JPH0653829A - Oversampling a/d converter - Google Patents

Oversampling a/d converter

Info

Publication number
JPH0653829A
JPH0653829A JP20634792A JP20634792A JPH0653829A JP H0653829 A JPH0653829 A JP H0653829A JP 20634792 A JP20634792 A JP 20634792A JP 20634792 A JP20634792 A JP 20634792A JP H0653829 A JPH0653829 A JP H0653829A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
forward path
clock
output
phase
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.)
Granted
Application number
JP20634792A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3000792B2 (en
Inventor
Hiroaki Kimuro
浩昭 木室
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC 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 NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP4206347A priority Critical patent/JP3000792B2/en
Publication of JPH0653829A publication Critical patent/JPH0653829A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3000792B2 publication Critical patent/JP3000792B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

PURPOSE:To suppress a jitter noise and to attain a high SN ratio. CONSTITUTION:This oversampling A/D converter has the 1st forward pass circuit 3, the 2nd forward pass circuit 4, a judging circuit 5, a digital PLL 6, a selector 7, and a feedback loop and constituted so as to measure a change in the quantized output of a sigma-delta type noise shaper in both cases executing and not executing phase shift in each execution of phase shift in the PLL 6. Since the probability of a sharp inclination in an analog input signal is high when a change is generated in the measurement, a phase shifting position is changed, and since the probability of a moderate inclination in the input signal is high when there is no change on the contrary, the phase shift is effectively controlled.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はオーバーサンプリングA
/D変換器に関し、特に通信分野等において用いられ、
しかもデジタルPLLの発生する量子化ジッターがサン
プリングクロックに重畳されるような用途におけるSN
比の悪化を改善するのに適したオーバーサンプリングA
/D変換器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to oversampling A.
A / D converter, especially used in the field of communication,
Moreover, the SN in the application where the quantizing jitter generated by the digital PLL is superimposed on the sampling clock.
Oversampling A suitable for improving ratio deterioration
/ D converter.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、Σ−△型と呼ばれるオーバーサン
プリングA/D変換器は、積分器や量子化器(電圧比較
器)および帰還D/A変換回路等で形成するフィードバ
ックループを備え、積分器により量子化信号を帰還する
D/A変換器の出力と入力信号との差を積分し、量子化
器で積分値を量子化することにより、量子化雑音のうち
十分低い周波数での成分を抑圧するようにしている。逆
に、高い周波数の雑音成分が増加する特徴を生かし、後
段のデジタルフィルタと組み合わせて高いS/N比を稼
ぐことができる。それ故、かかるA/D変換器はデジタ
ル信号処理用LSIのフロントエンドとして適してい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, an Σ-Δ type oversampling A / D converter has a feedback loop formed by an integrator, a quantizer (voltage comparator), a feedback D / A conversion circuit, etc. The difference between the output of the D / A converter for feeding back the quantized signal and the input signal is integrated by the quantizer, and the integrated value is quantized by the quantizer. I try to suppress it. On the contrary, it is possible to obtain a high S / N ratio by combining with a digital filter in the latter stage by taking advantage of the feature that the noise component of high frequency increases. Therefore, such an A / D converter is suitable as a front end for a digital signal processing LSI.

【0003】一方、デジタル型位相同期発振器(DPL
L)はPLLの構成要素を全デジタル化するものであ
り、無調整化および小型化を実現でき、LSI化を図る
うえでの重要な回路となっている。しかし、位相制御を
デジタル的に行うことに起因して生じる量子化ジッタを
必然的に含むため、通信用LSIの同期化制御などに用
いた場合、LSI内部で同期化クロックにジッタが重畳
する。このため、データモデム系の信号処理LSIにお
いては、前述したΣ−△型オーバーサンプリングA/D
変換器のサンプリングクロックをこのデジタルPLLに
よって外部信号同期させることが必要になる。
On the other hand, a digital type phase locked oscillator (DPL)
L) is a circuit in which all the constituent elements of the PLL are digitalized, and it is possible to realize non-adjustment and downsizing, and it is an important circuit for realizing an LSI. However, since it necessarily includes quantized jitter caused by digitally performing phase control, when used for synchronization control of a communication LSI, jitter is superimposed on the synchronization clock inside the LSI. Therefore, in the signal processing LSI of the data modem system, the above-mentioned Σ-Δ type oversampling A / D
It is necessary to synchronize the sampling clock of the converter with an external signal by this digital PLL.

【0004】図6(a),(b)はそれぞれ従来の一例
を示すオーバーサンプリングA/D変換器の構成図およ
びそこに用いるDPLLの構成図である。図6(a)に
示すように、従来のオーバーサンプリングA/D変換器
は、量子化信号を帰還するためのD/A変換部2と、こ
のD/A変換部2の出力とアナログ信号入力端子AIN
からの入力信号との差をとるためのアナログ差分器1
と、フィードバックループ中のデジタル積分器9とを備
えている。この積分器9は、予測型のノイズシェーパー
にのみ用いられる。また、従来のA/D変換器は入力容
量Ciおよび積分容量Csを有する積分器と、この積分
器の演算増幅器23と、この演算増幅器23の出力電圧
を基準電圧と比較する電圧比較器(量子化器)24と、
クロックφ1の負エッジをトリガとするラッチ25と、
デジタル遅延器8と、クロックφ2がHレベルの時にオ
ン状態になるスイッチSWφ2と、クロックφ1がHレ
ベルの時にオン状態になるスイッチSWφ1とを有し、
ラッチ25の出力がデジタル・ビットストリーム出力D
OUTに出力される。
FIGS. 6A and 6B are a block diagram of an oversampling A / D converter and a DPLL used therein, respectively, showing a conventional example. As shown in FIG. 6A, the conventional oversampling A / D converter includes a D / A conversion unit 2 for feeding back a quantized signal, an output of the D / A conversion unit 2 and an analog signal input. Terminal AIN
Analog differencer 1 for taking the difference from the input signal from
And a digital integrator 9 in the feedback loop. This integrator 9 is used only for a prediction type noise shaper. Further, the conventional A / D converter includes an integrator having an input capacitance Ci and an integration capacitance Cs, an operational amplifier 23 of the integrator, and a voltage comparator (quantum quantum comparator) that compares an output voltage of the operational amplifier 23 with a reference voltage. 24),
A latch 25 triggered by the negative edge of the clock φ1,
The digital delay unit 8 has a switch SWφ2 that is turned on when the clock φ2 is at H level, and a switch SWφ1 that is turned on when the clock φ1 is at H level.
The output of the latch 25 is the digital bit stream output D
It is output to OUT.

【0005】また、図6(b)に示すように、DPLL
は外部リファレンスクロック入力端子RCLKに接続さ
れ且つ位相の進み/遅れを量子化してそれぞれパルス出
力するデジタル位相比較器14aと、この比較器14a
から入力した位相の進み/遅れ量にもとずいて位相シフ
トを制御する位相シフト制御回路15aと、安定化され
たマスタクロック発振器20と、分周比可変の位相シフ
タ18aと、(1/N)分周器22と、2相クロック発
生回路28とから構成される。上述したDPLLは、外
部非同期クロック入力信号RCLKと、マスタ周波数発
振器20の出力を分周比可変の位相シフタ18aおよび
分周器22によって分周したクロックとの位相比較をデ
ィジタル位相比較器14aで行う。しかる後、この比較
器14aから2値または多値に量子化された出力を受
け、位相シフト制御回路15aでタイミングをはかるこ
とにより制御信号に対しマスタクロック位相の進相、遅
相制御を行う。しかるに、デジタルVCOは固定周波数
発振器の出力を分周比可変の位相シフタ18aで受けて
パルスを挿入または除去する方式であり、発振器の周波
数は位相制御の量子化値を小さくするために、十分大き
な周波数に設定される。この位相シフタ18aの出力ク
ロックはゲート回路としての2相クロック発生回路28
により重なりのない2相クコックφ1,φ2を作り、サ
ンプリングクロックとして出力される。
Further, as shown in FIG. 6B, the DPLL
Is a digital phase comparator 14a connected to an external reference clock input terminal RCLK, which quantizes phase lead / lag and outputs a pulse respectively, and this comparator 14a.
A phase shift control circuit 15a that controls the phase shift based on the amount of phase lead / lag input from, a stabilized master clock oscillator 20, a variable frequency division ratio phase shifter 18a, (1 / N ) A frequency divider 22 and a two-phase clock generation circuit 28. In the above-described DPLL, the digital phase comparator 14a performs a phase comparison between the external asynchronous clock input signal RCLK and the clock obtained by dividing the output of the master frequency oscillator 20 by the variable frequency division ratio phase shifter 18a and the frequency divider 22. . Thereafter, the output quantized into a binary value or a multivalued value is received from the comparator 14a, and the phase shift control circuit 15a adjusts the timing to carry out advance or delay control of the master clock phase with respect to the control signal. However, the digital VCO is a system in which the output of the fixed frequency oscillator is received by the phase shifter 18a having a variable frequency division ratio and the pulse is inserted or removed, and the frequency of the oscillator is sufficiently large in order to reduce the quantized value of the phase control. Set to frequency. The output clock of the phase shifter 18a is a two-phase clock generation circuit 28 as a gate circuit.
The two-phase cocks φ1 and φ2 that do not overlap with each other are created by and are output as the sampling clock.

【0006】上述したDPLLからサンプリングクロッ
クφ1,φ2を供給されるオーバーサンプリングA/D
変換器は、スイッチSWφ1にφ1クロック、スイッチ
SWφ2にφ2クロックをそれぞれ入力するスイッチキ
ャパシタ(SC)積分器と、電圧比較器(量子化器)2
4と、デジタル積分器9および帰還D/A変換部2とで
フィードバックループを形成している。そこで、量子化
信号の積分値を帰還するD/A変換部2の出力と入力信
号AINとの差をアナログ差分器1でとり、SC積分器
で再び積分する。また、量子化器はこの積分値を量子化
する構造を持つ。従って、ビットストリーム出力DOU
Tにおいては、量子化雑音のうち十分低い周波数成分を
抑圧し、逆に高い周波数の雑音成分が増加する。この特
徴を生かし、後段のデジタルフィルタ(図示省略)と組
み合わせることにより、高いS/N比を稼ぐことができ
る。
Oversampling A / D supplied with sampling clocks φ1 and φ2 from the above-mentioned DPLL
The converter includes a switch capacitor (SC) integrator that inputs a φ1 clock to the switch SWφ1 and a φ2 clock to the switch SWφ2, and a voltage comparator (quantizer) 2
4, the digital integrator 9 and the feedback D / A converter 2 form a feedback loop. Therefore, the difference between the output of the D / A converter 2 for feeding back the integrated value of the quantized signal and the input signal AIN is taken by the analog differentiator 1 and integrated again by the SC integrator. Further, the quantizer has a structure for quantizing the integrated value. Therefore, the bitstream output DOU
At T, sufficiently low frequency components of the quantization noise are suppressed, and conversely, high frequency noise components increase. By utilizing this feature and combining it with a digital filter (not shown) in the subsequent stage, a high S / N ratio can be obtained.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のオーバ
ーサンプリングA/D変換器は、サンプリングクロック
にジッターが重畳した場合、ジッターによる発生ノイズ
はアナログ入力信号のスルーレイトによって決定され
る。従って、入力信号が正弦波の場合には、位相が90
°ずれた余弦(コサイン)波の量子化雑音が発生する。
In the conventional oversampling A / D converter described above, when jitter is superimposed on the sampling clock, the noise generated by the jitter is determined by the slew rate of the analog input signal. Therefore, when the input signal is a sine wave, the phase is 90
Quantization noise of the cosine wave with a shift is generated.

【0008】一般に、アナログ入力信号をV(t)=A
・Sin(2πft)とし、平均ジッター量を△tとす
ると、入力信号の傾きの自乗平均値と△tとの積がジッ
ターによる電圧エラーの実効値となる。それ故、かかる
関係は、
Generally, the analog input signal is V (t) = A
If Sin (2πft) and the average jitter amount are Δt, the product of the root mean square value of the slope of the input signal and Δt is the effective value of the voltage error due to the jitter. Therefore, such a relationship is

【0009】 [0009]

【0010】と表される。It is expressed as

【0011】すなわち、アナログ入力信号電圧の傾斜
と、ジッターによるノイズ電圧との間には明確に正の相
関関係が存在する。上述した従来例において、デジタル
PLLの位相シフトのタイミグは、アナログ入力信号と
まったく関係なく、位相比較後のサンプリングクロック
か、それに類する任意のタイミングかで行っている。そ
のために、発生するジッターノイズは入力信号と強い相
関をもつようになり、Σ−△型のA/D変換器の場合の
ノイズシェーピングでは抑圧できないことになる。従っ
て、SN比特性はこのジッター雑音によって頭打ちにな
る。
That is, there is a clear positive correlation between the slope of the analog input signal voltage and the noise voltage due to jitter. In the above-mentioned conventional example, the timing of the phase shift of the digital PLL is performed at the sampling clock after the phase comparison or at an arbitrary timing similar thereto, regardless of the analog input signal. Therefore, the generated jitter noise has a strong correlation with the input signal, and cannot be suppressed by the noise shaping in the case of the Σ-Δ type A / D converter. Therefore, the SN ratio characteristic reaches a ceiling due to this jitter noise.

【0012】また、デジタルPLLにおいて外部非同期
入力クロックが周波数オフセットを持つ場合には、定常
位相誤差が発生するため、ジッター雑音は定常的に発生
するようになる。これに対し、デジタルPLLのループ
フィルタを2次以上の極をもつデジタルフィルタで構成
することにより定常位相誤差を発生させないA/D変換
器もあるが、位相比較器以下のハードウエアが多値化す
るため、ハードウエア規模の大幅な増大につながる。
Further, when the external asynchronous input clock has a frequency offset in the digital PLL, a stationary phase error occurs, so that the jitter noise is constantly generated. On the other hand, there is an A / D converter that does not generate a steady phase error by configuring the loop filter of the digital PLL with a digital filter having a second-order or higher pole, but the hardware below the phase comparator is multi-valued. Therefore, it leads to a large increase in hardware scale.

【0013】従って、従来のデジタルPLL回路を含む
オーバーサンプリングA/D変換器によるモデムアナロ
グフロントエンドでは、高いSN比特性を適度な回路規
模で実現することができないという欠点がある。
Therefore, in the modem analog front end using the oversampling A / D converter including the conventional digital PLL circuit, there is a drawback that a high SN ratio characteristic cannot be realized with an appropriate circuit scale.

【0014】本発明の目的は、かかる高いSN比特性を
適度な回路規模で実現することのできるオーバーサンプ
リングA/D変換器を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide an oversampling A / D converter which can realize such a high SN ratio characteristic with an appropriate circuit scale.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明のオーバーサンプ
リングA/D変換器は、デジタルPLLによって外部非
同期クロックに位相同期させたクロックをサンプリング
クロックに用いるオーバーサンプリグA/D変換器にお
いて、同期確立後の定常動作状態における位相偏差に対
してあらかじめ定められた位相補正タイミングで位相補
正を加えた第1のクロックおよび位相シフトを加えてな
い第2のクロックを出力するデジタルPLL回路と、各
々アナログ積分器,量子化器及びラッチ回路を備え且つ
それぞれ前記第1および第2のクロックによって動作す
る第1および第2のフォワードパス回路と、前記第1お
よび第2のフォワードパス回路の出力のうちどちらかを
選択し量子化出力とする選択回路と、前記デジタルPL
L回路の位相補正動作により前記第1および第2のフォ
ワードパス回路の量子化出力結果が異なるときには前記
デジタルPLL回路の位相補正タイミングが不適切であ
ると判定し、前記第1のフォワードパス回路の積分結果
を前記第2のフォワードパス回路の積分結果に等しくな
るように修正し且つ前記選択回路の出力として前記第2
のフォワードパス回路の量子化出力を選択するととも
に、前記デジタルPLL回路における前記第1のクロッ
クの位相を前記第2のクロックに等しくなるように位相
を修正する一方、前記第1および第2のフォワードパス
回路の量子化出力結果が同一であるときには前記デジタ
ルPLL回路の位相補正タイミングが適切であると判断
し、前記第2のフォワードパス回路の積分結果を前記第
1のフォワードパス回路の積分結果に等しくなるように
修正し且つ前記選択回路の出力として前記第1のフォワ
ードパス回路の出力を選択するとともに、前記デジタル
PLL回路における前記第2のクロックの位相を前記第
1のクロックに等しくなるように位相を修正するという
動作を行う制御回路とを有して構成される。
SUMMARY OF THE INVENTION An oversampling A / D converter of the present invention is an oversampling A / D converter that uses a clock whose phase is synchronized with an external asynchronous clock by a digital PLL as a sampling clock. A digital PLL circuit that outputs a first clock that has been phase-corrected at a predetermined phase-correction timing and a second clock that has not been phase-shifted with respect to a phase deviation in a subsequent steady operation state, and an analog integration circuit for each of them. And a quantizer, and a latch circuit, and one of the first and second forward path circuits that operate according to the first and second clocks respectively, and the output of the first and second forward path circuits Selecting circuit for selecting and outputting the quantized output, and the digital PL
When the quantized output results of the first and second forward path circuits differ due to the phase correction operation of the L circuit, it is determined that the phase correction timing of the digital PLL circuit is inappropriate, and the first forward path circuit The integration result is modified so as to be equal to the integration result of the second forward path circuit, and the second result is used as the output of the selection circuit.
Selecting the quantized output of the forward path circuit of the digital PLL circuit and correcting the phase of the first clock in the digital PLL circuit so as to be equal to the second clock, while the first and second forward circuits are When the quantized output result of the pass circuit is the same, it is determined that the phase correction timing of the digital PLL circuit is appropriate, and the integration result of the second forward path circuit is set to the integration result of the first forward path circuit. So that the output of the first forward path circuit is selected as the output of the selection circuit and the phase of the second clock in the digital PLL circuit is made equal to the first clock. And a control circuit that performs an operation of correcting the phase.

【0016】また、本発明のオーバーサンプリングA/
D変換器は、デジタルPLLによって外部非同期クロッ
クに位相同期させたクロックをサンプリングクロックに
用いるオーバーサンプリングA/D変換器において、ロ
ックイン後の定常動作状態における位相誤差に追従して
位相シフト動作を加えられる第1のサンプリングクロッ
クおよび追従のための位相シフトを加えてない第2のサ
ンプリングクロックを位相制御するデジタルPLL回路
と、各々アナログ積分器,量子化器およびラッチ回路を
備え、これらが、前記第1および第2のサンプリングク
ロックによって独立に動作するとともに、前記位相シフ
ト動作が加わらないタイミングでは前記第1および第2
のサンプリングクロックが完全に重なるため同じ出力を
得て1つのシグマデルタ変調器として動作し、前記位相
シフト動作が加わるタイミングでは前記第1および第2
のサンプリングクロックそれぞれのセトリング時におけ
る積分結果と量子化結果を出力するように前記第1のサ
ンプリングクロックによって動作する第1のフォワード
パス回路および前記第2のサンプリングクロックによっ
て動作する第2のフォワードパス回路と、前記位相シフ
トの動作によって前記第1および第2のフォワードパス
回路から出力された量子化結果が異なる場合に位相シフ
トの実施タイミングとして不適であると判定し、前記位
相シフトを実施した前記第1のフォワードパス回路の積
分結果を前記第2のフォワードパス回路の積分結果に合
わせるように修正して前記第2のフォワードパス回路の
量子化値を選択して出力し、逆に前記第1および第2の
フォワードパス回路から出力された量子化結果が同一で
あれば前記位相シフトを実施するタイミングとして有効
と判定し、前記位相シフトを実施しなかった前記第2の
フォワードパス回路の積分結果を前記第1のフォワード
パス回路の積分結果に合わせるように修正して前記第1
のフォワードパス回路の量子化値を選択して出力するた
めの選択回路と、前記位相シフトの実施タイミングとし
て不適であると前記選択回路によって判定した場合、前
記デジタルPLL回路が前記第1のサンプリングクロッ
クに対して遅れまたは進みシフトを実施してから1サン
プリング周期以内に前記第1のサンプリンググロックに
対して進みまたは遅れの修正シフトを行い、逆に前記位
相シフトの実施タイミングとして有効と判定した場合、
前記デジタルPLL回路が前記第1のサンプリングクロ
ックに対して遅れまたは進みシフトを実施してから1サ
ンプリング周期以内に前記第2のサンプリングクロック
に対して遅れまたは進みの追従シフトを行った後次の位
相シフトタイミングまで前記第1および第2のフォワー
ドパス回路を同期動作させるための制御を行う制御回路
とを有して構成される。
Further, the oversampling A /
The D converter is an oversampling A / D converter that uses a clock synchronized in phase with an external asynchronous clock by a digital PLL as a sampling clock, and adds a phase shift operation following a phase error in a steady operation state after lock-in. A digital PLL circuit that controls the phase of the first sampling clock and the second sampling clock that has not been subjected to a phase shift for tracking, and an analog integrator, a quantizer, and a latch circuit, respectively. It operates independently by the first and second sampling clocks, and at the timing when the phase shift operation is not added, the first and second sampling clocks are operated.
Sampling clocks completely overlap to obtain the same output and operate as one sigma-delta modulator, and at the timing when the phase shift operation is added, the first and second sampling clocks are added.
Of the sampling clocks and a second forward path circuit that operates by the second sampling clock so as to output an integration result and a quantization result at the time of settling of each sampling clock. And when the quantization results output from the first and second forward path circuits are different due to the operation of the phase shift, it is determined to be unsuitable as the execution timing of the phase shift, and the first phase shift operation is performed. No. 1 forward path circuit is modified so as to match the integration result of the second forward path circuit, and the quantized value of the second forward path circuit is selected and output. If the quantization results output from the second forward path circuit are the same, the phase shift Are judged to be valid as the timing for implementing the bets, the correction to the first to match the integration result of the second forward path circuit was not performed a phase shift to the integration result of the first forward path circuit
Selection circuit for selecting and outputting the quantized value of the forward path circuit of the above, and when the selection circuit determines that the phase shift is not appropriate for the execution timing, the digital PLL circuit causes the first sampling clock When a lag or lead shift is performed, a correction shift of lead or lag is performed on the first sampling glock within one sampling period, and conversely, when it is determined that the phase shift is effective,
After the digital PLL circuit performs the delay or advance shift with respect to the first sampling clock, performs the delay or advance follow-up shift with respect to the second sampling clock within one sampling period, and then the next phase. And a control circuit that performs control for synchronizing the first and second forward path circuits until the shift timing.

【0017】[0017]

【作用】一般に、オーバーサンプリングA/D変換器で
は、アナログ入力信号の傾斜が急な部分ではノイズシェ
ーパーとしての積分器出力振幅が小さくなり、量子化器
の入力ヒステリシスに近接してくるため、量子化出力は
1サンプリング毎に反転する確率が高くなる。また逆
に、アナログ入力信号の傾斜が緩やかな部分では、積分
器出力振幅が大きくなり、数サンプルにわたって量子化
出力が反転しない確率が高くなる傾向がある。
In general, in the oversampling A / D converter, the output amplitude of the integrator as a noise shaper becomes small in a portion where the analog input signal has a steep slope, and the input hysteresis of the quantizer is approached. The converted output has a high probability of being inverted every sampling. On the contrary, in the portion where the analog input signal has a gentle slope, the integrator output amplitude becomes large, and the probability that the quantized output is not inverted over several samples tends to increase.

【0018】本発明はこの性質を利用してデジタルPL
Lの位相シフトを実行するたび毎に、位相シフトを実行
した場合と実行しなかった場合とでΣ−△型ノイズシェ
ーパーの量子化出力の変化を観測し、変化があった場合
は入力信号の傾斜が急である確率が高いので位相シフト
位置を他に変える制御を行い、変化がなかった場合は入
力信号の傾斜が緩やかである確率が高いので位相シフト
を有効にする。このように制御することにより、アナロ
グ入力信号電圧の傾斜の急なタイミングでのデジタルP
LLの発生する位相シフトによるサンプリングジッター
発生の確率を減少させ、その分をアナログ入力信号電圧
の傾斜が緩やかなタイミングでの位相シフトを増加させ
ることにより、ジッターによって発生する電圧振幅を低
く抑えると同時に、アナログ入力信号との相関性を薄め
ることによりノイズシェーピングによる抑圧効果を期待
できるため、ジッターによるSN比を向上させる。
The present invention takes advantage of this property to make a digital PL.
Every time the phase shift of L is executed, the change in the quantized output of the Σ-Δ type noise shaper is observed with and without the phase shift, and if there is a change, the input signal Since the probability that the slope is steep is high, control is performed to change the phase shift position to another, and if there is no change, the probability that the slope of the input signal is gentle is high, so the phase shift is enabled. By controlling in this way, the digital P at the timing when the slope of the analog input signal voltage is steep
By reducing the probability of occurrence of sampling jitter due to the phase shift generated by LL and increasing the phase shift at the timing when the slope of the analog input signal voltage is gentle, the voltage amplitude caused by the jitter can be suppressed at the same time. Since the suppression effect due to noise shaping can be expected by reducing the correlation with the analog input signal, the SN ratio due to jitter is improved.

【0019】[0019]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明の一実施例を示すオーバーサ
ンプリングA/D変換器の回路図である。図1に示すよ
うに、本実施例は外部リファレンスクロックRCLKに
位相同期させたクロックφ,φAをサンプリングクロッ
クに用いるデジタルPLL(DPLL)6と、アナログ
信号AINを入力しフィードバック信号との差分をとる
差分器1と、この差分器1の出力を入力し且つアナログ
積分器11,量子化器12およびラッチ回路13を備え
た第1および第2のフォワードパス回路3,4と、これ
ら第1,第2のフォワードパス回路3,4の出力を判定
し制御する判定回路5と、第1,第2のフォワードパス
回路3,4の出力を選択してデジタル出力DOUTとす
るセレクタ7と、このセレクタ7の出力を遅延させるデ
ジタ遅延器8と、このデジタル遅延器8の出力を積分す
る積分器9と、これらデジタル遅延器8および積分器9
の差分をとる差分器10と、この差分器10の出力をD
/A変換し前述したフィードバック信号として差分器1
に供給するD/A変換部2とを有する。かかる構成のオ
ーバーサンプリングA/D変換器におけるシグマデルタ
変調器としてのフォワードパス回路3,4は共にアナロ
グ積分器11,量子化器12,ラッチ回路13を備え、
2系統のクロックφとφAによって独立に動作する。こ
れらのフォワードパス回路3,4は、位相シフト動作が
加わらないタイミングでは、クロックφとφAが完全に
重なるため同じ出力を得て、1つのシグマデルタ変調器
として動作する。逆に、位相シフトが加わるタイミング
では、クロックφとφAそれぞれのセトリング時におけ
る積分結果と量子化結果を出力するようになっている。
要するに、第1のフォワードパス回路3はクロックφに
よって動作し、第2のフォワードパス回路4はクロック
φAによって動作する。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of an oversampling A / D converter showing an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in this embodiment, a digital PLL (DPLL) 6 using clocks φ and φA that are phase-synchronized with an external reference clock RCLK as a sampling clock and an analog signal AIN are input to obtain a difference from a feedback signal. A differentiator 1, first and second forward path circuits 3 and 4 to which an output of the differentiator 1 is input and which includes an analog integrator 11, a quantizer 12 and a latch circuit 13, and the first and second forward path circuits 3 and 4. A determination circuit 5 that determines and controls the outputs of the second forward path circuits 3 and 4, a selector 7 that selects the outputs of the first and second forward path circuits 3 and 4 as a digital output DOUT, and this selector 7 Of the digital delay 8 and the integrator 9 that integrates the output of the digital delay 8, the digital delay 8 and the integrator 9
The differencer 10 that takes the difference of
/ A conversion and the difference device 1 as the above-mentioned feedback signal
And a D / A converter 2 for supplying The forward path circuits 3 and 4 as sigma-delta modulators in the oversampling A / D converter having such a configuration each include an analog integrator 11, a quantizer 12, and a latch circuit 13.
It operates independently by two clocks φ and φA. These forward path circuits 3 and 4 operate as one sigma-delta modulator by obtaining the same output because the clocks φ and φA completely overlap each other at the timing when no phase shift operation is applied. Conversely, at the timing when the phase shift is applied, the integration result and the quantization result at the time of settling of the clocks φ and φA are output.
In short, the first forward path circuit 3 operates by the clock φ, and the second forward path circuit 4 operates by the clock φA.

【0020】次に、制御手段としての判定回路5は、位
相シフトの動作によって第1および第2のフォワードパ
ス回路3,4の積分結果に合わせるように修正し、さら
に第2のフォワードパス回路4の量子化値を選択して出
力するように制御する。また逆に、第1のフォワードパ
ス回路3と第2のフォワードパス回路4から出力された
量子化結果が同一の場合、判定回路5は位相シフトを実
施するタイミングとして有効と判定し、位相シフトを実
施しなかった第2のフォワードパス回路4の積分結果を
第1のフォワードパス回路3の積分結果に合わせるよう
に修正し、さらに第1のフォワードパス回路3の量子化
値を選択して出力するように制御する。
Next, the decision circuit 5 as the control means is modified by the operation of the phase shift so as to match the integration result of the first and second forward path circuits 3 and 4, and the second forward path circuit 4 is further modified. It controls to select and output the quantized value of. On the contrary, when the quantization results output from the first forward path circuit 3 and the second forward path circuit 4 are the same, the determination circuit 5 determines that the timing for executing the phase shift is effective and determines the phase shift. The integration result of the second forward path circuit 4 which has not been implemented is corrected so as to match the integration result of the first forward path circuit 3, and the quantized value of the first forward path circuit 3 is selected and output. To control.

【0021】図2は図1に示すデジタルPLLの回路図
である。図2に示すように、かかるデジタルPLL6は
リファレンスクロックRCLKと分周器22を介したフ
ィードバックデータとの位相を比較することにより、デ
ジタルPLL位相シフトの遅れ/進み信号S2を出力す
るデジタル位相比較器14を有する。このデジタル位相
比較器14の出力S2を入力する位相シフト制御回路1
5は、ロックレンジ内の位相誤差の発生に対して時間離
散的な位相シフトを出力クロックφ,φAに与えること
によって位相追従している定常動作状態にある時、位相
誤差に追従して位相シフト動作が加えられるサンプリン
グクロックφと、追従のための位相シフトを加えないサ
ンプリングクロックφAの2つのクロック出力を位相制
御する。また、このDPLL6は判定回路5の判定結果
出力S1を入力し位相制御する位相シフト制御回路16
と、これら2つの位相シフト制御回路15,16のOR
論理をとるORゲート17および19と、これらのOR
ゲート17,19の出力に基づきマスタクロック発振器
20の出力を位相シフトしてクロックφ,φAを出力す
る位相シフタ18,21と、位相シフタ18の出力クロ
ックφを1/Nに分周して前述したフィードバックデー
タとする分周器22とを有する。
FIG. 2 is a circuit diagram of the digital PLL shown in FIG. As shown in FIG. 2, the digital PLL 6 compares the phases of the reference clock RCLK and the feedback data via the frequency divider 22 to output the delay / advance signal S2 of the digital PLL phase shift. Have 14. Phase shift control circuit 1 for inputting the output S2 of the digital phase comparator 14
5 is a phase shift that follows a phase error when in a steady operation state in which the output clocks φ and φA are phase-followed by giving a time-discrete phase shift to the occurrence of a phase error within the lock range. Phase control is performed on two clock outputs of a sampling clock φ to which an operation is applied and a sampling clock φA to which a phase shift for tracking is not added. Further, this DPLL 6 receives the judgment result output S1 of the judgment circuit 5 and controls the phase by a phase shift control circuit 16
And OR of these two phase shift control circuits 15 and 16
OR gates 17 and 19 that take logic and their OR
Phase shifters 18 and 21 for phase-shifting the output of the master clock oscillator 20 based on the outputs of the gates 17 and 19 to output the clocks φ and φA, and the output clock φ of the phase shifter 18 are divided into 1 / N, and the above-mentioned operations are performed. And a frequency divider 22 for providing the feedback data.

【0022】かかるDPLL6において、位相シフトの
実施タイミングとして不適であると判定回路5によって
判定した場合、位相シフト制御回路15はクロックφに
対して遅れまたは進みシフトを実施してから1サンプリ
ング周期以内に位相シフト制御回路16がクロックφに
対して進みまたは遅れの修正シフトを行う。逆に、位相
シフトの実施タイミングとして有効と判定回路5によっ
て判定した場合は、位相シフト制御回路15がクロック
φに対して遅れまたは進みシフトを実施してから1サン
プリング周期以内に位相シフト制御回路16がクロック
φAに対して遅れまたは進みの追従シフトを行ったのち
次の位相シフトダイミングまで第1および第2のフォワ
ードパス回路3,4を同期動作させるための制御を行
う。要するに、このDPLLは同一のマスタクロックを
2系統の位相シフタ18,21に入力することにより、
クロックφとφAをそれぞれ独立に出力させ、位相補正
のタイミングにおいては、クロックφを出力する位相シ
フタ18を位相シフト制御回路15によってのみ位相シ
フト制御する。また、位相補正が有効か無効かを判定す
るタイミングでは、判定結果に基づきクロックφを出力
する位相シフタ18か、クロックφAを出力する位相シ
フタ21が、位相シフト制御回路16によってシフト制
御される。
In the DPLL 6, when the determination circuit 5 determines that the timing for executing the phase shift is not appropriate, the phase shift control circuit 15 delays or advances the clock φ within one sampling period. The phase shift control circuit 16 performs a correction shift, which leads or lags the clock φ. On the contrary, when the determination circuit 5 determines that the phase shift execution timing is valid, the phase shift control circuit 15 performs the delay or advance shift with respect to the clock φ within one sampling period. Performs a follow-up shift that is delayed or advanced with respect to the clock φA, and then performs control for synchronizing the first and second forward pass circuits 3 and 4 until the next phase shift dimming. In short, this DPLL inputs the same master clock to the phase shifters 18 and 21 of two systems,
The clocks φ and φA are independently output, and at the timing of phase correction, the phase shifter 18 that outputs the clock φ is phase-shift controlled only by the phase shift control circuit 15. At the timing of determining whether the phase correction is valid or invalid, the phase shift control circuit 16 shift-controls the phase shifter 18 that outputs the clock φ or the phase shifter 21 that outputs the clock φA based on the determination result.

【0023】図3は図1におけるオーバーサンプリング
A/D変換器の具体的回路図である。図3に示すよう
に、かかるA/D変換器はアナログ信号入力端子AIN
および量子化信号を帰還するためのD/A変換部2に接
続され且つ入力信号とD/A変換出力の差をとるアナロ
グ差分器1と、ディジタル遅延器8と、予測型のノイズ
シェーパーにのみ用いられるフィードバックループ中の
デジタル積分器9とを有し、これらは図1と同一であ
る。図3において、第1,第2のフォワードパス回路
3,4はφクロックサイドのSC積分器の入力容量Ci
1およびφクロックサイドのSC積分器の積分容量Cs
1と、φAクロックサイドのSC積分器の入力容量Ci
2およびφAクロックサイドのSC積分器の積分容量C
s2と、積分器用の演算増幅器23と、量子化器として
の電圧比較器24と、クロックφ1の負エッジをトリガ
とするラッチ25およびクロックφ1Aの負エッジをト
リガとするラッチ26とで実現される。これらラッチ2
5,26の出力は直接およびEX−ORゲート27を介
してセレクタとしてのマルチプレクサ7に供給される。
すなわち、マルチプレクサは遅れ/進み信号とEX−O
Rゲート27の出力とを制御入力とし、ラッチされた2
つの量子化出力を選択する。
FIG. 3 is a specific circuit diagram of the oversampling A / D converter in FIG. As shown in FIG. 3, such an A / D converter has an analog signal input terminal AIN.
And an analog differentiator 1 connected to a D / A converter 2 for feeding back a quantized signal and taking a difference between an input signal and a D / A converted output, a digital delay device 8, and a prediction type noise shaper. With a digital integrator 9 in the feedback loop used, these being identical to FIG. In FIG. 3, the first and second forward path circuits 3 and 4 are input capacitances Ci of the SC integrator on the φ clock side.
1 and φ clock side SC integrator integration capacitance Cs
1 and the input capacitance Ci of the SC integrator on the φA clock side
2 and φA Clock side SC integrator integration capacitance C
s2, an operational amplifier 23 for an integrator, a voltage comparator 24 as a quantizer, a latch 25 triggered by the negative edge of the clock φ1 and a latch 26 triggered by the negative edge of the clock φ1A. . These latches 2
The outputs of 5 and 26 are supplied to the multiplexer 7 as a selector directly and via the EX-OR gate 27.
That is, the multiplexer uses the lag / lead signal and EX-O
The output of the R gate 27 is used as a control input, and the latched 2
Select two quantized outputs.

【0024】また、SWφ1はクロックφ1がHレベル
の時にオン状態になるスイッチ、SWφ2はクロックφ
2がHレベルの時にオン状態になるスイッチ、SWPは
デジタルPLL6の位相シフトがクロックφに対して実
行されたときに限り、積分と量子化の終了後にクロック
φ2に同期して1サイクルだけオン状態になるスイッチ
である。更に、SWφ2Cs2は通常クロックφ2イネ
ーブル時にオン状態となるが、位相シフト実行時に容量
Cs2の電荷の修正要ありと判定された場合、制御タイ
ミング生成回路によりクロックφ2のスイッチイネーブ
ルをマスクしてオフ状態を維持するスイッチ、SWφ2
Cs1は通常クロックφ2イネーブル時にオン状態とな
るが、位相シフト実行時に容量Cs1の電荷の修正要あ
りと判定された場合、制御タイミング生成回路によりク
ロックφ2のスイッチイネーブルをマスクしてオフ状態
を維持するスイッチである。しかも、SWCs2は通常
オン状態であるが、位相シフト実行時にCs2の電荷量
の修正要ありと判定された場合にのみ、スイッチSWφ
2Cs2に同期してオフ状態となるスイッチであり、S
WCs1は通常オン状態であるが、位相シフト実行時に
容量Cs1の電荷量の修正要ありと判定された場合にの
みスイッチSWφ2Cs1に同期してオフ状態となるス
イッチである。尚、トランジスタについては説明を省略
する。
SWφ1 is a switch that is turned on when the clock φ1 is at the H level, and SWφ2 is the clock φ.
The switch that turns on when 2 is at the H level, SWP turns on only for one cycle in synchronization with clock φ2 after the completion of integration and quantization, only when the phase shift of digital PLL 6 is executed with respect to clock φ. Is a switch. Further, the SWφ2Cs2 is normally turned on when the clock φ2 is enabled, but when it is determined that the charge of the capacitor Cs2 needs to be corrected when the phase shift is executed, the control timing generation circuit masks the switch enable of the clock φ2 to turn it off. Switch to maintain, SWφ2
Cs1 is normally turned on when the clock φ2 is enabled, but when it is determined that the charge of the capacitor Cs1 needs to be corrected when the phase shift is performed, the control timing generation circuit masks the switch enable of the clock φ2 and maintains the off state. It is a switch. Moreover, the SWCs2 is normally in the ON state, but only when it is determined that the charge amount of Cs2 needs to be corrected during the phase shift, the switch SWφ
It is a switch that is turned off in synchronization with 2Cs2.
The WCs1 is normally on, but is turned off in synchronization with the switch SWφ2Cs1 only when it is determined that the charge amount of the capacitor Cs1 needs to be corrected during the phase shift. The description of the transistor is omitted.

【0025】図4は図3における回路動作を説明するた
めの遅れ位相シフトの発生に対するタイミング図であ
る。図4に示すように、遅れ位相シフトの発生に対し、
A/D変換器においては、φ系クロック動作を行う積分
器の量子化結果とφA系クロック動作を行う積分器の量
子化結果との間に反転が生じなかったため、位相シフト
が有効になる。従ってφA系のクロックに対して1サイ
クル後追従するための遅れ位相シフトが行われている。
FIG. 4 is a timing diagram for the occurrence of a delayed phase shift to explain the circuit operation in FIG. As shown in FIG. 4, for the occurrence of the delayed phase shift,
In the A / D converter, there is no inversion between the quantization result of the integrator performing the φ-system clock operation and the quantization result of the integrator performing the φA-system clock operation, and thus the phase shift is effective. Therefore, a lag phase shift is performed to follow the φA system clock one cycle later.

【0026】また図4において、デジタルPLL6の位
相比較結果によって遅れ位相シフト動作がφ系のクロッ
クφ1,φ2に発生した時、まず位相シフトが行われて
いないφ1Aのライジングで容量Cs2への積分動作が
始まり、次にクロックφ1のライジングで容量Cs1へ
の積分動作が開始される。次に、クロックφ1Aのフォ
ールタイミング、クロックφ1のフォールタイミングに
おいてそれぞれセットリングが終わり、積分容量Cs
2,Cs1がスイッチSWφ1によって、あい前後して
演算増幅器23の出力から切り放される。従って、その
タイミングでの積分電荷が保持され、同時に量子化器2
4の出力がラッチ25,26にラッチされる。これら2
つの量子化値はEX−ORゲート27に入力され、その
比較結果が反転している場合は位相シフトを実施するタ
イミグとして不適切であると判定する。逆に、比較結果
が反転していない場合は、位相シフトの実施を有効と判
定する。この判定はクロックφ1A,φ1のフォールタ
イミングからクロックφ2A,φ2のライジングタイミ
ングの間のスリット期間に行う。
Further, in FIG. 4, when the delayed phase shift operation occurs in the φ system clocks φ1 and φ2 according to the result of the phase comparison of the digital PLL 6, first, the integrating operation to the capacitor Cs2 is performed by the rising of φ1A in which the phase shift is not performed. Then, the integrating operation to the capacitor Cs1 is started by the rising of the clock φ1. Next, the settling ends at the fall timing of the clock φ1A and the fall timing of the clock φ1, respectively, and the integration capacitance Cs
2, Cs1 is disconnected from the output of the operational amplifier 23 before and after the switch SWφ1. Therefore, the integrated charge at that timing is held, and at the same time, the quantizer 2
The output of 4 is latched in the latches 25 and 26. These two
The two quantized values are input to the EX-OR gate 27, and when the comparison result is inverted, it is determined that the quantized value is inappropriate as the timing for performing the phase shift. On the contrary, when the comparison result is not inverted, it is determined that the phase shift is effective. This determination is performed during the slit period between the fall timing of the clocks φ1A and φ1 and the rising timing of the clocks φ2A and φ2.

【0027】更に、クロックφ2A,φ2のライジング
で演算増幅器23の負入力端子および入力容量Ci1,
Ci2の両端がスイッチSWφ2によってアナログ接地
電位に接続されるので、これら入力容量の電荷はリセッ
トされる。しかも、位相シフトが実行された場合に限
り、保持された2つの積分電圧はその値が異なる。その
ため、クロックφ2A,φ2のライジングのタイミング
でもって、2つの積分容量の一端をスイッチによって演
算増幅器23の出力に接続する。また、これと同時に無
効にするべき積分容量、すなわち図4におけるCs2に
ついては、もう一端をスイッチSWφ2Cs2によって
アナログ接地電位に接続し、演算増幅器23の負荷容量
に変更している。このとき、有効にすべき積分容量Cs
1については、もう一端が負入力端子に接続されたまま
であり且つ仮想接地を保つため、その積分電圧が演算増
幅器23の出力となる。従って、負荷接続された容量C
s2を再充電することによって、積分器出力の修正機能
をもつことができる。
Furthermore, the negative input terminal of the operational amplifier 23 and the input capacitance Ci1, are generated by the rising of the clocks φ2A and φ2.
Since both ends of Ci2 are connected to the analog ground potential by the switch SWφ2, the charges of these input capacitors are reset. Moreover, only when the phase shift is performed, the two held integrated voltages have different values. Therefore, at the rising timing of the clocks φ2A and φ2, one end of the two integration capacitors is connected to the output of the operational amplifier 23 by a switch. At the same time, the integration capacitance to be invalidated, that is, Cs2 in FIG. 4, is connected to the analog ground potential by the switch SWφ2Cs2 and changed to the load capacitance of the operational amplifier 23. At this time, the integration capacitance Cs to be validated
Regarding 1, the other end remains connected to the negative input terminal and maintains virtual ground, so that the integrated voltage becomes the output of the operational amplifier 23. Therefore, the load connected capacity C
By recharging s2, it is possible to have the function of modifying the integrator output.

【0028】図5は図3における回路動作を説明するた
めの進み位相シフトの発生に対するタイミング図であ
る。図5に示すように、進み位相シフトの発生に対し、
A/D変換器においては、φ系クロック動作を行う積分
器の量子化結果とφA系クロック動作を行う積分器の量
子化結果との間に反転が生じるため、位相シフトが無効
になる。従って、ここでは、φ系クロックに対して1サ
イクル後に修正するための遅れ位相シフトが行われてい
る。すなわち、デジタルPLLの位相比較結果によって
進み位相シフト動作がφ系のクロックφ1,φ2に発生
した時、まずφ1のライジングで容量Cs1への積分動
作が開始され、次に位相シフトが行われていないφ1A
のライジング容量Cs2への積分動作が始まる。このク
ロックφ1のフォールタイミングおよびφ1Aのフォー
ルタイミングにおいてそれぞれセットリングが終わり、
積分容量Cs1,Cs2がスイッチSWφ1により相前
後して演算増幅器23の出力から切り放される。その
故、そのタイミングでの積分電荷が保持され、同時に量
子化器としての電圧比較器24の出力がラッチされる。
FIG. 5 is a timing diagram for the generation of the lead phase shift for explaining the circuit operation in FIG. As shown in FIG. 5, for the occurrence of the leading phase shift,
In the A / D converter, inversion occurs between the quantization result of the integrator performing the φ-system clock operation and the quantization result of the integrator performing the φA-system clock operation, so that the phase shift becomes invalid. Therefore, here, the lag phase shift for correcting the φ-system clock after one cycle is performed. That is, when the advanced phase shift operation occurs in the φ system clocks φ1 and φ2 according to the phase comparison result of the digital PLL, the integrating operation to the capacitor Cs1 is first started by the rising of φ1, and the phase shift is not performed next. φ1A
The integration operation to the rising capacitance Cs2 of C. At the fall timing of this clock φ1 and the fall timing of φ1A, settling ends,
The integration capacitors Cs1 and Cs2 are cut off from the output of the operational amplifier 23 one after another by the switch SWφ1. Therefore, the integrated charge at that timing is held, and at the same time, the output of the voltage comparator 24 as a quantizer is latched.

【0029】これら2つの量子化値の比較結果が反転し
ている場合、位相シフトを実施するタイミングとして不
適切であると判定する。この判定は、クロックφ1A,
φ1のフォールタイミングからクロックφ2A,φ2の
ライジングタイミングの間のスリット期間に行う。これ
らのクロックφ2A,φ2のライジングで演算増幅器2
3の負入力端子および入力容量の両端がスイッチSWφ
2によってアナログ接地電位に接続され、入力容量の電
荷がリセットされる。更にこの場合、保持された2つの
積分電圧はその値が異なるため、クロックφ2A,φ2
のライジングのタイミングで2つの積分容量の一端をス
イッチSWPによって演算増幅器23の出力に接続す
る。これと同時に、無効にすべき積分容量Cs1につい
ては、もう一端をスイッチSWφ2Cs1によってアナ
ログ接地電位に接続し、演算増幅器23の負入力端子か
らスイッチSWCs1によって切り放すことにより、積
分容量Cs1を演算増幅器23の負荷容量に変える。こ
のとき、有効にすべき積分容量Cs2については、もう
一端が負入力端子に接続されたままであり且つ仮想接地
を保つ。このため、その積分電圧が演算増幅器23の出
力となり、負荷接続された容量Cs1を再充電すること
によって積分器出力の修正機能をもつことができる。
When the comparison result of these two quantized values is inverted, it is determined that the timing for executing the phase shift is inappropriate. This determination is based on the clock φ1A,
This is performed during the slit period between the fall timing of φ1 and the rising timing of the clocks φ2A and φ2. The operational amplifier 2 is generated by the rising of these clocks φ2A and φ2.
Negative input terminal of 3 and input capacitance both ends of switch SWφ
2 is connected to the analog ground potential, and the charge of the input capacitance is reset. Further, in this case, since the two integrated voltages held are different in value, the clocks φ2A and φ2
At one rising timing, one ends of the two integration capacitors are connected to the output of the operational amplifier 23 by the switch SWP. At the same time, with respect to the integration capacitance Cs1 to be invalidated, the other end is connected to the analog ground potential by the switch SWφ2Cs1 and cut off from the negative input terminal of the operational amplifier 23 by the switch SWCs1 to thereby remove the integration capacitance Cs1. Change to the load capacity of. At this time, the other end of the integration capacitance Cs2 to be validated is still connected to the negative input terminal and kept at virtual ground. For this reason, the integrated voltage becomes the output of the operational amplifier 23, and the function of correcting the integrator output can be provided by recharging the load-connected capacitance Cs1.

【0030】要するよに、本実施例のオーバーサンプリ
ングA/D変換器は、積分器や量子化器(電圧比較器)
および帰還D/A変換回路によってフィードバックルー
プを形成し、量子化信号を帰還するD/A変換回路の出
力と入力信号との差を積分する。特に量子化器は積分値
を量子化する構造になっている。特徴的なのは、この積
分器11と量子化器12が2タイミング・エッジ(φ,
φA)でセットリングする構造をもっており、量子化器
12はそれぞれのタイミングエッジで保持された積分電
圧を電圧比較器24で電圧比較してラッチ25,26に
ラッチすることにある。このラッチされた2つの量子化
値はEX−ORゲートに入力され、値が反転したかどう
かを判定される。この結果とデジタルPLL6の発生す
る位相シフトのみ進み/遅れ信号とによりマルチプレク
サ7で選択される。すなわち、量子化値の1つがマルチ
プレクサ7によって選択される。
In summary, the oversampling A / D converter of this embodiment is an integrator and a quantizer (voltage comparator).
A feedback loop is formed by the feedback D / A conversion circuit, and the difference between the output of the D / A conversion circuit for feeding back the quantized signal and the input signal is integrated. In particular, the quantizer has a structure for quantizing the integrated value. The characteristic is that the integrator 11 and the quantizer 12 have two timing edges (φ,
The quantizer 12 compares the integrated voltage held at each timing edge with the voltage comparator 24 and latches it in the latches 25 and 26. The two quantized values latched are input to the EX-OR gate, and it is determined whether the values are inverted. Only the phase shift generated by the digital PLL 6 is selected by the multiplexer 7 based on this result and the lead / lag signal. That is, one of the quantized values is selected by the multiplexer 7.

【0031】一方、デジタルPLL6においては、位相
比較器14の出力にもとずいて位相シフト制御が行わ
れ、同時にシフトの方向を示す進み/遅れ信号を発生す
る。また、2つの位相シフト制御回路15,16をも
ち、1つは従来と同じく、位相比較に基づいてシフト動
作を制御し、もう1つは進み/遅れ信号とEX−ORゲ
ート27の出力の値とから、クロックφの位相シフト修
正するか、あるいは位相シフトしなかったクロックφA
の位相シフトを行うかを制御する。更に、位相シフト回
路は分周比可変のカウンターであり、2つのクロック
φ,φAを出力し、2種類の制御信号を受ける構造を持
つ。位相比較器14で位相誤差を検出できなければ、も
ちろん位相シフト制御は行われず、このとき進み/遅れ
信号はどちらもイネーブルにならず、2つの出力クロッ
クφ,φAは完全に一致するように制御される。
On the other hand, in the digital PLL 6, phase shift control is performed based on the output of the phase comparator 14, and at the same time, a lead / lag signal indicating the shift direction is generated. Also, it has two phase shift control circuits 15 and 16, one controls the shift operation based on the phase comparison as in the conventional case, and the other one is the value of the lead / lag signal and the output of the EX-OR gate 27. From the above, the clock φA that has been phase-shifted or not corrected
Controls whether to perform the phase shift of. Further, the phase shift circuit is a counter having a variable division ratio, and has a structure that outputs two clocks φ and φA and receives two types of control signals. If the phase error cannot be detected by the phase comparator 14, of course, the phase shift control is not performed, and neither the lead signal nor the lag signal is enabled at this time, and the two output clocks φ and φA are controlled so as to be completely coincident with each other. To be done.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のオーバー
サンプリングA/D変換器は、量子化出力が1〜3ビッ
ト程度であることに着目し、デジタルPLLの位相シフ
トを実行するたび毎に、位相シフトを実行した場合と実
行しなかった場合とで、ノイズシェーパーの量子化出力
の変化を観測し、変化があった場合は入力信号の傾斜が
急である確率が高いので位相シフト位置を他に変える制
御を行い、逆に変化がなかった場合は入力信号の傾斜が
緩やかである確率が高いので位相シフトを有効にするよ
うな制御を行うことにより、ジッターによって発生する
電圧振幅を低く抑えると同時にアナログ入力信号との相
関性を薄めることでノイズシェーピングによる抑圧を実
現できるので、SN比の悪化を低く抑えることができる
という効果がある。
As described above, the oversampling A / D converter of the present invention pays attention to the fact that the quantized output is about 1 to 3 bits, and every time the phase shift of the digital PLL is executed. , The change in the quantized output of the noise shaper is observed with and without the phase shift. If there is a change, the probability that the slope of the input signal is steep is high. The other control is performed, and conversely, if there is no change, it is highly likely that the slope of the input signal is gentle. Therefore, control that enables the phase shift is performed to suppress the voltage amplitude caused by jitter to a low level. At the same time, by suppressing the correlation with the analog input signal, it is possible to realize suppression by noise shaping, and thus it is possible to suppress deterioration of the SN ratio to a low level.

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

【図1】本発明の一実施例を示すオーバーサンプリング
A/D変換器のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of an oversampling A / D converter showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示すDPLLの構成図である。FIG. 2 is a block diagram of the DPLL shown in FIG.

【図3】図1におけるオーバーサンプリングA/D変換
器の具体的回路図である。
3 is a specific circuit diagram of the oversampling A / D converter in FIG.

【図4】図3における回路動作を説明するための遅れ位
相シフトの発生に対するタイミング図である。
4 is a timing diagram for the occurrence of lag phase shift to explain the circuit operation in FIG.

【図5】図3における回路動作を説明するための進み位
相シフトの発生に対するタイミング図である。
5 is a timing diagram for the occurrence of a lead phase shift to explain the circuit operation in FIG.

【図6】従来の一例を示すオーバーサンプリングA/D
変換器およびDPLLの構成図である。
FIG. 6 is an oversampling A / D showing a conventional example.
It is a block diagram of a converter and DPLL.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,10 差分器 2 D/A変換部 3 第1のフォワードパス回路 4 第2のフォワードパス回路 5 判定回路 6 デジタルPLL 7 セレクタ(MPX) 8 デジタル遅延器 9 積分器 11 アナログ積分器 12 量子化器 13,25,26 ラッチ回路 14 デジタル位相比較器 15,16 位相シフト制御回路 18,21 位相シフタ 20 マスタクロック発振器 22 分周器 23 演算増幅器 24 電圧比較器 27 EX−ORゲート 1, 10 Differentiator 2 D / A converter 3 First forward path circuit 4 Second forward path circuit 5 Judgment circuit 6 Digital PLL 7 Selector (MPX) 8 Digital delayer 9 Integrator 11 Analog integrator 12 Quantization Device 13, 25, 26 Latch circuit 14 Digital phase comparator 15, 16 Phase shift control circuit 18, 21 Phase shifter 20 Master clock oscillator 22 Frequency divider 23 Operational amplifier 24 Voltage comparator 27 EX-OR gate

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 デジタルPLLによって外部非同期クロ
ックに位相同期させたクロックをサンプリングクロック
に用いるオーバーサンプリグA/D変換器において、同
期確立後の定常動作状態における位相偏差に対してあら
かじめ定められた位相補正タイミングで位相補正を加え
た第1のクロックおよび位相シフトを加えてない第2の
クロックを出力するデジタルPLL回路と、各々アナロ
グ積分器,量子化器及びラッチ回路を備え且つそれぞれ
前記第1および第2のクロックによって動作する第1お
よび第2のフォワードパス回路と、前記第1および第2
のフォワードパス回路の出力のうちどちらかを選択し量
子化出力とする選択回路と、前記デジタルPLL回路の
位相補正動作により前記第1および第2のフォワードパ
ス回路の量子化出力結果が異なるときには前記デジタル
PLL回路の位相補正タイミングが不適切であると判定
し、前記第1のフォワードパス回路の積分結果を前記第
2のフォワードパス回路の積分結果に等しくなるように
修正し且つ前記選択回路の出力として前記第2のフォワ
ードパス回路の量子化出力を選択するとともに、前記デ
ジタルPLL回路における前記第1のクロックの位相を
前記第2のクロックに等しくなるように位相を修正する
一方、前記第1および第2のフォワードパス回路の量子
化出力結果が同一であるときには前記デジタルPLL回
路の位相補正タイミングが適切であると判断し、前記第
2のフォワードパス回路の積分結果を前記第1のフォワ
ードパス回路の積分結果に等しくなるように修正し且つ
前記選択回路の出力として前記第1のフォワードパス回
路の出力を選択するとともに、前記デジタルPLL回路
における前記第2のクロックの位相を前記第1のクロッ
クに等しくなるように位相を修正するという動作を行う
制御回路とを有することを特徴とするオーバーサンプリ
ングA/D変換器。
1. An oversample A / D converter that uses a clock synchronized in phase with an external asynchronous clock by a digital PLL as a sampling clock, and a predetermined phase with respect to a phase deviation in a steady operation state after synchronization is established. A digital PLL circuit that outputs a first clock that has been phase-corrected at a correction timing and a second clock that has not been phase-shifted, and an analog integrator, a quantizer, and a latch circuit, respectively, First and second forward path circuits that are operated by a second clock; and the first and second forward path circuits.
Of the output signals of the forward path circuit, and when the quantized output results of the first and second forward path circuits are different due to the phase correction operation of the digital PLL circuit and the selection circuit that selects the quantized output. It is determined that the phase correction timing of the digital PLL circuit is inappropriate, the integration result of the first forward path circuit is corrected to be equal to the integration result of the second forward path circuit, and the output of the selection circuit is corrected. Is selected as the quantized output of the second forward path circuit, and the phase of the first clock in the digital PLL circuit is corrected so as to be equal to the second clock, while the first and When the quantized output results of the second forward path circuit are the same, the phase correction timing of the digital PLL circuit is Is determined to be appropriate, the integration result of the second forward path circuit is corrected to be equal to the integration result of the first forward path circuit, and the first forward path is output as the output of the selection circuit. And a control circuit for performing an operation of selecting an output of the circuit and correcting the phase of the second clock in the digital PLL circuit so as to be equal to the first clock. Sampling A / D converter.
【請求項2】 デジタルPLLによって外部非同期クロ
ックに位相同期させたクロックをサンプリングクロック
に用いるオーバーサンプリングA/D変換器において、
ロックイン後の定常動作状態における位相誤差に追従し
て位相シフト動作を加えられる第1のサンプリングクロ
ックおよび追従のための位相シフトを加えてない第2の
サンプリングクロックを位相制御するデジタルPLL回
路と、各々アナログ積分器,量子化器およびラッチ回路
を備え、これらが前記第1および第2のサンプリングク
ロックによって独立に動作するとともに、前記位相シフ
ト動作が加わらないタイミングでは前記第1および第2
のサンプリングクロックが完全に重なるため同じ出力を
得て1つのシグマデルタ変調器として動作し、前記位相
シフト動作が加わるタイミングでは前記第1および第2
のサンプリングクロックそれぞれのセトリング時におけ
る積分結果と量子化結果を出力するように前記第1のサ
ンプリングクロックによって動作する第1のフォワード
パス回路および前記第2のサンプリングクロックによっ
て動作する第2のフォワードパス回路と、前記位相シフ
トの動作によって前記第1および第2のフォワードパス
回路から出力された量子化結果が異なる場合に位相シフ
トの実施タイミングとして不適であると判定し、前記位
相シフトを実施した前記第1のフォワードパス回路の積
分結果を前記第2のフォワードパス回路の積分結果に合
わせるように修正して前記第2のフォワードパス回路の
量子化値を選択して出力し、逆に前記第1および第2の
フォワードパス回路から出力された量子化結果が同一で
あれば前記位相シフトを実施するタイミングとして有効
と判定し、前記位相シフトを実施しなかった前記第2の
フォワードパス回路の積分結果を前記第1のフォワード
パス回路の積分結果に合わせるように修正して前記第1
のフォワードパス回路の量子化値を選択して出力するた
めの選択回路と、前記位相シフトの実施タイミングとし
て不適であると前記選択回路によって判定した場合、前
記デジタルPLL回路が前記第1のサンプリングクロッ
クに対して遅れまたは進みシフトを実施してから1サン
プリング周期以内に前記第1のサンプリンググロックに
対して進みまたは遅れの修正シフトを行い、逆に前記位
相シフトの実施タイミングとして有効と判定した場合、
前記デジタルPLL回路が前記第1のサンプリングクロ
ックに対して遅れまたは進みシフトを実施してから1サ
ンプリング周期以内に前記第2のサンプリングクロック
に対して遅れまたは進みの追従シフトを行った後次の位
相シフトタイミングまで前記第1および第2のフォワー
ドパス回路を同期動作させるための制御を行う制御回路
とを有することを特徴とするオーバーサンプリングA/
D変換器。
2. An oversampling A / D converter that uses as a sampling clock a clock whose phase is synchronized with an external asynchronous clock by a digital PLL.
A digital PLL circuit that controls the phase of a first sampling clock to which a phase shift operation is added following a phase error in a steady operation state after lock-in and a second sampling clock to which a phase shift for tracking is not added; Each includes an analog integrator, a quantizer, and a latch circuit, which operate independently by the first and second sampling clocks, and at the timing when the phase shift operation is not applied, the first and second
Sampling clocks completely overlap to obtain the same output and operate as one sigma-delta modulator, and at the timing when the phase shift operation is added, the first and second sampling clocks are added.
Of the sampling clocks and a second forward path circuit that operates by the second sampling clock so as to output an integration result and a quantization result at the time of settling of each sampling clock. And when the quantization results output from the first and second forward path circuits are different due to the operation of the phase shift, it is determined to be unsuitable as the execution timing of the phase shift, and the first phase shift operation is performed. No. 1 forward path circuit is modified so as to match the integration result of the second forward path circuit, and the quantized value of the second forward path circuit is selected and output. If the quantization results output from the second forward path circuit are the same, the phase shift Are judged to be valid as the timing for implementing the bets, the correction to the first to match the integration result of the second forward path circuit was not performed a phase shift to the integration result of the first forward path circuit
Selection circuit for selecting and outputting the quantized value of the forward path circuit of the above, and when the selection circuit determines that the phase shift is not appropriate for the execution timing, the digital PLL circuit causes the first sampling clock When a lag or lead shift is performed, a correction shift of lead or lag is performed on the first sampling glock within one sampling period, and conversely, when it is determined that the phase shift is effective,
After the digital PLL circuit performs the delay or advance shift with respect to the first sampling clock, performs the delay or advance follow-up shift with respect to the second sampling clock within one sampling period, and then the next phase. An oversampling A /, which has a control circuit for controlling the first and second forward path circuits to operate synchronously until a shift timing.
D converter.
【請求項3】 前記第1のフォワードパス回路は、入力
アナログ信号からシグマデルタのループフィードバック
分の電圧を減算した電圧を入力し且つデジタルPLLの
2相クロック出力φ1,φ2によって動作するSC積分
器と量子化器およびラッチから構成され、前記SC積分
器の出力が前記量子化器に入力されると、前記積分器の
セトリングエッジφ1のフォールタイミングにおいて前
記量子化器の出力がラッチされ、全てのスイッチ手段が
オフになるスリット期間を経て、クロックφ2のライジ
ングタイミングで前記SC積分器の積分容量をスイッチ
手段によって演算増幅器の出力から切り放す同時に、前
記演算増幅器の負入力端子および入力容量の両端をスイ
ッチ手段によってアナログ接地電位に接続することによ
り前記入力容量の電荷をリセットする構造を持ち、さら
に前記第2のフォワードパス回路は前記第1のフォワー
ドパス回路と同様の構造を有し、2相クロック出力φ1
Aとφ2Aによって動作する一方、前記第1および第2
のフォワードパス回路が前記SC積分器の前記演算増幅
器および前記量子化器を共有し、前記2相クロックφ1
とφ1Aのフォールタイミングでラッチされた前記第1
および第2のフォワードパス回路の電圧比較結果と前記
デジタルPLLの遅れ/進みの位相シフト制御方向を示
す信号出力とから前記第1および第2のフォワードパス
回路のどちらの積分電圧を有効にするかを判断する位相
シフト制御回路によって、前記第1のフォワードパス回
路の積分電圧の修正を要すると判断した場合にクロック
φ2のライジングタイミングにおいて前記積分容量の一
端を前記スイッチ手段によって前記演算増幅器の出力に
接続すると同時に、無効にすべき積分容量につては、も
う一端をスイッチ手段によってアナログ接地電位に接続
して前記演算増幅器の負入力端子からスイッチ手段によ
って切り放すことによって積分容量を前記演算増幅器の
負荷容量に変え、このとき有効にすべき積分容量のもう
一端は前記負入力端子に接続されたままであり且つ仮想
接地を保つことによって負荷接続された容量を再充電す
る構造をもつことにより前記第1のフォワードパス回路
の積分出力を前記第2のフォワードパス回路の積分出力
に修正し、さらに前記位相シフト制御回路によって、前
記第2のフォワードパス回路の積分電圧の修正を要する
と判断した場合にクロックφ2Aのタイミングで同様の
制御を行い、前記第2のフォワードパスの積分出力を前
記第1のフォワードパス回路の積分出力に修正する請求
項2記載のオーバーサンプリングA/D変換器。
3. The SC integrator, wherein the first forward path circuit receives a voltage obtained by subtracting a voltage corresponding to a loop feedback of sigma delta from an input analog signal and operates by two-phase clock outputs φ1 and φ2 of a digital PLL. When the output of the SC integrator is input to the quantizer, the output of the quantizer is latched at the fall timing of the settling edge φ1 of the integrator, and After the slit period in which the switch means is turned off, the integration capacity of the SC integrator is cut off from the output of the operational amplifier by the switch means at the rising timing of the clock φ2, and at the same time, the negative input terminal of the operational amplifier and the both ends of the input capacity of the operational amplifier are disconnected. By connecting to the analog ground potential by switch means, the charge of the input capacitance It has a reset structures, further wherein the second forward path circuit has the same structure as the first forward path circuit, two-phase clock output φ1
A and φ2A, while the first and second
Of the SC integrator share the operational amplifier and the quantizer, and the two-phase clock φ1
And the first latched at the fall timing of φ1A
And which integrated voltage of the first and second forward path circuits is to be validated based on the voltage comparison result of the second forward path circuit and the signal output indicating the phase shift control direction of the delay / advance of the digital PLL. When it is determined by the phase shift control circuit that determines that the integration voltage of the first forward path circuit needs to be corrected, one end of the integration capacitance is output to the output of the operational amplifier by the switch means at the rising timing of the clock φ2. Regarding the integrating capacitance to be invalidated at the same time as the connection, the other end is connected to the analog ground potential by the switch means and is cut off from the negative input terminal of the operational amplifier by the switch means so that the integrated capacitance becomes the load of the operational amplifier. The negative input is the other end of the integration capacitance that should be enabled at this time. The integrated output of the first forward path circuit is converted into the integrated output of the second forward path circuit by having a structure for recharging the load-connected capacitance by keeping the virtual ground while being connected to the child. If the correction is performed and the phase shift control circuit determines that the integrated voltage of the second forward path circuit needs to be corrected, the same control is performed at the timing of the clock φ2A, and the integrated output of the second forward path is obtained. 3. The oversampling A / D converter according to claim 2, wherein is corrected to an integrated output of the first forward path circuit.
JP4206347A 1992-08-03 1992-08-03 Oversampling A / D converter Expired - Fee Related JP3000792B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4206347A JP3000792B2 (en) 1992-08-03 1992-08-03 Oversampling A / D converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4206347A JP3000792B2 (en) 1992-08-03 1992-08-03 Oversampling A / D converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0653829A true JPH0653829A (en) 1994-02-25
JP3000792B2 JP3000792B2 (en) 2000-01-17

Family

ID=16521805

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4206347A Expired - Fee Related JP3000792B2 (en) 1992-08-03 1992-08-03 Oversampling A / D converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3000792B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101531921B1 (en) * 2014-03-25 2015-06-30 한양대학교 에리카산학협력단 Simplified multi-bit MASH delta-sigma modulator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101531921B1 (en) * 2014-03-25 2015-06-30 한양대학교 에리카산학협력단 Simplified multi-bit MASH delta-sigma modulator

Also Published As

Publication number Publication date
JP3000792B2 (en) 2000-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100640568B1 (en) Delay-locked loop circuit having master-slave structure
US8686771B2 (en) Digital phase-locked loop with wide capture range, low phase noise, and reduced spurs
EP1793499B1 (en) Fractional-n frequency synthesizer
US9543970B2 (en) Circuit for digitizing phase differences, PLL circuit and method for the same
US11012081B2 (en) Apparatus and methods for digital phase locked loop with analog proportional control function
EP1178609A2 (en) Phase detector
JP2825045B2 (en) Frequency synthesizer
US6147632A (en) Sampling frequency conversion apparatus and fractional frequency dividing apparatus for sampling frequency conversion
JPH05284016A (en) Phase locked loop
US12028082B2 (en) Phase-locked loop circuit and operation method thereof
US7606343B2 (en) Phase-locked-loop with reduced clock jitter
US7420485B2 (en) Sigma-delta modulator and method for sigma-delta modulation
US5546434A (en) Dual edge adjusting digital phase-locked loop having one-half reference clock jitter
JP3866959B2 (en) Frequency difference detection device and frequency difference detection method
KR101722860B1 (en) Digital phase locked loop with high bandwidth using rising edge and falling edge of signal
US11916568B2 (en) Sampling circuit with a hierarchical time step generator
JP4549861B2 (en) PLL with balanced four-phase correlator
JPS5957530A (en) Phase locked loop
JPH0653829A (en) Oversampling a/d converter
JP2006505985A (en) PLL using an unbalanced 4-phase correlator
WO2004068712A1 (en) Frequency locked loop with improved stability
JP2012204883A (en) Accumulator type fractional n-pll synthesizer and method of controlling the same
US9036762B2 (en) Generating compatible clocking signals
JP2000078001A (en) Digital pll circuit
KR20220055979A (en) PLL including Adaptive loop bandwidth gain booster

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19991012

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees