KR101017048B1

KR101017048B1 - Analog/Digital conversion device

Info

Publication number: KR101017048B1
Application number: KR1020040014238A
Authority: KR
Inventors: 우승준
Original assignee: 매그나칩 반도체 유한회사
Priority date: 2004-03-03
Filing date: 2004-03-03
Publication date: 2011-02-23
Also published as: KR20050088776A

Abstract

본 발명은 아날로그/디지탈 변환 장치에 관한 것으로써, 특히, SOC(System-On-Chip) 구조에 포함되는 아날로그/디지탈 변환기에서 데이타 샘플링 시점의 전후 데이타를 프리 샘플링하여 출력되는 디지탈 변환값을 정확히 제어할 수 있도록 하는 기술을 개시한다. 이를 위해, 본 발명은 긴 주기를 가지는 디지탈 데이타를 프리 샘플링하여 저장하고 저장된 프리 샘플링 데이타의 연속성 성향을 확인하여 데이타의 유효성을 판단하며, 샘플링된 디지탈 데이타의 평균값과 유효한 프리 샘플링 데이타 값을 비교함으로써 최종적으로 출력되는 디지탈 데이타의 최하위 비트의 정확도를 향상시킬 수 있도록 한다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an analog / digital converter, and in particular, an analog / digital converter included in a system-on-chip (SOC) structure accurately controls digital conversion values output by presampling data before and after data sampling. Disclosed is a technique for enabling it. To this end, the present invention pre-sampling and storing digital data having a long period of time, and determine the validity of the data by checking the continuity tendency of the stored pre-sampling data, by comparing the average value of the sampled digital data and the valid pre-sampling data value It is possible to improve the accuracy of the least significant bit of the digital data finally output.

Description

Analog / Digital conversion device

도 1은 본 발명에 따른 아날로그/디지탈 변환 장치의 구성도. 1 is a block diagram of an analog / digital conversion device according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 아날로그/디지탈 변환 장치의 동작을 설명하기 위한 도면. 2 is a view for explaining the operation of the analog / digital conversion device according to the present invention.

본 발명은 아날로그/디지탈 변환 장치에 관한 것으로써, 특히, SOC(System-On-Chip)에 포함되는 아날로그/디지탈 변환기에서 데이타 샘플링 시점의 전후 데이타를 프리 샘플링하여 출력되는 디지탈 변환값을 정확히 제어할 수 있도록 하는 기술이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an analog / digital conversion device. In particular, an analog / digital converter included in a system-on-chip (SOC) can accurately control digital conversion values output by presampling data before and after data sampling. It's a technology that makes it possible.

근래에 들어 비 메모리 반도체의 설계 및 공정 기술이 발전함에 따라 SOC(System-On-Chip)로의 구현이 가능하게 되었다. 이에 따라, SOC 설계에서 기 제작된 여러 IP들을 사용하는 사례가 보편화되고 있다. 그리고, 디지탈/아날로그 변환기 또는 아날로그/디지탈 변환기 등도 설계 시스템에 포함되고 있는 추세이다. In recent years, as the design and process technology of non-memory semiconductors have advanced, it has become possible to implement them as system-on-chip (SOC). As a result, the use of several pre-fabricated IPs in SOC design is becoming common. In addition, digital / analog converters or analog / digital converters are also included in the design system.

이 중에서 아날로그/디지탈 변환기 인터페이스는 데이타의 샘플링이 필요한 시점에서 아날로그/디지탈 변환기를 동작시켜 디지털 변환된 데이타를 얻을 수 있 도록 한다. 그런데, 이러한 아날로그/디지탈 변환기는 그 고유의 특성으로 인하여 최하위 비트(LSB : Least Significant Bit)의 정확도가 떨어지게 되는 문제점이 있다. Among them, the analog-to-digital converter interface allows the analog-to-digital converter to be operated at the point where data sampling is required to obtain digitally converted data. However, such an analog-to-digital converter has a problem that the accuracy of the least significant bit (LSB) is lowered due to its inherent characteristics.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 프리 샘플링된 디지탈 데이타의 연속성 성향을 확인하여 데이타의 유효성을 판단하며, 샘플링된 디지탈 데이타의 평균값과 유효한 프리 샘플링 데이타 값을 비교함으로써 출력되는 디지탈 데이타의 최하위 비트의 정확도를 향상시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. The present invention was created to solve the above problems, and the validity of the data is determined by checking the continuity tendency of the presampled digital data, and is output by comparing the average value of the sampled digital data with the valid presampling data value. The purpose is to improve the accuracy of the least significant bit of digital data.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 아날로그/디지탈 변환 장치는, 입력되는 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 AD 변환부; 디지탈 신호를 일정 시간 간격으로 프리 샘플링하여 프리 샘플링 데이타를 저장하는 프리 샘플링 레지스터; 프리 샘플링 데이타의 데이타 변화 패턴을 검출하고 트랙킹을 수행하여 데이타의 유효성을 판단하는 프리 샘플링 트랙킹 로직부; 특정 프리 샘플링 데이타 검출 구간에서 디지탈 신호를 샘플링하여 저장하는 데이타 샘플링 레지스터; 데이타 샘플링 레지스터로부터 인가되는 샘플링 데이타를 누적하여 합산한 후 평균값을 연산하는 평균 로직부; 및 프리 샘플링 트랙킹 로직부로부터 인가되는 유효한 프리 샘플링 데이타와 평균 로직부로부터 인가되는 평균화된 샘플링 데이타를 비교하여 유효 데이타의 적합성 여부를 판단하는 데이타 비교부를 구비함을 특징으로 한다. An analog / digital conversion device of the present invention for achieving the above object, AD conversion unit for converting an input analog signal into a digital signal; A presampling register for presampling the digital signal at regular time intervals to store presampling data; A presampling tracking logic unit for detecting a data change pattern of the presampling data and performing tracking to determine validity of the data; A data sampling register for sampling and storing the digital signal in a specific presampling data detection interval; An average logic unit for accumulating and summing sampling data applied from the data sampling register and calculating an average value; And a data comparison unit for comparing the valid presampling data applied from the presampling tracking logic unit with the averaged sampling data applied from the average logic unit to determine whether the valid data is suitable.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 아날로그/디지탈 변환 장치의 구성도이다. 1 is a configuration diagram of an analog / digital conversion device according to the present invention.

본 발명은 AD(Analog/Digital) 변환부(10), 프리 샘플링 레지스터(20), 프리 샘플링 트랙킹 로직부(30), 데이타 샘플링 레지스터(40), 평균 로직부(50) 및 데이타 비교부(60)를 구비한다. According to the present invention, the AD (Analog / Digital) converter 10, the presampling register 20, the presampling tracking logic unit 30, the data sampling register 40, the average logic unit 50, and the data comparison unit 60 are described. ).

여기서, AD 변환부(10)는 입력되는 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하여 출력한다. Here, the AD converter 10 converts an input analog signal into a digital signal and outputs the digital signal.

프리 샘플링 레지스터(20)는 사용자가 변환하고자 하는 데이타의 샘플링 시점 이전의 데이타를 미리 샘플링한다. 즉, AD 변환부(10)로부터 인가되는 디지탈 신호를 일정 시간 간격으로 프리 샘플링하여 긴 주기를 갖는 프리 샘플링 데이타를 저장한다. 이때, 프리 샘플링 레지스터(20)의 프리 샘플링 주파수는 사용자가 원하는 아날로그/디지탈 변환 주파수 보다 높아야 한다. The presampling register 20 presamples the data before the sampling time point of the data to be converted by the user. That is, the digital signal applied from the AD converter 10 is presampled at predetermined time intervals to store presampling data having a long period. In this case, the presampling frequency of the presampling register 20 should be higher than the analog / digital conversion frequency desired by the user.

프리 샘플링 트랙킹 로직부(30)는 프리 샘플링 레지스터(20)에 저장된 프리 샘플링 데이타의 연속성 성향을 판단한다. 즉, 프리 샘플링 데이타가 전기적 잡음 등에 의해 원하는 값보다 높거나 낮게 샘플링되어 원하지 않는 데이타가 검출될 수 있다. 따라서, 프리 샘플링 트랙킹 로직부(30)는 프리 샘플링 레지스터(20)에 저장된 프리 샘플링 데이타의 변화 성향을 판단하여 데이타의 유효성을 판단하게 된다. The presampling tracking logic unit 30 determines the continuity tendency of the presampling data stored in the presampling register 20. That is, the presampling data may be sampled higher or lower than a desired value by electrical noise or the like, and unwanted data may be detected. Accordingly, the presampling tracking logic unit 30 determines the propensity of change of the presampling data stored in the presampling register 20 to determine the validity of the data.

예를 들어, 연속적인 8개의 10진수 값인 16,23,34,196,50,35,27,18이 프리 샘플링 레지스터(20)에 저장되어 있다고 가정하자. 이러한 경우 프리 샘플링 트랙킹 로직부(30)는 저장된 8개의 데이타를 비교 및 판단하여 프리 샘플링 데이타 196이 잡음 성분일 확률이 가장 높다고 판단한다. For example, suppose that eight consecutive decimal values, 16,23,34,196,50,35,27,18, are stored in the presampling register 20. In this case, the presampling tracking logic unit 30 compares and judges the 8 stored data and determines that the presampling data 196 is most likely to be a noise component.

따라서, 프리 샘플링 트랙킹 로직부(30)에서 검출된 프리 샘플링 데이타 196은 사용자의 의도에 따라 제거할 수도 있다. 그리고, 프리 샘플링 트랙킹 로직부(30)의 반복적인 트랙킹에 의해 이 데이타가 지속적이고 일정 시간 간격으로 검출될 경우에는 입력신호의 유효 패턴으로 인정하게 된다. Accordingly, the presampling data 196 detected by the presampling tracking logic unit 30 may be removed according to a user's intention. When this data is detected continuously and at regular time intervals by repetitive tracking of the presampling tracking logic unit 30, it is regarded as an effective pattern of the input signal.

데이타 샘플링 레지스터(40)는 AD 변환부(10)로부터 인가되는 디지탈 데이타를 샘플링하여 저장한다. 이때, 디지탈 데이타의 샘플링 주파수는 프리 샘플링 주파수 보다 높다. 예를 들어, 최소한 4개의 샘플을 얻기 위해 원하는 프리 샘플링 주파수 보다 최소 4배 이상 빠른 주파수로 아날로그/디지탈 변환을 수행한다. The data sampling register 40 samples and stores the digital data applied from the AD converter 10. At this time, the sampling frequency of the digital data is higher than the presampling frequency. For example, to obtain at least four samples, perform analog / digital conversion at a frequency at least four times faster than the desired presampling frequency.

평균 로직부(50)는 데이타 샘플링 레지스터(40)로부터 인가되는 샘플링 데이타를 누적하여 합산한 후 평균값을 연산함으로써 최하위 비트(LSB : Least Significant Bit)의 정확도를 향상시킨다. The average logic unit 50 accumulates and sums sampling data applied from the data sampling register 40 and calculates an average value to improve the accuracy of the least significant bit (LSB).

데이타 비교부(60)는 프리 샘플링 트랙킹 로직부(30)로부터 인가되는 유효한 프리 샘플링 데이타와 평균 로직부(50)로부터 인가되는 평균화된 샘플링 데이타를 비교하여 유효 데이타로서의 적합성을 판단한다. The data comparison unit 60 compares the valid presampling data applied from the presampling tracking logic unit 30 with the averaged sampling data applied from the average logic unit 50 to determine suitability as valid data.

데이타 비교부(60)는 유효한 프리 샘플링 데이타와 평균화된 샘플링 데이타를 비교하여, 프리 샘플링 데이타의 패턴과 다음 데이타의 변화 가능한 범위를 판단한다. 즉, 평균 로직부(50)로부터 인가되는 평균화된 샘플링 데이타가 프리 샘 플링 트랙킹 로직부(30)로부터 인가되는 유효한 프리 샘플링 데이타에 해당하는 지의 여부를 판단한다. The data comparator 60 compares the valid pre-sampling data with the averaged sampling data to determine the pattern of the pre-sampling data and the changeable range of the next data. That is, it is determined whether the averaged sampling data applied from the average logic unit 50 corresponds to the valid presampling data applied from the presampling tracking logic unit 30.

이에 따라, 데이타 비교부(60)는 평균화된 샘플링된 데이타가 프리 샘플링 데이타 패턴에서 예측된 성향 안의 데이타일 경우 유효한 데이타로 처리하여 디지탈 데이타로 출력한다. 반면에, 평균화된 샘플링된 데이타가 프리 샘플링 데이타 패턴에서 예측된 데이타가 아닐 경우 잡음 성분이나 잘못된 변환값으로 판단한다. Accordingly, if the averaged sampled data is data within the predicted tendency in the pre-sampling data pattern, the data comparator 60 processes the data as valid data and outputs the digital data. On the other hand, if the averaged sampled data is not the predicted data in the pre-sampling data pattern, it is determined as a noise component or an incorrect conversion value.

도 2는 본 발명에 따른 아날로그/디지탈 변환 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 2 is a view for explaining the operation of the analog / digital conversion apparatus according to the present invention.

먼저, 프리 샘플링 레지스터(20)는 AD 변환부(10)로부터 인가되는 디지탈 데이타를 일정 시간 간격으로 프리 샘플링한다. 그리고, 프리 샘플링 트랙킹 로직부(30)는 프리 샘플링 레지스터(20)에 저장된 프리 샘플링 데이타의 연속성 성향을 판단한다. 이에 따라, 프리 샘플링 트랙킹 로직부(30)는 연속되는 프리 샘플링 데이타의 상관 관계를 파악하여 전체 신호의 변화 추세를 관찰할 수 있다. First, the presampling register 20 presamples the digital data applied from the AD converter 10 at predetermined time intervals. The presampling tracking logic unit 30 then determines the continuity tendency of the presampling data stored in the presampling register 20. Accordingly, the presampling tracking logic unit 30 may observe the correlation between successive presampling data and observe the change trend of the entire signal.

이후에, 데이타 샘플링 레지스터(40)는 데이타를 추출하기 원하는 시점에서 프리 샘플링 주파수 보다 높은 샘플링 주파수로 아날로그/디지탈 데이타 변환값을 샘플링하여 저장한다. 평균 로직부(50)는 샘플링된 데이타의 정확도를 향상시키기 위하여 데이타 샘플링 레지스터(40)로부터 인가되는 샘플링 데이타의 평균값을 연산한다.Thereafter, the data sampling register 40 samples and stores the analog / digital data conversion value at a sampling frequency higher than the pre-sampling frequency at the time point at which data is to be extracted. The average logic section 50 calculates an average value of the sampling data applied from the data sampling register 40 to improve the accuracy of the sampled data.

이어서, 데이타 비교부(60)는 평균 로직부(50)로부터 인가되는 원하는 샘플링 데이타의 평균값이 프리 샘플링 데이타 구간에 해당할 경우 유효한 데이타로 판 단하고, 프리 샘플링 데이타 구간에 해당하지 않을 경우 잡음 신호로 판단하게 된다. Subsequently, the data comparator 60 determines valid data when the average value of the desired sampling data applied from the average logic unit 50 corresponds to the pre-sampling data interval, and noise signal when it does not correspond to the pre-sampling data interval. Will be judged.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 장치는 하드웨어를 통해 오버 샘플링된 데이타를 더하여 평균치를 구하는 것을 수행한다. 따라서, 프로세서나 아날로그/디지탈 변환 데이타를 필요로 하는 외부 로직의 부담을 줄일 수 있도록 한다. 이에 따라, 본 발명은 상술된 방법에 의해 전력 소모를 줄일 수 있음과 동시에 간단하게 시스템을 제어할 수 있도록 한다. On the other hand, the apparatus according to the embodiment of the present invention performs the average by adding the oversampled data through hardware. This reduces the burden on external logic that requires a processor or analog / digital conversion data. Accordingly, the present invention makes it possible to reduce power consumption and to simply control the system by the above-described method.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 프리 샘플링된 디지탈 데이타의 연속성 성향을 확인하여 데이타의 유효성을 판단하며, 샘플링된 디지탈 데이타의 평균값과 유효한 프리 샘플링 데이타 값을 비교함으로써 출력되는 디지탈 데이타의 최하위 비트의 정확도를 향상시키고 전력 소모를 줄일 수 있도록 한다.
As described above, the present invention determines the validity of the data by checking the continuity tendency of the presampled digital data, and compares the average value of the sampled digital data with the valid presampling data value to determine the least significant bit of the digital data output. Improve accuracy and reduce power consumption.

Claims

An AD converter for converting an input analog signal into a digital signal;

A presampling register configured to presample the digital signal at predetermined time intervals to store presampling data;

A presampling tracking logic unit for detecting a data change pattern of the presampling data and performing tracking to determine validity of the data;

A data sampling register for sampling and storing the digital signal in a specific presampling data detection interval;

An average logic unit for accumulating and summing sampling data applied from the data sampling register and calculating an average value; And

And a data comparison unit for comparing valid presampling data applied from the presampling tracking logic unit and averaged sampling data applied from the average logic unit to determine whether valid data is suitable. .

The analog / digital conversion device according to claim 1, wherein the presampling frequency of the presampling register is equal to or greater than a preset analog / digital conversion frequency.

The analog / digital conversion device according to claim 1, wherein the sampling frequency of the data sampling register is equal to or greater than the presampling frequency of the presampling register in the specific presampling data detection interval.

The method of claim 1, wherein the presampling tracking logic unit determines the detected data as an effective pattern of an input signal when the presampling data is continuously detected at regular time intervals by repetitive tracking. Digital converter.

The data comparison unit of claim 1, wherein the data comparison unit determines that the averaged sampling data is valid data when the averaged sampling data falls within the range of the valid presampling data, and wherein the averaged sampled data does not fall within the range of the valid presampling data. Analogue / digital conversion device, characterized in that the noise signal if not determined.