JP6632425B2 - Incremental delta-sigma modulator, modulation method, and incremental delta-sigma AD converter - Google Patents

Incremental delta-sigma modulator, modulation method, and incremental delta-sigma AD converter Download PDF

Info

Publication number
JP6632425B2
JP6632425B2 JP2016036448A JP2016036448A JP6632425B2 JP 6632425 B2 JP6632425 B2 JP 6632425B2 JP 2016036448 A JP2016036448 A JP 2016036448A JP 2016036448 A JP2016036448 A JP 2016036448A JP 6632425 B2 JP6632425 B2 JP 6632425B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
analog
connection state
signal
input
chopper
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.)
Active
Application number
JP2016036448A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017153051A (en
Inventor
貴登 片山
貴登 片山
由一 宮原
由一 宮原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Kasei EMD Corp
Original Assignee
Asahi Kasei EMD Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Kasei EMD Corp filed Critical Asahi Kasei EMD Corp
Priority to JP2016036448A priority Critical patent/JP6632425B2/en
Publication of JP2017153051A publication Critical patent/JP2017153051A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6632425B2 publication Critical patent/JP6632425B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Description

本発明は、インクリメンタル型デルタシグマ変調器、変調方法、およびインクリメンタル型デルタシグマAD変換器に関する。   The present invention relates to an incremental delta-sigma modulator, a modulation method, and an incremental delta-sigma AD converter.

従来、複数の積分回路を有し、アナログ信号をデジタル信号に変換するAD変換器において、予め定められた時間間隔で積分回路に蓄積された電荷をリセットするインクリメンタル型デルタシグマ変調器およびインクリメンタル型デルタシグマAD変換器が知られていた(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1 国際公開第2013/136676号
2. Description of the Related Art Conventionally, in an AD converter that has a plurality of integrating circuits and converts an analog signal into a digital signal, an incremental delta-sigma modulator and an incremental delta that reset charges stored in the integrating circuit at predetermined time intervals A sigma AD converter has been known (for example, see Patent Document 1).
Patent Document 1 International Publication No. 2013/136676

このようなインクリメンタル型デルタシグマ変調器およびAD変換器に設けられる複数の積分回路をオペアンプ等の増幅器で構成すると、当該増幅器のオフセット誤差が出力信号に重畳されてしまうことがあった。   When a plurality of integrating circuits provided in such an incremental type delta-sigma modulator and an AD converter are configured by an amplifier such as an operational amplifier, an offset error of the amplifier may be superimposed on an output signal.

本発明の第1の態様においては、アナログ積分器を有し、アナログ入力信号を積分するアナログ積分部と、アナログ積分部の積分結果に応じた変調信号を出力する変調処理部と、チョッパパターン発生部とを備え、アナログ積分器は、正側入力端子および負側入力端子に入力される信号を増幅して出力するアナログ増幅器と、アナログ積分器の第1入力端子を正側入力端子に接続しアナログ積分器の第2入力端子を負側入力端子に接続する第1接続状態とするか、第1入力端子を負側入力端子に接続し第2入力端子を正側入力端子に接続する第2接続状態とするかを、チョッパパターン発生部が発生させるチョッパパターンに応じて切り換える入力切換スイッチとを有し、リセット部がリセットする周期内には複数のサイクルを含み、チョッパパターン発生部は、第1接続状態が連続するチョッパパターン又は第2接続状態が連続するチョッパパターンを発生させ、周期内の第1接続状態の各サイクルにおいてアナログ積分器への入力が変調信号に与える重みの合計と、周期内の第2接続状態の各サイクルにおいてアナログ積分器への入力が変調信号に与える重みの合計との差を、第1接続状態および第2接続状態を交互に切り換えた場合と比較して小さくする第1チョッパパターンを発生する、インクリメンタル型デルタシグマ変調器、変調方法、およびインクリメンタル型デルタシグマAD変換器を提供する。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an analog integrator for integrating an analog input signal, a modulation processing unit for outputting a modulation signal according to an integration result of the analog integrator, and a chopper pattern generation unit. An analog integrator for amplifying and outputting signals input to the positive side input terminal and the negative side input terminal; and a first input terminal of the analog integrator connected to the positive side input terminal. A second connection state in which the second input terminal of the analog integrator is connected to the negative input terminal or a second connection state in which the first input terminal is connected to the negative input terminal and the second input terminal is connected to the positive input terminal; or to a connected state, have a input changeover switch for switching in response to chopper pattern chopper pattern generating section generates, includes a plurality of cycles in the period in which the reset unit resets, chopper The pattern generator generates a chopper pattern in which the first connection state is continuous or a chopper pattern in which the second connection state is continuous, and an input to the analog integrator gives a modulation signal in each cycle of the first connection state in the cycle. When the difference between the total weight and the total weight given to the modulation signal by the input to the analog integrator in each cycle of the second connection state in the cycle is alternately switched between the first connection state and the second connection state Provided is an incremental delta-sigma modulator, a modulation method, and an incremental delta-sigma A / D converter that generate a first chopper pattern that is smaller than that of the first embodiment.

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。   The above summary of the present invention does not list all of the necessary features of the present invention. Further, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.

本実施形態に係るインクリメンタル型デルタシグマAD変換器100のブロック図の一例を示す。FIG. 1 shows an example of a block diagram of an incremental type delta-sigma AD converter 100 according to the present embodiment. 本実施形態に係るインクリメンタル型デルタシグマAD変換器100の構成例を示す。1 shows a configuration example of an incremental type delta-sigma AD converter 100 according to the present embodiment. 本実施形態に係るサンプルホールド部110およびDA変換部150の構成例を示す。2 shows a configuration example of a sample hold unit 110 and a DA conversion unit 150 according to the present embodiment. 本実施形態に係るインクリメンタル型デルタシグマAD変換器100の各部における信号波形の一例を示す。3 shows an example of a signal waveform in each section of the incremental type delta-sigma AD converter 100 according to the present embodiment. 本実施形態に係るチョッパパターンによる制御を実行するアナログ積分部130の構成例を示す。4 shows a configuration example of an analog integrator 130 that executes control using a chopper pattern according to the present embodiment. 本実施形態に係るチョッパパターン発生部370が発生するチョッパパターンの一例を示す。7 shows an example of a chopper pattern generated by a chopper pattern generation section 370 according to the present embodiment. 本実施形態に係るアナログ積分部130が、第1接続状態および第2接続状態を交互に繰り返した場合の重みの合計値の一例を示す。7 shows an example of a total value of weights when the analog integrator 130 according to the present embodiment alternately repeats the first connection state and the second connection state. 本実施形態に係るチョッパパターン発生部370が発生するチョッパパターンの第1例を示す。7 shows a first example of a chopper pattern generated by a chopper pattern generation section 370 according to the present embodiment. 本実施形態に係るチョッパパターン発生部370が発生するチョッパパターンの第2例を示す。7 shows a second example of a chopper pattern generated by the chopper pattern generation section 370 according to the present embodiment.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。   Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all combinations of the features described in the embodiments are necessarily essential to the solution of the invention.

図1は、本実施形態に係るインクリメンタル型デルタシグマAD変換器100のブロック図の一例を示す。インクリメンタル型デルタシグマAD変換器100は、デジタル信号を出力する前に内部をリセットしつつ、入力するアナログ信号をデジタル信号に変換する。インクリメンタル型デルタシグマAD変換器100は、サンプルホールド部110と、加算部120と、アナログ積分部130と、変調処理部140と、DA変換部150と、デジタル演算部160と、リセット部170と、を備える。   FIG. 1 shows an example of a block diagram of an incremental type delta-sigma AD converter 100 according to the present embodiment. The incremental delta-sigma AD converter 100 converts an input analog signal into a digital signal while resetting the inside before outputting a digital signal. The incremental type delta sigma AD converter 100 includes a sample hold unit 110, an addition unit 120, an analog integration unit 130, a modulation processing unit 140, a DA conversion unit 150, a digital operation unit 160, a reset unit 170, Is provided.

サンプルホールド部110は、入力するアナログ信号の振幅値をサンプリングして、サンプリングした値を保持(ホールド)する。サンプルホールド部110は、クロック信号等に同期したサンプリングクロック信号を用いて、サンプリングおよびホールドを繰り返す。ここで、サンプリングクロック信号の周波数は、入力信号の周波数と比較して数倍から数十倍程度以上の周波数であることが望ましく、この場合、サンプルホールド部110は、入力するアナログ信号をオーバーサンプリングすることになる。なお、サンプリングクロック信号は、クロック信号の分周信号でよく、この場合、分周比が数分の1から数百分の1程度でよい。なお、このようなクロック信号およびサンプリングクロック信号は、当該インクリメンタル型デルタシグマAD変換器100の内部または外部に設けられたクロック信号発生部等で発生し、当該インクリメンタル型デルタシグマAD変換器100の内部の各部に供給される。   The sample and hold unit 110 samples the amplitude value of the input analog signal and holds the sampled value. The sample hold unit 110 repeats sampling and holding using a sampling clock signal synchronized with a clock signal or the like. Here, it is desirable that the frequency of the sampling clock signal be several times to several tens times or more as compared with the frequency of the input signal. In this case, the sample-and-hold unit 110 oversamples the input analog signal. Will do. Note that the sampling clock signal may be a frequency-divided signal of the clock signal, and in this case, the frequency division ratio may be about one-hundredth to one hundredth. Note that such a clock signal and a sampling clock signal are generated by a clock signal generator or the like provided inside or outside the incremental type delta-sigma AD converter 100, and are generated inside the incremental type delta-sigma AD converter 100. Is supplied to each part.

図1は、サンプルホールド部110が入力するアナログ信号AINをサンプリングし、ホールドした値AIN'を出力する例を示す。サンプルホールド部110は、ホールドした値AIN'を加算部120に出力する。   FIG. 1 shows an example in which the analog signal AIN input to the sample-and-hold unit 110 is sampled and a held value AIN ′ is output. The sample hold unit 110 outputs the held value AIN ′ to the addition unit 120.

加算部120は、サンプルホールド部110の出力に、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器100のフィードバック信号を加算する。加算部120は、例えば、サンプルホールド部110から差動信号を受け取り、当該差動信号の正側の信号および負側の信号に、それぞれ符号の異なるフィードバック信号を加算する。加算部120は、加算結果をアナログ積分部130に供給する。   The adding unit 120 adds the feedback signal of the incremental delta-sigma AD converter 100 to the output of the sample and hold unit 110. The adding unit 120 receives, for example, the differential signal from the sample and hold unit 110, and adds a feedback signal having a different sign to each of a positive signal and a negative signal of the differential signal. The adder 120 supplies the addition result to the analog integrator 130.

アナログ積分部130は、アナログ積分器を有し、アナログ入力信号を積分する。アナログ積分部130は、複数のアナログ積分器を有してよい。アナログ積分部130は、積分した結果を変調処理部140に供給する。   Analog integrator 130 has an analog integrator and integrates an analog input signal. Analog integrator 130 may include a plurality of analog integrators. Analog integrator 130 supplies the integration result to modulation processor 140.

変調処理部140は、アナログ積分部130の積分結果に応じた変調信号を出力する。変調処理部140は、アナログ積分部の積分結果を量子化する量子化器を有し、積分結果に応じたビットストリームを変調信号MOD0として出力する。なお、ビットストリームは、予め定められた数の1ビットデータ(デジタルコード)の列(シリアルデジタルコード)であり、当該デジタルコードを積算した値が入力信号の振幅値に比例または略一致するデジタル値となる。   Modulation processing section 140 outputs a modulation signal according to the integration result of analog integration section 130. Modulation processing section 140 has a quantizer that quantizes the integration result of the analog integration section, and outputs a bit stream corresponding to the integration result as modulation signal MOD0. The bit stream is a sequence (serial digital code) of a predetermined number of 1-bit data (digital code), and a digital value whose integrated value is proportional to or approximately equal to the amplitude value of the input signal Becomes

即ち、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器100は、アナログ入力信号を一定の変換サイクル毎にデジタル値へ変換し、変調処理部140は、1変換サイクル毎にアナログ入力信号に対応するシリアルデジタルコードを出力する。このように、クロック信号に同期した複数のサンプル毎に、アナログ信号はデジタル値へ変換され、1変換サイクルに対するサンプリング数をオーバーサンプリング比とする。即ち、シリアルデジタルコードに含まれるデジタルコードの数は、オーバーサンプリング比に等しくなる。   That is, the incremental-type delta-sigma AD converter 100 converts an analog input signal into a digital value every fixed conversion cycle, and the modulation processing unit 140 outputs a serial digital code corresponding to the analog input signal every conversion cycle. I do. As described above, the analog signal is converted into a digital value for each of a plurality of samples synchronized with the clock signal, and the number of samples for one conversion cycle is defined as an oversampling ratio. That is, the number of digital codes included in the serial digital code is equal to the oversampling ratio.

例えば、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器100のオーバーサンプリング比が60の場合、変調処理部140は、1変換サイクル毎に60個のデジタルコードを含むシリアルデジタルコードを出力する。変調処理部140は、クロック信号と同期して変調信号MOD0を出力してよい。変調処理部140は、変調信号MOD0をDA変換部150およびデジタル演算部160に供給する。   For example, when the oversampling ratio of the incremental type delta-sigma AD converter 100 is 60, the modulation processing unit 140 outputs a serial digital code including 60 digital codes every one conversion cycle. Modulation processing section 140 may output modulation signal MOD0 in synchronization with the clock signal. Modulation processing section 140 supplies modulated signal MOD0 to DA conversion section 150 and digital operation section 160.

DA変換部150は、変調処理部140が有する量子化器の出力をDA変換し、アナログ積分部130にフィードバックする。DA変換部150は、変調処理部140が出力するデジタル信号であるビットストリームを、対応するアナログ信号に変換し、変換したアナログ信号をフィードバック信号として加算部120へと供給する。DA変換部150は、クロック信号と同期してアナログ信号に変換してよい。DA変換部150は、一例として、加算部120において基準電圧がサンプルホールド部110の出力に加算または減算されるように、デジタルコードに応じて正または負の基準電圧に対応するアナログ信号に変換する。   The DA converter 150 converts the output of the quantizer included in the modulation processor 140 from DA to D / A conversion, and feeds it back to the analog integrator 130. The DA converter 150 converts the bit stream that is a digital signal output from the modulation processor 140 into a corresponding analog signal, and supplies the converted analog signal to the adder 120 as a feedback signal. The DA converter 150 may convert the analog signal into an analog signal in synchronization with the clock signal. For example, the DA converter 150 converts the reference voltage into an analog signal corresponding to a positive or negative reference voltage according to the digital code so that the reference voltage is added to or subtracted from the output of the sample-and-hold unit 110 in the adder 120. .

デジタル演算部160は、変調処理部140から変調信号を受け取り、変調信号を積算してデジタル値を出力する。デジタル演算部160は、一例として、デジタル積分部を有し、当該デジタル積分部がデジタルコードを積算して対応するデジタル値を演算してよい。また、デジタル演算部160は、積算した値に予め定められた係数を乗じてデジタル値を演算してもよい。デジタル演算部160は、クロック信号と同期してデジタル値を演算してよい。   Digital operation section 160 receives the modulation signal from modulation processing section 140, integrates the modulation signal, and outputs a digital value. The digital operation unit 160 may include, for example, a digital integration unit, and the digital integration unit may integrate digital codes and calculate a corresponding digital value. Further, the digital calculation unit 160 may calculate a digital value by multiplying the integrated value by a predetermined coefficient. The digital calculation unit 160 may calculate a digital value in synchronization with a clock signal.

デジタル演算部160は、一例として、ローパスフィルタを有し、変調処理部140で発生する量子化ノイズを低減させる。また、デジタル演算部160は、デシメーションフィルタを有し、サンプリング周波数を低減させてもよい。デジタル演算部160は、演算結果のデジタル値を当該インクリメンタル型デルタシグマAD変換器100の変換結果DOUTとして出力する。   The digital operation unit 160 has a low-pass filter as an example, and reduces quantization noise generated in the modulation processing unit 140. Further, the digital operation section 160 may include a decimation filter to reduce the sampling frequency. The digital operation unit 160 outputs the digital value of the operation result as the conversion result DOUT of the incremental type delta sigma AD converter 100.

リセット部170は、アナログ積分部130が保持する積分値をリセットする。リセット部170は、デジタル演算部160のデジタル積分部を更にリセットしてもよい。リセット部170は、当該インクリメンタル型デルタシグマAD変換器100がデジタル値へ変換する毎に、アナログ積分部130およびデジタル演算部160をリセットしてよい。リセット部170は、一例として、デジタル値への1変換サイクル毎に、アナログ積分部130およびデジタル演算部160にリセット信号を供給してそれぞれリセットする。   The reset unit 170 resets the integral value held by the analog integrator 130. The reset unit 170 may further reset the digital integration unit of the digital operation unit 160. The reset unit 170 may reset the analog integrator 130 and the digital calculator 160 every time the incremental delta-sigma AD converter 100 converts the digital value. As an example, the reset unit 170 supplies a reset signal to the analog integrator 130 and the digital operation unit 160 to reset the digital value in each conversion cycle.

以上のように、本実施形態に係るインクリメンタル型デルタシグマAD変換器100は、リセット部170によるアナログ積分部130およびデジタル演算部160のリセットと、入力するアナログ信号のデジタル値への変換とを、クロック信号に同期して繰り返す。なお、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器100は、リセット部170によるリセット動作が無ければ、デルタシグマAD変換器として動作してよい。   As described above, the incremental type delta-sigma AD converter 100 according to the present embodiment performs the reset of the analog integrator 130 and the digital calculator 160 by the reset unit 170 and the conversion of the input analog signal to a digital value. Repeat in synchronization with the clock signal. Note that the incremental type delta-sigma AD converter 100 may operate as a delta-sigma AD converter if there is no reset operation by the reset unit 170.

また、図1のインクリメンタル型デルタシグマAD変換器100において、デジタル演算部160を除く部分は、インクリメンタル型デルタシグマ変調器10の一例である。なお、インクリメンタル型デルタシグマ変調器10は、サンプルホールド部110およびデジタル演算部160を除く部分であってもよい。本実施形態において、インクリメンタル型デルタシグマ変調器10は、サンプルホールド部110、加算部120、アナログ積分部130、変調処理部140、DA変換部150、およびリセット部170を備えるものとする。   In addition, in the incremental type delta-sigma AD converter 100 in FIG. 1, a portion excluding the digital operation unit 160 is an example of the incremental type delta-sigma modulator 10. Note that the incremental delta-sigma modulator 10 may be a part other than the sample-and-hold unit 110 and the digital operation unit 160. In the present embodiment, the incremental delta-sigma modulator 10 includes a sample-and-hold unit 110, an addition unit 120, an analog integration unit 130, a modulation processing unit 140, a DA conversion unit 150, and a reset unit 170.

以上のインクリメンタル型デルタシグマAD変換器100について、より詳細な構成例について次に説明する。図2は、本実施形態に係るインクリメンタル型デルタシグマAD変換器100の構成例を示す。図2は、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器100が、入力するアナログ信号AINをデジタル値DOUTに変換する例を示す。なお、アナログ信号AINは、正側信号AINPおよび負側信号AINNによる差動信号で入力する例を示す。   Next, a more detailed configuration example of the above-described incremental type delta-sigma AD converter 100 will be described. FIG. 2 shows a configuration example of the incremental type delta-sigma AD converter 100 according to the present embodiment. FIG. 2 shows an example in which the incremental type delta-sigma AD converter 100 converts an input analog signal AIN into a digital value DOUT. Note that an example is shown in which the analog signal AIN is input as a differential signal based on the positive signal AINP and the negative signal AINN.

図2に示すインクリメンタル型デルタシグマAD変換器100は、図1に示されたアナログ積分部130のより詳細な構成例を示す。また、図2に示すインクリメンタル型デルタシグマAD変換器100は、第1フィードフォワード部250、第2フィードフォワード部260、第3フィードフォワード部270、および第4フィードフォワード部280を更に備える。なお、サンプルホールド部110およびDA変換部150については、後に述べるのでここでは省略する。   The incremental type delta-sigma AD converter 100 shown in FIG. 2 shows a more detailed configuration example of the analog integrator 130 shown in FIG. The incremental delta-sigma AD converter 100 shown in FIG. 2 further includes a first feedforward unit 250, a second feedforward unit 260, a third feedforward unit 270, and a fourth feedforward unit 280. The sample and hold unit 110 and the DA conversion unit 150 will be described later and will not be described here.

アナログ積分部130は、複数のアナログ積分器と、複数のスイッチトキャパシタとを有する。図2に示すアナログ積分部130は、第1アナログ積分器210、第2アナログ積分器220、および第3アナログ積分器230の3つのアナログ積分器を有する例を示す。また、アナログ積分部130は、第1スイッチトキャパシタ240および第2スイッチトキャパシタ245の2つのスイッチトキャパシタを有する例を示す。   Analog integrator 130 has a plurality of analog integrators and a plurality of switched capacitors. 2 illustrates an example in which the analog integrator 130 includes three analog integrators of a first analog integrator 210, a second analog integrator 220, and a third analog integrator 230. Also, an example is shown in which the analog integrator 130 has two switched capacitors, a first switched capacitor 240 and a second switched capacitor 245.

また、図2は、3つのアナログ積分器が、2つの入力端子と2つの出力端子をそれぞれ有し、差動信号を入力して差動信号を出力する例を示す。なお、アナログ積分器の2つの入力端子のうちの一方を第1入力端子とし、他方を第2入力端子とする。また、アナログ積分器の2つの出力端子のうちの一方を第1出力端子とし、他方を第2出力端子とする。   FIG. 2 shows an example in which three analog integrators each have two input terminals and two output terminals, input a differential signal, and output a differential signal. Note that one of the two input terminals of the analog integrator is a first input terminal, and the other is a second input terminal. One of the two output terminals of the analog integrator is a first output terminal, and the other is a second output terminal.

アナログ積分器は、アナログ増幅器、帰還キャパシタ、およびリセットスイッチをそれぞれ含む。図2は、第1アナログ積分器210が、第1アナログ増幅器212、正側帰還キャパシタCi1p、負側帰還キャパシタCi1n、正側リセットスイッチ214、および負側リセットスイッチ216を含む例を示す。また、第2アナログ積分器220が、第2アナログ増幅器222、正側帰還キャパシタCi2p、負側帰還キャパシタCi2n、正側リセットスイッチ224、および負側リセットスイッチ226を含み、また、第3アナログ積分器230が、第3アナログ増幅器232、正側帰還キャパシタCi3p、負側帰還キャパシタCi3n、正側リセットスイッチ234、および負側リセットスイッチ236を含む例を示す。 The analog integrator includes an analog amplifier, a feedback capacitor, and a reset switch, respectively. FIG. 2 shows an example in which the first analog integrator 210 includes a first analog amplifier 212, a positive feedback capacitor C i1p , a negative feedback capacitor C i1n , a positive reset switch 214, and a negative reset switch 216. The second analog integrator 220 includes a second analog amplifier 222, a positive feedback capacitor C i2p , a negative feedback capacitor C i2n , a positive reset switch 224, and a negative reset switch 226. An example in which the integrator 230 includes a third analog amplifier 232, a positive feedback capacitor C i3p , a negative feedback capacitor C i3n , a positive reset switch 234, and a negative reset switch 236 is shown.

アナログ増幅器は、正側入力端子および負側入力端子に入力される信号を増幅して出力する。アナログ増幅器は、例えば、差動入力型の増幅回路である。また、アナログ増幅器は、シングルエンド出力でよく、これに代えて、差動出力もよい。アナログ増幅器は、一例として、OPアンプである。図2は、第1アナログ増幅器212、第2アナログ増幅器222、および第3アナログ増幅器232、の3つのアナログ積分器が、差動入力および差動出力のアナログ増幅器をそれぞれ含む例を示す。なお、図2において、アナログ増幅器の正側入力端子は、アナログ積分器の第1入力端子に、負側入力端子は、第2入力端子に接続されるものとする。   The analog amplifier amplifies and outputs signals input to the positive input terminal and the negative input terminal. The analog amplifier is, for example, a differential input type amplifier circuit. The analog amplifier may have a single-ended output, and may have a differential output instead. The analog amplifier is, for example, an OP amplifier. FIG. 2 shows an example in which three analog integrators of a first analog amplifier 212, a second analog amplifier 222, and a third analog amplifier 232 include differential input and differential output analog amplifiers, respectively. In FIG. 2, the positive input terminal of the analog amplifier is connected to the first input terminal of the analog integrator, and the negative input terminal is connected to the second input terminal.

帰還キャパシタは、サンプルホールド部110がホールドした電荷を順次蓄積する。帰還キャパシタは、例えば、1サンプリング毎に、前段から後段へと電荷を順次蓄積する。一例として、第1クロックにおいて正側帰還キャパシタCi1pに蓄積された電荷は、次の第2クロックにおいて正側帰還キャパシタCi2pで蓄積され、次の第3クロックにおいて正側帰還キャパシタCi3pで蓄積される。同様に、第1クロックにおいて負側帰還キャパシタCi1nに蓄積された電荷は、次の第2クロックにおいて負側帰還キャパシタCi2nで蓄積され、次の第3クロックにおいて負側帰還キャパシタCi3nで蓄積される。 The feedback capacitor sequentially accumulates the charge held by the sample and hold unit 110. The feedback capacitor sequentially accumulates electric charges from the previous stage to the subsequent stage, for example, for each sampling. As an example, the positive charge stored in the feedback capacitor C i1p in the first clock is accumulated on the positive side feedback capacitor C i2p in the next second clock, it accumulates the positive side feedback capacitor C I3P in the next third clock Is done. Similarly, the negative charge stored in the feedback capacitor C I1n in the first clock is accumulated on the negative side feedback capacitor C i2n in the next second clock, accumulate the negative side feedback capacitor C I3n in the next third clock Is done.

リセットスイッチは、リセット部170からの指示に応じて、帰還キャパシタに蓄積された電荷を放電させてアナログ積分器をリセットする。リセットスイッチは、例えば、リセット部170から供給されるリセット信号に応じて、帰還キャパシタの端子間を接続し、蓄積された電荷を放電させる。図2の例は、リセット部170からの指示に応じて、正側リセットスイッチ214、負側リセットスイッチ216、正側リセットスイッチ224、負側リセットスイッチ226、正側リセットスイッチ234、および負側リセットスイッチ236がオン状態に切り換わり、第1アナログ増幅器212、第2アナログ増幅器222、および第3アナログ増幅器232をリセットする。   The reset switch discharges the charge stored in the feedback capacitor and resets the analog integrator according to an instruction from the reset unit 170. The reset switch connects the terminals of the feedback capacitor according to a reset signal supplied from the reset unit 170, for example, and discharges the accumulated charge. In the example of FIG. 2, the positive reset switch 214, the negative reset switch 216, the positive reset switch 224, the negative reset switch 226, the positive reset switch 234, and the negative reset are performed in response to an instruction from the reset unit 170. The switch 236 is turned on, resetting the first analog amplifier 212, the second analog amplifier 222, and the third analog amplifier 232.

スイッチトキャパシタは、アナログ積分器の間に設けられ、前段に接続されたアナログ積分器に蓄積された電荷を後段に接続されたアナログ積分器へと伝達する。スイッチトキャパシタは、充放電用のキャパシタと、当該キャパシタの前段および後段に設けられるスイッチを含む。前段のスイッチは、キャパシタの一方の端子の接続先を、スイッチトキャパシタの前段回路および基準電位のいずれかに切り換える。後段のスイッチは、キャパシタの他方の端子の接続先を、スイッチトキャパシタの後段回路および基準電位のいずれかに切り換える。ここで、基準電位は、予め定められた電位でよく、一例として0Vである。   The switched capacitor is provided between the analog integrators and transmits the electric charge accumulated in the analog integrator connected in the preceding stage to the analog integrator connected in the subsequent stage. The switched capacitor includes a charge / discharge capacitor and a switch provided at a stage preceding and succeeding the capacitor. The preceding switch switches the connection destination of one terminal of the capacitor to one of the preceding circuit of the switched capacitor and the reference potential. The latter switch switches the connection destination of the other terminal of the capacitor to one of the latter circuit of the switched capacitor and the reference potential. Here, the reference potential may be a predetermined potential, for example, 0V.

スイッチトキャパシタは、例えば、一のクロックにおいて、キャパシタの一方の端子が前段のアナログ積分器に接続され、キャパシタの他方の端子が基準電位と接続されることで、前段に接続されるアナログ積分器の出力電荷を当該キャパシタが充電する。この場合、スイッチトキャパシタは、次のクロックにおいて、キャパシタの一方の端子が基準電位に接続され、キャパシタの他方の端子が後段のアナログ積分器と接続されることで、当該キャパシタが充電した電荷を後段のアナログ積分器へと放電する。   For example, in one clock, the switched capacitor has one terminal of the capacitor connected to the analog integrator in the previous stage, and the other terminal of the capacitor connected to the reference potential, so that the analog integrator connected in the previous stage is connected. The output charge is charged by the capacitor. In this case, at the next clock, the switched capacitor connects the one terminal of the capacitor to the reference potential and connects the other terminal of the capacitor to the analog integrator at the subsequent stage, so that the charge charged by the capacitor is connected to the subsequent stage. Discharges to the analog integrator.

図2は、第1スイッチトキャパシタ240が、第1アナログ積分器210および第2アナログ積分器220の間に接続され、前段スイッチ242および後段スイッチ244を用いて、前段の正側帰還キャパシタCi1pに蓄積された電荷を、キャパシタCs2pが充電して、後段の正側帰還キャパシタCi2pへと放電して伝達する例を示す。この場合、同様に、第1スイッチトキャパシタ240は、前段の負側帰還キャパシタCi1nに蓄積された電荷を、キャパシタCs2nが充電して、後段の負側帰還キャパシタCi2nへと放電して伝達する。 FIG. 2 shows that a first switched capacitor 240 is connected between a first analog integrator 210 and a second analog integrator 220, and a first-stage switch 242 and a second-stage switch 244 are used to connect a first-stage positive-side feedback capacitor C i1p to the first-stage positive-side feedback capacitor C i1p . the accumulated charge, the capacitor C s2p is charged, an example of transmitting and discharged to the subsequent positive feedback capacitor C i2p. In this case, similarly, in the first switched capacitor 240, the capacitor Cs2n charges the electric charge accumulated in the negative feedback capacitor Ci1n in the preceding stage, and discharges and transmits it to the negative feedback capacitor Ci2n in the subsequent stage. I do.

また、図2は、第2スイッチトキャパシタ245が、第2アナログ積分器220および第3アナログ積分器230の間に接続され、前段スイッチ246および後段スイッチ248を用いて、前段の正側帰還キャパシタCi2pに蓄積された電荷を、キャパシタCs3pが充電して、後段の正側帰還キャパシタCi3pへと放電して伝達する例を示す。この場合、同様に、第2スイッチトキャパシタ245は、前段の負側帰還キャパシタCi2nに蓄積された電荷を、キャパシタCs3nが充電して、後段の負側帰還キャパシタCi3nへと放電して伝達する。 FIG. 2 shows that a second switched capacitor 245 is connected between a second analog integrator 220 and a third analog integrator 230, and a front-stage positive feedback capacitor C the charge accumulated in the i2p, capacitor C S3P is charged, an example of transmitting and discharged to the subsequent positive feedback capacitor C I3P. In this case, similarly, the second switched capacitor 245 causes the capacitor C s3n to charge the electric charge accumulated in the previous-stage negative-side feedback capacitor C i2n , and discharges and transmits the electric charge to the subsequent- stage negative-side feedback capacitor C i3n . I do.

以上のように、アナログ積分部130は、複数のアナログ積分器が直列に接続され、サンプルホールド部110がホールドした電荷を、クロック毎に前段のアナログ積分器から後段のアナログ積分器へと電荷を順次蓄積して伝達する。アナログ積分部130は、最も後段のアナログ積分器の帰還キャパシタに蓄積された電荷を、変調処理部140へと出力する。例えば、図2に示すアナログ積分部130は、3段のアナログ積分器を有するので、第1クロックで第1アナログ積分器210に蓄積された電荷は、第3クロックで第3アナログ積分器230に伝達されて変調処理部140へと出力される。   As described above, the analog integrator 130 includes a plurality of analog integrators connected in series, and transfers the charge held by the sample-and-hold unit 110 from the preceding analog integrator to the subsequent analog integrator at each clock. Store and transmit sequentially. Analog integrator 130 outputs the charge accumulated in the feedback capacitor of the last analog integrator to modulation processor 140. For example, since the analog integrator 130 shown in FIG. 2 has three stages of analog integrators, the electric charge accumulated in the first analog integrator 210 at the first clock is transferred to the third analog integrator 230 at the third clock. The signal is transmitted and output to modulation processing section 140.

なお、図2は、アナログ積分部130が3つのアナログ積分器を有する例を説明したが、これに代えて、アナログ積分部130は、2つ、または4以上のアナログ積分器を有してもよい。この場合、スイッチトキャパシタは、アナログ積分器の数に応じて、アナログ積分部130に1または3以上設けられてよい。   Although FIG. 2 illustrates an example in which the analog integrator 130 has three analog integrators, the analog integrator 130 may alternatively have two or four or more analog integrators. Good. In this case, one or three or more switched capacitors may be provided in the analog integrator 130 according to the number of analog integrators.

第1フィードフォワード部250は、一または複数のスイッチトキャパシタを含み、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器100に入力するアナログ信号AINPおよびAINNを、変調処理部140へと伝達する。図2は、第1フィードフォワード部250が、複数のスイッチトキャパシタを含む例を示す。第1フィードフォワード部250は、オーバーサンプリング比と同一の数のスイッチトキャパシタを含んでよい。第1フィードフォワード部250が含む一のスイッチトキャパシタは、一例として、第1FFスイッチ252、キャパシタC0ffpj、およびキャパシタC0ffnjを含む。なお、jは、1からオーバーサンプリング比の数(一例として、60)までの自然数とした。 The first feedforward unit 250 includes one or more switched capacitors, and transmits the analog signals AINP and AINN input to the incremental type delta-sigma AD converter 100 to the modulation processing unit 140. FIG. 2 illustrates an example in which the first feedforward unit 250 includes a plurality of switched capacitors. The first feedforward unit 250 may include the same number of switched capacitors as the oversampling ratio. One switched capacitor included in the first feedforward unit 250 includes, for example, a first FF switch 252, a capacitor C 0ffpj , and a capacitor C 0ffnj . Note that j is a natural number from 1 to the number of oversampling ratios (for example, 60).

第1FFスイッチ252は、キャパシタC0ffpjの一方の端子を、アナログ信号AINPが入力する入力端子および基準電位のいずれかに切り換える。また、キャパシタC0ffpjの他方の端子は、変調処理部140に接続される。キャパシタC0ffpjは、第1タイミングにおいて、一方の端子が入力端子に接続され、アナログ入力信号を充電する。そして、キャパシタC0ffpjは、第1タイミングからj番目にずれたタイミングにおいて、一方の端子が基準電位に接続され、充電したアナログ入力信号を変調処理部140へと放電する。 The first FF switch 252 switches one terminal of the capacitor C0ffpj to one of an input terminal to which the analog signal AINP is input and a reference potential. Further, the other terminal of the capacitor C 0ffpj is connected to the modulation processing unit 140. One terminal of the capacitor C 0ffpj is connected to the input terminal at the first timing, and charges the analog input signal. One terminal of the capacitor C 0ffpj is connected to the reference potential at the j-th timing from the first timing, and discharges the charged analog input signal to the modulation processing unit 140.

第1FFスイッチ252は、同様に、キャパシタC0ffnjの一方の端子を、アナログ信号AINNが入力する入力端子および基準電位のいずれかに切り換える。キャパシタC0ffnjは、第1タイミングにおいて、一方の端子が入力端子に接続され、アナログ入力信号を充電する。そして、キャパシタC0ffnjは、第1タイミングからj番目にずれたタイミングにおいて、一方の端子が基準電位に接続され、充電したアナログ入力信号を変調処理部140へと放電する。即ち、複数のスイッチトキャパシタは、第1クロックにおいてそれぞれアナログ入力信号を充電し、第1クロック以降の対応するクロック信号に応じて、充電したアナログ入力信号を変調処理部140へと順次放電する。 Similarly, the first FF switch 252 switches one terminal of the capacitor C 0ffnj to one of the input terminal to which the analog signal AINN is input and the reference potential. One terminal of the capacitor C0ffnj is connected to the input terminal at the first timing, and charges the analog input signal. One terminal of the capacitor C 0ffnj is connected to the reference potential at the j-th timing from the first timing, and discharges the charged analog input signal to the modulation processing unit 140. That is, the plurality of switched capacitors respectively charge the analog input signal in the first clock, and sequentially discharge the charged analog input signal to the modulation processing unit 140 according to the corresponding clock signal after the first clock.

第2フィードフォワード部260は、スイッチトキャパシタを含み、第1アナログ積分器210が出力する信号(一例として、INT10PおよびINT10N)を、変調処理部140へと伝達する。第2フィードフォワード部260は、スイッチトキャパシタを含んでよい。第2フィードフォワード部260は、一例として、第2FFスイッチ262、キャパシタC1ffp、およびキャパシタC1ffnを含む。 Second feedforward section 260 includes a switched capacitor, and transmits signals (for example, INT10P and INT10N) output from first analog integrator 210 to modulation processing section 140. Second feedforward section 260 may include a switched capacitor. The second feedforward unit 260 includes, for example, a second FF switch 262, a capacitor C1ffp , and a capacitor C1ffn .

第2FFスイッチ262は、正側のキャパシタC1ffpの一方の端子を、第1アナログ積分器210が信号INT10Pを出力する第1出力端子および基準電位のいずれかに切り換える。また、キャパシタC1ffpの他方の端子は、変調処理部140に接続される。例えば、キャパシタC1ffpは、第1クロックにおいて、一方の端子が出力端子に接続され、信号INT10Pを充電する。そして、キャパシタC1ffpは、第2クロックにおいて、一方の端子が基準電位に接続され、充電した信号を変調処理部140へと放電する。 The second FF switch 262 switches one terminal of the positive-side capacitor C 1ffp to one of a first output terminal from which the first analog integrator 210 outputs the signal INT10P and a reference potential. Further, the other terminal of the capacitor C 1ffp is connected to the modulation processing unit 140. For example, in the first clock, one terminal of the capacitor C 1ffp is connected to the output terminal, and charges the signal INT10P. Then, in the second clock, one terminal of the capacitor C 1ffp is connected to the reference potential, and the charged signal is discharged to the modulation processing unit 140.

第2FFスイッチ262は、同様に、負側のキャパシタC1ffnの一方の端子を、第1アナログ積分器210が信号INT10Nを出力する第2出力端子および基準電位のいずれかに切り換える。また、キャパシタC1ffnの他方の端子は、変調処理部140に接続される。例えば、キャパシタC1ffnは、第1クロックにおいて、一方の端子が出力端子に接続され、信号INT10Nを充電する。そして、キャパシタC1ffnは、第2クロックにおいて、一方の端子が基準電位に接続され、充電した信号を変調処理部140へと放電する。 Similarly, the second FF switch 262 switches one terminal of the negative-side capacitor C 1ffn to one of the second output terminal from which the first analog integrator 210 outputs the signal INT10N and the reference potential. The other terminal of the capacitor C 1ffn is connected to the modulation processing unit 140. For example, in the first clock, one terminal of the capacitor C 1ffn is connected to the output terminal, and charges the signal INT10N. Then, one terminal of the capacitor C 1ffn is connected to the reference potential in the second clock, and the charged signal is discharged to the modulation processing unit 140.

第3フィードフォワード部270は、スイッチトキャパシタを含み、第2アナログ積分器220が出力する信号(一例として、INT20PおよびINT20N)を、変調処理部140へと伝達する。第3フィードフォワード部270は、スイッチトキャパシタを含んでよい。第3フィードフォワード部270は、一例として、第3FFスイッチ272、キャパシタC2ffp、およびキャパシタC2ffnを含む。 The third feedforward unit 270 includes a switched capacitor, and transmits signals (for example, INT20P and INT20N) output from the second analog integrator 220 to the modulation processing unit 140. Third feedforward unit 270 may include a switched capacitor. The third feedforward unit 270 includes, for example, a third FF switch 272, a capacitor C2ffp , and a capacitor C2ffn .

第3FFスイッチ272は、キャパシタC2ffpの一方の端子を、第2アナログ積分器220が信号INT20Pを出力する第1出力端子および基準電位のいずれかに切り換える。また、キャパシタC2ffpの他方の端子は、変調処理部140に接続される。例えば、キャパシタC2ffpは、第1クロックにおいて、一方の端子が出力端子に接続され、信号INT20Pを充電する。そして、キャパシタC2ffpは、第2クロックにおいて、一方の端子が基準電位に接続され、充電した信号を変調処理部140へと放電する。 The third FF switch 272 switches one terminal of the capacitor C 2ffp to one of a first output terminal from which the second analog integrator 220 outputs the signal INT20P and a reference potential. The other terminal of the capacitor C2ffp is connected to the modulation processing unit 140. For example, in the first clock, one terminal of the capacitor C2ffp is connected to the output terminal, and charges the signal INT20P. Then, in the second clock, one terminal of the capacitor C 2ffp is connected to the reference potential, and the charged signal is discharged to the modulation processing unit 140.

第3FFスイッチ272は、同様に、キャパシタC2ffnの一方の端子を、第2アナログ積分器220が信号INT20Nを出力する第2出力端子および基準電位のいずれかに切り換える。例えば、キャパシタC2ffnは、第1クロックにおいて、一方の端子が出力端子に接続され、信号INT20Nを充電する。そして、キャパシタC2ffnは、第2クロックにおいて、一方の端子が基準電位に接続され、充電した信号を変調処理部140へと放電する。 Similarly, the third FF switch 272 switches one terminal of the capacitor C 2ffn to one of the second output terminal from which the second analog integrator 220 outputs the signal INT20N and the reference potential. For example, in the first clock, one terminal of the capacitor C2ffn is connected to the output terminal, and charges the signal INT20N. Then, in the second clock, one terminal of the capacitor C 2ffn is connected to the reference potential, and the charged signal is discharged to the modulation processing unit 140.

第4フィードフォワード部280は、スイッチトキャパシタを含み、第3アナログ積分器230が出力する信号(一例として、INT30PおよびINT30N)を、変調処理部140へと伝達する。第4フィードフォワード部280は、スイッチトキャパシタを含んでよい。第4フィードフォワード部280は、一例として、第4FFスイッチ282、キャパシタC3ffp、およびキャパシタC3ffnを含む。 The fourth feedforward unit 280 includes a switched capacitor, and transmits signals (for example, INT30P and INT30N) output from the third analog integrator 230 to the modulation processing unit 140. The fourth feedforward unit 280 may include a switched capacitor. The fourth feedforward unit 280 includes, for example, a fourth FF switch 282, a capacitor C3ffp , and a capacitor C3ffn .

第4FFスイッチ282は、キャパシタC3ffpの一方の端子を、第3アナログ積分器230が信号INT30Pを出力する第1出力端子および基準電位のいずれかに切り換える。また、キャパシタC3ffpの他方の端子は、変調処理部140に接続される。例えば、キャパシタC3ffpは、第1クロックにおいて、一方の端子が出力端子に接続され、信号INT30Pを充電する。そして、キャパシタC3ffpは、第2クロックにおいて、一方の端子が基準電位に接続され、充電した信号を変調処理部140へと放電する。 The fourth FF switch 282 switches one terminal of the capacitor C 3ffp to one of the first output terminal from which the third analog integrator 230 outputs the signal INT30P and the reference potential. The other terminal of the capacitor C 3ffp is connected to the modulation processing unit 140. For example, in the first clock, one terminal of the capacitor C 3ffp is connected to the output terminal, and charges the signal INT30P. One terminal of the capacitor C 3ffp is connected to the reference potential in the second clock, and the charged signal is discharged to the modulation processing unit 140.

第4FFスイッチ282は、同様に、キャパシタC3ffnの一方の端子を、第3アナログ積分器230が信号INT30Nを出力する第2出力端子および基準電位のいずれかに切り換える。例えば、キャパシタC3ffnは、第1クロックにおいて、一方の端子が出力端子に接続され、信号INT30Nを充電する。そして、キャパシタC3ffnは、第2クロックにおいて、一方の端子が基準電位に接続され、充電した信号を変調処理部140へと放電する。 Similarly, the fourth FF switch 282 switches one terminal of the capacitor C 3ffn to one of the second output terminal from which the third analog integrator 230 outputs the signal INT30N and the reference potential. For example, in the first clock, one terminal of the capacitor C 3ffn is connected to the output terminal, and charges the signal INT30N. Then, in the second clock, one terminal of the capacitor C 3ffn is connected to the reference potential, and the charged signal is discharged to the modulation processing unit 140.

このように、第4フィードフォワード部280は、アナログ積分部130の出力を変調処理部140へと伝達する。また、第1フィードフォワード部250、第2フィードフォワード部260、および第3フィードフォワード部270は、アナログ積分部130に入力する信号と、アナログ積分部130が有するアナログ積分器がそれぞれ出力する信号とを、フィードフォワード信号として、変調処理部140へと伝達する。このようなフィードフォワード信号により、変調処理部140がクロック毎に出力するデジタルコードは、より高速にアナログ入力信号を反映させたものにすることができる。   Thus, fourth feedforward section 280 transmits the output of analog integrator 130 to modulation processing section 140. In addition, the first feedforward section 250, the second feedforward section 260, and the third feedforward section 270 each include a signal input to the analog integrator 130 and a signal output by the analog integrator of the analog integrator 130. Is transmitted to the modulation processing unit 140 as a feedforward signal. With such a feedforward signal, the digital code output from the modulation processing unit 140 for each clock can be made to reflect the analog input signal at a higher speed.

なお、本実施形態に係るインクリメンタル型デルタシグマAD変換器100は、このようなフィードフォワード動作に限定されることはない。即ち、第1フィードフォワード部250、第2フィードフォワード部260、および第3フィードフォワード部270は、無くてもよい。次に、サンプルホールド部110およびDA変換部150について説明する。   The incremental delta-sigma AD converter 100 according to the present embodiment is not limited to such a feedforward operation. That is, the first feedforward section 250, the second feedforward section 260, and the third feedforward section 270 may be omitted. Next, the sample hold unit 110 and the DA conversion unit 150 will be described.

図3は、本実施形態に係るサンプルホールド部110およびDA変換部150の構成例を示す。図2に示すサンプルホールド部110およびDA変換部150は、図1および図2に示されたサンプルホールド部110およびDA変換部150のより詳細な構成例を示す。   FIG. 3 shows a configuration example of the sample hold unit 110 and the DA conversion unit 150 according to the present embodiment. The sample hold unit 110 and the DA converter 150 shown in FIG. 2 show a more detailed configuration example of the sample hold unit 110 and the DA converter 150 shown in FIGS.

サンプルホールド部110は、一または複数のスイッチトキャパシタを含み、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器100に入力するアナログ信号AINPおよびAINNを、アナログ積分部130へと伝達する。図3は、サンプルホールド部110が、複数のスイッチトキャパシタを含む例を示す。サンプルホールド部110は、オーバーサンプリング比と略同一の数のスイッチトキャパシタを含んでよい。複数のスイッチトキャパシタは、キャパシタCs1pjと、キャパシタCs1njと、各キャパシタの前段および後段に切換スイッチをそれぞれ有する。なお、jは、1からmまでの自然数とし、mは、オーバーサンプリング比の数(一例として、60)とする。 The sample and hold unit 110 includes one or a plurality of switched capacitors, and transmits the analog signals AINP and AINN input to the incremental type delta-sigma AD converter 100 to the analog integrator 130. FIG. 3 illustrates an example in which the sample and hold unit 110 includes a plurality of switched capacitors. The sample and hold unit 110 may include the same number of switched capacitors as the oversampling ratio. The plurality of switched capacitors each include a capacitor C s1pj , a capacitor C s1nj, and a changeover switch at a stage before and after each capacitor. Note that j is a natural number from 1 to m, and m is the number of oversampling ratios (for example, 60).

キャパシタCs1pjの前段のスイッチは、キャパシタCs1pjの一方の端子を、アナログ信号AINPが入力する入力端子および基準電位のいずれかに切り換える。また、キャパシタCs1pjの後段のスイッチは、キャパシタCs1pjの他方の端子を、基準電位および加算部120のいずれかに切り換える。 The switch preceding the capacitor C s1pj switches one terminal of the capacitor C s1pj to one of an input terminal to which the analog signal AINP is input and a reference potential. The switch at the subsequent stage of the capacitor C s1pj switches the other terminal of the capacitor C s1pj to one of the reference potential and the adding unit 120.

キャパシタCs1pjのそれぞれは、第1タイミング(一例として、信号φがハイ電位)において、一方の端子が入力端子AINPに接続され、他方の端子が基準電位に接続されて、アナログ入力信号を充電する。そして、j番目のキャパシタCs1pjは、第1タイミングからj番目にずれたタイミング(一例として、信号φijがハイ電位)において、一方の端子が基準電位に接続され、他方の端子が加算部120に接続され、充電したアナログ入力信号をアナログ積分部130へと順次放電する。 Each of the capacitors C s1pj, (as an example, the signal phi t is high potential) the first timing in, is connected to one terminal input AINP, and the other terminal is connected to a reference potential, charges the analog input signal I do. The j-th capacitor C s1pj has one terminal connected to the reference potential and the other terminal connected to the adder 120 at a timing shifted from the first timing to the j-th timing (for example, when the signal φ ij has a high potential). And sequentially discharges the charged analog input signal to the analog integrator 130.

同様に、キャパシタCs1njの前段のスイッチは、キャパシタCs1njの一方の端子を、アナログ信号AINNが入力する入力端子および基準電位のいずれかに切り換える。また、キャパシタCs1njの後段のスイッチは、キャパシタCs1njの他方の端子を、基準電位および加算部120のいずれかに切り換える。 Similarly, a switch preceding the capacitor Cs1nj switches one terminal of the capacitor Cs1nj to one of an input terminal to which the analog signal AINN is input and a reference potential. The switch at the subsequent stage of the capacitor C s1nj switches the other terminal of the capacitor C s1nj to one of the reference potential and the adding unit 120.

キャパシタCs1njのそれぞれは、第1タイミング(信号φがハイ電位)において、一方の端子が入力端子AINNに接続され、他方の端子が基準電位に接続されて、アナログ入力信号を充電する。そして、j番目のキャパシタCs1njは、第1タイミングからj番目にずれたタイミング(信号φijがハイ電位)において、一方の端子が基準電位に接続され、他方の端子が加算部120に接続され、充電したアナログ入力信号をアナログ積分部130へと順次放電する。 Each of the capacitors C S1nj, first timing (signal phi t is high potential) in, is connected to one terminal input terminal AINN, the other terminal is connected to a reference potential, to charge the analog input signal. The j-th capacitor C s1nj has one terminal connected to the reference potential and the other terminal connected to the addition unit 120 at the j-th timing shifted from the first timing (the signal φ ij is at the high potential). Then, the charged analog input signals are sequentially discharged to the analog integrator 130.

即ち、複数のスイッチトキャパシタは、第1クロックにおいてそれぞれアナログ入力信号を充電し、第1クロック以降の対応するクロック信号に応じて、充電したアナログ入力信号をアナログ積分部130へと順次放電する。これにより、サンプルホールド部110は、第1クロックにおいて複数のスイッチトキャパシタがサンプリングした略同一のアナログ値を、第1クロック以降においてアナログ積分部130へと順次供給することができる。即ち、サンプルホールド部110は、アナログ信号が高速に変化しても、一のタイミングの値を保持してデジタル値へと変換することができる。   That is, the plurality of switched capacitors respectively charge the analog input signal in the first clock, and sequentially discharge the charged analog input signal to the analog integrator 130 according to the corresponding clock signal after the first clock. Accordingly, the sample-and-hold unit 110 can sequentially supply substantially the same analog value sampled by the plurality of switched capacitors in the first clock to the analog integrator 130 after the first clock. That is, even if the analog signal changes at high speed, the sample-and-hold unit 110 can hold the value of one timing and convert it to a digital value.

これに代えて、サンプルホールド部110は、一のスイッチトキャパシタを有し、クロック毎にアナログ信号をサンプリングしてもよい。この場合、アナログ信号に雑音等の変動が重畳する場合、クロック信号に同期したタイミング毎にサンプリングすることで、当該雑音による変動を平均化して低減させることができる。なお、サンプルホールド部110が有するスイッチトキャパシタの数は、第1フィードフォワード部250が有するスイッチトキャパシタの数と略同一であってよい。   Alternatively, the sample and hold unit 110 may include one switched capacitor and sample an analog signal for each clock. In this case, when fluctuations such as noise are superimposed on the analog signal, sampling is performed at each timing synchronized with the clock signal, so that fluctuations due to the noise can be averaged and reduced. Note that the number of switched capacitors included in the sample and hold unit 110 may be substantially the same as the number of switched capacitors included in the first feedforward unit 250.

DA変換部150は、第1基準電圧REFPと、第2基準電圧REFNと、キャパシタCfbpと、キャパシタCfbnと、第1スイッチ部152と、第2スイッチ部154と、第3スイッチ部156と、を有する。第1基準電圧REFPおよび第2基準電圧REFNは、絶対値が略同一の電圧値を有し、極性が互いに逆となる電圧をそれぞれ出力する。一例として、第1基準電圧REFPは、正極性の電圧を出力し、第2基準電圧REFNは、負極性の電圧を出力する。 The DA converter 150 includes a first reference voltage REFP, a second reference voltage REFN, a capacitor C fbp , a capacitor C fbn , a first switch 152, a second switch 154, and a third switch 156. And The first reference voltage REFP and the second reference voltage REFN have voltage values that have substantially the same absolute value and output voltages whose polarities are opposite to each other. As an example, the first reference voltage REFP outputs a positive voltage, and the second reference voltage REFN outputs a negative voltage.

第1スイッチ部152は、キャパシタCfbpの一方の端子を、第1基準電圧REFPおよび基準電位のいずれかに切り換える。また、第1スイッチ部152は、キャパシタCfbnの一方の端子を、第2基準電圧REFNおよび基準電位のいずれかに切り換える。第1スイッチ部152は、例えば、信号φがハイ電位のタイミングにおいて、キャパシタCfbpの一方の端子を第1基準電圧REFPに接続し、キャパシタCfbnの一方の端子を第2基準電圧REFNに接続する。また、第1スイッチ部152は、信号φがハイ電位のタイミングにおいて、キャパシタCfbpの一方の端子をおよびキャパシタCfbnの一方の端子を基準電位に接続する。 The first switch unit 152 switches one terminal of the capacitor C fbp to one of the first reference voltage REFP and the reference potential. In addition, the first switch unit 152 switches one terminal of the capacitor C fbn to one of the second reference voltage REFN and the reference potential. The first switch unit 152 connects one terminal of the capacitor C fbp to the first reference voltage REFP and connects one terminal of the capacitor C fbn to the second reference voltage REFN, for example, at the timing when the signal φ s is at the high potential. Connecting. In addition, the first switch unit 152 connects one terminal of the capacitor C fbp and one terminal of the capacitor C fbn to the reference potential at the timing when the signal φ i is at the high potential.

第2スイッチ部154は、キャパシタCfbpおよびキャパシタCfbnの他方の端子を、基準電位に接続するか否かを切り換える。第2スイッチ部154は、例えば、信号φがハイ電位のタイミングにおいて、キャパシタCfbpおよびキャパシタCfbnの他方の端子を基準電位に接続し、信号φがハイ電位のタイミングにおいて、当該他方の端子および基準電位の電気的接続を切断する。第1スイッチ部152および第2スイッチ部154により、キャパシタCfbpおよびキャパシタCfbnは、信号φがハイ電位のタイミングにおいて、対応する基準電圧とそれぞれ接続されて、基準電圧およびキャパシタの容量に応じた電荷が充電される。 The second switch unit 154 performs switching as to whether or not the other terminal of the capacitor C fbp and capacitor C fbn, connected to a reference potential. The second switch unit 154 connects the other terminal of the capacitor C fbp and the other terminal of the capacitor C fbn to the reference potential at the timing when the signal φ s is at the high potential, and at the timing when the signal φ i is at the high potential, for example, Disconnect the electrical connection between the terminal and the reference potential. The first switch unit 152 and the second switch 154, a capacitor C fbp and capacitor C fbn, at the timing of the signal phi s high potential, is connected corresponding reference voltage and, respectively, according to the capacity of the reference voltage and the capacitor Charge is charged.

第3スイッチ部156は、キャパシタCfbpおよびキャパシタCfbnの他方の端子を、加算部120に接続するか否かを切り換える。第3スイッチ部156は、例えば、信号φがハイ電位のタイミングにおいて、キャパシタCfbpおよびキャパシタCfbnの他方の端子を加算部120に接続し、信号φがハイ電位のタイミングにおいて、当該他方の端子および加算部120の電気的接続を切断する。これにより、第3スイッチ部156は、キャパシタCfbpおよびキャパシタCfbnに充電された電荷を加算部120に供給することができる。 The third switch unit 156 switches whether to connect the other terminals of the capacitor C fbp and the capacitor C fbn to the adding unit 120. The third switch unit 156 connects the other terminal of the capacitor C fbp and the other terminal of the capacitor C fbn to the addition unit 120 at the timing when the signal φ i is at the high potential, for example, at the timing when the signal φ s is at the high potential. And the electrical connection of the adder 120 is disconnected. Accordingly, the third switch unit 156 can supply the charge charged in the capacitor C fbp and the capacitor C fbn to the adding unit 120.

また、第3スイッチ部156は、変調処理部140から供給される変調信号MOD0に応じて、キャパシタCfbpおよびキャパシタCfbnの他方の端子の接続先を切り換える。ここで、キャパシタCfbpおよびキャパシタCfbnの接続先である加算部120は、サンプルホールド部110から受け取る差動信号に対応して、当該差動信号の正側信号および負側信号にそれぞれフィードバック信号を伝送する経路を有する。 The third switch unit 156 switches the connection destination of the other terminal of the capacitor C fbp and the other terminal of the capacitor C fbn according to the modulation signal MOD0 supplied from the modulation processing unit 140. Here, the adder unit 120 to which the capacitor C fbp and the capacitor C fbn are connected corresponds to the differential signal received from the sample-and-hold unit 110, and respectively adds a feedback signal to the positive signal and the negative signal of the differential signal. Is transmitted.

第3スイッチ部156は、例えば、変調信号MOD0のデジタルコードが「0」の場合、キャパシタCfbpに充電された第1基準電圧REFPに応じた電荷を、差動信号の正側信号に加算させ、キャパシタCfbnに充電された第2基準電圧REFNに応じた電荷を、差動信号の負側信号に加算させるように接続を切り換える。第3スイッチ部156は、一例として、デジタルコードが「0」に応じて信号φipがハイ電位とし、当該タイミングにおいて、キャパシタCfbpの他方の端子を正側信号の伝送線路に接続し、キャパシタCfbnの他方の端子を負側信号の伝送線路に接続する。 For example, when the digital code of the modulation signal MOD0 is “0”, the third switch unit 156 adds a charge corresponding to the first reference voltage REFP charged in the capacitor C fbp to the positive signal of the differential signal. The connection is switched so that the charge corresponding to the second reference voltage REFN charged in the capacitor C fbn is added to the negative signal of the differential signal. As an example, the third switch unit 156 sets the signal φ ip to a high potential in response to the digital code “0”, connects the other terminal of the capacitor C fbp to the transmission line of the positive signal at the timing, The other terminal of C fbn is connected to the transmission line of the negative signal.

また、第3スイッチ部156は、例えば、変調信号MOD0のデジタルコードが「1」の場合、キャパシタCfbpに充電された第1基準電圧REFPに応じた電荷を、差動信号の負側信号に加算させ、キャパシタCfbnに充電された第2基準電圧REFNに応じた電荷を、差動信号の正側信号に加算させるように接続を切り換える。第3スイッチ部156は、一例として、デジタルコードが「1」に応じて信号φinがハイ電位とし、当該タイミングにおいて、キャパシタCfbpの他方の端子を負側信号の伝送線路に接続し、キャパシタCfbnの他方の端子を正側信号の伝送線路に接続する。 Further, for example, when the digital code of the modulation signal MOD0 is “1”, the third switch unit 156 converts a charge corresponding to the first reference voltage REFP charged in the capacitor C fbp into a negative signal of the differential signal. The connection is switched so that the charge corresponding to the second reference voltage REFN charged in the capacitor C fbn is added to the positive signal of the differential signal. As an example, the third switch unit 156 sets the signal φ in to a high potential in response to the digital code “1”, and connects the other terminal of the capacitor C fbp to the transmission line of the negative signal at the timing. The other terminal of Cfbn is connected to the transmission line of the positive signal.

このように、DA変換部150は、変調処理部140がアナログ積分部130の積分結果を量子化したデジタル信号「0」に応じて、正の基準電圧に応じたアナログ信号をフィードバック信号として加算部120に出力し、当該フィードバック信号を差動信号に加算させる。また、DA変換部150は、変調処理部140がアナログ積分部130の積分結果を量子化したデジタル信号「1」に応じて、負の基準電圧に応じたアナログ信号をフィードバック信号として加算部120に出力し、当該フィードバック信号を差動信号に加算させる。   As described above, the DA conversion unit 150 adds the analog signal corresponding to the positive reference voltage as the feedback signal in response to the digital signal “0” obtained by the modulation processing unit 140 quantizing the integration result of the analog integration unit 130. 120, and the feedback signal is added to the differential signal. Further, the DA conversion unit 150 sends the analog signal corresponding to the negative reference voltage as a feedback signal to the addition unit 120 according to the digital signal “1” obtained by the modulation processing unit 140 quantizing the integration result of the analog integration unit 130. And outputs the feedback signal to the differential signal.

即ち、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器100は、入力するアナログ信号の積分結果の量子化結果に応じて、当該アナログ信号に基準電圧を加算または減算するフィードバック制御しつつ、シリアルデジタルコードを出力する。このようなインクリメンタル型デルタシグマAD変換器100のクロック信号に応じた各部の動作について、次に説明する。   That is, the incremental type delta-sigma AD converter 100 outputs a serial digital code while performing feedback control for adding or subtracting a reference voltage to or from the analog signal according to the quantization result of the integration result of the input analog signal. The operation of each unit according to the clock signal of the incremental type delta-sigma AD converter 100 will be described below.

図4は、本実施形態に係るインクリメンタル型デルタシグマAD変換器100の各部における信号波形の一例を示す。図4の横軸は時間を示し、縦軸は波高値(一例として、電圧値)を示す。図4は、入力するアナログ信号をサンプリングして保持する時間領域をトラッキングフェーズとして、「tracking」と示す。また、保持したアナログ信号をデジタル信号に変換する時間領域をコンバージョンフェーズとして、「conversion」と示す。なお、入力するアナログ信号の一例を、信号AIN(=AINP−AINN)として示す。   FIG. 4 shows an example of a signal waveform in each section of the incremental type delta-sigma AD converter 100 according to the present embodiment. The horizontal axis in FIG. 4 indicates time, and the vertical axis indicates a peak value (as an example, a voltage value). FIG. 4 shows “tracking” as a tracking phase in a time domain in which an input analog signal is sampled and held. Further, a time domain in which the held analog signal is converted into a digital signal is referred to as “conversion” as a conversion phase. Note that an example of an input analog signal is shown as a signal AIN (= AINP-AINN).

リセット部170は、トラッキングフェーズにおいて、アナログ積分部130およびデジタル演算部160をリセットする。リセット部170が出力するリセット信号の一例を、図4の信号φrに示す。信号φrは、トラッキングフェーズにおいて、ハイ電位となる。   The reset unit 170 resets the analog integrator 130 and the digital calculator 160 in the tracking phase. An example of the reset signal output by the reset unit 170 is shown as a signal φr in FIG. The signal φr has a high potential in the tracking phase.

また、サンプルホールド部110は、トラッキングフェーズにおいて、アナログ信号AINPおよびAINNをサンプリングする。即ち、サンプルホールド部110の複数のスイッチトキャパシタは、図4のトラッキングフェーズにおいてハイ電位となる信号φtに応じて、アナログ入力信号を充電する。なお、第1フィードフォワード部250が含む複数のスイッチトキャパシタも、信号φtに応じて、アナログ入力信号を充電してよい。   In the tracking phase, the sample hold unit 110 samples the analog signals AINP and AINN. That is, the plurality of switched capacitors of the sample-and-hold unit 110 charge the analog input signal according to the signal φt that becomes the high potential in the tracking phase of FIG. Note that the plurality of switched capacitors included in the first feedforward unit 250 may also charge the analog input signal according to the signal φt.

また、サンプルホールド部110は、コンバージョンフェーズにおいて、充電したアナログ入力信号をアナログ積分部130へと順次放電する。即ち、サンプルホールド部110に含まれるキャパシタCs1pjおよびキャパシタCs1njは、コンバージョンフェーズにおいて、互いに異なるタイミングで順次ハイ電位となる信号φij(jは1からmの自然数とし、mはオーバーサンプリング比の数)に応じて、充電したアナログ入力信号を順次放電する。なお、第1フィードフォワード部250が含む複数のスイッチトキャパシタも、信号φtに応じて、アナログ入力信号を順次放電してよい。 In the conversion phase, the sample-and-hold unit 110 sequentially discharges the charged analog input signal to the analog integrator 130. That is, the capacitor C S1pj and capacitor C S1nj included in the sample hold unit 110, the number of the conversion phase, different sequential signal .PHI.ij (j serving as a high-potential timing from 1 a natural number of m mutually, m is the oversampling ratio ), The charged analog input signals are sequentially discharged. Note that the plurality of switched capacitors included in the first feedforward unit 250 may also sequentially discharge the analog input signal according to the signal φt.

これにより、アナログ積分部130は、サンプルホールド部110から順次放電されるアナログ入力信号を積分し、変調処理部140は、積分結果を量子化して変調信号MOD0として出力する。なお、図4は、変調処理部140が出力する変調信号の一例を、信号MOD0として示す。   Accordingly, analog integrator 130 integrates the analog input signals sequentially discharged from sample and hold unit 110, and modulation processor 140 quantizes the integration result and outputs the result as modulation signal MOD0. FIG. 4 shows an example of a modulation signal output from the modulation processing unit 140 as a signal MOD0.

また、図4は、DA変換部150の第1スイッチ部152および第2スイッチ部154を制御する信号φsおよび信号φiの一例を示す。信号φsおよび信号φiによって第1スイッチ部152および第2スイッチ部154が制御されることにより、キャパシタCfbpおよびキャパシタCfbnは、対応する基準電圧に応じた電荷が充電される。なお、図4は、第1基準電圧REFPおよび第2基準電圧REFNの一例を示す。 FIG. 4 shows an example of the signals φs and φi that control the first switch unit 152 and the second switch unit 154 of the DA converter 150. The first switch unit 152 and the second switch unit 154 are controlled by the signal φs and the signal φi, so that the capacitors C fbp and C fbn are charged with electric charges corresponding to the corresponding reference voltages. FIG. 4 shows an example of the first reference voltage REFP and the second reference voltage REFN.

また、図4は、信号MOD0に応じて、DA変換部150の第3スイッチ部156を制御する信号φipおよび信号φinの一例を示す。信号φipは、信号MOD0のビット値が0であることに応じて、ハイ電位となる信号であり、信号φinは、信号MOD0のビット値が1であることに応じて、ロー電位となる信号である。信号φipおよび信号φinによって第3スイッチ部156が制御されることにより、加算部120は、フィードバック信号を差動信号に加算できる。   FIG. 4 shows an example of a signal φip and a signal φin that control the third switch unit 156 of the DA converter 150 according to the signal MOD0. The signal φip is a signal having a high potential in response to the bit value of the signal MOD0 being 0, and the signal φin is a signal having a low potential in response to the bit value of the signal MOD0 being 1. is there. The third switch unit 156 is controlled by the signal φip and the signal φin, so that the adding unit 120 can add the feedback signal to the differential signal.

なお、アナログ積分部130のアナログ積分器の段数をLとすると、コンバージョンフェーズの最初の(L−1)回の出力は、データ伝送遅延のため、アナログ積分部130は、積分結果を0とする。なお、アナログ積分部130へのアナログ入力信号は、1からm番目のクロック信号に応じてm個のスイッチトキャパシタから順次入力され、(m+1)から(m+L−1)番目のクロックに対しては出力に影響を与えないので不定または0でよい。   When the number of stages of the analog integrator of the analog integrator 130 is L, the first (L-1) output of the conversion phase is a data transmission delay, and the analog integrator 130 sets the integration result to 0. . The analog input signal to the analog integrator 130 is sequentially input from the m switched capacitors according to the 1st to mth clock signals, and is output for the (m + 1) to (m + L-1) th clocks. May be undefined or 0 because it has no effect on.

コンバージョンフェーズにおいて、サンプルホールド部110の全ての(即ち、m個の)スイッチトキャパシタが放電を完了し、変調処理部140がm個のデジタルコードを順次出力した場合、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器100は、1つの変換サイクルを終了させてよい。即ち、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器100は、コンバージョンフェーズからトラッキングフェーズへと移行し、リセット部170は、アナログ積分部130およびデジタル演算部160をリセットする。   In the conversion phase, when all (that is, m) switched capacitors of the sample and hold unit 110 have completed discharging and the modulation processing unit 140 sequentially outputs m digital codes, the incremental type delta-sigma AD converter 100 May end one conversion cycle. That is, the incremental type delta-sigma AD converter 100 shifts from the conversion phase to the tracking phase, and the reset unit 170 resets the analog integrator 130 and the digital operation unit 160.

このように、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器100は、トラッキングフェーズおよびコンバージョンフェーズを含む変換サイクルを繰り返して、アナログ入力信号をデジタル信号に変換する。インクリメンタル型デルタシグマAD変換器100は、デルタシグマAD変換器とは異なり、トラッキングフェーズにおいてアナログ積分部130に蓄積された電荷を放電してリセットする。これにより、一の変換サイクルにおいて変換されたデジタル値は、一の変換サイクルとは異なるサイクルで蓄積された電荷の影響を受けることなく、アナログ入力信号の値をより正確に変換した値にすることができる。   As described above, the incremental delta-sigma AD converter 100 converts the analog input signal into a digital signal by repeating the conversion cycle including the tracking phase and the conversion phase. Unlike the delta-sigma AD converter, the incremental type delta-sigma AD converter 100 discharges and resets the electric charge accumulated in the analog integrator 130 in the tracking phase. This allows the digital value converted in one conversion cycle to be a value obtained by converting the value of the analog input signal more accurately without being affected by the charge accumulated in a cycle different from the one conversion cycle. Can be.

なお、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器100は、変換サイクル毎にアナログ積分部130をリセットすることから、コンバージョンフェーズにおいて、先に蓄積された電荷は、後に蓄積された電荷と比較して、変換後のデジタル信号に対してより大きな影響を与えることになる。   In addition, since the incremental type delta-sigma AD converter 100 resets the analog integrator 130 every conversion cycle, in the conversion phase, the charge stored earlier is compared with the charge stored later, and Will have a greater effect on the digital signal.

例えば、図2に示すような、L=3のアナログ積分部130は、コンバージョンフェーズとなってから1番目に入力されるアナログ入力信号を、3つの積分器に順次蓄積して、3番目のクロックに同期して積分結果として出力する。そして、1番目のアナログ入力信号は、第3アナログ積分器230に蓄積されるので、アナログ積分部130が3番目のクロックから(m+2)番目のクロックに同期して出力する積分結果の全てに含まれて影響を及ぼすことになる。一方、m番目に入力されるアナログ入力信号は、アナログ積分部130が(m+2)番目のクロックに同期して出力する積分結果に含まれるだけである。   For example, as shown in FIG. 2, the analog integrator 130 of L = 3 sequentially accumulates the analog input signal input first after entering the conversion phase into three integrators, and outputs a third clock. Is output as an integration result in synchronization with. Since the first analog input signal is stored in the third analog integrator 230, it is included in all of the integration results output from the third clock in synchronization with the (m + 2) th clock from the third clock. Will have an effect. On the other hand, the m-th input analog input signal is only included in the integration result output by the analog integrator 130 in synchronization with the (m + 2) -th clock.

したがって、アナログ積分部130に入力するアナログ入力信号は、入力する順番に応じて、変調処理部140が出力するシリアルデジタルコードに対する重み(Weight値または寄与度)が異なることになる。ここで、アナログ入力信号の値を規格化して1とすると、i番目に入力するアナログ入力信号の重みは、残りの(m−i+1)回、(L−1)次積分されることになるので、次式のように算出できる。

Figure 0006632425
Therefore, the weight (weight or contribution) of the analog input signal input to the analog integrator 130 with respect to the serial digital code output from the modulation processor 140 differs depending on the input order. Here, assuming that the value of the analog input signal is normalized to be 1, the weight of the i-th input analog input signal will be integrated (L-1) times for the remaining (mi + 1) times. , Can be calculated as follows:
Figure 0006632425

なお、アナログ入力信号は、コンバージョンフェーズとなってから1からm番目のクロック信号に同期して順次入力され、それぞれ(L−1)次積分されるので、全体の重みは次式のように算出できる。

Figure 0006632425
Note that the analog input signal is sequentially input in synchronization with the first to m-th clock signals after the conversion phase, and each is integrated in the (L-1) order, so that the overall weight is calculated as in the following equation. it can.
Figure 0006632425

したがって、アナログ入力信号の伝達関数のゲインが1となるように、i番目に入力するアナログ入力信号の重みを規格化すると、次式が得られる。

Figure 0006632425
Therefore, when the weight of the i-th input analog input signal is normalized so that the gain of the transfer function of the analog input signal becomes 1, the following equation is obtained.
Figure 0006632425

なお、(数3)式を整理することで、i番目に入力するアナログ入力信号の重みとして、次式を得る。

Figure 0006632425
By rearranging equation (3), the following equation is obtained as the weight of the i-th input analog input signal.
Figure 0006632425

以上のインクリメンタル型デルタシグマAD変換器100は、アナログ入力信号を差動信号として受け取り、アナログ積分部130が当該差動信号を積分するので、差動信号の正側信号および負側信号にオフセット誤差が含まれると、当該オフセット誤差が蓄積され、シリアルデジタルコードに誤差が生じてしまう。このような場合、差動信号の伝送ラインにチョッパ回路を設け、差動信号をチョッピングしてオフセット誤差を低減させてよい。   The above-described incremental delta-sigma AD converter 100 receives the analog input signal as a differential signal, and the analog integrator 130 integrates the differential signal. Therefore, the offset error is added to the positive signal and the negative signal of the differential signal. Is included, the offset error is accumulated, and an error occurs in the serial digital code. In such a case, a chopper circuit may be provided on the transmission line of the differential signal, and the differential signal may be chopped to reduce the offset error.

例えば、差動信号の正側信号に+Vのオフセット信号が含まれても、チョッピングによって正側伝送ラインを負側伝送ラインに切り換えることで、負側信号に+Vのオフセット信号を含めることができる。これにより、正側信号および負側信号の差分信号は、+Vのオフセット信号を相殺して、理想的にはオフセット誤差がゼロとなる。このようなチョッピングによるオフセット誤差の低減は、デルタシグマAD変換器のように、アナログ入力信号の入力する順番に関わらず、変換結果のシリアルデジタルコードに対する当該アナログ入力信号の重みが略同一の場合に有効である。   For example, even if the positive signal of the differential signal includes a + V offset signal, the negative signal can include the + V offset signal by switching the positive transmission line to the negative transmission line by chopping. Thereby, the difference signal between the positive side signal and the negative side signal cancels out the + V offset signal, and ideally the offset error becomes zero. The reduction of the offset error due to such chopping can be achieved when the weight of the analog input signal with respect to the serial digital code of the conversion result is substantially the same, irrespective of the input order of the analog input signal, as in a delta-sigma AD converter. It is valid.

しかしながら、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器100は、前述したように、変換結果のシリアルデジタルコードに対するアナログ入力信号の重みが、当該アナログ入力信号の入力する順番に応じて異なってしまう。したがって、例えば、チョッピング前の正側信号と、チョッピング後の負側信号では、アナログ入力信号の重みが異なるので、これらの差分信号は、オフセット誤差を相殺することができない場合がある。   However, in the incremental type delta-sigma AD converter 100, as described above, the weight of the analog input signal with respect to the serial digital code of the conversion result varies depending on the input order of the analog input signal. Therefore, for example, the weight of the analog input signal is different between the positive signal before chopping and the negative signal after chopping, so that these differential signals may not be able to cancel the offset error.

例えば、(数4)式より、重みの奇数番目の合計から、重みの偶数番目の合計を差し引いた値は次式のように算出される。なお、(数5)式のWeightΔsum_evenは、L>2、mが偶数の場合の算出結果であり、(数6)式のWeightΔsum_oddは、L>2、mが奇数の場合の算出結果である。

Figure 0006632425
Figure 0006632425
For example, a value obtained by subtracting the even-numbered sum of the weights from the odd-numbered sum of the weights from the equation (4) is calculated by the following equation. Note that Weight Δsum_even in Expression (5) is a calculation result when L> 2 and m is an even number, and Weight Δsum_odd in Expression (6) is a calculation result when L> 2 and m is an odd number. is there.
Figure 0006632425
Figure 0006632425

また、L=2、mが偶数の場合の算出結果を、(数7)式に、L=2、mが奇数の場合の算出結果を(数8)式に示す。

Figure 0006632425
Figure 0006632425
Also, the calculation result when L = 2 and m is an even number is shown in Expression (7), and the calculation result when L = 2 and m is an odd number is shown in Expression (8).
Figure 0006632425
Figure 0006632425

(数7)式および(数8)式より、例えば、L=2、m=60の場合、チョッピングを実行しても、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器100は、差動信号の正側信号および負側信号に含まれるチョッピング動作をさせない場合のオフセット誤差の1/60程度のオフセット誤差が少なくとも発生することがわかる。そこで、本実施形態に係るインクリメンタル型デルタシグマAD変換器100は、チョッパパターンに応じたチョッピングを実行して、このようなオフセット誤差を低減させる。このようなチョッパパターンによる制御を実行するアナログ積分部130について、次に説明する。   From the equations (7) and (8), for example, when L = 2 and m = 60, even if chopping is performed, the incremental-type delta-sigma AD converter 100 outputs the positive signal of the differential signal and It can be seen that at least an offset error of about 1/60 of the offset error when the chopping operation included in the negative signal is not performed is generated. Thus, the incremental delta-sigma AD converter 100 according to the present embodiment executes chopping according to the chopper pattern to reduce such offset errors. Next, the analog integrator 130 that performs such control using the chopper pattern will be described.

図5は、本実施形態に係るチョッパパターンによる制御を実行するアナログ積分部130の構成例を示す。図5に示すアナログ積分部130において、図2に示された本実施形態に係るアナログ積分部130の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。本実施形態に係るアナログ積分部130は、第1アナログ積分器210がV01、第2アナログ積分器220がV02、第3アナログ積分器230がV03のオフセット誤差を有する例を説明する。 FIG. 5 shows a configuration example of the analog integrator 130 that executes control using the chopper pattern according to the present embodiment. In the analog integrator 130 shown in FIG. 5, the same reference numerals are given to the same operations as those of the analog integrator 130 according to the present embodiment shown in FIG. 2, and the description will be omitted. In the analog integrator 130 according to the present embodiment, an example will be described in which the first analog integrator 210 has an offset error of V 01 , the second analog integrator 220 has an offset error of V 02 , and the third analog integrator 230 has an offset error of V 03 .

本実施形態に係るアナログ積分部130は、入力切換スイッチと、出力切換スイッチと、チョッパパターン発生部370を更に備える。図5は、第1アナログ積分器210が第1入力切換スイッチ310および第1出力切換スイッチ320を有し、第2アナログ積分器220が第2入力切換スイッチ330および第2出力切換スイッチ340を有し、第3アナログ積分器230が第3入力切換スイッチ350および第3出力切換スイッチ360を有する例を示す。   The analog integration section 130 according to the present embodiment further includes an input changeover switch, an output changeover switch, and a chopper pattern generation section 370. In FIG. 5, the first analog integrator 210 has a first input switch 310 and a first output switch 320, and the second analog integrator 220 has a second input switch 330 and a second output switch 340. Then, an example is shown in which the third analog integrator 230 has a third input changeover switch 350 and a third output changeover switch 360.

ここで、差動信号の正側信号が入力する第1アナログ積分器210の第1入力端子が、第1アナログ増幅器212の正側入力端子に接続され、差動信号の負側信号が入力する第1アナログ積分器210の第2入力端子が、第1アナログ増幅器212の負側入力端子に接続された状態を第1接続状態とする。また、第1アナログ積分器210の第1入力端子が、第1アナログ増幅器212の負側入力端子に接続され、第1アナログ積分器210の第2入力端子が、第1アナログ増幅器212の正側入力端子に接続された状態を第2接続状態とする。第1入力切換スイッチ310は、第1接続状態とするか、第2接続状態とするかを、チョッパパターンに応じて切り換える。   Here, the first input terminal of the first analog integrator 210 to which the positive signal of the differential signal is input is connected to the positive input terminal of the first analog amplifier 212, and the negative signal of the differential signal is input. A state in which the second input terminal of the first analog integrator 210 is connected to the negative input terminal of the first analog amplifier 212 is referred to as a first connection state. The first input terminal of the first analog integrator 210 is connected to the negative input terminal of the first analog amplifier 212, and the second input terminal of the first analog integrator 210 is connected to the positive input terminal of the first analog amplifier 212. The state connected to the input terminal is referred to as a second connection state. The first input changeover switch 310 switches between the first connection state and the second connection state according to a chopper pattern.

同様に、第2アナログ積分器220の第1入力端子が、第2アナログ増幅器222の正側入力端子に接続され、第2アナログ積分器220の第2入力端子が、第2アナログ増幅器222の負側入力端子に接続された状態を第1接続状態とする。また、第2アナログ積分器220の第1入力端子が、第2アナログ増幅器222の負側入力端子に接続され、第2アナログ積分器220の第2入力端子が、第2アナログ増幅器222の正側入力端子に接続された状態を第2接続状態とする。第2入力切換スイッチ330は、第1接続状態とするか、第2接続状態とするかを、チョッパパターンに応じて切り換える。   Similarly, the first input terminal of the second analog integrator 220 is connected to the positive input terminal of the second analog amplifier 222, and the second input terminal of the second analog integrator 220 is connected to the negative input terminal of the second analog amplifier 222. The state connected to the side input terminal is referred to as a first connection state. The first input terminal of the second analog integrator 220 is connected to the negative input terminal of the second analog amplifier 222, and the second input terminal of the second analog integrator 220 is connected to the positive input terminal of the second analog amplifier 222. The state connected to the input terminal is referred to as a second connection state. The second input changeover switch 330 switches between the first connection state and the second connection state according to the chopper pattern.

同様に、第3入力切換スイッチ350は、第3アナログ積分器230を第1接続状態とするか、第2接続状態とするかを、チョッパパターンに応じて切り換える。なお、図5は、第1アナログ積分器210、第2アナログ積分器220、および第3アナログ積分器230が、第1接続状態の場合の例を示す。第1アナログ増幅器212、第2アナログ増幅器222、および第3アナログ増幅器232は、正側入力端子および負側入力端子に入力される信号を増幅して、増幅した信号を正側出力端子および負側出力端子からそれぞれ出力する。   Similarly, the third input switch 350 switches the third analog integrator 230 between the first connection state and the second connection state according to the chopper pattern. FIG. 5 shows an example in which the first analog integrator 210, the second analog integrator 220, and the third analog integrator 230 are in the first connection state. The first analog amplifier 212, the second analog amplifier 222, and the third analog amplifier 232 amplify signals input to the positive input terminal and the negative input terminal, and amplify the amplified signals to the positive output terminal and the negative output terminal. Output from each output terminal.

出力切換スイッチのそれぞれは、第1接続状態と第2接続状態でアナログ増幅器の出力の接続先を切り換える。第1出力切換スイッチ320は、第1接続状態において第1アナログ増幅器212の正側出力端子を当該第1アナログ積分器210の第1出力端子に接続し第1アナログ増幅器212の負側出力端子を当該第1アナログ積分器210の第2出力端子に接続する。また、第1出力切換スイッチ320は、第2接続状態において正側出力端子を第2出力端子に接続し負側出力端子を第1出力端子に接続する。   Each of the output changeover switches switches the connection destination of the output of the analog amplifier between the first connection state and the second connection state. The first output switch 320 connects the positive output terminal of the first analog amplifier 212 to the first output terminal of the first analog integrator 210 and connects the negative output terminal of the first analog amplifier 212 in the first connection state. It is connected to the second output terminal of the first analog integrator 210. In the second connection state, the first output switch 320 connects the positive output terminal to the second output terminal and connects the negative output terminal to the first output terminal.

第1入力切換スイッチ310および第1出力切換スイッチ320は、複数のスイッチを有し、当該複数のスイッチの切り換えを指示する信号を含むチョッパパターンに応じて、接続状態を切り換える。図5は、第1入力切換スイッチ310が、スイッチ312、スイッチ314、スイッチ316、およびスイッチ318を有し、第1出力切換スイッチ320が、スイッチ322、スイッチ324、スイッチ326、およびスイッチ328を有する例を示す。第1入力切換スイッチ310および第1出力切換スイッチ320は、一例として、信号φp1および信号φn1の2つの信号を含むチョッパパターンに応じて、接続状態を切り換える。   The first input changeover switch 310 and the first output changeover switch 320 have a plurality of switches, and switch the connection state according to a chopper pattern including a signal instructing switching of the plurality of switches. In FIG. 5, the first input changeover switch 310 has a switch 312, a switch 314, a switch 316, and a switch 318, and the first output changeover switch 320 has a switch 322, a switch 324, a switch 326, and a switch 328. Here is an example. For example, the first input switch 310 and the first output switch 320 switch the connection state according to a chopper pattern including two signals, a signal φp1 and a signal φn1.

図6は、本実施形態に係るチョッパパターン発生部370が発生するチョッパパターンの一例を示す。図6は、第1接続状態および第2接続状態を交互に切り換えるチョッパパターンの例を示す。即ち、スイッチ312、スイッチ314、スイッチ326、およびスイッチ328は、信号φp1がハイ電位のタイミングに応じてオン状態となり、ロー電位のタイミングに応じてオフ状態となる。また、スイッチ316、スイッチ318、スイッチ322、およびスイッチ324は、信号φn1がハイ電位のタイミングに応じてオン状態となり、ロー電位のタイミングに応じてオフ状態となる。   FIG. 6 shows an example of a chopper pattern generated by the chopper pattern generator 370 according to the present embodiment. FIG. 6 shows an example of a chopper pattern that alternately switches between the first connection state and the second connection state. That is, the switch 312, the switch 314, the switch 326, and the switch 328 are turned on according to the timing of the high potential of the signal φp1, and are turned off according to the timing of the low potential. Further, the switches 316, 318, 322, and 324 are turned on in response to the timing of the signal φn1 at the high potential and turned off in response to the timing of the low potential.

同様に、第2出力切換スイッチ340は、第1接続状態において第2アナログ増幅器222の正側出力端子を第2アナログ積分器220の第1出力端子に接続し第2アナログ増幅器222の負側出力端子を第2アナログ積分器220の第2出力端子に接続する。また、第2出力切換スイッチ340は、第2接続状態において正側出力端子を第2出力端子に接続し負側出力端子を第1出力端子に接続する。   Similarly, the second output changeover switch 340 connects the positive output terminal of the second analog amplifier 222 to the first output terminal of the second analog integrator 220 in the first connection state, and connects the negative output of the second analog amplifier 222 to the second output terminal. The terminal is connected to the second output terminal of the second analog integrator 220. In the second connection state, the second output switch 340 connects the positive output terminal to the second output terminal and connects the negative output terminal to the first output terminal.

同様に、第3出力切換スイッチ360は、第1接続状態において第3アナログ増幅器232の正側出力端子を第3アナログ積分器230の第1出力端子に接続し第3アナログ増幅器232の負側出力端子を第3アナログ積分器230の第2出力端子に接続する。また、第3出力切換スイッチ360は、第2接続状態において正側出力端子を第2出力端子に接続し負側出力端子を第1出力端子に接続する。   Similarly, the third output changeover switch 360 connects the positive output terminal of the third analog amplifier 232 to the first output terminal of the third analog integrator 230 in the first connection state, and outputs the negative output of the third analog amplifier 232. The terminal is connected to the second output terminal of the third analog integrator 230. In the second connection state, the third output switch 360 connects the positive output terminal to the second output terminal and connects the negative output terminal to the first output terminal.

チョッパパターン発生部370は、連続する一部のサイクルにおいて、第1接続状態および第2接続状態の間の切換を含まないチョッパパターンを発生する。チョッパパターン発生部370は、第1接続状態および第2接続状態を交互に切り換えるチョッピング動作とは異なる切り換え動作のチョッパパターンを発生させる。即ち、チョッパパターン発生部370は、第1接続状態および第2接続状態を交互に切り換えた場合と比較して、アナログ増幅器のオフセット誤差により生じる変調信号の誤差を低減させるチョッパパターンを発生する。   Chopper pattern generation section 370 generates a chopper pattern that does not include switching between the first connection state and the second connection state in some continuous cycles. Chopper pattern generation section 370 generates a chopper pattern of a switching operation different from the chopping operation of alternately switching the first connection state and the second connection state. That is, the chopper pattern generation unit 370 generates a chopper pattern that reduces an error of a modulation signal caused by an offset error of the analog amplifier as compared with a case where the first connection state and the second connection state are alternately switched.

チョッパパターン発生部370は、予め定められたチョッパパターンを記憶する記憶部を有してよい。これに代えて、チョッパパターン発生部370は、予め定められたチョッパパターンを演算等によって出力する演算回路を有してもよい。チョッパパターン発生部370は、当該チョッパパターンを第1入力切換スイッチ310、第1出力切換スイッチ320、第2入力切換スイッチ330、第2出力切換スイッチ340、第3入力切換スイッチ350、および第3出力切換スイッチ360に供給してよい。   Chopper pattern generation section 370 may include a storage section for storing a predetermined chopper pattern. Instead of this, the chopper pattern generation section 370 may include an arithmetic circuit that outputs a predetermined chopper pattern by an operation or the like. The chopper pattern generating section 370 converts the chopper pattern into a first input switch 310, a first output switch 320, a second input switch 330, a second output switch 340, a third input switch 350, and a third output. It may be supplied to the changeover switch 360.

なお、リセット部170は、予め定められた周期(即ち、コンバージョンフェーズ)毎にアナログ積分部130が保持する積分値をリセットする。ここで、リセット部170がリセットする周期内には、複数のサイクルを含む。そして、チョッパパターン発生部370は、周期内の第1接続状態の各サイクルにおいて、アナログ積分器への入力が変調信号MOD0に与える重みの合計と、周期内の第2接続状態の各サイクルにおいてアナログ積分器への入力が変調信号MOD0に与える重みの合計との差を、第1接続状態および第2接続状態を交互に切り換えた場合と比較して小さくするチョッパパターンを発生する。   Note that the reset unit 170 resets the integrated value held by the analog integrator 130 for each predetermined cycle (ie, conversion phase). Here, the cycle reset by the reset unit 170 includes a plurality of cycles. Then, in each cycle of the first connection state in the cycle, the chopper pattern generation unit 370 calculates the sum of the weight given to the modulation signal MOD0 by the input to the analog integrator and the analog signal in each cycle of the second connection state in the cycle. A chopper pattern is generated which makes the difference between the input to the integrator and the total weight given to the modulation signal MOD0 smaller than when the first connection state and the second connection state are alternately switched.

即ち、チョッパパターン発生部370は、(数5)から(数8)式によって算出される、第1接続状態および第2接続状態を交互に切り換えた場合の重みの合計と比較して、重みの合計が小さくなるチョッパパターンを発生する。ここで、一例として、アナログ積分器の段数L=3、オーバーサンプリング比m=8とし、アナログ増幅器のオフセットをVとして、第1接続状態および第2接続状態を交互に切り換えた場合の重みの合計を算出する。 That is, the chopper pattern generation unit 370 compares the weight of the first connection state and the total of the weights when the second connection state is alternately calculated, which is calculated by Expression (5) to Expression (8). A chopper pattern that reduces the total is generated. Here, as an example, an analog integrator stages L = 3, the oversampling ratio m = 8, as V 0 the offset of the analog amplifier, the weight of the case of switching the first and second connection states alternately Calculate the sum.

アナログ積分部130がリセットされ、j=1、3、5、7番目のアナログ入力信号に対して、第1アナログ積分器210は、第1接続状態で当該アナログ入力信号を積分することとする。そして、j=2、4、6、8番目のアナログ入力信号に対して、第1アナログ積分器210は、第2接続状態で当該アナログ入力信号を積分することとする。なお、ここでは、第1アナログ積分器210がチョッピング動作を実行し、第2アナログ積分器220および第3アナログ積分器230にはオフセット誤差が無く、チョッピング動作をしない例を考える。このようなアナログ積分部130によって、アナログ入力信号が積分された場合の変調信号MOD0に与える重みの合計を、図7に示す。   The analog integrator 130 is reset, and the first analog integrator 210 integrates the analog input signal in the first connection state with respect to the first, third, fifth, and seventh analog input signals. Then, the first analog integrator 210 integrates the analog input signals in the second connection state with respect to the j = 2, 4, 6, 6 and 8th analog input signals. Here, it is assumed that the first analog integrator 210 performs a chopping operation, the second analog integrator 220 and the third analog integrator 230 have no offset error and do not perform the chopping operation. FIG. 7 shows the sum of the weights given to the modulation signal MOD0 when the analog input signal is integrated by the analog integrator 130.

図7は、本実施形態に係るアナログ積分部130が、第1接続状態および第2接続状態を交互に繰り返した場合の重みの合計値の一例を示す。図7において、第1接続状態をチョッパ極性「+」とし、第2接続状態をチョッパ極性「−」とした。インクリメンタル型デルタシグマAD変換器100は、前述したように、変換結果のシリアルデジタルコードに対するアナログ入力信号の重みが、当該アナログ入力信号の入力する順番が遅いほど、小さくなる。したがって、当該重みの合計が、0.167Vとなり、差動信号のオフセット誤差Vの1/8程度の値が、変換後のデジタル信号の誤差として残ってしまうことがわかる。 FIG. 7 shows an example of the total value of weights when the analog integrator 130 according to the present embodiment alternately repeats the first connection state and the second connection state. In FIG. 7, the first connection state is set to the chopper polarity “+”, and the second connection state is set to the chopper polarity “−”. As described above, in the incremental type delta-sigma AD converter 100, the weight of the analog input signal with respect to the serial digital code of the conversion result becomes smaller as the input order of the analog input signal is later. Therefore, it can be seen that the sum of the weights is 0.167V 0 , and a value of about の of the offset error V 0 of the differential signal remains as an error of the converted digital signal.

そこで、チョッパパターン発生部370は、第1接続状態および第2接続状態を交互に繰り返さないチョッパパターンを発生させる。チョッパパターン発生部370は、例えば、第1接続状態および第2接続状態のうち少なくとも一方の接続状態を、少なくとも1回、反転させずに連続させたチョッパパターンを生成させる。チョッパパターン発生部370は、一例として、第1番目と第2番目のチョッパ極性を反転させた後、第3番目のチョッパ極性を反転させない。また、チョッパパターン発生部370は、チョッパ極性を反転させない組を、交互に繰り返してよい。チョッパパターン発生部370は、一例として、第4番目のチョッパ極性を反転させ、第5番目のチョッパ極性を反転させない。また、チョッパパターン発生部370は、例えば、第6番目のチョッパ極性を反転させ、第7番目のチョッパ極性を反転させない。このようなチョッパパターンの例を、図8に示す。   Therefore, chopper pattern generation section 370 generates a chopper pattern that does not alternately repeat the first connection state and the second connection state. For example, the chopper pattern generation unit 370 generates a chopper pattern in which at least one of the first connection state and the second connection state is continuous at least once without being inverted. As an example, the chopper pattern generation unit 370 does not invert the third chopper polarity after inverting the first and second chopper polarities. In addition, the chopper pattern generation unit 370 may alternately repeat a set in which the chopper polarity is not inverted. As an example, the chopper pattern generation section 370 inverts the fourth chopper polarity and does not invert the fifth chopper polarity. Further, the chopper pattern generating section 370, for example, inverts the sixth chopper polarity and does not invert the seventh chopper polarity. FIG. 8 shows an example of such a chopper pattern.

図8は、本実施形態に係るチョッパパターン発生部370が発生するチョッパパターンの第1例を示す。チョッパパターン発生部370は、アナログ入力信号の入力する順番が早い段階(一例として、j=1および2)で、第1接続状態および第2接続状態を交互に切り換えてから、第1接続状態または第2接続状態を連続させる。これによって、図8に示すチョッパパターンの第1例は、図7に示す第1接続状態および第2接続状態を交互に繰り返すチョッピング動作と比較して、重みの合計を小さくすることができる。図8の例は、当該重みの合計を0.033Vとすることができ、変換後のデジタル信号の誤差を低減できることがわかる。 FIG. 8 shows a first example of a chopper pattern generated by the chopper pattern generator 370 according to the present embodiment. The chopper pattern generator 370 switches the first connection state and the second connection state alternately at an early stage of inputting the analog input signal (for example, j = 1 and 2), and then switches the first connection state or the second connection state. The second connection state is continued. Thereby, the first example of the chopper pattern shown in FIG. 8 can reduce the total weight as compared with the chopping operation in which the first connection state and the second connection state shown in FIG. 7 are alternately repeated. In the example of FIG. 8, the sum of the weights can be set to 0.033V 0, and it can be seen that the error of the converted digital signal can be reduced.

また、チョッパパターン発生部370は、周期内の第1接続状態の各サイクルにおいてアナログ積分器への入力が変調信号に与える重みの合計と、周期内の第2接続状態の各サイクルにおいてアナログ積分器への入力が変調信号に与える重みの合計との差を最小とするチョッパパターンを発生してよい。チョッパパターン発生部370は、例えば、第1番目と第2番目のチョッパ極性を反転させた後、第3番目のチョッパ極性を反転させない。そして、チョッパパターン発生部370は、例えば、第4番目および第5番目のチョッパ極性を反転させ、第6番目のチョッパ極性を反転させない。また、チョッパパターン発生部370は、例えば、第7番目のチョッパ極性を反転させる。このようなチョッパパターンの例を、図9に示す。   Further, the chopper pattern generation unit 370 calculates the sum of the weight given to the modulation signal by the input to the analog integrator in each cycle of the first connection state in the cycle, and the analog integrator in each cycle of the second connection state in the cycle. Chopper pattern that minimizes the difference between the input to the modulation signal and the total weight given to the modulation signal may be generated. The chopper pattern generation unit 370 does not invert the third chopper polarity, for example, after inverting the first and second chopper polarities. Then, the chopper pattern generating section 370, for example, inverts the fourth and fifth chopper polarities and does not invert the sixth chopper polarity. Further, the chopper pattern generation section 370 inverts, for example, the seventh chopper polarity. FIG. 9 shows an example of such a chopper pattern.

図9は、本実施形態に係るチョッパパターン発生部370が発生するチョッパパターンの第2例を示す。チョッパパターンの第2例は、段数L=3、オーバーサンプリング比m=7とした例を示す。図9に示すチョッパパターンの第2例は、図8に示す第1接続状態および第2接続状態を交互に繰り返すチョッピング動作と比較して、重みの合計をより小さくすることができる。図9の例は、当該重みの合計を略0Vとすることができ、変換後のデジタル信号の誤差を最小にさせることがわかる。 FIG. 9 shows a second example of the chopper pattern generated by the chopper pattern generator 370 according to the present embodiment. The second example of the chopper pattern shows an example in which the number of stages L = 3 and the oversampling ratio m = 7. The second example of the chopper pattern shown in FIG. 9 can reduce the total weight as compared with the chopping operation in which the first connection state and the second connection state shown in FIG. 8 are alternately repeated. In the example of FIG. 9, it can be seen that the total of the weights can be set to approximately 0V 0 and the error of the converted digital signal is minimized.

チョッパパターン発生部370は、図8および図9の例で説明したチョッパパターン等を、第1アナログ積分器210に供給してよい。また、チョッパパターン発生部370は、チョッパパターンを第2アナログ積分器220および/または第3アナログ積分器230に供給してもよい。即ち、アナログ積分部130は、複数のアナログ積分器を有してよく、複数のアナログ積分器のうちの少なくとも1つのアナログ積分器は、第1接続状態および第2接続状態をチョッパパターンに応じて切り換えてよい。   The chopper pattern generator 370 may supply the first analog integrator 210 with the chopper pattern and the like described in the examples of FIGS. Further, chopper pattern generation section 370 may supply the chopper pattern to second analog integrator 220 and / or third analog integrator 230. That is, the analog integrator 130 may include a plurality of analog integrators, and at least one of the plurality of analog integrators changes the first connection state and the second connection state according to the chopper pattern. You may switch.

この場合、チョッパパターン発生部370は、略同一のチョッパパターンを、複数のアナログ積分器に供給してよく、これに代えて、少なくとも一つのチョッパパターンを異なるチョッパパターンにして複数のアナログ積分器に供給してもよい。例えば、複数のアナログ積分器のうちの2以上のアナログ積分器のそれぞれが、互いに異なるチョッパパターンに応じて第1接続状態および第2接続状態を切り換える。これにより、より多くのチョッパパターンと、異なるチョッパパターンの組み合わせとを用いることができるので、チョッパパターンの設計自由度を向上させることができる。また、これにより、例えば図5に示すアナログ積分部130は、オフセット誤差V01、オフセット誤差V02、およびオフセット誤差V03を低減させることができる。 In this case, the chopper pattern generation section 370 may supply substantially the same chopper pattern to a plurality of analog integrators. May be supplied. For example, each of two or more analog integrators among the plurality of analog integrators switches between a first connection state and a second connection state according to mutually different chopper patterns. Thus, more chopper patterns and combinations of different chopper patterns can be used, so that the degree of freedom in designing the chopper patterns can be improved. Thereby, for example, the analog integrator 130 illustrated in FIG. 5 can reduce the offset error V 01 , the offset error V 02 , and the offset error V 03 .

また、チョッパパターン発生部370は、互いに異なる複数のチョッパパターンのうち選択されたチョッパパターンを出力可能でよい。例えば、チョッパパターン発生部370は、図7で説明した、第1接続状態および第2接続状態を交互に切り換える交互切換チョッパパターンを出力可能でよい。また、チョッパパターン発生部370は、図9で説明したような、アナログ増幅器のオフセット誤差により生じる変調信号の誤差を最小化する最小誤差チョッパパターンを出力可能でよい。   The chopper pattern generation section 370 may be capable of outputting a chopper pattern selected from a plurality of different chopper patterns. For example, the chopper pattern generation section 370 may be capable of outputting the alternately switched chopper pattern for alternately switching between the first connection state and the second connection state described with reference to FIG. Further, the chopper pattern generator 370 may be capable of outputting a minimum error chopper pattern for minimizing an error of a modulation signal caused by an offset error of the analog amplifier as described with reference to FIG.

また、チョッパパターン発生部370は、図8で説明したような、最小誤差チョッパパターンと比較し接続状態の切換回数が少なく交互切換チョッパパターンよりも変調信号の誤差が小さい切換低減チョッパパターンを出力可能でよい。また、チョッパパターン発生部370は、第1接続状態または第2接続状態のまま固定する無切換チョッパパターンを出力可能でよい。   Also, the chopper pattern generation section 370 can output a switching reduction chopper pattern in which the number of times of connection state switching is smaller than that of the minimum error chopper pattern and the error of the modulation signal is smaller than that of the alternating switching chopper pattern as described in FIG. Is fine. The chopper pattern generation section 370 may be capable of outputting a non-switchable chopper pattern that is fixed in the first connection state or the second connection state.

また、チョッパパターン発生部370は、交互切換チョッパパターン、最小誤差チョッパパターン、切換低減チョッパパターン、および、無切換チョッパパターンのうちの少なくとも1つを含む複数のチョッパパターンのうち選択されたチョッパパターンを出力可能でよい。チョッパパターン発生部370は、インクリメンタル型デルタシグマAD変換器の使用環境、要求仕様、および経時変化等に応じて、チョッパパターンを選択して出力してよい。   Also, the chopper pattern generation unit 370 generates a chopper pattern selected from a plurality of chopper patterns including at least one of an alternate switching chopper pattern, a minimum error chopper pattern, a switching reduction chopper pattern, and a non-switching chopper pattern. Output may be possible. The chopper pattern generation section 370 may select and output a chopper pattern according to the use environment, required specifications, temporal changes, etc. of the incremental type delta-sigma AD converter.

以上の本実施形態に係るアナログ積分部130は、差動信号を入力して、差動信号を出力するアナログ積分器を複数有する例を説明した。これに代えて、アナログ積分部130は、差動信号を入力して、シングルエンド信号を出力するアナログ積分器を有してもよい。この場合、アナログ積分器は、第1接続状態において正側入力端子および負側入力端子の入力に応じたアナログ増幅器の出力値を出力し、第2接続状態において正側入力端子および負側入力端子の入力に応じたアナログ増幅器の出力値の反転値を出力することになる。   The example in which the analog integrator 130 according to the present embodiment has a plurality of analog integrators that input a differential signal and output the differential signal has been described. Instead of this, the analog integrator 130 may include an analog integrator that inputs a differential signal and outputs a single-ended signal. In this case, the analog integrator outputs the output value of the analog amplifier according to the inputs of the positive input terminal and the negative input terminal in the first connection state, and outputs the positive input terminal and the negative input terminal in the second connection state. Output the inverted value of the output value of the analog amplifier in accordance with the input.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   As described above, the present invention has been described using the embodiments, but the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It is apparent to those skilled in the art that various changes or improvements can be made to the above embodiment. It is apparent from the description of the appended claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
また、本願によれば以下の各項目もまた開示される。
[項目1]
アナログ積分器を有し、アナログ入力信号を積分するアナログ積分部と、
上記アナログ積分部の積分結果に応じた変調信号を出力する変調処理部と、
予め定められた周期毎に上記アナログ積分部が保持する積分値をリセットするリセット部と、
を備え、
上記アナログ積分器は、
正側入力端子および負側入力端子に入力される信号を増幅して出力するアナログ増幅器と、
上記アナログ積分器の第1入力端子を上記正側入力端子に接続し上記アナログ積分器の第2入力端子を上記負側入力端子に接続する第1接続状態とするか、上記第1入力端子を上記負側入力端子に接続し上記第2入力端子を上記正側入力端子に接続する第2接続状態とするかを、チョッパパターンに応じて切り換える入力切換スイッチと、
を有する、
インクリメンタル型デルタシグマ変調器。
[項目2]
上記第1接続状態が連続するチョッパパターン又は上記第2接続状態が連続するチョッパパターンを発生させるチョッパパターン発生部を更に備える項目1に記載のインクリメンタル型デルタシグマ変調器。
[項目3]
上記チョッパパターン発生部は、上記第1接続状態および上記第2接続状態を交互に切り換えた場合と比較して、上記アナログ増幅器のオフセット誤差により生じる上記変調信号の誤差を低減させる上記チョッパパターンを発生する項目2に記載のインクリメンタル型デルタシグマ変調器。
[項目4]
上記リセット部がリセットする上記周期内には複数のサイクルを含み、
上記チョッパパターン発生部は、上記周期内の上記第1接続状態の各サイクルにおいて上記アナログ積分器への入力が上記変調信号に与える重みの合計と、上記周期内の上記第2接続状態の各サイクルにおいて上記アナログ積分器への入力が上記変調信号に与える重みの合計との差を、上記第1接続状態および上記第2接続状態を交互に切り換えた場合と比較して小さくする上記チョッパパターンを発生する、
項目3に記載のインクリメンタル型デルタシグマ変調器。
[項目5]
上記チョッパパターン発生部は、上記周期内の上記第1接続状態の各サイクルにおいて上記アナログ積分器への入力が上記変調信号に与える重みの合計と、上記周期内の上記第2接続状態の各サイクルにおいて上記アナログ積分器への入力が上記変調信号に与える重みの合計との差を最小とする上記チョッパパターンを発生する項目4に記載のインクリメンタル型デルタシグマ変調器。
[項目6]
上記アナログ積分器は、上記第1接続状態と上記第2接続状態で上記アナログ増幅器の出力の接続先を切り換える出力切換スイッチを有する項目1から5のいずれか一項に記載のインクリメンタル型デルタシグマ変調器。
[項目7]
上記アナログ積分器は、上記出力切換スイッチの後段に接続され、上記出力切換スイッチの出力が入力される増幅手段を更に備える項目6に記載のインクリメンタル型デルタシグマ変調器。
[項目8]
上記アナログ増幅器は、上記正側入力端子および上記負側入力端子に入力される信号を増幅して正側出力端子および負側出力端子から出力し、
上記出力切換スイッチは、上記第1接続状態において上記アナログ増幅器の正側出力端子を当該アナログ積分器の第1出力端子に接続し上記アナログ増幅器の負側出力端子を当該アナログ積分器の第2出力端子に接続し、上記第2接続状態において上記正側出力端子を上記第2出力端子に接続し上記負側出力端子を上記第1出力端子に接続する、
項目6または7に記載のインクリメンタル型デルタシグマ変調器。
[項目9]
上記アナログ積分部は、複数の上記アナログ積分器を有し、
上記複数のアナログ積分器のうちの少なくとも1つのアナログ積分器は、上記第1接続状態および上記第2接続状態を上記チョッパパターンに応じて切り換える項目1から8のいずれか一項に記載のインクリメンタル型デルタシグマ変調器。
[項目10]
上記複数のアナログ積分器のうちの2以上のアナログ積分器のそれぞれが、互いに異なる上記チョッパパターンに応じて上記第1接続状態および上記第2接続状態を切り換える項目9に記載のインクリメンタル型デルタシグマ変調器。
[項目11]
上記チョッパパターン発生部は、互いに異なる複数の上記チョッパパターンのうち選択されたチョッパパターンを出力可能である、項目2から5のいずれか一項に記載のインクリメンタル型デルタシグマ変調器。
[項目12]
上記チョッパパターン発生部は、上記第1接続状態および上記第2接続状態を交互に切り換える交互切換チョッパパターン、上記アナログ増幅器のオフセット誤差により生じる上記変調信号の誤差を最小化する最小誤差チョッパパターン、上記最小誤差チョッパパターンと比較し接続状態の切換回数が少なく上記交互切換チョッパパターンよりも上記変調信号の誤差が小さい切換低減チョッパパターン、および、上記第1接続状態または上記第2接続状態のまま固定する無切換チョッパパターンのうちの少なくとも1つを含む上記複数のチョッパパターンのうち選択されたチョッパパターンを出力可能である項目11に記載のインクリメンタル型デルタシグマ変調器。
[項目13]
上記変調処理部は、上記アナログ積分部の積分結果を量子化する量子化器を有し、
当該インクリメンタル型デルタシグマ変調器は、上記量子化器の出力をDA変換して上記アナログ積分部にフィードバックするDA変換部を更に備える、
項目1から12のいずれか一項に記載のインクリメンタル型デルタシグマ変調器。
[項目14]
項目1から13のいずれか一項に記載のインクリメンタル型デルタシグマ変調器と、
上記変調信号を積算してデジタル値を出力するデジタル演算部と、
を備える、
インクリメンタル型デルタシグマAD変換器。
[項目15]
アナログ積分器を有し、アナログ入力信号を積分する段階と、
上記アナログ入力信号の積分結果に応じた変調信号を出力する段階と、
予め定められた周期毎に上記アナログ積分器が保持する積分値をリセットする段階と、
を備え、
上記アナログ積分器は、
正側入力端子および負側入力端子に入力される信号を増幅して出力するアナログ増幅器と、
上記アナログ積分器の第1入力端子を上記正側入力端子に接続し上記アナログ積分器の第2入力端子を上記負側入力端子に接続する第1接続状態とするか、上記第1入力端子を上記負側入力端子に接続し上記第2入力端子を上記正側入力端子に接続する第2接続状態とするかを、チョッパパターンに応じて切り換える入力切換スイッチと、
を有する、
変調方法。
The execution order of each processing such as operation, procedure, step, and stage in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before”, “before”. It should be noted that they can be realized in any order as long as the output of the previous process is not used in the subsequent process. Even if the operation flow in the claims, the specification, and the drawings is described using “first,” “second,” or the like for convenience, it means that it is essential to perform the operation in this order. Not something.
According to the present application, the following items are also disclosed.
[Item 1]
An analog integrator having an analog integrator and integrating an analog input signal;
A modulation processing unit that outputs a modulation signal according to the integration result of the analog integration unit;
A reset unit that resets an integral value held by the analog integrator at every predetermined cycle;
With
The analog integrator is
An analog amplifier that amplifies and outputs a signal input to a positive input terminal and a negative input terminal;
The first input terminal of the analog integrator is connected to the positive input terminal and the second input terminal of the analog integrator is connected to the negative input terminal in a first connection state, or the first input terminal is connected An input changeover switch for switching according to a chopper pattern whether to be in a second connection state in which the second input terminal is connected to the negative input terminal and the second input terminal is connected to the positive input terminal,
Having,
Incremental delta-sigma modulator.
[Item 2]
2. The incremental delta-sigma modulator according to item 1, further comprising a chopper pattern generation unit that generates a chopper pattern in which the first connection state is continuous or a chopper pattern in which the second connection state is continuous.
[Item 3]
The chopper pattern generation unit generates the chopper pattern for reducing an error of the modulation signal caused by an offset error of the analog amplifier as compared with a case where the first connection state and the second connection state are alternately switched. 3. The incremental delta-sigma modulator according to item 2.
[Item 4]
The cycle in which the reset unit resets includes a plurality of cycles,
The chopper pattern generation unit is configured to calculate a sum of weights given to the modulation signal by the input to the analog integrator in each cycle of the first connection state in the cycle, and to calculate each cycle of the second connection state in the cycle. Generating the chopper pattern for reducing the difference between the input to the analog integrator and the sum of the weights given to the modulation signal as compared with the case where the first connection state and the second connection state are alternately switched. Do
Item 3. The incremental type delta-sigma modulator according to item 3.
[Item 5]
The chopper pattern generation unit is configured to calculate a sum of weights given to the modulation signal by the input to the analog integrator in each cycle of the first connection state in the cycle, and to calculate each cycle of the second connection state in the cycle. 5. The incremental delta-sigma modulator according to item 4, wherein the chopper pattern is generated so as to minimize a difference between the input to the analog integrator and the total weight given to the modulation signal.
[Item 6]
6. The incremental delta-sigma modulation according to any one of items 1 to 5, wherein the analog integrator has an output changeover switch for switching a connection destination of an output of the analog amplifier in the first connection state and the second connection state. vessel.
[Item 7]
7. The incremental delta-sigma modulator according to item 6, wherein the analog integrator is connected to a stage subsequent to the output changeover switch, and further includes amplifying means to which an output of the output changeover switch is input.
[Item 8]
The analog amplifier amplifies signals input to the positive input terminal and the negative input terminal and outputs the amplified signals from a positive output terminal and a negative output terminal,
In the first connection state, the output switch connects the positive output terminal of the analog amplifier to the first output terminal of the analog integrator, and connects the negative output terminal of the analog amplifier to the second output terminal of the analog integrator. Connecting the positive output terminal to the second output terminal and the negative output terminal to the first output terminal in the second connection state;
Item 8. The incremental type delta-sigma modulator according to item 6 or 7.
[Item 9]
The analog integrator has a plurality of the analog integrators,
9. The incremental type according to any one of items 1 to 8, wherein at least one analog integrator of the plurality of analog integrators switches the first connection state and the second connection state according to the chopper pattern. Delta-sigma modulator.
[Item 10]
Item 10. The incremental delta-sigma modulation according to item 9, wherein each of two or more analog integrators among the plurality of analog integrators switches between the first connection state and the second connection state according to the different chopper patterns. vessel.
[Item 11]
6. The incremental delta-sigma modulator according to any one of items 2 to 5, wherein the chopper pattern generation unit can output a chopper pattern selected from a plurality of different chopper patterns.
[Item 12]
The chopper pattern generator includes an alternate switching chopper pattern for alternately switching the first connection state and the second connection state, a minimum error chopper pattern for minimizing an error of the modulation signal caused by an offset error of the analog amplifier, A switching reduction chopper pattern in which the number of times of connection state switching is smaller than the minimum error chopper pattern and in which the error of the modulation signal is smaller than the alternating switching chopper pattern, and the first connection state or the second connection state is fixed. Item 12. The incremental delta-sigma modulator according to item 11, wherein a chopper pattern selected from the plurality of chopper patterns including at least one of the non-switching chopper patterns can be output.
[Item 13]
The modulation processing unit has a quantizer that quantizes the integration result of the analog integration unit,
The incremental type delta-sigma modulator further includes a DA converter for DA-converting the output of the quantizer and feeding it back to the analog integrator.
Item 13. The incremental delta-sigma modulator according to any one of Items 1 to 12.
[Item 14]
14. An incremental delta-sigma modulator according to any one of items 1 to 13,
A digital operation unit that integrates the modulation signal and outputs a digital value,
Comprising,
Incremental delta-sigma AD converter.
[Item 15]
Having an analog integrator and integrating an analog input signal;
Outputting a modulation signal according to the integration result of the analog input signal;
Resetting the integrated value held by the analog integrator every predetermined period;
With
The analog integrator is
An analog amplifier that amplifies and outputs a signal input to a positive input terminal and a negative input terminal;
The first input terminal of the analog integrator is connected to the positive input terminal and the second input terminal of the analog integrator is connected to the negative input terminal in a first connection state, or the first input terminal is connected An input changeover switch for switching according to a chopper pattern whether to be in a second connection state in which the second input terminal is connected to the negative input terminal and the second input terminal is connected to the positive input terminal,
Having,
Modulation method.

10 インクリメンタル型デルタシグマ変調器、100 インクリメンタル型デルタシグマAD変換器、110 サンプルホールド部、120 加算部、130 アナログ積分部、140 変調処理部、150 DA変換部、152 第1スイッチ部、154 第2スイッチ部、156 第3スイッチ部、160 デジタル演算部、170 リセット部、210 第1アナログ積分器、212 第1アナログ増幅器、214 正側リセットスイッチ、216 負側リセットスイッチ、220 第2アナログ積分器、222 第2アナログ増幅器、224 正側リセットスイッチ、226 負側リセットスイッチ、230 第3アナログ積分器、232 第3アナログ増幅器、234 正側リセットスイッチ、236 負側リセットスイッチ、240 第1スイッチトキャパシタ、242 前段スイッチ、244 後段スイッチ、245 第2スイッチトキャパシタ、246 前段スイッチ、248 後段スイッチ、250 第1フィードフォワード部、252 第1FFスイッチ、260 第2フィードフォワード部、262 第2FFスイッチ、270 第3フィードフォワード部、272 第3FFスイッチ、280 第4フィードフォワード部、282 第4FFスイッチ、310 第1入力切換スイッチ、312 スイッチ、314 スイッチ、316 スイッチ、318 スイッチ、320 第1出力切換スイッチ、322 スイッチ、324 スイッチ、326 スイッチ、328 スイッチ、330 第2入力切換スイッチ、340 第2出力切換スイッチ、350 第3入力切換スイッチ、360 第3出力切換スイッチ、370 チョッパパターン発生部 Reference Signs List 10 incremental delta-sigma modulator, 100 incremental delta-sigma AD converter, 110 sample-hold unit, 120 adder unit, 130 analog integrator, 140 modulation processor, 150 DA converter, 152 first switch unit, 154 second Switch section, 156 third switch section, 160 digital operation section, 170 reset section, 210 first analog integrator, 212 first analog amplifier, 214 positive reset switch, 216 negative reset switch, 220 second analog integrator, 222 second analog amplifier, 224 positive reset switch, 226 negative reset switch, 230 third analog integrator, 232 third analog amplifier, 234 positive reset switch, 236 negative reset switch, 240 first switch Chitocapacitor, 242 front switch, 244 rear switch, 245 second switched capacitor, 246 front switch, 248 rear switch, 250 first feedforward section, 252 first FF switch, 260 second feedforward section, 262 second FF switch, 270 3rd feedforward section, 272 3rd FF switch, 280 4th feedforward section, 282 4th FF switch, 310 1st input changeover switch, 312 switch, 314 switch, 316 switch, 318 switch, 320 1st output changeover switch, 322 Switch, 324 switch, 326 switch, 328 switch, 330 second input switch, 340 second output switch, 350 third input switch, 360 third Output switch, 370 Chopper pattern generator

Claims (12)

アナログ積分器を有し、アナログ入力信号を積分するアナログ積分部と、
前記アナログ積分部の積分結果に応じた変調信号を出力する変調処理部と、
予め定められた周期毎に前記アナログ積分部が保持する積分値をリセットするリセット部と、
チョッパパターン発生部と、
を備え、
前記アナログ積分器は、
正側入力端子および負側入力端子に入力される信号を増幅して出力するアナログ増幅器と、
前記アナログ積分器の第1入力端子を前記正側入力端子に接続し前記アナログ積分器の第2入力端子を前記負側入力端子に接続する第1接続状態とするか、前記第1入力端子を前記負側入力端子に接続し前記第2入力端子を前記正側入力端子に接続する第2接続状態とするかを、前記チョッパパターン発生部が発生させるチョッパパターンに応じて切り換える入力切換スイッチと
を有し、
前記リセット部がリセットする前記周期内には複数のサイクルを含み、
前記チョッパパターン発生部は、前記第1接続状態が連続するチョッパパターン又は前記第2接続状態が連続するチョッパパターンを発生させ、前記周期内の前記第1接続状態の各サイクルにおいて前記アナログ積分器への入力が前記変調信号に与える重みの合計と、前記周期内の前記第2接続状態の各サイクルにおいて前記アナログ積分器への入力が前記変調信号に与える重みの合計との差を、前記第1接続状態および前記第2接続状態を交互に切り換えた場合と比較して小さくする第1チョッパパターンを発生する、
インクリメンタル型デルタシグマ変調器。
An analog integrator having an analog integrator and integrating an analog input signal;
A modulation processing unit that outputs a modulation signal according to the integration result of the analog integration unit;
A reset unit that resets an integral value held by the analog integrator at every predetermined cycle;
A chopper pattern generating section,
With
The analog integrator comprises:
An analog amplifier that amplifies and outputs a signal input to a positive input terminal and a negative input terminal;
A first connection state in which a first input terminal of the analog integrator is connected to the positive input terminal and a second input terminal of the analog integrator is connected to the negative input terminal, or the first input terminal is An input changeover switch that switches whether the second input terminal is connected to the negative input terminal and the second input terminal is connected to the positive input terminal in a second connection state according to a chopper pattern generated by the chopper pattern generation unit. Yes, and
The cycle in which the reset unit resets includes a plurality of cycles,
The chopper pattern generation unit generates a chopper pattern in which the first connection state is continuous or a chopper pattern in which the second connection state is continuous, and outputs the chopper pattern to the analog integrator in each cycle of the first connection state in the cycle. The difference between the sum of the weights given by the input of the analog integrator to the modulation signal and the sum of the weights given by the input to the analog integrator to the modulation signal in each cycle of the second connection state in the cycle is represented by the first Generating a first chopper pattern that is smaller than a case where the connection state and the second connection state are alternately switched;
Incremental delta-sigma modulator.
前記チョッパパターン発生部は、前記周期内の前記第1接続状態の各サイクルにおいて前記アナログ積分器への入力が前記変調信号に与える重みの合計と、前記周期内の前記第2接続状態の各サイクルにおいて前記アナログ積分器への入力が前記変調信号に与える重みの合計との差を最小とする第2チョッパパターンを発生する請求項に記載のインクリメンタル型デルタシグマ変調器。 The chopper pattern generation unit includes: a total of weights given to the modulation signal by the input to the analog integrator in each cycle of the first connection state in the cycle; and a cycle of the second connection state in the cycle. 2. The incremental delta-sigma modulator according to claim 1 , wherein a second chopper pattern that minimizes a difference between an input to the analog integrator and a total weight given to the modulation signal is generated. 前記アナログ積分器は、前記第1接続状態と前記第2接続状態で前記アナログ増幅器の出力の接続先を切り換える出力切換スイッチを有する請求項1または2に記載のインクリメンタル型デルタシグマ変調器。 The analog integrator, the incremental delta-sigma modulator according to claim 1 or 2 having an output switching switch for switching a connection destination of the output of the analog amplifier in the second connection state to the first connection state. 前記アナログ積分器は、前記出力切換スイッチの後段に接続され、前記出力切換スイッチの出力が入力される増幅手段を更に備える請求項に記載のインクリメンタル型デルタシグマ変調器。 4. The incremental delta-sigma modulator according to claim 3 , wherein the analog integrator is further connected to a subsequent stage of the output changeover switch, and further includes amplifying means to which an output of the output changeover switch is input. 前記アナログ増幅器は、前記正側入力端子および前記負側入力端子に入力される信号を増幅して正側出力端子および負側出力端子から出力し、
前記出力切換スイッチは、前記第1接続状態において前記アナログ増幅器の正側出力端子を当該アナログ積分器の第1出力端子に接続し前記アナログ増幅器の負側出力端子を当該アナログ積分器の第2出力端子に接続し、前記第2接続状態において前記正側出力端子を前記第2出力端子に接続し前記負側出力端子を前記第1出力端子に接続する
請求項3または4に記載のインクリメンタル型デルタシグマ変調器。
The analog amplifier amplifies a signal input to the positive input terminal and the negative input terminal and outputs the amplified signal from a positive output terminal and a negative output terminal.
In the first connection state, the output switch connects the positive output terminal of the analog amplifier to the first output terminal of the analog integrator, and connects the negative output terminal of the analog amplifier to the second output terminal of the analog integrator. 5. The incremental delta according to claim 3 , wherein the positive-side output terminal is connected to the second output terminal and the negative-side output terminal is connected to the first output terminal in the second connection state. 6. Sigma modulator.
前記アナログ積分部は、複数の前記アナログ積分器を有し、
前記複数のアナログ積分器のうちの少なくとも1つのアナログ積分器は、前記第1接続状態および前記第2接続状態を前記チョッパパターンに応じて切り換える請求項1からのいずれか一項に記載のインクリメンタル型デルタシグマ変調器。
The analog integrator has a plurality of the analog integrators,
The incremental according to any one of claims 1 to 5 , wherein at least one analog integrator among the plurality of analog integrators switches the first connection state and the second connection state according to the chopper pattern. Type delta-sigma modulator.
前記複数のアナログ積分器のうちの2以上のアナログ積分器のそれぞれが、互いに異なる前記チョッパパターンに応じて前記第1接続状態および前記第2接続状態を切り換える請求項に記載のインクリメンタル型デルタシグマ変調器。 The incremental delta sigma according to claim 6 , wherein each of two or more analog integrators of the plurality of analog integrators switches the first connection state and the second connection state according to the different chopper patterns. Modulator. 前記チョッパパターン発生部は、互いに異なる複数の前記チョッパパターンのうち選択されたチョッパパターンを出力可能である、請求項に記載のインクリメンタル型デルタシグマ変調器。 The incremental delta-sigma modulator according to claim 2 , wherein the chopper pattern generator is capable of outputting a chopper pattern selected from a plurality of different chopper patterns. 前記チョッパパターン発生部は、前記第1接続状態および前記第2接続状態を交互に切り換える交互切換チョッパパターン、前記第1チョッパパターン、前記第2チョッパパターン、および、前記第1接続状態または前記第2接続状態のまま固定する無切換チョッパパターンのうちの少なくとも1つを含む前記複数のチョッパパターンのうち選択されたチョッパパターンを出力可能である請求項に記載のインクリメンタル型デルタシグマ変調器。 The chopper pattern generating unit is configured to alternately switch the first connection state and the second connection state alternately, the first chopper pattern, the second chopper pattern, and the first connection state or the second connection state. The incremental delta-sigma modulator according to claim 8 , wherein a chopper pattern selected from the plurality of chopper patterns including at least one of the non-switching chopper patterns fixed in a connected state can be output. 前記変調処理部は、前記アナログ積分部の積分結果を量子化する量子化器を有し、
当該インクリメンタル型デルタシグマ変調器は、前記量子化器の出力をDA変換して前記アナログ積分部にフィードバックするDA変換部を更に備える
請求項1からのいずれか一項に記載のインクリメンタル型デルタシグマ変調器。
The modulation processing unit includes a quantizer that quantizes an integration result of the analog integration unit,
The incremental delta-sigma modulator according to any one of claims 1 to 9 , wherein the incremental delta-sigma modulator further includes a DA conversion unit that performs DA conversion of an output of the quantizer and feeds the output back to the analog integrator. Modulator.
請求項1から10のいずれか一項に記載のインクリメンタル型デルタシグマ変調器と、
前記変調信号を積算してデジタル値を出力するデジタル演算部と、
を備える
インクリメンタル型デルタシグマAD変換器。
An incremental delta-sigma modulator according to any one of claims 1 to 10 ,
A digital operation unit that integrates the modulation signal and outputs a digital value,
An incremental type delta-sigma A / D converter.
アナログ積分器を有し、アナログ入力信号を積分する段階と、
前記アナログ入力信号の積分結果に応じた変調信号を出力する段階と
リセット部が予め定められた周期毎に前記アナログ積分器が保持する積分値をリセットする段階と、
チョッパパターン発生部がチョッパパターンを発生させる段階と、
を備え、
前記アナログ積分器は、
正側入力端子および負側入力端子に入力される信号を増幅して出力するアナログ増幅器と、
前記アナログ積分器の第1入力端子を前記正側入力端子に接続し前記アナログ積分器の第2入力端子を前記負側入力端子に接続する第1接続状態とするか、前記第1入力端子を前記負側入力端子に接続し前記第2入力端子を前記正側入力端子に接続する第2接続状態とするかを、前記チョッパパターン発生部が発生させるチョッパパターンに応じて切り換える入力切換スイッチと
を有し、
前記リセット部がリセットする前記周期内には複数のサイクルを含み、
前記チョッパパターン発生部は、前記第1接続状態が連続するチョッパパターン又は前記第2接続状態が連続するチョッパパターンを発生させ、前記周期内の前記第1接続状態の各サイクルにおいて前記アナログ積分器への入力が前記変調信号に与える重みの合計と、前記周期内の前記第2接続状態の各サイクルにおいて前記アナログ積分器への入力が前記変調信号に与える重みの合計との差を、前記第1接続状態および前記第2接続状態を交互に切り換えた場合と比較して小さくする第1チョッパパターンを発生する、
変調方法。
Having an analog integrator and integrating an analog input signal;
Outputting a modulation signal according to the integration result of the analog input signal;
A step of resetting an integrated value held by the analog integrator every predetermined period by a reset unit ;
A step in which the chopper pattern generating section generates a chopper pattern;
With
The analog integrator comprises:
An analog amplifier that amplifies and outputs a signal input to a positive input terminal and a negative input terminal;
A first connection state in which a first input terminal of the analog integrator is connected to the positive input terminal and a second input terminal of the analog integrator is connected to the negative input terminal, or the first input terminal is An input changeover switch that switches whether the second input terminal is connected to the negative input terminal and the second input terminal is connected to the positive input terminal in a second connection state according to a chopper pattern generated by the chopper pattern generation unit. Yes, and
The cycle in which the reset unit resets includes a plurality of cycles,
The chopper pattern generation unit generates a chopper pattern in which the first connection state is continuous or a chopper pattern in which the second connection state is continuous, and outputs the chopper pattern to the analog integrator in each cycle of the first connection state in the cycle. The difference between the sum of the weights given by the input of the analog integrator to the modulation signal and the sum of the weights given by the input to the analog integrator to the modulation signal in each cycle of the second connection state in the cycle is represented by the first Generating a first chopper pattern that is smaller than a case where the connection state and the second connection state are alternately switched;
Modulation method.
JP2016036448A 2016-02-26 2016-02-26 Incremental delta-sigma modulator, modulation method, and incremental delta-sigma AD converter Active JP6632425B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016036448A JP6632425B2 (en) 2016-02-26 2016-02-26 Incremental delta-sigma modulator, modulation method, and incremental delta-sigma AD converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016036448A JP6632425B2 (en) 2016-02-26 2016-02-26 Incremental delta-sigma modulator, modulation method, and incremental delta-sigma AD converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017153051A JP2017153051A (en) 2017-08-31
JP6632425B2 true JP6632425B2 (en) 2020-01-22

Family

ID=59742103

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016036448A Active JP6632425B2 (en) 2016-02-26 2016-02-26 Incremental delta-sigma modulator, modulation method, and incremental delta-sigma AD converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6632425B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7074446B2 (en) * 2017-09-28 2022-05-24 エイブリック株式会社 Delta-sigma modulator
CN116488657A (en) * 2023-06-20 2023-07-25 南方电网数字电网研究院有限公司 Integrator circuit, sigma-delta modulator and analog-to-digital converter

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2256551B (en) * 1991-06-06 1996-01-24 Crystal Semiconductor Corp Switched capacitor integrator with chopper stabilisation performed at the sampling rate
JP3917193B2 (en) * 1997-08-29 2007-05-23 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Sigma-delta modulator with improved gain accuracy
US7038532B1 (en) * 2003-04-15 2006-05-02 University Of Rochester Switched-capacitor high-pass mirrored integrator
JP5565859B2 (en) * 2010-05-24 2014-08-06 株式会社エイアールテック Delta Sigma AD converter
JP2012095074A (en) * 2010-10-27 2012-05-17 Renesas Electronics Corp Semiconductor integrated circuit, and method of operating the same
JP2014036420A (en) * 2012-08-10 2014-02-24 Toshiba Corp Signal sampling circuit and radio receiver
JP2015103856A (en) * 2013-11-21 2015-06-04 株式会社東芝 Analog/digital converter and analog/digital conversion method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017153051A (en) 2017-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11184017B2 (en) Method and circuit for noise shaping SAR analog-to-digital converter
JP5358829B2 (en) ΔΣ A / D converter
JP4302672B2 (en) AD converter
US20190363731A1 (en) Delta-sigma modulator, delta-sigma a/d converter, and incremental delta-sigma a/d converter
US9432049B2 (en) Incremental delta-sigma A/D modulator and A/D converter
US20100103014A1 (en) Multi-Level Feed-Back Digital-To-Analog Converter Using A Chopper Voltage Reference For A Switched Capacitor Sigma-Delta Analog-To-Digital Converter
US8193959B2 (en) Analog to digital converters
US9077373B1 (en) Analog-to-digital conversion apparatus
JP5811153B2 (en) A / D converter
US7821436B2 (en) System and method for reducing power dissipation in an analog to digital converter
JP2016131366A (en) Incremental-type delta-sigma ad modulator and ad converter
JP7376017B2 (en) Delta-sigma converter with precharging based on quantizer output code
JP6632425B2 (en) Incremental delta-sigma modulator, modulation method, and incremental delta-sigma AD converter
US20070008282A1 (en) Pipeline A/D converter and method of pipeline A/D conversion
JPWO2015087476A1 (en) Analog-to-digital conversion device, driving method thereof, imaging device, imaging device, and battery monitor system
JP6823478B2 (en) Incremental delta-sigma AD converter and adjustment method
JP4978550B2 (en) Mixer and ΔΣ modulator
JP2018014664A (en) Incremental delta-sigma AD converter
JP5129298B2 (en) DWA (Data-Weighted-Averaging) circuit and delta-sigma modulator using the same
US20200153446A1 (en) Delta-sigma modulator, delta-sigma modulation type a/d converter and incremental delta-sigma modulation type a/d converter
JP2018198407A (en) Incremental delta-sigma ad converter and ad conversion method
EP2088677B1 (en) Analog to digital converters
JP2019054512A (en) Analog-to-digital converter with noise elimination
JP6792436B2 (en) Incremental Delta-Sigma AD Modulator and Incremental Delta-Sigma AD Converter
WO2017208635A1 (en) A/d converter

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181025

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190920

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191001

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191121

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: 20191203

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191210

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6632425

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150