WO2004062108A1 - Analog/digital converter and electronic circuit - Google Patents
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- H03M1/164—Conversion in steps with each step involving the same or a different conversion means and delivering more than one bit with scale factor modification, i.e. by changing the amplification between the steps the steps being performed sequentially in series-connected stages
- H03M1/167—Conversion in steps with each step involving the same or a different conversion means and delivering more than one bit with scale factor modification, i.e. by changing the amplification between the steps the steps being performed sequentially in series-connected stages all stages comprising simultaneous converters
Definitions
- the present invention relates to a pipelined analog-to-digital converter (ADC) for converting an analog signal into a digital signal in a plurality of stages and an electronic circuit.
- ADC analog-to-digital converter
- an image display device such as a liquid crystal display (LCD) or a plasma display panel (PDP) that receives a digital image signal as input is increasing year by year.
- LCD liquid crystal display
- PDP plasma display panel
- high-precision and high-speed operation is also required for an image ADC for converting an analog image signal into a digital image signal.
- a flash ADC that uses a basic configuration to compare the input voltage with multiple reference voltages generated by a resistor ladder to determine the value of the input voltage is used.
- the flash ADC is configured in two stages, and the input voltage value is obtained by finely dividing one section of the reference voltage in the first stage ADC in the subsequent ADC.
- Type ADC has been developed. Also, a pipelined ADC that performs the same operation as the two-step ADC in many stages has been put into practical use.
- Figure 29 shows the operating principle of the pipeline ADC.
- the pipelined ADC first, in the first stage, The voltage of an analog input signal having a dynamic range is classified into one of a plurality of voltage ranges, and the corresponding voltage range is expanded. Further, in the next stage, the voltage of the analog input signal in the expanded voltage range is classified into one of a plurality of voltage ranges, and the corresponding voltage range is expanded. By repeating this operation, high-precision AZD conversion can be realized.
- Figure 30 shows the circuit configuration for one stage of a conventional pipelined AD.
- the A / D converter A / D converts the analog input signal V IN of the corresponding stage and outputs conversion data D OUT , and the conversion data D output from the ADC 201.
- a digital-to-analog converter (DAC) 202 that converts UT to DZA, a sample-and-hold circuit 203 that samples and holds an analog input signal, and an analog input signal that is held in the sample-and-hold circuit 203 D
- a subtractor 204 for calculating a difference from the analog signal output from AC 202, and an analog output signal V that is a residual signal of the stage by widening the difference obtained by subtractor 204.
- an amplifier 205 for outputting UT .
- FIG. 31 shows the overall configuration of a conventional pipelined ADC.
- This pipeline ADC has five stages as shown in FIG.
- stage 1 generates the conversion data on the MSB side
- stage 5 generates the conversion data on the LSB side.
- the converted data output from stage 1 to stage 5 is delayed by delay elements 2 11 to 2 15 having delay times T (1) to T (5), respectively, and the output timing is adjusted.
- the converted data output from the delay elements 211 to 215 are added by the adders 221 to 224 to obtain a final digital output signal.
- each stage can be configured with a small-scale circuit and high-speed operation can be realized.
- high-precision A / D conversion cannot be realized.
- the possible causes of the AZD conversion error are as follows.
- the circuit for one stage shown in FIG. 30 will be described.
- a variation force S of a resistor or a capacitor used for generating an analog signal may cause an error in A / D conversion.
- Such a variation in the passive element causes an error in the output voltage of the DAC and affects an analog signal output to the next stage, thereby causing an error in the AZD conversion result.
- the amplifier 205 is generally configured by an operational amplifier that performs negative feedback using a passive element.
- the AZD conversion error is caused by the variation of the passive element that determines the gain or the gain error caused by the finite open loop gain of the operational amplifier used for the amplifier.
- Figure 32 shows the effect of an error in the DAC output voltage on the input / output characteristics of one stage of the pipeline ADC.
- Fig. 32 (a) shows the input / output characteristics of one stage of a pipelined AD with no error in the DAC.
- Fig. 32 (b) shows the error in the DAC.
- FIG. 4 is a diagram showing input / output characteristics of one stage of a pipeline type ADC having the above-mentioned configuration. On the horizontal axis, the analog input voltage V! N , and the vertical axis represents the output voltage V OUT . V REF and one V REF are reference potentials at both ends. Thus, if an error occurs in the DAC in one stage of the pipeline type ADC, an error occurs in the output to the next stage.
- Figure 33 shows the effect of the gain error of the amplifier on the input / output characteristics of the pipeline ADC stage.
- Figure 33 (a) shows the input / output characteristics of one stage of a pipelined ADC with no amplifier gain error.
- Figure 33 (b) shows the amplifier with gain error.
- pipeline FIG. 7 is a diagram showing input / output characteristics of one stage of a type ADC. The horizontal axis is the analog input voltage V IN , and the vertical axis is the output voltage V. Takes UT .
- ] ⁇ ] ⁇ and- 11] ⁇ are reference potentials at both ends which are the reference of the conversion range of the A / D conversion.
- JP-A-11-274 927 describes that capacitor mismatch, capacitor non-linearity, amplifier gain, and amplifier non-linearity can be corrected.
- a digital self-calibration scheme for a possible pipelined ADC is disclosed.
- the circuit scale increases because an operation is performed on the output of each stage after that stage in order to correct an error of a certain stage.
- U.S. Pat. No. 6,384,757 discloses a calibration method and apparatus using a DAC for calibration, which determines an error in the output voltage of the DAC in each stage of the pipeline type ADC. Is disclosed. In this method, multiple stages of calibration are performed using one calibration-dedicated DAC, which increases the accuracy and circuit scale required for the DAC. Disclosure of the invention In view of the above, it is an object of the present invention to provide a comparatively simple circuit configuration that can reduce the error in the output voltage of the digital Z analog conversion circuit and the gain error in the amplifier in at least one stage of the pipeline ADC. It is an object of the present invention to provide an analog / digital converter and an electronic circuit that can correct the above.
- an analog-to-digital converter includes: a stage that receives an analog input signal, performs analog / digital conversion of the analog input signal, and outputs converted data and a residual signal; A timing adjustment circuit that adjusts the timing by giving each output conversion data a delay of an appropriate number of cycles, a DAC error correction circuit that corrects the output voltage of digital analog conversion in the stage, and an amplifier in the stage A gain error correction circuit that corrects the gain error of the DAC, and a digital Z analog conversion output voltage error and gain error are calculated based on the digital output signal output from the gain error correction circuit, and the DAC error correction is performed.
- Error correction data that supplies the error correction data to the circuit and the gain error correction circuit It includes a generation circuit and a calibration control circuit that outputs a calibration control signal to control the calibration operation and supplies a DAC control signal to the stage.
- the error of the output voltage of the digital / analog conversion circuit of the stage and the error of the gain of the amplifier are corrected, thereby achieving high conversion accuracy and low power consumption.
- An analog digital converter can be realized.
- FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a pipeline ADC as an analog / digital converter according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of an error correction data generation circuit, a DAC error correction circuit, and a gain error correction circuit in the pipelined ADC of FIG.
- FIG. 3 is a block diagram showing another configuration example of the pipeline ADC.
- FIG. 4 is a diagram illustrating a method of approximation calculation in the gain error correction operation circuit.
- FIG. 5 is a diagram showing simplification of calculation in the DAC error correction arithmetic circuit.
- FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of each of stage 1 to stage (N-1) of the pipeline type ADC shown in FIG.
- FIG. 7 is a diagram showing a specific circuit example used for each of the stage 1 to the stage (N-1) of the pipeline type ADC shown in FIG.
- FIG. 8 is a diagram showing another circuit used in any one of the stages 1 to (N-1) of the pipeline type ADC.
- FIG. 9 is a diagram showing another example of a circuit used in any one of the stages 1 to (N-1) of the pipeline ADC.
- FIG. 10 is a diagram showing still another example of a circuit used in any one of the stages 1 to (N-1) of the pipeline ADC.
- Figure 1 1 is a diagram showing a wire carrier calibration control signal and the switch control signal S E ⁇ Pi S 2 of the waveform at the time of non-calibration.
- Figure 1 2 is a diagram in which the stage showing the wire carrier calibration control signal and Suitsuchi control signal S ⁇ Pi S 2 of the waveform at if that is the target of Canon calibration.
- FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a stage having no calibration function of the pipeline type ADC shown in FIG.
- Figure 14 shows the configuration of the final stage of the pipelined ADC shown in Figure 1.
- FIG. 15 is a diagram showing another configuration used for each of the stage 1 to the stage (N-1) having the calibration function of the pipeline type ADC shown in FIG.
- FIG. 16 is a diagram showing a specific circuit example of the stage of the pipeline type ADC shown in FIG.
- FIG. 17 is a diagram illustrating a circuit example of a stage in which the configuration of the switched capacitor circuit is different from that of FIG. .
- Figure 18 is a diagram showing the case where there is an error with respect to the actual DAC output voltage V 3 ′ output S and the ideal DAC output voltage v 3 .
- FIG. 19 is a diagram showing the effect of the output voltage error of the DAC 63 on the input / output characteristics of the stage and the A / D conversion result.
- FIG. 20 is a diagram illustrating a configuration example of a switched capacitor circuit.
- ⁇ Figure 21 shows the effect of gain error on A / D conversion results.
- FIG. 22 is a diagram illustrating a method (first half) of a calibration method for a pipeline ADC according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 23 is a diagram showing a second half of the pipeline-type ADC calibration method according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 24 is a diagram illustrating a more accurate calibration method (first half) of the pipeline ADC according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 25 is a diagram illustrating a more accurate calibration method (second half) of the pipeline ADC according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 26 is a diagram for describing a method of AZD conversion during the calibration operation.
- FIG. 27 is a diagram for describing a method of A / D conversion during normal operation.
- FIG. 28 is a diagram for explaining a procedure of error correction in the pipeline ADC according to the present embodiment.
- FIG. 29 is a diagram illustrating the operation principle of the pipeline ADC.
- FIG. 30 is a diagram showing a circuit configuration for one stage of a conventional pipelined ADC.
- FIG. 31 is a diagram showing the overall configuration of a conventional pipelined ADC.
- FIG. 32 is a diagram illustrating the effect of an error in the output voltage of the DAC on the AZD conversion characteristics of the pipeline ADC.
- FIG. 33 is a diagram showing the effect of the gain error of the amplifier on the input / output characteristics of the stage of the pipeline ADC.
- FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a pipeline ADC as an analog Z-to-digital converter according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the pipeline ADC has stages 1 to N for performing A / D conversion.
- the first stage 1 is supplied from the other circuit receives the analog input signal V E N (1), which was converted A / D, conversion data D. Outputs UT (1) and residual signal V IN (2).
- the next stage 2 receives the residual signal V IN (2) of the previous stage as an analog input signal, converts it to AZD, converts the converted data D OUT (2) and the residual signal V IN (3). Is output.
- the same operation is performed in the following stages. However, the last stage N converts the residual signal V IN (N) of the previous stage into an analog input signal. A / D converted and converted data D. Output only UT (N).
- this ADC adjusts the timing by giving the appropriate number of clock cycle delays to the conversion data D OUT (1) to D OUT (N-1) output from stage 1 to stage (N-1).
- Timing adjustment circuit 10 DAC error correction circuit 20 that corrects DAC output voltage errors in stage 1 to stage (N-1), and amplifier gain in stage 1 to stage (N-1)
- the DAC error and the gain error are calculated based on the digital output signal output from the gain error correction circuit 30 and the gain error correction circuit 30 which corrects the error, and the DAC error and the gain error correction circuit 30 are respectively calculated.
- Error correction data generation circuit 40 that supplies error correction data, and outputs a calibration control signal to control the calibration operation and DAC control for each stage.
- a wire carrier calibration control circuit 50 supplies the No..
- DAC error correction circuit 20 D AC error correction data DE (1 that put on the stage 1 stage (N- 1), k J ⁇ DE (N- 1, k N - DAC error correction data for storing J Memory 21 and (ki... k N — are variables) and conversion data D OUT (1) to D.
- DAC error correction data DE (1, D OUT ) corresponding to the conversion data value from UT (N-1) (1)) to DE (N-1, D. UT (N-1)) are subtracted respectively, and the converted data D l OUT (1) to D l OUT (N-1) corrected for the DAC error are output.
- (N-1) DAC error correction arithmetic circuits 22 the DAC error correction data memory 21 is provided in stages 1 to (N-1). It is composed of a plurality of memories for storing DAC error correction data corresponding to each DAC output value.
- the gain error correction circuit 30 is connected between stage 1 and stage (N-1). (N-1) gain error correction data memories 31 (1) that respectively store gain error correction data GE (1) to GE (N-1) to correct the gain error of the amplifier 1) gain error correction arithmetic circuits 3 2
- the i-th adder converts the conversion data D3 output from the i-th gain error correction operation circuit. Conversion data D1 to UT (i + 1). UT (i) is added and the conversion data D 2 OUT
- the error correction data generation circuit 40 includes a DAC error correction data generation circuit 41 and a gain error correction data generation circuit 42.
- the DAC error correction data generation circuit 41 calculates the DAC error in the stage based on the digital output signal D 2 ⁇ (1) of the AZD converter, and converts the data for correcting the DAC error into DAC error data. Output to the correction circuit 20.
- the gain error correction data generation circuit 42 calculates the gain error of the amplifier based on the digital output signal D 20 UT (1) of the AZD converter, and outputs data for correcting the gain error to the gain error correction circuit 3. Output to 0.
- the pipeline type ADC described above includes a plurality of stages, a timing adjustment circuit 10, a DAC error correction circuit 20, and a gain error correction circuit 30, and includes a data generation circuit 40 for error correction and a calibration.
- the control circuit 50 may be incorporated in arithmetic and control means connected to the outside of the ADC to constitute an electronic circuit as a whole.
- Fig. 2 shows the configuration of the error correction data generation circuit, DAC error correction circuit, and gain error correction circuit.
- the influence of noise can be reduced by arranging averaging circuits 43 and 44 on the input side or output side of the error correction data generation circuit.
- averaging circuit 43 placed on the input side, the measurement value D 2 generated in the A / D converter.
- the error correction data averaging circuit 44 disposed on the output side averages the error correction data output by the gain error correction data generation circuit or DAC error correction data generation circuit.
- the influence of noise during calibration can be reduced. According to this method, since only the error correction data is averaged, the amount of memory required for averaging can be reduced.
- Multiplexers 23 and 34 are placed at the inputs of the DAC error correction arithmetic circuit 22 and the gain error correction arithmetic circuit 32 of each stage, respectively, so that the correction result is equivalent to the case where no correction is applied. Input of appropriate data for correction.
- This configuration has the advantage that, when recalibrating the calibrated device, the calibration can be executed while the error correction data is held in the memory.
- This configuration is effective, for example, in reducing the amount of memory when averaging the calibration results using the calibration results stored in the error correction data memory.
- the stage output D OUT is set to 0 so that the stage output is not added to the calculation result at the time of calibration. For example, when stage k is calibrating, output D of stage 1 to stage k. Assuming that UT (k) is 0, depending on the stages after stage k + 1 Only the A / D conversion result is sent to the error correction data generation circuit. With this configuration, the A / D conversion results D 2 up to and after each stage during calibration. Wiring for connecting ⁇ ⁇ to the error correction data generation circuit can be reduced.
- FIG. 3 is a block diagram showing another configuration example of the pipeline ADC.
- this pipeline type ADC has stages 1 to 10 for performing A / D conversion, and only stage 1 of these stages has a calibration function.
- Stage 1 with the calibration function consists of the stage with the calibration function of the pipelined ADC shown in Figure 1 as shown in Figure 10 or Figure 10 or Figure 16 to Figure 17 from Figure 16
- Each of stages 2 to 9 without calibration function is composed of the stage circuit of Fig. 13 or other general pipeline type ADC, and the final stage 10 is shown in Fig. 14 It consists of the circuit as shown.
- the gain error correction circuit 30 includes a gain error correction data memory 31 for storing gain error correction data GE (1) for correcting a gain error in the stage 1, and a gain error correction arithmetic circuit 32. And a plurality of adders 33 for adding the AZD conversion result of each stage.
- the eighth adder is the conversion data D2 for stage 9 and later.
- the converted data D of stage 8 is obtained at ⁇ (9). UT (8) is added, and converted data D 2 ⁇ (8) after stage 8 is output.
- the seventh adder converts the stage 7 conversion data D 2 OUT (8) to the stage 7 conversion data D 2 OUT (8).
- UT (7) is added, and the converted data D2 after stage 7 is added.
- ⁇ (7) is output.
- the gain error correction arithmetic circuit 32 corrects the gain error by correcting the gain error by using the gain correction data GE (1) of stage 1 for the converted data D 2 OUT (2) after stage 2.
- the converted data D3 ⁇ (2) from the stage 2 onward is output.
- the first adder adds the conversion data D l OUT (1) of stage 1 to the conversion data D 3 ⁇ (2) of stage 2 and after, which has corrected the gain error, and A / D conversion result D 2 ⁇ (1) is output.
- the circuit scale can be reduced without lowering the conversion accuracy of the pipelined ADC as a whole.
- the operation in gain error correction can be replaced by multiplication instead of division. .
- the power consumption and the area can be reduced by using the approximate calculation and replacing the divider 35 with the multiplier 36.
- the operation can be decomposed into addition and multiplication.
- the error between A ′ and A is small, the value of ⁇ m A is small, and the circuit scale of the multiplier 36 having a large area and large power consumption can be suppressed.
- the area and power consumption can be further reduced by using the multiplier 37 and the adder 38 to correct the gain error.
- Figure 5 shows the simplification of calculations in the DAC error correction arithmetic circuit.
- the DAC error correction circuit the DAC error is corrected by adding the DAC error correction data and the AZD conversion result of the stage. If the error occurring in the DAC is considered to be small, the value of the DAC error correction data DE (X) is small, and only affects the lower bits of the final A / D conversion result. Absent.
- the AZD conversion result of the stage affects only the upper bits of the entire A / D conversion result. Therefore, in the first stage of the pipeline ADC, the subtracter 39 for subtracting the A / D conversion result of the stage from the DAC error correction data in the DAC error correction arithmetic circuit can be omitted.
- FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of each of the stages 1 to (N-1) of the pipeline type ADC shown in FIG.
- This circuit is The ADC 6 1 for outputting converted data D OUT having M bits by AZD converting an analog input signal V IN of stages, a multiplexer 6 2, D AC 63 having a conversion accuracy (M + 1) bit , A multiplexer 64, a sump-no-horno redo circuit 66, and a subtractor 6 7 for calculating the difference between the analog signal output to the sump-no-rehono-redo circuit 66 and the analog signal output from the DAC 63. And the difference obtained by the subtracter 67 is amplified by the gain A to obtain the residual signal V of the stage. And an amplifier 68 outputting as UT .
- the multiplexer 62 controls the stage to be calibrated during non-calibration or calibration. If not, the conversion data D ⁇ output from the ADC 61 is selected and output. If the stage is subject to calibration, it is output from the calibration control circuit 50. Select and output the DAC control signal.
- the DAC 63 converts the output of the multiplexer 62 from analog to digital and outputs an analog signal V DA .
- the multiplexer 64 operates according to the calibration control signal 2 output from the calibration control circuit 50 (FIG. 1). If the stage is not to be calibrated, multiplexer 64 provides analog input signal V! N is output to the sample hold circuit 66. The sample hold circuit 66 samples and holds the analog input signal V IN of the stage. If the stage is the subject of a carry-over, multiplexer 64 connects the output of DAC 63 to the input of sample-and-hold circuit 66. The sample hold circuit 66 samples the analog signal V D ⁇ output from the DAC 63 Do it.
- AD C 6 1 are the Anna port grayed input signal V t N of the stage to convert A / D, obtains the conversion data D OUT of the M bit.
- the conversion data D OUT is supplied to the DAC 63 via the multiplexer 62.
- the DAC 63 is used with the number of conversion bits of M bits, and performs D / A conversion on the conversion data D OUT of M bits output from the ADC 61 and outputs it as an analog signal V DA .
- the sample and hold circuit 6 6 receives the analog input signal V! Sample and hold N.
- the subtracter 67 obtains a difference between the analog input signal V IN held by the sample and hold circuit 66 and the analog signal V DA output from the DAC 63.
- the amplifier 68 amplifies the difference obtained by the subtractor 67 to generate a residual signal V. Output to the next stage as UT .
- ADC61 is not used because AZD conversion is not performed on the stage targeted for calibration.
- DAC 63 is used with the number of converted bits of (M + 1) bits.
- the DAC 6 performing a first D AC control signal given Ete A converter via the multiplexer 6 2, and outputs a first calibration Ana port grayed signal V D A1.
- the sample hold circuit 65 samples and holds the output V DA of the DAC 63.
- the second D which is obtained by adding or subtracting the value corresponding to 1 LSB of the M + 1-bit DAC 63 to the first DAC control signal to the DAC 63 through the multiplexer 62
- An AC control signal is applied to perform D / A conversion, and a second calibration analog signal V DA2 is output.
- the subtracter 67 obtains the difference between the analog signal V DA1 held by the sample hold circuit 66 and the analog signal V DA2 output from the DAC 63 .
- This difference corresponds to 1/2 LSB or 1/2 LSB of M bits of the number of A / D conversion bits of the stage, and the difference is determined by the amplifier 68 in the next stage of the stage.
- the difference between the amplified analog signals indicates the difference between the output voltages of the M + 1-bit DAC 63, and the difference is measured by the ADC after the next stage of the stage. Calculate the output voltage error of D AC 63.
- this difference is amplified by the amplifier 68, and the measurement is performed using the full scale of the A / D conversion range in the next stage, so that highly accurate calibration is realized.
- the DAC error and amplifier gain error in the next stage are corrected based on the data obtained in the ADC after the next stage. .be able to.
- the ADC error after the next stage can be corrected.
- the effect on the translation results can be reduced.
- the M + 1-bit DAC 63 does not necessarily have to have the number of conversion bits of M + 1 bits, but may have any number of conversion bits larger than M bits.
- FIG. 7 is a diagram showing a specific circuit example used for each of the stage 1 to the stage (N-1) of the pipeline ADC shown in FIG. In this example, calibration is performed in each of the stages 1 to (N-1), and the number of A / D conversion bits in each stage is 2 bits.
- ADC 61 includes a plurality of analog input voltage V ⁇ N, DAC 6 3 reference potential V 2 generated at resistor ladder 72 which constitute the, V 4, V 6, V 8 Tooso respectively compared comparator 71, the first encoder 75 that calculates the AZD conversion result based on the comparison result output from the comparator 71, and the A / D conversion result calculated by the first encoder 75 is converted to binary data. And a second encoder 76.
- the DAC 63 has a resistor ladder consisting of multiple resistors connected in series.
- a resistor ladder type DAC that selects and outputs one of the potentials at the terminals of these resistors in accordance with the input data is used. Generated by dividing the reference potential + V REF and 1 V REF and the potential difference between these reference potentials by eight resistors in DAC 63. From among a total of nine potential Vi Vg of the seven potential which is, by only one of the plurality of Suitsuchi 7 3 is turned on in response to the input data, one potential is selected and V DA Is output as
- V 2 , V 4 , V 6 which are used as the reference voltage of the ADC 61.
- V 8 is output from DAC 63 and is used as the first calibration analog signal V DA1 .
- V 5 , V 7 , or V 9 are output from the DAC 63 and are used as the second calibration analog signal V DA2 .
- the manoplexer 64, the sump-no-hold circuit 66, the subtracter 67, and the amplifier 68 shown in FIG. 6 are realized by one switch capacitor circuit 80 in FIG.
- the switched capacitor circuit 80 includes an operational amplifier 81, two capacitors C1 and C2, and switches SW1 to SW2.
- the switched capacitor circuit 80 sets the reference voltages V 2 , V 4 , V 6 , and V 6 of the ADC 61 output by the DAC 63. 8 sample and hold the first calibration analog output signal V DA 3 Analog output signals V DA1 and DAC 63 output from DAC 63 used during AZD conversion V Any of V 3 , V 5 , V 7 , V 9
- the difference from the second calibration analog output signal V DA2 is amplified and output to the next stage.
- the output of the switched capacitor circuit 80 is subjected to A / D conversion in the next stage and thereafter, and the digital value of the difference between V DA2 and V DA1 is obtained. Measure the value to achieve calibration.
- the output level of the DAC used during A / D conversion is V 3 , V 5 , V 5 7, one of the V 9 and first Canon Ribureshiyo analog signal emissions, either a second calibration of the AD C 6 1 reference voltage V 2, V 4, V 6 , V 8
- V 3 the output level of the DAC used during A / D conversion
- V 4 the output level of the AD C 6 1 reference voltage
- V 8 the output level of the DAC used during A / D conversion
- V 2 V 4
- V 6 , V 8 It is also possible to measure the voltage value between each level output by DAC as an analog signal for analog.
- the voltage value output from the switch capacitor circuit 80 is inverted with reference to the analog ground level. Inverting and non-inverting enable measurement at different voltage levels, and averaging the measured values when inverting and when not inverting allows for the measurement of A / D conversion errors after the next stage. The effect on the result of the application can be reduced.
- the present embodiment as an analog circuit, calibration of a pipelined ADC becomes possible only by adding one bit to the DAC of the stage.
- the only cost required to increase the DAC conversion accuracy by 1 bit is the switch, which is less hardware than a method in which a calibration DAC is placed outside the stage. Less increase.
- the DAC to be measured generates the calibration voltage itself. Therefore, there is no characteristic difference between DACs, which is problematic in a configuration in which another calibration DAC is arranged outside the stage.
- the reference voltage of the comparator is used as an analog signal for calibration at the time of calibration, calibration is performed in consideration of the influence of the error of the reference voltage of the comparator.
- FIG. 8 is a diagram showing another circuit used in any of the stages 1 to (N-1) of the pipeline type ADC.
- the ADC 61, the DAC 63, and the switched capacitor circuit 80 have a differential configuration, and perform differential input / output. In other respects, it is the same as the circuit described above.
- the ADC 61 receives the outputs of the differential comparators 71 operating on differential inputs, the first encoder 75 operating on the outputs of these comparators, and the first encoder 75. And a second encoder 76 and operable.
- the first encoder 75 and the second encoder 76 perform the same operation as the first encoder 75 and the second encoder 76 in one embodiment.
- the DAC 63 two switches are connected to the connection point between two adjacent resistors in the resistance ladder 72 or the connection point between the reference potential and the resistance, and supplied from the multiplexer 62. Based on these- By selectively turning on / off the switch 73, a pair of output voltages V DA and V DA are generated.
- the switched capacitor circuit 80 includes two sets of switches SW11 and SW12 of the first set, switches SW21 and SW22 of the second set, and switches SW31 and SW32 of the third set. And the differential input / output type operational amplifier 8 1.
- Switch-capacitor circuit 8 0, the analog input signal V IN ⁇ Pi - and V IN, the output voltage of the D AC 6 3 V DA and - based on the V DA, switching operation, the sample-and-hold operation, a subtraction process, amplification And the residual signal V. UT and one V. Differential output of UT .
- each circuit in a differential configuration the influence of noise can be reduced by forming each circuit in a differential configuration.
- the number of passive elements increases less than when using a switch capacitor type DAC with a differential configuration.
- FIG. 9 is a diagram showing another example of a circuit used in any one of the stages 1 to (N-1) of the pipeline ADC. This circuit has a differential configuration like the circuit of FIG. 8, but the number of switches used for the DAC 63 and the switched capacitor circuit 80 is reduced.
- switch SW 2 1 between the reference potential V 5 ⁇ switches SW 1 capacitor C 1 which are connected to one of the four switches and switch-capacitor circuit 8 0 flanked each V 9 is
- the switch SW31 is connected between the four switches connected to the reference potential VVS and the capacitor C1 connected to the switch SW11 of the switched capacitor circuit 80.
- V 5 ⁇ V 4 single flanked respectively 9 switches the switch-capacitor circuit 8 0 of switch SW1 2 connected to the Capacity
- a switch SW22 is connected between the switch SW22 and the capacitor C1 connected to the switch SW12 of the switched capacitor circuit 80 and four switches respectively adjacent to the reference potential Vi Vs. Switch SW32 is connected between them.
- the switches SW21, SW22, SW31, and SW32 are shared between the DAC 130 and the switched capacitor circuit 80, so that the number of switches is reduced as a whole and the DAC 63 The time until the output stabilizes can be shortened.
- FIG. 10 is a diagram showing still another example of a circuit used in any one of the stages 1 to (N-1) of the pipeline ADC. This circuit also has a differential configuration similar to the circuit of FIG. 8, but the number of switches included in the DAC 63 is reduced.
- the data output from the multiplexer 62 is supplied to the switch control circuit 100 instead of the DAC 63.
- the switch control circuit 100 outputs a switch control signal S for controlling the switches SW 11 and SW 12 in the switched capacitor circuit 80 based on the calibration control signal and the data output from the multiplexer 62. And outputs switch control signals S2-S10 for controlling the switches SW21-SW101 and SW22-SW102 in the DAC 63.
- Switch control circuit 1 0 therefore the calibration control signal, the switch control signals S i and S 2 is supplied to the switch SW1 and SW2, for controlling these switches.
- Figure 11 shows the calibration control signal and the switch control signals S and S 2 during normal operation.
- FIG. 12 shows the waveforms of the calibration control signal and the switch control signals S i and S 2 when the stage is a target of calibration.
- the switches SW1 and SW2 are controlled.
- the sampling analog output VDA1 and VDA2 of the DAC 63 are sampled and held at the time of sampling and holding.
- the switches SW1 and SW2 are controlled so that they are sequentially input to the switch capacitor circuit 80.
- the calibration may be performed in at least one of the stages 1 to (N-1) of the pipeline ADC. In that case, the calibration function can be omitted in other stages.
- FIG. 14 is a diagram showing an example of a circuit used in the final stage of the pipeline ADC shown in FIG.
- This circuit consists of a 2-bit flash ADC 61.
- the reference potential + V REF and ⁇ V REF, and the three potentials generated by dividing the potential difference between these reference potentials by four resistors a total of five potentials VV 3 , V 5 , V 7 , and V 9 are generated.
- the ADC 61 has a plurality of comparators 91 that compare the analog input voltage V IN with the potentials V 3 , V 5 , V 7 , and V 9 , respectively, and a comparison result output from these comparators.
- an encoder 95 for obtaining an AZD conversion result based on the data and outputting the result as binary data.
- FIG. 15 shows another example of a circuit used for each of the stage 1 to the stage (N-1) having the calibration function of the pipeline type ADC shown in FIG.
- This circuit converts the analog input signal V IN of the corresponding stage into an AZD and has converted data D having M bits.
- ADC 61 outputting UT , multiplexer 62, first DAC 63 having M conversion bits, and second DAC 63 having M conversion bits 5, a multiplexer 64, a sample-and-hold circuit 66, and a subtractor 67 for calculating the difference between the analog signal held in the sample-and-hold circuit 66 and the analog signal output from the DAC 63.
- an amplifier 68 that amplifies the difference obtained by the subtracter 67 with a gain A and outputs the result as a residual signal VOUT of the stage.
- the ADC 61 performs AZD conversion on the analog input signal V IN of the relevant stage to obtain M-bit conversion data D OUT .
- the UT is supplied to the first DAC 63 via the multiplexer 62.
- the first DAC 63 is the conversion data D output from the ADC 61.
- DZA converts D ⁇ and outputs analog signal V DA1 .
- the sample hold circuit 66 samples and holds the analog input signal V j N of the stage.
- the subtracter 67 obtains a difference between the analog input signal V IN held by the sample and hold circuit 66 and the analog signal V DA1 output from the first DAC 63 .
- the amplifier 68 amplifies the difference obtained by the subtractor 67 and generates a residual signal V. Next stay as UT Output to the printer.
- the DAC control signal 2 is supplied to the second DAC 65.
- the second DAC 65 converts the DAC control signal 2 into a DZA signal, and outputs a calibration analog signal V DA2 .
- Multiplexer 64 connects the output of the second DAC 65 to the input of the sample and hold circuit.
- the sample hold circuit 66 samples and holds the calibration analog signal V DA2 output from the second DAC 65.
- the DAC control signal 1 is supplied to the first DAC 63 via the multiplexer 62.
- the first DAC 63 converts the DAC control signal 1 into a DZA signal, and outputs a calibration analog signal V DA1 .
- the subtracter 67 obtains the difference between the calibration analog signal V DA2 held by the sample hold circuit 66 and the calibration analog signal V DA1 output from the first DAC 63.
- the amplifier 68 amplifies the difference obtained by the subtractor 67 and generates a residual signal V. Output to the next stage as UT .
- the second DAC 65 need not necessarily have the number of conversion bits of M bits, but may have any number of conversion bits of M bits or more than M bits.
- FIG. 16 is a diagram showing a specific circuit example of the stage of the pipeline type ADC shown in FIG.
- the circuit in this stage uses the analog input signal M-bit ADC 61 for A / D conversion of N , M-bit DAC 65, M-bit DAC 63, multiplexer 64, sample-and-hold circuit 66, and subtractor in Figure 15 It comprises a switch capacitor circuit 110 having the functions of an amplifier 67 and an amplifier 68, two encoders 77 and 78, a manoplexer 79, and a switch control circuit 100.
- the M-bit DAC 65 selects one of the resistor ladders 72 consisting of multiple resistors connected in series and one of the potentials at the terminals of these resistors in response to the DAC control signal 2. And a switch 73 for output.
- the reference potential + V REF and -V REF and the seven potentials generated by dividing the potential difference between these reference potentials by eight resistors are used.
- the potential V 2 , V 4 , V 6 , or V 8 of one of the plurality of switches 73 is turned on in response to the DAC control signal 2, and the analog signal for calibration is turned on.
- AD C 6 1 includes an analog input voltage V t N, DAC.6 5 reference voltage V 2 generated at resistor ladder 7 2 constituting the, V 4, V 6, V 8 Tooso respectively compared A plurality of comparators 71, an encoder 77 for obtaining A / D conversion results based on the comparison results output from these comparators 71, and a switch capacitor circuit 11 1 for comparing the comparison results output from the comparator 71. And an encoder 78 for converting the data into data for controlling the function of the DAC included in 0. In AD C 6 1, by utilizing the potential V 2, V 4, V 6 , V 8 of the potential resistance ladder 7 2 to share with DAC 6 5 outputs, AZD conversion.
- the DAC 63 shown in FIG. 15, the multiplexer 64, the sample-and-hold circuit 66, the subtractor 67, and the amplifier 68 are connected to one switch.
- Realized by the capacitor circuit 110 I have.
- the switch capacitor circuit 110 includes an operational amplifier 111, a plurality of capacitors 112, and a switch 113.
- the switch carrier circuit 110 receives the analog input signal V! N is sampled and held, the analog input signal V IN and the DAC function of the switched capacitor circuit 110 are generated, and the potentials generated by the resistance ladder 72 of the DAC 65, V 3 , V 5 , V 7 amplifies the difference between the output voltage V DA1 of DAC 6 5 corresponding to one of V 9, to force out it to the next stage as the residual signal V OUT.
- the switch capacitor circuit 110 When the stage is to be calibrated, the switch capacitor circuit 110 outputs the calibration analog signal V DA2 output from the DAC 65 based on the DAC control signal 2. Sample hold, this calibration analog signal V DA2 and the calibration capacitor analog signal V DA1 generated by the DAC function of the switch capacitor circuit 110 that operates by inputting the DAC control signal 1 And amplifies the difference and outputs it to the next stage.
- FIG. 17 is a diagram illustrating a circuit example of a stage in which the configuration of the switched capacitor circuit is different from that of FIG.
- the circuit in this stage consists of an M-bit ADC 61 that performs A / D conversion of the input signal, an M-bit DAC 65, an M-bit DAC 63 and a multiplexer 64 shown in Figure 15. It comprises a switch capacitor circuit 110 having the functions of a sample-and-hold circuit 66, a subtractor 67 and an amplifier 68.
- the number of capacitors 1 1 and 2 used for the switched capacitor circuit 110 increases, but the advantage that the analog ground level is not required for the input is provided. Having.
- FIG. 18 shows a case in which there is an error with respect to the actual output voltage V 3 ′ of the DAC and the ideal output voltage V 3 of the DAC. V 3, - causing an error of V x) - V x) one (V 3.
- FIG. 19 shows the effect of an error in the output voltage of the DAC 63 on the input / output characteristics of the stage and the A / D conversion result.
- the horizontal axis shows the voltage of the analog input signal
- the vertical axis shows the voltage of the residual signal and the output code of ADC, respectively.
- the residual signal V. UT (i) should change between one VREF (i + 1) force and VREF (i + 1), but due to the error of DAC 63, A (i) ⁇ (V 3 '-V -A (i) ⁇ (V 3 -VJ). This causes the ADC output, which will be obtained from the next stage onward, to have an error E 1 Occurs.
- E 1 AD ⁇ A (i). ⁇ (V 3 ,-V x ) ⁇
- AD ⁇ V ⁇ means the value represented by the data obtained by A / D converting the voltage V output to the next stage.
- FIG. 20 shows a configuration example of the above-described switch capacitor circuit.
- This switched capacitor circuit alternately inputs an analog input signal V IN and an output voltage V DA of D AC, and generates an output voltage V OUT represented by the following equation.
- V OUT C 1 / C 2 (V IN -V DA )
- the capacitance of the capacitor becomes C 1 ′ and C 2 ′ due to variations
- Figure 21 shows the effect of gain error on A / D conversion results.
- the horizontal axis shows the voltage of the analog input signal
- the vertical axis shows the voltage of the residual signal and the output code of ADC.
- FIG. 22 a pipeline type ADC calibration method included in the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 22 and 23.
- FIG. 22 a pipeline type ADC calibration method included in the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 22 and 23.
- FIG. 22 shows an example of a procedure of a calibration method for a pipeline ADC.
- an initial setting is performed in step S11.
- i i ⁇ N
- Step S 1 2 at stage i the (M + 1) D AC output voltage having a conversion accuracy of bits set to V 2 k, sampling the voltage by sweep rate Tchitokyapa Sita circuit.
- Step S 13 smell Then, set the output voltage of the DAC to V 2 k — i and input it to the switched capacitor circuit.
- Step S 1 4 the output voltage of the switch-capacitor circuit A (i) ⁇ - a (V 2 k! V 2 k _) as a result of AZD converted by AD C in the subsequent stage, AD ⁇ A (i) - - obtaining (V 2 k V 2 k _ 1) ⁇ .
- AD ⁇ V ⁇ means the value represented by the data obtained by AZD converting the voltage V output to the next stage.
- step S 1 5 at stage i the (M + 1) D AC output voltage having a conversion accuracy of bits set to V 2 k, sampling the voltage by switch preparative capacity Sita circuit.
- step S16 the output voltage of the DAC is set to V2k + 1 and input to the switched capacitor circuit.
- Step S 1 switch preparative output voltage A (i) ⁇ capacitor circuits - as a result of the A / D conversion (V 2 k V 2 k + 1) of the subsequent stage AD C, AD ⁇ A ( i) ⁇ (V 2 k -V 2 k + 1 ) ⁇ .
- step S20 it is determined whether or not all the resistance measurements have been completed. If the measurement of all the resistances has not been completed, in step S21, the setting for measuring the next resistance is made, and the value of k is incremented. After that, the process proceeds to step S12. On the other hand, when the measurement of all the resistances is completed, the process proceeds to step S22 in FIG.
- step S22 from the sum ⁇ S UBj obtained in step S19 and its ideal value (design value), the stage i and the stage (i The gain error correction data GE (i) between the data and (+1) is obtained by the gain error correction data generation circuit and stored in the gain error correction data memory.
- step S23 the calculation of the DAC error correction data is initialized, and k is set to l.
- step S24 a value corresponding to the digital value of the DAC output GE (i) ⁇ S UB from the product of the sum of the output voltage steps of the DAC AC SUB j and the data GE (i) for gain error correction. j is calculated in the DAC error correction data generation circuit.
- step S 2 5 a digital value of digital value GE (i) ⁇ S UB 5 and an ideal DAC output of the DAC output, D in the AC error correction data generating circuit, the output D of the AD C at stage i
- O UT (i) (k + 1) that is, when DAC output is V 2 k + 1
- DAC error correction data DE (i, k + 1) is calculated, and DAC error is calculated.
- the data is stored in the correction data memory.
- step S26 it is determined whether or not calculation of all correction data has been completed. If calculation of all correction data has not been completed, the process proceeds to step S27, where the settings for calculating the next DAC error correction data are made, and the value of k is incremented. Then, the process proceeds to step S24. On the other hand, when the calculation of all the data for correction is completed, the calibration ends.
- step S 3 After the initial setting was carried out in step S 1 1, in step S 3 1, at stage i the (M + 1) D AC output voltage having a conversion accuracy of bits in V 2 k This voltage is sampled by the switched capacitor circuit. In step S32, the output voltage of the DAC is set to V 2 k and input to the switched capacitor circuit. .
- step S 3 switch-capacitor circuit Me output voltage A (i) ⁇ - as a result of AZD converted by AD C of (V 2 k V 2 k _ x) stage (i + 1), AD ⁇ A (i) ⁇ (V 2 k _V 2 k ⁇ is obtained.
- step S34 the output voltage of the DAC is set to V 2 k in stage i, and this voltage is sampled by the switched capacitor circuit.
- step S35 the output voltage of the DAC is set to V2k + 1 and input to the switched capacitor circuit.
- step S 3 6 switch preparative output voltage A (i) ⁇ capacitor circuits - as a result of A / D conversion in the AD C of (V 2 k V 2 k + 1) stage (i + 1), AD obtain ⁇ a (i) ⁇ (V 2 k -V 2 k + 1) ⁇ .
- step S38 the output voltage of the DAC is set to V 2 k in stage i, and this voltage is sampled by a switched capacitor circuit.
- step S39 the output voltage of the DAC is set to V 2 k and input to the switched capacitor circuit.
- step S 40 the output voltage A (i) ⁇ a switch-capacitor circuit - as a result of A / D conversion in the AD C of (V 2 k one V 2 k) stage (i + 1), AD ⁇ A obtaining a - (V 2 k V 2 k _ x) ⁇ (i) ⁇ .
- step S41 the output voltage of DAC is set to V2k + 1 in stage i, and this voltage is sampled by a switched capacitor circuit.
- Step S 4 2 and set the D AC output voltage V 2 k, and inputs the switch-capacitor circuit. .
- Step S 4 switch-capacitor circuit of the output voltage A (i) ⁇ - as a result of A / D conversion in the ADC (V 2 k + 1 V 2 k) stage (i + 1), AD ⁇ A (i) ⁇ (V 2 k + 1 -V 2 k ) ⁇ '.
- step S20 it is determined whether or not all the resistance measurements have been completed.
- the following steps are the same as those shown in FIGS. 22 and 23.
- the calibration error caused by the device variation of the ADC after the next stage is reduced by averaging the results obtained from two measurements with different procedures. be able to.
- a method of AZD conversion during the calibration operation will be described with reference to FIG.
- step S51 when A / D conversion is started, in step S51, the DAC of stage i to be calibrated is controlled by the calibration control circuit, and the (M + 1) -bit The output voltage V of stage i by amplifying the potential difference between two output voltages in DAC with conversion accuracy. Output as UT (i) and perform AZD conversion sequentially from stage (i + 1).
- step S52 a desired delay is given to the conversion data D OUT (i) of each stage by the digital delay circuit 10 shown in FIG.
- UT (i) is output to a DAC error correction circuit 20 for a stage having a calibration function, and is output to a gain error correction circuit 30 for a stage without a calibration function.
- step S53 conversion data D is obtained for stage i having a calibration function.
- the DAC error correction data DE (i, D OUT (i)) corresponding to UT (i) is output from the DAC error correction data memory to the DAC error correction arithmetic circuit 22 of the DAC error correction circuit 20. . This operation is not performed for the stage without calibration function.
- step S54 for the stage i having the calibration function, the DAC error correction arithmetic circuit of the DAC error correction circuit obtains conversion data D1OUT (i) of the stage in which the DAC error has been corrected, Output to the gain error correction circuit 30. This operation is not performed for the stage without the calibration function.
- step S55 for the stage i having the calibration function, the stage from the stage N to the stage Using the conversion data D 2 OUT (i + 1) up to (i + 1) and the gain error correction data GE (i) output from the gain error correction data memory, a gain error correction arithmetic circuit Conversion data D3 from stage N to stage (i + 1) with the gain error corrected by correcting the gain error.
- UT (i + 1) GE (i) XD2 OUT (i + 1) is obtained. This operation is not performed for the stage without calibration function.
- step S56 conversion data D3 from stage N to stage (i + 1) with the gain error corrected for stage i having a calibration function.
- step S57 it is determined whether addition of the conversion data has been completed for all stages. If the addition of the converted data has not been completed, the process proceeds to step S55. On the other hand, when the conversion data addition is completed for all stages, the A / D conversion ends.
- each of stage 1 to stage (N-1) has a calibration function.
- step S61 When A / D conversion starts, in step S61, the pipeline type Input analog signal V IN (1) to ADC and start A / D conversion in each stage sequentially.
- step S62 the conversion data D OUT (i) of each stage is given a desired delay by the timing adjustment circuit 10 shown in FIG. 1 and is output to the DAC error correction circuit 20.
- the DAC error correction data DE (i, D. UT (i)) corresponding to UT (i) is output to the DAC error correction operation circuit 22 of the DAC error correction circuit 20.
- step S65 conversion data D2 from stage N to stage (i + 1) in order from the stage on the LSB side.
- step S66 conversion data D3 from stage N to stage (i + 1) from which the gain error has been corrected. Stage i after correcting the DAC error in UT (i + 1).
- step S67 add conversion data for all stages Is determined. If the conversion data addition has not been completed, the process moves to step S65. On the other hand, when the conversion data addition is completed for all stages, the A / D conversion ends. 'Next, a procedure of error correction in the pipeline ADC according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 28 shows the relationship between the analog input signal, the residual signal, and the ADC output.
- an analog / digital conversion circuit having a conversion accuracy of M bits and a digital node having a conversion accuracy higher than M bits are provided.
- an analog conversion circuit or a plurality of M-bit digital Z-to-analog conversion circuits the output voltage error of the digital-to-analog conversion circuit and the amplifier, etc., at the relevant stage can be realized with a relatively simple circuit configuration. Can be corrected.
- the present invention can be used in a pipeline type analog Z-to-digital converter and an electronic circuit that convert an analog signal into a digital signal in a plurality of stages.
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Abstract
A pipeline analog/digital converter having a relatively simple circuit structure. The pipeline ADC (analog/digital converter) comprises a plurality of stages. The error of the output voltage of the digital/analog converting circuit of at least one of the stages and the gain error of the amplifier of the stage can be corrected. The analog/digital converter has a stage for A/D converting an analog input signal and outputting the converted data and a residual signal, a timing adjusting circuit (10) for giving a delay to the converted data, a DAC error correcting circuit (20) for correcting the error of the output voltage of the D/A conversion at the stage, a gain error correcting circuit (30) for correcting the gain error of the amplifier of the stage, an error correction data generating circuit (40) for calculating the error of the output voltage of the D/A conversion and the gain error by using the digital output signal outputted from the gain error correcting circuit (30) and supplying the errors to a DAC error correcting circuit and a gain error correction circuit, and a calibration control circuit (50) for supplying a DAC control signal to the stage.
Description
アナログ/ディジタル変換器及び電子回路 Analog / digital converter and electronic circuit
技術分野 Technical field
本発明は、 複数のステージに分けてアナログ信号をディジタル信号に 変換するパイプライン型のアナ明ログ/ディジタル変換器 (AD C) 及び 電子回路に関する。 食 The present invention relates to a pipelined analog-to-digital converter (ADC) for converting an analog signal into a digital signal in a plurality of stages and an electronic circuit. Food
背景技術 . Background art.
近年においては、 L CD (Liquid Crystal Display:液晶ディスプレ ィ) 、 又は、 PD P (Plasma Display Panel: プラズマ 'ディスプレイ •パネル) 等のディジタルの画像信号を入力とする画像表示装置の解像 度が年々向上している。 それに伴い、 アナログ画像信号をディジタル画 像信号に変換する画像用 AD C等においても、 高精度かつ高速な動作が 要求されている。 In recent years, the resolution of an image display device such as a liquid crystal display (LCD) or a plasma display panel (PDP) that receives a digital image signal as input is increasing year by year. Has improved. Accordingly, high-precision and high-speed operation is also required for an image ADC for converting an analog image signal into a digital image signal.
基本的な構成の AD Cとしては、 入力電圧を抵抗ラダーによって発生 した複数の参照電圧と比較することにより入力電圧の値を求めるフラッ シュ型 AD Cが用いられている。 高精度の AD Cを実現するために、 フ ラッシュ型 AD Cを 2段構成とし、 初段の AD Cにおける参照電圧の 1 区分を後段の A D Cにおいて細かく区分して入力電圧の値を求める 2ス テツプ型 AD Cが開発されている。 また、 2ステップ型 AD Cと同様の 動作を多数のステージにおいて行うパイプライン型 AD Cも実用化され ている。 A flash ADC that uses a basic configuration to compare the input voltage with multiple reference voltages generated by a resistor ladder to determine the value of the input voltage is used. In order to achieve high-precision ADC, the flash ADC is configured in two stages, and the input voltage value is obtained by finely dividing one section of the reference voltage in the first stage ADC in the subsequent ADC. Type ADC has been developed. Also, a pipelined ADC that performs the same operation as the two-step ADC in many stages has been put into practical use.
図 2 9に、 パイプライン型 AD Cの動作原理を示す。 図 2 9に示すよ うに、 パイプライン型 AD Cは、 最初のステージにおいて、 所定のダイ
ナミックレンジを有するアナログ入力信号の電圧を複数の電圧範囲の内 のいずれかに分類し、 該当する電圧範囲を拡大する。 さらに、 次のステ ージにおいて、 拡大された電圧範囲におけるアナログ入力信号の電圧を 複数の電圧範囲の内のいずれかに分類し、 該当する電圧範囲を拡大する。 この動作を繰り返して行うことにより、 高い精度の AZD変換を実現で きる。 Figure 29 shows the operating principle of the pipeline ADC. As shown in Figure 29, the pipelined ADC first, in the first stage, The voltage of an analog input signal having a dynamic range is classified into one of a plurality of voltage ranges, and the corresponding voltage range is expanded. Further, in the next stage, the voltage of the analog input signal in the expanded voltage range is classified into one of a plurality of voltage ranges, and the corresponding voltage range is expanded. By repeating this operation, high-precision AZD conversion can be realized.
図 3 0に、 従来のパイプライン型 AD の 1ステージ分の回路構成を 示す。 このステージは、 当該ステージのアナログ入力信号 V I Nを A/ D変換して変換データ DOUTを出力する AD C 20 1 と、 ADC 20 1 から出力される変換データ D。UTを DZ A変換するディジタル/アナ口 グ変換器 (DAC) 20 2と、 アナログ入力信号をサンプルホールドす るサンプルホールド回路 20 3と、 サンプルホールド回路 20 3におい てホールドされているアナログ入力信号と D AC 20 2から出力される アナログ信号との差を求める減算器 204と、 減算器 204によって求 められた差を增幅して当該ステージの残差信号であるアナログ出力信号 V。UTを出力する増幅器 20 5とを含んでいる。 Figure 30 shows the circuit configuration for one stage of a conventional pipelined AD. In this stage, the A / D converter A / D converts the analog input signal V IN of the corresponding stage and outputs conversion data D OUT , and the conversion data D output from the ADC 201. A digital-to-analog converter (DAC) 202 that converts UT to DZA, a sample-and-hold circuit 203 that samples and holds an analog input signal, and an analog input signal that is held in the sample-and-hold circuit 203 D A subtractor 204 for calculating a difference from the analog signal output from AC 202, and an analog output signal V that is a residual signal of the stage by widening the difference obtained by subtractor 204. And an amplifier 205 for outputting UT .
図 3 1に、 従来のパイプライン型 AD Cの全体構成を示す。 このパイ プライン型 AD Cは、 図 24に示すようなステージを 5つ有している。 ここで、 ステージ 1が MS B側の変換データを生成し、 ステージ 5が L S B側の変換データを生成する。 ステージ 1〜ステージ 5から出力され る変換データは、 遅延時間 T ( 1) 〜T (5) を有する遅延素.子 2 1 1 〜 2 1 5によってそれぞれ遅延され、 出カタイミングが調整される。 遅 延素子 2 1 1〜2 1 5から出力される変換データは、 加算器 22 1〜 2 24によって加算され、 最終的なディジタル出力信号が得られる。 この ようなパイプライン構成をとることにより、 各ステージを小規模な回路 で構成すると共に、 高速な動作を実現できる。
しかしな ら、 パイプライン型 AD Cの各ステージにおいて変換誤差 が発生すると、 高精度な A/D変換を実現することができない。 AZD 変換の誤差の発生原因としては、 次のことが考えられる。 図 30に示す 1ステージ分の回路について説明すると、 DAC 20 2において、 アナ 口グ信号を生成するために用いられる抵抗又はキャパシタのばらつき力 S、 A/D変換の誤差の発生原因となる。 このような受動素子がばらつくこ とにより、 D ACの出力電圧に誤差が発生し、 次のステージに出力され るアナログ信号に影響を与えるため、 AZD変換結果に誤差が発生する。 増幅器 20 5は、 一般的に、 受動素子を用いて負帰還をかけたォペア ンプによって構成される。 増幅器 20 5においては、 ゲインを決定する 受動素子のばらつきや増幅器に用いるオペアンプのオープンループゲイ ンが有限であることにより発生するゲインの誤差が、 AZD変換の誤差 の発生原因となる。 Figure 31 shows the overall configuration of a conventional pipelined ADC. This pipeline ADC has five stages as shown in FIG. Here, stage 1 generates the conversion data on the MSB side, and stage 5 generates the conversion data on the LSB side. The converted data output from stage 1 to stage 5 is delayed by delay elements 2 11 to 2 15 having delay times T (1) to T (5), respectively, and the output timing is adjusted. The converted data output from the delay elements 211 to 215 are added by the adders 221 to 224 to obtain a final digital output signal. By adopting such a pipeline configuration, each stage can be configured with a small-scale circuit and high-speed operation can be realized. However, if a conversion error occurs in each stage of the pipeline ADC, high-precision A / D conversion cannot be realized. The possible causes of the AZD conversion error are as follows. The circuit for one stage shown in FIG. 30 will be described. In the DAC 202, a variation force S of a resistor or a capacitor used for generating an analog signal may cause an error in A / D conversion. Such a variation in the passive element causes an error in the output voltage of the DAC and affects an analog signal output to the next stage, thereby causing an error in the AZD conversion result. The amplifier 205 is generally configured by an operational amplifier that performs negative feedback using a passive element. In the amplifier 205, the AZD conversion error is caused by the variation of the passive element that determines the gain or the gain error caused by the finite open loop gain of the operational amplifier used for the amplifier.
図 3 2に、 D ACの出力電圧の誤差がパイプライン型 AD Cの 1つの ステージの入出力特性に及ぼす影響を示す。 図 3 2の (a) は、 DAC に誤差が発生していないパイプライン型 ADじの 1つのステージの入出 力特性を示す図であり、 図 3 2の (b) は、 D ACに誤差を持つパイプ ライン型 AD Cの 1つのステージの入出力特性を示す図である。 横軸に アナログ入力電圧 V! Nをと り、 縦軸に出力電圧 VOUTをとつている。 なお、 VREF及び一 VREFは、 両端の参照電位である。 このように、 パ ィプライン型 AD Cの 1つのステージにおいて DACに誤差が発生する と、 次のステージへの出力に誤差が生じる。 Figure 32 shows the effect of an error in the DAC output voltage on the input / output characteristics of one stage of the pipeline ADC. Fig. 32 (a) shows the input / output characteristics of one stage of a pipelined AD with no error in the DAC. Fig. 32 (b) shows the error in the DAC. FIG. 4 is a diagram showing input / output characteristics of one stage of a pipeline type ADC having the above-mentioned configuration. On the horizontal axis, the analog input voltage V! N , and the vertical axis represents the output voltage V OUT . V REF and one V REF are reference potentials at both ends. Thus, if an error occurs in the DAC in one stage of the pipeline type ADC, an error occurs in the output to the next stage.
図 3 3に、 増幅器のゲイン誤差がパイプライン型 AD Cのステージの 入出力特性に及ぼす影響を示す。 図 3 3の (a) は、 増幅器のゲインに 誤差が無いパイプライン型 AD Cの 1つのステージの入出力特性を示す 図であり、 図 3 3の (b) は、 増幅器にゲイン誤差を持つパイプライン
型 AD Cの 1つのステージの入出力特性を示す図である。 横軸にアナ口 グ入力電圧 V I Nをと り、 縦軸に出力電圧 V。UTをとつている。 なお、 ]¾]^及ぴー¥11]^は、 A/D変換の変換範囲の基準となる両端の参照 電位である。 このように、 パイプライン型 ADCの 1つのステージにお いて増幅器にゲイン誤差が発生すると、 特定のコードが出力されないミ スコードが発生したり、 AZD変換特性の非線形性が増大したりする。 ところで、 米国特許第 5, 63 5, 9 3 7号には、 高速かつ高精度の パイプライン型マルチステージ AD Cが開示されている。 特許文献 1に よれば、 第 1ステージにおける D ACの出力電圧の誤差と増幅器のゲイ ン誤差とが、 ディジタル的に補正される。 しかしながら、 ゲイン誤差の 捕正が、 減算器のみを用いて行われるため、 AD C全体としてのゲイ'ン の誤差が残ってしまう。 Figure 33 shows the effect of the gain error of the amplifier on the input / output characteristics of the pipeline ADC stage. Figure 33 (a) shows the input / output characteristics of one stage of a pipelined ADC with no amplifier gain error. Figure 33 (b) shows the amplifier with gain error. pipeline FIG. 7 is a diagram showing input / output characteristics of one stage of a type ADC. The horizontal axis is the analog input voltage V IN , and the vertical axis is the output voltage V. Takes UT . Here,]ぴ] ^ and- 11] ^ are reference potentials at both ends which are the reference of the conversion range of the A / D conversion. As described above, when a gain error occurs in an amplifier in one stage of a pipelined ADC, a miss code in which a specific code is not output occurs, and the nonlinearity of the AZD conversion characteristic increases. By the way, US Pat. No. 5,635,933 discloses a high-speed and high-precision pipelined multistage ADC. According to Patent Document 1, the error of the output voltage of the DAC in the first stage and the gain error of the amplifier are digitally corrected. However, since the correction of the gain error is performed using only the subtractor, the gain error of the ADC as a whole remains.
また、 日本国特許出願公開公報 J P - A- 1 1 - 2 74 9 2 7には、 キャパシタの不整合、 キャパシタの非線形性、 増幅器のゲイン、 及ぴ、 增幅器の非線形性を補正することができるパィプライン型 ADCのため のディジタル自己較正方式が開示されている。 しかしながら、 この較正 方式は、 あるステージの誤差の補正のために、 そのステージ以降の各ス テージの出力に演算を施すため回路規模が増加する。 In addition, Japanese Patent Application Publication JP-A-11-274 927 describes that capacitor mismatch, capacitor non-linearity, amplifier gain, and amplifier non-linearity can be corrected. A digital self-calibration scheme for a possible pipelined ADC is disclosed. However, in this calibration method, the circuit scale increases because an operation is performed on the output of each stage after that stage in order to correct an error of a certain stage.
さらに、 米国特許第 6, 3 84, 7 5 7号には、 パイプライン型 AD Cの各ステージにおける D ACの出力電圧の誤差を求めるキヤリプレー シヨン用の D ACを用いたキヤリブレーション方法及び装置が開示され ている。 この方式では、 1個のキャリブレーション専用の D ACを用い て複数のステージのキヤリプレーシヨンを行うため、 DACに求められ る精度と回路規模が増加する。 発明の開示
そこで、 上記の点に鑑み、 本発明の目的は、 比較的簡単な回路構成に よって、 パイプライン型 A D Cの少なく とも 1つのステージにおけるデ ィジタル Zアナログ変換回路の出力電圧の誤差及び増幅器のゲイン誤差 を補正できるアナログ/ディジタル変換器及び電子回路を提供すること である。 Further, U.S. Pat. No. 6,384,757 discloses a calibration method and apparatus using a DAC for calibration, which determines an error in the output voltage of the DAC in each stage of the pipeline type ADC. Is disclosed. In this method, multiple stages of calibration are performed using one calibration-dedicated DAC, which increases the accuracy and circuit scale required for the DAC. Disclosure of the invention In view of the above, it is an object of the present invention to provide a comparatively simple circuit configuration that can reduce the error in the output voltage of the digital Z analog conversion circuit and the gain error in the amplifier in at least one stage of the pipeline ADC. It is an object of the present invention to provide an analog / digital converter and an electronic circuit that can correct the above.
以上の課題を解決するため、 本発明に係るアナログノディジタル変換 器は、 アナログ入力信号を入力し、 これをアナログ/ディジダル変換し て、 変換データ及ぴ残差信号を出力するステージと、 ステージから出力 される変換データにそれぞれ適切なサイクル数の遅延を与えてタイミン グを調整するタイミング調整回路と、 ステージにおけるディジタルノア ナログ変換の出力電圧の誤差を補正する D A C誤差補正回路と、 ステー ジにおける増幅器のゲイン誤差を補正するゲイン誤差補正回路と、 ゲイ ン誤差補正回路から出力されるディ.ジタル出力信号に基づいてディジタ ル Zアナログ変換の出力電圧の誤差及びゲイン誤差を計算し、 D A C誤 差補正回路及びゲイン誤差捕正回路にそれぞれの誤差捕正用データを供 給する誤差補正用データ生成回路と、 キヤリプレーショ ン制御信号を出 力してキヤリブレーション動作を制御すると共に、 ステージに D A C制 御信号を供給するキヤリプレーシヨ ン制御回路とを備える。 In order to solve the above problems, an analog-to-digital converter according to the present invention includes: a stage that receives an analog input signal, performs analog / digital conversion of the analog input signal, and outputs converted data and a residual signal; A timing adjustment circuit that adjusts the timing by giving each output conversion data a delay of an appropriate number of cycles, a DAC error correction circuit that corrects the output voltage of digital analog conversion in the stage, and an amplifier in the stage A gain error correction circuit that corrects the gain error of the DAC, and a digital Z analog conversion output voltage error and gain error are calculated based on the digital output signal output from the gain error correction circuit, and the DAC error correction is performed. Error correction data that supplies the error correction data to the circuit and the gain error correction circuit It includes a generation circuit and a calibration control circuit that outputs a calibration control signal to control the calibration operation and supplies a DAC control signal to the stage.
本発明によれば、 比較的簡単な回路の追加によって、 ステージのディ ジタル/ アナログ変換回路の出力電圧の誤差、 及び、 増幅器のゲイン誤 差を補正して、 高い変換精度と低い消費電力を持つアナログ ディジタ ル変換器を実現することができる。 図面の簡単な説明 According to the present invention, by adding a relatively simple circuit, the error of the output voltage of the digital / analog conversion circuit of the stage and the error of the gain of the amplifier are corrected, thereby achieving high conversion accuracy and low power consumption. An analog digital converter can be realized. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1は、 本発明の一実施形態に係るアナログ/ディジタル変換器とし てパイプライン型 A D Cの構成を示すブロック図である。
図 2は、 図 1のパイプライン型 AD Cにおける誤差捕正用データ生成 回路、 D AC誤差補正回路、 及び、 ゲイン誤差補正回路の構成例を示す 図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a pipeline ADC as an analog / digital converter according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of an error correction data generation circuit, a DAC error correction circuit, and a gain error correction circuit in the pipelined ADC of FIG.
図 3は、 パイプライン型 AD Cの他の構成例を示すプロック図である。 図 4は、 ゲイン誤差捕正用演算回路における近似計算の方法を示す図 である。 FIG. 3 is a block diagram showing another configuration example of the pipeline ADC. FIG. 4 is a diagram illustrating a method of approximation calculation in the gain error correction operation circuit.
図 5は、 D AC誤差補正用演算回路における計算の簡略化について示 す図である。 FIG. 5 is a diagram showing simplification of calculation in the DAC error correction arithmetic circuit.
図 6は、 図 1に示すパイプライン型 AD Cのステージ 1〜ステージ. (N— 1 ) の各々の構成を示すブロック図である。 FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of each of stage 1 to stage (N-1) of the pipeline type ADC shown in FIG.
図 7は、 図 1に示すパイプライン型 AD Cのステージ 1〜ステージ (N— 1 ) の各々に用いられる具体的な回路例を示す図である。 FIG. 7 is a diagram showing a specific circuit example used for each of the stage 1 to the stage (N-1) of the pipeline type ADC shown in FIG.
図 8は、 パイプライン型 AD Cのステージ 1〜ステージ (N— 1 ) の いずれかに用いられる他の回路を示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing another circuit used in any one of the stages 1 to (N-1) of the pipeline type ADC.
図 9は、 パイプライン型 AD Cのステージ 1〜ステージ (N— 1 ) の いずれかに用いられる他の回路例を示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing another example of a circuit used in any one of the stages 1 to (N-1) of the pipeline ADC.
図 1 0は、 パイプライン型 AD Cのステージ 1〜ステージ (N— 1 ) のいずれかに用いられるさらに他の回路例を示す図である。 FIG. 10 is a diagram showing still another example of a circuit used in any one of the stages 1 to (N-1) of the pipeline ADC.
図 1 1は、 非キャリブレーション時におけるキヤリブレーション制御 信号とスィッチ制御信号 Sェ及ぴ S 2の波形を示す図である。 Figure 1 1 is a diagram showing a wire carrier calibration control signal and the switch control signal S E及Pi S 2 of the waveform at the time of non-calibration.
図 1 2は、 当該ステージがキヤリブレーションの対象となっている場 合におけるキヤリブレーション制御信号とスィツチ制御信号 S 及ぴ S 2の波形を示す図である。 Figure 1 2 is a diagram in which the stage showing the wire carrier calibration control signal and Suitsuchi control signal S及Pi S 2 of the waveform at if that is the target of Canon calibration.
図 1 3は、 図 1に示すパイプライン型 AD Cのキヤリブレーション機 能を有さないステージの構成を示す図である。 FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a stage having no calibration function of the pipeline type ADC shown in FIG.
図 1 4は、 図 1に示すパイプライン型 AD Cの最終ステージの構成を
示す図である。 Figure 14 shows the configuration of the final stage of the pipelined ADC shown in Figure 1. FIG.
図 1 5は、 図 1に示すパイプライン型 AD Cのキヤリプレーション機 能を有するステージ 1〜ステージ (N— 1) の各々に用いられる別の構 成を示す図である。 FIG. 15 is a diagram showing another configuration used for each of the stage 1 to the stage (N-1) having the calibration function of the pipeline type ADC shown in FIG.
図 1 6は、 図 1 5に示すパイプライン型 AD Cのステージの具体的な 回路例を示す図である。 FIG. 16 is a diagram showing a specific circuit example of the stage of the pipeline type ADC shown in FIG.
図 1 7は、 図 1 6とスィッチトキャパシタ回路の構成が異なるステー ジの回路例を示す図である。 . FIG. 17 is a diagram illustrating a circuit example of a stage in which the configuration of the switched capacitor circuit is different from that of FIG. .
図 1 8は、 実際の D ACの出力電圧 V3' 力 S、 理想的な DACの出力 電圧 v3に対して誤差を有する場合を示す図である.。 Figure 18 is a diagram showing the case where there is an error with respect to the actual DAC output voltage V 3 ′ output S and the ideal DAC output voltage v 3 .
図 1 9は、 DAC 6 3の出力電圧の誤差がステージの入出力特性およ び A/D変換結果に及ぼす影響を示す図である。 FIG. 19 is a diagram showing the effect of the output voltage error of the DAC 63 on the input / output characteristics of the stage and the A / D conversion result.
図 20は、 スィッチトキャパシタ回路の構成例を示す図である。 ■ 図 2 1は、 ゲイン誤差が A/D変換結果に及ぼす影響を示す図である。 図 22は、 本発明の一実施形態に係るパイプライン型 AD Cのキヤリ ブレーシヨン方法 (前半) を示す図である。 FIG. 20 is a diagram illustrating a configuration example of a switched capacitor circuit. ■ Figure 21 shows the effect of gain error on A / D conversion results. FIG. 22 is a diagram illustrating a method (first half) of a calibration method for a pipeline ADC according to an embodiment of the present invention.
図 23は、 本発明の 実施形態に係るパイプライン型 AD Cのキヤリ ブレーシヨン方法 (後半) を示す図である。 FIG. 23 is a diagram showing a second half of the pipeline-type ADC calibration method according to the embodiment of the present invention.
図 24は、 本発明の一実施形態に係るパイプライン型 ADCのさらに 精度の高いキャリブレーショ ン方法 (前半) を示す図である。 FIG. 24 is a diagram illustrating a more accurate calibration method (first half) of the pipeline ADC according to the embodiment of the present invention.
図 25は、 本発明の一実施形態に係るパイプライン型 AD Cのさらに 精度の高いキャ リブレーショ ン方法 (後半) を示す図である。 FIG. 25 is a diagram illustrating a more accurate calibration method (second half) of the pipeline ADC according to the embodiment of the present invention.
図 26は、 キヤリプレーション動作中における AZD変換の方法につ いて説明するための図である。 FIG. 26 is a diagram for describing a method of AZD conversion during the calibration operation.
図 27は、 通常動作中における A/D変換の方法について説明するた めの図である。
図 28は、 本実施形態に係るパイプライン型 AD Cにおける誤差補正 の手順について説明するための図である。 FIG. 27 is a diagram for describing a method of A / D conversion during normal operation. FIG. 28 is a diagram for explaining a procedure of error correction in the pipeline ADC according to the present embodiment.
図 2 9は、 パイプライン型 AD Cの動作原理を示す図である。 FIG. 29 is a diagram illustrating the operation principle of the pipeline ADC.
図 30は、 従来のパイプライン型 ADCの 1ステージ分の回路構成を 示す図である。 FIG. 30 is a diagram showing a circuit configuration for one stage of a conventional pipelined ADC.
図 3 1は、 従来のパイプライン型 AD Cの全体構成を示す図である。 図 3 2は、 D A Cの出力電圧の誤差がパイプライン型 AD Cの AZD 変換特性に及ぼす影響を示す図である。 FIG. 31 is a diagram showing the overall configuration of a conventional pipelined ADC. FIG. 32 is a diagram illustrating the effect of an error in the output voltage of the DAC on the AZD conversion characteristics of the pipeline ADC.
図 3 3は、 増幅器のゲイン誤差がパイプライン型 AD Cのステージの 入出力特性に及ぼす影響を示す図である。 発明を実施するための最良の形態 FIG. 33 is a diagram showing the effect of the gain error of the amplifier on the input / output characteristics of the stage of the pipeline ADC. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下、 本発明を実施するための最良の形態について、 図面を参照しな がら詳しく説明する。 なお、 同一の構成要素には同一の参照番号を付し て、 その説明を省略する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
図 1は、 本発明の一実施形態に係るアナログ Zディジタル変換器とし てパイプライン型 AD Cの構成を示すブロック図である。 図 1に示すよ うに、 このパイプライン型 AD Cは、 A/D変換を行うステージ 1〜ス テージ Nを有している。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a pipeline ADC as an analog Z-to-digital converter according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the pipeline ADC has stages 1 to N for performing A / D conversion.
最初のステージ 1は、 他の回路から供給されるアナログ入力信号 Vェ N ( 1 ) を入力し、 これを A/D変換して、 変換データ D。UT ( 1 ) 及 ぴ残差信号 V I N (2) を出力する。 次のステージ 2は、 前のステージ の残差信号 V I N (2) をアナログ入力信号として入力し、 これを AZ D変換して、 変換データ DOUT (2) 及び残差信号 VI N ( 3) を出力 する。 以下のステージにおいても、 同様の動作を行う。 ただし、 最後の ステージ Nは、 前のステージの残差信号 V I N (N) をアナログ入力信
号として入力し、 これを A//D変換して、,変換データ D。UT (N) のみ を出力する。 The first stage 1 is supplied from the other circuit receives the analog input signal V E N (1), which was converted A / D, conversion data D. Outputs UT (1) and residual signal V IN (2). The next stage 2 receives the residual signal V IN (2) of the previous stage as an analog input signal, converts it to AZD, converts the converted data D OUT (2) and the residual signal V IN (3). Is output. The same operation is performed in the following stages. However, the last stage N converts the residual signal V IN (N) of the previous stage into an analog input signal. A / D converted and converted data D. Output only UT (N).
さらに、 この ADCは、 ステージ 1〜ステージ (N— 1 ) から出力さ れる変換データ DOUT ( 1 ) 〜DOUT (N— 1) にそれぞれ適切なクロ ックサイクル数の遅延を与えてタイミングを調整するタイミング調整回 路 1 0と、 ステージ 1〜ステージ (N— 1) における DACの出力電圧 の誤差を補正する D AC誤差捕正回路 2 0 と、 ステージ 1〜ステージ (N— 1 ) における増幅器のゲイン誤差を補正するゲイン誤差補正回路 30と、 ゲイン誤差補正回路 3 0から出力されるディジタル出力信号に 基づいて DAC誤差及びゲイン誤差を計算し、 DAC誤差補正回路 20 及びゲイン誤差補正回路 3 0にそれぞれの誤差補正用データを供給する 誤差補正用データ生成回路 40と、 キヤリブレーション制御信号を出力 してキヤリブレーション動作を制御すると共に、 各ステージに D AC制 御信号を供給するキヤリブレーション制御回路 50とを有している。 Furthermore, this ADC adjusts the timing by giving the appropriate number of clock cycle delays to the conversion data D OUT (1) to D OUT (N-1) output from stage 1 to stage (N-1). Timing adjustment circuit 10, DAC error correction circuit 20 that corrects DAC output voltage errors in stage 1 to stage (N-1), and amplifier gain in stage 1 to stage (N-1) The DAC error and the gain error are calculated based on the digital output signal output from the gain error correction circuit 30 and the gain error correction circuit 30 which corrects the error, and the DAC error and the gain error correction circuit 30 are respectively calculated. Error correction data generation circuit 40 that supplies error correction data, and outputs a calibration control signal to control the calibration operation and DAC control for each stage. And a wire carrier calibration control circuit 50 supplies the No..
D A C誤差補正回路 20は、 ステージ 1〜ステージ (N— 1 ) におけ る D AC誤差補正用データ DE ( 1, k J 〜DE (N— 1, kN— J を記憶する D A C誤差補正用データメモリ 2 1 と ( k i… k N— は変 数) 、 変換データ DOUT ( 1 ) 〜D。UT (N- 1 ) から変換データの値 に応じた DAC誤差補正用データ DE ( 1, DOUT ( 1 ) ) 〜DE (N 一 1 , D。UT (N- 1 ) ) をそれぞれ減算して、 DAC誤差を補正した 変換データ D l OUT (1 ) 〜D l OUT (N- 1 ) を出力する (N— 1 ) 個の D AC誤差捕正用演算回路 2 2とを含んでいる。 ここで、 DAC誤 差補正用データメモリ 2 1は、 ステージ 1〜ステージ (N— 1) におけ る D ACの各出力値に対応する D AC誤差補正用データを記憶するため の、 複数のメモリによって構成される。 DAC error correction circuit 20, D AC error correction data DE (1 that put on the stage 1 stage (N- 1), k J ~DE (N- 1, k N - DAC error correction data for storing J Memory 21 and (ki… k N — are variables) and conversion data D OUT (1) to D. DAC error correction data DE (1, D OUT ) corresponding to the conversion data value from UT (N-1) (1)) to DE (N-1, D. UT (N-1)) are subtracted respectively, and the converted data D l OUT (1) to D l OUT (N-1) corrected for the DAC error are output. (N-1) DAC error correction arithmetic circuits 22. Here, the DAC error correction data memory 21 is provided in stages 1 to (N-1). It is composed of a plurality of memories for storing DAC error correction data corresponding to each DAC output value.
ゲイン誤差補正回路 3 0は、 ステージ 1〜ステージ (N— 1) におけ
る増幅器のゲイン誤差を補正するゲイン誤差捕正用データ GE (1) 〜 GE (N— 1) をそれぞれ記憶する (N— 1 ) 個のゲイン誤差補正用デ 一タメモリ 3 1 と、 (N— 1) 個のゲイン誤差補正用演算回路 3 2と、The gain error correction circuit 30 is connected between stage 1 and stage (N-1). (N-1) gain error correction data memories 31 (1) that respectively store gain error correction data GE (1) to GE (N-1) to correct the gain error of the amplifier 1) gain error correction arithmetic circuits 3 2
(N— 1 ) 個の加算器 3 '3とを含んでいる。 (N— 1) adders 3′3.
i = l〜 (N— 1 ) について、 第 i番目のゲイン誤差補正用演算回路 は、 変換データ D 2。UT ( i + 1 ) にステージ iのゲイン誤差の補正用 データ GE ( i ) を掛算もしくは近似的に掛算して、 ゲイン誤差を補正 した変換データ D 3。UT ( i + 1) を生成する。 ただし、 ステージ Nに ついては、 変換データ D 2OUT (N) =D。UT (N) とする。 For i = l to (N-1), the ith gain error correction arithmetic circuit converts the converted data D2. Conversion data D3 in which the gain error is corrected by multiplying or approximately multiplying the gain error correction data GE (i) of stage i by UT (i + 1). Generate UT (i + 1). However, for stage N, conversion data D 2 OUT (N) = D. UT (N).
また、 i = l〜 (N_ l ) について、 第 i番目の加算器は、 第 i番目 のゲイン誤差補正用演算回路から出力される変換データ D 3。UT ( i + 1 ) に変換データ D 1。UT ( i ) を加算して、 変換データ D 2 OUT For i = l to (N_l), the i-th adder converts the conversion data D3 output from the i-th gain error correction operation circuit. Conversion data D1 to UT (i + 1). UT (i) is added and the conversion data D 2 OUT
( i ) を生成する。 Generate (i).
誤差補正用データ生成回路 40は、 D AC誤差補正用データ生成回路 4 1 と、 ゲイン誤差補正用データ生成回路 4 2とを含んでいる。 DAC 誤差補正用データ生成回路 4 1は、 AZD変換器のディジタル出力信号 D 2 ουτ (1) に基づいてステージ内の DACの誤差を計算し、 DAC の誤差を補正するためのデータを D AC誤差補正回路 20に出力する。 ゲイン誤差補正用データ生成回路 42は、 AZD変換器のディジタル出 力信号 D 20UT ( 1 ) に基づいて増幅器のゲイン誤差を計算し、 ゲイン 誤差を捕正するためのデータをゲイン誤差補正回路 3 0に出力する。 上述したパイプライン型 AD Cは、 複数のステージと、 タイミング調 整回路 1 0と、 D AC誤差補正回路 20と、 ゲイン誤差補正回路 30と によって構成し、 誤差補正用データ生成回路 40とキャリブレーション 制御回路 50とは、 AD Cの外部に接続される演算 .制御手段に組み込 んで、 全体として電子回路を構成するようにしてもよい。
図 2に、 誤差補正用データ生成回路、 D A C誤差補正回路、 及び、 ゲ イン誤差補正回路の構成を示す。 図 2において、 誤差捕正用データ生成 回路の入力側もしくは出力側に平均化回路 4 3、 4 4を配置することに よりノイズの影響を低減することができる。 入力側に配置する誤差測定 結果平均化回路 4 3においては、 A / D変換器において生成される測定 値 D 2。U T ( 1 ) を平均化することにより、 キャリブレーションにおけ る測定時のノイズの影響を低減することができる。 一方、 出力側に配置 する誤差補正用データ平均化回路 4 4においては、 ゲイン誤差補正用デ ータ生成回路もしくは D A C誤差補正用データ生成回路が出力する誤差 補正用のデータを平均化することにより、 キャリブレーション時の雑音 の影響を低減することができる。 この方法によれば、 誤差補正用データ のみを平均化するため、 平均化のために必要なメモリの量を削減できる。 各ステージの D A C誤差補正用演算回路 2 2及びゲイン誤差補正用演 算回路 3 2の入力にマルチプレクサ 2 3、 3 4をそれぞれ配置して、 補 正をかけない場合と等価な補正結果となるような捕正用データを入力可 能とする。 この構成は、 キャリブレーションされたデバイスを再度キヤ リプレーションする場合に、 誤差捕正用データをメモリに保持したまま キヤリプレーションが実行可能となる利点を有する。 この構成は、 例え ば、 誤差捕正用データメモリに記憶したキヤリブレーション結果を用い てキヤリプレーション結果の平均化を行う際のメモリ量の削減に効果的 である。 The error correction data generation circuit 40 includes a DAC error correction data generation circuit 41 and a gain error correction data generation circuit 42. The DAC error correction data generation circuit 41 calculates the DAC error in the stage based on the digital output signal D 2 ουτ (1) of the AZD converter, and converts the data for correcting the DAC error into DAC error data. Output to the correction circuit 20. The gain error correction data generation circuit 42 calculates the gain error of the amplifier based on the digital output signal D 20 UT (1) of the AZD converter, and outputs data for correcting the gain error to the gain error correction circuit 3. Output to 0. The pipeline type ADC described above includes a plurality of stages, a timing adjustment circuit 10, a DAC error correction circuit 20, and a gain error correction circuit 30, and includes a data generation circuit 40 for error correction and a calibration. The control circuit 50 may be incorporated in arithmetic and control means connected to the outside of the ADC to constitute an electronic circuit as a whole. Fig. 2 shows the configuration of the error correction data generation circuit, DAC error correction circuit, and gain error correction circuit. In FIG. 2, the influence of noise can be reduced by arranging averaging circuits 43 and 44 on the input side or output side of the error correction data generation circuit. In the error measurement result averaging circuit 43 placed on the input side, the measurement value D 2 generated in the A / D converter. By averaging UT (1), the effect of noise during measurement in calibration can be reduced. On the other hand, the error correction data averaging circuit 44 disposed on the output side averages the error correction data output by the gain error correction data generation circuit or DAC error correction data generation circuit. In addition, the influence of noise during calibration can be reduced. According to this method, since only the error correction data is averaged, the amount of memory required for averaging can be reduced. Multiplexers 23 and 34 are placed at the inputs of the DAC error correction arithmetic circuit 22 and the gain error correction arithmetic circuit 32 of each stage, respectively, so that the correction result is equivalent to the case where no correction is applied. Input of appropriate data for correction. This configuration has the advantage that, when recalibrating the calibrated device, the calibration can be executed while the error correction data is held in the memory. This configuration is effective, for example, in reducing the amount of memory when averaging the calibration results using the calibration results stored in the error correction data memory.
また、 マルチプレクサ 2 4を D A C誤差補正用演算回路の入力に配置 することにより、 ステージの出力 D O U Tを 0 として、 ステージの出力が キヤリブレーション時の計算結果に加算されないようにする。 例えば、 ステージ kがキャリブレーション中の時には、 ステージ 1からステージ kの出力 D。U T ( k )を 0として、 ステージ k + 1以降のステージによる
A/D変換結果のみを誤差補正用データ生成回路に送る。 この構成によ り、 キヤリブレーション時に各ステージ以降までの A/D変換結果 D 2 。υτをそれぞれ誤差補正用データ生成回路に接続するための配線を削減 できる。 Also, by arranging the multiplexer 24 at the input of the DAC error correction arithmetic circuit, the stage output D OUT is set to 0 so that the stage output is not added to the calculation result at the time of calibration. For example, when stage k is calibrating, output D of stage 1 to stage k. Assuming that UT (k) is 0, depending on the stages after stage k + 1 Only the A / D conversion result is sent to the error correction data generation circuit. With this configuration, the A / D conversion results D 2 up to and after each stage during calibration. Wiring for connecting 配線 τ to the error correction data generation circuit can be reduced.
図 3は、 パイプライン型 AD Cの他の構成例を示すブロック図である。 図 3に示すように、 このパイプライン型 AD Cは、 A/D変換を行うス テージ 1〜ステージ 1 0を有しており、 この内のステージ 1のみがキヤ リプレーション機能を有している。 キヤリブレーション機能を有するス テージ 1は、 図 7から.図 1 0、 もしくは図 1 6から図 1 7に示すような 図 1に示すパイプライン型 ADCのキヤリブレーション機能を有するス テージで構成され、 キヤリブレーション機能を有さないステージ 2〜ス テージ 9の各々は、 図 1 3もしくはその他の一般的なパイプライン型 A D Cのステージ回路で構成され、 最終ステージ 1 0は、 図 1 4に示すよ うな回路で構成される。 FIG. 3 is a block diagram showing another configuration example of the pipeline ADC. As shown in FIG. 3, this pipeline type ADC has stages 1 to 10 for performing A / D conversion, and only stage 1 of these stages has a calibration function. . Stage 1 with the calibration function consists of the stage with the calibration function of the pipelined ADC shown in Figure 1 as shown in Figure 10 or Figure 10 or Figure 16 to Figure 17 from Figure 16 Each of stages 2 to 9 without calibration function is composed of the stage circuit of Fig. 13 or other general pipeline type ADC, and the final stage 10 is shown in Fig. 14 It consists of the circuit as shown.
D AC誤差補正用回路 20は、 ステージ 1における D AC誤差捕正用 データ DE ( l, k) ( k = 1 , 2, · · ·) をそれぞれ記憶する DA C誤差補正用データメモリ 2 1 と、 変換データ DOUT ( 1 ) から DAC 誤差補正用データ DE ( 1, k) をそれぞれ減算して、 DAC誤差を補 正した変換データ D 1 ουτ ( 1) を出力する DAC誤差捕正用演算回路 22とを含んでいる。 The DAC error correction circuit 20 includes a DAC error correction data memory 21 that stores the DAC error correction data DE (l, k) (k = 1, 2,...) In stage 1. , DAC error correction data DE (1, k) is subtracted from conversion data D OUT (1), and DAC error correction arithmetic circuit that outputs conversion data D1ουτ (1) corrected for DAC error Includes 22 and.
ゲイン誤差補正回路 3 0は、 ステージ 1におけるゲイン誤差を捕正す るゲイン誤差補正用データ GE ( 1) をそれぞれ記憶するゲイン誤差補 正用データメモリ 3 1 と、 ゲイン誤差補正用演算回路 3 2と、 各ステー ジの AZD変換結果を加算するための複数の加算器 3 3とを含んでいる。 第 9番目の加算器は、 ステージ 1 0の変換データ DOUT ( 1 0) =D 2 OU T ( 1 0) にステージ 9の変換データ DOUT (9) を加算して、 ス
テージ 9以降の変換データ D 2OUT (9) を出力する。 第 8番目の加算 器は、 ステージ 9以降の変換データ D 2。υτ (9) にステージ 8の変換 データ D。UT (8) を加算して、 ステージ 8以降の変換データ D 2 ουτ (8) を出力する。 第 7番目の加算器は、 ステージ 8以降の変換データ D 2 OUT (8) にステージ 7の変換データ D。UT (7) を加算して、 ス テージ 7以降の変換データ D 2。υτ ( 7) を出力する。 以下同様である。 ゲイン誤差補正用演算回路 3 2は、 ステージ 2以降の変換データ D 2 OUT (2) にステージ 1のゲイン補正用データ GE (1 ) を用いてゲイ ン誤差を捕正して、 ゲイン誤差を補正したステージ 2以降の変換データ D 3 ουτ (2) を出力する。 第 1番目の加算器は、 ゲイン誤差を裤正し たステージ 2以降の変換データ D 3 ουτ (2) にステージ 1の変換デー タ D l OUT ( 1 ) を加算して、. AD C全体の A/D変換結果 D 2 ουτ (1 ) を出力する。 The gain error correction circuit 30 includes a gain error correction data memory 31 for storing gain error correction data GE (1) for correcting a gain error in the stage 1, and a gain error correction arithmetic circuit 32. And a plurality of adders 33 for adding the AZD conversion result of each stage. The ninth adder adds the stage 9 conversion data D OUT (9) to the stage 10 conversion data D OUT (1 0) = D 2 OUT (10), and Outputs converted data D 2 OUT (9) for stage 9 or later. The eighth adder is the conversion data D2 for stage 9 and later. The converted data D of stage 8 is obtained at υτ (9). UT (8) is added, and converted data D 2 ουτ (8) after stage 8 is output. The seventh adder converts the stage 7 conversion data D 2 OUT (8) to the stage 7 conversion data D 2 OUT (8). UT (7) is added, and the converted data D2 after stage 7 is added. υτ (7) is output. The same applies hereinafter. The gain error correction arithmetic circuit 32 corrects the gain error by correcting the gain error by using the gain correction data GE (1) of stage 1 for the converted data D 2 OUT (2) after stage 2. The converted data D3 ουτ (2) from the stage 2 onward is output. The first adder adds the conversion data D l OUT (1) of stage 1 to the conversion data D 3 ουτ (2) of stage 2 and after, which has corrected the gain error, and A / D conversion result D 2 ουτ (1) is output.
このように、 L S Β側の 1個以上のステージにおいてキヤリブレーシ ヨンを行わなくても変換精度が低下しない場合には、 変換精度が低下し ない範囲において L S Β側のステージをキヤリプレーションを行わない 構成とすることにより、 パイプライン型 AD C全体としての変換精度を 低下させずに、 回路規模を縮小することができる。 As described above, if the conversion accuracy does not decrease without performing calibration at one or more stages on the LS Β side, the calibration on the LS Β side is not performed within the range where the conversion accuracy does not decrease. With this configuration, the circuit scale can be reduced without lowering the conversion accuracy of the pipelined ADC as a whole.
図 4にゲイン誤差補正用演算回路における近似計算の方法を示す。 ゲ イン誤差の捕正は設計上の正しいゲインを Α、 実際のゲインを Α, とす ると、 測定によって求められたゲイン誤差の補正用データ GE (X) = Α, ΖΑで AZD変換結果を除算することによって実現される。 しかし、 除算器 3 5を用いると規模が大きくなるため、 消費電力と面積が増大す る。 Fig. 4 shows the approximate calculation method in the gain error correction operation circuit. Assuming that the correct gain in design is Α and the actual gain is Α, the gain error correction data GE (X) = Α, 求 め obtained by measurement is used to correct the AZD conversion result. This is realized by division. However, when the divider 35 is used, the scale becomes large, so that the power consumption and the area increase.
通常、 ADCは、 A' と Αとの間の差が小さくなるように設計される ため、 ゲイン誤差の補正用データの逆数 1 ZG E (X) は、 A' = A
(1 +厶 A)とおく と、 1 /GE (X) = A/A' 1一 ΔΑ+ ΔΑ2— と近似することができる。 ここで、 ゲイン誤差の補正用データを G E ' (X) = 1 /G E (X) ^ 1— Δ A+ Δ A2…とすると、 ゲイン誤差の 補正における演算を、 除算から乗算に置き換えることができる。 ADC のキャリブレーションにおいては、 近似計算を用いることにより、 除算 器 3 5を乗算器 3 6に置き換えることにより、 消費電力と面積を低減で さる。 Since the ADC is usually designed so that the difference between A 'and Α is small, the reciprocal of the gain error correction data 1 ZG E (X) is A' = A If (1 + mu A), it can be approximated as 1 / GE (X) = A / A '1-one ΔΑ + ΔΑ 2 —. Here, if the gain error correction data is GE '(X) = 1 / GE (X) ^ 1— Δ A + Δ A 2 …, the operation in gain error correction can be replaced by multiplication instead of division. . In the calibration of the ADC, the power consumption and the area can be reduced by using the approximate calculation and replacing the divider 35 with the multiplier 36.
また、 ゲイン誤差の補正用データ 1-を GE'' (X) = A/A' 一 1 一 Also, the gain error correction data 1- is converted to GE '' (X) = A / A '1 1 1
4 Four
Δ Α + 'Δ Α2···とすることにより、 演算を加算と乗算に分解することが できる。 通常、 ADCにおいては A' と Aとの間の誤差が小さいため厶 Aの値も小さく、 面積と消費電力が大きい乗算器 3 6の回路規模を抑え ることができる。 この構成では、 乗算器 3 7と加算器 3 8をゲイン誤差 の補正に用いることにより、 さらに面積と消費電力を低減できる。 By setting Δ Α + 'Δ Α 2 ···, the operation can be decomposed into addition and multiplication. Usually, in the ADC, since the error between A ′ and A is small, the value of μm A is small, and the circuit scale of the multiplier 36 having a large area and large power consumption can be suppressed. In this configuration, the area and power consumption can be further reduced by using the multiplier 37 and the adder 38 to correct the gain error.
図 5に、 D AC誤差補正用演算回路における計算の簡略化について示 す。 D AC誤差補正回路においては、 D AC誤差補正用データとステー ジの AZD変換結果の加算を行うことによって D AC誤差が捕正される。 D ACで発生する誤差が小さいと考えられる場合には、 D AC誤差補正 用データ DE (X) の値が小さいため、 最終的な A/D変換結果の下位 側のビッ トにしか影響を与えない。 パイプライン型 ADCの L S B側の AZD変換結果を決定する前半のステージでは、 ステージの AZD変換 結果が A/D変換結果全体の上位側のビッ トにしか影響を与えない。 そ のため、 パイプライン AD Cの前半のステージでは、 DAC誤差補正用 演算回路において、 ステージの A/D変換結果と D AC誤差補正用デー タを減算する減算器 3 9を省略できる。 Figure 5 shows the simplification of calculations in the DAC error correction arithmetic circuit. In the DAC error correction circuit, the DAC error is corrected by adding the DAC error correction data and the AZD conversion result of the stage. If the error occurring in the DAC is considered to be small, the value of the DAC error correction data DE (X) is small, and only affects the lower bits of the final A / D conversion result. Absent. In the first stage of determining the AZD conversion result on the LSB side of the pipelined ADC, the AZD conversion result of the stage affects only the upper bits of the entire A / D conversion result. Therefore, in the first stage of the pipeline ADC, the subtracter 39 for subtracting the A / D conversion result of the stage from the DAC error correction data in the DAC error correction arithmetic circuit can be omitted.
図 6は、 図 1に示すパイプライン型 AD Cのステージ 1〜ステージ (N— 1) の各々の構成を示すブロック図である。 この回路は、 当該ス
テージのアナログ入力信号 V I Nを AZD変換して Mビッ トを有する変 換データ DOUTを出力する ADC 6 1 と、 マルチプレクサ 6 2と、 (M + 1 ) ビッ トの変換精度を有する D AC 63と、 マルチプレクサ 64と、 サンプノレホーノレド回路 6 6と、 サンプノレホーノレド回路 6 6にホーノレドさ れているアナログ信号と D A C 63から出力されるアナログ信号との差 を求める減算器 6 7と、 減算器 6 7によって求められた差をゲイン Aで 増幅して当該ステージの残差信号 V。UTとして出力する増幅器 6 8とを' 含んでいる。 FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of each of the stages 1 to (N-1) of the pipeline type ADC shown in FIG. This circuit is The ADC 6 1 for outputting converted data D OUT having M bits by AZD converting an analog input signal V IN of stages, a multiplexer 6 2, D AC 63 having a conversion accuracy (M + 1) bit , A multiplexer 64, a sump-no-horno redo circuit 66, and a subtractor 6 7 for calculating the difference between the analog signal output to the sump-no-rehono-redo circuit 66 and the analog signal output from the DAC 63. And the difference obtained by the subtracter 67 is amplified by the gain A to obtain the residual signal V of the stage. And an amplifier 68 outputting as UT .
マルチプレクサ 6 2は、 キャリブレーショ ン制御回路 50 (図 1) 力、 ら出力きれるキャリブレーショ ン制御信号 1に従って、 非キヤリブレー シヨン時、 又は、 キャリブレーション時において当該ステージがキヤリ ブレーションの対象となっていない場合には、 ADC 6 1から出力され る変換データ D ουτを選択して出力し、 当該ステージがキヤリプレーシ ョンの対象となっている場合には、 キヤリプレーション制御回路 5 0か ら出力される D AC制御信号を選択して出力する。 D AC 6 3は、 マル ' チプレクサ 6 2の出力を D/A変換して、 アナログ信号 VDAを出力す る。 According to the calibration control signal 1 that can be output from the calibration control circuit 50 (FIG. 1), the multiplexer 62 controls the stage to be calibrated during non-calibration or calibration. If not, the conversion data D ουτ output from the ADC 61 is selected and output. If the stage is subject to calibration, it is output from the calibration control circuit 50. Select and output the DAC control signal. The DAC 63 converts the output of the multiplexer 62 from analog to digital and outputs an analog signal V DA .
マルチプレクサ 64は、 キャリブレーショ ン制御回路 50 (図 1 ) ら出力されるキヤリプレーション制御信号 2に従って動作する。 当該ス テージがキャリブレーショ ンの対象となっていない場合には、 マルチプ レクサ 64はアナ口グ入力信号 V! Nをサンプルホールド回路 6 6に出 力する。 サンプルホールド回路 6 6は、 当該ステージのアナログ入力信 号 VI Nをサンプルホールドする。 当該ステージがキヤリプレーショ ン の対象となっている場合には、 マルチプレクサ 64は DAC 6 3の出力 をサンプルホールド回路 6 6の入力に接続する。 サンプルホールド回路 6 6は、 DAC 6 3から出力されるアナ口グ信号 VD Λをサンプルホー
ルドする。 The multiplexer 64 operates according to the calibration control signal 2 output from the calibration control circuit 50 (FIG. 1). If the stage is not to be calibrated, multiplexer 64 provides analog input signal V! N is output to the sample hold circuit 66. The sample hold circuit 66 samples and holds the analog input signal V IN of the stage. If the stage is the subject of a carry-over, multiplexer 64 connects the output of DAC 63 to the input of sample-and-hold circuit 66. The sample hold circuit 66 samples the analog signal V D 出力 output from the DAC 63 Do it.
ここで、 図 6に示す回路の動作について詳しく説明する。 まず、 非キ ヤリブレーション時の通常の A D変換の動作について説明する。 なお、 キャリブレーション時において当 ステージがキャリブレーションの対 象となっていない場合も、 これと同様である。 Here, the operation of the circuit shown in FIG. 6 will be described in detail. First, the normal AD conversion operation during non-calibration will be described. The same applies to the case where this stage is not subject to calibration at the time of calibration.
AD C 6 1は、 当該ステージのアナ口グ入力信号 V t Nを A/D変換 して、 Mビッ トの変換データ DOUTを求める。 変換データ DOUTは、 マ ルチプレクサ 6 2を介して D AC 6 3に供給される。 D AC 6 3は、 M ビットの変換ビッ ト数で用いられ、 A D C 6 1から出力される Mビット の変換データ DOUTを D/A変換して、 アナログ信号 VDAとして出力 する。 AD C 6 1 are the Anna port grayed input signal V t N of the stage to convert A / D, obtains the conversion data D OUT of the M bit. The conversion data D OUT is supplied to the DAC 63 via the multiplexer 62. The DAC 63 is used with the number of conversion bits of M bits, and performs D / A conversion on the conversion data D OUT of M bits output from the ADC 61 and outputs it as an analog signal V DA .
サンプルホールド回路 6 6は、 当該ステージのアナ口グ入力信号 V! Nをサンプルホールドする。 減算器 6 7は、 サンプルホールド回路 6 6 にホールドされているアナ口グ入力信号 V I Nと DAC 6 3から出力さ れるアナ口グ信号 VDAとの差を求める。 増幅器 6 8は、 減算器 6 7に よって求められた差を増幅し、 残差信号 V。UTとして次のステージに出 力する。 The sample and hold circuit 6 6 receives the analog input signal V! Sample and hold N. The subtracter 67 obtains a difference between the analog input signal V IN held by the sample and hold circuit 66 and the analog signal V DA output from the DAC 63. The amplifier 68 amplifies the difference obtained by the subtractor 67 to generate a residual signal V. Output to the next stage as UT .
次に、 キヤ リブレーショ ン時に当該ステージがキヤ リブレーショ ンの 対象となっている場合の動作について説明する。 Next, a description will be given of the operation when the stage is a target of the calibration during the calibration.
キヤリプレーションの対象となっているステージにおいては AZD変 換を行わないため、 ADC 6 1は用いない。 キャリブレーショ ン時には、 DAC 6 3は、 (M+ 1) ビッ トの変換ビッ ト数で用いられる。 まず、 DAC 6 3に、 マルチプレクサ 6 2を介して第 1の D AC制御信号を与 えて A変換を行い、 第 1のキャリブレーション用アナ口グ信号 VD A1を出力する。 サンプルホールド回路 6 5は、 DAC 6 3の出力 VDA ,をサンプルホールドする。
次に、 DAC 6 3に、 マルチプレクサ 6 2を介して、 第 1の DAC制 御信号に対して M+ 1ビッ トの DAC 6 3の 1 L S Bに相当する値を加 算もしくは減算した第 2の D AC制御信号を与えて、 D/A変換を行い、 第 2のキヤリプレーション用アナログ信号 VDA2を出力する。 減算器 6 7は、 サンプルホールド回路 6 6にホールドされているアナログ信号 V DA1と DAC 6 3から出力されるアナログ信号 VDA2との差を求める。 この差は、 当該ステージの A/D変換ビッ ト数の Mビッ トの 1 / 2 L S Bもしくは一 1 / 2 L S Bに対応しており、 この差が増幅器 68 によ つて、 当該ステージの次のステージ以降で構成される AD Cのダイナミ ックレンジのフルスケールに增幅される。 この増幅されたアナログ信号 の差は、 M+ 1 ビッ トの D AC 6 3の出力電圧間の差を示しており、 そ の差を当該ステージの次のステージ以降の AD Cで測定することにより、 D AC 6 3の出力電圧の誤差を求める。 ここで、 この差が増幅器 6 8に よって増幅され、 次のステージにおける A/D変換範囲のフルスケール を用いて測定が行われるため、 精度の高いキャリブレーションが実現さ れる。 ADC61 is not used because AZD conversion is not performed on the stage targeted for calibration. At the time of calibration, DAC 63 is used with the number of converted bits of (M + 1) bits. First, the DAC 6 3, performing a first D AC control signal given Ete A converter via the multiplexer 6 2, and outputs a first calibration Ana port grayed signal V D A1. The sample hold circuit 65 samples and holds the output V DA of the DAC 63. Next, the second D which is obtained by adding or subtracting the value corresponding to 1 LSB of the M + 1-bit DAC 63 to the first DAC control signal to the DAC 63 through the multiplexer 62 An AC control signal is applied to perform D / A conversion, and a second calibration analog signal V DA2 is output. The subtracter 67 obtains the difference between the analog signal V DA1 held by the sample hold circuit 66 and the analog signal V DA2 output from the DAC 63 . This difference corresponds to 1/2 LSB or 1/2 LSB of M bits of the number of A / D conversion bits of the stage, and the difference is determined by the amplifier 68 in the next stage of the stage. Subsequent to the full scale of the dynamic range of the ADC configured below. The difference between the amplified analog signals indicates the difference between the output voltages of the M + 1-bit DAC 63, and the difference is measured by the ADC after the next stage of the stage. Calculate the output voltage error of D AC 63. Here, this difference is amplified by the amplifier 68, and the measurement is performed using the full scale of the A / D conversion range in the next stage, so that highly accurate calibration is realized.
上記のような測定を複数の D AC制御信号について繰り返すことによ り、 次のステージ以降の AD Cにおいて得られたデータに基づいて、 当 該ステージにおける D AC誤差や増幅器のゲイン誤差を補正する.ことが できる。 By repeating the above measurement for a plurality of DAC control signals, the DAC error and amplifier gain error in the next stage are corrected based on the data obtained in the ADC after the next stage. .be able to.
さらに、 第 1及び第 2の D AC制御信号を供給する順序を変えて 2回 の測定を行い、 これらの測定値の平均を求めることにより、 次のステー ジ以降における AD Cの誤差がキヤリブレーション結果に与える影響を 低減できる。 Furthermore, by performing two measurements by changing the order in which the first and second DAC control signals are supplied, and averaging these measurements, the ADC error after the next stage can be corrected. The effect on the translation results can be reduced.
本実施形態によれば、 図 30に示した従来のパイプライン型 ADじの ステージ構成と比較して、 ステージの D ACの 1ビッ ト分とマルチプレ
クサ 2個のみを追加することによりパイプライン型 ADCのキヤリブレ ーションが実現できる。 ただし、 M+ 1ビッ トの D AC 63は、 必ずし も M+ 1ビッ トの変換ビッ ト数である必要はなく、 Mビッ トより多い変 換ビッ ト数であれば良い。 According to the present embodiment, as compared with the conventional pipelined AD-type stage configuration shown in FIG. Calibration of a pipelined ADC can be realized by adding only two cavities. However, the M + 1-bit DAC 63 does not necessarily have to have the number of conversion bits of M + 1 bits, but may have any number of conversion bits larger than M bits.
図 7は、 図 1に示すパイプライン型 AD Cのステージ 1〜ステージ (N— 1) の各々に用いられる具体的な回路例を示す図である。 この例 においては、 ステージ 1〜ステージ (N— 1) の各々においてキヤリブ レーションを行うものとし、 各ステージにおける A/D変換の変換ビッ ト数を 2ビッ トとしている。 FIG. 7 is a diagram showing a specific circuit example used for each of the stage 1 to the stage (N-1) of the pipeline ADC shown in FIG. In this example, calibration is performed in each of the stages 1 to (N-1), and the number of A / D conversion bits in each stage is 2 bits.
ADC 61は、 アナログ入力電圧 V Ϊ Nと、 DAC 6 3を構成する抵 抗ラダー 72において生成された参照電位 V2、 V4、 V6、 V8とをそ れぞれ比較する複数のコンパレータ 71と、 これらのコンパレータ 71 から出力される比較結果に基づいて AZD変換結果を求める第 1のェン コーダ 75と、 第 1のエンコーダ 75が求めた A/D変換結果を 2進数 のデータに変換する第 2のエンコーダ 76とを含んでいる。 ADC 61 includes a plurality of analog input voltage V Ϊ N, DAC 6 3 reference potential V 2 generated at resistor ladder 72 which constitute the, V 4, V 6, V 8 Tooso respectively compared comparator 71, the first encoder 75 that calculates the AZD conversion result based on the comparison result output from the comparator 71, and the A / D conversion result calculated by the first encoder 75 is converted to binary data. And a second encoder 76.
AD C 61の参照電圧 V 2、 V4、 Vい V8を、 ADC 61が DACThe reference voltage V 2 , V 4 , V or V 8 of ADC 61
63と共有する抵抗ラダー 72で生成することにより、 ハードウエア量 が削減されるとともに、 キヤリプレーション時にコンパレータ 71の参 照電圧のレベルと同じレベルを D AC 63で発生してキヤリブレーショ ンに用いるため、 参照電圧の誤差の影響が考慮されたキヤリプレーショ ン結果を得られるという利点がある。 By using a resistor ladder 72 that is shared with 63, the amount of hardware is reduced, and the same level of the reference voltage of the comparator 71 is generated by the DAC 63 during calibration so that calibration is performed. Since it is used, there is an advantage that a calibration result can be obtained in consideration of the influence of a reference voltage error.
DAC 63としては、 直列接続された複数の抵抗からなる抵抗ラダー The DAC 63 has a resistor ladder consisting of multiple resistors connected in series.
72を含み、 入力されるデータに応じてこれらの抵抗の端子における電 位の内から 1つの電位を選択して出力する抵抗ラダー型の DACが用い られる。 DAC 63において、 参照電位 + VREF及び一 VREFと、 これ らの参照電位間の電位差を 8個の抵抗によって分割することにより生成
された 7つの電位との合計 9つの電位 Vi Vgの内から、 入力される データに応じて複数のスィツチ 7 3のいずれか 1つのみがオンすること により、 1つの電位が選択されて VDAとして出力される。 A resistor ladder type DAC that selects and outputs one of the potentials at the terminals of these resistors in accordance with the input data is used. Generated by dividing the reference potential + V REF and 1 V REF and the potential difference between these reference potentials by eight resistors in DAC 63. From among a total of nine potential Vi Vg of the seven potential which is, by only one of the plurality of Suitsuchi 7 3 is turned on in response to the input data, one potential is selected and V DA Is output as
キャリブレーション時には、 まず、 D AC 6 3にマルチプレクサ 6 2 を介して第 1の D AC制御信号を入力することにより、 ADC 6 1の参 照電圧と して用いる V2、 V4、 V6、 V8の内のいずれかを D AC 6 3 から出力し、 第 1のキヤリプレーション用アナログ信号 VDA1とする。 次に、 DAC 6 3にマルチプレクサ 6 2を介して第 2の D AC制御信号 を入力することにより、 非キヤリブレーション時の AZD変換動作時に D A C 6 3の出力として用いる Vい V3、 V5、 V7、 V9の内のいず れかを DAC 6 3から出力し、 第 2のキヤリプレーション用アナログ信 号 VDA2とする。 At the time of calibration, first, by inputting the first DAC control signal to the DAC 63 via the multiplexer 62, V 2 , V 4 , V 6 , which are used as the reference voltage of the ADC 61, One of V 8 is output from DAC 63 and is used as the first calibration analog signal V DA1 . Then, by inputting the second D AC control signals via the multiplexer 6 2 to DAC 6 3, V have V 3 used at the time of AZD conversion at the time of non Canon calibration as the output of the DAC 6 3, V 5 , V 7 , or V 9 are output from the DAC 63 and are used as the second calibration analog signal V DA2 .
また、 図 6に示すマノレチプレクサ 64と、 サンプノレホールド回路 6 6 と、 減算器 6 7と、 増幅器 6 8とは、 図 7においては 1個のスィツチト キャパシタ回路 8 0によって実現されている。 スィッチトキャパシタ回 路 8 0は、 オペアンプ 8 1 と、 2つのキャパシタ C 1及び C 2と、 スィ ツチ SW1〜SW2とを含んでいる。 In addition, the manoplexer 64, the sump-no-hold circuit 66, the subtracter 67, and the amplifier 68 shown in FIG. 6 are realized by one switch capacitor circuit 80 in FIG. The switched capacitor circuit 80 includes an operational amplifier 81, two capacitors C1 and C2, and switches SW1 to SW2.
非キヤリブレーション時およびキヤリブレーション時に当該ステージ がキヤリプレーション対象となっていない場合には、 スィッチトキャパ シタ回路 8 0は、 アナログ入力信号 V ζ Nをサンプルホールドし、 アナ ログ入力信号 VI Nと DAC 63のアナログ出力信号 VDAとの差を増幅 して、 残差信号 VOUTとして次のステージに出力する。 If the non-wire carrier calibration and during wire carrier relevant stage during calibration is not the Kiyari play Deployment subject switch preparative capacity Sita circuit 8 0 samples and holds the analog input signal V zeta N, analog input signal V The difference between IN and the analog output signal V DA of DAC 63 is amplified and output to the next stage as residual signal V OUT .
当該ステージがキヤリブレーションの対象となっている場合には、 ス イッチトキャパシタ回路 8 0は、 D AC 6 3が出力する AD C 6 1の参 照電圧 V2、 V4、 V6、 V8の内のいずれかである第 1のキヤリブレー ション用アナログ出力信号 VD A をサンプルホールドし、 この DAC 6
3のアナログ出力信号 VDA1と D AC 6 3が出力する AZD変換時に用 いられる D A C 6 3の出カレべノレ Vい V3、 V5、 V7、 V9の内のい ずれかである第 2のキヤリプレーション用アナログ出力信号 VDA2との 差を増幅して、 次のステージに出力する。 このスィ ッチトキャパシタ回 路 8 0の出力を次のステ ジ以降で A/D変換して、 VDA2と VDA1の 差のディジタル値を求めることにより、 D AC 6 3が出力する各レベル. の電圧値を測定してキャ リブレーショ ンを実現する。 If the stage is to be calibrated, the switched capacitor circuit 80 sets the reference voltages V 2 , V 4 , V 6 , and V 6 of the ADC 61 output by the DAC 63. 8 sample and hold the first calibration analog output signal V DA 3 Analog output signals V DA1 and DAC 63 output from DAC 63 used during AZD conversion V Any of V 3 , V 5 , V 7 , V 9 The difference from the second calibration analog output signal V DA2 is amplified and output to the next stage. The output of the switched capacitor circuit 80 is subjected to A / D conversion in the next stage and thereafter, and the digital value of the difference between V DA2 and V DA1 is obtained. Measure the value to achieve calibration.
また、 第 1の D A C制御信号と第 2の D A C制御信号を D A C 6 3に 入力する手順を反転することにより、 A/D変換時に用いられる D AC の出力レベル Vい V3、 V5、 V7、 V 9の内のいずれかを第 1のキヤ リブレーシヨ ン用アナログ信号とし、 AD C 6 1の参照電圧 V 2、 V4、 V6、 V8の内のいずれか第 2のキャリブレーショ ン用アナ口グ信号と して、 D ACが出力する各レベル間の電圧値を測定することも可能であ る。 D AC制御信号の入力手順を反転することにより、 スィ ッチトキヤ パシタ回路 80が出力する電圧値がアナロググランドレベルを基準に反 転するため、 次のステージ以降で AZD変換を行って測定する時に、 反 転する場合と反転しない場合では、 異なる電圧レベルでの測定が可能と なり、 反転する場合と反転しない場合の測定値を平均することにより、 次のステージ以降の A/D変換の誤差のキヤリプレーション結果への影 響を低減できる。 Also, by inverting the procedure of inputting the first DAC control signal and the second DAC control signal to the DAC 63, the output level of the DAC used during A / D conversion is V 3 , V 5 , V 5 7, one of the V 9 and first Canon Ribureshiyo analog signal emissions, either a second calibration of the AD C 6 1 reference voltage V 2, V 4, V 6 , V 8 It is also possible to measure the voltage value between each level output by DAC as an analog signal for analog. By inverting the input procedure of the D AC control signal, the voltage value output from the switch capacitor circuit 80 is inverted with reference to the analog ground level. Inverting and non-inverting enable measurement at different voltage levels, and averaging the measured values when inverting and when not inverting allows for the measurement of A / D conversion errors after the next stage. The effect on the result of the application can be reduced.
本実施形態によれば、 アナログ回路としては、 ステージの D ACに 1 ビッ ト分を追加するのみで、 パイプライン型 AD Cのキヤリブレーショ ンが可能となる。 D ACの変換精度を 1ビッ ト增加するために必要なコ ス トはスィ ッチのみであり、 ステージ外部にキヤリブレーショ ン用の D ACを配置する方式と比較して、 ハードウェアの量の增加が少ない。 ま た、 測定対象の D AC自身でキヤリブレーション用の電圧を生成するた
め、 ステージ外部に別のキヤリブレーション用の D A Cを配置する構成 で問題となる D A C間の特性差がない。 さらに、 キャリ ブレーショ ン時 にコンパレータの参照電圧をキヤリブレーション用のアナログ信号とし て用いるためコンパレータの参照電圧の誤差の影響を考慮したキヤリプ レーショ ンが行われる。 According to the present embodiment, as an analog circuit, calibration of a pipelined ADC becomes possible only by adding one bit to the DAC of the stage. The only cost required to increase the DAC conversion accuracy by 1 bit is the switch, which is less hardware than a method in which a calibration DAC is placed outside the stage. Less increase. In addition, the DAC to be measured generates the calibration voltage itself. Therefore, there is no characteristic difference between DACs, which is problematic in a configuration in which another calibration DAC is arranged outside the stage. Furthermore, since the reference voltage of the comparator is used as an analog signal for calibration at the time of calibration, calibration is performed in consideration of the influence of the error of the reference voltage of the comparator.
また、 D A C 6 3に抵抗ラダー型の D A Cを用いることにより、.スィ ツチトキャパシタ型の D A Cを用いる場合と比較して、 スィッチトキヤ パシタ回路において必要となるキャパシタの数を低減すると共に、 スィ ツチトキャパシタ回路のキヤパシタの容量に要求されるマツチング精度 の条件を緩和することができる。 さらに、 A D C 6 1において、. コンパ レータの参照電圧の発生に用いる抵抗ラダーを D A C 6 3の抵抗ラダー 7 2 と共有することにより、 抵抗素子の数を削減することができる。 図 8は、 パイプライン型 A D Cのステージ 1〜ステージ (N— 1 ) の いずれかに用いられる他の回路を示す図である。 この回路は、 A D C 6 1 と D A C 6 3とスィッチトキャパシタ回路 8 0 とが差動構成となって おり、 差動入出力を行う。 その他の点に関しては、 先に説明した回路と 同様である。 In addition, by using a resistor ladder type DAC for the DAC 63, the number of capacitors required in the switch capacitor circuit can be reduced as compared with the case of using a switch capacitor type DAC, and the switch capacitor circuit can be used. The requirements of matching accuracy required for the capacity of the capacitor can be relaxed. Furthermore, in the ADC 61, by sharing the resistor ladder used for generating the reference voltage of the comparator with the resistor ladder 72 of the DAC 63, the number of resistive elements can be reduced. FIG. 8 is a diagram showing another circuit used in any of the stages 1 to (N-1) of the pipeline type ADC. In this circuit, the ADC 61, the DAC 63, and the switched capacitor circuit 80 have a differential configuration, and perform differential input / output. In other respects, it is the same as the circuit described above.
A D C 6 1は、 差動入力で動作する差動型のコンパレータ 7 1 と、 こ れらのコンパレータの出力を受けて動作する第 1のエンコーダ 7 5 と、 第 1 のエンコーダ 7 5の出力を受けて動作する第 2のエンコーダ 7 6 と を含んでいる。 第 1のエンコーダ 7 5及び第 2のエンコーダ 7 6は、 一 実施形態における第 1のエンコーダ 7 5及び第 2のエンコーダ 7 6 と同 様の動作を行う。 The ADC 61 receives the outputs of the differential comparators 71 operating on differential inputs, the first encoder 75 operating on the outputs of these comparators, and the first encoder 75. And a second encoder 76 and operable. The first encoder 75 and the second encoder 76 perform the same operation as the first encoder 75 and the second encoder 76 in one embodiment.
D A C 6 3においては、 抵抗ラダー 7 2内の隣接する 2つの抵抗の接 続点、 又は、 参照電位と抵抗との接続点に、 2つのスィッチが接続され ており、 マルチプレクサ 6 2から供給されるデータに基づいてこれらの-
スィツチ 7 3が選択的にオン/オフすることにより、 1対の出力電圧 V DA及ぴ一 VDAが生成される。 In the DAC 63, two switches are connected to the connection point between two adjacent resistors in the resistance ladder 72 or the connection point between the reference potential and the resistance, and supplied from the multiplexer 62. Based on these- By selectively turning on / off the switch 73, a pair of output voltages V DA and V DA are generated.
スィッチトキャパシタ回路 8 0は、 第 1組のスィツチ SW 1 1及び S W1 2と、 第 2組のスィッチ SW2 1及び SW2 2と、 第 3組のスイツ チ S W3 1及び SW3 2と、 2組のキャパシタ C 1及ぴ C 2と、 差動入 出力型のオペアンプ 8 1 とを含んでいる。 スィッチトキャパシタ回路 8 0は、 アナログ入力信号 V I N及ぴ— V I Nと、 D AC 6 3の出力電圧 V DA及び— VDAとに基づいて、 切換動作、 サンプルホールド動作、 減算 処理、 増幅動作を行い、 残差信号 V。UT及び一 V。UTを差動出力する。 The switched capacitor circuit 80 includes two sets of switches SW11 and SW12 of the first set, switches SW21 and SW22 of the second set, and switches SW31 and SW32 of the third set. And the differential input / output type operational amplifier 8 1. Switch-capacitor circuit 8 0, the analog input signal V IN及Pi - and V IN, the output voltage of the D AC 6 3 V DA and - based on the V DA, switching operation, the sample-and-hold operation, a subtraction process, amplification And the residual signal V. UT and one V. Differential output of UT .
このように、 各回路を差動構成と'することにより、 ノイズの影響を低 減することができる。 また、 各回路を差動構成とした上で抵抗ラダー型 の D ACを用いる場合には、 差動構成のスィツチトキャパシタ型の D A Cを用いる場合と比較して、 受動素子数の増加が少ないという利点を有 する。 Thus, the influence of noise can be reduced by forming each circuit in a differential configuration. In addition, when using a resistor ladder type DAC with each circuit in a differential configuration, the number of passive elements increases less than when using a switch capacitor type DAC with a differential configuration. Has advantages.
図 9は、 パイプライン型 AD Cのステージ 1〜ステージ (N— 1 ) の いずれかに用いられる他の回路例を示す図である。 .この回路は、 図 8の 回路と同様に差動構成となっているが、 DAC 6 3とスィッチトキャパ シタ回路 8 0に用いるスィツチの数を削減したものである。 FIG. 9 is a diagram showing another example of a circuit used in any one of the stages 1 to (N-1) of the pipeline ADC. This circuit has a differential configuration like the circuit of FIG. 8, but the number of switches used for the DAC 63 and the switched capacitor circuit 80 is reduced.
D A C 6 3においては、 参照電位 V 5~V 9にそれぞれ隣接された 4 つのスィッチとスィッチトキャパシタ回路 8 0のスィッチ SW 1 1に接 続されたキャパシタ C 1との間にスィッチ S W 2 1が接続され、 参照電 位 V V Sにそれぞれ隣接された 4つのスィツチとスィッチトキャパ シタ回路 8 0のスィッチ SW 1 1に接続されたキャパシタ C 1との間に スィッチ SW3 1が接続されている。 In DAC 6 3, switch SW 2 1 between the reference potential V 5 ~ switches SW 1 capacitor C 1 which are connected to one of the four switches and switch-capacitor circuit 8 0 flanked each V 9 is The switch SW31 is connected between the four switches connected to the reference potential VVS and the capacitor C1 connected to the switch SW11 of the switched capacitor circuit 80.
また、 参照電位 V 5〜V 9にそれぞれ隣接された 4つのスィッチとス イッチトキャパシタ回路 8 0のスィッチ SW1 2に接続されたキャパシ
タ C I との間にスィッチ SW2 2が接続され、 参照電位 Vi Vsにそ れぞれ隣接された 4つのスィツチとスィッチトキャパシタ回路 8 0のス イッチ S W 1 2に接続されたキャパシタ C 1 との間にスィッチ S W 3 2 が接続されている。 Further, the reference potential V 5 ~V 4 single flanked respectively 9 switches the switch-capacitor circuit 8 0 of switch SW1 2 connected to the Capacity A switch SW22 is connected between the switch SW22 and the capacitor C1 connected to the switch SW12 of the switched capacitor circuit 80 and four switches respectively adjacent to the reference potential Vi Vs. Switch SW32 is connected between them.
このように、 スィッチ SW2 1、 SW2 2、 SW3 1、 SW3 2を、 D AC 1 3 0とスィッチトキャパシタ回路 8 0とにおいて共有化し、 全 体としてスィツチの数を減少させると共に、 DAC 6 3の出力が安定す るまでの時間を短縮させることができる。 In this way, the switches SW21, SW22, SW31, and SW32 are shared between the DAC 130 and the switched capacitor circuit 80, so that the number of switches is reduced as a whole and the DAC 63 The time until the output stabilizes can be shortened.
図 1 0は、 パイプライン型 AD Cのステージ 1〜ステージ (N— 1 ) のいずれかに用いられるさらに他の回路例を示す図である。 この回路も、 図 8の回路と同様に差動構成となっているが、 D AC 6 3に含まれてい るスィツチの数を削減したものである。 FIG. 10 is a diagram showing still another example of a circuit used in any one of the stages 1 to (N-1) of the pipeline ADC. This circuit also has a differential configuration similar to the circuit of FIG. 8, but the number of switches included in the DAC 63 is reduced.
本実施形態においては、 マルチプレクサ 6 2から出力されるデータは、 D AC 6 3ではなく、 スィツチ制御回路 1 0 0に供給される。 スィツチ 制御回路 1 0 0は、 キャリブレーション制御信号及びマルチプレクサ 6 2から出力されるデータに基づいて、 スィッチトキャパシタ回路 8 0内 のスィッチ S W 1 1及び S W 1 2を制御するスイツチ制御信号 S を出 力すると共に、 DAC 6 3内のスィッチ SW2 1〜SW1 0 1及び SW 2 2〜SW1 0 2を制御するスィツチ制御信号 S 2〜 S 1 0を出力する。 全体としてスィツチの数を減少することにより、 配線の簡素化やチップ 面積の低減を図ることができる。 In the present embodiment, the data output from the multiplexer 62 is supplied to the switch control circuit 100 instead of the DAC 63. The switch control circuit 100 outputs a switch control signal S for controlling the switches SW 11 and SW 12 in the switched capacitor circuit 80 based on the calibration control signal and the data output from the multiplexer 62. And outputs switch control signals S2-S10 for controlling the switches SW21-SW101 and SW22-SW102 in the DAC 63. By reducing the number of switches as a whole, wiring can be simplified and the chip area can be reduced.
ここで、 図 7の回路におけるスィツチ制御回路 1 0 0の動作について 説明する。 スィッチ制御回路 1 0 0は、 キャリブレーション制御信号に 従って、 スィッチ SW1及び SW2にスイツチ制御信号 S i及び S 2を それぞれ供給し、 これらのスィッチを制御する。 図 1 1に、 通常動作時 におけるキヤリプレーション制御信号とスイツチ制御信号 S 及び S 2
の波形を示し、 図 1 2に、 当該ステージがキャリブレーショ ンの対象と なっている場合におけるキヤリブレーション制御信号とスイツチ制御信 号 S i及び S 2の波形を示す。 Here, the operation of the switch control circuit 100 in the circuit of FIG. 7 will be described. Switch control circuit 1 0 0, therefore the calibration control signal, the switch control signals S i and S 2 is supplied to the switch SW1 and SW2, for controlling these switches. Figure 11 shows the calibration control signal and the switch control signals S and S 2 during normal operation. FIG. 12 shows the waveforms of the calibration control signal and the switch control signals S i and S 2 when the stage is a target of calibration.
非キャリブレーショ ン時においては、 図 1 1に示すように、 サンプル 時にアナログ入力信号 V t Nを、 ホールド時に D AC 6 3のアナログ出 力信号 VDAをスィツチトキャパシタ回路 8 0に入力するよ うに、 スィ ツチ SW1及び SW2が制御される。 当該ステージがキヤリプレーショ ンの対象となっている場合においては、 図 1 2に示すように、 サンプル 時及びホールド時に DAC 6 3のキヤリブレーション用アナ口グ信号出 力 VDA1及び VDA2をスィツチトキャパシタ回路 8 0に順次入力するよ うに、 スイツ'チ SW1及び SW2が制御される。 During non-calibration, as shown in FIG. 1 1, and inputs the analog input signal V t N during the sample, the analog output signal V DA of D AC 6 3 to sweep rate Tutsi-capacitor circuit 8 0 during holding Thus, the switches SW1 and SW2 are controlled. When the stage is the target of calibration, as shown in Figure 12, the sampling analog output VDA1 and VDA2 of the DAC 63 are sampled and held at the time of sampling and holding. The switches SW1 and SW2 are controlled so that they are sequentially input to the switch capacitor circuit 80.
なお、 キャリブレーションは、 パイプライン型 AD Cのステージ 1〜 ステージ (N— 1 ) の内の少なく とも 1つのステージにおいて行うよう にしても良い。 その場合には、 他のステージにおいて、 キヤリブレーシ ヨン機能を省略することも可能である。 図 1 3に、 キャリブレーション 機能を省略したステージの回路例を示す。 この回路においては、 図 7に 示す回路からマルチプレクサ 6 2を省略すると共に、 D AC 6 3の変換 精度を Mビット(M = 2 )と している。 The calibration may be performed in at least one of the stages 1 to (N-1) of the pipeline ADC. In that case, the calibration function can be omitted in other stages. Figure 13 shows an example of a stage circuit without the calibration function. In this circuit, the multiplexer 62 is omitted from the circuit shown in FIG. 7, and the conversion accuracy of the DAC 63 is M bits (M = 2).
図 1 4は、 図 1に示すパイプライン型 AD Cの最終ステージに用いら れる回路例を示す図である。 この回路は、 2ビッ トのフラッシュ型の A D C 6 1によって構成されている。 AD C 6 1においては、 参照電位 + VREF及ぴー VREFと、 これらの参照電位間の電位差を 4つの抵抗によ つて分割することにより生成された 3つの電位との合計 5つの電位 V V3、 V5、 V7、 V 9が生成される。 AD C 6 1は、 アナログ入力電圧 VI Nと、 電位 Vい V3、 V5、 V7、 V 9とをそれぞれ比較する複数の コンパレータ 9 1と、 これらのコンパレータから出力される比較結果に
基づいて AZD変換結果を求めて 2進数のデータとして出力するェンコ ーダ 9 5 とを含んでいる。 FIG. 14 is a diagram showing an example of a circuit used in the final stage of the pipeline ADC shown in FIG. This circuit consists of a 2-bit flash ADC 61. In the ADC 61, the reference potential + V REF and −V REF, and the three potentials generated by dividing the potential difference between these reference potentials by four resistors, a total of five potentials VV 3 , V 5 , V 7 , and V 9 are generated. The ADC 61 has a plurality of comparators 91 that compare the analog input voltage V IN with the potentials V 3 , V 5 , V 7 , and V 9 , respectively, and a comparison result output from these comparators. And an encoder 95 for obtaining an AZD conversion result based on the data and outputting the result as binary data.
図 1 5は、 図 1に示すパイプライン型 ADCのキヤリブレーション機 能を有するステージ 1〜ステージ (N— 1) の各々に用いられる別の回 路例を示す。 この回路は、 当該ステージのアナログ入力信号 V I Nを A ZD変換して Mビッ トを有する変換データ D。UTを出力する AD C 6 1 と、 マルチプレクサ 6 2と、 Mビッ トの変換ビッ ト数を有する第 1の D AC 6 3と、 Mビッ トの変換ビッ ト数を有する第 2の D AC 6 5と、 マ ルチプレクサ 64と、 サンプルホールド回路 6 6と、 サンプルホールド 回路 6 6にホールドされているアナ口グ信号と D AC 6 3から出力され るアナログ信号との差を求める減算器 6 7と、 減算器 6 7によって求め られた差をゲイン Aで増幅して当該ステージの残差信号 VOUTとして出 力する増幅器 6 8とを含んでいる。 FIG. 15 shows another example of a circuit used for each of the stage 1 to the stage (N-1) having the calibration function of the pipeline type ADC shown in FIG. This circuit converts the analog input signal V IN of the corresponding stage into an AZD and has converted data D having M bits. ADC 61 outputting UT , multiplexer 62, first DAC 63 having M conversion bits, and second DAC 63 having M conversion bits 5, a multiplexer 64, a sample-and-hold circuit 66, and a subtractor 67 for calculating the difference between the analog signal held in the sample-and-hold circuit 66 and the analog signal output from the DAC 63. And an amplifier 68 that amplifies the difference obtained by the subtracter 67 with a gain A and outputs the result as a residual signal VOUT of the stage.
図 1 5に示す回路の動作について説明する。 まず、 通常の動作につい て説明する。 なお、 キャリブレーション動作時において当該ステージが キヤリブレーションの対象となっていない場合も、 これと同様である。 The operation of the circuit shown in FIG. 15 will be described. First, normal operation will be described. The same applies to the case where the stage is not subjected to calibration during the calibration operation.
AD C 6 1は、 当該ステージのアナログ入力信号 V I Nを AZD変換 して、 Mビッ トの変換データ DOUTを求める。 変換データ D。UTは、 マ ルチプレクサ 6 2を介して第 1の DAC 63に供給される。 第 1の D A C 6 3は、 ADC 6 1から出力される変換データ D。υτを D Z A変換し て、 アナログ信号 VDA1を出力する。 The ADC 61 performs AZD conversion on the analog input signal V IN of the relevant stage to obtain M-bit conversion data D OUT . Conversion data D. The UT is supplied to the first DAC 63 via the multiplexer 62. The first DAC 63 is the conversion data D output from the ADC 61. DZA converts Dτ and outputs analog signal V DA1 .
サンプルホールド回路 6 6は、 当該ステージのアナログ入力信号 V j Nをサンプルホールドする。 減算器 6 7は、 サンプルホールド回路 6 6 にホールドされているアナログ入力信号 V I Nと第 1の DAC 6 3から 出力されるアナログ信号 VDA1との差を求める。 増幅器 6 8は、 減算器 6 7によって求められた差を増幅し、 残差信号 V。UTとして次のステー
ジに出力する。 The sample hold circuit 66 samples and holds the analog input signal V j N of the stage. The subtracter 67 obtains a difference between the analog input signal V IN held by the sample and hold circuit 66 and the analog signal V DA1 output from the first DAC 63 . The amplifier 68 amplifies the difference obtained by the subtractor 67 and generates a residual signal V. Next stay as UT Output to the printer.
次に、 当該ステージがキヤリプレーションの対象となっている場合の 動作について説明する。 キヤリプレーションの対象となっているステー ジにおいては AZD変換を行わないため、 AD C 6 1は用いられない。 まず、 第 2の D AC 6 5に、 D AC制御信号 2が供給される。 第 2の D AC 6 5は、 D AC制御信号 2を DZA変換して、 キャ リブレーショ ン 用アナログ信号 VDA2を出力する。 マルチプレクサ 64は第 2の D AC 6 5の出力をサンプルホールド回路の入力に接続する。 サンプルホール ド回路 6 6は、 第 2の DAC 6 5から出力されるキャ リブレーショ ン用 アナログ信号 VDA2をサンプルホールドする。 Next, the operation in the case where the stage is a target of calibration will be described. ADC 61 is not used at the stage targeted for calibration because AZD conversion is not performed. First, the DAC control signal 2 is supplied to the second DAC 65. The second DAC 65 converts the DAC control signal 2 into a DZA signal, and outputs a calibration analog signal V DA2 . Multiplexer 64 connects the output of the second DAC 65 to the input of the sample and hold circuit. The sample hold circuit 66 samples and holds the calibration analog signal V DA2 output from the second DAC 65.
次に、 第 1の DAC 6 3に、 マルチプレクサ 6 2を介して、 D AC制 御信号 1が供給される。 第 1の D AC 6 3は、 D AC制御信号 1を DZ A変換して、 キャリ ブレーショ ン用アナログ信号 VDA1を出力する。 減 算器 6 7は、 サンプルホールド回路 6 6にホールドされているキヤリプ レーション用アナログ信号 VDA2と第 1の DAC 6 3から出力されるキ ヤリブレーション用アナログ信号 VDA1との差を求める。 増幅器 6 8は、 減算器 6 7によって求められた差を増幅し、 残差信号 V。UTとして次の ステージに出力する。 Next, the DAC control signal 1 is supplied to the first DAC 63 via the multiplexer 62. The first DAC 63 converts the DAC control signal 1 into a DZA signal, and outputs a calibration analog signal V DA1 . The subtracter 67 obtains the difference between the calibration analog signal V DA2 held by the sample hold circuit 66 and the calibration analog signal V DA1 output from the first DAC 63. The amplifier 68 amplifies the difference obtained by the subtractor 67 and generates a residual signal V. Output to the next stage as UT .
本実施形態によれば、 図 30に示す従来のパイプライン型 AD Cのス テージ構成と比較して、 ステージに 1個の D A Cと 2個のマルチプレク サとを追加することにより、 パイプライン型 AD Cのキヤリプレーショ ンを実現することができる。 ただし、 第 2の D AC 6 5は、 必ずしても Mビッ トの変換ビッ ト数である必要はなく、 Mビッ トもしくは Mビッ ト よりも多い変換ビッ ト数であれば良い。 According to the present embodiment, as compared with the stage configuration of the conventional pipelined ADC shown in FIG. 30, by adding one DAC and two multiplexers to the stage, The ADC calibration can be realized. However, the second DAC 65 need not necessarily have the number of conversion bits of M bits, but may have any number of conversion bits of M bits or more than M bits.
図 1 6は'、 図 1 5に示すパイプライン型 AD Cのステージの具体的な 回路例を示す図である。 このステージの回路は、 アナログ入力信号
Nを A/ D変換する Mビッ トの AD C 6 1 と、 Mビッ トの DAC 6 5 と、 図 1 5における Mビッ トの D AC 6 3とマルチプレクサ 64とサンプル ホールド回路 6 6と減算器 6 7と増幅器 6 8との機能を備えるスィツチ トキャパシタ回路 1 10と、 2つのエンコーダ 7 7及び 78と、 マノレチ プレクサ 7 9と、 スィツチ制御回路 1 00とによって構成される。 FIG. 16 is a diagram showing a specific circuit example of the stage of the pipeline type ADC shown in FIG. The circuit in this stage uses the analog input signal M-bit ADC 61 for A / D conversion of N , M-bit DAC 65, M-bit DAC 63, multiplexer 64, sample-and-hold circuit 66, and subtractor in Figure 15 It comprises a switch capacitor circuit 110 having the functions of an amplifier 67 and an amplifier 68, two encoders 77 and 78, a manoplexer 79, and a switch control circuit 100.
Mビッ トの D AC 6 5は、 直列接続された複数の抵抗からなる抵抗ラ ダー 7 2と、 D AC制御信号 2に応じてこれらの抵抗の端子における電 位の内から 1つの電位を選択して出力するスィツチ 7 3とを含む。 D A C 6 5において、 参照電位 + VREF及ぴー VREFと、 これらの参照電位 間の電位差を 8.個の抵抗によって分割することにより生成された 7つの 電位との合計 9つの電位 Vi Vgの内の電位 V2、 V4、 V6、 V8のい ずれか 1つを、 D A C制御信号 2に応じて複数のスィツチ 73のいずれ か 1つのみがオンすることにより、 キヤリプレーション用アナログ信号The M-bit DAC 65 selects one of the resistor ladders 72 consisting of multiple resistors connected in series and one of the potentials at the terminals of these resistors in response to the DAC control signal 2. And a switch 73 for output. In DAC 65, the reference potential + V REF and -V REF and the seven potentials generated by dividing the potential difference between these reference potentials by eight resistors are used. The potential V 2 , V 4 , V 6 , or V 8 of one of the plurality of switches 73 is turned on in response to the DAC control signal 2, and the analog signal for calibration is turned on.
VDA2として選択して出力する。 Select and output as V DA2 .
AD C 6 1は、 アナログ入力電圧 V t Nと、 DAC.6 5を構成する抵 抗ラダー 7 2において生成された参照電圧 V2、 V4、 V6、 V8とをそ れぞれ比較する複数のコンパレータ 7 1 と、 これらのコンパレータ 7 1 から出力される比較結果に基づいて A/ D変換結果を求めるエンコーダ 77と、 コンパレータ 7 1から出力される比較結果をスィツチトキャパ シタ回路 1 1 0が備える DACの機能を制御するためのデータに変換す るエンコーダ 7 8とを含んでいる。 AD C 6 1においては、 DAC 6 5 と共有する抵抗ラダー 7 2が出力する電位の内の電位 V2、 V4、 V6、 V8を利用して、 AZD変換が行われる。 AD C 6 1 includes an analog input voltage V t N, DAC.6 5 reference voltage V 2 generated at resistor ladder 7 2 constituting the, V 4, V 6, V 8 Tooso respectively compared A plurality of comparators 71, an encoder 77 for obtaining A / D conversion results based on the comparison results output from these comparators 71, and a switch capacitor circuit 11 1 for comparing the comparison results output from the comparator 71. And an encoder 78 for converting the data into data for controlling the function of the DAC included in 0. In AD C 6 1, by utilizing the potential V 2, V 4, V 6 , V 8 of the potential resistance ladder 7 2 to share with DAC 6 5 outputs, AZD conversion.
図 1 6に示す回路例においては、 図 1 5に示す D AC 6 3と、 マルチ プレクサ 64と、 サンプルホールド回路 6 6と、 減算器 6 7と、 増幅器 6 8とが、 1個のスィッチトキャパシタ回路 1 1 0によって実現されて
いる。 スィツチトキャパシタ回路 1 1 0は、 オペアンプ 1 1 1 と、 複数 のキャパシタ 1 1 2と、 スィッチ 1 1 3とを含んでいる。 In the circuit example shown in FIG. 16, the DAC 63 shown in FIG. 15, the multiplexer 64, the sample-and-hold circuit 66, the subtractor 67, and the amplifier 68 are connected to one switch. Realized by the capacitor circuit 110 I have. The switch capacitor circuit 110 includes an operational amplifier 111, a plurality of capacitors 112, and a switch 113.
当該ステージが非キヤリブレーション時の場合には、 スィツチトキヤ パシタ回路 1 1 0は、 アナ口グ入力信号 V! Nをサンプルホールドし、 アナログ入力信号 V I Nと、 スィ ッチトキャパシタ回路 1 1 0が備える D AC機能が発生し、 D AC 6 5の抵抗ラダー 7 2が生成する電位 、 V3、 V5、 V7、 V 9のいずれかに相当する D A C 6 5の出力電圧 V DA1との差を増幅して、 それを残差信号 VOUTとして次のステージに出 力する。 When the stage is not calibrated, the switch carrier circuit 110 receives the analog input signal V! N is sampled and held, the analog input signal V IN and the DAC function of the switched capacitor circuit 110 are generated, and the potentials generated by the resistance ladder 72 of the DAC 65, V 3 , V 5 , V 7 amplifies the difference between the output voltage V DA1 of DAC 6 5 corresponding to one of V 9, to force out it to the next stage as the residual signal V OUT.
当該ステージがキャリブレーションの対象となっている場合には、 ス ィツチトキャパシタ回路 1 1 0は、' D AC制御信号 2に基づいて D AC 6 5が出力するキヤリブレーション用アナログ信号 VDA2をサンプルホ 一ルドし、 このキャリブレーション用アナログ信号 VDA2と、 DAC制 御信号 1を入力して動作するスィツチトキャパシタ回路 1 1 0が備える D AC機能が発生するキヤリブレーション用アナログ信号 VDA1との差 を増幅して、 それを次のステージに出力する。 When the stage is to be calibrated, the switch capacitor circuit 110 outputs the calibration analog signal V DA2 output from the DAC 65 based on the DAC control signal 2. Sample hold, this calibration analog signal V DA2 and the calibration capacitor analog signal V DA1 generated by the DAC function of the switch capacitor circuit 110 that operates by inputting the DAC control signal 1 And amplifies the difference and outputs it to the next stage.
図 1 7は、 図 1 6とスィッチトキャパシタ回路の構成が異なるステー ジの回路例を示す図である。 このステージの回路は、 入力信号を A/D 変換する Mビッ トの AD C 6 1と、 Mビッ トの DAC 6 5と、 図 1 5に おける Mビッ トの D AC 6 3とマルチプレクサ 64とサンプルホールド 回路 6 6と減算器 6 7と増幅器 6 8との機能を備えるスィツチトキャパ シタ回路 1 1 0によって構成される。 図 1 7の回路においては、 図 1 6 の回路と比較して、 スィッチトキャパシタ回路 1 1 0に用いる容量 1 1 2の数が増加するが、 入力にアナロググランドレベルを必要としないと いう利点を有する。 FIG. 17 is a diagram illustrating a circuit example of a stage in which the configuration of the switched capacitor circuit is different from that of FIG. The circuit in this stage consists of an M-bit ADC 61 that performs A / D conversion of the input signal, an M-bit DAC 65, an M-bit DAC 63 and a multiplexer 64 shown in Figure 15. It comprises a switch capacitor circuit 110 having the functions of a sample-and-hold circuit 66, a subtractor 67 and an amplifier 68. In the circuit of Fig. 17, compared to the circuit of Fig. 16, the number of capacitors 1 1 and 2 used for the switched capacitor circuit 110 increases, but the advantage that the analog ground level is not required for the input is provided. Having.
以下においては、 図 7に示すステージ回路の構成を例として、 DAC
の誤差と増幅器のゲインの誤差が Aノ D変換におよぼす影響について説 明する。 なお、 図 8から図 1 0、 図 1 6、 図 1 7のステージの回路構成 の場合においても以下の説明と同様である。 In the following, the configuration of the stage circuit shown in This section describes the effects of the error of the amplifier and the error of the amplifier gain on the A / D conversion. The same applies to the circuit configurations of the stages in FIGS. 8 to 10, 16, and 17, as described below.
1つのステージにおける D ACの出力電圧が理想的な D ACの出力電 圧に対して誤差を有する場合には、 次のステージに出力する残差信号に 誤差が発生する。 図 1 8は、 実際の D ACの出力電圧 V3' 力 S、 理想的 な D ACの出力電圧 V3に対して誤差を有する場合を示しており、 これ により D ACの出力電圧に、 (V3, - Vx) 一 (V3- Vx) の誤差を 生じる。 If the DAC output voltage in one stage has an error with respect to the ideal DAC output voltage, an error occurs in the residual signal output to the next stage. FIG. 18 shows a case in which there is an error with respect to the actual output voltage V 3 ′ of the DAC and the ideal output voltage V 3 of the DAC. V 3, - causing an error of V x) - V x) one (V 3.
図 1 9は、 D AC 6 3の出力電圧の誤差がステージの入出力特性およ ぴ A/D変換結果に及ぼす影響を示す。 横軸にはアナログ入力信号の電 圧をとり、 縦軸にはそれぞれ残差信号の電圧及び AD Cの出カコードを とっている。 ステージ i において、 アナログ入力信号 V I N ( i ) がー VREF ( i ) から VREF ( i ) まで変化すると、 残差信号 V。UT ( i ) は、 一 VREF ( i + 1 ) 力、ら VREF ( i + 1 ) までの間で変化するはず であるが、 D A C 6 3の誤差の影響を受けて、 A ( i ) · (V3' - V -A ( i ) · (V3- V J の誤差が生じる。 これにより、 次のステ ージ以降において求められる AD Cの出力に、 次式で表される誤差 E 1 が生じる。 FIG. 19 shows the effect of an error in the output voltage of the DAC 63 on the input / output characteristics of the stage and the A / D conversion result. The horizontal axis shows the voltage of the analog input signal, and the vertical axis shows the voltage of the residual signal and the output code of ADC, respectively. In stage i, changes from the analog input signal V IN (i) gar V REF (i) to V REF (i), the residual signal V. UT (i) should change between one VREF (i + 1) force and VREF (i + 1), but due to the error of DAC 63, A (i) · (V 3 '-V -A (i) · (V 3 -VJ). This causes the ADC output, which will be obtained from the next stage onward, to have an error E 1 Occurs.
E 1 = AD { A ( i ). · (V3, - V x) }E 1 = AD {A (i). · (V 3 ,-V x )}
ここで、 AD { V} は、 次のステージに出力される電圧 Vを A/D変換 して得られたデータによって表される値を意味している。 Here, AD {V} means the value represented by the data obtained by A / D converting the voltage V output to the next stage.
1つのステージにおいてゲイン誤差が存在する場合には、 次のステー ジに出力される残差信号の振幅が理想値と異なるため、 当該ステージの D ACの出力が切り替わる電圧、 即ち、 次のステージの A/D変換結果
が切り替わる電圧における AZD変換特性の線形性が悪化する。 If a gain error exists in one stage, the amplitude of the residual signal output to the next stage is different from the ideal value. A / D conversion result The linearity of the AZD conversion characteristics at the voltage at which the voltage changes is deteriorated.
図 2 0は、 上述したスィツチトキャパシタ回路の構成例を示している。 このスィッチトキャパシタ回路は、 アナ口グ入力信号 V I N及び D AC の出力電圧 VD Aを交互に入力し、 次式で表される出力電圧 VOUTを発 生する。 FIG. 20 shows a configuration example of the above-described switch capacitor circuit. This switched capacitor circuit alternately inputs an analog input signal V IN and an output voltage V DA of D AC, and generates an output voltage V OUT represented by the following equation.
VOUT=C 1 /C 2 · (VI N-VDA) V OUT = C 1 / C 2 (V IN -V DA )
即ち、 理想的なゲイン Aは、 A= C 1 ZC 2で表される。 ここで、 キヤ パシタの容量がばらつきにより C 1 ' 及び C 2 ' になったとすると、 実 際のゲイン A, は、 A, =C 1, /C 2 ' で表される。 That is, the ideal gain A is represented by A = C 1 ZC 2. Here, assuming that the capacitance of the capacitor becomes C 1 ′ and C 2 ′ due to variations, the actual gains A and A are expressed as A, = C 1 and / C 2 ′.
図 2 1は、 ゲイン誤差が A/D変換結果に及ぼす影響を示す。 横軸に はアナログ入力信号の電圧をとり、 縦軸には残差信号の電圧及び AD C の出力コードをとつている。 ステージ iにおいて、 アナログ入力信号 V I N ( i ) が一 VREF ( i ) から VREF ( i ) まで変化すると、 残差信号 VOUT ( i ) は、 一 VREF ( i + 1 ) 力 ら VREF ( i + 1 ) までの間で 変化するはずであるが、 ゲイン誤差の影響を受けて、 VREF ( i + 1 ) • ( 1一 A' ( i ) /A ( i ) ) の誤差を生じる。 これにより、 次のス テージにおける AD C出力電圧の各ステップに、 次式で表される誤差 E 2を生じる。 Figure 21 shows the effect of gain error on A / D conversion results. The horizontal axis shows the voltage of the analog input signal, and the vertical axis shows the voltage of the residual signal and the output code of ADC. In stage i, when the analog input signal V IN (i) changes from one V REF (i) to V REF (i), the residual signal V OUT (i) becomes one V REF (i + 1) It should change up to REF (i + 1), but due to the effect of gain error, the error of V REF (i + 1) • (1 A '(i) / A (i)) Occurs. This results in an error E2 in each step of the ADC output voltage at the next stage, which is expressed by the following equation.
E 2 = AD { VREF ( i + 1 ) E 2 = AD (V REF (i + 1)
· (1 -A' ( i ) /A ( i ) ) } · (1 -A '(i) / A (i))}
ここで、 実際の DACにおける 2つの出力電圧間の電位差のディジタ ル値 SUB 〜 SUB 4は、 次のように表される。 Here, Digitally Le value SUB ~ SUB 4 of the potential difference between the two output voltages in the actual DAC is expressed as follows.
S UB x = AD { A' ( i ) · (V2- Vj } S UB x = AD {A '(i) · (V 2 -Vj}
-AD {A5 ( i ) · (V2-V3) } -AD {A 5 (i) · (V 2 -V 3 )}
S UB 2 = AD {A' ( i ) · (V4- V3) } S UB 2 = AD {A '(i) · (V 4 -V 3 )}
-AD {A' ( i ) - (V4- V5) }
SUB 3 = AD {A, ( i ) · (V6- V5) } -AD {A '(i)-(V 4 -V 5 )} SUB 3 = AD {A, (i) · (V 6 -V 5 )}
-AD {A' ( i ) · (V6-V7) } -AD {A '(i) · (V 6 -V 7 )}
S UB 4 = AD {A' ( i ) · (V8- V7) } S UB 4 = AD {A '(i) · (V 8 -V 7 )}
-AD {A' ( i ) · (V8-V9) } -AD {A '(i) · (V 8 -V 9 )}
従って、 実際の D ACにおける 2つの出力電圧間の電位差のディジタ ル値の総和 S ' は、 次式で表される。 Therefore, the sum S 'of the digital values of the potential difference between the two output voltages in the actual DAC is expressed by the following equation.
S ' -∑ ( j = l.〜4) {AD { Α' ( i ) · (V2「 S '-Σ (j = l.~4) {AD {Α' (i) · (V 2 "
V2 j— J } 一 AD {A, ( i ) · (V2 j -V2 j + 1) } } 一方、 理想的な D ACの 2つの出力電圧間の電位差のディジタル値の 総和 Sは、 次式で表される。 V 2 j — J} one AD {A, (i) · (V 2 j -V 2 j + 1 )}} On the other hand, the sum S of the digital value of the potential difference between the two output voltages of the ideal DAC is It is expressed by the following equation.
S =∑ ( j = l〜4) {AD {A ( i ) · (V2 j - V2ト J } 一 AD {A ( i ) · (V2 j -V2 j +1) } } S = Σ (j = l~4) {AD {A (i) · (V 2 j - V 2 DOO J} one AD {A (i) · ( V 2 j -V 2 j +1)}}
従って、 これらの差 (S_ S, ) 、 ゲイン誤差の影響による差とな る。 Therefore, these differences (S_S,) are differences due to the effects of gain errors.
次に、 本実施形態に係る半導体装置に含まれているパイプライン型 A D Cのキヤリプレーション方法について、 図 2 2及び図 23を参照しな がら説明する。 Next, a pipeline type ADC calibration method included in the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 22 and 23. FIG.
図 22は、 パイプライン型 AD Cのキヤリブレーション方法の手順の 例を示す。 図 22に示すように、 キャリブレーショ ンを開始すると、 ス テツプ S 1 1において、 初期設定を行う。 ここでは、 任意のステージ i についてキャリブレーションを行うものとし ( iく N) 、 DACに含ま れている第 1番目の抵抗から測定を開始する (k== l ) 。 なお、 最後の ステージについては、 キヤリブレーションを行わない。 FIG. 22 shows an example of a procedure of a calibration method for a pipeline ADC. As shown in FIG. 22, when the calibration is started, an initial setting is performed in step S11. Here, it is assumed that calibration is performed for an arbitrary stage i (i <N), and measurement is started from the first resistor included in the DAC (k == l). No calibration is performed for the last stage.
ステップ S 1 2において、 ステージ iにおいて (M+ 1 ) ビッ トの変 換精度を有する D ACの出力電圧を V2 kに設定し、 スィ ッチトキャパ シタ回路によってこの電圧をサンプリングする。 ステップ S 1 3におい
て、 D ACの出力電圧を V2 k— iに設定し、 スィッチトキャパシタ回路 に入力する。 In Step S 1 2, at stage i the (M + 1) D AC output voltage having a conversion accuracy of bits set to V 2 k, sampling the voltage by sweep rate Tchitokyapa Sita circuit. Step S 13 smell Then, set the output voltage of the DAC to V 2 k — i and input it to the switched capacitor circuit.
ステップ S 1 4において、 スィッチトキャパシタ回路の出力電圧 A ( i ) · ( V 2 k - V 2 k _! ) を次のステージ以降の AD Cで AZD変換 した結果として、 AD { A ( i ) · (V2 k- V2 k_1) } を得る。 ここ で、 AD { V} は、 次のステージに出力される電圧 Vを AZD変換して 得られたデータによって表される値を意味している。 ― In Step S 1 4, the output voltage of the switch-capacitor circuit A (i) · - a (V 2 k! V 2 k _) as a result of AZD converted by AD C in the subsequent stage, AD {A (i) - - obtaining (V 2 k V 2 k _ 1)}. Here, AD {V} means the value represented by the data obtained by AZD converting the voltage V output to the next stage. ―
ステップ S 1 5において、 ステージ iにおいて (M+ 1 ) ビッ トの変 換精度を有する D ACの出力電圧を V2 kに設定し、 スィッチトキャパ シタ回路によってこの電圧をサンプリングする。 ステップ S 1 6におい て、 DACの出力電圧を V2 k + 1に設定し、 スィッチトキャパシタ回路 に入力する。 In step S 1 5, at stage i the (M + 1) D AC output voltage having a conversion accuracy of bits set to V 2 k, sampling the voltage by switch preparative capacity Sita circuit. In step S16, the output voltage of the DAC is set to V2k + 1 and input to the switched capacitor circuit.
ステップ S 1 7において、 スィッチトキャパシタ回路の出力電圧 A ( i ) · (V2 k- V2 k + 1) を次のステージ以降の AD Cで A/D変換 した結果として、 AD { A ( i ) · (V2 k- V2 k + 1) } を得る。 In Step S 1 7, switch preparative output voltage A (i) · capacitor circuits - as a result of the A / D conversion (V 2 k V 2 k + 1) of the subsequent stage AD C, AD {A ( i) · (V 2 k -V 2 k + 1 )}.
ステップ S 1 8において、 ステップ S 1 4及び S 1 7における A/D 変換の結果から、 D ACにおける 2つの出力電圧間の電位差のディジタ ル値 S U B k = AD { A ( i ) · (V2 k— V 2 k— J } — AD {A ( i ) · (V2 k- V2 k + 1) } を、 DAC誤差補正用データ生成回路に おいて計算する。 In step S 1 8, Step S 1 4 and S 1 to 7 results of A / D conversion in, Digitally Le value of the potential difference between two output voltages in D AC SUB k = AD {A (i) · (V 2 k — V 2 k — J} — Calculate AD {A (i) · (V 2 k -V 2 k + 1 )} in the DAC error correction data generation circuit.
ステップ S 1 9において、 前回までのディジタル値の和と今回得られ たディジタル値とを加算して、 D ACにおける 2つの出力電圧間の電位 差のディジタル値の総和 S SUB jを、 j = l〜kについて求める。 ステップ S 20において、 全ての抵抗の測定が完了したか否かを判定 する。 全ての抵抗の測定が完了していない場合には、 ステップ S 2 1に おいて、 次の抵抗を測定するための設定を行い、 kの値をインク リメン
トした後、 ステップ S 1 2に移行する。 一方、 全ての抵抗の測定が完了 した場合には、 図 1 3のステップ S 2 2に移行する。 In step S 19, the sum of the digital values up to the previous time and the digital value obtained this time are added to obtain the sum S SUB j of the digital values of the potential difference between the two output voltages in the DAC, j = l Ask for ~ k. In step S20, it is determined whether or not all the resistance measurements have been completed. If the measurement of all the resistances has not been completed, in step S21, the setting for measuring the next resistance is made, and the value of k is incremented. After that, the process proceeds to step S12. On the other hand, when the measurement of all the resistances is completed, the process proceeds to step S22 in FIG.
図 2 3に示すように、 ステップ S 2 2において、 ステップ S 1 9にお いて得られた総和 ∑ S UB jとその理想的な値 (設計値) とから、 ステ ージ i とステージ ( i + 1 ) との間のゲイン誤差の補正用データ G E ( i ) をゲイン誤差補正用データ生成回路において求め、 ゲイン誤差補 正用データメモリに記憶する。 ステップ S 2 3において、 D AC誤差補 正用データの計算の初期化を行い、 ; k = l とする。 As shown in FIG. 23, in step S22, from the sum ∑S UBj obtained in step S19 and its ideal value (design value), the stage i and the stage (i The gain error correction data GE (i) between the data and (+1) is obtained by the gain error correction data generation circuit and stored in the gain error correction data memory. In step S23, the calculation of the DAC error correction data is initialized, and k is set to l.
ステップ S 2 4において、 D ACの出力電圧ステップの総和 ∑ S U B jとゲイン誤差補正用データ GE ( i ) との積から、 D AC出力のデ イジタル値に相当する値 GE ( i ) ∑ S UB jを、 D AC誤差補正用デ ータ生成回路において計算する。 - ステップ S 2 5において、 D A C出力のディジタル値 G E ( i ) ∑ S UB 5と理想的な DAC出力のディジタル値とから、 D AC誤差補正用 データ生成回路において、 ステージ i における AD Cの出力 D O UT ( i ) (k + 1 ) となる場合、 即ち、 D A Cの出力が V2 k + 1となる 場合の DAC誤差捕正用データ D E ( i, k + 1) を計算し、 DAC誤 差補正用データメモリに記憶する。 In step S24, a value corresponding to the digital value of the DAC output GE (i) ∑ S UB from the product of the sum of the output voltage steps of the DAC AC SUB j and the data GE (i) for gain error correction. j is calculated in the DAC error correction data generation circuit. - In step S 2 5, and a digital value of digital value GE (i) Σ S UB 5 and an ideal DAC output of the DAC output, D in the AC error correction data generating circuit, the output D of the AD C at stage i When O UT (i) (k + 1), that is, when DAC output is V 2 k + 1 , DAC error correction data DE (i, k + 1) is calculated, and DAC error is calculated. The data is stored in the correction data memory.
ステップ S 2 6において、 全ての補正用データの計算が完了したか否 かを判定する。 全ての補正用データの計算が完了していない場合には、 ステップ S 2 7に移行して、 次の D AC誤差補正用データを計算するた めの設定を行い、 kの値をインク リメントした後、 ステップ S 2 4に移 行する。 一方、 全ての捕正用データの計算が完了した場合には、 キヤリ ブレーションを終了する。 In step S26, it is determined whether or not calculation of all correction data has been completed. If calculation of all correction data has not been completed, the process proceeds to step S27, where the settings for calculating the next DAC error correction data are made, and the value of k is incremented. Then, the process proceeds to step S24. On the other hand, when the calculation of all the data for correction is completed, the calibration ends.
次に、 さらに精度の高いキャリブレーション方法について、 図 2 4及 び図 2 5を参照しながら説明する。
図 24に示すように、 ステップ S 1 1において初期設定を行った後、 ステップ S 3 1において、 ステージ iにおいて (M+ 1) ビッ トの変換 精度を有する D ACの出力電圧を V2 kに設定し、 スィッチトキャパシ タ回路によってこの電圧をサンプリングする。 ステップ S 3 2において、 D A Cの出力電圧を V 2 k に設定し、 スィ ッチトキャパシタ回路に入 力する。 . Next, a more accurate calibration method will be described with reference to FIGS. 24 and 25. As shown in FIG. 24 setting, after the initial setting was carried out in step S 1 1, in step S 3 1, at stage i the (M + 1) D AC output voltage having a conversion accuracy of bits in V 2 k This voltage is sampled by the switched capacitor circuit. In step S32, the output voltage of the DAC is set to V 2 k and input to the switched capacitor circuit. .
ステップ S 3 3において、 スィッチトキャパシタ回路め出力電圧 A ( i ) · (V2 k- V2 k_x) をステージ ( i + 1 ) の AD Cで AZD変 換した結果として、 AD {A ( i ) · (V2 k_V2 k } を得る。 In step S 3 3, switch-capacitor circuit Me output voltage A (i) · - as a result of AZD converted by AD C of (V 2 k V 2 k _ x) stage (i + 1), AD { A (i) · (V 2 k _V 2 k } is obtained.
ステップ S 34において、 ステージ iにおいて D ACの出力電圧を V 2 kに設定し、 スィッチトキャパシタ回路によってこの電圧をサンプリ ングする。 ステップ S 3 5において、 D ACの出力電圧を V2 k + 1に設 定し、 スィ ッチトキャパシタ回路に入力する。 In step S34, the output voltage of the DAC is set to V 2 k in stage i, and this voltage is sampled by the switched capacitor circuit. In step S35, the output voltage of the DAC is set to V2k + 1 and input to the switched capacitor circuit.
ステップ S 3 6において、 スィッチトキャパシタ回路の出力電圧 A ( i ) · (V2 k- V 2 k + 1) をステージ ( i + 1 ) の AD Cで A/ D変 換した結果として、 AD {A ( i ) · (V2 k-V2 k + 1) } を得る。 In step S 3 6, switch preparative output voltage A (i) · capacitor circuits - as a result of A / D conversion in the AD C of (V 2 k V 2 k + 1) stage (i + 1), AD obtain {a (i) · (V 2 k -V 2 k + 1)}.
ステップ S 3 7において、 ステップ S 3 3及び S 36における AD変 換の結果から、 DACにおける 2つの出力電圧間の電位差のディジタル 値 S UB l k = AD {A ( i ) · (V 2 k-V 2 k_1) } - AD {A ( i ) · (V2 k- V2 k + 1) } を、 DAC誤差補正用データ生成回路に おいて計算する。 In step S 3 7, Step S 3 3 and the results of the AD conversion in S 36, the digital value of the potential difference between two output voltages in DAC S UB l k = AD { A (i) · (V 2 k - V 2 k — 1 )}-AD {A (i) · (V 2 k − V 2 k + 1 )} is calculated in the DAC error correction data generation circuit.
次に、 図 2 5に示すように、 ステップ S 38において、 ステージ iに おいて D ACの出力電圧を V2 k に設定し、 スィッチトキャパシタ回 路によってこの電圧をサンプリングする。 ステップ S 3 9において、 D ACの出力電圧を V2 kに設定し、 スィ ッチトキャパシタ回路に入力す る。
ステップ S 40において、 スィッチトキャパシタ回路の出力電圧 A ( i ) · (V2 k— 一 V2 k) をステージ ( i + 1) の AD Cで A/D変 換した結果として、 AD { A ( i ) · (V2 k_x- V2 k) } を得る。 ステップ S 4 1において、 ステージ iにおいて DA Cの出力電圧を V 2 k + 1に設定し、 スィッチトキャパシタ回路によってこの電圧をサンプ リングする。 ステップ S 4 2において、 D ACの出力電圧を V2 kに設 定し、 スィッチトキャパシタ回路に入力する。. Next, as shown in FIG. 25, in step S38, the output voltage of the DAC is set to V 2 k in stage i, and this voltage is sampled by a switched capacitor circuit. In step S39, the output voltage of the DAC is set to V 2 k and input to the switched capacitor circuit. In step S 40, the output voltage A (i) · a switch-capacitor circuit - as a result of A / D conversion in the AD C of (V 2 k one V 2 k) stage (i + 1), AD { A obtaining a - (V 2 k V 2 k _ x)} (i) ·. In step S41, the output voltage of DAC is set to V2k + 1 in stage i, and this voltage is sampled by a switched capacitor circuit. In Step S 4 2, and set the D AC output voltage V 2 k, and inputs the switch-capacitor circuit. .
ステップ S 4 3において、 スィッチトキャパシタ回路の出力電圧 A ( i ) · (V2 k+ 1- V2 k) をステージ ( i + 1 ) の ADCで A/D変 換した結果として、 AD {A ( i ) · (V2 k+ 1-V2 k) } を得る'。 ステップ S 44において、 ステップ S 40及び S 4 3における AZD 変換の結果から、 DACにおける 2つの出力電圧間の電位差のディジタ ル値 S UB 2 k = AD { A ( i ) · (V2 k + 1— V2 k) } _AD {A ( i ) · (V2k— — V2 k) } を、 DAC誤差補正用データ生成回路に おいて計算する。 In Step S 4 3, switch-capacitor circuit of the output voltage A (i) · - as a result of A / D conversion in the ADC (V 2 k + 1 V 2 k) stage (i + 1), AD { A (i) · (V 2 k + 1 -V 2 k )} '. In step S 44, the result of AZD transformation in Step S 40 and S 4 3, Digitally Le value of the potential difference between two output voltages in DAC S UB 2 k = AD { A (i) · (V 2 k + 1 — V 2 k )} _AD {A (i) · (V 2k — — V 2 k )} is calculated in the DAC error correction data generation circuit.
ステップ S 4 5において、 2回の測定結果の平均値 S UB k= ( S U B 1 k + S UB 2 k) Z2を、 D A C誤差補正用データ生成回路におい て計算する。 ステップ S 46において、 前回までの平均値の和と今回得 られた平均値とを加算して、 DACの出力電圧ステップの総和 ∑ SU B jを、 j = 1〜 kについて求める。 In Step S 4 5, the average value S UB k = (SUB 1 k + S UB 2 k) Z2 of two measurements, calculate Te DAC error correction data generating circuit odor. In step S46, the sum of the average values up to the previous time and the average value obtained this time are added to obtain the sum ∑ SU Bj of the output voltage steps of the DAC for j = 1 to k.
ステップ S 20において、 全ての抵抗の測定が完了したか否かを判定 する。 以下のステップについては、 図 2 2及び図 23に示すのと同様で ある。 このキャリブレーション方法によれば、 手順を変えた 2度の測定 により得られた結果を平均化することによって、 次のステージ以降にお ける AD Cの素子ばらつきによって発生するキヤリブレーション誤差を 低減することができる。
次に、 キヤリブレーション動作中における AZD変換の方法について、 図 26を参照しながら説明する。 In step S20, it is determined whether or not all the resistance measurements have been completed. The following steps are the same as those shown in FIGS. 22 and 23. According to this calibration method, the calibration error caused by the device variation of the ADC after the next stage is reduced by averaging the results obtained from two measurements with different procedures. be able to. Next, a method of AZD conversion during the calibration operation will be described with reference to FIG.
図 26に示すように、 A/D変換を開始すると、 ステップ S 5 1にお いて、 キャリブレーションの対象となるステージ iの DACをキヤリブ レーシヨ ン制御回路によって制御し、 (M+ 1 ) ビッ トの変換精度を有 する D ACにおける 2つの出力電圧間の電位差を増幅してステージ iの 出力電圧 V。UT ( i ) として出力し、 ステージ ( i + 1) 以降において 順次 AZD変換を行う。 As shown in FIG. 26, when A / D conversion is started, in step S51, the DAC of stage i to be calibrated is controlled by the calibration control circuit, and the (M + 1) -bit The output voltage V of stage i by amplifying the potential difference between two output voltages in DAC with conversion accuracy. Output as UT (i) and perform AZD conversion sequentially from stage (i + 1).
ステップ S 5 2において、 図 1に示すディジタル遅延回路 1 0により、 各ステージの変換データ DOUT ( i ) に所望の遅延を与える。 この変換 データ D。UT ( i ) は、 キャリブレーション機能を有するステージにつ いては、 DAC誤差補正回路 20に出力され、 キャリ ブレーショ ン機能 を有しないステージについては、 ゲイン誤差補正回路 30に出力される。 ステップ S 5 3において、 キヤリブレーション機能を有するステージ iについて、 変換データ D。UT ( i ) に応じた DAC誤差補正用データ DE ( i, DOUT ( i ) ) を、 DAC誤差捕正用データメモリから DA C誤差補正回路 20の D AC誤差補正用演算回路 22に出力する。 なお、 キヤリブレーション機能を有しないステージについては、 この操作は行 わない。 In step S52, a desired delay is given to the conversion data D OUT (i) of each stage by the digital delay circuit 10 shown in FIG. This conversion data D. UT (i) is output to a DAC error correction circuit 20 for a stage having a calibration function, and is output to a gain error correction circuit 30 for a stage without a calibration function. In step S53, conversion data D is obtained for stage i having a calibration function. The DAC error correction data DE (i, D OUT (i)) corresponding to UT (i) is output from the DAC error correction data memory to the DAC error correction arithmetic circuit 22 of the DAC error correction circuit 20. . This operation is not performed for the stage without calibration function.
ステップ S 54において、 キャリブレーション機能を有するステージ iについて、 D AC誤差補正回路の D AC誤差補正用演算回路によって、 D AC誤差を捕正した当該ステージの変換データ D 1 OUT ( i ) を求め、 ゲイン誤差補正回路 30に出力する。 なお、 キャリブレーショ ン機能を 有しないステージについては、 この操作は行わない。 In step S54, for the stage i having the calibration function, the DAC error correction arithmetic circuit of the DAC error correction circuit obtains conversion data D1OUT (i) of the stage in which the DAC error has been corrected, Output to the gain error correction circuit 30. This operation is not performed for the stage without the calibration function.
ステップ S 5 5において、 キャリブレーショ ン機能を有するステージ i について、 L S B側のステージから順に、 ステージ Nからステージ
( i + 1 ) までの変換データ D 2 OUT ( i + 1 ) と、 ゲイン誤差補正用 データメモリから出力されるゲイン誤差の補正用データ G E ( i ) とを 用いて、 ゲイン誤差補正用演算回路によりゲイン誤差を補正することに より、 ゲイン誤差を補正したステージ Nからステージ ( i + 1) までの 変換データ D 3。UT ( i + 1 ) =GE ( i ) XD 2OUT ( i + 1 ) を得 る。 なお、 キャリ ブレーショ ン機能を有しないステージについては、 こ の操作は行わない。 In step S55, for the stage i having the calibration function, the stage from the stage N to the stage Using the conversion data D 2 OUT (i + 1) up to (i + 1) and the gain error correction data GE (i) output from the gain error correction data memory, a gain error correction arithmetic circuit Conversion data D3 from stage N to stage (i + 1) with the gain error corrected by correcting the gain error. UT (i + 1) = GE (i) XD2 OUT (i + 1) is obtained. This operation is not performed for the stage without calibration function.
ステップ S 5 6において、 キヤリブレーション機能を有するステージ iについて、 ゲイン誤差を補正したステージ Nからステージ ( i + 1) までの変換データ D 3。UT ( i + 1 ) に、 D AC誤差を補正した後のス テージ i における変換データ D 1。UT ( i ) を加算器により加算して、 ステージ Nからステージ iまでの変換データ D 2OUT ( i ) =D 1 ουτ ( i ) +D 3 ουτ ( i + 1) を得る。 一方、 キャリブレーショ ン機能を 有しないステージ iについては、 ステージ Nからステージ ( i + 1) ま での変換データ D 2。UT ( i + 1 ) に、 ステージ iにおける変換データ D。UT ( i ) を加算器により加算して、 ステージ Nからステージ iまで の変換データ D 2OUT ( i ) =DOUT ( i ) +D 2 OUT ( i + 1 ) を得 る。 In step S56, conversion data D3 from stage N to stage (i + 1) with the gain error corrected for stage i having a calibration function. The converted data D1 at stage i after correcting the DAC error to UT (i + 1). UT (i) is added by an adder to obtain conversion data D 2 OUT (i) = D 1 ουτ (i) + D 3 ουτ (i + 1) from stage N to stage i. On the other hand, for stage i without the calibration function, the converted data D2 from stage N to stage (i + 1). UT (i + 1) and conversion data D at stage i. UT (i) is added by an adder to obtain conversion data D 2 OUT (i) = D OUT (i) + D 2 OUT (i + 1) from stage N to stage i.
ステップ S 5 7において、 全てのステージについて変換データの加算 が終了したか否かを判定する。 変換データの加算が終了していない場合 には、 ステップ S 5 5に移行する。 一方、 全てのステージについて変換 データの加算が終了した場合には、 A/D変換を終了する。 In step S57, it is determined whether addition of the conversion data has been completed for all stages. If the addition of the converted data has not been completed, the process proceeds to step S55. On the other hand, when the conversion data addition is completed for all stages, the A / D conversion ends.
次に、 通常動作中における AZD変換の方法について、 図 27を参照 しながら説明する。 ここでは、 ステージ 1〜ステージ (N— 1) の各々 がキャリ ブレーショ ン機能を有するものとする。 Next, a method of AZD conversion during normal operation will be described with reference to FIG. Here, it is assumed that each of stage 1 to stage (N-1) has a calibration function.
A/D変換を開始すると、 ステップ S 6 1において、 パイプライン型
AD Cにアナログ信号 V I N ( 1 ) を入力し、 各ステージにおいて順次 A/D変换を開始する。 ス ップ S 6 2において、 図 1に示すタイミン グ調整回路 1 0により、 各ステージの変換データ DOUT ( i ) に所望の 遅延を与え、 D AC誤差補正回路 2 0に出力する。 When A / D conversion starts, in step S61, the pipeline type Input analog signal V IN (1) to ADC and start A / D conversion in each stage sequentially. In step S62, the conversion data D OUT (i) of each stage is given a desired delay by the timing adjustment circuit 10 shown in FIG. 1 and is output to the DAC error correction circuit 20.
ステップ S 6 3において、 ステージ i = l〜 (N— 1 ) について、 D AC誤差メモリから変換データ D。UT ( i ) に応じた DAC誤差補正用 データ DE ( i , D。UT ( i ) ) を、 DAC誤差捕正回路 2 0の DAC 誤差補正用演算回路 2 2に出力する。 In step S63, conversion data D from the DAC error memory for stage i = l ~ (N-1). The DAC error correction data DE (i, D. UT (i)) corresponding to UT (i) is output to the DAC error correction operation circuit 22 of the DAC error correction circuit 20.
ステップ S 6 4において、 ステージ i = l〜 (N— 1 ) について、 D AC誤差補正回路 2 0の DAC誤差補正用演算回路 2 2によって、 DA C誤差を補正した当該ステージの変換データ D 1 OUT ( i ) =DOUT ( i ) -DE ( i, D。UT ( i ) ) を求め、 ゲイン誤差.補正回路 3 0に 出力する。 In step S64, the conversion data D 1 OUT of the stage i = l to (N−1) whose DAC error has been corrected by the DAC error correction operation circuit 22 of the DAC error correction circuit 20 (i) = D OUT (i ) -DE seeking (i, D. UT (i) ), and outputs the gain error. correction circuit 3 0.
ステップ S 6 5において、 L S B側のステージから順に、 ステージ N からステージ ( i + 1 ) までの変換データ D 2。UT ( i + 1 ) と、 ゲイ ン誤差捕正用データメモリから出力されるゲイン誤差の補正用データ G E ( i ) とを用いて、 ゲイン誤差補正用演算回路によりゲイン誤差を捕 正することにより、 ゲイン誤差を補正したステージ Nからステージ ( i + 1 ) までの変缘データ D 3 OUT ( i + 1 ) = G E ( i ) X D 2 OUT ( i + 1 ) を得る。 In step S65, conversion data D2 from stage N to stage (i + 1) in order from the stage on the LSB side. By using UT (i + 1) and gain error correction data GE (i) output from the gain error correction data memory, the gain error is calculated by the gain error correction arithmetic circuit. , obtained from the stage N with the corrected gain error stage (i + 1) to the Hen缘data D 3 OUT (i + 1) = GE (i) XD 2 OUT (i + 1).
ステップ S 6 6において、 ゲイン誤差を捕正したステージ Nからステ ージ ( i + 1 ) までの変換デ^ "タ D 3。UT ( i + 1 ) に、 DAC誤差を 補正した後のステージ iにおける変換データ D 1。UT ( i ) を加算器に より加算して、 ステージ Nからステージ iまでの変換データ D 2 ουτ ( i ) =D 1 ουτ ( i ) +D 3 ουτ ( i + 1 ) を得る。 In step S66, conversion data D3 from stage N to stage (i + 1) from which the gain error has been corrected. Stage i after correcting the DAC error in UT (i + 1). The conversion data D1 in step 1. UT (i) is added by an adder, and the conversion data from stage N to stage i is D2ουτ (i) = D1ουτ (i) + D3ουτ (i + 1) Get.
ステップ S 6 7において、 全てのステージについて変換データの加算
が終了したか否かを判定する。 変換データの加算が終了していない場合 には、 ステップ S 6 5に移行する。 一方、 全てのステージについて変換 データの加算が終了した場合には、 A/D変換を終了する。 ' . 次に、 本実施形態に係るパイプライン型 AD Cにおける誤差補正の手 順について、 図 2 8を参照しながら説明する。 図 2 8は、 アナログ入力 信号と残差信号及び AD C出力との関係を示している。 In step S67, add conversion data for all stages Is determined. If the conversion data addition has not been completed, the process moves to step S65. On the other hand, when the conversion data addition is completed for all stages, the A / D conversion ends. 'Next, a procedure of error correction in the pipeline ADC according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 28 shows the relationship between the analog input signal, the residual signal, and the ADC output.
図 2 8の (a ) に示すように、 パイプライン型 AD Cにおいて、 DA C誤差と増幅器等のゲイン誤差とが発生している場合に、 まず、 ゲイン 誤差の補正を行うことによりこれを除去して、 図 2 8の (b) に示すよ うな特性とする。 図 2 8の (b) に示す特性においては、 D AC誤差に より A/D変換特性が非直線性を示しているが、 さらに、 D AC誤差の 補正を行うことにより、 図 2 8の ( c ) に示すように、 AZD変換特性 の非直線性が補正され、 理想的な AZD変換特性を実現することができ る。 As shown in (a) of Fig. 28, when the DAC error and the gain error of the amplifier etc. occur in the pipelined ADC, the gain error is corrected first by removing it. Then, the characteristics as shown in (b) of Fig. 28 are obtained. In the characteristics shown in (b) of Fig. 28, the A / D conversion characteristics show non-linearity due to the DAC error. However, by correcting the DAC error, As shown in c), the non-linearity of the AZD conversion characteristics is corrected, and ideal AZD conversion characteristics can be realized.
以上述べたように、 本発明によれば、 パイプライン型 AD Cの少なく とも 1つのステージにおいて、 Mビッ トの変換精度を有するアナログ/ ディジタル変換回路と、 Mビットより高い変換精度を有するディジタル ノアナログ変換回路もしくは Mビッ トの複数のディジタル Zアナログ変 換回路とを用いることにより、 比較的簡単な回路構成によって、 当該ス テージにおけるディジタル/アナログ変換回路の出力電圧の誤差及び増. 幅器等のゲイン誤差を補正することができる。 産業上の利用可能性 As described above, according to the present invention, in at least one stage of a pipelined ADC, an analog / digital conversion circuit having a conversion accuracy of M bits and a digital node having a conversion accuracy higher than M bits are provided. By using an analog conversion circuit or a plurality of M-bit digital Z-to-analog conversion circuits, the output voltage error of the digital-to-analog conversion circuit and the amplifier, etc., at the relevant stage can be realized with a relatively simple circuit configuration. Can be corrected. Industrial applicability
本発明は、 複数のステージに分けてアナログ信号をディジタル信号に 変換するパイプライン型のアナログ Zディジタル変換器及ぴ電子回路に おいて利用することが可能である。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in a pipeline type analog Z-to-digital converter and an electronic circuit that convert an analog signal into a digital signal in a plurality of stages.
Claims
請 求 の 範 囲 i . アナログ入力信号を入力し、 これをアナログ Zディジタル変換して 、 変換データ及び残差信号を出力するステージと、 Claims range i. A stage which receives an analog input signal, converts the analog input signal into analog-to-digital data, and outputs converted data and a residual signal.
前記ステージから出力される変換データにそれぞれ適切なサイクル数 の遅延を与えてタイミングを調整するタイミング調整回路と、 A timing adjustment circuit for adjusting the timing by giving a delay of an appropriate number of cycles to each of the conversion data output from the stage;
前記ステージにおけるディジタル/ アナログ変換の出力電圧の誤差を 補正する D A C誤差補正回路と、 A DAC error correction circuit for correcting an output voltage error of digital / analog conversion in the stage;
前記ステージにおける増幅器のゲイン誤差を補正するゲイン誤差補正 回路と、 A gain error correction circuit for correcting a gain error of the amplifier in the stage;
前記ゲイン誤差補正回路から出力されるディジタル出力信号に基づい てディジタル/アナログ変換の出力電圧の誤差及びゲイン誤差を計算し Based on the digital output signal output from the gain error correction circuit, an error in the output voltage of digital / analog conversion and a gain error are calculated.
、 前記 D A C誤差補正回路及び前記ゲイン誤差補正回路にそれぞれの誤 差補正用データを供給する誤差補正用データ生成回路と、 An error correction data generation circuit that supplies respective error correction data to the DAC error correction circuit and the gain error correction circuit;
キヤリブレーション制御信号を出力してキヤリブレーション動作を制 御すると共に、 ステージに D A C制御信号を供給するキヤリブレーショ ン制御回路と、 A calibration control circuit that outputs a calibration control signal to control the calibration operation and supplies a DAC control signal to the stage;
を備えるアナログ Zディジタル変換器。 Analog to digital converter with
2 . 前記 D A C誤差補正回路が、 ステージにおけるディジタル アナ口 グ変換の出力電圧の誤差を補正するために用いられる D A C誤差補正用 データを記憶する D A C誤差補正用データメモリ と、 変換データから D A C誤差補正用データをそれぞれ減算して、 ディジタル Zアナログ変換 の出力電圧の誤差を補正した変換データを出力する D A C誤差補正用演 算回路とを含む、 請求項 1記載のアナログ ディジタル変換器。 2. The DAC error correction circuit stores a DAC error correction data memory used to correct an error in the output voltage of the digital analog conversion in the stage, and a DAC error correction data memory based on the converted data. 2. The analog-digital converter according to claim 1, further comprising: a DAC error correction arithmetic circuit that outputs conversion data obtained by correcting the error in the output voltage of the digital-to-analog conversion by subtracting the respective data for use.
3 . 前記 D A C誤差補正回路が、 ステージにおける D A C誤差補正用デ ータを記憶する D A C誤差補正用データメモリを含む、 請求項 1記載の
アナログ zディジタル変換器。 3. The DAC error correction circuit according to claim 1, wherein the DAC error correction circuit includes a DAC error correction data memory that stores DAC error correction data in a stage. Analog z-digital converter.
4 . 前記ゲイン誤差補正回路が、 ステージにおける増幅器のゲイン誤差 を補正するゲイン誤差補正用データをそれぞれ記憶するゲイン誤差補正 用データメモリ と、 ゲイン誤差補正用演算回路と、 加算器とを含む、 請 求項 1記載のアナログ/ディジタル変換器。 4. The gain error correction circuit includes: a gain error correction data memory for storing gain error correction data for correcting a gain error of the amplifier in the stage; a gain error correction operation circuit; and an adder. An analog / digital converter according to claim 1.
5 . 前記誤差補正用データ生成回路が、 ステージ内のディジタル Zアナ 口グ変換の出力電圧の誤差量を計算し、 ディジタル /アナ口グ変換の出 力電圧の誤差を補正するためのデータを D A C誤差補正回路に出力する D A C誤差捕正用データ生成回路、 及び/又は、 増幅器のゲイン誤差を 計算し、 ゲイン誤差を補正するためのデータをゲイン誤差補正回路に出 力するゲイン誤差補正用データ生成回路を含む、 請求項 1記載のアナ口 グ /ディジタル変換器。 5. The error correction data generation circuit calculates the error amount of the output voltage of the digital Z analog conversion in the stage, and converts the data for correcting the error of the output voltage of the digital / analog conversion into a DAC. Calculates the DAC error correction data generation circuit output to the error correction circuit and / or the gain error of the amplifier, and generates the gain error correction data to output the data for correcting the gain error to the gain error correction circuit The analog-to-digital converter according to claim 1, comprising a circuit.
6 . 前記誤差補正用データ生成回路が、 ディジタル出力信号を平均化す る誤差測定結果平均化回路、 及び/又は、 ゲイン誤差補正用データ生成 回路と D A C誤差補正用データ生成回路から出力される補正用データを 平均化する誤差補正用データ生成回路を含む、 請求項 1記載のアナログ ノディジタル変換器。 6. The error correction data generation circuit is an error measurement result averaging circuit for averaging the digital output signal, and / or a gain error correction data generation circuit and a correction error output from the DAC error correction data generation circuit. The analog-to-digital converter according to claim 1, further comprising an error correction data generation circuit that averages data.
7 . 前記 D A C誤差補正回路が、 キャ リブレーショ ン制御信号によって ディジタル/アナログ変換誤差補正を無効にするためのマルチプレクサ を含み、 該マルチプレクサが、 前記 D A C誤差捕正用データメモリ と D A C誤差捕正用演算回路の間に配設されている、 請求項 2又は 3記載の アナログ Zディジタル変換器。 7. The DAC error correction circuit includes a multiplexer for disabling digital / analog conversion error correction by a calibration control signal, wherein the multiplexer includes the DAC error correction data memory and the DAC error correction operation. 4. The analog-Z digital converter according to claim 2, which is disposed between circuits.
8 . 前記 D A C誤差補正回路が、 ステージからのディジタル出力信号を キヤリプレーション制御信号によってゼロ信号として出力するマルチプ レクサを含む、 請求項 2又は 3記載のアナログノディジタル変換器。 8. The analog-to-digital converter according to claim 2, wherein the DAC error correction circuit includes a multiplexer that outputs a digital output signal from a stage as a zero signal by a calibration control signal.
9 . 前記ゲイン誤差捕正回路が、 キャ リブレーション制御信号によって
ゲイン誤差補正を無効にするためのマルチプレクサを含み、 該マルチプ レクサが、 前記ゲイン誤差補正用データメモリ とゲイン誤差補正用演算 回路の間 配設されている、 請求項 4記載のアナログ Zディジタル変換 a 9. The gain error correction circuit is operated by the calibration control signal. The analog Z-digital converter according to claim 4, further comprising a multiplexer for invalidating the gain error correction, wherein the multiplexer is disposed between the gain error correction data memory and the gain error correction operation circuit.
。 .
1 0 . 前記ゲイン誤差補正用演算回路における誤差補正が、 乗算器を用 いた近似計算で行われる、 請求項 4記載のアナログ Zディジタル変換器 10. The analog-to-digital converter according to claim 4, wherein the error correction in the gain error correction operation circuit is performed by an approximate calculation using a multiplier.
1 1 . '前記ゲイン誤差補正用演算回路における誤差補正が、 乗算器と加 算器を用いた近似計算で行われる、 請求項 4記載のアナログ ディジタ ル変換器。 11. The analog-to-digital converter according to claim 4, wherein the error correction in the gain error correction operation circuit is performed by an approximate calculation using a multiplier and an adder.
1 2 . 前記キャリブレーショ ン制御回路が、 ステージのアナログ/ディ ジタル変換における参照電圧と非キヤリブレーション時のディジタルノ アナログ変換電圧との差の測定を正方向及び逆方向で行い、 その測定結 果を平均化する電圧測定手段を含む、 請求項 1記載のアナログ Zデイジ タル変換器。 12. The calibration control circuit measures the difference between the reference voltage in the analog-to-digital conversion of the stage and the digital-to-analog conversion voltage during non-calibration in the forward and reverse directions. The analog Z-digital converter according to claim 1, further comprising a voltage measuring means for averaging the result.
1 3 . 前記ステージが多段である、 請求項 1記載のアナログ/ディジタ ル変換器。 13. The analog-to-digital converter according to claim 1, wherein said stages are multistage.
1 4 . 前記ステージが、 1 4. The stage is
アナログ入力信号をアナログ Zディジタル変換することにより変換デ ータを出力する Mビッ トのアナ口グ/ディジタル変換回路と、 An M-bit analog-to-digital converter that outputs conversion data by converting an analog input signal to analog-Z digital;
キヤリブレーション時にキヤリブレーションに用いられる複数のデー タを Mビッ トより多い変換ビッ ト数で複数のキヤリプレーシヨン用アナ 口グ信号に順次変換し、 非キヤリブレーション時に前記アナログ/ディ ジタル変換回路の出力信号をアナログ信号に変換するディジタル アナ ログ変換回路と、 A plurality of data used for calibration at the time of calibration is sequentially converted into a plurality of analog signals for calibration with a greater number of conversion bits than M bits, and the analog / digital signals are obtained at the time of non-calibration. A digital-to-analog conversion circuit for converting the output signal of the conversion circuit into an analog signal,
キヤリプレーション時に D A C制御信号を前記ディジタル/アナログ
変換回路に出力し、 非キヤリブレーショ ン時に前記アナログ/ディジタ ル変換回路の出力信号を前記ディジタルノアナログ変換回路に出力する 第 1 のマルチプレクサと、 At the time of calibration, the DAC control signal is A first multiplexer that outputs to the conversion circuit, and outputs the output signal of the analog / digital conversion circuit to the digital / analog conversion circuit during non-calibration;
キヤリプレーション時に前記ディジタル Zアナログ変換回路の出力信 号をサンプルホールド回路に出力し、 非キヤリプレーション時にアナ口 グ入力信号をサンプルホールド回路に出力する第 2のマルチプレクサと 該第 2のマルチプレクサの出力信号をサンプルホールドするサンプル ホールド回路と、 A second multiplexer that outputs an output signal of the digital-Z analog conversion circuit to the sample-and-hold circuit during calibration and outputs an analog input signal to the sample-and-hold circuit during non-calibration; A sample and hold circuit that samples and holds the output signal;
該サンプルホールド回路の出力信号から前記ディジタル/アナログ変 '.換回路の出力信号を減算する減算器と、 A subtracter for subtracting the output signal of the digital / analog conversion circuit from the output signal of the sample-hold circuit;
該減算器からの出力信号を増幅する増幅器と、 An amplifier for amplifying an output signal from the subtractor;
を含む、 請求項 1記載のアナログ/ディジタル変換器。 The analog / digital converter according to claim 1, comprising:
1 5 . 前記ステージが、 1 5. The stage is
アナログ入力信号をアナログ/ディジタル変換することにより変換デ ータを出力するアナログノディジタル変換回路と、 An analog / digital conversion circuit that outputs conversion data by converting an analog input signal from analog to digital;
キヤリブレーション時にディジタル Zアナログ変換を行い第 1のキヤ リブレーション用のアナログ信号を出力し、 非キヤリブレーション時に 前記アナログ/ディジタル変換回路の変換結果をディジタル /アナログ 変換する第 1 の,ディジタル/ アナログ変換回路と、 The first digital / analog conversion that performs digital-to-analog conversion during calibration and outputs the first calibration analog signal, and performs digital / analog conversion of the conversion result of the analog / digital conversion circuit during non-calibration. An analog conversion circuit,
キヤリプレーション時にディジタル/アナ口グ変換を行い第 2のキヤ リプレーション用のアナログ信号を出力する第 2のディジタルノアナロ グ変換回路と、 A second digital / analog conversion circuit for performing digital / analog conversion at the time of calibration and outputting a second calibration analog signal;
キヤリプレーション時に D A C制御信号を第 1のディジタル Zアナ口 グ変換回路に出力し、 非キャリブレーショ ン時に前記アナログ Zデイジ タル変換回路の出力信号を第 1のディジタル/アナログ変換回路に出力
する第 1のマルチプレクサと、 Outputs the DAC control signal to the first digital-to-analog converter during calibration, and outputs the output signal of the analog-to-digital converter to the first digital-to-analog converter during non-calibration. A first multiplexer to
キヤリブレーション時に第 2のディジタル/アナログ変換回路の出力 信号をサンプルホールド回路に出力し、 非キヤリプレーション時にアナ 口グ入力信号をサンプルホールド回路に出力する第 2のマルチプレクサ と、 A second multiplexer that outputs an output signal of the second digital / analog conversion circuit to the sample and hold circuit during calibration and outputs an analog input signal to the sample and hold circuit during non-calibration;
該第 2のマルチプレクサの出力信号をサンプルホールドするサンプル ホールド回路と、 A sample and hold circuit that samples and holds the output signal of the second multiplexer;
該サンプルホールド回路の出力信号から第 1のディジタル アナ口グ 変換回路の出力信号を減算する減算器と、 A subtractor for subtracting the output signal of the first digital analog conversion circuit from the output signal of the sample and hold circuit;
該減算器からの出力を増幅する増幅器と、 An amplifier for amplifying the output from the subtractor;
を含む、 請求項 1記載のアナログ/ディジタル変換器。 The analog / digital converter according to claim 1, comprising:
1 6 . 前記ステージが、 マルチプレクサと、 サンプルホールド回路と、 減算器と、 増幅器を備えるスィッチトキャパシタ回路とによって構成さ れる、 請求項 1 4又は' 1 5記載のアナログ Zディジタル変換器。 16. The analog Z-to-digital converter according to claim 14 or 15, wherein said stage is constituted by a multiplexer, a sample and hold circuit, a subtractor, and a switched capacitor circuit including an amplifier.
1 7 . 前記ステージが、 ディジタル Zアナログ変換回路と、 マルチプレ クサと、 サンプルホールド回路と、 減算器と、 増幅器を備えるスィッチ トキャパシタ回路とによって構成される、 請求項 1 4又は 1 5記載のァ ナログ/ディジタル変換器。 17. The fan according to claim 14, wherein the stage is constituted by a digital Z-analog conversion circuit, a multiplexer, a sample-and-hold circuit, a subtractor, and a switched capacitor circuit including an amplifier. Analog / digital converter.
1 8 . 前記ディジタル Zアナログ変換回路が、 抵抗ラダー型のディジタ ル /アナログ変換回路を含む、 請求項 1 4又は 1 5記載のアナログ/デ イジタル変換器。 18. The analog-to-digital converter according to claim 14, wherein the digital Z-to-analog conversion circuit includes a resistance ladder-type digital / analog conversion circuit. 18.
1 9 . 前記アナログ/ディジタル変換回路が、 直列接続された複数の抵 抗を含み、 該抵抗は、 前記ディジタル アナログ変換回路の抵抗として 使用されると共に、 該抵抗からの出力信号を前記アナログ/ディジタル 変換回路の参照電圧とし、 キャリブレーション時において、 該参照電圧 がキヤリブレーション用のアナログ信号として使用される、 請求項 1 8
記載のアナログ /ディジタル変換器。 19. The analog / digital conversion circuit includes a plurality of resistors connected in series, and the resistor is used as a resistor of the digital / analog conversion circuit, and outputs an output signal from the resistor to the analog / digital converter. 19. The reference voltage of the conversion circuit, wherein the reference voltage is used as an analog signal for calibration during calibration. Analog / digital converter as described.
2 0 . 前記アナログ Zディジタル変換回路と前記ディジタル /アナログ 変換回路と前記信号処理回路との各々が、 差動構成を有する、 請求項 1 ' 4又は 1 5記載のアナログノディジタル変換器。 20. The analog-to-digital converter according to claim 1, wherein each of the analog-Z digital conversion circuit, the digital / analog conversion circuit, and the signal processing circuit has a differential configuration.
2 1 . アナログ入力信号を入力し、 これをアナログ Zディジタル変換し て、 変換データ及び残差信号を出力するステージと、 2 1. A stage for inputting an analog input signal, converting the analog input signal to analog Z digital, and outputting conversion data and a residual signal;
前記ステージから出力される変換データにそれぞれ適切なサイクル数 の遅延を与えてタイミングを調整するタイミング調整回路と、 A timing adjustment circuit for adjusting the timing by giving a delay of an appropriate number of cycles to each of the conversion data output from the stage;
前記ステージにおけるディジタル Zアナログ変換の出力電圧の誤差を 補正する D A C誤差補正回路と、 A DAC error correction circuit for correcting an error in the output voltage of the digital-to-analog conversion in the stage;
前記ステージにおける増幅器のゲイン誤差を捕正するゲイン誤差補正 回路と、 A gain error correction circuit for correcting an amplifier gain error in the stage;
を含むアナログ/ディジタル変換器と、 An analog / digital converter, including
前記ゲイン誤差補正回路から出力されるディジタル出力信号に基づい てディジタル Zアナログ変換の出力電圧の誤差及びゲイン誤差を計算し 、 前記 D A C誤差補正回路及び前記ゲイン誤差補正回路にそれぞれの誤 差補正用データを供給する誤差補正用データ生成手段と、 Based on the digital output signal output from the gain error correction circuit, an output voltage error and a gain error of digital-to-analog conversion are calculated, and the DAC error correction circuit and the gain error correction circuit respectively provide error correction data. Error correction data generating means for supplying
キヤ リブレーショ ン制御信号を出力してキヤリブレーショ ン動作を制 御すると共に、 ステージに D A C制御信号を供給するキヤリブレーショ ン制御手段と、 A calibration control means for outputting a calibration control signal to control the calibration operation and for supplying a DAC control signal to the stage;
を備える電子回路。
An electronic circuit comprising:
Applications Claiming Priority (2)
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