JPH1141102A - アナログ・ディジタル変換装置 - Google Patents

アナログ・ディジタル変換装置

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JPH1141102A
JPH1141102A JP19295197A JP19295197A JPH1141102A JP H1141102 A JPH1141102 A JP H1141102A JP 19295197 A JP19295197 A JP 19295197A JP 19295197 A JP19295197 A JP 19295197A JP H1141102 A JPH1141102 A JP H1141102A
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JP
Japan
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output signal
analog
delta
signal
sigma modulator
Prior art date
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Pending
Application number
JP19295197A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Sobashima
彰 傍島
Tetsuhiko Kaneaki
哲彦 金秋
Hideaki Hatanaka
秀晃 畠中
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP19295197A priority Critical patent/JPH1141102A/ja
Publication of JPH1141102A publication Critical patent/JPH1141102A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度特性などによるアナログ素子定数のばら
つきや変化があっても、常に補正を行い優れたS/N比
を持つアナログ・ディジタル変換装置を提供する。 【解決手段】 オーバーサンプリングされたA/D変調
器100の出力データYから得られた、帯域外雑音を除
去するためのLPF108を介したデータY′と、LP
F108の処理時間だけ遅延させた遅延器109の出力
データYDとの差を取り、差分信号すなわち帯域外の量
子化雑音のレベルが最も小さくなるように、補正値設定
器112から最適な補正係数Kの値を出力させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【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アナログ・ディジタル変換装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、ディジタル信号を処理するデ
ィジタル機器には、入力されたアナログ信号をディジタ
ル信号に変換するアナログ・ディジタル変換装置が広く
使用されている。
【0003】このアナログ・ディジタル変換装置として
は、複数個の低次ノイズシェーピング型の量子化器を従
属接続して高次のシェーピング特性を得る、多段ノイズ
シェーピング型のアナログ・ディジタル変換装置があ
り、特開平4−54729号公報に記載されたものが知
られている。
【0004】図2は従来のアナログ・ディジタル変換装
置の構成を示すブロック図である。図2において、10
0はアナログ・ディジタル変調器、101はアナログ入
力端子、102はディジタル出力端子、103は第1の
デルタ・シグマ変調器、104は第2のデルタ・シグマ
変調器、105は微分器、106は乗算器、107は加
算器、108は低域濾波器(LPF)、111はレベル
検出器、112は補正値設定器、113はデシメータ、
214はスイッチである。
【0005】通常時には以下のような動作を行う。アナ
ログ入力端子101より入力された信号Xは、スイッチ
214を介してアナログ・ディジタル変調器100へ入
力される。このアナログ・ディジタル変調器100にお
いて、入力信号Xは、第1のデルタ・シグマ変調器10
3で量子化され信号Y1となり、第1のデルタ・シグマ
変調器103の量子化誤差は第2のデルタ・シグマ変調
器104を介して信号Y2となる。この信号Y2を、第
1のデルタ・シグマ変調器103のシェーピング次数と
同じ次数の微分器105と乗算器106を介して、信号
Y1と加算器107により加算し、信号Yを得る。乗算
器106の係数Kは、後述するキャリブレーション動作
によって求める。
【0006】信号Yには量子化雑音が含まれるため、低
域濾波器108によって帯域外の雑音を抑圧し、デシメ
ータ113によってデータが間引かれた後、ディジタル
出力端子102よりディジタル出力信号として取り出さ
れる。
【0007】一方、レベル検出器111および補正値設
定器112は通常時の動作には関与しない。次に、キャ
リブレーション時の動作について述べる。
【0008】この動作時には、スイッチ214はアナロ
グ入力端子101側ではなく、信号ゼロとしてのグラン
ド側を選択し、信号ゼロがアナログ・ディジタル変調器
100へ入力される。このアナログ・ディジタル変調器
100〜デシメータ113までは通常時と同様の動作を
行うが、この時の出力Y’すなわち残留雑音がレベル検
出器111へ入力されており、レベル検出器111によ
って残留雑音のレベルを測定する。
【0009】ここで、補正値設定器112の出力すなわ
ち補正係数Kを変化させたとき、第2のデルタ・シグマ
変調器104による第1のデルタ・シグマ変調器103
の量子化誤差の打ち消し度合いが変化するため、レベル
検出器111によって測定された残留雑音の大きさが変
化するが、この雑音変化の方向が小さくなるように、補
正値設定器112は補正係数Kを更新して行き、残留雑
音が最小となるような補正係数Kでキャリブレーション
を終了する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来のアナログ・ディジタル変換装置では、キャリ
ブレーション動作時にのみ最適な補正係数Kを決定する
ので、それ以外の通常動作時においては、アナログ素子
定数が温度特性などによって変化すると、キャリブレー
ション動作時に決定した最適な補正係数値も変化してし
まい、そのため第2のデルタ・シグマ変調器による第1
のデルタ・シグマ変調器の量子化誤差の打ち消しが不十
分なものとなり、出力に含まれる雑音が増加して、S/
N比が悪化してしまうという問題点を有していた。
【0011】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、アナログ・ディジタル変換動作を行いながら、連
続して補正係数を更新することができるため、温度特性
などによりアナログ素子の定数が変化した場合でも、常
に最高のS/N比を得ることができるアナログ・ディジ
タル変換装置を提供する。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明のアナログ・ディジタル変換装置は、入力さ
れたアナログ信号に基づいて第1のデルタシグマ変調器
により量子化して符号反転した量子化雑音信号を、その
量子化雑音信号を第2のデルタシグマ変調器によりさら
に量子化した量子化信号と微分器および乗算器を介して
加算して、その量子化雑音をキャンセルし、低域濾波器
で高域雑音成分を取り除いてディジタル出力信号とする
際に、低域濾波器に入力される信号をその低域濾波器の
処理時間だけ遅延させた信号と低域濾波器からのディジ
タル出力信号との差分である高域雑音成分のレベルを検
出し、その雑音信号レベルが小さくなるように、補正係
数設定器により乗算器の係数を変化させることにより、
容量Cおよび抵抗Rの定数ばらつきや定数変化による影
響を連続的に補正して、アナログ素子定数の変化に追随
することを特徴とする。
【0013】以上により、アナログ・ディジタル変換動
作を行いながら、連続して補正係数を更新することがで
きるため、温度特性などによりアナログ素子の定数が変
化した場合でも、常に最高のS/N比を得ることができ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載のアナロ
グ・ディジタル変換装置は、入力されたアナログ信号に
基づく量子化誤差信号を出力する第1のデルタ・シグマ
変調器と、前記第1のデルタ・シグマ変調器からの量子
化誤差信号を入力とする第2のデルタ・シグマ変調器
と、前記第2のデルタ・シグマ変調器の出力信号を入力
とし、前記第1のデルタ・シグマ変調器と同じ次数の微
分特性を持つ微分器と、前記微分器に接続され係数が変
更可能な乗算器と、前記第1のデルタ・シグマ変調器の
出力信号と前記乗算器の出力信号とを加算する加算器
と、前記加算器の出力信号の帯域外雑音を除去する低域
濾波器と、前記低域濾波器の出力信号を間引くデシメー
タと、前記加算器の出力信号を前記低域濾波器の信号処
理に要する時間だけ遅延させる遅延器と、前記遅延器の
出力と低域濾波器の出力との差分を取る減算器と、前記
減算器の出力信号レベルを検出するレベル検出器と、前
記レベル検出器の出力信号の変化に応じて補正値を設定
する補正値設定器とを具備し、前記補正値設定器を、前
記補正値を前記乗算器の係数として設定するように構成
し、前記デシメータの出力信号をディジタル出力信号と
して取り出すようにした構成とする。
【0015】この構成によると、入力されたアナログ信
号に基づいて第1のデルタシグマ変調器により量子化し
て符号反転した量子化雑音信号を、その量子化雑音信号
を第2のデルタシグマ変調器によりさらに量子化した量
子化信号と微分器および乗算器を介して加算して、その
量子化雑音をキャンセルし、低域濾波器で高域雑音成分
を取り除いてディジタル出力信号とする際に、低域濾波
器に入力される信号をその低域濾波器の処理時間だけ遅
延させた信号と低域濾波器からのディジタル出力信号と
の差分である高域雑音成分のレベルを検出し、その雑音
信号レベルが小さくなるように、補正係数設定器により
乗算器の係数を変化させることにより、容量Cおよび抵
抗Rの定数ばらつきや定数変化による影響を連続的に補
正して、アナログ素子定数の変化に追随する。
【0016】以下、本発明の実施の形態を示すアナログ
・ディジタル変換装置について、図面を参照しながら具
体的に説明する。図1は本実施の形態のアナログ・ディ
ジタル変換装置の構成を示すブロック図である。図1に
おいて、100はアナログ・ディジタル変調器、101
はアナログ入力端子、102はディジタル出力端子、1
03は第1のデルタ・シグマ変調器、104は第2のデ
ルタ・シグマ変調器、105は微分器、106は乗算
器、107は加算器、108は低域濾波器(LPF)、
109は遅延器、110は減算器、111はレベル検出
器、112は補正値設定器、113はデシメータであ
る。
【0017】アナログ・ディジタル変調器100〜加算
器107、およびレベル検出器111〜デシメータ11
3は、図2に示す従来のアナログ・ディジタル変換装置
の同一符号を付加したものと同じ作用をするものであ
り、ここでは、アナログ・ディジタル変調動作およびそ
の動作を含めたアナログ・ディジタル変換動作の従来と
同一部分についての詳細な説明は省略する。
【0018】次に、補正係数Kの更新動作について述べ
る。加算器107から出力されるデータYは、低域濾波
器108を介してその高域雑音成分を除去されデータ
Y′とされるとともに、低域濾波器108の処理時間分
だけ信号を遅延させる遅延器109を介して減算器11
0の一方の入力端子にデータYDとして接続される。低
域濾波器108の出力信号であるデータY′は、デシメ
ータ113を介してディジタル出力端子102よりアナ
ログ・ディジタル変換装置の出力信号として取り出され
るとともに、減算器110の他方の入力端子に接続され
る。遅延器109の出力信号であるデータYDは、加算
器107からの信号であるデータYを遅延させただけで
あるので、高域雑音成分を含んでおり、一方、低域濾波
器108の出力であるデータY′は高域雑音成分を除去
した信号であるので、遅延器109の出力信号と低域濾
波器108の出力信号との差分をとる減算器110の出
力信号Oは高域雑音成分だけとなる。この高域雑音成分
は、主に第1のデルタ・シグマ変調器103のシェーピ
ング雑音特性と微分器105の微分特性とのズレにより
打ち消せなかったシェーピング雑音であるため、補正係
数Kの値によってそのレベルが変化する。
【0019】レベル検出器111は、減算器110の出
力信号Oすなわち高域雑音成分のレベルを検出し、補正
値設定器112へ検出信号を送出する。ここで、補正値
設定器112において最初に設定した補正係数Kの値を
K(0)、そのときのレベル検出器111の出力をN
(0)とし、また、補正係数Kの値をK(1)、例えば
K(1)>K(0)に変えたときのレベル検出器111
の出力をN(1)としたとき、 [1] N(1)≧N(0)の場合すなわち雑音成分が増
加した場合は、次の更新補正係数K(2)を、K(0)
<K(2)<K(1)となるように、例えば、式1とす
る。
【0020】
【数1】
【0021】[2] N(1)<N(0)の場合すなわち
雑音成分が減少した場合は、次の更新補正係数K(2)
を、K(2)>K(1)となるように、例えば、式2と
する。
【0022】
【数2】
【0023】以上の動作を、補正係数Kを設定可能な精
度になるまで繰り返す。最高精度まで設定した後は、そ
の精度で補正係数Kを大小に振らせて、雑音成分が最も
小さく保たれるように動作させる。
【0024】温度特性などによるアナログ素子の定数変
化は非常に遅いため、最高精度で補正係数Kを更新して
も十分追随するが、リセットなどがかかり補正係数Kが
初期化(K=K(0))された場合は、最初から上記の
動作を行う。
【0025】以上の動作により、アナログ・ディジタル
変換動作を行いながら、連続して補正係数を更新するこ
とができるため、温度特性などによりアナログ素子の定
数が変化した場合でも、常に最高のS/N比を得ること
ができる。
【0026】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、入力され
たアナログ信号に基づいて第1のデルタシグマ変調器に
より量子化して符号反転した量子化雑音信号を、その量
子化雑音信号を第2のデルタシグマ変調器によりさらに
量子化した量子化信号と微分器および乗算器を介して加
算して、その量子化雑音をキャンセルし、低域濾波器で
高域雑音成分を取り除いてディジタル出力信号とする際
に、低域濾波器に入力される信号をその低域濾波器の処
理時間だけ遅延させた信号と低域濾波器からのディジタ
ル出力信号との差分である高域雑音成分のレベルを検出
し、その雑音信号レベルが小さくなるように、補正係数
設定器により乗算器の係数を変化させることにより、容
量Cおよび抵抗Rの定数ばらつきや定数変化による影響
を連続的に補正して、アナログ素子定数の変化に追随す
ることができる。
【0027】そのため、アナログ・ディジタル変換動作
を行いながら、連続して補正係数を更新することができ
るため、温度特性などによりアナログ素子の定数が変化
した場合でも、常に最高のS/N比を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態のアナログ・ディジタル変
換装置のブロック図
【図2】従来のアナログ・ディジタル変換装置のブロッ
ク図
【符号の説明】
100 アナログ・ディジタル変調器 101 アナログ入力端子 102 ディジタル出力端子 103 第1のデルタ・シグマ変調器 104 第2のデルタ・シグマ変調器 105 微分器 106 乗算器 107 加算器 108 低域濾波器 109 遅延器 110 減算器 111 レベル検出器 112 補正値設定器 113 デシメータ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力されたアナログ信号に基づく量子化
    誤差信号を出力する第1のデルタ・シグマ変調器と、前
    記第1のデルタ・シグマ変調器からの量子化誤差信号を
    入力とする第2のデルタ・シグマ変調器と、前記第2の
    デルタ・シグマ変調器の出力信号を入力とし、前記第1
    のデルタ・シグマ変調器と同じ次数の微分特性を持つ微
    分器と、前記微分器に接続され係数が変更可能な乗算器
    と、前記第1のデルタ・シグマ変調器の出力信号と前記
    乗算器の出力信号とを加算する加算器と、前記加算器の
    出力信号の帯域外雑音を除去する低域濾波器と、前記低
    域濾波器の出力信号を間引くデシメータと、前記加算器
    の出力信号を前記低域濾波器の信号処理に要する時間だ
    け遅延させる遅延器と、前記遅延器の出力と低域濾波器
    の出力との差分を取る減算器と、前記減算器の出力信号
    レベルを検出するレベル検出器と、前記レベル検出器の
    出力信号の変化に応じて補正値を設定する補正値設定器
    とを具備し、前記補正値設定器を、前記補正値を前記乗
    算器の係数として設定するように構成し、前記デシメー
    タの出力信号をディジタル出力信号として取り出すよう
    にしたことを特徴とするアナログ・ディジタル変換装
    置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002368620A (ja) * 2001-06-08 2002-12-20 Mitsubishi Electric Corp ディジタルδςモジュレータおよびそれを用いたd/aコンバータ
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