JP2018198408A - Incremental type 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、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
2. Description of the Related Art Conventionally, an incremental delta-sigma AD converter that has an integration circuit and converts an analog signal into a digital signal and resets charges accumulated in the integration circuit at a predetermined time interval has been 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、広帯域化の目的で、サンプルホールド回路を介して、入力アナログ信号をデジタル信号に変換することがある。サンプルホールド回路を用いないインクリメンタル型デルタシグマAD変換器は、入力アナログ信号の振幅値が、1つのトラッキング・ホールド周期の間に変動する程度に高周波になると、正確にAD変換することができなくなってしまうことがあるからである。即ち、サンプルホールド回路を介さずに、広帯域化が実現できるインクリメンタル型デルタシグマAD変換器が望まれていた。 Such an incremental type delta-sigma AD converter may convert an input analog signal into a digital signal via a sample and hold circuit for the purpose of widening the bandwidth. Incremental delta-sigma AD converters that do not use a sample-and-hold circuit cannot accurately perform AD conversion when the amplitude value of the input analog signal becomes high enough to fluctuate during one tracking hold period. It is because it may end up. That is, there has been a demand for an incremental delta-sigma AD converter that can realize a wide band without using a sample hold circuit.
本発明の第1の態様においては、アナログ積分器を有し、入力アナログ信号を積分するアナログ積分部と、アナログ積分部の出力信号に基づく信号を量子化する量子化部と、入力アナログ信号を量子化部へと伝達するフィードフォワード部と、量子化部の出力をDA変換してフィードバック信号を生成するDA変換部と、を備え、アナログ積分部は、入力アナログ信号を異なる期間においてサンプリングし、異なる期間において転送する、複数のスイッチトキャパシタ部と、スイッチトキャパシタ部が転送する入力アナログ信号に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 the first aspect of the present invention, the analog integrator includes an analog integrator, integrates an input analog signal, a quantization unit that quantizes a signal based on the output signal of the analog integrator, and an input analog signal A feedforward unit that transmits to the quantization unit, and a DA conversion unit that DA-converts the output of the quantization unit to generate a feedback signal, and the analog integration unit samples the input analog signal in different periods, Incremental delta-sigma AD converter and AD conversion method having a plurality of switched capacitor units that are transferred in different periods, and an adder unit that adds a feedback signal from a DA converter to an input analog signal transferred by the switched capacitor unit I will provide a.
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、分岐部110と、アナログ積分部130と、フィードフォワード部140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
分岐部110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110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
アナログ積分部130は、入力アナログ信号に応じて積分アナログ信号を出力する。アナログ積分部130は、アナログ積分器を有し、入力するアナログ信号を積分する。アナログ積分部130は、1または縦続接続された複数のアナログ積分器を含んでよい。アナログ積分部130は、積分した結果を出力信号Aerrとして量子化部150に供給する。
The
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110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。
The
量子化部150は、アナログ積分部130の出力信号に基づく信号を量子化する。量子化部150は、例えば、アナログ積分部130の出力信号にフィードフォワード部140が伝達する入力アナログ信号を加えた信号を量子化する。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として機能する量子化器を含んでよい。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が1ビット量子化器を含む場合、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、アナログ積分部130の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 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を変調デジタル信号として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生成する。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アナログ積分部130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およびDA変換部160の動作を制御する。また、制御部180は、フィードフォワード部140および量子化部150を制御してよい。また、制御部180は、デジタルフィルタ部190を制御してもよい。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Yをフィルタリングする。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。デジタルフィルタ部190は、予め定められた周期毎に、フィルタリングしたデジタル信号を出力してよい。
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、アナログ積分部130、フィードフォワード部140、およびDA変換部160の一例を示す。図2は、正側信号AINPおよび負側信号AINNによる差動信号が、入力アナログ信号としてアナログ積分部130に入力する例を示す。アナログ積分部130は、加算部120と、アナログ積分器210と、第1スイッチトキャパシタ部310と、を有する。
FIG. 2 shows an example of the
加算部120は、第1スイッチトキャパシタ部310およびアナログ積分器210の間に設けられ、入力端子12から入力する入力信号AinにDA変換部160からのフィードバック信号を加算する。即ち、加算部120は、第1スイッチトキャパシタ部310が転送する入力アナログ信号に、DA変換部160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AINN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器210に供給する。
図2は、アナログ積分器210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210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。アナログ積分器210は、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。
FIG. 2 shows an example in which the
アナログ増幅器212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212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212は、シングルエンド出力でよく、これに代えて、差動出力でもよい。アナログ増幅器212は、一例として、OPアンプである。図2は、アナログ増幅器212が、差動入力および差動出力のアナログ増幅器である例を示す。なお、図2において、アナログ増幅器212の正側入力端子は、アナログ積分器210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
帰還キャパシタのそれぞれは、入力信号に応じた電荷の充電および放電を繰り返す。帰還キャパシタは、例えば、1サンプリング毎に、充電および放電を切り換える。一例として、正側帰還キャパシタCi1pは、正側信号AINPに応じて、第1クロックで充電した電荷を、次の第2クロックにおいて量子化部150へと放電し、次の第3クロックにおいて次の電荷を充電する。同様に、負側帰還キャパシタCi1nは、負側信号AINNに応じて、第1クロックで充電した電荷を、次の第2クロックにおいて量子化部150へと放電し、次の第3クロックにおいて次の電荷を充電する。
Each of the feedback capacitors repeats charge and discharge according to the input signal. The feedback capacitor switches between charging and discharging every sampling, for example. As an example, the positive feedback capacitor C i1p discharges the charge charged in the first clock to the
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は、リセット部170が、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がそれぞれオン状態に切り換えて、アナログ積分器210をリセットする例を示す。
In response to an instruction from the
第1スイッチトキャパシタ部310は、加算部120の前段に設けられ、後段に接続されたアナログ積分器210に蓄積された電荷を伝達する。第1スイッチトキャパシタ部310は、正側キャパシタCsp、負側キャパシタCsn、前段スイッチ312、および後段スイッチ314を含む。
The first switched
前段スイッチ312は、制御部180の制御信号に応じて、正側キャパシタCsp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312は、制御部180の制御信号に応じて、負側キャパシタCsn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。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。
前段スイッチ312は、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、正側キャパシタCspおよび負側キャパシタCsn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312は、信号φsがロー電位のタイミングにおいて、正側キャパシタCspおよび負側キャパシタCsn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。
また、前段スイッチ312は、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、正側キャパシタCspおよび負側キャパシタCsn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312は、信号φiがロー電位のタイミングにおいて、正側キャパシタCspおよび負側キャパシタCsn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,
後段スイッチ314は、制御部180の制御信号に応じて、正側キャパシタCspおよび負側キャパシタCsnの他方の端子を、加算部120および基準電位のいずれかにそれぞれ切り換える。
後段スイッチ314は、例えば、信号φsがハイ電位のタイミングにおいて、正側キャパシタCspおよび負側キャパシタCsnの他方の端子を基準電位に接続し、信号φs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314は、例えば、信号φiがハイ電位のタイミングにおいて、正側キャパシタCspおよび負側キャパシタCsnの他方の端子を加算部120にそれぞれ接続し、信号φs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加算部120の電気的接続を切断する。
For example, the
以上のように、第1スイッチトキャパシタ部310は、制御部180から供給される信号φsおよび信号φi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φsがハイ電位の期間に信号φiをロー電位とし、信号φsがロー電位の期間に信号φiをハイ電位としてよい。即ち、第1スイッチトキャパシタ部310は、ハイ電位の信号φsおよびロー電位の信号φiが供給される期間をサンプリング期間とし、ロー電位の信号φsおよびハイ電位の信号φiが供給される期間を転送期間とする。
As described above, the first switched
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の他方の端子は基準電位に接続し、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
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、第1スイッチトキャパシタ部310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、第1スイッチトキャパシタ部310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、アナログ積分器210に供給する。図2は、加算部120からアナログ積分器210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、制御部180による制御信号に応じて、入力するアナログ信号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
フィードフォワード部140は、分岐部110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、第1スイッチトキャパシタ部310と同様の構成でよい。即ち、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。
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
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-
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
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。
As described above, the
以上の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からの入力アナログ信号を第1スイッチトキャパシタ部310がトラッキング・ホールドした信号と、フィードバック信号とを加算した信号を、デジタル信号に変換する。ここで、第1スイッチトキャパシタ部310からの入力アナログ信号は、1回のトラッキング・ホールド周期を経て、加算部120に入力する。その一方で、フィードバック信号は、第1スイッチトキャパシタ部310またはフィードフォワード部140と、DA変換部160とを通過するので、2回のトラッキング・ホールド周期を経て、加算部120に入力することになる。
The incremental delta
したがって、入力アナログ信号が、1つのトラッキング・ホールド周期の間に大きく変動してしまうと、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10は、正確なフィードバック信号を生成することができなくなってしまう。即ち、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10は、入力アナログ信号の振幅値が、1つのトラッキング・ホールド周期の間に変動する程度に高周波になると、正確にAD変換することができなくなってしまい、入力帯域が制限されてしまうことがあった。このような場合のインクリメンタル型デルタシグマAD変換器10の動作について次に説明する。
Therefore, if the input analog signal greatly fluctuates during one tracking hold period, the incremental delta
図3は、図1および図2に示す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3は、横軸が時間を示し、縦軸が信号強度を示す。制御部180は、図3に示すCLK信号に応じて制御信号を出力する。信号φsffおよび信号φiffは、制御部180がフィードフォワード部140に供給する制御信号の一例を示す。信号φsおよび信号φiは、制御部180がアナログ積分部130およびDA変換部160に供給する制御信号の一例を示す。図3は、信号φsff、信号φiff、信号φs、および信号φiが、クロック信号と略同一周期の信号の例を示す。
FIG. 3 shows an example of a timing chart of the incremental delta-
図2で説明したように、制御部180は、フィードフォワード部140に、ハイ電位の信号φsffおよびロー電位の信号φiffを供給する期間をサンプリング期間とし、ロー電位の信号φsffおよびハイ電位の信号φiffを供給する期間を転送期間とする。同様に、制御部180は、第1スイッチトキャパシタ部310を、ハイ電位の信号φsおよびロー電位の信号φiを供給する期間をサンプリング期間とし、ロー電位の信号φsおよびハイ電位の信号φiを供給する期間を転送期間とする。
As described with reference to FIG. 2, the
制御部180は、例えば、フィードフォワード部140および第1スイッチトキャパシタ部310の、時刻t2からt3の期間をサンプリング期間とし、時刻t3からt4の期間を転送期間とする。図2における正側キャパシタCsffp、負側キャパシタCsffn、正側キャパシタCsp、および負側キャパシタCsnの出力電圧の波形は、このような制御信号に応じて出力した信号の例を示す。
For example, the
図2は、入力アナログ信号の振幅電圧の一例を、入力電圧として示す。ここで、入力電圧は、時間の経過に伴ってリニアに増加する例を示す。そして、入力電圧は、1つのトラッキング・ホールド周期の間に振幅値が2倍以上変化する信号の例を示す。なお、図2において、1つのトラッキング・ホールド周期は、1つのサンプリング期間および1つの転送期間の和である。また、図2において、1つのトラッキング・ホールド周期は、1つのクロック周期と略同一である。 FIG. 2 shows an example of the amplitude voltage of the input analog signal as the input voltage. Here, an example in which the input voltage increases linearly with the passage of time is shown. The input voltage represents an example of a signal whose amplitude value changes twice or more during one tracking hold period. In FIG. 2, one tracking hold period is the sum of one sampling period and one transfer period. In FIG. 2, one tracking hold period is substantially the same as one clock period.
即ち、DA変換部160から出力されるフィードバック信号は、フィードフォワード部140から量子化部150に転送される信号、または、第1スイッチトキャパシタ部310から加算部120に転送される信号から、1つのトラッキング・ホールド周期だけ遅延して出力されることになる。例えば、時刻t3からt4の期間においてフィードフォワード部140から量子化部150に転送される信号に応じて、DA変換部160から出力されるフィードバック信号は、時刻t5からt6の期間に出力される。
That is, the feedback signal output from the
したがって、第1スイッチトキャパシタ部310から転送される信号と、フィードバック信号とを、加算部120が同一の期間において加算しても、入力電圧が高速に変化すると、フィードバックを与えるタイミングずれにより、適切なフィードバックにならなくなってしまう。このように、入力アナログ信号の周波数が高くなればなるほど、第1スイッチトキャパシタ部310から転送される信号と、フィードバック信号との差分が大きくなってしまい、正確にAD変換することができなくなってしまうことがある。アナログ積分器210は、当該差分に応じた出力電圧を、図2に示すように、転送期間に出力する。また、アナログ積分器210は、出力信号が規定の値を超えると発振してしまうので、AD変換することもできなくなってしまうことがある。
Therefore, even if the
そこで、本実施形態におけるインクリメンタル型デルタシグマAD変換器10は、第1スイッチトキャパシタ部310から転送される信号、およびフィードバック信号が、加算部120にそれぞれ供給されるタイミングを調節して、広帯域な入力信号に対応させたAD変換を実行可能とする。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、フィードフォワード部140、およびDA変換部160の構成例を示す。図4に示すアナログ積分部130、フィードフォワード部140、およびDA変換部160において、図2に示されたアナログ積分部130、フィードフォワード部140、およびDA変換部160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
本実施形態に係るアナログ積分部130は、複数のスイッチトキャパシタ部を有する。複数のスイッチトキャパシタ部は、入力アナログ信号を異なる期間においてサンプリングし、異なる期間において転送する。この場合、制御部180は、DA変換部160の変換期間と、複数のスイッチトキャパシタ部のサンプリング期間および転送期間と、を制御する。
The
図4は、アナログ積分部130が、第1スイッチトキャパシタ部310および第2スイッチトキャパシタ部320の2つのスイッチトキャパシタ部を有する例を示す。第1スイッチトキャパシタ部310は、既に図2で説明したので、ここでは説明を省略する。なお、図4において、第1スイッチトキャパシタ部310が含むキャパシタを、正側キャパシタCsp1、負側キャパシタCsn1とした。また、制御部180が第1スイッチトキャパシタ部310を制御する信号を信号φs1およびφi1とした。
FIG. 4 shows an example in which the
第2スイッチトキャパシタ部320は、アナログ積分部130の入力端子および加算部120の間において、第1スイッチトキャパシタ部310と並列に接続される。第2スイッチトキャパシタ部320は、正側キャパシタCsp2、負側キャパシタCsn2、前段スイッチ322、および後段スイッチ324を含む。なお、第2スイッチトキャパシタ部320が含むキャパシタおよびスイッチは、第1スイッチトキャパシタ部310が含むキャパシタおよびスイッチと略同一のサイズであってよく、また、異なるサイズであってもよい。
The second switched
前段スイッチ322は、制御部180の制御信号に応じて、正側キャパシタCsp2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322は、制御部180の制御信号に応じて、負側キャパシタCsn2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
前段スイッチ322は、例えば、制御部180が供給する信号φs2がハイ電位のタイミングにおいて、正側キャパシタCsp2および負側キャパシタCsn2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322は、信号φs2がロー電位のタイミングにおいて、正側キャパシタCsp2および負側キャパシタCsn2の一方の端子を、それぞれ入力端子と電気的に切断する。
For example, the front-
また、前段スイッチ322は、制御部180が供給する信号φi2がハイ電位のタイミングにおいて、正側キャパシタCsp2および負側キャパシタCsn2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322は、信号φi2がロー電位のタイミングにおいて、正側キャパシタCsp2および負側キャパシタCsn2の一方の端子を、それぞれ基準電位と電気的に切断する。
The
後段スイッチ324は、制御部180の制御信号に応じて、正側キャパシタCsp2および負側キャパシタCsn2の他方の端子を、加算部120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324は、例えば、信号φs2がハイ電位のタイミングにおいて、正側キャパシタCsp2および負側キャパシタCsn2の他方の端子を基準電位に接続し、信号φs2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324は、例えば、信号φi2がハイ電位のタイミングにおいて、正側キャパシタCsp2および負側キャパシタCsn2の他方の端子を加算部120にそれぞれ接続し、信号φs2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加算部120の電気的接続を切断する。
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の制御部180は、複数のスイッチトキャパシタ部のそれぞれのサンプリング期間および転送期間を周期的に切り換える。このような制御部180によるインクリメンタル型デルタシグマAD変換器10の動作について次に説明する。
As described above, the
図5は、図1および図3に示す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、横軸が時間を示し、縦軸が信号強度を示す。制御部180は、図5に示すCLK信号に応じて制御信号を出力する。信号φsff、信号φiffは、制御部180がフィードフォワード部140に供給する制御信号の一例を示す。信号φs1、信号φi1、信号φs2、および信号φi2は、制御部180がアナログ積分部130に供給する制御信号の一例を示す。
FIG. 5 shows an example of a timing chart of the incremental delta
また、制御部180は、図3に示した信号φsおよび信号φiを、DA変換部160に供給する。即ち、DA変換部160は、1つのクロック周期に応じて1つのフィードバック信号を出力する。なお、図5においても、1つのトラッキング・ホールド周期と1つのクロック周期とが略同一の周期である例を示す。
In addition, the
即ち、制御部180がフィードフォワード部140に供給する信号φsffおよび信号φiffと、DA変換部160に供給する信号φsおよび信号φiとは、図3のタイミングと略同一である。したがって、図5に示す正側キャパシタCsffpおよび負側キャパシタCsffnの出力電圧の波形と、DA変換部160の出力電圧の波形とは、図3に示したタイミングチャートの波形と略同一となる。
That is, the signal φsff and φiff supplied to the
制御部180は、第1スイッチトキャパシタ部310に、ハイ電位の信号φs1およびロー電位の信号φi1を供給することでサンプリング期間とし、ロー電位のφs1およびハイ電位の信号φi1を供給することで転送期間とする。また、制御部180は、それぞれのサンプリング期間および転送期間の間に、サンプリングした電荷を保持するインターバル期間を設ける。制御部180は、例えば、第1スイッチトキャパシタ部310に、ハイ電位の信号φs1およびロー電位の信号φi1を供給する期間をインターバル期間とする。
The
また、制御部180は、一のスイッチトキャパシタ部のインターバル期間を、当該一のスイッチトキャパシタ部のサンプリング期間および転送期間の和と一致させる。即ち、制御部180は、一のスイッチトキャパシタ部に充電した電荷を、1つのトラッキング・ホールド周期だけ保持させてから加算部120に転送させる。
In addition, the
図5は、制御部180が、第1スイッチトキャパシタ部310の、時刻t4からt5の期間をサンプリング期間とし、時刻t5からt7の期間をインターバル期間とし、時刻t7からt8の期間を転送期間とする例を示す。制御部180は、このようなサンプリング期間、インターバル期間、および転送期間を周期的に繰り返してよい。
In FIG. 5, the
また、制御部180は、第1スイッチトキャパシタ部310と同様に、第2スイッチトキャパシタ部320に、ハイ電位の信号φs2およびロー電位の信号φi2を供給する期間をサンプリング期間とし、ロー電位の信号φs2およびハイ電位の信号φi2を供給する期間を転送期間とする。また、制御部180は、第2スイッチトキャパシタ部320に、ハイ電位の信号φs2およびロー電位の信号φi2を供給する期間をインターバル期間とする。
Similarly to the first switched
図5は、制御部180が、第2スイッチトキャパシタ部320の、時刻t2からt3の期間をサンプリング期間とし、時刻t3からt5の期間をインターバル期間とし、時刻t5からt6の期間を転送期間とする例を示す。制御部180は、このようなサンプリング期間、インターバル期間、および転送期間を周期的に繰り返してよい。
5, the
制御部180は、第1スイッチトキャパシタ部310が保持した電荷を転送して、次の入力アナログ信号をサンプリングする期間において、第2スイッチトキャパシタ部320をインターバル期間とする。例えば、制御部180は、第1スイッチトキャパシタ部310が前回サンプリングした電荷を転送してから次の入力アナログ信号をサンプリングする時刻t3からt5の期間を、第2スイッチトキャパシタ部320のインターバル期間とする。
The
また、制御部180は、第2スイッチトキャパシタ部320が保持した電荷を転送して、次の入力アナログ信号をサンプリングする期間において、第1スイッチトキャパシタ部310をインターバル期間とする。例えば、制御部180は、第2スイッチトキャパシタ部320が前回サンプリングした電荷を転送してから次の入力アナログ信号をサンプリングする時刻t5からt7の期間を、第1スイッチトキャパシタ部310のインターバル期間とする。
In addition, the
このように、制御部180は、一のトラッキング・ホールド周期において、複数のスイッチトキャパシタ部のうちの一方がサンプリング周期となるように、複数のスイッチトキャパシタ部を制御する。そして、加算部120は、一のトラッキング・ホールド周期において、複数のスイッチトキャパシタ部のうちの他方が転送する入力アナログ信号と、DA変換部160からのフィードバック信号とを加算する。
In this way, the
以上のように、制御部180は、DA変換部160の変換期間に対する複数のスイッチトキャパシタ部のサンプリング期間および転送期間を調節する。即ち、制御部180は、DA変換部160がフィードバック信号を出力する期間と、複数のスイッチトキャパシタ部のいずれかの転送期間とを、一致させるように、変換期間に対するサンプリング期間および転送期間を調節する。そして、制御部180は、一の期間におけるDA変換部160のフィードバック信号と、当該一の期間において複数のスイッチトキャパシタ部のいずれかが転送するアナログ転送信号と、の差分を低減させるように、それぞれの期間を調整する。
As described above, the
例えば、制御部180は、第1スイッチトキャパシタ部310が時刻t1までのサンプリング期間においてサンプリングした電荷を、時刻t3まで保持させ、時刻t3から時刻t4の期間に加算部120へと転送する。このように、制御部180は、第1スイッチトキャパシタ部310がサンプリングした電荷を、一のトラッキング・ホールド周期だけ遅延させて加算部120に転送させる。
For example, the
一方、DA変換部160が転送するフィードバック信号は、2回のトラッキング・ホールド周期を経て加算部120に入力する。したがって、DA変換部160が時刻t3から時刻t4の期間に加算部120へと転送するフィードバック信号は、フィードフォワード部140が時刻t1までのサンプリング期間においてサンプリングした電荷に応じた信号となる。
On the other hand, the feedback signal transferred by the
同様に、制御部180は、第2スイッチトキャパシタ部320が時刻t2から時刻t3までのサンプリング期間においてサンプリングした電荷を、時刻t5まで保持させ、時刻t5から時刻t6の期間に加算部120へと転送する。そしてDA変換部160が当該時刻t5から時刻t6の期間に加算部120へと転送するフィードバック信号は、フィードフォワード部140が時刻t2から時刻t3までのサンプリング期間においてそれぞれサンプリングした電荷に応じた信号となる。
Similarly, the
このように、制御部180は、略同一の期間にサンプリングされた入力アナログ信号に応じて、フィードフォワード部140およびDA変換部160を通過するフィードバック信号と、第1スイッチトキャパシタ部310または第2スイッチトキャパシタ部320から転送される信号とを、略同一の期間において加算部120に供給する。したがって、第1スイッチトキャパシタ部310または第2スイッチトキャパシタ部320から転送される信号と、フィードバック信号とを、加算部120が同一の期間において加算することにより、入力アナログ信号に適切なフィードバックを付与することができる。
As described above, the
即ち、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、入力アナログ信号が、1つのトラッキング・ホールド周期の間に振幅値が数倍程度変動する高周波になっても、追随してデジタル信号に変換することができる。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、アナログ積分部130が2つのスイッチトキャパシタ部を有する例を説明したが、これに限定されることはない。アナログ積分部130は、3以上のスイッチトキャパシタ部を有してよい。
That is, the incremental delta
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のアナログ積分部130、フィードフォワード部140、およびDA変換部160の第1変形例を示す。第1変形例のアナログ積分部130、フィードフォワード部140、およびDA変換部160において、図4に示されたアナログ積分部130、フィードフォワード部140、およびDA変換部160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. 6 shows a first modification of the
第1変形例に係るアナログ積分部130は、第1スイッチトキャパシタ部310、第2スイッチトキャパシタ部320、および第3スイッチトキャパシタ部330を有する例を示す。第1スイッチトキャパシタ部310および第2スイッチトキャパシタ部320は、既に図2および図4で説明したので、ここでは説明を省略する。また、第3スイッチトキャパシタ部330は、第1スイッチトキャパシタ部310および第2スイッチトキャパシタ部320と略同一の構成でよい。
The
即ち、第3スイッチトキャパシタ部330は、アナログ積分部130の入力端子および加算部120の間において、第1スイッチトキャパシタ部310および第2スイッチトキャパシタ部320と並列に接続される。第3スイッチトキャパシタ部330は、正側キャパシタCsp3、負側キャパシタCsn3、前段スイッチ332、および後段スイッチ334を含む。なお、第3スイッチトキャパシタ部330が含むキャパシタおよびスイッチは、第1スイッチトキャパシタ部310および/または第2スイッチトキャパシタ部320が含むキャパシタおよびスイッチと略同一のサイズであってよく、また、異なるサイズであってもよい。このような第1変形例のインクリメンタル型デルタシグマAD変換器10の動作について次に説明する。
That is, the third switched
図7は、第1変形例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7に示すタイミングチャートにおいて、図5に示されたタイミングチャート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。制御部180は、図7に示すCLK信号に応じて制御信号を出力する。信号φsff、信号φiffは、制御部180がフィードフォワード部140に供給する制御信号の一例を示す。信号φs1、信号φi1、信号φs2、信号φi2、信号φs3、および信号φi3は、制御部180がアナログ積分部130に供給する制御信号の一例を示す。
FIG. 7 shows an example of a timing chart of the incremental delta-
制御部180は、第1スイッチトキャパシタ部310、第2スイッチトキャパシタ部320、および第3スイッチトキャパシタ部330のそれぞれの転送期間およびサンプリング期間の間に、待機期間を設ける。即ち、制御部180は、それぞれのスイッチトキャパシタ部を、サンプリング期間、保持期間、転送期間、および待機期間のいずれかの状態に制御する。制御部180は、例えば、第1スイッチトキャパシタ部310に、ロー電位の信号φs1およびハイ電位の信号φi1を供給する期間を待機期間とする。即ち、制御部180は、第1スイッチトキャパシタ部310の転送期間の状態を保持する期間を待機期間とする。
The
また、制御部180は、一のスイッチトキャパシタ部の転送期間および待機期間の和を、当該一のスイッチトキャパシタ部のサンプリング期間およびインターバル期間と一致させる。制御部180は、例えば、転送期間および待機期間を、略同一の時間間隔とする。また、制御部180は、サンプリング期間およびインターバル期間を、転送期間の2倍の時間間隔とする。これにより、制御部180は、3つのトラッキング・ホールド周期において1つの転送期間を設け、一のスイッチトキャパシタ部に充電した電荷を当該転送期間において加算部120に転送させる。
Further, the
図7は、制御部180が、第1スイッチトキャパシタ部310の、時刻t1からt3の期間をインターバル期間とし、時刻t3からt4の期間を転送期間とし、時刻t4からt5の期間を待機期間とし、時刻t5からt7の期間をサンプリング期間とする例を示す。
7, the
また、制御部180は、第1スイッチトキャパシタ部310と同様に、第2スイッチトキャパシタ部320に、ロー電位の信号φs2およびハイ電位の信号φi2を供給する期間を待機期間とする。図7は、制御部180が、第2スイッチトキャパシタ部320の、時刻t1からt3の期間をサンプリング期間とし、時刻t3からt5の期間をインターバル期間とし、時刻t5からt6の期間を転送期間とし、時刻t6からt7の期間を待機期間とする例を示す。
Similarly to the first switched
また、制御部180は、第1スイッチトキャパシタ部310および第2スイッチトキャパシタ部320と同様に、第3スイッチトキャパシタ部330を制御する。即ち、第3スイッチトキャパシタ部330に、ハイ電位の信号φs3およびロー電位の信号φi3を供給する期間をサンプリング期間およびインターバル期間とし、ロー電位の信号φs3およびハイ電位の信号φi3を供給する期間を転送期間および待機期間とする。図7は、制御部180が、第3スイッチトキャパシタ部330の、時刻t3からt5の期間をサンプリング期間とし、時刻t5からt7の期間をインターバル期間とし、時刻t7からt8の期間を転送期間とし、時刻t8からt9の期間を待機期間とする例を示す。
Further, the
制御部180は、このようなスイッチトキャパシタ部のサンプリング期間、インターバル期間、転送期間、および待機期間を、それぞれ周期的に繰り返してよい。また、制御部180は、第1スイッチトキャパシタ部310、第2スイッチトキャパシタ部320、および第3スイッチトキャパシタ部330のうち、一のスイッチトキャパシタ部が入力アナログ信号をサンプリングする期間において、残りのスイッチトキャパシタ部の一方をインターバル期間とし、残りのスイッチトキャパシタ部の他方を転送期間および待機期間とする。
The
図7は、制御部180が、時刻t1からt3の期間において、第2スイッチトキャパシタ部320をサンプリング期間とし、第1スイッチトキャパシタ部310をインターバル期間とし、第3スイッチトキャパシタ部330を転送期間および待機期間とする例を示す。また、制御部180は、時刻t3からt5の期間において、第3スイッチトキャパシタ部330をサンプリング期間とし、第2スイッチトキャパシタ部320をインターバル期間とし、第1スイッチトキャパシタ部310を転送期間および待機期間とする。
7, the
また、制御部180は、時刻t5からt7の期間において、第1スイッチトキャパシタ部310をサンプリング期間とし、第3スイッチトキャパシタ部330をインターバル期間とし、第2スイッチトキャパシタ部320を転送期間および待機期間とする。このように、制御部180は、それぞれのスイッチトキャパシタ部に対して、サンプリング期間と、インターバル期間と、転送期間および待機期間との3つの状態をトラッキング・ホールド周期毎に順に切り換える。また、制御部180は、トラッキング・ホールド周期毎に、3つのスイッチトキャパシタ部を、サンプリング期間と、インターバル期間と、転送期間および待機期間とのうち相異なるいずれかの状態にそれぞれ切り換える。
The
即ち、制御部180は、一のスイッチトキャパシタ部がサンプリング期間を開始した時点から2つのトラッキング・ホールド周期後に、転送期間が開始するように制御する。また、制御部180は、3つのスイッチトキャパシタ部がトラッキング・ホールド周期毎に、入力アナログ信号を順次転送するように制御する。これにより、第1スイッチトキャパシタ部310は、時刻t1までの期間にサンプリングした電荷を時刻t3から加算部120へと転送し、第2スイッチトキャパシタ部320は、時刻t1から時刻t3までの期間にサンプリングした電荷を時刻t5から転送し、第3スイッチトキャパシタ部330は、時刻t3から時刻t5までの期間にサンプリングした電荷を時刻t7から転送する。
That is, the
一方、DA変換部160が時刻t3から時刻t4の期間に加算部120へと転送するフィードバック信号は、フィードフォワード部140が時刻t1までのサンプリング期間においてサンプリングした電荷に応じた信号である。同様に、時刻t5から時刻t6の期間のフィードバック信号は、時刻t2から時刻t3までの期間にサンプリングされた電荷に応じた信号であり、時刻t7から時刻t8の期間のフィードバック信号は、時刻t4から時刻t5までの期間にサンプリングされた電荷に応じた信号である。
On the other hand, the feedback signal to be transferred to the
このように、制御部180は、略同一の期間にサンプリングされた入力アナログ信号に応じた、フィードフォワード部140およびDA変換部160を通過するフィードバック信号と、複数のスイッチトキャパシタ部のいずれかから転送される信号とを、略同一の期間において加算部120に供給する。したがって、第1スイッチトキャパシタ部310、第2スイッチトキャパシタ部320、または第3スイッチトキャパシタ部330から転送される信号と、フィードバック信号とを、加算部120が同一の期間において加算することにより、入力アナログ信号に適切なフィードバックを付与することができる。
As described above, the
また、第1変形例のインクリメンタル型デルタシグマAD変換器10は、サンプリング期間をトラッキング・ホールド周期と同程度まで長くすることができる。したがって、例えば、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10の前段、または、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10の内部にバッファ回路等を設けた場合、当該バッファ回路のセトリング時間を長くすることができる。
Further, the incremental delta-
以上の図6に示す第1変形例のインクリメンタル型デルタシグマAD変換器10は、スイッチトキャパシタ部を3つ有する例を説明したが、これに限定されることはない。インクリメンタル型デルタシグマAD変換器10は、それぞれのスイッチトキャパシタ部を、サンプリング期間、インターバル期間、転送期間、および待機期間の状態に切り換えることにより、より多くのスイッチトキャパシタ部を有してもよい。
Although the incremental type delta-
図8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。なお、フィードフォワード部140については、図1および図2において説明したので、ここでは説明を省略する。量子化部150は、制御部180によって制御されてよい。量子化部150は、前段回路152および量子化器154を有する。
FIG. 8 shows a configuration example of the
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および第2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280は、スイッチトキャパシタを含み、アナログ積分部130が出力する信号(一例として、INTPおよびINTN)を、量子化器154へと伝達する。第2回路280は、一例として、第2スイッチ282、キャパシタC3ffp、およびキャパシタC3ffnを含む。
第2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、アナログ積分部130が信号INTPを出力する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INTP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。
The
第2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、アナログ積分部130が信号INTNを出力する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INTN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, according to the control signal of 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、第1回路250および第2回路280に対して、信号φiがハイ電位の第1タイミングで充電動作を、信号φsがハイ電位の第2タイミングで放電動作を実行させる。以上のように、量子化部150は、フィードフォワード部140からの信号と、アナログ積分部130が出力する信号とを、加算して量子化する。このように、アナログ積分部130が出力する信号にフィードフォワード信号を重畳することにより、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,
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、アナログ積分部130が有する複数のスイッチトキャパシタが並列に接続される例を説明したが、これに限定されることはない。複数のスイッチトキャパシタは、直列に接続され、入力アナログ信号を順次後段へと転送してよい。即ち、直列に接続された複数のスイッチトキャパシタの最終段のスイッチトキャパシタが入力アナログ信号を加算部120に転送するタイミングと、フィードフォワード部140を介したフィードバック信号が加算部120に到達するタイミングとが、略一致することにより、入力アナログ信号に適切なフィードバックを付与することができる。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について、次に説明する。
In the incremental delta-
図9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のアナログ積分部130、フィードフォワード部140、およびDA変換部160の第2変形例を示す。第2変形例のアナログ積分部130、フィードフォワード部140、およびDA変換部160において、図4に示されたアナログ積分部130、フィードフォワード部140、およびDA変換部160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。第2変形例のアナログ積分部130は、複数のスイッチトキャパシタが直列に配置された例を示す。
FIG. 9 shows a second modification of the
図9は、アナログ積分部130が、第1スイッチトキャパシタ部310および第2スイッチトキャパシタ部320の2つのスイッチトキャパシタ部と第1スイッチトキャパシタ部310から転送された信号をホールドするホールド部340を有する例を示す。第1スイッチトキャパシタ部310は、既に図2で説明したので、ここでは説明を省略する。なお、図4において、第1スイッチトキャパシタ部310が含むキャパシタを、正側キャパシタCsp1、負側キャパシタCsn1とした。また、制御部180が第1スイッチトキャパシタ部310を制御する信号を信号φs1およびφi1とした。
FIG. 9 shows an example in which the
ホールド部340は、第1スイッチトキャパシタ部310および第2スイッチトキャパシタ部320の間に設けられ、第1スイッチトキャパシタ部310が出力する電位を保持し、第2スイッチトキャパシタ部320に転送する。ホールド部340は、アナログ積分器210と同様の構成を有してよい。ホールド部340は、アナログ増幅器342と、正側リセットスイッチ344と、負側リセットスイッチ346と、帰還キャパシタと、を含む。
The
アナログ増幅器342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342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212は、アナログ増幅器212と同様の増幅回路でよい。正側リセットスイッチ344および負側リセットスイッチ346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増幅器をそれぞれリセットする。
The
帰還キャパシタのそれぞれは、入力信号に応じた電荷の充電および放電を繰り返す。帰還キャパシタは、例えば、1サンプリング毎に、充電および放電を切り換える。一例として、正側帰還キャパシタChpは、ハイ電位の信号φi1が供給されて転送期間となった第1スイッチトキャパシタ部310の正側キャパシタCsp1から、当該正側キャパシタCsp1にサンプリングされた電荷が転送される。同様に、負側帰還キャパシタChnは、ハイ電位の信号φi1が供給されて転送期間となった第1スイッチトキャパシタ部310の負側キャパシタCsn1から、サンプリングされた電荷が転送される。
Each of the feedback capacitors repeats charge and discharge according to the input signal. The feedback capacitor switches between charging and discharging every sampling, for example. As an example, the positive feedback capacitor C hp from the positive side capacitor C sp1 of the first switched
また、正側帰還キャパシタChpは、ハイ電位の信号φs2が供給されてサンプリング期間となった第2スイッチトキャパシタ部320の正側キャパシタCsp2に、充電した電荷を転送する。同様に、負側帰還キャパシタChnは、ハイ電位の信号φi2が供給されてサンプリング期間となった第2スイッチトキャパシタ部320の負側キャパシタCsn2に、充電した電荷を転送する。
Also, the positive feedback capacitor C hp, the signal φs2 high potential to the positive side capacitor C sp2 of the second switched
第2スイッチトキャパシタ部320は、ホールド部340および加算部120の間に接続される。第2スイッチトキャパシタ部320は、正側キャパシタCsp2、負側キャパシタCsn2、前段スイッチ322、および後段スイッチ324を含む。なお、第2スイッチトキャパシタ部320が含むキャパシタおよびスイッチは、第1スイッチトキャパシタ部310が含むキャパシタおよびスイッチと略同一のサイズであってよく、また、異なるサイズであってもよい。
The second switched
前段スイッチ322は、制御部180の制御信号に応じて、正側キャパシタCsp2の一方の端子を、ホールド部340の正側出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322は、制御部180の制御信号に応じて、負側キャパシタCsn2の一方の端子を、ホールド部340の負側出力端子および基準電位のいずれかに切り換える。
The
前段スイッチ322は、例えば、制御部180が供給する信号φs2がハイ電位のタイミングにおいて、正側キャパシタCsp2および負側キャパシタCsn2の一方の端子を、それぞれホールド部340の出力端子に接続する。この場合、前段スイッチ322は、信号φs2がロー電位のタイミングにおいて、正側キャパシタCsp2および負側キャパシタCsn2の一方の端子を、それぞれホールド部340の出力端子と電気的に切断する。
For example, the front-
また、前段スイッチ322は、制御部180が供給する信号φi2がハイ電位のタイミングにおいて、正側キャパシタCsp2および負側キャパシタCsn2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322は、信号φi2がロー電位のタイミングにおいて、正側キャパシタCsp2および負側キャパシタCsn2の一方の端子を、それぞれ基準電位と電気的に切断する。
The
後段スイッチ324は、制御部180の制御信号に応じて、正側キャパシタCsp2および負側キャパシタCsn2の他方の端子を、加算部120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324は、例えば、信号φs2がハイ電位のタイミングにおいて、正側キャパシタCsp2および負側キャパシタCsn2の他方の端子を基準電位に接続し、信号φs2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324は、例えば、信号φi2がハイ電位のタイミングにおいて、正側キャパシタCsp2および負側キャパシタCsn2の他方の端子を加算部120にそれぞれ接続し、信号φs2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加算部120の電気的接続を切断する。
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の制御部180は、複数のスイッチトキャパシタ部のそれぞれのサンプリング期間および転送期間を周期的に切り換える。このような制御部180による第2変形例のインクリメンタル型デルタシグマAD変換器10の動作について次に説明する。
As described above, the
図10は、第2変形例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10は、横軸が時間を示し、縦軸が信号強度を示す。制御部180は、図10に示すCLK信号に応じて制御信号を出力する。信号φsff、信号φiffは、制御部180がフィードフォワード部140に供給する制御信号の一例を示す。信号φs1、信号φi1、信号φs2、信号φi2および信号φr1は、制御部180がアナログ積分部130に供給する制御信号の一例を示す。
FIG. 10 shows an example of a timing chart of the incremental delta-
また、制御部180は、図3に示した信号φsおよび信号φiを、DA変換部160に供給する。即ち、DA変換部160は、1つのクロック周期に応じて1つのフィードバック信号を出力する。なお、図10においても、1つのトラッキング・ホールド周期と1つのクロック周期とが略同一の周期である例を示す。
In addition, the
即ち、制御部180がフィードフォワード部140に供給する信号φsffおよび信号φiffと、DA変換部160に供給する信号φsおよび信号φiとは、図3のタイミングと略同一である。したがって、図10に示す正側キャパシタCsffpおよび負側キャパシタCsffnの出力電圧の波形と、DA変換部160の出力電圧の波形とは、図3に示したタイミングチャートの波形と略同一となる。
That is, the signal φsff and φiff supplied to the
制御部180は、第1スイッチトキャパシタ部310に、ハイ電位の信号φs1およびロー電位の信号φi1を供給することでサンプリング期間とし、ロー電位のφs1およびハイ電位の信号φi1を供給することで転送期間とする。ここで、信号φs1および信号φs2がハイ電位となる期間は、信号φsffがハイ電位となる期間よりも短くてよい。そして、信号φsffがハイ電位となる期間において、信号φs1および信号φs2がロー電位となる期間に、信号φr1をハイ電位とすることで、ホールド部340をリセットしてよい。制御部180は、このようなサンプリング期間、および転送期間を周期的に繰り返してよい。
The
また、制御部180は、第1スイッチトキャパシタ部310と同様に、第2スイッチトキャパシタ部320に、ハイ電位の信号φs2およびロー電位の信号φi2を供給する期間をサンプリング期間とし、ロー電位の信号φs2およびハイ電位の信号φi2を供給する期間を転送期間とする。制御部180は、このようなサンプリング期間、および転送期間を周期的に繰り返してよい。
Similarly to the first switched
以上のように、制御部180は、DA変換部160の変換期間に対する複数のスイッチトキャパシタ部のサンプリング期間および転送期間を調節する。即ち、制御部180は、DA変換部160がフィードバック信号を出力するタイミングと、第2スイッチトキャパシタ部320が出力信号を転送するタイミングとを、加算部120において略一致させるように、変換期間に対するサンプリング期間および転送期間を調節する。そして、制御部180は、一の期間におけるDA変換部160のフィードバック信号と、当該一の期間において第2スイッチトキャパシタ部320が転送するアナログ転送信号と、の差分を低減させるように、それぞれの期間を調整する。
As described above, the
例えば、制御部180は、第1スイッチトキャパシタ部310が時刻t1までのサンプリング期間においてサンプリングした電荷を、時刻t2までの期間にホールド部340に転送する。そして、ホールド部340に転送した電荷を、時刻t3までの期間に第2スイッチトキャパシタ部320に転送し、時刻t3から時刻t4の期間に加算部120へと転送する。このように、制御部180は、第1スイッチトキャパシタ部310がサンプリングした電荷を、一のトラッキング・ホールド周期だけ遅延させて加算部120へ転送させる。
For example, the
一方、DA変換部160が転送するフィードバック信号は、2回のトラッキング・ホールド周期を経て加算部120に入力する。したがって、DA変換部160が時刻t3から時刻t4の期間に加算部120へと転送するフィードバック信号は、フィードフォワード部140が時刻t1までのサンプリング期間においてサンプリングした電荷に応じた信号となる。
On the other hand, the feedback signal transferred by the
このように、制御部180は、略同一の期間にサンプリングされた入力アナログ信号に応じて、フィードフォワード部140およびDA変換部160を通過するフィードバック信号と、第1スイッチトキャパシタ部310、ホールド部340、および第2スイッチトキャパシタ部320を通って転送される信号とを、略同一の期間において加算部120に供給する。したがって、第2スイッチトキャパシタ部320から転送される信号と、フィードバック信号とを、加算部120が同一の期間において加算することにより、入力アナログ信号に適切なフィードバックを付与することができる。
As described above, the
即ち、第2変形例に係るインクリメンタル型デルタシグマAD変換器10は、入力アナログ信号が、1つのトラッキング・ホールド周期の間に振幅値が数倍程度変動する高周波になっても、追随してデジタル信号に変換することができる。以上の第2変形例に係る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2つのスイッチトキャパシタ部を有する例を説明したが、これに限定されることはない。アナログ積分部130は、3以上のスイッチトキャパシタ部を有してよい。この場合、アナログ積分部130は、複数のスイッチトキャパシタ部を直列および並列に配置してよい。
That is, the incremental type delta-
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 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 アナログ積分器、212 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、250 第1回路、252 第1スイッチ、280 第2回路、282 第2スイッチ、310 第1スイッチトキャパシタ部、312 前段スイッチ、314 後段スイッチ、320 第2スイッチトキャパシタ部、322 前段スイッチ、324 後段スイッチ、330 第3スイッチトキャパシタ部、332 前段スイッチ、334 後段スイッチ、340 ホールド部、342 アナログ増幅器、344 正側リセットスイッチ、346 負側リセットスイッチ 10 Incremental Delta Sigma AD Converter, 12 Input Terminals, 14 Output Terminals, 100 Delta Sigma Conversion Unit, 110 Branching Unit, 120 Addition 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, 164 Second switch, 166 Third switch, 170 Reset, 180 Control, 190 Digital filter, 210 Analog integrator, 212 Analog amplifier, 214 Positive reset switch, 216 Negative reset switch, 250 First circuit, 252 First switch, 280 Second circuit, 282 Second switch, 310 First switched capacitor unit, 312 , 314 rear stage switch, 320 second switched capacitor section, 322 front stage switch, 324 rear stage switch, 330 third switched capacitor section, 332 front stage switch, 334 rear stage switch, 340 hold section, 342 analog amplifier, 344 positive side reset switch 346 Negative reset switch
Claims (18)
前記アナログ積分部の出力信号に基づく信号を量子化する量子化部と、
前記入力アナログ信号を前記量子化部へと伝達するフィードフォワード部と、
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、
を備え、
前記アナログ積分部は、
前記入力アナログ信号を異なる期間においてサンプリングし、異なる期間において転送する、複数のスイッチトキャパシタ部と、
前記複数のスイッチトキャパシタ部が転送する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、
を有するインクリメンタル型デルタシグマAD変換器。 An analog integrator having an analog integrator and integrating an input analog signal;
A quantization unit that quantizes a signal based on the output signal of the analog integration unit;
A feedforward unit for transmitting the input analog signal to the quantization unit;
A DA converter that generates a feedback signal based on the output of the quantizer;
With
The analog integrator is
A plurality of switched capacitor units that sample the input analog signal in different periods and transfer in different periods;
An adder for adding the feedback signal from the DA converter to the input analog signal transferred by the plurality of switched capacitor units;
An incremental type delta-sigma AD converter.
前記制御部は、一の期間における前記DA変換部の前記フィードバック信号と、前記一の期間において前記複数のスイッチトキャパシタ部のいずれかが転送するアナログ転送信号と、の差分を低減させるように、前記サンプリング期間および前記転送期間を調節する、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。 A control unit for controlling a sampling period and a transfer period of the plurality of switched capacitor units;
The control unit reduces the difference between the feedback signal of the DA conversion unit in one period and an analog transfer signal transferred by any one of the plurality of switched capacitor units in the one period. The incremental delta-sigma AD converter according to claim 1, wherein a sampling period and the transfer period are adjusted.
前記複数のスイッチトキャパシタ部のそれぞれの前記サンプリング期間および前記転送期間を周期的に切り換え、
それぞれの前記サンプリング期間および前記転送期間の間に、サンプリングした電荷を保持するインターバル期間を設ける、請求項2から4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 controller is
Periodically switching the sampling period and the transfer period of each of the plurality of switched capacitor units;
The incremental delta-sigma AD converter according to any one of claims 2 to 4, wherein an interval period for holding the sampled charge is provided between each of the sampling period and the transfer period.
前記制御部は、
前記第1スイッチトキャパシタ部が保持した電荷を転送して、次の入力アナログ信号をサンプリングする期間において、前記第2スイッチトキャパシタ部を前記インターバル期間とし、
前記第2スイッチトキャパシタ部が保持した電荷を転送して、次の入力アナログ信号をサンプリングする期間において、前記第1スイッチトキャパシタ部を前記インターバル期間とする、請求項5または6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 integration unit includes a first switched capacitor unit and a second switched capacitor unit,
The controller is
In the period for transferring the charge held by the first switched capacitor unit and sampling the next input analog signal, the second switched capacitor unit is set as the interval period,
7. The incremental delta according to claim 5, wherein the first switched capacitor unit is set as the interval period in a period in which a charge held by the second switched capacitor unit is transferred and a next input analog signal is sampled. Sigma AD converter.
前記制御部は、前記第1スイッチトキャパシタ部、前記第2スイッチトキャパシタ部、および前記第3スイッチトキャパシタ部のそれぞれの前記転送期間および前記サンプリング期間の間に、待機期間を設ける、請求項5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 integration unit includes a first switched capacitor unit, a second switched capacitor unit, and a third switched capacitor unit,
6. The control unit according to claim 5, wherein the control unit provides a waiting period between the transfer period and the sampling period of each of the first switched capacitor unit, the second switched capacitor unit, and the third switched capacitor unit. Incremental delta-sigma AD converter.
前記第1スイッチトキャパシタ部、前記第2スイッチトキャパシタ部、および前記第3スイッチトキャパシタ部のうち、一のスイッチトキャパシタ部が入力アナログ信号をサンプリングする期間において、
残りのスイッチトキャパシタ部の一方を前記インターバル期間とし、
残りのスイッチトキャパシタ部の他方を前記転送期間および前記待機期間とする、請求項8または9に記載のインクリメンタル型デルタシグマAD変換器。 The controller is
Among the first switched capacitor unit, the second switched capacitor unit, and the third switched capacitor unit, one switched capacitor unit samples an input analog signal.
One of the remaining switched capacitor parts is set as the interval period,
The incremental delta-sigma AD converter according to claim 8 or 9, wherein the other switched capacitor unit is set as the transfer period and the standby period.
前記制御部は、一の期間における前記DA変換部の前記フィードバック信号と、前記一の期間において直列に接続された前記複数のスイッチトキャパシタ部の最終段のスイッチトキャパシタ部が転送するアナログ転送信号と、の差分を低減させるように、前記サンプリング期間および前記転送期間を調節する、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。 A control unit for controlling a sampling period and a transfer period of the plurality of switched capacitor units;
The control unit includes the feedback signal of the DA conversion unit in one period, an analog transfer signal transferred by the last switched capacitor unit of the plurality of switched capacitor units connected in series in the one period, and The incremental delta-sigma AD converter according to claim 1, wherein the sampling period and the transfer period are adjusted so as to reduce a difference between the sampling period and the transfer period.
前記複数のスイッチトキャパシタ部のそれぞれの前記サンプリング期間および前記転送期間を周期的に切り換える、請求項12または13に記載のインクリメンタル型デルタシグマAD変換器。 The controller is
The incremental delta-sigma AD converter according to claim 12 or 13, wherein the sampling period and the transfer period of each of the plurality of switched capacitor units are periodically switched.
前記フィードフォワード部は、前記分岐部が分岐した他方の前記入力アナログ信号を前記量子化部へと伝達し、
前記量子化部は、前記アナログ積分部の出力信号に前記フィードフォワード部が伝達する前記入力アナログ信号を加えた信号を量子化する、請求項1から14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。 Branching the transmission line for transmitting the input analog signal, comprising a branching unit for inputting one of the branched to the analog integration unit,
The feedforward unit transmits the other input analog signal branched by the branching unit to the quantization unit,
The incremental delta according to any one of claims 1 to 14, wherein the quantization unit quantizes a signal obtained by adding the input analog signal transmitted by the feedforward unit to an output signal of the analog integration unit. Sigma AD converter.
前記リセット部は、前記アナログ積分部をリセットするタイミングで、前記デジタルフィルタ部をリセットする、請求項16に記載のインクリメンタル型デルタシグマAD変換器。 A digital filter unit for filtering the output of the quantization unit;
The incremental type delta-sigma AD converter according to claim 16, wherein the reset unit resets the digital filter unit at a timing of resetting the analog integration unit.
前記入力アナログ信号を積分した信号を量子化することと、
量子化した信号をDA変換してフィードバック信号を生成することと、
を備え、
前記入力アナログ信号を積分することは、
前記入力アナログ信号を、複数のスイッチトキャパシタ部を用いて異なる期間においてサンプリングし、異なる期間において転送することと、
転送された前記入力アナログ信号に前記フィードバック信号を加算することと、
を有するAD変換方法。 Integrating the input analog signal;
Quantizing a signal obtained by integrating the input analog signal;
DA conversion of the quantized signal to generate a feedback signal;
With
Integrating the input analog signal is
Sampling the input analog signal in different periods using a plurality of switched capacitor units and transferring in different periods;
Adding the feedback signal to the transferred analog input signal;
An AD conversion method comprising:
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