JP3133213B2 - Analog-to-digital converter - Google Patents

Analog-to-digital converter

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JP3133213B2
JP3133213B2 JP06111300A JP11130094A JP3133213B2 JP 3133213 B2 JP3133213 B2 JP 3133213B2 JP 06111300 A JP06111300 A JP 06111300A JP 11130094 A JP11130094 A JP 11130094A JP 3133213 B2 JP3133213 B2 JP 3133213B2
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JP
Japan
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phase
signal
analog
reference signal
digital converter
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Inventor
賢治 内田
寛 酒寄
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株式会社テラテック
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  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は電子回路の要素として利
用する。本発明はアナログ・ディジタル変換器の回路を
簡単化するために利用する。本発明はアナログ・ディジ
タル変換器の特性変動を低減するために利用する。本発
明は超高速アナログ・ディジタル変換器に利用するに適
する。
The present invention is used as an element of an electronic circuit. The present invention is used to simplify the circuit of an analog-to-digital converter. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used to reduce characteristic fluctuation of an analog-to-digital converter. The present invention is suitable for use in an ultra-high speed analog-to-digital converter.

【0002】[0002]

【従来の技術】本願出願人は、特願平6−022632
号(本願出願時に未公開)においてアナログ・ディジタ
ル変換器を提案した。
2. Description of the Related Art The present applicant has filed a Japanese Patent Application No. 6-022632.
No. (not published at the time of filing the present application) proposed an analog-digital converter.

【0003】このアナログ・ディジタル変換器は、基準
信号の位相をアナログ信号により変調された信号と基準
信号との位相差を検出し、このときの位相変調の深さを
バイナリにより重み付けすることによってアナログ・デ
ィジタル変換を行うものである。
This analog-to-digital converter detects the phase difference between a signal obtained by modulating the phase of a reference signal by the analog signal and the reference signal, and weights the depth of the phase modulation at this time by a binary code.・ Perform digital conversion.

【0004】すなわち、基準信号の位相をアナログ信号
に比例して変調させ、位相変調の周期性(変調信号の強
度が増すにつれ、出力の位相は0〜2πラジアンの間を
往復する)を用いてアナログ・ディジタル変換を行うも
のである。
That is, the phase of the reference signal is modulated in proportion to the analog signal, and the periodicity of the phase modulation (the output phase reciprocates between 0 and 2π radians as the intensity of the modulated signal increases) is used. It performs analog-to-digital conversion.

【0005】変調された信号と基準信号とを位相比較器
にそれぞれ入力し、位相比較器の出力は例えば、変調さ
れた信号の位相と基準信号の位相との位相差が0〜(1
/2)πラジアンの範囲内のときは「+1」とし、(1
/2)πラジアン〜πラジアンの範囲内のときは「−
1」とする。このとき、最上位ビットの変調深さをπラ
ジアンとすると、アナログ入力が“0”からフルスケー
ルの2分の1までの間は位相比較器の出力は「+1」、
2分の1フルスケールからフルスケールまでは「−1」
となる。次の位置のビットは変調深さが2倍になってい
るので、アナログ入力が“0”から4分の1フルスケー
ルまでの間は位相比較器の出力は「+1」、4分の1フ
ルスケールから4分の3フルスケールまでは「−1」、
4分の3フルスケールからフルスケールまでは再び「+
1」となる。このようにして最下位ビットまで順次ディ
ジタル信号変換を行い、アナログ信号を負論理のグレイ
コードにディジタル信号変換する。
[0005] The modulated signal and the reference signal are input to a phase comparator, and the output of the phase comparator is, for example, a phase difference between the phase of the modulated signal and the phase of the reference signal of 0 to (1).
/ 2) When it is within the range of π radian, “+1” is set, and (1)
/ 2) When in the range of π radian to π radian, “−
1 ". At this time, assuming that the modulation depth of the most significant bit is π radian, the output of the phase comparator is “+1” while the analog input is “0” to half the full scale.
"-1" from half full scale to full scale
Becomes Since the modulation depth of the bit at the next position is doubled, the output of the phase comparator is “+1” while the analog input is “0” to 1/4 full scale. "-1" from scale to 3/4 full scale,
From 3/4 full scale to full scale, "+
1 ". In this way, digital signal conversion is performed sequentially up to the least significant bit, and the analog signal is converted into a negative logic Gray code.

【0006】変調された信号を生成する位相変調器はビ
ット数分設けられ、最上位ビットから最下位ビットまで
桁が下がるごとに変調深さが順次2倍ずつ増えていく。
これは例えば、変調深さがθの位相変調素子を複数直列
に接続し、このθに、接続された段数nを乗じて変調深
さnθを作ることができる。このように接続段数を適当
に設定することにより所望の変調深さを生成することが
できる。
[0006] The number of phase modulators for generating a modulated signal is equal to the number of bits, and the modulation depth sequentially increases by twice as the order of the digits decreases from the most significant bit to the least significant bit.
For example, a modulation depth nθ can be created by connecting a plurality of phase modulation elements having a modulation depth θ in series and multiplying θ by the number n of connected stages. By appropriately setting the number of connection stages in this manner, a desired modulation depth can be generated.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このアナログ・ディジ
タル変換器は、高精度、高確度で高感度なアナログ・デ
ィジタル変換が行える優れた装置であるが、特性をそろ
えた位相変調素子を何段にも直列につなぐ必要があり、
位相変調素子のバラツキが問題となってくる。
This analog-to-digital converter is an excellent device that can perform high-precision, high-accuracy, high-sensitivity analog-to-digital conversion. However, the number of stages of phase modulation elements having the same characteristics is high. Also need to be connected in series,
The variation of the phase modulation element becomes a problem.

【0008】その他にも積分器や比較器を多段に接続す
るアナログ・ディジタル変換器が知られているが、いず
れもその構成要素の特性変動による振幅変化が誤差に直
接結びついている。
[0008] In addition, analog-to-digital converters in which integrators and comparators are connected in multiple stages are known. In any case, a change in amplitude due to a change in the characteristics of the constituent elements is directly linked to an error.

【0009】本発明は、このような背景に行われたもの
であって、ハードウェアを簡単化し、ハードウェアの特
性変動の影響を受けないアナログ・ディジタル変換器を
提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide an analog-to-digital converter which simplifies hardware and is not affected by variations in hardware characteristics.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明はアナログ・ディ
ジタル変換器であり、その特徴とするところは、一定周
期の基準信号を発生する基準信号発生器(5)と、この
基準信号の位相を入力アナログ信号(1)の強度にした
がって変位させる移相器(2)と、前記基準信号に同期
して2以上の異なる状態を示す二値信号を生成する位相
スケーラ(4)と、前記移相器(2)の出力の特定位相
毎に前記二値信号の値を送出する移相量検出器(3)と
を備えるところにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is an analog-to-digital converter, which is characterized by a reference signal generator (5) for generating a reference signal having a constant period, and a phase of the reference signal. A phase shifter (2) for displacing according to the strength of the input analog signal (1), a phase scaler (4) for generating binary signals indicating two or more different states in synchronization with the reference signal, and the phase shifter And a phase shift detector (3) for transmitting the value of the binary signal for each specific phase of the output of the device (2).

【0011】前記位相スケーラは、前記基準信号に同期
して周波数がそれぞれ20 倍,21倍,……,2n-1
ずつ異なるn個の二値信号を生成する手段を含むことが
望ましい。
[0011] The phase scaler 2 0 double frequency in synchronization with the reference signal, respectively, 2 x 1, ..., may comprise means for generating each fold 2 n-1 n different binary signal desirable.

【0012】前記移相量検出器(3)は、前記移相器
(2)の出力の特定位相毎にトリガ信号を発生するトリ
ガ発生器(30)と、このトリガ信号により前記位相ス
ケーラの出力二値信号をラッチするn個ビットのラッチ
回路とを含むことが望ましい。
The phase shift amount detector (3) includes a trigger generator (30) for generating a trigger signal for each specific phase of the output of the phase shifter (2), and an output of the phase scaler based on the trigger signal. It is desirable to include an n-bit latch circuit for latching a binary signal.

【0013】前記位相スケーラ(4)は、前記基準信号
を2倍ずつn−1回逓倍する逓倍器を含むことが望まし
い。
Preferably, the phase scaler (4) includes a multiplier for multiplying the reference signal twice by n-1 times.

【0014】前記位相スケーラ(4)は、前記基準信号
の2n-1 倍の周波数をもつ信号を2分の1ずつn−1回
分周する分周器を含む構成とすることもできる。
The phase scaler (4) may include a frequency divider which divides a signal having a frequency of 2 n -1 times the reference signal by n-1 times in half.

【0015】前記位相スケーラ(4)は、2n-1 段のジ
ョンソン・カウンタを含む構成とすることもできる。
The phase scaler (4) may be configured to include a 2 n -1 stage Johnson counter.

【0016】[0016]

【作用】一定周期の基準信号を発生し、この基準信号の
位相を入力アナログ信号の強度にしたがって変位させ
る。一方、基準信号に同期して周波数がそれぞれ2
0 倍,21 , 2 , ………,2n-1 倍ずつ異なるn
個の二値信号または基準信号に同期して少なくとも2n
個の状態を示す二値信号を生成し、入力アナログ信号の
強度にしたがって変位した信号の特定位相毎にこの二値
信号の値(nビット)を抽出することによりディジタル
値を得る。
A reference signal having a constant period is generated, and the phase of the reference signal is shifted in accordance with the strength of the input analog signal. On the other hand, the frequency is 2 in synchronization with the reference signal.
0 times, 2 1-fold, 2 doubles, ........., 2 n-1 times by different n
At least 2 n in synchronization with the binary or reference signal
A digital signal is obtained by generating a binary signal indicating each state and extracting the value (n bits) of the binary signal for each specific phase of the signal displaced according to the intensity of the input analog signal.

【0017】抽出の方法は、例えば変位した信号の特定
位相毎にトリガ信号を発生し、このトリガ信号により二
値信号をラッチすればよい。
The extraction may be performed, for example, by generating a trigger signal for each specific phase of the displaced signal, and latching the binary signal based on the trigger signal.

【0018】基準信号に同期して周波数がそれぞれ20
倍, 21 , 2 , ………,2n-1 倍ずつ異なるn個
の二値信号を生成する方法は、基準信号を2倍ずつn−
1回逓倍してもよいし、基準信号の2n-1 倍の周波数を
もつ信号を2分の1ずつn−1回分周してもよい。ある
いは、2n-1 段のジョンソン・カウンタを用いてもよ
い。
Each of the frequencies is 2 0 in synchronization with the reference signal.
Fold, 2 1-fold, 2 doubles, ........., a method of generating by a factor 2 n-1 n different binary signal, a reference signal by a factor of two n-
The frequency may be multiplied once, or a signal having a frequency 2 n -1 times the frequency of the reference signal may be frequency-divided n-1 times by half. Alternatively, a 2n-1 Johnson counter may be used.

【0019】すなわち、本発明は一つの基準信号を二つ
に分割し、一方の基準信号をアナログ量で移相し、その
移相量をもう一方の基準信号を基にして作成された位相
スケーラ上で計ることによりアナログ・ディジタル変換
する。
That is, according to the present invention, one reference signal is divided into two, one of the reference signals is phase-shifted by an analog amount, and the phase shift amount is generated based on the other reference signal. Analog-digital conversion is performed by measuring above.

【0020】すなわち、基準信号の位相をアナログ信号
に比例してずらす。一方、基準信号にしたがって移相量
の測定基準値が生成される。例えば、1ビット目の測定
基準値は基準信号が0〜πラジアンの範囲内のときは
“1”とし、πラジアン〜2πラジアンの範囲内のとき
は“0”として生成される。2ビット目の測定基準値は
基準信号が0〜(1/2)πラジアンの範囲内のときは
“1”とし、(1/2)πラジアン〜πラジアンの範囲
内のときは“0”とする。πラジアン〜(3/2)πラ
ジアンまでは“1”、(3/2)πラジアン〜2πラジ
アンまでは“0”とする。以下同様に順次必要となるビ
ット数まで基準信号を逓倍し、測定基準値を設定する。
That is, the phase of the reference signal is shifted in proportion to the analog signal. On the other hand, a measurement reference value of the phase shift amount is generated according to the reference signal. For example, the measurement reference value of the first bit is generated as “1” when the reference signal is within a range of 0 to π radians, and is generated as “0” when the reference signal is within a range of π radians to 2π radians. The measurement reference value of the second bit is “1” when the reference signal is within the range of 0 to (1 /) radian, and “0” when the reference signal is within the range of (1 /) radian to π radian. And The value is "1" from π radian to (3/2) radian, and "0" from (3/2) π radian to 2π radian. Hereinafter, similarly, the reference signal is multiplied to the required number of bits, and a measurement reference value is set.

【0021】この測定基準値にしたがって基準信号をア
ナログ信号に比例してずらした移相量を測定し、その結
果をディジタル値として出力する。
In accordance with the measurement reference value, a phase shift amount of the reference signal shifted in proportion to the analog signal is measured, and the result is output as a digital value.

【0022】このように、アナログ・ディジタル変換器
内の情報は位相情報のみを扱い、振幅に依存しない構成
をとることにより、構成要素の特性変動による振幅の変
化があっても誤差を生じないアナログ・ディジタル変換
器を実現することができる。
As described above, the information in the analog-to-digital converter deals only with the phase information, and adopts a configuration independent of the amplitude. -A digital converter can be realized.

【0023】[0023]

【実施例】本発明実施例の構成を図1および図2を参照
して説明する。図1は本発明実施例装置のブロック構成
図である。図2は本発明実施例装置の詳細なブロック構
成図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The construction of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a detailed block diagram of the apparatus according to the embodiment of the present invention.

【0024】本発明はアナログ・ディジタル変換器であ
り、その特徴とするところは、一定周期の基準信号を発
生する基準信号発生器5と、この基準信号の位相を入力
端子1から入力されるアナログ信号の強度にしたがって
変位させる移相器2と、前記基準信号に同期して周波数
がそれぞれ20 倍, 21 , 2 , ………,2n-1
ずつ異なるn個の二値信号を生成する位相スケーラ4
と、移相器2の出力の特定位相毎の前記二値信号の値
(nビット)を送出する移相量検出器3とを備えるとこ
ろにある。
The present invention relates to an analog / digital converter, which is characterized by a reference signal generator 5 for generating a reference signal having a constant period, and an analog / digital converter for converting the phase of the reference signal into an analog signal inputted from an input terminal 1. a phase shifter 2 for shifting in accordance with the intensity of the signal, 2 0 double frequency respectively in synchronization with the reference signal, 2 x 1, 2 2 times, ........., 2 n-1 times by n different two Phase scaler 4 for generating value signal
And a phase shift amount detector 3 for transmitting the value (n bits) of the binary signal for each specific phase of the output of the phase shifter 2.

【0025】移相量検出器3は、移相器2の出力の特定
位相毎にトリガ信号を発生するトリガ発生器30と、こ
のトリガ信号により前記位相スケーラの出力二値信号を
ラッチするn個ビットのラッチ回路としての二値信号保
持器45〜47とを含む。
The phase shift amount detector 3 includes a trigger generator 30 for generating a trigger signal for each specific phase of the output of the phase shifter 2, and n trigger signals for latching the output binary signal of the phase scaler based on the trigger signal. And binary signal holders 45 to 47 as bit latch circuits.

【0026】位相スケーラ4は、前記基準信号を2倍ず
つ2回逓倍する逓倍器40、41を含む。
The phase scaler 4 includes multipliers 40 and 41 for multiplying the reference signal twice by two.

【0027】本発明実施例では出力が3ビットの場合に
ついて説明する。基準信号発生器5は、周波数f0 のシ
ステムクロックを発生している。本発明実施例では正弦
波として説明する。移相量検出器3のトリガ発生器30
は、移相器2からの正弦波があらかじめ定められた位相
を示したときにトリガを発生する。位相スケーラ4は、
図2に示すように基準信号発生器5からの正弦波を二逓
倍する逓倍器40および41、二値信号生成器42〜4
4により構成されている。二値信号生成器42〜44
は、入力された正弦波のアナログ値をあらかじめ定めら
れた閾値で比較演算を行い、二値のディジタル値に変換
する回路である。
In the embodiment of the present invention, a case where the output is 3 bits will be described. The reference signal generator 5 generates a system clock having a frequency f 0 . In the embodiment of the present invention, a sine wave will be described. Trigger generator 30 of phase shift detector 3
Generates a trigger when the sine wave from the phase shifter 2 indicates a predetermined phase. The phase scaler 4
As shown in FIG. 2, multipliers 40 and 41 for doubling the sine wave from reference signal generator 5, and binary signal generators 42-4.
4. Binary signal generators 42 to 44
Is a circuit that performs a comparison operation on an input sine wave analog value with a predetermined threshold value and converts the analog value into a binary digital value.

【0028】移相量検出器3の二値信号保持器45〜4
7は、トリガ発生器30が出力するラッチ用のトリガが
入力されたとき二値信号生成器42〜44から出力され
たディジタル値を保持する。二値信号保持器45〜47
の出力はそれぞれ1ビット出力であり、全体として3ビ
ットのパラレルなディジタル値が出力端子6に出力され
る。
The binary signal holders 45 to 4 of the phase shift amount detector 3
Numeral 7 holds the digital values output from the binary signal generators 42 to 44 when the latch trigger output from the trigger generator 30 is input. Binary signal holders 45 to 47
Are 1-bit outputs, and a 3-bit parallel digital value is output to the output terminal 6 as a whole.

【0029】移相器2の具体例を図3を参照して説明す
る。図3は移相器2の具体例を示す図である。図3
(a)は90°ハイブリッドを用いた反射形移相器であ
り、図3(b)はサーキュレータを用いた反射形移相器
の構成図である。この入力端子に基準信号発生器5の正
弦波出力を与え、アナログ・ディジタル変換されるべき
アナログ値によりバラクタダイオードの容量値を変化さ
せれば、出力端子から移相量θを持った出力が得られ
る。
A specific example of the phase shifter 2 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a specific example of the phase shifter 2. FIG.
(A) is a reflection type phase shifter using a 90 ° hybrid, and FIG. 3 (b) is a configuration diagram of a reflection type phase shifter using a circulator. If the sine wave output of the reference signal generator 5 is given to this input terminal and the capacitance value of the varactor diode is changed according to the analog value to be converted from analog to digital, an output having a phase shift θ can be obtained from the output terminal. Can be

【0030】次に、本発明実施例の動作を図4ないし図
6を参照して説明する。図4は二値信号生成器42〜4
4の入力信号を示す図である。図5は二値信号生成器4
2〜44の出力信号を示す図である。図6はトリガ発生
器30のトリガタイミングを示す図である。基準信号発
生器5の出力out5 (t)を out5 (t)=sin(ω0 t) ω0 =2πf0 とおくと、移相器2の出力out2 (t)は、移相量θ
とすれば、 out2 (t)=sin(ω0 t+θ) となる。逓倍器40、41の出力は、やはり正弦波であ
り、 out40(t)=sin(2ω0 t+ψ40) out41(t)=sin(4ω0 t+ψ41) となる。遅延線の長さなどを変えると ψ40、ψ41=2πi〔deg〕(i:整数) とすることができる。したがって、 out40(t)=sin(2ω0 t) out41(t)=sin(4ω0 t) とすることができる。このときの出力out5 、out
40、out41を図4に示す。ここでは時間軸はω0 tに
より正規化されている。
Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows the binary signal generators 42-4.
4 is a diagram showing an input signal of No. 4. FIG. 5 shows the binary signal generator 4
It is a figure which shows the output signal of 2-44. FIG. 6 is a diagram showing the trigger timing of the trigger generator 30. If the output out 5 (t) of the reference signal generator 5 is set to out 5 (t) = sin (ω 0 t) ω 0 = 2πf 0 , the output out 2 (t) of the phase shifter 2 becomes the phase shift amount θ
Then, out 2 (t) = sin (ω 0 t + θ). The outputs of the multipliers 40 and 41 are also sine waves, and out 40 (t) = sin (2ω 0 t + ψ 40 ) out 41 (t) = sin (4ω 0 t + ψ 41 ). By changing the length of the delay line or the like, ψ 40 , ψ 41 = 2πi [deg] (i: integer) can be obtained. Therefore, out 40 (t) = sin (2ω 0 t) out 41 (t) = sin (4ω 0 t). The outputs out 5 and out at this time
4 and out 41 are shown in FIG. Here, the time axis is normalized by ω 0 t.

【0031】次に、二値信号生成器42〜44の出力y
は、その入力をxとしたときに、 y=〔0:(x<0),1:(x≧0)〕 と定めておくと、out5 、out40、out41をそれ
ぞれ二値信号生成器42〜44に入力したときの出力o
ut42、out43、out44はtの定義域を区間〔0、
2πラジアン〕で考えると、 out42=〔1:(0≦t≦π),0:(π<t<2
π)〕 out43=〔1:(0≦t≦(1/2)π)(π≦t≦
(3/2)π),0:((1/2)π<t<π)((3
/2)π<t<2π)〕 out44=〔1:(0≦t≦(1/4)π)((1/
2)π≦t≦(3/4)π)(π≦t≦(5/4)π)
((3/2)π≦t≦(7/4)π),0:((1/
4)π<t<(1/2)π)((3/4)π<t<π)
((5/4)π<t<(3/2)π)((7/4)π<
t<2π)〕 となる。この関係を図5に示す。図6にトリガ発生器3
0のトリガタイミングを示す。ここでは、入力された正
弦波の位相が“0”のとき(正弦波が負から正に変わる
時刻)でラッチ用のトリガを出力するようにしている。
Next, the outputs y of the binary signal generators 42 to 44
Is defined as y = [0: (x <0), 1: (x ≧ 0)] when the input is x, and out 5 , out 40 , and out 41 are respectively generated as binary signals. O when input to devices 42-44
out 42 , out 43 , and out 44 define the domain of t in the interval [0,
2π radians], out 42 = [1: (0 ≦ t ≦ π), 0: (π <t <2
π)] out 43 = [1: (0 ≦ t ≦ (1/2) π) (π ≦ t ≦
(3/2) π), 0: ((1/2) π <t <π) ((3
/ 2) π <t <2π)] out 44 = [1: (0 ≦ t ≦ (1 /) π)) ((1 /
2) π ≦ t ≦ (3/4) π) (π ≦ t ≦ (5/4) π)
((3/2) π ≦ t ≦ (7/4) π), 0: ((1 /
4) π <t <(1/2) π) ((3/4) π <t <π)
((5/4) π <t <(3/2) π) ((7/4) π <
t <2π)]. This relationship is shown in FIG. FIG. 6 shows the trigger generator 3
0 indicates the trigger timing. Here, the trigger for latching is output when the phase of the input sine wave is “0” (time when the sine wave changes from negative to positive).

【0032】いま、アナログ入力による移相量が−1
〔rad〕であったとすると、ラッチ用のトリガ信号は
ω0 t=1のところで出力される。このとき、図5に示
された出力out42、out43、out44は、それぞれ
“1”、“1”、“0”を示しており、これがディジタ
ル値として保持される。以下同様にして、移相量が−
2、−3、−4、−5、−6〔rad〕になったとする
と出力されるディジタル値は表1に示すようになる。
Now, the amount of phase shift by analog input is -1.
[Rad], the trigger signal for latching is output at ω 0 t = 1. At this time, the outputs out 42 , out 43 , and out 44 shown in FIG. 5 indicate “1”, “1”, and “0”, respectively, which are held as digital values. Similarly, the phase shift amount is
If it is 2, -3, -4, -5, -6 [rad], the output digital values are as shown in Table 1.

【0033】[0033]

【表1】 本発明実施例では、移相器2のアナログ入力値を移相量
θとして説明したが、移相器2は、アナログ入力値とし
て他にもさまざまなものが考えられる。すなわち、一般
に正弦波は振幅を無視すると、 V=sin(ω0 t−kz+θ) となる(ただし、kは波数、zは経路長)。このうちω
0 tはアナログ・ディジタル変換器のスケールであるか
ら一応アナログ入力値としては考えない。次に、kが変
化することを考えるとkは一般的に、 k=2π/λ となる。したがってλが変化する場合(電磁波が通過す
る基板の誘電率が変わるような場合)その変化分をディ
ジタル値で示すことができる。または、zが変化する場
合も同様に考えられる。
[Table 1] In the embodiment of the present invention, the analog input value of the phase shifter 2 has been described as the phase shift amount θ, but the phase shifter 2 may have various other analog input values. That is, if the amplitude of a sine wave is generally ignored, V = sin (ω 0 t−kz + θ) (where k is the wave number and z is the path length). Of these, ω
Since 0t is the scale of the analog / digital converter, it is not considered as an analog input value. Next, considering that k changes, k is generally k = 2π / λ. Therefore, when λ changes (when the permittivity of the substrate through which the electromagnetic wave passes changes), the change can be represented by a digital value. Alternatively, the case where z is changed is similarly considered.

【0034】位相スケーラ4の測定基準値は、図4に示
した以外にも定めることができる。図7は二値信号生成
器42〜44の他の入力信号例を示す図であるが、本発
明実施例では位相スケーラ4は、図4に示したように t=+0 において out5 =+0 out40=+0 out41=+0 となるように位相を調整したが、これを図7に示すよう
に、 t=0 で out5 =+1 out40=+1 out41=+1 となるように位相を調整すると、ω0 tが“0”から
“πラジアン”になるにつれて、表2のようにグレイコ
ードで変化する(ω0 tがπラジアンから2πラジアン
までは使っていない)。
The measurement reference value of the phase scaler 4 can be determined other than that shown in FIG. FIG. 7 is a diagram showing another example of input signals of the binary signal generators 42 to 44. In the embodiment of the present invention, the phase scaler 4 outputs out 5 = + 0 out at t = + 0 as shown in FIG. The phase was adjusted so that 40 = + 0 out 41 = + 0, but as shown in FIG. 7, when the phase was adjusted so that out 5 = + 1 out 40 = + 1 out 41 = + 1 at t = 0, as shown in FIG. , Ω 0 t changes from “0” to “π radian” in a gray code as shown in Table 2 (ω 0 t is not used from π radian to 2π radian).

【0035】[0035]

【表2】 また、本発明実施例では、基準信号発生器5を逓倍して
2逓倍波、4逓倍波を作るとして説明した。図8は他の
本発明実施例装置のブロック構成図である。図8に示す
ように高周波発生器50により発生した高い周波数を2
分周器48、49により分周して移相器2に入力するた
めの正弦波を作ってもよい。
[Table 2] Further, in the embodiment of the present invention, it has been described that the reference signal generator 5 is multiplied to generate a doubled wave and a quadrupled wave. FIG. 8 is a block diagram of another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the high frequency generated by the high frequency
The frequency may be divided by the frequency dividers 48 and 49 to generate a sine wave to be input to the phase shifter 2.

【0036】あるいは、図9はジョンソンカウンタのブ
ロック構成図であり、図10はこのジョンソンカウンタ
の二値信号生成器からの出力を示す図であるが、位相ス
ケーラ4に、図9に示すようにジョンソンカウンタを用
いると、遅延回路10〜12による遅延だけで図10に
示すように4ビットで8の状態を表すことができる。こ
のように、ビット数が増えてもLSBに超高周波を使用
する必要がなくなる。ただこの場合、2n-1 ビットで2
n の状態を表しているため、表3に示すようなコードの
変換が必要となる。
FIG. 9 is a block diagram of the Johnson counter, and FIG. 10 is a diagram showing an output from the binary signal generator of the Johnson counter. As shown in FIG. When a Johnson counter is used, the state of 8 can be represented by 4 bits as shown in FIG. 10 only by the delay by the delay circuits 10 to 12. In this way, even if the number of bits increases, it is not necessary to use an ultra-high frequency for the LSB. However, in this case, 2 n-1 bits are 2
Since it represents the state of n , code conversion as shown in Table 3 is required.

【0037】[0037]

【表3】 また、基準信号発生器5は、位相だけが正確であればよ
く、必ずしも正弦波でなくてもよく、三角波や矩形波で
あってもよい。さらに、トリガは何度かけてもよい。す
なわち、例えば図6で示したゼロクロス点以外にω0
=4あたりのゼロクロス点でトリガをかけると“0”、
“1”、“0”が得られる。このときMSBだけを反転
させると第一のゼロクロス点と同じ“1”、“1”、
“0”が得られる。よって1周期の間に2度のゼロクロ
ス点においても“1”、“1”、“0”を得られること
となり、変換レートを2倍に上げることができる。
[Table 3] Further, the reference signal generator 5 only needs to be accurate in phase, not necessarily a sine wave, but may be a triangular wave or a rectangular wave. Further, the trigger may be any number of times. That is, in addition to the zero-crossing point as shown in FIG. 6, for example omega 0 t
= "0" when triggering at zero crossing point around 4,
"1" and "0" are obtained. At this time, if only the MSB is inverted, the same "1", "1",
“0” is obtained. Therefore, "1", "1", and "0" can be obtained even at two zero cross points during one cycle, and the conversion rate can be doubled.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ハードウェアを簡単化し、ハードウェアの特性変動の影
響を受けないアナログ・ディジタル変換器を実現するこ
とができる。
As described above, according to the present invention,
The hardware can be simplified, and an analog-to-digital converter that is not affected by hardware characteristic fluctuations can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明実施例装置のブロック構成図。FIG. 1 is a block diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明実施例装置の詳細なブロック構成図。FIG. 2 is a detailed block diagram of the apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図3】移相器の具体例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a specific example of a phase shifter.

【図4】二値信号生成器の入力信号を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an input signal of a binary signal generator.

【図5】二値信号生成器の出力信号を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an output signal of a binary signal generator.

【図6】トリガ発生器のトリガタイミングを示す図。FIG. 6 is a diagram showing trigger timing of a trigger generator.

【図7】二値信号生成器の他の入力信号例を示す図。FIG. 7 is a diagram showing another example of an input signal of the binary signal generator.

【図8】他の本発明実施例装置のブロック構成図。FIG. 8 is a block diagram of another apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図9】ジョンソンカウンタのブロック構成図。FIG. 9 is a block diagram of a Johnson counter.

【図10】ジョンソンカウンタの二値信号生成器からの
出力を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing an output from a binary signal generator of a Johnson counter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力端子 2 移相器 3 移相量検出器 4 位相スケーラ 5 基準信号発生器 6 出力端子 10〜12 遅延回路 30 トリガ発生器 40、41 逓倍器 42〜44 二値信号生成器 45〜47 二値信号保持器 48、49 二分周器 50 高周波発生器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input terminal 2 Phase shifter 3 Phase shift amount detector 4 Phase scaler 5 Reference signal generator 6 Output terminal 10-12 Delay circuit 30 Trigger generator 40, 41 Multiplier 42-44 Binary signal generator 45-47 2 Value signal holder 48, 49 Frequency divider 50 High frequency generator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 1/00 - 1/88 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H03M 1/00-1/88

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一定周期の基準信号を発生する基準信号
発生器(5)と、この基準信号の位相を入力アナログ信
号(1)の強度にしたがって変位させる移相器(2)
と、前記基準信号に同期して2以上の異なる状態を示す
二値信号を生成する位相スケーラ(4)と、前記移相器
(2)の出力の特定位相毎に前記二値信号の値を送出す
る移相量検出器(3)とを備えたことを特徴とするアナ
ログ・ディジタル変換器。
1. A reference signal generator (5) for generating a reference signal having a constant period, and a phase shifter (2) for displacing the phase of the reference signal according to the intensity of an input analog signal (1).
A phase scaler (4) for generating a binary signal indicating two or more different states in synchronization with the reference signal, and a value of the binary signal for each specific phase of the output of the phase shifter (2). An analog-to-digital converter comprising a phase shift detector (3) for transmitting.
【請求項2】 前記位相スケーラは、前記基準信号に同
期して周波数がそれぞれ20 倍,21 倍,……,2n-1
倍ずつ異なるn個の二値信号を生成する手段を含む請求
項1記載のアナログ・ディジタル変換器。
Wherein said phase scaler are each 2 0 times the frequency in synchronization with the reference signal, 2 x 1, ......, 2 n-1
2. The analog-to-digital converter according to claim 1, further comprising means for generating n binary signals that differ by a factor of two.
【請求項3】 前記移相量検出器(3)は、前記移相器
(2)の出力の特定位相毎にトリガ信号を発生するトリ
ガ発生器(30)と、このトリガ信号により前記位相ス
ケーラの出力二値信号をラッチするn個ビットのラッチ
回路とを含む請求項1または2記載のアナログ・ディジ
タル変換器。
3. The phase shift amount detector (3) includes: a trigger generator (30) for generating a trigger signal for each specific phase of the output of the phase shifter (2); and the phase scaler based on the trigger signal. 3. An analog-to-digital converter according to claim 1, further comprising an n-bit latch circuit for latching the output binary signal.
【請求項4】 前記位相スケーラ(4)は、前記基準信
号を2倍ずつn−1回逓倍する逓倍器を含む請求項1ま
たは2記載のアナログ・ディジタル変換器。
4. The analog-to-digital converter according to claim 1, wherein the phase scaler includes a multiplier for multiplying the reference signal by n-1 times in units of two.
【請求項5】 前記位相スケーラ(4)は、前記基準信
号の2n-1 倍の周波数をもつ信号を2分の1ずつn−1
回分周する分周器を含む請求項1または2記載のアナロ
グ・ディジタル変換器。
5. The phase scaler (4) converts a signal having a frequency of 2 n−1 times the reference signal into n−1 by half.
3. The analog-to-digital converter according to claim 1, further comprising a frequency divider for frequency division.
【請求項6】 前記位相スケーラ(4)は、2n-1 段の
ジョンソン・カウンタを含む請求項1記載のアナログ・
ディジタル変換器。
6. The analog-to-digital converter according to claim 1, wherein said phase scaler (4) includes a 2 n -1 stage Johnson counter.
Digital converter.
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