JPWO2006101160A1 - A / D converter - Google Patents

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Abstract

高い周波数まで使用可能であり、かつ高精度なA/D変換装置およびA/D変換方法を提供する。A/D変換装置は、等間隔の複数の基準電圧を発生する抵抗群61、基準電圧と入力信号とを比較する複数のコンパレータ60、コンパレータの出力信号をラッチする複数のラッチ回路62、クロック信号を指定された時間だけ遅延させる複数の可変遅延回路64を備える。あるいは、可変遅延回路64をコンパレータ60とラッチ回路62の間に挿入してもよい。更に、遅延量データを出力するレジスタ65およびレジスタに情報を書き込む書込回路を備えてもよい。超高速かつ高精度なA/D変換器を提供でき、経年変化等に対応してレジスタに記憶されている遅延量を修正することにより校正が可能である。A high-precision A / D conversion apparatus and A / D conversion method that can be used up to a high frequency are provided. The A / D converter includes a resistor group 61 that generates a plurality of reference voltages at equal intervals, a plurality of comparators 60 that compare the reference voltage and an input signal, a plurality of latch circuits 62 that latch the output signal of the comparator, and a clock signal Are provided with a plurality of variable delay circuits 64 for delaying the signal by a designated time. Alternatively, the variable delay circuit 64 may be inserted between the comparator 60 and the latch circuit 62. Further, a register 65 for outputting delay amount data and a writing circuit for writing information to the register may be provided. An ultra-high-speed and high-precision A / D converter can be provided, and calibration can be performed by correcting the delay amount stored in the register in response to aging.

Description

本発明は、A/D変換装置に関するものであり、特に、高い周波数まで使用可能であり、かつ高精度なA/D変換装置に関するものである。   The present invention relates to an A / D conversion device, and more particularly to an A / D conversion device that can be used up to a high frequency and has high accuracy.

従来、高速のA/D変換装置としては、フラッシュ型のA/D変換器が使用されていた。下記特許文献1にはフラッシュ型のA/D変換器の一例が開示されている。このフルフラッシュ型A/D変換器には上側基準電圧VRTと下側基準電圧VRBが与えられている。そして、上側基準電圧VRTと下側基準電圧VRBとの間には抵抗群が接続されており、上側基準電圧VRTと下側基準電圧VRBとの間の電圧は等間隔に分圧されている。   Conventionally, a flash A / D converter has been used as a high-speed A / D converter. Patent Document 1 below discloses an example of a flash type A / D converter. The full flash A / D converter is supplied with an upper reference voltage VRT and a lower reference voltage VRB. A resistor group is connected between the upper reference voltage VRT and the lower reference voltage VRB, and the voltage between the upper reference voltage VRT and the lower reference voltage VRB is divided at equal intervals.

抵抗群からの電圧はコンパレータ群の比較基準電圧となり、コンパレータ群における例えば番号1〜256が付されている256個のコンパレータは、その比較基準電圧とアナログ入力信号VINとを比較し、0または1を出力する。コンパレータ群の出力(比較結果)はエンコーダに入力され、エンコーダは例えばバイナリーコードに変換された8ビットのデジタル信号DOUT を出力する。
特開平10−108041
The voltage from the resistor group becomes the comparison reference voltage of the comparator group. For example, 256 comparators numbered 1 to 256 in the comparator group compare the comparison reference voltage with the analog input signal VIN, and 0 or 1 Is output. The output (comparison result) of the comparator group is input to the encoder, and the encoder outputs, for example, an 8-bit digital signal DOUT converted into a binary code.
JP-A-10-108041

例えば10ギガLAN伝送装置のような高速の有線伝送装置に使用される信号方式として、最近THP(Tomlinson Harashima Precoding)方式が注目されている。このTHP方式は、プレエンファシス方式を改良したものであり、伝送路を擬似するFIRフィルタを使用したプリエンファシス回路の途中にモジュロ演算回路を挿入して、出力信号の振幅を所定の範囲内に抑圧する方式である。下記非特許文献1には、THP方式の波形調整技術が開示されている。
「Matched-Transmission Technique for Channels With Intersymbol Interference」IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS,VOL.COM-20,NO.4 AUGUST 1972 774〜780ページ。
For example, a THP (Tomlinson Harashima Precoding) method has recently attracted attention as a signal method used for a high-speed wired transmission device such as a 10 giga LAN transmission device. This THP method is an improvement of the pre-emphasis method. A modulo arithmetic circuit is inserted in the middle of the pre-emphasis circuit using the FIR filter that simulates the transmission path, and the amplitude of the output signal is suppressed within a predetermined range. It is a method to do. Non-Patent Document 1 below discloses a THP waveform adjustment technique.
“Matched-Transmission Technique for Channels With Intersymbol Interference”, IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, VOL.COM-20, NO.4 AUGUST 1972, pages 774-780.

THP方式においては、送信端においては信号レベルが所定の幅内に抑圧されるが、伝送路を経由して受信される信号は、絶対値は減衰しているが、信号値の取り得る値が拡散し、送信側における信号幅の数倍以上に広がってしまうという性質がある。従って、この信号をAD変換器でデジタル信号に変換する際には、広がった信号幅分を所定の分解能で変換する必要があり、高精度のAD変換器が必要である。   In the THP system, the signal level is suppressed within a predetermined width at the transmitting end, but the signal received via the transmission path is attenuated in absolute value, but the signal value can take a value. It has the property of spreading and spreading over several times the signal width on the transmission side. Therefore, when this signal is converted into a digital signal by the AD converter, it is necessary to convert the widened signal width with a predetermined resolution, and a highly accurate AD converter is required.

ところが、上記した従来のA/D変換器を使用した場合、高速で動作させると変換誤差が大きくなり、必要な精度が得られないという問題点があった。本発明は上記した課題を解決し、高い周波数まで使用可能であり、かつ高精度なA/D変換装置を提供することを目的とする。   However, when the conventional A / D converter described above is used, there is a problem that if it is operated at a high speed, a conversion error becomes large and a necessary accuracy cannot be obtained. An object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide a highly accurate A / D conversion device that can be used up to a high frequency.

本発明者は、IC化したA/D変換器を使用して超高速でA/D変換を行う場合に、サンプルホールド回路のホールドタイミングあるいはフラッシュ型のA/D変換回路の場合にはコンパレータの出力信号のラッチタイミングのわずかなずれが変換誤差の原因になり、この誤差は入力信号の振幅の単位時間当たりの変化(傾斜=微分値)が大きいほど大きくなることを見出した。   When performing A / D conversion at an ultra-high speed using an integrated A / D converter, the inventor of the present invention has a comparator timing in the case of a hold timing of a sample hold circuit or a flash type A / D conversion circuit. It has been found that a slight shift in the latch timing of the output signal causes a conversion error, and this error increases as the change per unit time in the amplitude of the input signal (slope = differential value) increases.

そして、タイミングのわずかなずれの原因は例えばIC内の回路構成や配線の配置に基づく信号の遅延によるものと推定される。しかし、IC内の各回路の信号の遅延量を正確に制御してICを設計することは非常に困難である。そこで、本発明においては、複数のラッチ回路に入力されるA/D変換信号あるいはラッチパルスのいずれかの遅延量を個々のラッチ回路毎に調整することにより、高速かつ高精度なA/D変換器を得るようにした。   The cause of the slight timing shift is estimated to be due to signal delay based on, for example, the circuit configuration in the IC and the wiring arrangement. However, it is very difficult to design an IC by accurately controlling the delay amount of the signal of each circuit in the IC. Therefore, in the present invention, high-speed and high-precision A / D conversion is achieved by adjusting the delay amount of either the A / D conversion signal or the latch pulse input to the plurality of latch circuits for each latch circuit. I got a bowl.

本発明のA/D変換装置は、等間隔の複数の基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、前記複数の基準電圧と入力信号とを比較する複数の比較手段と、前記複数の比較手段の出力信号をラッチする複数のラッチ手段と、各ラッチ手段と対応して、クロック信号を指定された時間だけ遅延させる複数の可変遅延手段とを備えたことを主要な特徴とする。   An A / D conversion device according to the present invention includes a reference voltage generation unit that generates a plurality of reference voltages at equal intervals, a plurality of comparison units that compare the plurality of reference voltages with an input signal, and a plurality of comparison units. The main features include a plurality of latch means for latching the output signal and a plurality of variable delay means for delaying the clock signal by a specified time corresponding to each latch means.

あるいは、本発明のA/D変換装置は、等間隔の複数の基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、前記複数の基準電圧と入力信号とを比較する複数の比較手段と、前記複数の比較手段と対応して、比較手段の出力信号を指定された時間だけ遅延させる複数の可変遅延手段と、前記複数の可変遅延手段の出力信号をラッチする複数のラッチ手段とを備えたことを主要な特徴とする。   Alternatively, the A / D converter according to the present invention includes a reference voltage generation unit that generates a plurality of reference voltages at equal intervals, a plurality of comparison units that compare the plurality of reference voltages with an input signal, and the plurality of comparisons. Corresponding to the means, a plurality of variable delay means for delaying the output signal of the comparison means by a specified time and a plurality of latch means for latching the output signals of the plurality of variable delay means are provided. Features.

また、前記したA/D変換装置において、更に、前記複数の可変遅延手段のそれぞれに遅延量データを出力するレジスタ手段と、前記レジスタ手段に情報を書き込む書込手段とを備えた点にも特徴がある。更に、前記したA/D変換装置において、前記レジスタ手段は遺伝的アルゴリズムを使用して決定された遅延量データを記憶している点にも特徴がある。   Further, the A / D converter described above further includes register means for outputting delay amount data to each of the plurality of variable delay means, and writing means for writing information to the register means. There is. Further, the A / D converter described above is characterized in that the register means stores delay amount data determined using a genetic algorithm.

本発明のA/D変換装置は上記のような構成によって以下のような効果がある。
(1)超高速かつ高精度なA/D変換器を提供できる。
(2)経年変化等に対応してレジスタに記憶されている遅延量を修正することにより校正が可能である。
(3)A/D変換器のIC設計後に遅延に関する微細な調整が可能であるので、A/D変換器のIC設計時に信号遅延に関する正確な検証を行う必要がなくなり、回路設計が容易になる。
The A / D conversion device of the present invention has the following effects by the above configuration.
(1) An ultra-high speed and high accuracy A / D converter can be provided.
(2) Calibration can be performed by correcting the delay amount stored in the register corresponding to aging.
(3) Since it is possible to finely adjust the delay after the IC design of the A / D converter, it is not necessary to accurately verify the signal delay at the time of the IC design of the A / D converter, and the circuit design is facilitated. .

本発明のA/D変換装置を含む高速デジタルデータ伝送装置全体の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the whole high-speed digital data transmission apparatus containing the A / D conversion apparatus of this invention. 本発明の第1実施例のA/D変換器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the A / D converter of 1st Example of this invention. 本発明の第2実施例のA/D変換器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the A / D converter of 2nd Example of this invention. 可変遅延回路64の構成例を示すブロック図である。3 is a block diagram illustrating a configuration example of a variable delay circuit 64. FIG. 本発明におけるA/D変換器の調整システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the adjustment system of the A / D converter in this invention. 本発明における調整システムの処理内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing content of the adjustment system in this invention.

符号の説明Explanation of symbols

60…コンパレータ
61…抵抗群
62…ラッチ回路
63…デコーダ
64…可変遅延回路
65…レジスタ
66…レジスタ書込回路
60 ... Comparator 61 ... Resistance group 62 ... Latch circuit 63 ... Decoder 64 ... Variable delay circuit 65 ... Register 66 ... Register write circuit

本発明のA/D変換装置は、ツイストペアケーブルに代表される平衡ケーブルや同軸ケーブルを使用した数ギガbps以上の超高速デジタルデータ伝送装置(LAN)に使用することを前提として開発されたものであるが、本発明のA/D変換装置はこれに限らず、任意の信号のA/D変換に適用可能である。以下実施例1について説明する。   The A / D converter of the present invention was developed on the assumption that it is used for an ultrahigh-speed digital data transmission device (LAN) of several gigabps or more using a balanced cable or a coaxial cable represented by a twisted pair cable. However, the A / D conversion device of the present invention is not limited to this, and can be applied to A / D conversion of an arbitrary signal. Example 1 will be described below.

図1は、本発明のA/D変換装置を含む高速デジタルデータ伝送装置全体の構成を示すブロック図である。この実施例は伝送ケーブル21の両端に接続された同じ構成の全二重データ送受信装置からなっている。なお、例えば10ギガイーサネット(登録商標)においては図1の伝送装置を4組使用する。   FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a high-speed digital data transmission apparatus including an A / D conversion apparatus according to the present invention. This embodiment consists of a full-duplex data transmitter / receiver of the same configuration connected to both ends of the transmission cable 21. For example, in 10 Gigabit Ethernet (registered trademark), four sets of the transmission apparatus of FIG. 1 are used.

送信回路10は、符号変換器11、PN信号発生回路12、スイッチ13、THPプリコーダ14、D/A変換器15、アンプ16、送信側トレーニング制御回路17からなる。符号変換器11は、送信データを所定ビット毎に区切り、そのビット列の値と対応して、複数の信号レベル(電圧値)の1つを出力する。   The transmission circuit 10 includes a code converter 11, a PN signal generation circuit 12, a switch 13, a THP precoder 14, a D / A converter 15, an amplifier 16, and a transmission side training control circuit 17. The code converter 11 divides the transmission data into predetermined bits and outputs one of a plurality of signal levels (voltage values) corresponding to the value of the bit string.

THPプリコーダ14は、例えば加算器、モジュロ演算器、FIRフィルタからなる。入力信号は加算器に入力され、加算器は入力信号からFIRフィルタの出力を減算してモジュロ演算器へ出力する。モジュロ演算器の出力信号はFIRフィルタに入力され、FIRフィルタの出力は加算器へ出力される。FIRフィルタには受信側イコライザ回路も含めた伝送路のインパルス応答の係数が設定されている。   The THP precoder 14 includes, for example, an adder, a modulo calculator, and an FIR filter. The input signal is input to the adder, and the adder subtracts the output of the FIR filter from the input signal and outputs the result to the modulo calculator. The output signal of the modulo calculator is input to the FIR filter, and the output of the FIR filter is output to the adder. In the FIR filter, the coefficient of the impulse response of the transmission line including the reception side equalizer circuit is set.

THPプリコーダ14の出力はDAC15によってアナログ信号に変換され、アンプ16、ハイブリッド回路20を介して送信される。送信側トレーニング制御回路17は、例えば装置の電源投入時等にスイッチ13をPN信号発生回路12に切り替え、伝送路にトレーニング信号を送出し、受信側の回路で適切なTHP係数を算出し、受信側から返送されてきたTHP係数データを受信して、THPプリコーダ14に設定する。また、信号伝送中においても、受信回路側における信号の評価結果に基づきTHPプリコーダ14の係数の調整を行ってもよい。   The output of the THP precoder 14 is converted into an analog signal by the DAC 15 and transmitted through the amplifier 16 and the hybrid circuit 20. The transmission-side training control circuit 17 switches the switch 13 to the PN signal generation circuit 12 when the apparatus is turned on, for example, sends a training signal to the transmission line, calculates an appropriate THP coefficient in the reception-side circuit, and receives it. The THP coefficient data returned from the side is received and set in the THP precoder 14. Even during signal transmission, the coefficient of the THP precoder 14 may be adjusted based on the signal evaluation result on the receiving circuit side.

次に、受信回路について説明する。受信回路30は、可変利得アンプ31、本発明によるA/D変換器32、シンボル同期回路33、イコライザ回路34、レベル判定回路35、THPデコーダ36、符号逆変換回路37、受信側トレーニング制御回路38等からなる。   Next, the receiving circuit will be described. The reception circuit 30 includes a variable gain amplifier 31, an A / D converter 32 according to the present invention, a symbol synchronization circuit 33, an equalizer circuit 34, a level determination circuit 35, a THP decoder 36, a sign reverse conversion circuit 37, and a reception side training control circuit 38. Etc.

可変利得アンプ31は、A/D変換器32の出力信号のレベルが送信回路のDAC15の入力信号と同じ信号レベルになるように、受信された信号を増幅する。シンボル同期回路33は受信信号から同期信号を再生し、本発明のA/D変換器32は受信信号をA/D変換する。   The variable gain amplifier 31 amplifies the received signal so that the level of the output signal of the A / D converter 32 becomes the same signal level as the input signal of the DAC 15 of the transmission circuit. The symbol synchronization circuit 33 regenerates the synchronization signal from the received signal, and the A / D converter 32 of the present invention A / D converts the received signal.

イコライザ回路34は公知のFIR形式のデジタルフィルタ回路である。レベル判定回路35は受信信号が多値のどの領域内にあるかを判定する回路であり、THPデコーダ36は、THPプリコーダ内のモジュロ演算器と同一の特性を有するモジュロ演算回路である。符号逆変換器37はTHPデコーダ36の出力を元のビット情報に逆変換する。   The equalizer circuit 34 is a known FIR digital filter circuit. The level determination circuit 35 is a circuit that determines in which multi-valued area the received signal is, and the THP decoder 36 is a modulo arithmetic circuit having the same characteristics as the modulo arithmetic unit in the THP precoder. The sign reverse converter 37 reversely converts the output of the THP decoder 36 into the original bit information.

受信側トレーニング制御回路38は、送信側トレーニング制御回路17と共働して、トレーニング信号を使用して可変利得アンプ32の利得やイコライザ回路34を調整する。また、データ通信中に信号が信号配置の中心レベルからどちら側にどの程度ずれているかというような、より精細な信号評価情報を取得して、評価値が向上するように、可変利得アンプ31、イコライザ回路34、送信側のTHPプリコーダ14等の調整可能な係数を例えば遺伝的アルゴリズムに基づいて同時に調整するようにしてもよい。   The reception side training control circuit 38 cooperates with the transmission side training control circuit 17 to adjust the gain of the variable gain amplifier 32 and the equalizer circuit 34 using the training signal. Further, the variable gain amplifier 31, so as to obtain more detailed signal evaluation information such as how much the signal is deviated from the central level of the signal arrangement during data communication and to improve the evaluation value, The adjustable coefficients such as the equalizer circuit 34 and the THP precoder 14 on the transmission side may be adjusted simultaneously based on, for example, a genetic algorithm.

図2は、本発明の第1実施例のA/D変換器の構成を示すブロック図である。A/D変換器32はフラッシュ型のA/D変換回路であり、等間隔の複数の基準電圧を発生する基準電圧発生手段である抵抗群61、前記複数の基準電圧と入力信号とを比較する複数の比較手段であるコンパレータ60、前記複数の比較手段の出力信号をラッチする複数のラッチ手段であるラッチ回路62、エンコーダ63、各ラッチ手段と対応して、クロック信号を指定された時間だけ遅延させる複数の可変遅延手段である可変遅延回路64、前記複数の可変遅延手段のそれぞれに遅延量データを出力するレジスタ手段であるレジスタ回路65、前記レジスタ手段に情報を書き込む書込手段であるレジスタ書込回路66を備えている。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the A / D converter according to the first embodiment of the present invention. The A / D converter 32 is a flash type A / D conversion circuit, and compares the plurality of reference voltages with an input signal, a resistor group 61 as reference voltage generating means for generating a plurality of reference voltages at equal intervals. Corresponding to the comparator 60 as a plurality of comparison means, the latch circuit 62 as a plurality of latch means for latching the output signals of the plurality of comparison means, the encoder 63, and each latch means, the clock signal is delayed by a specified time. A variable delay circuit 64 as a plurality of variable delay means, a register circuit 65 as a register means for outputting delay amount data to each of the plurality of variable delay means, and a register book as a writing means for writing information into the register means Embedded circuit 66 is provided.

入力信号は複数(例えば128個)のコンパレータ60全ての一方の入力端子に並列に入力されている。コンパレータ60の他方の入力端子には基準電圧を抵抗群61によって等分圧した基準電圧が印加されている。コンパレータ60の出力はラッチ回路62によってラッチされ、エンコーダ63によって例えば7ビットのバイナリーコードに変換されて出力される。   The input signal is inputted in parallel to one input terminal of all the plural (for example, 128) comparators 60. A reference voltage obtained by equally dividing the reference voltage by the resistor group 61 is applied to the other input terminal of the comparator 60. The output of the comparator 60 is latched by a latch circuit 62, converted into, for example, a 7-bit binary code by an encoder 63, and output.

可変遅延回路64はレジスタ65に記憶されている遅延量データに基づき、各ラッチ回路に供給されるクロック信号を個々に遅延させる。レジスタ回路65の遅延量データ記憶素子としては、マスクROM、フューズ型ROMあるいはフラッシュメモリ等の書き替え可能な不揮発性メモリ、RAM(フリップフロップ)などを使用可能である。   The variable delay circuit 64 individually delays the clock signal supplied to each latch circuit based on the delay amount data stored in the register 65. As the delay amount data storage element of the register circuit 65, a rewritable nonvolatile memory such as a mask ROM, a fuse ROM or a flash memory, a RAM (flip-flop), or the like can be used.

レジスタ書込回路66は記憶素子としてフラッシュメモリなどの書き替え可能なメモリを採用した場合に、A/D変換器を製造した後の出荷時に、あるいは装置に組み込まれた後の伝送トレーニング時やデータ伝送中、その他A/D変換器の校正時において遅延量データをレジスタ65に書き込むための回路である。   The register writing circuit 66 adopts a rewritable memory such as a flash memory as a storage element, and at the time of shipment after manufacturing the A / D converter, or at the time of transmission training after being incorporated in the device, data This is a circuit for writing delay amount data into the register 65 during calibration of other A / D converters during transmission.

図4は、可変遅延回路64の構成例を示すブロック図である。入力信号はインバータ80〜85によって順次遅延され、セレクタ86は、2ビットの遅延量制御信号に基づき、入力信号、インバータ81の出力、インバータ83の出力、インバータ85の出力のいずれかを選択して出力する。なお、信号を遅延させるための素子としては、論理回路の他、例えば抵抗とコンデンサを用いた積分回路や所望の長さの配線等を使用可能である。   FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of the variable delay circuit 64. The input signal is sequentially delayed by the inverters 80 to 85, and the selector 86 selects one of the input signal, the output of the inverter 81, the output of the inverter 83, and the output of the inverter 85 based on the 2-bit delay amount control signal. Output. As an element for delaying a signal, for example, an integration circuit using a resistor and a capacitor, a wiring having a desired length, or the like can be used in addition to a logic circuit.

第1実施例のA/D変換器は以上のような構成によって、各ラッチ回路62においてラッチ回路62に到達するコンパレータ60の出力信号とラッチパルスであるクロック信号との同期を正確に調整することができ、高速動作時のA/D変換器の精度が向上する。   The A / D converter according to the first embodiment accurately adjusts the synchronization between the output signal of the comparator 60 that reaches the latch circuit 62 and the clock signal that is the latch pulse in each latch circuit 62 by the configuration as described above. This improves the accuracy of the A / D converter during high-speed operation.

図5は、本発明におけるA/D変換器の調整システムの構成を示すブロック図である。発振回路70は、GA(遺伝的アルゴリズム)調整制御装置(PC)77からの制御に基づき、所望の周波数の正弦波アナログ信号を発生する。可変利得アンプ71は、GA調整制御装置77からの制御に基づき、正弦波アナログ信号を所望の振幅に増幅する。この信号はバンドパスフィルタ(BPF)72を経て加算器73に入力される。   FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an adjustment system for an A / D converter according to the present invention. The oscillation circuit 70 generates a sine wave analog signal having a desired frequency based on control from a GA (genetic algorithm) adjustment controller (PC) 77. The variable gain amplifier 71 amplifies the sine wave analog signal to a desired amplitude based on the control from the GA adjustment control device 77. This signal is input to an adder 73 through a band pass filter (BPF) 72.

直流バイアス発生回路74は、GA調整制御装置77からの制御に基づき、所望の直流電圧を発生し、この直流電圧は加算器73によって正弦波アナログ信号と加算され、A/D変換器32へ出力される。   The DC bias generation circuit 74 generates a desired DC voltage based on the control from the GA adjustment control device 77, and this DC voltage is added to the sine wave analog signal by the adder 73 and output to the A / D converter 32. Is done.

タイミング信号発生回路75は、例えば正弦波アナログ信号のゼロクロス点を検出し、そこから、GA調整制御装置77から指示された時間だけ経過後にクロック信号を発生する。A/D変換器32はこのクロック信号に基づき信号をサンプリングしてA/D変換し、デジタル出力データを出力する。   The timing signal generation circuit 75 detects a zero cross point of a sine wave analog signal, for example, and generates a clock signal after elapse of a time instructed from the GA adjustment controller 77. The A / D converter 32 samples the signal based on this clock signal, performs A / D conversion, and outputs digital output data.

バッファ回路76はタイミング信号発生回路75から出力されるラッチパルスに基づき、A/D変換器32のデジタル出力データをラッチしてGA調整制御装置77へ出力する。GA調整制御装置77は更に、A/D変換器32のレジスタ書込回路66を介してレジスタ回路65に遅延量データを書き込むことができるように構成されている。   The buffer circuit 76 latches the digital output data of the A / D converter 32 based on the latch pulse output from the timing signal generation circuit 75 and outputs it to the GA adjustment control device 77. The GA adjustment control device 77 is further configured to be able to write delay amount data to the register circuit 65 via the register write circuit 66 of the A / D converter 32.

なお、A/D変換器32への入力信号を発生させる回路としては、上記した構成以外に例えば高速のD/A変換器をGA調整制御装置77によって制御することによりアナログ信号を生成する構成でもよい。   As a circuit for generating an input signal to the A / D converter 32, an analog signal may be generated by controlling a high-speed D / A converter by the GA adjustment controller 77 in addition to the above-described configuration. Good.

図6は、本発明における調整システムの処理内容を示すフローチャートである。この処理は例えば製造したA/D変換器のレジスタの内容を決定するためにGA調整制御装置77によって実行されるものであり、遺伝的アルゴリズム(GA)により遅延量の調整を行う。   FIG. 6 is a flowchart showing the processing contents of the adjustment system according to the present invention. This process is executed by the GA adjustment controller 77 to determine the contents of the register of the manufactured A / D converter, for example, and the delay amount is adjusted by a genetic algorithm (GA).

S10においては個体数分の領域の確保等の初期化を行い、S11においては、複数の遺伝子(=遅延量)を持つ個体の初期集団の発生を行う。遺伝子の数は全ての遅延量データの数(例えば128個)とする。遺伝子の初期値としては、遅延量として取り得る範囲内において均等に分布するようにそれぞれの値をランダムに指定する。   In S10, initialization such as securing a region for the number of individuals is performed, and in S11, an initial population of individuals having a plurality of genes (= delay amount) is generated. The number of genes is the number of all delay amount data (for example, 128). As the initial value of the gene, each value is randomly specified so as to be evenly distributed within a possible range of the delay amount.

S12においては、未評価の個体の1つを選択し、個体内の遺伝子の値である遅延量データをA/D変換器32内のレジスタ書込回路66を介してレジスタ回路65に書き込む。   In S12, one of the unevaluated individuals is selected, and the delay amount data, which is the gene value in the individual, is written into the register circuit 65 via the register write circuit 66 in the A / D converter 32.

S13においては、GA調整制御装置77が発振回路70、可変利得アンプ71、直流バイアス発生回路74、タイミング信号発生回路75を制御することにより、A/D変換器に特定の測定点と対応するような所望の入力信号およびクロック信号を加える。   In S13, the GA adjustment control device 77 controls the oscillation circuit 70, the variable gain amplifier 71, the DC bias generation circuit 74, and the timing signal generation circuit 75 so that the A / D converter corresponds to a specific measurement point. Add the desired input signal and clock signal.

なお、測定点については、例えば入力信号の取りうる電圧範囲を横軸、入力信号の微分値の取りうる範囲を縦軸とした平面上で均一に分布するような複数の点を測定点としてもよい。   For measurement points, for example, a plurality of points that are uniformly distributed on a plane with the horizontal axis representing the voltage range that can be taken by the input signal and the vertical axis representing the range that can be taken by the differential value of the input signal may be used as measurement points. Good.

S14においては、バッファ回路76を介してA/D変換器32から出力信号を読み込む。S15においては、全ての測定点について測定が完了したか否かが判定され、判定結果が否定の場合にはS13に移行するが、肯定の場合にはS16に移行する。   In S <b> 14, the output signal is read from the A / D converter 32 via the buffer circuit 76. In S15, it is determined whether or not the measurement has been completed for all measurement points. If the determination result is negative, the process proceeds to S13, but if the determination is affirmative, the process proceeds to S16.

S16においては、当該個体に関する各測定点における誤差を求め、その自乗平均値を評価値とする。従って値が小さいほど良い評価となる。なお、入力信号の値は、信号の周波数、振幅値、直流バイアス値、クロックタイミングから計算により求める。   In S16, an error at each measurement point regarding the individual is obtained, and the mean square value thereof is used as an evaluation value. Therefore, the smaller the value, the better the evaluation. The value of the input signal is obtained by calculation from the signal frequency, amplitude value, DC bias value, and clock timing.

S17においては、全ての個体について評価済みか否かが判定され、判定結果が否定の場合にはS12に移行するが、肯定の場合にはS18に移行する。なおS13〜S15の処理は最初は全ての個体について行われるが、2巡目以降は新たに生成された個体か遺伝子が変更された個体についてのみ実行される。   In S17, it is determined whether or not all the individuals have been evaluated. If the determination result is negative, the process proceeds to S12, but if the determination is affirmative, the process proceeds to S18. The processing of S13 to S15 is initially performed for all individuals, but after the second round, it is performed only for newly generated individuals or individuals whose genes have been changed.

S18においては、個体の選択淘汰処理が実行される。即ち、個体を評価値順に並べて、評価の低い所定数の個体を母集団から削除する。S19においては、交叉処理が実行される。即ち、二つの親個体からなるペアを所定数だけランダムに選択(複写)し、個々の遺伝子をペアの二つの個体のいずれかからコピーして新たな子個体を作る。なお、個々の遺伝子についてどちらの親個体からコピーするかはランダムに決定する。また、新たに生成する個体数はS18における削除数と同じ数とする。   In S18, an individual selection process is executed. That is, the individuals are arranged in the order of evaluation values, and a predetermined number of individuals with low evaluation are deleted from the population. In S19, a crossover process is executed. That is, a predetermined number of pairs consisting of two parent individuals are randomly selected (copied), and individual genes are copied from one of the two individuals of the pair to create a new child individual. In addition, it is determined at random which parent individual copies each gene. Further, the number of newly generated individuals is the same as the number of deletions in S18.

S20においては、突然変異処理が実行される。即ち、個体をランダムに所定数だけ選択して、各個体においてランダムに選択した所定数の遺伝子について、その遺伝子である遅延量をランダムに変化させる突然変異処理を実行し、新たな個体を母集団の元の個体と置き換える。   In S20, a mutation process is executed. That is, a predetermined number of individuals are selected at random, and a mutation process is executed for a predetermined number of genes randomly selected in each individual to change the delay amount that is the gene at random, and a new individual is Replace with the original individual.

S21においては、評価基準を満たすか否かが判定され、判定結果が否定の場合にはS12に移行するが、肯定の場合には処理を終了する。即ち、最も良い評価値が所定値以上か(誤差の自乗平均値が所定値以下か)否かが判定され、終了する場合には、その時点で最も評価の高い個体の遺伝子を遅延量として採用する。   In S21, it is determined whether or not the evaluation criterion is satisfied. If the determination result is negative, the process proceeds to S12, but if the determination is affirmative, the process ends. That is, it is determined whether or not the best evaluation value is greater than or equal to a predetermined value (the mean square error value is less than or equal to a predetermined value), and when it ends, the gene of the individual with the highest evaluation at that time is adopted as the delay amount To do.

図3は、本発明の第2実施例のA/D変換器の構成を示すブロック図である。第2実施例のA/D変換器もフラッシュ型のA/D変換回路であり、等間隔の複数の基準電圧を発生する基準電圧発生手段である抵抗群61、前記複数の基準電圧と入力信号とを比較する複数の比較手段であるコンパレータ60、前記複数の比較手段と対応して、比較手段の出力信号を指定された時間だけ遅延させる複数の可変遅延手段である可変遅延回路64、前記複数の可変遅延手段の出力信号をラッチする複数のラッチ手段であるラッチ回路62、エンコーダ63、前記複数の可変遅延手段のそれぞれに遅延量データを出力するレジスタ手段であるレジスタ回路65、前記レジスタ手段に情報を書き込む書込手段であるレジスタ書込回路66を備えている。   FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the A / D converter of the second embodiment of the present invention. The A / D converter of the second embodiment is also a flash type A / D conversion circuit, and includes a resistor group 61 which is a reference voltage generating means for generating a plurality of reference voltages at equal intervals, and the plurality of reference voltages and input signals. A plurality of comparators 60 that are compared with each other, a variable delay circuit 64 that is a plurality of variable delay means corresponding to the plurality of comparing means, and delays an output signal of the comparing means by a specified time, A latch circuit 62 that is a plurality of latch means for latching an output signal of the variable delay means, an encoder 63, a register circuit 65 that is a register means for outputting delay amount data to each of the plurality of variable delay means, and the register means A register writing circuit 66 is provided as writing means for writing information.

入力信号は複数(例えば128個)のコンパレータ60全ての一方の入力端子に並列に入力されている。コンパレータ60の他方の入力端子には基準電圧を抵抗群61によって等分圧した基準電圧が印加されている。   The input signal is inputted in parallel to one input terminal of all the plural (for example, 128) comparators 60. A reference voltage obtained by equally dividing the reference voltage by the resistor group 61 is applied to the other input terminal of the comparator 60.

コンパレータ60の出力は可変遅延回路64に入力され、可変遅延回路64はレジスタ65に記憶されている遅延量データに基づき、コンパレータ60の出力信号を個々に遅延させる。可変遅延回路64の出力信号は各ラッチ回路62によってラッチされ、エンコーダ63によって例えば7ビットのバイナリーコードに変換されて出力される。   The output of the comparator 60 is input to the variable delay circuit 64, and the variable delay circuit 64 individually delays the output signal of the comparator 60 based on the delay amount data stored in the register 65. The output signal of the variable delay circuit 64 is latched by each latch circuit 62, converted to, for example, a 7-bit binary code by the encoder 63, and output.

レジスタ回路65の遅延量データ記憶素子としては、マスクROM、フューズ型ROMあるいはフラッシュメモリ等の書き替え可能な不揮発性メモリ、RAM(フリップフロップ)などを使用可能である。   As the delay amount data storage element of the register circuit 65, a rewritable nonvolatile memory such as a mask ROM, a fuse ROM or a flash memory, a RAM (flip-flop), or the like can be used.

レジスタ書込回路66は記憶素子としてフラッシュメモリなどの書き替え可能なメモリを採用した場合に、A/D変換器を製造した後の出荷時に、あるいは装置に組み込まれた後の伝送トレーニング時やデータ伝送中、その他A/D変換器の校正時において遅延量データをレジスタ65に書き込むための回路である。   The register writing circuit 66 adopts a rewritable memory such as a flash memory as a storage element, and at the time of shipment after manufacturing the A / D converter or at the time of transmission training and data after being incorporated in the apparatus. This is a circuit for writing delay amount data into the register 65 during calibration of other A / D converters during transmission.

第2実施例のA/D変換器における可変遅延回路64の構成や遅延量の決定方法は第1実施例のA/D変換器と同じである。第2実施例のA/D変換器は以上のような構成によって、やはり各ラッチ回路62においてラッチ回路62に到達するコンパレータ60の出力信号とラッチパルスであるクロック信号との同期を正確に調整することができ、高速動作時のA/D変換器の精度が向上する。   The configuration of the variable delay circuit 64 in the A / D converter of the second embodiment and the method for determining the delay amount are the same as those of the A / D converter of the first embodiment. The A / D converter according to the second embodiment accurately adjusts the synchronization between the output signal of the comparator 60 that reaches the latch circuit 62 and the clock signal that is the latch pulse in each latch circuit 62 by the configuration as described above. This can improve the accuracy of the A / D converter during high-speed operation.

以上、実施例を開示したが、本発明には以下に示すような変形例も考えられる。実施例においては、遅延量を遺伝的アルゴリズムによって調整する例を開示したが、他のアルゴリズムを用いてもよいし、各可変遅延回路64の遅延量を測定に基づいて決定してもよい。   Although the embodiments have been disclosed above, the present invention may be modified as follows. In the embodiment, an example in which the delay amount is adjusted by a genetic algorithm has been disclosed. However, other algorithms may be used, and the delay amount of each variable delay circuit 64 may be determined based on the measurement.

A/D変換器のICを製作し、各可変遅延回路64の遅延量が決定された後には、レジスタ65の代わりに、遅延量が予め格納されたマスクROMあるいは所望の遅延量データが生成される固定配線パターンを使用してA/D変換器のICを製造するようにしても良い。あるいは、各可変遅延回路64をそれぞれ所望の遅延量を有する固定遅延回路に置き換えてICを製造するようにしても良い。

After the A / D converter IC is manufactured and the delay amount of each variable delay circuit 64 is determined, a mask ROM in which the delay amount is stored in advance or desired delay amount data is generated instead of the register 65. An IC for an A / D converter may be manufactured using a fixed wiring pattern. Alternatively, an IC may be manufactured by replacing each variable delay circuit 64 with a fixed delay circuit having a desired delay amount.

Claims (4)

等間隔の複数の基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、
前記複数の基準電圧と入力信号とを比較する複数の比較手段と、
前記複数の比較手段の出力信号をラッチする複数のラッチ手段と、
各ラッチ手段と対応して、クロック信号を指定された時間だけ遅延させる複数の可変遅延手段と
を備えたことを特徴とするA/D変換装置。
A reference voltage generating means for generating a plurality of reference voltages at equal intervals;
A plurality of comparison means for comparing the plurality of reference voltages with an input signal;
A plurality of latch means for latching output signals of the plurality of comparison means;
An A / D conversion device comprising a plurality of variable delay means for delaying a clock signal by a specified time corresponding to each latch means.
等間隔の複数の基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、
前記複数の基準電圧と入力信号とを比較する複数の比較手段と、
前記複数の比較手段と対応して、比較手段の出力信号を指定された時間だけ遅延させる複数の可変遅延手段と
前記複数の可変遅延手段の出力信号をラッチする複数のラッチ手段と、
を備えたことを特徴とするA/D変換装置。
A reference voltage generating means for generating a plurality of reference voltages at equal intervals;
A plurality of comparison means for comparing the plurality of reference voltages with an input signal;
Corresponding to the plurality of comparison means, a plurality of variable delay means for delaying the output signal of the comparison means by a specified time, and a plurality of latch means for latching the output signals of the plurality of variable delay means,
An A / D conversion device comprising:
更に、前記複数の可変遅延手段のそれぞれに遅延量データを出力するレジスタ手段と、
前記レジスタ手段に情報を書き込む書込手段と
を備えたことを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載のA/D変換装置。
And register means for outputting delay amount data to each of the plurality of variable delay means;
The A / D converter according to claim 1, further comprising: a writing unit that writes information to the register unit.
前記レジスタ手段は、遺伝的アルゴリズムを使用して決定された遅延量データを記憶していることを特徴とする請求項3に記載のA/D変換装置。

4. The A / D converter according to claim 3, wherein the register means stores delay amount data determined using a genetic algorithm.

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