JPH0779243B2 - オ−バ−サンプル形a/d変換器 - Google Patents

オ−バ−サンプル形a/d変換器

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JPH0779243B2
JPH0779243B2 JP62088232A JP8823287A JPH0779243B2 JP H0779243 B2 JPH0779243 B2 JP H0779243B2 JP 62088232 A JP62088232 A JP 62088232A JP 8823287 A JP8823287 A JP 8823287A JP H0779243 B2 JPH0779243 B2 JP H0779243B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は入力信号周波数帯域に比較して非常に高いサン
プリング周波数を使用したサンプリング系の改良に関
し、特に斯かるサンプリングによりアナログ信号をデイ
ジタル符号化するオーバーサンプリング形A/D変換器の
改良に関する。
(従来の技術) 第2図は、オーバーサンプル形A/D変換器の基本構成を
示すブロツク図である。第2図においては、1は入力端
子、3は量子化回路、10は積分器、22は出力端子、23は
加算器、24はデイジタルフイルタ、25はD/A変換器であ
る。
第2図において、アナログ信号の入力端子1から入力さ
れた信号は加算器23に加えられ、ここで入力信号からD/
A変換器25の出力を差引く。得られた差信号は積分器10
で積分され、積分値は量子化回路3によつて量子化され
る。量子化された符号はD/A変換器25に帰還される。こ
の帰還ループを入力信号周波数に比較して非常に高い周
波数で動作させると、量子化雑音は高い周波数帯域に分
布するようになるので、量子化回路3の出力をデイジタ
ルフイルタ24に入力すれば高域の量子化雑音は除去で
き、高精度のA/D変換を実施できる。
第3図は従来技術によるこの種のA/D変換器の一実施例
を示すブロツク図であり、第2図の基本構成を具体化し
た回路である。
第3図において、1は入力端子、2は演算増幅器、3は
量子化回路、4は積分容量、5はサンプリング容量、6
は容量列、7は容量列スイツチ、8は制御ロジツク、10
は積分器である。
第3図の回路構成については、昭和59年度電子通信学会
通信部門全国大会講演論文集において論文No.563,“デ
イジタルコーデツクに適したA/D変換回路の検討”とし
て公表されているので、詳細は省略する。
第3図の回路構成において、容量列6は2進の重み付け
された複数の容量より成り、容量列スイツチ7によつて
基準電圧+Vr、または、−Vrのいずれかへ接続される。
このような構成は電荷再分配形A/D変換器としてよく知
られているもので、制御ロジツク8の出力のデイジタル
信号に応じてD/A変換動作が行われる。第3図は、5ビ
ツトより成るD/A変換器の実例である。
入力端子1に加えられたアナログ信号はサンプリングス
イツチS4を介してサンプリング容量5に加えられる。演
算増幅器2と積分容量4とにより積分器10が構成されて
いる。
積分器10は、サンプリング容量5によりサンプリングさ
れている入力信号に応じた電荷と、容量列6で発生する
D/A変換出力との加算結果を積分するように動作する。
量子化回路3は電圧比較器で構成され、積分器10の出力
の極性に応じて2値の量子化を行う。
まず、サンプリング時にサンプリングスイツチS1は入力
端子1に接続され、スイツチS5はオンとなるので、入力
信号Viはサンプリング容量5に取込まれてQS=32C・Vi
によつて与えられる電荷QSが容量5に蓄えられる。次に
スイツチS5はオフとなり、整除ロジツク8の出力符号に
応じてD/A変換された電荷が容量列6に発生する。容量
列6で得られる電荷量QDとなる。ここで、bkはD/A変換器の入力符号に対応して
0または1をとる係数、Vrは基準電圧である。
次にスイツチS6がオンとなり、サンプリングスイツチS4
が接地されると、サンプリング容量5および容量列6の
電荷は積分容量4へ移動して積分が行われる。移動電荷
を△Qとすれば となる。いつぽう、積分器10の出力電圧△Vは となる。第(3)式の△Vは第2図に示される入力信号
と積分動作によつて得られたD/A変換出力との差を表わ
す。
次に、動作速度の制限について記述する。
動作速度は、第3図の積分容量4によつて制限される。
すなわち、積分器10を構成する演算増幅器2の出力端子
には、積分容量4が接続されている。しかし、その値は
32Cと大きいため、演算増幅器2の出力抵抗Routとの間
で時定数32C・Routが生じて動作速度が制限されてしま
う。上記の時定数を小さくするためにはCの値を小さく
すればよいが、小容量値は製造上、設定誤差が多くなる
ため容量列6の精度が劣化し、D/A変換が不正確となつ
てしまう。
(発明が解決しようとする問題点) 上述した従来のオーバーサンプル形A/D変換器は、積分
器の動作速度が遅いため、サンプリング周波数を高くで
きないと云う欠点がある。すなわち、積分器を構成する
演算増幅器の出力には積分容量が接続されるが、その値
が大きいため、演算増幅器の出力抵抗との間で時定数が
生じて動作速度が制限されてしまう。
上記時定数を小さくするためには容量値を小さくすれば
よいが、小容量値は製造上、設定誤差が多くなるため容
量列の精度が劣化し、D/A変換が不正確になつてしまう
と云う欠点がある。いつぽう、演算増幅器の出力抵抗を
さげると演算増幅器の出力回路が複雑化し、消費電流が
増加するため容易には実現できないと云う欠点がある。
本発明の目的は、演算増幅器の引反転入力を接地し、反
転入力と出力との間に積分容量を接続しておき、演算増
幅器の出力を量子化回路で量子化し、第1のスイツチ付
き容量を信号入力端子と演算増幅器の反転入力端子との
間に接続し、入力アナログ信号を一定周期でサンプリン
グして電荷を積分容量に送出し、容量列で2進の重み付
けされた容量の一端を共通とし、それらの容量の他端を
容量列スイツチで選択的に2種類の基準電圧に切替え、
容量列の共通端子と演算増幅器の反転入力端子との間に
第2のスイツチ付き容量を接続し、容量列の共通端子電
圧を第1のサンプルスイツチの動作に同期してサンプリ
ングし、電荷を積分容量に送出し、量子化回路の出力符
号に応じて容量列スイツチを切替えることによつて上記
欠点を除去し、出力回路を簡易化できるように構成した
オーバーサンプル形A/D変換器を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 本発明によるオーバーサンプル形A/D変換器は演算増幅
器と、量子化回路と、第1のスイツチ付き容量と、容量
列と、容量列スイツチと、第2のスイツチ付き容量と、
制御ロジツクとを具備して構成したものである。
演算増幅器は非反転入力端子を接地し、反転入力端子と
出力端子との間に積分容量を接続して、積分器として動
作させるためのものである。
量子化回路は、演算増幅器の出力信号を量子化するため
のものである。
第1のスイツチ付き容量は、信号入力端子と演算増幅器
の反転入力端子との間に接続されていて、信号入力端子
に加えられた入力アナログ信号を一定周期でサンプリン
グし、得られた電荷を積分容量に送出するためのもので
ある。
容量列は、2進に重み付けされていて一端を共通とした
複数の容量より成るものである。
容量列スイツチは、重み付けされた複数の容量の他方の
端子のひとつを選択し、2種類の基準電圧源のそれぞれ
に切替えて接続するためのものである。
第2図のスイツチ付き容量は、容量列の共通端子と演算
増幅器の反転入力端子との間に接続されていて、容量列
の共通端子の電圧を第1のスイツチ付き容量の動作に同
期してサンプリングし、得られた電荷を積分容量に送出
するためのものである。
制御ロジツクは量子化回路の出力符号に応じ、容量列ス
イツチをあらかじめ決定されているタイミングで切替え
るためものである。
(実 施 例) 次に、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
第1図は、本発明によるオーバーサンプル形A/D変換器
の一実施例を示すブロツク図である。第1図において、
容量列6と、容量列スイツチ7と、制御ロジツク8と、
量子化回路3とは第3図に示す従来例と同様な構成で、
同様な動作を行う。本発明では、積分容量4の値はCiで
あり、従来の32Cの値に比較して小さな値を使つてい
る。また、サンプリング容量5も従来の値32Cに比較し
て小さなCsを使つている。容量9は、本発明において新
たに付加されたもので、その値はCi、あるいはCsと同程
度のものである。
以下、第1図の回路の動作を説明する。まず、スイツチ
S1,S2,S3は接地され、サンプリング容量5と、容量9
と、容量列6とに蓄えられた電荷は零である。次に、ス
イツチS1が入力側に倒されていて、スイツチS2が演算増
幅器側に接続され、スイツチS3がオフとなる。電荷保存
則を使つて演算増幅器2の出力電圧Vの変化△Vを求め
ると、 となる。例えばCi=Cs=Cj=1Cとすれば、第(4)式は となり、第(5)式と第(3)式とは同じ形となつて、
第1図の回路は第3図の従来回路と同じ動作をさせるこ
とができる。
ここで、Ci≠Cs≠Cj≠1Cでよいことは言うまでもない。
そのとき、電圧値は従来回路とは異なつてくるが、同様
の動作をする。
さて、第1図の積分回路10の動作速度について調べてみ
ると、演算増幅器2の出力抵抗Routと値Ciの積分容量4
とによつて決定される時定数はRout・Ciとなり、Ci=1C
と小さく選べば、従来回路の時定数Rout・32Cと比較し
て本発明の時定数は非常に小さくなり回路を高速化でき
る。
(発明の効果) 以上説明したように本発明は、演算増幅器の非反転入力
を接地し、反転入力と出力との間に積分容量を接続して
おき、演算増幅器の出力を量子化回路で量子化し、第1
のスイツチ付き容量を信号入力端子と演算増幅器の反転
入力端子との間に接続し、入力アナログ信号を一定周期
でサンプリングして電荷を積分容量に送出し、容量列で
2進の重み付けされた容量の一端を共通とし、それらの
容量の他端を容量列スイツチで選択的に2種類の基準電
圧に切替え、容量列の共通端子と演算増幅器の反転入力
端子との間に第2のスイツチ付き容量を接続し、容量列
の共通端子電圧を第1のサンプルスイツチの動作に同期
してサンプリングし、電荷を積分容量に送出し、量子化
回路の出力符号に応じて容量列スイツチを切替えること
により、精度を劣化させず、また消費電力を増加させず
に高速動作をさせることができると云う効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明によるオーバーサンプル形A/D変換器
の一実施例を示す回路ブロツク図である。 第2図は、オーバーサンプル形A/D変換器の基本構成を
示すブロツク図である。 第3図は、従来技術によるオーバーサンプル形A/D変換
器の一例を示す回路ブロツク図である。 1,22……端子、2……演算増幅器 3……量子化回路、4,5,9……容量 6……容量列、7,S1〜S6……スイツチ 8……制御ロジツク、10……積分器 23……加算器 24……デイジタルフイルタ 25……D/A変換器 +Vr,−Vr……基準電圧

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】非反転入力端子を接地し反転入力端子と出
    力端子との間に積分容量を接続して積分器として動作さ
    せるための演算増幅器と、前記演算増幅器の出力信号を
    量子化するための量子化回路と、信号入力端子と前記演
    算増幅器の反転入力端子との間に接続されていて、前記
    信号入力端子に加えられた入力アナログ信号を一定周期
    でサンプリングし、得られた電荷を前記積分容量に送出
    するための第1のスイツチ付き容量と、2進に重み付け
    されていて一端を共通とした複数の容量より成る容量列
    と、前記重み付けされた複数の容量の他方の端子のひと
    つを選択し、2種類の基準電圧源のそれぞれに切替えて
    接続するための容量列スイツチと、前記容量列の共通端
    子と前記演算増幅器の反転入力端子との間に接続されて
    いて前記容量列の共通端子の電圧を前記第1のスイツチ
    付き容量の動作に同期してサンプリングし、得られた電
    荷を前記積分容量に送出するための第2のスイツチ付き
    容量と、前記量子化回路の出力符号に応じて前記容量列
    スイツチをあらかじめ決定されているタイミングで切替
    えるための制御ロジツクとを具備して構成したことを特
    徴とするオーバーサンプル形A/D変換器。
JP62088232A 1987-04-10 1987-04-10 オ−バ−サンプル形a/d変換器 Expired - Lifetime JPH0779243B2 (ja)

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