KR101902972B1 - Analog digital converter using delta sigma modulation - Google Patents

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KR101902972B1
KR101902972B1 KR1020170160659A KR20170160659A KR101902972B1 KR 101902972 B1 KR101902972 B1 KR 101902972B1 KR 1020170160659 A KR1020170160659 A KR 1020170160659A KR 20170160659 A KR20170160659 A KR 20170160659A KR 101902972 B1 KR101902972 B1 KR 101902972B1
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김재준
오병주
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울산과학기술원
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Abstract

According to the present invention, an analog-to-digital converter using delta sigma modulation comprises: a coarse analog-to-digital conversion unit for generating a most significant bit (MSB) of N bits from an input signal (V_IN) using a success approximation register (SAR) logic; an incremental delta sigma modulation unit for generating an output 1 of M bits through a comparison with a reference voltage after performing multi-stage integration of the input signal using a delta sigma loop; an extended counting unit for receiving a secondary integration output of the incremental delta sigma modulation unit, performing tertiary integration, and generating an output 2 of L bits through a comparison with the reference voltage; and a decimation filter and register for generating a final digital output by receiving the MSB, the output 1, and the output 2.

Description

델타 시그마 변조 방식을 이용한 아날로그 디지털 변환기{ANALOG DIGITAL CONVERTER USING DELTA SIGMA MODULATION}[0001] The present invention relates to an analog digital converter using a delta sigma modulation method,

본 발명은 아날로그 디지털 변환기(ADC)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 델타 시그마 변조(Delta Sigma Modulation) 방식을 이용하여 아날로그 디지털 변환을 실현할 수 있는 델타 시그마 변조 방식을 이용한 아날로그 디지털 변환기에 관한 것이다.The present invention relates to an analog-to-digital converter (ADC), and more particularly, to an analog-to-digital converter using a delta-sigma modulation method capable of realizing analog-to-digital conversion using a delta sigma modulation method.

일반적으로, 통신 네트워크의 계측기 분야, 자동 분석기의 계측기 분야, 센서 분야 등에 사용되는 전자기기에는 고해상도와 저전력 등의 기능을 충족시킬 수 있는 아날로그 디지털 변환기가 요구되고 있다.Generally, there is a demand for an analog-to-digital converter capable of satisfying functions such as high-resolution and low-power, in electronic instruments used in a field of a communication network, an instrument field of an automatic analyzer, a sensor field,

종래의 줌(zoom) 아날로그 디지털 변환기(ADC)는 입력 주파수보다 매우 높은 샘플링 주파수를 이용하기 때문에 기존의 다른 ADC보다 상대적으로 높은 비트(bit)를 구현할 수 있으며, 이러한 기술 특성으로 인해 비교적 낮은 주파수의 DC 신호를 디지털로 변환하는데 주로 이용되고 있다.Conventional zoom analog-to-digital converters (ADCs) use a sampling frequency that is much higher than the input frequency and therefore can implement relatively higher bits than other ADCs, It is mainly used to convert DC signal to digital.

종래의 줌 ADC의 경우, MSB(most significant bit)에 대해서는 SAR(success approximation register) 구조를 이용하고, LSB(least significant bit)에 대해서는 증가형 동작을 이용하는데, 이러한 기술 특성으로 인해 종래의 줌 ADC는 목표 비트를 얻기 위해서 상대적으로 많은 싸이클수를 필요로 하게 되는 문제가 있으며, 이러한 문제는 상대적으로 긴 변환 시간(conversion time)을 필요로 하게 되는 단점을 유발시킨다.In the case of a conventional zoom ADC, a success approximation register (SAR) structure is used for the most significant bit (MSB), and an incremental operation is used for the least significant bit (LSB) Has a problem in that it requires a relatively large number of cycles in order to obtain a target bit, and this problem causes a disadvantage that a relatively long conversion time is required.

즉, 종래의 줌 ADC는 N-비트/싸이클에서 N이 증가함에 따라 필요한 싸이클이 기하급수적으로 증가(예컨대, 종래 줌 ADC 싸이클 = 1024)하게 되는 문제가 있다.That is, conventional zoom ADCs have the problem that the required cycles increase exponentially (e.g., conventional zoom ADC cycles = 1024) as N increases in N-bits / cycle.

또한, 종래의 줌 ADC의 경우 하나의 OP 앰프(amp)를 사용하여, 예컨대 20비트처럼 매우 높은 비트의 구현하고자 할 때 필요한 싸이클이 매우 커지게 되는 문제가 있다.In addition, in the case of the conventional zoom ADC, there is a problem that a cycle required when implementing a very high bit, such as 20 bits, becomes very large by using one OP amp.

대한민국 공개특허 제2013-0026627호(공개일: 2013. 03. 14.)Korean Patent Publication No. 2013-0026627 (Disclosure Date: Mar. 14, 2013)

본 발명은 3차 메시(MASH) 구조를 이용함으로써 높은 선형성(linearity)을 가지면서도 상대적으로 높은 안정도로 구현할 수 있는 델타 시그마 변조 방식을 이용한 아날로그 디지털 변환기를 제안한다.The present invention proposes an analog-to-digital converter using a delta-sigma modulation method that can realize high linearity and relatively high stability by using a third-order mesh (MASH) structure.

또한, 본 발명은 증가형 동작과 확장 카운팅을 별개의 동작으로 가능하도록 설계함으로써 종래의 줌 ADC보다 더 적은 싸이클로 동일한 비트를 구현할 수 있는 델타 시그마 변조 방식을 이용한 아날로그 디지털 변환기를 제안한다.In addition, the present invention proposes an analog-to-digital converter using a delta-sigma modulation method capable of implementing the same bit with fewer cycles than a conventional zoom ADC by designing the incremental operation and the expansion counting as separate operations.

더욱이, 본 발명은 메시 구조를 4개의 동작으로 나누어 구동이 가능하도록 하여 목적에 따라 필요한 비트수를 적응적으로 조절함으로써 전력소모를 절감할 수 있는 델타 시그마 변조 방식을 이용한 아날로그 디지털 변환기를 제안한다.Furthermore, the present invention proposes an analog-to-digital converter using a delta-sigma modulation method capable of driving power by dividing the mesh structure into four operations, thereby reducing power consumption by adaptively adjusting a necessary number of bits according to purposes.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재들로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에 의해 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to those mentioned above, and another problem to be solved by the present invention can be clearly understood by those skilled in the art from the following description will be.

본 발명은, 일 관점에 따라, SAR(success approximation register) 로직을 이용하여 입력신호(VIN)로부터 N비트의 MSB(most significant bit)를 생성하는 코스(Coarse) 아날로그 디지털 변환부(ADC)와, 델타 시그마 루프를 이용하여 상기 입력신호를 다단 적분한 후 기준 전압과의 비교를 통해 M비트의 출력1을 생성하는 증가형(incremental) 델타 시그마 변조부와, 상기 증가형 델타 시그마 변조부의 2차 적분 출력을 제공받아 3차 적분한 후 기준 전압과의 비교를 통해 L비트의 출력2를 생성하는 확장형 카운팅부와, 상기 MSB, 상기 출력1 및 상기 출력2를 제공받아 최종의 디지털 출력을 생성하는 데시메이션 필터 및 레지스터를 포함하는 델타 시그마 변조 방식을 이용한 아날로그 디지털 변환기를 제공할 수 있다.The present invention provides a coarse analog-to-digital converter (ADC) that generates N bits of MSB (most significant bit) from an input signal (V IN ) using success approximation register An incremental delta sigma modulator for multi-stage integration of the input signal using a delta sigma loop and then generating an output 1 of M bits through comparison with a reference voltage; An expansion type counting unit for receiving the integrated output and performing a third integration and then generating an L-bit output 2 through comparison with a reference voltage; and an adder for receiving the MSB, the output 1 and the output 2 and generating a final digital output It is possible to provide an analog-to-digital converter using a delta-sigma modulation method including a decimation filter and a register.

본 발명의 상기 코스 ADC는, 상기 입력신호의 양수 구분을 위해 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 제 1 디지털 아날로그 변환부(DAC1)와, 상기 DAC1의 출력과 상기 입력신호를 비교하여 그 차이 값을 비트 정보로써 출력하는 제 1 비교기와, 상기 제 1 비교기로부터 제공되는 상기 비트 정보를 바탕으로 상기 MSB를 생성하는 SAR 로직부와, 생성된 상기 MSB를 저장하는 레지스터 및 상기 레지스터의 비트 정보를 가중 평균하여 상기 DAC1에 제공하는 제 1 데이터 가중 평균부(DWA1)를 포함할 수 있다.The course ADC of the present invention includes a first digital-to-analog converter (DAC1) for converting a digital signal into an analog signal to divide the input signal into a positive number, a comparator for comparing the output of the DAC1 with the input signal, A second comparator for comparing the bit information of the register with the first comparator, an SAR logic unit for generating the MSB based on the bit information provided from the first comparator, a register for storing the generated MSB, And provides the DAC1 with the first data weighted average unit DWA1.

본 발명의 상기 SAR 로직부는, 6비트의 MSB를 생성할 수 있다.The SAR logic part of the present invention can generate a 6-bit MSB.

본 발명의 상기 DWA1은, 1차 노이즈 쉐이핑 효과를 통해 상기 입력신호의 주파수 대역의 노이즈를 낮추어 줄 수 있다.The DWA 1 of the present invention can reduce the noise of the frequency band of the input signal through the primary noise shaping effect.

본 발명의 상기 증가형 델타 시그마 변조부는, 상기 입력신호를 1차 적분하는 제 1 적분기와, 상기 제 1 적분기의 출력을 2차 적분하는 제 2 적분기와, 상기 제 2 적분기의 출력에 계수가 곱해진 값과 기준 전압과의 비교를 통해 상기 출력1을 생성하는 제 2 비교기와, 상기 제 2 비교기의 상기 출력1을 피드백시켜 디지털 값을 가산 또는 감산하여 아날로그로 변환한 후 상기 입력신호와의 차감을 위해 상기 제 1 적분기의 입력으로 제공하는 회로 수단을 포함할 수 있다.The adder delta-sigma modulator of the present invention may further include a first integrator for first integrating the input signal, a second integrator for second-order integrating the output of the first integrator, and a second integrator for multiplying the output of the second integrator by a coefficient A second comparator for generating the output 1 by comparing the output of the first comparator with a reference voltage, and a second comparator for converting the output of the second comparator by adding or subtracting a digital value to convert the output to analog, To the input of the first integrator.

본 발명의 상기 회로 수단은, 상기 제 2 비교기의 출력 레벨에 따라 상기 출력1에 디지털 값을 가산 또는 감산하는 가감산부와, 상기 가감산부의 출력을 가중 평균하는 제 2 데이터 가중 평균부(DWA2)와, 상기 제 2 가중 평균부의 디지털 출력을 아날로그로 변환하여 상기 입력신호와의 차감을 위해 상기 제 1 적분기의 입력으로 제공하는 제 2 디지털 아날로그 변환부(DAC2)를 포함할 수 있다.The circuit means comprises an adder / subtractor for adding or subtracting a digital value to the output 1 according to the output level of the second comparator, a second data weighted averager DWA2 for weighted-averaging the output of the adder / And a second digital-analog converter (DAC2) converting the digital output of the second weighted averaging unit to an analog signal and providing the digital output of the second weighted averaging unit as an input of the first integrator for subtraction with the input signal.

본 발명의 상기 가감산부는, 상기 제 2 비교기의 출력 값이 "1"일 때 디지털 값을 K+2로 가산하고, 상기 출력 값이 "0"일 때 디지털 값을 K-2로 감산할 수 있다.The adding / subtracting unit of the present invention adds the digital value to K + 2 when the output value of the second comparator is "1 ", and subtracts the digital value to K-2 when the output value is" 0 & have.

본 발명의 상기 확장형 카운팅부는, 상기 증가형 델타 시그마 변조부의 2차 적분 출력을 제공받아 적분하는 제 3 적분기와, 상기 제 3 적분기의 출력과 기준 전압과의 비교를 통해 상기 출력2를 생성하는 제 3 비교기와, 상기 제 3 비교기의 디지털 출력을 아날로그로 변환하여 상기 2차 적분 출력과의 가산을 위해 상기 제 3 적분기의 입력으로 제공하는 제 3 디지털 아날로그 변환부(DAC3)를 포함할 수 있다.The extended type counting unit of the present invention includes a third integrator for receiving and integrating the second-order integrator output of the incremental delta-sigma modulator and a third integrator for generating the output 2 by comparing the output of the third integrator with the reference voltage A third comparator and a third digital-to-analog converter (DAC3) for converting the digital output of the third comparator to analog and providing the input to the third integrator for addition to the second integral output.

본 발명은, 상기 코스 ADC, 상기 증가형 델타 시그마 변조부 및 상기 확장형 카운팅부의 전체 구동을 통해 3개의 OTA를 사용하는 고해상도 모드를 수행할 수 있다.The present invention can perform a high-resolution mode using three OTAs through the entire driving of the course ADC, the incremental delta-sigma modulator, and the extended-type counting unit.

본 발명은, 상기 코스 ADC와 상기 증가형 델타 시그마 변조부의 선택 구동을 통해 2개의 OTA를 사용하는 중간 해상도 모드를 수행할 수 있다.The present invention can perform an intermediate resolution mode using two OTAs through selective driving of the course ADC and the incremental delta-sigma modulator.

본 발명은, 상기 코스 ADC와 상기 확장형 카운팅부의 선택 구동을 통해 1개의 OTA를 사용하는 저전력 모드를 수행할 수 있다.The present invention can perform a low power mode using one OTA through selective driving of the course ADC and the expansion type counting unit.

본 발명의 실시 예에 따르면, 3차 메시(MASH) 구조를 이용함으로써 높은 선형성(linearity)을 상대적으로 높은 안정도로 구현할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, high linearity can be realized with a relatively high stability by using the third order mesh (MASH) structure.

본 발명의 실시 예에 따르면, 증가형 동작과 확장 카운팅을 별개의 동작으로 가능하도록 설계함으로써 종래의 줌 ADC보다 더 적은 싸이클로 동일한 비트를 구현할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the same bit can be implemented with fewer cycles than conventional zoom ADCs by designing the incremental operation and expansion counting to be possible in separate operations.

본 발명의 실시 예에 따르면, 메시 구조를 4개의 동작으로 나누어 구동이 가능하도록 하여 목적에 따라 필요한 비트수를 적응적으로 조절함으로써 전력소모를 절감할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to divide the mesh structure into four operations and to drive the mesh structure, so that the power consumption can be reduced by adaptively adjusting the necessary number of bits according to the purpose.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 델타 시그마 변조 방식을 이용한 아날로그 디지털 변환기에 대한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다단 노이즈 쉐이핑 확장형 카운팅 아날로그 디지털 변환기의 각 출력을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 델타 시그마 변조 방식을 이용한 아날로그 디지털 변환기가 갖는 3가지 모드에 대한 예시를 보여준다.
1 is a block diagram of an analog-to-digital converter using a delta-sigma modulation method according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows the respective outputs of a multistage noise shaping scalable analog to digital converter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows an example of three modes of an analog-to-digital converter using a delta-sigma modulation method according to an embodiment of the present invention.

먼저, 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 여기에서, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 범주를 명확하게 이해할 수 있도록 하기 위해 예시적으로 제공되는 것이므로, 본 발명의 기술적 범위는 청구항들에 의해 정의되어야 할 것이다.First, the advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will be clarified with reference to the embodiments to be described in detail with reference to the accompanying drawings. While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

아울러, 아래의 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성 등에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들인 것으로, 이는 사용자, 운용자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 그 정의는 본 명세서의 전반에 걸쳐 기술되는 기술사상을 토대로 이루어져야 할 것이다.In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. It is to be understood that the following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to intentions or customs of a user, an operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the technical idea described throughout this specification.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 델타 시그마 변조 방식을 이용한 아날로그 디지털 변환기에 대한 구성도이다.1 is a block diagram of an analog-to-digital converter using a delta-sigma modulation method according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시 예의 아날로그 디지털 변환기는 코스(Coarse) 아날로그 디지털 변환부(ADC)(110), 증가형(incremental) 델타 시그마 변조부(120), 확장형 카운팅부(130) 및 데시메이션 필터 및 레지스터(140) 등을 포함할 수 있다.1, the analog-to-digital converter of the present embodiment includes a coarse analog-digital converter (ADC) 110, an incremental delta-sigma modulator 120, an expandable counting unit 130, Filters and resistors 140, and the like.

먼저, 코스 ADC(110)는, 예컨대 SAR ADC 구조를 기본으로 구성될 수 있는 것으로, 증가형 델타 시그마 변조부(120)에서 사용되는 입력 및 기준 전압을 낮추고, SAR(success approximation register) 로직을 이용하여 입력신호(VIN)로부터 처음 6비트의 MSB(most significant bit)를 생성하는 등의 기능을 제공할 수 있는데, 이를 위해 코스 ADC(110)는 제 1 디지털 아날로그 변환부(DAC1)(111), 제 1 비교기(112), SAR(success approximation register: 연속 근사 레지스터) 로직부(113), 레지스터(114) 및 제 1 데이터 가중 평균부(DWA1: data weighted averaging)(115) 등을 포함할 수 있다.First, the course ADC 110, which can be configured based on, for example, a SAR ADC structure, lowers the input and reference voltages used in the incremental delta sigma modulation section 120, and uses the SAR (success approximation register) logic the input signal (V iN) may provide such functions as generating the MSB (most significant bit) of the first six bits from, for this course ADC (110) includes a first digital analog converter (DAC1) (111) A first comparator 112, a success approximation register (SAR) logic portion 113, a register 114 and a first data weighted averaging (DWA1) 115, have.

여기에서, DAC1(111)은, 예컨대 6비트 DAC일 수 있는 것으로, 입력신호(VIN)의 양수 구분을 위해 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 등의 기능을 제공할 수 있고, SAR 로직부(113)는, 예컨대 6비트 SAR 로직일 수 있는 것으로, 제 1 비교기(112)로부터 제공되는 비트 정보를 바탕으로 n비트의 MSB를 생성하는 등의 기능을 제공할 수 있다.Here, DAC1 111 may be, for example, a 6-bit DAC, and may provide functions such as converting a digital signal to an analog signal for positive division of the input signal V IN , 113 may be, for example, a 6-bit SAR logic, and may provide functions such as generating an n-bit MSB based on bit information provided from the first comparator 112.

먼저, 입력신호(VIN)가 코스 ADC(110)로 입력되면, SAR ADC 구조를 바탕으로 구성된 코스 ADC(110)에서는 6비트의 MSB 정보를 생성(출력)한다.First, when the input signal V IN is input to the course ADC 110, the course ADC 110 constructed based on the SAR ADC structure generates (outputs) 6-bit MSB information.

코스 ADC(110)에서 처음에 입력신호(VIN)가 양수인지를 구분하기 위해 디지털 정보를 아날로그 신호로 바꾸는 DAC1(111)을 사용하게 되는데, '0'에 해당하는 디지털 입력을 DAC1(111)에 주고 그 값과 입력신호(VIN)와의 차이를 통해 부호를 판단하여 제 1 비교기(112)로 전달하며, 제 1 비교기(112)에서는 DAC1(111)의 출력과 입력신호를 비교하여 그 차이 값을 비트 정보로써 SAR 로직부(113)에 제공(출력)한다.The course ADC 110 first uses the DAC1 111 which converts the digital information into an analog signal in order to distinguish whether the input signal V IN is positive or not. The first comparator 112 compares the output of the DAC 111 with the input signal to determine a difference between the difference and the input signal V IN , (Outputs) the value to the SAR logic unit 113 as bit information.

SAR 로직부(113)는 제 1 비교기(112)로부터 제공되는 비트 정보에 의거하여 다음 비트를 얻기 위한 로직, 즉 축차 근사 동작을 수행하여 제 1 비교기(112)에 의거하여 N비트의 MSB를 생성(출력)하는 등의 기능을 제공할 수 있다. 여기에서 생성되는 비트 정보들은, 6비트의 레지스터(114)에 저장될 수 있다.The SAR logic unit 113 performs logic to obtain the next bit based on the bit information provided from the first comparator 112, that is, performs a sequence approximation operation to generate an N-bit MSB based on the first comparator 112 (Output) the image data. The bit information generated here can be stored in a register 114 of 6 bits.

이때, 레지스터(114)에 저장된 비트 정보는 DAC1(111)에서 사용되는 커패시터들의 미스 매칭을 보완하기 위해 레지스터(114)의 비트 정보를 가중 평균하는 DWA1(115)을 거치게 되는데, 이러한 DWA1(115)은 1차 노이즈 쉐이핑 효과를 가지기 때문에 입력신호(VIN)의 주파수 대역의 노이즈를 낮추어 줄 수 있다.The bit information stored in the register 114 passes through the DWA1 115 which performs a weighted average of the bit information of the register 114 in order to compensate for the mismatching of the capacitors used in the DAC 111. In this DWA1 115, Has a primary noise shaping effect, it is possible to lower the noise of the frequency band of the input signal (V IN ).

그리고, 레지스터(114)에 저장된 정보는 DWA1(115)을 거쳐 DAC1(111)에서 아날로그 신호로 변환된 후, 제 1 비교기(112)를 통해 다시 입력신호(VIN)과 비교된다.The information stored in the register 114 is converted into an analog signal from the DAC 111 via the DWA1 115 and then compared with the input signal V IN again through the first comparator 112. [

SAR 로직부(113)에서는 이후 차례로 900mV, 450mV, 225mV, 112.5mV 그리고 56.25mV 순으로 입력 신호(VIN)과 비교하여 구분할 수 있도록 하고, 이를 통해 6비트의 MSB 정보를 순차적으로 생성(획득)하며, 여기에서 생성되는 6비트의 MSB 정보는 레지스터(114)에 저장된다. 이때, 레지스터(114)에 저장된 값은 K로 지칭될 수 있다.The SAR logic unit 113 sequentially compares the input signal V IN with the input signal V IN in the order of 900 mV, 450 mV, 225 mV, 112.5 mV, and 56.25 mV, , And the 6-bit MSB information generated here is stored in the register 114. At this time, the value stored in the register 114 may be referred to as K.

한편, 증가형 델타 시그마 변조부(120)는 델타 시그마 루프를 이용하여 입력신호(VIN)를 다단 적분(1차 및 2차 적분)한 후 기준 전압과의 비교를 통해 M비트의 출력1을 생성하는 등의 기능을 제공할 수 있는 것으로, 이를 위해 증가형 델타 시그마 변조부(120)는 가감산부(121), 제 2 데이터 가중 평균부(DWA2: data weighted averaging)(122), 제 2 디지털 아날로그 변환부(DAC2)(123), 제 1 적분기(124), 제 2 적분기(125) 및 제 2 비교기(126) 등을 포함할 수 있다.The incremental delta-sigma modulator 120 multiplies the input signal (V IN ) by a multi-stage integration (first and second integrations) using a delta sigma loop, The incremental delta-sigma modulator 120 may include an adder / subtracter 121, a second data weighted averaging (DWA2) 122, a second digital An analog converter DAC2 123, a first integrator 124, a second integrator 125 and a second comparator 126, and the like.

이때, 증가형 델타 시그마 변조부(120)에 실제 입력되는 전압 Vin은 이전에 얻은 6비트의 정보(가감산부(121)의 출력)를 바탕으로 DWA2(122)와 6비트의 DAC2(123)를 거쳐 생성된 아날로그 신호를 입력신호(VIN)에서 차감한 값이다. 따라서, 실제의 입력신호(VIN)보다 훨씬 작은 입력이 증가형 델타 시그마 변조부(120)로 들어가게 된다.At this time, the voltage Vin actually input to the incremental delta-sigma modulator 120 is set to the DWA2 122 and the 6-bit DAC2 123 based on the previously obtained 6-bit information (the output of the adder- Is a value obtained by subtracting the analog signal generated from the input signal V IN . Therefore, an input much smaller than the actual input signal V IN is input to the incremental delta sigma modulation unit 120.

그리고, 입력 Vin은 제 1 및 제 2 적분기(124,125)로 구성된 2차 피드포워드(feedforward) 구조의 루프 필터(loop filter)를 거치게 되는데, 이러한 루프 필터의 최종 값에 계수가 곱해져 비교기(126)에 인가됨으로써 증가형 델타 시그마 변조부(120)의 출력1을 얻을 수 있다.The input Vin is passed through a loop filter having a second feedforward structure composed of first and second integrators 124 and 125. The final value of the loop filter is multiplied by a coefficient, The output 1 of the incremental delta-sigma modulator 120 can be obtained.

즉, 제 2 적분기(125)의 출력은 계수가 곱해져 제 2 비교기(126)의 입력으로 제공됨과 동시에 후술하는 확장형 카운팅부(130)의 입력으로 제공되는데, 비교기(126)에서는 계수가 곱해진 제 2 적분기(125)의 출력과 기준 전압과의 비교를 통해 "1" 또는 "0"의 출력1을 생성한다.That is, the output of the second integrator 125 is multiplied by the coefficient and provided to the input of the second comparator 126 and is provided to the input of the expandable counting unit 130, which will be described later. In the comparator 126, Quot; 1 "or" 0 "through comparison of the output of the second integrator 125 with the reference voltage.

여기에서, 가감산부(121), DWA2(122) 및 DAC2(123)는 제 2 비교기(126)의 출력1을 피드백시켜 디지털 값을 가산 또는 감산하여 아날로그로 변환한 후 입력신호와의 차감을 위해 제 1 적분기(124)의 입력으로 제공하는 회로 수단으로 정의될 수 있다.Here, the adder / subtracter 121, DWA2 122 and DAC2 123 feed back the output 1 of the second comparator 126 to add or subtract digital values and convert them to analog signals, May be defined as circuit means providing the input to the first integrator (124).

즉, 가감산부(121)에서는 제 2 비교기(126)의 출력1의 값이 '1'이면 디지털 값을 K+2로, 출력1의 값이 '0'이면 디지털 값을 K-2로 하여 DWA2(122)로 전달하는데, 이러한 값들은 코스 ADC(110)에서 발생할 수 있는 에러를 보완하기 위해 사용된다.That is, when the value of the output 1 of the second comparator 126 is' 1 ', the addition / subtraction unit 121 sets the digital value to K + 2 and sets the digital value to K-2 if the value of the output 1 is' Which are used to compensate for errors that may occur in the course ADC 110.

또한, DWA2(122)에서는 가감산부(121)의 출력을 가중 평균하여 DAC2(123)로 전달하고, DAC2(123)에서는 DWA2(122)의 디지털 출력을 아날로그로 변환하여 입력신호와의 차감을 위해 제 1 적분기(124)의 입력으로 제공한다.The DAC2 123 converts the digital output of the DWA2 122 into an analog signal and subtracts the digital output of the DWA2 122 from the input signal And provides it as an input to the first integrator 124.

즉, 증가형 델타 시그마 변조부(120)에서는 위에서 설명한 전체 동작 한번을 1싸이클(cycle)이라 칭할 때, 상대적으로 높은 해상도를 얻기 위해 256 싸이클로 동작할 수 있다. 또한, 코스 ADC(110)에서 8 싸이클로 동작하게 되므로, 최종적으로 하나의 입력에 대해 264 싸이클의 동작을 수행하게 된다.That is, when the incremental delta-sigma modulator 120 calls one cycle of the entire operation described above, it can operate at 256 cycles to obtain a relatively high resolution. In addition, since the course ADC 110 operates in 8 cycles, the operation of 264 cycles is finally performed for one input.

본 발명의 실시예에 따라 처음 코스 ADC(110)에서 얻은 6비트의 정보를 바탕으로 증가형 델타 시그마 변조부(120)에서 사용되는 입력과 기준 전압의 크기는 원래 입력과 원래 기준 전압과 비교 시 각각 1/32배, 1/16배 만큼 작아지게 되는데, 이것은 증가형 델타 시그마 변조부(120)에서 사용되는 두 적분기(124, 125)의 출력 값이 매우 작아지도록 함으로써, 이득 에러(gain error) 등과 같은 여러 가지 형태의 비선형성(nonlinearity)을 방지할 수 있다.Based on the 6-bit information obtained from the first course ADC 110 according to the embodiment of the present invention, the magnitudes of the input and reference voltages used in the incremental delta-sigma modulator 120 are compared with the original input and the original reference voltage 1/16 and 1/16 times, respectively. This makes the output values of the two integrators 124 and 125 used in the incremental delta-sigma modulator 120 very small, It is possible to prevent various types of nonlinearity.

또한, 종래의 증가형 델타 시그마 변조부(120)에서는 적분기의 출력을 기준 전압까지 완벽하게 사용하지 못하기 때문에 낮은 적분기의 계수로 인해 신호대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio)가 상대적으로 떨어지는 단점이 있는데, 본 발명의 실시예에 따르면 증가형 델타 시그마 변조부(120)에서 사용되는 입력신호(Vin)와 기준 전압이 매우 작아지기 때문에 충분히 기준 전압까지 사용이 가능하여 가장 적합한 적분기의 계수 사용이 가능해지며, 이를 통해 상대적으로 높은 SNR을 얻을 수 있다.Also, since the conventional incremental delta-sigma modulator 120 can not completely use the output of the integrator up to the reference voltage, the signal-to-noise ratio (SNR) According to the embodiment of the present invention, since the input signal Vin used in the incremental delta-sigma modulator 120 and the reference voltage become very small, it is possible to use the reference voltage sufficiently, so that the coefficient of the most suitable integrator can be used Thereby obtaining a relatively high SNR.

본 발명의 실시예에서와 같이 처음에 코스 ADC(110)를 사용하게 되면 뒤에 사용되는 증가형 델타 시그마 변조부(120)의 최종 출력의 선형성을 증가시킬 수 있다.The use of the course ADC 110 as in the embodiment of the present invention can increase the linearity of the final output of the incremental delta sigma modulator 120 used later.

즉, 종래의 증가형 델타-시그마 변조부에서는 처음에 입력신호(VIN) 값의 부호를 알 수 없기 때문에 처음 피드백하게 되는 출력1의 값이 고정될 수밖에 없어 부호가 다른 경우 적분기의 오버로드(overload) 현상 등이 유발될 수 있다.That is, in the conventional incremental delta-sigma modulator, since the sign of the input signal V IN is not known at first, the value of the output 1 to be fed back for the first time is fixed, overload phenomenon can be induced.

그러나, 본 발명의 실시예의 경우에는 처음에 코스 ADC(110)를 통해 입력신호(VIN)의 부호를 알 수 있기 때문에 처음 피드백하게 되는 출력1의 값을 적절히 선택 가능하며, 이를 통해 2차수 증가형 ADC 동작시에 발생할 수 있는 적분기의 오버로드 현상을 방지(완화)할 수 있다.However, in the embodiment of the present invention, since the sign of the input signal V IN can be known through the course ADC 110 for the first time, the value of the output 1 to be fed back for the first time can be appropriately selected, Type ADC can be prevented (mitigated).

한편, 본 발명의 실시예에 따라 증가형 델타 시그마 변조부(120)에서 동작이 끝나면 추가적인 비트를 얻기 위해 확장형 카운팅부(130)가 증가형 델타 시그마 변조부(120)의 2차 적분 출력(제 2 적분기(125)의 출력)을 제공받아 3차 적분한 후 기준 전압과의 비교를 통해 L비트의 출력2를 생성하는 확장형 카운팅 동작을 하게 되는데, 이때 확장형 카운팅부(130)는 다른 ADC들과 다르게 한 번의 입력만 있으면 동작이 가능하다.When the operation is completed in the incremental delta-sigma modulator 120 according to the embodiment of the present invention, the extended-type counting unit 130 outputs the second-order cumulative output of the incremental delta-sigma modulator 120 2 integrator 125), and performs an extended-type counting operation for generating an L-bit output 2 through comparison with a reference voltage after the third-order integration, wherein the extended- It is possible to operate with only one input.

여기에서, 확장형 카운팅부(130)는 제 3 적분기(131), 제 3 비교기(132) 및 제 3 디지털 아날로그 변환부(DAC3)(133) 등을 포함할 수 있다.The extended type counting unit 130 may include a third integrator 131, a third comparator 132, and a third digital-to-analog converter (DAC 3) 133.

먼저, 확장형 카운팅부(130)는 추가적인 비트를 얻기 위한 유의미한 정보를 담고 있는 증가형 델타 시그마 변조부(120) 내의 제 2 적분기(125)의 출력 값을 입력으로 받아 제 3 적분기(131)에 저장하며, 제 3 적분기(131)에서는 제 2 적분기(125)의 2차 적분 출력을 제공받아 적분한 후 제 3 비교기(132)의 입력으로 제공한다.First, the extended type counting unit 130 receives as input the output value of the second integrator 125 in the incremental delta sigma modulation unit 120, which contains significant information for obtaining additional bits, and stores it in the third integrator 131 And the third integrator 131 receives and integrates a secondary integration output of the second integrator 125 and provides it as an input to the third comparator 132.

이와 같이 제 3 적분기(131)에 저장된 정보에 기반하여 제 3 비교기(132)에서는 제 3 적분기(131)의 출력과 기준 전압과의 비교를 통해 L비트의 출력2를 생성하는데, 여기에서 생성되는 출력2는 DAC3(133)와 후술하는 데시메이션 필터 및 레지스터(140)로 전달(출력)된다.In this manner, the third comparator 132 generates the L-bit output 2 by comparing the output of the third integrator 131 with the reference voltage based on the information stored in the third integrator 131, The output 2 is transferred (output) to the DAC 3 133 and a decimation filter and a register 140 to be described later.

그리고, DAC3(133)은 제 3 비교기(132)로부터 제공되는 출력2를 아날로그 신호로 변환하며, 이와 같이 변환된 아날로그 값은 확장형 카운팅부(130) 내의 제 3 적분기(131)에 의해 제 2 적분기(125)의 출력과 가산된다. 여기에서, DAC3(133)은 정밀 DAC로 구현될 수 있는데, 이러한 정밀 DAC의 구현을 위해 T 네트워크라는 기술이 사용될 수 있다.The DAC3 133 converts the output 2 provided from the third comparator 132 into an analog signal and the converted analog value is converted by the third integrator 131 in the expandable counting unit 130 into a second integrator (125). Here, the DAC3 133 may be implemented with a precise DAC, and a technique called a T network may be used for the implementation of such a precise DAC.

이때, 확장형 카운팅부(130)는 코스 ADC(110)를 재구성하여 사용할 수 있으므로 칩 면적을 상대적으로 줄일 수 있다. 즉, 코스 ADC(110)에서 사용되는 SAR 로직부(113), DWA1(115), DAC1(111) 및 제 1 비교기(112)는 코스 ADC 과정을 수행하고 나면 더 이상 사용되지 않으므로. 이것을 확장형 카운팅부(130)에서 필요한 구성요소로써 재사용이 가능하며, 이를 통해 칩 면적을 상대적으로 줄일 수 있다.At this time, the scalable counting unit 130 can reconstruct the course ADC 110 and use it, so that the chip area can be relatively reduced. That is, since the SAR logic unit 113, DWA1 115, DAC1 111, and first comparator 112 used in the course ADC 110 are no longer used after performing the course ADC process. This can be reused as a necessary component in the scalable counting unit 130, and the chip area can be relatively reduced.

또한, 확장형 카운팅부(130)는 증가형 델타 시그마 변조부(120)와 회로 상 완전히 분리된 형태를 갖기 때문에 각각 다른 입력에 대해 따로 동작하는 인터리브(interleaved) ADC 형태가 가능하며, 이러한 형태를 통해 필요한 싸이클수를 크게 줄일수 있다.Since the scalable counting unit 130 is completely separated from the incremental delta sigma modulating unit 120 in the circuit, it is possible to have an interleaved ADC type that operates separately for different inputs. The number of cycles required can be greatly reduced.

마지막으로, 예컨대 적분기 등을 이용하는 데시메이션 필터 및 레지스터(140)에서는 이전에 코스 ADC(110)에서 생성된 6비트, 즉 레지스터(114)로부터 제공되는 6비트(MSBs)와 증가형 델타 시그마 변조부(120)에서 생성된 출력1과 확장형 카운팅부(130)에서 생성된 출력2를 입력으로 받아 최종의 디지털 출력(Do)을 내보내게 된다.Finally, in the decimation filter and register 140 using, for example, an integrator, 6 bits (MSBs) previously provided from the register 114 and an incremental delta sigma modulation section And outputs the final digital output (Do) by receiving the output 1 generated by the expanding unit 120 and the output 2 generated by the expandable counting unit 130 as inputs.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다단 노이즈 쉐이핑 확장형 카운팅 아날로그 디지털 변환기의 각 출력을 나타낸다.Figure 2 shows the respective outputs of a multistage noise shaping scalable analog to digital converter according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 각 단계별 출력에서 SAR ADC 형태로 동작하는 코스 ADC(110)에 의해 상대적으로 작아진 입력 값(210)이 증가형 델타 시그마 변조부(120)로 입력된다.Referring to FIG. 2, a relatively small input value 210 is input to the incremental delta-sigma modulator 120 by a coarse ADC 110 operating in the form of a SAR ADC at each step output.

그리고, 증가형 델타 시그마 변조부(120)에서의 변조 동작이 끝난 후 제 2 적분기(123)에 남은 값(출력 값)이 확장형 카운팅부(130)로 제공됨으로써, 확장형 카운팅을 통해 추가적인 비트를 얻을 수 있음을 보여준다.After the modulation operation in the incremental delta-sigma modulation unit 120 is completed, the value (output value) remaining in the second integrator 123 is provided to the extended-type counting unit 130 so that an additional bit is obtained through the extended- .

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 델타 시그마 변조 방식을 이용한 아날로그 디지털 변환기가 갖는 3가지 모드에 대한 예시를 보여준다.FIG. 3 shows an example of three modes of an analog-to-digital converter using a delta-sigma modulation method according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에서는 코스 ADC(110), 증가형 델타 시그마 변조부(120) 및 확장형 카운팅부(130)를 각각 따로 구동할 수 있기 때문에 도 3에서와 같이 3가지 모드를 통해 각각 다른 해상도와 전력소모를 얻을 수 있다.3, since the course ADC 110, the incremental delta-sigma modulator 120, and the extended-type counting unit 130 can be separately driven in the embodiment of the present invention, Each with different resolution and power consumption.

예컨대, 본 실시예에 따르면, 코스 ADC(110), 증가형 델타 시그마 변조부(120) 및 확장형 카운팅부(130)가 모두 구동되는 고해상도(High-resolution) 모드(310)의 경우에는 3개의 OTA(operational transconductance amplifier)를 모두 사용함으로써 상대적으로 높은 해상도를 실현할 수 있다. 여기에서, OTA는 폴디드 캐스코드(folded cascode) OTA일 수 있다.For example, in the high-resolution mode 310 in which both the course ADC 110, the incremental delta-sigma modulator 120 and the expandable counting unit 130 are driven, three OTAs (operational transconductance amplifiers) are all used, relatively high resolution can be realized. Here, the OTA may be a folded cascode OTA.

또한, 본 실시예에 따르면, 코스 ADC(110)와 증가형 델타 시그마 변조부(120)가 구동되는 중간 해상도(Medium-resolution) 모드(320)의 경우에는 2개의 OTA를 사용함으로써 중간 정도의 해상도와 전력소모를 실현할 수 있다.Also, according to the present embodiment, in the case of the medium-resolution mode 320 in which the course ADC 110 and the incremental delta-sigma modulator 120 are driven, two OTAs are used, And power consumption can be realized.

그리고, 본 실시예에 따르면, 코스 ADC(110)와 확장형 카운팅부(130)가 구동되는 저전력(Low-power) 모드(330)의 경우에는 1개의 OTA만을 사용함으로써 저전력을 실현할 수 있다.According to the present embodiment, in the low-power mode 330 in which the course ADC 110 and the expandable counting unit 130 are driven, low power can be realized by using only one OTA.

상술한 바와 같이, 개별 구동되는 형태를 메시(MASH) 구조라고 정의할 수 있는데, 이러한 메시 구조에서는, 종래의 ADC와는 달리, 구동 구조의 변경을 통해 동적인 비트(dynamic bit)를 생성할 수 있다. 예컨대, 센서의 경우라고 가정할 때 모니터링 시점에서는 저전력으로 동작하다가 특정 시점에서 높은 해상도를 얻을 수 있도록 조절할 수 있을 것이다.As described above, the individually driven type can be defined as a mesh (MASH) structure, which, unlike the conventional ADC, can generate a dynamic bit by changing the driving structure . For example, assuming that the sensor is the case, it can operate at low power at the monitoring time and can be adjusted to obtain a high resolution at a specific point in time.

본 실시예에 따르면, 메시 구조를 4개 모드(모드 0 ?? 모드 3)의 동작으로 나누어 구동이 가능하도록 함으로써 목적에 따라 필요한 비트수를 적응적으로 조절함으로써 전력소모를 절감할 수 있다.According to this embodiment, by driving the mesh structure by dividing it into four modes (mode 0 ?? mode 3), it is possible to reduce power consumption by adaptively adjusting the number of bits required according to the purpose.

예컨대, "모드 0"에서는 SAR 동작과 2차수(second order) 증가형 ADC 및 확장 카운팅 동작을 통해 20비트를 생성할 수 있고, 16 ?? 17비트의 경우 "모드 1"을 통해 SAR 동작과 2차수 증가형 ADC 동작, 즉 2개의 OP 앰프만을 사용하여 얻을 수 있기 때문에 전력소모를 절감할 수 있다.For example, in "mode 0", 20 bits can be generated by SAR operation and second order incremental ADC and expansion counting operation, In 17-bit mode, power consumption can be reduced by using "mode 1" to obtain SAR operation and second-order incremental ADC operation, ie, using only two operational amplifiers.

또한, 12 ?? 13비트의 경우 "모드 2"를 통해 SAR 동작과 256싸이클의 확장형 카운티 동작을 필요로 하는데, 이 경우 OP 앰프를 하나만 필요로 하므로 전력소모를 더욱 절감할 수 있다.Also, 12 ?? For 13 bits, "Mode 2" requires SAR operation and 256 cycles of extended count operation. In this case, only one operational amplifier is required, further reducing power consumption.

더욱이, 8 ?? 9비트의 경우 "모드 3"을 통해 SAR 동작과 16싸이클의 확장형 카운팅 동작을 필요로 하는데, 이 경우 OP 앰프를 하나만 필요로 하므로 전력소모의 절감과 더불어 변환시간(conversion time)의 절감을 실현할 수 있다.Moreover, 8 ?? 9-bit mode requires SAR operation and 16-cycle extended counting operation through "Mode 3". In this case, only one OP amplifier is required, which can reduce power consumption and reduce conversion time. have.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 등이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다. 즉, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims. It is easy to see that this is possible. That is, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the present invention.

따라서, 본 발명의 보호 범위는 후술되는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the scope of protection of the present invention should be construed in accordance with the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

110 : 코스 아날로그 디지털 변환부
111 : 제 1 디지털 아날로그 변환부(DAC1)
112 : 제 1 비교기
113 : SAR 로직부
114 : 레지스터
115 : 제 1 데이터 가중 평균부(DWA1)
120 : 증가형 델타 시그마 변조부
121 : 가감산부
122 : 제 2 데이터 가중 평균부(DWA2)
123 : 제 2 디지털 아날로그 변환부(DAC2)
124 : 제 1 적분기
125 : 제 2 적분기
126 : 제 2 비교기
130 : 확장형 카운팅부
131 : 제 3 적분기
132 : 제 3 비교기
133 : 제 3 디지털 아날로그 변환부(DAC3)
140 : 데시메이션 필터 및 레지스터
110: Course analog digital conversion section
111: a first digital-analog converter (DAC1)
112: first comparator
113: SAR logic section
114: Register
115: first data weighted average part (DWA1)
120: Incremental delta sigma modulation section
121:
122: second data weighted average part (DWA2)
123: a second digital-analog converter (DAC2)
124: first integrator
125: second integrator
126: second comparator
130:
131: third integrator
132: third comparator
133: Third digital-analog converter (DAC3)
140: Decimation filter and register

Claims (11)

SAR(success approximation register) 로직을 이용하여 입력신호(VIN)로부터 N비트의 MSB(most significant bit)를 생성하는 코스(Coarse) 아날로그 디지털 변환부(ADC)와,
델타 시그마 루프를 이용하여 상기 입력신호를 다단 적분한 후 기준 전압과의 비교를 통해 M비트의 출력1을 생성하는 증가형(incremental) 델타 시그마 변조부와,
상기 증가형 델타 시그마 변조부의 2차 적분 출력을 제공받아 3차 적분한 후 기준 전압과의 비교를 통해 L비트의 출력2를 생성하는 확장형 카운팅부와,
상기 MSB, 상기 출력1 및 상기 출력2를 제공받아 최종의 디지털 출력을 생성하는 데시메이션 필터 및 레지스터
를 포함하는 델타 시그마 변조 방식을 이용한 아날로그 디지털 변환기.
A coarse analog-to-digital converter (ADC) for generating an MSB (most significant bit) of N bits from the input signal (V IN ) using success approximation register (SAR) logic,
An incremental delta sigma modulator that multi-stages integrally integrates the input signal using a delta sigma loop and generates an output 1 of M bits through comparison with a reference voltage;
An exponential counting unit for performing a third-order integration of the incremental delta-sigma modulation unit and generating a L-bit output 2 through comparison with a reference voltage,
A decimation filter that receives the MSB, the output 1 and the output 2 to generate a final digital output,
An analog-to-digital converter using a delta-sigma modulation scheme.
제 1 항에 있어서,
상기 코스 ADC는,
상기 입력신호의 양수 구분을 위해 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 제 1 디지털 아날로그 변환부(DAC1)와,
상기 DAC1의 출력과 상기 입력신호를 비교하여 그 차이 값을 비트 정보로써 출력하는 제 1 비교기와,
상기 제 1 비교기로부터 제공되는 상기 비트 정보를 바탕으로 상기 MSB를 생성하는 SAR 로직부와,
생성된 상기 MSB를 저장하는 레지스터 및
상기 레지스터의 비트 정보를 가중 평균하여 상기 DAC1에 제공하는 제 1 데이터 가중 평균부(DWA1)
를 포함하는 델타 시그마 변조 방식을 이용한 아날로그 디지털 변환기.
The method according to claim 1,
In the course ADC,
A first digital-analog converter (DAC1) for converting a digital signal into an analog signal to divide the input signal into a positive number,
A first comparator for comparing the output of the DAC 1 with the input signal and outputting the difference value as bit information;
An SAR logic unit for generating the MSB based on the bit information provided from the first comparator,
A register for storing the generated MSB; and
A first data weighted average unit DWA1 for weighting a bit information of the register and providing the result to the DAC1,
An analog-to-digital converter using a delta-sigma modulation scheme.
제 2 항에 있어서,
상기 SAR 로직부는,
6비트의 MSB를 생성하는
델타 시그마 변조 방식을 이용한 아날로그 디지털 변환기.
3. The method of claim 2,
The SAR logic unit,
To generate a 6-bit MSB
Analog to Digital Converter Using Delta Sigma Modulation.
제 2 항에 있어서,
상기 DWA1은,
1차 노이즈 쉐이핑 효과를 통해 상기 입력신호의 주파수 대역의 노이즈를 낮추어 주는
델타 시그마 변조 방식을 이용한 아날로그 디지털 변환기.
3. The method of claim 2,
In the DWA1,
The noise of the frequency band of the input signal is lowered through the primary noise shaping effect
Analog to Digital Converter Using Delta Sigma Modulation.
제 2 항에 있어서,
상기 증가형 델타 시그마 변조부는,
상기 입력신호를 1차 적분하는 제 1 적분기와,
상기 제 1 적분기의 출력을 2차 적분하는 제 2 적분기와,
상기 제 2 적분기의 출력에 계수가 곱해진 값과 기준 전압과의 비교를 통해 상기 출력1을 생성하는 제 2 비교기와,
상기 제 2 비교기의 상기 출력1을 피드백시켜 디지털 값을 가산 또는 감산하여 아날로그로 변환한 후 상기 입력신호와의 차감을 위해 상기 제 1 적분기의 입력으로 제공하는 회로 수단
을 포함하는 델타 시그마 변조 방식을 이용한 아날로그 디지털 변환기.
3. The method of claim 2,
Wherein the incremental delta-sigma modulator comprises:
A first integrator for first integrating the input signal,
A second integrator for secondarily integrating the output of the first integrator,
A second comparator for generating the output 1 by comparing a value obtained by multiplying an output of the second integrator by a coefficient and a reference voltage;
Circuit means for feeding back the output 1 of the second comparator to add or subtract digital values to convert the digital value to analog and then provide the input to the first integrator for subtraction with the input signal;
To-digital converter using a delta-sigma modulation scheme.
제 5 항에 있어서,
상기 회로 수단은,
상기 제 2 비교기의 출력 레벨에 따라 상기 출력1에 디지털 값을 가산 또는 감산하는 가감산부와,
상기 가감산부의 출력을 가중 평균하는 제 2 데이터 가중 평균부(DWA2)와,
상기 제 2 데이터 가중 평균부의 디지털 출력을 아날로그로 변환하여 상기 입력신호와의 차감을 위해 상기 제 1 적분기의 입력으로 제공하는 제 2 디지털 아날로그 변환부(DAC2)
를 포함하는 델타 시그마 변조 방식을 이용한 아날로그 디지털 변환기.
6. The method of claim 5,
The circuit means comprising:
An adder / subtracter for adding or subtracting a digital value to the output 1 according to an output level of the second comparator,
A second data weighted average unit (DWA2) for weighted-averaging the output of the adder /
A second digital-analog converter (DAC2) for converting the digital output of the second data weighted average part into an analog signal and providing the input digital signal as an input of the first integrator for subtraction with the input signal,
An analog-to-digital converter using a delta-sigma modulation scheme.
제 6 항에 있어서,
상기 가감산부는,
상기 제 2 비교기의 출력 값이 "1"일 때 디지털 값을 K+2로 가산하고, 상기 출력 값이 "0"일 때 디지털 값을 K-2로 감산하는
(상기 K는 상기 레지스터에 저장된 상기 MSB 정보인)
델타 시그마 변조 방식을 이용한 아날로그 디지털 변환기.
The method according to claim 6,
The acceleration /
A digital value is added to K + 2 when the output value of the second comparator is "1 ", and a digital value is subtracted to K-2 when the output value is" 0 &
(K is the MSB information stored in the register)
Analog to Digital Converter Using Delta Sigma Modulation.
제 1 항에 있어서,
상기 확장형 카운팅부는,
상기 증가형 델타 시그마 변조부의 2차 적분 출력을 제공받아 적분하는 제 3 적분기와,
상기 제 3 적분기의 출력과 기준 전압과의 비교를 통해 상기 출력2를 생성하는 제 3 비교기와,
상기 제 3 비교기의 디지털 출력을 아날로그로 변환하여 상기 2차 적분 출력과의 가산을 위해 상기 제 3 적분기의 입력으로 제공하는 제 3 디지털 아날로그 변환부(DAC3)
를 포함하는 델타 시그마 변조 방식을 이용한 아날로그 디지털 변환기.
The method according to claim 1,
The expandable-
A third integrator for receiving and integrating the second-order integral output of the incremental delta-sigma modulator;
A third comparator for generating the output 2 by comparing the output of the third integrator with a reference voltage,
A third digital-to-analog converter (DAC3) for converting the digital output of the third comparator to an analog and providing the input to the third integrator for addition with the second integrator output,
An analog-to-digital converter using a delta-sigma modulation scheme.
제 1 항에 있어서,
상기 코스 ADC, 상기 증가형 델타 시그마 변조부 및 상기 확장형 카운팅부의 전체 구동을 통해 3개의 OTA(operational transconductance amplifier)를 사용하는 고해상도 모드를 수행할 수 있는
델타 시그마 변조 방식을 이용한 아날로그 디지털 변환기.
The method according to claim 1,
A high-resolution mode using three operational transconductance amplifiers (OTAs) through the entire driving of the course ADC, the incremental delta-sigma modulator and the scalable counting unit
Analog to Digital Converter Using Delta Sigma Modulation.
제 1 항에 있어서,
상기 코스 ADC와 상기 증가형 델타 시그마 변조부의 선택 구동을 통해 2개의 OTA(operational transconductance amplifier)를 사용하는 중간 해상도 모드를 수행할 수 있는
델타 시그마 변조 방식을 이용한 아날로그 디지털 변환기.
The method according to claim 1,
And an intermediate resolution mode using two operational transconductance amplifiers (OTA) through selective driving of the course ADC and the incremental delta-sigma modulator
Analog to Digital Converter Using Delta Sigma Modulation.
제 1 항에 있어서,
상기 코스 ADC와 상기 확장형 카운팅부의 선택 구동을 통해 1개의 OTA(operational transconductance amplifier)를 사용하는 저전력 모드를 수행할 수 있는
델타 시그마 변조 방식을 이용한 아날로그 디지털 변환기.
The method according to claim 1,
And can perform a low power mode using one operational transconductance amplifier (OTA) through the selective driving of the course ADC and the expansion type counting unit
Analog to Digital Converter Using Delta Sigma Modulation.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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