KR100850420B1 - 시그마델타 아날로그-디지털 변환기의 공진기 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디지털오디오, 엠피3(MP3), 통신기기, 데이터변환기 등에 사용되는 아날로그-디지털 변환(Analog to digital converter) 에 필요한 핵심기술인 공진기(Resonator) 구조에 관한 것이다.

본 기술은 이용하면 디지털 오디오 기술에서는 신호 대 잡음비 를 90 데시벨(dB) 이상으로 끌어 올려 깨끗한 음성신호를 들을수 있으며 현재 휴대폰의 카메라폰에 사용되는 씨아이에스(CIS:CMOS Image Sensor) 에 사용되어 뛰어난 화질을 구현할 수 있다. 씨아이에스에 사용시에는 픽셀(Pixel) 신호인 아날로그 신호를 증폭 한 다음 디지털신호로 변환하여 주는데 사용된다.

시그마델타변환기, 디지털오디오, 아날로그-디지털 변환기.

Description

시그마델타 아날로그-디지털 변환기의 공진기 구조{A RESONATOR STRUCTURE OF SIGMA DELTA ANALOG-DIGITAL CONVERTER}

도 1은 기존의 공진기 구조의 구성도,

도 2는 본 발명의 제안된 공진기 구조의 구성도,

도 3는 본 발명의 공진기 구조의 실시예의 구성을 나타낸 회로도이다.

본 발명은 디지털오디오, 엠피3(MP3), 통신기기, 디지털앰프, 데이터변환기 등에 사용되는 아날로그-디지털 변환(Analog to digital converter) 에 필요한 기술로서 아날로그 신호를 디지털신호로 변환 시 아날로그신호를 샘플링(Sampling)하여 잘게 자르는 퀀타이징(Quantization)을 포함하는 OP-Amp 의 핵심기술로서 지금까지는 별개의 소자를 각각 큰 기판에 제작하여 만들어 왔다. 기존의 공진기 구조는 입력단이 여러개가 들어오므로 인해 잡음원천이 많아 지고 하드웨어를 많이 필요로 한다.

본 발명은 첫번째 출력단이 다음단인 두번째 입력단으로 연결되는 것이 아니라, 첫 번째 적분기의 출력이 상수 입력단과 합해 져서 세 번째 적분기의 입력으로 연결되므로 인해서, 상수 입력단이 2개단 만 들어오므로 하드웨어가 절약될 뿐만 아니라 잡음 원천이 줄어든다. 본 발명은 중간 주파수를 통과시키는 밴드패스(Band pass) 필터의 역할을 하며 이 밴드패스의 구조를 위해 공진기 구조로 하고 있으며 또한 밴드패스의 위치를 프로그램을 할수 있는 프로그래밍이 가능하다.

본 발명은 보다 개선되고 진일보한 시그마델타 아날로그-디지털 변환기 구조를 목적으로 한다. 도 2 는 이러한 개선된 구성도를 나타낸다. 도 2에서와 같이 입력 A0(30) 는 덧셈기(69)에 더해지며 B0(31)는 입력과 빼어진다. 첫 번째 적분기(21) 과 두 번째 적분기(22)로 첫 번째 공진기(20)를 구성한다. 또한 세 번째 적분기(81) 와 네 번째 적분기(82)로 두 번째 공진기(80)를 구성한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 첫 번째 적분기(21)와 두 번째 적분기(22)가 가산기 없이 직렬 연결되고, 상기 세 번째 적분기(81)와 네 번째 적분기(82)가 가산기 없이 직렬 연결된다. 그리고 두 번째 적분기(22)의 출력이 덧셈기(69)를 통해 첫 번째 적분기(21)에 입력되고, 네 번째 적분기(82)의 출력이 덧셈기(70)를 통해 세 번째 적분기(81)로 입력된다. 결론적으로 4개의 적분기로 이루어져 있으므로 4차인 시그마델타 아날로그-디지탈 변환기를 구성한다. 기존의 공진기 구조와는 달리 3번째 적분기(81) 입력으로 두 번째 적분기(22)의 출력이 들어오는 것이 아니고 첫 번째 적분기(21) 출력이 가산기(69)에 가해진 다음 들어온다. 따라서, 본 발명은 첫번째 출력단이 다음단인 두번째 입력단으로 연결되는 것이 아니라, 첫 번째 적분기의 출력이 상수 입력단과 합해 져서 세 번째 적분기의 입력단으로 연결되므로 인해서, 상수 입력단이 2개단 만 들어오므로 하드웨어가 절약될 뿐만 아니라 잡음 원천이 줄어든다.

입력 상수 A0(30) 와 B0(31) A1(32) 와 B1(33)은 동일한 효과를 가진다. 세 번째(81)의 출력이 아날로그-디지털 변환기(50)로 가해 진다. 이 변환기는 출력으로 진폭이 다른 구형파 신호를 출력으로 내보낸다. 향후에 이 구형파 신호는 매시간 주파수가 다르므로 데시메시션(Decimation) 필터로 원래의 아날로그 신호를 복조 한다. 동시에 디지털-아날로그 변환기(40)는 아날로그 신호로 변환하고 이신호가 가산기(69)에서 빼어진다.

도 3은 실제 회로의 실시예를 나타낸다. Phi1 과 Phi2 는 비중첩 (Non-overlapping) 클럭킹 신호를 나타낸다. Phi1d 는 Phi1 이 조금 지연된 신호를 나타내며 Phi2d 는 Phi2 가 조금 지연된 것을 나타낸다. 도 3의 Ci0(20) 과 Ci1(20) 과 Ca01(10) 의 블록은 프로그래밍 구조에 필요한 요소를 나타낸다. 실제로 밴드패스의 위치를 프로그램 할때 이 블록들(10,20) 이 사용된다.

이상 상술한 바와 같이 적분기의 출력위치를 변경 함으로써 입력 되어 들어오는 입력 상수를 기존 기술의 절반으로 감소시켜 하드웨어가 절약될 뿐만 아니라 잡음 원천이 줄어드는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 아날로그-디지털 변환기의 공진기 구조로서,

   각각 두개의 적분기로 이루어진 첫 번째 공진기 및 두 번째 공진기를 구비하며,

   상기 첫 번째 공진기의 첫 번째 적분기의 출력이 상기 두 번째 공진기의 첫 번째 적분기의 입력으로 가해지는 시그마델타 아날로그-디지털 변환기의 공진기 구조.
2. 제 1항에 있어서,상기 첫 번째 공진기 및 상기 두 번째 공진기 각각의 첫 번째 적분기와 두 번째 적분기가 그 사이에 가산기가 없이 직렬 연결되며, 상기 첫 번째 공진기의 두 번째 적분기의 출력은 상기 첫 번째 공진기의 첫 번째 적분기로 입력되고, 상기 두 번째 공진기의 두 번째 적분기의 출력은 상기 두 번째 공진기의 첫 번째 적분기의 입력으로 피드백되는 시그마델타 아날로그-디지털 변환기의 공진기 구조.
3. 삭제
4. 삭제

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