KR950002297B1 - Signal-delta analog/digital converter - Google Patents

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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/50Analogue/digital converters with intermediate conversion to time interval
    • H03M1/52Input signal integrated with linear return to datum

Abstract

The A/D converter reducing the low frequency noise and the off-set error simultaneously by adding miniature circuit comprises a low pass filter (10) filtering the quantum error; an A/D convertor (20) digitizing the filtered signals from the low pass filter (10); a D/A converter (50) converting the digitized signal to feedback the signal; a correlated double sampling circuit (40) eliminating the device noise of the integrator and the off-set error; a control means (60) generating the timing pulses.

Description

시그마-델타 아날로그/디지탈 변환기Sigma-Delta Analog / Digital Converters

제 1 도는 이 발명에 따른 시그마-델타 아날로그/디지탈 변환기의 구성도.1 is a schematic diagram of a sigma-delta analogue / digital converter according to the present invention.

제 2 도는 이 발명에 따른 아날로그/디지탈 변환기에 이용된 적분기의 일실시예를 나타낸 회로도.2 is a circuit diagram showing one embodiment of an integrator used in the analog / digital converter according to the present invention.

제 3 도는 이 발명에 따른 아날로그/디지탈 변환기에 이용된 적분기의 다른 일실시예를 나타낸 회로도.3 is a circuit diagram showing another embodiment of an integrator used in the analog / digital converter according to the present invention.

제 4 도는 종래의 쵸퍼 안정화 기술에 따른 아날로그/디지탈 변환기에 이용된 적분기의 일예를 보인 회로도이다.4 is a circuit diagram showing an example of an integrator used in an analog / digital converter according to a conventional chopper stabilization technique.

이 발명은 아날로그/디지탈 변환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 코렐레이티드 더블 샘플링(Correlated double sampling) 기술을 이용하여 오프셋(offset)전압 및 플리커(flicker)잡음을 개선한 시그마-델타 아날로그/디지탈 변환기(Sigma-Delta A/D converter)에 관한 것이다.The present invention relates to an analog / digital converter, and more particularly, to a sigma-delta analog / digital converter that improves offset voltage and flicker noise by using correlated double sampling technology. (Sigma-Delta A / D converter).

일반적으로 아날로그 전압을 디지탈 코드로 변환하는 아날로그/디지탈 변환기(이하 A/D변환기라 한다)는 계측분야에서 흔히 사용되는 것으로, 고속변환, 고분해능(High resolution), 저 소비전력, 적은 양자화오차등이 요구된다. 이 중에서도 특히 고분해능은 사용자의 요구 및 A/D변환기 기술의 발달과 더불어 급진전되게 되었다.In general, analog / digital converters (hereinafter referred to as A / D converters) for converting analog voltages into digital codes are commonly used in the measurement field, and include high-speed conversion, high resolution, low power consumption, and low quantization error. Required. In particular, high resolution has been rapidly advanced with the needs of users and the development of A / D converter technology.

그런데, 계속적인 고분해능의 추구는 예전에 문제시되지 않았던 회로소자의 노이즈들 조차 A/D변화기의 특성을 좌우하는 중요한 요인으로 등장하게 되었다. 예를 들어 저주파 노이즈 및 회로소자의 특성변동에 의해 야기되는 오프셋(offset)에러 등이 그것이다.However, the continuous pursuit of high resolution has emerged as an important factor in determining the characteristics of the A / D converter even the noises of the circuit elements which were not a problem before. For example, offset errors caused by low frequency noise and fluctuations in the characteristics of circuit elements.

이와 같은 저주파 노이즈 및 오프셋 에러에 대한 개선 대책으로 제안된 종래의 A/D변환기의 예로는 미국특허 USP 4,939,516 및 USP 4,943,807 등이 있다.Examples of conventional A / D converters proposed as a countermeasure against such low frequency noise and offset errors include US Pat. Nos. 4,939,516 and 4,943,807.

먼저, 이 발명과 직접관련이 있는 미국특허 4,939,516(제목 ; CHOPPER STABILIZED DELTA-SIGMA ANALOG-TO-DIGILTAL CONVERTER)에서는, 두개의 적분기로 구성된 아날로그 모듈레이터(Modulator)와 디지탈 필터를 구비하고, 상기 두개의 적분기중 하나의 적분기는 초퍼안정화 차동증폭기와 용량적으로 스위칭되는 입력으로 이루어진다.First, US Patent 4,939,516 (Title; CHOPPER STABILIZED DELTA-SIGMA ANALOG-TO-DIGILTAL CONVERTER), which is directly related to this invention, includes an analog modulator and a digital filter composed of two integrators, and the two integrators One integrator consists of a chopper stabilized differential amplifier and a capacitively switched input.

그리고 상기 쵸퍼안정화 차동 증폭기의 구성은 제 4 도에 나타내었다. 제 4 도를 참조하면, 아날로그 입력(IN)을 OP앰프(A1)의 앞단에 4개의 스위치(SCA1, SCA2, SCB1, SCB2)로 구성된 밸런스드 모듈레이터(Balanced mdulator)를 사용하여 클럭 주파수(Clock frequency)로 이동시킴으로써 OP앰프(A1)의 입력 레퍼드(reffered)노이즈와 분리시킨다.The configuration of the chopper stabilized differential amplifier is shown in FIG. Referring to FIG. 4, the clock frequency is controlled using a balanced mdulator composed of four switches SCA1, SCA2, SCB1, and SCB2 at the front of the op amp A1. It is separated from the input reference noise of the op amp A1 by moving to.

그후에 OP앰프(A1)에 의해 증폭된 후 OP앰프(A2) 앞단의 4개의 스위치(SCA3, SCA4, SCB3, SCB4)로 구성된 밸런스드 모듈레이터로 다시 모듈레이션 함으로써 입력신호를 원래의 대역으로 복원시키고, 입력 레퍼드 노이즈는 클럭주파수로 밀려나게 된다.After that, it is amplified by the OP amplifier A1 and then modulated again by a balanced modulator composed of four switches (SCA3, SCA4, SCB3, SCB4) in front of the OP amplifier A2 to restore the input signal to its original band, Noise is pushed back to the clock frequency.

일반적으로 원하는 베이스 밴드 내어 신호만을 통과시키는 로우 패스필터가 OP앰프(A2)의 출력단에 연결되어지므로 클럭 주파수로 이동된 입력레퍼드 노이즈는 제거된다. 따라서 입력 레퍼드 노이즈가 없는 순수한 입력신호 만을 얻을 수 있게 된다.In general, since the low pass filter for passing only the desired baseband signal is connected to the output terminal of the OP amplifier A2, the input Leopard noise shifted to the clock frequency is eliminated. Thus, only pure input signals without input Leopard noise can be obtained.

이와 같은 종래의 쵸퍼안정화 차동증폭기를 이용한 A/D변환기는 최소 8개 이상의 스위치가 필요하므로 하드웨어 구성이 복잡해지고 그로인해 노이즈가 증가될 뿐만 아니라, 오프셋 전압 에러를 제거할 수가 없다.Since the A / D converter using the conventional chopper stabilized differential amplifier requires at least eight switches, the hardware configuration is complicated, thereby increasing noise, and cannot eliminate offset voltage errors.

오프셋 에러의 제거와 관련한 종래기술로는 이미 언급한 USP 4,943,807(제목 ; DIGITALLY CALIBRATED DELTA-SIGMA ANALOG-TO-DIGITAL CONVERTER)과 같이 디지탈 캘리브레이션회로를 사용하는 경우가 있으나 이것 또한 많은 하드웨어를 필요로 한다.Conventional techniques related to the elimination of offset errors include the use of digital calibration circuits such as USP 4,943,807 (title; DIGITALLY CALIBRATED DELTA-SIGMA ANALOG-TO-DIGITAL CONVERTER), but this also requires a lot of hardware.

이 발명의 목적은 간단한 하드웨어의 추가로 오프셋 에러와 저주파 노이즈를 동시에 제거 및 분산함으로써 효율적인 회로를 실현한 시그마-델타 아날로그/디지탈 변환기를 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a sigma-delta analogue / digital converter which realizes an efficient circuit by simultaneously removing and distributing offset error and low frequency noise with the addition of simple hardware.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 이 발명은, 복수개의 적분기로 구성되어 양자화 잡음과 신호를 로우패스필터링하는 로우패스필터부와, 상기 로우패스 필터부에서 로우패스 필터링된 결과를 양자화하는 A/D변환기와, 상기 A/D변환기에서 아날로그 신호가 디지탈화된 결과를 아날로그 입력에 네가티브 피드백(Negative Feedback)시켜주는 D/A변환기와, 상기 로우패스필터부내에 구성되어 있는 적분기의 디바이스 노이즈 및 오프셋 에러를 제거하기 위한 코럴레이티드 더블 샘플링 회로와, 상기 A/D변환기를 통하여 양자화된 디지탈 신호층 필요없는 부분을 제거하는 디지탈 필터와, 상기 각부의 타이밍을 제어하는 컨트롤부를 포함하는 시그마 델타 아날로그/디지탈 변환기를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a low pass filter configured to low pass filter a quantization noise and a signal, and an A / D converter configured to quantize the low pass filtered result by the low pass filter. And a D / A converter that provides negative feedback to the analog input of the result of the analog signal being digitalized in the A / D converter, and removes device noise and offset error of the integrator configured in the low pass filter unit. A sigma delta analogue / digital converter including a correlated double sampling circuit, a digital filter for removing unnecessary portions of the quantized digital signal layer through the A / D converter, and a control unit for controlling timing of each unit. to provide.

상기 구성에서, 상기 로우패스필터부내에 구성되어 있는 적분기는 하나 이상의 OP앰프와 상기 OP앰프의 노이즈 및 오프셋 에러를 분산 및 제거하는 수단을 구비한다.In the above configuration, the integrator configured in the low pass filter section includes one or more OP amplifiers and means for distributing and eliminating noise and offset errors of the OP amplifiers.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 이 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제 1 도는 이 발명에 따른 시그마-델타 아날로그/디지탈 변환기의 블럭도이다.1 is a block diagram of a sigma-delta analogue / digital converter according to the present invention.

제 1 도에 나타낸 바와 같이, 이 발명은 복수개의 적분기로 구성되어 양자화 잡음(Quantization Noise)과 신호를 로우패스 필터링하는 로우패스필터부(10)와, 상기 로우패스 필터부(10)에서 로우패스 필터링된 결과를 양자화하는 A/D변환기(20)(이하 ADC라 한다)와, 상기 ADC(20)에서 아날로그신호가 디지탈화된 결과를 아날로그 입력에 네가티브 피드백(Negative Feedback)시키는 D/A변환기(50)(이하 DAC라 한다)와, 상기 로우패스 필터부(10)내에 구성되어 있는 적분기를 구성하는 OP앰프의 디바이스 노이즈 및 오프셋 에러를 제거하기 위한 코럴레이티드 더블 샘플링 회로(40)(이하 CDS회로라 한다)와, 상기 ADC(20)를 통하여 양자화된 디지탈 신호중 필요없는 부분을 제거하는 디지탈 필터(30)와, 상기 각부의 타이밍을 제어하는 컨트롤부(60)로 구성되어 있다.As shown in FIG. 1, the present invention is composed of a plurality of integrators and includes a low pass filter unit 10 for low pass filtering of quantization noise and a signal, and a low pass from the low pass filter unit 10. A / D converter 20 (hereinafter, referred to as ADC) for quantizing the filtered result, and D / A converter 50 for negative feedback of the analog signal from the analog signal to the analog input in the ADC 20 (50). (Hereinafter referred to as a DAC) and a correlated double sampling circuit 40 (hereinafter referred to as a CDS circuit) for removing device noise and offset errors of an op amp constituting an integrator configured in the low pass filter section 10. And a digital filter 30 for removing an unnecessary portion of the digital signal quantized by the ADC 20, and a control unit 60 for controlling the timing of each unit.

여기서, 상기 로우패스 필터부는 복수개의 적부기(Integrator)로 구성될 수 있으며, 이 적분기에 적용되는 CDS 회로(40)의 일예를 제 2 도에 나타내었다.Here, the low pass filter unit may be composed of a plurality of integrators, and an example of the CDS circuit 40 applied to the integrator is illustrated in FIG. 2.

제 2 도는 이 발명의 핵심적 기술내용인 적분기에 적용된 CDS회로로서 기본적인 적분기에서 하나의 스위치(S3) 및 하나의 캐패시터(C3)만을 더 추가하여 간단히 실현할 수 있음을 보여준다.2 shows that the CDS circuit applied to the integrator, which is the core technology of the present invention, can be simply realized by adding only one switch S3 and one capacitor C3 in the basic integrator.

상기 적분기는 피드백 콘덴서(C3)를 갖는 OP앰프(A1)를 구비한다. 상기 피드백 콘덴서(C3)는 비반전입력단자(+)가 접지된 상기 OP앰프(A1)의 출력단자(OUT) 및 그의 반전입력단자(-)사이에 스위치(S3)를 통하여 연결되어 있다. 그리고 적분기는 스위치드 콘덴서(C1)을 갖는 샘플 엔드 홀드회로를 구비한다. 스위치드 콘덴서(C1)의 일측단자는 아날로그 입력(IN)이 일측단자로 인가되는 스위치(S1)의 타측단자 및 일측단자가 접지된 스위치(S4)의 타측단자와 연결됨과 동시에 콘덴서(C1), (C2)를 통하여 상기 OP앰프(A1)의 비반전입력단자(-)에 연결되어 있다. 또한, 상기 스위치드 콘덴서(C1)와 콘덴서(C2)의 접속점에는 일측단자가 접지된 스위치(S5)의 타측단자에 연결됨과 동시에 스위치(S2)를 통하여 상기 피드백 콘덴서(C3)에 연결되어 있다.The integrator has an OP amplifier A1 having a feedback capacitor C3. The feedback capacitor C3 is connected between the output terminal OUT of the op amp A1 and the inverting input terminal − of which the non-inverting input terminal (+) is grounded through a switch S3. And the integrator has a sample end hold circuit with switched capacitor C1. One terminal of the switched capacitor C1 is connected to the other terminal of the switch S1 to which the analog input IN is applied as the one terminal and the other terminal of the switch S4 grounded, and at the same time the capacitor C1, ( It is connected to the non-inverting input terminal (-) of the OP amplifier A1 through C2). In addition, at one connection point of the switched capacitor C1 and the capacitor C2, one terminal is connected to the other terminal of the grounded switch S5 and at the same time, it is connected to the feedback capacitor C3 through the switch S2.

스위치(S1), (S3), (S5)는 샘플 클럭신호(Ф1)에 따라 닫히고, 스위치(S2),(S4)는 샘플 클럭신호(Ф2)에 따라 닫힌다. 상기 클럭신호들은 제 1 도의 컨트롤부(60)에서 발생되는 넌오브램핑(Nonoverlapping)클럭신호이다. 즉, Ф1동안에는 스위치(S1), (S3), (S5)가 닫히고, 스위치(S2), (S4)는 열리게 된다. 그리고 Ф2 동안에는 그 반대의 동작을 한다.The switches S1, S3, and S5 are closed in accordance with the sample clock signal? 1, and the switches S2 and S4 are closed in accordance with the sample clock signal? 2. The clock signals are nonoverlapping clock signals generated by the control unit 60 of FIG. In other words, the switches S1, S3, and S5 are closed during Ф1, and the switches S2 and S4 are opened. And while in Ф2 it does the opposite.

제 1 도 및 제 2 도를 참조하여 이 발명의 목적달성과 관련한 A/D변환기의 동작을 설명한다.Referring to FIGS. 1 and 2, the operation of the A / D converter in relation to the achievement of the object of the present invention will be described.

먼저, 제 1 도를 참조하면, 아날로그 입력(VIN)은 이전의 양자화된 결과, 즉 ADC(20)의 출력을 다시 아날로그 신호로 변환하는 DAC(50)를 통과하여 피드백되는 값을 감산기(70)에서 뺀후에, 그 차이성분이 로우패스필터부(10)의 적분기에 입력되어 적분을 수행한다. 그후 상기 적분기 출력에서의 아날로그 신호는 차이성분(미분값)이 적분되므로 실제신호는 미분과 적분이 상쇄되어 정상신호가 출력되고, 이것은 ADC(20)를 통하여 양자화된 후에 디지탈 필터(30)로 들어가게 된다. 한편, ADC(20)에서 발생하는 양자화 노이즈는 DAC(50)를 통하여 피드백된 후 적분기를 거쳐서, 다시 ADC(20)로 입력하게 되는 루프(폐회로)를 형성하게 된다.First, referring to FIG. 1, the analog input V IN subtracts a value fed back through a previous quantized result, that is, a value fed back through a DAC 50 that converts the output of the ADC 20 back to an analog signal. After subtracting), the difference component is input to the integrator of the low pass filter unit 10 to perform integration. Since the analog signal at the integrator output is then integrated with the difference component (derivative value), the actual signal cancels the derivative and integration so that the normal signal is output, which is then quantized through the ADC 20 to enter the digital filter 30. do. On the other hand, the quantization noise generated in the ADC 20 is fed back through the DAC 50, through an integrator, and forms a loop (closed circuit) that is input to the ADC 20 again.

따라서, ADC(20)의 출력과 양자화 노이즈와의 전달특성은 1/(1+G(s)) (여기서 G(s)는 적분기로 구성 되어진 로우패스필터부(10)의 특성)으로 나타나게 되어, 양자화 노이즈에 대한 ADC(20)의 출력은 하이 패스필터 특성을 나타내게 된다. 그러므로 원하는 대역내에서의 신호대 잡음비(S/N)는 입력신호(VIN)를 ADC(20)를 거쳐서 직접 양자화하는 경우보다 개선된다.Therefore, the transfer characteristic between the output of the ADC 20 and the quantization noise is represented by 1 / (1 + G (s)) (where G (s) is a characteristic of the low pass filter unit 10 composed of an integrator). The output of the ADC 20 with respect to quantization noise exhibits a high pass filter characteristic. Therefore, the signal-to-noise ratio S / N in the desired band is improved compared to the case where the input signal V IN is directly quantized through the ADC 20.

제 1 도에서, 디지탈 필터(30)의 역할은 원하는 신호대역 밖의 노이즈 성분을 제거하는 로우패스필터이다. 그리고 ADC(20)에서 발생되는 양자화 노이즈는 하이 패스필터링 함으로써 감소시킬 수 있었으나 적분기를 구성하는 OP앰프(A1)에서 발생되는 디바이스 노이즈인 1/f 노이즈(플리커 노이즈)가 입력에 더해져서 출력되므로, 이 성분을 제거하기 위하여 제 2 도에 도시한 CDS회로를 사용한다. 그 밖에 각 블록들을 제어하기 위한 컨트롤 로직으로 구성된 컨트롤부(60)가 있다. 전체적인 구성중에 적분기는 하이 패스필터의 특성에 따라 다단으로 구성할 수도 있으며, ADC(20)와 DAC(50)를 1비트로 구성할 경우에 각각 콤퍼레이터와 스위치들로 대체하여 구성할 수도 있다.In FIG. 1, the role of the digital filter 30 is a low pass filter that removes noise components outside the desired signal band. The quantization noise generated by the ADC 20 can be reduced by high pass filtering, but since 1 / f noise (flicker noise), which is a device noise generated by the OP amplifier A1 constituting the integrator, is added to the input and outputted, In order to remove this component, the CDS circuit shown in FIG. 2 is used. In addition, there is a control unit 60 composed of control logic for controlling each block. The integrator may be configured in multiple stages according to the characteristics of the high pass filter in the overall configuration, or may be configured by replacing comparators and switches, respectively, when the ADC 20 and the DAC 50 are configured in 1 bit.

제 2 도를 참조하면, 컨트롤부(60)에 의해 넌오브랩핑(Nonoverlapping) 클럭신호(Ф1), (Ф2)가 제공된다. 이미 언급되었듯이 스위치(S1-S5)는 이넌오브랩핑 클럭신호에 의해 개폐동작을 한다. 먼저, 상기 클럭신호(Ф1)가 하이인 동안, 즉 스위치(S1)(S3)(S5)가 닫힌 상태인 경우는 콘덴서(C1)에 입력전압(IN)이 충전된다. 이와 동시에 OP앰프(A1)의 비반전입력단자(+)에 발생되는 오프셋 전압(Vos)은 콘덴서(C2)에 충전된다.Referring to FIG. 2, the non-overlapping clock signals Ф1 and Ф2 are provided by the control unit 60. As already mentioned, the switches S1-S5 open and close by an innon-wrapping clock signal. First, the input voltage IN is charged to the capacitor C1 while the clock signal? 1 is high, that is, when the switches S1, S3, and S5 are closed. At the same time, the offset voltage Vos generated at the non-inverting input terminal (+) of the OP amplifier A1 is charged in the capacitor C2.

다음, 클럭신호(Ф2)가 하이인 동안, 즉 스위치(S4), (S2)가 온상태인 경우에는 콘덴서(C1)에 충전된 입력전압(IN)은 콘덴서(C3)로 옮겨가게 되어 적분이 이루어진다. 이때 콘덴서(C1)와 콘덴서(C2)의 접속노드의 전압은 콘덴서(C2)에 오프셋 전압(Vos)이 충전되어 있기 때문에 OP앰프(A1)의 오프셋 전압이 소멸되어져 정확한 그라운드(OV)값이 된다. 즉 콘덴서(C1)에 충전되어진 입력전압(IN)이 완전히 방전되면서 콘덴서(C3)로 전달된다. 이러한 회로를 적용하지 않은 종래의 경우는 콘덴서(C1)에 충전되어진 입력전압(IN)이 완전히 방전되지 않고 오프셋전압(Vos)이 남기 때문에 에러가 발생됨은 이미 언급되었다.Next, while the clock signal Ф2 is high, that is, when the switches S4 and S2 are on, the input voltage IN charged in the capacitor C1 is transferred to the capacitor C3 so that the integral Is done. At this time, since the offset voltage Vos is charged in the capacitor C2, the voltage of the connection node between the capacitor C1 and the capacitor C2 is dissipated so that the offset voltage of the OP amplifier A1 disappears to obtain an accurate ground OV value. . That is, the input voltage IN charged in the capacitor C1 is completely discharged and transferred to the capacitor C3. In the conventional case in which such a circuit is not applied, an error occurs because the input voltage IN charged in the capacitor C1 is not completely discharged and the offset voltage Vos remains.

한편, 디바이스 노이즈인 1/f 노이즈와 출력과의 전달특성을 구하기 위해 OP앰프(A1)의 비반전입력(+)을 Vin으로 하고, 실제 아날로그 입력인 IN을 그라운드로 둔채, 출력과의 관계를 수식으로 표현하면 아래와 같다.On the other hand, the non-inverting input (+) of the OP amplifier A1 is set to Vin, and the IN, which is the actual analog input, is set to ground to obtain the transfer characteristic between the 1 / f noise, which is the device noise, and the output. Expressed by the formula

Vo[n]={C3/(C1+C3)}×{(Vi[n]+Vos)-(Vi[n-1]+Vos)}+{C3/ (C2+C3)}×(Vi[n-1]+Vos)-(Vi[n-1]+Vos)Vo [n] = {C3 / (C1 + C3)} × {(Vi [n] + Vos)-(Vi [n-1] + Vos)} + {C3 / (C2 + C3)} × (Vi [ n-1] + Vos)-(Vi [n-1] + Vos)

상기 식을 Z의 함수로 나타내면, Vo(z)=(×Vi(z)+β×(z-1)×Vi(z)+K으로 표현된다.Expressed as a function of Z, Vo (z) = ( It is represented by × Vi (z) + β × (z −1 ) × Vi (z) + K.

따라서, 전달특성은 H(z)=(+β×Z-1)×Vi(z)+K으로 표현된다.Therefore, the transfer characteristic is H (z) = ( It is represented by + β x Z -1 x Vi (z) + K.

여기서,=C3/(C1+C3), β=-{(C2/(C2+C3)+(C3/(C1+C3)}here, = C3 / (C1 + C3), β =-{(C2 / (C2 + C3) + (C3 / (C1 + C3)}}

K=-{C2/(C2+C3}×Vos이다.K =-{C2 / (C2 + C3) x Vos.

위식에서 보는 바와 같이 디바이스 노이즈와 출력과의 전달특성은 하이패스필터의 특성을 나타내고 있으므로, 원하는 대역(Baseband)내의 디바이스노이즈를 감소시킬 수 있다.As shown in the above equation, since the transmission noise between the device noise and the output shows the characteristics of the high pass filter, the device noise in the desired baseband can be reduced.

제 4 도는 전원노이즈 특성을 개선하기 위하여 제 1 도에 보인 구성중 감산기, 1비트 DAC, CDS회로 및 로우패스필터부를 구성하는 첫번째 적분기를 하나의 완전 차동 회로(Fully differential circuit)로 구성한 것이다.4 illustrates a first differential integrator constituting a subtractor, a 1-bit DAC, a CDS circuit, and a low pass filter in the configuration shown in FIG. 1 to improve power noise characteristics.

제 4 도는 신호가 차동으로 입력되고, 차동으로 출력된다는 것외에 기본적인 동작 및 구성에 있어서 제 2 도와 동일하므로 구체적인 회로 구성은 생략한다.4 is the same as that of FIG. 2 in the basic operation and configuration except that the signals are differentially inputted and differentially outputted, and thus detailed circuit configurations are omitted.

단, 1비트 DAC와 감산기의 동작을 설명하면, 제 1 도의 DAC(50)가 1비트일 경우, 콤퍼레이터가 되는데, 로우패스필터의 결과에 따라 콤퍼레이터 출력이 하이(Q) 또는 로우 (Q)가 된다. 이 하이(Q) 또는 로우(Q)의 결과에 따라, 기준전압(Vref)이 입력에 더해지기도 하고, 빼지기도 한다. 콤퍼레이터 출력이 하이(Q)일때, 비반전입력단자(+)의 CDAC +에 충전되어있는 CDAC +, Vref가 입력(IN+)에 더해지고, CDAC -에 충전되어 있는 CDAC -, Vref는 입력(IN-)에서 빼어지게 된다. 따라서 전체적으로 차동입력에 더해지는 결과가 된다. 콤퍼레이터 출력이 로우(Q)일 때는 반대 경우가 되어 전체적으로 차동입력에 감해지는 결과를 나타낸다.However, the operation of the 1-bit DAC and the subtractor will be described as a comparator when the DAC 50 of FIG. 1 is 1 bit. The comparator output is high (Q) or low (Q) depending on the result of the low pass filter. do. Depending on the result of the high (Q) or low (Q), the reference voltage (Vref) may be added to the input or subtracted. C DAC charged in - - the comparator output is at a high (Q) when, the non-inverting input terminal (+) C DAC +, which is filled in the C DAC + Vref added to the input (IN +), C DAC, Vref is input (iN -) it will be subtracted from. This results in addition to the differential input as a whole. When the comparator output is low (Q), the opposite is the case, and the result is that it is subtracted from the differential input.

이상과 같이 이 발명은 종래의 디지탈리 캘리브레이션하는 로직 등이 따로 필요없이 비교적 간단한 하드웨어로 저주파 노이즈를 제거할 뿐만아니라 오프셋 에러도 개선할 수 있고, 적은 칩사이즈로 특성이 우수한 A/D변환기를 실현할 수 있다.As described above, the present invention can eliminate the low frequency noise with relatively simple hardware and improve the offset error without the need for the conventional digital calibration logic and the like, and realize the A / D converter having excellent characteristics with small chip size. Can be.

Claims (3)

복수개의 적분기로 구성되어 양자화 잡음과 신호를 로우패스 필터링하는 로우패스필터부(10)와, 상기 로우패스필터부(10)에서 로우패스필터링된 결과를 양자화는 A/D변환기(20)와, 상기 A/D변환기(20)에서 아날로그 신호가 디지탈화된 결과를 아날로그 입력에 네가티브 피드백(Negative Feedback)시켜주는 D/A변환기(50)와, 상기 로우패스필터부(10)내에 구성되어 있는 적분기의 디바이스 노이스 및 오프셋 에러를 제거하기 위한 코럴레이티드 더블 샘프링 회로(40)와, 상기 A/D변환기(20)를 통하여 양자화된 디지탈 신호중 필요없는 부분을 제거하는 디지탈 필터(30)와, 상기 각부의 타이밍을 제어하는 컨트롤부(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시그마 델타 아날로그/디지탈 변환기.A low pass filter unit 10 configured to low pass filter the quantization noise and the signal, an A / D converter 20 to quantize the low pass filtered result of the low pass filter unit 10, The integrator configured in the low pass filter unit 10 and the D / A converter 50 for negative feedback of the analog signal from the A / D converter 20 to the analog input. A correlated double sampling circuit 40 for removing device noise and offset errors, a digital filter 30 for removing an unnecessary portion of the quantized digital signal through the A / D converter 20, and the respective parts Sigma delta analogue / digital converter characterized in that it comprises a control unit (60) for controlling the timing of the. 제 1 항에 있어서, 상기 로우패스필터부(10)내에 구성되어 있는 적분기는 하나 이상의 OP앰프와, 상기 OP앰프의 노이즈 및 오프셋 에러를 분산 및 제거하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 시그마 델타 아날로그/디지탈 변환기.The sigma delta analogue of claim 1, wherein the integrator configured in the low pass filter unit 10 includes one or more OP amplifiers and means for distributing and eliminating noise and offset errors of the OP amplifiers. / Digital converter. 제 1 항에 있어서, 상기 로우패스필터부(10)내에 구성되어 있는 적분기는 피드백 콘덴서(C3)를 갖는 OP앰프(A1)를 구비하여, 상기 피드백 콘덴서(C3)는 비반전입력단자(+)가 접지된 상기 OP앰프(A1)의 출력단자(OUT) 및 그의 반전입력단자(-) 사이에 스위치(S3)를 통하여 연결되어 있고, 스위치드 콘덴서(C1)의 일측단자는 아날로그 입력(IN)이 일측단자로 인가되는 스위치(S1)의 타측단자 및 일측단자가 접지된 스위치(S4)의 타측단자와 연결됨과 동시에 콘덴서(C2)를 통하여 상기 OP앰프(A1)의비반전입력단자(-)에 연결되어 있고, 상기 스위치드 콘덴서(C1)와 콘덴서(C2)의 접속점에는 일측단자가 접지된 스위치(S5)의 타측단자에 연결됨과 동시에 스위치(S2)를 통하여 상기 피드백 콘덴서(C3)에 연결되게 구성되는 것을 특징으로 하는 시그마 델타 아날로그/디지탈 변환기.The integrator configured in the low pass filter unit 10 includes an OP amplifier A1 having a feedback capacitor C3, and the feedback capacitor C3 has a non-inverting input terminal (+). Is connected between the output terminal (OUT) of the OP amplifier (A1) and its inverting input terminal (-) through ground (S3), and one terminal of the switched capacitor (C1) is connected to the analog input (IN). The other terminal and one terminal of the switch S1 applied as one terminal are connected to the other terminal of the grounded switch S4 and simultaneously connected to the non-inverting input terminal (-) of the OP amplifier A1 through the capacitor C2. At one connection terminal of the switched capacitor C1 and the capacitor C2, one terminal is connected to the other terminal of the grounded switch S5 and is connected to the feedback capacitor C3 through the switch S2. Sigma delta analogue / digital converter, characterized in that.
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