JP2017216527A - A/d converter and jitter correction method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、A/D変換装置及びジッタ補正方法に関する。 The present invention relates to an A / D converter and a jitter correction method.
アナログ信号をサンプリングしてデジタル出力信号を得るアナログデジタル変換(A/D変換)装置において、アナログ信号を高精度にデジタル化するためには、サンプリングされるアナログ信号の周期に対して、サンプリング周期を短く設定する必要がある。 In an analog-to-digital conversion (A / D conversion) device that samples an analog signal to obtain a digital output signal, in order to digitize the analog signal with high accuracy, a sampling period is set to a period of the analog signal to be sampled It is necessary to set it short.
しかしながら、サンプリング周期を短くするために、サンプリングタイミングを決定する基準クロックの周波数を高くするにも限界がある。そのため、基準クロックから一定の位相を遅らせたクロック信号を生成し、多相クロック信号とすることで、基準クロック信号よりも高い周波数のサンプリングを実現することが知られている(特許文献1)。 However, there is a limit to increasing the frequency of the reference clock for determining the sampling timing in order to shorten the sampling period. For this reason, it is known that sampling with a frequency higher than that of the reference clock signal is realized by generating a clock signal delayed by a certain phase from the reference clock and making it a multiphase clock signal (Patent Document 1).
上記の多相クロック信号を用いてA/D変換のサンプリングタイミングを決定する場合、多相クロックを生成する発振回路、位相補間回路、マルチプレクサ等の回路の雑音、製造ばらつき等によって、各クロック信号の立ち上がりタイミングの間隔及び立ち下がりタイミングの間隔にばらつきが生じる。 When the sampling timing of A / D conversion is determined using the above-described multiphase clock signal, the noise of each circuit such as an oscillation circuit, a phase interpolation circuit, and a multiplexer that generates the multiphase clock, manufacturing variation, etc. Variations occur in the rise timing interval and the fall timing interval.
これにより、サンプリング間隔がばらつくため、デジタル化された出力信号にはジッタ成分が含まれ、出力信号の精度(信号対雑音比)が低下する。 As a result, the sampling interval varies, so that the digitized output signal includes a jitter component, and the accuracy (signal-to-noise ratio) of the output signal decreases.
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で出力信号の精度を高めることができるA/D変換装置及びジッタ補正方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an A / D conversion device and a jitter correction method that can improve the accuracy of an output signal with a simple configuration.
上記目的を達成するため、この発明の第1の観点に係るA/D変換装置は、
同一周波数で位相の異なる複数のクロック信号を生成するクロック信号生成部と、
前記クロック信号生成部で生成されたクロック信号に基づいて、繰り返し入力されるアナログ信号をサンプリングするA/D変換器と、
前記A/D変換器でサンプリングされたデジタルデータからなる単位周期データを記憶する記憶部と、
複数の前記単位周期データを平均化する演算部と、
を備える。
In order to achieve the above object, an A / D conversion device according to the first aspect of the present invention provides:
A clock signal generator for generating a plurality of clock signals having the same frequency and different phases;
An A / D converter that samples an analog signal repeatedly input based on the clock signal generated by the clock signal generation unit;
A storage unit for storing unit cycle data composed of digital data sampled by the A / D converter;
An arithmetic unit that averages a plurality of the unit period data;
Is provided.
また、前記A/D変換装置は、
前記単位周期データごとに、前記クロック信号生成部で生成された複数のクロック信号のうち、サンプリングを開始するクロック信号を選択する制御部を備えていてもよい。
The A / D converter is
You may provide the control part which selects the clock signal which starts sampling among the several clock signals produced | generated by the said clock signal production | generation part for every said unit period data.
また、前記アナログ信号は、周期的なアナログ信号であってもよい。 The analog signal may be a periodic analog signal.
また、前記クロック信号生成部は、
前記アナログ信号を送信する送信部に、前記アナログ信号の送信タイミングを規定するクロック信号を送信してもよい。
The clock signal generator is
You may transmit the clock signal which prescribes | regulates the transmission timing of the said analog signal to the transmission part which transmits the said analog signal.
また、前記演算部は、
平均化する各単位周期データに含まれる受信波形を同期させてもよい。
In addition, the calculation unit
The received waveform included in each unit period data to be averaged may be synchronized.
また、前記クロック信号生成部は、
位相の異なる2つのクロック信号に基づいて、任意の中間位相のクロック信号を生成する位相補間回路を備えてもよい。
The clock signal generator is
A phase interpolation circuit that generates a clock signal having an arbitrary intermediate phase based on two clock signals having different phases may be provided.
また、前記位相補間回路は、
駆動力の異なる複数のインバータを備えてもよい。
Further, the phase interpolation circuit includes:
A plurality of inverters having different driving forces may be provided.
この発明の第2の観点に係るジッタ補正方法は、
基準クロック信号に基づいて、同一周波数で位相の異なる複数のクロック信号を生成し、
周期的なアナログ信号である入力信号を前記クロック信号に基づいてサンプリングするとともに、異なる前記クロック信号からサンプリングを開始してなる複数の単位周期データを生成し、
複数の前記単位周期データを平均化して出力信号を生成する。
The jitter correction method according to the second aspect of the present invention is:
Based on the reference clock signal, generate multiple clock signals with the same frequency and different phases,
Sampling an input signal that is a periodic analog signal based on the clock signal, and generating a plurality of unit period data obtained by starting sampling from the different clock signals,
A plurality of the unit period data is averaged to generate an output signal.
本発明によれば、複数の単位周期データを平均化してジッタ補正することができるので、簡易な構成で出力信号の精度を高めることが可能である。 According to the present invention, since a plurality of unit period data can be averaged and jitter correction can be performed, the accuracy of the output signal can be increased with a simple configuration.
以下、図を参照しつつ、本発明に係る実施の形態について説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1のブロック図に示すように、本実施の形態に係るA/D変換装置10は、発振回路30、クロック信号生成部20、受信部31、A/D変換器32、データ処理部40を備える。
As shown in the block diagram of FIG. 1, the A /
発振回路30は、基準クロック信号RCLKを生成し、クロック信号生成部20に出力する回路であり、例えば、水晶発振子、コンデンサ等からなる水晶発振回路である。
The
クロック信号生成部20は、入力された基準クロック信号RCLKに基づいて、A/D変換器32のサンプリングタイミングを規定するサンプリングクロック信号SCLKと、後述する送信部50の放射パルスの送信タイミングを規定する送信クロック信号TCLKとを生成する。クロック信号生成部20は、生成したサンプリングクロック信号SCLKをA/D変換器32へ送るとともに、生成した送信クロック信号TCLKを送信部50へ送る。
Based on the input reference clock signal RCLK, the clock
より詳細には、クロック信号生成部20は、図1に示すように、位相同期回路201、位相補間回路202、マルチプレクサ203、分周器204を備える。
More specifically, the clock
位相同期回路201は、発振回路30に接続されており、発振回路30から基準クロック信号RCLKを受け取る。位相同期回路201は、図2に示す一般的な構成の位相同期回路であって、基準クロック信号RCLKに同期したクロック信号を出力する。
The
本実施の形態に係る位相同期回路201は、位相の異なる複数のクロック信号を出力する。この複数のクロック信号に基づいて、後述する位相補間回路202が、さらに中間位相のクロック信号を生成する。これにより、高周波でのサンプリングを行うことができる。詳細は後述する。
The
位相補間回路202は、位相同期回路201から受け取った位相の異なるクロック信号に基づいて、中間位相のクロック信号を生成する回路である。具体的には、位相補間回路202は、図3(A)に示すように、駆動力の異なるインバータ202a〜202hを備える。位相補間回路202は、インバータ202a〜202hの駆動力によって、入力クロック信号Φi1と入力クロック信号Φi2との中間の位相のクロック信号を出力する。
The
インバータ202a〜202hの駆動力A〜Hは、A:B:C:D=H:G:F:E=4:3:2:1の比になるよう設定されている。本実施の形態に係るインバータ202a〜202hは、図4(A)、(B)に示すように、CMOSインバータである。各インバータの駆動力は、インバータを構成するトランジスタの数を変更することにより、調整している。具体的には、図4(A)に示すように、出力クロック信号Φo3を生成するインバータ202cと202fは、ともにn型トランジスタ2個、p型トランジスタ2個をそれぞれ並列に接続している。これに対し、図4(B)のように、出力クロック信号Φo2を生成するインバータ202bは、n型トランジスタ3個、p型トランジスタ3個をそれぞれ並列に接続することにより構成され、インバータ202eは、n型トランジスタ1個、p型トランジスタ1個で構成されている。 The driving forces A to H of the inverters 202a to 202h are set to have a ratio of A: B: C: D = H: G: F: E = 4: 3: 2: 1. As shown in FIGS. 4A and 4B, the inverters 202a to 202h according to the present embodiment are CMOS inverters. The driving force of each inverter is adjusted by changing the number of transistors constituting the inverter. Specifically, as shown in FIG. 4A, the inverters 202c and 202f that generate the output clock signal Φo3 both have two n-type transistors and two p-type transistors connected in parallel. On the other hand, as shown in FIG. 4B, the inverter 202b for generating the output clock signal Φo2 is configured by connecting three n-type transistors and three p-type transistors in parallel, and the inverter 202e It is composed of one n-type transistor and one p-type transistor.
出力クロック信号Φo3は、従来の位相補間回路と同様の構成で生成される。すなわち、入力クロック信号Φi1が立ち下がると、インバータ202aの出力によって、出力クロック信号Φo1が立ち上がるとともに、インバータ202cの出力によって、出力クロック信号Φo3が立ち上がる(図5)。この時、インバータ202aの駆動力とインバータ202cの駆動力との比は、4:2(=2:1)に設定されているので、出力クロック信号Φo3は、出力クロック信号Φo1に比べて緩やかに立ち上がる。 The output clock signal Φo3 is generated with the same configuration as the conventional phase interpolation circuit. That is, when the input clock signal Φi1 falls, the output clock signal Φo1 rises due to the output of the inverter 202a, and the output clock signal Φo3 rises due to the output of the inverter 202c (FIG. 5). At this time, since the ratio of the driving force of the inverter 202a and the driving force of the inverter 202c is set to 4: 2 (= 2: 1), the output clock signal Φo3 is more gradual than the output clock signal Φo1. stand up.
さらに、入力クロック信号Φi2が立ち下がると、インバータ202fの出力と、上記のインバータ202cの出力とが合成され、出力クロック信号Φo3が出力クロック信号Φo1と大凡等しい傾きで立ち上がる。また、入力クロック信号Φi2が立ち下がると、インバータ202hの出力によって出力クロック信号Φo5が立ち上がる。インバータ202aの駆動力とインバータ202hの駆動力との比は、4:4(=1:1)に設定されているので、出力クロック信号Φo5は、出力クロック信号Φo1、Φo3と大凡等しい傾きで立ち上がる。これにより、位相補間回路202は、入力クロック信号Φi1及びインバータ202aに基づく出力クロック信号Φo1と、入力クロック信号Φi2及びインバータ202hに基づく出力クロック信号Φo5との中間位相を有する出力クロック信号Φo3を生成することができる。
Further, when the input clock signal Φi2 falls, the output of the inverter 202f and the output of the inverter 202c are combined, and the output clock signal Φo3 rises with a slope approximately equal to the output clock signal Φo1. When the input clock signal Φi2 falls, the output clock signal Φo5 rises by the output of the inverter 202h. Since the ratio between the driving force of the inverter 202a and the driving force of the inverter 202h is set to 4: 4 (= 1: 1), the output clock signal Φo5 rises with a slope approximately equal to the output clock signals Φo1 and Φo3. . Thus, the
本実施の形態の位相補間回路202は、さらに出力クロック信号Φo1と出力クロック信号Φo3との中間位相の出力クロック信号Φo2を生成するため、駆動力の異なるインバータ202b、202eを備える。上述のように、インバータ202a、202b、202c、202eの駆動力の比は、4:3:2:1に設定されている。
The
これにより、入力クロック信号Φi1が立ち下がると、インバータ202bの出力によって、出力クロック信号Φo1よりも小さく、出力クロック信号Φo3よりも大きな傾きで出力クロック信号Φo2が立ち上がる。さらに、入力クロック信号Φi2が立ち下がると、インバータ202eの出力と、上記のインバータ202bの出力とが合成され、出力クロック信号Φo2が出力クロック信号Φo1、Φo3と大凡等しい傾きで立ち上がる。これにより、位相補間回路202は、入力クロック信号Φi1、Φi2から出力クロック信号Φo1と出力クロック信号Φo3との中間位相の出力クロック信号Φo2を生成することができる。
As a result, when the input clock signal Φi1 falls, the output clock signal Φo2 rises with an inclination smaller than the output clock signal Φo1 and larger than the output clock signal Φo3 by the output of the inverter 202b. Further, when the input clock signal Φi2 falls, the output of the inverter 202e and the output of the inverter 202b are combined, and the output clock signal Φo2 rises with a slope approximately equal to the output clock signals Φo1 and Φo3. Thereby, the
さらに、位相補間回路202は、出力クロック信号Φo3と出力クロック信号Φo5との中間位相の出力クロック信号Φo4を生成するよう構成されている。出力クロック信号Φo4を生成する回路構成は、上記出力クロック信号Φo2を生成する回路構成と比較して、入力クロック信号Φi1側のインバータの駆動力と入力クロック信号Φi2側のインバータの駆動力の比が入れ替わっている。その他の構成については、出力クロック信号Φo2の場合と同様であるため、説明を省略する。
Further, the
上記のように、駆動力の異なるインバータを用いることで、入力クロック信号Φi1と入力クロック信号Φi2との間の位相を持つ3つのクロック信号を生成することができる。したがって、図3(B)のように、出力クロック信号Φo1と出力クロック信号Φo3から、中間位相の出力クロック信号Φo2を生成するための位相補間回路を追加する必要がなく、1段階で複数の中間位相クロック信号を生成することができる。これにより、2段階の位相補間回路を設けた場合と比較して、ランダムジッタや遅延ばらつきを低減することが可能である。 As described above, by using inverters having different driving powers, three clock signals having a phase between the input clock signal Φi1 and the input clock signal Φi2 can be generated. Therefore, as shown in FIG. 3B, there is no need to add a phase interpolation circuit for generating an output clock signal Φo2 having an intermediate phase from the output clock signal Φo1 and the output clock signal Φo3. A phase clock signal can be generated. As a result, it is possible to reduce random jitter and delay variation compared to the case where a two-stage phase interpolation circuit is provided.
マルチプレクサ203は、図1及び図6に示すように、位相補間回路202で生成された複数のクロック信号を入力信号として受け取る。マルチプレクサ203は、制御部41からの選択制御信号に従って、入力されたクロック信号のうち1つのクロック信号をサンプリングクロック信号SCLKとして分周器204に送る。また、マルチプレクサ203は、制御部41からの選択制御信号に従って、入力されたクロック信号のうち1つのクロック信号を、基準送信クロックTCLK0として、分周器204に送る。基準送信クロックTCLK0は、送信クロック信号TCLKの基準となるクロック信号である。また、送信クロック信号TCLKは、後述する送信部50の信号送信タイミングを規定するクロック信号である。
As shown in FIGS. 1 and 6, the
分周器204は、マルチプレクサ203から受け取るサンプリングクロック信号SCLKをA/D変換器32に送る。また、分周器204は、マルチプレクサ203から受け取る基準送信クロックTCLK0を分周する。分周器204は、分周したクロック信号を、送信クロック信号TCLKとして、送信部50に送信する。
The
送信部50は、A/D変換装置10でサンプリングされるアナログ信号を送信する無線送信部であり、送信アンテナ501、送信信号処理部502を備える。送信信号処理部502は、クロック信号生成部20から受け取る送信クロック信号TCLKに従って送信信号を生成し、送信アンテナ501に送る。送信アンテナ501は、送信信号を送信する。
The
受信部31は、送信部50から送信された信号を受信する無線受信部であり、受信アンテナ311、受信信号処理部312を備える。受信アンテナ311は、受信した信号を受信信号処理部312に送る。受信信号処理部312は、受信した信号を、サンプリング対象の信号としてA/D変換器32に送る。
The reception unit 31 is a wireless reception unit that receives a signal transmitted from the
A/D変換器32は、受信部31から受け取るアナログ信号を、クロック信号生成部20から受け取るサンプリングクロック信号SCLKにしたがってサンプリングし、データ処理部40の演算部42に送る。
The A /
図1のブロック図に示すように、データ処理部40は、制御部41、演算部42、記憶部43を備える。
As shown in the block diagram of FIG. 1, the
制御部41は、A/D変換装置10全体を制御する。
The
演算部42は、A/D変換器32によってサンプリングされたデジタルデータから、後述する単位周期データUDを生成する。また、単位周期データUDのジッタを補正するための平均化処理等を行う。
The
記憶部43は、データ処理部40で生成される単位周期データUDを記憶する。
The
図1に示すデータ処理部40は、例えば、図7に示すハードウエア構成を有する。具体的には、データ処理部40は、装置全体の制御を司るCPU(Central Processing Unit)61と、CPU61の作業領域等として動作する主記憶部62と、CPU61の動作プログラム等を記憶する外部記憶部63と、A/D変換器32、クロック信号生成部20等と通信を行う入出力インタフェース67と、これらを接続するバス68から構成される。
The
主記憶部62は、RAM(Random Access Memory)等から構成されている。主記憶部62には、外部記憶部63に記憶されており、CPU61を制御部41として動作させるための動作プログラム及びデータがロードされる。また、主記憶部62は、CPU61の作業領域(データの一時記憶領域)としても用いられる。
The
外部記憶部63は、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリから構成される。外部記憶部63には、CPU61に実行させるための動作プログラムが予め記憶されている。動作プログラムは、具体的には、後述する単位周期データUDを生成する単位周期データ生成プログラム631と、単位周期データUDに含まれるジッタの影響を補正するためのジッタ補正プログラム632を含む。主記憶部62及び外部記憶部63は、記憶部43として機能する。
The
次に、上記構成のA/D変換装置10の動作を説明する。
Next, the operation of the A /
クロック信号生成部20は、発振回路30から出力される1.6GHzの基準クロック信号RCLKに基づいて、同一周波数で位相の異なる多相クロック信号を生成する。さらに、この多相クロック信号に基づいてサンプリングクロック信号SCLKを生成し、A/D変換器32に送る。多相クロック信号における各クロック信号間の位相差、すなわち、生成される多相クロック信号の数は、サンプリングの対象となるアナログ信号の周波数等に応じて決定される。
Based on the 1.6 GHz reference clock signal RCLK output from the
図8のように、本実施の形態では、送信部50は、送信信号として所定の周波数の放射パルスを繰り返し送信する。放射パルスの中心周波数は、例えば5GHzであり、200psのパルス幅を有する。送信部50は、この放射パルスを100MHzの繰り返し周期で送信する。
As shown in FIG. 8, in the present embodiment, the
一般的に、200psのパルス幅の中で、複数回のサンプリングを行い、入力信号を実時間でA/D変換することは、困難である。そこで、本実施の形態では、図8に概念的に示すように、1パルス波について1回のサンプリングを行い、パルス波を繰り返して出力し、サンプリングタイミングを相対的に移動する。これにより、1パルス波について、等価的に複数点のサンプリングを可能とする(等価時間サンプリング)。 In general, it is difficult to perform sampling a plurality of times within a pulse width of 200 ps and perform A / D conversion on an input signal in real time. Therefore, in this embodiment, as conceptually shown in FIG. 8, sampling is performed once for one pulse wave, the pulse wave is repeatedly output, and the sampling timing is relatively moved. This enables sampling of a plurality of points equivalently for one pulse wave (equivalent time sampling).
具体的には、位相同期回路201は、入力された基準クロック信号RCLKに基づいて、位相の異なる1.6GHzのクロック信号CLi_n(nは1〜16の整数)を生成する。クロック信号CLi_1は、基準クロック信号に同期しており、クロック信号CLi_2は、CLi_1よりも40ps、すなわち基準クロック(1.6GHz)の1周期である640psの1/16だけ遅延した信号である。以下、40psずつ遅延したクロック信号としてCLi_1〜CLi_16が生成される。位相同期回路201は、クロック信号CLi_nを位相補間回路202に送る。
Specifically, the
位相補間回路202は、上述のように、位相の異なる2つの入力クロック信号から3つの中間位相のクロック信号を生成する回路を基本の回路構成とする。本実施の形態に係る位相補間回路202は、この基本の回路構成を16個備える。それぞれの基本の回路構成は、クロック信号CLi_nと、CLi_nから40ps遅れたCLi_(n+1)とから、中間位相のクロック信号CLo_(4n−2)、CLo_(4n−1)、CLo_4nを生成する。
As described above, the
これにより、位相補間回路202は、10psずつ遅延したクロック信号CLo_m(mは1〜64の整数)を生成し、マルチプレクサ203に送る。尚、n=16の場合は、クロック信号CLi_16とCLi_1とから、中間位相のクロック信号CLo_62、CLo_63、CLo_64を生成する。
As a result, the
制御部41は、基準送信クロックTCLK0を選択するための、選択制御信号をマルチプレクサ203に送る。基準送信クロックTCLK0は、送信クロック信号TCLKの基準となるクロック信号である。マルチプレクサ203は、選択制御信号にしたがって、周波数1.6GHzであるクロック信号CLo_1〜CLo_64のうち1つのクロック信号を選択し、1/16に分周する。そして、分周によって100MHzとなったクロック信号を送信クロック信号TCLKとして送信部50に送信する。
The
送信部50は、送信クロック信号TCLKの立ち上がりタイミングで放射パルスを送信する。これにより、送信部50から送信される送信信号は、10nsの周期(100MHz)で繰り返される信号となる。
The
また、制御部41は、A/D変換器32のサンプリングタイミングを規定するサンプリングクロック信号SCLKとして、クロック信号CLo_1〜CLo_64のうち1つのクロック信号を選択するための選択制御信号をマルチプレクサ203に送る。マルチプレクサ203は、サンプリングクロック信号SCLKとして選択されたクロック信号を、分周器204を介して、A/D変換器32に送る。
Further, the
制御部41は、クロック信号CLo_1、CLo_2、・・・、CLo_64のように、10psずつ遅延したクロック信号CLo_mをサンプリングクロック信号SCLKとして、順次選択する。より具体的には、制御部43は、最初にクロック信号CLo_1をサンプリングクロック信号SCLKとして選択し、クロック信号CLo_1が立ち上がった時点から10ns後に、サンプリングクロック信号SCLKをクロック信号CLo_2に変更する。その後、10nsごとに、サンプリングクロック信号SCLKを変更することで、送信クロック信号TCLKの1周期ごとにサンプリングクロック信号SCLKは、10psずれる。言い換えれば、放射パルスの送信周期に対して、サンプリングクロック信号SCLKの周期が10psずれることになる。
The
A/D変換器32は、上述のサンプリングクロック信号SCLKに従って、受信部31から受け取った受信アナログ信号をサンプリングし、演算部42に送る。
The A /
演算部42は、受け取ったサンプリングデータを、サンプリングクロック信号SCLKとして選択されたクロック信号CLo_mごと、すなわち10ns分ごとの64個のデータ群に分割する。そして、これら64のデータ群を10psずつずらして重ね合わせることにより、図8の出力データを生成する。これにより、高速な周期を有する放射パルス信号を、より低速なサンプリング周期で等価的にサンプリングすることが可能となる。
The
演算部42は、上記の重ね合わせによって得られた出力データを1つの単位周期データUDとして記憶部43に記憶させる。言い換えれば、演算部42は、受信アナログ信号の10ns分(100MHzの1周期分)を、等価的に10psの周期(100GHz)でサンプリングした単位周期データUDとして、記憶部43に記憶させる。
The
すなわち、単位周期データUDは、送信波形としての放射パルスを含み、平均化によるジッタ補正の対象となる、単位長さのデジタルデータである。上記では、単位周期データUDの長さを送信クロック信号TCLKの1周期分とすることで、後述する平均化処理を容易にしている。 In other words, the unit cycle data UD is digital data of a unit length including a radiation pulse as a transmission waveform and subjected to jitter correction by averaging. In the above, the length of the unit cycle data UD is set to one cycle of the transmission clock signal TCLK, thereby facilitating the averaging process described later.
ところで、各クロック信号CLo_m間の位相差は、マルチプレクサ内の回路のばらつき等により、必ずしも均等ではない。したがって、上記のようにデジタル化された単位周期データUDは、ジッタを含んでいる。 By the way, the phase difference between the clock signals CLo_m is not necessarily equal due to variations in circuits in the multiplexer. Therefore, the unit cycle data UD digitized as described above includes jitter.
本実施の形態に係るA/D変換装置10は、サンプリングを開始するクロック信号を変更しながら単位周期データUDを取得し、記憶部43に記憶させる。そして、記憶されている複数の単位周期データUDを平均化することにより、ジッタ成分を補正する。
The A /
より具体的には、まず、マルチプレクサ203は、制御部41の選択制御信号にしたがって、基準送信クロックTCLK0としてクロック信号CLo_1を選択し、分周器204に送る。分周器204は、受け取った基準送信クロックTCLK0を分周し、同期クロック信号としての送信クロック信号TCLKを生成して、送信部50に送る。
More specifically, first, the
また、上述のようにクロック信号CLo_1から開始されるサンプリングクロック信号SCLKにより、A/D変換器32が10ns分のサンプリングを64回行って、デジタルデータを取得する。演算部42は、取得されたデジタルデータから単位周期データUD_1を生成し、記憶部43に記憶させる。
In addition, as described above, the A /
10ns分のサンプリングが完了した後、制御部41は、マルチプレクサ203にリセット信号を送る。マルチプレクサ203は、リセット信号を受けると、送信クロック信号TCLKを生成するための基準送信クロックTCLK0をクロック信号CLo_1からCLo_2に変更する。また、64回のサンプリングを開始するクロック信号をCLo_2に変更する。
After the sampling for 10 ns is completed, the
これにより、次にA/D変換器32がサンプリングする10ns分のデジタルデータからなる単位周期データUD_2は、図9に概念的に示すように、単位周期データUD_1に対して、サンプリングに用いられるクロック信号が10ps分ずれたデータになる。
As a result, the unit cycle data UD_2 composed of 10 ns worth of digital data sampled next by the A /
A/D変換装置10は、送信クロック信号のリセットを所定の回数、例えば10回繰り返し、10個の単位周期データUDを生成する。
The A /
その後、演算部42は、記憶部43に記憶されている10個の単位周期データUDを読み込み、各単位周期データUDを構成するデータ要素ごとに平均値を求める。
Thereafter, the
具体的には、平均化する各単位周期データをUD_k(k=1〜10)、単位周期データUD_kを構成するj番目のデータ要素をak_j(j=1〜1000)で定義する。そして、求める出力データのデータ要素a_jを次式によって求める。 Specifically, each unit period data to be averaged is defined as UD_k (k = 1 to 10), and the jth data element constituting the unit period data UD_k is defined as ak_j (j = 1 to 1000). Then, the data element a_j of the output data to be obtained is obtained by the following equation.
上式により求められた各データ要素に基づいて、出力データを生成する。 Output data is generated based on each data element obtained by the above equation.
本実施の形態に係るA/D変換装置10では、送信クロック信号TCLKと、サンプリングクロック信号SCLKの変更タイミングとを同期させているので、各単位周期データUD中で放射パルスが表れる位置は一定である。このため、上式により各データ要素を単純に平均することで、放射パルスの波形を残したまま、ジッタ成分を補正することが可能となる。
In the A /
以上説明したように、本実施の形態に係るA/D変換装置10では、複数の単位周期データUDを平均化することにより、単位周期データUDに含まれるジッタ成分を容易に補正することができる。より詳細には、サンプリングに用いる各クロック信号CLo_m間の位相差、すなわち立ち上がりタイミング間のずれに起因するサンプリングデータの誤差を平均化処理によって補正することができる。
As described above, the A /
以上、本発明の実施の形態を説明したが、この発明は上記の実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications are possible.
上述したA/D変換装置10では、送信クロック信号のリセット回数及び単位周期データUDの取得回数を10回としたが、これに限られない。これらの回数は、予想されるジッタの大きさに対して、十分な補正効果が得られる回数であればよい。より正確な出力波形を得たい場合は、クロック信号CLo_mの数に等しい回数、すなわち64回、リセットを行い、全てのクロック信号CLo_mを開始クロックとして選択すればよい。
In the A /
また、サンプリングクロック信号SCLKの開始クロック信号CLo_mは、連続する位相のクロック信号CLo_mを選択しなくてもよい。例えば、選択するクロック信号CLo_m間の位相差を順次変更してもよいし、ランダムに選択してもよい。 Further, the start clock signal CLo_m of the sampling clock signal SCLK may not select the clock signal CLo_m having a continuous phase. For example, the phase difference between the clock signals CLo_m to be selected may be sequentially changed or may be selected at random.
また、サンプリングクロック信号SCLKの開始クロック信号CLo_mは、変更しなくてもよい。例えば、開始クロック信号をCLo_1とする単位周期データUDを10回取得し、取得した単位周期データUDを平均化することとしてもよい。この方法は、CLo_m間の位相ばらつきに基づくジッタの影響よりも、A/D変換時に生じるランダムジッタの影響を低減したい場合のジッタ補正方法として有効である。 Further, the start clock signal CLo_m of the sampling clock signal SCLK may not be changed. For example, the unit cycle data UD with the start clock signal as CLo_1 may be acquired 10 times, and the acquired unit cycle data UD may be averaged. This method is effective as a jitter correction method when it is desired to reduce the influence of random jitter generated during A / D conversion rather than the influence of jitter based on phase variation between CLo_m.
また、上述のA/D変換装置10では、送信クロック信号TCLKをリセットする際に、サンプリングクロック信号SCLKの開始クロック信号CLo_mを変更し、送信クロック信号TCLKと、サンプリングクロック信号SCLKとを調整することとしたが、サンプリングクロック信号SCLKの開始クロック信号CLo_mは変更せず、送信クロック信号TCLKのみを任意に切り替えることとしてもよい。
In the A /
この場合、単位周期データUD中に受信波形として含まれる放射パルスは、単位周期データUD中のどの位置に表れるか不明となる。そのため、データ処理部41による平均化処理の前処理として、記憶されている単位周期データUD中の放射パルスの立ち上がり、頂点部分等のシンボル検出を行う。例えば、単位周期データUD中の連続する3つのデータ要素のうち、中心のデータ要素が最も大きくなる部分をシンボル位置である頂点部として検出する。
In this case, it is unclear at which position in the unit cycle data UD the radiation pulse included as the received waveform in the unit cycle data UD appears. For this reason, as preprocessing of the averaging processing by the
そして、検出されたシンボル位置に基づいて各単位周期データUDを同期させてから、平均化処理を行う。これにより、クロック信号SCLKの調整が不要となり、データ処理部40による演算処理のみで容易にジッタの補正を行うことが可能となる。
Then, after the unit period data UD is synchronized based on the detected symbol position, the averaging process is performed. As a result, adjustment of the clock signal SCLK becomes unnecessary, and jitter can be easily corrected only by the arithmetic processing by the
また、上述した位相補間回路202のインバータ202a〜202hは、異なる個数のトランジスタを備えることとした。これにより、各インバータの駆動力が異なるように構成したが、これに限られない。例えば、各インバータが備えるトランジスタのゲート幅、ゲート長等を変化させることにより、各インバータの駆動力が異なるように構成してもよい。
Further, the inverters 202a to 202h of the
また、データ処理部40として、汎用のコンピュータ装置を用いることとしてもよい。これにより、より簡易な回路構成でA/D変換装置を構成することができる。
Further, a general-purpose computer device may be used as the
本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される種々の変更によって得られる実施の形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of the present invention is indicated by the claims. Embodiments obtained by various modifications made within the scope of the claims and within the scope of the equivalent invention are also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、癌等、生体内の異常組織検出装置に用いられるA/D変換装置として好適である。また、本発明は、異常組織検出装置に限らず、繰り返し入力される高周波のアナログ信号をデジタル変換するA/D変換装置に応用可能である。 The present invention is suitable as an A / D conversion device used for detecting abnormal tissue in vivo such as cancer. The present invention is not limited to an abnormal tissue detection device, and can be applied to an A / D conversion device that digitally converts a high-frequency analog signal that is repeatedly input.
10 A/D変換装置
20 クロック信号生成部
30 発振回路
31 受信部
32 A/D変換器
40 データ処理部
41 制御部
42 演算部
43 記憶部
50 送信部
61 CPU
62 主記憶部
63 外部記憶部
67 入出力インタフェース
68 バス
201 位相同期回路
202 位相補間回路
202a〜202h インバータ
203 マルチプレクサ
204 分周器
311 受信アンテナ
312 受信信号処理部
501 送信アンテナ
502 送信信号処理部
631 単位周期データ生成プログラム
632 ジッタ補正プログラム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 A /
62
Claims (8)
前記クロック信号生成部で生成されたクロック信号に基づいて、繰り返し入力されるアナログ信号をサンプリングするA/D変換器と、
前記A/D変換器でサンプリングされたデジタルデータからなる単位周期データを記憶する記憶部と、
複数の前記単位周期データを平均化する演算部と、
を備えるA/D変換装置。 A clock signal generator for generating a plurality of clock signals having the same frequency and different phases;
An A / D converter that samples an analog signal repeatedly input based on the clock signal generated by the clock signal generation unit;
A storage unit for storing unit cycle data composed of digital data sampled by the A / D converter;
An arithmetic unit that averages a plurality of the unit period data;
An A / D conversion device.
請求項1に記載のA/D変換装置。 A control unit that selects a clock signal for starting sampling among the plurality of clock signals generated by the clock signal generation unit for each unit period data,
The A / D conversion device according to claim 1.
請求項1又は2に記載のA/D変換装置。 The analog signal is a periodic analog signal.
The A / D conversion device according to claim 1.
前記アナログ信号を送信する送信部に、前記アナログ信号の送信タイミングを規定するクロック信号を送信する、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載のA/D変換装置。 The clock signal generator is
Transmitting a clock signal defining the transmission timing of the analog signal to a transmission unit that transmits the analog signal;
The A / D conversion device according to any one of claims 1 to 3.
平均化する各単位周期データに含まれる受信波形を同期させる、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載のA/D変換装置。 The computing unit is
Synchronize the received waveform included in each unit period data to be averaged,
The A / D conversion device according to any one of claims 1 to 4.
位相の異なる2つのクロック信号に基づいて、任意の中間位相のクロック信号を生成する位相補間回路を備える、
請求項1乃至5のいずれか一項に記載のA/D変換装置。 The clock signal generator is
A phase interpolation circuit that generates a clock signal having an arbitrary intermediate phase based on two clock signals having different phases;
The A / D conversion device according to any one of claims 1 to 5.
駆動力の異なる複数のインバータを備える、
請求項1乃至6のいずれか一項に記載のA/D変換装置。 The phase interpolation circuit includes:
With a plurality of inverters with different driving forces,
The A / D conversion device according to any one of claims 1 to 6.
周期的なアナログ信号である入力信号を前記クロック信号に基づいてサンプリングするとともに、異なる前記クロック信号からサンプリングを開始してなる複数の単位周期データを生成し、
複数の前記単位周期データを平均化して出力信号を生成する、
ジッタ補正方法。 Based on the reference clock signal, generate multiple clock signals with the same frequency and different phases,
Sampling an input signal that is a periodic analog signal based on the clock signal, and generating a plurality of unit period data obtained by starting sampling from the different clock signals,
A plurality of the unit period data is averaged to generate an output signal.
Jitter correction method.
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