JP2018198407A - Incremental delta-sigma ad converter and ad conversion method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器およびAD変換方法に関する。 The present invention relates to an incremental delta-sigma AD converter and an AD conversion method.
従来、複数の積分回路を有し、アナログ信号をデジタル信号に変換するAD変換器において、予め定められた時間間隔で積分回路に蓄積された電荷をリセットするインクリメンタル型デルタシグマAD変換器が知られていた(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1 国際公開第2013/136676号
Conventionally, an incremental delta-sigma AD converter that has a plurality of integration circuits and converts an analog signal into a digital signal and resets the charge accumulated in the integration circuit at a predetermined time interval is known. (For example, refer to Patent Document 1).
このようなインクリメンタル型デルタシグマAD変換器は、複数の積分回路の積分動作後において、最終段の積分回路に残渣成分が存在することが知られている。インクリメンタル型デルタシグマAD変換器は、当該残差成分を考慮した場合、出力するデジタル信号に量子化誤差が発生してしまうことがある。そこで、当該残渣成分に対応する値を複数の積分回路にフィードバックすることにより、量子化誤差を高域に飛ばして後段のデジタルフィルタ等により帯域内のノイズを低減していた。しかしながら、残渣成分に対応する正確なフィードバック成分を生成することは困難であり、また、コストが増加していた。 Such an incremental type delta-sigma AD converter is known to have a residual component in the final stage integration circuit after the integration operation of a plurality of integration circuits. Incremental delta-sigma AD converters may cause quantization errors in the output digital signal when the residual component is taken into account. Thus, by feeding back the value corresponding to the residual component to a plurality of integration circuits, the quantization error is skipped to a high frequency, and the noise in the band is reduced by a digital filter or the like at the subsequent stage. However, it is difficult to generate an accurate feedback component corresponding to the residual component, and the cost is increased.
本発明の第1の態様においては、入力アナログ信号をデルタシグマ変調した変調デジタル信号を出力するデルタシグマ変換部と、変調デジタル信号をフィルタリングするデジタルフィルタ部と、を備え、デルタシグマ変換部は、縦続接続された複数のアナログ積分器を有し、入力アナログ信号に基づく信号を積分するアナログ積分と、予め定められた周期毎に、複数のアナログ積分器のうち、最終段のアナログ積分器が保持する積分値をリセットせず、前記最終段のアナログ積分器を除く残りのアナログ積分器が保持する積分値をリセットするリセット部とを有するインクリメンタル型デルタシグマAD変換器およびAD変換方法を提供する。 In a first aspect of the present invention, a delta-sigma conversion unit that outputs a modulated digital signal obtained by delta-sigma modulation of an input analog signal, and a digital filter unit that filters the modulated digital signal, the delta-sigma conversion unit includes: It has a plurality of cascaded analog integrators, and the analog integrator that integrates the signal based on the input analog signal and the analog integrator at the final stage among the plurality of analog integrators is held for each predetermined period There are provided an incremental delta-sigma AD converter and an AD conversion method having a reset unit that does not reset an integration value to be reset and resets an integration value held by the remaining analog integrators other than the last-stage analog integrator.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.
図1は、本実施形態に係るインクリメンタル型デルタシグマAD変換器10の構成例を示す。インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10は、内部の回路をリセットしつつ、入力端子12から入力するアナログ信号Ainをデジタル信号Doutに変換して出力端子14から出力する。インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10は、入力端子12と、出力端子14と、デルタシグマ変換部100と、デジタルフィルタ部190と、を備える。
FIG. 1 shows a configuration example of an incremental delta-
入力端子12は、入力アナログ信号Ainを入力する。入力端子12は、シングルエンド入力でよく、これに代えて、差動入力であってもよい。入力端子12が差動入力の場合、当該入力端子12は、正側入力から正側信号Ainpが、負側入力から負側信号Ainnが入力する。入力端子12は、入力した入力信号Ainをデルタシグマ変換部100に供給する。
出力端子14は、入力アナログ信号Ainに応じて当該インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10が変換したデジタル信号DOUTを出力する。出力端子14は、シングルエンド出力でよく、これに代えて、差動出力であってもよい。
The
デルタシグマ変換部100は、入力アナログ信号Ainをデルタシグマ変調した変調デジタル信号Yを出力する。デルタシグマ変換部100は、加算部120と、アナログ積分部130と、量子化部150と、DA変換部160と、リセット部170と、制御部180と、を有する。
Delta
加算部120は、入力端子12から入力する入力アナログ信号AinにDA変換部からのフィードバック信号を加算する。加算部120は、入力端子12が差動入力の場合、当該差動信号の正側信号Ainpおよび負側信号Ainpに、それぞれ符号の異なるフィードバック信号を加算してよい。加算部120は、加算結果をアナログ積分部130に供給する。
The
アナログ積分部130は、縦続接続された複数のアナログ積分器を有し、入力アナログ信号に基づく信号を積分する。アナログ積分部130は、加算部120の出力を積分する。アナログ積分部130は、積分した結果を出力信号として量子化部150に供給する。
The
量子化部150は、アナログ積分部130の出力信号を量子化する。量子化部150は、外部から供給されるクロック信号等に応じて、アナログ積分部130の積分結果を量子化し、積分結果に応じたビットストリームを出力する。量子化部150は、1ビット量子化器またはマルチビット量子化器を有してよい。即ち、量子化部150は、アナログ積分部130の出力信号を2値または多値のデジタル信号に量子化してよい。
The
例えば、量子化部150として1ビット量子化器を用いた場合、ビットストリームは、予め定められた数の1ビットデータ(デジタルコード)の列(シリアルデジタルコード)であり、当該デジタルコードを積算した値が入力信号Ainの振幅値に比例または略一致するデジタル値となる。量子化部150は、クロック信号毎に、出力信号および予め定められた閾値を比較し、当該閾値を超えたか否かに応じて、当該出力信号を1または0のデジタルコードに変換してよい。
For example, when a 1-bit quantizer is used as the
また、例えば、量子化部150としてMビット量子化器を用いた場合、ビットストリームは、予め定められた数のMビットデータ(デジタルコード)の列(シリアルデジタルコード)であり、当該デジタルコードを積算した値が入力信号Ainの振幅値に比例または略一致するデジタル値となる。量子化部150は、クロック信号毎に、Mビット分の比較器により出力信号および予め定められたMビットの閾値を比較し、各比較器が当該閾値を超えたか否かに応じて、当該出力信号をMビットのデジタルコードに変換してよい。
For example, when an M-bit quantizer is used as the
即ち、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10は、入力信号Ainを一定の変換サイクル毎にデジタル値へ変換するが、量子化部150は、1変換サイクルよりも速い、外部から供給されるクロック信号等に応じて、入力信号Ainに対応するシリアルデジタルコードを出力する。このように、クロック信号に同期した複数のサンプル毎に、入力信号Ainはデジタル値へ変換され、1変換サイクルに対するサンプリング数をオーバーサンプリング比とする。即ち、シリアルデジタルコードに含まれるデジタルコードの数は、オーバーサンプリング比に等しくなる。
That is, the incremental type delta-
例えば、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10のオーバーサンプリング比が60の場合、量子化部150は、1変換サイクル毎に60個のデジタルコードを含むシリアルデジタルコードを出力する。量子化部150は、量子化したデジタル信号YをDA変換部160およびデジタルフィルタ部190に供給する。
For example, when the oversampling ratio of the incremental delta-
DA変換部160は、量子化部150の出力に基づいてフィードバック信号を出力する。DA変換部160は、量子化部150が出力するデジタル信号Yを、対応するアナログ信号にDA変換し、変換したアナログ信号をフィードバック信号として加算部120へと供給する。フィードバック信号は、予め定められた基準電圧でよい。フィードバック信号については後述する。DA変換部160は、クロック信号と同期してデジタル信号Yをアナログ信号に変換してよい。
The
リセット部170は、予め定められた周期毎にアナログ積分部130が保持する積分値をリセットする。また、リセット部170は、アナログ積分部130をリセットするタイミングで、デジタルフィルタ部190もリセットしてよい。リセット部170は、当該インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10が入力信号Ainをデジタル値へ変換する毎に、アナログ積分部130およびデジタルフィルタ部190をリセットしてよい。リセット部170は、一例として、デジタル値への1変換サイクル毎に、アナログ積分部130およびデジタルフィルタ部190にリセット信号を供給してそれぞれリセットする。
The
制御部180は、デルタシグマ変換部100の動作を制御する。制御部180は、例えば、アナログ積分部130の動作を制御する。制御部180は、内部または外部から供給されるクロック信号等に応じて、デルタシグマ変換部100の制御動作を実行してよい。また、制御部180は、クロック発振器を有して、各部の制御動作を実行してもよい。
The
デジタルフィルタ部190は、量子化部150が出力する変調デジタル信号をフィルタリングする。デジタルフィルタ部190は、量子化部150から受け取ったデジタル信号Yをフィルタリングして出力する。デジタルフィルタ部190は、デジタル信号Yのビットストリームを積算してデジタル積分する積分フィルタでよい。この場合、デジタルフィルタ部190は、積算した値に予め定められた係数を乗じてデジタル値を演算してもよい。デジタルフィルタ部190は、クロック信号と同期してデジタル値を演算してよい。また、デジタルフィルタ部190は、リセット部170からリセット信号を受け取ったことに応じて、積算量をリセットしてよい。
The
また、デジタルフィルタ部190は、ローパスフィルタを有し、量子化部150で発生する量子化ノイズを低減させてよい。また、デジタルフィルタ部190は、デシメーションフィルタを有し、サンプリング周波数を低減させてもよい。デジタルフィルタ部190は、演算結果のデジタル値を出力端子14に供給する。出力端子14は、受け取ったデジタル値を、当該インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10のデジタル出力DOUTとして出力する。
Further, the
以上のように、本実施形態に係るインクリメンタル型デルタシグマAD変換器10は、リセット部170によるアナログ積分部130およびデジタルフィルタ部190のリセットと、入力信号Ainのデジタル出力への変換とを、クロック信号に同期して繰り返す。なお、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10は、リセット部170によるリセット動作が無ければ、デルタシグマAD変換器として動作してよい。
As described above, the incremental delta-
図2は、本実施形態に係るアナログ積分部130の構成例を示す。図2は、図1に示すインクリメンタル型デルタシグマAD変換器10のアナログ積分部130の一例である。図2は、加算部120から正側信号SPおよび負側信号SNによる差動信号がアナログ積分部130に入力する例を示す。アナログ積分部130は、複数のアナログ積分器と、複数のスイッチトキャパシタとを有する。
FIG. 2 shows a configuration example of the
図2に示すアナログ積分部130は、第1アナログ積分器210、第2アナログ積分器220、および第3アナログ積分器230の3つのアナログ積分器を含む例を示す。また、アナログ積分部130は、第1スイッチトキャパシタ240および第2スイッチトキャパシタ245の2つのスイッチトキャパシタを有する例を示す。
The
また、図2は、3つのアナログ積分器のそれぞれが、2つの入力端子と2つの出力端子をそれぞれ有し、差動信号を入力して差動信号を出力する例を示す。なお、アナログ積分器の2つの入力端子のうちの一方を第1入力端子とし、他方を第2入力端子とする。また、アナログ積分器の2つの出力端子のうちの一方を第1出力端子とし、他方を第2出力端子とする。 FIG. 2 shows an example in which each of the three analog integrators has two input terminals and two output terminals, and inputs a differential signal and outputs a differential signal. One of the two input terminals of the analog integrator is a first input terminal, and the other is a second input terminal. One of the two output terminals of the analog integrator is a first output terminal, and the other is a second output terminal.
アナログ積分器は、アナログ増幅器、帰還キャパシタ、およびリセットスイッチをそれぞれ含む。図2は、第1アナログ積分器210が、第1アナログ増幅器212、正側帰還キャパシタCi1p、負側帰還キャパシタCi1n、正側リセットスイッチ214、および負側リセットスイッチ216を含む例を示す。また、第2アナログ積分器220が、第2アナログ増幅器222、正側帰還キャパシタCi2p、負側帰還キャパシタCi2n、正側リセットスイッチ224、および負側リセットスイッチ226を含み、また、第3アナログ積分器230が、第3アナログ増幅器232、正側帰還キャパシタCi3p、負側帰還キャパシタCi3n、正側リセットスイッチ234、および負側リセットスイッチ236を含む例を示す。
The analog integrator includes an analog amplifier, a feedback capacitor, and a reset switch, respectively. FIG. 2 shows an example where the
アナログ増幅器は、正側入力端子および負側入力端子に入力される信号を増幅してそれぞれ出力する。アナログ増幅器は、例えば、差動入力型の増幅回路である。また、アナログ増幅器は、シングルエンド出力でよく、これに代えて、差動出力もよい。アナログ増幅器は、一例として、OPアンプである。図2は、第1アナログ積分器210、第2アナログ積分器220、および第3アナログ積分器230、の3つのアナログ積分器が、差動入力および差動出力のアナログ増幅器をそれぞれ含む例を示す。なお、図2において、アナログ増幅器の正側入力端子は、アナログ積分器の第1入力端子に、負側入力端子は、第2入力端子に接続されるものとする。
The analog amplifier amplifies and outputs signals input to the positive input terminal and the negative input terminal. The analog amplifier is, for example, a differential input type amplifier circuit. Further, the analog amplifier may be a single-ended output, and may instead be a differential output. As an example, the analog amplifier is an OP amplifier. FIG. 2 shows an example in which the three analog integrators of the
帰還キャパシタのそれぞれは、入力信号に応じた電荷を順次蓄積する。帰還キャパシタは、例えば、1サンプリング毎に、前段から後段へと電荷を順次蓄積する。一例として、正側信号SPに応じて、第1クロックにおいて正側帰還キャパシタCi1pに蓄積された電荷は、次の第2クロックにおいて正側帰還キャパシタCi2pで蓄積され、次の第3クロックにおいて正側帰還キャパシタCi3pで蓄積される。同様に、負側信号SNに応じて、第1クロックにおいて負側帰還キャパシタCi1nに蓄積された電荷は、次の第2クロックにおいて負側帰還キャパシタCi2nで蓄積され、次の第3クロックにおいて負側帰還キャパシタCi3nで蓄積される。 Each of the feedback capacitors sequentially accumulates charges corresponding to the input signal. For example, the feedback capacitor sequentially accumulates electric charges from the previous stage to the subsequent stage every sampling. As an example, in response to the positive signal SP, the positive charge stored in the feedback capacitor C i1p in the first clock is accumulated on the positive side feedback capacitor C i2p in the next second clock, in the next third clock Accumulated in the positive feedback capacitor C i3p . Similarly, in response to the negative signal SN, charges accumulated in the negative feedback capacitor C I1n in the first clock is accumulated on the negative side feedback capacitor C i2n in the next second clock, in the next third clock Accumulated in the negative feedback capacitor C i3n .
リセットスイッチは、リセット部170からの指示に応じて、帰還キャパシタに蓄積された電荷を放電させてアナログ積分器をそれぞれリセットする。リセットスイッチは、例えば、リセット部170から供給されるリセット信号に応じて、帰還キャパシタの端子間を接続し、蓄積された電荷を放電させる。図2の例は、リセット部170からの指示に応じて、正側リセットスイッチ214、負側リセットスイッチ216、正側リセットスイッチ224、負側リセットスイッチ226、正側リセットスイッチ234、および負側リセットスイッチ236がそれぞれオン状態に切り換わり、第1アナログ積分器210、第2アナログ積分器220、および第3アナログ積分器230をリセットする。
In response to an instruction from the
スイッチトキャパシタは、アナログ積分器の間に設けられ、前段に接続されたアナログ積分器に蓄積された電荷を後段に接続されたアナログ積分器へとそれぞれ伝達する。スイッチトキャパシタは、充放電用のキャパシタと、当該キャパシタの前段および後段に設けられるスイッチを含む。前段のスイッチは、キャパシタの一方の端子の接続先を、スイッチトキャパシタの前段回路および基準電位のいずれかに切り換える。後段のスイッチは、キャパシタの他方の端子の接続先を、スイッチトキャパシタの後段回路および基準電位のいずれかに切り換える。ここで、基準電位は、予め定められた電位でよく、一例として0Vである。 The switched capacitor is provided between the analog integrators, and transmits the charges accumulated in the analog integrator connected to the preceding stage to the analog integrator connected to the succeeding stage. The switched capacitor includes a charge / discharge capacitor and a switch provided in the front stage and the rear stage of the capacitor. The front-stage switch switches the connection destination of one terminal of the capacitor to either the front-stage circuit of the switched capacitor or the reference potential. The latter-stage switch switches the connection destination of the other terminal of the capacitor to either the latter-stage circuit of the switched capacitor or the reference potential. Here, the reference potential may be a predetermined potential, and is 0 V as an example.
スイッチトキャパシタは、例えば、一のクロックにおいて、キャパシタの一方の端子が前段のアナログ積分器に接続され、キャパシタの他方の端子が基準電位と接続されることで、前段に接続されるアナログ積分器の出力電荷を当該キャパシタが充電する。この場合、スイッチトキャパシタは、次のクロックにおいて、キャパシタの一方の端子が基準電位に接続され、キャパシタの他方の端子が後段のアナログ積分器と接続されることで、当該キャパシタが充電した電荷を後段のアナログ積分器へと放電する。 For example, in one clock, a switched capacitor is configured such that one terminal of a capacitor is connected to a previous analog integrator and the other terminal of the capacitor is connected to a reference potential, whereby an analog integrator connected to the previous stage is connected. The capacitor charges the output charge. In this case, in the switched capacitor, in the next clock, one terminal of the capacitor is connected to the reference potential, and the other terminal of the capacitor is connected to the subsequent analog integrator, so that the charge charged by the capacitor is transferred to the subsequent stage. To the analog integrator.
図2は、第1スイッチトキャパシタ240が、第1アナログ積分器210および第2アナログ積分器220の間に接続される例を示す。第1スイッチトキャパシタ240は、前段スイッチ242および後段スイッチ244を用いて、前段の正側帰還キャパシタCi1pに蓄積された電荷を、キャパシタCs2pが充電して、後段の正側帰還キャパシタCi2pへと放電して伝達する。この場合、同様に、第1スイッチトキャパシタ240は、前段の負側帰還キャパシタCi1nに蓄積された電荷を、キャパシタCs2nが充電して、後段の負側帰還キャパシタCi2nへと放電して伝達する。
FIG. 2 shows an example in which the first switched
また、図2は、第2スイッチトキャパシタ245が、第2アナログ積分器220および第3アナログ積分器230の間に接続される例を示す。第2スイッチトキャパシタ245は、前段スイッチ246および後段スイッチ248を用いて、前段の正側帰還キャパシタCi2pに蓄積された電荷を、キャパシタCs3pが充電して、後段の正側帰還キャパシタCi3pへと放電して伝達する。この場合、同様に、第2スイッチトキャパシタ245は、前段の負側帰還キャパシタCi2nに蓄積された電荷を、キャパシタCs3nが充電して、後段の負側帰還キャパシタCi3nへと放電して伝達する。
FIG. 2 shows an example in which the second switched
以上のように、アナログ積分部130は、複数のアナログ積分器が直列に接続され、正側信号SPおよび負側信号SNを、クロック毎に前段のアナログ積分器から後段のアナログ積分器へと電荷を順次蓄積して伝達する。アナログ積分部130は、最も後段のアナログ積分器の帰還キャパシタに蓄積された電荷を、量子化部150へと出力する。例えば、図2に示すアナログ積分部130は、3段のアナログ積分器を有するので、第1クロックで第1アナログ積分器210に蓄積された電荷は、第3クロックで第3アナログ積分器230に伝達されて量子化部150へと出力される。
As described above, the
また、制御部180は、アナログ積分部130に制御信号を供給して、このようなアナログ積分部130の動作を実行させる。制御部180は、一例として、予め定められた周波数のクロック信号を発生するクロック発振器を有し、アナログ積分部130にクロック信号を供給する。また、制御部180は、アナログ積分部130へのクロック信号の供給を停止して、アナログ積分部130の積分動作を停止させてよい。
In addition, the
なお、図2は、アナログ積分部130が3つのアナログ積分器を有する例を説明したが、これに代えて、アナログ積分部130は、2つ、または4以上のアナログ積分器を有してもよい。この場合、スイッチトキャパシタは、アナログ積分器の数に応じて、アナログ積分部130に1または3以上設けられてよい。これに代えて、アナログ積分部130は、1つのアナログ積分器を有してもよい。
Note that FIG. 2 illustrates an example in which the
以上の本実施形態に係るインクリメンタル型デルタシグマAD変換器10は、入力するアナログ信号を積分し、積分結果の量子化結果に応じて、当該入力するアナログ信号に基準電圧を加算または減算するフィードバック制御を実行する。これにより、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10は、入力するアナログ信号に応じたシリアルデジタルコードを精度よく出力することができる。また、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10は、このようなシリアルデジタルコードをデジタル処理して、アナログ信号に応じたデジタル信号を精度よく出力することができる。
The incremental delta-
インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10は、デルタシグマAD変換器とは異なり、一定の周期でアナログ積分部130に蓄積された電荷を放電してリセットする。これにより、一の変換サイクルにおいて変換されたデジタル値は、一の変換サイクルとは異なるサイクルで蓄積された電荷の影響を受けることなく、アナログ入力信号の値をより正確に変換した値にすることができる。
Unlike the delta sigma AD converter, the incremental delta
このようなインクリメンタル型デルタシグマAD変換器10のデジタル出力電圧について説明する。ここで、リセット部170によるリセット信号の供給からi番目のクロック信号における、入力端子12からの入力電圧をVin(i)、量子化部150のデジタル出力をY(i)とする。また、クロック信号は、1変換サイクルにおいてm回発生するものとする。ここで、アナログ積分部130の最終段の積分器が、1変換サイクルの最後に出力するアナログ出力をVout(m)とすると、Vout(m)は次式で示すことができる。
(数1)
Vout(m)=ΣΣ[C1・Σ{Vin(i)−Y(i)}]
=C1・ΣΣΣ{Vin(i)−Y(i)}
The digital output voltage of the incremental delta
(Equation 1)
V out (m) = ΣΣ [C 1 · Σ {V in (i) −Y (i)}]
= C 1 · ΣΣΣ {V in (i) −Y (i)}
ここで、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10が、1変換サイクルにおいてデジタル信号に変換すべきアナログ信号のアナログ電圧をVanaとする。例えば、入力端子12からの入力電圧が、1変換サイクルにおいてほぼ変動のない略一定の電圧の場合、または、サンプルホールド回路等による略一定のサンプリング電圧の場合、アナログ電圧Vanaは、当該略一定の電圧となる。また、入力端子12からの入力電圧が1変換サイクルにおいて変動した場合、アナログ電圧Vanaは、変動した電圧の1変換サイクルにおける平均値と略同一の値でよい。即ち、アナログ電圧Vanaは、i番目のクロック信号における入力電圧Vin(i)を用いて、次式のように示すことができる。
(数2)
Vana=C1・ΣΣΣVin(i)/(C1・ΣΣΣ)
Here, the analog voltage of the analog signal that the incremental delta-
(Equation 2)
V ana = C 1 · ΣΣΣV in (i) / (C 1 · ΣΣΣ)
(数1)式を変形して(数2)式に代入することにより、次式を得る。
(数3)
Vana={C1・ΣΣΣY(i)+Vout(m)}/(C1・ΣΣΣ)
By transforming (Equation 1) and substituting it into (Equation 2), the following equation is obtained.
(Equation 3)
V ana = {C 1 · ΣΣΣY (i) + V out (m)} / (C 1 · ΣΣΣ)
(数3)式の第1項は、量子化部150が量子化したデジタル信号Y(i)を、デジタルフィルタ部190が積算した結果に対応する。即ち、図1に示すインクリメンタル型デルタシグマAD変換器10は、入力するアナログ電圧Vanaに対して、(数3)式の第1項をAD変換結果として出力する。したがって、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10は、理論的には、(数3)式の第2項が不足した値を出力することになり、デジタル出力に量子化誤差を含むことがある。
The first term of the equation (3) corresponds to the result of the
なお、(数3)式の第2項は、(数1)式で示される、アナログ積分部130が1変換サイクルの最後に出力するアナログ出力である。したがって、アナログ積分部130の最終段の積分器の出力には、量子化ノイズとなりうる残渣成分が残っていることを示す。なお、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10は、アナログ積分部130が当該残渣成分を出力した後に、デジタルフィルタ部190の動作をクロック信号に応じて継続させてもよい。これにより、デジタルフィルタ部190は、当該残渣成分を積算するので、量子化誤差を低減させることができる。
Note that the second term of the equation (3) is an analog output output by the
しかしながら、この場合、デジタルフィルタ部190の積算動作を継続させるので、1変換サイクルの時間間隔を延長することになる。AD変換器は、変換速度がより速い方が望ましいので、1変換サイクルの長さを変えずに、量子化誤差を低減させることが望ましい。この場合、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10は、1変換サイクルの長さを変えずに量子化誤差を低減すべく、アナログ積分部130の残渣成分をフィードバックして加算する構成を有するものがある。このようなインクリメンタル型デルタシグマAD変換器10について次に説明する。
However, in this case, since the integration operation of the
図3は、デルタシグマ変換部100の比較例を示す。比較例のデルタシグマ変換部100において、図1に示されたデルタシグマ変換部100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
FIG. 3 shows a comparative example of the delta-
図3に示すアナログ積分部130は、簡略化して示したが、図2に示すアナログ積分部130と略同一の構成でよい。これに代えて、アナログ積分部130は、図2に示すアナログ積分部130の差動信号をシングルエンド信号に変更した構成であってもよい。また、図3は、第1アナログ積分器210、第2アナログ積分器220、および第3アナログ積分器230の増幅率を、それぞれ、b1、b2、およびb3として示す。本変形例のデルタシグマ変換部100は、ゲイン調整部310と、遅延素子320とを更に備える。
The
ゲイン調整部310は、アナログ積分部130が出力する信号を調整して出力する。ゲイン調整部310は、アナログ積分部130の増幅率の逆数程度に減衰させるように調整してよい。例えば、アナログ積分部130の増幅率がb1・b2・b3の場合、ゲイン調整部310は、アナログ積分部130の出力を略1/(b1・b2・b3)倍にして出力する。
The gain adjustment unit 310 adjusts and outputs the signal output from the
遅延素子320は、ゲイン調整部310が調整した信号を予め定められた時間を遅延させてから加算部120に供給する。即ち、ゲイン調整部310および遅延素子320は、アナログ積分部130の出力を調整して、当該アナログ積分部130の入力側にフィードバックさせる。ここで、ゲイン調整部310は、フィードバックした信号成分をアナログ積分部130が増幅して出力する信号電圧が、前回の変換サイクルにおける第3アナログ積分器230の残渣成分の電圧と略等しくなるように、ゲインを調整する。
The
また、遅延素子320は、今回よりも1つ前の変換サイクルにおける第3アナログ積分器230の出力が、今回の変換サイクルの第3アナログ積分器230の出力に重畳されるように、ゲイン調整部310の出力を遅延させる。このように、ゲイン調整部310および遅延素子320のフィードバック経路を設けることにより、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10は、理想的には、(数3)式の第1項および第2項を含めた値をAD変換結果として出力することができる。
In addition, the
このような残差成分をフィードバックする理想的な例について説明する。まず、表1は、フィードバックのないインクリメンタル型デルタシグマAD変換器による信号出力の一例を示す。
ここで、アナログ入力信号は、デジタル信号出力の1.5LSB(Least Significant Bit)に対応するDC信号とする。この場合、デジタル信号に変換された信号は、1LSBとなり、0.5LSBに対応するアナログ信号が、最終段のアナログ積分器に残渣成分として残ることになる。このように、アナログ入力信号に対応して変換されたデジタル信号は、変換回数とは無関係に常に1LSBとなってしまい、量子化誤差を含む結果となる。 Here, the analog input signal is a DC signal corresponding to a digital signal output of 1.5 LSB (Least Significant Bit). In this case, the signal converted into a digital signal becomes 1LSB, and an analog signal corresponding to 0.5LSB remains as a residual component in the analog integrator in the final stage. Thus, the digital signal converted corresponding to the analog input signal is always 1 LSB regardless of the number of conversions, resulting in a quantization error.
これに対して、残差成分を理想的にフィードバックさせたインクリメンタル型デルタシグマAD変換器による信号出力の一例を、表2に示す。
表2の例も、アナログ入力信号は、デジタル信号出力の1.5LSBに対応するDC信号とする。そして、1回目の変換においては、フィードバック信号が0なので、デジタル信号出力は、表1と同様に1LSBとなる。しかしながら、2回目の変換においては、最終段のアナログ積分器の残渣成分である0.5LSBに相当する信号がフィードバックされるので、入力信号は2LSBとなる。したがって、2回目の変換結果は、2LSBのアナログ入力信号に対応して、2LSBとなり、最終段のアナログ積分器の残渣成分は0となる。 In the example of Table 2, the analog input signal is a DC signal corresponding to 1.5 LSB of the digital signal output. In the first conversion, since the feedback signal is 0, the digital signal output is 1 LSB as in Table 1. However, in the second conversion, a signal corresponding to 0.5 LSB, which is a residual component of the analog integrator in the final stage, is fed back, so that the input signal is 2 LSB. Therefore, the second conversion result is 2LSB corresponding to the 2LSB analog input signal, and the residual component of the analog integrator in the final stage is 0.
3回目の変換においては、フィードバック信号が0なので、1回目の変換結果と同様の結果となる。また、4回目の変換においては、フィードバック信号が0.5LSBとなるので、2回目の変換結果と同様の結果となる。このように、アナログ入力信号に対応して変換されるデジタル信号出力は、1LSBおよび2LSBを交互に出力することになるので、当該デジタル信号出力を平均化すると略1.5LSBとなる。
In the third conversion, since the feedback signal is 0, the result is the same as the first conversion result. In the fourth conversion, the feedback signal is 0.5 LSB, so the result is the same as the second conversion result. Thus, since the digital signal output converted corresponding to the analog
即ち、残渣成分をフィードバックすることにより、量子化誤差を低減させてより入力アナログ信号に近い変換結果を取得できることがわかる。なお、平均化の処理は、デジタルフィルタ部190によるローパスフィルタ処理と略同一の処理でよい。これに代えて、または、これに加えて、フィルタリング処理を実行するデジタル回路を、デジタルフィルタ部190とは別個に設けてもよい。当該フィルタリング処理は、デルタシグマ変換部100が高域に変調したノイズを低減させてより正確な出力コードを取得することに相当する。
That is, it can be seen that by feeding back the residual component, it is possible to reduce the quantization error and obtain a conversion result closer to the input analog signal. The averaging process may be substantially the same as the low-pass filter process by the
図3に示す構成は、このような残渣成分をフィードバックするインクリメンタル型デルタシグマAD変換器10の一例である。しかしながら、図3のゲイン調整部310および遅延素子320は、1LSBに満たない微小な信号を、更に略1/(b1・b2・b3)倍に小さくしてフィードバック信号とするので、正確にフィードバック信号を転送することが困難になることがある。
The configuration shown in FIG. 3 is an example of an incremental delta-
例えば、アナログ積分部130の最終段の積分回路から残渣成分を取り出す場合、雑音に敏感な積分回路のアナログ出力に回路配線を追加するので、雑音の混入が発生してしまうことがある。この場合、フィードバック信号が変動してしまうので、雑音の大きさによっては、回路動作が不安定になることもある。また、フィードバック回路を追加および調整するコストも増加することになる。
For example, when a residual component is taken out from the final stage integration circuit of the
そこで、本実施形態に係るインクリメンタル型デルタシグマAD変換器10は、コストの増加を防止しつつ、理想的なフィードバック動作に近づけて量子化誤差を低減させる。このようなインクリメンタル型デルタシグマAD変換器10について次に説明する。
Therefore, the incremental delta-
図4は、本実施形態に係るデルタシグマ変換部100の構成例を示す。図4に示す本実施形態のデルタシグマ変換部100において、図1に示されたデルタシグマ変換部100の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
FIG. 4 shows a configuration example of the delta-
図4に示すアナログ積分部130は、簡略化して示したが、図2に示すアナログ積分部130と略同一の構成でよい。これに代えて、アナログ積分部130は、図2に示すアナログ積分部130の差動信号をシングルエンド信号に変更した構成であってもよい。また、図4は、第1アナログ積分器210、第2アナログ積分器220、および第3アナログ積分器230の増幅率を、それぞれ、b1、b2、およびb3として示す。
The
本実施形態のリセット部170は、予め定められた周期毎に、複数のアナログ積分器のうち、最終段のアナログ積分器が保持する積分値をリセットせず、当該最終段のアナログ積分器を除く残りのアナログ積分器が保持する積分値をリセットする。リセット部170は、当該インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10の一変換サイクル毎に、最終段のアナログ積分器を除くアナログ積分器に積分値をリセットさせるリセット信号を供給してよい。例えば、図4の例において、リセット部170は、一変換サイクル毎に、第1アナログ積分器210および第2アナログ積分器220に積分値をリセットさせるリセット信号する。
The
このように、本実施形態の最終段のアナログ積分器は、一変換サイクルが終了してもリセットされずに、残渣成分を次の変換サイクルに持ち越す。そして、アナログ積分部130の最終段のアナログ積分器は、一の変換サイクルにおいて保持した積分値を、次の変換サイクルで保持する積分値に加える。図4の例において、第3アナログ積分器230は、一の変換サイクルにおいて保持した積分値を、次の変換サイクルで保持する積分値に加えて量子化部150に出力する。
As described above, the analog integrator at the final stage of the present embodiment does not reset even after one conversion cycle is completed, and carries the residual component to the next conversion cycle. Then, the analog integrator at the final stage of the
これにより、一変換サイクルで最終段のアナログ積分器が保持した残差成分を、次の変換サイクルにおいて、当該最終段のアナログ積分器が積算する値に直接反映させることができる。即ち、本実施形態に係るデルタシグマ変換部100は、初段のアナログ積分器へとフィードバックすることなしに、一の変換サイクルにおける残渣成分を次の変換サイクルに反映させるので、フィードバック回路による雑音等の混入を防止することができる。このようなインクリメンタル型デルタシグマAD変換器10のタイミングチャートについて次に説明する。
As a result, the residual component held by the last-stage analog integrator in one conversion cycle can be directly reflected in the value accumulated by the last-stage analog integrator in the next conversion cycle. That is, the delta-
図5は、本実施形態に係るインクリメンタル型デルタシグマAD変換器10のタイミングチャートの一例を示す。図5は、時間軸方向に、各部が処理するデータまたは各部のタイミング信号を示す。
FIG. 5 shows an example of a timing chart of the incremental delta-
図5において、「φrst」と示した信号波形は、リセット部170が第1アナログ積分器210および第2アナログ積分器220に供給するリセット信号の一例を示す。例えば、リセット信号φrstがハイ電位の場合に、第1アナログ積分器210および第2アナログ積分器220がリセットされる。なお、リセット信号φrstがハイ電位になってから、次にハイ電位となるまでの間の期間を、一変換サイクルとしてよい。例えば、図5において、nと示すリセット信号φrstがハイ電位になってから、n+1と示すリセット信号φrstが次にハイ電位になるまでの期間を、一変換サイクルとする。
In FIG. 5, a signal waveform indicated as “φrst” indicates an example of a reset signal that the
図5において、「φs」および「φi」と示した信号は、複数のアナログ積分器を動作させるタイミング信号の一例を示す。例えば、複数のアナログ積分器は、信号φsがハイ電位のタイミングで入力する信号をサンプリングして、信号φiがハイ電位のタイミングでサンプリングした電荷を後段に転送する。 In FIG. 5, signals indicated by “φs” and “φi” are examples of timing signals for operating a plurality of analog integrators. For example, the plurality of analog integrators sample a signal input at a timing when the signal φs is at a high potential, and transfer the charge sampled at a timing when the signal φi is at a high potential to the subsequent stage.
図5において、「V1」、「V2]、および「V3」と示した信号は、複数のアナログ積分器が後段に転送する出力電圧の一例を示す。例えば、第1アナログ積分器210は、リセット信号φrstによってリセットされてから、信号φsが1番目にハイ電位になったことに応じてサンプリングした電圧を、b1倍に増幅してから電圧V1(1)として出力する。第1アナログ積分器210は、信号φiが1番目にハイ電位になったことに応じて、電圧V1(1)を出力する。このように、第1アナログ積分器210は、信号φsがi番目にハイ電位になったことに応じてサンプリングした電圧のb1倍の電圧を、信号φiがi番目にハイ電位になったことに応じて、電圧V1(i)として出力する。
In FIG. 5, signals indicated as “V1”, “V2”, and “V3” indicate examples of output voltages that are transferred to a subsequent stage by a plurality of analog integrators. For example, after the
また、第2アナログ積分器220は、リセット信号φrstによってリセットされてから、信号φsが2番目にハイ電位になったことに応じてサンプリングした電圧V1(1)を、b2倍に増幅してから電圧V2(1)として出力する。第2アナログ積分器220は、信号φiが2番目にハイ電位になったことに応じて、電圧V2(1)を出力する。このように、第2アナログ積分器220は、信号φsがi+1番目にハイ電位になったことに応じてサンプリングした電圧V1(i−1)のb2倍の電圧を、信号φiがi+1番目にハイ電位になったことに応じて、電圧V2(i)として出力する。
The
また、第3アナログ積分器230は、リセット信号φrstによってリセットされてから、信号φsが3番目にハイ電位になったことに応じてサンプリングした電圧V2(1)を、b3倍に増幅してから電圧V3(1)として出力する。第3アナログ積分器230は、信号φiが3番目にハイ電位になったことに応じて、電圧V3(1)を出力する。ここで、第3アナログ積分器230は、リセット信号φrstでリセットされないので、前回の変換サイクルにおける残渣成分V3(i)_n−1を電圧b3・V2(1)に加算して電圧V3(1)として出力する。
Further, after the
即ち、第3アナログ積分器230は、信号φsがi+2番目にハイ電位になったことに応じてサンプリングした電圧V2(i−1)を、b3倍に増幅してから残渣成分V3(i)_n−1を加算する。そして、第3アナログ積分器230は、電圧b3・V2(i−1)+V3(i)_n−1を、信号φiがi+2番目にハイ電位になったことに応じて、電圧V3(i)として出力する。また、第3アナログ積分器230は、今回の変換サイクルにおける残渣成分をV3(i)_nとして保持する。
That is, the
このように、第3アナログ積分器230は、次の変換サイクルにおいて、保持した残渣成分を更に小さい信号に変換することなく、サンプリングした電圧に直接足しこむので、誤差の発生を低減させることができる。また、デルタシグマ変換部100は、フィードバック経路を介して初段の第1アナログ積分器210に残渣成分に基づく信号を供給することなしに、リセット信号の有無により当該フィードバックと同様の算出結果を出力できるので、簡便で雑音の発生を低減させる構成にすることができる。
In this way, in the next conversion cycle, the
なお、第3アナログ積分器230は、前回の変換サイクルの残渣成分を今回サンプリングした電圧に足しこむ例を説明したが、これに限定されることはない。第3アナログ積分器230は、保持した残渣成分に演算を施してからサンプリングした電圧に足してよい。例えば、アナログ積分部130の最終段のアナログ積分器は、一の変換サイクルにおいて保持した積分値を予め定められた増幅度で増幅して、次の変換サイクルで保持する積分値に加える。
In addition, although the
一例として、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10が、一変換サイクルにおいて入力アナログ信号を複数回サンプルホールドする場合、サンプルホールドする回数分だけ、最終段のアナログ積分器は、残渣成分を増幅する。以上のように、本実施形態に係るインクリメンタル型デルタシグマAD変換器10は、リセット信号の有無およびアナログ増幅器の増幅度の調節により、積分器の残渣成分を正確に考慮して、量子化誤差を低減させることができる。
As an example, when the incremental delta-
以上の本実施形態に係るインクリメンタル型デルタシグマAD変換器10は、フィードフォワード回路等を更に設けてもよい。図6は、本実施形態に係るインクリメンタル型デルタシグマAD変換器10の変形例を示す。図6は、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10が分岐部112とフィードフォワード部140とを更に備える構成を示す。
The incremental delta-
分岐部112は、入力アナログ信号を伝送する伝送ラインを分岐し、分岐した一方をアナログ積分部130に入力させる。分岐部112は、分岐した他方をフィードフォワード部140に入力させる。
The branching
フィードフォワード部140は、入力アナログ信号を量子化部150へと伝達する。フィードフォワード部140は、分岐部112が分岐した他方の入力アナログ信号を量子化部150へと伝達する。フィードフォワード部140は、アナログ積分部130が複数のアナログ積分器を含む場合、複数のアナログ積分器のそれぞれの積分結果のうちの一部を量子化部150へ伝達してもよい。このようなフィードフォワード部140と、フィードフォワード部に接続される量子化部150について次に説明する。
The
図7は、本実施形態に係るインクリメンタル型デルタシグマAD変換器10のフィードフォワード部140および量子化部150の構成例を示す。フィードフォワード部140は、分岐部112で分岐された正側信号AINPおよび負側信号AINNによる差動信号を量子化部150に伝達する。フィードフォワード部140は、正側キャパシタCsffp、負側キャパシタCsffn、前段スイッチ142、および後段スイッチ144を含む。
FIG. 7 shows a configuration example of the
前段スイッチ142は、制御部180の制御信号に応じて、正側キャパシタCsffpの一方の端子を、アナログ信号AINPが入力する入力端子および基準電位のいずれかに切り換える。また、前段スイッチ142は、制御部180の制御信号に応じて、負側キャパシタCsffnの一方の端子を、アナログ信号AINNが入力する入力端子および基準電位のいずれかに切り換える。
The pre-stage switch 142 switches one terminal of the positive side capacitor C sfp to either an input terminal to which the analog signal AINP is input or a reference potential in accordance with a control signal of the
前段スイッチ142は、例えば、制御部180が供給する信号φsffがハイ電位のタイミングにおいて、正側キャパシタCsffpおよび負側キャパシタCsffnの一方の端子を、それぞれ入力端子に接続する。この場合、前段スイッチ142は、信号φsffがロー電位のタイミングにおいて、正側キャパシタCsffpおよび負側キャパシタCsffnの一方の端子と、対応する入力端子との間のそれぞれの電気的接続を切断する。
For example, the front-stage switch 142 connects one terminal of each of the positive-side capacitor C sffp and the negative-side capacitor C sffn to the input terminal at the timing when the signal φsff supplied by the
また、前段スイッチ142は、制御部180が供給する信号φiffがハイ電位のタイミングにおいて、正側キャパシタCsffpおよび負側キャパシタCsffnの一方の端子を、それぞれ基準電位に接続する。この場合、前段スイッチ142は、信号φiffがロー電位のタイミングにおいて、正側キャパシタCsffpおよび負側キャパシタCsffnの一方の端子と、基準電位との間のそれぞれの電気的接続を切断する。
Further, the pre-stage switch 142 connects one terminal of the positive side capacitor C sffp and the negative side capacitor C sffn to the reference potential at the timing when the signal φiff supplied from the
後段スイッチ144は、制御部180の制御信号に応じて、正側キャパシタCsffpおよび負側キャパシタCsffnの他方の端子を、量子化部150および基準電位のいずれかにそれぞれ切り換える。
The post-
後段スイッチ144は、例えば、信号φsffがハイ電位のタイミングにおいて、正側キャパシタCsffpおよび負側キャパシタCsffnの他方の端子を基準電位に接続し、信号φsffがロー電位のタイミングにおいて、当該他方の端子および基準電位の電気的接続を切断する。また、後段スイッチ144は、例えば、信号φiffがハイ電位のタイミングにおいて、正側キャパシタCsffpおよび負側キャパシタCsffnの他方の端子を量子化部150にそれぞれ接続し、信号φsffがロー電位のタイミングにおいて、当該他方の端子および量子化部150の電気的接続を切断する。
For example, the
以上のように、フィードフォワード部140は、制御部180から供給される信号φsffおよび信号φiffに応じて、入力アナログ信号のサンプリングおよび転送を繰り返す。なお、制御部180は、例えば、信号φsffがハイ電位の期間に信号φiffをロー電位とし、信号φsffがロー電位の期間に信号φiffをハイ電位としてよい。即ち、フィードフォワード部140は、信号φsffがハイ電位かつ信号φiffがロー電位の期間をサンプリング期間とし、信号φsffがロー電位かつ信号φiffがハイ電位の期間を転送期間とする。なお、信号φsffは、図5に示した信号φsと略同一の信号でよい。また、信号φiffは、図5に示した信号φiと略同一の信号でよい。
As described above, the
量子化部150は、前段回路152および量子化器154を有する。前段回路152は、フィードフォワード部140から供給される信号と、アナログ積分部130から供給される信号とを加算する。前段回路152は、第1回路250、第2回路260、第3回路270、および第4回路280を含む。
The
第1回路250は、スイッチトキャパシタを含み、フィードフォワード部140からのアナログ信号AINPおよびAINNを、量子化器154へと伝達する。第1回路250のスイッチトキャパシタは、一例として、第1スイッチ252、キャパシタC0ffp、およびキャパシタC0ffnを含む。
第1スイッチ252は、例えば、制御部180の制御信号に応じて、キャパシタC0ffpの一方の端子を、アナログ信号AINPが入力する入力端子および基準電位のいずれかに切り換える。また、キャパシタC0ffpの他方の端子は、量子化器154に接続される。キャパシタC0ffpは、一例として、第1タイミングにおいて一方の端子が入力端子に接続され、アナログ入力信号を充電する。そして、キャパシタC0ffpは、第2タイミングにおいて、一方の端子が基準電位に接続され、充電したアナログ入力信号を量子化器154へと放電する。
For example, the
第1スイッチ252は、同様に、制御部180の制御信号に応じて、キャパシタC0ffnの一方の端子を、アナログ信号AINNが入力する入力端子および基準電位のいずれかに切り換える。キャパシタC0ffnは、第1タイミングにおいて、一方の端子が入力端子に接続され、アナログ入力信号を充電する。そして、キャパシタC0ffnは、第2タイミングにおいて、一方の端子が基準電位に接続され、充電したアナログ入力信号を量子化器154へと放電する。
Similarly, the
第2回路260、第3回路270、および第4回路280は、第1回路250と略同様に、それぞれスイッチトキャパシタを含み、入力する信号を量子化器154へと伝達する。例えば、第2回路260は、図2で説明した第1アナログ積分器210のアナログ出力信号INT10PおよびINT10Nを、量子化器154へと伝達する。また、第3回路270は、図2で説明した第2アナログ積分器220のアナログ出力信号INT20PおよびINT20Nを、量子化器154へと伝達してよい。また、第4回路280は、図2で説明した第3アナログ積分器230のアナログ出力信号INT30PおよびINT30N、即ち、アナログ積分部130の出力信号を、量子化器154へと伝達する。
The second circuit 260, the
第2回路260は、一例として、第2スイッチ262、キャパシタC1ffp、およびキャパシタC1ffnを含む。第2スイッチ262は、制御部180の制御信号に応じて、正側のキャパシタC1ffpの一方の端子を、第1アナログ積分器210が信号INT10Pを出力する第1出力端子および基準電位のいずれかに切り換える。また、キャパシタC1ffpの他方の端子は、量子化器154に接続される。例えば、キャパシタC1ffpは、第1タイミングにおいて、一方の端子が出力端子に接続され、信号INT10Pを充電する。そして、キャパシタC1ffpは、第2タイミングにおいて、一方の端子が基準電位に接続され、充電した信号を量子化器154へと放電する。
As an example, the second circuit 260 includes a
第2スイッチ262は、同様に、制御部180の制御信号に応じて、負側のキャパシタC1ffnの一方の端子を、第1アナログ積分器210が信号INT10Nを出力する第2出力端子および基準電位のいずれかに切り換える。また、キャパシタC1ffnの他方の端子は、量子化器154に接続される。例えば、キャパシタC1ffnは、第1タイミングにおいて、一方の端子が出力端子に接続され、信号INT10Nを充電する。そして、キャパシタC1ffnは、第2タイミングにおいて、一方の端子が基準電位に接続され、充電した信号を量子化器154へと放電する。
Similarly, according to the control signal of the
第3回路270は、一例として、第3スイッチ272、キャパシタC2ffp、およびキャパシタC2ffnを含む。第3スイッチ272は、制御部180の制御信号に応じて、正側のキャパシタC2ffpの一方の端子を、第2アナログ積分器220が信号INT20Pを出力する第1出力端子および基準電位のいずれかに切り換える。また、キャパシタC2ffpの他方の端子は、量子化器154に接続される。例えば、キャパシタC2ffpは、第1タイミングにおいて、一方の端子が出力端子に接続され、信号INT20Pを充電する。そして、キャパシタC2ffpは、第2タイミングにおいて、一方の端子が基準電位に接続され、充電した信号を量子化器154へと放電する。
For example, the
第3スイッチ272は、同様に、制御部180の制御信号に応じて、負側のキャパシタC2ffnの一方の端子を、第2アナログ積分器220が信号INT20Nを出力する第2出力端子および基準電位のいずれかに切り換える。また、キャパシタC2ffnの他方の端子は、量子化器154に接続される。例えば、キャパシタC2ffnは、第1タイミングにおいて、一方の端子が出力端子に接続され、信号INT20Nを充電する。そして、キャパシタC2ffnは、第2タイミングにおいて、一方の端子が基準電位に接続され、充電した信号を量子化器154へと放電する。
Similarly, the
第4回路280は、一例として、第4スイッチ282、キャパシタC3ffp、およびキャパシタC3ffnを含む。第4スイッチ282は、制御部180の制御信号に応じて、正側のキャパシタC3ffpの一方の端子を、第3アナログ積分器230が信号INT30Pを出力する第1出力端子および基準電位のいずれかに切り換える。また、キャパシタC3ffpの他方の端子は、量子化器154に接続される。例えば、キャパシタC3ffpは、第1タイミングにおいて、一方の端子が出力端子に接続され、信号INT30Pを充電する。そして、キャパシタC3ffpは、第2タイミングにおいて、一方の端子が基準電位に接続され、充電した信号を量子化器154へと放電する。
As an example, the
第4スイッチ282は、同様に、制御部180の制御信号に応じて、負側のキャパシタC3ffnの一方の端子を、第3アナログ積分器230が信号INT30Nを出力する第2出力端子および基準電位のいずれかに切り換える。また、キャパシタC3ffnの他方の端子は、量子化器154に接続される。例えば、キャパシタC3ffnは、第1タイミングにおいて、一方の端子が出力端子に接続され、信号INT30Nを充電する。そして、キャパシタC3ffnは、第2タイミングにおいて、一方の端子が基準電位に接続され、充電した信号を量子化器154へと放電する。
Similarly, the
量子化器154は、前段回路152から供給される信号を量子化する。量子化器154は、1ビット量子化器またはマルチビット量子化器でよい。
The
制御部180は、一例として、以上の第1回路250、第2回路260、第3回路270、および第4回路280に対して、信号φiがハイ電位のタイミングで充電動作を、信号φsがハイ電位のタイミングで放電動作を実行させる。以上のように、フィードフォワード部140および量子化器154は、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10に入力する信号と、アナログ積分部130が有するアナログ積分器がそれぞれ出力する信号とを、フィードフォワード信号として、量子化器154へと伝達する。このようなフィードフォワード信号により、量子化器154がクロック毎に出力するデジタルコードは、より高速にアナログ入力信号を反映させたものにすることができる。
As an example, the
なお、第2回路260および第3回路270は、第1回路250の例のように、フィードフォワード部140を介して入力する信号を量子化器154へと伝達してよい。これに代えて、第1回路250は、第2回路260および第3回路270のように、フィードフォワード部140を介さずに、入力する信号を量子化器154へと伝達してよい。
Note that the second circuit 260 and the
また、図7は、複数の信号をフィードフォワード信号とした例を示したが、これに限定されることはない。入力アナログ信号と、アナログ積分部130が有するアナログ積分器がそれぞれ出力する信号とのうち、少なくとも1つの信号を、フィードフォワード信号として量子化器154へと伝達してよい。
FIG. 7 shows an example in which a plurality of signals are feedforward signals, but the present invention is not limited to this. At least one of the input analog signal and the signal output from the analog integrator included in the
以上の本実施形態に係るインクリメンタル型デルタシグマAD変換器10は、サンプルホールド回路等を更に設けてもよい。図8は、本実施形態に係るサンプルホールド部110およびDA変換部160の構成例を示す。図8は、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10の前段に設けられるフィードフォワード回路の一例を示す。また、図8に示すDA変換部160は、図1に示したDA変換部160のより詳細な構成例を示す。なお、図8は、サンプルホールド部110に差動信号が入力される例を示す。
The incremental delta-
サンプルホールド部110は、1または複数のスイッチトキャパシタを含み、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10に入力する入力信号AINPおよびAINNをサンプリングする。サンプルホールド部110は、オーバーサンプリング比Nと略同一の数のスイッチトキャパシタを含んでよい。複数のスイッチトキャパシタは、キャパシタCs1pjと、キャパシタCs1njと、各キャパシタの前段および後段に切換スイッチをそれぞれ有する。なお、jは、1からmまでの自然数とし、mは、オーバーサンプリング比Nと略同一の値とする。
The
キャパシタCs1pjの前段のスイッチは、キャパシタCs1pjの一方の端子を、アナログ信号AINPが入力する入力端子および基準電位のいずれかに切り換える。また、キャパシタCs1pjの後段のスイッチは、キャパシタCs1pjの他方の端子を、基準電位および加算部120のいずれかに切り換える。ここで、基準電位は、予め定められた電位でよく、一例として0Vである。
The switch in the previous stage of the capacitor C s1pj switches one terminal of the capacitor C s1pj to either the input terminal to which the analog signal AINP is input or the reference potential. The switch at the subsequent stage of the capacitor C s1pj switches the other terminal of the capacitor C s1pj to either the reference potential or the
同様に、キャパシタCs1njの前段のスイッチは、キャパシタCs1njの一方の端子を、アナログ信号AINNが入力する入力端子および基準電位のいずれかに切り換える。また、キャパシタCs1njの後段のスイッチは、キャパシタCs1njの他方の端子を、基準電位および加算部120のいずれかに切り換える。
Similarly, the switch in the previous stage of the capacitor C s1nj switches one terminal of the capacitor C s1nj to either the input terminal to which the analog signal AINN is input or the reference potential. Further , the switch at the subsequent stage of the capacitor C s1nj switches the other terminal of the capacitor C s1nj to either the reference potential or the
制御部180は、このようなサンプルホールド部110の複数のスイッチトキャパシタに信号φtをそれぞれ供給して制御する。制御部180は、例えば、第1タイミング(一例として、信号φtがハイ電位)において、キャパシタCs1pjの一方の端子を入力端子AINPに接続させ、他方の端子を基準電位に接続させて、正側のアナログ入力信号を充電する。この場合、制御部180は、第1タイミングにおいて、キャパシタCs1njの一方の端子を入力端子AINNに接続させ、他方の端子を基準電位に接続させて、負側のアナログ入力信号を充電する。
The
本実施形態において、このような第1タイミングを、トラッキング周期とする。即ち、制御部180は、予め定められたトラッキング周期において複数のスイッチトキャパシタに入力信号をそれぞれ充電させる。
In the present embodiment, such a first timing is set as a tracking period. That is, the
また、制御部180は、j番目のキャパシタCs1njを、トラッキング周期からj番目にずれたタイミング(信号φijがハイ電位)において、一方の端子を基準電位に接続させ、他方の端子を加算部120に接続させ、充電した正側のアナログ入力信号をアナログ積分部130へと順次放電する。同様に、制御部180は、j番目のキャパシタCs1pjを、第1タイミングからj番目にずれたタイミングにおいて、一方の端子を基準電位に接続させ、他方の端子を加算部120に接続させ、充電した負側のアナログ入力信号をアナログ積分部130へと順次放電する。
Further, the
本実施形態において、このように制御部180が複数のスイッチトキャパシタを放電させるタイミングを、コンバージョン周期とする。即ち、制御部180は、予め定められたコンバージョン周期において複数のスイッチトキャパシタに充電した電荷をアナログ積分部130に順次転送させる。ここで、1変換サイクル(第1周期)は、トラッキング周期およびコンバージョン周期の和である。
In the present embodiment, the timing at which the
また、複数のスイッチトキャパシタは、第1周期において、N回のサンプリングを実行し、N回のサンプリング結果を出力してよい。また、サンプルホールド部110は、第1周期に対するサンプリング数の比であるオーバーサンプリング比Nと、同数のスイッチトキャパシタを有してよい。この場合、N個のスイッチトキャパシタは、アナログ積分部130への電荷の転送動作を、コンバージョン周期内で完了させるように、順次実行してよい。なお、スイッチトキャパシタの数Nは、1変換サイクルにおいて量子化部150が出力するデジタル信号の数jと同一であってよい。
Further, the plurality of switched capacitors may perform N samplings and output N sampling results in the first period. The
制御部180は、一例として、複数のスイッチトキャパシタを、第1クロックにおいてそれぞれアナログ入力信号を充電させ、第1クロック以降の対応するクロック信号に応じて、充電したアナログ入力信号をアナログ積分部130へと順次放電させる。これにより、サンプルホールド部110は、第1クロックにおいて複数のスイッチトキャパシタがそれぞれサンプリングした略同一のアナログ値を、第1クロック以降において、入力アナログ信号としてデルタシグマ変換部100へと順次供給することができる。即ち、サンプルホールド部110は、アナログ信号が高速に変化しても、一のタイミングの値を保持してデジタル値へと変換することができる。
For example, the
DA変換部160は、第1基準電圧REFPと、第2基準電圧REFNと、キャパシタCfbpと、キャパシタCfbnと、第1スイッチ部162と、第2スイッチ部164と、第3スイッチ部166と、を有する。第1基準電圧REFPおよび第2基準電圧REFNは、絶対値が略同一の電圧値を有し、極性が互いに逆となる電圧をそれぞれ出力する。一例として、第1基準電圧REFPは、正極性の電圧を出力し、第2基準電圧REFNは、負極性の電圧を出力する。
The
第1スイッチ部162は、キャパシタCfbpの一方の端子を、第1基準電圧REFPおよび基準電位のいずれかに切り換える。また、第1スイッチ部162は、キャパシタCfbnの一方の端子を、第2基準電圧REFNおよび基準電位のいずれかに切り換える。例えば、制御部180が供給する信号φsがハイ電位のタイミングにおいて、キャパシタCfbpの一方の端子は第1基準電圧REFPに接続し、キャパシタCfbnの一方の端子は第2基準電圧REFNに接続する。この場合、制御部180が供給する信号φiがハイ電位のタイミングにおいて、キャパシタCfbpの一方の端子およびキャパシタCfbnの一方の端子は、基準電位に接続する。
The
第2スイッチ部164は、キャパシタCfbpおよびキャパシタCfbnの他方の端子を、基準電位に接続するか否かを切り換える。第2スイッチ部164は、例えば、信号φsがハイ電位のタイミングにおいて、キャパシタCfbpおよびキャパシタCfbnの他方の端子を基準電位に接続し、信号φiがハイ電位のタイミングにおいて、当該他方の端子および基準電位の電気的接続を切断する。制御部180は、第1スイッチ部162および第2スイッチ部164を制御して、信号φsがハイ電位のタイミングにおいて、キャパシタCfbpおよびキャパシタCfbnと対応する基準電圧とをそれぞれ接続し、基準電圧およびキャパシタの容量に応じた電荷を充電する。
The second switch unit 164 switches whether to connect the other terminal of the capacitor C fbp and the capacitor C fbn to the reference potential. For example, the second switch unit 164 connects the other terminal of the capacitor C fbp and the capacitor C fbn to the reference potential at the timing when the signal φs is at the high potential, and the other terminal at the timing when the signal φi is at the high potential. Disconnect the reference potential electrical connection. The
第3スイッチ部166は、キャパシタCfbpおよびキャパシタCfbnの他方の端子を、加算部120に接続するか否かを切り換える。第3スイッチ部166は、例えば、信号φiがハイ電位のタイミングにおいて、キャパシタCfbpおよびキャパシタCfbnの他方の端子を加算部120に接続し、信号φsがハイ電位のタイミングにおいて、当該他方の端子および加算部120の電気的接続を切断する。制御部180は、第3スイッチ部166を制御して、第1基準電圧REFPおよび第2基準電圧REFNに応じてキャパシタCfbpおよびキャパシタCfbnにそれぞれ充電された電荷を加算部120にそれぞれ供給する。
The
また、第3スイッチ部166は、量子化部150から供給されるデジタル信号Yに応じて、キャパシタCfbpおよびキャパシタCfbnの他方の端子の接続先を切り換える。ここで、キャパシタCfbpおよびキャパシタCfbnの接続先である加算部120は、サンプルホールド部110から受け取る差動信号に対応して、当該差動信号の正側信号および負側信号にそれぞれフィードバック信号を伝送する経路を有する。
The
第3スイッチ部166は、例えば、デジタル信号Yのデジタルコードが「0」の場合、キャパシタCfbpに充電された第1基準電圧REFPに応じた電荷を、差動信号の正側信号に加算させるように接続を切り換える。この場合、第3スイッチ部166は、キャパシタCfbnに充電された第2基準電圧REFNに応じた電荷を、差動信号の負側信号に加算させるように接続を切り換える。一例として、「0」のデジタルコードに応じて信号φipがハイ電位となった場合、第3スイッチ部166は、当該タイミングにおいて、キャパシタCfbpの他方の端子を正側信号の伝送線路に接続し、キャパシタCfbnの他方の端子を負側信号の伝送線路に接続する。
For example, when the digital code of the digital signal Y is “0”, the
また、第3スイッチ部166は、例えば、デジタル信号Yのデジタルコードが「1」の場合、キャパシタCfbpに充電された第1基準電圧REFPに応じた電荷を、差動信号の負側信号に加算させるように接続を切り換える。この場合、第3スイッチ部166は、キャパシタCfbnに充電された第2基準電圧REFNに応じた電荷を、差動信号の正側信号に加算させるように接続を切り換える。一例として、「1」のデジタルコードに応じて信号φinがハイ電位となった場合、第3スイッチ部166は、当該タイミングにおいて、キャパシタCfbpの他方の端子を負側信号の伝送線路に接続し、キャパシタCfbnの他方の端子を正側信号の伝送線路に接続する。
For example, when the digital code of the digital signal Y is “1”, the
このように、DA変換部160は、量子化部150が出力するデジタル信号「0」に応じて、正の基準電圧に応じたアナログ信号をフィードバック信号として加算部120に出力し、当該フィードバック信号を差動信号に加算させる。また、DA変換部160は、量子化部150が出力するデジタル信号「1」に応じて、負の基準電圧に応じたアナログ信号をフィードバック信号として加算部120に出力し、当該フィードバック信号を差動信号に加算させる。
As described above, the
以上のように、制御部180は、サンプルホールド部110およびDA変換部160を制御することにより、基準電圧を加算または減算するフィードバック信号を入力アナログ信号に重畳して、アナログ積分部130に供給する。図8は、加算部120からアナログ積分部130に供給する正側信号をSP、負側信号をSNとした。このように、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10は、サンプルホールド部110を備えることにより、高速なアナログ信号等をサンプリングしてデジタル信号に変換することができる。
As described above, the
なお、図8に示すように、サンプルホールド部110が複数のキャパシタを有する場合、フィードフォワード部140および第1回路250は、サンプルホールド部110の複数のキャパシタに対応して、複数のキャパシタを含んでよい。例えば、フィードフォワード部140および第1回路250は、オーバーサンプリング比Nと同一の数のスイッチトキャパシタを含んでよい。そして、サンプルホールド部110の複数のキャパシタがクロック信号に応じて順次放電することに応じて、フィードフォワード部140および第1回路250の対応するスイッチトキャパシタは、充電および放電を順次実行して、アナログ入力信号を量子化器154へと伝達してよい。
As shown in FIG. 8, when the sample and hold
以上の本発明の様々な実施形態は、フローチャート及びブロック図を参照して記載されてよい。フローチャート及びブロック図におけるブロックは、(1)オペレーションが実行されるプロセスの段階又は(2)オペレーションを実行する役割を持つ装置の「部」として表現されてよい。特定の段階及び「部」が、専用回路、コンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、及び/又はコンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。 The various embodiments of the present invention described above may be described with reference to flowcharts and block diagrams. The blocks in the flowcharts and block diagrams may be expressed as (1) the stage of the process in which the operation is performed or (2) the “part” of the device responsible for performing the operation. Certain stages and “parts” are provided with dedicated circuitry, programmable circuitry supplied with computer readable instructions stored on a computer readable storage medium, and / or computer readable instructions stored on a computer readable storage medium. It may be implemented by a processor.
特定の段階及び「部」が、専用回路、コンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、及び/又はコンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。なお、専用回路は、デジタル及び/又はアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路(IC)及び/又はディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、及びプログラマブルロジックアレイ(PLA)等のような、論理積、論理和、排他的論理和、否定論理積、否定論理和、及び他の論理演算、フリップフロップ、レジスタ、並びにメモリエレメントを含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。 Certain stages and “parts” are provided with dedicated circuitry, programmable circuitry supplied with computer readable instructions stored on a computer readable storage medium, and / or computer readable instructions stored on a computer readable storage medium. It may be implemented by a processor. Note that the dedicated circuit may include a digital and / or analog hardware circuit, and may include an integrated circuit (IC) and / or a discrete circuit. Programmable circuits may be logical products, logical sums, exclusive logical sums, negative logical products, negative logical sums, and other logical operations, such as field programmable gate arrays (FPGAs) and programmable logic arrays (PLA), for example. , Flip-flops, registers, and memory elements, including reconfigurable hardware circuitry.
コンピュータ可読記憶媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよい。これにより、当該有形なデバイスに格納される命令を有するコンピュータ可読記憶媒体は、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。 The computer readable storage medium may include any tangible device that can store instructions executed by a suitable device. Thereby, a computer readable storage medium having instructions stored on the tangible device comprises a product including instructions that can be executed to create a means for performing the operations specified in the flowchart or block diagram. become.
コンピュータ可読記憶媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例としては、フロッピー(登録商標)ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリメモリ(ROM)、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ(EPROM又はフラッシュメモリ)、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ(EEPROM)、静的ランダムアクセスメモリ(SRAM)、コンパクトディスクリードオンリメモリ(CD-ROM)、デジタル多用途ディスク(DVD)、ブルーレイ(登録商標)ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。 Examples of computer readable storage media may include electronic storage media, magnetic storage media, optical storage media, electromagnetic storage media, semiconductor storage media, and the like. More specific examples of the computer-readable storage medium include a floppy disk, diskette, hard disk, random access memory (RAM), read only memory (ROM), and erasable programmable read only memory (EPROM or flash memory). Electrically erasable programmable read only memory (EEPROM), static random access memory (SRAM), compact disc read only memory (CD-ROM), digital versatile disc (DVD), Blu-ray (registered trademark) disc, memory stick Integrated circuit cards and the like may be included.
コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ(ISA)命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ等を含んでよい。また、コンピュータ可読命令は、Smalltalk、JAVA(登録商標)、C++等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、及び「C」プログラミング言語又は同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、1又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコード又はオブジェクトコードを含んでよい。 Computer readable instructions may include assembler instructions, instruction set architecture (ISA) instructions, machine instructions, machine dependent instructions, microcode, firmware instructions, state setting data, and the like. Computer-readable instructions also include object-oriented programming languages such as Smalltalk, JAVA, C ++, etc., and conventional procedural programming languages such as the “C” programming language or similar programming languages, or It may include source code or object code written in any combination of multiple programming languages.
コンピュータ可読命令は、ローカルに又はローカルエリアネットワーク(LAN)、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク(WAN)を介して、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路に提供されてよい。これにより、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路は、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を生成するために、当該コンピュータ可読命令を実行できる。なお、プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。 The computer readable instructions may be a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing device, either locally or via a wide area network (WAN) such as a local area network (LAN), the Internet, etc. Or it may be provided in a programmable circuit. This allows a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing device processor, or programmable circuit to generate means for performing the operations specified in the flowchart or block diagram, Computer readable instructions can be executed. Note that examples of the processor include a computer processor, a processing unit, a microprocessor, a digital signal processor, a controller, a microcontroller, and the like.
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.
10 インクリメンタル型デルタシグマAD変換器、12 入力端子、14 出力端子、100 デルタシグマ変換部、110 サンプルホールド部、112 分岐部、120 加算部、130 アナログ積分部、140 フィードフォワード部、142 前段スイッチ、144 後段スイッチ、150 量子化部、152 前段回路、154 量子化器、160 DA変換部、162 第1スイッチ部、164 第2スイッチ部、166 第3スイッチ部、170 リセット部、180 制御部、190 デジタルフィルタ部、210 第1アナログ積分器、212 第1アナログ増幅器、214 正側リセットスイッチ、216 負側リセットスイッチ、220 第2アナログ積分器、222 第2アナログ増幅器、224 正側リセットスイッチ、226 負側リセットスイッチ、230 第3アナログ積分器、232 第3アナログ増幅器、234 正側リセットスイッチ、236 負側リセットスイッチ、240 第1スイッチトキャパシタ、242 前段スイッチ、244 後段スイッチ、245 第2スイッチトキャパシタ、246 前段スイッチ、248 後段スイッチ、250 第1回路、252 第1スイッチ、260 第2回路、262 第2スイッチ、270 第3回路、272 第3スイッチ、280 第4回路、282 第4スイッチ、310 ゲイン調整部、320 遅延素子 10 Incremental Delta Sigma AD Converter, 12 Input Terminals, 14 Output Terminals, 100 Delta Sigma Conversion Unit, 110 Sample Hold Unit, 112 Branch Unit, 120 Adder Unit, 130 Analog Integration Unit, 140 Feed Forward Unit, 142 Pre-stage Switch, 144 Post-stage switch, 150 Quantizer, 152 Pre-stage circuit, 154 Quantizer, 160 DA converter, 162 First switch section, 164 Second switch section, 166 Third switch section, 170 Reset section, 180 Control section, 190 Digital filter unit, 210 first analog integrator, 212 first analog amplifier, 214 positive reset switch, 216 negative reset switch, 220 second analog integrator, 222 second analog amplifier, 224 positive reset switch, 226 Negative side reset switch, 230 Third analog integrator, 232 Third analog amplifier, 234 Positive side reset switch, 236 Negative side reset switch, 240 First switched capacitor, 242 Front stage switch, 244 Rear stage switch, 245 Second switched capacitor, 246 Pre-stage switch, 248 Post-stage switch, 250 1st circuit, 252 1st switch, 260 2nd circuit, 262 2nd switch, 270 3rd circuit, 272 3rd switch, 280 4th circuit, 282 4th switch, 310 Gain Adjustment unit, 320 delay element
Claims (11)
前記変調デジタル信号をフィルタリングするデジタルフィルタ部と、
を備え、
前記デルタシグマ変換部は、
縦続接続された複数のアナログ積分器を有し、入力アナログ信号に基づく信号を積分するアナログ積分部と、
予め定められた周期毎に、前記複数のアナログ積分器のうち、最終段のアナログ積分器が保持する積分値をリセットせず、前記最終段のアナログ積分器を除く残りのアナログ積分器が保持する積分値をリセットするリセット部と
を有するインクリメンタル型デルタシグマAD変換器。 A delta-sigma converter that outputs a modulated digital signal obtained by delta-sigma modulation of an input analog signal;
A digital filter section for filtering the modulated digital signal;
With
The delta-sigma converter is
An analog integrator having a plurality of cascaded analog integrators and integrating a signal based on an input analog signal;
Of the plurality of analog integrators, the integration value held by the last-stage analog integrator is not reset and the remaining analog integrators excluding the last-stage analog integrator hold each predetermined period. An incremental delta-sigma AD converter having a reset unit for resetting an integral value.
前記アナログ積分部の前記最終段のアナログ積分器は、一の変換サイクルにおいて保持した積分値を、次の変換サイクルで保持する積分値に加える、請求項1に記載のインクリメンタル型デルタシグマAD変換器。 The reset unit supplies a reset signal for resetting an integration value to an analog integrator other than the final-stage analog integrator for each conversion cycle of the incremental delta-sigma AD converter.
2. The incremental delta-sigma AD converter according to claim 1, wherein the last-stage analog integrator of the analog integration unit adds the integration value held in one conversion cycle to the integration value held in the next conversion cycle. .
前記アナログ積分部の出力信号を量子化する量子化部と、
前記量子化部の出力に基づいてフィードバック信号を生成するDA変換部と、
前記入力アナログ信号に前記DA変換部からの前記フィードバック信号を加算する加算部と、
を有し、
前記アナログ積分部は、前記加算部の出力を積分する、請求項1から3のいずれか一項に記載のインクリメンタル型デルタシグマAD変換器。 The delta-sigma converter is
A quantization unit for quantizing the output signal of the analog integration unit;
A DA converter that generates a feedback signal based on the output of the quantizer;
An adder for adding the feedback signal from the DA converter to the input analog signal;
Have
The incremental delta-sigma AD converter according to any one of claims 1 to 3, wherein the analog integration unit integrates an output of the addition unit.
前記リセット部は、一変換サイクル毎に、前記第1アナログ積分器および前記第2アナログ積分器に積分値をリセットさせるリセット信号を供給し、
前記第3アナログ積分器は、一の変換サイクルにおいて保持した積分値を、次の変換サイクルで保持する積分値に加えて前記量子化部に出力する、請求項4に記載のインクリメンタル型デルタシグマAD変換器。 The analog integrator includes a first analog integrator, a second analog integrator, and a third analog integrator connected in cascade,
The reset unit supplies a reset signal that causes the first analog integrator and the second analog integrator to reset an integrated value every conversion cycle;
5. The incremental delta-sigma AD according to claim 4, wherein the third analog integrator outputs the integration value held in one conversion cycle to the quantization unit in addition to the integration value held in the next conversion cycle. converter.
前記サンプルホールド部は、前記1または複数のスイッチトキャパシタがそれぞれサンプリングした値を入力アナログ信号として前記デルタシグマ変換部に順次供給する、請求項1から9のいずれか一項に記載のインクリメンタル型デルタシグマAD変換器。 A sample-and-hold unit that has one or a plurality of switched capacitors and samples an input signal;
The incremental delta-sigma according to any one of claims 1 to 9, wherein the sample-and-hold unit sequentially supplies values sampled by the one or more switched capacitors to the delta-sigma conversion unit as input analog signals. AD converter.
前記変調デジタル信号をフィルタリングすることと、
を備え、
前記変調デジタル信号を出力することは、
縦続接続された複数のアナログ積分器を用いて、入力アナログ信号に基づく信号を積分することと、
予め定められた周期毎に、前記複数のアナログ積分器のうち、最終段のアナログ積分器が保持する積分値をリセットせず、前記最終段のアナログ積分器を除く残りのアナログ積分器が保持する積分値をリセットすることと、
を有するAD変換方法。 Outputting a modulated digital signal obtained by delta-sigma modulating the input analog signal;
Filtering the modulated digital signal;
With
Outputting the modulated digital signal comprises:
Integrating a signal based on an input analog signal using a plurality of cascaded analog integrators;
Of the plurality of analog integrators, the integration value held by the last-stage analog integrator is not reset and the remaining analog integrators excluding the last-stage analog integrator hold each predetermined period. Resetting the integral value;
An AD conversion method comprising:
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