JP2024512929A - Sigma-delta analog-to-digital converter and its control method - Google Patents
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Abstract
本発明は、シグマ-デルタアナログ・デジタル変換器及びその制御方法に関し、本発明のシグマ-デルタアナログ・デジタル変換器は、積分ユニットと比較ユニットとを含み、その中、前記積分ユニットは固定の第一の基準信号を有し、前記比較ユニットは可変の第二の基準信号を有し、前記第二の基準信号の振幅は前記アナログ・デジタル変換器の入力アナログ信号の振幅に比例する。本発明のシグマ-デルタアナログ・デジタル変換器及びその制御方法によれば、比較ユニットに可変の第二の基準信号が提供され、アナログ・デジタル変換器がより大きなスイングスペースを有するようになる。この大きなスイングスペースにより、電源電圧の低減とコンデンササイズの低減の両方が可能となり、アナログ・デジタル変換回路に必要な面積を削減することができる。The present invention relates to a sigma-delta analog-to-digital converter and a control method thereof, and the sigma-delta analog-to-digital converter of the present invention includes an integrating unit and a comparison unit, in which the integrating unit has a fixed the comparing unit has a variable second reference signal, the amplitude of the second reference signal being proportional to the amplitude of the input analog signal of the analog-to-digital converter; According to the sigma-delta analog-to-digital converter and its control method of the present invention, a variable second reference signal is provided to the comparison unit, so that the analog-to-digital converter has a larger swing space. This large swing space makes it possible to both reduce power supply voltage and capacitor size, reducing the area required for analog-to-digital conversion circuits.
Description
本発明は、電子回路の技術分野に関し、特にシグマ-デルタアナログ・デジタル変換器及びその制御方法に関する。 The present invention relates to the technical field of electronic circuits, and more particularly to a sigma-delta analog-to-digital converter and a method for controlling the same.
シグマ-デルタ(Sigma-Delta)アナログ・デジタル変換器(ADC,Analog Digital Converter)は、広範囲に応用されている高精度なアナログ・デジタル変換器である。シグマ-デルタ(Sigma-Delta)アナログ・デジタル変換器は、オーバーサンプリング、ノイズシェーピング及びデジタルフィルタリングなどの技術を採用し、高精度と低消費電力という利点がある。 The Sigma-Delta analog-to-digital converter (ADC) is a high-precision analog-to-digital converter that has been widely applied. Sigma-Delta analog-to-digital converters employ techniques such as oversampling, noise shaping and digital filtering, and have the advantages of high accuracy and low power consumption.
図1Aは、一種のシグマ-デルタアナログ・デジタル変換器の構成を示す概略図である。シグマ-デルタアナログ・デジタル変換器は、典型的にはシグマ-デルタ変調器110とデジタルフィルタ120という2つの構成要素を含む。シグマ-デルタ変調器110は、ナイキストサンプリングレート(Nyquist sampling rate)を大幅に上回る速度でアナログ入力信号Inputをオーバーサンプリングし、1ビットのビットストリーム(Bit Stream)を出力する。ビットストリームにおける「1」の密度は、アナログ入力信号Inputの大きさに対応している。デジタルフィルタ120は、非常に高い変換分解能を得るためにビットストリームをフィルタリングする。
FIG. 1A is a schematic diagram illustrating the configuration of a type of sigma-delta analog-to-digital converter. A sigma-delta analog-to-digital converter typically includes two components: a sigma-
図1Bは、一種の1次シグマ-デルタ変調器の構成を示す概略図である。シグマ-デルタ変調器は、積分器111と比較器112とから構成されることができる。この中、積分器111には、オペアンプOA1(Operational Amplifier、OA)とコンデンサC1とが含まれている。入力電流信号Iinputは、オペアンプOA1の一方の入力端子に接続され、オペアンプOA1に一つの入力電圧V1を供給する。オペアンプOA1の他方の入力端子には基準電圧Vrefが接続されている。オペアンプOA1の出力端子はコンパレータ112の一方の入力端子に接続され、オペアンプOA1の出力信号114はコンパレータ112の一方の入力信号となる。コンパレータ112の他方の入力信号である基準電圧Vrefも同時にコンパレータ112の他方の入力端子に接続されている。比較器112は、出力信号114と基準電圧Vrefとを比較し、ビットストリーム信号115を出力端子に出力する。コンパレータ112の出力端子は、入力電流信号Iinputにも接続されたスイッチングモード電流源J1の一端に接続され、コンパレータ112が出力するビットストリーム信号115に応じて入力電圧V1の大きさを調整するためのフィードバックループを形成する。
FIG. 1B is a schematic diagram illustrating the configuration of a type of first-order sigma-delta modulator. The sigma-delta modulator can be composed of an
図1Cは、図1Bに示すシグマ-デルタ変調器が動作状態となる一部信号の波形図である。ここで、折れ線131,132は、オペアンプOA1の出力信号114の電圧波形を表すために用いられ、矩形波141、142は、比較器112から出力するビットストリーム信号115を表すために用いられる。折れ線131,132の立ち上がり部分および立ち下がり部分は、それぞれコンデンサC1の充電過程および放電過程に対応している。矩形波141,142における高電位がビットストリーム信号115における数字「1」を表し、低電位がビットストリーム信号115における数字「0」を表す。ビットストリーム信号115のデューティ比(duty-cycle)は、1周期内の全周期に占められる数字「1」の割合であり、矩形波141のデューティは比較的に小さく、矩形波142のデューティは比較的に大きい。入力電圧V1が低い場合、オペアンプOA1の出力信号114は折れ線131で表され、且つビットストリーム信号141に対応している。入力電圧V1が高い場合、オペアンプOA1の出力信号114は折れ線132で表され、且つビットストリーム信号142に対応している。
FIG. 1C is a waveform diagram of some signals that cause the sigma-delta modulator shown in FIG. 1B to be in an operating state. Here, the polygonal lines 131 and 132 are used to represent the voltage waveform of the
図1Cには、シグマ-デルタ変調器の回路における電源電圧レベルVddおよび共通接地レベルVssも示されている。図1(c)に示すように、入力電圧V1が低い場合には、オペアンプOA1の出力信号114はシステム電圧レベルVddに相対的に近くて、折れ線131の山点133と電源電圧レベルVddとの差M1は比較的に小さく、当該差M1は、供給マージン(Supply margin)とも呼ばれることができる。入力電圧V1が高い場合には、オペアンプOA1の出力信号114は共通接地レベルVssに相対的に近くて、折れ線132の谷点134と共通接地レベルVssとの差M2は比較的に小さく、当該差M2は、接地マージン(Ground margin)とも呼ばれることができる。
Also shown in FIG. 1C are the power supply voltage level Vdd and the common ground level Vss in the sigma-delta modulator circuit. As shown in FIG. 1(c), when the input voltage V1 is low, the
図1A~1Cに示すシグマ-デルタ変調器によれば、オペアンプOA1の出力信号114の供給マージンおよび接地マージンはともに比較的に小さくて、すなわち、当該シグマ-デルタアナログ・デジタル変換器によって許容される電圧スイングスペースは比較的に小さい。電圧スイングは、Vdd-VrefまたはVref-Vssの電圧スイングスペースに制限される。オペアンプOA1の正常動作に対して、電圧スイングスペースが小さいことによる制約がある。また、より小さい電圧スイングスペースが原因で、積分器111中のコンデンサC1の値を大きく取らないように制限している。
According to the sigma-delta modulator shown in FIGS. 1A-1C, both the supply margin and the ground margin of the
しかし、アナログ・デジタル変換器のS/N比を高くするためには、コンデンサC1の値を小さくしてはならない。ただし、限られた電圧スイングスペースに対して、大きな容量は積分器の精度に影響を与え、また大きなチップ面積を占有し、回路の消費電力を増加させる。そのため、アナログ・デジタル変換器のスイングスペースを大きくし、コンデンサC1の大きさを小さくすることが望ましい。 However, in order to increase the S/N ratio of the analog-to-digital converter, the value of capacitor C1 must not be made small. However, for the limited voltage swing space, a large capacitance will affect the accuracy of the integrator, and also occupy a large chip area and increase the power consumption of the circuit. Therefore, it is desirable to increase the swing space of the analog-to-digital converter and reduce the size of the capacitor C1.
本発明が解決しようとする技術課題は、増大させたスイングスペースを有するシグマ-デルタアナログ・デジタル変換器及びその制御方法を提供することである。 The technical problem to be solved by the present invention is to provide a sigma-delta analog-to-digital converter with increased swing space and a method for controlling the same.
上記の技術課題を解決するために本発明が採用した技術思案は、シグマ-デルタアナログ・デジタル変換器であって、積分ユニットと比較ユニットとを備え、その中、前記積分ユニットは、固定の第一の基準信号を有し、前記比較ユニットは、可変の第二の基準信号を有し、前記第二の基準信号の振幅は、前記アナログ・デジタル変換器の入力アナログ信号の振幅に比例することを特徴とする。 The technical idea adopted by the present invention to solve the above technical problem is a sigma-delta analog-to-digital converter, which comprises an integral unit and a comparison unit, in which the integral unit has a fixed the comparison unit has a variable second reference signal, the amplitude of the second reference signal being proportional to the amplitude of the input analog signal of the analog-to-digital converter; It is characterized by
本発明の一実施例では、前記積分ユニットは、第一の積分入力端子と、第二の積分入力端子と、積分出力端子とを備え、積分入力信号が前記第一の積分入力端子に接続され、前記第一の基準信号が前記第二の積分入力端子に接続され、前記第一の積分入力端子と前記積分出力端子との間に第一のコンデンサが接続されており、前記比較ユニットは、第一の比較入力端子と、第二の比較入力端子と、比較出力端子とを備え、前記積分出力端子が前記第一の比較入力端子に接続され、前記第二の基準信号が前記第二の比較入力端子に接続され、前記比較出力端子がビットストリーム信号を出力しており、その中、前記積分入力信号の振幅は、前記ビットストリーム信号に応じて増減されている。 In one embodiment of the invention, the integration unit includes a first integration input terminal, a second integration input terminal, and an integration output terminal, and the integration input signal is connected to the first integration input terminal. , the first reference signal is connected to the second integral input terminal, a first capacitor is connected between the first integral input terminal and the integral output terminal, and the comparison unit comprises: a first comparison input terminal, a second comparison input terminal, and a comparison output terminal, the integral output terminal is connected to the first comparison input terminal, and the second reference signal is connected to the second comparison input terminal. The comparison output terminal is connected to a comparison input terminal, and the comparison output terminal outputs a bitstream signal, in which the amplitude of the integral input signal is increased or decreased in accordance with the bitstream signal.
本発明の一実施例では、前記比較出力端子に接続されたフィードバックユニットをさらに備え、前記フィードバックユニットは、前記ビットストリーム信号に応じて前記積分入力信号の振幅を制御する。 An embodiment of the invention further comprises a feedback unit connected to the comparison output terminal, the feedback unit controlling the amplitude of the integral input signal according to the bitstream signal.
本発明の一実施例では、前記ビットストリーム信号が1である時に、前記積分入力信号の振幅が減少し、前記第二の基準信号の振幅が減少しており、前記ビットストリーム信号が0である時に、前記積分入力信号の振幅が増加し、前記第二の基準信号の振幅が増加している。 In an embodiment of the invention, when the bitstream signal is 1, the amplitude of the integral input signal is decreased, the amplitude of the second reference signal is decreased, and the bitstream signal is 0. At times, the amplitude of the integral input signal is increasing and the amplitude of the second reference signal is increasing.
本発明の一実施例では、前記フィードバックユニットは、前記入力アナログ信号に接続されたスイッチングモード電流源を備え、前記ビットストリーム信号が1である時に、前記スイッチングモード電流源がオンになり、前記積分入力信号の振幅を減少させ、前記ビットストリーム信号が0である時に、前記スイッチングモード電流源がオフになり、前記積分入力信号の振幅を増加させる。 In one embodiment of the invention, the feedback unit comprises a switching mode current source connected to the input analog signal, and when the bitstream signal is 1, the switching mode current source is turned on and the integral Decreasing the amplitude of the input signal and increasing the amplitude of the integrated input signal when the bitstream signal is zero, the switching mode current source is turned off.
本発明の一実施例では、第一のインピーダンスおよび電流源を含む第二の基準信号生成回路をさらに備え、前記第一のインピーダンスの第一の端部が前記電流源に接続され、前記第一のインピーダンスの第二の端部が前記スイッチングモード電流源に接続され、前記第一の端部が前記第二の基準信号を提供している。 An embodiment of the present invention further includes a second reference signal generation circuit including a first impedance and a current source, a first end of the first impedance is connected to the current source, and the first A second end of the impedance is connected to the switched mode current source, and the first end provides the second reference signal.
本発明の一実施例では、前記第一のインピーダンスは、非線形インピーダンス素子を備えている。 In one embodiment of the invention, the first impedance comprises a non-linear impedance element.
上記の技術課題を解決するために本発明が提出した技術思案は、積分ユニットと比較ユニットとを備えるシグマ-デルタアナログ・デジタル変換器の制御方法であって、前記積分ユニットに固定の第一の基準信号を提供すること、および前記比較ユニットに前記アナログ・デジタル変換器の入力アナログ信号の振幅に比例する振幅を有する可変の第二の基準信号を供給すること、を備えていることを特徴とする。 The technical idea proposed by the present invention in order to solve the above technical problem is a control method for a sigma-delta analog-to-digital converter comprising an integral unit and a comparison unit, the first providing a reference signal; and providing the comparison unit with a variable second reference signal having an amplitude proportional to the amplitude of the input analog signal of the analog-to-digital converter. do.
本発明の一実施例では、前記積分ユニットは、第一の積分入力端子と、第二の積分入力端子と、積分出力端子とを備え、積分入力信号が前記第一の積分入力端子に接続され、前記第一の基準信号が前記第二の積分入力端子に接続され、前記第一の積分入力端子と前記積分出力端子との間に第一のコンデンサが接続されており、前記比較ユニットは、第一の比較入力端子と、第二の比較入力端子と、比較出力端子とを備え、前記積分出力端子が前記第一の比較入力端子に接続され、前記第二の基準信号が前記第二の比較入力端子に接続され、前記比較出力端子がビットストリーム信号を出力しており、その中、前記積分入力信号の振幅は、前記ビットストリーム信号に応じて増減されている。 In one embodiment of the invention, the integration unit includes a first integration input terminal, a second integration input terminal, and an integration output terminal, and the integration input signal is connected to the first integration input terminal. , the first reference signal is connected to the second integral input terminal, a first capacitor is connected between the first integral input terminal and the integral output terminal, and the comparison unit comprises: a first comparison input terminal, a second comparison input terminal, and a comparison output terminal, the integral output terminal is connected to the first comparison input terminal, and the second reference signal is connected to the second comparison input terminal. The comparison output terminal is connected to a comparison input terminal, and the comparison output terminal outputs a bitstream signal, in which the amplitude of the integral input signal is increased or decreased in accordance with the bitstream signal.
本発明の一実施例では、前記ビットストリーム信号が1である時に、前記積分入力信号の振幅が減少し、前記第二の基準信号の振幅が減少しており、前記ビットストリーム信号が0である時に、前記積分入力信号の振幅が増加し、前記第二の基準信号の振幅が増加している。 In an embodiment of the invention, when the bitstream signal is 1, the amplitude of the integral input signal is decreased, the amplitude of the second reference signal is decreased, and the bitstream signal is 0. At times, the amplitude of the integral input signal is increasing and the amplitude of the second reference signal is increasing.
本発明のシグマ-デルタアナログ・デジタル変換器及びその制御方法によれば、比較ユニットに可変の第二の基準信号が提供され、アナログ・デジタル変換器がより大きなスイングスペースを有するようになる。この大きなスイングスペースにより、電源電圧の低減とコンデンササイズの低減の両方が可能となり、アナログ・デジタル変換回路に必要な面積を削減することができる。 According to the sigma-delta analog-to-digital converter and its control method of the present invention, a variable second reference signal is provided to the comparison unit, so that the analog-to-digital converter has a larger swing space. This large swing space makes it possible to both reduce power supply voltage and capacitor size, reducing the area required for analog-to-digital conversion circuits.
本発明の上記の目的、特徴、および利点をより明確にわかりやすくするために、以下では、本発明の具体的な実施形態を添付の図面に関連して詳細に説明する。
本発明の上述の目的、特徴、および利点をより明確にわかりやすくするために、以下では、本発明の具体的な実施形態について、添付の図面に関連して詳細に説明する。 In order to make the above objects, features, and advantages of the invention more clearly understandable, specific embodiments of the invention are described in detail below in conjunction with the accompanying drawings.
以下の説明では、本発明に対する十分な理解を容易にするために多くの具体的な詳細が説明されるが、本発明は、本明細書で説明されているものとは異なる他の方法で実施されてもよいので、本発明は、以下に開示される具体的な実施形態に限定されない。 Although many specific details are set forth in the following description to facilitate a thorough understanding of the invention, the invention may be practiced otherwise than as set forth herein. The invention is not limited to the specific embodiments disclosed below.
本願および特許請求の範囲に示されるように、文脈では例外を明示的に示唆しない限り、「一」、「一つ」、「一種」、および/または「その」などの用語は、特に単数を指すものではなく、複数を含むこともある。一般的に、「備える」および「含む」という用語は、明確に識別されたステップおよび要素を含むことを示すだけであり、これらのステップおよび要素は排他的な羅列を構成せず、方法または装置は、他のステップまたは要素を含む場合がある。 As set forth in this application and the claims, unless the context clearly suggests otherwise, terms such as "one," "one," "one," and/or "the" specifically refer to the singular. It does not refer to something, but may include more than one. In general, the terms "comprising" and "comprising" only indicate the inclusion of clearly identified steps and elements, and do not constitute an exclusive enumeration of the method or apparatus. may include other steps or elements.
本願の明細書においては、理解してほしいのは、「前、後、上、下、左、右」、「横方向、縦方向、垂直、水平」、「頂部、底部」などの方位語によって示される方位又は位置関係は、通常、図面に示される方位又は位置関係に基づいたものであり、本願の説明を容易にし、説明を簡略化するためだけである。これらの方位語は、反対的な説明がない限り、指定された装置又は要素が特定の方位を有し、又は特定の方位で構成され、動作しなければならないことを示し又は暗示するものではないので、本願の保護範囲を限定するものと理解することはできない。「内、外」という方位語は、各部品自体に対する輪郭の内外を意味する。 In the specification of this application, it is to be understood that directional terms such as "front, rear, top, bottom, left, right", "lateral, longitudinal, vertical, horizontal", "top, bottom", etc. The orientations or relationships shown are generally based on the orientations or relationships shown in the drawings, and are only to facilitate and simplify the description of the present application. These orientation terms do not indicate or imply that the designated device or element must have a particular orientation or be constructed or operated in a particular orientation, unless stated to the contrary. Therefore, it cannot be understood as limiting the scope of protection of the present application. The orientation words "inside, outside" refer to the inside and outside of the contour relative to each part itself.
また、説明する必要があるのは、「第一」、「第二」等の用語を用いて部品を限定するのは、単に対応する部品を区別しやすくするためであり、別途の声明がなければ、上記の言葉には特別な意味がないので、本願の保護範囲に対する制限と理解することはできない。さらに、本願で使用される用語は公知の用語から選択されるが、本願の明細書に記載されているいくつかの用語は、出願人が自己の判断で選択されたものであってもよく、その詳細な意味は本明細書の関連する部分に記載されている。また、使用されている実際の用語だけでなく、個々の用語に含まれる意味でも本願を理解することが求められる。 It also needs to be explained that the use of terms such as "first" and "second" to limit parts is simply to make it easier to distinguish between corresponding parts, and there is no need for a separate statement. For example, the above words have no special meaning and cannot be interpreted as limitations on the scope of protection of the present application. Furthermore, although the terms used in this application are selected from known terms, some terms described in the specification of this application may have been selected by the applicant at his/her own discretion. Its detailed meaning is described in the relevant part of this specification. It is also required that the present application be understood not only by the actual terms used, but also by the meanings implied by each term.
ある部品が「別の部品の上に」、「別の部品に接続」、「別の部品に結合」、または「別の部品に接触」と呼ばれる場合、それは直接に別の部品の上にあるか、接続されているか、結合されているか、または別の部品に接触していてもよく、または挿入された部品が存在していてもよいことが理解されるべきである。これに対して、ある部品が「別の部品に直接」、「別の部品に直接接続」、「別の部品に直接結合」、「別の部品に直接接触」と呼ばれる場合には、挿入部品は存在しない。同様に、第1の部品が第2の部品に「電気的に接触している」または「電気的に結合している」と呼ばれる場合、当該第1の部品と当該第2の部品との間に電流を流すことができる電気経路は存在する。この電気経路は、コンデンサ、結合されたインダクタ、および/または、導電性部材間に直接接触しなくても電流を流すことができる他の部材を含むことができる。 When a part is called "on top of another part," "connected to another part," "bonded to another part," or "touching another part," it is directly on top of another part. It should be understood that there may be parts connected, connected, coupled, or in contact with another part, or inserted. In contrast, when a part is referred to as "directly to another part," "directly connected to another part," "directly coupled to another part," or "directly in contact with another part," an inserted part does not exist. Similarly, when a first component is said to be "in electrical contact with" or "electrically coupled to" a second component, the relationship between said first component and said second component is There is an electrical path through which current can flow. The electrical path can include capacitors, coupled inductors, and/or other members that can conduct current without direct contact between conductive members.
本願において、フローチャートを使用して本願における実施例のシステムによって実行される動作を説明している。上記または以下の動作は、必ずしも順序に従って正確に実行されるとは限らないことを理解すべきである。逆に、様々なステップを逆の順序で処理することも、同時に処理することもできる。また、これらのプロシージャに別の操作を追加したり、これらのプロシージャから1つまたは複数のステップの操作を除去したりすることもできる。 Flowcharts are used herein to describe operations performed by the system of example embodiments of the present application. It should be understood that the operations above or below are not necessarily performed in exact order. Conversely, the various steps can be processed in reverse order or simultaneously. You can also add other operations to these procedures, or remove one or more step operations from these procedures.
図2は、本発明の一実施例に係るシグマ-デルタアナログ・デジタル変換器の構成を示す概略図である。図2を参照して示すように、本実施例のシグマ-デルタアナログ・デジタル変換器200(以下、単に「アナログ・デジタル変換器」といい)は、積分ユニット210と比較ユニット220とを備え、その中、この積分ユニット210は、固定の第一の基準信号Vref1を有しており、この比較ユニット220は、アナログ・デジタル変換器200の入力アナログ信号Inputの振幅に比例した振幅を有する可変の第二の基準信号Vref2を有している。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a sigma-delta analog-to-digital converter according to an embodiment of the present invention. As shown with reference to FIG. 2, the sigma-delta analog-to-digital converter 200 (hereinafter simply referred to as "analog-to-digital converter") of the present embodiment includes an
図1(A)に示すように、アナログ・デジタル変換器200は、シグマ-デルタアナログ・デジタル変換器の機能により、入力アナログ信号Inputに応じてビットストリーム信号を比較ユニット220の出力端子221に出力することができる。
As shown in FIG. 1A, the analog-to-
図2に示すように、第一の基準信号Vref1は、固定の振幅を有している。この第一の基準信号Vref1の積分部210に対する作用は、図1Bに示す基準信号Vrefの積分器111に対する作用と同じである。
As shown in FIG. 2, the first reference signal Vref1 has a fixed amplitude. The effect of this first reference signal Vref1 on the integrating
図2に示すように、第二の基準信号Vref2の振幅は、入力アナログ信号Inputの振幅に比例して変化してもよい。すなわち、入力アナログ信号Inputの振幅が大きくなると、第二の基準信号Vref2の振幅も大きくなり、入力アナログ信号Inputの振幅が小さくなると、第二の基準信号Vref2の振幅も小さくなる。 As shown in FIG. 2, the amplitude of the second reference signal Vref2 may change in proportion to the amplitude of the input analog signal Input. That is, as the amplitude of the input analog signal Input increases, the amplitude of the second reference signal Vref2 also increases, and as the amplitude of the input analog signal Input decreases, the amplitude of the second reference signal Vref2 also decreases.
図2に示すのは一例だけであって、入力アナログ信号Inputの変化に伴って第二の基準信号Vref2をどのように変化させるかという具体的な実施形態を限定するためものではない。本分野の当業者は、本発明の考え方に基づいて、任意の方法で、第二の基準信号Vref2の振幅をアナログ・デジタル変換器200の入力アナログ信号Inputの振幅に比例させることができる。
What is shown in FIG. 2 is only an example, and is not intended to limit the specific embodiment of how the second reference signal Vref2 is changed in accordance with changes in the input analog signal Input. Those skilled in the art can make the amplitude of the second reference signal Vref2 proportional to the amplitude of the input analog signal Input of the analog-to-
本発明は、入力アナログ信号Input、第一の基準信号Vref1および第二の基準信号Vref2が、具体的にはどのような電気信号であるかについては限定していなく、これらは、電流信号または電圧信号であってもよい。特段の指定がない限り、本明細書において、信号の大きさ又は高低とは、信号の振幅の大きさを意味しており、電流信号については電流の振幅、電圧信号については電圧の振幅を意味している。 The present invention does not specifically limit what kind of electrical signals the input analog signal Input, the first reference signal Vref1, and the second reference signal Vref2 are, and these may be current signals or voltage signals. It may also be a signal. Unless otherwise specified, in this specification, the magnitude or height of a signal means the magnitude of the amplitude of the signal, and for a current signal, it means the amplitude of the current, and for a voltage signal, it means the amplitude of the voltage. are doing.
図2に示すアナログ・デジタル変換器200によれば、より大きい又は高い入力アナログ信号Inputに対してより大きな第二の基準信号Vref2を採用し、より小さい又はより低い入力アナログ信号Inputに対してより小さな第二の基準信号Vref2を採用することによって、アナログ・デジタル変換器200のスイングスペースを増加させることができ、これに基づいて、積分ユニット210においてより大きなコンデンサ、例えば第一のコンデンサC1を採用することが可能となり、アナログ・デジタル変換器200の全体的な性能を向上させることができる。
According to the analog-to-
図3は、本発明の他の実施例に係るシグマ-デルタアナログ・デジタル変換器の構成を示す概略図である。図3に示すように、当該アナログ・デジタル変換器300は、積分ユニット310と比較ユニット320とを含む。ここで、積分ユニット310は、第一の積分入力端子311と、第二の積分入力端子312と、積分出力端子313とを有する。積分入力信号V1は第一の積分入力端子311に接続され、第一の基準信号Vref1は第二の積分入力端子312に接続され、第一の積分入力端子311と積分出力端子313との間には第一のコンデンサC1が接続されている。比較ユニット320は、第一の比較入力端子321と、第二の比較入力端子322と、比較出力端子323とを有する。積分出力端子313は第一の比較入力端子321に接続され、第二の基準信号Vref2は第二の比較入力端子322に接続され、比較出力端子323はビットストリーム信号BSを出力する。ここで、積分入力信号V1の振幅は、ビットストリーム信号BSに応じて増減される。 FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of a sigma-delta analog-to-digital converter according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the analog-to-digital converter 300 includes an integration unit 310 and a comparison unit 320. Here, the integral unit 310 has a first integral input terminal 311, a second integral input terminal 312, and an integral output terminal 313. The integral input signal V1 is connected to the first integral input terminal 311, the first reference signal Vref1 is connected to the second integral input terminal 312, and the signal is connected between the first integral input terminal 311 and the integral output terminal 313. is connected to the first capacitor C1. Comparison unit 320 has a first comparison input terminal 321 , a second comparison input terminal 322 , and a comparison output terminal 323 . The integral output terminal 313 is connected to the first comparison input terminal 321, the second reference signal Vref2 is connected to the second comparison input terminal 322, and the comparison output terminal 323 outputs the bit stream signal BS. Here, the amplitude of the integral input signal V1 is increased or decreased according to the bitstream signal BS.
好ましい実施形態では、積分入力信号V1、第一の基準信号Vref1及び第二の基準信号Vref2は、いずれも電圧信号であり、入力アナログ信号Inputは、電流信号である。 In a preferred embodiment, the integral input signal V1, the first reference signal Vref1 and the second reference signal Vref2 are all voltage signals, and the input analog signal Input is a current signal.
積分入力信号V1の振幅は、入力アナログ信号Inputとビットストリーム信号BSとの両方によって同時に影響を受ける。入力アナログ信号Inputが電流信号である場合、積分入力信号V1の振幅は、入力アナログ信号Inputの入力に伴って徐々に大きくなる。積分ユニット310の一方の入力信号として固定の振幅値のある第一の基準信号Vref1が用いられ、積分ユニット310の他の入力信号として積分入力信号V1が用いられる。積分ユニット310の機能に応じて、V1>Vref1の場合、積分入力信号V1が増加し続けることを阻止するように、積分ユニット310の積分出力端子313の積分出力信号V2を低下させる。 The amplitude of the integral input signal V1 is influenced simultaneously by both the input analog signal Input and the bitstream signal BS. When the input analog signal Input is a current signal, the amplitude of the integral input signal V1 gradually increases as the input analog signal Input is input. A first reference signal Vref1 with a fixed amplitude value is used as one input signal of the integration unit 310, and an integral input signal V1 is used as the other input signal of the integration unit 310. Depending on the function of the integration unit 310, if V1>Vref1, the integration output signal V2 at the integration output terminal 313 of the integration unit 310 is reduced to prevent the integration input signal V1 from continuing to increase.
比較ユニット320は、積分ユニット310の積分出力信号V2<Vref2の場合、ビットストリーム信号BS=1であるハイレベルを出力する。比較ユニット320は、積分ユニット310の積分出力信号V2>Vref2の場合、ビットストリーム信号BS=0であるローレベルを出力する。 When the integrated output signal V2<Vref2 of the integrating unit 310, the comparing unit 320 outputs a high level, which is the bit stream signal BS=1. When the integral output signal V2>Vref2 of the integrating unit 310, the comparing unit 320 outputs a low level that is the bit stream signal BS=0.
図3示すように、いくつかの実施例では、本発明のアナログ・デジタル変換器300は、ビットストリーム信号BSに従って積分入力信号V1の振幅を制御することができるフィードバックユニット330をさらに含む。 As shown in FIG. 3, in some embodiments, the analog-to-digital converter 300 of the present invention further includes a feedback unit 330 that can control the amplitude of the integral input signal V1 according to the bitstream signal BS.
いくつかの実施例では、ビットストリーム信号BS=1の場合、積分入力信号V1の振幅が減少し、第二の基準信号Vref2の振幅が減少している。ビットストリーム信号BS=0の場合、積分入力信号V1の振幅が増大し、第二の基準信号Vref2の振幅が増大している。 In some embodiments, when the bitstream signal BS=1, the amplitude of the integral input signal V1 is decreased and the amplitude of the second reference signal Vref2 is decreased. If the bitstream signal BS=0, the amplitude of the integral input signal V1 has increased and the amplitude of the second reference signal Vref2 has increased.
本発明は、フィードバックユニット330の具体的な実施形態を限定しない。 The present invention does not limit the specific embodiment of feedback unit 330.
図3に示すように、いくつかの実施例では、フィードバックユニット330は、入力アナログ信号Inputに接続されたスイッチングモード電流源J1を含む。ビットストリーム信号BSが1である場合、スイッチモード電流源J1をオンにして積分入力信号V1の振幅を減少させる。ビットストリーム信号BSが0である場合、スイッチングモード電流源J1をオフして積分入力信号V1の振幅を増大させる。 As shown in FIG. 3, in some embodiments, feedback unit 330 includes a switched mode current source J1 connected to the input analog signal Input. When bitstream signal BS is 1, switch mode current source J1 is turned on to reduce the amplitude of integral input signal V1. When bitstream signal BS is 0, switching mode current source J1 is turned off to increase the amplitude of integral input signal V1.
図3に示すように、スイッチングモード電流源J1は、3つの端子A、B、Cを備えている。入力アナログ信号Inputは端子Aに接続され、ビットストリーム信号BSは端子Cに接続され、端子Cは共通接地レベルVssに接続される。以下では、フィードバックユニット330の動作原理について説明する。 As shown in FIG. 3, switching mode current source J1 includes three terminals A, B, and C. The input analog signal Input is connected to terminal A, the bit stream signal BS is connected to terminal C, and terminal C is connected to common ground level Vss. Below, the principle of operation of the feedback unit 330 will be explained.
初期状態であれば、スイッチングモード電流源J1がオフ状態であり、積分入力信号V1は、入力アナログ信号Inputの入力に伴って徐々に増加するものとする。V1>Vref1の場合、積分出力信号V2が減少している。比較ユニット320は、V2<Vref2の場合、ビットストリーム信号BS=1であるハイレベルを出力する。このとき、スイッチングモード電流源J1がオンされ、積分入力信号V1がプルダウンされる。V1<Vref1の場合、積分出力信号V2が増加している。比較ユニット320は、V2>Vref2の場合、ビットストリーム信号BS=0であるローレベルを出力する。このとき、スイッチングモード電流源J1がオフされ、積分入力信号V1の振幅が再び徐々に増大される。 In the initial state, the switching mode current source J1 is off, and the integral input signal V1 gradually increases as the input analog signal Input is input. When V1>Vref1, the integral output signal V2 is decreasing. The comparison unit 320 outputs a high level bit stream signal BS=1 when V2<Vref2. At this time, switching mode current source J1 is turned on and integral input signal V1 is pulled down. When V1<Vref1, the integral output signal V2 is increasing. When V2>Vref2, the comparison unit 320 outputs a low level bit stream signal BS=0. At this time, the switching mode current source J1 is turned off and the amplitude of the integral input signal V1 is gradually increased again.
このように、本発明のアナログ・デジタル変換器300は動作状態となる場合、比較ユニット320が出力するビットストリーム信号BSを、上述した制御ループの動作原理に従って積分入力信号V1の振幅に応じて変化させ、且つ、ビットストリーム信号BSのデューティ比と積分入力信号V1の変化の法則とを一致させる。 Thus, when the analog-to-digital converter 300 of the present invention is in operation, the bit stream signal BS output by the comparison unit 320 is changed according to the amplitude of the integral input signal V1 according to the operating principle of the control loop described above. At the same time, the duty ratio of the bit stream signal BS and the law of change of the integral input signal V1 are made to match.
図4は、本発明の一実施例に係るシグマ-デルタアナログ・デジタル変換器が動作状態となる一部信号の波形図である。この一部信号は、図3に示されるアナログ・デジタル変換器300に対応している。 FIG. 4 is a waveform diagram of some signals when the sigma-delta analog-to-digital converter according to an embodiment of the present invention is in an operating state. This partial signal corresponds to the analog-to-digital converter 300 shown in FIG.
図4に示すように、折れ線411、412は、積分ユニット310の積分出力端子313が出力する積分出力信号V2を示している。矩形波421、422は、比較ユニット320の比較出力端子323によって出力されたビットストリーム信号BSを示している。2本の点線はそれぞれ、大きさの異なる2種類の第二基準信号Vref2に対応する。折れ線411、412の立ち上がり部分及び立ち下がり部分はそれぞれ、第一のコンデンサC1の充電過程及び放電過程に対応する。ここで、折れ線411は、積分入力信号V1が小さい場合に対応しており、この場合の第二の基準信号Vref2も小さい。折れ線412は、積分入力信号V1が大きい場合に対応しており、この場合の第二の基準信号Vref2も大きい。 As shown in FIG. 4, polygonal lines 411 and 412 indicate the integral output signal V2 output from the integral output terminal 313 of the integral unit 310. Square waves 421, 422 indicate the bitstream signal BS output by the comparison output terminal 323 of the comparison unit 320. The two dotted lines respectively correspond to two types of second reference signals Vref2 having different magnitudes. Rising portions and falling portions of the polygonal lines 411 and 412 correspond to the charging process and discharging process of the first capacitor C1, respectively. Here, the polygonal line 411 corresponds to the case where the integral input signal V1 is small, and the second reference signal Vref2 in this case is also small. The polygonal line 412 corresponds to the case where the integral input signal V1 is large, and the second reference signal Vref2 in this case is also large.
矩形波421,422における高電位はビットストリーム信号BSにおける数字「1」を表し、低電位はビットストリーム信号BSにおける数字「0」を表す。ビットストリーム信号BSのデューティ比(duty-cycle)は、1周期内の全周期に占められる数字「1」の割合であり、矩形波421のデューティは比較的に小さく、矩形波422のデューティは比較的に大きい。 A high potential in the rectangular waves 421, 422 represents the number "1" in the bit stream signal BS, and a low potential represents the number "0" in the bit stream signal BS. The duty ratio (duty-cycle) of the bit stream signal BS is the proportion of the number "1" occupied in all cycles in one cycle, the duty of the square wave 421 is relatively small, and the duty of the square wave 422 is comparatively small. relatively large.
図4には、電源電圧レベルVddおよび共通接地レベルVssも示されている。図4の折れ線411に示すように、積分入力信号V1が小さい場合、第二の基準電圧Vref2も小さいので、積分出力信号V2は全体としてVddとVssとの中間に位置し、折れ線411の山点413と電源電圧レベルVddとの間の供給マージンはM3となっている。積分入力信号V1が大きい場合、第二の基準電圧Vref2も大きいので、積分出力信号V2は全体としてVddとVssとの中間に位置したままとなり、折れ線412の谷点414と共通接地レベルVssとの接地マージンはM4となっている。図4と図1Cとを比較して示すように、本発明のアナログ・デジタル変換器300は、積分出力信号V2に大きな供給マージンおよび接地マージンを与え、アナログ・デジタル変換器300に大きなスイングスペースを与えることが明らかである。この大きなスイングスペースにより、本発明のアナログ・デジタル変換器300は、その供給電圧と第一のコンデンサC1の大きさの両方を低減することができ、これにより、チップ上のアナログ・デジタル変換器300全体の占有面積を低減することができる。場合によっては、電圧スイングスペースを従来の2倍にしたときに、第一のコンデンサC1の大きさを従来の半分にすることができる。 Also shown in FIG. 4 are a power supply voltage level Vdd and a common ground level Vss. As shown by the polygonal line 411 in FIG. The supply margin between 413 and power supply voltage level Vdd is M3. When the integral input signal V1 is large, the second reference voltage Vref2 is also large, so the integral output signal V2 as a whole remains located between Vdd and Vss, and there is a difference between the valley point 414 of the polygonal line 412 and the common ground level Vss. The ground contact margin is M4. As shown by comparing FIG. 4 and FIG. 1C, the analog-to-digital converter 300 of the present invention provides a large supply margin and ground margin for the integrated output signal V2, and provides a large swing space for the analog-to-digital converter 300. Giving is clear. This large swing space allows the analog-to-digital converter 300 of the present invention to reduce both its supply voltage and the size of the first capacitor C1, which allows the analog-to-digital converter 300 on a chip to The overall occupied area can be reduced. In some cases, when the voltage swing space is doubled, the size of the first capacitor C1 can be reduced to half of the conventional size.
図3に示すように、いくつかの実施形態では、本発明のアナログ・デジタル変換器300は、第二の基準信号生成回路340をさらに備えている。当該第二の基準信号生成回路340は、第一のインピーダンスR1および電流源J2を含み、第一のインピーダンスR1の第一の端部341が電流源J2に接続され、第一のインピーダンスR1の第二の端部342がスイッチングモード電流源J1に接続され、第一の端部341が第二の基準信号Vref2を提供している。 As shown in FIG. 3, in some embodiments, the analog-to-digital converter 300 of the present invention further includes a second reference signal generation circuit 340. The second reference signal generation circuit 340 includes a first impedance R1 and a current source J2, a first end 341 of the first impedance R1 is connected to the current source J2, and a first end 341 of the first impedance R1 is connected to the current source J2. The second end 342 is connected to a switching mode current source J1, and the first end 341 provides a second reference signal Vref2.
図3に示すように、第一のインピーダンスR1の第二端342は、スイッチングモード電流源J1の端子Bに接続されている。これにより、積分入力信号V1の変化に応じて第二の基準信号Vref2を変化させることができる。積分入力信号V1が大きい場合には、第二の基準信号Vref2も大きい。積分入力信号V1が小さい場合には、第二の基準信号Vref2も小さい。 As shown in FIG. 3, the second end 342 of the first impedance R1 is connected to terminal B of the switching mode current source J1. Thereby, the second reference signal Vref2 can be changed in accordance with changes in the integral input signal V1. When the integral input signal V1 is large, the second reference signal Vref2 is also large. When the integral input signal V1 is small, the second reference signal Vref2 is also small.
本発明は、電流源J2の種類を限定しない。いくつかの実施形態では、電流源J2とスイッチングモード電流源J1とは同じタイプの電流源である。 The present invention does not limit the type of current source J2. In some embodiments, current source J2 and switched mode current source J1 are the same type of current source.
本発明は、第一のインピーダンスR1の種類及び大きさに対して限定しない。第一のインピーダンスR1は、抵抗、インダクタンス、コンデンサ等のインピーダンス素子であってもよいし、複数の複数種類のインピーダンス素子からなるインピーダンスネットワークであってもよい。 The present invention does not limit the type and size of the first impedance R1. The first impedance R1 may be an impedance element such as a resistor, an inductance, or a capacitor, or may be an impedance network consisting of a plurality of types of impedance elements.
好ましい実施例では、第一のインピーダンスR1は、非線形特性を有する非線形インピーダンス素子を含む。これにより、第二の基準信号Vref2が過小となって比較ユニット320が出力するビットストリーム信号BSに影響を与えることを回避することができる。 In a preferred embodiment, the first impedance R1 includes a nonlinear impedance element with nonlinear characteristics. This can prevent the second reference signal Vref2 from becoming too small and affecting the bit stream signal BS output by the comparison unit 320.
図3に示すアナログ・デジタル変換器300内の積分ユニット310は、1つの積分器を含む。すなわち、このアナログ・デジタル変換器300は1次アナログ・デジタル変換器である。図3に示すように、いくつかの実施例では、積分ユニット310と比較ユニット320との間には、複数の積分ユニット350が含まれてもよく、直列に接続された積分ユニットの数が、アナログ・デジタル変換器300の次数を決定する。なお、積分部350の個数は、必要に応じて設定することができる。これらの実施例では、第一の基準電圧Vref1は、同時に複数の積分ユニットの基準信号として機能する。 Integration unit 310 in analog-to-digital converter 300 shown in FIG. 3 includes one integrator. That is, this analog-to-digital converter 300 is a primary analog-to-digital converter. As shown in FIG. 3, in some embodiments, a plurality of integration units 350 may be included between the integration unit 310 and the comparison unit 320, and the number of integration units connected in series is Determine the order of analog-to-digital converter 300. Note that the number of integrating sections 350 can be set as necessary. In these embodiments, the first reference voltage Vref1 serves as a reference signal for multiple integration units simultaneously.
図5は、本発明の一実施例に係るシグマ-デルタアナログ・デジタル変換器の制御方法の例示的なフローチャートである。本発明の実施例の制御方法より制御されるアナログ・デジタル変換器には、前述したような積分ユニットおよび比較ユニットが含まれるべきである。図5に示すように、本実施例の制御方法は、以下のステップを含む:
ステップS510:固定の第一の基準信号を積分ユニットに供給すること、および
ステップS520:アナログ・デジタル変換器の入力アナログ信号の振幅に比例する振幅を有する可変の第二の基準信号を比較ユニットに供給すること。
FIG. 5 is an exemplary flowchart of a method for controlling a sigma-delta analog-to-digital converter according to an embodiment of the present invention. The analog-to-digital converter controlled by the control method of the embodiment of the present invention should include the integration unit and comparison unit as described above. As shown in FIG. 5, the control method of this embodiment includes the following steps:
Step S510: supplying a fixed first reference signal to the integration unit; and Step S520: supplying a variable second reference signal having an amplitude proportional to the amplitude of the input analog signal of the analog-to-digital converter to the comparison unit. To supply.
本発明の制御方法は、上述したアナログ・デジタル変換器によって実行することができるので、上述した説明と図面の両方を本発明の制御方法の説明に用いられることができる。 Since the control method of the present invention can be implemented by the analog-to-digital converter described above, both the above description and the drawings can be used to explain the control method of the present invention.
本発明の制御方法は、他の制御回路およびアナログ・デジタル変換器によっても実行可能である。 The control method of the present invention can also be implemented with other control circuits and analog-to-digital converters.
前述したように、いくつかの実施形態では、積分ユニットは、第一の積分入力端子、第二の積分入力端子、および積分出力端子を有し、積分入力信号は、第一の積分入力端子に接続され、第一の基準信号は、第二の積分入力端子に接続され、第一の積分入力端子と前記積分出力端子との間に第一のコンデンサが接続されている。また、比較ユニットは、第一の比較入力端子、第二の比較入力端子及び比較出力端子を有し、積分出力端子は第一の比較入力端子に接続され、第二の基準信号は第二の比較入力端子に接続され、比較出力端子はビットストリーム信号を出力する。ここで、積分入力信号の振幅は、ビットストリーム信号に応じて増減されている。いくつかの実施形態では、ビットストリーム信号が1である場合、積分入力信号の振幅が減少し、第二の基準信号の振幅が減少している。ビットストリーム信号が0である場合、積分入力信号の振幅が増大し、第二の基準信号の振幅が増大している。 As mentioned above, in some embodiments, the integration unit has a first integration input terminal, a second integration input terminal, and an integration output terminal, and the integration input signal is applied to the first integration input terminal. A first reference signal is connected to a second integral input terminal, and a first capacitor is connected between the first integral input terminal and the integral output terminal. The comparison unit also has a first comparison input terminal, a second comparison input terminal, and a comparison output terminal, the integral output terminal is connected to the first comparison input terminal, and the second reference signal is connected to the second comparison input terminal. The comparison input terminal is connected to the comparison input terminal, and the comparison output terminal outputs a bitstream signal. Here, the amplitude of the integral input signal is increased or decreased depending on the bitstream signal. In some embodiments, when the bitstream signal is 1, the amplitude of the integral input signal is decreased and the amplitude of the second reference signal is decreased. When the bitstream signal is zero, the amplitude of the integral input signal is increasing and the amplitude of the second reference signal is increasing.
本発明の制御方法によれば、比較ユニットに可変の第二の基準信号を提供することで、アナログ・デジタル変換器により大きなスイングスペースを含有させている。この大きなスイングスペースにより、電源電圧の低減とコンデンササイズの低減の両方が可能となり、アナログ・デジタル変換回路に必要な面積を削減することができる。 According to the control method of the present invention, by providing the comparison unit with a variable second reference signal, the analog-to-digital converter contains a larger swing space. This large swing space makes it possible to both reduce power supply voltage and capacitor size, reducing the area required for analog-to-digital conversion circuits.
上記では基本概念について説明したが、上記開示は明らかに、本分野の当業者にとって、単なる一例としてのものであって、本願を限定するものではない。ここでは明記されていないが、本分野の当業者によって本願に対して様々な修正、改善、及び修正を行う可能性がある。このような修正、改善、および修正は、本願において提案されているので、本願の例示的な実施例の精神および範囲に属する。 Although the basic concepts have been described above, the above disclosure is clearly intended to be understood by those skilled in the art to be illustrative only and not limiting. Although not explicitly stated herein, various modifications, improvements, and modifications may be made to this application by those skilled in the art. Such modifications, improvements, and modifications are proposed herein and are therefore within the spirit and scope of the exemplary embodiments herein.
同時に、本願は、本願の実施例を説明するために特定の用語を使用する。例えば、「一つの実施例」、「一実施例」、および/または「いくつかの実施例」は、本願の少なくとも1つの実施例に関連する特徴、構成、または特徴を意味する。従って、本明細書において異なる場所で2回以上言及されている「一実施例」または「一つの実施例」または「一つの代替的な実施形態」は、必ずしも同じ実施例を意味するものではないことが強調され、留意されるべきである。さらに、本願の一つまたは複数の実施例におけるいくつかの特徴、構成、または特徴を適切に組み合わせることができる。 At the same time, this application uses specific terminology to describe the embodiments of this application. For example, "an embodiment," "an embodiment," and/or "some embodiments" refer to a feature, configuration, or characteristic associated with at least one embodiment of the present application. Thus, references to "an embodiment" or "an example embodiment" or "an alternative embodiment" mentioned more than once in different places herein do not necessarily refer to the same embodiment. This should be emphasized and noted. Furthermore, several features, configurations, or characteristics of one or more embodiments of the present application may be combined as appropriate.
いくつかの実施形態では、構成要素、属性の数を記述する数字が使用されるが、そのような数字は、いくつかの例では、修飾語である「約」、「近似」、または「大体」を使用して修飾されることが理解されるべきである。別段の記載がない限り、「約」、「近似」、または「大体」は、前記数値が±20%の変化を許容することを意味する。それに応じて、いくつかの実施例では、明細書および特許請求の範囲に使用される数値パラメータは近似値であり、この近似値は、個々の実施例に必要とされる特徴に応じて変更されることができる。いくつかの実施例では、数値パラメータは、所定の有効桁数を考慮し、一般的な桁数保持の方法を採用すべきである。本明細書のいくつかの実施例では、その範囲の広さを確認するために使用される数値フィールドおよびパラメータは近似値であるが、特定の実施例では、そのような数値の設定は、可能な範囲内でなるべく正確である。 In some embodiments, numbers are used to describe the number of components, attributes; ” should be understood as being qualified using “. Unless otherwise stated, "about," "approximately," or "approximately" means that the numerical value is allowed to vary by ±20%. Accordingly, in some embodiments, the numerical parameters used in the specification and claims are approximations, and the approximations may vary depending on the features required for a particular embodiment. can be done. In some embodiments, numerical parameters should take into account a predetermined number of significant digits and employ common digit preservation methods. Although in some examples herein the numerical fields and parameters used to determine the breadth of the range are approximations, in certain examples the setting of such numerical values may Be as accurate as possible within reasonable limits.
Claims (10)
積分ユニットと比較ユニットとを備え、
前記積分ユニットは、固定の第一の基準信号を有し、
前記比較ユニットは、可変の第二の基準信号を有し、
前記第二の基準信号の振幅は、前記アナログ・デジタル変換器の入力アナログ信号の振幅に比例する
ことを特徴とするシグマ-デルタアナログ・デジタル変換器。 A sigma-delta analog-to-digital converter,
comprising an integral unit and a comparison unit,
the integrating unit has a fixed first reference signal;
the comparison unit has a variable second reference signal;
A sigma-delta analog-to-digital converter, wherein the amplitude of the second reference signal is proportional to the amplitude of the input analog signal of the analog-to-digital converter.
前記比較ユニットは、第一の比較入力端子と、第二の比較入力端子と、比較出力端子とを備え、前記積分出力端子が前記第一の比較入力端子に接続され、前記第二の基準信号が前記第二の比較入力端子に接続され、前記比較出力端子がビットストリーム信号を出力しており、
前記積分入力信号の振幅は、前記ビットストリーム信号に応じて増減されている
ことを特徴とする請求項1に記載のシグマ-デルタアナログ・デジタル変換器。 The integral unit includes a first integral input terminal, a second integral input terminal, and an integral output terminal, an integral input signal is connected to the first integral input terminal, and the first reference signal is connected to the integral input terminal. a first capacitor connected to the second integral input terminal and between the first integral input terminal and the integral output terminal;
The comparison unit includes a first comparison input terminal, a second comparison input terminal, and a comparison output terminal, the integral output terminal is connected to the first comparison input terminal, and the second reference signal is connected to the second comparison input terminal, and the comparison output terminal outputs a bitstream signal,
The sigma-delta analog-to-digital converter according to claim 1, wherein the amplitude of the integral input signal is increased or decreased depending on the bitstream signal.
前記フィードバックユニットは、前記ビットストリーム信号に応じて前記積分入力信号の振幅を制御する
ことを特徴とする請求項2に記載のシグマ-デルタアナログ・デジタル変換器。 further comprising a feedback unit connected to the comparison output terminal,
3. The sigma-delta analog-to-digital converter according to claim 2, wherein the feedback unit controls the amplitude of the integral input signal in response to the bitstream signal.
前記ビットストリーム信号が0である場合に、前記積分入力信号の振幅が増加し、前記第二の基準信号の振幅が増加している
ことを特徴とする請求項2に記載のシグマ-デルタアナログ・デジタル変換器。 when the bitstream signal is 1, the amplitude of the integral input signal is decreased and the amplitude of the second reference signal is decreased;
3. The sigma-delta analog signal generator of claim 2, wherein when the bitstream signal is zero, the amplitude of the integral input signal is increased and the amplitude of the second reference signal is increased. Digital converter.
前記ビットストリーム信号が1である場合に、前記スイッチングモード電流源がオンになり、前記積分入力信号の振幅を減少させ、
前記ビットストリーム信号が0である場合に、前記スイッチングモード電流源がオフになり、前記積分入力信号の振幅を増加させる
ことを特徴とする請求項3に記載のシグマ-デルタアナログ・デジタル変換器。 the feedback unit comprises a switching mode current source connected to the input analog signal;
when the bitstream signal is 1, the switching mode current source is turned on and reduces the amplitude of the integral input signal;
4. The sigma-delta analog-to-digital converter of claim 3, wherein when the bitstream signal is zero, the switching mode current source is turned off to increase the amplitude of the integrated input signal.
前記第一のインピーダンスの第一の端子が前記電流源に接続され、前記第一のインピーダンスの第二の端子が前記スイッチングモード電流源に接続され、前記第一の端子が前記第二の基準信号を提供している
ことを特徴とする請求項5に記載のシグマ-デルタアナログ・デジタル変換器。 further comprising a second reference signal generation circuit including a first impedance and a current source,
A first terminal of the first impedance is connected to the current source, a second terminal of the first impedance is connected to the switching mode current source, and the first terminal is connected to the second reference signal. 6. The sigma-delta analog-to-digital converter of claim 5.
ことを特徴とする請求項6に記載のシグマ-デルタアナログ・デジタル変換器。 7. The sigma-delta analog-to-digital converter according to claim 6, wherein the first impedance comprises a nonlinear impedance element.
前記積分ユニットに固定の第一の基準信号を提供すること、および
前記比較ユニットに、前記アナログ・デジタル変換器の入力アナログ信号の振幅に比例する振幅を有する可変の第二の基準信号を供給すること、を備えている
ことを特徴とするシグマ-デルタアナログ・デジタル変換器の制御方法。 A method for controlling a sigma-delta analog-to-digital converter comprising an integrating unit and a comparing unit, the method comprising:
providing the integrating unit with a fixed first reference signal; and providing the comparing unit with a variable second reference signal having an amplitude proportional to the amplitude of the input analog signal of the analog-to-digital converter. A method for controlling a sigma-delta analog-to-digital converter, comprising:
前記比較ユニットは、第一の比較入力端子と、第二の比較入力端子と、比較出力端子とを備え、前記積分出力端子が前記第一の比較入力端子に接続され、前記第二の基準信号が前記第二の比較入力端子に接続され、前記比較出力端子がビットストリーム信号を出力しており、
前記積分入力信号の振幅は、前記ビットストリーム信号に応じて増減されている
ことを特徴とする請求項8に記載のシグマ-デルタアナログ・デジタル変換器の制御方法。 The integral unit includes a first integral input terminal, a second integral input terminal, and an integral output terminal, an integral input signal is connected to the first integral input terminal, and the first reference signal is connected to the integral input terminal. a first capacitor connected to the second integral input terminal and between the first integral input terminal and the integral output terminal;
The comparison unit includes a first comparison input terminal, a second comparison input terminal, and a comparison output terminal, the integral output terminal is connected to the first comparison input terminal, and the second reference signal is connected to the second comparison input terminal, and the comparison output terminal outputs a bitstream signal,
9. The method of controlling a sigma-delta analog-to-digital converter according to claim 8, wherein the amplitude of the integral input signal is increased or decreased depending on the bitstream signal.
前記ビットストリーム信号が0である場合に、前記積分入力信号の振幅が増加し、前記第二の基準信号の振幅が増加している
ことを特徴とする請求項9に記載のシグマ-デルタアナログ・デジタル変換器の制御方法。 when the bitstream signal is 1, the amplitude of the integral input signal is decreased and the amplitude of the second reference signal is decreased;
10. The sigma-delta analog signal generator of claim 9, wherein when the bitstream signal is zero, the amplitude of the integral input signal increases and the amplitude of the second reference signal increases. How to control a digital converter.
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