KR102093022B1 - Time domain continuous-time delta-sigma modulator and method of driving the same - Google Patents

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Abstract

공급 전압이 낮아지더라도 양자 레벨을 유지할 수 있는 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터 및 이의 구동 방법이 개시된다. 상기 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터는 적분부, 상기 적분부로부터 출력된 positive 적분 신호와 negative 적분 신호의 위상차를 검출하여 PWM 신호를 출력하는 위상차 검출기 및 상기 위상차 검출기로부터 출력된 PWM 신호에 따라 디지털 값을 출력하는 양자화기를 포함한다. 여기서, 상기 양자화기는 상기 PWM 신호의 펄스폭을 상기 디지털 값으로 변환한다. Disclosed is a continuous time delta sigma modulator capable of maintaining a quantum level even when the supply voltage is lowered and a driving method thereof. The continuous time delta sigma modulator outputs a digital value according to an integral part, a phase difference detector that detects the phase difference between the positive and negative integral signals output from the integral part and outputs a PWM signal, and a PWM signal output from the phase difference detector. It includes a quantizer. Here, the quantizer converts the pulse width of the PWM signal to the digital value.

Description

타임 도메인 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터 및 이의 구동 방법{TIME DOMAIN CONTINUOUS-TIME DELTA-SIGMA MODULATOR AND METHOD OF DRIVING THE SAME}TIME DOMAIN CONTINUOUS-TIME DELTA-SIGMA MODULATOR AND METHOD OF DRIVING THE SAME

본 발명은 타임 도메인 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터 및 이의 구동 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a time domain continuous time delta sigma modulator and a driving method thereof.

종래의 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터는 전압을 디지털 코드로 변환해주는 voltage-domain 양자화기를 사용하였다. The conventional continuous time delta sigma modulator used a voltage-domain quantizer that converts voltage to digital code.

voltage-domain 양자화기를 사용하는 경우, 공급 전압이 낮아질수록 하나의 양자 레벨을 표현하는 전압의 범위가 작아져야 하나, 잡음의 영향으로 하나의 양자 레벨을 표현하는 전압의 범위가 무한정 작아질 수 없기 때문에 표현할 수 있는 레벨의 수가 제한된다In the case of using a voltage-domain quantizer, the lower the supply voltage, the smaller the range of the voltage representing one quantum level, but the range of the voltage representing one quantum level cannot be reduced indefinitely due to the influence of noise. Limited number of levels that can be expressed

또한, 양자 레벨이 감소하여 양자 잡음이 증가하면, 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터의 noise-shaping 특성에 의해 저주파수 영역에 있는 잡음이 고주파수 영역으로 이동할 때, 증가한 noise floor에 의해 고주파수 영역의 잡음이 증가하게 되고 출력의 dynamic range가 감소한다. 고주파수 영역의 잡음을 감소시키기 위해 루프 필터의 계수를 낮추면 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터의 성능이 저하될 수 있다. In addition, when the quantum level decreases and the quantum noise increases, the noise in the low-frequency region moves to the high-frequency region due to the noise-shaping characteristics of the continuous-time delta sigma modulator, thereby increasing the noise in the high-frequency region by the increased noise floor. The dynamic range of the output decreases. Lowering the coefficients of the loop filter to reduce noise in the high frequency region can degrade the performance of the continuous time delta sigma modulator.

KRKR 17421311742131 BB

본 발명은 공급 전압이 낮아지더라도 양자 레벨을 유지할 수 있는 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터 및 이의 구동 방법을 제공하는 것이다.The present invention provides a continuous time delta sigma modulator capable of maintaining a quantum level even when the supply voltage is lowered and a driving method thereof.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터는 적분부; 상기 적분부로부터 출력된 positive 적분 신호와 negative 적분 신호의 위상차를 검출하여 PWM 신호를 출력하는 위상차 검출기; 및 상기 위상차 검출기로부터 출력된 PWM 신호에 따라 디지털 값을 출력하는 양자화기를 포함한다. 여기서, 상기 양자화기는 상기 PWM 신호의 펄스폭을 상기 디지털 값으로 변환한다. In order to achieve the above object, a continuous time delta sigma modulator according to an embodiment of the present invention includes an integrating unit; A phase difference detector for detecting a phase difference between a positive integration signal and a negative integration signal output from the integration unit and outputting a PWM signal; And a quantizer outputting a digital value according to the PWM signal output from the phase difference detector. Here, the quantizer converts the pulse width of the PWM signal to the digital value.

본 발명의 다른 실시예에 따른 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터는 제 1 적분 신호를 출력하는 제 1 적분부; 상기 제 1 적분부로부터 출력된 제 1 적분 신호에 따라 positive 적분 신호와 negative 적분 신호를 출력하는 제 2 적분부; 상기 positive 적분 신호와 negative 적분 신호의 위상차를 검출하여 PWM 신호를 출력하는 위상차 검출기; 및 상기 위상차 검출기로부터 출력된 PWM 신호에 따라 디지털 값을 출력하는 양자화기를 포함한다. 여기서, 상기 양자화기는 상기 PWM 신호의 펄스폭을 상기 디지털 값으로 변환한다. A continuous time delta sigma modulator according to another embodiment of the present invention includes a first integrator for outputting a first integral signal; A second integrating unit outputting a positive integrating signal and a negative integrating signal according to the first integrating signal output from the first integrating unit; A phase difference detector detecting a phase difference between the positive and negative integral signals and outputting a PWM signal; And a quantizer outputting a digital value according to the PWM signal output from the phase difference detector. Here, the quantizer converts the pulse width of the PWM signal to the digital value.

본 발명의 일 실시예에 따른 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터 구동 방법은 입력 전압 또는 입력 전류와 피드백 신호의 차이를 적분하여 positive 적분 신호와 negative 적분 신호를 출력하는 단계; 상기 출력된 positive 적분 신호와 negative 적분 신호의 위상차를 검출하여 PWM 신호를 출력하는 단계; 및 상기 출력된 PWM 신호의 펄스폭을 디지털 값으로 변환하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 피드백 신호는 상기 디지털 값에 해당한다. A continuous time delta sigma modulator driving method according to an embodiment of the present invention comprises: integrating a difference between an input voltage or an input current and a feedback signal to output a positive integral signal and a negative integral signal; Detecting a phase difference between the output positive and negative integration signals and outputting a PWM signal; And converting the pulse width of the output PWM signal to a digital value. Here, the feedback signal corresponds to the digital value.

본 발명에 따른 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터는 VCO와 위상차 검출기를 이용하여 PWM 신호를 생성하고 상기 생성된 PWM 신호의 펄스폭을 디지털 값으로 변환시킬 수 있다. 결과적으로, 낮은 공급 전압에도 양자 레벨의 유지가 가능하다. The continuous time delta sigma modulator according to the present invention can generate a PWM signal using a VCO and a phase difference detector and convert the pulse width of the generated PWM signal to a digital value. As a result, it is possible to maintain the quantum level even at a low supply voltage.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터를 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터의 회로 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터에서의 신호 흐름을 도시한 타이밍다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터의 구조를 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터의 적분부를 도시한 도면이다.
1 is a block diagram showing a continuous time delta sigma modulator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a circuit structure of the continuous time delta sigma modulator of FIG. 1.
FIG. 3 is a timing diagram showing signal flow in the continuous time delta sigma modulator of FIG. 2.
4 is a block diagram showing the structure of a continuous time delta sigma modulator according to another embodiment of the present invention.
5 is a view showing an integral part of a continuous time delta sigma modulator according to another embodiment of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.The singular expression used in this specification includes the plural expression unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms "consisting of" or "comprising" should not be construed as including all of the various components, or various steps described in the specification, among which some components or some steps It may not be included, or it should be construed to further include additional components or steps. In addition, terms such as “... unit” and “module” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software, or a combination of hardware and software. .

본 발명은 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터(Continuous-time delta-sigma Modulator)에 관한 것으로서, 펄스폭을 디지털 값으로 변환하는 방법을 통하여 낮은 공급 전압에도 양자 레벨(Quantization level)을 유지할 수 있다. The present invention relates to a continuous-time delta-sigma modulator, and it is possible to maintain a quantum level even at a low supply voltage through a method of converting a pulse width to a digital value.

일 실시예에 따르면, 본 발명의 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터는 GRO 양자화기(Gated Ring Oscillator Quantizer)를 사용하되, GRO 양자화기는 PWM 신호(Pulse Width Modulation signal)의 펄스폭을 디지털 값으로 변환할 수 있다. 즉, 상기 GRO 양자화기는 PWM 신호의 하이 로직 구간 동안 동작하여 상기 하이 로직 구간에 비례하는 디지털 값을 출력할 수 있다. 결과적으로, 공급 전압(Supply Voltage)이 낮아지더라도 표현할 수 있는 양자 레벨이 감소하지 않을 수 있다. 즉, 상기 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터는 낮은 공급 전압에도 양자 레벨을 유지할 수 있다. According to one embodiment, the continuous time delta sigma modulator of the present invention uses a GRO quantizer (Gated Ring Oscillator Quantizer), the GRO quantizer can convert the pulse width of the PWM signal (Pulse Width Modulation signal) to a digital value . That is, the GRO quantizer may operate during a high logic period of the PWM signal and output a digital value proportional to the high logic period. As a result, even if the supply voltage is low, the quantum level that can be expressed may not decrease. That is, the continuous time delta sigma modulator can maintain a quantum level even at a low supply voltage.

이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다. Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터를 도시한 블록도이고, 도 2는 도 1의 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터의 회로 구조를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 3은 도 2의 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터에서의 신호 흐름을 도시한 타이밍다이어그램이다. 다만, 도 2에서 설명의 편의를 위하여 디지털 아날로그 컨버터(Digital Analog Converter, DAC, 106)는 생략하였다. 1 is a block diagram showing a continuous time delta sigma modulator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing a circuit structure of the continuous time delta sigma modulator of FIG. 1, and FIG. 3 is FIG. 2 Is a timing diagram showing the signal flow in the continuous time delta sigma modulator. However, the digital analog converter (DAC) 106 is omitted for convenience of description in FIG. 2.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터는 적분부(100), 위상차 검출기(102), 양자화기(104) 및 DAC(106)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the continuous time delta sigma modulator of this embodiment may include an integrator 100, a phase difference detector 102, a quantizer 104 and a DAC 106.

적분부(100)는 입력 전압(VIN)과 피드백 전압, 즉 DAC(106)로부터 출력된 전압(VDAC, 아날로그 신호)을 이용하여 적분 신호를 출력한다. The integrator 100 outputs an integral signal using an input voltage V IN and a feedback voltage, that is, a voltage (V DAC , analog signal) output from the DAC 106.

일 실시예에 따르면, 적분부(100)는 적분 기능을 가지는 제 1 VCO( first Voltage Controlled Oscillator, 200) 및 제 2 VCO(202)를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the integrator 100 may include a first VCO (first voltage controlled oscillator 200) and a second VCO 202 having an integral function.

제 1 VCO(200)는 양의 입력 전압(VINP)과 DAC(106)로부터 출력된 양의 피드백 전압(아날로그 신호, VDACP)의 차이를 적분하여 양의(positive) 적분 신호(VCOOUTP)를 출력하며, 제 2 VCO(202)는 음의 입력 전압(VINN)과 DAC(106)로부터 출력된 음의 피드백 전압(아날로그 신호, VDACN)을 이용하여 음의(negative) 적분 신호(VCOOUTN)를 출력할 수 있다. 여기서, 양의 입력 전압(VINP)과 음의 입력 전압(VINN)은 180도 위상차를 가질 수 있다. The first VCO 200 integrates the difference between a positive input voltage (V INP ) and a positive feedback voltage (analog signal, V DACP ) output from the DAC 106, and thus a positive integral signal (VCO OUTP ) The second VCO 202 uses a negative input voltage (V INN ) and a negative feedback voltage (analog signal, V DACN ) output from the DAC 106 to generate a negative integral signal (VCO). OUTN ) can be output. Here, the positive input voltage V INP and the negative input voltage V INN may have a phase difference of 180 degrees.

제 1 VCO(200)로부터 출력된 양의 적분 신호(VCOOUTP)와 제 2 VCO(202)로부터 출력된 음의 적분 신호(VCOOUTN)는 도 3에 보여진다. The positive integral signal VCO OUTP output from the first VCO 200 and the negative integral signal VCO OUTN output from the second VCO 202 are shown in FIG. 3.

위상차 검출기(102)는 예를 들어 위상 주파수 검출기(Phase Frequency Detector, PFD) 또는 위상 검출기(Phase Detector)일 수 있되, 제 1 VCO(200)로부터 출력된 양의 적분 신호(VCOOUTP)와 제 2 VCO(202)로부터 출력된 음의 적분 신호(VCOOUTN)의 위상차를 검출하며 검출 결과를 가지는 신호(TIN)를 출력할 수 있다. The phase difference detector 102 may be, for example, a phase frequency detector (PFD) or a phase detector, a positive integral signal (VCO OUTP ) and a second output from the first VCO 200. The phase difference of the negative integral signal VCO OUTN output from the VCO 202 may be detected, and a signal T IN having a detection result may be output.

일 실시예에 따르면, 위상차 검출기(102)로부터 출력된 신호(TIN)는 도 3에 도시된 바와 같이 PWM 신호일 수 있다. According to an embodiment, the signal T IN output from the phase difference detector 102 may be a PWM signal as illustrated in FIG. 3.

양자화기(104)는 위상차 검출기(102)로부터 출력된 PWM 신호(TIN)에 따라 입력되는 클록(clock, CLK)을 기반으로 디지털 값(DOUT)을 출력하며, 예를 들어 GRO 양자화기일 수 있다. 즉, 본 발명의 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터는 전압을 디지털 값으로 변환하는 voltage-domain 양자화기를 사용하지 않고 펄스폭을 디지털 값으로 변환하는 time-domain 양자화기(104)를 사용할 수 있다. 종래 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터는 voltage-domain 양자화기를 사용하였다. The quantizer 104 outputs a digital value D OUT based on a clock (CLK) input according to the PWM signal T IN output from the phase difference detector 102, and may be, for example, a GRO quantizer have. That is, the continuous time delta sigma modulator of the present invention can use a time-domain quantizer 104 that converts the pulse width to a digital value without using a voltage-domain quantizer to convert the voltage to a digital value. In the conventional continuous time delta sigma modulator, a voltage-domain quantizer was used.

일 실시예에 따르면, 디지털 값(DOUT)은 도 3의 파형에서 상승 에지(rising edge)의 개수를 의미할 수 있다. According to an embodiment, the digital value D OUT may mean the number of rising edges in the waveform of FIG. 3.

DAC(106)는 양자화기(104)의 출력(DOUT)을 아날로그로 변환하여 아날로그 신호(피드백 신호, VDAC)를 출력할 수 있다. 여기서, 아날로그 신호(피드백 신호, VDAC)는 적분부(100)의 입력으로 사용된다. The DAC 106 may convert the output D OUT of the quantizer 104 to analog to output an analog signal (feedback signal, V DAC ). Here, the analog signal (feedback signal, V DAC ) is used as an input of the integrator 100.

정리하면, 본 실시예의 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터는 VCO와 위상차 검출기(102)를 이용하여 PWM 신호를 생성하고 상기 PWM 신호의 펄스폭을 디지털 값으로 변환시킬 수 있다. 결과적으로, 상기 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터의 공급 전압이 낮아지더라도 양자 레벨을 유지할 수 있다. 따라서, 공정이 발전함에 따라 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터의 공급 전압이 낮아지더라도, 상기 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터는 성능을 유지할 수 있다. In summary, the continuous time delta sigma modulator of the present embodiment can generate a PWM signal using a VCO and a phase difference detector 102 and convert the pulse width of the PWM signal to a digital value. As a result, the quantum level can be maintained even when the supply voltage of the continuous time delta sigma modulator is lowered. Therefore, even if the supply voltage of the continuous time delta sigma modulator decreases as the process develops, the continuous time delta sigma modulator can maintain performance.

한편, 도 2에서는 하나의 스테이지만을 도시하였으나, 다중 스테이지들로 이루어질 수 있다. Meanwhile, although only one stage is illustrated in FIG. 2, it may be composed of multiple stages.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터의 구조를 도시한 블록도이다. 4 is a block diagram showing the structure of a continuous time delta sigma modulator according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 실시예의 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터는 제 1 적분부(400), 제 2 적분부(402), 제 3 적분부(404), 위상차 검출기(406), 양자화기(408) 및 DAC(410)를 포함할 수 있다. 4, the continuous time delta sigma modulator of the present embodiment includes a first integrator 400, a second integrator 402, a third integrator 404, a phase difference detector 406, and a quantizer 408. And a DAC 410.

제 1 적분부(400)는 예를 들어 VCO를 포함하며, 입력 전압(VIN)과 DAC(410)의 출력 전압의 차이를 적분함에 의해 생성된 제 1 적분 신호를 출력할 수 있다. The first integrator 400 may include, for example, a VCO, and output a first integral signal generated by integrating the difference between the input voltage V IN and the output voltage of the DAC 410.

제 2 적분부(402)는 예를 들어 VCO를 포함하며, 상기 제 1 적분 신호와 DAC(410)의 출력 전압의 차이를 적분함에 의해 생성된 제 2 적분 신호를 출력할 수 있다. The second integrating unit 402 includes, for example, a VCO, and may output a second integrating signal generated by integrating the difference between the first integrating signal and the output voltage of the DAC 410.

제 3 적분부(404)는 예를 들어 VCO를 포함하며, 상기 제 2 적분 신호와 DAC(410)의 출력 전압의 차이를 적분함에 의해 생성된 제 3 적분 신호(양의 제 3 적분 신호 및 음의 제 3 적분 신호)를 출력할 수 있다. The third integrating unit 404 includes, for example, a VCO, and a third integrating signal (positive third integrating signal and negative) generated by integrating the difference between the second integrating signal and the output voltage of the DAC 410. (3rd integral signal).

각 적분부(400, 402 및 404)의 구조는 도 2의 적분부(100)와 동일하거나 유사하다. The structure of each integral part 400, 402 and 404 is the same or similar to the integral part 100 of FIG.

위상차 검출기(406)는 양의 제 3 적분 신호 및 음의 제 3 적분 신호의 위상차를 검출하고 검출 결과를 가지는 PWM 신호를 출력한다. The phase difference detector 406 detects the phase difference between the positive third integral signal and the negative third integral signal and outputs a PWM signal having a detection result.

양자화기(408)는 예를 들어 GRO 양자화기로서, PWM 신호의 펄스폭을 디지털 값(DOUT)으로 변환할 수 있다. The quantizer 408 is, for example, a GRO quantizer, and can convert the pulse width of the PWM signal to a digital value (D OUT ).

DAC(410)는 양자화기(410)로부터 출력된 디지털 값(DOUT)을 아날로그 신호로 변환하여 출력(VDAC)을 적분부들(400, 402 및 404)로 각기 제공할 수 있다. The DAC 410 may convert the digital value D OUT output from the quantizer 410 to an analog signal and provide the output V DAC to the integrators 400, 402 and 404, respectively.

정리하면, 본 실시예의 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터는 복수의 적분부들을 포함하되, 상기 각 적분부들은 적분 기능을 가지는 VCO를 포함할 수 있다. In summary, the continuous time delta sigma modulator of the present embodiment includes a plurality of integrating parts, and each of the integrating parts may include a VCO having an integral function.

위에서는, 상기 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터가 3개의 적분부들을 포함하는 것으로 도시하였으나, 2개 이상이면 충분하다. Above, although the continuous time delta sigma modulator is shown as including three integrating parts, two or more are sufficient.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터의 적분부를 도시한 도면이다. 다만, 적분부를 제외한 구성요소들은 도 2 또는 도 4와 유사하므로, 미도시하였다. 5 is a view showing an integral part of a continuous time delta sigma modulator according to another embodiment of the present invention. However, components other than the integral part are similar to FIG. 2 or FIG. 4 and are not shown.

도 5를 참조하면, 본 실시예의 적분부에 포함된 양의 적분부는 도 5의 (A)에 도시된 바와 같이 제 1 전류 제어 발진기(Current Controlled Oscillator, CCO, 500) 및 제 1 조절부(510)를 포함하고, 음의 적분부는 도 5의 (B)에 도시된 바와 같이 제 2 전류 제어 발진기(502) 및 제 2 조절부(512)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, the integral part of the amount included in the integral part of the present embodiment is a first current-controlled oscillator (CCO, 500) and a first control part 510 as shown in FIG. 5A. ), And the negative integration unit may include a second current control oscillator 502 and a second adjustment unit 512 as illustrated in FIG. 5B.

도 2에서와 같이 하나의 적분부가 사용되는 경우, 양의 적분부로 입력 전류(IINP) 및 양자화기의 출력(DOUTP)이 입력됨에 따라 제 1 전류 제어 발진기(500)가 양의 적분 신호(CCOOUTP)를 출력하고, 음의 적분부로 입력 전류(IINN) 및 양자화기의 출력(DOUTN)이 입력됨에 따라 제 2 전류 제어 발진기(502)가 음의 적분 신호(CCOOUTN)를 출력할 수 있다. As shown in FIG. 2, when one integrator is used, the first current control oscillator 500 receives a positive integrating signal ((A) as the input current (I INP ) and the output of the quantizer (D OUTP ) are input as the positive integrator. CCO OUTP ) is output, and as the input current (I INN ) and the output of the quantizer (D OUTN ) are input to the negative integral part, the second current control oscillator 502 outputs the negative integral signal (CCO OUTN ). You can.

여기서, 전류 제어 발진기들(500 및 502)로부터 출력되는 적분 신호(CCOOUTP 및 CCOOUTN)의 크기는 조절부들(510 및 512)에 의해 제어될 수 있다. Here, the magnitudes of the integral signals CCO OUTP and CCO OUTN output from the current controlled oscillators 500 and 502 may be controlled by the adjusting units 510 and 512.

각 조절부들(510 및 512)은 도 5에 도시된 바와 같이 트랜지스터(예를 들어 NMOS 트랜지스터)와 전류원이 직렬로 연결된 회로들이 병렬로 연결된 구조를 가질 수 있다. Each of the control units 510 and 512 may have a structure in which circuits in which a transistor (for example, an NMOS transistor) and a current source are connected in series are connected in parallel, as illustrated in FIG. 5.

결과적으로, 양자화기의 출력(DOUTP)이 1을 많이 포함할 수록, 상기 트랜지스터들이 온되어 CCO에 더 많은 전류(500 또는 502)가 흐를 수 있다. As a result, the more the output (D OUTP ) of the quantizer contains 1, the more the current (500 or 502) can flow to the CCO by turning on the transistors.

도 4에서와 같이 복수의 적분부가 사용되는 경우, 양의 적분부로 입력 전류(IINP) 및 전단의 적분부의 출력(PWMINP)이 입력됨에 따라 제 1 전류 제어 발진기(500)가 양의 적분 신호(CCOOUTP)를 출력하고, 음의 적분부로 입력 전류(IINN) 및 전단의 적분부의 출력(PWMINN)이 입력됨에 따라 제 2 전류 제어 발진기(502)가 음의 적분 신호(CCOOUTN)를 출력할 수 있다. When a plurality of integral parts are used as shown in FIG. 4, the first current control oscillator 500 receives a positive integral signal as the input current (I INP ) and the output of the integral part (PWM INP ) of the previous integral part are input as the positive integral part. The second current control oscillator 502 outputs the negative integral signal (CCO OUTN ) as (CCO OUTP ) is output and the input current (I INN ) and the output of the previous integral part (PWM INN ) are input as the negative integral part. Can print

물론, 상기 적분부들은 CCO 및 트랜지스터들 및 전류원들을 가지는 조절부를 포함할 수 있다. 전단의 적분부의 출력(PWMINN)의 펄스폭이 넓을수록 CCO는 더 오랫동안 전류를 흐르게 한다. Of course, the integrating parts may include a control part having CCO and transistors and current sources. The wider the pulse width of the output of the integral part of the front end (PWM INN ), the longer the CCO flows.

위상차 검출기는 적분부로부터 출력된 적분 신호들(CCOOUTP 및 CCOOUTN)의 위상 차이를 검출하고 상기 검출 결과를 포함하는 PWM 신호를 출력할 수 있다. The phase difference detector may detect the phase difference between the integral signals CCO OUTP and CCO OUTN output from the integrating unit and output a PWM signal including the detection result.

양자화기는 예를 들어 GRO 양자화기로서, 상기 PWM 신호에 따라 디지털 값을 출력할 수 있다. The quantizer is, for example, a GRO quantizer, and may output a digital value according to the PWM signal.

정리하면, 본 실시예의 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터는 적분부로 VCO가 아닌 CCO를 사용할 수 있다. In summary, the continuous time delta sigma modulator of the present embodiment can use CCO rather than VCO as an integral part.

상기 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터 구동 방법을 살펴보면, 상기 구동 방법은 입력 전압 또는 입력 전류와 피드백 신호의 차이를 적분하여 positive 적분 신호와 negative 적분 신호를 출력하는 단계, 상기 출력된 positive 적분 신호와 negative 적분 신호의 위상차를 검출하여 PWM 신호를 출력하는 단계 및 상기 출력된 PWM 신호의 펄스폭을 디지털 값으로 변환하는 단계를 포함할 수 있다. Looking at the continuous time delta sigma modulator driving method, the driving method integrates a difference between an input voltage or an input current and a feedback signal to output a positive integral signal and a negative integral signal, and the output positive integral signal and a negative integral signal And detecting a phase difference of and outputting a PWM signal and converting the pulse width of the output PWM signal to a digital value.

여기서, 상기 적분은 VCO 또는 CCO에 의해 수행되고, 상기 PWM 신호의 펄스폭을 디지털 값으로의 변환은 GRO 양자화기에 의해 수행될 수 있다. Here, the integration is performed by VCO or CCO, and the pulse width of the PWM signal can be converted to a digital value by a GRO quantizer.

한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.On the other hand, the components of the above-described embodiments can be easily grasped from a process point of view. That is, each component can be identified by each process. Also, the process of the above-described embodiment can be easily grasped from the perspective of the components of the device.

상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. The above-described embodiments of the present invention have been disclosed for purposes of illustration, and those skilled in the art having various knowledge of the present invention will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention. It should be regarded as belonging to the following claims.

100 : 적분부 102 : 위상차 검출기
104 : 양자화기 106 : DAC
200, 202 : VCO
100: integral part 102: phase difference detector
104: quantizer 106: DAC
200, 202: VCO

Claims (7)

2개의 전압 제어 발진기(VCO)들 또는 2개의 전류 제어 발진기(CCO)들을 가지는 적분부;
상기 VCO들 또는 상기 CCO들로부터 출력된 positive 적분 신호와 negative 적분 신호의 위상차를 검출하여 PWM 신호를 출력하는 위상차 검출기; 및
상기 위상차 검출기로부터 출력된 PWM 신호에 따라 디지털 값을 출력하는 양자화기를 포함하되,
상기 양자화기는 상기 PWM 신호의 펄스폭을 상기 디지털 값으로 변환하는 것을 특징으로 하는 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터.
An integrator having two voltage controlled oscillators (VCOs) or two current controlled oscillators (CCOs);
A phase difference detector which detects the phase difference between the positive and negative integration signals output from the VCOs or the CCOs and outputs a PWM signal; And
It includes a quantizer for outputting a digital value according to the PWM signal output from the phase difference detector,
The quantizer is a continuous time delta sigma modulator, characterized in that for converting the pulse width of the PWM signal to the digital value.
제1항에 있어서, 상기 양자화기는 GRO 양자화기인 것을 특징으로 하는 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터.The continuous time delta sigma modulator of claim 1, wherein the quantizer is a GRO quantizer. 제1항에 있어서,
상기 양자화기로부터 출력된 디지털 값을 아날로그 신호로 변환하는 디지털 아날로그 컨버터(DAC)를 더 포함하되,
상기 적분부는 입력 전압과 상기 디지털 아날로그 컨버터로부터 출력된 아날로그 신호의 차이를 적분하는 것을 특징으로 하는 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터.
According to claim 1,
A digital-to-analog converter (DAC) for converting a digital value output from the quantizer into an analog signal,
The integrating unit is a continuous time delta sigma modulator characterized by integrating the difference between the input voltage and the analog signal output from the digital analog converter.
제 1 적분 신호를 출력하는 제 1 적분부;
2개의 전압 제어 발진기(VCO)들 또는 2개의 전류 제어 발진기(CCO)들을 가지며, 상기 VCO들 또는 상기 CCO들을 이용하여 상기 제 1 적분부로부터 출력된 제 1 적분 신호에 따라 positive 적분 신호와 negative 적분 신호를 출력하는 제 2 적분부;
상기 positive 적분 신호와 negative 적분 신호의 위상차를 검출하여 PWM 신호를 출력하는 위상차 검출기; 및
상기 위상차 검출기로부터 출력된 PWM 신호에 따라 디지털 값을 출력하는 양자화기를 포함하되,
상기 양자화기는 상기 PWM 신호의 펄스폭을 상기 디지털 값으로 변환하는 것을 특징으로 하는 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터.
A first integrator for outputting a first integral signal;
It has two voltage-controlled oscillators (VCOs) or two current-controlled oscillators (CCOs), and uses the VCOs or the CCOs to positively and negatively integrate the first integral signal output from the first integrator. A second integrating unit for outputting a signal;
A phase difference detector detecting a phase difference between the positive and negative integral signals and outputting a PWM signal; And
It includes a quantizer for outputting a digital value according to the PWM signal output from the phase difference detector,
The quantizer is a continuous time delta sigma modulator, characterized in that for converting the pulse width of the PWM signal to the digital value.
제4항에 있어서, 상기 양자화기는 GRO 양자화기인 것을 특징으로 하는 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터.5. The continuous time delta sigma modulator of claim 4, wherein the quantizer is a GRO quantizer. 제4항에 있어서,
상기 양자화기로부터 출력된 디지털 값을 아날로그 신호로 변환하는 디지털 아날로그 컨버터를 더 포함하되,
상기 제 1 적분부는 입력 전압과 상기 디지털 아날로그 컨버터로부터 출력된 아날로그 신호의 차이를 적분하여 제 1 적분 신호를 생성하며, 상기 제 2 적분부는 상기 제 1 적분 신호와 상기 아날로그 신호의 차이를 적분하여 상기 positive 적분 신호와 상기 negative 적분 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 연속 시간 델타 시그마 모듈레이터.








According to claim 4,
Further comprising a digital-to-analog converter for converting the digital value output from the quantizer to an analog signal,
The first integrator generates a first integrated signal by integrating a difference between an input voltage and an analog signal output from the digital analog converter, and the second integrator integrates the difference between the first integrated signal and the analog signal to Continuous time delta sigma modulator, characterized by generating a positive integral signal and the negative integral signal.








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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100716527B1 (en) 2006-03-06 2007-05-09 주식회사 쓰리에스테크놀로지 Sigma-delta modulation type 3-level d class audio amplifier controlling bandwidth of output frequency
JP2009502057A (en) 2005-07-13 2009-01-22 テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド Oversampling analog to digital converter and method for reducing chopping residual noise
JP2011019285A (en) * 2003-11-26 2011-01-27 Yamaha Corp Class-d amplifier
JP2017092833A (en) 2015-11-13 2017-05-25 セイコーエプソン株式会社 Frequency Synthesizer

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140011135A (en) * 2012-07-17 2014-01-28 한국전자통신연구원 Apparatus and method for calibrating offset voltage and continuous time delta sigma modulator including the same
KR101696269B1 (en) * 2012-08-27 2017-01-16 한국전자통신연구원 Delta-sigma modulator and transmitter having the same
KR101742131B1 (en) 2016-10-17 2017-05-31 성균관대학교산학협력단 Delta-sigma modulator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011019285A (en) * 2003-11-26 2011-01-27 Yamaha Corp Class-d amplifier
JP2009502057A (en) 2005-07-13 2009-01-22 テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド Oversampling analog to digital converter and method for reducing chopping residual noise
KR100716527B1 (en) 2006-03-06 2007-05-09 주식회사 쓰리에스테크놀로지 Sigma-delta modulation type 3-level d class audio amplifier controlling bandwidth of output frequency
JP2017092833A (en) 2015-11-13 2017-05-25 セイコーエプソン株式会社 Frequency Synthesizer

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
모든 디지털 게이트 링 발진기 델타 시그마 변조기, 2017년 6월 24일*

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