JP2004304312A - Analog/digital converter and communication apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アナログ/ディジタル変換器とこのアナログ/ディジタル変換器を備える通信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ロジック回路の動作速度は、微細化すればするほど高速化することができる。近年ではCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)素子の微細化技術が発達しており、動作速度のさらなる高速化が図られようとしている。またサイズの微細化につれ電圧耐性が低くなるので、ロジック回路の電源電圧の低電圧化が進んできている。これにより消費電力も低減できることから、CMOS素子の微細化は今後ますます進展すると予想される。
【0003】
これに対し、オペアンプなどのアナログ回路は信号のダイナミックレンジを確保する必要から、その動作電源をロジック回路ほどに低電圧化することが困難である。よってアナログ回路はロジック回路に比較して高い電源電圧で動作させることが多い。従ってアナログ回路においては、ロジック回路で使用されるような微細化された素子を使用することが難しい。
【0004】
ところで、アナログ/ディジタル変換器(以下A/D変換器と表記する)においては、共通の半導体チップ上にアナログ回路とディジタル回路とが混在することが多い。しかしながら上記の事情によりアナログ回路の動作電圧を低くすることは困難である。例えば下記非特許文献1には、アナログ回路の電源電圧に耐え得る高耐圧トランジスタによりオペアンプおよびコンパレータを構成するA/D変換器が開示される。
【0005】
しかしながらコンパレータの動作電圧が高くなると消費電力が増大し、また回路面積も大きくなる。さらに、微細化された低耐圧素子に比べて動作速度が低くならざるをえない。
【0006】
なお、下記非特許文献2には、A/D変換器に適用可能なコンパレータが開示される。
【0007】
【非特許文献1】
A 10−b, 100−MS/s CMOS A/D converter, Kwang Young Kim; Kusayanagi, N.; Abidi, A.A.;Solid−State Circuits, IEEE Journal of , Volume: 32 Issue: 3 , Mar 1997Page(s): 302−311
【0008】
【非特許文献2】
T.B.Cho他著 “A 10b, 20Msample/s, 35mW Pipeline A/D Converter”, IEEE Journal of Solid−State Circuits, Vol.30, No.3, pp166−172, March 1995。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように従来のA/D変換器は、コンパレータ回路部分の動作電源電圧が本来必要となる最小限の値よりも高いことが多い。このため消費電力が増大したり、回路面積が増大したり、ひいては動作速度が低下するという不具合を有する。
【0010】
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、消費電力の低減、回路面積の省サイズ化、および動作速度の高速化を図ったアナログ/ディジタル変換器および通信装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係わるアナログ/ディジタル変換器は、演算増幅器(例えばオペアンプ101)と、この演算増幅器から出力されるアナログ信号のレベルを基準レベルと比較してディジタル信号を出力する比較回路(例えばコンパレータ200)と、前記演算増幅器に第1の駆動電圧(例えば電源電圧Vddop)を供給する第1の電力供給部と、前記比較回路に前記第1の駆動電圧より低い第2の駆動電圧(例えばVddcomp)を供給する第2の電力供給部とを具備することを特徴とする。
【0012】
このような構成であるから、演算増幅器の電源電圧が比較回路の電源電圧よりも相対的に高くなる。これにより演算増幅器から出力されるアナログ信号の振幅を大きく保つことができ、従って信号のダイナミックレンジを確保することができる。また、比較回路に備えられるラッチはHigh/Lowの2値信号を取り扱うため、ダイナミックレンジへの要求は演算増幅器と比較して低く、比較回路の電源電圧を演算増幅器の電源電圧より下げても不具合は生じない。本発明はこのことに着目し、比較回路の電源電圧を演算増幅器の電源電圧よりも低くするようにしている、これにより比較回路における消費電力を下げることができ、回路全体での消費電力を低くすることが可能になる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0014】
(第1の実施形態)
図1は、本発明に係わるA/D変換器の第1の実施形態を示す回路ブロック図である。このA/D変換器は集積化された半導体チップなどとして実現され、例えば図8の通信装置におけるA/D変換器14−1、14−2として好適に利用さ*れ得る。図1のA/D変換器は、入力回路100とコンパレータ200とを備える。入力回路100は、アナログ信号が入力されるオペアンプ101を備える。オペアンプ101は電源電圧Vddopのもとで動作する。
【0015】
このアナログの増幅出力信号は、コンパレータ200に入力される。コンパレータ200は電源電圧Vddcompのもとで動作し、図示しないラッチ回路を備える。コンパレータ200は入力されるアナログ信号のレベルを基準レベルと比較して、電源電圧Vddcompに応じたレベルの2値のA/D変換器出力を出力する。
【0016】
例えばパイプライン型A/D変換器においては、入力回路100にサンプル/ホールド回路を含む。またΔΣ型A/D変換器においては、入力回路100に積分器を含む。いずれの形式のA/D変換器においても、オペアンプ101において得られるダイナミックレンジがA/D変換器全体の精度に大きな影響を及ぼす。
【0017】
本例では、オペアンプ101に、後段のコンパレータ200において必要なダイナミックレンジを確保できるレベルの電源電圧Vddopを与えるようにする。さらに本例では、コンパレータ200にオペアンプ101の電源電圧Vddopよりも低い電源電圧Vddcompを与える。コンパレータ200のラッチ回路はHigh/Lowの2値信号を取り扱うため一般にオペアンプ101ほどのダイナミックレンジを要求されることは無い。このことからVddcompをVddopより低くしても不具合を生じることはない。
【0018】
また、VddcompをVddopより低くすることでコンパレータ200における電力消費量を低減させることができる。このため回路全体としての消費電力を、コンパレータの電源電圧とオペアンプ101の電源電圧とが等しい既存のA/D変換器よりも低くすることが可能となる。
【0019】
(第2の実施形態)
図2は、本発明に係わるA/D変換器の第2の実施形態を示す回路ブロック図である。このA/D変換器は、図1のコンパレータ200の出力段に接続されるロジック回路300を備える。ロジック回路300は、コンパレータ200から出力された温度計コードをバイナリコードに変換するなどの処理を行う。すなわち入力回路100を通過したアナログ入力信号はコンパレータ200により量子化され、ロジック回路300によりコード変換などの処理を施され、ディジタル出力信号に変換される。
【0020】
図2においては、コンパレータ200とロジック回路300とを共通の電源線に接続し、等しい電源電圧Vddlogicを供給する。そして、電源電圧Vddlogicをオペアンプ101の電源電圧Vddopよりも低くする。このようにVddopを高くすることによりアナログ信号のダイナミックレンジが確保できる。また、VddlogicをVddopよりも低くすることにより、コンパレータ200とロジック回路300において消費される電力を低減することができる。
【0021】
さらに、コンパレータ200とロジック回路300とに等しいVddlogicを供給することから、コンパレータ200とロジック回路300の信号振幅がともに等しくなる。これにより、ロジック回路300のみを低い電源電圧で動作させる既存のA/D変換器に比べ、両者のマッチングをとるためのレベル変換回路が不要となる。従って消費電力をさらに低減でき、また回路規模を縮小することも可能になる。
【0022】
<第1の回路構成例>
図3は、図1または図2に示されるコンパレータ200の第1の回路構成例を示す図である。図3において、電源電圧Vddcompの電圧はA/D変換器に設けられる複数の電源のうち低電圧側に接続される。
【0023】
図3において、NチャネルトランジスタMN2のゲート端子Inにアナログ入力信号が入力され、NチャネルトランジスタMN3のゲート端子Refにリファレンス電圧が入力される。NチャネルトランジスタMN2,MN3の負荷に、それぞれPチャネルトランジスタMP1,MP2を接続する。PチャネルトランジスタMP1,MP2はラッチを構成する。NチャネルトランジスタMN2,MN3のドレインにNチャネルトランジスタMN1が接続され、このNチャネルトランジスタMN1のゲートにクロック信号Ckを供給する。
【0024】
このような構成において、クロック信号CkがHighになるとNチャネルトランジスタMN1がオンされる。このときPチャネルトランジスタMP1とMP2とのドレインが共通に接続されているため、PチャネルトランジスタMP1とMP2とはラッチとしては動作せず出力OutpとOutnとは互いに同電位となる。つまりクロック信号CkがHighのときはリセットモードとなる。
【0025】
クロック信号CkがLowになると、PチャネルトランジスタMP1とMP2とがラッチとして動作する。よって入力電圧Inがリファレンス電圧Refより高い場合には出力OutpがHigh、OutnがLowとなる。また入力電圧Inがリファレンス電圧Refより低い場合にはOutpがLow、OutnがHighとなる。このように、クロック信号CkがLowである期間が比較モードである。
【0026】
本実施形態においては、入力電圧Inおよびリファレンス電圧Refが印加されるトランジスタMN2とMN3とに、高耐圧トランジスタを用いるようにする。これによりアナログ入力信号およびリファレンス信号の電圧を不具合なく高められるようにする。
【0027】
一方、これら以外のトランジスタ、すなわちPチャネルトランジスタMP1とMP2のソースが電源電圧Vddcompを有する電源ラインに接続される。Vddcompは入力電圧Inおよびリファレンス電圧Refよりも低いので、PチャネルトランジスタMP1とMP2として低耐圧型のものを使用できる。一般に低耐圧トランジスタの素子サイズは高耐圧型よりも小さくでき、さらに高速動作が可能である。これによりコンパレータ200のチップ上のサイズを小さくでき、かつ高速動作を実現することが可能となる。
【0028】
このように本例では、入力電圧Inおよびリファレンス電圧Refが印加されるNチャネルトランジスタNM2,NM3のみを高耐圧型とし、他のトランジスタMP1,MP2を低耐圧型とする。これによりアナログ入力信号のダイナミックレンジを高く保ったまま高速動作が可能となり、また回路面積を削減することも可能となる。さらに、A/D変換器に電圧の異なる複数の電源を設け、このうち低い電源電圧をコンパレータ200に供給することで低消費電力化が実現できる。
【0029】
<第2の回路構成例>
図4は、図1または図2に示されるコンパレータ200の第2の回路構成例を示す図である。本例においても図3と同様に、A/D変換器の複数の電源のうち低電圧側に電源電圧Vddcompを接続する。
【0030】
図4において、PチャネルトランジスタMP3,MP4のソースを電源電圧Vddcompの供給路にともに接続し、ドレインを互いに接続して出力Outnを取り出す。同様にPチャネルトランジスタMP5,MP6のソースを電源電圧Vddcompの供給路にともに接続し、ドレインを互いに接続して出力Outpを取り出す。
【0031】
出力OutnはNチャネルトランジスタMN5のドレインと、PチャネルトランジスタMP5,NチャネルトランジスタのMN7のゲートとに接続される。出力OutpはNチャネルトランジスタMN8のドレインと、PチャネルトランジスタMP4,NチャネルトランジスタのMN6のゲートとに接続される。NチャネルトランジスタMN5のソースはNチャネルトランジスタMN6のドレインに接続され、NチャネルトランジスタMN8のソースはNチャネルトランジスタMN7のドレインに接続される。NチャネルトランジスタMN6のソースは、NチャネルトランジスタMN1,MN2のドレインに接続される。NチャネルトランジスタMN7のソースは、NチャネルトランジスタMN3,MN4のドレインに接続される。NチャネルトランジスタMN1,MN2,MN3,MN4のソースはいずれも接地される。
【0032】
このうちPチャネルトランジスタMP3,MP6、NチャネルトランジスタMN5,MN8のゲートにクロック信号Ckが供給される。またNチャネルトランジスタMN2,MN3のゲートにそれぞれ入力電圧Inp,Innが印加され、NチャネルトランジスタMN1,MN4のゲートにそれぞれリファレンス電圧Refn,Refpが印加される。
【0033】
上記構成において、入力電圧Inp、Inn、およびリファレンス電圧Refp、Refnが入力されるトランジスタMN1〜MN4を高耐圧型とし、その他のトランジスタMP3〜MP6、MN5〜MN8をいずれも低耐圧型とする。
【0034】
トランジスタMN1〜MN4をいずれも線形領域で動作させ、このうちトランジスタMN1,MN2の等価並列抵抗がMN3,MN4の等価並列抵抗より低い場合に、クロック信号Ckの立ち上がりでOutpがHigh、OutnがLowとなる。
【0035】
上記構成により、本例のコンパレータ200は差動入力信号Inp、Innと差動リファレンス電圧Refp、Refnとを比較することができる。また、トランジスタMN1とMN2、MN3とMN4のサイズ比を適当に調整することにより、等価並列抵抗を調整することができる。すなわちコンパレータ200の比較電圧をトランジスタのサイズにより調整できることになる。これにより、コンパレータ200を複数用いて多ビットA/D変換器を構成する場合でも、リファレンス電圧Refp、Refnが1種類で良いという利点を得られる。なお本例でのコンパレータ200の動作の詳細については、上記非特許文献2に詳しく述べられている。
【0036】
このように本例でも、第1の回路構成例と同様に、入力電圧Inp,Innおよびリファレンス電圧Refp,Refnが印加されるNチャネルトランジスタNM1〜NM4のみを高耐圧型とし、他のトランジスタを低耐圧型とする。これによりアナログ入力信号のダイナミックレンジを高く保ったまま高速動作が可能となり、また回路面積を削減することも可能となる。さらに、A/D変換器に電圧の異なる複数の電源を設け、このうち低い電源電圧をコンパレータ200に供給することで低消費電力化が実現できる。
【0037】
(第3の実施形態)
図5は、本発明に係わるA/D変換器の第3の実施形態を示す回路ブロック図である。図5のA/D変換器は、例えばフラッシュ型A/D変換器のようにコンパレータ200によりその大部分の機能を実現する単純なA/D変換器である。コンパレータ200はプリアンプ201とラッチ202で構成される。プリアンプ201はコンパレータ200の感度を高めるため、あるいはラッチ202で生じる電荷が入力側に逆流しないようにするためなどに用いられる。
【0038】
本例のA/D変換器では、ラッチ202の電源電圧Vddlatchをプリアンプ201の電源電圧Vddpreよりも低くする。プリアンプ201の電源電圧Vddpreを高くすることによりアナログ信号のダイナミックレンジが確保できる。また、ラッチ202はプリアンプ201ほどのダイナミックレンジを要求されないため、ラッチ202の電源電圧Vddlatchをプリアンプ201の電源電圧Vddpreよりも不具合無く下げることができる。これにより消費電力を低減できる。
【0039】
(第4の実施形態)
図6は、本発明に係わるA/D変換器の第4の実施形態を示す回路ブロック図である。このA/D変換器は、図5のラッチ202の出力段に接続されるロジック回路300を備える。
【0040】
図6においては、ラッチ202とロジック回路300とを共通の電源線に接続し、等しい電源電圧Vddlogicを供給する。そして、電源電圧Vddlogicをプリアンプ201の電源電圧Vddpreよりも低くする。このようにVddpreを高くすることによりアナログ信号のダイナミックレンジを確保できる。また、VddlogicをVddpreよりも低くすることにより、ラッチ202とロジック回路300において消費される電力を低減することができる。
【0041】
<第3の回路構成例>
図7は、図5または図6に示されるプリアンプ201、およびラッチ202の回路構成例を示す図である。この構成は、コンパレータ200に2系統の電源を供給するA/D変換器に適用することができる。図7においてラッチ202の電源電圧Vddlatchは、プリアンプ201の電源電圧Vddpreよりも低い。
【0042】
図7において、プリアンプ201のPチャネルトランジスタMP1,MP4に差動入力信号Inn、Inpがそれぞれ入力され、MP2,MP3に差動リファレンス電圧Refn、Refpが入力される。プリアンプ201の差動出力電圧(Outp_pre−Outn_pre)は、差動入力信号電圧(Inp,Inn)が差動リファレンス電圧(Refp,Refn)より高いときにプラス、低いときにマイナスとなり、ラッチ202のトランジスタMN1、MN2に入力される。
【0043】
ラッチ202はPチャネルのラッチとNチャネルのラッチとを備え、クロック信号Ckの立下りで比較動作が行われる。差動入力信号(Inp,Inn)が差動リファレンス電圧(Refp,Refn)より高い場合にOutpがHigh、OutnがLowとなる。このようにプリアンプ201に差動対を2組用いることで、差動入力対差動リファレンス電圧を比較することができる。またラッチ202にPチャネル、Nチャネル2組のラッチ回路を使用することで、高速動作が可能となる。
【0044】
本例においては、プリアンプ201を構成する全てのトランジスタ、およびラッチ202の入力トランジスタMN1、MN2を高耐圧型とし、この他のトランジスタを低耐圧型とする。
【0045】
プリアンプ201に高耐圧トランジスタを用いることで、アナログ入力信号のダイナミックレンジを高く保つことができる。また、ラッチ202に低耐圧トランジスタを用いることで、動作速度の高速化、省サイズ化、および消費電力の低減を図ることが可能となる。さらに、ラッチ202の電源電圧Vddlatchをプリアンプ201の電源電圧Vddpreよりも低くすることによっても消費電力のさらなる低減を図ることができる。
【0046】
なお本例では、電源電圧や各部のバイアス電圧の設計次第で、プリアンプ201におけるトランジスタMP1〜MP4以外のトランジスタに低耐圧型を用いることができる。このような場合には、なるべく低耐圧トランジスタを用いるほうが動作速度の点で有利である。
【0047】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば図2においてコンパレータ200とロジック回路300とを共通の電源線に接続しているが、要するにコンパレータ200とロジック回路300との駆動電圧VddlogicがVddopよりも低ければ、それぞれ個別に電源供給しても良い。同様に図6においてラッチ202とロジック回路300とを共通の電源線に接続しているが、要するにラッチ202とロジック回路300との駆動電圧VddlogicがVddpreよりも低ければ、それぞれ個別に電源供給しても良い。
【0048】
また、図3および図4に示される回路は、図1または図2に限らず、要するに1系統の電源線によりコンパレータ200に電源供給する形式のA/D変換器であればどのようなA/D変換器にも適用可能である。
【0049】
さらに、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えばこのA/D変換器は通信装置に用いることができる。
【0050】
図8は本発明に係わるA/D変換器を備える通信装置の実施の形態を示すブロック図である。この通信装置は、64QAMや256QAMなどの、多値QAM変調方式を採用するシステムに適用される。この通信装置は、アンテナ40と、受信装置10と、制御部19とを備える。受信装置10は、高周波受信回路(RF/IF)12と、直交復調器13と、A/D変換器14−1、14−2と、ディジタル信号処理部15とを備える。
【0051】
アンテナ40に到来するQAM変調信号は、高周波受信回路(RF/IF)12においてフィルタリングおよび低雑音増幅されたのち周波数変換され、中間周波数信号に変換される。この中間周波数信号は、フィルタリング処理およびAGC処理などが施されて、直交復調器13に入力される。
【0052】
直交復調器13に与えられた中間周波数信号は直交復調され、互いに直交するIチャネル(I−ch)およびQチャネル(Q−ch)の複素ベースバンド信号が出力される。各チャネルのベースバンド信号は、それぞれA/D変換器14−1、14−2に入力され、ディジタル信号に変換される。各チャネルのディジタル信号は、ディジタル信号処理部15に入力されて受信復調される。
【0053】
このような構成の通信装置におけるA/D変換器14−1、14−2として上記各実施形態に示されるA/D変換器を適用することにより、通信装置全体での消費電力の低減、および省サイズ化を促進することが可能になる。
【0054】
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【0055】
【発明の効果】
以上詳しく述べたように本発明によれば、消費電力の低減、回路面積の省サイズ化、および動作速度の高速化を図ったアナログ/ディジタル変換器および通信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるA/D変換器の第1の実施形態を示す回路ブロック図。
【図2】本発明に係わるA/D変換器の第2の実施形態を示す回路ブロック図。
【図3】図1または図2に示されるコンパレータ200の第1の回路構成例を示す図。
【図4】図1または図2に示されるコンパレータ200の第2の回路構成例を示す図。
【図5】本発明に係わるA/D変換器の第3の実施形態を示す回路ブロック図。
【図6】本発明に係わるA/D変換器の第4の実施形態を示す回路ブロック図。
【図7】図5または図6に示されるプリアンプ201、およびラッチ202の回路構成例を示す図。
【図8】本発明に係わるA/D変換器を備える通信装置の実施の形態を示すブロック図。
【符号の説明】
MN1〜MN8…Nチャネルトランジスタ、MP1〜MP4…Pチャネルトランジスタ、10…受信装置、12…高周波受信回路、13…直交復調器、14…D変換器、15…ディジタル信号処理部、19…制御部、40…アンテナ、100…入力回路、101…オペアンプ、200…コンパレータ、201…プリアンプ、202…ラッチ、300…ロジック回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an analog / digital converter and a communication device including the analog / digital converter.
[0002]
[Prior art]
The operating speed of a logic circuit can be increased as the size is reduced. In recent years, a technology for miniaturizing a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) element has been developed, and a further increase in operation speed is being attempted. In addition, since the voltage resistance decreases as the size becomes smaller, the power supply voltage of the logic circuit has been reduced. As a result, power consumption can be reduced, and miniaturization of CMOS devices is expected to further advance in the future.
[0003]
On the other hand, since an analog circuit such as an operational amplifier needs to secure a dynamic range of a signal, it is difficult to reduce the operating power supply to a voltage lower than that of a logic circuit. Therefore, an analog circuit is often operated at a higher power supply voltage than a logic circuit. Therefore, in an analog circuit, it is difficult to use a miniaturized element as used in a logic circuit.
[0004]
By the way, in an analog / digital converter (hereinafter, referred to as an A / D converter), an analog circuit and a digital circuit are often mixed on a common semiconductor chip. However, it is difficult to lower the operating voltage of the analog circuit due to the above circumstances. For example, Non-Patent Document 1 below discloses an A / D converter in which an operational amplifier and a comparator are configured by high-voltage transistors that can withstand a power supply voltage of an analog circuit.
[0005]
However, as the operating voltage of the comparator increases, the power consumption increases and the circuit area also increases. Further, the operating speed must be lower than that of a miniaturized low-voltage element.
[0006]
Non-Patent Document 2 below discloses a comparator applicable to an A / D converter.
[0007]
[Non-patent document 1]
A 10-b, 100-MS / s CMOS A / D converter, Kwang Young Kim; Kusayanagi, N.A. Abidi, A .; A. Solid-State Circuits, IEEE Journal of, Volume: 32 Issue: 3, Mar 1997 Page (s): 302-311
[0008]
[Non-patent document 2]
T. B. Cho et al., "A 10b, 20 Msample / s, 35 mW Pipeline A / D Converter", IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 30, no. 3, pp166-172, March 1995.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional A / D converter, the operating power supply voltage of the comparator circuit is often higher than the originally required minimum value. For this reason, there is a problem that power consumption increases, a circuit area increases, and an operation speed decreases.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an analog / digital converter and a communication device in which power consumption is reduced, circuit area is reduced, and operation speed is increased. .
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an analog / digital converter according to the present invention outputs an operational amplifier (for example, an operational amplifier 101) and a digital signal by comparing the level of an analog signal output from the operational amplifier with a reference level. A comparison circuit (for example, a comparator 200), a first power supply unit that supplies a first drive voltage (for example, a power supply voltage Vddrop) to the operational amplifier, and a second power supply that is lower than the first drive voltage for the comparison circuit. A second power supply unit for supplying a drive voltage (for example, Vddcomp).
[0012]
With such a configuration, the power supply voltage of the operational amplifier becomes relatively higher than the power supply voltage of the comparison circuit. As a result, the amplitude of the analog signal output from the operational amplifier can be kept large, so that the dynamic range of the signal can be secured. In addition, since the latch provided in the comparison circuit handles a high / low binary signal, the demand for the dynamic range is lower than that of the operational amplifier, and there is a problem even if the power supply voltage of the comparison circuit is lower than the power supply voltage of the operational amplifier. Does not occur. The present invention pays attention to this, and makes the power supply voltage of the comparison circuit lower than the power supply voltage of the operational amplifier. As a result, the power consumption of the comparison circuit can be reduced, and the power consumption of the entire circuit is reduced. It becomes possible to do.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0014]
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a first embodiment of the A / D converter according to the present invention. This A / D converter is realized as an integrated semiconductor chip or the like, and can be suitably used * as, for example, the A / D converters 14-1 and 14-2 in the communication device of FIG. The A / D converter of FIG. 1 includes an
[0015]
This analog amplified output signal is input to the
[0016]
For example, in a pipeline type A / D converter, the
[0017]
In this example, the
[0018]
Further, by setting Vddcomp to be lower than Vddop, power consumption in the
[0019]
(Second embodiment)
FIG. 2 is a circuit block diagram showing a second embodiment of the A / D converter according to the present invention. This A / D converter includes a
[0020]
In FIG. 2, the
[0021]
Further, since the same Vddlogic is supplied to the
[0022]
<First Circuit Configuration Example>
FIG. 3 is a diagram showing a first circuit configuration example of the
[0023]
In FIG. 3, an analog input signal is input to a gate terminal In of an N-channel transistor MN2, and a reference voltage is input to a gate terminal Ref of an N-channel transistor MN3. The P-channel transistors MP1 and MP2 are connected to the loads of the N-channel transistors MN2 and MN3, respectively. P-channel transistors MP1 and MP2 constitute a latch. An N-channel transistor MN1 is connected to the drains of the N-channel transistors MN2 and MN3, and supplies a clock signal Ck to the gate of the N-channel transistor MN1.
[0024]
In such a configuration, when the clock signal Ck becomes High, the N-channel transistor MN1 is turned on. At this time, since the drains of the P-channel transistors MP1 and MP2 are commonly connected, the P-channel transistors MP1 and MP2 do not operate as a latch, and the outputs Outp and Outn have the same potential. That is, when the clock signal Ck is High, the reset mode is set.
[0025]
When the clock signal Ck goes low, the P-channel transistors MP1 and MP2 operate as latches. Therefore, when the input voltage In is higher than the reference voltage Ref, the output Outp is High and the output Outn is Low. When the input voltage In is lower than the reference voltage Ref, Outp is Low and Outn is High. Thus, the period in which the clock signal Ck is Low is the comparison mode.
[0026]
In the present embodiment, a high breakdown voltage transistor is used as the transistors MN2 and MN3 to which the input voltage In and the reference voltage Ref are applied. Thus, the voltages of the analog input signal and the reference signal can be increased without any trouble.
[0027]
On the other hand, the transistors other than these, that is, the sources of P-channel transistors MP1 and MP2 are connected to a power supply line having power supply voltage Vddcomp. Since Vddcomp is lower than the input voltage In and the reference voltage Ref, low-breakdown-voltage P-channel transistors MP1 and MP2 can be used. In general, the element size of a low withstand voltage transistor can be smaller than that of a high withstand voltage type transistor, and higher speed operation is possible. Thus, the size of the
[0028]
As described above, in this example, only the N-channel transistors NM2 and NM3 to which the input voltage In and the reference voltage Ref are applied are of the high withstand voltage type, and the other transistors MP1 and MP2 are of the low withstand voltage type. As a result, high-speed operation can be performed while keeping the dynamic range of the analog input signal high, and the circuit area can be reduced. Furthermore, a plurality of power supplies having different voltages are provided in the A / D converter, and a low power supply voltage is supplied to the
[0029]
<Second circuit configuration example>
FIG. 4 is a diagram showing a second circuit configuration example of the
[0030]
In FIG. 4, the sources of the P-channel transistors MP3 and MP4 are connected together to the supply path of the power supply voltage Vddcomp, and the drains are connected to each other to take out the output Outn. Similarly, the sources of the P-channel transistors MP5 and MP6 are connected to the supply path of the power supply voltage Vddcomp, and the drains are connected to each other to take out the output Outp.
[0031]
The output Outn is connected to the drain of the N-channel transistor MN5 and the gates of the P-channel transistors MP5 and MN7 of the N-channel transistor. The output Outp is connected to the drain of the N-channel transistor MN8 and the gates of the P-channel transistors MP4 and MN6 of the N-channel transistor. The source of N-channel transistor MN5 is connected to the drain of N-channel transistor MN6, and the source of N-channel transistor MN8 is connected to the drain of N-channel transistor MN7. The source of N-channel transistor MN6 is connected to the drains of N-channel transistors MN1 and MN2. The source of N-channel transistor MN7 is connected to the drains of N-channel transistors MN3 and MN4. The sources of the N-channel transistors MN1, MN2, MN3, MN4 are all grounded.
[0032]
The clock signal Ck is supplied to the gates of the P-channel transistors MP3 and MP6 and the N-channel transistors MN5 and MN8. The input voltages Inp and Inn are applied to the gates of the N-channel transistors MN2 and MN3, respectively, and the reference voltages Refn and Refp are applied to the gates of the N-channel transistors MN1 and MN4, respectively.
[0033]
In the above configuration, the transistors MN1 to MN4 to which the input voltages Inp and Inn and the reference voltages Refp and Refn are input are of a high withstand voltage type, and the other transistors MP3 to MP6 and MN5 to MN8 are of a low withstand voltage type.
[0034]
When the transistors MN1 to MN4 are all operated in the linear region, and when the equivalent parallel resistance of the transistors MN1 and MN2 is lower than the equivalent parallel resistance of MN3 and MN4, Outp is High and Outn is Low at the rise of the clock signal Ck. Become.
[0035]
With the above configuration, the
[0036]
As described above, also in this example, similarly to the first circuit configuration example, only the N-channel transistors NM1 to NM4 to which the input voltages Inp, Inn and the reference voltages Refp, Refn are applied are of the high withstand voltage type, and the other transistors are of the low withstand voltage type. Pressure-resistant type. As a result, high-speed operation can be performed while keeping the dynamic range of the analog input signal high, and the circuit area can be reduced. Furthermore, a plurality of power supplies having different voltages are provided in the A / D converter, and a low power supply voltage is supplied to the
[0037]
(Third embodiment)
FIG. 5 is a circuit block diagram showing a third embodiment of the A / D converter according to the present invention. The A / D converter in FIG. 5 is a simple A / D converter that realizes most of its functions by a
[0038]
In the A / D converter of this example, the power supply voltage Vddlatch of the
[0039]
(Fourth embodiment)
FIG. 6 is a circuit block diagram showing a fourth embodiment of the A / D converter according to the present invention. This A / D converter includes a
[0040]
In FIG. 6, the
[0041]
<Third Circuit Configuration Example>
FIG. 7 is a diagram showing a circuit configuration example of the
[0042]
In FIG. 7, differential input signals Inn and Inp are input to P-channel transistors MP1 and MP4 of the
[0043]
The
[0044]
In this example, all transistors constituting the
[0045]
By using a high-voltage transistor for the
[0046]
In this example, low breakdown voltage transistors can be used for transistors other than the transistors MP1 to MP4 in the
[0047]
Note that the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in FIG. 2, the
[0048]
Further, the circuits shown in FIGS. 3 and 4 are not limited to those shown in FIGS. 1 and 2, but in short, what kind of A / D converter is of the type that supplies power to the
[0049]
Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements in an implementation stage without departing from the scope of the invention. For example, this A / D converter can be used for a communication device.
[0050]
FIG. 8 is a block diagram showing an embodiment of a communication device including an A / D converter according to the present invention. This communication apparatus is applied to a system employing a multi-level QAM modulation scheme such as 64QAM or 256QAM. This communication device includes an
[0051]
The QAM modulated signal arriving at the
[0052]
The intermediate frequency signal supplied to the
[0053]
By applying the A / D converters described in the above embodiments as the A / D converters 14-1 and 14-2 in the communication device having such a configuration, the power consumption of the entire communication device can be reduced, and It is possible to promote size reduction.
[0054]
Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Further, components of different embodiments may be appropriately combined.
[0055]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide an analog-to-digital converter and a communication device in which power consumption is reduced, circuit area is reduced, and operation speed is increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a first embodiment of an A / D converter according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit block diagram showing a second embodiment of the A / D converter according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a first circuit configuration example of a
FIG. 4 is a diagram showing a second circuit configuration example of the
FIG. 5 is a circuit block diagram showing a third embodiment of the A / D converter according to the present invention.
FIG. 6 is a circuit block diagram showing a fourth embodiment of the A / D converter according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a circuit configuration example of a
FIG. 8 is a block diagram illustrating an embodiment of a communication device including an A / D converter according to the present invention.
[Explanation of symbols]
MN1 to MN8 N-channel transistors, MP1 to MP4 P-channel transistors, 10 receiving device, 12 high-frequency receiving circuit, 13 quadrature demodulator, 14 D converter, 15 digital signal processing unit, 19 control unit , 40 antenna, 100 input circuit, 101 operational amplifier, 200 comparator, 201 preamplifier, 202 latch, 300 logic circuit
Claims (4)
この演算増幅器から出力されるアナログ信号を基準レベルと比較してディジタル信号を出力する比較回路と、
前記演算増幅器に第1の駆動電圧を供給する第1の電力供給部と、
前記比較回路に前記第1の駆動電圧より低い第2の駆動電圧を供給する第2の電力供給部とを具備することを特徴とするアナログ/ディジタル変換器。An operational amplifier,
A comparison circuit that compares an analog signal output from the operational amplifier with a reference level and outputs a digital signal;
A first power supply unit for supplying a first drive voltage to the operational amplifier;
A second power supply unit for supplying a second drive voltage lower than the first drive voltage to the comparison circuit.
前記前置増幅器に第1の駆動電圧を供給する第1の電力供給部と、
前記ラッチ回路に前記第1の駆動電圧より低い第2の駆動電圧を供給する第2の電力供給部とを具備することを特徴とするアナログ/ディジタル変換器。A comparison circuit having a latch circuit and a preamplifier connected to a stage preceding the latch circuit, and comparing the analog signal with a reference level to output a digital signal;
A first power supply for supplying a first drive voltage to the preamplifier;
A second power supply unit for supplying a second drive voltage lower than the first drive voltage to the latch circuit.
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