rising and falling edges of the reference clock, the input voltage is specified in a time shorter than the time for comparing the input voltage with the triangular wave generated from the clock divided by 1 can do.

[効果等]
以上のように、本実施の形態において、ADコンバータ10は、基準クロックを分周したクロックにより、第1デジタル値に応じた電圧まで上昇し、第1デジタル値よりも小さい第2デジタル値に応じた電圧まで下降する三角波信号を生成する三角波生成部11を備える。また、ADコンバータ10は、三角波生成部11が生成した三角波信号と入力される入力電圧とを比較するコンパレータ12を備える。また、ADコンバータ10は、少なくとも1回の基準クロックの立ち上がり又は立ち下がりのタイミングにおけるコンパレータ12の比較結果に応じて、第1デジタル値と第2デジタル値との差が小さくなるように第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を行う第1演算部13を備える。そして、第1演算部13は、入力電圧を更新する処理を行った後の第1デジタル値と第2デジタル値との間のデジタル値に変換する。
[Effects]
As described above, in the present embodiment, the AD converter 10 rises to a voltage corresponding to the first digital value by the clock obtained by dividing the reference clock, and responds to the second digital value smaller than the first digital value. A triangular wave generation unit 11 for generating a triangular wave signal that falls to a predetermined voltage. The AD converter 10 also includes a comparator 12 that compares the triangular wave signal generated by the triangular wave generation unit 11 with the input voltage that is input. In addition, the AD converter 10 includes the first digital value so that the difference between the first digital value and the second digital value becomes small according to the comparison result of the comparator 12 at the timing of rising or falling of the reference clock at least once. The 1st calculating part 13 which performs the process which updates at least one of a value and a 2nd digital value is provided. And the 1st calculating part 13 is converted into the digital value between the 1st digital value after performing the process which updates an input voltage, and a 2nd digital value.

これにより、第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を行っていくことで、入力電圧をより狭い範囲内の値に特定する、つまり、入力電圧をAD変換することができる。具体的には、少なくとも1回の基準クロックの立ち上がり又は立ち下がりのタイミングとして例えば1回の基準クロックの立ち上がり又は立ち下がりのタイミングにおけるコンパレータ12の比較結果に応じて、当該処理を1回行うことで、入力電圧を、当該処理を行う前の1/2の範囲内の値に特定できる。したがって、当該処理を行う回数を増やしていくことで、2のべき乗でAD変換の精度が上がる。また、少なくとも1回の基準クロックの立ち上がり又は立ち下がりのタイミングとして例えば複数回の基準クロックの立ち上がり及び立ち下がりのタイミングにおけるコンパレータ12の比較を行うとき、例えば基準クロックを3進アップカウンタにより生成したクロックから生成した三角波信号と入力電圧との比較では、6のべき乗でAD変換の精度が上がり、例えば基準クロックを2分周により生成したクロックから生成した三角波信号と入力電圧との比較では、8のべき乗でAD変換の精度が上がる。また、当該処理は例えば100MHz等の基準クロックに応じて、例えば10ns等の短時間で行うことができるため、当該処理を行う回数を増やしても、短時間でAD変換を行うことができる。このように、ADコンバータ10は、短時間でAD変換できる。また、ADコンバータ10は、当該処理を行う回数を増やすことで、精度よくAD変換を行うことができる。   As a result, by performing a process of updating at least one of the first digital value and the second digital value, the input voltage can be specified as a value within a narrower range, that is, the input voltage can be AD converted. . Specifically, by performing the process once according to the comparison result of the comparator 12 at the rising or falling timing of one reference clock as the rising or falling timing of the reference clock, for example. The input voltage can be specified as a value within a range of ½ before the processing is performed. Therefore, by increasing the number of times that the processing is performed, the accuracy of AD conversion increases by a power of 2. Further, when comparing the comparator 12 at the timing of rising and falling of the reference clock at least once as the timing of rising or falling of the reference clock, for example, a clock generated by a ternary up counter, for example, In the comparison between the triangular wave signal generated from the input voltage and the input voltage, the accuracy of AD conversion increases by a power of 6. For example, in the comparison between the triangular wave signal generated from the clock generated by dividing the reference clock by 2 and the input voltage, 8 The precision of AD conversion increases with a power. In addition, since the processing can be performed in a short time such as 10 ns according to a reference clock such as 100 MHz, AD conversion can be performed in a short time even if the number of times of the processing is increased. Thus, the AD converter 10 can perform AD conversion in a short time. Further, the AD converter 10 can perform AD conversion with high accuracy by increasing the number of times of performing the processing.

また、本実施の形態において、ADコンバータ10は、さらに、第1演算部13が第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を予め定められた回数行ったか否かを判定する制御部14を備える。第1演算部13が更新する処理を予め定められた回数行っていないと制御部14が判定した場合、三角波生成部11は、更新する処理後の第1デジタル値及び第2デジタル値に応じて三角波信号を再生成し、第1演算部13は、基準クロックの立ち上がり又は立ち下がりのタイミングにおけるコンパレータ12の比較結果に応じて、第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を再度行う。また、第1演算部13が更新する処理を予め定められた回数行ったと制御部14が判定した場合、第1演算部13は、入力電圧を、更新する処理を予め定められた回数行った後の第1デジタル値と第2デジタル値との間のデジタル値に変換する。   Further, in the present embodiment, the AD converter 10 further determines whether or not the first calculation unit 13 has performed the process of updating at least one of the first digital value and the second digital value a predetermined number of times. A control unit 14 is provided. When the control unit 14 determines that the process of updating by the first calculation unit 13 has not been performed a predetermined number of times, the triangular wave generation unit 11 responds to the first digital value and the second digital value after the process of updating. The first arithmetic unit 13 regenerates the triangular wave signal, and updates the at least one of the first digital value and the second digital value according to the comparison result of the comparator 12 at the rising or falling timing of the reference clock. Try again. In addition, when the control unit 14 determines that the process of updating the first calculation unit 13 has been performed a predetermined number of times, the first calculation unit 13 performs the process of updating the input voltage a predetermined number of times. To a digital value between the first digital value and the second digital value.

予め定められた回数は、例えばユーザによって予め定められる。したがって、ユーザの要望に応じた精度のAD変換を行うことができる。例えば、ユーザが24ビットの精度のAD変換を望む場合、予め定められた回数は24回に予め定められる。また、予め定められた回数が多い場合でも、第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理は1回当たり短時間で行われるため、短時間でAD変換をすることができる。   The predetermined number of times is predetermined by the user, for example. Therefore, it is possible to perform AD conversion with accuracy according to the user's request. For example, when the user desires AD conversion with a precision of 24 bits, the predetermined number of times is predetermined to 24. Even when the predetermined number of times is large, since the process of updating at least one of the first digital value and the second digital value is performed in a short time per time, AD conversion can be performed in a short time.

また、本実施の形態において、第1演算部13が1回の基準クロックの立ち上がり又は立ち下がりのタイミングにおけるコンパレータ12の比較結果に応じて第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を行う場合、第1演算部13は、前記タイミングにおける三角波信号の電圧が入力電圧よりも大きい場合、第1デジタル値を前記タイミングにおける三角波信号の電圧に対応する値に更新する。また、第1演算部13は、前記タイミングにおける三角波信号の電圧が入力電圧よりも小さい場合、第2デジタル値を前記タイミングにおける三角波信号の電圧に対応する値に更新する。   In the present embodiment, the first arithmetic unit 13 updates at least one of the first digital value and the second digital value according to the comparison result of the comparator 12 at the timing of rising or falling of the reference clock once. When performing the processing, the first arithmetic unit 13 updates the first digital value to a value corresponding to the voltage of the triangular wave signal at the timing when the voltage of the triangular wave signal at the timing is larger than the input voltage. In addition, when the voltage of the triangular wave signal at the timing is smaller than the input voltage, the first calculation unit 13 updates the second digital value to a value corresponding to the voltage of the triangular wave signal at the timing.

これにより、1回の基準クロックの立ち上がり又は立ち下がりのタイミングにおけるコンパレータ12の比較結果に応じて第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理が行われるため、より短時間でAD変換を行うことができる。   As a result, the process of updating at least one of the first digital value and the second digital value is performed in accordance with the comparison result of the comparator 12 at the timing of rising or falling of the reference clock once, so that AD can be performed in a shorter time. Conversion can be performed.

また、本実施の形態において、第1演算部13が複数回の基準クロックの立ち上がり又は立ち下がりのタイミングにおけるコンパレータ12の比較結果に応じて第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を行う場合、第1演算部13は、三角波信号の電圧が入力電圧よりも大きくなる前記タイミングが1回の場合、第1デジタル値を当該1回の前記タイミングにおける三角波信号の電圧に対応する値に更新する。また、第1演算部13は、三角波信号の電圧が入力電圧よりも大きくなる前記タイミングが複数回ある場合、第1デジタル値を当該複数回の前記タイミングにおける三角波信号の電圧に対応する値のうち最も小さい値に更新する。また、第1演算部13は、三角波信号の電圧が入力電圧よりも小さくなる前記タイミングが1回の場合、第2デジタル値を当該1回の前記タイミングにおける三角波信号の電圧に対応する値に更新する。また、第1演算部13は、三角波信号の電圧が入力電圧よりも小さくなる前記タイミングが複数回ある場合、第2デジタル値を当該複数回の前記タイミングにおける三角波信号の電圧に対応する値のうち最も大きい値に更新する。   Further, in the present embodiment, the first calculation unit 13 updates at least one of the first digital value and the second digital value according to the comparison result of the comparator 12 at the timing of rising or falling of the reference clock a plurality of times. In the case of performing the processing, when the timing at which the voltage of the triangular wave signal becomes larger than the input voltage is one time, the first arithmetic unit 13 corresponds the first digital value to the voltage of the triangular wave signal at the one timing. Update to value. In addition, when the timing at which the voltage of the triangular wave signal becomes larger than the input voltage is a plurality of times, the first arithmetic unit 13 determines the first digital value among the values corresponding to the voltage of the triangular wave signal at the plurality of times of the timing. Update to the smallest value. In addition, when the timing at which the voltage of the triangular wave signal becomes smaller than the input voltage is once, the first arithmetic unit 13 updates the second digital value to a value corresponding to the voltage of the triangular wave signal at the one timing. To do. In addition, when the timing at which the voltage of the triangular wave signal becomes smaller than the input voltage is a plurality of times, the first calculation unit 13 sets the second digital value among the values corresponding to the voltage of the triangular wave signal at the plurality of times of the timing. Update to the highest value.

これにより、複数回のタイミングにおけるコンパレータ12の比較結果に応じて第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理が行われるため、1回の当該処理で入力電圧をより狭い範囲内の値に特定できる。   As a result, a process of updating at least one of the first digital value and the second digital value is performed according to the comparison result of the comparator 12 at a plurality of times, so that the input voltage is kept within a narrower range by one process. Can be specified.

(実施の形態2)
次に、実施の形態2に係るオーディオ信号増幅器100について、図7を用いて説明する。
(Embodiment 2)
Next, the audio signal amplifier 100 according to Embodiment 2 will be described with reference to FIG.

図7は、実施の形態2に係るオーディオ信号増幅器100の一例を示す構成図である。   FIG. 7 is a configuration diagram illustrating an example of the audio signal amplifier 100 according to the second embodiment.

オーディオ信号増幅器100は、デジタルオーディオ信号を増幅するデジタルアンプであり、デジタルアンプの出力をローパスフィルタ50に通過させることで、アナログ信号へ復調している。その際に、アナログ信号はローパスフィルタ50での復調において発生するコイルの非線形性等によるひずみを含んでいる。また、アナログ信号は、例えば電力増幅部40のオン抵抗によるひずみも含んでいる。そこで、ひずみを補正するために実施の形態1に係るADコンバータ10は使用される。具体的には、ADコンバータ10によってひずみを含んだアナログ信号がデジタル信号に変換され、当該デジタル信号がデジタルアンプの入力に帰還させられることでひずみが補正される。なお、ADコンバータ10は短時間でAD変換を行うことができるため、近年のハイレゾリューションオーディオ(サンプリング周波数768kHzのオーディオ)にも対応して、AD変換したデジタル信号をフィードバックすることができる。なお、図7には、オーディオ信号増幅器100の構成要素ではない、スピーカ110も示している。スピーカ110は、オーディオ信号増幅器100から出力されるアナログオーディオ信号の電力を音響エネルギーに変換する。   The audio signal amplifier 100 is a digital amplifier that amplifies the digital audio signal, and demodulates it into an analog signal by passing the output of the digital amplifier through the low-pass filter 50. At that time, the analog signal includes distortion due to non-linearity of the coil and the like generated in demodulation by the low-pass filter 50. The analog signal also includes distortion due to the on-resistance of the power amplifier 40, for example. Therefore, the AD converter 10 according to Embodiment 1 is used to correct the distortion. Specifically, an analog signal including distortion is converted into a digital signal by the AD converter 10, and the distortion is corrected by feeding back the digital signal to the input of the digital amplifier. Since the AD converter 10 can perform AD conversion in a short time, it can feed back the AD converted digital signal corresponding to the recent high resolution audio (sampling frequency 768 kHz audio). FIG. 7 also shows a speaker 110 that is not a component of the audio signal amplifier 100. The speaker 110 converts the power of the analog audio signal output from the audio signal amplifier 100 into acoustic energy.

オーディオ信号増幅器100は、ADコンバータ10、デルタシグマ変調部20、パルス幅変調部30、電力増幅部40、ローパスフィルタ50、サンプルホールド回路60及び第2演算部70を備える。   The audio signal amplifier 100 includes an AD converter 10, a delta sigma modulation unit 20, a pulse width modulation unit 30, a power amplification unit 40, a low-pass filter 50, a sample hold circuit 60, and a second calculation unit 70.

デルタシグマ変調部20は、デジタルオーディオ信号をデジタルオーディオ信号の量子化数よりも小さい量子化数で再サンプリングする。具体的には、デルタシグマ変調部20は、オーバーサンプリングフィルタとノイズシェーパとで構成される。まず、オーバーサンプリングフィルタは、入力されたオーディオ信号のサンプリング周波数を2のべき乗に変換するとともに信号から折り返し成分を除去する。次に、ノイズシェーパは、オーバーサンプリングしたオーディオ信号を入力されたオーディオ信号よりも小さい量子化数で再量子化する。ノイズシェーパは、再量子化したときに発生する再量子化ノイズを例えば可聴帯域である20kHz以下において小さくする。   The delta sigma modulation unit 20 resamples the digital audio signal with a quantization number smaller than the quantization number of the digital audio signal. Specifically, the delta sigma modulation unit 20 includes an oversampling filter and a noise shaper. First, the oversampling filter converts the sampling frequency of the input audio signal to a power of 2 and removes the aliasing component from the signal. Next, the noise shaper requantizes the oversampled audio signal with a smaller quantization number than the input audio signal. The noise shaper reduces the requantization noise generated when requantization is performed at, for example, an audio band of 20 kHz or less.

パルス幅変調部30は、デルタシグマ変調部20が出力する信号を、当該信号の振幅レベルの階調をパルス幅の階調とするパルス幅変調信号(PWM信号)に変換する。   The pulse width modulation unit 30 converts the signal output from the delta sigma modulation unit 20 into a pulse width modulation signal (PWM signal) having the gradation of the amplitude level of the signal as the gradation of the pulse width.

電力増幅部40は、パルス幅変調部30が出力する信号を増幅する回路である。電力増幅部40は、例えばプッシュプル回路を備える。プッシュプル回路は、例えば2つのスイッチングトランジスタを有する増幅回路であり、ハーフブリッジ回路である。スイッチングトランジスタは、それぞれ例えばn型MOSFETである。なお、スイッチングトランジスタは、n型MOSFET及びp型MOSFETの組み合わせでもよい。   The power amplifier 40 is a circuit that amplifies the signal output from the pulse width modulator 30. The power amplifier 40 includes a push-pull circuit, for example. The push-pull circuit is an amplifier circuit having two switching transistors, for example, and is a half-bridge circuit. Each switching transistor is, for example, an n-type MOSFET. The switching transistor may be a combination of an n-type MOSFET and a p-type MOSFET.

ローパスフィルタ50は、電力増幅部40で増幅された信号をアナログオーディオ信号に復調するフィルタであり、電力増幅部40が出力する信号のうち所定の遮断周波数より高い成分を低減させて出力する。ローパスフィルタ50は、電力損失を少なくするためインダクタとコンデンサとで構成される。   The low-pass filter 50 is a filter that demodulates the signal amplified by the power amplifier 40 into an analog audio signal, and reduces and outputs a component higher than a predetermined cutoff frequency in the signal output from the power amplifier 40. The low pass filter 50 includes an inductor and a capacitor in order to reduce power loss.

サンプルホールド回路60は、ローパスフィルタ50が出力するアナログオーディオ信号の電圧を保持する回路である。これにより、ADコンバータ10に入力されるアナログオーディオ信号が保持され、ADコンバータ10はAD変換を行うことができる。   The sample hold circuit 60 is a circuit that holds the voltage of the analog audio signal output from the low pass filter 50. Thereby, the analog audio signal input to the AD converter 10 is held, and the AD converter 10 can perform AD conversion.

ADコンバータ10は、入力電圧としてサンプルホールド回路60が保持した電圧を短時間でデジタル値に変換する。   The AD converter 10 converts the voltage held by the sample hold circuit 60 as an input voltage into a digital value in a short time.

第2演算部70は、ADコンバータ10がサンプルホールド回路60で保持した電圧をAD変換したデジタル値よりもデジタルオーディオ信号の方が大きい場合、デジタルオーディオ信号から当該デジタル値を引いた値をデジタルオーディオ信号に加算してデルタシグマ変調部20に出力する。つまり、ローパスフィルタ50が出力するアナログオーディオ信号に発生するひずみにより、アナログオーディオ信号が小さくなっている場合、小さくなったアナログオーディオ信号がフィードバックされることでひずみを補正することができる。具体的には、アナログオーディオ信号がひずみにより小さくなる量(デジタルオーディオ信号と、AD変換されたデジタル値との差)をデルタシグマ変調部20に入力されるデジタルオーディオ信号に加算しておけば、ひずみを補正することができる。   When the digital audio signal is larger than the digital value obtained by AD-converting the voltage held by the AD converter 10 in the sample hold circuit 60, the second arithmetic unit 70 calculates a value obtained by subtracting the digital value from the digital audio signal. The signal is added to the signal and output to the delta-sigma modulation unit 20. That is, when the analog audio signal is reduced due to distortion generated in the analog audio signal output from the low-pass filter 50, the distortion can be corrected by feeding back the reduced analog audio signal. Specifically, if an amount that the analog audio signal becomes smaller due to distortion (difference between the digital audio signal and the AD converted digital value) is added to the digital audio signal input to the delta-sigma modulation unit 20, Distortion can be corrected.

第2演算部70は、ADコンバータ10がサンプルホールド回路60で保持した電圧をAD変換したデジタル値よりもデジタルオーディオ信号の方が小さい場合、当該デジタル値からデジタルオーディオ信号を引いた値をデジタルオーディオ信号から減算してデルタシグマ変調部20に出力する。つまり、ローパスフィルタ50が出力するアナログオーディオ信号に発生するひずみにより、アナログオーディオ信号が大きくなっている場合、大きくなったアナログオーディオ信号がフィードバックされることでひずみを補正することができる。具体的には、アナログオーディオ信号がひずみにより大きくなる量(AD変換されたデジタル値と、デジタルオーディオ信号との差)をデルタシグマ変調部20に入力されるデジタルオーディオ信号から減算しておけば、ひずみを補正することができる。   When the digital audio signal is smaller than the digital value obtained by AD converting the voltage held by the sample hold circuit 60 by the AD converter 10, the second arithmetic unit 70 obtains a value obtained by subtracting the digital audio signal from the digital value. Subtract from the signal and output to the delta-sigma modulator 20. That is, when the analog audio signal is increased due to distortion generated in the analog audio signal output from the low-pass filter 50, the distortion can be corrected by feeding back the increased analog audio signal. Specifically, by subtracting from the digital audio signal input to the delta-sigma modulation unit 20 an amount by which the analog audio signal increases due to distortion (the difference between the digital value obtained by AD conversion and the digital audio signal), Distortion can be corrected.

このように、本実施の形態において、オーディオ信号増幅器100は、デジタルオーディオ信号を当該デジタルオーディオ信号の量子化数よりも小さい量子化数で再サンプリングするデルタシグマ変調部20と、デルタシグマ変調部20が出力する信号を、当該信号の振幅レベルの階調をパルス幅の階調とするパルス幅変調信号に変換するパルス幅変調部30と、を備える。また、オーディオ信号増幅器100は、パルス幅変調部30が出力する信号を増幅する電力増幅部40と、電力増幅部40が出力する信号のうち所定の遮断周波数より高い成分を低減させて出力するローパスフィルタ50とを備える。また、オーディオ信号増幅器100は、ローパスフィルタ50が出力する信号の電圧を保持するサンプルホールド回路60と、入力電圧としてサンプルホールド回路60が保持した電圧をデジタル値に変換するADコンバータ10と、ADコンバータ10が出力するデジタル値とデジタルオーディオ信号との差分を演算する第2演算部70とを備える。第2演算部70は、ADコンバータ10が変換するデジタル値よりもデジタルオーディオ信号の方が大きい場合、デジタルオーディオ信号から前記デジタル値を引いた値をデジタルオーディオ信号に加算してデルタシグマ変調部20に出力する。また、第2演算部70は、ADコンバータ10が変換するデジタル値よりもデジタルオーディオ信号の方が小さい場合、前記デジタル値からデジタルオーディオ信号を引いた値をデジタルオーディオ信号から減算してデルタシグマ変調部20に出力する。   Thus, in this embodiment, the audio signal amplifier 100 includes the delta sigma modulation unit 20 that resamples the digital audio signal with a quantization number smaller than the quantization number of the digital audio signal, and the delta sigma modulation unit 20. And a pulse width modulation unit 30 that converts the signal output from the signal into a pulse width modulation signal having the gradation of the amplitude level of the signal as the gradation of the pulse width. The audio signal amplifier 100 also includes a power amplifying unit 40 that amplifies the signal output from the pulse width modulation unit 30 and a low-pass that reduces and outputs a component higher than a predetermined cutoff frequency in the signal output from the power amplifying unit 40. And a filter 50. The audio signal amplifier 100 includes a sample hold circuit 60 that holds the voltage of the signal output from the low-pass filter 50, an AD converter 10 that converts the voltage held by the sample hold circuit 60 as an input voltage into a digital value, and an AD converter. 10 includes a second calculation unit 70 that calculates the difference between the digital value output from the digital audio signal 10 and the digital audio signal. When the digital audio signal is larger than the digital value converted by the AD converter 10, the second arithmetic unit 70 adds a value obtained by subtracting the digital value from the digital audio signal to the digital audio signal to add the delta sigma modulation unit 20. Output to. Further, when the digital audio signal is smaller than the digital value converted by the AD converter 10, the second arithmetic unit 70 subtracts a value obtained by subtracting the digital audio signal from the digital value from the digital audio signal to perform delta-sigma modulation. To the unit 20.

これにより、ローパスフィルタ50が出力するアナログオーディオ信号がADコンバータ10によって短時間でデジタル信号に変換され、ひずみによる信号の増減分がオーディオ信号増幅器100に入力されるデジタルオーディオ信号に加算又は減算されるため、電力増幅部40及びローパスフィルタ50等により発生するひずみを補正することができる。   As a result, the analog audio signal output from the low-pass filter 50 is converted into a digital signal by the AD converter 10 in a short time, and the increase or decrease in the signal due to distortion is added to or subtracted from the digital audio signal input to the audio signal amplifier 100. Therefore, distortion generated by the power amplifying unit 40 and the low-pass filter 50 can be corrected.

(他の実施の形態)
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略等を行った実施の形態にも適応可能である。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
(Other embodiments)
As described above, the embodiments have been described as examples of the technology disclosed in the present application. However, the technology in the present disclosure is not limited to this, and can be applied to embodiments in which changes, replacements, additions, omissions, and the like are appropriately performed. Moreover, it is also possible to combine each component demonstrated in the said embodiment and it can also be set as a new embodiment.

そこで、以下の他の実施の形態を例示する。   Then, the following other embodiment is illustrated.

上記実施の形態では、第1演算部13が、三角波信号の上昇期間での基準クロックの立ち上がり又は立ち下がりのタイミングにおけるコンパレータ12の比較結果に応じて、第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を行うことを説明したが、これに限らない。例えば、第1演算部13は、三角波信号の下降期間での基準クロックの立ち上がり又は立ち下がりのタイミングにおけるコンパレータ12の比較結果に応じて、第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を行ってもよい。   In the above embodiment, the first arithmetic unit 13 determines at least one of the first digital value and the second digital value according to the comparison result of the comparator 12 at the rising or falling timing of the reference clock in the rising period of the triangular wave signal. Although the process of updating one is described, the present invention is not limited to this. For example, the first calculation unit 13 updates at least one of the first digital value and the second digital value according to the comparison result of the comparator 12 at the rising or falling timing of the reference clock in the falling period of the triangular wave signal. Processing may be performed.

また、上記実施の形態では、コンパレータ12のプラス入力端子には、入力電圧が入力され、マイナス入力端子には三角波信号が入力される一例を説明したが、これに限らない。例えば、コンパレータ12のプラス入力端子に三角波信号が入力され、マイナス入力端子に入力電圧が入力されてもよい。   In the above embodiment, an example is described in which an input voltage is input to the plus input terminal of the comparator 12 and a triangular wave signal is input to the minus input terminal. However, the present invention is not limited to this. For example, a triangular wave signal may be input to the positive input terminal of the comparator 12 and an input voltage may be input to the negative input terminal.

また、上記実施の形態では、第1演算部13が第1デジタル値及び第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を予め定められた回数行ったと制御部14が判定した場合、第1演算部13が、入力電圧を、更新する処理を予め定められた回数行った後の第1デジタル値と第2デジタル値との間のデジタル値に変換することを説明したが、これに限らない。例えば、第1デジタル値と第2デジタル値との差が所定の差になった場合等に、第1演算部13は、入力電圧を、第1デジタル値と第2デジタル値との間のデジタル値に変換してもよい。   Moreover, in the said embodiment, when the control part 14 determines that the 1st calculating part 13 performed the process of updating at least one of a 1st digital value and a 2nd digital value for the predetermined number of times, a 1st calculating part 13 describes that the input voltage is converted into a digital value between the first digital value and the second digital value after the update process has been performed a predetermined number of times. However, the present invention is not limited to this. For example, when the difference between the first digital value and the second digital value becomes a predetermined difference, the first calculation unit 13 changes the input voltage to a digital value between the first digital value and the second digital value. It may be converted to a value.

また、実施の形態2では、第2演算部70は、ローパスフィルタ50で出力されるアナログ信号の振幅及び位相特性を補正する機能、デジタルオーディオ信号が入力され、デルタシグマ変調部20へ出力するデータと、ADコンバータ10から入力されるデータとの遅延を補正する機能並びに、誤差を演算する際に周波数に応じて異なる位相特性及び振幅特性を有していてもよい。   Further, in the second embodiment, the second arithmetic unit 70 has a function of correcting the amplitude and phase characteristics of the analog signal output from the low-pass filter 50, and a data that is input to the digital audio signal and output to the delta-sigma modulation unit 20 And a function of correcting a delay with respect to data input from the AD converter 10, and may have different phase characteristics and amplitude characteristics depending on the frequency when calculating an error.

また、本開示は、ADコンバータ10として実現できるだけでなく、ADコンバータ10を構成する制御部14が行うステップ(処理)を含む方法として実現できる。   In addition, the present disclosure can be realized not only as the AD converter 10 but also as a method including steps (processing) performed by the control unit 14 configuring the AD converter 10.

例えば、それらのステップは、コンピュータ(コンピュータシステム)によって実行されてもよい。そして、本開示は、それらの方法に含まれるステップを、コンピュータに実行させるためのプログラムとして実現できる。さらに、本開示は、そのプログラムを記録したCD−ROM等である非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体として実現できる。   For example, these steps may be performed by a computer (computer system). The present disclosure can be realized as a program for causing a computer to execute the steps included in these methods. Furthermore, the present disclosure can be realized as a non-transitory computer-readable recording medium such as a CD-ROM or the like on which the program is recorded.

例えば、本開示が、プログラム(ソフトウェア)で実現される場合には、コンピュータのCPU、メモリおよび入出力回路等のハードウェア資源を利用してプログラムが実行されることによって、各ステップが実行される。つまり、CPUがデータをメモリまたは入出力回路等から取得して演算したり、演算結果をメモリまたは入出力回路等に出力したりすることによって、各ステップが実行される。   For example, when the present disclosure is realized by a program (software), each step is executed by executing the program using hardware resources such as a computer CPU, a memory, and an input / output circuit. . That is, each step is executed by the CPU obtaining data from a memory or an input / output circuit or the like, and outputting the calculation result to the memory or the input / output circuit.

また、上記実施の形態のADコンバータ10に含まれる制御部14は、集積回路(IC:Integrated Circuit)であるLSI(Large Scale Integration)として実現されてもよい。   Further, the control unit 14 included in the AD converter 10 according to the above embodiment may be realized as an LSI (Large Scale Integration) which is an integrated circuit (IC: Integrated Circuit).

また、集積回路はLSIに限られず、専用回路または汎用プロセッサで実現されてもよい。プログラム可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)、または、LSI内部の回路セルの接続および設定が再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサが、利用されてもよい。   The integrated circuit is not limited to an LSI, and may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor. A programmable programmable gate array (FPGA) or a reconfigurable processor in which connection and setting of circuit cells inside the LSI can be reconfigured may be used.

さらに、半導体技術の進歩または派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて、ADコンバータ10に含まれる制御部14の集積回路化が行われてもよい。   Further, if an integrated circuit technology that replaces LSI appears due to the advancement of semiconductor technology or another derivative technology, naturally, the integrated circuit of the control unit 14 included in the AD converter 10 is performed using that technology. Also good.

以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面及び詳細な説明を提供した。   As described above, the embodiments have been described as examples of the technology in the present disclosure. For this purpose, the accompanying drawings and detailed description are provided.

したがって、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。   Accordingly, the constituent elements described in the accompanying drawings and the detailed description may include not only constituent elements essential for solving the problem but also constituent elements not essential for solving the problem. Therefore, it should not be immediately recognized that these non-essential components are essential as those non-essential components are described in the accompanying drawings and detailed description.

また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲又はその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。   Moreover, since the above-mentioned embodiment is for demonstrating the technique in this indication, a various change, substitution, addition, abbreviation, etc. can be performed in a claim or its equivalent range.

本開示は、AD変換を短時間で行うことを要求されるADコンバータに適用可能である。具体的には、音響機器、テレビ、携帯機器等の音を再生する装置に、本開示は適用可能である。   The present disclosure is applicable to an AD converter that is required to perform AD conversion in a short time. Specifically, the present disclosure is applicable to a device that reproduces sound such as an audio device, a television, and a portable device.

10 ADコンバータ
11 三角波生成部
11a マルチビットDAコンバータ
11b 積分器
12 コンパレータ
13 第1演算部
14 制御部
15 分周回路
20 デルタシグマ変調部
30 パルス幅変調部
40 電力増幅部
50 ローパスフィルタ
60 サンプルホールド回路
70 第2演算部
100 オーディオ信号増幅器
110 スピーカ
201〜203、301〜312 点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 AD converter 11 Triangular wave production | generation part 11a Multibit DA converter 11b Integrator 12 Comparator 13 1st calculating part 14 Control part 15 Frequency dividing circuit 20 Delta-sigma modulation part 30 Pulse width modulation part 40 Power amplification part 50 Low pass filter 60 Sample hold circuit 70 Second operation unit 100 Audio signal amplifier 110 Speaker 201 to 203, 301 to 312 points

Claims (5)

基準クロックを分周したクロックにより、第1デジタル値に応じた電圧まで上昇し、当該第1デジタル値よりも小さい第2デジタル値に応じた電圧まで下降する三角波信号を生成する三角波生成部と、
前記三角波生成部が生成した前記三角波信号と入力される入力電圧とを比較するコンパレータと、
少なくとも1回の前記基準クロックの立ち上がり又は立ち下がりのタイミングにおける前記コンパレータの比較結果に応じて、前記第1デジタル値と前記第2デジタル値との差が小さくなるように前記第1デジタル値及び前記第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を行う第1演算部と、を備え、
前記第1演算部は、前記入力電圧を前記更新する処理を行った後の前記第1デジタル値と前記第2デジタル値との間のデジタル値に変換する
ADコンバータ。
A triangular wave generating unit that generates a triangular wave signal that rises to a voltage corresponding to the first digital value and falls to a voltage corresponding to a second digital value that is smaller than the first digital value by a clock obtained by dividing the reference clock;
A comparator that compares the triangular wave signal generated by the triangular wave generation unit with an input voltage that is input;
The first digital value and the first digital value and the second digital value are reduced so that a difference between the first digital value and the second digital value is reduced according to a comparison result of the comparator at a timing of rising or falling of the reference clock at least once. A first arithmetic unit that performs a process of updating at least one of the second digital values,
The first operation unit converts the input voltage into a digital value between the first digital value and the second digital value after performing the process of updating the input voltage. AD converter.
さらに、前記第1演算部が前記更新する処理を予め定められた回数行ったか否かを判定する制御部を備え、
前記第1演算部が前記更新する処理を予め定められた回数行っていないと前記制御部が判定した場合、前記三角波生成部は、前記更新する処理後の前記第1デジタル値及び前記第2デジタル値に応じて前記三角波信号を再生成し、前記第1演算部は、前記タイミングにおける前記コンパレータの比較結果に応じて、前記第1デジタル値及び前記第2デジタル値の少なくとも一方を更新する処理を再度行い、
前記第1演算部が前記更新する処理を予め定められた回数行ったと前記制御部が判定した場合、前記第1演算部は、前記入力電圧を、前記更新する処理を予め定められた回数行った後の前記第1デジタル値と前記第2デジタル値との間のデジタル値に変換する
請求項1に記載のADコンバータ。
And a controller that determines whether or not the first calculation unit has performed the updating process a predetermined number of times.
When the control unit determines that the first calculation unit has not performed the update process a predetermined number of times, the triangular wave generation unit is configured to output the first digital value and the second digital value after the update process. The triangular wave signal is regenerated according to a value, and the first calculation unit updates at least one of the first digital value and the second digital value according to a comparison result of the comparator at the timing. Do it again,
When the control unit determines that the first calculation unit has performed the update process a predetermined number of times, the first calculation unit has performed the update process for the input voltage a predetermined number of times. The AD converter according to claim 1, wherein the AD converter converts the digital value between the first digital value and the second digital value later.
前記第1演算部が1回の前記タイミングにおける前記コンパレータの比較結果に応じて前記更新する処理を行う場合、
前記第1演算部は、
前記タイミングにおける前記三角波信号の電圧が前記入力電圧よりも大きい場合、前記第1デジタル値を前記タイミングにおける前記三角波信号の電圧に対応する値に更新し、
前記タイミングにおける前記三角波信号の電圧が前記入力電圧よりも小さい場合、前記第2デジタル値を前記タイミングにおける前記三角波信号の電圧に対応する値に更新する
請求項1又は2に記載のADコンバータ。
When the first calculation unit performs the update process according to the comparison result of the comparator at one timing,
The first calculation unit includes:
If the voltage of the triangular wave signal at the timing is greater than the input voltage, the first digital value is updated to a value corresponding to the voltage of the triangular wave signal at the timing,
The AD converter according to claim 1 or 2, wherein when the voltage of the triangular wave signal at the timing is smaller than the input voltage, the second digital value is updated to a value corresponding to the voltage of the triangular wave signal at the timing.
前記第1演算部が複数回の前記タイミングにおける前記コンパレータの比較結果に応じて前記更新する処理を行う場合、
前記第1演算部は、
前記三角波信号の電圧が前記入力電圧よりも大きくなる前記タイミングが1回の場合、前記第1デジタル値を当該1回の前記タイミングにおける前記三角波信号の電圧に対応する値に更新し、
前記三角波信号の電圧が前記入力電圧よりも大きくなる前記タイミングが複数回ある場合、前記第1デジタル値を当該複数回の前記タイミングにおける前記三角波信号の電圧に対応する値のうち最も小さい値に更新し、
前記三角波信号の電圧が前記入力電圧よりも小さくなる前記タイミングが1回の場合、前記第2デジタル値を当該1回の前記タイミングにおける前記三角波信号の電圧に対応する値に更新し、
前記三角波信号の電圧が前記入力電圧よりも小さくなる前記タイミングが複数回ある場合、前記第2デジタル値を当該複数回の前記タイミングにおける前記三角波信号の電圧に対応する値のうち最も大きい値に更新する
請求項1又は2に記載のADコンバータ。
When the first arithmetic unit performs the update process according to the comparison result of the comparator at the timing multiple times,
The first calculation unit includes:
When the timing at which the voltage of the triangular wave signal is greater than the input voltage is once, the first digital value is updated to a value corresponding to the voltage of the triangular wave signal at the one timing.
When the timing at which the voltage of the triangular wave signal becomes larger than the input voltage is multiple times, the first digital value is updated to the smallest value among the values corresponding to the voltage of the triangular wave signal at the multiple times of the timing. And
When the timing at which the voltage of the triangular wave signal becomes smaller than the input voltage is once, the second digital value is updated to a value corresponding to the voltage of the triangular wave signal at the one timing.
When the timing at which the voltage of the triangular wave signal becomes smaller than the input voltage is multiple times, the second digital value is updated to the largest value among the values corresponding to the voltage of the triangular wave signal at the multiple times of the timing. The AD converter according to claim 1 or 2.
デジタルオーディオ信号を当該デジタルオーディオ信号の量子化数よりも小さい量子化数で再サンプリングするデルタシグマ変調部と、
前記デルタシグマ変調部が出力する信号を、当該信号の振幅レベルの階調をパルス幅の階調とするパルス幅変調信号に変換するパルス幅変調部と、
前記パルス幅変調部が出力する信号を増幅する電力増幅部と、
前記電力増幅部が出力する信号のうち所定の遮断周波数より高い成分を低減させて出力するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタが出力する信号の電圧を保持するサンプルホールド回路と、
前記入力電圧として前記サンプルホールド回路が保持した電圧を前記デジタル値に変換する請求項1〜4のいずれか1項に記載のADコンバータと、
前記ADコンバータが出力する前記デジタル値と前記デジタルオーディオ信号との差分を演算する第2演算部と、を備え、
前記第2演算部は、
前記デジタル値よりも前記デジタルオーディオ信号の方が大きい場合、前記デジタルオーディオ信号から前記デジタル値を引いた値を当該デジタルオーディオ信号に加算して前記デルタシグマ変調部に出力し、
前記デジタル値よりも前記デジタルオーディオ信号の方が小さい場合、前記デジタル値から前記デジタルオーディオ信号を引いた値を当該デジタルオーディオ信号から減算して前記デルタシグマ変調部に出力する
オーディオ信号増幅器。
A delta-sigma modulator that resamples the digital audio signal with a quantization number smaller than the quantization number of the digital audio signal;
A pulse width modulation unit that converts a signal output from the delta-sigma modulation unit into a pulse width modulation signal having a gradation of an amplitude level of the signal as a gradation of a pulse width;
A power amplifying unit for amplifying a signal output from the pulse width modulation unit;
A low-pass filter that reduces and outputs a component higher than a predetermined cutoff frequency among the signals output by the power amplification unit;
A sample-and-hold circuit that holds the voltage of the signal output by the low-pass filter;
The AD converter according to any one of claims 1 to 4, which converts the voltage held by the sample hold circuit as the input voltage into the digital value;
A second calculator that calculates a difference between the digital value output from the AD converter and the digital audio signal;
The second calculation unit includes:
When the digital audio signal is larger than the digital value, a value obtained by subtracting the digital value from the digital audio signal is added to the digital audio signal and output to the delta-sigma modulation unit,
An audio signal amplifier that, when the digital audio signal is smaller than the digital value, subtracts a value obtained by subtracting the digital audio signal from the digital value from the digital audio signal and outputs the result to the delta-sigma modulation unit.
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