JPH0774646A - △σモジュレーター - Google Patents
△σモジュレーターInfo
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- JPH0774646A JPH0774646A JP21606393A JP21606393A JPH0774646A JP H0774646 A JPH0774646 A JP H0774646A JP 21606393 A JP21606393 A JP 21606393A JP 21606393 A JP21606393 A JP 21606393A JP H0774646 A JPH0774646 A JP H0774646A
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Abstract
に、高いS/(N+D)である(S:信号,H:雑音,
D:ひずみ成分)△Σモジュレーターを得ること。 【構成】 被変換アナログ信号を積分する積分手段2
と、積分手段2の出力信号を7個のアナログ基準値VT
1〜VT7と比較して、8種類の量子化出力をする量子
化手段3と、積分手段2の入力側において量子化手段3
の出力信号に基づく8種類のアナログ信号を被変換アナ
ログ信号に加算する加算手段1と、量子化手段3におけ
る量子化しきい値間隔に対する被変換アナログ信号に加
算する8種類のアナログ信号値間隔の比を、積分手段2
の出力信号の絶対値が大きい領域ほど大にする手段とを
具え、被変換アナログ信号のレベルが小さいときに高S
/(N+D)を得る。
Description
し、特にMOS LSI上に形成され、被変換アナログ
信号のレベルが小さいときに、高いS/(N+D)であ
る(S:信号,H:雑音,D:ひずみ成分)△Σモジュ
レーターに関する。
ビット)の量子化出力を行う△Σモジュレーターにおい
ては、被変換アナログ信号を入力する積分手段の出力信
号を量子化手段で量子化し、これをデジタルコードに変
換すると共に、D/Aコンバータでアナログ信号に変換
する。そして、積分手段の絶対値に比例して被変換アナ
ログ信号(入力信号)に加算されるアナログ信号値(D
/Aコンバータの出力)をステップ状に変化させてい
た。8種類の量子化出力をする場合の例を図1中に実線
で示してある。
は、被変換アナログ信号(入力信号)のレベルが小さく
なると、より多くの積分手段の出力も絶対値が小さな出
力をするようになり、これに対応して小さなアナログ信
号値がより多くの頻度で被変換信号に加算されるように
なる。
ズ量は、積分手段の出力に対する被変換信号に加算され
るアナログ値の増加割合に比例する。別の表現をする
と、ノイズ量は、フィードバックされるアナログ値のス
テップ幅=H1 〜H7 に比例し、そのアナログ値を与え
る量子化しきい値間隔=各量子化された信号が表す電圧
範囲=W1 〜W8 に比例する。
の多値の△Σモジュレーターにおいては、前記ステップ
が被変換信号の大小にかかわらず一定であるため、出力
ノイズも被変換信号の大小にかかわらず一定となるが、
入力信号レベルが小さくなると、S/(N+D)は直線
的に低下していた。
分野においては、小入力信号時のノイズを低く抑えるこ
とがより多く望まれている。
本発明は被変換アナログ信号を積分する積分手段と、該
積分手段の出力信号をN(N≧3)個のアナログ基準値
と比較して、N+1種類の量子化出力をする量子化手段
と、前記積分手段の入力側において前記量子化手段の出
力信号に基づくN+1種類のアナログ信号を前記被変換
アナログ信号に加算する加算手段と、前記量子化手段に
おける量子化しきい値間隔(W)に対する前記被変換ア
ナログ信号に加算する前記N+1種類のアナログ信号値
間隔(H)の比を、前記積分手段の出力信号の絶対値が
大きい領域ほど大にする手段とを具えたことを特徴とす
る。ここで(W)を一定にして(H)を大きくしてもよ
いし、(H)を一定にして(W)を小さくするようにし
てもよい。また、(W)と(H)を共に変えてもよい。
が小さいときは、積分手段の出力に対する被変換アナロ
グ信号に加算されるアナログ値の増加割合が小さい。し
たがってノイズ量は少なくなり、S/(N+D)は高く
なる。
ジュレーターのブロック図を示す。被変換アナログ信号
は加算手段1からの出力が加算されて積分手段2に入力
され、積分手段2の出力信号は、量子化手段3で量子化
され、デジタル信号変換手段4でデジタルコードに変換
され出力される。量子化手段3の出力は加算手段1にも
入力される。
手段1において直接重みづけしたD/A変換を行って、
非線形なアナログ信号とし、これを積分手段2の入力側
において被変換アナログ信号に加算しており、またそれ
と等価な重みづけをデジタル信号変換手段4で行い、デ
ジタルコードを出力する。
サCおよびS1,S2の2相のノンオーバーラップクロ
ックで動作するスイッチ(図中S1,S2で示す。以下
同様)からなるスイッチトキャパシタ回路とからなる。
1〜CP7を有し、その各々は、等間隔でレベルが大き
くなっているアナログ基準値VT1〜VT7を積分手段
2の出力と比較し、各基準値を越えたときに(論理レベ
ル“1”を)出力する。
チトキャパシタ(以下SC)回路からなるD/Aコンバ
ータを有している。すなわち、2個のコンデンサC1
と、1個のインバータ6と、クロックS1,S2で動作
するスイッチ(図中、S1,S2で示す。以下同様)と
から1個のSC回路を構成し、同様に各々2個のコンデ
ンサC2〜C7と、各々1個のインバータと、各々S
1,S2で動作するスイッチとから6個のSC回路を構
成し、以上の7個のSC回路には、基準電位を共通に印
加し、各コンデンサC1〜C7の容量比C1:C2:C
3:C4:C5:C6:C7は6/33:5/33:4
/33:3/33:4/33:5/33:6/33とな
っている。量子化手段3の各CP1〜CP7の出力を加
算手段1の対応するSC回路によって重みづけし、各S
C回路から出力された電荷を積分手段2の入力側におい
て、被変換アナログ信号に加算する。なお、加算手段1
においては、積分手段2の入力側における被変換アナロ
グ信号に対しては、積分手段2の出力が正のときは減
算、負のときは加算が各々行なわれるようなパスが選ば
れるようになっている。
3の各出力に対し加算手段1におけるD/A変換のとき
と同等な重みづけ(−33:−21:−11:−3:
3:11:21:33)がなされる。すなわち、デジタ
ル信号変換手段4への入力パターン(量子化手段3の各
コンパレータCP1〜CP7からの“1”か“0”かの
出力Q1〜Q7)とデジタル変換後の7ビットの出力
(デジタル)コードと10進表現との関係を表1に示
す。
をデジタルコード出力するデジタル信号変換手段の一例
を図3に示す。すなわち、これは、入力パターン(Q1
〜Q7)に対応した出力コード(7ビット)を発生させ
るためのROMあるいは論理素子の組合せにより作られ
たロジック回路からなる。また、図4に示すように、量
子化手段3の各コンパレータCP1〜CP7の1か0か
の出力Q1〜Q7に設定された重み(3〜6のいずれ
か)を表すコードの極性を、その出力Q1〜Q7の出力
値(1か0)に従って正(出力1のとき)または負(出
力0のとき)にしたものの総和を出力するロジック回路
であってもよい。
に、被変換アナログ信号に加算(減算)される加算手段
1からのアナログ信号値のステップの比H1:H2:H
3:H4:H5:H6:H7は、従来例では1/7:1
/7:1/7:1/7:1/7:1/7:1/7:であ
るのに対し、本実施例1では6/33:5/33:4/
33:3/33:4/33:5/33:6/33とな
る。すなわち、積分手段2の出力W1〜W8の各領域に
おける被変換アナログ信号に加算される加算手段1から
のアナログ信号値は、従来例では7/7,5/7,3/
7,1/7,−1/7,−3/7,−5/7,−7/7
であるのに対し、本実施例1では33/33,21/3
3,11/33,3/33,−3/33,−11/3
3,−21/33,−33/33となる。
ターを1024KHzのクロック(S1,S2)で動作
させ、1KHzのサイン波を被変換アナログ信号として
入力し、入力振幅とS/(N+D)との関係を評価し
た。評価にあたり、本△Σモジュレーターからの連続す
る出力を65536個集め、パーソナルコンピュータを
用いてFFT(高速フーリエ変換)操作を行い、周波数
成分毎に強度を求め、考慮したい周波数範囲を0KHz
〜4KHzと定義し、この周波数範囲におけるS/(N
+D)を算出した。図5にその様子が示されており、実
線の従来例に比べて、破線の実施例1では、入力信号振
幅が小さい場合、約10dB程度S/(N+D)を向上
させることができた。
を示し、加算手段11のみが異なるだけで他は実施例1
と同様である。すなわち、加算手段11は実施例1と同
様ではあるが各コンデンサの容量が異なる7個のSC回
路からなる線形なD/Aコンバータ11Aによって、デ
ジタル信号変換手段4からの重みづけされた7ビットの
デジタルコード出力をアナログ信号に変換し、積分手段
2の入力側において被変換アナログ信号に加算する。た
だし、デジタル信号変換手段4からの7ビットのデジタ
ルコード出力は、すでに2のべき乗表現であるので、7
ビットの出力のそれぞれが入力される各SC回路のコン
デンサも同じく2のべき乗のサイズ比となっている。あ
るいは、全てのコンデンサを同一サイズとし、各SC回
路に2のべき乗の比となっている各基準電位を与えても
よい。
例1と同様であるが、被変換アナログ信号に加算される
アナログ信号値の増加ステップは一定にし、すなわち、
ステップの比H1:H2:H3:H4:H5:H6:H
7は1/7:1/7:1/7:1/7:1/7:1/
7:1/7とし、また、量子化手段3における積分手段
2からの出力を比較するアナログ基準値を、同出力の絶
対値が大きい部分ほど密に、小さい部分ほど疎に構成
し、すなわち、アナログ基準値の間隔の比W´1:W´
2:W´3:W´4:W´5:W´6は1/6:2/
6:3/6:3/6:2/6:1/6とした。つまりV
T1〜VT7の間隔比を非等間隔とした。以上の様子を
図7に示す。
施例1と同様に、1024KHzのクロックで動作さ
せ、1KHzのサイン波に対する0〜4KHzの周波数
範囲におけるS/(N+D)を算出した。図5にその様
子が示されており、実線の従来例に比べ、1点鎖線の実
施例3では入力信号振幅が小さい場合、約5dB程度S
/(N+D)を向上させることができた。
換手段は、被変換アナログ信号に加算されるアナログ信
号値を直接表現するデジタルコードを出力するものであ
ってもよいし、あるいは被変換アナログ信号に加算され
る複数のアナログ信号値のうちどれであるかを指定する
ためのデジタルコードを出力するものであってもよい。
続のフィルタで高域ノイズ成分を除去することによっ
て、被変換アナログ信号のレベルが小さいときに高いS
/(N+D)の出力を得ることができる。特に入力信号
振幅の小さいときに高いS/(N+D)であるA/Dコ
ンバータやアナログ演算回路等を実現することができ
る。
値と積分手段出力との関係を示す図である。
る。
ある。
ある。
値と積分手段出力との関係を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 被変換アナログ信号を積分する積分手段
と、該積分手段の出力信号をN(N≧3)個のアナログ
基準値と比較して、N+1種類の量子化出力をする量子
化手段と、前記積分手段の入力側において前記量子化手
段の出力信号に基づくN+1種類のアナログ信号を前記
被変換アナログ信号に加算する加算手段と、前記量子化
手段における量子化しきい値間隔に対する前記被変換ア
ナログ信号に加算する前記N+1種類のアナログ信号値
間隔の比を、前記積分手段の出力信号の絶対値が大きい
領域ほど大にする手段とを具えたことを特徴とする△Σ
モジュレーター。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21606393A JP3199529B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | △σモジュレーター |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21606393A JP3199529B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | △σモジュレーター |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0774646A true JPH0774646A (ja) | 1995-03-17 |
JP3199529B2 JP3199529B2 (ja) | 2001-08-20 |
Family
ID=16682699
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21606393A Expired - Fee Related JP3199529B2 (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | △σモジュレーター |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3199529B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006041992A (ja) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Renesas Technology Corp | A/d変換回路を内蔵した半導体集積回路および通信用半導体集積回路 |
JP2006254307A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Asahi Kasei Microsystems Kk | デジタルスイッチングアンプ |
JP2008072361A (ja) * | 2006-09-13 | 2008-03-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ad変換器およびデルタシグマad変換器 |
JP2012023540A (ja) * | 2010-07-14 | 2012-02-02 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | マルチビットデルタシグマ変調器及びadコンバータ |
-
1993
- 1993-08-31 JP JP21606393A patent/JP3199529B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006041992A (ja) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Renesas Technology Corp | A/d変換回路を内蔵した半導体集積回路および通信用半導体集積回路 |
JP2006254307A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Asahi Kasei Microsystems Kk | デジタルスイッチングアンプ |
JP2008072361A (ja) * | 2006-09-13 | 2008-03-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ad変換器およびデルタシグマad変換器 |
JP2012023540A (ja) * | 2010-07-14 | 2012-02-02 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | マルチビットデルタシグマ変調器及びadコンバータ |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3199529B2 (ja) | 2001-08-20 |
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