JPH05160735A - Sigmadelta modulator for oversampling a/d converter - Google Patents
Sigmadelta modulator for oversampling a/d converterInfo
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- JPH05160735A JPH05160735A JP32201091A JP32201091A JPH05160735A JP H05160735 A JPH05160735 A JP H05160735A JP 32201091 A JP32201091 A JP 32201091A JP 32201091 A JP32201091 A JP 32201091A JP H05160735 A JPH05160735 A JP H05160735A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はアナログ信号をディジタ
ル信号に変換するアナログ/ディジタル変換器に係り、
さらに詳しくはS/N特性の改善を目的として、実際に
A/D変換器が必要とする帯域よりもはるかに高い周波
数にサンプリング周波数を取るオーバサンプリングA/
D変換器用ΣΔ変調器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an analog / digital converter for converting an analog signal into a digital signal,
More specifically, for the purpose of improving the S / N characteristic, the oversampling A / S which takes a sampling frequency at a frequency much higher than the band actually required by the A / D converter is used.
The present invention relates to a ΣΔ modulator for D converter.
【0002】[0002]
【従来の技術】精度の高いアナログ/ディジタル変換を
行うためのA/D変換器として、サンプリング周波数を
A/D変換器が変換のために実際に必要とする周波数帯
域より極端に高くするオーバサンプリングA/D変換器
がある。2. Description of the Related Art As an A / D converter for performing highly accurate analog / digital conversion, oversampling in which the sampling frequency is extremely higher than the frequency band actually required by the A / D converter for conversion. There is an A / D converter.
【0003】A/D変換の実行によって発生する量子化
雑音は直流からナイキスト周波数までの間にほぼ均一に
分布し、量子化ビット数が等しい場合にはサンプリング
周波数に無関係に雑音電力の総和、すなわち周波数を横
軸に取り、雑音電力を縦軸に取った時の面積は一定とな
る。このためサンプリング周波数を実際にA/D変換器
が変換のために必要とする帯域よりもはるかに高い周波
数に設定する、すなわちオーバサンプリングすれば広い
周波数範囲に量子化雑音が分布し、特定の周波数範囲の
量子化雑音の成分を減らすことができる。そしてその後
にデシメーションフィルタを用いて、周波数を必要とさ
れる信号帯域までデシメーション(間引き)することに
より、信号成分以外の量子化雑音を除去し、高い精度の
S/N特性を取ることが可能となる。The quantization noise generated by the execution of A / D conversion is distributed almost uniformly from DC to the Nyquist frequency, and when the number of quantization bits is equal, the total noise power, that is, regardless of the sampling frequency, that is, The area is constant when the frequency is plotted on the horizontal axis and the noise power is plotted on the vertical axis. Therefore, if the sampling frequency is set to a frequency much higher than the band actually required for conversion by the A / D converter, that is, if oversampling is performed, quantization noise is distributed over a wide frequency range and The component of the quantization noise in the range can be reduced. Then, by using a decimation filter, the frequency is decimated (decimated) to the required signal band to remove the quantization noise other than the signal component, and it is possible to obtain a highly accurate S / N characteristic. Become.
【0004】この原理を用いたものがオーバサンプリン
グA/D変換器であり、一般的なA/D変換器でもオー
バサンプリングを用いることによって本来の性能よりも
精度を向上することができるが、動作速度をサンプリン
グ速度に併せて高速とする必要があり、高精度のD/A
変換器などが必要となり、その実現は必ずしも容易では
ない。The one using this principle is an oversampling A / D converter, and even a general A / D converter can improve accuracy more than its original performance by using oversampling. It is necessary to increase the speed in accordance with the sampling speed, and it is a highly accurate D / A.
A converter or the like is required, which is not always easy to realize.
【0005】このためオーバサンプリングA/D変換器
に用いる実現可能な回路形式としてΔ変調、またはΣΔ
変調などの変調器が採用されている。これらの中でΣΔ
変調器は量子化雑音を高い周波数帯域に押し上げる、す
なわち必要とされる信号帯域の雑音成分を減らし、高い
周波数範囲における雑音成分を大きくするノイズシェー
ピングの性質を持っており、その後段にデシメーション
フィルタを用いて高周波領域における量子化雑音を除去
することによって、S/N特性を改善することができ
る。このノイズシェーピング特性はΣΔ変調器の次数に
依存し、次数が高いほどより急峻なノイズシェーピング
を行うことができ、一般的に二重積分ΣΔ変調器が使用
されている。Therefore, Δ modulation or ΣΔ is used as a feasible circuit format used for the oversampling A / D converter.
Modulators such as modulation are used. Among these ΣΔ
The modulator has the property of noise shaping that pushes the quantization noise into the high frequency band, that is, reduces the noise component in the required signal band and increases the noise component in the high frequency range, and a decimation filter is provided in the subsequent stage. By using it to remove the quantization noise in the high frequency region, the S / N characteristic can be improved. This noise shaping characteristic depends on the order of the ΣΔ modulator. The higher the order, the steeper the noise shaping can be performed, and the double integral ΣΔ modulator is generally used.
【0006】図9は従来の二重積分ΣΔ変調器の構成ブ
ロック図である。この二重積分ΣΔ変調器では、入力信
号Xが入力端子から入力されると、第1の加算器1によ
って入力信号Xと帰還信号Ys との差が取られ、その差
は第1の積分器2によって積分される。その積分結果X
s1から第2の加算器3によって帰還信号Ys が減算さ
れ、その差は第2の積分器4によって積分される。その
積分結果Xs2は量子化器5によってディジタル値として
判定され、出力信号Yとして出力される。FIG. 9 is a block diagram of a conventional double integral ΣΔ modulator. In this double integral ΣΔ modulator, when the input signal X is input from the input terminal, the first adder 1 takes the difference between the input signal X and the feedback signal Y s, and the difference is the first integral. It is integrated by the instrument 2. The integration result X
The feedback signal Y s is subtracted from s1 by the second adder 3, and the difference is integrated by the second integrator 4. The result of integration X s2 is determined as a digital value by the quantizer 5 and output as an output signal Y.
【0007】図9の二重積分ΣΔ変調器の出力信号Yを
Z変換表示を用いて求める。量子化器5で発生する量子
化雑音をQ、遅延器6の特性をZ-1で表わすと第1の加
算器1の出力はThe output signal Y of the double integral ΣΔ modulator of FIG. 9 is obtained by using Z conversion display. When the quantization noise generated in the quantizer 5 is represented by Q and the characteristic of the delay device 6 is represented by Z -1 , the output of the first adder 1 is
【0008】[0008]
【数1】 [Equation 1]
【0009】第1の積分器2の出力はThe output of the first integrator 2 is
【0010】[0010]
【数2】 [Equation 2]
【0011】第2の加算器3の出力はThe output of the second adder 3 is
【0012】[0012]
【数3】 [Equation 3]
【0013】第2の積分器4の出力はThe output of the second integrator 4 is
【0014】[0014]
【数4】 [Equation 4]
【0015】量子化器5の出力はThe output of the quantizer 5 is
【0016】[0016]
【数5】 [Equation 5]
【0017】となり、(1) 〜(4) を(5) に代入してSubstituting (1) to (4) into (5)
【0018】[0018]
【数6】 [Equation 6]
【0019】これを整理して、出力信号はTo summarize this, the output signal is
【0020】[0020]
【数7】 [Equation 7]
【0021】で与えられ、量子化雑音にノイズシェーピ
ング「(1−Z-1)2 」が掛けられていることがわか
る。しかしながら、図9において、帰還信号Ys は出力
信号Yが遅延器6によって遅延され、D/A変換器7に
よってアナログ信号に変換されたものとして第1の加算
器1および第2の加算器3に入力されるが、その信号Y
s は第2の積分器4が積分を終了した後に送られるため
に、1サンプリング周期内に変換を行うためには積分に
要する時間が短くなり、高速動作を可能とする積分器が
必要となる。It can be seen that the quantization noise given by the above is multiplied by the noise shaping "(1-Z -1 ) 2 ". However, in FIG. 9, the feedback signal Y s is obtained by delaying the output signal Y by the delay device 6 and converting it into an analog signal by the D / A converter 7 so that the first adder 1 and the second adder 3 Is input to the
Since s is sent after the second integrator 4 has completed the integration, the time required for the integration is shortened in order to perform conversion within one sampling period, and an integrator that enables high-speed operation is required. ..
【0022】この問題を解決するための変調器として従
来二次遅れ二重積分ΣΔ変調器が用いられている。その
構成ブロック図を図10に示す。同図においては、それ
ぞれ遅延器が信号ルートに挿入された第1の積分器9、
および第2の積分器11が用いられ、第1の積分器9お
よび第2の積分器11の積分結果がそれぞれ次のサイク
ル、および次の次のサイクルで決定されるために、積分
に要する時間を充分に取ることができる。また第1の積
分器9の前には増幅度 0.5を持つ第1の増幅器8、第2
の積分器11の前には増幅度 2.0を持つ第2の増幅器1
0が設けられる。As a modulator for solving this problem, a second-order lag double integral ΣΔ modulator is conventionally used. The block diagram of the configuration is shown in FIG. In the figure, a first integrator 9 in which a delay device is inserted in the signal route,
And the second integrator 11 are used, and the time required for the integration to determine the integration results of the first integrator 9 and the second integrator 11 in the next cycle and the next next cycle, respectively. Can be taken sufficiently. Also, in front of the first integrator 9, the first amplifier 8 having the amplification degree of 0.5 and the second amplifier
In front of the integrator 11 of the second amplifier 1 with an amplification factor of 2.0
0 is provided.
【0023】図10において、図9に対すると同様にし
て出力信号Yを求める。第1の積分器9への入力Aは第
1の増幅器8の増幅度を考慮して次の(8) 式、出力Xs1
は(9) 式で与えられる。In FIG. 10, the output signal Y is obtained in the same manner as in FIG. In consideration of the amplification degree of the first amplifier 8, the input A to the first integrator 9 is the following expression (8), the output X s1
Is given by equation (9).
【0024】[0024]
【数8】 [Equation 8]
【0025】[0025]
【数9】 [Equation 9]
【0026】また第2の積分器11への入力Bは次の(1
0)式、出力Xs2は(11)式で与えられ、量子化器5の出力
Yは(5) 式と同じとなる。The input B to the second integrator 11 is the following (1
The expression (0) and the output X s2 are given by the expression (11), and the output Y of the quantizer 5 is the same as the expression (5).
【0027】[0027]
【数10】 [Equation 10]
【0028】[0028]
【数11】 [Equation 11]
【0029】(8) 〜(11)式を(5) 式に代入して整理する
と次式が得られる。By substituting equations (8) to (11) into equation (5) and rearranging, the following equation is obtained.
【0030】[0030]
【数12】 [Equation 12]
【0031】すなわち、二次遅れ二重積分ΣΔ変調器で
は出力信号は2サンプル分遅れるが、ノイズシェーピン
グについては通常の二重積分ΣΔ変調器と同一の効果が
発揮されることになる。That is, although the output signal is delayed by two samples in the second-order lag double integral ΣΔ modulator, the same effect as that of the normal double integral ΣΔ modulator is exhibited in noise shaping.
【0032】[0032]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図9の
二重積分ΣΔ変調器の問題点、すなわち高速動作が可能
な積分器の必要性という問題点を改善するための図10
の二次遅れ二重積分ΣΔ変調器においても、第2の積分
器11の前に増幅度2.0 の第2の増幅器10が設けられ
るために第2の積分器に入力される値が6αB のゲイン
を持つことになり、信号の入力レベルが高い場合には積
分器が飽和し、S/N特性が劣化するという問題点があ
った。However, in order to improve the problem of the double integral ΣΔ modulator of FIG. 9, that is, the need for an integrator capable of high speed operation, FIG.
In the second-order lag double-integral ΣΔ modulator, the value input to the second integrator is 6αB because the second amplifier 10 having the amplification factor of 2.0 is provided in front of the second integrator 11. Therefore, when the signal input level is high, the integrator is saturated and the S / N characteristic is deteriorated.
【0033】本発明は従来の二次遅れ二重積分ΣΔ変調
器における積分器の飽和を緩和し、高い入力レベルでの
S/N特性の劣化を解決することを目的とする。An object of the present invention is to alleviate the saturation of the integrator in the conventional second-order lag double integral ΣΔ modulator and solve the deterioration of the S / N characteristic at a high input level.
【0034】[0034]
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理ブロ
ック図である。同図は入力端子から入力される入力信号
と帰還信号との差を求める第1の加算器14と、信号ル
ートに遅延器を有し、第1の加算器14の減算結果を積
分する第1の積分器15と、第1の積分器15の積分結
果から帰還信号を減算する第2の加算器16と、信号ル
ートに遅延器を有し、第2の加算器16の減算結果を積
分する第2の積分器17と、第2の積分器17の積分結
果を量子化し、出力端子から出力する量子化器18と、
量子化器18の出力をディジタル/アナログ変換して帰
還信号を作成するD/A変換器19とを備え、高い入力
レベルでのS/N特性の劣化を改善するΣΔ変調器の原
理ブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the principle of the present invention. The figure shows a first adder 14 for obtaining a difference between an input signal input from an input terminal and a feedback signal, and a delay device in a signal route, and a first adder 14 for integrating a subtraction result of the first adder 14. Integrator 15, a second adder 16 that subtracts a feedback signal from the integration result of the first integrator 15, and a delay device in the signal route, and integrates the subtraction result of the second adder 16. A second integrator 17, a quantizer 18 that quantizes the integration result of the second integrator 17, and outputs the result from an output terminal;
FIG. 2 is a principle block diagram of a ΣΔ modulator that includes a D / A converter 19 that digitally / analog converts the output of the quantizer 18 to create a feedback signal, and that improves deterioration of the S / N characteristic at a high input level. is there.
【0035】図1において入力端子と第1の加算器14
との間に1.0 以下の増幅度α1 を有する第1の増幅手段
21、D/A変換器19と第1の加算器14との間にα
1 と等しい増幅度β1 を有する第2の増幅手段22、第
1の積分器15と第2の加算器16との間に1.0 の増幅
度α2 を有する第3の増幅手段23、およびD/A変換
器19と第2の加算器16との間に1.0 以下の増幅度β
2 を有する第4の増幅手段24が備えられる。In FIG. 1, the input terminal and the first adder 14
Between the D / A converter 19 and the first adder 14 having the amplification degree α 1 of 1.0 or less between
Second amplifying means 22 having an amplifying degree β 1 equal to 1 , third amplifying means 23 having an amplifying degree α 2 of 1.0 between the first integrator 15 and the second adder 16, and D Between the A / A converter 19 and the second adder 16, an amplification degree β of 1.0 or less
A fourth amplification means 24 having 2 is provided.
【0036】[0036]
【作用】本発明においては、入力端子から入力される入
力信号の信号ルートに設けられる第1の増幅手段21の
増幅度α1 は1.0 以下とされ、また第3の増幅手段23
の増幅度は1.0 とされる。これによって例えば図10に
示したように第2の積分器11の前に設けられる第2の
増幅器10が増幅度2.0 を持つ場合に比べて、第2の積
分器の飽和を大幅に緩和することが可能となる。In the present invention, the amplification degree α 1 of the first amplifying means 21 provided in the signal route of the input signal inputted from the input terminal is 1.0 or less, and the third amplifying means 23 is provided.
The amplification degree of is set to 1.0. As a result, for example, as shown in FIG. 10, the saturation of the second integrator is significantly relaxed as compared with the case where the second amplifier 10 provided in front of the second integrator 11 has an amplification degree of 2.0. Is possible.
【0037】例えば第1の増幅手段21の増幅度α1 と
第2の増幅手段22の増幅度β1 を共に0.25、第4の増
幅手段24の増幅度β2 を0.5 と設定することによっ
て、シミュレーション結果として後述するように、積分
器の飽和を緩和することが可能となる。[0037] For example by setting the amplification degree alpha 1 of the first amplifying means 21 amplifies the degree beta 1 together 0.25 of the second amplifying means 22, the amplification degree beta 2 0.5 of the fourth amplifying means 24, As will be described later as a simulation result, it becomes possible to relax the saturation of the integrator.
【0038】[0038]
【実施例】図2は本発明のオーバサンプリングA/D変
換器用ΣΔ変調器の実施例の構成ブロック図である。同
図において、従来例の図9,10と同じ部分には同じ番
号が付してある。同図を図10の従来例と比較すると、
図10における第1の増幅器8、および第2の増幅器1
0の代わりに、入力端子と第1の加算器1との間に第1
の増幅器31、D/A変換器7と第1の加算器1との間
に第2の増幅器32、第1の積分器9と第2の加算器3
との間に第3の増幅器33、およびD/A変換器7と第
2の加算器3との間に第4の増幅器34が設けられてい
る点が異なっている。2 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a .SIGMA..DELTA. Modulator for an oversampling A / D converter according to the present invention. In the figure, the same parts as those in FIGS. 9 and 10 of the conventional example are given the same numbers. Comparing this figure with the conventional example of FIG.
The first amplifier 8 and the second amplifier 1 in FIG.
Instead of 0, there is a first between the input terminal and the first adder 1.
Second amplifier 32, the first integrator 9 and the second adder 3 between the amplifier 31, the D / A converter 7 and the first adder 1.
And a third amplifier 33 between them and a fourth amplifier 34 between the D / A converter 7 and the second adder 3 are different.
【0039】図2において入力端子から入力されるアナ
ログ信号をX、第1の増幅器31の増幅度をα1 、第2
の増幅器32の増幅度をβ1 =α1 、第3の増幅器33
の増幅度をα2 、第4の増幅器34の増幅度をβ2 、量
子化器5で発生する量子化誤差をQ、遅延器をZ-1で表
わして本発明のΣΔ変調器の出力信号Yを求める。In FIG. 2, the analog signal input from the input terminal is X, the amplification degree of the first amplifier 31 is α 1 , and the second
The amplification degree of the amplifier 32 is β 1 = α 1 , and the third amplifier 33
Is represented by α 2 , the amplification degree of the fourth amplifier 34 is represented by β 2 , the quantization error generated by the quantizer 5 is represented by Q, and the delay device is represented by Z −1. Ask for Y.
【0040】図2において、第1の積分器9への入力A
は次の(13)式で与えられ、出力Xs1は(9) 式と同一とな
る。In FIG. 2, the input A to the first integrator 9 is
Is given by the following equation (13), and the output X s1 is the same as the equation (9).
【0041】[0041]
【数13】 [Equation 13]
【0042】また、第2の積分器11への入力Bは次の
(14)式で与えられ、出力Xs2は(11)式、量子化器5の出
力Yは(5) 式と同一となる。The input B to the second integrator 11 is
The output X s2 is given by the equation (14), and the output Y of the quantizer 5 is the same as the equation (5).
【0043】[0043]
【数14】 [Equation 14]
【0044】(13), (9), (14) および(11)式を(5) 式に
代入して次式を得る。By substituting the equations (13), (9), (14) and (11) into the equation (5), the following equation is obtained.
【0045】[0045]
【数15】 [Equation 15]
【0046】これを整理すると次の(16)式が得られる。By rearranging this, the following expression (16) is obtained.
【0047】[0047]
【数16】 [Equation 16]
【0048】ここでγ=Z-2(α2 β1 −β2 +1)+
Z-1(β2 −2)+1 (16)式でα2 =1.0 とおくと、出力信号YはHere, γ = Z −2 (α 2 β 1 −β 2 +1) +
Z −1 (β 2 −2) +1 If we set α 2 = 1.0 in equation (16), the output signal Y will be
【0049】[0049]
【数17】 [Equation 17]
【0050】ここでγ=Z-2(β1 −β2 +1)+Z-1
(β2 −2)+1 で与えられ、(12)式で与えられる二次遅れ二重積分ΣΔ
変調器の出力信号をγで割った形となっている。Here, γ = Z −2 (β 1 −β 2 +1) + Z −1
Second-order lag double integral ΣΔ given by (β 2 −2) +1 and given by equation (12)
The output signal of the modulator is divided by γ.
【0051】図2の実施例において、第1の増幅器31
の増幅度α1 と第2の増幅器32の増幅度β1 を共に1.
0 以下、第3の増幅器33の増幅度を1.0 、第4の増幅
器34の増幅度β2 を1.0 以下とすることによって、積
分器に動作電圧の限界値を越える信号が入力されるのを
防ぎ、また積分器の飽和を緩和し、S/N特性の劣化を
防ぐことができる。In the embodiment of FIG. 2, the first amplifier 31
The amplification degree α 1 of 1 and the amplification degree β 1 of the second amplifier 32 are both 1.
By setting the amplification factor of the third amplifier 33 to 1.0 and the amplification factor β 2 of the fourth amplifier 34 to 1.0 or less, it is possible to prevent a signal exceeding the limit value of the operating voltage from being input to the integrator. Moreover, the saturation of the integrator can be relaxed and the S / N characteristic can be prevented from being deteriorated.
【0052】図3は本発明のΣΔ変調器の周波数特性で
ある。これは積分器に用いられるオペアンプの利得によ
る積分誤差を加味したものであり、図4の従来の二次遅
れ二重積分ΣΔ変調器の周波数特性と比較すると、1M
Hz以上の高周波領域において特性の違いが見られるもの
の、それ以下の周波数範囲ではほぼ同一の特性が得られ
ている。FIG. 3 shows frequency characteristics of the ΣΔ modulator of the present invention. This takes into account the integration error due to the gain of the operational amplifier used in the integrator. Compared with the frequency characteristic of the conventional second-order lag double integration ΣΔ modulator of FIG.
Although there are differences in the characteristics in the high frequency range above Hz, almost the same characteristics are obtained in the frequency range below that.
【0053】図5は本発明のΣΔ変調器を使用し、後段
にデシメーションフィルタを用いたオーバサンプリング
A/D変換器のS/N特性を示す。ΣΔ変調器の後段に
設けられるデシメーションフィルタによって信号帯域以
外の高周波領域の雑音は除去されるために、図6に示し
た従来の二次遅れ二重積分ΣΔ変調器を用いた場合と同
様のS/N特性が得られている。FIG. 5 shows the S / N characteristics of an oversampling A / D converter using the ΣΔ modulator of the present invention and a decimation filter in the latter stage. Since noise in a high frequency region other than the signal band is removed by a decimation filter provided after the ΣΔ modulator, the same S as in the case of using the conventional second-order lag double integral ΣΔ modulator shown in FIG. / N characteristic is obtained.
【0054】次に各増幅器の増幅度を変化させた場合の
シミュレーション結果を図7,8を用いて説明する。図
7は積分器に用いられるオペアンプの利得を54dBとした
場合の、基本型と応用型とにおけるS/N値と各積分
器の出力値を、入力信号のレベルを変化させて求めた結
果を示している。ここで基本型は従来の二次遅れ二重積
分ΣΔ変調器と同様の特性を持たせるため第1、第2の
増幅器の増幅度α1 =β1 を共に0.5、第3の増幅器の
増幅度α2 を図2の説明とは異なるが2.0 、また第4の
増幅器の増幅度β2 を同様に図2と異なり2.0 としたも
のであり、また応用型はα1 =β1 を0.25、α2 を1.
0 、β2 を0.5 とした場合の結果である。同図において
は入力レベル-3.1dBで基本型のS/Nの値が応用型よ
り劣化しており、その原因は積分器の飽和の影響と考え
られる。すなわち、シミュレーションにおいては積分器
の出力に対して飽和を表わすようなクリップを施してあ
るために、積分器の出力が大きいとその出力がクリップ
され、本来の出力値と大きな誤差を生じてS/N値の劣
化が生じるものと考えられる。Next, the simulation result when the amplification degree of each amplifier is changed will be described with reference to FIGS. FIG. 7 shows the results obtained by changing the input signal level for the S / N value in the basic type and the applied type and the output value of each integrator when the gain of the operational amplifier used in the integrator is 54 dB. Shows. Here, the basic type has the same amplification factor α 1 = β 1 of the first and second amplifiers as 0.5 and the amplification factor of the third amplifier in order to have the same characteristics as the conventional second-order lag double integration ΣΔ modulator. Although α 2 is 2.0, which is different from the description in FIG. 2, and the amplification factor β 2 of the fourth amplifier is also 2.0, which is different from FIG. 2, and α 1 = β 1 is 0.25 and α 2 is the applied type. 2 to 1.
This is the result when 0 and β 2 are set to 0.5. In the figure, the S / N value of the basic type is deteriorated at the input level of -3.1 dB compared with the applied type, and the cause is considered to be the influence of the saturation of the integrator. That is, in the simulation, the output of the integrator is clipped so as to indicate saturation, so that when the output of the integrator is large, the output is clipped, and a large error occurs from the original output value, resulting in S / S. It is considered that the N value is deteriorated.
【0055】図8はオペアンプの利得を可変とした場合
の応用型と応用型とのシミュレーション結果の比較
を示している。ここで応用型ではα1 =β1 =0.25、
α2 =1.0 、β2 =0.6 が用いられている。同図による
と、応用型ではS/Nの値の劣化を伴わずに、応用型
よりも積分器の出力値をさらに小さくできることが分
かる。FIG. 8 shows a comparison of simulation results between the application type and the application type when the gain of the operational amplifier is variable. Here, in the applied type, α 1 = β 1 = 0.25,
α 2 = 1.0 and β 2 = 0.6 are used. According to the figure, it can be seen that the output value of the integrator can be further reduced in the applied type without deterioration of the S / N value as compared with the applied type.
【0056】図7,8においては第1の増幅器と第2の
増幅器の増幅度α1=β1 を共に0.25とした場合を応用
型,として説明したが、α1 =β1 =0.5 の場合に
ついてもシミュレーションを行っており、その結果はα
1 =β1 =0.25の場合と同様となったために図2の実施
例においてα1 とβ1 の値を共に1.0 以下として説明し
た。In FIGS. 7 and 8, the case where both the amplification degrees α 1 = β 1 of the first amplifier and the second amplifier are set to 0.25 is explained as an application type, but the case of α 1 = β 1 = 0.5 We also conducted a simulation for
Since it is the same as in the case of 1 = β 1 = 0.25, the values of α 1 and β 1 are both set to 1.0 or less in the embodiment of FIG.
【0057】またα1 とβ1 との値が等しくない場合に
は、S/N特性がα1 =β1 の場合に比べて劣化するこ
とが判明した。すなわちα1 =β1 =0.25の場合、入力
レベル -20dBでS/Nが 64.3596dB、 -40dBで44.1897d
B となったのに対して、α1 =0.25、β1 =0.5 の場合
には入力レベル -20dBでS/Nが 63.5396dB、-40dBで4
3.0664dBという結果か得られた。これは二次のΣΔ変調
器において、第1の積分器が2の積分器よりもS/N特
性に対して大きな影響を与えるためと考えられる。It was also found that when the values of α 1 and β 1 are not equal, the S / N characteristic is deteriorated as compared with the case of α 1 = β 1 . That is, when α 1 = β 1 = 0.25, the S / N is 64.3596 dB at the input level -20 dB, and 44.1897d at the input level -40 dB.
On the other hand, when α 1 = 0.25 and β 1 = 0.5, the S / N is 63.5396 dB at -20 dB and 4 at -40 dB when α 1 = 0.25 and β 1 = 0.5.
The result was 3.0664 dB. This is considered to be because, in the second-order ΣΔ modulator, the first integrator has a greater influence on the S / N characteristic than the second integrator.
【0058】[0058]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
ればオーバサンプリングA/D変換器用ΣΔ変調器にお
いて積分器の動作電圧の限界値を越える信号が積分器に
入力されるのを防ぎ、また積分器の飽和を緩和し、A/
D変換器におけるS/N特性の結果を改善することがで
き、A/D変換器の特性向上に寄与するところが大き
い。As described above in detail, according to the present invention, in the ΣΔ modulator for the oversampling A / D converter, the signal exceeding the limit value of the operating voltage of the integrator is prevented from being input to the integrator. , Also relaxes the saturation of the integrator,
The result of the S / N characteristic in the D converter can be improved, and it largely contributes to the improvement of the characteristic of the A / D converter.
【図1】本発明の原理ブロック図である。FIG. 1 is a principle block diagram of the present invention.
【図2】本発明のオーバサンプリングA/D変換用ΣΔ
変調器の実施例の構成を示すブロック図である。FIG. 2 ΣΔ for oversampling A / D conversion of the present invention
It is a block diagram which shows the structure of the Example of a modulator.
【図3】本発明のΣΔ変調器の周波数特性を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing frequency characteristics of a ΣΔ modulator of the present invention.
【図4】従来の二次遅れ二重積分ΣΔ変調器の周波数特
性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing frequency characteristics of a conventional second-order delay double integral ΣΔ modulator.
【図5】本発明のΣΔ変調器を用いたオーバサンプリン
グA/D変換器のS/N特性のシミュレーション結果を
示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a simulation result of S / N characteristics of an oversampling A / D converter using a ΣΔ modulator of the present invention.
【図6】従来の二次遅れ二重積分ΣΔ変調器を用いたオ
ーバサンプリングA/D変換器のS/N特性のシミュレ
ーション結果を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a simulation result of S / N characteristics of an oversampling A / D converter using a conventional second-order lag double integration ΣΔ modulator.
【図7】各増幅器の増幅度を変化させた場合のシミュレ
ーション結果を示す図(その1)である。FIG. 7 is a diagram (No. 1) showing a simulation result when the amplification degree of each amplifier is changed.
【図8】各増幅器の増幅度を変化させた場合のシミュレ
ーション結果を示す図(その2)である。FIG. 8 is a diagram (No. 2) showing a simulation result when the amplification degree of each amplifier is changed.
【図9】従来の二重積分ΣΔ変調器の構成を示すブロッ
ク図である。FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a conventional double integral ΣΔ modulator.
【図10】従来の二次遅れ二重積分ΣΔ変調器の構成を
示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a conventional second-order delay double integral ΣΔ modulator.
1,14 第1の加算器 3,16 第2の加算器 5,18 量子化器 7,19 D/A変換器 9,15 第1の積分器 11,17 第2の積分器 21 第1の増幅手段 22 第2の増幅手段 23 第3の増幅手段 24 第4の増幅手段 31 第1の増幅器 32 第2の増幅器 33 第3の増幅器 34 第4の増幅器 1,14 1st adder 3,16 2nd adder 5,18 Quantizer 7,19 D / A converter 9,15 1st integrator 11,17 2nd integrator 21 1st Amplifying means 22 Second amplifying means 23 Third amplifying means 24 Fourth amplifying means 31 First amplifier 32 Second amplifier 33 Third amplifier 34 Fourth amplifier
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 氏家 浩幸 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Hiroyuki Ujiie 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Fujitsu Limited
Claims (5)
差を求める第1の加算器(14)と、該第1の加算器
(14)の出力を積分する、信号ルートに遅延器を有す
る第1の積分器(15)と、該第1の積分器(15)の
出力と該帰還信号との差を求める第2の加算器(16)
と、該第2の加算器(16)の出力を積分する、信号ル
ートに遅延器を有する第2の積分器(17)と、該第2
の積分器(17)の出力を量子化し、該量子化結果を出
力端子から出力する量子化器(18)と、該量子化器
(18)の出力をD/A変換して該帰還信号を作成する
D/A変換器(19)とを備えたΣΔ変調器において、 該入力端子と第1の加算器(14)との間に1.0 以下の
増幅度α1を有する第1の増幅手段(21)を、 該D/A変換器(19)と第1の加算器(14)との間
に該α1 と等しい増幅度β1 を有する第2の増幅手段
(22)を、 該第1の積分器(15)と第2の加算器(16)との間
に 1.0の増幅度α2 を有する第3の増幅手段(23)
を、 該D/A変換器(19)と第2の加算器(16)との間
に 1.0以下の増幅度β 2 を有する第4の増幅手段(2
4)を備えたことを特徴とするオーバサンプリングA/
D変換器用ΣΔ変調器。1. An input signal from an input terminal and a feedback signal
A first adder (14) for obtaining a difference, and the first adder
Integrates the output of (14), and has a delay device in the signal route
The first integrator (15), and the first integrator (15)
Second adder (16) for obtaining the difference between the output and the feedback signal
And a signal rule for integrating the output of the second adder (16).
A second integrator (17) having a delay device in the
Quantize the output of the integrator (17) and output the quantization result.
And a quantizer (18) for outputting from the input terminal
The output of (18) is D / A converted to create the feedback signal.
In a ΣΔ modulator including a D / A converter (19), a value of 1.0 or less is provided between the input terminal and the first adder (14).
Amplification degree α1A first amplifying means (21) having: between the D / A converter (19) and the first adder (14)
To the α1Gain β equal to1Second amplifying means having
(22) between the first integrator (15) and the second adder (16)
A gain of 1.02Third amplifying means (23) having
Between the D / A converter (19) and the second adder (16)
Amplitude β less than 1.0 2A fourth amplifying means (2
Oversampling A / characterized by having 4)
ΣΔ modulator for D converter.
が、前記ΣΔ変調器の後段にデシメーションフィルタを
備えたことを特徴とする請求項1記載のオーバサンプリ
ングA/D変換器用ΣΔ変調器。2. The ΣΔ modulator for an oversampling A / D converter according to claim 1, wherein the oversampling A / D converter includes a decimation filter at a stage subsequent to the ΣΔ modulator.
0.5 とすることを特徴とする請求項1記載のオーバサン
プリングA/D変換器用ΣΔ変調器。3. The amplification factors α 1 = β 1 = 0.25, β 2 =
2. The .SIGMA..DELTA. Modulator for an oversampling A / D converter according to claim 1, wherein the value is 0.5.
0.6 とすることを特徴とする請求項1記載のオーバサン
プリングA/D変換器用ΣΔ変調器。4. The amplification factors α 1 = β 1 = 0.25, β 2 =
The ΣΔ modulator for an oversampling A / D converter according to claim 1, wherein the value is 0.6.
とを特徴とする請求項1記載のオーバサンプリングA/
D変換器用ΣΔ変調器。5. The oversampling A / according to claim 1, wherein the amplification factor is α 1 = β 1 = 0.5.
ΣΔ modulator for D converter.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32201091A JPH05160735A (en) | 1991-12-05 | 1991-12-05 | Sigmadelta modulator for oversampling a/d converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32201091A JPH05160735A (en) | 1991-12-05 | 1991-12-05 | Sigmadelta modulator for oversampling a/d converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05160735A true JPH05160735A (en) | 1993-06-25 |
Family
ID=18138916
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32201091A Withdrawn JPH05160735A (en) | 1991-12-05 | 1991-12-05 | Sigmadelta modulator for oversampling a/d converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05160735A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07162312A (en) * | 1993-12-07 | 1995-06-23 | Nec Corp | Noise shaper |
-
1991
- 1991-12-05 JP JP32201091A patent/JPH05160735A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH07162312A (en) * | 1993-12-07 | 1995-06-23 | Nec Corp | Noise shaper |
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