KR101887808B1 - Analog to digital converter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 아날로그 디지털 변환 장치에 관한 것으로서 보다 구체적으로는 모드에 따라 서로 다른 방식의 아날로그 디지털 변환 동작을 수행하는 아날로그 디지털 변환 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
도 1은 시그마 델타(SD: Sigma Delta) 변조 방식의 아날로그 디지털 변환 장치(ADC: Analog to Digital Converter)를 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing an analog-to-digital converter (ADC) of a sigma-delta (SD) modulation method.
시그마 델타 방식의 아날로그 디지털 변환 장치는 오버 샘플링과 노이즈 셰이핑을 수행하는 시그마 델타 변조기(SDM: Sigma Delta Modulator, 10)와 데시메이터(20)를 포함하며 상대적으로 높은 해상도의 디지털 신호를 얻을 수 있다.A sigma-delta analog-to-digital converter includes a sigma delta modulator (SDM) 10 and a
시그마 델타 변조기(10)는 아날로그 입력 신호(A)를 입력받아 디지털 변조 신호(DM)를 출력한다.The
이때 노이즈에 해당하는 주파수 성분은 신호 밴드 외부로 셰이핑된다.At this time, the frequency component corresponding to the noise is shaped outside the signal band.
데시메이터(20)는 디지털 변조 신호(DM)에서 신호 밴드 외부의 노이즈 성분을 필터링을 통해 제거하여 디지털 신호(D)를 출력한다.The
도 2는 도 1의 시그마 델타 변조기를 나타내는 블록도이다.Figure 2 is a block diagram illustrating the sigma delta modulator of Figure 1;
시그마 델타 변조기(10)는 연산부(11), 루프필터(12), 아날로그 디지털 변환기(13), 디지털 아날로그 변환기(14, DAC: Digital to Analog Converter)를 포함한다.The sigma
연산부(11)는 아날로그 신호(A)에서 디지털 아날로그 변환기(14)의 출력을 뺄셈하여 출력한다.The
루프필터(12)는 연산부(11)의 출력을 필터링하여 출력한다.The
아날로그 디지털 변환기(13)는 루프필터(12)의 출력을 디지털 신호로 변환하여 디지털 변조 신호(DM)를 출력한다.The analog-to-
디지털 아날로그 변환기(14)는 아날로그 디지털 변환기(13)에서 출력된 디지털 변조 신호(DM)를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다.The digital-to-
이러한 구조의 시그마 델타 아날로그 디지털 변환 장치는 고해상도의 디지털 변환이 가능한 점에서 유리하나 상대적으로 전력 소비가 많은 단점이 있다.The sigma-delta analog-to-digital converter of this structure is advantageous in that it can perform high-resolution digital conversion, but has a disadvantage of relatively high power consumption.
이에 따라 고해상도의 디지털 변환이 불필요한 경우에는 시그마 델타 방식 대신에 다른 방식을 사용하는 아날로그 디지털 변환 장치를 사용하는 것이 바람직하다.Accordingly, when high-resolution digital conversion is not required, it is preferable to use an analog-to-digital converter using a different method instead of the sigma delta method.
종래에는 필요한 성능에 따라 서로 다른 방식의 아날로그 디지털 변환 장치를 별도로 사용해야 하므로 시스템의 면적이 증가하고 비용이 증가하는 문제가 있다.Conventionally, there is a problem that the area of the system is increased and the cost is increased because different analog digital converters must be separately used according to the required performance.
본 발명은 동작 방식을 선택적으로 변경할 수 있는 범용의 아날로그 디지털 변환 장치를 제공한다.The present invention provides a general-purpose analog-to-digital converter capable of selectively changing an operation mode.
본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 아날로그 변환 장치는 아날로그 디지털 변환기; 아날로그 디지털 변환기의 출력을 아날로그 신호로 변환하는 디지털 아날로그 변환기; 입력 신호와 디지털 아날로그 변환기의 출력을 연산하는 제 1 연산부; 제 1 연산부의 출력을 필터링하는 루프 필터; 제 1 모드에서 입력 신호를 아날로그 디지털 변환기의 입력으로 제공하고 제 2 모드에서 루프 필터의 출력을 아날로그 디지털 변환기의 입력으로 제공하는 스위칭 회로; 및 아날로그 디지털 변환기의 출력을 필터링하는 디지털 필터를 포함한다.A digital-to-analog conversion apparatus according to an embodiment of the present invention includes an analog-to-digital converter; A digital-to-analog converter for converting an output of the analog-to-digital converter into an analog signal; A first calculator for calculating an input signal and an output of the digital-to-analog converter; A loop filter for filtering the output of the first calculation unit; A switching circuit providing an input signal to an input of an analog to digital converter in a first mode and providing an output of the loop filter to an input of an analog to digital converter in a second mode; And a digital filter for filtering the output of the analog to digital converter.
본 발명에 의한 아날로그 디지털 변환 장치는 동작 방식을 선택적으로 변경할 수 있는 범용의 아날로그 디지털 변환 장치를 제공한다.The analog-to-digital conversion apparatus according to the present invention provides a general-purpose analog-to-digital conversion apparatus capable of selectively changing an operation mode.
이에 따라 동작 방식에 따라 별도의 칩을 장착할 필요가 없어 시스템의 면적을 줄이고 시스템 제작 비용을 줄일 수 있다.Accordingly, it is not necessary to mount a separate chip according to the operation method, thereby reducing the area of the system and reducing the manufacturing cost of the system.
본 발명에 의한 아날로그 디지털 변환 장치는 고해상도의 신호가 필요한 경우 델타 시그마 방식의 아날로그 디지털 변환 장치로서 동작하고 고해상도의 신호가 필요하지 않은 동작에서는 저해상도의 아날로그 디지털 변환 장치로서 동작하여 소비 전력을 줄일 수 있다.The analog-to-digital conversion apparatus according to the present invention operates as a delta-sigma analog-to-digital conversion apparatus when a high-resolution signal is required and operates as a low-resolution analog-digital conversion apparatus in a case where a high- .
도 1은 종래의 시그마 델타 변조 방식의 아날로그 디지털 변환 장치를 나타내는 블록도.
도 2는 델타 시그마 변조기의 구조를 나타내는 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 아날로그 디지털 변환 장치의 블록도.
도 4는 온도 신호를 제공하는 온도 센서의 회로도.
도 5는 도 4의 온도 신호를 입력 받는 아날로그 디지털 변환기의 상세 블록도.
도 6은 노이즈 셰이핑을 수행하는 아날로그 디지털 변환기를 나타낸 블록도.
도 7은 도 6의 아날로그 디지털 변환기의 특성을 나타낸 그래프.
도 8은 도 3의 시그마 델타 변조기의 특성을 나타낸 그래프.1 is a block diagram showing a conventional analog-to-digital converter of sigma-delta modulation method;
2 is a block diagram showing the structure of a delta sigma modulator;
3 is a block diagram of an analog-to-digital converter according to an embodiment of the present invention;
4 is a circuit diagram of a temperature sensor providing a temperature signal;
5 is a detailed block diagram of an analog-to-digital converter receiving the temperature signal of FIG.
6 is a block diagram illustrating an analog-to-digital converter for performing noise shaping;
FIG. 7 is a graph showing characteristics of the analog-to-digital converter of FIG. 6;
8 is a graph illustrating the characteristics of the sigma delta modulator of FIG. 3;
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 개시한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 아날로그 디지털 변환 장치를 나타낸 블록도이다.3 is a block diagram showing an analog-to-digital converter according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 의한 아날로그 디지털 변환 장치는 시그마 델타 변조기(100)와 디지털 필터(200)를 포함한다.The analog-to-digital converter according to an exemplary embodiment of the present invention includes a
시그마 델타 변조기(100)는 아날로그 디지털 변환기(110), 루프 필터(120), 제 1 연산부(130), 스위칭 회로(140), 제 2 연산부(150), 디지털 아날로그 변환기(160), 코드 변환부(170), 제어부(180)를 포함할 수 있다.The sigma
본 실시예에서 시그마 델타 변조기(100)는 제 1 모드 또는 제 2 모드에 따라 아날로그 디지털 변환 동작을 수행한다.In this embodiment, the sigma
제 1 모드는 상대적으로 저해상도의 디지털 신호를 얻는데 적합한 동작으로서 에너지 소모량이 상대적으로 적다.The first mode is an operation suitable for obtaining a relatively low-resolution digital signal and consumes a relatively small amount of energy.
제 1 모드에서는 루프 필터(120)의 동작 없이 아날로그 디지털 변환기(110)에 의해 입력 신호(A) 또는 온도 신호(T)를 디지털로 변환한다.In the first mode, the input signal A or the temperature signal T is converted into a digital signal by the analog-to-
온도 신호(T)는 상대적으로 저해상도의 디지털 신호로 변환하여도 충분한 신호의 일예로서 제 2 입력 신호로 지칭할 수 있다.The temperature signal T may be referred to as a second input signal as an example of a sufficient signal even if it is converted into a digital signal of a relatively low resolution.
도시된 실시예에서는 온도 신호(T)와 입력 신호(A)가 별개의 입력 포트를 통해 스위칭 회로(140)에 입력되는 경우를 가정하였으나 온도 신호(T)는 입력 신호(A)가 입력되는 포트를 통해 입력될 수도 있다.In the illustrated embodiment, it is assumed that the temperature signal T and the input signal A are input to the
제 2 모드는 상대적으로 고해상도의 디지털 신호를 얻는데 적합한 동작으로서 에너지 소모량이 상대적으로 많다.The second mode is an operation suitable for obtaining a relatively high-resolution digital signal and consumes a relatively large amount of energy.
제 2 모드에서는 루프 필터(120)를 포함하는 시그마 델타 변조기(100)의 전체 구성을 이용하여 입력 신호(A)를 디지털 신호로 변환한다.In the second mode, the entire configuration of the
본 실시예에서 시그마 델타 변조기(100)는 제 1 모드에서 제어부(180)의 제어에 따라 입력 신호(A) 또는 온도 신호(T)를 아날로그 디지털 변환기(110)에서 디지털로 변환하여 디지털 변조 신호(DM)를 출력할 수 있다.The
이때 제어부(180)는 입력 신호(A) 또는 온도 신호(T)가 직접 아날로그 디지털 변환기(110)에 입력되도록 스위칭 회로(140)를 제어한다.At this time, the
또한 제어부(180)는 아날로그 디지털 변환부(110), 스위칭 회로(140), 제 2 연산부(150)를 제외한 루프 필터(120), 코드 변환부(170), 디지털 아날로그 변환기(160) 등을 비활성화할 수 있다.The
이때 디지털 필터(200)는 제어부(180)의 제어에 따라 디지털 변조 신호(DM)를 필터링하거나 바이패스하여 디지털 신호(D)를 출력할 수 있다.At this time, the
본 실시예에서 시그마 델타 변조기(110)는 제 2 모드에서 제어부(160)의 제어에 따라 입력 신호(A)를 제 1 연산부(130)에 제공한다.In this embodiment, the
제 1 연산부(130)는 입력 신호(A)와 디지털 아날로그 변환기(160)의 출력 신호의 차이를 루프 필터(120)에 제공한다.The
루프 필터(120)는 제 1 연산부(130)의 출력을 필터링하여 출력한다.The loop filter 120 filters and outputs the output of the
스위칭 회로(140)는 루프 필터(120)의 출력을 제 2 연산부(150)에 제공한다.The
스위칭 회로(140)는 입력 신호(A)를 추가로 제 2 연산부(150)에 제공할 수 있다.The
제 2 연산부(150)는 제 2 연산부(150)에 입력된 신호들을 연산하여 출력한다.The
입력 신호(A)가 스위칭 회로(140)를 통해 제 2 연산부(150)에 추가로 제공되지 않는 경우 제 2 연산부(150)는 생략될 수 있으며 루프 필터(120)에서 제공된 신호는 스위칭 회로(140)를 경유하여 직접 아날로그 디지털 변환기(110)에 입력될 수 있다.If the input signal A is not further provided to the second
아날로그 디지털 변환기(110)는 입력된 아날로그 신호(X)를 디지털로 변환하여 디지털 변조 신호(DM)를 출력한다.The analog-to-
제 2 모드에서 디지털 변조 신호(DM)는 노이즈 셰이핑된 오버 샘플링 신호로서 디지털 필터(200)에 제공된다.In the second mode, the digital modulated signal DM is provided to the
디지털 필터(200)는 데시메이션 동작을 통해 노이즈 성분을 제거한 디지털 신호(D)를 출력한다.The
디지털 변조 신호(DM)는 직접 디지털 아날로그 변환기(160)에 제공되거나 코드 변환부(170)를 경유하여 디지털 아날로그 변환기(160)에 입력될 수 있다.The digital modulated signal DM may be provided to the direct digital to
코드 변환부(170)는 디지털 변조 신호(DM)를 인코딩하여 출력할 수 있다.The
본 실시예에서 아날로그 디지털 변환기(110)는 이진 코드 형태의 멀티 비트 신호를 출력한다.In this embodiment, the analog-to-
본 실시예에서 디지털 아날로그 변환기(160)는 써모미터(thermometer) 코드 형태의 멀티 비트의 디지털 값을 아날로그 값으로 변환한다.In this embodiment, the digital-to-
예를 들어 아날로그 디지털 변환기(110)에서 4비트의 이진 코드가 출력되는 경우 디지털 아날로그 변환기(160)는 15비트의 써모미터 코드를 입력받는다.For example, when a 4-bit binary code is output from the analog-to-
써모미터 코드에서 1의 개수는 4비트 이진 코드를 십진수로 변환한 값과 동일하다.The number of 1s in the thermometer code is the same as the value obtained by converting a 4-bit binary code to a decimal number.
본 실시예에서 디지털 아날로그 변환기(160)는 15개의 유닛을 포함하여 각각의 유닛은 15비트의 써모미터 코드에서 대응하는 비트를 입력받는다.In the present embodiment, the digital-to-
각각의 유닛은 대응하는 비트의 값에 따라 아날로그 전압을 출력하고 디지털 아날로그 변환기(160)는 전체 유닛의 출력 전압을 합하여 최종 아날로그 전압을 출력한다.Each unit outputs an analog voltage in accordance with the value of the corresponding bit and the digital-to-
본 실시예에서 코드 변환부(170)는 이진 코드 형태의 디지털 신호를 써모미터 코드로 변환할 수 있다.In this embodiment, the
본 실시예에서 코드 변환부(170)는 직렬 연결된 제 1 코드 변환부(171)와 제 2 코드 변환부(172)를 포함한다.In this embodiment, the
본 실시예에서 제 1 코드 변환부(171)는 아날로그 디지털 변환기(110)에서 출력되는 이진 코드 형태의 디지털 변조 신호(DM)를 써모미터 코드 형태로 변환한다.In the present embodiment, the first
본 실시예에서 제 2 코드 변환부(172)는 디지털 아날로그 변환기(160)에 존재하는 다수의 디지털 아날로그 변환 유닛 사이의 미스매치를 줄이기 위하여 제 1 코드 변환부(171)에서 입력된 써모미터 코드에서 1과 0의 위치를 임의로 변경하여 출력한다.In this embodiment, the second
이에 따라 동일한 이진 코드가 코드 변환부(170)에 입력되더라도 입력 시점에 따라 출력되는 써모미터 코드의 형태는 달라질 수 있다.Accordingly, even if the same binary code is input to the
이와 같이 제어부(180)는 제 1 모드 또는 제 2 모드의 동작이 선택되는 경우 이에 대응하는 동작을 수행할 수 있도록 시그마 델타 변조기(100)의 각 구성을 제어한다.In this manner, the
제어부(180)는 모드에 따라 디지털 필터(200)의 동작을 제어할 수 있다.The
디지털 필터(200)는 제 2 모드에서 데시메이션 필터의 기능을 수행한다.The
디지털 필터(200)는 제 1 모드에서 아날로그 디지털 변환기(110)의 종류에 따라 디지털 변조 신호(DM)를 그대로 디지털 신호(D)로 출력하거나 디지털 변조 신호(DM)를 필터링하여 디지털 신호(D)를 출력할 수 있다.The
아날로그 디지털 변환기(110)가 노이즈 셰이핑을 수행하는 SAR(Successive Approximation Register) 형태의 아날로그 디지털 변환기인 경우 디지털 필터(200)는 데시메이션 필터의 동작을 수행하여 디지털 신호(D)를 출력할 수 있다.When the analog-to-
아날로그 디지털 변환기(110)가 일반적인 SAR 형태의 아날로그 디지털 변환기인 경우 디지털 필터(200)는 입력된 디지털 변조 신호(DM)를 바이패스하여 디지털 신호(D)로 출력할 수 있다.When the analog-to-
도 4는 온도 신호를 출력하는 온도 센서의 일 예를 나타낸 회로도이다.4 is a circuit diagram showing an example of a temperature sensor for outputting a temperature signal.
본 실시예에서 온도 센서는 채널 폭의 비가 1:K(K는 실수)이고 게이트가 공통 연결된 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)와 제 3 PMOS 트랜지스터, 채널 폭의 비가 1:K 이고 게이트가 공통 연결된 제 2 PMOS 트랜지스터(P2)와 제 4 PMOS 트랜지스터(P4), 베이스가 공통 접지된 제 1 PNP 트랜지스터(Q0)와 제 2 PNP 트랜지스터(Q1)를 포함한다.In this embodiment, the temperature sensor has a ratio of the channel width of 1: K (K is a real number) and the gate width of the first PMOS transistor P1 and the third PMOS transistor, 2 PMOS transistor P2, a fourth PMOS transistor P4 and a first PNP transistor Q0 and a second PNP transistor Q1 whose base is commonly grounded.
제 1 PMOS 트랜지스터(P1)와 제 3 PMOS 트랜지스터(P3)의 소스에는 전원 전압(VDD)이 인가된다.The power source voltage VDD is applied to the sources of the first PMOS transistor P1 and the third PMOS transistor P3.
제 1 PMOS 트랜지스터(P1)의 드레인은 제 2 PMOS 트랜지스터(P2)의 소스와 연결되고, 제 3 PMOS 트랜지스터(P3)의 드레인은 제 4 PMOS 트랜지스터(P4)의 소스와 연결된다.The drain of the first PMOS transistor P1 is connected to the source of the second PMOS transistor P2 and the drain of the third PMOS transistor P3 is connected to the source of the fourth PMOS transistor P4.
제 1 PNP 트랜지스터(Q0)의 에미터는 제 2 PMOS 트랜지스터(P2)의 드레인에 연결되고 제 2 PNP 트랜지스터(Q1)의 에미터는 제 4 PMOS 트랜지스터(P4)의 드레인에 연결되며 제 1 PNP 트랜지스터(Q0)의 콜렉터와 제 2 PNP 트랜지스터(Q1)의 콜렉터는 공통 접지된다.The emitter of the first PNP transistor Q0 is connected to the drain of the second PMOS transistor P2 and the emitter of the second PNP transistor Q1 is connected to the drain of the fourth PMOS transistor P4, And the collector of the second PNP transistor Q1 are commonly grounded.
본 실시예에서 제 1 PNP 트랜지스터(Q0)와 제 2 PNP 트랜지스터(Q1)의 크기는 동일하게 설계되어 각각의 콜렉터에 흐르는 전류의 비는 1:K가 된다.In this embodiment, the sizes of the first PNP transistor Q0 and the second PNP transistor Q1 are designed to be the same, and the ratio of the currents flowing to the respective collectors is 1: K.
이에 따라 제 1 PNP 트랜지스터(Q0)의 베이스-에미터 전압(VBE0)과 제 2 PNP 트랜지스터(Q1)의 베이스-에미터 전압(VBE1)에는 차이가 발생한다.Accordingly, a difference occurs between the base-emitter voltage VBE0 of the first PNP transistor Q0 and the base-emitter voltage VBE1 of the second PNP transistor Q1.
본 실시예에서 온도 신호(T)는 제 1 PNP 트랜지스터(Q0)의 에미터에서 출력되는 제 1 온도 신호(VBE0)와 제 2 PNP 트랜지스터(Q1)의 에미터에서 출력되는 제 2 온도 신호(VBE1)를 포함한다.In this embodiment, the temperature signal T is a first temperature signal VBE0 outputted from the emitter of the first PNP transistor Q0 and a second temperature signal VBE1 outputted from the emitter of the second PNP transistor Q1 ).
제 1 온도 신호(VBE0)와 제 2 온도 신호(VBE1)는 온도 변화에 따라 공통 전압을 중심으로 진동하는 차동 신호 형태를 가진다.The first temperature signal VBE0 and the second temperature signal VBE1 have a differential signal form oscillating around a common voltage in accordance with a temperature change.
도 5는 도 4의 온도 신호를 디지털로 변환하는 아날로그 디지털 변환기(110)를 나타내는 블록도이다.5 is a block diagram showing an analog-to-
본 실시예에서 아날로그 디지털 변환기(110)는 SAR ADC(111), SAR 제어부(112), 제 1 스위칭부(113), 제 2 스위칭부(114), 옵셋부(115)를 포함한다.In this embodiment, the analog-to-
옵셋부(115)는 회로에 내재하는 옵셋 전압(VOS)을 반영하는 가상의 회로 요소이다.The offset
본 실시예에서 도 3의 제어부(180)는 제 1 모드에서 온도 센싱 동작 시 경로 제어 신호(CHOP)를 출력한다.In this embodiment, the
경로 제어 신호(CHOP)는 온도 센싱 수행 시 "0"과 "1"이 번갈아 가며 출력된다.The path control signal (CHOP) is alternately output between "0" and "1" when temperature sensing is performed.
경로 제어 신호(CHOP)가 "1"로 출력되는 경우 제 1 스위칭부(113)와 제 2 스위칭부(114)는 입력 신호의 경로를 바꾸지 않고 그대로 출력한다.When the path control signal CHOP is outputted as "1 ", the
이때 SAR 제어부(112)에서 출력되는 디지털 변조 신호(DM1)는 수학식 1과 같이 표현될 수 있다. 이때 함수 f 는 아날로그 디지털 변환기(110)의 기능을 나타낸다.At this time, the digital modulated signal DM1 output from the
경로 제어 신호(CHOP)가 "0"으로 출력되는 경우 제 1 스위칭부(113)와 제 2 스위칭부(114)는 입력 신호를 바꾸어 출력한다.When the path control signal CHOP is output as "0 ", the
이에 따라 SAR 제어부(112)에서 출력되는 디지털 변조 신호(DM0)는 수학식 2와 같이 표현될 수 있다. Accordingly, the digital modulated signal DM0 output from the
디지털 필터(200)는 제어부(180)의 제어에 따라 수학식 1과 수학식 2에서 얻은 신호의 평균 값을 통해 온도 신호에 대응하는 디지털 신호를 출력한다.The
이에 따라 옵셋(VOS)의 영향이 제거된 디지털 신호가 출력될 수 있다.Accordingly, the digital signal from which the influence of the offset VOS is removed can be output.
도 5의 SAR ADC(111), SAR 제어부(112)는 차동 신호를 입력받는 아날로그 디 지털 변환기로서 종래에 알려진 회로 기술을 통해 구현될 수 있다.The
이에 따라 SAR ADC(111), SAR 제어부(112)의 상세 회로에 대해서는 개시를 생략한다.Accordingly, detailed description of the
도 3에서 아날로그 디지털 변환기(110)는 노이즈 셰이핑 기능을 수행하는 아날로그 디지털 변환기로 구현될 수 있다.In FIG. 3, the analog-to-
도 6은 노이즈 셰이핑 기능을 수행하는 아날로그 디지털 변환기(110)의 블록도이다.6 is a block diagram of an analog-to-
아날로그 디지털 변환기(110)는 양자화부(1101), 제 3 연산부(1102), 지연부(1103), 제 4 연산부(1104), 증폭부(1105)를 포함한다.The analog-to-
제 3 연산부(1102)는 양자화부(1101)의 입출력 신호로부터 양자화 에러를 출력한다.The third
지연부(1103)는 이전의 아날로그 신호를 변환하는 과정에서 발생한 양자화 에러를 저장한다.The
제 4 연산부(1104)는 현재 입력된 아날로그 신호와 지연부(1103)에서 출력되는 이전 신호에 대한 양자화 에러를 더하여 출력한다. 이러한 제 4 연산부(1104)의 동작에 의해 노이즈 셰이핑 동작이 수행된다.The fourth
증폭부(1105)는 제 4 연산부(1104)의 출력을 증폭할 수 있다. 이때 증폭비는 실시예에 따라 다양하게 조절될 수 있다.The
양자화부(1101)는 증폭부(1105)의 출력을 양자화하여 디지털 변조 신호(DM)로 출력한다.The
도 6의 아날로그 디지털 변환기(110)에서 출력되는 디지털 변조 신호(DM)는 신호 밴드 외곽으로 셰이핑된 노이즈 성분을 포함한다.The digital modulated signal DM output from the analog-to-
이에 따라 제 1 모드에서 동작하는 디지털 필터(200)는 데시메이션 기능을 수행할 수 있다.Accordingly, the
도 7은 아날로그 디지털 변환기(110)의 PSD(Power Spectral Density) 그래프이다.7 is a PSD (Power Spectral Density) graph of the analog-to-
이는 제 1 모드에서 동작하는 시그마 델타 변조기(100)의 PSD 그래프로 볼 수 있다.This can be seen in the PSD graph of the
도 7의 그래프에서 아날로그 디지털 변환기(110)는 노이즈 셰이핑 기능을 수행한다.In the graph of FIG. 7, the analog-to-
1KHz 이상의 노이즈 영역에서 노이즈는 주파수가 10배 증가할 때마다 PSD는 20dB씩 증가한다.In the noise region above 1 KHz, the noise increases by 20dB every time the frequency increases by 10 times.
즉 아날로그 디지털 변환기(110)는 1차 노이즈 셰이핑을 수행한다.That is, the analog-to-
도 8은 제 2 모드에서 동작하는 시그마 델타 변조기(100)의 PSD 그래프이다.8 is a PSD graph of a
100Hz 이상의 노이즈 영역에서 노이즈는 주파수가 10배 증가할 때마다 PSD는 60dB씩 증가한다.In the noise region above 100Hz, the noise increases by 60dB every time the frequency increases by 10 times.
이 경우 루프 필터(120)가 2차 노이즈 셰이핑을 수행하고 디지털 변환기(110)가 1차 노이즈 셰이핑을 수행하여 시그마 델타 변조기(100)는 전체적으로 3차 아날로그 셰이핑을 수행한다.In this case, the
도 7의 실험과 같이 제 1 모드에서 유효 비트수(ENOB: Effective Number of Bits)가 10.75비트이고 도 8의 실험과 같이 제 2 모드에서 유효 비트수는 20.5비트이다.As in the experiment of FIG. 7, the effective number of bits (ENOB) is 10.75 bits in the first mode and the number of valid bits is 20.5 bits in the second mode as in the experiment of FIG.
이와 같이 상대적으로 저해상도의 디지털 신호가 필요한 경우에는 본 발명의 일 실시예에 의한 아날로그 디지털 변환 장치를 제 1 모드로 동작시킬 수 있고, 상대적으로 고해상도의 디지털 신호가 필요한 경우에는 본 발명의 일 실시예에 의한 아날로그 디지털 변환 장치를 제 2 모드로 동작시킬 수 있다.If a relatively low-resolution digital signal is required, the analog-to-digital converter according to an embodiment of the present invention can operate in the first mode. If a relatively high-resolution digital signal is required, Can be operated in the second mode.
이상에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 개시하였다. 본 발명의 권리범위는 이상의 개시에 의해 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 문언적으로 기재된 범위와 그 균등범위에 의해 정해진다. The embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings. The scope of the present invention is defined not by the above disclosure but by the scope of the claims and equivalents thereof.
10, 100: 시그마 델타 변조기
20: 데시메이터
110: 아날로그 디지털 변환기
111: SAR ADC
112: SAR 제어부
113: 제 1 스위칭부
114: 제 2 스위칭부
115: 옵셋
1101: 양자화부
1102: 제 3 연산부
1103: 지연부
1104: 제 4 연산부
1105: 증폭부
120: 루프 필터
130: 제 1 연산부
140: 스위칭 회로
150: 제 2 연산부
160: 디지털 아날로그 변환기
170: 코드 변환부
171: 제 1 코드 변환부
172: 제 2 코드 변환부
180: 제어부
200: 디지털 필터
300: 온도 센서10, 100: sigma delta modulator
20: decimator
110: analog-to-digital converter
111: SAR ADC
112: SAR controller
113: first switching unit
114:
115: Offset
1101: Quantization unit
1102:
1103:
1104: fourth calculation section
1105:
120: Loop filter
130:
140: switching circuit
150: second arithmetic section
160: Digital-to-Analog Converter
170: code conversion section
171:
172: second code conversion section
180:
200: Digital filter
300: Temperature sensor
Claims (12)
상기 아날로그 디지털 변환기의 출력을 아날로그 신호로 변환하는 디지털 아날로그 변환기;
입력 신호와 상기 디지털 아날로그 변환기의 출력을 연산하는 제 1 연산부;
상기 제 1 연산부의 출력을 필터링하는 루프 필터;
상기 입력 신호 또는 상기 루프 필터의 출력 중 어느 하나를 선택하여 상기 아날로그 디지털 변환기의 입력으로 제공하되 제 1 모드에서 상기 입력 신호를 선택하고 제 2 모드에서 상기 루프 필터의 출력을 선택하는 스위칭 회로; 및
상기 아날로그 디지털 변환기의 출력을 필터링하는 디지털 필터
를 포함하되,
상기 제 1 모드에서 상기 디지털 아날로그 변환기, 상기 루프 필터 또는 상기 제 1 연산부 중 적어도 하나는 전력을 소비하지 않도록 제어되는 아날로그 디지털 변환 장치.Analog-to-digital converters;
A digital-analog converter for converting an output of the analog-to-digital converter into an analog signal;
A first calculator for calculating an input signal and an output of the digital-to-analog converter;
A loop filter for filtering the output of the first calculation unit;
A switching circuit for selecting either the input signal or the output of the loop filter to provide an input to the analog-to-digital converter, the input signal being selected in a first mode and the output of the loop filter being selected in a second mode; And
A digital filter for filtering an output of the analog-to-
, ≪ / RTI &
Wherein in the first mode, at least one of the digital-to-analog converter, the loop filter, and the first calculation unit is controlled so as not to consume power.
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