JPH09246972A - Delta sigma modulation type analog/digital conversion circuit - Google Patents

Delta sigma modulation type analog/digital conversion circuit

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JPH09246972A
JPH09246972A JP5633796A JP5633796A JPH09246972A JP H09246972 A JPH09246972 A JP H09246972A JP 5633796 A JP5633796 A JP 5633796A JP 5633796 A JP5633796 A JP 5633796A JP H09246972 A JPH09246972 A JP H09246972A
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integrator
digital conversion
conversion circuit
power supply
input
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Shoji Sato
昭治 佐藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the mounting area of a circuit and to finely adjust an amplitude limit value in performing amplitude limiting for preventing oscillation. SOLUTION: A voltage amplifier 12 is interposed in at least one part among integrators M1-M7 cascade connected for plural stages and excessive input signals are clipped by the amplitude limit value stipulated by a power supply voltage in the integrators M3-M7 of a poststage. Thus, relating to the respective integrators M3-M7, the mounting area is reduced compared to the case of providing a limiter circuit composed of a diode or the like and the limit value for the input amplitude of the integrator is finely adjusted by adjusting the gain of the voltage amplifier 12 and the input of the integrator following it.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、音響信号に関して
好適に実施され、該音響信号を1ビットデジタル信号で
記録、再生および伝送等を行うにあたって、該音響信号
を1ビットデジタル信号にアナログ/デジタル変換する
ためのデルタシグマ変調型アナログ/デジタル変換回路
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is preferably carried out with respect to an acoustic signal, and in recording, reproducing and transmitting the acoustic signal as a 1-bit digital signal, the acoustic signal is converted into a 1-bit digital signal by analog / digital. The present invention relates to a delta-sigma modulation type analog / digital conversion circuit for conversion.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、標本化周波数をあまり高くするこ
となく、変換精度を向上することができるデルタシグマ
変調方式を用いるアナログ/デジタル変換回路が用いら
れるようになってきている。このデルタシグマ変調型の
アナログ/デジタル変換回路は、大略的に、縦続接続さ
れる複数段の積分器と、各積分器からの出力を加算する
加算器と、加算器からの出力を1ビット量子化する量子
化器と、量子化器からの出力をアナログ変換して入力に
帰還するデジタル/アナログ変換器とを備えて構成され
ている。
2. Description of the Related Art In recent years, analog / digital conversion circuits using a delta-sigma modulation system have been used, which can improve the conversion accuracy without raising the sampling frequency too much. This delta-sigma modulation type analog-to-digital conversion circuit generally includes a plurality of cascaded integrators, an adder that adds outputs from the integrators, and a 1-bit quantum output from the adder. And a digital / analog converter for analog-converting the output from the quantizer and feeding back to the input.

【0003】このようなデルタシグマ変調型のアナログ
/デジタル変換回路において、一般に、前記積分器の段
数、すなわち帰還次数を大きくすることによって、量子
化ノイズを高域の周波数側に移動するノイズシェーピン
グ効果が得られ、S/Nの改善が可能であることが知ら
れている。また、S/Nの向上のために、高い入力ゲイ
ンで、許容入力レベルを大きく設定することが要求され
ている。
In such a delta-sigma modulation type analog / digital conversion circuit, generally, by increasing the number of stages of the integrator, that is, the feedback order, the noise shaping effect of moving the quantization noise to the high frequency side. Is obtained, and it is known that the S / N can be improved. Further, in order to improve the S / N, it is required to set a large allowable input level with a high input gain.

【0004】しかしながら、前記積分器を高次に構成す
る程、および入力ゲインを大きくする程、回路が発振し
易いという問題がある。前記発振は、信号レベルが所定
の発振限界値を超えたときに発生する。このため、信号
レベルの制御が重要であり、典型的な従来技術では、図
5で示すようにして、信号レベルの制御が行われてい
る。
However, there is a problem that the circuit is more likely to oscillate as the integrator is configured in a higher order and the input gain is increased. The oscillation occurs when the signal level exceeds a predetermined oscillation limit value. Therefore, it is important to control the signal level, and in a typical conventional technique, the signal level is controlled as shown in FIG.

【0005】図5は、典型的な従来技術のデルタシグマ
変調型のアナログ/デジタル変換回路1の電気的構成を
示すブロック図である。このアナログ/デジタル変換回
路1は、縦続接続された7次の積分器m1,m2,…,
m7と、帰還抵抗r0と、加算器3と、量子化器4と、
デジタル/アナログ変換器5とを備えて構成されてい
る。
FIG. 5 is a block diagram showing an electrical configuration of a typical conventional delta-sigma modulation type analog / digital conversion circuit 1. The analog / digital conversion circuit 1 includes a seventh-order integrator m1, m2, ...
m7, the feedback resistor r0, the adder 3, the quantizer 4,
The digital / analog converter 5 is provided.

【0006】第1次の積分器m1は、入力抵抗r1と、
差動増幅器a1と、時定数素子であるコンデンサc1と
を備えて構成されている。入力端子6からのアナログ音
響信号は、入力抵抗r1を介して、差動増幅器a1の反
転入力端子に入力される。この差動増幅器a1の非反転
入力端子は接地されている。この差動増幅器a1からの
出力は、前記加算器3へ出力されるとともに、コンデン
サc1を介して反転入力端子に入力されて負帰還され
る。
The first-order integrator m1 has an input resistance r1 and
It comprises a differential amplifier a1 and a capacitor c1 as a time constant element. The analog audio signal from the input terminal 6 is input to the inverting input terminal of the differential amplifier a1 via the input resistor r1. The non-inverting input terminal of the differential amplifier a1 is grounded. The output from the differential amplifier a1 is output to the adder 3 and also to the inverting input terminal via the capacitor c1 to be negatively fed back.

【0007】残余の積分器m2〜m7も、前記積分器m
1と同様に構成されており、対応する部分の参照符号
は、同一の英字に各積分器m2〜m7の次数に対応した
添数字を付して示している。したがって、たとえば第2
次の積分器m2では、積分器m1からの出力が入力抵抗
r2を介して入力され、出力は加算器3に入力されると
ともに、次段の積分器m3に入力される。
The remaining integrators m2 to m7 are also the above-mentioned integrators m to m7.
1, and the reference numerals of the corresponding parts are the same alphabetical characters with the addition of the subscript corresponding to the order of each of the integrators m2 to m7. Thus, for example, the second
In the next integrator m2, the output from the integrator m1 is input via the input resistor r2, and the output is input to the adder 3 and also to the next-stage integrator m3.

【0008】各積分器m1〜m7からの出力は、前述の
ように加算器3に入力されて相互に加算された後、量子
化器4に入力される。量子化器4では、加算器3からの
出力が0以上であるときには出力端子7に「1」の出力
を導出し、0未満であるときには「0」の出力を導出
し、こうして各積分器m1〜m7からの出力加算値が1
ビット量子化される。また、この量子化器4による量子
化結果の出力は、デジタル/アナログ変換器5において
アナログ値に変換された後、帰還抵抗r0を介して入力
側に負帰還されている。
The outputs from the integrators m1 to m7 are input to the adder 3 and added to each other as described above, and then input to the quantizer 4. The quantizer 4 derives an output of “1” from the output terminal 7 when the output from the adder 3 is 0 or more, and derives an output of “0” when the output is less than 0. Output added value from ~ m7 is 1
Bit quantization is performed. The output of the quantization result by the quantizer 4 is converted into an analog value by the digital / analog converter 5, and then is negatively fed back to the input side via the feedback resistor r0.

【0009】このアナログ/デジタル変換回路1では、
前記信号レベルの制御を実現するために、振幅が大きく
なる第3次以降の積分器m3〜m7に関して、リミッタ
回路d3,d4,…,d7がそれぞれ設けられている。
前記リミッタ回路d3〜d7は、相互に逆極性のダイオ
ードが並列に接続されて構成されており、帰還コンデン
サc3〜c7と並列に設けられている。
In this analog / digital conversion circuit 1,
In order to realize the control of the signal level, limiter circuits d3, d4, ..., D7 are provided for the third and subsequent integrators m3 to m7 whose amplitude increases.
The limiter circuits d3 to d7 are constructed by connecting diodes of mutually opposite polarities in parallel, and are provided in parallel with the feedback capacitors c3 to c7.

【0010】したがって、図6(a)で示す各差動増幅
器a3〜a7への入力電圧に対して、出力電圧が図6
(b)において参照符Vs1 で示すように前記ダイオー
ドの導通電圧以上となるときには、該出力電圧がリミッ
タ回路d3〜d7によって、帰還コンデンサc3〜c7
をバイパスして、負帰還される。前記ダイオードの段数
は、制限すべき振幅値に対応して決定される。こうし
て、各差動増幅器a3〜a7からの出力の振幅値が、図
6(b)において参照符Vs2で示すような、該積分器
m1〜m7が安定に動作する振幅限界値を超えない所定
範囲に制限されて、前記発振の防止が図られている。
Therefore, with respect to the input voltage to each of the differential amplifiers a3 to a7 shown in FIG.
When the diode has a conduction voltage equal to or higher than the conduction voltage as indicated by reference symbol Vs1 in (b), the output voltage is fed back to the feedback capacitors c3 to c7 by the limiter circuits d3 to d7.
Is bypassed and negative feedback is given. The number of stages of the diode is determined according to the amplitude value to be limited. In this way, the amplitude value of the output from each of the differential amplifiers a3 to a7 does not exceed the amplitude limit value for stably operating the integrators m1 to m7, as shown by reference numeral Vs2 in FIG. 6B. To prevent the oscillation.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来技術
のアナログ/デジタル変換回路1では、回路構成は比較
的簡単で経済的であるけれども、リミッタ回路d3〜d
7の部品点数が多く、回路の実装面積が多くなってしま
うという問題がある。すなわち、上述の図5の例におい
て、各差動増幅器a1〜a7の電源電圧は、たとえば5
Vであり、これに対応してリミッタ回路d3〜d7のダ
イオードは、2段、すなわち各リミッタ回路d3〜d7
当り4個のダイオードによって構成されている。したが
って、多数のダイオードの実装面積が必要になるという
問題がある。
The above-described conventional analog / digital conversion circuit 1 has a relatively simple and economical circuit structure, but the limiter circuits d3 to d are provided.
There is a problem that the number of components of 7 is large and the mounting area of the circuit is large. That is, in the example of FIG. 5 described above, the power supply voltage of each differential amplifier a1 to a7 is, for example, 5
V, and correspondingly, the diodes of the limiter circuits d3 to d7 have two stages, that is, the limiter circuits d3 to d7.
It is composed of four diodes. Therefore, there is a problem that a mounting area for a large number of diodes is required.

【0012】また、振幅の制限値がダイオードのオン電
圧の整数倍の値に決定されてしまうために、微少な調整
を行うことができないという問題がある。
Further, since the limit value of the amplitude is determined to be a value that is an integral multiple of the ON voltage of the diode, there is a problem that it is not possible to make a minute adjustment.

【0013】本発明の目的は、高次のデルタシグマ変調
型アナログ/デジタル変換回路において、発振を防止す
るにあたって、回路の実装面積の縮小を図ることができ
るとともに、振幅制限値の微少な調整を行うことができ
るデルタシグマ変調型アナログ/デジタル変換回路を提
供することである。
An object of the present invention is to reduce the mounting area of a circuit in order to prevent oscillation in a high-order delta-sigma modulation type analog-to-digital conversion circuit and to make a fine adjustment of an amplitude limit value. An object of the present invention is to provide a delta-sigma modulation type analog / digital conversion circuit which can be performed.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係るデ
ルタシグマ変調型アナログ/デジタル変換回路は、複数
段の積分器が縦続接続されて構成される高次のデルタシ
グマ変調型アナログ/デジタル変換回路において、前記
積分器を、電源電圧の変化に対して、予め定める適正な
ゲインおよびリニアリティが得られる差動増幅器を用い
て実現し、少なくともいずれか1箇所の積分器間に、前
記電源電圧に対応した差動増幅器の振幅制限作用を用い
る電圧増幅器を介在することを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided a delta-sigma modulation type analog / digital conversion circuit, which is a high-order delta-sigma modulation type analog / digital conversion circuit in which a plurality of stages of integrators are cascaded. In the conversion circuit, the integrator is realized by using a differential amplifier that can obtain a predetermined proper gain and linearity with respect to a change in power supply voltage, and the power supply voltage is provided between at least one integrator. The voltage amplifier using the amplitude limiting action of the differential amplifier corresponding to the above is interposed.

【0015】上記の構成によれば、積分器を構成してい
る差動増幅器の動作領域が電源電圧によって制限される
ことを利用して、前記差動増幅器に、適正入力時には、
適正なゲインでリニアリティを有する増幅動作を行わ
せ、強入力時には、前記電源電圧に対応して設定される
ことになる動作領域の限界値に近付く程、ゲインを抑圧
させ、前記動作領域を超える部分をクリップして切取ら
せる。
According to the above arrangement, the fact that the operating region of the differential amplifier forming the integrator is limited by the power supply voltage makes use of the differential amplifier at the time of proper input.
A gain is suppressed by increasing the linearity of the amplification operation with an appropriate gain, and when the input is strong, the gain is suppressed as it approaches the limit value of the operation region that is set corresponding to the power supply voltage. Clip and cut off.

【0016】したがって、たとえば第2次の積分器と第
3次の積分器との間に、差動増幅器などから成る電圧増
幅器を介在し、第3次の積分器の入力ゲインを小さくす
るだけで、発振防止のための振幅制限動作を行うことが
でき、回路の実装面積を縮小することができるととも
に、入力ゲインを高く設定してS/Nを向上することが
できる。また、前記電圧増幅器のゲインおよび第3次の
積分器の入力ゲインを調整することによって、該第3次
の積分器の入力振幅に対する制限値の微少な調整を可能
とすることもできる。
Therefore, for example, by interposing a voltage amplifier such as a differential amplifier between the second-order integrator and the third-order integrator, the input gain of the third-order integrator can be reduced. The amplitude limiting operation for preventing oscillation can be performed, the mounting area of the circuit can be reduced, and the S / N can be improved by setting the input gain high. Further, by adjusting the gain of the voltage amplifier and the input gain of the third-order integrator, it is possible to finely adjust the limit value with respect to the input amplitude of the third-order integrator.

【0017】また、請求項2の発明に係るデルタシグマ
変調型アナログ/デジタル変換回路では、前記電圧増幅
器は、第2次の積分器と第3次の積分器との間に介在さ
れ、電源電圧に対応した差動増幅器の振幅制限値が、第
3次以降の積分器が安定に動作する振幅限界値と一致す
るように、ゲイン設定を行うことを特徴とする。
Further, in the delta-sigma modulation type analog / digital conversion circuit according to the invention of claim 2, the voltage amplifier is interposed between the second-order integrator and the third-order integrator, and the power supply voltage is increased. The gain setting is performed so that the amplitude limit value of the differential amplifier corresponding to (3) matches the amplitude limit value at which the third and subsequent integrators operate stably.

【0018】上記の構成によれば、強入力信号では、電
源電圧に対応して決定される振幅制限値を超える部分が
クリップされ、この振幅制限値は後続の積分器のゲイン
によって決定される発振限界値未満であるので、発振が
生じることはない。このようにして、発振防止のための
振幅制限動作を実現することができる。
According to the above configuration, in the strong input signal, the portion exceeding the amplitude limit value determined corresponding to the power supply voltage is clipped, and this amplitude limit value is oscillated by the gain of the subsequent integrator. Since it is less than the limit value, oscillation does not occur. In this way, the amplitude limiting operation for preventing oscillation can be realized.

【0019】さらにまた、請求項3の発明に係るデルタ
シグマ変調型アナログ/デジタル変換回路は、複数段の
積分器が縦続接続されて構成される高次のデルタシグマ
変調型アナログ/デジタル変換回路において、各積分器
を複数のグループに区分し、各グループ毎に個別的に電
源供給を行うことができ、各積分器での振幅を電源電圧
に対応して制限させることができる電源回路を備えるこ
とを特徴とする。
Furthermore, a delta-sigma modulation type analog / digital conversion circuit according to a third aspect of the present invention is a high-order delta-sigma modulation type analog / digital conversion circuit configured by cascade-connecting a plurality of stages of integrators. , Each integrator is divided into multiple groups, power can be supplied individually to each group, and a power supply circuit that can limit the amplitude of each integrator according to the power supply voltage must be provided. Is characterized by.

【0020】上記の構成によれば、差動増幅器および帰
還コンデンサ等を備えて構成される各積分器に対して、
たとえば前段側のグループの積分器に対しては所定のゲ
インを得ることができるような電源電圧に設定し、後段
側の積分器に対しては過大振幅をクリップすることがで
きるような電源電圧に設定して、その積分器の出力の振
幅値を抑え、発振を防止する。
According to the above configuration, for each integrator including a differential amplifier and a feedback capacitor,
For example, set the power supply voltage so that a predetermined gain can be obtained for the integrator in the front stage side, and set the power supply voltage so that the excessive amplitude can be clipped for the integrator in the rear stage side. Set to suppress the amplitude value of the output of the integrator and prevent oscillation.

【0021】このようにして、たとえば前段側と後段側
とのそれぞれのグループに対して、異なる電源電圧を供
給することができる電源回路を設けることによって、前
記電圧増幅器を用いることなく、発振防止のための振幅
制限動作を行うことができる。
Thus, for example, by providing the power supply circuits capable of supplying different power supply voltages to the respective groups on the front stage side and the rear stage side, oscillation can be prevented without using the voltage amplifier. Amplitude limiting operation can be performed.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について、
図1〜図3に基づいて説明すれば以下のとおりである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Regarding one embodiment of the present invention,
The following is a description based on FIGS. 1 to 3.

【0023】図1は、本発明の実施の一形態のデルタシ
グマ変調型のアナログ/デジタル変換回路11の電気的
構成を示すブロック図である。このアナログ/デジタル
変換回路11は、縦続接続された7次の積分器M1,M
2,…,M7と、帰還抵抗R0と、電圧増幅器12と、
加算器13と、量子化器14と、デジタル/アナログ変
換器15とを備えて構成されている。
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a delta-sigma modulation type analog / digital conversion circuit 11 according to an embodiment of the present invention. The analog / digital conversion circuit 11 includes seven-order integrators M1 and M1 connected in cascade.
2, ..., M7, the feedback resistor R0, the voltage amplifier 12,
It is configured to include an adder 13, a quantizer 14, and a digital / analog converter 15.

【0024】第1次の積分器M1は、入力抵抗R1と、
差動増幅器A1と、時定数素子であるコンデンサC1と
を備えて構成されている。入力端子16からのアナログ
音響信号は、入力抵抗R1を介して、差動増幅器A1の
反転入力端子に入力される。この差動増幅器A1の非反
転入力端子は接地されている。この差動増幅器A1から
の出力は、前記加算器13へ出力されるとともに、コン
デンサC1を介して反転入力端子に入力されて負帰還さ
れる。
The first-order integrator M1 has an input resistor R1 and
It comprises a differential amplifier A1 and a capacitor C1 as a time constant element. The analog audio signal from the input terminal 16 is input to the inverting input terminal of the differential amplifier A1 via the input resistor R1. The non-inverting input terminal of the differential amplifier A1 is grounded. The output from the differential amplifier A1 is output to the adder 13 and also input to the inverting input terminal via the capacitor C1 to be negatively fed back.

【0025】残余の積分器M2〜M7も、前記積分器M
1と同様に構成されており、対応する部分の参照符号
は、同一の英字に各積分器M2〜M7の次数に対応した
添数字を付して示している。したがって、たとえば第2
次の積分器M2では、積分器M1からの出力が入力抵抗
R2を介して入力され、出力は加算器13に入力される
とともに、電圧増幅器12を介して次段の積分器M3に
入力される。
The remaining integrators M2 to M7 are also the integrators M
The reference numeral of the corresponding portion is the same as the alphabetic character with the suffix corresponding to the order of each of the integrators M2 to M7. Thus, for example, the second
In the next integrator M2, the output from the integrator M1 is input via the input resistor R2, and the output is input to the adder 13 and the next stage integrator M3 via the voltage amplifier 12. .

【0026】各積分器M1〜M7からの出力は、前述の
ように加算器13に入力されて相互に加算された後、量
子化器14に入力される。量子化器14では、加算器1
3からの出力が0以上であるときには出力端子17に
「1」の出力を導出し、0未満であるときには「0」の
出力を導出し、こうして各積分器M1〜M7からの出力
加算値が1ビット量子化される。また、この量子化器1
4による量子化結果の出力は、デジタル/アナログ変換
器15においてアナログ値に変換された後、帰還抵抗R
0を介して入力側に負帰還されている。
The outputs from the integrators M1 to M7 are input to the adder 13 and added to each other as described above, and then input to the quantizer 14. In the quantizer 14, the adder 1
When the output from 3 is greater than or equal to 0, the output of "1" is derived from the output terminal 17, and when the output is less than 0, the output of "0" is derived. Thus, the output added value from each of the integrators M1 to M7 is One bit quantization is performed. Also, this quantizer 1
4 is converted to an analog value by the digital / analog converter 15 and then output to the feedback resistor R.
It is negatively fed back to the input side via 0.

【0027】注目すべきは、このアナログ/デジタル変
換回路11では、第2次の積分器M2と第3次の積分器
M3との間に、電圧増幅器12が介在されていることで
ある。したがって、差動増幅器A2からの出力は、該電
圧増幅器12において、所定のゲインで増幅された後、
前記入力抵抗R3を介して、差動増幅器A3の反転入力
端子に与えられる。この電圧増幅器12は、積分器M3
への入力信号のゲインを設定するための増幅器であり、
たとえば図2で示すような、一般的な差動増幅器で実現
することができる。
It should be noted that in the analog / digital conversion circuit 11, the voltage amplifier 12 is interposed between the second-order integrator M2 and the third-order integrator M3. Therefore, the output from the differential amplifier A2 is amplified by the voltage amplifier 12 with a predetermined gain, and
It is given to the inverting input terminal of the differential amplifier A3 via the input resistor R3. This voltage amplifier 12 includes an integrator M3
Is an amplifier for setting the gain of the input signal to
For example, it can be realized by a general differential amplifier as shown in FIG.

【0028】図2は、電圧増幅器12の具体的構成を示
す電気回路図である。この電圧増幅器12は、差動増幅
器20と、入力抵抗Raと、帰還抵抗Rb,Rcと、前
記帰還抵抗Rb,Rc間の接続点を接地する抵抗Rdと
を備えて構成されている。したがって、この電圧増幅器
12の入力電圧をVinとし、出力電圧をVoutとす
るとき、該電圧増幅器12の入出力特性は、Vout=
−[{(Rb+Rc)/Ra}+RbRc/RaRd]
Vinとなる。したがって、抵抗Rdを小さくする程、
ゲインは大きくなり、積分器M3に振幅制限を行わせる
ことができる所望とするゲインを得ることができる。
FIG. 2 is an electric circuit diagram showing a specific structure of the voltage amplifier 12. The voltage amplifier 12 includes a differential amplifier 20, an input resistor Ra, feedback resistors Rb and Rc, and a resistor Rd that grounds a connection point between the feedback resistors Rb and Rc. Therefore, when the input voltage of the voltage amplifier 12 is Vin and the output voltage is Vout, the input / output characteristic of the voltage amplifier 12 is Vout =
-[{(Rb + Rc) / Ra} + RbRc / RaRd]
It becomes Vin. Therefore, the smaller the resistance Rd,
The gain becomes large, and it is possible to obtain a desired gain that allows the integrator M3 to limit the amplitude.

【0029】一方、各差動増幅器A1〜A7は、予め定
める範囲の電源電圧に対して、適正なゲインおよびリニ
アリティを有する差動増幅器である。したがって、適正
な入力電圧に対しては、前記ゲインでリニアリティを有
する増幅動作が行われ、これに対して強入力時には、振
幅制限値によって、出力がクリップされる。すなわち、
電源電圧以上の出力電圧を発生することなく、このため
前記電源電圧に対応して決定される振幅制限値に対し
て、入力信号が近付いてゆく程、ゲインが抑圧されるこ
とになる。
On the other hand, each of the differential amplifiers A1 to A7 is a differential amplifier having appropriate gain and linearity with respect to a power supply voltage in a predetermined range. Therefore, for an appropriate input voltage, an amplifying operation having linearity is performed with the gain, while the output is clipped by the amplitude limit value when the input is strong. That is,
Therefore, the gain is suppressed as the input signal approaches the amplitude limit value determined corresponding to the power supply voltage without generating an output voltage higher than the power supply voltage.

【0030】したがって、電圧増幅器12のゲインおよ
び積分器M3の入力ゲインを、積分器M3への入力振幅
に対する制限値が後段の積分器M3〜M7のゲインによ
って決定される発振限界値未満となるように設定するこ
とによって、高次の積分器M1〜M7を備えて構成され
る該アナログ/デジタル変換回路11の発振を防止する
ことができる。
Therefore, the gain of the voltage amplifier 12 and the input gain of the integrator M3 are set so that the limit value for the input amplitude to the integrator M3 is less than the oscillation limit value determined by the gains of the integrators M3 to M7 in the subsequent stage. By setting to 1, it is possible to prevent oscillation of the analog / digital conversion circuit 11 including the high-order integrators M1 to M7.

【0031】すなわち、積分器M3は、電圧増幅器12
からの入力が、図3(a)において参照符Vin1で示
すように適正入力であるときには、図3(b)におい
て、参照符Vout1で示すように、適正なゲインでか
つリニアリティを有する増幅動作を行った出力を導出す
る。これに対して、図3(a)において、参照符Vin
2で示すような過大入力時には、前記適正なゲインで増
幅を行うと、図3(b)において、参照符Vout2で
示すように振幅制限値Vthを超えた波形になってしま
うのに対して、電源電圧でクリップして、図3(c)に
おいて、参照符Vout2aで示すように、振幅制限動
作を行う。
That is, the integrator M3 includes the voltage amplifier 12
3A is an appropriate input as indicated by reference numeral Vin1 in FIG. 3A, an amplification operation with appropriate gain and linearity is performed as indicated by reference numeral Vout1 in FIG. 3B. Derive the performed output. On the other hand, in FIG.
At the time of excessive input as shown by 2, when the amplification is performed with the proper gain, the waveform exceeds the amplitude limit value Vth as shown by reference symbol Vout2 in FIG. Clipping is performed with the power supply voltage, and an amplitude limiting operation is performed as indicated by reference numeral Vout2a in FIG.

【0032】したがって、本発明に従うアナログ/デジ
タル変換回路11では、従来技術のアナログ/デジタル
変換回路1に関して述べたように、各積分器毎にリミッ
タ回路を設ける必要はなく、一般的な差動増幅器などで
実現することができる電圧増幅器12を積分器への入力
ゲイン設定用に用い、各積分器M1〜M7間の少なくと
もいずれか1箇所、好ましくは積分器M2,M3間に挿
入するだけでよく、実装面積を縮小することができると
ともに、該アナログ/デジタル変換回路11への入力ゲ
インを高く設定して、S/Nを向上することができる。
また、電圧増幅器12のゲインおよびそれに続く積分器
の入力ゲインを調整することによって、該積分器への入
力振幅に対する制限値を微少に調整することができる。
Therefore, in the analog / digital conversion circuit 11 according to the present invention, it is not necessary to provide a limiter circuit for each integrator as described with respect to the analog / digital conversion circuit 1 of the prior art, and a general differential amplifier is used. It is sufficient to use the voltage amplifier 12 which can be realized by, for example, an input gain setting to the integrator, and to insert the voltage amplifier 12 in at least one of the integrators M1 to M7, preferably between the integrators M2 and M3. The mounting area can be reduced, and the S / N can be improved by setting the input gain to the analog / digital conversion circuit 11 to be high.
Further, by adjusting the gain of the voltage amplifier 12 and the input gain of the subsequent integrator, the limit value for the input amplitude to the integrator can be finely adjusted.

【0033】本発明の実施の他の形態について、図3お
よび図4に基づいて説明すれば以下のとおりである。
Another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 3 and 4.

【0034】図4は、本発明の実施の他の形態のデルタ
シグマ変調型のアナログ/デジタル変換回路21の電気
的構成を示すブロック図である。このアナログ/デジタ
ル変換回路21は、前述のアナログ/デジタル変換回路
11に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付し
てその説明を省略する。
FIG. 4 is a block diagram showing an electrical configuration of a delta-sigma modulation type analog / digital conversion circuit 21 according to another embodiment of the present invention. The analog / digital conversion circuit 21 is similar to the analog / digital conversion circuit 11 described above, and corresponding parts are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0035】注目すべきは、このアナログ/デジタル変
換回路21では、前記電圧増幅器12を設ける代わり
に、各積分器M1〜M7が2つのグループM1,M2;
M3〜M7に区分されており、それぞれのグループの差
動増幅器A1,A2;A3〜A7には、電源回路22,
23から個別的に電源供給が行われることである。差動
増幅器A1,A2は、電源回路22からの電源電圧Vc
c1に対応したゲインで増幅を行うとともに、該電源電
圧Vcc1の変化に対して、リニアリティを有する。こ
の電源回路22はまた、該アナログ/デジタル変換回路
21内の量子化器14やデジタル/アナログ変換器15
などの残余の回路への電源供給を行う。
It should be noted that in the analog / digital conversion circuit 21, each integrator M1 to M7 has two groups M1 and M2 instead of the voltage amplifier 12.
The differential amplifiers A1 and A2 of each group are divided into M3 to M7, and the power supply circuits 22 and
That is, power is individually supplied from 23. The differential amplifiers A1 and A2 are connected to the power supply voltage Vc from the power supply circuit 22.
Amplification is performed with a gain corresponding to c1 and linearity is provided with respect to changes in the power supply voltage Vcc1. The power supply circuit 22 also includes the quantizer 14 and the digital / analog converter 15 in the analog / digital conversion circuit 21.
Supply power to the remaining circuits such as.

【0036】これに対して、差動増幅器A3〜A7は、
電源回路23からの電源電圧Vcc2によって、予め定
める振幅制限値以上の入力信号に対しては、振幅値を制
限するように構成されている。たとえば、前記電源電圧
Vcc1が5Vに選ばれるときには、電源電圧Vcc2
は3Vに選ばれ、電源電圧Vcc1が9Vに選ばれると
きには、電源電圧Vcc2は4Vに選ばれる。
On the other hand, the differential amplifiers A3 to A7 are
The power supply voltage Vcc2 from the power supply circuit 23 limits the amplitude value of an input signal having a predetermined amplitude limit value or more. For example, when the power supply voltage Vcc1 is selected to be 5V, the power supply voltage Vcc2
Is selected as 3V, and when the power supply voltage Vcc1 is selected as 9V, the power supply voltage Vcc2 is selected as 4V.

【0037】このようにしてもまた、各積分器M3〜M
7に特別な構成を設けることなく、積分器M3〜M7に
おいて、前記図3(b)において参照符Vout2とな
るような過大振幅を、前記振幅制限値Vth未満の、図
3(c)において参照符Vout2aで示す波形に抑制
して、発振を防止するので、回路の実装面積を縮小する
ことができるとともに、前記電源電圧Vcc2を調整す
ることによって、振幅制限値を微少に調整することもで
きる。
Even in this way, the integrators M3 to M are also provided.
In FIG. 3 (c), an excessive amplitude that is Vout2 in FIG. 3 (b) is less than the amplitude limit value Vth in the integrators M3 to M7 without providing a special configuration in FIG. Since the oscillation is prevented by suppressing the waveform indicated by the symbol Vout2a, the circuit mounting area can be reduced, and the amplitude limit value can be finely adjusted by adjusting the power supply voltage Vcc2.

【0038】なお、デルタシグマ変調型のアナログ/デ
ジタル変換回路にはアルゴリズムによる安定度の差があ
り、上述のアナログ/デジタル変換回路11,21は、
発振を防止するための基本的な回路例を示すものであ
り、たとえばアナログ/デジタル変換回路11では、電
圧増幅器12は、1つだけ、積分器M2と積分器M3と
の間に挿入されたけれども、前記アルゴリズムに対応し
て、複数の電圧増幅器が他の積分器間に挿入されてもよ
い。また、アナログ/デジタル変換回路21では、積分
器M1〜M7は、2つのグループM1,M2;M3〜M
7に分割されて、それぞれ電源回路22,23が設けら
れたけれども、前記アルゴリズムに対応して、積分器M
1〜M7のグループ分けを他の形態で行ってもよく、ま
たグループ数も2つ以上であってもよい。
The delta-sigma modulation type analog / digital conversion circuits have a difference in stability depending on the algorithm, and the analog / digital conversion circuits 11 and 21 described above are
1 shows a basic circuit example for preventing oscillation. For example, in the analog / digital conversion circuit 11, only one voltage amplifier 12 is inserted between the integrator M2 and the integrator M3. Depending on the algorithm, a plurality of voltage amplifiers may be inserted between other integrators. Further, in the analog / digital conversion circuit 21, the integrators M1 to M7 have two groups M1, M2; M3 to M.
Although the power supply circuits 22 and 23 are respectively divided into seven parts, the integrator M corresponds to the above algorithm.
The groups 1 to M7 may be divided into other forms, and the number of groups may be two or more.

【0039】[0039]

【発明の効果】請求項1の発明に係るデルタシグマ変調
型アナログ/デジタル変換回路は、以上のように、複数
段の積分器が縦続接続されて構成される高次のデルタシ
グマ変調型アナログ/デジタル変換回路において、少な
くともいずれか1箇所の積分器間に、積分器を構成して
いる差動増幅器の動作領域が電源電圧によって制限され
ることを利用して、前記動作領域を超える振幅値の入力
信号に対しては、その動作領域を超える部分をクリップ
して切取らせるための電圧増幅器を設ける。
As described above, the delta-sigma modulation type analog / digital conversion circuit according to the first aspect of the present invention is a high-order delta-sigma modulation type analog / digital conversion circuit configured by cascade-connecting a plurality of stages of integrators. In the digital conversion circuit, the fact that the operating region of the differential amplifier forming the integrator is limited by the power supply voltage between at least any one of the integrators makes use of the amplitude value exceeding the operating region. For the input signal, a voltage amplifier is provided for clipping and cutting off the portion exceeding the operating region.

【0040】それゆえ、差動増幅器などから成る電圧増
幅器を介在するだけで、発振防止のための振幅制限動作
を行うことができ、回路の実装面積を縮小することがで
きるとともに、入力ゲインを高く設定してS/Nを向上
することができる。また、前記電圧増幅器のゲインおよ
びそれに続く積分器の入力ゲインを調整することによっ
て、該積分器の入力振幅に対する制限値の微少な調整を
可能とすることもできる。
Therefore, the amplitude limiting operation for preventing oscillation can be performed only by interposing a voltage amplifier such as a differential amplifier, the circuit mounting area can be reduced, and the input gain can be increased. It can be set to improve S / N. Further, by adjusting the gain of the voltage amplifier and the input gain of the integrator that follows it, it is possible to finely adjust the limit value with respect to the input amplitude of the integrator.

【0041】また、請求項2の発明に係るデルタシグマ
変調型アナログ/デジタル変換回路は、以上のように、
前記電圧増幅器を第2次の積分器と第3次の積分器との
間に介在し、電源電圧に対応した差動増幅器の振幅制限
値が第3次以降の積分器が安定に動作する振幅限界値と
一致するようにゲイン設定を行う。
Further, the delta-sigma modulation type analog / digital conversion circuit according to the invention of claim 2 is as described above.
The voltage amplifier is interposed between the second-order integrator and the third-order integrator, and the amplitude limit value of the differential amplifier corresponding to the power supply voltage is the amplitude at which the third-order integrator and the subsequent integrator operate stably. Set the gain so that it matches the limit value.

【0042】それゆえ、強入力信号では、電源電圧に対
応して決定される振幅制限値を超える部分がクリップさ
れ、さらにこの振幅制限値は後続の積分器のゲインによ
って決定される発振限界値未満であり、このようにし
て、発振防止のための振幅制限動作を実現することがで
きる。
Therefore, in the strong input signal, a portion exceeding the amplitude limit value determined corresponding to the power supply voltage is clipped, and this amplitude limit value is less than the oscillation limit value determined by the gain of the subsequent integrator. Thus, the amplitude limiting operation for preventing oscillation can be realized in this way.

【0043】さらにまた、請求項3の発明に係るデルタ
シグマ変調型アナログ/デジタル変換回路は、以上のよ
うに、複数段の積分器が縦続接続されて構成される高次
のデルタシグマ変調型アナログ/デジタル変換回路にお
いて、各積分器を複数のグループに区分し、各グループ
毎に個別的に電源供給を行い、各積分器での振幅を電源
電圧に対応して制限する。
Furthermore, the delta-sigma modulation type analog / digital conversion circuit according to the invention of claim 3 is a high-order delta-sigma modulation type analog circuit in which a plurality of stages of integrators are cascade-connected as described above. In the / digital conversion circuit, each integrator is divided into a plurality of groups, power is individually supplied to each group, and the amplitude of each integrator is limited according to the power supply voltage.

【0044】それゆえ、たとえば、前段側のグループの
積分器に対しては所定のゲインを得ることができるよう
な電源電圧に設定し、後段側の積分器に対しては過大振
幅をクリップすることができるような電源電圧に設定す
ることによって、前記電圧増幅器を用いることなく、発
振防止のための振幅制限動作を行うことができる。
Therefore, for example, the power supply voltage is set so that a predetermined gain can be obtained for the integrator of the front stage side, and the excessive amplitude is clipped for the integrator of the rear stage side. By setting the power supply voltage such that the above can be achieved, the amplitude limiting operation for preventing oscillation can be performed without using the voltage amplifier.

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

【図1】本発明の実施の一形態の高次デルタシグマ変調
型アナログ/デジタル変換回路の電気的構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a high-order delta-sigma modulation type analog / digital conversion circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1で示すアナログ/デジタル変換回路におけ
る電圧増幅器の具体的構成を示す電気回路図である。
FIG. 2 is an electric circuit diagram showing a specific configuration of a voltage amplifier in the analog / digital conversion circuit shown in FIG.

【図3】図1および図4で示すアナログ/デジタル変換
回路の動作を説明するための波形図である。
FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation of the analog / digital conversion circuit shown in FIGS. 1 and 4.

【図4】本発明の実施の他の形態の高次デルタシグマ変
調型アナログ/デジタル変換回路の電気的構成を示すブ
ロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing an electrical configuration of a high-order delta-sigma modulation type analog / digital conversion circuit according to another embodiment of the present invention.

【図5】典型的な従来技術のデルタシグマ変調型アナロ
グ/デジタル変換回路の電気的構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 5 is a block diagram showing an electrical configuration of a typical prior art delta-sigma modulation type analog / digital conversion circuit.

【図6】図5で示すアナログ/デジタル変換回路の動作
を説明するための波形図である。
6 is a waveform diagram for explaining the operation of the analog / digital conversion circuit shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 アナログ/デジタル変換回路 12 電圧増幅器 13 加算器 14 量子化器 15 デジタル/アナログ変換器 20 差動増幅器 21 アナログ/デジタル変換回路 22 電源回路 23 電源回路 A1〜A7 差動増幅器 C1〜C7 帰還コンデンサ M1〜M7 積分器 R0 帰還抵抗 R1〜R7 入力抵抗 Ra 入力抵抗 Rb,Rc 帰還抵抗 Rd 抵抗 11 analog / digital conversion circuit 12 voltage amplifier 13 adder 14 quantizer 15 digital / analog converter 20 differential amplifier 21 analog / digital conversion circuit 22 power supply circuit 23 power supply circuit A1 to A7 differential amplifier C1 to C7 feedback capacitor M1 To M7 integrator R0 feedback resistance R1 to R7 input resistance Ra input resistance Rb, Rc feedback resistance Rd resistance

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数段の積分器が縦続接続されて構成され
る高次のデルタシグマ変調型アナログ/デジタル変換回
路において、 前記積分器を、電源電圧の変化に対して、予め定める適
正なゲインおよびリニアリティが得られる差動増幅器を
用いて実現し、 少なくともいずれか1箇所の積分器間に、前記電源電圧
に対応した差動増幅器の振幅制限作用を用いる電圧増幅
器を介在することを特徴とするデルタシグマ変調型アナ
ログ/デジタル変換回路。
1. A high-order delta-sigma modulation type analog-to-digital conversion circuit configured by cascade-connecting a plurality of stages of integrators, wherein the integrator has an appropriate gain predetermined with respect to a change in power supply voltage. And a linearity-providing differential amplifier, and a voltage amplifier using the amplitude limiting action of the differential amplifier corresponding to the power supply voltage is interposed between at least one integrator. Delta-sigma modulation type analog / digital conversion circuit.
【請求項2】前記電圧増幅器は、第2次の積分器と第3
次の積分器との間に介在され、電源電圧に対応した差動
増幅器の振幅制限値が、第3次以降の積分器が安定に動
作する振幅限界値と一致するように、ゲイン設定を行う
ことを特徴とする請求項1記載のデルタシグマ変調型ア
ナログ/デジタル変換回路。
2. The voltage amplifier includes a second-order integrator and a third-order integrator.
The gain is set so that the amplitude limit value of the differential amplifier, which is interposed between the next integrator and corresponding to the power supply voltage, matches the amplitude limit value at which the third and subsequent integrators operate stably. The delta-sigma modulation type analog / digital conversion circuit according to claim 1.
【請求項3】複数段の積分器が縦続接続されて構成され
る高次のデルタシグマ変調型アナログ/デジタル変換回
路において、 各積分器を複数のグループに区分し、各グループ毎に個
別的に電源供給を行うことができ、各積分器での振幅を
電源電圧に対応して制限させることができる電源回路を
備えることを特徴とするデルタシグマ変調型アナログ/
デジタル変換回路。
3. A high-order delta-sigma modulation type analog / digital conversion circuit configured by cascade-connecting a plurality of stages of integrators, each integrator is divided into a plurality of groups, and each group is individually Delta-sigma modulation type analog / characterized by including a power supply circuit capable of supplying power and limiting the amplitude of each integrator in accordance with the power supply voltage
Digital conversion circuit.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009005347A (en) * 2007-05-22 2009-01-08 Panasonic Corp Delta sigma modulator
WO2009104225A1 (en) * 2008-02-20 2009-08-27 パナソニック株式会社 Digital microphone
JP2015132574A (en) * 2014-01-15 2015-07-23 旭化成エレクトロニクス株式会社 Magnetic sensor and rotation angle sensor

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