JP3489417B2 - A / D converter and A / D conversion method thereof - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、アナログ信号をデ
ィジタル信号に変換するA/D(アナログ/ディジタ
ル)変換装置およびその変換方法に関し、特にΔΣ型A
/D変換回路のノイズ特性改善に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an A / D (analog / digital) conversion device for converting an analog signal into a digital signal and a conversion method thereof, and more particularly to a ΔΣ type A
The present invention relates to improvement of noise characteristics of a / D conversion circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】A/D変換装置の一つとして、ΔΣ型A
/D変換回路を用いたA/D変換装置が提案されてい
る。例えば、「特開平2−126727号公報」に開示
されているようなA/D変換回路等がある。以下、従来
のΔΣ型A/D変換回路を用いたA/D変換装置につい
て説明する。2. Description of the Related Art As one of A / D converters, a ΔΣ type A
An A / D conversion device using an A / D conversion circuit has been proposed. For example, there is an A / D conversion circuit and the like as disclosed in "JP-A-2-126727". Hereinafter, an A / D conversion device using a conventional ΔΣ type A / D conversion circuit will be described.
【0003】図5は、従来のA/D変換装置の構成を示
すブロック図である。50はΔΣ型A/D変換回路、5
1はアナログ減算器、52は積分器、53は入力信号を
1ビットに量子化する量子化器、54はD型フリップフ
ロップ(以下、DFFと称す)、55はD/A変換器で
ある。FIG. 5 is a block diagram showing the structure of a conventional A / D converter. 50 is a ΔΣ type A / D conversion circuit, 5
Reference numeral 1 is an analog subtractor, 52 is an integrator, 53 is a quantizer for quantizing an input signal into 1 bit, 54 is a D-type flip-flop (hereinafter referred to as DFF), and 55 is a D / A converter.
【0004】図6は、積分器52の構成を示すブロック
図である。図6において、56はアナログ加算器、57
は1サンプリング周期だけ遅延する遅延器である。アナ
ログ減算器51からの入力信号は、アナログ加算器56
を介して量子化器53に出力信号を出力すると共に、遅
延器57を介してアナログ加算器56に正帰還される。
即ち、入力信号をサンプリング周期毎に累積加算するも
のであり、その伝達特性Hi(z)をZ関数で表すと(式
1)のようになる。FIG. 6 is a block diagram showing the structure of the integrator 52. In FIG. 6, reference numeral 56 is an analog adder, and 57
Is a delay device that delays by one sampling period. The input signal from the analog subtractor 51 is the analog adder 56.
The output signal is output to the quantizer 53 via the delay unit 57 and is positively fed back to the analog adder 56 via the delay unit 57.
That is, the input signals are cumulatively added for each sampling cycle, and the transfer characteristic Hi (z) thereof is expressed by a Z function as shown in (Equation 1).
【0005】
Hi(z)=1/(1−z-1) ・・・ (式1)
但し、z=cosθ−j・sinθ
j:虚数単位
以上のように構成された従来のA/D変換装置の動作に
ついて、以下図5及び図6を用いて説明する。アナログ
入力信号は、アナログ減算器51を介して積分器52に
入力され、積分器52内のアナログ加算器56で累積加
算されたのち、量子化器53でサンプリング周期毎に+
1と−1の2値(1ビット)のディジタル信号に量子化
される。この量子化されたディジタル信号は、ディジタ
ル出力信号として出力されると共に、DFF54を介し
てD/A変換器55に入力され、+Vtと−Vtの2値
(1ビット)のアナログ信号に変換された後、アナログ
減算器51に帰還される。Hi (z) = 1 / (1-z −1 ) (Equation 1) where z = cos θ−j · sin θ j: imaginary number unit Conventional A / D conversion configured as above The operation of the device will be described below with reference to FIGS. The analog input signal is input to the integrator 52 via the analog subtractor 51, cumulatively added by the analog adder 56 in the integrator 52, and then added by the quantizer 53 at every sampling cycle.
It is quantized into a binary (1 bit) digital signal of 1 and -1. The quantized digital signal is output as a digital output signal and also input to the D / A converter 55 via the DFF 54 and converted into a binary (1 bit) analog signal of + Vt and -Vt. After that, it is fed back to the analog subtractor 51.
【0006】ΔΣ型A/D変換回路50のアナログ入力
信号をX、ディジタル出力信号をY、量子化器53によ
り発生する量子化誤差(量子化器53の入出力の差)を
Vqnとするとき、入出力の関係をZ関数で記述すると
(式2)のようになる。When the analog input signal of the ΔΣ type A / D conversion circuit 50 is X, the digital output signal is Y, and the quantization error (difference between input and output of the quantizer 53) generated by the quantizer 53 is Vqn. , The input / output relationship is described by a Z function as shown in (Equation 2).
【0007】
Y=X+(1−z-1)Vqn ・・・ (式2)
(式2)から明らかなように、ディジタル出力信号Yに
はアナログ入力信号成分Xの他に量子化誤差Vqnの項が
含まれるが、1次微分特性(1−z-1)が乗じられてい
るためVqnによるノイズは低周波ほど少なくなり、僅か
1ビットの量子化であっても低周波領域では広いダイナ
ミックレンジを得ることができる。Y = X + (1-z −1 ) Vqn (Equation 2) As is clear from (Equation 2), the digital output signal Y includes the quantization error Vqn in addition to the analog input signal component X. Although the term is included, the noise due to Vqn decreases as the frequency becomes low because it is multiplied by the first-order differential characteristic (1-z -1 ), and even if the quantization is only 1 bit, it has a wide dynamic range in the low frequency region. Can be obtained.
【0008】より広いダイナミックレンジを得るために
は、得ようとするディジタル出力信号よりもサンプリン
グ周期を短く(サンプリング周波数を高く)してA/D
変換を行い、低周波領域だけを用いるように出力をディ
ジタル処理すればよい。このため、この方式はオーバー
サンプリング方式とも呼ばれ、特にディジタルオーディ
オ分野で広く応用されている。In order to obtain a wider dynamic range, the sampling period is made shorter (the sampling frequency is made higher) than the digital output signal to be obtained, and the A / D
A conversion may be performed and the output digitally processed to use only the low frequency region. Therefore, this method is also called an oversampling method and is widely applied particularly in the field of digital audio.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来の構成では、アナログ入力信号に直流成分(直
流電圧)を加えた場合、ディジタル出力信号に周期性を
持つという特性があり、これによって本来周波数特性を
持たない(ホワイトな)ノイズであるVqnに特定の周波
数成分(アイドルトーン)が現れてしまうという課題が
ある。However, in the conventional structure as described above, when a DC component (DC voltage) is applied to the analog input signal, the digital output signal has a characteristic of having periodicity. There is a problem that a specific frequency component (idle tone) appears in Vqn which is (white) noise having no frequency characteristic.
【0010】本課題の発生原理について図7を用いて簡
単に説明する。図7は、ΔΣ型A/D変換回路50の量
子化器53の入力信号と出力信号の波形図である。The principle of occurrence of this problem will be briefly described with reference to FIG. FIG. 7 is a waveform diagram of the input signal and the output signal of the quantizer 53 of the ΔΣ type A / D conversion circuit 50.
【0011】まず、ΔΣ型A/D変換回路50に直流成
分Vdcを入力すると、積分器52で累積加算されて量子
化器53に入力される。量子化器53は、入力信号が所
定の閾値を超えると出力信号が反転してこれがアナログ
減算器51へ帰還されるため、図7に示すように量子化
器53の入力波形は鋸歯状波となり、また出力波形はパ
ルス列となる。First, when the DC component Vdc is input to the ΔΣ type A / D conversion circuit 50, it is cumulatively added by the integrator 52 and input to the quantizer 53. In the quantizer 53, when the input signal exceeds a predetermined threshold value, the output signal is inverted and fed back to the analog subtractor 51, so that the input waveform of the quantizer 53 becomes a sawtooth wave as shown in FIG. The output waveform is a pulse train.
【0012】このときのパルス間隔は入力される直流成
分Vdcと量子化出力Vt の比で決定される一定の周期と
なり、その周期t0 は(式3)で表される。The pulse interval at this time is a fixed cycle determined by the ratio of the input DC component Vdc and the quantized output Vt, and the cycle t 0 is expressed by (Equation 3).
【0013】
t0=Ts×Vt/Vdc ・・・ (式3)
但し、Vdc:直流成分(直流電圧)
Ts :サンプリング周期
このように一定周期t0 のパルス列となるため、ディジ
タル出力信号には基本周波数1/t0およびその整数倍
(高調波)のノイズが現れる。これを一般にアイドルト
ーンと呼んでいる。このアイドルトーンは、入力信号に
直流成分が無ければ現れないが、アナログ入力信号から
直流成分を完全に除去することは極めて困難であり、且
つ、A/D変換装置の回路自体が持つ直流成分の影響も
避けることが困難である。T 0 = Ts × Vt / Vdc (Equation 3) However, Vdc: DC component (DC voltage) Ts: Sampling period Since the pulse train has a constant period t 0 in this way, the digital output signal has Noise of the fundamental frequency 1 / t 0 and its integral multiples (harmonics) appears. This is generally called an idle tone. This idle tone does not appear if there is no DC component in the input signal, but it is extremely difficult to completely remove the DC component from the analog input signal, and the DC component of the circuit of the A / D conversion device itself has The impact is also difficult to avoid.
【0014】このアイドルトーンを回避する最も簡単な
方法は、(式3)で求められるアイドルトーンの周波数
が所期の信号帯域外になるように直流成分Vdcを加算す
れば良い。The simplest method for avoiding this idle tone is to add the DC component Vdc so that the frequency of the idle tone obtained by (Equation 3) is outside the desired signal band.
【0015】前述のようにΔΣ型A/D変換回路では、
ダイナミックレンジを広く得ることができる低周波領域
を信号帯域として用いるから、この信号帯域の上限周波
数よりもアイドルトーンの基本周波数1/t0の方が高け
れば良いことになる。As described above, in the ΔΣ type A / D conversion circuit,
Since the low frequency region where a wide dynamic range can be obtained is used as the signal band, it is sufficient if the basic frequency 1 / t 0 of the idle tone is higher than the upper limit frequency of this signal band.
【0016】ところが単にこの手段を用いると、当然な
がらディジタル出力信号には加算した直流成分Vdcが含
まれることとなり、この直流成分Vdcを除去するための
ディジタル処理が別途必要となるという課題が生じる。
ディジタル出力信号に含まれる直流成分Vdcを除去する
ためには、まずその直流値を求める必要があるが、ディ
ジタル出力信号のみから直流値を求め除去すると本来の
アナログ入力信号に含まれている直流成分まで除去して
しまうことになる。また、加算する直流成分Vdcと量子
化出力Vt の比からディジタル出力信号に含まれる直流
値を予め求めておき除去することも原理的には可能であ
るが、アナログ回路の持つ製造誤差や温度ドリフトなど
により充分な精度で直流成分を除去することは容易でな
い。A/D変換回路自体が持つ直流成分の除去に種々の
手段が講じられている現状を考慮すればなおさら困難で
ある。However, if this means is simply used, the digital output signal naturally contains the added DC component Vdc, and a problem arises in that a digital process for removing this DC component Vdc is additionally required.
In order to remove the DC component Vdc contained in the digital output signal, it is necessary to first find its DC value. However, if the DC value is obtained and removed only from the digital output signal, the DC component contained in the original analog input signal. Will be removed. It is also possible in principle to obtain a direct current value contained in the digital output signal in advance from the ratio of the direct current component Vdc to be added and the quantized output Vt, and remove it, but this is a manufacturing error and temperature drift of the analog circuit. Therefore, it is not easy to remove the DC component with sufficient accuracy. It is even more difficult in view of the current situation where various means are taken to remove the DC component of the A / D conversion circuit itself.
【0017】本発明は、上記のような従来の課題を解決
するものであり、アナログ入力信号に直流成分を加算す
ることによりアイドルトーンを回避し、かつ出力される
ディジタル出力信号には加算した直流成分が含まれない
A/D変換装置を提供することを目的とする。The present invention solves the above-mentioned conventional problems. It avoids idle tones by adding a DC component to an analog input signal, and adds a DC component to an output digital output signal. It is an object of the present invention to provide an A / D conversion device that does not contain components.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明に係る第1のA/
D変換装置は、アナログ信号を正相信号と逆相信号に変
換した後、前記正相信号および前記逆相信号に同一の直
流成分を加算する平衡回路と、前記平衡回路から出力さ
れる正相信号を入力とする第1のΔΣ型A/D変換回路
と、前記平衡回路から出力される逆相信号を入力とする
第2のΔΣ型A/D変換回路と、前記第1および第2の
ΔΣ型A/D変換回路から出力されるディジタル信号を
減算処理するディジタル減算手段とを備え、前記第1お
よび第2のΔΣ型A/D変換回路が同一の回路構成であ
ることを特徴とする。Means for Solving the Problems First A / according to the present invention
The D conversion device converts an analog signal into a positive-phase signal and a negative-phase signal, and then adds the same DC component to the positive-phase signal and the negative-phase signal, and a positive-phase signal output from the balanced circuit. A first ΔΣ-type A / D conversion circuit that receives a signal, a second ΔΣ-type A / D conversion circuit that receives a negative-phase signal output from the balancing circuit, and the first and second And a digital subtraction means for subtracting the digital signal output from the ΔΣ type A / D conversion circuit, wherein the first and second ΔΣ type A / D conversion circuits have the same circuit configuration. .
【0019】この第1の構成によれば、アナログ信号を
正相信号と逆相信号に変換した後、正相信号および逆相
信号に同一の直流成分を加算し、その後A/D変換する
ことによって、A/D変換回路の出力に含まれるアイド
ルトーン成分の周波数が所定の信号帯域外となるため、
アイドルトーン(ノイズ)を回避することができる。し
かも、正相信号および逆相信号に加算された直流成分
は、ディジタル減算手段による減算処理によって相殺さ
れるため、加算した直流成分を含まないディジタル出力
信号を得ることができる。According to the first configuration, after converting the analog signal into the positive phase signal and the negative phase signal, the same DC component is added to the positive phase signal and the negative phase signal, and then A / D conversion is performed. As a result, the frequency of the idle tone component included in the output of the A / D conversion circuit falls outside the predetermined signal band,
Idle tones (noise) can be avoided. Moreover, since the DC component added to the positive phase signal and the negative phase signal is canceled by the subtraction processing by the digital subtraction means, it is possible to obtain a digital output signal that does not include the added DC component.
【0020】本発明に係る第2のA/D変換装置は、上
記第1のA/D変換装置が、第1および第2のΔΣ型A
/D変換回路から出力される量子化誤差成分のアナログ
信号を減算処理するアナログ減算手段と、前記アナログ
減算手段から出力されるアナログ信号を入力とする第3
のΔΣ型A/D変換回路と、前記第3のΔΣ型A/D変
換回路から出力されるディジタル信号を入力とし、該デ
ィジタル信号を微分する微分手段と、ディジタル減算手
段からの出力と前記微分手段からの出力とを加算処理す
るディジタル加算手段とを備えていることを特徴とす
る。In a second A / D converter according to the present invention, the first A / D converter is the first and second ΔΣ type A converters.
An analog subtracting means for subtracting the analog signal of the quantization error component output from the / D conversion circuit, and a third inputting the analog signal output from the analog subtracting means
Of the ΔΣ-type A / D conversion circuit and the digital signal output from the third ΔΣ-type A / D conversion circuit as an input, and differentiating means for differentiating the digital signal, and output from the digital subtracting means and the differentiation. And a digital adding means for adding the output from the means.
【0021】この第2の構成によれば、上記第1の構成
に、第3のΔΣ型A/D変換回路と微分手段とアナログ
減算手段とディジタル加算手段を追加するだけで、第1
の構成の作用効果に加えて2次微分特性を有するA/D
変換回路を構成することができる。According to the second configuration, the first ΔS-type A / D conversion circuit, the differentiating means, the analog subtracting means, and the digital adding means are added to the first configuration.
A / D having second-order differential characteristics in addition to the effects of the configuration
A conversion circuit can be configured.
【0022】本発明に係る第3のA/D変換装置は、上
記第2のA/D変換装置に、第4〜第nのΔΣ型A/D
変換回路と、前記第4〜第nのΔΣ型A/D変換回路の
出力にそれぞれに接続され、前記第4〜第nのΔΣ型A
/D変換回路から出力されるディジタル信号を所定の微
分特性に微分するための第4用〜第n用の微分手段とを
備え(n≧4の整数)、前記第4〜第nのΔΣ型A/D
変換回路が、第3〜第(n−1)のΔΣ型A/D変換回
路から出力される量子化誤差成分のアナログ信号をそれ
ぞれ入力とし、前記第4用〜第n用の微分手段からの出
力をディジタル加算手段へ入力して加算処理することを
特徴とする。A third A / D converter according to the present invention is the same as the second A / D converter, except that the fourth to nth ΔΣ A / D converters are used.
The fourth to nth ΔΣ A / D conversion circuits are respectively connected to the conversion circuit and the outputs of the fourth to nth ΔΣ A / D conversion circuits, and the fourth to nth ΔΣ A
A fourth to nth differentiating means for differentiating the digital signal output from the D / D conversion circuit to a predetermined differentiating characteristic (n ≧ 4 integer), and the fourth to nth ΔΣ type A / D
The conversion circuit receives the analog signals of the quantization error components output from the third to (n−1) th ΔΣ A / D conversion circuits as inputs, and outputs the signals from the fourth to nth differentiating means. It is characterized in that the output is input to the digital adding means to perform addition processing.
【0023】この第3の構成によれば、上記第2のA/
D変換装置に、ΔΣ型A/D変換回路と該ΔΣ型A/D
変換回路用の微分手段とを1組の回路として、1組追加
すれば3次微分特性を有する回路が構成され、2組追加
すれば4次微分特性を有する回路を構成することができ
る。すなわち、第4〜第nのΔΣ型A/D変換回路およ
び第4〜第n用の微分手段からなる(n−3)組の回路
を追加すれば、第2の構成の作用効果に加えて(n−
1)次微分特性を有するA/D変換回路を構成すること
ができる。According to this third configuration, the second A /
The D converter includes a ΔΣ type A / D conversion circuit and the ΔΣ type A / D.
A circuit having a third-order differential characteristic can be configured by adding one set of the differentiating means for the conversion circuit and a circuit having a fourth-order differential characteristic by adding two sets. That is, if (n-3) sets of circuits including the 4th to nth ΔΣ A / D conversion circuits and the 4th to nth differentiating means are added, in addition to the effects of the second configuration. (N-
1) An A / D conversion circuit having a second derivative characteristic can be constructed.
【0024】上記第1〜第3のA/D変換装置のいずれ
かの平衡回路が、アナログ入力信号を変換して正相信号
と逆相信号を出力する変換手段と、前記正相信号と直流
成分との加算処理をして第1のΔΣ型A/D変換回路に
出力する第1のアナログ加算手段と、前記逆相信号と前
記直流成分との加算処理をして第2のΔΣ型A/D変換
回路に出力する第2のアナログ加算手段とで構成されて
いることを特徴とする。The balance circuit of any of the first to third A / D converters converts the analog input signal and outputs a positive-phase signal and a negative-phase signal, and the positive-phase signal and the direct-current signal. A first analog addition means for performing addition processing with the component and outputting to the first ΔΣ type A / D conversion circuit, and a second ΔΣ type A with addition processing for the negative phase signal and the DC component. And a second analog adding means for outputting to the / D conversion circuit.
【0025】この平衡回路を用いれば、アナログ信号を
正相信号と逆相信号に変換した後、アナログ加算手段に
よって正相信号および逆相信号に同一の直流成分を加算
処理することができる。このとき、アナログ入力信号に
重畳されていた直流成分は、そのままA/D変換されて
ディジタル出力信号に含まれて出力される。By using this balanced circuit, the same DC component can be added to the positive phase signal and the negative phase signal by the analog adding means after the analog signal is converted into the positive phase signal and the negative phase signal. At this time, the DC component superimposed on the analog input signal is A / D-converted as it is, included in the digital output signal, and output.
【0026】また、上記第1〜第3のA/D変換装置の
いずれかの平衡回路が、アナログ入力信号を入力するコ
ンデンサと、前記コンデンサからの出力を反転入力端子
の入力とし、直流成分を非反転入力端子の入力とする第
1の演算増幅器を有する第1の反転増幅回路と、前記第
1の反転増幅回路からの出力を反転入力端子の入力と
し、前記直流成分と同一の直流成分を非反転入力端子の
入力とする第2の演算増幅器を有する第2の反転増幅回
路とを備え、前記第1および第2の反転増幅回路が同一
の回路構成を有し、前記第1の反転増幅回路からは直流
成分が加算された逆相信号が出力され、前記第2の反転
増幅回路からは直流成分が加算された正相信号が出力さ
れることを特徴とする。さらに、前記第1および第2の
反転増幅回路が内蔵する入力抵抗と帰還抵抗が、同一の
抵抗値であることを特徴とする。Further, any one of the balanced circuits of the first to third A / D converters has a capacitor for inputting an analog input signal and an output from the capacitor as an input of an inverting input terminal, and a DC component is generated. A first inverting amplifier circuit having a first operational amplifier as an input to the non-inverting input terminal, and an output from the first inverting amplifier circuit as an input to the inverting input terminal, and a DC component that is the same as the DC component is generated. A second inverting amplifier circuit having a second operational amplifier as an input to the non-inverting input terminal, wherein the first and second inverting amplifier circuits have the same circuit configuration, and the first inverting amplifier circuit It is characterized in that the circuit outputs a negative-phase signal added with a DC component, and the second inverting amplifier circuit outputs a positive-phase signal added with a DC component. Further, the input resistance and the feedback resistance incorporated in the first and second inverting amplifier circuits have the same resistance value.
【0027】この平衡回路を用いれば、アナログ入力信
号に重畳されている直流成分は、コンデンサによって除
去され、しかも、加算器を用いることなく、簡単な回路
構成で正相信号および逆相信号に同一の直流成分を加算
処理することができる。したがって、A/D変換後に
は、アナログ入力信号に重畳されていた直流成分を含ま
ない交流成分だけのディジタル出力信号が得られる。When this balanced circuit is used, the DC component superimposed on the analog input signal is removed by the capacitor, and the normal phase signal and the negative phase signal are the same with a simple circuit configuration without using an adder. The direct current component of can be added. Therefore, after A / D conversion, a digital output signal having only an AC component that does not include the DC component that has been superimposed on the analog input signal can be obtained.
【0028】本発明に係るA/D変換装置のA/D変換
方法は、ΔΣ型A/D変換回路を有するA/D変換装置
におけるA/D変換方法において、アナログ入力信号を
正相信号と逆相信号に変換し、前記正相信号および前記
逆相信号にそれぞれ同一の直流成分を加算したのちA/
D変換を行い、このA/D変換した正相信号と逆相信号
との減算処理をすることによって加算した直流成分を除
去することを特徴とする。The A / D conversion method of the A / D conversion apparatus according to the present invention is the same as the A / D conversion method in the A / D conversion apparatus having the ΔΣ type A / D conversion circuit. After converting to a negative phase signal and adding the same direct current component to each of the positive phase signal and the negative phase signal, A /
It is characterized in that the added DC component is removed by performing D conversion and performing a subtraction process of the A / D converted positive phase signal and negative phase signal.
【0029】このA/D変換方法によれば、アナログ信
号を正相信号と逆相信号に変換した後、正相信号および
逆相信号に同一の直流成分を加算し、その後A/D変換
するため、A/D変換出力に含まれるアイドルトーン成
分の周波数が所定の信号帯域外となり、アイドルトーン
を回避することができる。しかも、正相信号および逆相
信号に加算された直流成分は、ディジタル出力信号を得
る前に減算処理によって相殺されるため、加算した直流
成分を含まないディジタル出力信号を得ることができ
る。According to this A / D conversion method, an analog signal is converted into a positive-phase signal and a negative-phase signal, the same DC component is added to the positive-phase signal and the negative-phase signal, and then A / D-converted. Therefore, the frequency of the idle tone component included in the A / D converted output is outside the predetermined signal band, and the idle tone can be avoided. Moreover, since the DC component added to the positive-phase signal and the negative-phase signal is canceled by the subtraction process before obtaining the digital output signal, it is possible to obtain a digital output signal that does not include the added DC component.
【0030】さらに、上記A/D変換方法において、ア
ナログ入力信号に重畳する直流成分をコンデンサで除去
した後、アナログ入力信号を正相信号と逆相信号に変換
することを特徴とする。Further, in the above A / D conversion method, the direct current component superimposed on the analog input signal is removed by a capacitor, and then the analog input signal is converted into a positive phase signal and a negative phase signal.
【0031】このA/D変換方法によれば、アナログ入
力信号に重畳されている直流成分は、コンデンサによっ
て除去され、A/D変換後には、アナログ入力信号に重
畳されていた直流成分を含まない交流成分だけのディジ
タル出力信号が得られる。According to this A / D conversion method, the DC component superimposed on the analog input signal is removed by the capacitor, and after the A / D conversion, the DC component superimposed on the analog input signal is not included. A digital output signal of only the AC component is obtained.
【0032】[0032]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0033】(実施の形態1)図1は、本発明の実施の
形態1に係るA/D変換装置の構成を示すブロック図で
ある。図1において、1、2は同一の回路構成を有する
ΔΣ型A/D変換回路、3は平衡回路、4はディジタル
減算器である。ΔΣ型A/D変換回路1、2は、図5に
示すA/D変換回路50と同一の構成及び機能を有する
ブロックである。平衡回路3は、アナログ入力信号の正
相(同相)信号と符号を反転した逆相信号を出力する反
転増幅回路5と、正相信号と直流成分Vdcとを加算して
ΔΣ型A/D変換回路1に出力するアナログ加算器6
と、逆相信号と直流成分Vdcとを加算してΔΣ型A/D
変換回路2に出力するアナログ加算器7とで構成されて
いる。ディジタル減算器4では、ΔΣ型A/D変換回路
1とΔΣ型A/D変換回路2からの出力を減算処理して
出力する。(Embodiment 1) FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an A / D converter according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, 1 and 2 are ΔΣ type A / D conversion circuits having the same circuit configuration, 3 is a balanced circuit, and 4 is a digital subtractor. The ΔΣ A / D conversion circuits 1 and 2 are blocks having the same configuration and function as the A / D conversion circuit 50 shown in FIG. The balance circuit 3 adds a positive-phase (in-phase) signal of an analog input signal and an inverting amplifier circuit 5 that outputs a negative-phase signal whose sign is inverted, and a positive-phase signal and a DC component Vdc to perform ΔΣ A / D conversion. Analog adder 6 for output to circuit 1
And the negative-phase signal and the DC component Vdc are added to obtain a ΔΣ type A / D
It is composed of an analog adder 7 for outputting to the conversion circuit 2. The digital subtractor 4 subtracts the outputs from the ΔΣ type A / D conversion circuit 1 and the ΔΣ type A / D conversion circuit 2 and outputs the result.
【0034】以上のように構成された本実施の形態1の
A/D変換装置について、その一動作例を以下に説明す
る。An example of the operation of the A / D conversion device of the first embodiment having the above-described structure will be described below.
【0035】まず、アナログ入力信号は平衡回路3の反
転増幅回路5で正相信号と逆相信号に変換された後、ア
ナログ加算器6において正相信号と直流成分Vdcが加算
され、且つ、アナログ加算器7において逆相信号と直流
成分Vdcが加算される。First, the analog input signal is converted into a positive phase signal and a negative phase signal by the inverting amplifier circuit 5 of the balancing circuit 3, and then the positive phase signal and the DC component Vdc are added by the analog adder 6, and In the adder 7, the negative phase signal and the DC component Vdc are added.
【0036】従ってアナログ入力信号をXとすれば、Δ
Σ型A/D変換回路1に入力される正相信号は(X+V
dc)となり、またΔΣ型A/D変換回路2に入力される
逆相信号は(−X+Vdc)となる。これらの信号は、Δ
Σ型A/D変換回路1およびΔΣ型A/D変換回路2に
よってディジタル信号に変換された後、ディジタル減算
器4に出力される。ディジタル減算器4では入力された
信号の減算処理がされるため、ディジタル出力信号の信
号成分は、(式4)から明らかなように平衡回路3で加
算した直流成分Vdcは相殺され出力には含まれなくな
る。Therefore, if the analog input signal is X, Δ
The positive phase signal input to the Σ-type A / D conversion circuit 1 is (X + V
dc), and the negative phase signal input to the ΔΣ type A / D conversion circuit 2 is (−X + Vdc). These signals are
After being converted into a digital signal by the Σ-type A / D conversion circuit 1 and the ΔΣ-type A / D conversion circuit 2, the digital signal is output to the digital subtractor 4. Since the input signal is subtracted by the digital subtractor 4, the signal component of the digital output signal is canceled by the DC component Vdc added by the balance circuit 3 as is clear from (Equation 4) and is included in the output. Will not stop.
【0037】
(X+Vdc)−(−X+Vdc)=2X ・・・ (式4)
しかも、直流成分Vdcが製造誤差や温度ドリフト等によ
り変動しても、平衡回路3から出力される正相信号と逆
相信号には同じ直流成分Vdcが含まれるため、ディジタ
ル減算器4で処理される直流成分の相殺には影響しな
い。(X + Vdc) − (− X + Vdc) = 2X (Equation 4) Moreover, even if the DC component Vdc fluctuates due to a manufacturing error, temperature drift, or the like, it is opposite to the positive phase signal output from the balancing circuit 3. Since the same DC component Vdc is included in the phase signal, it does not affect the cancellation of the DC component processed by the digital subtractor 4.
【0038】なお、上記本実施の形態1では平衡回路3
として、反転増幅回路5とアナログ加算器6、7で構成
した回路を用いて説明したが、前述のようにアナログ入
力信号を正相信号と逆相信号に変換した後、正相信号と
逆相信号にそれぞれ同一の直流成分を加算して出力でき
る機能を有する変換手段であれば同様な効果を得ること
ができる。In the first embodiment, the balanced circuit 3 is used.
As described above, the circuit composed of the inverting amplifier circuit 5 and the analog adders 6 and 7 is used. However, after the analog input signal is converted into the positive phase signal and the negative phase signal as described above, the positive phase signal and the negative phase signal are converted. Similar effects can be obtained as long as the conversion means has a function of adding the same DC component to each signal and outputting the result.
【0039】(実施の形態2)次に、本発明に係る実施
の形態2のA/D変換装置について説明する。(Second Embodiment) Next, an A / D conversion device according to a second embodiment of the present invention will be described.
【0040】図2は、本実施の形態2のA/D変換装置
に係る平衡回路の構成を示すブロック図である。図1に
示す実施の形態1における平衡回路3に換えて、図2に
示す平衡回路12を用いれば、アナログ入力信号に含ま
れる直流成分が不要な場合、加算器を用いることなく、
簡単に正相信号および逆相信号に同一の直流成分を加算
することができる。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the balanced circuit according to the A / D converter of the second embodiment. By using the balance circuit 12 shown in FIG. 2 instead of the balance circuit 3 in the first embodiment shown in FIG. 1, when the direct current component included in the analog input signal is unnecessary, without using an adder,
The same DC component can be easily added to the positive phase signal and the negative phase signal.
【0041】図2において、13、14はオペアンプ
(演算増幅器)、15、16は入力抵抗、17、18は
帰還抵抗、19はコンデンサである。なお、入力抵抗1
5、16および帰還抵抗17、18は、すべて同一の抵
抗値Rを持つ抵抗とする。In FIG. 2, 13 and 14 are operational amplifiers (operational amplifiers), 15 and 16 are input resistors, 17 and 18 are feedback resistors, and 19 is a capacitor. Input resistance 1
The resistors 5 and 16 and the feedback resistors 17 and 18 are resistors having the same resistance value R.
【0042】平衡回路12は、オペアンプ13と入力抵
抗15と帰還抵抗17の3素子から成る第1の反転増幅
回路20と、オペアンプ14と入力抵抗16と帰還抵抗
18の3素子からなる第2の反転増幅回路21とが直列
接続され、アナログ入力信号はコンデンサ19を介して
第1の反転増幅回路20に与えられる。また、オペアン
プ13および14の非反転入力端子には、同一の直流成
分Vdcが入力される。The balance circuit 12 includes a first inverting amplifier circuit 20 composed of an operational amplifier 13, an input resistor 15 and a feedback resistor 17, and a second inverting amplifier circuit composed of an operational amplifier 14, an input resistor 16 and a feedback resistor 18. The inverting amplification circuit 21 is connected in series, and the analog input signal is given to the first inverting amplification circuit 20 via the capacitor 19. The same DC component Vdc is input to the non-inverting input terminals of the operational amplifiers 13 and 14.
【0043】上記の構成により、第1の反転増幅回路2
0からは逆相信号が出力信号として出力されると共に、
直列接続された第2の反転増幅回路21の入力信号とし
て入力され、第2の反転増幅回路21からは正相信号が
出力信号として出力される。With the above configuration, the first inverting amplifier circuit 2
A negative phase signal is output as an output signal from 0, and
It is input as an input signal of the second inverting amplifier circuit 21 connected in series, and the positive phase signal is output from the second inverting amplifier circuit 21 as an output signal.
【0044】以上のように構成された本実施の形態2に
係る平衡回路12について、その一動作例を以下に説明
する。An example of the operation of the balanced circuit 12 according to the second embodiment having the above configuration will be described below.
【0045】第1の反転増幅回路20の入力抵抗15と
帰還抵抗17、および、第2の反転増幅回路21の入力
抵抗16と帰還抵抗18は、すべて同一の抵抗値Rを有
する抵抗であるため、増幅率(ゲイン)は‘1’とな
る。また、アナログ入力信号は、コンデンサ19を介し
て第1の反転増幅回路20に入力されるため、アナログ
入力信号に重畳する直流成分はコンデンサ19により除
去され、コンデンサ19から出力されるアナログ入力信
号の交流分をXoとすると、正相信号出力および逆相信
号出力は(式5)に示す信号となり、アナログ入力信号
の交流分Xoに等しく直流成分Vdcを加算することがで
きる。The input resistor 15 and the feedback resistor 17 of the first inverting amplifier circuit 20 and the input resistor 16 and the feedback resistor 18 of the second inverting amplifier circuit 21 are resistors having the same resistance value R. The amplification factor (gain) is "1". Further, since the analog input signal is input to the first inverting amplifier circuit 20 via the capacitor 19, the DC component superimposed on the analog input signal is removed by the capacitor 19, and the analog input signal of the analog input signal output from the capacitor 19 is removed. When the AC component is Xo, the positive-phase signal output and the negative-phase signal output become the signals shown in (Equation 5), and the DC component Vdc can be added equally to the AC component Xo of the analog input signal.
【0046】
正相信号出力=+Xo+Vdc ・・・ (式5)
逆相信号出力=−Xo+Vdc
なお、本実施の形態2では、説明を簡単にするために増
幅率が‘1’になるように同一の抵抗値Rを有する抵抗
を用いて説明したが、前述のように同一の直流成分を加
算する機能を損なわない範囲内であれば、異なる回路構
成を用いても良い。例えば、抵抗15の抵抗値を変更す
ればゲインを変更することが出来るし、またいずれかの
抵抗に並列にコンデンサを接続すれば周波数特性を持た
せることも出来る。Positive phase signal output = + Xo + Vdc (Equation 5) Reverse phase signal output = −Xo + Vdc In the second embodiment, the same amplification factor is set to “1” for the sake of simplicity. However, different circuit configurations may be used as long as they do not impair the function of adding the same DC component as described above. For example, the gain can be changed by changing the resistance value of the resistor 15, and the frequency characteristic can be given by connecting a capacitor in parallel with any of the resistors.
【0047】さて、上記本実施の形態1および本実施の
形態2における説明では、各アナログ素子の精度やオペ
アンプ等が持つ直流成分を無視して説明したが、実際に
はこれらの要素が原因となってディジタル出力信号には
直流成分が含まれる。特にCMOS型集積回路のオペア
ンプなどは、製造誤差や温度ドリフトなどによって発生
する直流成分が無視出来ないレベルであり、従来はCM
OS型集積回路にてA/D変換装置を構成する場合には
ディジタル処理による直流成分の除去が殆ど必須となっ
ている。しかしながら、同一の集積回路上に近接してア
ナログ素子を構成すれば、絶対精度より遥かに高い相対
精度を得ることが可能である。この特徴を利用し、前述
のΔΣ型A/D変換回路1とΔΣ型A/D変換回路2と
平衡回路3または平衡回路12を同一集積回路上に近接
して構成すれば、アナログ素子によって発生する直流成
分は相対値としては極めて近接したものとなり、ディジ
タル減算器4によって精度良く相殺する事が出来る。In the above description of the first and second embodiments, the accuracy of each analog element and the DC component of the operational amplifier are neglected, but in reality, these factors are the cause. Thus, the digital output signal contains a DC component. In particular, in operational amplifiers of CMOS integrated circuits, DC components generated due to manufacturing errors and temperature drift cannot be ignored.
When configuring an A / D converter with an OS type integrated circuit, it is almost essential to remove the DC component by digital processing. However, if analog elements are formed close to each other on the same integrated circuit, it is possible to obtain relative accuracy far higher than absolute accuracy. Utilizing this feature, if the above-mentioned ΔΣ type A / D conversion circuit 1, ΔΣ type A / D conversion circuit 2 and balanced circuit 3 or balanced circuit 12 are arranged close to each other on the same integrated circuit, they will be generated by analog elements. The direct current components to be performed are very close in relative value, and can be accurately canceled by the digital subtractor 4.
【0048】(実施の形態3)図5に示すA/D変換装
置は、(式2)に示すようにVqnに乗ぜられる微分特性
は1次特性であり、低周波領域のノイズ抑圧量が必ずし
も充分でないため、一般的には3〜4次の微分特性を有
する回路が多く用いられている。言うまでもなく1次微
分特性の回路構成に対して、3〜4次微分特性の回路構
成はそれだけ複雑で大規模なものとなる。そのため、図
1に示すような同一のΔΣ型A/D変換回路を2個用い
る構成で、単純に2次特性以上の微分特性が得られる回
路を構成すると2倍以上の回路規模になってしまう。そ
こで、本実施の形態3のA/D変換装置では、図1に示
すA/D変換装置を基本回路とし、且つ、少ない回路を
追加するだけで2次以上の微分特性が得られる回路構成
を提供する。(Embodiment 3) In the A / D converter shown in FIG. 5, the differential characteristic multiplied by Vqn is a primary characteristic as shown in (Equation 2), and the noise suppression amount in the low frequency region is not always required. Since this is not sufficient, generally a circuit having a third to fourth order differential characteristic is used. Needless to say, the circuit configuration of the third to fourth order differential characteristics becomes complicated and large-scaled as compared with the circuit configuration of the first order differential characteristics. Therefore, if a circuit that uses two identical ΔΣ-type A / D conversion circuits as shown in FIG. 1 and that simply obtains a differential characteristic equal to or higher than the second-order characteristic, the circuit scale becomes double or more. . Therefore, in the A / D conversion device of the third embodiment, a circuit configuration in which the A / D conversion device shown in FIG. 1 is used as a basic circuit and a differential characteristic of second order or higher is obtained by adding a small number of circuits is adopted. provide.
【0049】図3は、本発明の実施の形態3に係るA/
D変換装置の構成を示すブロック図である。図3におい
て、図1と同一の構成および機能を有するブロックには
同一の符号を付す。1、2、8は同一の回路構成を有す
るΔΣ型A/D変換回路、3は平衡回路、4はディジタ
ル減算器、9は微分器、10はアナログ減算器、11は
ディジタル加算器である。なお、平衡回路3は、図1と
同様にアナログ入力信号の正相(同相)信号と符号を反
転した逆相信号を出力する反転増幅回路5と、正相信号
と直流成分Vdcとを加算してΔΣ型A/D変換回路1に
出力するアナログ加算器6と、逆相信号と直流入力Vdc
とを加算してΔΣ型A/D変換回路2に出力するアナロ
グ加算器7とで構成されている。FIG. 3 shows A / A according to the third embodiment of the present invention.
It is a block diagram which shows the structure of a D converter. 3, blocks having the same configurations and functions as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. Reference numerals 1, 2, and 8 are ΔΣ type A / D conversion circuits having the same circuit configuration, 3 is a balanced circuit, 4 is a digital subtractor, 9 is a differentiator, 10 is an analog subtractor, and 11 is a digital adder. The balance circuit 3 adds the positive phase signal and the direct current component Vdc to the inverting amplifier circuit 5 that outputs a positive phase (in-phase) signal of the analog input signal and a negative phase signal whose sign is inverted as in FIG. Analog adder 6 for outputting to the ΔΣ type A / D conversion circuit 1, the negative phase signal and the DC input Vdc
And an analog adder 7 for adding and outputting to the ΔΣ A / D conversion circuit 2.
【0050】ΔΣ型A/D変換回路1、2、8は、それ
ぞれの回路に入力されるアナログ信号を同じサンプリン
グクロックのもとでディジタル信号に変換して出力し、
同時に量子化誤差成分(量子化器53の入出力の差)を
アナログ信号Vq1、Vq2、Vq8(Vq8は図示せず)とし
てそれぞれ出力する。ディジタル減算器4は、ΔΣ型A
/D変換回路1とΔΣ型A/D変換回路2から出力され
るディジタル出力信号を入力とし、減算処理したのちデ
ィジタル加算器11に出力する。アナログ減算器10
は、ΔΣ型A/D変換回路1とΔΣ型A/D変換回路2
から出力される量子化誤差成分のアナログ信号Vq1、V
q2を入力とし、減算処理したのちΔΣ型A/D変換回路
8に出力する。微分器9は、A/D変換回路8から出力
されるディジタル出力信号を入力とし、理想1階微分を
行ったのちディジタル加算器11に出力する。The ΔΣ type A / D conversion circuits 1, 2 and 8 convert the analog signals input to the respective circuits into digital signals under the same sampling clock and output the digital signals.
At the same time, the quantization error component (the difference between the input and output of the quantizer 53) is output as analog signals Vq1, Vq2, Vq8 (Vq8 is not shown). The digital subtractor 4 is a ΔΣ type A
The digital output signals output from the / D conversion circuit 1 and the ΔΣ type A / D conversion circuit 2 are input, subjected to subtraction processing, and then output to the digital adder 11. Analog subtractor 10
Is a ΔΣ type A / D conversion circuit 1 and a ΔΣ type A / D conversion circuit 2
Analog signals Vq1 and V of the quantization error component output from
It receives q2 as an input, performs subtraction processing, and then outputs it to the ΔΣ type A / D conversion circuit 8. The differentiator 9 receives the digital output signal output from the A / D conversion circuit 8 as input, performs ideal first-order differentiation, and then outputs it to the digital adder 11.
【0051】図4は、本発明に係る微分器9の構成を示
すブロック図である。図4において、22はディジタル
減算器、23はDFFである。ΔΣ型A/D変換回路8
からの入力信号は、ディジタル減算器22に直接入力さ
れると共に、DFF23を介したのちディジタル減算器
22に入力され、ディジタル減算器22において直接入
力された入力信号からDFF23を介して入力された信
号を減算してディジタル加算器11に出力する。微分器
9の伝達特性Hd はZ関数を用いて(式6)で表され
る。FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the differentiator 9 according to the present invention. In FIG. 4, 22 is a digital subtractor and 23 is a DFF. ΔΣ type A / D conversion circuit 8
From the input signal directly input to the digital subtractor 22 via the DFF 23, and then to the digital subtractor 22. Is subtracted and output to the digital adder 11. The transfer characteristic Hd of the differentiator 9 is expressed by (Equation 6) using the Z function.
【0052】
Hd(z)=1−z-1 ・・・ (式6)
図3のA/D変換装置において、平衡回路3、ΔΣ型A
/D変換回路1、ΔΣ型A/D変換回路2、および、デ
ィジタル減算器4までの動作および機能は、図1に示す
A/D変換回路50と同様であり、ディジタル減算器4
からのディジタル出力信号Y1は(式7)のようにな
る。Hd (z) = 1−z −1 (Equation 6) In the A / D converter of FIG. 3, the balanced circuit 3 and the ΔΣ type A
The operations and functions up to the A / D conversion circuit 1, the ΔΣ A / D conversion circuit 2, and the digital subtractor 4 are the same as those of the A / D conversion circuit 50 shown in FIG.
The digital output signal Y 1 from is as in (Equation 7).
【0053】
Y1=2X+(1−z-1)(Vq1−Vq2) ・・・ (式7)
また、ΔΣ型A/D変換回路8からのディジタル出力信
号Y2は(式8)のようになる。Y 1 = 2X + (1-z -1 ) (Vq1-Vq2) (Equation 7) Further, the digital output signal Y 2 from the ΔΣ type A / D conversion circuit 8 is as shown in (Equation 8). become.
【0054】
Y2=(Vq1−Vq2)+(1−z-1)Vq8 ・・・ (式8)
さらに、ΔΣ型A/D変換回路8からのディジタル出力
信号Y2は、微分器9を介してディジタル加算器11に
出力され、ディジタル減算器4からのディジタル出力信
号Y1と加算されてディジタル出力信号Y3となる。従っ
て、(式6)、(式7)、(式8)から、ディジタル出
力信号Y3は(式9)で表される。Y 2 = (Vq 1 −Vq 2 ) + (1−z −1 ) Vq 8 (Equation 8) Further, the digital output signal Y 2 from the ΔΣ type A / D conversion circuit 8 has the differentiator 9 It is output to the digital adder 11 via the digital adder 11 and added to the digital output signal Y 1 from the digital subtractor 4 to form a digital output signal Y 3 . Therefore, from (Equation 6), (Equation 7), and (Equation 8), the digital output signal Y 3 is represented by (Equation 9).
【0055】
Y3=Y1+Hd×Y2=2X+(1−z-1)2Vqn ・・・ (式9)
つまり、(式9)からわかるように2次特性を有するA
/D変換装置を得ることができる。このように、図1の
A/D変換回路50に、少ない回路を追加するだけで2
次微分特性を有するA/D変換装置を実現することが出
来るものである。Y 3 = Y 1 + Hd × Y 2 = 2X + (1−z −1 ) 2 Vqn (Equation 9) That is, as shown in (Equation 9), A having a secondary characteristic is obtained.
A / D converter can be obtained. In this way, the addition of a small number of circuits to the A / D conversion circuit 50 of FIG.
It is possible to realize an A / D conversion device having a second-order differential characteristic.
【0056】したがって、ΔΣ型A/D変換回路1およ
びΔΣ型A/D変換回路2からの出力をディジタル減算
器4で減算処理して得られたディジタル信号出力に、Δ
Σ型A/D変換回路8および微分器9により得たディジ
タル出力信号を加算処理して2次微分特性のディジタル
出力信号を得るという技術思想を発展させれば、少ない
回路の追加で容易に3次微分特性を有するディジタル出
力信号を得ることができる。Therefore, the digital signal output obtained by subtracting the outputs from the ΔΣ type A / D conversion circuit 1 and the ΔΣ type A / D conversion circuit 2 by the digital subtractor 4 is Δ
If the technical idea of adding the digital output signals obtained by the Σ-type A / D conversion circuit 8 and the differentiator 9 to obtain the digital output signal of the second-order differential characteristic is developed, it is possible to easily add 3 circuits by adding a small number of circuits. A digital output signal having a second derivative characteristic can be obtained.
【0057】例えば、3次微分特性を有するディジタル
出力信号を得るための回路構成を簡単に説明すると、図
3のA/D変換装置に3次特性用のΔΣ型A/D変換回
路と3次特性用微分器からなる回路を1組追加し、ΔΣ
型A/D変換回路8の量子化誤差出力Vq8を3次特性用
ΔΣ型A/D変換回路に入力し、3次特性用ΔΣ型A/
D変換回路からの出力を3次特性用微分器を介してディ
ジタル加算器11に出力して加算処理する。なお、3次
特性用微分器は、微分器9のディジタル出力信号に含ま
れる量子化誤差Vq8の項を相殺するために、2階微分特
性を得る必要があるから、図4の微分器を2個直列に接
続して構成する。For example, a circuit configuration for obtaining a digital output signal having a third-order differential characteristic will be briefly described. In the A / D converter of FIG. 3, a ΔΣ-type A / D conversion circuit for a third-order characteristic and a third-order characteristic are used. Add one set of circuits consisting of characteristic differentiator
The quantization error output Vq8 of the type A / D conversion circuit 8 is input to the ΔΣ type A / D conversion circuit for the third-order characteristic and the ΔΣ type A / D for the third-order characteristic is input.
The output from the D conversion circuit is output to the digital adder 11 via the third-order characteristic differentiator to perform addition processing. Since the third-order characteristic differentiator needs to obtain the second-order differential characteristic in order to cancel the term of the quantization error Vq8 included in the digital output signal of the differentiator 9, the second-order differentiator shown in FIG. It is configured by connecting them in series.
【0058】すなわち、図3のA/D変換装置に、ΔΣ
型A/D変換回路と該変換回路用の微分器とを1組の回
路として、1組追加すれば3次微分特性を有する回路が
構成され、2組追加すれば4次微分特性を有する回路を
構成することができる。従って、第4〜第nのΔΣ型A
/D変換回路および第4〜第n用の微分手段からなる
(n−3)組の回路を追加し、(n−3)組の変換回路
からの出力をディジタル加算器11へ入力して加算処理
すれば、(n−1)次微分特性を有するA/D変換回路
を構成することができる(n≧4の整数)。That is, in the A / D converter of FIG.
A type A / D conversion circuit and a differentiator for the conversion circuit as one set of circuits, a circuit having a third-order differential characteristic is formed by adding one set, and a circuit having a fourth-order differential characteristic by adding two sets Can be configured. Therefore, the fourth to nth ΔΣ type A
/ D conversion circuit and (n-3) sets of circuits consisting of fourth to nth differentiating means are added, and outputs from the (n-3) sets of conversion circuits are input to the digital adder 11 for addition. If processed, an A / D conversion circuit having an (n-1) th order differential characteristic can be configured (an integer of n ≧ 4).
【0059】なお、本実施の形態3では、ΔΣ型A/D
変換回路1、2、8として図5に示すA/D変換回路を
用いてすべて同一回路として説明したが、本発明の趣旨
はΔΣ型A/D変換回路1と2との出力を減算処理する
ことで直流成分を相殺する点にあり、ΔΣ型A/D変換
回路1と2が同一回路であれば良く、2次特性以上を得
るためのΔΣ型A/D変換回路はこの限りでは無い。例
えば、ΔΣ型A/D変換回路8を二重積分回路としても
良い。In the third embodiment, the ΔΣ type A / D
Although the A / D conversion circuit shown in FIG. 5 has been used as the conversion circuits 1, 2, and 8 to describe the same circuit, the gist of the present invention is to perform subtraction processing on the outputs of the ΔΣ type A / D conversion circuits 1 and 2. This is to cancel the DC component, and the ΔΣ type A / D conversion circuits 1 and 2 may be the same circuit, and the ΔΣ type A / D conversion circuit for obtaining the secondary characteristic or higher is not limited to this. For example, the ΔΣ A / D conversion circuit 8 may be a double integration circuit.
【0060】また、本実施の形態3においてアナログ入
力信号に含まれる直流成分が不要な場合には、本実施の
形態2の如く平衡回路3に換えて図2に示す平衡回路1
2を用いても良い。When the DC component contained in the analog input signal is unnecessary in the third embodiment, the balance circuit 1 shown in FIG. 2 is used instead of the balance circuit 3 as in the second embodiment.
2 may be used.
【0061】[0061]
【発明の効果】以上のように本発明のA/D変換装置お
よびそのA/D変換方法によれば、アナログ入力信号に
直流成分を加算することによりアイドルトーンを効果的
に回避し、かつ加算した直流成分はディジタル出力信号
を得る前に減算処理により相殺され除去されるので、出
力されるディジタル出力信号には加算した直流成分が含
まれないという優れた特長を有するものである。As described above, according to the A / D converter and the A / D conversion method of the present invention, the idle tone is effectively avoided and added by adding the DC component to the analog input signal. Since the generated DC component is canceled and removed by the subtraction process before obtaining the digital output signal, it has an excellent feature that the added DC component is not included in the output digital output signal.
【図1】本発明の実施の形態1に係るA/D変換装置の
構成を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an A / D conversion device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施の形態2に係るA/D変換装置の
平衡回路の構成を示すブロック図FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a balanced circuit of an A / D conversion device according to a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施の形態3に係るA/D変換装置の
構成を示すブロック図FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an A / D conversion device according to a third embodiment of the present invention.
【図4】図3における微分器9の構成を示すブロック図FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a differentiator 9 in FIG.
【図5】従来のA/D変換装置の構成を示すブロック図FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional A / D conversion device.
【図6】図5における積分器52の構成を示すブロック
図6 is a block diagram showing a configuration of an integrator 52 in FIG.
【図7】図5における量子化器53の入力信号と出力信
号の波形図7 is a waveform diagram of input signals and output signals of the quantizer 53 in FIG.
1、2、8 ΔΣ型A/D変換回路
3、12 平衡回路
4 ディジタル減算器
5 正相(同相)信号と逆相信号を出力する反転増幅回
路
6、7 アナログ加算器
9 微分器
10 アナログ減算器
11 ディジタル加算器
13、14 オペアンプ
15、16 入力抵抗
17、18 帰還抵抗
19 コンデンサ
20、21 反転増幅回路
22 ディジタル減算器
23 DFF1, 2, 8 ΔΣ type A / D conversion circuit 3, 12 Balance circuit 4 Digital subtractor 5 Inverting amplification circuit 6, 7 that outputs a positive phase (in-phase) signal and a negative phase signal Analog adder 9 Differentiator 10 Analog subtraction Device 11 Digital adder 13, 14 Operational amplifier 15, 16 Input resistor 17, 18 Feedback resistor 19 Capacitor 20, 21 Inverting amplifier circuit 22 Digital subtractor 23 DFF
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−153812(JP,A) 特開 平6−53836(JP,A) 特開 平7−106975(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 3/02 H03M 1/12 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-9-153812 (JP, A) JP-A-6-53836 (JP, A) JP-A-7-106975 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) H03M 3/02 H03M 1/12
Claims (5)
換した後、前記正相信号および前記逆相信号に同一の直
流成分を加算する平衡回路と、前記平衡回路から出力さ
れる正相信号を入力とする第1のΔΣ型A/D変換回路
と、前記平衡回路から出力される逆相信号を入力とする
第2のΔΣ型A/D変換回路と、前記第1および第2の
ΔΣ型A/D変換回路から出力されるディジタル信号を
減算処理するディジタル減算手段と、第1および第2の
ΔΣ型A/D変換回路から出力される量子化誤差成分の
アナログ信号を減算処理するアナログ減算手段と、前記
アナログ減算手段から出力されるアナログ信号を入力と
する第3のΔΣ型A/D変換回路と、前記第3のΔΣ型
A/D変換回路から出力されるディジタル信号を入力と
し、該ディジタル信号を微分する微分手段と、ディジタ
ル減算手段からの出力と前記微分手段からの出力とを加
算処理するディジタル加算手段とを備えていることを特
徴とするA/D変換装置。 1. An analog signal is converted into a positive phase signal and a negative phase signal.
Then, the same direct signal is added to the positive-phase signal and the negative-phase signal.
The balance circuit for adding the flow components and the output from the balance circuit.
First delta-sigma A / D conversion circuit that receives a positive-phase signal that is input
And the negative phase signal output from the balance circuit is input
A second ΔΣ type A / D conversion circuit, and the first and second
The digital signal output from the ΔΣ type A / D conversion circuit
Digital subtraction means for performing subtraction processing, and first and second
Of the quantization error component output from the ΔΣ type A / D conversion circuit
Analog subtraction means for subtracting an analog signal;
The analog signal output from the analog subtraction means is input
And a third ΔΣ type A / D conversion circuit for
The digital signal output from the A / D conversion circuit is input
A differentiating means for differentiating the digital signal,
The output from the subtractor and the output from the differentiator.
It has a digital adding means for performing arithmetic processing.
A / D converter to collect.
前記第4〜第nのΔΣ型A/D変換回路の出力にそれぞ
れに接続され、前記第4〜第nのΔΣ型A/D変換回路
から出力されるディジタル信号を所定の微分特性に微分
するための第4用〜第n用の微分手段とを備え(n≧4
の整数)、前記第4〜第nのΔΣ型A/D変換回路が、
第3〜第(n−1)のΔΣ型A/D変換回路から出力さ
れる量子化誤差成分のアナログ信号をそれぞれ入力と
し、前記第4用〜第n用の微分手段からの出力をディジ
タル加算手段へ入力して加算処理することを特徴とする
請求項1記載のA/D変換装置。 2. A fourth to nth ΔΣ type A / D conversion circuit,
The outputs of the fourth to nth ΔΣ type A / D conversion circuits are respectively provided.
The fourth to nth ΔΣ type A / D conversion circuits connected to this
Differentiate the digital signal output from the
And fourth to n-th differentiating means (n ≧ 4
Is an integer), and the fourth to nth ΔΣ A / D conversion circuits are
Output from the 3rd to (n-1) th ΔΣ A / D conversion circuits.
Input the analog signal of the quantization error component
Then, the output from the fourth to nth differentiating means is digitized.
It is characterized in that the addition processing is performed by inputting to the tar addition means.
The A / D conversion device according to claim 1.
て正相信号と逆相信号を出力する変換手段と、前記正相
信号と直流成分との加算処理をして第1のΔΣ型A/D
変換回路に出力する第1のアナログ加算手段と、前記逆
相信号と前記直流成分との加算処理をして第2のΔΣ型
A/D変換回路に出力する第2のアナログ加算手段とで
構成されていることを特徴とする請求項1〜2のいずれ
かに記載のA/D変換装置。 3. A balance circuit converts the analog input signal.
Converting the positive phase signal and the negative phase signal to output a positive phase signal
The first ΔΣ A / D is obtained by adding the signal and the DC component.
A first analog addition means for outputting to the conversion circuit;
The second ΔΣ type is obtained by adding the phase signal and the DC component.
With the second analog addition means for outputting to the A / D conversion circuit
It is comprised, either of Claims 1-2 characterized by the above-mentioned.
The A / D converter according to claim 1.
るコンデンサと、前記コンデンサからの出力を反転入力
端子の入力とし、直流成分を非反転入力端子の入力とす
る第1の演算増幅器を有する第1の反転増幅回路と、前
記第1反転増幅回路からの出力を反転入力端子の入力と
し、前記直流成分と同一の直流成分を非反転入力端子の
入力する第2の演算増幅器を有する第2の反転増幅回路
とを備え、前記第1および第2の反転増幅回路が同一の
回路構成を有し、前記第1の反転増幅回路からは直流成
分が加算された逆相信号が出力され、前記第2の反転増
幅回路からは直流成分が加算された正相信号が出力され
ることを特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載のA
/D変換装置。 4. The balance circuit inputs an analog input signal.
Capacitor and the output from the capacitor is inverted
The input is to the terminal and the DC component is the input to the non-inverting input terminal.
A first inverting amplifier circuit having a first operational amplifier,
The output from the first inverting amplifier circuit is used as the input of the inverting input terminal.
The same DC component as the DC component of the non-inverting input terminal
Second inverting amplifier circuit having second operational amplifier for input
And the first and second inverting amplifier circuits are the same
Has a circuit configuration, and a DC voltage is generated from the first inverting amplifier circuit.
The reverse phase signal to which the minutes are added is output,
The width circuit outputs a positive-phase signal with added DC component.
A according to any one of claims 1 to 2, characterized in that
/ D converter.
る入力抵抗と帰還抵抗が、同一の抵抗値であることを特
徴とする請求項4記載のA/D変換装置。 5. The first and second inverting amplifier circuits are built-in.
The input resistance and the feedback resistance are the same resistance value.
The A / D conversion device according to claim 4, which is a characteristic.
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