JPS6118368B2 - - Google Patents

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JPS6118368B2
JPS6118368B2 JP10217681A JP10217681A JPS6118368B2 JP S6118368 B2 JPS6118368 B2 JP S6118368B2 JP 10217681 A JP10217681 A JP 10217681A JP 10217681 A JP10217681 A JP 10217681A JP S6118368 B2 JPS6118368 B2 JP S6118368B2
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JP
Japan
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switch
signal
switching
switches
during
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JP10217681A
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Japanese (ja)
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JPS587903A (en
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Ei Shii Bingamu Jon
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REIKARU DEETAA KOMYUNIKEESHONZU Inc
Original Assignee
REIKARU DEETAA KOMYUNIKEESHONZU Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はある周波数帯の信号をほぼ正弦波ない
しは方形波の第2周波数帯の信号と掛け合わせる
ことにより信号を変調する技術に関する。 過去、変調器は種々の非線形デバイス、例えば
真空管、ダイオード、トランジスタやスイツチ等
を、トランスまたは増幅器と組合せることによつ
て構成された。例えば、米国特許第3,937,882
(Bingham、1976年2月10日付与)に示す変調器
はその代表例といえよう。設計上の要求事項とし
て変調器の全てのスプリアス出力に対してこれら
の値をごく低く抑える必要がある場合には回路パ
ラメータを個々に調整することが一般に必要とさ
れた。 電子回路の伝達関数をLSI回路に実装できる部
品のみで実現することがしばしばのぞまれる。こ
のような部品によるひとつの構成例はスイツチ、
キヤパシタおよび演算増幅器からなるものであ
る。これらの部品を使用する技術はスイツチト・
キヤパシタと呼ばれており、HostckaらのIEEE
Journal of Solid State Circuits(1977年12月
P,600)等に記述されている。 スイツチト・キヤパシタ回路の伝達関数はキヤ
パシタの各電極と共通グランド(通常は基板)間
の寄生容量に対して感度を有することが示され
る。基板側の電極と基板(グランド)間の寄生容
量の方が大きい。しかしこの大きい方の寄生容量
についてはキヤパシタの基板側電極を基板に接地
することで通常影響を除去することが可能であ
る。しかし、このようにしてもキヤパシタの上方
の電極と基板間に寄生する小さい方の寄生容量に
対する感度は依存として残る。 上記両寄生容量のいずれに対しても全く感度を
持たないスイツチト・キヤパシタの2つの構成例
がMartinとSedraにより、Electronics Letters
(1979年6月21日、P365)に記載されている。こ
れには種々のフイルタ・セクシヨン用の回路構成
とともに反転積分器と非反転積分器の対が載せら
れている。 したがつて、本発明の主な目的は個別部品が不
要な、完全に集積化された変調装置を提供するこ
とである。 その他の目的はそのような変調装置をスイツ
チ、キヤパシタおよび演算増幅器を使用して実現
することである。 さらに他の目的はキヤリヤ信号の制御の下で交
互に反転モードと非反転モードで動作するよう積
分器に変調信号を与える変調装置を提供すること
である。 さらに他の目的はキヤパシタの寄生容量に対す
る感度を持たない変調装置を提供することであ
る。 本発明によればキヤリヤ信号の制御の下で反転
モードと非反転モードを切り換る積分器が使用さ
れる。入来信号、すなわち変調信号がスイツチ・
キヤパシタ回路を通してこの積分器に入力され
る。積分器とスイツチト・キヤパシタ回路で使用
する回路部品は全てLSIに実装可能である。 本発明の特徴は帰還キヤパシタ付のひとつの演
算増幅器(積分器)および入来信号と積分器間に
おいてスイツチング動作するひとつあるいはそれ
以上の入力キヤパシタで、入力信号をそのままあ
るいは逆相で積分器に導入するキヤパシタとから
成る変調装置にある。積分器の出力信号は入来信
号で変調されたキヤリヤ信号と等価である。 以下、本発明のいくつかの実施例を示し、上述
した目的とその他の目的、特徴、利点等について
図面を参照した以下の詳細な説明を通して明らか
にする。 第1図には論理回路8、スイツチト・キヤパシ
タ回路10および積分器12から成る変調装置を
ブロツク図で示してある。論理回路8の入力14
には変調信号のサンプリングの基本となるクロツ
ク信号が与えられる。変調信号はスイツチト・キ
ヤパシタ回路10の入力16に与えられる。キヤ
リヤ信号は論理回路8の入力18に与えられ、こ
の信号の状態によつてサンプルした変調信号がそ
のままの形で積分器12に加えられるか、あるい
は反転した形で加えられるかが決まる。積分器1
2は変調信号により変調されたキヤリヤ信号と等
価な出力信号を発生する。論理回路8は切挽信号
をスイツチト・キヤパシタ回路10に与えて変調
信号が積分器12に上述した形で印加されるよう
にする。本発明の実施例によれば第1図の変調装
置はLSIに容易に実装できる回路素子のみで構成
される。スイツチは通常MOSFETのICでよく積
分器は帰還用キヤパシタを設けた普通の演算増幅
器でよく、これらの部品(素子)はすべて一個の
基板上に集積することができる。好ましいこと
に、個別部品を一切使用することなく本発明を実
現することができる。 第2図aには第1図のスイツチト・キヤパシタ
回路の基本的構成例を示してある。キヤリヤ信号
の一方の半波期間(半サイクル)では、スイツチ
20と22が同相で閉じてキヤパシタ24を充電
する。ついでスイツチ20と22は開になり、ス
イツチ26と28が閉じてキヤパシタ24を放電
して積分器12に送る。この動作モードはサンプ
ルした変調信号は反転した形で積分器に送られ
る。したがつて積分器12を帰還キヤパシタ付の
反転増幅器で構成した場合には、変調装置全体と
しては非反転モードで動作することになる。 キヤリヤ信号の他方の半波期間においては、ス
イツチ20と28が同相で閉じキヤパシタ24を
充電し、サンプルした変調信号をそのままの形で
積分器12に印加される。しかる後、スイツチ2
0と28は開となり、これに代つてスイツチ22
と26が閉じてキヤパシタ24をグランドに放電
する。したがつて、積分器が上述の構成の場合、
変調装置全体としての動作は反転モードとなる。
キヤリヤ信号の制御によるモード切換により変調
が実行される。 論理回路8はスイツチト・キヤパシタ回路10
のスイツチを切換える切換信号を発生する。切換
信号Sn(ここにnは第2a図の各スイツチの番
号を表わす)の好ましい論理表示は次の通り。 S20= S22= S26=CLOCK CXR S28=CLOCK ここに、CLOCKとCXRはそれぞれ、クロツク
信号とキヤリヤ信号の論理レベルを示す。 クロツク信号とキヤリヤ信号との間の位相関係
に制限はない。ただし、クロツク信号の周波数が
キヤリヤ信号の周波数の8倍より低い場合には該
動作をもたらす重大な歪みが生じる。 本発明の好適実施例ではブロツク信号の周波数
は2のx乗で、xの値は少なくとも4である。第
2b図にキヤリヤ信号とクロツク信号および上述
した切換信号間の好ましい関係の一例を示してあ
る。 上記変調装置が非反転モードで動作している場
合には、クロツク信号の最初の半周期においてキ
ヤパシタ24が充電され、次の半周期において積
分器12に放電される。したがつて積分器12に
与えられる変調信号はクロツク信号の半周期分だ
け遅れる。これに対し、反転モードでは時間遅れ
なしで変調信号が積分器に与えられる。このアン
バランスは出力信号にスプリアス成分を発生させ
る。 このアンバランスは第3a図に示すように基本
例のスイツチト・キヤパシタ回路にもうひとつス
イツチを加えることで除かれる。 キヤリヤ信号の第1の半周期ではスイツチ30
を開いたままとし、スイツチト・キヤパシタ回路
の残りの部分は第2a図の回路の非反転動作と同
様に動作させる。 しかし、キヤリヤ信号の第2の半周期ではスイ
ツチ20と22を開いたままにし、スイツチ26
は閉じたままにする。そして、クロツク信号の第
1の半周期においてスイツチ30を閉じ、スイツ
チ20を通してキヤパシタ24を充電する。クロ
ツク信号の第2の半周期ではスイツチ30を開、
スイツチ28を閉として積分器14の方へキヤパ
シタ24を放電する。こうして反転モード(キヤ
リヤ信号の第2の半周期での動作モード)でも、
上述した時間遅れが生じることになり、上記アン
バランスがなくなる。 第2a図で説明したクロツク信号とキヤリヤ信
号の関係はこの場合も当てはまるが、個々の切換
信号については変つてくる。 論理回路83はスイツチト・キヤパシタ回路1
のスイツチの動作を制御する切換信号を発生
する。切換信号Sn(ここにnは第3a図の各ス
イツチ番号を示す)の好ましい切換の論理式は次
の通り。 S20=S22・ S26=CLOCKCXR S28=CLOCK S30=・ ここに、CLOCKとCXRは上述した通りであ
る。 第3b図に第3a図におけるキヤリヤ信号、ク
ロツク信号および切換信号間の好ましい関係の一
例を示す。 第4a図は第3図の変調装置の相補形でありし
たがつて動作モードの詳しい説明は省略する。ス
イツチ32が第3a図のスイツチ30と相補関係
にあるスイツチである。第4a図の装置の動作が
充分理解できるように第4b図にキヤリヤ信号、
クロツク信号および切換信号の間の所望の関係の
一例を示す。 第3a図(または第4a図)の回路を集積化し
た場合には、キヤパシタ24の電極(第3a図で
はスイツチ22,28,30、第4a図では2
0,26,32につながれている方の電極)と基
板間の寄生容量のため反転モードでは積分器12
の利得が増加するが、当該寄生容量は非反転モー
ドにおける積分器12の利得には影響を与えな
い。このアンバランスのために積分器12の出力
に小さなスプリアス成分が生じる。 寄生容量の影響は寄生容量に対する感度を有し
ない第2a図の回路を使用し、かつ反転モードに
おいて変調信号をクロツク信号ないし切換信号の
半周期分遅らせてから積分器に導入する遅延方式
を採用することにより除くことができる。 第5a図に第2a図のスイツチト・キヤパシタ
回路10に上記遅延を与える遅延回路38を付
加したものを示す。本例では変調信号は入力40
に与えられる。スイツチ42はスイツチ22と同
相で動作する。キヤリヤ信号の第1の半周期では
スイツチ42はスイツチ20に対しても同相であ
り、したがつて変調信号に遅れは与えられない。
しかし、キヤリヤ信号の第2の半周期ではスイツ
チ42はスイツチ20と逆相で動作し、スイツチ
42、キヤパシタ46および単位利得増幅器44
によりつくられるサンプル・ホールド回路により
変調信号はクロツク信号の半周期分遅延が与えら
れる。こうして第2a図に関して説明したアンバ
ランスが取り除かれる。 第5a図に示す積分器には増幅器48と積分キ
ヤパシタ50から成る。積分器12と並列にスイ
ツチ52、スイツチ54およびキヤパシタ56か
ら成る回路51が接続される。このスイツチ−コ
ンデンサースイツチ組合せ回路51はクロツク信
号の各周期においてキヤパシタ50の電荷の一部
を逃がすことにより増幅器のDC飽和を防止する
機能を持つている。 第2a図で説明した切換信号とキヤリヤ信号と
の周波数関係は第5a図にも同様に適用される。
ただし、論理回路85は適当な修正をした切換信
号を発生する。切換信号Sn(ここにnは第5a
図の各スイツチの番号を示す)の好ましい論理式
は次の通り。 S20= S22=S42=S54= S26=CLOCKCXR S28=S52=CLOCK ここにCLOCKとCXRは前述の定義通り。 第5b図に第5a図のキヤリヤ信号、クロツク
信号および切換信号の間の好ましい関係の一例を
示す。 前述した切換関数は互に重なり合わないように
して実現するのが望ましい。閉にすべきスイツチ
の動作をすでに閉になつているスイツチが開くま
でまたせる。重なり合わない関係を得るのに適し
た方法は、上述した切換信号を発生させ、各切換
信号を対応するANDゲートに送ることである。
そして各ANDゲートの第2入力に前述したクロ
ツク信号の2倍の周波数のクロツクパルスを与え
る。ついでANDゲートの出力信号を切換信号と
して対応するスイツチに与える。このようにすれ
ばクロツク信号の1/4周期分しは各スイツチは閉
じないので重なり合わない切換関係が得られる。 上述した実施例ではキヤリヤ信号として方形波
を使用したが、正弦波キヤリヤへの近似が必要な
場合には、整形手段により積分器12の利得を段
階的に増減して変調が正弦波の階伏近似で行なわ
れるようにする。すなわち積分器12の利得はキ
ヤパシタ24の容量に直接比例するから、このキ
ヤパシタと並列になるようないくつかのキヤパシ
タを順次切り換て導入することにより利得を制御
する。整形手段で使用されるキヤパシタの数によ
り正弦波への近似の程度が決まる。 第6a図にキヤパシタ24と並列にキヤパシタ
とスイツチを接続する場合の一例を示す。この並
列回路は上述したスイツチト・キヤパシタ回路の
いずれにも付加することができる。スイツチ5
6,58,60が開の場合、積分器12の利得は
スイツチト・キヤパシタ回路10のキヤパシタ
24のみで定められる。まずスイツチ56を入れ
てキヤパシタ62を導入して、以下、スイツチ5
8と60を順次閉にしてキヤパシタ64と66を
回路に加える。次に逆の順序でスイツチを開にし
てキヤパシタを順次、回路から切り離す。キヤパ
シタ24,62,64,66を容量比を1.000:
1.848:1.414:0.765にすればキヤリヤ信号の第
3,5,7,9,11および13高調波成分およびそ
の側波帯を低域することができる。 第6b図に第6a図のスイツチ56,58,6
0用の切換信号S56,S58,S60のタイミングチ
ヤートを示す。論理回路8でつくられるこれら
の切換信号の好ましい論理関係を表に真理値表
を示す。この表において、F1はキヤリヤ信号の
論理レベル、F2,F4,F8はそれぞれキヤリヤ
信号の2倍、4倍、8倍周波の信号の論理レベル
を示す。 【表】
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a technique for modulating a signal by multiplying a signal in one frequency band with a substantially sinusoidal or square wave signal in a second frequency band. In the past, modulators were constructed by combining various nonlinear devices, such as vacuum tubes, diodes, transistors, and switches, with transformers or amplifiers. For example, U.S. Patent No. 3,937,882
The modulator shown in (Bingham, February 10, 1976) is a typical example. Individual adjustment of circuit parameters has generally been required when design requirements require that these values be kept very low for all spurious outputs of the modulator. It is often desired to realize the transfer function of an electronic circuit using only components that can be implemented in an LSI circuit. An example of a configuration using such parts is a switch,
It consists of a capacitor and an operational amplifier. The technology for using these parts is
It is called a capacitor, and the IEEE of Hostcka et al.
It is described in the Journal of Solid State Circuits (December 1977, p. 600). The transfer function of a switched capacitor circuit is shown to be sensitive to the parasitic capacitance between each electrode of the capacitor and a common ground (usually the substrate). The parasitic capacitance between the electrode on the substrate side and the substrate (ground) is larger. However, the influence of this larger parasitic capacitance can usually be eliminated by grounding the substrate-side electrode of the capacitor to the substrate. However, even in this case, the sensitivity to the smaller parasitic capacitance between the upper electrode of the capacitor and the substrate remains dependent. Two examples of switch capacitor configurations that are completely insensitive to either of the above parasitic capacitances are given by Martin and Sedra in Electronics Letters.
(June 21, 1979, P365). It carries a pair of inverting and non-inverting integrators as well as circuitry for the various filter sections. Therefore, the main objective of the present invention is to provide a fully integrated modulation device that does not require separate components. Another object is to implement such a modulation device using switches, capacitors and operational amplifiers. Yet another object is to provide a modulation device that provides a modulation signal to an integrator to operate in an inverting mode and a non-inverting mode alternately under control of a carrier signal. Yet another object is to provide a modulator that is insensitive to capacitor parasitic capacitance. According to the invention, an integrator is used which switches between an inverting mode and a non-inverting mode under the control of a carrier signal. The incoming signal, i.e. the modulating signal, is switched
It is input to this integrator through a capacitor circuit. All the circuit components used in the integrator and switched capacitor circuits can be implemented on LSI. The present invention features an operational amplifier (integrator) with a feedback capacitor and one or more input capacitors that act as a switch between the incoming signal and the integrator, introducing the input signal to the integrator either unchanged or out of phase. The modulation device consists of a capacitor and a capacitor. The output signal of the integrator is equivalent to a carrier signal modulated with the incoming signal. Hereinafter, several embodiments of the present invention will be shown, and the above-mentioned objects and other objects, features, advantages, etc. will be made clear through the following detailed description with reference to the drawings. FIG. 1 shows a block diagram of a modulation device comprising a logic circuit 8, a switched capacitor circuit 10 and an integrator 12. Input 14 of logic circuit 8
is given a clock signal which is the basis for sampling the modulated signal. The modulated signal is applied to input 16 of switched capacitor circuit 10. A carrier signal is applied to the input 18 of the logic circuit 8, and the state of this signal determines whether the sampled modulated signal is applied to the integrator 12 in its unchanged form or in its inverted form. Integrator 1
2 generates an output signal equivalent to the carrier signal modulated by the modulating signal. Logic circuit 8 provides the cut signal to switched capacitor circuit 10 so that the modulated signal is applied to integrator 12 in the manner described above. According to an embodiment of the present invention, the modulation device shown in FIG. 1 is composed only of circuit elements that can be easily mounted on an LSI. The switch is usually a MOSFET IC, and the integrator is an ordinary operational amplifier with a feedback capacitor, and all of these components (elements) can be integrated on a single board. Advantageously, the invention can be implemented without using any separate parts. FIG. 2a shows an example of the basic configuration of the switched capacitor circuit shown in FIG. During one half-wave period (half cycle) of the carrier signal, switches 20 and 22 close in phase to charge capacitor 24. Switches 20 and 22 are then opened and switches 26 and 28 are closed to discharge capacitor 24 to integrator 12. In this mode of operation, the sampled modulation signal is sent to the integrator in inverted form. Therefore, when the integrator 12 is constructed from an inverting amplifier with a feedback capacitor, the entire modulation device operates in a non-inverting mode. During the other half-wave period of the carrier signal, switches 20 and 28 close in phase to charge capacitor 24 and apply the sampled modulated signal to integrator 12 as is. After that, switch 2
0 and 28 are open, and switch 22 is opened instead.
and 26 close, discharging capacitor 24 to ground. Therefore, if the integrator has the above configuration,
The operation of the modulator as a whole is in the inversion mode.
Modulation is performed by mode switching under the control of the carrier signal. Logic circuit 8 is switch capacitor circuit 10
Generates a switching signal to switch the switch. A preferred logical representation of the switching signal Sn (where n represents the number of each switch in FIG. 2a) is as follows. S 20 = S 22 = S 26 = CLOCK CXR S 28 = CLOCK where CLOCK and CXR indicate the logic levels of the clock signal and carrier signal, respectively. There are no restrictions on the phase relationship between the clock signal and the carrier signal. However, if the frequency of the clock signal is less than eight times the frequency of the carrier signal, significant distortion occurs that results in this behavior. In a preferred embodiment of the invention, the frequency of the block signal is 2 to the power of x, and the value of x is at least 4. FIG. 2b shows an example of a preferred relationship between the carrier signal, the clock signal, and the switching signals described above. When the modulator is operating in a non-inverting mode, capacitor 24 is charged during the first half cycle of the clock signal and discharged into integrator 12 during the next half cycle. Therefore, the modulation signal applied to integrator 12 is delayed by one-half period of the clock signal. In contrast, in the inversion mode, the modulated signal is applied to the integrator without time delay. This imbalance generates spurious components in the output signal. This imbalance is eliminated by adding another switch to the basic switched capacitor circuit, as shown in Figure 3a. During the first half period of the carrier signal, switch 30
is left open and the remainder of the switched capacitor circuit is operated similar to the non-inverting operation of the circuit of FIG. 2a. However, during the second half-period of the carrier signal, switches 20 and 22 remain open and switch 26 remains open.
remains closed. Switch 30 is then closed during the first half cycle of the clock signal, charging capacitor 24 through switch 20. During the second half period of the clock signal, switch 30 is opened;
Switch 28 is closed to discharge capacitor 24 toward integrator 14. Thus, even in inversion mode (operating mode in the second half period of the carrier signal),
The above-mentioned time delay will occur, and the above-mentioned imbalance will disappear. The relationship between the clock signal and the carrier signal described in FIG. 2a also applies in this case, but the individual switching signals vary. Logic circuit 83 is switch capacitor circuit 1
Generates a switching signal that controls the operation of the 03 switch. The preferred switching formula for the switching signal Sn (where n indicates the respective switch number in FIG. 3a) is as follows. S20 = S22S26 =CLOCKCXR S28 =CLOCK S30 =・Here, CLOCK and CXR are as described above. FIG. 3b shows an example of the preferred relationship between the carrier signal, clock signal and switching signal in FIG. 3a. FIG. 4a is a complementary version of the modulator of FIG. 3, so a detailed description of the mode of operation will be omitted. Switch 32 is a complementary switch to switch 30 of FIG. 3a. In order to fully understand the operation of the device shown in Fig. 4a, the carrier signal is shown in Fig. 4b.
4 shows an example of a desired relationship between clock signals and switching signals. When the circuit of FIG. 3a (or FIG. 4a) is integrated, the electrodes of the capacitor 24 (switches 22, 28, 30 in FIG. 3a, 2 in FIG. 4a)
0, 26, 32) and the substrate, the integrator 12
, but the parasitic capacitance does not affect the gain of integrator 12 in non-inverting mode. This imbalance produces a small spurious component in the output of the integrator 12. To deal with the effects of parasitic capacitance, use the circuit shown in Figure 2a, which has no sensitivity to parasitic capacitance, and adopt a delay method in which the modulation signal is delayed by a half period of the clock signal or switching signal in the inversion mode before being introduced into the integrator. It can be removed by FIG. 5a shows the switched capacitor circuit 102 of FIG. 2a in which a delay circuit 38 for providing the above-mentioned delay is added. In this example, the modulation signal is input 40
given to. Switch 42 operates in phase with switch 22. During the first half period of the carrier signal, switch 42 is also in phase with switch 20, so no delay is imparted to the modulated signal.
However, during the second half period of the carrier signal, switch 42 operates out of phase with switch 20, and switch 42, capacitor 46, and unity gain amplifier 44
The modulated signal is delayed by a half period of the clock signal by the sample-and-hold circuit created by the above. This eliminates the imbalance described with respect to FIG. 2a. The integrator shown in FIG. 5a consists of an amplifier 48 and an integrating capacitor 50. A circuit 51 consisting of a switch 52, a switch 54 and a capacitor 56 is connected in parallel with the integrator 12. This switch-capacitor switch combination circuit 51 has the function of preventing DC saturation of the amplifier by dissipating a portion of the charge in the capacitor 50 during each cycle of the clock signal. The frequency relationship between the switching signal and the carrier signal explained in FIG. 2a also applies to FIG. 5a.
However, logic circuit 85 generates a switching signal with appropriate modifications. Switching signal Sn (here n is 5th a)
The preferred logical formula for (indicates the number of each switch in the figure) is as follows. S 20 = S 22 = S 42 = S 54 = S 26 = CLOCKCXR S 28 = S 52 = CLOCK Here, CLOCK and CXR are as defined above. FIG. 5b shows an example of a preferred relationship between the carrier signal, clock signal and switching signal of FIG. 5a. It is desirable to implement the switching functions described above so that they do not overlap with each other. The operation of the switch that should be closed is repeated until the switch that is already closed is opened. A suitable method for obtaining a non-overlapping relationship is to generate the switching signals described above and to send each switching signal to a corresponding AND gate.
Then, a clock pulse having twice the frequency of the aforementioned clock signal is applied to the second input of each AND gate. Then, the output signal of the AND gate is given to the corresponding switch as a switching signal. In this way, each switch is not closed for 1/4 period of the clock signal, so a switching relationship that does not overlap can be obtained. In the above-described embodiment, a square wave was used as the carrier signal, but if approximation to a sine wave carrier is required, the gain of the integrator 12 is increased or decreased in steps by the shaping means so that the modulation is a step-by-step of the sine wave. Let it be done by approximation. That is, since the gain of the integrator 12 is directly proportional to the capacitance of the capacitor 24, the gain is controlled by sequentially switching and introducing several capacitors in parallel with this capacitor. The number of capacitors used in the shaping means determines the degree of approximation to a sine wave. FIG. 6a shows an example of connecting a capacitor and a switch in parallel with the capacitor 24. This parallel circuit can be added to any of the switched capacitor circuits described above. switch 5
When 6, 58, and 60 are open, the gain of integrator 12 is determined solely by capacitor 24 of switched capacitor circuit 106 . First, turn on the switch 56 and introduce the capacitor 62, and then turn on the switch 5.
Capacitors 64 and 66 are added to the circuit by sequentially closing capacitors 8 and 60. Next, open the switches in reverse order to disconnect the capacitors from the circuit one after the other. The capacity ratio of capacitors 24, 62, 64, and 66 is 1.000:
By setting it to 1.848:1.414:0.765, the 3rd, 5th, 7th, 9th, 11th, and 13th harmonic components of the carrier signal and their sidebands can be lowered. Switches 56, 58, 6 of FIG. 6a are shown in FIG. 6b.
A timing chart of switching signals S 56 , S 58 , and S 60 for 0 is shown. A truth table showing the preferred logical relationship between these switching signals generated by the logic circuit 86 is shown. In this table, F 1 indicates the logic level of the carrier signal, and F 2 , F 4 , and F 8 indicate the logic levels of signals having twice, four times, and eight times the frequency of the carrier signal, respectively. 【table】

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は変調装置のブロツク図、第2a図は第
1図のスイツチト・キヤパシタ回路の基本構成例
を示す回路図、第2b図は第2a図のスイツチの
制御論理のタイミングチヤート、第3a図は第2
a図のスイツチト・キヤパシタ回路のもうひとつ
の構成例を示す回路図、第3b図は第3a図のス
イツチの制御論理のタイミングチヤート、第4a
図は第1図のスイツチト・キヤパシタ回路のもう
ひとつの構成例を示す回路図、第4b図は第4a
図のスイツチの制御論理のタイミングチヤート、
第5a図は第1図のスイツチト・キヤパシタ回路
のさらに別の構成例を示す回路図、第5b図は第
5a図のスイツチの制御論理のタイミングチヤー
ト、第6a図は第1図のスイツチト・キヤパシタ
回路のさらに別の構成例を示す回路図、第6b図
は第6a図のスイツチの制御論理のタイミング・
チヤートである。 8,8,8,8,8,8:論理回
路、12:積分器、10,10,10,10
,10,10:スイツチト・キヤパシタ回
路、24:主キヤパシタ、20,22,26,2
8,30,32:スイツチ、62,64,66:
補助キヤパシタ、56,58,60:補助スイツ
チ。
Fig. 1 is a block diagram of the modulator, Fig. 2a is a circuit diagram showing an example of the basic configuration of the switched capacitor circuit shown in Fig. 1, Fig. 2b is a timing chart of the control logic of the switch shown in Fig. 2a, and Fig. 3a is is the second
Figure 3a is a circuit diagram showing another configuration example of the switch capacitor circuit in Figure 3a, Figure 3b is a timing chart of the control logic of the switch in Figure 3a, Figure 4a is
The figure is a circuit diagram showing another configuration example of the switch capacitor circuit in Figure 1, and Figure 4b is a circuit diagram showing another configuration example of the switch capacitor circuit in Figure 1.
Timing chart of switch control logic in figure.
5a is a circuit diagram showing still another configuration example of the switched capacitor circuit in FIG. 1, FIG. 5b is a timing chart of the control logic of the switch in FIG. 5a, and FIG. 6a is a circuit diagram of the switched capacitor circuit in FIG. 1. A circuit diagram showing yet another example of the circuit configuration, FIG. 6b shows the timing and timing of the control logic of the switch in FIG. 6a.
It's a chat. 8, 8 2 , 8 3 , 8 4 , 8 5 , 8 6 : logic circuit, 12 : integrator, 10, 10 2 , 10 3 , 10
4 , 10 5 , 10 6 : Switch capacitor circuit, 24: Main capacitor, 20, 22, 26, 2
8, 30, 32: Switch, 62, 64, 66:
Auxiliary capacitors, 56, 58, 60: Auxiliary switches.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 変調信号でキヤリヤ信号を変調して変調され
た信号を形成するスイツチト・キヤパシタ変調装
置において、 変調信号が印加される第1入力と、複数の切換
信号が印加される第2入力と、サンプルした変調
信号を与える出力と、第1と第2の電極を有する
主キヤパシテイブ手段と、切換信号に応答して前
記第1と第2電極を前記入力と出力に接続する複
数の2進スイツチを含むスイツチング手段、 キヤリヤ信号およびこのキヤリヤ信号の少なく
とも4倍の周波数を有するクロツク信号に応答し
て前記切換信号を発生する論理手段、および 前記サンプルした変調信号に応答して変調され
た信号を与える積分手段と、 から成ることを特徴とするスイツチト・キヤパ
シタ変調装置。 2 特許請求の範囲第1項の変調装置において、
前記複数の2進スイツチは少なくとも第1、第
2、第3および第4のスイツチを含み、前記第1
電極は第1スイツチを介して前記第1入力に接続
され、第2スイツチを介して共通グランドに接続
され、前記第2電極は第3スイツチを介して前記
出力に接続され、第4スイツチを介して共通グラ
ンドに接続されていること。 3 特許請求の範囲第2項の変調装置において、
前記論理手段はキヤリヤ信号の第1の半サイクル
において、 クロツク信号の一方の半周期では前記第1と第
4スイツチを閉とし前記第2と第3スイツチを開
くとする切換信号を発生することにより前記主キ
ヤパシテイブ手段が変調信号で充電されるように
するとともに、クロツク信号の残りの半周期では
前記第1と第4スイツチを開とし前記第2と第3
スイツチを閉とする切換信号を発生することによ
り前記主キヤパシテイブ手段が放電されるように
したこと。 4 特許請求の範囲第3項の変調装置において、
前記論理手段はキヤリヤ信号の第2の半サイクル
において、クロツク信号の一方半周期では前記第
1と第3スイツチを閉とし前記第2と第4スイツ
チを開とする切換信号を発生することにより前記
主キヤパシテイブ手段が変調信号で充電されるよ
うにするとともに、クロツク信号の残りの半周期
では前記第1と第3スイツチを開とし前記第2と
第4スイツチを閉とする切換信号と発生すること
により前記主キヤパシテイブ手段が放電されるよ
うにしたこと。 5 特許請求の範囲第4項の変調装置において、
入力と出力を有する演算増幅器5スイツチ、およ
び蓄積キヤパシテイブ手段から成る遅延手段を設
け、演算増幅器の入力は第5スイツチを介して前
記第1入力に接続し、演算増幅器の出力は前記第
1スイツチに接続し、蓄積キヤパシテイブ手段は
演算増幅器の入力と共通グランド間に挿入し、第
5スイツチを第4スイツチと同一の切換信号によ
り制御するようにしたこと。 6 特許請求の範囲第3項の変調装置において、
前記スイツチング手段は前述した以外の切換信号
Sに応答して前記第1入力を前記第2電極に接続
する第5スイツチを含み、前記論理手段はキヤリ
ヤ信号の前記第1の半サイクルにおいてこの第5
スイツチを開にする前記切換信号Sを発生するこ
と、さらに前記論理手段はキヤリヤ信号の前記第
2の半サイクルにおいて、前記第2スイツチを閉
とし前記第1と第4スイツチを開としておきクロ
ツク信号の第1の半周期では第5スイツチを閉と
し第3スイツチを開にして前記キヤパシイテイブ
手段を変調信号で充電させるがクロツク信号の第
2の半周期では第5スイツチを開とし第3スイツ
チを閉にして前記キヤパシイテイブ手段を放電さ
せる切換信号を発生すること。 7 特許請求の範囲第3項の変調装置において、
前記スイツチング手段は前述した以外の切換信号
S′に応答して前記出力を前記第1電極に接続する
第5スイツチを含み、前記論理手段はキヤリヤ信
号の前記第1の半サイクルにおいてこの第5スイ
ツチを開にする前記切換信号S′を発生すること、
さらに前記論理手段はキヤリヤ信号の第2の半サ
イクルにおいて、前記第4スイツチを閉とし前記
第2と第3スイツチを開にしておきクロツク信号
の第1の半周期では第1スイツチを閉とし第5ス
イツチを開にして前記キヤパシイテイブ手段を変
調信号で充電させるがクロツク信号の第2の半周
期では第1スイツチを開とし第5スイツチを閉に
して前記キヤパシイテイブ手段を放電させる切換
信号を発生すること。 8 特許請求の範囲第5項、第6項または第7項
の変調装置において、前記スイツチング手段はさ
らに複数の補助キヤパシイテイブ手段および補助
切換信号に応答する複数の補助スイツチから成る
整形手段を含み、各補助キヤパシイテイブ手段は
対応する補助スイツチを介して前記主キヤパシイ
テイブ手段の両端に接続されており、前記論理手
段はキヤリヤ信号の整数倍の周波数で前記補助ス
イツチを動作する前記補助切換信号を発生するこ
と。
[Claims] 1. A switched capacitor modulation device that modulates a carrier signal with a modulation signal to form a modulated signal, comprising a first input to which a modulation signal is applied, and a first input to which a plurality of switching signals are applied. main capacitive means having two inputs, an output for providing a sampled modulated signal, first and second electrodes, and a plurality of main capacitive means for connecting said first and second electrodes to said input and output in response to a switching signal. switching means comprising a binary switch; logic means for generating said switching signal in response to a carrier signal and a clock signal having a frequency at least four times that of said carrier signal; and said switching signal being modulated in response to said sampled modulation signal. A switch capacitor modulation device comprising: integrating means for providing a signal; 2. In the modulation device according to claim 1,
The plurality of binary switches include at least first, second, third and fourth switches, and the first
An electrode is connected to the first input via a first switch and to a common ground via a second switch, the second electrode is connected to the output via a third switch, and the second electrode is connected to the output via a fourth switch. connected to a common ground. 3. In the modulation device according to claim 2,
The logic means is configured to generate, during a first half cycle of the carrier signal, a switching signal which closes the first and fourth switches and opens the second and third switches during one half cycle of the clock signal. The main capacitive means is charged with the modulation signal, and the first and fourth switches are opened during the remaining half cycle of the clock signal, and the second and third switches are opened.
The main capacitive means is discharged by generating a switching signal that closes the switch. 4 In the modulation device according to claim 3,
Said logic means controls said switching signal by generating, during a second half-cycle of the carrier signal, a switching signal which closes said first and third switches and opens said second and fourth switches during one half-cycle of the clock signal. generating a switching signal which causes the main capacitive means to be charged with the modulation signal and which opens the first and third switches and closes the second and fourth switches during the remaining half cycle of the clock signal; The main capacitive means is discharged. 5. In the modulation device according to claim 4,
Delay means consisting of an operational amplifier 5 switch having an input and an output, and storage capacitive means are provided, the input of the operational amplifier being connected to said first input via a fifth switch, and the output of the operational amplifier being connected to said first switch. The storage capacitive means is connected between the input of the operational amplifier and the common ground, and the fifth switch is controlled by the same switching signal as the fourth switch. 6 In the modulation device according to claim 3,
Said switching means include a fifth switch for connecting said first input to said second electrode in response to a switching signal S other than those mentioned above, and said logic means connect said fifth switch in said first half-cycle of the carrier signal.
generating said switching signal S which opens said switch; further said logic means generates said switching signal S which causes said second switch to close and said first and fourth switches to open during said second half-cycle of the carrier signal; During the first half period of the clock signal, the fifth switch is closed and the third switch is opened to charge the capacitive means with the modulating signal, but during the second half period of the clock signal, the fifth switch is opened and the third switch is closed. and generating a switching signal for discharging the capacitive means. 7 In the modulation device according to claim 3,
The switching means may be configured to receive switching signals other than those mentioned above.
S' includes a fifth switch connecting said output to said first electrode in response to said switching signal S', said logic means opening said fifth switch during said first half-cycle of a carrier signal. to occur,
Further, the logic means closes the fourth switch and opens the second and third switches during a second half cycle of the carrier signal, closes the first switch and opens the second switch during the first half cycle of the clock signal. generating a switching signal that opens a fifth switch to charge the capacitive means with the modulating signal, but opens a first switch and closes a fifth switch to discharge the capacitive means during a second half cycle of the clock signal; . 8. The modulation device according to claim 5, 6 or 7, wherein the switching means further includes shaping means consisting of a plurality of auxiliary capacitive means and a plurality of auxiliary switches responsive to the auxiliary switching signal, each of which The auxiliary capacitive means is connected to both ends of the main capacitive means via corresponding auxiliary switches, and the logic means generates the auxiliary switching signal for operating the auxiliary switch at a frequency that is an integral multiple of the carrier signal.
JP10217681A 1981-06-30 1981-06-30 Switched capacitor modulator Granted JPS587903A (en)

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DE3310339A1 (en) * 1983-03-22 1984-09-27 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München MODULATOR CIRCUIT DESIGNED AS A SWITCH CAPACITOR (SC) FILTER

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