JP5788292B2 - Delta-sigma modulator and semiconductor device - Google Patents
Delta-sigma modulator and semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5788292B2 JP5788292B2 JP2011237381A JP2011237381A JP5788292B2 JP 5788292 B2 JP5788292 B2 JP 5788292B2 JP 2011237381 A JP2011237381 A JP 2011237381A JP 2011237381 A JP2011237381 A JP 2011237381A JP 5788292 B2 JP5788292 B2 JP 5788292B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- output
- dac
- time
- converter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Description
本発明は、デルタシグマ(ΔΣ)変調器および半導体装置に関する。 The present invention relates to a delta-sigma (ΔΣ) modulator and a semiconductor device.
AD(Analog to Digital)変換器の種類の一つに、デルタシグマ変調器がある。デルタシグマ変調器は、AD変換の精度(S/N比)が高い。その上、デルタシグマ変調器は、その大部分をCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)回路で実現できるため、マイクロコンピュータなどの半導体装置に組み込みやすいという利点を持つ。 One type of AD (Analog to Digital) converter is a delta-sigma modulator. The delta-sigma modulator has high AD conversion accuracy (S / N ratio). In addition, since most of the delta-sigma modulator can be realized by a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) circuit, it has an advantage that it can be easily incorporated into a semiconductor device such as a microcomputer.
図1は、一般的なデルタシグマ変調器100の構成例を示すブロック図である。デルタシグマ変調器100は、マルチビットのデルタシグマ変調器であって、アナログ信号Aをn(≧2)ビットのデジタル信号Dに変換する。ここでは、n=2ビットのデルタシグマ変調器100を例に挙げる。この場合、デルタシグマ変調器100は、減算器110と、積分器120と、n=2ビットの量子化器130と、k=3個のDA(Digital to Analog)変換器140と、デコーダ150とを備える。以下、k個目のDA変換器140を「第kDA変換器140k」と呼ぶ。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a general delta-
減算器110は、アナログ信号Aと、後述のトータルDAC電流IDACとの差分Sを積分器12に出力する。積分器120は、差分Sを時間積分する。量子化器130は、積分器120の出力をn=2ビットに量子化する。その上で、量子化器130は、量子化レベル(量子化の値)に対応した3ビットの温度計コードCを出力する。そのため、DA変換器140の個数は、k=3個である。デコーダ150は、k=3ビットの温度計コードCをn=2ビットのバイナリコードに変換する。このバイナリコードが最終的に得られるn=2ビットのデジタル信号Dである。
The
AD変換の精度を高めるためには、積分器120のスルーレートをできるだけ上げることが望ましい。スルーレートを上げるためには、積分器120のセトリング時間を確保しつつ、積分器120にできるだけ大きな定常電流を供給する必要がある。そのため、積分器120は、第1から第3DA変換器1401−1403の各出力の総和のピーク値よりも大きな定常電流が供給されるように設計されている。
In order to increase the accuracy of AD conversion, it is desirable to increase the slew rate of the
以下、この点について説明する。先ず、第1から第3DA変換器1401−1403に着目する。第1から第3DA変換器1401−1403は、それぞれ1ビットのDA変換器であって、同一の構造を持つ。第1から第3DA変換器1401−1403は、流入ノードNDIと合流ノードNDOとの間で、それぞれ並列接続されている。第1から第3DA変換器1401−1403は、第1から第3ビットC1−C3を入力し、第1から第3ビットC1−C3をそれぞれアナログ信号に変換する。ここで、第1から第3ビットC1−C3は、例えば、温度計コードCのLSB(最下位ビット)からMSB(最上位ビット)にそれぞれ対応している。例えば、温度計コードC=“111”の場合、第1から第3ビットC1−C3は、それぞれ“1”である。 Hereinafter, this point will be described. First, attention is focused on the first to third DA converters 140 1 to 140 3 . The first to third DA converters 140 1 to 140 3 are each a 1-bit DA converter and have the same structure. First to 3DA converter 140 1 -140 3, with the inflow node ND I and converging node ND O, are connected in parallel, respectively. The 3DA converter 140 1 -140 3 from the first, from the first type the third bit C 1 -C 3, converting the first and third bit C 1 -C 3, each analog signal. Here, the first to third bits C 1 to C 3 correspond to, for example, LSB (least significant bit) to MSB (most significant bit) of the thermometer code C, respectively. For example, when the thermometer code C = “111”, the first to third bits C 1 -C 3 are each “1”.
DA変換器の種類の一つに、SCR(Switched Capacitor Resistor)型と呼ばれるDA変換器がある。SCR型の場合、第1から第3DA変換器1401−1403の各々の出力は、電流である。以下、SCR型を例に挙げる。第kDA変換器140kの出力を「第kDAC電流IDACk」と呼ぶ。 One type of DA converter is a DA converter called an SCR (Switched Capacitor Resistor) type. In the case of the SCR type, each output of the first to third DA converters 140 1 to 140 3 is a current. Hereinafter, the SCR type is taken as an example. The output of the k- th DA converter 140 k is referred to as “ k- th DAC current I DACk ”.
図2は、あるサンプリング期間TSにおける第kDAC電流IDACkの時間変化を例示する図である。ここでは、単純に、温度計コードC=“111”の場合を例に挙げる。この場合、第1から第3DAC電流IDACは、それぞれ実質的に同一の波形をとる。 Figure 2 is a diagram illustrating the time change of the kDAC current I DACK at a sampling period T S. Here, a case where the thermometer code C = "111" is simply taken as an example. In this case, the first to third DAC currents I DAC have substantially the same waveform.
SCR型の場合、第kDAC電流IDACkは、その出力の開始時間である時間T1で瞬時にピークに達する。このときの電流IPを「ピーク電流」と呼ぶ。その後、第kDAC電流IDACkは、非線形に減衰する。ただし、第kDAC電流IDACkは、サンプリング時間TSよりも早い段階で0となる。これは、第kDA変換器140kの出力がその段階で停止したためである。 In the case of the SCR type, the k-th DAC current I DACk instantaneously reaches a peak at time T 1 which is the output start time. The current I P at this time is referred to as a "peak current". Thereafter, the k-th DAC current I DACk decays nonlinearly. However, the k-th DAC current I DACk becomes 0 at a stage earlier than the sampling time T S. This is because the output of the k- th DA converter 140 k is stopped at that stage.
図3は、あるサンプリング時間TSにおけるトータルDAC電流IDACの時間変化を例示する図である。「トータルDAC電流IDAC」とは、第1から第3DAC電流IDAC1−IDAC3の総和である。第1から第3DA変換器1401−1403は、時間T1で、それぞれ同時に第1から第3DAC電流IDAC1−IDAC3を出力する。そのため、トータルピーク電流ITPは、第kDAC電流IDACkがとるピーク電流IPのおよそ3倍に達する。なお、「トータルピーク電流ITP」とは、トータルDAC電流IDACがピークに達するときの電流を指す。 FIG. 3 is a diagram illustrating the time change of the total DAC current I DAC at a certain sampling time T S. “Total DAC current I DAC ” is a sum of first to third DAC currents I DAC1 -I DAC3 . The first to third DA converters 140 1 to 140 3 output the first to third DAC currents I DAC1 to I DAC3 at the same time at time T 1 , respectively. Therefore, the total peak current I TP reaches approximately three times the peak current I P of the first kDAC current I DACK take. The “total peak current I TP ” refers to a current when the total DAC current I DAC reaches a peak.
図4は、他の型のDA変換器による第kDAC電流IDACkの時間変化を例示する図である。DA変換器の種類には、SCR型の他、一定電流帰還型と呼ばれる型がある。一定電流帰還型の場合、DA変換器は、複数の電流源と、複数のスイッチとで構成される。このDA変換器は、図4に示すように、一定の電流を出力する。一定電流帰還型の場合であっても、SCR型の場合と同様のことが言える。 FIG. 4 is a diagram illustrating the time change of the k-th DAC current I DACk by another type of DA converter. In addition to the SCR type, the type of DA converter includes a type called a constant current feedback type. In the case of the constant current feedback type, the DA converter includes a plurality of current sources and a plurality of switches. The DA converter outputs a constant current as shown in FIG. Even in the case of the constant current feedback type, the same can be said as in the case of the SCR type.
次に、積分器120に着目する。積分器120は、演算増幅器と、帰還キャパシタとを備える。基本的に、演算増幅器は、差動対などで構成された差動段と、差動段の出力を増幅して出力する出力段とで構成されている。出力段は、複数のトランジスタで構成されている。帰還キャパシタの一端は、演算増幅器の反転入力端子に接続されている。帰還キャパシタの他端は、演算増幅器の出力端子に接続されている。
Next, focus on the
演算増幅器の動作の高速化を図るためには、トータルピーク電流ITPと同程度の電流が演算増幅器の出力段のトランジスタに定常的に流れる必要がある。そのため、通常、積分器120は、トータルピーク電流ITPよりも大きな定常電流が供給されるように、設計されている。なお、この電流は、第1から第3DA変換器1401−1403の出力側から帰還キャパシタを介して演算増幅器の出力段へと流れる。
In order to increase the operation speed of the operational amplifier, it is necessary that a current approximately equal to the total peak current I TP constantly flows through the transistor at the output stage of the operational amplifier. Therefore, the
したがって、トータルピーク電流ITPが高いほど、積分器120の消費電力も高い。取り分け、SCR型の場合、トータルピーク電流ITPが存在する時間は、電流帰還型の場合と比べて遙かに短い。一時的とは言え、トータルピーク電流ITPよりも高い電流が積分器120の演算増幅器に流れる。このことは、無駄な電力の消費につながる。この課題を解決するための方法が特許文献および非特許文献にそれぞれ開示されている。
Therefore, the higher the total peak current I TP , the higher the power consumption of the
特許文献および非特許文献の技術は、基本的には、トータルピーク電流ITPよりも大きな電流を必要なときに一時的に積分器120に供給することにある。そのためには、積分器120のスルーレートを制御するためのアナログ制御回路や、可変電流源を制御するアナログ制御回路が別途必要となる。したがって、デルタシグマ変調器100のレイアウト面積がCMOS回路で構成できるデジタル回路と比べて増加する。このことは、デルタシグマ変調器の小型化を妨げる。
The technique of the patent document and the non-patent document is basically to temporarily supply the
そこで、デルタシグマ変調器の低消費電力化および小型化が望まれている。 Therefore, it is desired to reduce the power consumption and the size of the delta sigma modulator.
以下、[発明を実施するための形態]で使用される符号を括弧内に付記し、[課題を解決するための手段]を説明する。この符号は、[特許請求の範囲]の記載と[発明を実施するための形態]の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものである。この符号は、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に使用してはならない。 Hereinafter, reference numerals used in [DETAILED DESCRIPTION] will be added in parentheses, and [Means for Solving the Problems] will be described. This reference numeral is added to clarify the correspondence between the description of [Claims] and the description of [Mode for Carrying Out the Invention]. This symbol should not be used for the interpretation of the technical scope of the invention described in [Claims].
本発明のデルタシグマ変調器(1)は、第1アナログ信号(A)と第2アナログ信号(IDAC)とを入力し、前記第1アナログ信号から前記第2アナログ信号を減算する減算器(11)と、前記減算器の減算結果(S)を積分する積分器(12)と、それぞれが並列接続された複数のDA変換器(141−14k)であって、前記積分器の出力を基に量子化されたデジタル信号(C)をアナログ信号(IDAC1−IDACk)にそれぞれ変換し、当該それぞれ変換したアナログ信号を前記第2アナログ信号(IDAC=IDAC1+IDAC2+・・・+IDACk)として、前記減算器に異なるタイミングで出力する前記複数のDA変換器とを備える。 A delta-sigma modulator (1) according to the present invention receives a first analog signal (A) and a second analog signal (I DAC ), and subtracts the second analog signal from the first analog signal. 11), an integrator (12) for integrating the subtraction result (S) of the subtractor, and a plurality of DA converters (14 1 to 14 k ), each connected in parallel, each having an output from the integrator The digital signal (C) quantized based on the signal is converted into an analog signal (I DAC1 −I DACk ), and the converted analog signal is converted into the second analog signal (I DAC = I DAC1 + I DAC2 +. The plurality of DA converters that output to the subtractor at different timings as + I DACk ).
望ましくは、本発明のデルタシグマ変調器(1)は、前記積分器の出力をn(≧2)ビットに量子化し、量子化レベルに対応したk(>n)ビットの温度計コード(C)を出力する量子化器(13)と、前記デジタル信号としての前記温度計コードに処理を施す処理回路(17)と、前記複数のDA変換器としてk個のDA変換器とを備える。前記温度計コードは、1ビット目からkビット目までk個のビットが配列された前記温度計コードである。前記処理回路は、前記温度計コードを構成する前記k個のビットの配列の順番を入れ替える。前記k個のDA変換器は、前記処理回路によって前記配列の順番が入れ替えられた前記温度計コードの前記k個のビットにそれぞれ対応した電流に変換する。 Preferably, the delta-sigma modulator (1) of the present invention quantizes the output of the integrator into n (≧ 2) bits, and k (> n) bits of the thermometer code (C) corresponding to the quantization level. , A processing circuit (17) for processing the thermometer code as the digital signal, and k DA converters as the plurality of DA converters. The thermometer code is the thermometer code in which k bits are arranged from the first bit to the k-th bit. The processing circuit changes the order of the arrangement of the k bits constituting the thermometer code. The k DA converters convert the currents respectively corresponding to the k bits of the thermometer code whose order of the arrangement has been changed by the processing circuit.
望ましくは、本発明のデルタシグマ変調器(1)は、前記k個のDA変換器の各々の出力のタイミングを制御する制御部(15)を更に備える。前記k個のDA変換器は、第1電流(例えば、IDAC1)を出力する第1DA変換器(例えば、141)と、第2電流(例えば、IDAC2)を出力する第2DA変換器(例えば、142)とを含む。前記制御部は、前記第1DA変換器に前記第1電流を出力させ、前記第1DA変換器による前記第1電流の出力開始から一定時間遅延(例えば、Td1)させて、前記第2DA変換器に前記第2電流を出力させる。 Preferably, the delta-sigma modulator (1) of the present invention further includes a control unit (15) for controlling the timing of the output of each of the k DA converters. The k DA converters include a first DA converter (for example, 14 1 ) that outputs a first current (for example, I DAC1 ) and a second DA converter (for example, I DAC2 ) that outputs a second current (for example, I DAC2 ). For example, 14 2 ). The control unit causes the first DA converter to output the first current, delays a predetermined time (for example, Td1) from the start of output of the first current by the first DA converter, and causes the second DA converter to output the first current. The second current is output.
望ましくは、前記制御部は、前記第2DA変換器による前記第2電流の出力を前記第1DA変換器による前記第1電流の出力開始から前記一定時間遅延させる遅延回路(例えば、1521−1523)を備える。 Preferably, the control unit delays the output of the second current by the second DA converter for a predetermined time from the start of the output of the first current by the first DA converter (for example, 152 1 -152 3 ).
デルタシグマ変調器の低消費電力化および小型化を図ることができる。 The power consumption and size of the delta sigma modulator can be reduced.
以下、本発明の実施の形態を図面に関連づけて説明する。全ての実施の形態において、同一の構成要素には原則として同一の符号が付されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the embodiments, the same components are denoted by the same reference numerals in principle.
[第1の実施の形態]
1.デルタシグマ変調器の概要
図5は、第1の実施の形態に係るデルタシグマ変調器1の概要を示すブロック図である。デルタシグマ変調器1は、減算器11と、積分器12と、nビットの量子化器13と、k(≧1)個のDA変換器14と、制御部15と、デコーダ16とを備える。k個目のDA変換器14を「第kDA変換器14k」と呼ぶ。
[First Embodiment]
1. Outline of Delta Sigma Modulator FIG. 5 is a block diagram showing an outline of the
デルタシグマ変調器1は、量子化器13の出力が第1から第kDA変換器141−14kをそれぞれ経由して減算器11に帰還する(負)帰還ループを持つ。デルタシグマ変調器1は、この帰還ループを用いて、アナログ信号Aをnビットのデジタル信号Dに変換する。
The
ここで、デルタシグマ変調器1の仕様について述べる。
1)第1から第kDA変換器141−14kは、それぞれSCR型である。これは、DA変換器14の一例である。k個のDA変換器14は、一定電流帰還型であっても、この他の型であっても差し支えない。以下、第kDA変換器14kの出力電流を「第kDAC電流IDACk」と呼ぶ。
Here, the specification of the delta-
1) The first to kth DA converters 14 1 -14 k are each SCR type. This is an example of the DA converter 14. The k DA converters 14 may be a constant current feedback type or other types. Hereinafter, the output current of the k- th DA converter 14 k is referred to as “ k- th DAC current I DACk ”.
2)DA変換器14の個数は、量子化器13の分解能、つまり、ビット数nで決まる。量子化器13は、その分解能がnビットである場合、2n−1ビットの温度計コードCを出力する。そのため、DA変換器14の個数は、k=2n−1(>n)個である。
2) The number of DA converters 14 is determined by the resolution of the
以下、デルタシグマ変調器1の各々の構成要素について説明する。
Hereinafter, each component of the delta-
減算器11は、第1入力端子(+)と、第2入力端子(−)とを備えている。減算器11は、第1入力端子にアナログ信号Aを入力する。これと共に、減算器11は、第2入力端子にトータルDAC電流IDACを入力する。「トータルDAC電流IDAC」は、第1から第kDAC電流IDAC1−IDACkの総和であって、アナログ信号である。減算器11は、アナログ信号AからトータルDAC電流IDACを減算し、その減算結果である差分S(=A−IDAC)を積分器12に出力する。
The
積分器12は、減算器11から入力した差分Sをサンプリング時間TS単位で積分し、その積分値を量子化器13に出力する。積分器12は、差分Sを積分することから、量子化器13での量子化ノイズを高周波数帯域に追いやるというノイズシェーピングの作用を持つ。なお、2個以上の積分器12を設けることができる。積分の次数を増やすことにより、より高いノイズシェーピングの特性を得ることができる。
The
量子化器13は、積分器12から入力した積分値をnビットに量子化する。その上で、量子化器13は、量子化レベルに対応した2n−1ビットの温度計コードCを作成する。その作成後、量子化器13は、温度計コードCをデコーダ16に出力する。これと共に、量子化器13は、温度計コードCの第1から第kビットC1−Ckを第1から第kDA変換器141−14kにそれぞれ出力する。
The
ここで、第1ビットC1とは、温度計コードCの1ビット目であるLSBを指す。第2ビットC2とは、温度計コードCの2ビット目を指す。以後順に、第kビットCkとは、温度計コードCのkビット目であるMSBを指す。言うまでもなく、第1から第kビットC1−Ckは、それぞれデジタル信号であって、“0”または“1”をとる。なお、第1から第kビットC1−Ckは、それぞれ順に、MSBからLSBに対応していても差し支えない。 Here, the first bit C 1 indicates LSB which is the first bit of the thermometer code C. The second bit C 2, refers to the second bit of the thermometer code C. Hereinafter, in order, the k-th bit C k indicates the MSB that is the k-th bit of the thermometer code C. Needless to say, the first to kth bits C 1 -C k are each a digital signal and take “0” or “1”. Note that the first to kth bits C 1 -C k may correspond to MSB to LSB in order, respectively.
第1から第kDA変換器141−14kは、流入ノードNDIと合流ノードNDOとの間で並列接続されている。第1から第kDA変換器141−14kは、それぞれ1ビットのDA変換器である。第1から第kDA変換器141−14kは、第1から第kビット温度計コードC1−Ckに対応した第1から第kDAC電流IDAC1−IDACkにそれぞれ変換する。DA変換後、第1から第kDA変換器141−14kは、第1から第kDAC電流IDAC1−IDACkを合流ノードNDOを経由して減算器11の第2入力端子に出力する。第1から第kDAC電流IDAC1−IDACkは、合流ノードNDOにて合流し、温度計コードCに対応したトータルDAC電流IDACとなる。
The kDA converter 14 1 -14 k from the first is connected in parallel with the inflow node ND I and converging node ND O. The first to kth DA converters 14 1 to 14 k are 1-bit DA converters, respectively. The first to kth DA converters 14 1 to 14 k convert the first to kth DAC currents I DAC1 to I DACk corresponding to the first to kth bit thermometer codes C 1 to C k , respectively. After DA conversion, the kDA converter 14 1 -14 k from the first outputs from the first to the second input terminal of the
従来は、複数個のDA変換器がDAC電流をそれぞれ同時に出力していた(図1参照)。ここで言う「同時」とは、実質的な同時である。これに対し、本実施の形態では、第1から第kDA変換器141−14kが、第1から第kDAC電流IDAC1−IDACkをそれぞれ異なるタイミングで出力する。 Conventionally, a plurality of DA converters output DAC currents simultaneously (see FIG. 1). Here, “simultaneous” means substantially simultaneous. On the other hand, in the present embodiment, the first to kth DA converters 14 1 to 14 k output the first to kth DAC currents I DAC1 to I DACk at different timings.
制御部15は、第1から第kDAC電流IDAC1−IDACkが異なるタイミングで出力されるように、第1から第kDA変換器141−14kをそれぞれ制御する。
The
デコーダ16は、2n−1ビットの温度計コードCをnビットのバイナリコードに変換する。
The
上述したように、第1から第kDA変換器141−14kが、それぞれ第1から第kDAC電流IDAC1−IDACkを異なるタイミングで出力する。以下、この点について説明する。ここでは、説明を簡単にするため、量子化器13の分解能がn=2ビットであり、DA変換器14の個数がk=3個の場合を例に挙げる。
As described above, the first to k- th DA converters 14 1 to 14 k output the first to k- th DAC currents I DAC1 to I DACk at different timings, respectively. Hereinafter, this point will be described. Here, in order to simplify the description, an example is given in which the resolution of the
図6は、第1から第3DAC電流IDAC1−IDAC3をそれぞれ例示する図である。図6では、温度計コードC=“111”の場合が例示されている。第1から第3DA変換器141−143は、第1から第3DAC電流IDAC1−IDAC3をそれぞれ遅延時間Tdずつずらしながら順番に出力する。遅延時間Tdは、設計段階で予め決められている。 Figure 6 is a view from the first illustrates a first 3DAC current I DAC1 -I DAC 3, respectively. FIG. 6 illustrates a case where the thermometer code C = “111”. The first to third DA converters 14 1 to 14 3 sequentially output the first to third DAC currents I DAC1 to I DAC3 while shifting the delay times Td respectively. The delay time Td is determined in advance at the design stage.
具体的には、時間T1にて、制御部15が、第1DA変換器141に第1DAC電流IDAC1の出力を開始させる。時間T1から遅延時間Tdが経過した時間T2にて、制御部15が、第2DA変換器142に第2DAC電流IDAC2の出力を開始させる。最後に、時間T2から遅延時間Tdが経過した時間T3にて、制御部15が、第3DA変換器143に第3DAC電流IDAC3の出力を開始させる。したがって、第3DAC電流IDAC3の出力は、第1DAC電流IDAC1の出力からTd×2だけ遅延している。なお、遅延時間Tdは、第1から第3DAC電流IDAC1−IDAC3の出力ごとに異なっていてもよい。
Specifically, at time T 1, the
温度計コードC=“111”の場合、第1から第3DAC電流IDAC1−IDAC3の各々のピーク電流IPは、実質的に同一である。なお、第1から第3DAC電流IDAC1−IDAC3は、IDAC∝exp(−T/τ)で表される。「T」は、時間を表す変数である。「τ(タウ)」は、時定数であって、τ=R×Cで表される。「R」は、第kDA変換器14kを構成する抵抗の抵抗値(例えば、第1抵抗Raの抵抗値、図9参照)を表す。「C」は、第kDA変換器14kを構成するキャパシタの静電容量(例えば、第1キャパシタCaの静電容量、図9参照)を表す。ピーク電流IPをとる時間は、時定数τで決まる。 For the thermometer code C = "111", each peak current I P of the first to 3DAC current I DAC1 -I DAC 3 are substantially identical. Note that the 3DAC current I DAC1 -I DAC 3 from the first is represented by the I DAC αexp (-T / τ) . “T” is a variable representing time. “Τ (tau)” is a time constant and is expressed by τ = R × C. “R” represents the resistance value of the resistor constituting the kDA converter 14 k (for example, the resistance value of the first resistor Ra, see FIG. 9). “C” represents the capacitance of the capacitor constituting the kDA converter 14 k (for example, the capacitance of the first capacitor Ca, see FIG. 9). Time to take the peak current I P, when determined by the constant tau.
図7は、トータルDAC電流IDACを例示する図である。時間T1からT2の期間では、第1DA変換器141のみがDAC電流を出力している。そのため、トータルDAC電流IDACは、IDAC=IDAC1である。トータルDAC電流IDACも、時間T1で瞬時にピークに達する。このときのトータルピーク電流ITPは、ITP=ITP1である。 FIG. 7 is a diagram illustrating the total DAC current I DAC . Only the first DA converter 14 1 outputs a DAC current during the period from time T 1 to T 2 . Therefore, the total DAC current I DAC is I DAC = I DAC1 . Total DAC current I DAC is also instantaneously peaks at time T 1. The total peak current I TP at this time is I TP = I TP1 .
次いで、時間T2からT3の期間では、第1および第2DA変換器141、142がDAC電流をそれぞれ出力している。そのため、トータルDAC電流IDACは、IDAC=IDAC1+IDAC2である。トータルDAC電流IDACは、時間T2で瞬時にピークに達する。このときのトータルピーク電流ITP=ITP2は、ITP1より大きい。ただし、トータルピーク電流ITP2は、ITP1+ITP2より小さい。 Next, in the period from time T 2 to T 3 , the first and second DA converters 14 1 and 14 2 output DAC currents, respectively. Therefore, the total DAC current I DAC is I DAC = I DAC1 + I DAC2 . Total DAC current I DAC is instantaneously peaks at time T 2. At this time, the total peak current I TP = I TP2 is larger than I TP1 . However, the total peak current I TP2 is smaller than I TP1 + I TP2 .
次いで、時間T3からTSの期間では、第1から第3DA変換器141−143がDAC電流をそれぞれ出力している。トータルDAC電流IDACは、時間T3で瞬時にピークに達する。このときのトータルピーク電流ITP=ITP3は、ITP2より大きい。ただし、トータルピーク電流ITP3は、ITP1+ITP2+ITP3より小さい。 Then, during the period from time T 3 T S, the 3DA converter 14 1 -14 3 is outputting DAC current from each of the first. Total DAC current I DAC is instantaneously peaks at time T 3. At this time, the total peak current I TP = I TP3 is larger than I TP2 . However, the total peak current I TP3 is smaller than I TP1 + I TP2 + I TP3 .
以上述べたように、第1から第kDAC電流IDAC1−IDACkが出力されるタイミングがそれぞれ異なる。そのため、図7に示すように、それぞれのトータルピーク電流ITPが発生するタイミングが分散される。図6に示すように、第1から第kDAC電流IDAC1−IDACkの各ピーク電流が同じ値をとっていても、トータルピーク電流ITP自体は、従来のものより下がる。したがって、積分器12に供給される電流を削減することができる。このことは、低消費電力化につながる。
As described above, the timings at which the first to k-th DAC currents I DAC1 -I DACk are output are different. Therefore, as shown in FIG. 7, the timing at which each total peak current I TP is generated is dispersed. As shown in FIG. 6, even if the peak currents of the first to k-th DAC currents I DAC1 -I DACk have the same value, the total peak current I TP itself is lower than the conventional one. Therefore, the current supplied to the
2.デルタシグマ変調器の詳細な構成例
図8は、第1の実施の形態に係るデルタシグマ変調器1の詳細な構成例を示す回路図である。デルタシグマ変調器1は、DEM(Dynamic Element Matching)回路17を更に備える。DEM回路17は、温度計コードCに所定の処理を施す処理回路の一例である。制御部15は、信号発生回路151と、複数個の遅延回路152とを備える。
2. Detailed Configuration Example of Delta Sigma Modulator FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a detailed configuration example of the
この他、デルタシグマ変調器1は、ノイズの低減を図るため、差動インタフェースを持つ。そのため、図8に示すように、1種類の信号の伝送に2本の信号線が使用される。2本の信号線のうち、正側の信号線を「第1信号線LP」と呼ぶ。負側の信号線を「第2信号線LN」と呼ぶ。例えば、デルタシグマ変調器1に入力されるアナログ信号Aの電圧は、第1信号線LPに供給されるアナログ信号APと、第2信号線LNに供給されるアナログ信号APとの電位差で決まる。
In addition, the delta-
以下、説明を簡単にするため、n=2ビットのデルタシグマ変調器1を例に挙げる。この場合、以下のことが前提となる。
1)量子化器13は、n=2ビットの分解能を持つ。そのため、温度計コードCは、3ビットである。
2)DA変換器14の個数は、k=22−1=3である。したがって、トータルDAC電流IDACは、第1から第3DAC電流IDAC1−IDAC3の総和となる。
3)制御部15は、m=6個の遅延回路152を備える。
Hereinafter, in order to simplify the description, an n = 2-bit delta-
1) The
2) The number of DA converters 14 is k = 2 2 −1 = 3. Therefore, the total DAC current I DAC is the sum of the first to third DAC currents I DAC1 -I DAC3 .
3) The
2.1.減算器11
減算器11について説明する。減算器11は、第1減算器ノード111Pと、第2減算器ノード111Nとを有する。第1減算器ノード111Pは、第1信号線LP上にあって、第1入力抵抗121Pと演算増幅器123の非反転入力端子(+)との間にある。一方、第2減算器ノード111Nは、第2信号線LN上にあって、第2入力抵抗121Nと演算増幅器123の反転入力端子(−)との間にある。
2.1.
The
2.2.積分器12
積分器12について説明する。積分器12は、第1入力抵抗121Pと、第2入力抵抗121Nと、第1帰還キャパシタ122Pと、第2帰還キャパシタ122Nと、演算増幅器123とを有する。
2.2.
The
第1入力抵抗121Pは、第1信号線LPに供給されたアナログ信号APを、その電圧に対応した電流に変換する。この電流は、第1減算器ノード111Pにて、トータルDAC電流IDACと合流する。その合流した電流を「差分電流SP」と呼ぶ。差分電流SPは、第1帰還キャパシタ122Pに供給される。
The
第2入力抵抗121Nは、第1入力抵抗121Pと同様に、第2信号線LNに供給されたアナログ信号ANを、その電圧に対応した電流に変換する。この電流は、第2減算器ノード111Nにて、トータルDAC電流IDACと合流する。その合流した電流を「差分電流SN」と呼ぶ。差分電流SNは、第2帰還キャパシタ122Nに供給される。
Similar to the
第1帰還キャパシタ122Pは、2つの電極板を備える。一方の電極板は、演算増幅器123の非反転入力端子(+)に接続されている。他方の電極板は、演算増幅器123の反転出力端子(−)に接続されている。第1帰還キャパシタ122Pは、差分電流SPに応じた電荷を蓄積する。
The
第2帰還キャパシタ122Nも、2つの電極板を備える。一方の電極板は、演算増幅器123の反転入力端子(−)に接続されている。他方の電極板は、演算増幅器123の非反転出力端子(+)に接続されている。第2帰還キャパシタ122Nは、差分電流SNに応じた電荷を蓄積する。
The
演算増幅器123は、具体的には、差動増幅器である。演算増幅器123は、減算器11による差分S、即ち、2つの入力電圧の電位差をサンプリング時間Ts積分する。2つの入力電圧のうちの一つは、非反転入力端子(+)への入力電圧VINPである。もう一つは、反転入力端子(−)への入力電圧VINNである。演算増幅器123は、第1帰還キャパシタ122Pに蓄積された電荷量に応じた電圧VOUTPを反転出力端子(−)に出力する。これと共に、演算増幅器123は、第2帰還キャパシタ122Nに蓄積された電荷量に応じた電圧VOUTNを非反転出力端子(+)に出力する。電圧VOUTNに対する電圧VOUTPが積分器12の積分値である。
Specifically, the
2.3.量子化器13
量子化器13について説明する。量子化器13は、量子化器制御信号CLKCMP=“H(ハイレベル)”の期間、以下の処理を行う。先ず、量子化器13は、電圧比較回路(不図示)を用いて、積分器12の出力である積分値を22(=4)個の参照電圧と比較する。量子化器13は、この比較結果に基づいて、積分値を量子化する。積分値は、4通り(4値)ある量子化レベルのうちのいずれかに量子化される。次に、量子化器13は、4値の量子化レベルに対応した3ビットの温度計コードCを作成する。4値の量子化レベルは、表1に示すように、4値の温度計コードCにそれぞれ対応づけられている。量子化器13は、作成した温度計コードCをデコーダ16およびDEM回路17に出力する。
2.3.
The
2.4.DEM回路17
DEM回路17について説明する。DEM回路17は、サンプリング時間TSごとに、量子化器13から温度計コードCを入力する。温度計コードCは、表1に示すように、1ビット目から3ビット目までk=3個の第1から第3ビットC1−C3が配列されたものである。DEM回路17は、温度計コードCを入力する度に、入力した温度計コードCを構成する第1から第3ビットC1−C3の配列の順番を入れ替える。順番の入れ替えは、規則性を持っていても、ランダムであってもよい。また、順番の入れ替えは、第1から第3ビットC1−C3の各々が同一の値でない場合に行われれば、十分である。DEM回路17は、その順番の入れ替えを反映させた第1から第3出力ビットOUT1−OUT3を第1から第3DA変換器141−143にそれぞれ出力する。
2.4.
The
ここで、第1出力ビットOUT1とは、出力OUTの1ビット目であるLSBを指す。第2出力ビットOUT2とは、出力OUTの2ビット目を指す。第3ビットOUT3とは、出力OUTのkビット目であるMSBを指す。 Here, the first output bit OUT 1 indicates the LSB that is the first bit of the output OUT. The second output bit OUT 2 indicates the second bit of the output OUT. The third bit OUT 3 indicates the MSB that is the k-th bit of the output OUT.
DEM回路17の動作(DEM処理)の一例を挙げる。例えば、温度計コードC=“001”の場合、第1から第3ビットC1−C3は、それぞれ、“1”、“0”、“0”である。DEM回路17は、温度計コードC=“001”を連続して複数回入力した場合、以下のように動作する。
An example of the operation (DEM processing) of the
1回目の入力:
このときの出力OUTは、“001”である。したがって、第1から第3DA変換器141−143は、“1”、“0”、“0”をそれぞれ入力する。
First input:
The output OUT at this time is “001”. Accordingly, the first to third DA converters 14 1 to 14 3 receive “1”, “0”, and “0”, respectively.
2回目の入力:
この入力で、DEM回路17は、“1”を持つ第1ビットC1の位置を第2ビットC2の位置と入れ替える。したがって、出力OUTは、“010”である。第1から第3DA変換器141−143は、“0”、“1”、“0”をそれぞれ入力する。
Second input:
With this input, the
3回目の入力:
この入力で、DEM回路17は、“1”を持つ第2ビットC2の位置を第3ビットC3の位置と入れ替える。したがって、出力OUTは、“100”である。したがって、第1から第3DA変換器141−143は、“0”、“0”、“1”をそれぞれ入力する。
Third input:
With this input, the
4回目の入力:
この入力で、DEM回路17は、“1”を持つ第3ビットC3の位置を第1ビットC1の位置と入れ替える。このときの出力OUTは、”001”である。DEM17は、1回目の入力時と同様の処理を行う。
4th input:
With this input, the
上述の例のように、同一の値を持つ温度計コードCが連続した場合、DEM回路17は、”1”が連続して同一のDA変換器14に入力されることを防止する。そのため、次の2つの顕著な効果を得ることができる。
When the thermometer code C having the same value continues as in the above example, the
1つ目は、高調波ノイズが低減することにある。トータルDAC電流IDACには、3つのピーク電流ITP1−ITP3が存在する(図7参照)。そのトータルDAC電流IDACが減算器11を経て積分器12に入力される。そのため、積分器12では、3つのピーク電流ITP1−ITP3が高調波ノイズとして捉えられやすい。DEM回路17は、第1から第3DAC電流IDAC1−IDAC3がそれぞれ異なるタイミングで出力されるために発生する高調波ノイズを低減させる。
The first is to reduce harmonic noise. There are three peak currents I TP1 -I TP3 in the total DAC current I DAC (see FIG. 7). The total DAC current I DAC is input to the
2つ目は、第1から第3DA変換器141−143の各々の個体差に起因するノイズが低減することにある。この個体差は、デルタシグマ変調器1の製造過程で起こる。以上2つの効果は、量子化器13の分解能が上がるにつれて顕著となる。
The second is to reduce noise caused by individual differences in each of the first to third DA converters 14 1 to 14 3 . This individual difference occurs in the manufacturing process of the delta-
2.5.第1DA変換器141
第1DA変換器141について説明する。第1DA変換器141の要点は、以下の通りである。
2.5. 1st DA converter 14 1
About 1DA converter 14 1 will be described. The main points of the first
1)第1出力ビットOUT1=“1”の場合:
この場合、第1DA変換器141は、正の符号を持つ第1DAC電流IDAC1を第1合流ノードNDOPに出力する。第1合流ノードNDOPは、減算器11の第2減算器ノード111Nに接続されている。
1) When the first output bit OUT 1 = “1”:
In this case, the 1DA converter 14 1 outputs the first 1DAC current I DAC1 with a positive sign to the first converging node ND OP. The first junction node ND OP is connected to the
2)第1出力ビットOUT1=“0”の場合:
この場合、第1DA変換器141は、符号を反転させた第1DAC電流IDAC1、つまり、負の符号を持つ第1DAC電流IDAC1を第2合流ノードNDONに出力する。第2合流ノードNDONは、減算器11の第1減算器ノード111Pに接続されている。
2) When the first output bit OUT 1 = “0”:
In this case, the 1DA converter 14 1 is first 1DAC current I DAC1 obtained by inverting the sign, that is, to output a first 1DAC current I DAC1 with a negative sign to the second converging node ND ON. The second junction node ND ON is connected to the
図8に示す減算器11は、アナログ信号AからトータルDAC電流IDACを減算する代りに、符号が反転されたトータルDAC電流IDACをアナログ信号Aに加算する構成をとっている。そのため、第1DAC電流IDAC1の出力先が、第1出力ビットOUT1の値に応じて異なる。
以下、第1DA変換器141について詳細に説明する。図9は、第1DA変換器141の部分拡大図である。第1DA変換器141は、差動型DA変換器である。第1DA変換器141は、6個のスイッチと、2個のキャパシタと、2個の抵抗を備える。
It will be described in detail first 1DA converter 14 1. FIG. 9 is a partially enlarged view of the first
6個のスイッチとは、第1スイッチSW1aと、第2スイッチSW1bと、第3スイッチSW1cと、第4スイッチSW1dと、第5スイッチSW1eと、第6スイッチSW1fとを指す。6個のスイッチの各々は、例えば、nチャネルのMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタである。 The six switches refer to the first switch SW1a, the second switch SW1b, the third switch SW1c, the fourth switch SW1d, the fifth switch SW1e, and the sixth switch SW1f. Each of the six switches is, for example, an n-channel MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor.
2個のキャパシタとは、第1キャパシタCaと、第2キャパシタCbとを指す。2個のキャパシタは、互いに実質的に同じ静電容量を持つ。2個の抵抗とは、第1抵抗Raと、第2抵抗Rbとを指す。2個の抵抗は、互いに実質的に同じ抵抗値を持つ。 The two capacitors refer to the first capacitor Ca and the second capacitor Cb. The two capacitors have substantially the same capacitance. The two resistors refer to the first resistor Ra and the second resistor Rb. The two resistors have substantially the same resistance value.
第1DA変換器141の接続関係について説明する。第1流入ノードNDIPおよび第1合流ノードNDOP間には、第1スイッチSW1aと、第3スイッチSW1cと、第1抵抗Raとがそれぞれ直列に接続されている。第2流入ノードNDINおよび第2合流ノードNDON間には、第2スイッチSW1bと、第4スイッチSW1dと、第2抵抗Rbとがそれぞれ直列に接続されている。
The connection relationship of the first
これに加え、第5スイッチSW1eが、2つの接続ノードNDaおよびNDb間に接続されている。第6スイッチSW1fが、2つの接続ノードNDcおよびNDd間に接続されている。 Additionally, the fifth switch SW1e is connected between two connection nodes ND a and ND b. Sixth switch SW1f is connected between two connection nodes ND c and ND d.
第1および第2キャパシタCa、Cbは、第1および第2ノードNDeおよびNDf間で互いに直列接続されている。第3ノードNDgには、コモン電圧VCOMが供給される。 The first and second capacitors Ca and Cb are connected in series between the first and second nodes ND e and ND f . The third node ND g, the common voltage V COM is supplied.
6個のスイッチの各々の動作は、以下の通りである。6個のスイッチの各々は、ハイレベル(“H”)の制御信号が印加されている期間、オンである。一方、6個のスイッチの各々は、ローレベル(“L”)の制御信号が印加されている期間、オフである。具体的には、以下の通りである。 The operation of each of the six switches is as follows. Each of the six switches is on while a high level (“H”) control signal is applied. On the other hand, each of the six switches is off while a low level (“L”) control signal is applied. Specifically, it is as follows.
SW1a、SW1b:
第1および第2スイッチSW1a、SW1bは、第1DAC制御信号CLKS1によってオン/オフがそれぞれ制御される。両者のオン/オフは、互いに連動している。両者は、第1および第2キャパシタCa、Cbをそれぞれ充電するときに、オンである。
SW1a, SW1b:
The first and second switches SW1a and SW1b are controlled to be turned on / off by the first DAC control signal CLKS1. Both on / off operations are linked to each other. Both are on when charging the first and second capacitors Ca and Cb, respectively.
SW1c、SW1d:
第3および第4スイッチSW1c、SW1dは、第1DAC制御信号CLKHP1によってオン/オフがそれぞれ制御される。両者のオン/オフは、互いに連動している。出力OUT1=“1”の場合、両者はオンである。一方、出力OUT1=“0”の場合、両者はオフである。
SW1c, SW1d:
The third and fourth switches SW1c and SW1d are each turned on / off by the first DAC control signal CLKHP1. Both on / off operations are linked to each other. When the output OUT 1 = “1”, both are on. On the other hand, when the output OUT 1 = “0”, both are off.
SW1e、SW1f:
第5および第6スイッチSW1e、SW1fは、第1DAC制御信号CLKHM1によってオン/オフがそれぞれ制御される。両者のオン/オフは、互いに連動している。出力OUT1=“1”の場合、両者はオフである。一方、出力OUT1=“0”の場合、両者はオンである。
SW1e, SW1f:
The fifth and sixth switches SW1e and SW1f are controlled to be turned on / off by the first DAC control signal CLKHM1, respectively. Both on / off operations are linked to each other. When the output OUT 1 = “1”, both are off. On the other hand, when the output OUT 1 = “0”, both are on.
次に、図8および図9を参照しながら、サンプリング時間Tsにおける第1DA変換器141の動作を説明する。その動作は、2つのステップに大別される。
Next, the operation of the first
1)出力OUT1=“1”の場合
ステップ1:充電状態
量子化器13の動作が開始したとき、第1および第2スイッチSW1a、SW1bは、第1DAC制御信号CLKS1=“H”をそれぞれ受けて、オンに保持されている。これに対し、第3および第4スイッチSW1c、SW1dは、第1DAC制御信号CLKHP1=“L”をそれぞれ受けて、オフに保持されている。第5および第6スイッチSW1e、SW1fも同様に、第1DAC制御信号CLKHM1=“L”をそれぞれ受けて、オフに保持されている。このときの第1DA変換器141(他のDA変換器についても同様)の状態を「充電状態」と呼ぶ。
1) When the output OUT 1 = “1” Step 1: Charge state When the operation of the quantizer 13 starts, the first and second switches SW1a and SW1b receive the first DAC control signal CLKS1 = “H”, respectively. Held on. On the other hand, the third and fourth switches SW1c and SW1d receive the first DAC control signal CLKHP1 = "L" and are held off. Similarly, the fifth and sixth switches SW1e, SW1f receive the first DAC control signal CLKHM1 = "L" and are held off. The state of the first DA converter 14 1 (the same applies to other DA converters) at this time is referred to as a “charged state”.
やがて、量子化器13の動作が停止する。そして、DEM回路17が第1出力ビットOUT1=“1”を出力する。このとき、2個のキャパシタは、それぞれ充電を行っている。そのため、第1ノードNDeの電圧VDACPは、次第に上昇する。出力OUT1=“1”の場合、電圧VDACPは、コモン電圧VCOMよりも大きい。一方、第2ノードNDfの電圧VDACNは、次第に低下する。ここでは、電圧VDACNは、電圧VDACPの符号を反転させたものに等しい。
Eventually, the operation of the
ステップ2:出力状態
2個のキャパシタの充電が完了した後、第1および第2スイッチSW1a、SW1bは、第1DAC制御信号CLKS1=“L”を受けて、オンからオフに切り替わる。一方、第3および第4スイッチSW1c、SW1dは、第1DAC制御信号CLKHP1=“H”を受けて、オフからオンに切り替わる。ただし、第5および第6スイッチSW1e、SW1fは、オフに保持されている。このときの第1DA変換器141(他のDA変換器についても同様)の状態を「出力状態」と呼ぶ。
Step 2: Output State After the charging of the two capacitors is completed, the first and second switches SW1a and SW1b are switched from on to off in response to the first DAC control signal CLKS1 = “L”. On the other hand, the third and fourth switches SW1c and SW1d are switched from off to on in response to the first DAC control signal CLKHP1 = "H". However, the fifth and sixth switches SW1e and SW1f are held off. The state of the first DA converter 14 1 (the same applies to other DA converters) at this time is referred to as an “output state”.
第1キャパシタCaは、コモン電圧VCOMと電圧VDACPとの差に応じた電荷を蓄積している。第3スイッチSW1cがオンであるため、第1キャパシタCaは、第1抵抗Raによって放電する。この放電により、第1抵抗Raには、第1キャパシタCaの電荷量に応じた電流が流れる。この電流が第1DAC電流IDAC1である。そして、第1DAC電流IDAC1は、第1合流ノードNDOPへと流れる。 The first capacitor Ca is accumulating charges corresponding to the difference between the common voltage V COM and the voltage V DACP. Since the third switch SW1c is on, the first capacitor Ca is discharged by the first resistor Ra. Due to this discharge, a current corresponding to the amount of charge of the first capacitor Ca flows through the first resistor Ra. This current is the second 1DAC current I DAC1. Then, the 1DAC current I DAC1 flows into the first converging node ND OP.
一方、第2キャパシタCbは、コモン電圧VCOMと電圧VDACNとの差に応じた電荷を蓄積している。第4スイッチSW1dがオンであるため、第2キャパシタCbは、第2抵抗Rbによって放電する。この放電により、第2抵抗Rbには、第2キャパシタCbの電荷量に応じた電流が流れる。この電流は、第1DAC電流IDAC1の符号を反転させたものに等しい。そして、この電流は、第2合流ノードNDONへと流れる。 The second capacitor Cb is in charges according to a difference between the common voltage V COM and the voltage V DACn. Since the fourth switch SW1d is on, the second capacitor Cb is discharged by the second resistor Rb. Due to this discharge, a current corresponding to the amount of charge of the second capacitor Cb flows through the second resistor Rb. This current is equal to one obtained by inverting the sign of the 1DAC current I DAC1. Then, this current flows to the second junction node ND ON .
2)第1出力ビットOUT1=“0”の場合
ステップ1:充電状態
ステップ1は、第1出力ビットOUT1=“1”の場合と同様である。ただし、電圧VDACPの符号が第1出力ビットOUT1=“1”の場合と逆である。電圧VDACNの符号についても、これと同様である。
2) When First Output Bit OUT 1 = "0" Step 1:
ステップ2:出力状態
第1出力ビットOUT1=“0”の場合と同様に、第1および第2スイッチSW1a、SW1bは、第1DAC制御信号CLKS1=“L”を受けて、オンからオフに切り替わる。ただし、第3および第4スイッチSW1c、SW1dは、オフに保持されている。一方、第5および第6スイッチSW1e、SW1fは、第1DAC制御信号CLKHM1=“H”を受けて、オフからオンに切り替わる。
Step 2: Output State As in the case of the first output bit OUT 1 = “0”, the first and second switches SW1a and SW1b are switched from on to off in response to the first DAC control signal CLKS1 = “L”. . However, the third and fourth switches SW1c and SW1d are held off. On the other hand, the fifth and sixth switches SW1e and SW1f are switched from off to on in response to the first DAC control signal CLKHM1 = “H”.
第5スイッチSW1eがオンであるため、第1キャパシタCaは、第2抵抗Rbによって放電する。この放電により、第2抵抗Rbには、第1キャパシタCaの電荷量に応じた電流が流れる。第1出力ビットOUT1=“0”の場合、この電流が第1DAC電流IDAC1である。ただし、第1DAC電流IDAC1の符号は、第1出力ビットOUT1=“0”の場合と逆である。そして、第1DAC電流IDAC1は、第2合流ノードNDONへと流れる。
Since the fifth switch SW1e is on, the first capacitor Ca is discharged by the second resistor Rb. Due to this discharge, a current corresponding to the amount of charge of the first capacitor Ca flows through the second resistor Rb. When the first output bit OUT 1 = “0”, this current is the first DAC current I DAC1 . However, the sign of the 1DAC current I DAC1 is the case opposite to the
また、第6スイッチSW1fがオンであるため、第2キャパシタCbは、第1抵抗Raによって放電する。この放電により、第1抵抗Raには、第2キャパシタCbの電荷量に応じた電流が流れる。この電流は、第1DAC電流IDAC1の符号を反転させたものに等しい。そして、この電流は、第1合流ノードNDOPへと流れる。 Further, since the sixth switch SW1f is on, the second capacitor Cb is discharged by the first resistor Ra. Due to this discharge, a current corresponding to the amount of charge of the second capacitor Cb flows through the first resistor Ra. This current is equal to one obtained by inverting the sign of the 1DAC current I DAC1. Then, the current flows into the first converging node ND OP.
2.6.第2DA変換器142
第2DA変換器142は、受ける制御信号が第1DA変換器141と異なる。以下にその相違点を列挙する。
2.6. Second DA converter 14 2
The 2DA converter 14 2 receives the control signal is different from the first 1DA converter 14 1. The differences are listed below.
SW2a、SW2b:
第1および第2スイッチSW2a、SW2bは、第2DAC制御信号CLKS2によってオン/オフがそれぞれ制御される。
SW2c、SW2d:
第3および第4スイッチSW2c、SW2dは、第2DAC制御信号CLKHP2によってオン/オフがそれぞれ制御される。
SW2e、SW2f:
第5および第6スイッチSW1e、SW1fは、第2DAC制御信号CLKHM2によってオン/オフがそれぞれ制御される。
SW2a, SW2b:
The first and second switches SW2a and SW2b are controlled to be turned on / off by the second DAC control signal CLKS2.
SW2c, SW2d:
The third and fourth switches SW2c and SW2d are controlled to be turned on / off by the second DAC control signal CLKHP2.
SW2e, SW2f:
The fifth and sixth switches SW1e and SW1f are controlled to be turned on / off by the second DAC control signal CLKHM2.
2.7.第3DA変換器143
第3DA変換器143も、受ける制御信号が第1および第2DA変換器141、142と異なる。以下にその相違点を列挙する。
2.7. 3rd DA converter 14 3
The third
SW3a、SW3b:
第1および第2スイッチSW3a、SW3bは、第3DAC制御信号CLKS3によってオン/オフがそれぞれ制御される。
SW3c、SW3d:
第3および第4スイッチSW3c、SW3dは、第3DAC制御信号CLKHP3によってオン/オフがそれぞれ制御される。
SW3e、SW3f:
第5および第6スイッチSW3e、SW3fは、第3DAC制御信号CLKHM3によってオン/オフがそれぞれ制御される。
SW3a, SW3b:
The first and second switches SW3a and SW3b are controlled to be turned on / off by the third DAC control signal CLKS3.
SW3c, SW3d:
The third and fourth switches SW3c, SW3d are controlled to be turned on / off by the third DAC control signal CLKHP3.
SW3e, SW3f:
The fifth and sixth switches SW3e and SW3f are controlled to be turned on / off by the third DAC control signal CLKHM3.
2.8.制御部15
制御部15について説明する。制御部15は、信号発生回路151と、m=6個の遅延回路152とを備える。m個目の遅延回路152を「第m遅延回路152」と呼ぶ。制御部15は、大別して2種類の制御信号を発生させる。一つは、量子化器13を制御するための量子化器制御信号CLKCMPである。制御部15は、不図示の回路を用いて量子化器制御信号CLKCMPを発生させ、これを量子化器13に出力する。もう一つは、第1DAC制御信号CLKS1、CLKHP1、CLKHM1である。
2.8.
The
2.8.1.信号発生回路151
信号発生回路151は、クロック発振器、種々の論理回路などで構成されている。信号発生回路151は、第1DAC制御信号CLKS1、CLKHP1、CLKHM1を発生させ、発生させた各々を第1DA変換器141に出力する。これと共に、信号発生回路151は、第1DAC制御信号CLKS1、CLKHP1、CLKHM1を、6個の遅延回路1521−1526のうちの対応する遅延回路152にそれぞれ出力する。詳細は、以下の通りである。
2.8.1.
The
第1DAC制御信号CLKS1:
信号発生回路151は、第1DAC制御信号CLKS1を第1および第2スイッチSW1a、SW1bにそれぞれ出力する。更に、信号発生回路151は、第1DAC制御信号CLKS1を第1遅延回路1521に出力する。
First DAC control signal CLKS1:
The
第1DAC制御信号CLKHP1:
信号発生回路151は、第1DAC制御信号CLKHP1を第3および第4スイッチSW1c、SW1dにそれぞれ出力する。更に、信号発生回路151は、第1DAC制御信号CLKHP1を第2および第5遅延回路1522、1525にそれぞれ出力する。
First DAC control signal CLKHP1:
The
第1DAC制御信号CLKHM1:
信号発生回路151は、第1DAC制御信号CLKHM1を第5および第6スイッチSW1e、SW1fにそれぞれ出力する。更に、信号発生回路151は、第1DAC制御信号CLKHM1を第3および第6遅延回路1523、1526にそれぞれ出力する。
First DAC control signal CLKHM1:
The
2.8.2.第1から第6遅延回路1521−1526
第1から第6遅延回路1521−1526は、例えば、それぞれRCローパスフィルタと同様の構成をとっている。RCローパスフィルタは、1個の抵抗(R)と1個のキャパシタ(C)で構成され、入力信号を時定数RCに対応した時間だけ遅延させて出力する。なお、6個の遅延回路152の各々は、シフトレジスタなどで構成されていてもよい。いずれにせよ、6個の遅延回路152の各々は、デジタル回路である。
2.8.2. First to sixth delay circuits 152 1 to 152 6
The first to sixth delay circuits 152 1 to 15 26 have, for example, the same configuration as that of the RC low-pass filter. The RC low-pass filter includes one resistor (R) and one capacitor (C), and outputs an input signal with a delay corresponding to a time constant RC. Each of the six delay circuits 152 may be configured with a shift register or the like. In any case, each of the six delay circuits 152 is a digital circuit.
遅延回路1521−1523:
第1から第3遅延回路1521−1523は、第1DAC制御信号CLKS1、CLKHP1、CLKHM1をそれぞれ遅延時間Td1遅延させる。第1から第3遅延回路1521−1523は、遅延した第1DAC制御信号CLKS1、CLKHP1、CLKHM1をそれぞれ第2DAC制御信号CLKS2、CLKHP2、CLKHM2として第2DA変換器142に出力する。
Delay circuits 152 1 -152 3 :
First to third delay circuits 152 1 -152 3, a 1DAC control signal CLKS1, CLKHP1, CLKHM1 the delaying time Td1 delays respectively. The third delay circuit 152 1 -152 3 from the first, second 1DAC control signal CLKS1 delayed, CLKHP1, CLKHM1 respective first 2DAC control signal CLKS2, CLKHP2, and outputs it as CLKHM2 to the 2DA converter 14 2.
詳細には、第1遅延回路1521は、第2DAC制御信号CLKS2を第1および第2スイッチSW2a、SW2bにそれぞれ出力する。第2遅延回路1522は、第2DAC制御信号CLKHP2を第3および第4スイッチSW2c、SW2dにそれぞれ出力する。第3遅延回路1523は、第2DAC制御信号CLKHM2を第5および第6スイッチSW2e、SW2fにそれぞれ出力する。 Specifically, the first delay circuit 152 1, the first 2DAC control signal CLKS2 first and second switches SW2a, and outputs respectively SW2b. The second delay circuit 152 2, respectively, and output the first 2DAC control signal CLKHP2 third and fourth switch SW2c, the SW2d. The third delay circuit 152 3, respectively, and output the first 2DAC control signal CLKHM2 fifth and sixth switch SW2e, the SW2f.
遅延回路1524−1526:
第4から第6遅延回路1524−1526は、第1DAC制御信号CLKS1、CLKHP1、CLKHM1をそれぞれ遅延時間Td2遅延させる。遅延時間Td2は、遅延時間Td1よりも大きい(Td2>Td1)。第4から第6遅延回路1524−1526は、遅延した第1DAC制御信号CLKS1、CLKHP1、CLKHM1をそれぞれ第3DAC制御信号CLKS3、CLKHP3、CLKHM3として第3DA変換器143に出力する。
Delay circuit 152 4 -152 6 :
4 from the sixth delay circuit 152 4 -152 6, first 1DAC control signal CLKS1, CLKHP1, CLKHM1 the delaying time Td2 respectively delayed. The delay time Td2 is larger than the delay time Td1 (Td2> Td1). The sixth delay circuit 152 4 -152 6 from the 4 outputs the 1DAC control signal CLKS1 delayed, CLKHP1, CLKHM1 to the first 3DAC control signal CLKS3, CLKHP3, as CLKHM3 the 3DA converter 14 3, respectively.
詳細には、第4遅延回路1524は、第3DAC制御信号CLKS3を第1および第2スイッチSW3a、SW3bにそれぞれ出力する。第5遅延回路1525は、第3DAC制御信号CLKHP3を第3および第4スイッチSW3c、SW3dにそれぞれ出力する。第6遅延回路1526は、第3DAC制御信号CLKHM3を第5および第6スイッチSW3e、SW3fにそれぞれ出力する。 Specifically, the fourth delay circuit 152 4, and outputs the first 3DAC control signal CLKS3 first and second switches SW3a, the SW3b. The fifth delay circuit 152 5, and outputs the first 3DAC control signal CLKHP3 third and fourth switches SW3c, the SW3d. The sixth delay circuit 152 6, a first 3DAC control signal CLKHM3 fifth and sixth switch SW3e, outputs respectively SW3f.
2.9.デコーダ16
デコーダ16について説明する。4値の温度計コードCは、表2に示すように、4値のバイナリコードにそれぞれ対応づけられている。デコーダ16は、量子化器13の3ビット出力の温度計コードCをn=2ビットのバイナリコードに変換する。
2.9.
The
3.デルタシグマ変調器の動作例
図10は、デルタシグマ変調器1の動作例を示すタイミングチャートである。
3. Operation Example of Delta Sigma Modulator FIG. 10 is a timing chart showing an operation example of the
3.1.タイミングチャート全体の説明
先ず、図10に例示するタイミングチャート全体を説明する。デルタシグマ変調器1は、アナログ信号Aをサンプリング期間TSごとにデジタル信号Dに変換する。サンプリング時間Tsは、図1(A)に示すように、あるクロックCLKの立ち上がりから次のクロックCLKの立ち上がりまでの時間である。クロックCLKは、デルタシグマ変調器1の外部から供給される。ここでは、多数あるサンプリング時間Tsのうち、第1から第3のサンプリング時間TS1−TS3を例に挙げる。
3.1. Description of Entire Timing Chart First, the entire timing chart illustrated in FIG. 10 will be described. Delta-
量子化器13は、図10(B)に示すように、量子化器制御信号CLKCMPの立ち上がりに同期してアナログ信号Aの量子化を開始する。その開始前には、減算器11が、アナログ信号AとトータルDAC電流IDACとの差分Sを積分器12にすでに出力している。そして、積分器12が、差分Sをサンプリング時間TS単位で積分している。なお、量子化は、量子化器制御信号CLKCMP=“H”の期間に終了している必要がある。
As shown in FIG. 10B, the
図10(C)に示すように、第1から第3のサンプリング時間TS1−TS3の全てにおいて、量子化器13の出力である温度計コードCがC=“001”であったと仮定する。図10(D)に示すように、DEM回路17は、量子化器13から温度計コードCを入力する度に、入力した温度計コードCに対して、第1から第3ビットC1−C3の配列の順番を入れ替える。その結果は、以下の通りである。
As shown in FIG. 10C, it is assumed that the thermometer code C that is the output of the
第1のサンプリング時間TS1:出力OUT=“001”
第2のサンプリング時間TS2:出力OUT=“010”
第3のサンプリング時間TS3:出力OUT=“100”
First sampling time T S1 : Output OUT = “001”
Second sampling time T S2 : Output OUT = “010”
Third sampling time T S3 : Output OUT = “100”
第1から第3DA変換器141−143は、サンプリング期間TSごとに、出力OUTを構成する第1から第3出力ビットOUT1−OUT3を第1から第3DAC電流IDAC1−IDAC3にそれぞれ変換する。その際に、第1から第3DA変換器141−143は、それぞれ以下のように動作する。 Part 3DA converter 14 1 -14 3 from the first, for each sampling period T S, the 3DAC current from a first forming the output OUT of the third output bit OUT 1 -OUT 3 from the first I DAC1 -I DAC 3 Respectively. At that time, the first to third DA converters 14 1 to 14 3 operate as follows.
第1のサンプリング時間TS1:
時間T11にて、第1DA変換器141は、第1DAC電流IDAC1の出力を開始する。第1出力ビットOUT1=“1”であるので、第1DA変換器141は、図10(N)に示す第1DAC電流IDAC1を第1合流ノードNDOPに出力する。
First sampling time T S1 :
At time T 11, the 1DA converter 14 1 starts output of the 1DAC current I DAC1. Since the first output bit OUT 1 = “1”, the first DA converter 14 1 outputs the first DAC current I DAC1 shown in FIG. 10 (N) to the first junction node ND OP .
時間T11から遅延時間Td1経過した時間T12にて、第2DA変換器142は、第2DAC電流IDAC2の出力を開始する。第2出力ビットOUT2=“0”であるので、第2DA変換器142は、図10(O)に示す第2DAC電流IDAC2を第2合流ノードNDONに出力する。
In the delay time Td1 elapsed time T 12 from the time T 11, the 2DA converter 14 2 starts output of the 2DAC current I DAC2. Since the
時間T11から遅延時間Td2経過した時間T13にて、第3DA変換器143は、第3DAC電流IDAC3の出力を開始する。第3出力ビットOUT3=“0”であるので、第3DA変換器143は、図10(P)に示す第3DAC電流IDAC3を第2合流ノードNDONに出力する。
In the delay time Td2 elapsed time T 13 from the time T 11, the 3DA transducer 14 3 starts output of the 3DAC current I DAC 3. Since the third is the
第2のサンプリング時間TS2:
第1から第3DA変換器141−143は、第1のサンプリング時間TS1の場合と同様に動作する。ただし、以下の点が第1のサンプリング時間TS1の場合と異なる。
Second sampling time T S2 :
The first to third DA converters 14 1 to 14 3 operate in the same manner as in the case of the first sampling time T S1 . However, the following points are different from the case of the first sampling time T S1 .
第1に、第1DA変換器141は、時間T21にて、図10(N)に示す第1DAC電流IDAC1を第2合流ノードNDONに出力する。それは、第1出力ビットOUT1が“0”のためである。第2に、第2DA変換器142は、時間T22にて、図10(O)に示す第2DAC電流IDAC2を第1合流ノードNDOPに出力する。それは、第2出力ビットOUT2が“1”のためである。 First, the 1DA converter 14 1, at time T 21, and outputs a first 1DAC current I DAC1 shown in FIG. 10 (N) to the second confluence node ND ON. This is because the first output bit OUT 1 is “0”. Second, the 2DA converter 14 2, at time T 22, and outputs a first 2DAC current I DAC2 shown in FIG. 10 (O) to the first converging node ND OP. This is because the second output bit OUT 2 is “1”.
第3のサンプリング時間TS3:
第1から第3DA変換器141−143は、第1のサンプリング時間TS1の場合と同様に動作する。ただし、以下の点が第1のサンプリング時間TS1の場合と異なる。
Third sampling time T S3 :
The first to third DA converters 14 1 to 14 3 operate in the same manner as in the case of the first sampling time T S1 . However, the following points are different from the case of the first sampling time T S1 .
第1に、第1DA変換器141は、時間T31にて、図10(N)に示す第1DAC電流IDAC1を第2合流ノードNDONに出力する。これは、第2のサンプリング時間TS2の場合と同様の理由による。第2に、第3DA変換器143は、時間T33にて、図10(P)に示す第3DAC電流IDAC3を第1合流ノードNDOPに出力する。それは、第3出力ビットOUT3が“1”のためである。 First, the 1DA converter 14 1, at time T 31, and outputs a first 1DAC current I DAC1 shown in FIG. 10 (N) to the second confluence node ND ON. This is due to the same reason as in the case of the second sampling time TS2 . Second, the 3DA transducer 14 3, at time T 33, and outputs a first 3DAC current I DAC 3 shown in FIG. 10 (P) to the first converging node ND OP. This is because the third output bit OUT 3 is “1”.
3.2.第1から第3DA変換器141−143の動作例
次に、第1から第3DA変換器141−143の動作例を制御部15に関連づけて説明する。
3.2. Operation Example of First to Third DA Converters 14 1 to 14 3 Next, an operation example of the first to third DA converters 14 1 to 14 3 will be described in association with the
3.2.1.第1のサンプリング時間TS1
量子化器制御信号CLKCMPの立ち上がり時:
このとき、第1から第3DA変換器141−143は、それぞれ充電状態である。このときの制御部15は、以下のように動作する。
3.2.1. First sampling time T S1
At the rise of the quantizer control signal CLKCMP:
At this time, the first to third DA converters 14 1 to 14 3 are in a charged state. At this time, the
制御部15は、図10(E)、(H)、(K)にそれぞれ示す第1DAC制御信号CLKS1、CLKHP1、CLKHM1を第1DA変換器141にそれぞれ出力している。第1DAC制御信号のレベルを以下に示す。
第1DAC制御信号CLKS1=“H”
第1DAC制御信号CLKHP1=“L”
第1DAC制御信号CLKHM1=“L”
First DAC control signal CLKS1 = "H"
First DAC control signal CLKHP1 = "L"
First DAC control signal CLKHM1 = "L"
同様に、制御部15は、図10(F)、(I)、(L)にそれぞれ示す第2DAC制御信号CLKS2、CLKHP2、CLKHM2を第2DA変換器142にそれぞれ出力している。第2DAC制御信号の各々のレベルを以下に示す。
Similarly, the
第2DAC制御信号CLKS2=“H”
第2DAC制御信号CLKHP2=“L”
第2DAC制御信号CLKHM2=“L”
Second DAC control signal CLKS2 = "H"
Second DAC control signal CLKHP2 = "L"
Second DAC control signal CLKHM2 = "L"
同様に、制御部15は、図10(G)、(J)、(M)にそれぞれ示す第3DAC制御信号CLKS3、CLKHP3、CLKHM3を第3DA変換器143にそれぞれ出力している。第3DAC制御信号のレベルを以下に示す。
Similarly, the
第3DAC制御信号CLKS3=“H”
第3DAC制御信号CLKHP3=“L”
第3DAC制御信号CLKHM3=“L”
Third DAC control signal CLKS3 = "H"
Third DAC control signal CLKHP3 = "L"
Third DAC control signal CLKHM3 = "L"
したがって、第1DA変換器141の6個のスイッチは、以下の状態をとる。
第1および第2スイッチSW1a、SW1b=“オン”
第3および第4スイッチSW1c、SW1d=“オフ”
第5および第6スイッチSW1e、SW1f=“オフ”
Accordingly, the six switches of the first
First and second switches SW1a, SW1b = “ON”
Third and fourth switches SW1c, SW1d = “off”
Fifth and sixth switches SW1e, SW1f = “off”
第2DA変換器142の6個のスイッチは、以下の状態をとる。
第1および第2スイッチSW2a、SW2b=“オン”
第3および第4スイッチSW2c、SW2d=“オフ”
第5および第6スイッチSW2e、SW2f=“オフ”
The six switches of the second
First and second switches SW2a, SW2b = “ON”
Third and fourth switches SW2c, SW2d = "OFF"
Fifth and sixth switches SW2e, SW2f = "OFF"
第3DA変換器143の6個のスイッチは、以下の状態をとる。
第1および第2スイッチSW3a、SW3b=“オン”
第3および第4スイッチSW3c、SW3d=“オフ”
第5および第6スイッチSW3e、SW3f=“オフ”
The six switches of the third
First and second switches SW3a, SW3b = “ON”
Third and fourth switches SW3c, SW3d = "OFF"
Fifth and sixth switches SW3e, SW3f = "OFF"
量子化器制御信号CLKCMPの立ち上がり時、第1から第3DA変換器141−143は、第1から第3DAC電流IDAC1−IDAC3の出力を停止している。 At the rising edge of the quantizer control signal CLKCMP, the first to third DA converters 14 1 to 14 3 stop outputting the first to third DAC currents I DAC1 to I DAC3 .
時間T11:
時間T11にて、第1DA変換器141は、充電状態から出力状態に切り替わる。これに対し、第2および第3DA変換器142、143は、それぞれ充電状態に保持されている。
Time T 11 :
At time T 11, the 1DA converter 14 1 is switched to the output state from the charged state. On the other hand, the second and third DA converters 14 2 and 14 3 are each kept in a charged state.
このとき、制御部15は、以下のように動作する。なお、第1DAC制御信号の各々のレベルは、時間T11から時間ΔTの間、保持される。
At this time, the
制御部15は、第1DAC制御信号CLKS1を“H”から“L”に切り替える。
制御部15は、第1DAC制御信号CLKHP1を“L”から“H”に切り替える。
制御部15は、第1DAC制御信号CLKHM1を“L”に保持する。
The
The
The
したがって、第1DA変換器141の6個のスイッチは、時間T11から時間ΔTの間、それぞれ以下の状態をとる。 Thus, six switches of the 1DA converter 14 1, between time T 11 time [Delta] T, taking each of the following conditions.
第1および第2スイッチSW1a、SW1b=“オフ”
第3および第4スイッチSW1c、SW1d=“オン”
第5および第6スイッチSW1e、SW1f=“オフ”
First and second switches SW1a, SW1b = “off”
Third and fourth switches SW1c, SW1d = “ON”
Fifth and sixth switches SW1e, SW1f = “off”
その結果、図10(N)に示すように、時間T11にて、第1DA変換器141が第1DAC電流IDAC1の出力を開始する。 As a result, as shown in FIG. 10N, the first DA converter 14 1 starts outputting the first DAC current IDAC 1 at time T 11 .
時間T12:
時間T12にて、第2DA変換器142は、充電状態から出力状態に切り替わる。第3DA変換器143は、充電状態である。
Time T 12 :
At time T 12, the 2DA converter 14 2 is switched to the output state from the charged state. The 3DA transducer 14 3 is charged.
このとき、制御部15は、以下のように動作する。なお、第2DAC制御信号の各々のレベルは、時間T12から時間ΔTの間、保持される。第2DAC制御信号の各々は、第1から第3遅延回路1521−1522によって、第1DAC制御信号の各々に対して遅延時間Td1だけ遅延している。
At this time, the
制御部15は、第2DAC制御信号CLKS2を“H”から“L”に切り替える。
制御部15は、第2DAC制御信号CLKHP2を“L”に保持する。
制御部15は、第2DAC制御信号CLKHM2を“L”から“H”に切り替える。
The
The
The
したがって、第2DA変換器142の6個のスイッチは、時間T12から時間ΔTの間、それぞれ以下の状態をとる。 Thus, six switches of the 2DA converter 14 2, between the time T 12 time [Delta] T, taking each of the following conditions.
第1および第2スイッチSW2a、SW2b=“オフ”
第3および第4スイッチSW2c、SW2d=“オフ”
第5および第6スイッチSW2e、SW2f=“オン”
First and second switches SW2a, SW2b = “off”
Third and fourth switches SW2c, SW2d = "OFF"
Fifth and sixth switches SW2e, SW2f = “ON”
その結果、図10(O)に示すように、時間T12にて、第2DA変換器142が、第2DAC電流IDAC2の出力を開始する。 As a result, as shown in FIG. 10 (O), at time T 12, the 2DA converter 14 2, it starts outputting the first 2DAC current IDAC 2.
時間T13:
時間T13にて、第3DA変換器143は、充電状態から出力状態に切り替わる。
Time T 13 :
At time T 13, the 3DA transducer 14 3 is switched to the output state from the charged state.
このとき、制御部15は、以下のように動作する。なお、第3DAC制御信号の各々のレベルは、時間T13から時間ΔTの間、保持される。第3DAC制御信号の各々は、第4から第6遅延回路1524−1526によって、第1DAC制御信号の各々に対して遅延時間Td2だけ遅延している。
At this time, the
制御部15は、第3DAC制御信号CLKS3を“H”から“L”に切り替える。
制御部15は、第3DAC制御信号CLKHP3を“L”に保持する。
制御部15は、第3DAC制御信号CLKHM3を“L”から“H”に切り替える。
The
The
The
したがって、第3DA変換器143の6個のスイッチは、時間T13から時間ΔTの間、それぞれ以下の状態をとる。 Thus, six switches of the 3DA transducer 14 3, between time T 13 time [Delta] T, taking each of the following conditions.
第1および第2スイッチSW3a、SW3b=“オフ”
第3および第4スイッチSW3c、SW3d=“オフ”
第5および第6スイッチSW3e、SW3f=“オン”
First and second switches SW3a, SW3b = “off”
Third and fourth switches SW3c, SW3d = "OFF"
Fifth and sixth switches SW3e, SW3f = "ON"
その結果、図10(P)に示すように、時間T13にて、第3DA変換器143が第3DAC電流IDAC3の出力を開始する。 As a result, as shown in FIG. 10 (P), at time T 13, the 3DA transducer 14 3 starts output of the 3DAC current IDAC 3.
時間T14:
時間T11から時間ΔT経過した時間T14にて、第1DA変換器141は、出力状態から充電状態に切り替わる。これに対し、第2および第3DA変換器142、143は、それぞれ出力状態に保持されている。このとき、制御部15は、量子化器制御信号CLKCMPの立ち上がり時と同様の第1DAC制御信号CLKS1、CLKHP1、CLKHM1を第1DA変換器141にそれぞれ出力する。したがって、第1DA変換器141は、第1DAC電流IDAC1の出力を停止する。
Time T 14 :
At time ΔT elapsed time T 14 from the time T 11, the 1DA converter 14 1 is switched from the output state to the charging state. On the other hand, the second and third DA converters 14 2 and 14 3 are each held in an output state. At this time, the
時間T15:
時間T12から時間ΔT経過した時間T15にて、第2DA変換器142は、出力状態から充電状態に切り替わる。第3DA変換器143は、出力状態に保持されている。このとき、制御部15は、時量子化器制御信号CLKCMPの立ち上がり時と同様の第2DAC制御信号CLKS2、CLKHP2、CLKHM2を第2DA変換器142にそれぞれ出力する。したがって、第2DA変換器142は、第2DAC電流IDAC2の出力を停止する。
Time T 15 :
At time ΔT elapsed time T 15 from the time T 12, the 2DA converter 14 2 is switched from the output state to the charging state. The 3DA transducer 14 3 is held in the output state. At this time, the
時間T16:
時間T13から時間ΔT経過した時間T16にて、第3DA変換器143は、出力状態から充電状態に切り替わる。このとき、制御部15は、量子化器制御信号CLKCMPの立ち上がり時と同様の第3DAC制御信号CLKS3、CLKHP3、CLKHM3を第3DA変換器143にそれぞれ出力する。したがって、第3DA変換器143は、第3DAC電流IDAC3の出力を停止する。
Time T 16 :
At the time ΔT elapsed time T 16 time T 13, the 3DA transducer 14 3 is switched from the output state to the charging state. At this time, the
3.2.3.第2のサンプリング時間TS2
このときの第1から第3DA変換器141−143および制御部15の動作は、第1のサンプリング時間TS1の場合と同様である。ただし、これらの各動作を第1のサンプリング時間TS1の場合と対比すると、2つの点で差異がある。1つ目は、時間T21における第1DAC制御信号CLKHP1、CLKHM1のレベルである。2つ目は、時間T22における第2DAC制御信号CLKHP2、CLKHM2のレベルである。具体的には以下の通りである。
3.2.3. Second sampling time T S2
Operation of the first to 3DA converter 14 1 -14 3 and the
第1DAC制御信号CLKHP1=“L”(時間T21)
第1DAC制御信号CLKHM1=“L”から“H”(時間T21)
第2DAC制御信号CLKHP2=“L”から“H”(時間T22)
第2DAC制御信号CLKHM2=“L”(時間T22)
First DAC control signal CLKHP1 = "L" (time T 21 )
First DAC control signal CLKHM1 = “L” to “H” (time T 21 )
Second DAC control signal CLKHP2 = “L” to “H” (time T 22 )
Second DAC control signal CLKHM2 = “L” (time T 22 )
3.2.4.第3のサンプリング時間TS3
このときの第1から第3DA変換器141−143および制御部15の動作も、第1のサンプリング時間TS1の場合と同様である。ただし、これらの各動作を第1のサンプリング時間TS1における各動作と対比すると、2つの点で差異がある。1つ目は、時間T31における第1DAC制御信号CLKHP1、CLKHM1のレベルである。2つ目は、時間T33における第3DAC制御信号CLKHP3、CLKHM3のレベルである。具体的には以下の通りである。
3.2.4. Third sampling time T S3
Operation of the first to 3DA converter 14 1 -14 3 and the
第1DAC制御信号CLKHP1=“L”(時間T31)
第1DAC制御信号CLKHM1=“L”から“H”(時間T31)
第3DAC制御信号CLKHP3=“L”から“H”(時間T32)
第3DAC制御信号CLKHM3=“L”(時間T32)
First DAC control signal CLKHP1 = "L" (time T 31 )
First DAC control signal CLKHM1 = “L” to “H” (time T 31 )
Third DAC control signal CLKHP3 = “L” to “H” (time T 32 )
Third DAC control signal CLKHM3 = “L” (time T 32 )
以上述べたように、第1から第3DA変換器141−143の各々の出力のタイミングが異なる。そのため、第1から第3DAC電流IDAC1−IDAC3の各々のピーク電流IPが分散される。この分散の度合いは、2つの遅延時間Td1およびTd2に依存する。2つの遅延時間Td1およびTd2がそれぞれ大きいほど、ピーク電流IPが大きく分散される。SCR型のDA変換器が用いられる場合、2つの遅延時間Td1およびTd2の大きさは、量子化器制御信号CLKCMPの立ち上がりから第3DAC制御信号CLKHM3の立ち下がりまでの時間間隔がゼロ以上となる範囲内にあることが望ましい。 As described above, the output timings of the first to third DA converters 14 1 to 14 3 are different. Therefore, each of the peak current I P of the 3DAC current I DAC1 -I DAC 3 is dispersed from the first. The degree of dispersion depends on the two delay times Td1 and Td2. As the two delay times Td1 and Td2 is larger respectively, the peak current I P is increased dispersion. When the SCR type DA converter is used, the two delay times Td1 and Td2 are in a range in which the time interval from the rise of the quantizer control signal CLKCMP to the fall of the third DAC control signal CLKHM3 is zero or more. It is desirable to be within.
3つのピーク電流IPの分散により、トータルピーク電流が従来よりも下がるので、積分器12に供給される電流を削減することができる。このことは、低消費電力化につながる。
Due to the dispersion of the three peak currents I P , the total peak current is lower than the conventional one, so that the current supplied to the
4.デルタシグマ変調器の配置レイアウト
図11は、デルタシグマ変調器1の配置レイアウトの一例を示す図である。制御部15およびデコーダ16の図示は省略されている。第1から第6遅延回路1521−1526は、それぞれ対応する第2および第3DA変換器142、143に隣接して配置されている。これは、第2および第3DAC制御信号の各々の伝搬遅延などを最小限に留めるためである。
4). Arrangement Layout of Delta Sigma Modulator FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an arrangement layout of the
図11に示すように、第1から第6遅延回路1521−1526に加え、第7から第9遅延回路1527−1529が、第1DA変換器141に隣接して配置されている。これは、以下の場合を想定したものである。 As shown in FIG. 11, in addition to the first to sixth delay circuits 152 1 -152 6, ninth delay circuit 152 7 -152 9 from the seventh is arranged adjacent to the 1DA converter 14 1 . This assumes the following case.
本実施の形態では、第1DA変換器141の出力開始を基準として、第2DA変換器142の出力開始が遅延している。そして、第2DA変換器142の出力開始に対して第3DA変換器143の出力開始が遅延している。そのため、第1DA変換器141に対応する遅延回路は設けられていない。
In this embodiment, based on the first 1DA converter 14 1 of the output start, the 2DA converter 14 2 of the output start is delayed. Then, the 3DA converter 14 third output start is delayed with respect to the output start of the 2DA converter 14 2. Therefore, a delay circuit corresponding to the first
それぞれのピーク電流IPの分散を図るためには、第1から第3DA変換器141−143の各々の出力のタイミングが異なればよい。例えば、第2DA変換器142が第2DAC電流IDAC3の出力を開始した後、第3DA変換器143が第3DAC電流IDAC2の出力を開始し、その後、第1DA変換器141が第1DAC電流IDAC1の出力を開始してもよい。その場合には、第7から第9遅延回路1527−1529を用いて、第1DAC制御信号CLKS1、CLKHP1、CLKHM1の遅延が図られる。 In order to disperse the respective peak current I P may be different timing of the output of each of the 3DA converter 14 1 -14 3 of the first is. For example, after the first 2DA converter 14 2 starts output of the 2DAC current I DAC 3, the 3DA transducer 14 3 starts output of the 3DAC current I DAC2, then the 1DA converter 14 1 is first 1DAC The output of the current IDAC1 may be started. In that case, the seventh with the ninth delay circuit 152 7 -152 9, the delay of the 1DAC control signal CLKS1, CLKHP1, CLKHM1 is achieved.
第1から第9遅延回路1521の各々は、アナログ回路よりもレイアウト面積を要しないデジタル回路で構成される。そのため、デルタシグマ変調器1の低消費電力化に加え、小型化も図ることができる。
Each of the first to 9 delay circuit 152 1 is constituted by a digital circuit does not require the layout area than the analog circuit. Therefore, in addition to reducing the power consumption of the delta-
5.デルタシグマ変調器を備えたマイクロコンピュータ
図12は、デルタシグマ変調器1を備えたマイクロコンピュータ2の構成例を示すブロック図である。上述の特徴を持つデルタシグマ変調器1は、半導体装置に好適である。本実施の形態では、マイクロコンピュータ2を半導体装置の一例に挙げる。
5. FIG. 12 is a block diagram showing a configuration example of a
マイクロコンピュータ2は、以下のように構成されている。マイクロコンピュータ2は、デルタシグマ変調器1に加え、CPU(中央演算処理装置)21と、RAM(Random Accesss Memory)22と、ROM(Read Only Memory)23と、逓倍器24と、DA変換器25とを備える。
The
CPU21は、プログラムに従って、種々の演算を実行する。RAM22は、CPU21の処理に必要なデータを一時的に格納する。ROM23は、例えば、マイクロコンピュータ2のハードウェアを制御するファームウェアを格納している。逓倍器24は、マイクロコンピュータ2の内部で用いられるクロックなどを発生させる。DA変換器25は、CPU24で処理されたデジタルデータをアナログデータに変換する。
CPU21 performs various calculations according to a program. The RAM 22 temporarily stores data necessary for the processing of the
[第2の実施の形態]
第2の実施の形態について説明する。図8に示すデルタシグマ変調器1には、6個の遅延回路152が用いられている。6個の遅延回路152には、製造上のバラツキにより個体差がある。そのため、6個の遅延回路152の各々の出力タイミングにバラツキが発生する場合がある。その場合、第1から第3DA変換器141−143の各々が、サンプリング時間Tsの間に充電状態から出力状態へと遷移できない場合がある。この事態を回避すべく、本実施の形態では、6個の遅延回路152の時定数の補正がそれぞれ個別に行われる。
[Second Embodiment]
A second embodiment will be described. In the delta-
図13は、第2の実施の形態に係るデルタシグマ変調器1Aの構成例を示す回路図である。図13には、信号発生回路151の図示が省略されている。
FIG. 13 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the delta-
本実施の形態と第1の実施の形態との主な相違点は、2つある。1つ目は、デルタシグマ変調器1Aが時定数補正回路17を更に備えることである。2つ目は、時定数補正回路17を用いて、6個の遅延回路152の時定数をそれぞれ個別に補正することである。
There are two main differences between the present embodiment and the first embodiment. The first is that the delta-
第1から第6遅延回路1521−1526は、RCローパスフィルタと同様の接続構成をとっている。第1から第3遅延回路1521−1523の各々の時定数は、同じである。第4から第6遅延回路1524−1526の各々の時定数も、同じである。ただし、前者の時定数は、後者の時定数と異なる。その詳細は、以下の通りである。 The first to sixth delay circuits 152 1 to 15 26 have the same connection configuration as the RC low-pass filter. The time constant of each of the third delay circuit 152 1 -152 3 from the first is the same. The time constants of the fourth to sixth delay circuits 152 4 to 15 26 are also the same. However, the former time constant is different from the latter time constant. The details are as follows.
第1から第3遅延回路1521−1523の各々は、抵抗値|R1|を持つ抵抗R1と、静電容量|C1|を持つキャパシタC1とを備える。これらの時定数τ1は、τ1=R1×C1である。一方、第4から第6遅延回路1524−1526の各々は、抵抗値|R2|を持つ抵抗R2と、静電容量|C2|を持つキャパシタC2とを備える。この時定数τ2は、τ2=R2×C2である。本実施の形態では、3個のキャパシタC1の静電容量|C1|と、3個のキャパシタC2の静電容量|C2|とを独立して可変することができる。電子制御でこれら静電容量の可変を可能にするため、各々のキャパシタには、例えば、バリキャップダイオードが用いられる。 Each of the first to third delay circuits 152 1 -152 3 includes a resistor R1 having a resistance value | R1 | and a capacitor C1 having a capacitance | C1 |. These time constants τ 1 are τ 1 = R1 × C1. On the other hand, each of the fourth to sixth delay circuits 152 4 to 15 26 includes a resistor R2 having a resistance value | R2 | and a capacitor C2 having a capacitance | C2 |. This time constant τ 2 is τ 2 = R2 × C2. In the present embodiment, the capacitance | C1 | of the three capacitors C1 and the capacitance | C2 | of the three capacitors C2 can be varied independently. In order to make these capacitances variable by electronic control, for example, a varicap diode is used for each capacitor.
第1から第3遅延回路1521−1523が制御信号CNT1−CNT3をそれぞれ受けると、それぞれのキャパシタC1の静電容量|C1|は、理想的な値に可変される。同様に、第4から第6遅延回路1524−1526が制御信号CNT4−CNT6を受けると、それぞれのキャパシタC2の静電容量|C2|が理想的な値に可変される。ここで言う「理想的」とは、本来とるべき理論上の値である。 When the first to third delay circuits 152 1 -152 3 receives the control signal CNT1-CNT3, respectively, the capacitance of the capacitors C1 | C1 | is variably to the ideal value. Similarly, when the fourth to sixth delay circuit 152 4 -152 6 receives a control signal CNT4-CNT6, the capacitance of the capacitors C2 | C2 | is varied to the ideal value. The “ideal” here is a theoretical value that should be taken.
時定数補正回路17は、第1参照時定数τ1と、第2参照時定数τ2とを記憶している。第1参照時定数τ1は、遅延時間Td1を満たす理論上の値である。第2参照時定数τ2は、遅延時間Td2を満たす理論上の値である。時定数補正回路17は、第1から第3遅延回路1521−1523の各々についての実際の時定数τ1を計測する。これに加え、時定数補正回路17は、第4から第6遅延回路1524−1526の各々についての実際の時定数τ2を計測する。計測後、時定数補正回路17は、以下の処理を行う。
The time
第1に、時定数補正回路17は、第1から第3遅延回路1521−1523の各々の実際の時定数τ1を第1参照時定数τ1と比較する。この比較を「第1の比較」と呼ぶ。第1の比較により、時定数補正回路17は、両者の差Δτ1をそれぞれ得る。これは、第1参照時定数τ1からのずれを表す。そして、時定数補正回路17は、制御信号CNT1−CNT3を第1から第3遅延回路1521−1523にそれぞれ出力する。制御信号CNT1−CNT3は、差Δτ1をゼロにするように、即ち、実際の時定数τ1が第1参照時定数τ1に一致するように、静電容量|C1|を可変するための信号である。制御信号CNT1−CNT3の各々は、差Δτ1の度合いに応じて複数段階の値を持つ。
First, the time
第2に、時定数補正回路17は、第4から第6遅延回路1524−1526の各々について、実際の時定数τ2を第2参照時定数τ2と比較する。この比較を「第2の比較」と呼ぶ。以後の動作は、第1の比較の場合と同様である。時定数補正回路17は、両者の差Δτ2をそれぞれ得る。そして、時定数補正回路17は、制御信号CNT4−CNT6を第4から第6遅延回路1524−1526にそれぞれ出力する。制御信号CNT4−CNT6は、差Δτ2をゼロにするように、即ち、実際の時定数τ2が第1参照時定数τ2に一致するように、静電容量|C2|を可変するための信号である。制御信号CNT4−CNT6の各々も、差Δτ2の度合いに応じて複数段階の値を持つ。
Second, the time
時定数補正回路17を備えるデルタシグマ変調器1Aの動作について説明する。時定数補正回路17は、例えば、サンプリング時間Tsごとに、第1および第2の比較を行う。サンプリング時間Tsではなく、一定時間(例えば、分単位)ごとに第1および第2の比較を行うこともできる。そして、時定数補正回路17は、制御信号CNT1−CNT3を第1から第3遅延回路1521−1523にそれぞれ出力する。これに加え、時定数補正回路17は、制御信号CNT4−CNT6を第4から第6遅延回路1524−1526にそれぞれ出力する。
An operation of the
第1から第3遅延回路1521−1523が制御信号CNT1−CNT3をそれぞれ受けると、各々のキャパシタC1の静電容量|C1|が理想的な値に補正される。同様に、第4から第6遅延回路1524−1526が制御信号CNT4−CNT6をそれぞれ受けると、各々のキャパシタC2の静電容量|C2|も理想的な値に補正される。
When the first to third delay circuits 152 1 -152 3 receives the control signal CNT1-CNT3, respectively, the capacitance of each of capacitors C1 | C1 | is corrected to ideal values. Similarly, when the fourth to sixth delay circuits 152 4 to 15 26 receive the control signals CNT 4 to CNT 6, the capacitance |
本実施の形態では、6個の遅延回路152の時定数がそれぞれ補正される。このことにより、6個の遅延回路152の各々の出力タイミングのバラツキが抑制される。そのため、第1から第3DA変換器141−143の各々が、サンプリング時間Tsの間に充電状態から出力状態へと遷移できないという事態を回避することができる。これに加え、第1の実施の効果を得ることができる。 In the present embodiment, the time constants of the six delay circuits 152 are corrected. As a result, variations in the output timing of each of the six delay circuits 152 are suppressed. Therefore, it is possible to avoid a situation in which each of the first to third DA converters 14 1 to 14 3 cannot transition from the charge state to the output state during the sampling time Ts. In addition to this, the effect of the first embodiment can be obtained.
本実施の形態は、好適に変形可能である。例えば、静電容量の代りに、抵抗値を可変することで、時定数を補正することができる。この場合、時定数補正回路17は、抵抗値を計測する。静電容量と抵抗値の両方を可変することで、時定数を補正することもできる。
This embodiment can be suitably modified. For example, the time constant can be corrected by changing the resistance value instead of the capacitance. In this case, the time
図13に示す積分器12の場合、2つの時定数を時定数補正回路17を用いて補正することができる。ここで言う、2つの時定数とは、以下の2つを指す。1つは、第1入力抵抗121Pの抵抗値と第1帰還キャパシタ122Pの静電容量との積である。もう1つは、第2入力抵抗121Nの抵抗値と第2帰還キャパシタ122Nの静電容量との積である。
In the case of the
[第3の実施の形態]
第3の実施の形態について説明する。図12に示すように、デルタシグマ変調器1をマイクロコンピュータ2に搭載することができる。マイクロコンピュータ2は、通常、逓倍器24を備えている。本実施の形態は、逓倍器24を用いることにより、6個の遅延回路152が不要なデルタシグマ変調器を開示する。
[Third Embodiment]
A third embodiment will be described. As shown in FIG. 12, the
図14は、第3の実施の形態に係るデルタシグマ変調器1Bの構成例を示す回路図である。図14には、デルタシグマ変調器1Bに加え、逓倍器24も示されている。
FIG. 14 is a circuit diagram showing a configuration example of a delta-
本実施の形態と第1および第2の実施の形態との主な相違点は、2つある。1つ目は、逓倍器24が用いられることである。逓倍器24は、制御部15の一部として機能し、信号発生回路151の役割を果たす。本実施の形態では、マイクロコンピュータ2が備える逓倍器24が用いられるため、新たに逓倍器を設ける必要がない。しかしながら、デルタシグマ変調器1B自体が逓倍器24を備えていても、差し支えはない。2つ目は、制御部15が出力回路153を備えることである。
There are two main differences between the present embodiment and the first and second embodiments. The first is that a
逓倍器24について説明する。逓倍器24は、例えば、PLL(Phase Locked Loop)である。逓倍器24は、クロック信号CLKの位相に同期した新たな信号を発生させる。逓倍器24の構成は、以下の通りである。
The
逓倍器24は、位相比較器241と、ローパスフィルタ242と、VCO(Voltage Controlled Oscillator)243と、分周期244とを備える。位相比較器241は、クロック信号CLKと分周期244の出力との位相差を検出し、これをローパスフィルタ242に出力する。ローパスフィルタ242は、位相比較器241の出力である直流信号を平滑化する。VCO243は、リングオシレータを備える。リングオシレータは、p個のインバータで構成されている。ここで、「p」は、3より大きい奇数である(本実施の形態では、pは7以上の奇数)。p個のインバータの各々は、出力が次段のインバータに入力されるように、リング状に多段接続されている。VCO243は、ローパスフィルタ242から入力した直流信号の電圧に応じて発振する。分周期244は、VCO243の発振周波数を分周する。
The
本実施の形態では、奇数個のインバータのうち、以下に述べる3つのインバータの各々の出力が用いられる。 In the present embodiment, among the odd number of inverters, the outputs of the following three inverters are used.
1つ目のインバータは、例えば、初段のインバータ2431である。制御部15は、その出力を第1DAC制御信号CLKS1として用いる。
The first inverter is, for example, the
2つ目は、インバータ2431から複数個のインバータを隔てた後段のインバータ2432である。制御部15は、その出力を第2DAC制御信号CLKS2として用いる。第2DAC制御信号CLKS2は、インバータ2431からインバータ2432の間にある複数個のインバータにより、遅延時間Td1だけ遅延している。
The second is an
3つ目は、インバータ2432から複数個のインバータを隔てた後段のインバータ2433である。制御部15は、その出力を第3DAC制御信号CLKS3として用いる。第3DAC制御信号CLKS3は、インバータ2431からインバータ2433の間にある複数個のインバータにより、遅延時間Td2だけ遅延している。
The third is an
出力回路153について説明する。出力回路153は、第1から第6ANDゲート1531−1536を備える。第1から第6ANDゲート1531−1536の各々は、第1入力端子と、第2入力端子とを備える。以下、第1から第6ANDゲート1531−1536について説明する。
The
第1ANDゲート1531:
第1ANDゲート1531は、第1DAC制御信号CLKHP1を発生させる。詳細には、第1ANDゲート1531は、第1入力端子に第1DAC制御信号/CLKS1を入力し、第2入力端子に第1出力ビットOUT1を入力する。第1DAC制御信号/CLKS1は、レベルが反転された第1DAC制御信号CLKS1である。このレベルの反転には、例えば、インバータ(不図示)が用いられる。このことは、第2DAC制御信号/CLKS2および第3DAC制御信号/CLKS3と同様である。
First AND gate 1531:
The first AND
第1DAC制御信号/CLKS1=“H”(即ちCLKS1=“L”)かつ第1出力ビットOUT1=“1”の場合、第1ANDゲート1531は、第1DAC制御信号CLKHP1=“H”を出力する。これ以外の場合、第1ANDゲート1531は、第1DAC制御信号CLKHP1=“L”を出力する。
When the first DAC control signal / CLKS1 = “H” (that is, CLKS1 = “L”) and the first output bit OUT 1 = “1”, the first AND
第2ANDゲート1532:
第2ANDゲート1532は、第1DAC制御信号CLKHM1を発生させる。詳細には、第2ANDゲート1532は、第1入力端子に第1DAC制御信号/CLKS1を入力し、第2入力端子に第1出力ビットOUTB1を入力する。第1出力ビットOUTB1は、負側の第2信号線LNに出力されたDEM回路17の出力であって、第1出力ビットOUT1と相補の関係にある。例えば、第1出力ビットOUT1=“1”の場合、第1出力ビットOUTB1は、“0”である。
Second AND gate 1532:
The second AND
第1DAC制御信号/CLKS1=“H”かつ第1出力ビットOUTB1=“1”の場合、第2ANDゲート1532は、第1DAC制御信号CLKHM1=“H”を出力する。これ以外の場合、第2ANDゲート1532は、第1DAC制御信号CLKHM1=“L”を出力する。
The 1DAC control signal / CLKS1 = "H" and the case of the first output bit OUTB 1 = "1", the
第3ANDゲート1533:
第3ANDゲート1533は、第2DAC制御信号CLKHP2を発生させる。詳細には、第3ANDゲート1533は、第1入力端子に第2DAC制御信号/CLKS2を入力し、第2入力端子に第2出力ビットOUT2を入力する。
Third AND gate 1533:
The third AND
第2DAC制御信号/CLKS2=“H”(即ちCLKS2=“L”)かつ第2出力ビットOUT2=“1”の場合、第3ANDゲート1533は、第2DAC制御信号CLKHP2=“H”を出力する。これ以外の場合、第3ANDゲート1533は、第2DAC制御信号CLKHP2=“L”を出力する。
In the case of the 2DAC control signal / CLKS2 = "H" (i.e. CLKS2 = "L") and the
第4ANDゲート1534:
第4ANDゲート1534は、第2DAC制御信号CLKHM2を発生させる。詳細には、第4ANDゲート1534は、第1入力端子に第2DAC制御信号/CLKS2を入力し、第2入力端子に第2出力ビットOUTB2を入力する。
Fourth AND gate 1534:
The fourth AND
第2DAC制御信号/CLKS2=“H”かつ第2出力ビットOUTB2=“1”の場合、第4ANDゲート1534は、第2DAC制御信号CLKHM2=“H”を出力する。これ以外の場合、第4ANDゲート1534は、第2DAC制御信号CLKHM2=“L”を出力する。
The 2DAC control signal / CLKS2 = "H" and the second output bit OUTB case 2 = "1", the
第5ANDゲート1535:
第5ANDゲート1535は、第3DAC制御信号CLKHP3を発生させる。詳細には、第5ANDゲート1535は、第1入力端子に第3DAC制御信号/CLKS3を入力し、第2入力端子に第3出力ビットOUT3を入力する。
5th AND gate 1535:
The fifth AND
第3DAC制御信号/CLKS3=“H”(即ちCLKS3=“L”)かつ第3出力ビットOUT3=“1”の場合、第5ANDゲート1535は、第3DAC制御信号CLKHP3=“H”を出力する。これ以外の場合、第5ANDゲート1535は、第3DAC制御信号CLKHP3=“L”を出力する。
In the case of the 3DAC control signal / CLKS3 = "H" (i.e. CLKS3 = "L") and the
第6ANDゲート1536:
第6ANDゲート1536は、第3DAC制御信号CLKHM3を発生させる。詳細には、第6ANDゲート1536は、第1入力端子に第3DAC制御信号/CLKS3を入力し、第2入力端子に第2出力ビットOUTB3を入力する。
Sixth AND gate 1536:
The sixth AND
第3DAC制御信号/CLKS3=“H”かつ第3出力ビットOUTB3=“1”の場合、第6ANDゲート1536は、第3DAC制御信号CLKHM3=“H”を出力する。これ以外の場合、第6ANDゲート1536は、第3DAC制御信号CLKHM3=“L”を出力する。
The 3DAC control signal / CLKS3 = "H" and the third case of output bits OUTB 3 = "1", the
第1および第2の実施の形態では、信号発生回路151は、第1DAC制御信号CLKS1を発生させるのみであった。そのため、遅延時間Td1遅延させた第2DAC制御信号CLKS2などを発生させるために、遅延回路が必要であった。これに対し、本実施の形態では、精度が高いリングオシレータと、複数の論理回路で構成された出力回路153が用いられる。そのため、遅延回路が不要である上、精度の高い第1から第3DAC制御信号の各々を生成することができる。
In the first and second embodiments, the
[第4の実施の形態]
第4の実施の形態について説明する。本実施の形態は、逓倍器24として、DLL(Delay
Locked Loop)が用いられている。
[Fourth Embodiment]
A fourth embodiment will be described. In the present embodiment, as the
Locked Loop) is used.
図15は、第4の実施の形態に係るデルタシグマ変調器1Cの構成例を示す回路図である。逓倍器24は、エッジ合成器245を更に備える。逓倍器24は、クロック信号CLKの位相を遅延させることにより、第1から第3DAC制御信号CLKS1、CLKS2、CLKS3を発生させる。具体的には、位相比較器241は、クロック信号CLKとVCO243の出力との位相差を検出し、これをローパスフィルタ242に出力する。ローパスフィルタ242は、位相比較器241の出力である直流信号を平滑化する。VCO243は、クロック信号CLKを入力として発振している。ローパスフィルタ242の直流信号に基づいて、VCO243のインバータの段数が増減される。
FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration example of a delta-
本実施の形態においても、第3の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 Also in this embodiment, the same effect as that of the third embodiment can be obtained.
1:デルタシグマ変調器
11:減算器
12:積分器
13:量子化器
14:DA変換器
15:制御部
151:信号発生器
152:遅延回路
16:デコーダ
17:DEM
1: Delta sigma modulator 11: Subtractor 12: Integrator 13: Quantizer 14: DA converter 15: Control unit 151: Signal generator 152: Delay circuit 16: Decoder 17: DEM
Claims (5)
前記減算器の減算結果を積分する積分器と、
前記積分器の出力を量子化する1個の量子化器と、
それぞれが前記1個の量子化器の出力を共通に受けるように並列接続された複数のDA変換器であって、前記積分器の出力を基に前記1個の量子化器によって量子化されたデジタル信号をアナログ信号にそれぞれ変換し、当該それぞれ変換したアナログ信号を前記第2アナログ信号として、前記減算器に異なるタイミングで出力する前記複数のDA変換器と
を備えるデルタシグマ変調器。 A subtractor that inputs a first analog signal and a second analog signal and subtracts the second analog signal from the first analog signal;
An integrator for integrating the subtraction result of the subtractor;
One quantizer for quantizing the output of the integrator;
Each a plurality of DA converters which are connected in parallel to receive the common output of the single quantizer above quantized by said one quantizer based on the output of the integrator A plurality of DA converters for converting a digital signal into an analog signal and outputting the converted analog signal as the second analog signal to the subtractor at different timings, respectively.
前記1個の量子化器に加え、
前記デジタル信号としての前記温度計コードに処理を施す処理回路と、
前記複数のDA変換器としてk個のDA変換器と
を備え、
前記温度計コードは、
1ビット目からkビット目までk個のビットが配列された前記温度計コードであって、
前記処理回路は、
前記温度計コードを構成する前記k個のビットの配列の順番を入れ替え、
前記k個のDA変換器は、
前記処理回路によって前記配列の順番が入れ替えられた前記温度計コードの前記k個のビットにそれぞれ対応した電流に変換する
請求項1に記載のデルタシグマ変調器。 Said one quantizer, the output of the integrator is quantized into n (≧ 2) bit, a quantizer which outputs thermometer code k (> n) bits corresponding to the quantization level ,
In addition to the one quantizer,
A processing circuit for processing the thermometer code as the digital signal;
K DA converters as the plurality of DA converters,
The thermometer code is
The thermometer code in which k bits are arranged from the 1st bit to the kth bit,
The processing circuit is
Changing the order of the arrangement of the k bits constituting the thermometer code;
The k DA converters are
The delta-sigma modulator according to claim 1, wherein the delta-sigma modulator converts the current into one corresponding to each of the k bits of the thermometer code in which the order of the arrangement is changed by the processing circuit.
前記k個のDA変換器は、
第1電流を出力する第1DA変換器と、
第2電流を出力する第2DA変換器と
を含み、
前記制御部は、
前記第1DA変換器に前記第1電流を出力させ、前記第1DA変換器による前記第1電流の出力開始から一定時間遅延させて、前記第2DA変換器に前記第2電流を出力させる
請求項2に記載のデルタシグマ変調器。 A control unit for controlling the output timing of each of the k DA converters;
The k DA converters are
A first DA converter that outputs a first current;
A second DA converter that outputs a second current,
The controller is
The first DA converter outputs the first current, the output of the first current by the first DA converter is delayed for a predetermined time, and the second DA converter outputs the second current. A delta-sigma modulator as described in 1.
前記第2DA変換器による前記第2電流の出力を前記第1DA変換器による前記第1電流の出力開始から前記一定時間遅延させる遅延回路を備える
請求項3に記載のデルタシグマ変調器。 The controller is
4. The delta-sigma modulator according to claim 3, further comprising a delay circuit that delays the output of the second current by the second DA converter for the predetermined time from the start of the output of the first current by the first DA converter.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011237381A JP5788292B2 (en) | 2011-10-28 | 2011-10-28 | Delta-sigma modulator and semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011237381A JP5788292B2 (en) | 2011-10-28 | 2011-10-28 | Delta-sigma modulator and semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013098630A JP2013098630A (en) | 2013-05-20 |
JP5788292B2 true JP5788292B2 (en) | 2015-09-30 |
Family
ID=48620182
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011237381A Expired - Fee Related JP5788292B2 (en) | 2011-10-28 | 2011-10-28 | Delta-sigma modulator and semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5788292B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6808594B2 (en) * | 2017-08-29 | 2021-01-06 | 株式会社東芝 | Analog-to-digital converter and signal processor |
US10298245B1 (en) * | 2018-03-16 | 2019-05-21 | Synaptics Incorporated | Audio analog-to-digital converter systems and methods |
WO2022059060A1 (en) * | 2020-09-15 | 2022-03-24 | 日本電信電話株式会社 | Delta-sigma modulator |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2969375B2 (en) * | 1990-10-31 | 1999-11-02 | 日本プレシジョン・サーキッツ株式会社 | D / A conversion circuit |
JP3048007B2 (en) * | 1991-05-24 | 2000-06-05 | 日本電信電話株式会社 | A / D conversion circuit |
US6693573B1 (en) * | 2003-03-19 | 2004-02-17 | Raytheon Company | Mixed technology MEMS/BiCMOS LC bandpass sigma-delta for direct RF sampling |
US8072363B2 (en) * | 2007-08-10 | 2011-12-06 | National University Of Singapore | System and method for bandpass sigma-delta modulation |
JP2009290455A (en) * | 2008-05-28 | 2009-12-10 | Toshiba Corp | Dem system, delta-sigma a/d converter, and receiver |
-
2011
- 2011-10-28 JP JP2011237381A patent/JP5788292B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013098630A (en) | 2013-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4763644B2 (en) | Dither circuit and analog-to-digital converter with dither circuit | |
US9425818B1 (en) | Noise shaping successive approximation register analog-to-digital converter | |
US6784824B1 (en) | Analog-to-digital converter which is substantially independent of capacitor mismatch | |
US6642873B1 (en) | Multi-level D/A converter incorporated with multi-level quantizer in multi-bit sigma-delta A/D converter | |
JP6805091B2 (en) | Sequential comparison type AD converter | |
WO2018150920A1 (en) | Δς modulator, δς a/d converter, and incremental δς a/d converter | |
US7224306B2 (en) | Analog-to-digital converter in which settling time of amplifier circuit is reduced | |
JP2007243324A (en) | Solid-state imaging apparatus | |
JP2017050776A (en) | A/d converter | |
WO2017029984A1 (en) | Analog to digital converter | |
US20140253355A1 (en) | 4N+1 Level Capacitive DAC Using N Capacitors | |
JP4662826B2 (en) | Switch control circuit, ΔΣ modulation circuit, and ΔΣ modulation AD converter | |
JP7239968B2 (en) | Voltage/time converter and analog/digital converter | |
JP2009260605A (en) | DeltaSigma MODULATOR AND DeltaSigma TYPE A/D CONVERTER | |
JP5788292B2 (en) | Delta-sigma modulator and semiconductor device | |
US7088277B2 (en) | Analog-to-digital converter having cyclic configuration | |
JP2013042488A (en) | Configurable continuous time sigma delta analog-to-digital converter | |
JP4789878B2 (en) | Delta-sigma modulator and delta-sigma AD converter | |
US6859158B2 (en) | Analog-digital conversion circuit | |
JP5695629B2 (en) | Successive comparison type A / D converter and multi-bit delta-sigma modulator using the same | |
JP4454498B2 (en) | Switched capacitor systems, methods and uses | |
WO2021220489A1 (en) | Semiconductor integrated circuit | |
JP5451317B2 (en) | Continuous-time multi-bit ΔΣ ADC circuit | |
US20240250651A1 (en) | Analog-digital hybrid integrator circuit | |
CN113206671B (en) | Sigma-Delta modulator and audio equipment based on VCO realization |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140829 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150408 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150414 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150615 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150714 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150729 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5788292 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |