JP2008028855A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アナログ入力信号をデジタル信号に変換する技術に関し、特に、デルタシグマ変調回路を用いたアナログ/デジタル変換に有効な技術に関する。 The present invention relates to a technique for converting an analog input signal into a digital signal, and more particularly to a technique effective for analog / digital conversion using a delta-sigma modulation circuit.
デジタルビデオカメラなどには、図12に示すような入力信号に対して入力信号のDC成分VDC1を除去して、AC信号成分VAC1のみをアナログ/デジタル変換(以後、A/D変換)する回路(たとえば、特許文献1参照)が広く用いられている。 For a digital video camera or the like, a circuit that removes the DC component VDC1 of the input signal from the input signal as shown in FIG. 12 and performs analog / digital conversion (hereinafter A / D conversion) only on the AC signal component VAC1 ( For example, Patent Document 1) is widely used.
この回路は、たとえば、第1、第2の抵抗、アンプ、D/A(Digital/Analog)変換器、およびA/D変換器から構成されている。第1の抵抗の一方の接続部には、ジャイロセンサなどから出力される入力信号Vinが入力されるように接続されており、該第1の抵抗の他方の接続部には、アンプの負(−)側入力部が接続されている。 This circuit includes, for example, first and second resistors, an amplifier, a D / A (Digital / Analog) converter, and an A / D converter. One connection portion of the first resistor is connected so that an input signal Vin output from a gyro sensor or the like is input, and the other connection portion of the first resistor is connected to the negative ( -) Side input section is connected.
D/A変換器の入力部には、入力DC成分除去用のデジタル値が入力されるように接続されている。入力DC成分除去用のオフセットデータデジタル値は、D/A変換器から出力される値が、入力信号のDC成分VDC1と同じなるように制御する信号である。 A digital value for removing an input DC component is connected to an input unit of the D / A converter. The offset data digital value for removing the input DC component is a signal that controls the value output from the D / A converter to be the same as the DC component VDC1 of the input signal.
D/A変換器の出力部には、アンプの正(+)側入力部が接続されており、該アンプの出力部と負(−)側入力部とには、第2の抵抗が接続されている。 The positive (+) input section of the amplifier is connected to the output section of the D / A converter, and a second resistor is connected to the output section and negative (−) input section of the amplifier. ing.
また、アンプの出力部には、A/D変換器の入力部が接続されており、該A/D変換器からは、デジタル変換結果が出力される。 In addition, an input unit of an A / D converter is connected to the output unit of the amplifier, and a digital conversion result is output from the A / D converter.
この場合、変換伝達関数は次式で表される。 In this case, the conversion transfer function is expressed by the following equation.
Vad=R2/R1×(Vin−Vdac)+Vdac
ただし、Vadはアンプの出力電圧、VdacはD/A変換器の出力値とする。
Vad = R2 / R1 × (Vin−Vdac) + Vdac
However, Vad is an output voltage of the amplifier, and Vdac is an output value of the D / A converter.
このような構成により、入力部の非反転回路にて入力からDC成分を除去した信号のみを増幅した信号をA/D変換、つまり、AC信号成分VAC1のみをA/D変換している。 With such a configuration, the signal obtained by amplifying only the signal from which the DC component is removed from the input by the non-inverting circuit of the input unit is A / D converted, that is, only the AC signal component VAC1 is A / D converted.
AC成分のみを増幅することで、後段のA/D変換器の精度が、n−bitから(n−log2 k)−bitに緩和することができる(ここで、nは分解能、kは増幅率とする)。 By amplifying only the AC component, the accuracy of the subsequent A / D converter can be relaxed from n-bit to (n-log 2 k) -bit (where n is resolution and k is amplification). Rate).
DC成分VDC1も同時にA/D変換した場合は、n−bitの分解能が不要なDC成分の変換のために使用されてしまうが、増幅してDC成分VAC1にn−bitの分解能を全て使用することで、必要な信号成分の分解能を実効的に向上することができる。 When the DC component VDC1 is also A / D converted at the same time, it is used for conversion of a DC component that does not require n-bit resolution, but is amplified and uses all the n-bit resolution for the DC component VAC1. As a result, the resolution of the necessary signal components can be effectively improved.
また、入力DC成分は、D/A変換器にて任意の電圧を出力することで入力DC成分除去することができる。前述したように、D/A変換器に入力される入力DC成分除去用のオフセットデータデジタル値のデジタルコードは、たとえば、マイクロコントローラにて制御される。入力が複数チャネルある場合は、D/A変換器デジタルコードを複数持つことになり、入力アナログチャネルを切り替えると、A/D変換器のデジタルコードも切り替わる(たとえば、特許文献2参照)。
ところが、上記のような入力信号のDC成分VDC1を除去する技術では、次のような問題点があることが本発明者により見い出された。 However, the present inventors have found that the technique for removing the DC component VDC1 of the input signal as described above has the following problems.
すなわち、入力チャネルが複数有り、入力のDC除去電圧が異なる場合にチャネルの切り替えを行なう場合は、D/A変換器の出力を変化させる必要があり、D/A変換器の出力が整定するまでに時間がかかってしまうという問題がある。 That is, when there are a plurality of input channels and the input DC removal voltage is different, when switching channels, it is necessary to change the output of the D / A converter until the output of the D / A converter is stabilized. There is a problem that it takes time.
また、毎サンプルごとに入力チャネルを切り替えるときは、D/A変換器の整定時間が長いと、A/D変換結果が出るまでの変換時間が長くなるという問題がある。D/A変換器の整定時間を無視する方法として、たとえば、各入力チャネルごとにD/A変換器と差動増幅をもつ回路構成が考えられるが、面積と電力的に不利になってしまう。 Further, when the input channel is switched every sample, there is a problem that if the settling time of the D / A converter is long, the conversion time until the A / D conversion result is obtained becomes long. As a method of ignoring the settling time of the D / A converter, for example, a circuit configuration having a D / A converter and a differential amplifier for each input channel can be considered, but this is disadvantageous in terms of area and power.
さらに、A/D変換器に加えて、差動増幅を行う差動増幅回路とD/A変換器が必要なり、部品点数が多くなってしまう。 Furthermore, in addition to the A / D converter, a differential amplifier circuit for performing differential amplification and a D / A converter are required, which increases the number of components.
A/D変換器に、たとえば、デルタシグマ型A/D変換器などの高精度なA/D変換器使用した場合は、DC成分除去回路が不要となるが、デルタシグマ型A/D変換器の量子化ノイズがA/D変換精度+ゲイン増幅分必要となってしまうことになる(入力換算の熱雑音等は同じ)。 For example, when a high-precision A / D converter such as a delta-sigma A / D converter is used as the A / D converter, a DC component removal circuit is not required, but a delta-sigma A / D converter Quantization noise is required for A / D conversion accuracy + gain amplification (thermal noise in terms of input is the same).
高精度なA/D変換を必要とする時、D/A変換器と差動増幅回路も高精度にする必要があり、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)プロセスの半導体集積回路装置に混載する場合は、雑音を低減させるため消費電流や素子面積を大きくしなければならないという問題がある。 When high-precision A / D conversion is required, the D / A converter and the differential amplifier circuit also need to be high-precision, and in the case of being mounted on a semiconductor integrated circuit device of a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) process, In order to reduce noise, there is a problem that current consumption and element area must be increased.
本発明の目的は、サンプリング容量と入力信号のDC成分を除去する除去機能を有することにより、入力電圧のAC成分を高精度にA/D変換することのできる技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique capable of performing A / D conversion of an AC component of an input voltage with high accuracy by having a removal function of removing a sampling capacitor and a DC component of an input signal.
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
本発明は、デルタシグマ型A/D変換器を有した半導体集積回路装置であって、該デルタシグマ型A/D変換器は、入力信号のDC成分を除去するD/A変換部を備えたものである。 The present invention is a semiconductor integrated circuit device having a delta-sigma A / D converter, and the delta-sigma A / D converter includes a D / A converter that removes a DC component of an input signal. Is.
また、本願のその他の発明の概要を簡単に示す。 Moreover, the outline | summary of the other invention of this application is shown briefly.
本発明は、前記D/A変換部が、入力電圧をサンプリングし、積分容量に電荷転送を行うサンプリング容量と、前記サンプリング容量に接続され、任意の参照電圧に切り替え、前記積分容量への電荷転送量を調整するスイッチ部とを備えたものである。 In the present invention, the D / A conversion unit samples an input voltage and transfers charge to an integration capacitor, and is connected to the sampling capacitor, and is switched to an arbitrary reference voltage to transfer charge to the integration capacitor. And a switch unit for adjusting the amount.
また、本発明は、前記デルタシグマ型A/D変換器が、前記D/A変換部と、帰還容量を有した帰還D/A変換器と、積分アンプとからなる積分器を備えたものである。 According to the present invention, the delta-sigma A / D converter includes an integrator including the D / A converter, a feedback D / A converter having a feedback capacitor, and an integrating amplifier. is there.
さらに、本発明は、前記サンプリング容量と前記帰還容量との容量比を変えることで、積分器に利得を持たせて入力信号を増幅し、相対的にデルタシグマ変調器量子化雑音を低減するものである。 Furthermore, the present invention changes the capacitance ratio between the sampling capacitor and the feedback capacitor, thereby amplifying the input signal by giving a gain to the integrator, and relatively reducing the delta-sigma modulator quantization noise. It is.
また、本発明は、前記デルタシグマ型A/D変換器が、入力電圧が入力される入力チャネルを複数個有し、積分器は、複数の入力チャネルに共通に接続されるものである。 In the present invention, the delta-sigma A / D converter has a plurality of input channels to which an input voltage is input, and the integrator is commonly connected to the plurality of input channels.
さらに、本発明は、前記デルタシグマ型A/D変換器が、サンプリング時と電荷転送時に差動入力を交互に繰り替えることで入力利得を2倍にするダブルサンプリング型よりなるものである。 Further, according to the present invention, the delta sigma A / D converter is of a double sampling type in which the input gain is doubled by alternately repeating the differential input during sampling and charge transfer.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
(1)アナログの入力信号におけるAC成分を高精度にA/D変換することができる。 (1) The AC component in the analog input signal can be A / D converted with high accuracy.
(2)また、半導体集積回路装置を小型化することができる。 (2) Further, the semiconductor integrated circuit device can be reduced in size.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1による1次デルタシグマ変調回路の構成を示す説明図、図2は、図1の1次デルタシグマ変調回路に用いて構成されたA/D変換器の一例を示すブロック図、図3は、図1の1次デルタシグマ変調回路に設けられたスイッチトキャパシタ回路クロック発生源が生成するクロック信号のタイミングチャート、図4は、図1の1次デルタシグマ変調回路に設けられたデコーダ回路がDC除去電圧Vofを実現するためのデコーダ結果を示した説明図、図5は、図1の1次デルタシグマ変調回路1を4bitの重み付きDC成分除去D/A変換器に適用した際の説明図、図6は、図5に続く図1の1次デルタシグマ変調回路を4bitの重み付きDC成分除去D/A変換器に適用した際の説明図、図7は、図1の1次デルタシグマ変調回路を用いて構成された半導体集積回路装置の一例を示すブロック図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a first-order delta-sigma modulation circuit according to
本実施の形態1において、n−bitの1次デルタシグマ変調回路1は、入力信号のDC成分を除去して、AC信号成分のみをアナログ/デジタル変換する。1次デルタシグマ変調回路1は、図1に示すように、A/D変換部2、データラッチ回路3、帰還D/A変換器4、スイッチトキャパシタ回路クロック発生源5、デコーダ回路6、および電荷D/A変換部7から構成されている。
In the first embodiment, the n-bit first-order delta-
電荷D/A変換部7は、サンプリング容量となる静電容量素子Csd0〜Csd2n −1からなるサンプリング容量部7aと、スイッチS1−0〜S1−2n −1からなるDC成分除去D/A変換器7bとから構成されており、サンプリング容量と入力DC成分を除去するD/A変換器と共有する。
The charge D /
スイッチS1−0〜S1−2n −1の一方の接続は、第1〜第3の接続部を有し、スイッチS1−0〜S1−2n −1の第1の接続部には、高電圧参照電圧VT1が供給されるように接続されている。 One connection of the switch S1-0~S1-2 n -1 has a first to third connecting portion, the first connecting portion of the switch S1-0~S1-2 n -1, high The voltage reference voltage VT1 is connected to be supplied.
また、スイッチS1−0〜S1−2n −1の第2の接続部には、センサなどから出力される入力電圧VINが入力されるように接続されている。スイッチS1−0〜S1−2n −1の第3の接続部には、低電圧参照電圧VB1が供給されるように接続されている。 The second connecting part of the switch S1-0~S1-2 n -1, the input voltage VIN which is output from a sensor is connected as input. The third connection of the switch S1-0~S1-2 n -1, is connected to a low voltage reference voltage VB1 is supplied.
スイッチS1−0〜S1−2n −1の他方の接続部には、静電容量素子Csd0〜Csd2n −1の一方の接続が接続されている。スイッチS1−0〜S1−2n −1は、デコーダ回路6から出力される制御信号に基づいて、第1〜第3の接続部のうち、任意の接続部に接続先を切り替える。
To the other connecting part of the switch S1-0~S1-2 n -1, one connection of the capacitance element Csd0~Csd2 n -1 is connected. Based on the control signal output from the
デコーダ回路6は、DC成分除去D/A変換器7bの入力DC成分除去用デジタル値のデジタルコードに基づいてスイッチS1−0〜S1−2n −1の切り替え制御を行う。
The
A/D変換部2は、積分器アンプ回路2a、および比較器2bから構成されている。積分器アンプ回路2aは、スイッチS2,S3、積分容量となる静電容量素子Cs0、ならびにアンプAmpから構成されている。
The A /
また、1次デルタシグマ変調回路1において、積分器アンプ回路2a、帰還D/A変換器4、ならびに電荷D/A変換部7によって積分器が構成される。
In the first-order delta-
静電容量素子Csd0〜Csd2n −1の他方の接続部には、スイッチS2,S3の一方の接続部がそれぞれ接続されており、スイッチS2の他方の接続部には、アンプAmpの負(−)側入力部が接続されている。スイッチS3の他方の接続部は、基準電位VSSが接続されている。 One connection portion of the switches S2 and S3 is connected to the other connection portion of the capacitance elements Csd0 to Csd2 n -1, respectively, and the other connection portion of the switch S2 is connected to the negative (− ) Side input section is connected. A reference potential VSS is connected to the other connection portion of the switch S3.
アンプAmpの負(−)側入力部と出力部との間には、静電容量素子Cs0が接続されており、アンプAmpの正(+)側入力部には、基準電位VSSが接続されている。アンプAmpの出力部には、比較器2bの一方の入力部が接続されており、該比較器2bの他方の入力部には、基準電位VSSが接続されている。そして、比較器2bの出力部には、データラッチ回路3が接続されている。そして、データラッチ回路3の出力部から変調回路出力信号VDSが出力される。
A capacitive element Cs0 is connected between the negative (−) side input part and the output part of the amplifier Amp, and a reference potential VSS is connected to the positive (+) side input part of the amplifier Amp. Yes. One input portion of the
帰還D/A変換器4は、帰還D/A変換器容量となる静電容量素子Cfd0、およびスイッチS4から構成されている。静電容量素子Cfd0の一方の接続部には、静電容量素子Csd0〜Csd2n−1の他方の接続部がそれぞれ接続されている。
The feedback D /
静電容量素子Cfd0の他方の接続部には、スイッチS4の一方の接続部が接続されている。スイッチS4の他方の接続部は、第1〜第3の接続部を有し、第1の接続部には、高電圧側参照電圧VT2が供給されるように接続されている。スイッチS4の第2の接続部には、基準電位VSSが接続されており、該スイッチS4の第3の接続部には、低電圧側参照電圧VB2が供給されるように接続されている。 One connection part of the switch S4 is connected to the other connection part of the capacitive element Cfd0. The other connection portion of the switch S4 has first to third connection portions, and is connected to the first connection portion so that the high-voltage side reference voltage VT2 is supplied. The reference potential VSS is connected to the second connection portion of the switch S4, and the third connection portion of the switch S4 is connected so as to be supplied with the low-voltage side reference voltage VB2.
図2は、1次デルタシグマ変調回路1を用いて構成されたA/D変換器ADCの一例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of an A / D converter ADC configured using the first-order delta-
A/D変換器ADCは、図示するように、1次デルタシグマ変調回路1、およびデジタルフィルタ回路10から構成されている。この場合、1次デルタシグマ変調回路1の後段にデジタルフィルタ回路10が接続されており、該デジタルフィルタ回路10には、1次デルタシグマ変調回路1から出力された変調回路出力信号VDSが入力されるように接続されている。
The A / D converter ADC includes a first-order delta
ここで、1次デルタシグマ変調回路1において、入力電圧VIN、比較器2bで量子化する際に発生する量子化雑音Q、および変調回路出力信号VDSは、以下の関係になることが知られている。積分器z関数で記述してあり、式中のzはz関数を表す。Qは一般的に白色雑音としてあらわされる。
Here, in the first-order delta-
上式から入力電圧VINは、1サンプリング周波数遅延した信号となり、何も変化せず、量子化雑音Qは(1−z-1)の項が掛けられ、1次の微分で表せることがわかる。ここでサンプリング周波数fs、 周波数をfとして表すと、次の式が成り立つことが知られている。 From the above equation, it can be seen that the input voltage VIN becomes a signal delayed by one sampling frequency, does not change, and the quantization noise Q is multiplied by the term (1-z −1 ) and can be expressed by a first-order differentiation. Here, it is known that the following equation is established when the sampling frequency fs is expressed as f.
つまり、低周波領域はほぼ0に近い値となり、fs/2で最大となるサイン波で表現できる。よって、デルタシグマ変調による量子化雑音はfs/2周辺に偏在することとなり、デジタルフィルタにて高周波の雑音を除去すれば、量子化雑音のエネルギは小さくなり、分解能の高いA/D変換結果を得ることが可能となる。 That is, the low frequency region has a value almost close to 0, and can be expressed by a sine wave that is maximum at fs / 2. Therefore, quantization noise due to delta-sigma modulation is unevenly distributed around fs / 2, and if high frequency noise is removed by a digital filter, the energy of quantization noise is reduced, and an A / D conversion result with high resolution is obtained. Can be obtained.
図3は、スイッチトキャパシタ回路クロック発生源5が外部入力されたクロック信号CLKから生成したクロック信号φ1,φ2の信号のタイミングを示すタイミングチャートである。
FIG. 3 is a timing chart showing the timing of the clock signals φ1 and φ2 generated from the clock signal CLK input from the switched capacitor circuit
1次デルタシグマ変調回路1は、クロック信号φ1の時に入力電圧VINをサンプリングし、クロック信号φ2の時に静電容量素子Csに電荷転送を行い、電圧の積分動作を行う。
The primary delta-
このクロック信号φ2の時、入力電圧VINのDC成分電圧に対応した電荷分を、静電容量素子Cs0に転送する電荷量から差し引いてあげればDC成分除去を実現できる。 In the case of this clock signal φ2, DC component removal can be realized by subtracting the charge corresponding to the DC component voltage of the input voltage VIN from the amount of charge transferred to the capacitive element Cs0.
実際には、クロック信号φ2の時に分割された静電容量素子Csd0〜Csd2n −1の入力側のスイッチS1−0〜S1−2n −1を高電圧参照電圧VT1、または低電圧参照電圧VB1のいずれかに切り替えることで、静電容量素子Cs0への電荷転送量を調整している。 In practice, the input side of the switch S1-0~S1-2 n -1 of the divided capacitance device Csd0~Csd2 n -1 high voltage the reference voltage VT1 or undervoltage reference voltage, when the clock signal .phi.2 VB1 By switching to any of the above, the amount of charge transferred to the capacitive element Cs0 is adjusted.
次に式にて表現する。 Next, it is expressed by an expression.
ここで、QdacはDC成分除去D/A変換の動作にて発生する電荷量、mはDC成分除去D/A変換器7bのコードを表し、該DC成分除去D/A変換器7bのDC除去電圧Vofは次のように表現できる。
Here, Qdac represents the amount of charge generated in the operation of DC component removal D / A conversion, m represents the code of the DC component removal D /
入力による積分器出力の変化電圧ΔVsは次のようになる。 The change voltage ΔVs of the integrator output by the input is as follows.
以上の動作より積分器にて積分される電荷量は入力電圧VINからDC除去電圧Vofを除いた電圧値相当の電荷量となる。 From the above operation, the amount of charge integrated by the integrator is the amount of charge corresponding to the voltage value obtained by removing the DC removal voltage Vof from the input voltage VIN.
電荷転送を利用するため、DC成分除去D/A変換器の整定時間はスイッチS1−0〜S1−2n −1のON抵抗と静電容量素子Csd0〜Csd2n −1の静電容量、積分器アンプ回路2aの整定時間で決まる。これは通常のデルタシグマ変調回路における整定時間と同じであり、D/A変換器を内蔵し、入力DC成分除去動作をすることによる時間的な不利益はない。
To utilize the charge transfer, the electrostatic capacitance of the DC component removing D / A converter the settling time switch S1-0~S1-2 n -1 of ON resistance and capacitance elements Csd0~Csd2 n -1, integration Determined by the settling time of the
図4は、式5で表されるDC除去電圧Vofを実現するための、デコーダ回路6によるスイッチS1−0〜S1−2n −1のデコーダ結果を示した説明図である。
4, for realizing the DC removal voltage Vof of the
図4において、クロック信号φ1の時は、全て入力側につながる。また、クロック信号φ2の時に、m=0であれば全て低電圧参照電圧VB1が供給されるように接続され、mが増加するにしたがって高電圧参照電圧VT1が供給されるように接続するスイッチが増えていき、m=2n −1で2n-1 個のスイッチが高電圧参照電圧VT1が供給されるように接続される。 In FIG. 4, the clock signal φ1 is all connected to the input side. Further, at the time of the clock signal φ2, if m = 0, all are connected so that the low voltage reference voltage VB1 is supplied, and there is a switch connected so that the high voltage reference voltage VT1 is supplied as m increases. As m = 2 n −1, 2 n−1 switches are connected such that the high voltage reference voltage VT1 is supplied.
次に、本発明におけるn−bitの1次デルタシグマ変調回路1を実際に4bitの重み付きDC成分除去D/A変換器に適用した例について、図5、および図6を用いて動作説明する。
Next, an example in which the n-bit first-order delta-
ここで、電荷D/A変換部7は、4bitの重み付きであるので、スイッチS1−0〜S1−4、および静電容量素子Csd0〜Csd4から構成される。
Here, since the charge D / A
まず、クロック信号φ1の期間、DC成分除去D/A変換器7bに設けられたスイッチS1−0〜S1−4は、図5に示すような接続状態となっており、サンプリング容量である静電容量素子Csd0〜Csd3は全て入力電圧VINにて充電される。
First, during the period of the clock signal φ1, the switches S1-0 to S1-4 provided in the DC component removal D /
続いて、クロック信号φ2の際は、スイッチS1−0〜S1−4は、積分容量となる静電容量素子Cs0への電荷転送が行われ、図6に示すような接続状態となる。 Subsequently, in the case of the clock signal φ2, the switches S1-0 to S1-4 are transferred to the electrostatic capacitance element Cs0 serving as an integration capacitor, and are connected as shown in FIG.
このとき、静電容量素子Csd0〜Csd3は、オフセット電圧に合わせて図6に示すように接続される。この図6の場合は、11/16(VT1−VB1)の電圧を入力電圧VINから差し引いた電圧に相当する電荷を転送していることになる。 At this time, the capacitive elements Csd0 to Csd3 are connected as shown in FIG. 6 according to the offset voltage. In the case of FIG. 6, the charge corresponding to the voltage obtained by subtracting the voltage of 11/16 (VT1-VB1) from the input voltage VIN is transferred.
積分電圧が整定して、クロック信号φ2の立ち下りで積分器出力はホールドされ、比較器2bが電圧を判定し、その出力がクロック信号φ1の立ち上がりでデータを固定して変調回路の出力信号VDSとなる。
The integrator voltage is settled, the integrator output is held at the falling edge of the clock signal φ2, the
クロック信号φ1時に帰還D/A変換器はデルタシグマ変調回路出力を入力から差し引くような充電状態に置かれる。そして、クロック信号φ1とクロック信号φ2を繰り返し、デルタシグマ変調動作が行われ、後段に接続されたデジタルフィルタ回路10にて信号処理を行うことで高分解能のA/D変換器ADCを実現することができる。
When the clock signal is φ1, the feedback D / A converter is placed in a charging state in which the output of the delta-sigma modulation circuit is subtracted from the input. Then, the clock signal φ1 and the clock signal φ2 are repeated, a delta-sigma modulation operation is performed, and signal processing is performed by the
また、センサから出力される入力信号VINの要求分解能が高くなり、高精度A/D変換を必要とする場合は、積分器アンプ回路2aの入力部分のみを高精度にすればよいので、高精度に作る部品の点数が減り、消費電流や面積などを低減することができる。
In addition, when the required resolution of the input signal VIN output from the sensor is high and high-precision A / D conversion is required, only the input portion of the
図7は、本発明における1次デルタシグマ変調回路1を用いて構成された半導体集積回路装置8の一例を示したブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing an example of a semiconductor integrated circuit device 8 configured using the first-order delta-
半導体集積回路装置8は、図示するように、1次デルタシグマ変調回路1、アナログ入力チャネル9とデジタルフィルタ回路10からなるA/D変換器ADC、レジスタ11、制御回路12、CPU(Centaral Processing Unit)13、メモリ14、およびデジタルコード格納部15から構成されている。また、レジスタ11、制御回路12、CPU13、メモリ14、ならびにデジタルコード格納部15は、バス16を介して相互に接続されている。
The semiconductor integrated circuit device 8 includes a first-order delta-
アナログ信号が入力されるアナログ入力チャネル9は、たとえば、3チャンネル有しており、制御回路12によってどのチャネルが選択されるかが制御される。アナログ入力チャネル9のチャネルが変わると、除去すべき入力DC成分が変化するので、入力チャネルに合わせて、1次デルタシグマ変調回路1におけるDC成分除去D/A変換器7bの入力となるデジタルコードを制御回路12によって変化させる。
The
たとえば、アナログ入力チャネル9において、アナログ入力1に対してはデジタルコード格納部15のデジタルコード1を用いてD/A変換を行い、アナログ入力2に対してはデジタルコード格納部15のデジタルコード2を用いてD/A変換を行う。
For example, in the
1次デルタシグマ変調回路1には入力DC成分が、DC成分除去D/A変換器7bの出力分だけ除去された値が入力され、デルタシグマ変調が行われる。
The first-order delta
場合によっては、制御回路12よりゲインを選択し、1次デルタシグマ変調回路1へのDC成分が除去されたアナログ入力は増幅される。デルタシグマ変調した結果は、デジタルフィルタ回路10によって高周波数帯域の量子化雑音が除去され、高分解能のA/D変換結果を得ることができる。デジタルフィルタ回路10から出力されるD/A変換結果は、各チャネルに対応したレジスタ11に格納される。
In some cases, the gain is selected by the
変換が終了すると、制御回路12がA/D変換の開始信号を発して次のアナログチャネルの変換が始まる。A/D変換結果は、メモリ14に格納したり、CPU13にて信号処理を行ったり様々な処理が行われる。
When the conversion is completed, the
それにより、本実施の形態1によれば、入力信号VINの入力DC成分除去機能を有し、整定時間が短いD/A変換を1次デルタシグマ変調回路1により行うことができるので、入力信号VINのAC成分を高精度でA/D変換することができる。
Thus, according to the first embodiment, the first-order delta-
また、DC成分除去D/A変換器7bのセトリング時間をオーバーサンプリング周波数よりも極めて短くすることができる。
Further, the settling time of the DC component removal D /
さらに、DC成分除去D/A変換器7bに、デルタシグマ変調回路に使用している回路以外の抵抗や静電容量素子などのアナログ素子やアンプ回路を不要とすることができるので、半導体集積回路装置1を小型化することができる。
Further, the DC component removal D /
また、デルタシグマ変調回路1は、DC成分除去D/A変換器7bのサンプリング容量となる静電容量素子Csd0〜Csd2n −1と帰還D/A変換器4の帰還D/A変換器容量となる静電容量素子Cfd0との容量比を調整することで、デルタシグマ変調回路に利得を持たせて、入力信号VINを増幅させることを可能とすることができる。
Further, the delta-
ある小振幅のAC信号に対する変換精度が同じであると考えれば、増幅することにより、デルタシグマ変調回路1の帯域内量子化雑音精度を相対的に低くすることができる。
Assuming that the conversion accuracy for a certain small amplitude AC signal is the same, the in-band quantization noise accuracy of the delta-
入力信号VINの振幅Aに対してn−bitの分解能が必要となった場合、ゲインが1倍の場合は、デルタシグマ変調回路1の量子化雑音仕様はn−bitとなるが、k倍増幅した場合は、(n−log2 k)−bitとなり、デルタシグマ変調回路1の量子化雑音精度を緩和することができる。
When n-bit resolution is required for the amplitude A of the input signal VIN, when the gain is 1, the quantization noise specification of the delta-
たとえば、図12において入力AC成分VAC1をn−bitでA/D変換することが必要な場合、増幅しない場合であると、(VT2−VB2)/VAC1=hとすると、必要なA/D変換器の分解能は(n+log2 h)−bitとなる。 For example, in FIG. 12, when it is necessary to perform A / D conversion of the input AC component VAC1 by n-bit, when it is not amplified, and when (VT2-VB2) / VAC1 = h, necessary A / D conversion is performed. The resolution of the device is (n + log 2 h) -bit.
ここでVAC1のみをk倍したとき、A/D変換器の分解能は、(n+log2 h−log2 K)−bitとなり、緩和することが可能となる。 Here, when only VAC1 is multiplied by k, the resolution of the A / D converter becomes (n + log 2 h−log 2 K) −bit, which can be relaxed.
(実施の形態2)
図8は、本発明の実施の形態2による1次デルタシグマ変調回路の構成を示す回路図である。
(Embodiment 2)
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of a first-order delta-sigma modulation circuit according to
前記実施の形態1では、1次デルタシグマ変調回路1がシングルエンド構成の場合について記載したが、当然、完全差動型構成のデルタシグマ変調回路でも同様の実施を行うことができる。
In the first embodiment, the case where the first-order delta-
また、デルタシグマ変調回路を完全差動構成にすることにより、スイッチのノイズやその他同相雑音成分がキャンセルされ、精度を向上させることが可能である。 In addition, by adopting a fully differential configuration for the delta-sigma modulation circuit, it is possible to cancel the switch noise and other common-mode noise components and improve the accuracy.
図8は、完全差動型構成のデルタシグマ変調回路1の構成例を示す回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the delta
この場合、デルタシグマ変調回路1は、A/D変換部2、データラッチ回路3、帰還D/A変換器4a,4b、スイッチトキャパシタ回路クロック発生源5、デコーダ回路6、電荷D/A変換部7、スイッチS1T、およびサンプリング容量となる静電容量素子Csdpから構成されている。
In this case, the delta-
スイッチS1Tの一方の接続部には、第1、第2の接続部が設けられている。スイッチS1Tの第1の接続部には、入力信号VINが入力されるように接続されている。スイッチS1Tの第2の接続部、およびスイッチS1−0〜S1−2n −1の第2の接続部には、基準電位VSSがそれぞれ接続されている。 One connection portion of the switch S1T is provided with first and second connection portions. An input signal VIN is connected to the first connection portion of the switch S1T. The second connection of the switch S1T, and to the second connection of the switch S1-0~S1-2 n -1, the reference potential VSS is connected.
A/D変換部2は、積分器アンプ回路2a1、および比較器2bから構成されている。積分器アンプ回路2a1は、スイッチS2T,S2B,S3T,S3B、積分容量となる静電容量素子Cs0,Cs1、ならびにアンプAmpから構成されている。
The A /
帰還D/A変換器4aは、帰還D/A変換器容量となる静電容量素子Cfd0、およびスイッチS4Tから構成されており、帰還D/A変換器4bは、帰還D/A変換器容量となる静電容量素子Cfd1、およびスイッチS4Bから構成されている。
The feedback D /
スイッチS1Tの他方の接続部には、静電容量素子Cdspの一方の接続部が接続されており、該静電容量素子Cdspの他方の接続部には、静電容量素子Cfd0の一方の接続部、スイッチS2T、S3Tの一方の接続部がそれぞれ接続されている。 One connection portion of the capacitance element Cdsp is connected to the other connection portion of the switch S1T, and one connection portion of the capacitance element Cfd0 is connected to the other connection portion of the capacitance element Cdsp. , One connecting portions of the switches S2T and S3T are respectively connected.
スイッチS2Tの他方の接続部には、アンプAmpの負(−)側入力部、静電容量素子Cs0の一方の接続部が接続されている。スイッチS3T,S3Bの他方の接続部は、基準電位VSSが接続されている。 The other connection portion of the switch S2T is connected to the negative (−) side input portion of the amplifier Amp and one connection portion of the capacitive element Cs0. A reference potential VSS is connected to the other connection portion of the switches S3T and S3B.
スイッチS3Bの一方の接続部には、スイッチS2Bの一方の接続部、静電容量素子Csd0〜Csd2n −1,Cfd1の他方の接続部がそれぞれ接続されている。スイッチS2Bの他方の接続部には、アンプAmpの正(+)側入力部、および静電容量素子Cs1の一方の接続部がそれぞれ接続されている。 One connection portion of the switch S3B and one connection portion of the switch S2B and the other connection portions of the capacitance elements Csd0 to Csd2 n −1 and Cfd1 are connected to one connection portion of the switch S3B. The other connection portion of the switch S2B is connected to the positive (+) side input portion of the amplifier Amp and one connection portion of the capacitive element Cs1.
また、アンプAmpの正(+)側出力部には、静電容量素子Cs0の他方の接続部、および比較器2bの一方の入力部がそれぞれ接続されており、該アンプAmpの負(−)側出力部には、静電容量素子Cs1の他方の接続部、および比較器2bの他方の入力部がそれぞれ接続されている。
Further, the positive (+) side output portion of the amplifier Amp is connected to the other connection portion of the capacitive element Cs0 and one input portion of the
静電容量素子Cfd0の他方の接続部には、スイッチS4Tの一方の接続部が接続されている。このスイッチS4Tの他方の接続部は、第1〜第3の接続部を有し、第1の接続部には、高電圧側参照電圧VT2が供給されるように接続されている。スイッチS4の第2の接続部には、基準電位VSSが接続されており、該スイッチS4Tの第3の接続部には、低電圧側参照電圧VB2が供給されるように接続されている。 One connection portion of the switch S4T is connected to the other connection portion of the capacitive element Cfd0. The other connection portion of the switch S4T has first to third connection portions, and is connected to the first connection portion so that the high-voltage side reference voltage VT2 is supplied. The reference potential VSS is connected to the second connection portion of the switch S4, and the third connection portion of the switch S4T is connected to the low voltage side reference voltage VB2.
静電容量素子Cfd1の他方の接続部には、スイッチS4Bの一方の接続部が接続されている。スイッチS4Bの他方の接続部は、第1〜第3の接続部を有し、第1の接続部には、高電圧側参照電圧VT2が供給されるように接続されおり、スイッチS4の第2の接続部には、基準電位VSSが接続されており、該スイッチS4Bの第3の接続部には、低電圧側参照電圧VB2が供給されるように接続されている。 One connection portion of the switch S4B is connected to the other connection portion of the capacitive element Cfd1. The other connection part of the switch S4B has first to third connection parts, and the first connection part is connected to be supplied with the high-voltage side reference voltage VT2, and the second connection part of the switch S4. Is connected to the reference potential VSS, and the third connection portion of the switch S4B is connected to the low voltage side reference voltage VB2.
また、その他の接続構成については、図1と同様であるので説明は省略する。 Other connection configurations are the same as those in FIG.
この場合、差動積分器となる積分器アンプ回路2a1では、信号の差成分のみが積分されるので、電荷D/A変換部7において、所望の除去電圧に相当する電荷量を発生させれば、入力の除去電圧を相殺することができる。
In this case, since only the difference component of the signal is integrated in the integrator amplifier circuit 2a1 serving as a differential integrator, if the charge amount corresponding to a desired removal voltage is generated in the charge D / A
さらに、図8におけるnode1を同相電圧に固定せず、フローティングノードにした場合でも完全差動動作が可能である。この場合は、アンプAmpの同相レベルが一定に保たれるため、入力の同相電圧変動によるアンプAmpの特性変動を抑えることが可能となる。
Further, even if the
それにより、本実施の形態2おいても、入力信号VINのAC成分を高精度でA/D変換することができる。 Thereby, also in the second embodiment, the AC component of the input signal VIN can be A / D converted with high accuracy.
(実施の形態3)
図9は、本発明の実施の形態3による1次デルタシグマ変調回路の構成を示す回路図である。
(Embodiment 3)
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of a first-order delta-sigma modulation circuit according to
本実施の形態3は、前記実施の形態2で示した完全差動型構成の1次デルタシグマ変調回路に対して、サンプリング時と電荷転送時に差動入力を交互に切り替えることで入力利得を2倍にするダブルサンプリングを行うことによってサンプリング容量サイズを大きくすることなく、ゲインを上げることのできる1次デルタシグマ変調回路1について説明する。
In the third embodiment, with respect to the first-order delta-sigma modulation circuit having the fully differential configuration shown in the second embodiment, the input gain is set to 2 by alternately switching the differential input during sampling and charge transfer. The first-order delta-
この場合、1次デルタシグマ変調回路1は、図9に示すように、A/D変換部2、データラッチ回路3、帰還D/A変換器4a,4b、スイッチトキャパシタ回路クロック発生源5、デコーダ回路6、および電荷D/A変換部71 から構成されている。
In this case, as shown in FIG. 9, the primary delta-
電荷D/A変換部71 は、サンプリング容量となる静電容量素子Csdp0〜Csdp2n −1,Csdn0〜Csdn2n −1からなるサンプリング容量部7aと、スイッチS1T−0〜S1T−2n −1,S1B−0〜S1B−2n −1からなるDC成分除去D/A変換器7bとから構成されている。
Charge the D / A converter 71, an electrostatic capacitance element Csdp0~Csdp2 n -1 as a sampling capacitor and a
スイッチS1T−0〜S1T−2n −1,S1B−0〜S1B−2n −1の一方の接続は、第1〜第3の接続部を有している。スイッチS1T−0〜S1T−2n −1,S1B−0〜S1B−2n −1の第1の接続部には、高電圧参照電圧VT1が供給されるように接続されている。 Switch S1T-0~S1T-2 n -1, the one connection of S1B-0~S1B-2 n -1 has a first to third connection portions. Switch S1T-0~S1T-2 n -1, the first connecting portion of S1B-0~S1B-2 n -1, is connected to a high voltage reference voltage VT1 is supplied.
スイッチS1T−0〜S1T−2n −1,S1B−0〜S1B−2n −1の第2の接続部には、センサなどから出力される入力電圧VINが入力されるように接続されている。スイッチS1T−0〜S1T−2n −1,S1B−0〜S1B−2n −1の第3の接続部には、低電圧参照電圧VB1が供給されるように接続されている。 Switch S1T-0~S1T-2 n -1, the second connecting portion of S1B-0~S1B-2 n -1, the input voltage VIN which is output from a sensor is connected to the input . Switch S1T-0~S1T-2 n -1, the third connection portion S1B-0~S1B-2 n -1, is connected to a low voltage reference voltage VB1 is supplied.
スイッチS1T−0〜S1T−2n −1,S1B−0〜S1B−2n −1の他方の接続部には、静電容量素子Csdp0〜Csdp2n −1,Csdn0〜Csdn2n −1の一方の接続部がそれぞれ接続されている。 Switch S1T-0~S1T-2 n -1, to the other connecting part of S1B-0~S1B-2 n -1, the capacitance element Csdp0~Csdp2 n -1, one of Csdn0~Csdn2 n -1 Each connection is connected.
静電容量素子Csdp0〜Csdp2n −1の他方の接続部には、静電容量素子Cfd0の一方の接続部、スイッチS2T、S3Tの一方の接続がそれぞれ接続されている。静電容量素子Csdn0〜Csdn2n −1の他方の接続部には、静電容量素子Cfd1の一方の接続部、スイッチS2B、S3Bの一方の接続がそれぞれ接続されている。 One connection portion of the capacitance element Cfd0 and one connection of the switches S2T and S3T are connected to the other connection portion of the capacitance elements Csdp0 to Csdp2 n -1. One connection portion of the capacitance element Cfd1 and one connection of the switches S2B and S3B are connected to the other connection portion of the capacitance elements Csdn0 to Csdn2 n -1.
また、その他の接続構成については、前記実施の形態2の図8と同様であるので、説明は省略する。 Other connection configurations are the same as those in FIG. 8 of the second embodiment, and a description thereof will be omitted.
この場合、クロック信号φ1では、静電容量素子Csdp0〜Csdp2n −1によって入力をサンプリングし、静電容量素子Csdn0〜Csdn2n −1には、DC成分除去D/A変換器7bのデジタルコードに応じた電荷が充電される。
In this case, the clock signal .phi.1, samples the input by capacitance device Csdp0~Csdp2 n -1, the capacitive element Csdn0~Csdn2 n -1, the digital code of the DC component removing D /
次に、積分容量である静電容量素子Cs0と静電容量素子Cs1への電荷転送時のクロック信号φ2においては、静電容量素子Csdp0〜Csdp2n −1にDC成分除去D/A変換器7bのデジタルコードに応じたスイッチS1T−0〜S1T−2n −1の選択が行われ、静電容量素子Csdn0〜Csdn2n −1には入力信号VINが入力される。これにより、積分時は入力信号VINとDC成分除去D/A変換器7bのデジタルコードの差分の電荷の2倍の電荷量が積分容量に転送され、入力信号VINが2倍になったように見える。
Next, in the clock signal φ2 at the time of charge transfer to the capacitive element Cs0 and the capacitive element Cs1 which are integral capacitors, the DC component removal D /
それにより、相対的にデルタシグマ変調回路の量子化雑音を低減できるため、本実施の形態3においても、入力信号VINのAC成分を高精度でA/D変換することができる。 Thereby, since the quantization noise of the delta-sigma modulation circuit can be relatively reduced, the AC component of the input signal VIN can be A / D converted with high accuracy also in the third embodiment.
(実施の形態4)
図10は、本発明の実施の形態4による1次デルタシグマ変調回路の構成を示す回路図である。
(Embodiment 4)
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a first-order delta-sigma modulation circuit according to
前記実施の形態1では、サンプリング容量となる静電容量素子が、DC成分除去D/A変換器7bの分解能n−bit分2n 個接続された構成としたが、たとえば、図10に示すように、電荷D/A変換部72 を上位p−bitの電荷D/A変換部72 aと、下位q−bitの電荷D/A変換部72 bのセグメント型を取る構成とすることも可能である。
In the first embodiment, the capacitance element serving as the sampling capacitor is connected to 2 n resolution n-bits of the DC component removal D /
この場合、電荷D/A変換部72 aは、サンプリング容量となる静電容量素子Csdu0〜Csdu2n −1からなるサンプリング容量部7a1 と、スイッチS1a−0〜S1a−2n −1からなるDC成分除去D/A変換器7b1 とから構成されている。
In this case, charge the D /
また、電荷D/A変換部72 bは、サンプリング容量となる静電容量素子Csdb0〜Csdb2n −1からなるサンプリング容量部7a2 と、スイッチS1b−0〜S1b−2n −1からなるDC成分除去D/A変換器7b2 とから構成されている。
The charge D /
これら電荷D/A変換部72 a,72 bの接続構成は、前記実施の形態1の図1と同様である。また、その他の接続構成に関しても図1と同様である。
The connection configuration of these charge D /
このような構成によって、電荷D/A変換部72 における単位構成セル数を(2p +2q )に減らすことができる。 With such a configuration, it is possible to reduce the number of units constituting cells in the charge D / A converter 7 2 (2 p +2 q).
たとえば、10bitでは、単純に作成した場合は1023の構成セル数が必要となるが、図10に示す構成において、電荷D/A変換部71 を上位6bit、電荷D/A変換部72 を下位4bitとした場合のセル数は63+16=79個となり、大幅に小さくすることが可能である。
For example, the 10bit, if you create simple but requires a number of constituent cells in 1023, in the configuration shown in FIG. 10, upper 6bit charge the D / A converter 71, the charge D /
それにより、本実施の形態4では、1次デルタシグマ変調回路1のレイアウト面積を大幅に縮小しながら、入力信号VINのAC成分を高精度でA/D変換することができる。
Accordingly, in the fourth embodiment, the AC component of the input signal VIN can be A / D converted with high accuracy while the layout area of the first-order delta-
(実施の形態5)
図11は、本発明の実施の形態5による1次デルタシグマ変調回路の構成を示す回路図である。
(Embodiment 5)
FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of a first-order delta-sigma modulation circuit according to the fifth embodiment of the present invention.
前記実施の形態1の図1に示す1次デルタシグマ変調回路1では、クロック信号φ2のタイミングにおいて、DC成分除去D/A変換器7bのスイッチS1−0〜S1−2n −1が切り替わることでDC成分を除去する構成としたが、たとえば、クロック信号φ1時にDC成分を除去した状態で信号をサンプリングし、クロック信号φ2で電荷転送を行なうことで、DC成分を除去する構成することも可能である。
Wherein the primary delta-sigma modulation circuit shown in Figure 1 1 of the first embodiment, at the timing of the clock signal .phi.2, the switch S1-0~S1-2 n -1 of the DC component removing D /
この場合、図11に示すように、1次デルタシグマ変調回路1は、図1の構成にスイッチS0,S1が新たに追加された構成となっている。スイッチS1の一方の接続部には、入力信号VINが入力されるように接続されており、該スイッチS1の他方の接続部には、スイッチS0の一方の接続部、および静電容量素子Csd0〜Csd2n −1の一方の接続部がそれぞれ接続されている。
In this case, as shown in FIG. 11, the first-order delta-
また、静電容量素子Csd0〜Csd2n −1の他方の接続部には、スイッチS2−0〜S2−2n の一方の接続がそれぞれ接続されている。スイッチS2−0〜S2−2n −1の第1の接続部には、高電圧参照電圧VT1が供給されるように接続されている。 In addition, the other connection portion of the capacitive element Csd0~Csd2 n -1, one connection of the switch S2-0~S2-2 n are connected. The first connecting part of the switch S2-0~S2-2 n -1, is connected to a high voltage reference voltage VT1 is supplied.
また、スイッチS2−0〜S2−2n −1の第2の接続部には、アンプAmpの負(−)側入力部が接続されており、スイッチS2−0〜S2−2n −1の第3の接続部には、低電圧参照電圧VB1が供給されるように接続されている。その他の接続構成については、図1と同様の構成となっている。 The second connecting part of the switch S2-0~S2-2 n -1, the amplifier Amp minus (-) side input part is connected, switch S2-0~S2-2 n -1 The third connection portion is connected to be supplied with the low voltage reference voltage VB1. Other connection configurations are the same as those in FIG.
DC除去電圧は、前述の式5と同じであるとしたとき、クロック信号φ1のサンプリング時の充電電荷量は次のようになる。
Assuming that the DC removal voltage is the same as that in
よって、式8をまとめると、電荷転送される電荷量は次のようになる。 Therefore, summing up Equation 8, the amount of charge transferred is as follows.
よって、入力による積分器の出力電圧は次のようになる。 Therefore, the output voltage of the integrator by the input is as follows.
ここから、図1から求められる式6と図11から求められうる式10は同じとなり、同様の効果が得られることが明らかである。
From this, it is clear that
それにより、本実施の形態4でも、入力信号VINのAC成分を高精度でA/D変換することができる。 Thereby, also in the fourth embodiment, the AC component of the input signal VIN can be A / D converted with high accuracy.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
たとえば、前記実施の形態1〜4では、1次デルタシグマ変調に関して説明しているが、本発明は、2次1bit型、3次以上の高次デルタシグマ変調回路、マルチビットデルタシグマ変調回路、カスケイド型デルタシグマ変調回路など多様なデルタシグマ変調回路に適用することができる。 For example, in the first to fourth embodiments, the first-order delta-sigma modulation has been described. However, the present invention relates to a second-order 1-bit type, a third-order or higher-order delta-sigma modulation circuit, a multi-bit delta-sigma modulation circuit, The present invention can be applied to various delta-sigma modulation circuits such as a cascade type delta-sigma modulation circuit.
本発明は、A/D変換器における1次デルタシグマ変調による高精度なA/D変換技術に適している。 The present invention is suitable for a highly accurate A / D conversion technique using first-order delta-sigma modulation in an A / D converter.
1 1次デルタシグマ変調回路
2 A/D変換部
2a 積分器アンプ回路
2a1 積分器アンプ回路
2b 比較器
3 データラッチ回路
4 帰還D/A変換器
4a,4b 帰還D/A変換器
5 スイッチトキャパシタ回路クロック発生源
6 デコーダ回路
7 電荷D/A変換部
71 電荷D/A変換部
72 電荷D/A変換部
72 a 電荷D/A変換部
72 b 電荷D/A変換部
7a サンプリング容量部
7a1 サンプリング容量部
7a2 サンプリング容量部
7b DC成分除去D/A変換器
7b1 DC成分除去D/A変換器
7b2 DC成分除去D/A変換器
72 b 電荷D/A変換部
8 半導体集積回路装置
9 アナログ入力チャネル
10 デジタルフィルタ回路
11 レジスタ
12 制御回路
13 CPU
14 メモリ
15 デジタルコード格納部
16 バス
Csd0〜Csd2n −1 静電容量素子
Cs0 静電容量素子
Cfd0 静電容量素子
Csdp0〜Csdp2n −1,Csdn0〜Csdn2n −1 静電容量素子
Csdu0〜Csdu2n −1 静電容量素子
Csdb0〜Csdb2n −1 静電容量素子
S1−0〜S1−2n −1 スイッチ
S0〜S4 スイッチ
S1T,S2T,S2B,S3T,S3B スイッチ
S4T,S4B スイッチ
S1T−0〜S1T−2n −1,S1B−0〜S1B−2n −1 スイッチ
S1a−0〜S1a−2n −1 スイッチ
S1b−0〜S1b−2n −1 スイッチ
Amp アンプ
ADC A/D変換器
DESCRIPTION OF
14
Claims (6)
前記デルタシグマ型A/D変換器は、
入力信号のDC成分を除去するD/A変換部を備えたことを特徴する半導体集積回路装置。 A semiconductor integrated circuit device having a delta-sigma A / D converter,
The delta-sigma A / D converter is
A semiconductor integrated circuit device comprising a D / A converter for removing a DC component of an input signal.
前記D/A変換部は、
入力電圧をサンプリングし、積分容量に電荷転送を行うサンプリング容量と、
前記サンプリング容量に接続され、任意の参照電圧に切り替え、前記積分容量への電荷転送量を調整するスイッチ部とを備えたことを特徴とする半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to claim 1.
The D / A converter is
A sampling capacitor that samples the input voltage and transfers charge to the integrating capacitor;
A semiconductor integrated circuit device comprising: a switching unit connected to the sampling capacitor, switching to an arbitrary reference voltage, and adjusting a charge transfer amount to the integration capacitor.
前記デルタシグマ型A/D変換器は、
前記D/A変換部と、帰還容量を有した帰還D/A変換器と、積分アンプとからなる積分器を備えたことを特徴とする半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to claim 2.
The delta-sigma A / D converter is
A semiconductor integrated circuit device comprising an integrator including the D / A converter, a feedback D / A converter having a feedback capacitor, and an integrating amplifier.
前記サンプリング容量と前記帰還容量との容量比を変えることで、前記積分器に利得を持たせて入力信号を増幅し、相対的にデルタシグマ変調器量子化雑音を低減することを特徴とする半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to claim 3.
A semiconductor characterized by amplifying an input signal by changing a capacitance ratio between the sampling capacitor and the feedback capacitor, thereby amplifying an input signal and relatively reducing a delta-sigma modulator quantization noise. Integrated circuit device.
前記デルタシグマ型A/D変換器は、
入力電圧が入力される入力チャネルを複数個有し、
前記積分器は、
複数の前記入力チャネルに共通に接続されることを特徴とする半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 1 to 4,
The delta-sigma A / D converter is
It has multiple input channels to which input voltage is input,
The integrator is
A semiconductor integrated circuit device connected to a plurality of the input channels in common.
前記デルタシグマ型A/D変換器は、
サンプリング時と電荷転送時に差動入力を交互に繰り替えることで入力利得を2倍にするダブルサンプリング型であることを特徴とする半導体集積回路装置。 In the semiconductor integrated circuit device according to claim 1,
The delta-sigma A / D converter is
A semiconductor integrated circuit device, characterized in that it is of a double sampling type in which the input gain is doubled by alternately repeating differential inputs during sampling and charge transfer.
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