JPH11145837A - A/d converter - Google Patents

A/d converter

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JPH11145837A
JPH11145837A JP30836397A JP30836397A JPH11145837A JP H11145837 A JPH11145837 A JP H11145837A JP 30836397 A JP30836397 A JP 30836397A JP 30836397 A JP30836397 A JP 30836397A JP H11145837 A JPH11145837 A JP H11145837A
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JP
Japan
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signal
input
output
converter
quantizer
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Application number
JP30836397A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuyuki Hiyoubu
和之 兵部
Yasunori Tani
泰範 谷
Yoshinori Miyata
美模 宮田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-accuracy A/D converter which is not unaffected by the output timing of a quantizer by taking in the output of the quantizer into a latch circuit and using the output of the latch circuit as a feedback signal to a D/A converter. SOLUTION: This device is provided with an input circuit 11, selector circuit 12, integrator 13, quantizer 14, D/A converter 15 and latch circuit 17, the output of the quantizer 14 is latched arbitrarily by the latch circuit 17 and the latch output is fed back as the feedback signal, so that the D/A conversion and integration of the feedback signal can always be started as the same timing, without depending on the change of output timing from the quantizer 14 caused by the potential difference of an input signal.

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、アナログ信号をデ
ィジタル信号に変換するA/D(アナログ/ディジタ
ル)変換装置に関し、特に量子化器からの出力を入力側
に帰還する回路を有するΔΣ型A/D変換器に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an A / D (analog / digital) converter for converting an analog signal into a digital signal, and more particularly to a .DELTA..SIGMA.-type A having a circuit for feeding back an output from a quantizer to an input side. / D converter.

【0002】[0002]

【従来の技術】A/D変換装置の一つとして、ΔΣ型A
/D変換回路を用いたA/D変換装置が提案されてい
る。従来提案されているこの方式のA/D変換装置につ
いて図4を用いて説明する。
2. Description of the Related Art As one of A / D converters, a ΔΣ type A
An A / D conversion device using a / D conversion circuit has been proposed. A conventionally proposed A / D converter of this type will be described with reference to FIG.

【0003】図4は、従来のA/D変換装置の構成を示
すブロック図である。図4において、41は入力回路、
42はセレクタ回路、43は積分器、44は量子化器、
45はD/A変換器、46は選択信号である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a conventional A / D converter. In FIG. 4, 41 is an input circuit,
42 is a selector circuit, 43 is an integrator, 44 is a quantizer,
45 is a D / A converter and 46 is a selection signal.

【0004】入力回路41において、入力信号のサンプ
リングがサンプリング周期ごとに行われる。この入力回
路41からの入力サンプリング信号を一方の入力とし、
D/A変換器45からの帰還信号を他方の入力とするセ
レクタ回路42において、入力回路41のサンプリング
周波数と同じ周波数クロックの選択信号46によりいず
れか一方の信号が選択出力される。積分器43では、セ
レクタ回路42からの選択出力を入力とし累積加算が行
われ、量子化器44に出力される。そして量子化器44
において、積分器43からの出力を1ビットのディジタ
ル信号に変換しディジタル出力信号として出力すると共
に、D/A変換器45に帰還する。D/A変換器45で
は、量子化器44から帰還されたディジタル出力信号を
アナログ信号に変換したのちセレクタ回路42の他方の
入力に帰還出力する。
In the input circuit 41, sampling of an input signal is performed at each sampling cycle. The input sampling signal from the input circuit 41 is used as one input,
In the selector circuit 42 which receives the feedback signal from the D / A converter 45 as the other input, one of the signals is selectively output by the selection signal 46 of the same frequency clock as the sampling frequency of the input circuit 41. The integrator 43 receives the selected output from the selector circuit 42 as input, performs cumulative addition, and outputs the result to the quantizer 44. And the quantizer 44
, The output from the integrator 43 is converted into a 1-bit digital signal, output as a digital output signal, and fed back to the D / A converter 45. The D / A converter 45 converts the digital output signal fed back from the quantizer 44 into an analog signal, and then feeds it back to the other input of the selector circuit 42.

【0005】このような構成を有するA/D変換装置で
は、セレクタ回路42によって入力回路41からの入力
サンプリング信号、または、D/A変換器45からの帰
還信号のいずれか一方が選択され、選択された出力を積
分器43で積分する。従って、積分器43において、入
力サンプリング信号と帰還信号を1サンプリング周期内
で時分割処理することができるため、入力サンプリング
信号と帰還信号とを加算処理するためのアナログ加算器
は不要な構成になっている。
In the A / D converter having such a configuration, either the input sampling signal from the input circuit 41 or the feedback signal from the D / A converter 45 is selected by the selector circuit 42, and the selection is performed. The output thus obtained is integrated by the integrator 43. Therefore, in the integrator 43, the input sampling signal and the feedback signal can be time-divisionally processed within one sampling period, so that an analog adder for adding the input sampling signal and the feedback signal is unnecessary. ing.

【0006】図5は、上記のような従来のA/D変換装
置における各構成要素の動作タイミングチャートを示
す。図5において、TS10、TS11、TS12、TS13、T
S14は動作タイミング時間、ΔT0、ΔT1は量子化開始
から量子化された信号が出力されるまでの時間、言い換
えれば量子化開始から帰還信号のD/A変換および積分
が開始されるまでの時間を示す。
FIG. 5 shows an operation timing chart of each component in the conventional A / D converter as described above. In FIG. 5, T S10 , T S11 , T S12 , T S13 , T
S14 is the operation timing time, ΔT 0 and ΔT 1 are the time from the start of quantization to the output of the quantized signal, in other words, from the start of quantization to the start of D / A conversion and integration of the feedback signal. Indicates time.

【0007】以上のように構成された従来のA/D変換
装置の動作について、以下図4及び図5を用いて説明す
る。
The operation of the conventional A / D converter configured as described above will be described below with reference to FIGS.

【0008】入力回路41におけるサンプリング周期毎
のサンプリングを入力サンプリング(0)、(1)、
(2)とした場合、各構成要素の動作タイミングを、例
えば入力サンプリング(1)を用いて説明すると、 1)TS11のタイミングにおいて、入力回路41でサン
プリングされた入力サンプリング(1)がセレクタ回路
42により選択され、積分器43に入力される。
[0008] Sampling at each sampling cycle in the input circuit 41 is defined as input sampling (0), (1),
In the case of (2), the operation timing of each component will be described using, for example, input sampling (1). 1) At the timing of T S11 , the input sampling (1) sampled by the input circuit 41 is used as the selector circuit. It is selected by 42 and input to the integrator 43.

【0009】2)積分器43では、セレクタ回路42で
選択された入力サンプリング(1)の積分が所定の時間
(TS12−TS11)行われる。
2) In the integrator 43, the integration of the input sampling (1) selected by the selector circuit 42 is performed for a predetermined time (T S12 -T S11 ).

【0010】3)TS12のタイミングにおいて、量子化
器44により積分器43からの出力の量子化が開始さ
れ、入力(1)の量子化が所定の時間(TS13−TS12
行われる。同時に、TS12のタイミングでセレクタ回路
42の切り換えが行われ、D/A変換器45を介して帰
還される帰還信号(1)側が選択される。
3) At the timing of T S12 , quantization of the output from the integrator 43 is started by the quantizer 44, and the quantization of the input (1) is performed for a predetermined time (T S13 −T S12 ).
Done. At the same time, the switching of the selector circuit 42 is performed at the timing of T S12 , and the feedback signal (1) fed back via the D / A converter 45 is selected.

【0011】4)量子化器44では、量子化開始からΔ
1だけ遅れてディジタル出力信号が出力される。この
出力の遅延は、信号の‘H’、‘L’レベル判定に要す
る時間であり、量子化器44に入力される信号の電位差
に依存し、電位差が大きければ短く、電位差が小さけれ
ば長くなる。この出力を入力とするD/A変換器45に
おいても、帰還信号(1)のD/A変換がΔT1だけ遅
れて開始される。従って、積分器43における帰還信号
(1)の積分もΔT1だけ遅れて開始される。
4) In the quantizer 44, Δ
T 1 delayed digital output signal is outputted. The delay of this output is the time required to determine the “H” and “L” levels of the signal, and depends on the potential difference of the signal input to the quantizer 44. The delay is short if the potential difference is large and long if the potential difference is small. . In the D / A converter 45 having this output as an input, the D / A conversion of the feedback signal (1) is started with a delay of ΔT 1 . Therefore, the integration of the feedback signal (1) in the integrator 43 is also started with a delay of ΔT 1 .

【0012】5)TS13のタイミングで、セレクタ回路
42が切り換えられ入力サンプリング信号(2)側が選
択されると共に、量子化器44による入力(1)の量子
化、D/A変換器45による帰還信号(1)のD/A変
換、および、積分器43による帰還信号(1)の積分が
終了する。
5) At the timing of T S13 , the selector circuit 42 is switched to select the input sampling signal (2) side, and the quantization of the input (1) by the quantizer 44 and the feedback by the D / A converter 45. The D / A conversion of the signal (1) and the integration of the feedback signal (1) by the integrator 43 are completed.

【0013】6)一方、入力回路41では、TS12のタ
イミングで次の入力信号のサンプリングが開始され、入
力サンプリング(2)が所定の時間(TS13−TS12)行
われる。
6) On the other hand, in the input circuit 41, sampling of the next input signal is started at the timing of T S12 , and the input sampling (2) is performed for a predetermined time (T S13 −T S12 ).

【0014】以上から明らかなように、積分器43では
1サンプリング周期内に帰還信号を積分する期間と入力
サンプリング信号を積分する期間とを有し、時分割で処
理される。
As is apparent from the above, the integrator 43 has a period in which the feedback signal is integrated and a period in which the input sampling signal is integrated within one sampling period, and is processed by time division.

【0015】図4のA/D変換装置のアナログ入力信号
をX、ディジタル出力信号をY、量子化器44より発生
する量子化誤差をVqとするとき、入出力の関係をZ関
数で記述すると次式のようになる。
When the analog input signal of the A / D converter shown in FIG. 4 is X, the digital output signal is Y, and the quantization error generated by the quantizer 44 is Vq, the relationship between input and output is described by a Z function. It becomes like the following formula.

【0016】Y=X+(1−z-1)Vq このようにディジタル出力信号には、アナログ入力信号
成分以外に誤差として量子化誤差Vqが含まれるが、一
次微分特性(1−z-1)が乗じられているためVqによ
るノイズは低周波数ほど小さくなり、僅か1ビットの量
子化であっても広いダイナミックレンジを得ることがで
きる。
[0016] The Y = X + (1-z -1) Vq digital output signal in this manner, including but quantization errors Vq as the error in addition to the analog input signal components, the primary differential characteristic (1-z -1) , The noise due to Vq decreases as the frequency decreases, and a wide dynamic range can be obtained even with only 1-bit quantization.

【0017】より広いダイナミックレンジを得るために
は、得ようとするディジタル出力信号よりもサンプリン
グ周期を短く(サンプリング周波数を高く)してA/D
変換を行い、出力の低周波領域のみを使用するように後
段のディジタルフィルタにてディジタル処理すればよ
い。このため、この方式のA/D変換はオーバーサンプ
リング方式とも呼ばれ、特に近年のディジタルオーディ
オの分野では必要不可欠な技術となっている。
In order to obtain a wider dynamic range, the sampling period is set shorter (the sampling frequency is higher) than the digital output signal to be obtained, and the A / D
The conversion may be performed, and digital processing may be performed by a digital filter in the subsequent stage so that only the low frequency region of the output is used. For this reason, the A / D conversion of this method is also called an oversampling method, and is an indispensable technique especially in the field of digital audio in recent years.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来の構成において、量子化器44は入力される信
号の電位差により判定時間が異なるという特性を有して
いるため、量子化を開始してから量子化されたディジタ
ル信号が出力されるまでの時間が入力される信号の電位
差によって変化する。そのため、量子化器44からの量
子化出力を入力とするD/A変換器45のD/A変換開
始までの時間ΔT0、ΔT1が、量子化器44に入力され
る信号の電位差によって変化し、さらに積分器43にお
ける帰還信号を積分する時間も変化することとなる。
However, in the above-described conventional configuration, the quantizer 44 has a characteristic that the determination time varies depending on the potential difference of the input signal. The time required for outputting a quantized digital signal from the input signal varies depending on the potential difference of the input signal. Therefore, the times ΔT 0 and ΔT 1 until the start of the D / A conversion of the D / A converter 45 that receives the quantization output from the quantizer 44 as input are changed by the potential difference of the signal input to the quantizer 44. In addition, the time for integrating the feedback signal in the integrator 43 also changes.

【0019】すなわち、図5に示すように例えば入力
(1)の量子化の期間は、一定時間(TS13−TS12)で
あり、TS13のタイミングで帰還信号(1)のD/A変
換および積分は終了となってしまう。したがって、量子
化器44からの出力開始時間が変化すれば、当然ながら
D/A変換器45がD/A変換を開始してから終了する
までの時間、および、積分器43が積分を開始してから
終了するまでの時間(帰還量)が変化する。この帰還量
が変化すれば、本来の信号に含まれない成分が混入しノ
イズとなるため、高調波歪の発生やダイナミックレンジ
の悪化等のA/D変換特性の劣化の原因になるという課
題がある。
That is, as shown in FIG. 5, for example, the quantization period of the input (1) is a fixed time (T S13 -T S12 ), and the D / A conversion of the feedback signal (1) is performed at the timing of T S13. And the integration ends. Therefore, if the output start time from the quantizer 44 changes, the time from the start of the D / A converter 45 to the end of the D / A conversion to the end thereof, and the integrator 43 starting the integration. From the end to the end (the amount of feedback) changes. If the amount of feedback changes, components not included in the original signal are mixed into noise, which causes a problem of deterioration of A / D conversion characteristics such as generation of harmonic distortion and deterioration of dynamic range. is there.

【0020】図6に、従来のA/D変換装置における量
子化器および積分器の出力波形図を示す。図6におい
て、TAは量子化の開始時間、T0は入力サンプリング
(0)が量子化されて出力され始める時間、T1は入力
サンプリング(1)が量子化されて出力され始める時
間、TBは量子化の終了時間、Bは入力サンプリング
(0)の帰還量、Cは入力サンプリング(1)の帰還量
である。この場合の入力信号は、入力サンプリング
(1)の方が入力サンプリング(0)より電位差が小さ
い場合を示す。D/A変換器を介して帰還された帰還信
号(0)、(1)の積分は、入力サンプリングが量子化
されて出力され始める時間T0、T1に連動して開始さ
れ、TBのタイミングで終了する。なお、積分器の出力
波形には、積分器の構成要素であるオペアンプのセトリ
ング時間や負荷、寄生抵抗、寄生容量により発生するリ
ンギングを含んでいる。
FIG. 6 shows an output waveform diagram of a quantizer and an integrator in a conventional A / D converter. In FIG. 6, T A is a quantization start time, T 0 is a time at which input sampling (0) starts to be quantized and output, T 1 is a time at which input sampling (1) starts to be quantized and output, and T T B is the end time of quantization, B is the feedback amount of input sampling (0), and C is the feedback amount of input sampling (1). The input signal in this case indicates a case where the potential difference is smaller in the input sampling (1) than in the input sampling (0). D / A converter fed-back feedback signal via a (0), integral (1), the input sampling is started in association with the time T 0, T 1, which starts to be output after being quantized, the T B It ends at the timing. Note that the output waveform of the integrator includes ringing generated by the settling time of the operational amplifier which is a component of the integrator, load, parasitic resistance, and parasitic capacitance.

【0021】図6から明らかなように、量子化器に入力
される信号の電位差によって、量子化器からの出力開始
時間がT0からT1に変化した場合、そのまま帰還信号
(0)、(1)の積分も開始時間がT0からT1に変化
し、積分器の出力波形がリンギングを含んでいるため積
分終了時TBの帰還量もBからCに変化する。この帰還
量の変化が、上述のようにA/D変換特性に影響を与え
劣化の原因になってしまう。
As apparent from FIG. 6, when the output start time from the quantizer changes from T 0 to T 1 due to the potential difference of the signal input to the quantizer, the feedback signals (0), ( 1) integration even start time is changed from T 0 to T 1, the integrator output waveform changes the feedback amount of the integral end T B because it contains ringing from B to C. This change in the amount of feedback affects the A / D conversion characteristics as described above and causes deterioration.

【0022】本発明は、上記のような従来の課題を解決
するものであり、量子化器から信号が出力され始めるま
での時間に関係なく、同一のタイミングで帰還信号のD
/A変換および積分を開始することができ、帰還量が一
定となる高精度なA/D変換装置を提供する事を目的と
する。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and has the same timing as that of the feedback signal at the same timing regardless of the time until the signal is output from the quantizer.
It is an object of the present invention to provide a high-precision A / D converter capable of starting / A conversion and integration and having a constant feedback amount.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】本発明に係るA/D変換
装置は、入力信号と帰還信号を時分割で積分する積分器
と、前記積分器の出力を量子化する量子化器と、前記量
子化器の出力を任意に設定されたラッチ信号によりラッ
チするラッチ回路と、前記ラッチ回路の出力をD/A変
換するD/A変換器とを備え、前記D/A変換器の出力
を帰還信号として前記積分器に帰還することを特徴とす
る。
An A / D converter according to the present invention includes an integrator for integrating an input signal and a feedback signal in a time-division manner, a quantizer for quantizing an output of the integrator, A latch circuit for latching an output of the quantizer with an arbitrarily set latch signal; and a D / A converter for D / A converting the output of the latch circuit, wherein the output of the D / A converter is fed back. The signal is fed back to the integrator as a signal.

【0024】この構成によれば、ラッチ回路によって量
子化器の出力を任意にラッチし、ラッチ出力を帰還信号
として帰還するため、入力信号の電位差による量子化器
からの出力変化に依存することなく、常に同一のタイミ
ングで帰還信号のD/A変換および積分を開始すること
ができる。したがって、D/A変換器による帰還信号の
D/A変換時間、および、積分器による帰還信号の積分
時間が常に一定となるため、従来のような帰還量の変化
(誤差)によるノイズ成分の混入が防止され、且つ、高
調波歪の発生やダイナミックレンジの悪化を押さえるこ
とができる。
According to this configuration, since the output of the quantizer is arbitrarily latched by the latch circuit and the latch output is fed back as a feedback signal, it does not depend on the output change from the quantizer due to the potential difference of the input signal. The D / A conversion and integration of the feedback signal can always be started at the same timing. Therefore, since the D / A conversion time of the feedback signal by the D / A converter and the integration time of the feedback signal by the integrator are always constant, noise components due to a change (error) in the feedback amount as in the related art are mixed. Is prevented, and generation of harmonic distortion and deterioration of the dynamic range can be suppressed.

【0025】上記A/D変換装置に、入力信号を一方の
入力とし、D/A変換器からの帰還信号を他方の入力と
するセレクタ回路を備えることによって、セレクタ回路
において入力信号または帰還信号のいずれか一方を選択
して積分器に出力することができる。
The above A / D converter is provided with a selector circuit having an input signal as one input and a feedback signal from the D / A converter as the other input. Either one can be selected and output to the integrator.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0027】図1は、本実施の形態に係るA/D変換装
置の構成を示すブロック図である。図1において、11
は入力回路、12はセレクタ回路、13は積分器、14
は量子化器、15はD/A変換器、16は選択信号、1
7はラッチ回路、18はラッチ信号である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an A / D converter according to the present embodiment. In FIG. 1, 11
Is an input circuit, 12 is a selector circuit, 13 is an integrator, 14
Is a quantizer, 15 is a D / A converter, 16 is a selection signal, 1
7, a latch circuit; and 18, a latch signal.

【0028】入力回路11において、入力信号のサンプ
リングがサンプリング周期ごとに行われる。この入力回
路11からの入力サンプリング信号を一方の入力とし、
D/A変換器15からの帰還信号を他方の入力とするセ
レクタ回路12において、入力回路11のサンプリング
周波数と同じ周波数クロックの選択信号16によりいず
れか一方の信号が選択出力される。積分器13では、セ
レクタ回路12からの選択出力を入力とし累積加算が行
われ、量子化器14に出力される。そして量子化器14
において、積分器13からの出力を1ビットのディジタ
ル信号に変換しディジタル出力信号をラッチ回路17に
出力する。ラッチ回路17では、量子化器14からの出
力を任意に設定されたラッチ信号(ラッチクロック)1
8のタイミングで取り込み、取り込んだデータをディジ
タル出力信号として出力すると共に、D/A変換器15
に帰還する。D/A変換器15では、ラッチ回路17か
ら帰還されたディジタル出力信号をアナログ信号に変換
したのちセレクタ回路12の他方の入力に帰還出力す
る。
In the input circuit 11, sampling of an input signal is performed for each sampling cycle. The input sampling signal from the input circuit 11 is used as one input,
In the selector circuit 12 which receives the feedback signal from the D / A converter 15 as the other input, one of the signals is selectively output by the selection signal 16 of the same frequency clock as the sampling frequency of the input circuit 11. The integrator 13 receives the selected output from the selector circuit 12 as an input, performs cumulative addition, and outputs the result to the quantizer 14. And the quantizer 14
, The output from the integrator 13 is converted into a 1-bit digital signal, and the digital output signal is output to the latch circuit 17. In the latch circuit 17, the output from the quantizer 14 is a latch signal (latch clock) 1 arbitrarily set.
8 and outputs the fetched data as a digital output signal.
Return to. The D / A converter 15 converts the digital output signal fed back from the latch circuit 17 into an analog signal and then feeds it back to the other input of the selector circuit 12.

【0029】図2は、上記のような本発明のA/D変換
装置における各構成要素の動作タイミングチャートを示
す。図2において、TS0、TS1、TS2、TS3、TS4は動
作タイミング時間、ΔT0、ΔT1は量子化開始から量子
化された信号が出力されるまでの時間、ΔTは量子化開
始からラッチ回路17が量子化器14からの出力をラッ
チし、ラッチデータを出力するまでの時間、言い換えれ
ば量子化開始から帰還信号のD/A変換および積分が開
始されるまでの時間を示す。
FIG. 2 shows an operation timing chart of each component in the A / D converter of the present invention as described above. In FIG. 2, T S0 , T S1 , T S2 , T S3 , T S4 are operation timing times, ΔT 0 , ΔT 1 are times from the start of quantization until a quantized signal is output, and ΔT is quantization. It indicates the time from the start until the latch circuit 17 latches the output from the quantizer 14 and outputs the latch data, in other words, the time from the start of quantization to the start of D / A conversion and integration of the feedback signal. .

【0030】以上のように構成された本発明のA/D変
換装置の動作について、以下図1及び図2を用いて説明
する。
The operation of the A / D converter of the present invention configured as described above will be described below with reference to FIGS.

【0031】入力回路11におけるサンプリング周期毎
のサンプリングを入力サンプリング(0)、(1)、
(2)とした場合、各構成要素の動作タイミングを、例
えば入力サンプリング(1)を用いて説明すると、 1)TS1のタイミングにおいて、入力回路11でサンプ
リングされた入力サンプリング(1)がセレクタ回路1
2により選択され、積分器13に入力される。
The sampling at each sampling period in the input circuit 11 is defined as input sampling (0), (1),
In the case of (2), the operation timing of each component will be described using, for example, input sampling (1). 1) At the timing of T S1 , the input sampling (1) sampled by the input circuit 11 is selected by the selector circuit. 1
2 and input to the integrator 13.

【0032】2)積分器13では、セレクタ回路12で
選択された入力サンプリング(1)の積分が所定の時間
(TS2−TS1)行われる。
2) In the integrator 13, the integration of the input sampling (1) selected by the selector circuit 12 is performed for a predetermined time (T S2 −T S1 ).

【0033】3)TS2のタイミングにおいて、量子化器
14により積分器13からの出力の量子化が開始され、
入力(1)の量子化が所定の時間(TS3−TS2)行われ
る。同時に、TS2のタイミングでセレクタ回路12の切
り換えが行われ、D/A変換器15から帰還される帰還
信号(1)側が選択される。
3) At the timing of T S2 , the quantizer 14 starts quantizing the output from the integrator 13,
The quantization of the input (1) is performed for a predetermined time (T S3 −T S2 ). At the same time, the selector circuit 12 is switched at the timing of T S2 , and the feedback signal (1) fed back from the D / A converter 15 is selected.

【0034】4)量子化器14では、量子化開始からΔ
1だけ遅れてディジタル出力信号が出力される。
4) In the quantizer 14, ΔΔ
T 1 delayed digital output signal is outputted.

【0035】5)ラッチ回路17では、量子化開始から
一定時間ΔT経過した時点で、ラッチ信号18のエッジ
にて量子化器14からの出力データをラッチし、ラッチ
データを出力する。この出力を入力とするD/A変換器
15においても、帰還信号(1)のD/A変換がΔTだ
け遅れて開始される。また、積分器13における帰還信
号(1)の積分もΔTだけ遅れて開始される。
5) The latch circuit 17 latches the output data from the quantizer 14 at the edge of the latch signal 18 when a predetermined time ΔT has elapsed from the start of quantization, and outputs the latch data. Also in the D / A converter 15 having this output as an input, the D / A conversion of the feedback signal (1) is started with a delay of ΔT. The integration of the feedback signal (1) in the integrator 13 is also started with a delay of ΔT.

【0036】このように積分器13では1サンプリング
周期内に帰還信号を積分する期間と入力サンプル信号を
積分する期間を有し、時分割で処理される。
As described above, the integrator 13 has a period in which the feedback signal is integrated and a period in which the input sample signal is integrated within one sampling period, and is processed by time division.

【0037】6)TS3のタイミングで、セレクタ回路1
2が切り換えられ入力サンプリング(2)側が選択され
ると共に、量子化器14による入力(1)の量子化、D
/A変換器15による帰還信号(1)のD/A変換、お
よび、積分器13による帰還信号(1)の積分が終了す
る。
6) At the timing of T S3 , the selector circuit 1
2 is switched to select the input sampling (2) side, the quantization of the input (1) by the quantizer 14 and D
The D / A conversion of the feedback signal (1) by the / A converter 15 and the integration of the feedback signal (1) by the integrator 13 are completed.

【0038】7)一方、入力回路11では、TS2のタイ
ミングで次の入力信号のサンプリングが開始され、入力
サンプリング(2)が所定の時間(TS3−TS2)行われ
る。
7) On the other hand, the input circuit 11 starts sampling the next input signal at the timing of T S2 , and the input sampling (2) is performed for a predetermined time (T S3 −T S2 ).

【0039】以上から明らかなように、ラッチ回路17
は、量子化器14の量子化開始からΔT経過した後、ラ
ッチ信号18により量子化器14の出力データをラッチ
し、ラッチしたデータを出力する。このラッチ回路17
からの出力信号によってD/A変換器15がD/A変換
を開始するため、量子化器14からディジタル出力信号
が出力され始めるまでの時間ΔT0、ΔT1が入力される
信号の電位差によって変化しても影響を受けることがな
く、D/A変換の開始時間は常に一定(量子化開始から
ΔT経過後)となる。従って、積分器13も量子化開始
からΔT経過した後に積分を開始するため、帰還信号の
積分時間は常に一定となる。
As is clear from the above, the latch circuit 17
Latches the output data of the quantizer 14 by the latch signal 18 after the elapse of ΔT from the start of the quantization of the quantizer 14 and outputs the latched data. This latch circuit 17
The D / A converter 15 starts the D / A conversion by the output signal from, and the time ΔT 0 , ΔT 1 until the digital output signal starts to be output from the quantizer 14 varies depending on the potential difference of the input signal. The start time of D / A conversion is always constant (after ΔT has elapsed from the start of quantization). Therefore, since the integrator 13 also starts integration after elapse of ΔT from the start of quantization, the integration time of the feedback signal is always constant.

【0040】図3に、本発明のA/D変換装置における
量子化器、ラッチ回路および積分器の出力波形図を示
す。図3において、TAは量子化の開始時間、TBは量子
化の終了時間、T0は入力サンプリング(0)が量子化
されて出力され始める時間、T1は入力サンプリング
(1)が量子化されて出力され始める時間、T2は入力
サンプリング(2)が量子化されて出力され始める時
間、TLはラッチ信号のクロック入力時間、言い換えれ
ばラッチ出力の開始時間であり、積分器13による帰還
信号の積分開始時間である。
FIG. 3 shows an output waveform diagram of a quantizer, a latch circuit, and an integrator in the A / D converter of the present invention. In FIG. 3, T A is the quantization start time, T B is the quantization end time, T 0 is the time at which input sampling (0) starts to be quantized and output, and T 1 is the input sampling (1) is at the quantization time. T 2 is the time at which input sampling (2) begins to be quantized and output, and T L is the clock input time of the latch signal, in other words, the start time of the latch output. This is the integration start time of the feedback signal.

【0041】量子化器14では、入力される信号の電位
差が大きいときには量子化開始からディジタル信号が出
力され始めるまでの時間が短く、例えば出力開始時間は
0となり、入力される信号の電圧差が小さくなるに連
れて、ディジタル信号が出力され始めるまでの時間が長
くなり、出力開始時間はT1、T2となる。
In the quantizer 14, when the potential difference of the input signal is large, the time from the start of the quantization to the start of the output of the digital signal is short, for example, the output start time is T 0 , and the voltage difference of the input signal is Becomes smaller, the time until the digital signal starts to be output becomes longer, and the output start time becomes T 1 , T 2 .

【0042】また、ラッチ回路17では、ラッチ信号1
8の立ち上がりエッジにて量子化器14からの出力デー
タをラッチ(確定)する構成になっているため、ラッチ
信号18のクロック入力時間TLが、ラッチ回路17か
らラッチデータが出力され始める時間となる。さらに、
このラッチ出力が帰還信号となりD/A変換された後、
積分器13で積分されるため、積分開始時間もTLとな
る。
In the latch circuit 17, the latch signal 1
8, the output data from the quantizer 14 is latched (determined) at the rising edge of the clock signal 8. Therefore, the clock input time TL of the latch signal 18 is set to the time when the latch circuit 17 starts outputting the latch data. Become. further,
After this latch output becomes a feedback signal and is D / A converted,
Since integration is performed by the integrator 13, the integration start time is also T L.

【0043】以上のような本実施の形態によれば、入力
される信号の電位差によって量子化器14からのディジ
タル信号の出力開始時間が例えばT0とT1の間で変化し
ても、帰還信号のD/A変換および積分の開始時間はラ
ッチ回路17のラッチ信号のクロック入力時間TLによ
って決まるため、常に一定のタイミング(TL)で帰還
信号のD/A変換および積分を開始することができる。
According to the present embodiment as described above, even if the output start time of the digital signal from the quantizer 14 changes, for example, between T 0 and T 1 due to the potential difference of the input signal, the feedback Since the start time of the D / A conversion and integration of the signal is determined by the clock input time TL of the latch signal of the latch circuit 17, it is necessary to always start the D / A conversion and integration of the feedback signal at a constant timing (T L ). Can be.

【0044】ここで、量子化器14からのディジタル信
号の出力開始時間がT2になった場合には、ラッチ信号
18のクロック入力時間TLより開始時間が遅いため、
ラッチ回路17は未確定の出力データをラッチすること
になる。このような未確定データをラッチした場合、ラ
ッチ回路17のラッチ出力は‘H’、‘L’のどちらの
レベルになるかは不明であり、量子化器14の出力とは
異なるレベルをラッチする可能性がある。しかしなが
ら、量子化開始からディジタル信号が出力されるまで長
時間かかるのは、量子化器に入力される信号の電位差が
ごく僅かなためであり、帰還信号のレベルが逆になって
いても特性に大きく影響を及ぼすことはない。従って、
ラッチ回路17が未確定データをラッチした場合には、
例えば‘L’レベルを出力するようにしておけばよい。
When the output start time of the digital signal from the quantizer 14 becomes T 2 , the start time is later than the clock input time T L of the latch signal 18.
The latch circuit 17 latches the undetermined output data. When such undetermined data is latched, it is unclear which level of the latch output of the latch circuit 17 is 'H' or 'L', and a latch different from the output of the quantizer 14 is latched. there is a possibility. However, the reason why it takes a long time from the start of quantization to the output of the digital signal is that the potential difference of the signal input to the quantizer is very small, and the characteristics are not affected even if the level of the feedback signal is reversed. There is no significant effect. Therefore,
When the latch circuit 17 latches the undetermined data,
For example, an “L” level may be output.

【0045】また、積分器13の出力波形にはオペアン
プのセトリング時間や負荷、寄生抵抗、寄生容量により
発生するリンギングを含んでいるが、積分器13の積分
開始時間はTLとなり常に一定であるため、帰還量は常
に一定量Aとなる。
The output waveform of the integrator 13 includes the settling time of the operational amplifier and ringing generated by the load, the parasitic resistance, and the parasitic capacitance. The integration start time of the integrator 13 is TL and is always constant. Therefore, the feedback amount is always a constant amount A.

【0046】以上の如く、本発明によれば、帰還信号の
D/A変換および積分は、量子化器からのディジタル信
号が出力され始める時間に関係なく、ラッチ回路の任意
に設定されたラッチ信号によって決まるため、一定のタ
イミングで開始することができる。その結果、D/A変
換器による帰還信号のD/A変換時間、および、積分器
による帰還信号の積分時間が常に一定となり、帰還量が
一定となる。このように帰還量が一定になることによっ
て、従来のような帰還量の変化(誤差)によるノイズ成
分の混入が防止され、且つ、高調波歪の発生やダイナミ
ックレンジの悪化を押さえることができるため、高精度
なA/D変換特性が得られる。
As described above, according to the present invention, the D / A conversion and integration of the feedback signal are performed irrespective of the time at which the digital signal from the quantizer starts to be output. Therefore, it can be started at a certain timing. As a result, the D / A conversion time of the feedback signal by the D / A converter and the integration time of the feedback signal by the integrator are always constant, and the feedback amount is constant. Since the feedback amount is constant, noise components due to a change (error) in the feedback amount as in the related art can be prevented, and generation of harmonic distortion and deterioration of the dynamic range can be suppressed. A / D conversion characteristics with high accuracy can be obtained.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ラッチ回
路によって帰還信号を制御するため、常に同一のタイミ
ングで帰還信号のD/A変換および積分を開始すること
ができる。したがって、量子化器への入力信号の電位差
に依存しない高精度な変換特性を有するA/D変換装置
を実現することができる。
As described above, according to the present invention, since the feedback signal is controlled by the latch circuit, D / A conversion and integration of the feedback signal can always be started at the same timing. Therefore, it is possible to realize an A / D converter having a highly accurate conversion characteristic that does not depend on the potential difference of the input signal to the quantizer.

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

【図1】本発明の実施の形態に係るA/D変換装置の構
成を示すブロック図
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an A / D converter according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明のA/D変換装置における各構成要素の
動作タイミングチャート
FIG. 2 is an operation timing chart of each component in the A / D converter of the present invention.

【図3】本発明のA/D変換装置における量子化器、ラ
ッチ回路、積分器の出力波形図
FIG. 3 is an output waveform diagram of a quantizer, a latch circuit, and an integrator in the A / D converter according to the present invention.

【図4】従来のA/D変換装置の構成を示すブロック図FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a conventional A / D converter.

【図5】従来のA/D変換装置における各構成要素の動
作タイミングチャート
FIG. 5 is an operation timing chart of each component in a conventional A / D converter.

【図6】従来のA/D変換装置における量子化器、積分
器の出力波形図
FIG. 6 is an output waveform diagram of a quantizer and an integrator in a conventional A / D converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 入力回路 12 セレクタ回路 13 積分器 14 量子化器 15 D/A変換器 16 選択信号 17 ラッチ回路 18 ラッチ信号 Reference Signs List 11 input circuit 12 selector circuit 13 integrator 14 quantizer 15 D / A converter 16 selection signal 17 latch circuit 18 latch signal

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力信号と帰還信号を時分割で積分する
積分器と、前記積分器の出力を量子化する量子化器と、
前記量子化器の出力を任意に設定されたラッチ信号によ
りラッチするラッチ回路と、前記ラッチ回路の出力をD
/A変換するD/A変換器とを備え、前記D/A変換器
の出力を帰還信号として前記積分器に帰還することを特
徴とするA/D変換装置。
An integrator for integrating an input signal and a feedback signal in a time-sharing manner, a quantizer for quantizing an output of the integrator,
A latch circuit for latching the output of the quantizer with an arbitrarily set latch signal;
And a D / A converter for performing A / A conversion, wherein an output of the D / A converter is fed back to the integrator as a feedback signal.
【請求項2】 入力信号を一方の入力とし、D/A変換
器からの帰還信号を他方の入力とするセレクタ回路を備
え、前記セレクタ回路において前記入力信号または前記
帰還信号のいずれか一方を選択して積分器に出力するこ
とを特徴とする請求項1記載のA/D変換装置。
2. A selector circuit having an input signal as one input and a feedback signal from a D / A converter as another input, wherein the selector circuit selects either the input signal or the feedback signal. 2. The A / D conversion device according to claim 1, wherein the A / D converter outputs the result to an integrator.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003017496A2 (en) * 2001-08-15 2003-02-27 Analog Devices, Inc. Multiplexed analog to digital converter

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WO2003017496A3 (en) * 2001-08-15 2003-11-06 Analog Devices Inc Multiplexed analog to digital converter
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