JP4395737B2 - Analog / digital conversion circuit and conversion error measurement circuit - Google Patents
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Description
本発明は、例えばパイプライン型のアナログ/ディジタル変換回路など、複数のステップで一変換動作を行うアナログ/ディジタル変換回路および変換誤差測定回路に関するものである。 The present invention relates to an analog / digital conversion circuit and a conversion error measurement circuit that perform one conversion operation in a plurality of steps, such as a pipeline type analog / digital conversion circuit.
図5は、一般的なパイプライン型のアナログ/ディジタル変換回路の構成例を示す図である。
なお、以降の説明では、次のように語句を省略して表記することがある。
アナログ/ディジタル変換・・・・・A/D変換;
ディジタル/アナログ変換・・・・・D/A変換;
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a general pipeline type analog / digital conversion circuit.
In the following description, words may be abbreviated as follows.
Analog / digital conversion: A / D conversion;
Digital / analog conversion: D / A conversion;
このパイプライン型A/D変換回路は、縦続に接続された複数段のA/D変換ユニットU1,…,U2,U3を有している。
最終段より手前のA/D変換ユニットU1,…,U2は、それぞれ、前段のA/D変換ユニットから入力される残差信号(初段のユニットU1については入力信号Vin)に対しA/D変換を行うA/D変換回路1と、このA/D変換回路1の変換結果にD/A変換を行うD/A変換回路2と、入力の残差信号(もしくは入力信号Vin)からD/A変換回路2の変換結果を減算する減算回路3と、減算回路3の減算結果を増幅し、残差信号として次段のA/D変換ユニットに出力する増幅回路4とを含んでいる。
This pipeline type A / D conversion circuit has a plurality of stages of A / D conversion units U1,..., U2, U3 connected in cascade.
A / D conversion units U1,..., U2 before the last stage respectively perform A / D conversion on the residual signal (input signal Vin for the first stage unit U1) input from the preceding A / D conversion unit. A /
上記の構成によると、各ユニットのA/D変換回路1において得られるディジタルの変換結果D1,…,D2,D3は、初段のA/D変換ユニットU1で得られるものが最も粗く、後段に向かうにつれて段階的に微細になる。すなわち、入力信号Vinの微細なA/D変換結果は、上位ビット側から下位ビット側へ複数のステップに分けてA/D変換を実行することにより得られる。
According to the above configuration, the digital conversion results D1,..., D2 and D3 obtained in the A /
このように複数のステップで一変換動作を行うA/D変換回路では、入力信号に対する出力信号の直線性誤差を低減させることが、変換精度を向上させる上での課題となっている。直線性誤差は、主として各ステップの粗いA/D変換結果をアナログ信号に戻す部分の誤差に起因しており、その主な内訳として、D/A変換回路の直線性誤差やフルスケール誤差、誤差増幅回路のゲイン誤差などを挙げることができる。 Thus, in an A / D conversion circuit that performs one conversion operation in a plurality of steps, reducing the linearity error of the output signal with respect to the input signal is an issue in improving the conversion accuracy. The linearity error is mainly caused by the error of the part that returns the coarse A / D conversion result of each step to the analog signal. The main breakdown is the linearity error, full-scale error, error of the D / A conversion circuit. A gain error of the amplifier circuit can be cited.
非特許文献1などでは、複数通りの固定値を各ステップのD/A変換回路(例えば図5におけるD/A変換回路2)に入力し、これに応じて誤差増幅回路(例えば図5における増幅回路4)から出力される残差信号のA/D変換結果を適宜演算して、直線性誤差を測定する方法が提案されている。
しかしながら、実在のシステムでは、回路ノイズやシステムのバックグラウンドノイズによって、残差信号の値に揺らぎが混入するため、上記提案の方法によりこれを演算処理しても正しい直線性誤差の測定値が得られないという問題がある。 However, in an actual system, fluctuations in the residual signal value are mixed due to circuit noise and system background noise, so that even if this is processed by the proposed method, a correct linearity error measurement value can be obtained. There is a problem that can not be.
混入する揺らぎがホワイトノイズであれば、多数回の測定結果を平均することにより、いくらでも真の誤差に近い測定値を得ることができるが、実際には、例えば1/fのスペクトルをもつフリッカノイズや、システムクロックにやや同期した、完全にランダムではない揺らぎも含まれるため、何回平均しても真の誤差に収束しないという問題がある。特に、ディープサブミクロンCMOSプロセスを用いて設計されるA/D変換回路では、1/fスペクトルを持つフリッカノイズの影響や、搭載されるシステムの大規模化に伴い無視できなくなるディジタルノイズの低周波成分や、搭載されるチップの大型化に伴い無視できなくなるチップ表面温度揺らぎに起因した1/f2スペクトルを持つランダムウォークノイズによって、誤差測定値の精度が低下するという課題があった。 If the fluctuation to be mixed is white noise, a measurement value close to the true error can be obtained by averaging a large number of measurement results, but actually, for example, flicker noise having a spectrum of 1 / f. In addition, fluctuations that are slightly synchronized with the system clock and are not completely random are also included, so there is a problem that the average error does not converge to the true error. In particular, in an A / D conversion circuit designed using a deep submicron CMOS process, the influence of flicker noise having a 1 / f spectrum and the low frequency of digital noise that cannot be ignored as the installed system becomes larger in scale There has been a problem that the accuracy of error measurement values is reduced due to random walk noise having a 1 / f 2 spectrum due to fluctuations in the component surface and chip surface temperature that cannot be ignored with the increase in size of the mounted chip.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低周波のノイズによる影響を低減し測定精度を向上できるA/D変換回路の変換誤差測定回路を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、低周波のノイズによる影響を低減して精度よく測定した変換誤差を用いて、A/D変換の精度を向上させることができるA/D変換回路を提供することにある。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a conversion error measurement circuit of an A / D conversion circuit that can reduce the influence of low-frequency noise and improve measurement accuracy.
Another object of the present invention is to provide an A / D conversion circuit capable of improving the accuracy of A / D conversion using a conversion error measured with high accuracy while reducing the influence of low frequency noise. There is.
本発明の第1の発明は、アナログ/ディジタル変換回路の変換誤差測定回路である。
上記アナログ/ディジタル変換回路は、粗いディジタル値から微細なディジタル値を段階的に取得する複数段のアナログ/ディジタル変換ユニットを有しており、その最終段より手前のアナログ/ディジタル変換ユニットには、当該ユニットで取得した上記ディジタル値をアナログ信号へ変換するディジタル/アナログ変換回路と、当該変換結果のアナログ信号を当該ユニットへの入力信号から差し引いて得られる信号に応じた残差信号を生成して次段に入力する残差信号生成回路とが含まれる。
上記変換誤差測定回路は、上記複数段のうち、最終段より手前の少なくとも1つのアナログ/ディジタル変換ユニットに含まれる上記ディジタル/アナログ変換回路に対して、2つの値のディジタル信号を、上記残差信号の検出誤差となり得るノイズ成分より短い周期で交互に入力するディジタル信号入力回路と、上記ディジタル信号入力回路の2つのディジタル信号に対応する上記残差信号生成回路の2つの残差信号の差を検出する第1の差分検出回路と、上記2つのディジタル信号に対応する上記2つの残差信号の差分が持つべき理想値と上記第1の差分検出回路の検出結果との差を検出する第2の差分検出回路と、上記第2の差分検出回路の検出結果を平均化する平均化回路とを有する。
The first aspect of the present invention is a conversion error measurement circuit of an analog / digital conversion circuit.
The analog / digital conversion circuit has a plurality of stages of analog / digital conversion units that acquire fine digital values in stages from coarse digital values. The analog / digital conversion units before the final stage include: A digital / analog conversion circuit for converting the digital value acquired by the unit into an analog signal, and generating a residual signal corresponding to the signal obtained by subtracting the analog signal of the conversion result from the input signal to the unit And a residual signal generation circuit to be input to the next stage.
The conversion error measurement circuit outputs a digital signal of two values to the digital / analog conversion circuit included in at least one analog / digital conversion unit before the final stage among the plurality of stages. The difference between the two residual signals of the digital signal input circuit that alternately inputs with a shorter cycle than the noise component that can be a signal detection error and the two residual signal generation circuits corresponding to the two digital signals of the digital signal input circuit. A first difference detecting circuit for detecting, and a second for detecting a difference between an ideal value to be possessed by a difference between the two residual signals corresponding to the two digital signals and a detection result of the first difference detecting circuit. Difference detection circuit and an averaging circuit for averaging the detection results of the second difference detection circuit.
上記第1の発明の作用は次の通りである。
上記複数段のアナログ/ディジタル変換ユニットのうち、最終段より手前の少なくとも1つのアナログ/ディジタル変換ユニットに含まれる上記ディジタル/アナログ変換回路には、上記ディジタル信号入力回路によって、2つの値のディジタル信号が交互に入力される。この2つのディジタル信号を交互に入力する周期は、上記残差信号の検出誤差となり得るノイズ成分より短い周期に設定される。上記第1の差分検出回路では、上記ディジタル信号入力回路の2つのディジタル信号に対応する上記残差信号生成回路の2つの残差信号の差が検出される。上記第2の差分検出回路では、上記2つのディジタル信号に対応する上記2つの残差信号の差分が持つべき理想値と上記第1の差分検出回路の検出結果との差が検出される。そして、上記第2の差分検出回路の検出結果が上記平均化回路により平均化される。
これにより、上記第1の差分検出回路において差分を検出される2つの残差信号には、ほぼ同じ大きさのノイズ成分が重畳することになり、この差分の検出結果においてノイズ成分の大部分が相殺される。その結果、上記平均化回路では、ノイズ成分の影響が低減した変換誤差測定値が得られる。
The operation of the first invention is as follows.
Among the plurality of stages of analog / digital conversion units, the digital / analog conversion circuit included in at least one analog / digital conversion unit before the final stage has a digital signal of two values by the digital signal input circuit. Are input alternately. The cycle in which the two digital signals are alternately input is set to a cycle shorter than a noise component that can be a detection error of the residual signal. The first difference detection circuit detects a difference between the two residual signals of the residual signal generation circuit corresponding to the two digital signals of the digital signal input circuit. The second difference detection circuit detects a difference between an ideal value that the difference between the two residual signals corresponding to the two digital signals should have and a detection result of the first difference detection circuit. Then, the detection result of the second difference detection circuit is averaged by the averaging circuit.
As a result, noise components having substantially the same magnitude are superimposed on the two residual signals whose differences are detected by the first difference detection circuit, and most of the noise components in the detection results of the differences are included. Offset. As a result, the averaging circuit can obtain a conversion error measurement value in which the influence of the noise component is reduced.
本発明の第2の発明は、粗いディジタル値から微細なディジタル値を段階的に取得する複数段のアナログ/ディジタル変換ユニットを有し、最終段より手前のアナログ/ディジタル変換ユニットには、当該ユニットで取得した上記ディジタル値をアナログ信号へ変換するディジタル/アナログ変換回路と、当該変換結果のアナログ信号を当該ユニットへの入力信号から差し引いて得られる信号に応じた残差信号を生成して次段に入力する残差信号生成回路とが含まれる、アナログ/ディジタル変換回路であって、アナログ/ディジタル変換誤差を測定する誤差測定モードにおいて、上記複数段のうち、最終段より手前の少なくとも1つのアナログ/ディジタル変換ユニットに含まれる上記ディジタル/アナログ変換回路に対して、2つの値のディジタル信号を、上記残差信号の検出誤差となり得るノイズ成分より短い周期で交互に入力するディジタル信号入力回路と、上記誤差測定モードにおいて、上記ディジタル信号入力回路の2つのディジタル信号に対応する上記残差信号生成回路の2つの残差信号の差を検出する第1の差分検出回路と、上記誤差測定モードにおいて、上記2つのディジタル信号に対応する上記2つの残差信号の差分が持つべき理想値と上記第1の差分検出回路の検出結果との差を検出する第2の差分検出回路と、上記誤差測定モードにおいて、上記第2の差分検出回路の検出結果を平均化する平均化回路と、アナログ/ディジタル変換を実行する変換モードにおいて、上記平均化回路で得られる平均値に基づいて、上記複数段のアナログ/ディジタル変換ユニットの変換結果を補正する補正回路とを有する
The second invention of the present invention has a plurality of stages of analog / digital conversion units for acquiring fine digital values in stages from coarse digital values, and the analog / digital conversion units before the final stage include the unit. A digital / analog conversion circuit for converting the digital value acquired in
上記第2の発明の作用は次の通りである。
上記誤差測定モードになると、上記複数段のアナログ/ディジタル変換ユニットのうち、最終段より手前の少なくとも1つのアナログ/ディジタル変換ユニットに含まれる上記ディジタル/アナログ変換回路には、上記ディジタル信号入力回路によって、2つの値のディジタル信号が交互に入力される。この2つのディジタル信号を交互に入力する周期は、上記残差信号の検出誤差となり得るノイズ成分より短い周期に設定される。上記第1の差分検出回路では、上記ディジタル信号入力回路の2つのディジタル信号に対応する上記残差信号生成回路の2つの残差信号の差が検出される。上記第2の差分検出回路では、上記2つのディジタル信号に対応する上記2つの残差信号の差分が持つべき理想値と上記第1の差分検出回路の検出結果との差が検出される。そして、上記第2の差分検出回路の検出結果が上記平均化回路により平均化される。
次いで、上記変換モードになると、上記補正回路によって、上記平均化回路で得られる平均値に基づいて、上記複数段のアナログ/ディジタル変換ユニットの変換結果が補正される。
これにより、上記第1の差分検出回路において差分を検出される2つの残差信号には、ほぼ同じ大きさのノイズ成分が重畳することになり、この差分の検出結果においてノイズ成分の大部分が相殺される。その結果、上記平均化回路では、ノイズ成分の影響が低減した変換誤差測定値が得られ、この変換誤差測定値に基づいて、上記複数段のアナログ/ディジタル変換ユニットの変換結果が精度良く補正される。
The operation of the second invention is as follows.
In the error measurement mode, the digital / analog conversion circuit included in at least one analog / digital conversion unit before the final stage among the plurality of stages of analog / digital conversion units is connected by the digital signal input circuit. Two values of digital signals are input alternately. The cycle in which the two digital signals are alternately input is set to a cycle shorter than a noise component that can be a detection error of the residual signal. The first difference detection circuit detects a difference between the two residual signals of the residual signal generation circuit corresponding to the two digital signals of the digital signal input circuit. The second difference detection circuit detects a difference between an ideal value that the difference between the two residual signals corresponding to the two digital signals should have and a detection result of the first difference detection circuit. Then, the detection result of the second difference detection circuit is averaged by the averaging circuit.
Next, when the conversion mode is entered, the conversion results of the analog / digital conversion units of the plurality of stages are corrected by the correction circuit based on the average value obtained by the averaging circuit.
As a result, noise components having substantially the same magnitude are superimposed on the two residual signals whose differences are detected by the first difference detection circuit, and most of the noise components in the detection results of the differences are included. Offset. As a result, in the averaging circuit, a conversion error measurement value in which the influence of the noise component is reduced is obtained, and the conversion result of the plurality of stages of analog / digital conversion units is accurately corrected based on the conversion error measurement value. The
なお、上記第1および第2の発明において、上記ディジタル信号入力回路は、上記アナログ/ディジタル変換ユニットがアナログ/ディジタル変換を実行するサイクル毎に、上記ディジタル/アナログ変換回路へ入力するディジタル信号の切り替えを行っても良い。 In the first and second aspects of the invention, the digital signal input circuit switches the digital signal input to the digital / analog conversion circuit every cycle in which the analog / digital conversion unit executes analog / digital conversion. May be performed.
また、上記第1の差分検出回路は、上記ディジタル信号入力回路の2つのディジタル信号に対応する上記残差信号生成回路の2つの残差信号を後段の上記アナログ/ディジタル変換ユニットにおいてアナログ/ディジタル変換して得られる2つのディジタル信号の差を検出しても良い。 The first difference detection circuit converts the two residual signals of the residual signal generation circuit corresponding to the two digital signals of the digital signal input circuit into an analog / digital conversion unit in the subsequent analog / digital conversion unit. The difference between the two digital signals obtained in this way may be detected.
更に、上記第1および第2の発明は、上記アナログ/ディジタル変換ユニットに一定レベルのアナログ信号を入力するアナログ信号入力回路を有しても良い。これにより、上記第2の差分検出回路において、上記理想値との差が精度良く検出される。 Further, the first and second inventions may include an analog signal input circuit for inputting an analog signal of a certain level to the analog / digital conversion unit. Thereby, the difference from the ideal value is detected with high accuracy in the second difference detection circuit.
また、上記第2の発明は、上記誤差測定モードにおいて、上記ディジタル/アナログ変換回路に入力されるディジタル信号の2つの値のそれぞれ若しくは何れか一方と、当該2つの値のディジタル信号に対応する上記平均化回路の平均値とを関連付けて記憶し、上記変換モードにおいて、当該ディジタル/アナログ変換回路へ入力されるディジタル信号に関連付けられた上記平均値の記憶データを読み出す記憶回路を有しても良く、上記補正回路は、上記記憶回路から読み出される平均値に基づいて上記補正を行っても良い。 In the error measurement mode, the second aspect of the invention relates to each of or one of two values of a digital signal input to the digital / analog conversion circuit and the digital signal having the two values. A storage circuit may be provided which stores the average value of the averaging circuit in association with each other and reads out the storage data of the average value associated with the digital signal input to the digital / analog conversion circuit in the conversion mode. The correction circuit may perform the correction based on an average value read from the storage circuit.
本発明によれば、フリッカノイズ等の低周波のノイズによる影響を低減して、A/D変換の変換誤差を精度よく測定することができる。
また、低周波のノイズによる影響を低減して精度よく測定した変換誤差を用いて変換結果の補正を行うことにより、A/D変換の精度向上を図ることができる。
According to the present invention, the influence of low-frequency noise such as flicker noise can be reduced, and the conversion error of A / D conversion can be accurately measured.
Further, the accuracy of A / D conversion can be improved by correcting the conversion result using the conversion error measured with high accuracy while reducing the influence of low frequency noise.
以下、本発明を3つの実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, three embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係るA/D変換回路の構成の一例を示す図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of an A / D conversion circuit according to the first embodiment of the present invention.
図1に示すA/D変換回路は、A/D変換部10と、ディジタル信号発生回路20と、変換誤差算出回路30と、記憶回路40と、補正回路50とを有する。
A/D変換部10は、A/D変換回路12と、選択回路13と、D/A変換回路11と、減算回路14と、増幅回路15と、A/D変換回路16と、変換結果出力回路17とを有する。
変換誤差算出回路30は、レジスタ31および32と、減算回路33および34と、平均化回路35とを有する。
The A / D conversion circuit illustrated in FIG. 1 includes an A /
The A /
The conversion
なお、ディジタル信号発生回路20および選択回路13は、本発明のディジタル信号入力回路の一実施形態である。
減算回路33は、本発明の第1の差分検出回路の一実施形態である。
減算回路34は、本発明の第2の差分検出回路の一実施形態である。
平均化回路35は、本発明の平均化回路の一実施形態である。
記憶回路40は、本発明の記憶回路の一実施形態である。
The digital
The
The
The averaging
The
まず、これらの構成要素についてそれぞれ説明する。 First, each of these components will be described.
A/D変換部10は、入力信号VinのA/D変換を行い、変換結果のディジタル信号S17を補正回路50に出力する。
A/D変換部10は、粗いディジタル値から微細なディジタル値を段階的に取得する2段のA/D変換ユニットを有しており、初段のA/D変換ユニットは、A/D変換回路12、選択回路13、D/A変換回路11、減算回路14および増幅回路15で構成され、2段目のA/D変換ユニットはA/D変換回路16で構成される。
The A /
The A /
A/D変換回路12は、入力信号VinをA/D変換し、変換結果のディジタル信号S12を出力する。
The A /
選択回路13は、A/D変換回路12から出力されるディジタル信号S12またはディジタル信号発生回路20において発生するディジタル信号S20の何れかを選択し、D/A変換回路11に出力する。
The
図1に示すA/D変換回路は、動作モードとして、A/D変換を実行する変換モードと、A/D変換誤差の測定を行う誤差測定モードとを有している。
選択回路13は、変換モードにおいてディジタル信号S12を選択して出力し、誤差測定モードにおいてディジタル信号S20を選択して出力する。
The A / D conversion circuit shown in FIG. 1 has a conversion mode for executing A / D conversion and an error measurement mode for measuring an A / D conversion error as operation modes.
The
D/A変換回路11は、選択回路13から出力されるディジタル信号にD/A変換を行い、変換結果を減算回路14に出力する。
The D / A conversion circuit 11 performs D / A conversion on the digital signal output from the
減算回路14は、D/A変換回路11で変換されたアナログ信号を入力信号Vinから減算する。
増幅回路15は、減算回路14の減算結果を増幅し、アナログの残差信号S15として次段のA/D変換ユニットであるA/D変換回路16に出力する。
なお、減算回路14および増幅回路15を含む回路は、本発明の残差信号生成回路の一実施形態である。
The subtracting
The
The circuit including the
A/D変換回路16は、前段のA/D変換ユニットから出力されるアナログの残差信号S15のA/D変換を行い、ディジタルの残差信号S16を出力する。
The A /
変換結果出力回路17は、2つのA/D変換ユニットで得られるディジタル信号S12およびS16にエラー訂正等の処理を施して、入力信号VinのA/D変換結果S17を演算し出力する。
The conversion
ディジタル信号発生回路20は、誤差測定モードにおいて、2つの値のディジタル信号S20を交互に発生して、選択回路13に出力する。ただし、信号を交互に発生する周期は、変換誤差算出回路30に入力されるディジタルの残差信号S16が低周波のノイズ(フリッカノイズやディジタルノイズの低周波成分など)によって変動する周期よりも短い周期に設定される。
例えば、A/D変換部10におけるA/D変換の実行がクロック信号AD_CLKに同期しているものとすると、ディジタル信号発生回路20は、上述の低周波ノイズより十分周期が短いクロック信号AD_CLKの1サイクル毎に、ディジタル信号S20の値を切り替える。
In the error measurement mode, the digital
For example, assuming that the execution of A / D conversion in the A /
変換誤差算出回路30は、誤差測定モードにおいて、A/D変換回路16から出力される残差のディジタル信号S16に基づきA/D変換誤差S35を算出し、記憶回路40へ出力する。
The conversion
レジスタ31および32は、ディジタル信号発生回路20で発生する2つの値のディジタル信号S20に対応した2つの値の残差信号S16をそれぞれ保持する。
例えば、ディジタル信号発生回路20において値‘#1’および値‘#2’のディジタル信号S20が交互に発生するものとすると、レジスタ31はディジタル信号S20が値‘#1’を有する場合の残差信号S16を保持し、レジスタ32はディジタル信号S20が値‘#2’を有する場合の残差信号S16を保持する。
The
For example, assuming that the digital signal S20 having the value '# 1' and the value '# 2' is alternately generated in the digital
減算回路33は、レジスタ31および32に保持される2つの残差信号S16の差分S33を検出する。
The
減算回路34は、ディジタル信号発生回路20で発生する2つの値のディジタル信号S20に対応した2つの値の残差信号S16の差分が持つべき理想値Sdと、減算回路33において検出される実際の値S33との差を検出する。
The
平均化回路35は、減算回路34において検出される理想値Sdと実際の値S33との差を平均化し、変換誤差の測定結果S35として出力する。
平均化回路35は、例えば積算回路を有しており、減算回路34から出力されるデータを所定の数だけ積算したものを変換誤差測定結果S35として出力する。
The averaging
The averaging
記憶回路40は、誤差測定モードにおいてD/A変換回路11に入力されるディジタル信号S20の2つの値のそれぞれ若しくは何れか一方と、当該2つの値のディジタル信号S20に対応する変換誤差測定結果S35とを関連付けて記憶する。
例えば、ディジタル信号発生回路20において発生するディジタル信号S20の2つの値のそれぞれ若しくは何れか一方を書き込み用のアドレスとして入力して、このアドレスに変換誤差測定結果S35を書き込む。
In the error measurement mode, the
For example, each or one of two values of the digital signal S20 generated in the digital
また記憶回路40は、変換モードにおいてD/A変換回路11に入力されるディジタル信号S12に基づいて、このディジタル信号S12と関連付けられている変換誤差測定結果の記憶データを読み出し、これを補正回路50に出力する。
例えば、D/A変換回路11に入力されるA/D変換回路12のディジタル信号S12を読み出し用のアドレスとして入力して、このアドレスに記憶される変換誤差測定結果を読み出す。
Further, the
For example, the digital signal S12 of the A /
補正回路50は、変換モードにおいて、記憶回路40から読み出される変換誤差測定結果S40に基づいて、A/D変換部10の変換結果S17を補正する。変換誤差測定結果S40は、理想値からのズレを示す値であるため、例えばこれをA/D変換部10の変換結果S17に加算もしくは減算することにより、理想値からのズレが補正された変換結果DATを得ることができる。
The
ここで、上述した構成を有する図1に示すA/D変換回路の動作を説明する。 Here, the operation of the A / D conversion circuit shown in FIG. 1 having the above-described configuration will be described.
誤差測定モードにおいて、D/A変換回路11には、ディジタル信号発生回路20で発生するディジタル信号S20が入力される。
また、ディジタル信号S20は、フリッカノイズ等の低周波ノイズに比べて短い周期、例えばクロック信号AD_CLKの1サイクルごとに、所定の2つの値に交互に設定される。このとき、入力信号Vinが一定の値に固定されているものとすると、A/D変換回路16から出力されるディジタルの残差信号S16は、図2に示すように2つの値を持つ。
In the error measurement mode, the digital signal S20 generated by the digital
Further, the digital signal S20 is alternately set to two predetermined values every cycle shorter than the low frequency noise such as flicker noise, for example, every cycle of the clock signal AD_CLK. At this time, if the input signal Vin is fixed to a constant value, the digital residual signal S16 output from the A /
図2は、残差信号S16と入力信号Vinとの関係の一例を示す図であり、横軸は入力信号Vinを、縦軸は残差信号S16を示す。
図2に示すグラフおいて細い線の部分は、D/A変換回路11に任意の値を入力した場合における残差信号S16の変化を示しており、このうち太い線の部分は、A/D変換の実動作時(すなわち変換モード時)に残差信号S16がとり得る範囲を示している。
入力信号Vinを一定にしてD/A変換回路11の入力信号を2つの値に設定すると、図2に示すように、この2つの値に応じた差分を有する2つの値の残差信号S16が得られる。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the relationship between the residual signal S16 and the input signal Vin. The horizontal axis indicates the input signal Vin, and the vertical axis indicates the residual signal S16.
In the graph shown in FIG. 2, the thin line portion indicates the change in the residual signal S16 when an arbitrary value is input to the D / A conversion circuit 11, and the thick line portion indicates the A / D. The range that the residual signal S16 can take in the actual conversion operation (that is, in the conversion mode) is shown.
When the input signal Vin is made constant and the input signal of the D / A conversion circuit 11 is set to two values, as shown in FIG. 2, a two-value residual signal S16 having a difference corresponding to the two values is obtained. can get.
この2つの値の残差信号S16は、それぞれレジスタ31および32に保持された後、減算回路33において両者の差分S33を検出される。更に差分S33は、減算回路34において理想値Sdからの誤差S34を検出される。そして、検出された誤差S34を平均化回路35において平均化することにより、A/D変換誤差の測定結果S35が得られる。
記憶回路40には、上述のようにして得られた変換誤差測定結果S35と、これに対応するディジタル信号S20の値とが、互いに関連付けられて記憶される。例えば図1に示すように、ディジタル信号S20の2つの値が交互に書き込み用アドレスとして記憶回路40に入力され、このアドレスに変換誤差測定結果S35が書き込まれる。
The residual signal S16 of these two values is held in the
In the
誤差測定モードでは、ディジタル信号発生回路20によって、例えば変換モード時にA/D変換回路12からD/A変換回路11に入力され得る全ての値のディジタル信号S20がD/A変換回路11に入力される。そして、この各ディジタル値に対応する変換誤差測定結果S35が記憶回路40に書き込まれる。
In the error measurement mode, the digital
次に、動作モードが変換モードに設定されると、選択回路13によってA/D変換回路12の変換結果S12が選択されてD/A変換回路11に入力される。これにより、A/D変換部10において入力信号VinのA/D変換が実行される。
すなわち、1段目のA/D変換ユニットでは、A/D変換回路12によって入力信号VinのA/D変換が実行されて、ディジタル信号S12が得られる。また、このディジタル信号S12がD/A変換回路11によってアナログ信号に戻され、該アナログ信号が減算回路14によって入力信号Vinから減算され、更に、この減算結果が増幅回路15によって所定のゲインで増幅されることにより、残差信号S15が得られる。2段目のA/D変換ユニットでは、1段目から出力される残差信号S15にA/D変換が行われ、ディジタル信号S16が得られる。このようにして、2段のA/D変換ユニットにより得られるディジタル信号S12およびS16が変換結果出力回路17によって処理されることにより、入力信号VinのA/D変換結果S17が得られる。
Next, when the operation mode is set to the conversion mode, the
That is, in the A / D conversion unit at the first stage, the A /
一方、記憶回路40には、D/A変換回路11に入力されるA/D変換回路12の変換結果S12が例えば読み出し用アドレスとして入力され、このアドレスに記憶された変換誤差測定結果S40が記憶回路40から読み出される。すなわち、D/A変換回路11に入力されるデータの値に対応する変換誤差の測定結果が、記憶回路40から読み出される。
読み出された変換誤差の測定結果S40は、A/D変換部10の変換結果S17とともに補正回路50に入力される。補正回路50では、この変換誤差測定結果S40に基づいてA/D変換部10の変換結果S17が補正され、これにより、理想値からのズレが補正された変換結果DATが得られる。
On the other hand, the
The read conversion error measurement result S40 is input to the
次に、図1に示すA/D変換回路において低周波ノイズの影響が低減される理由を説明する。 Next, the reason why the influence of low frequency noise is reduced in the A / D conversion circuit shown in FIG.
ディジタル信号発生回路20によって切り替えられる2つの値に対応した残差信号S16の2つの検出値をそれぞれ‘D1’および‘D2’と表すと、両者は次式のような関係を有する。
When the two detected values of the residual signal S16 corresponding to the two values switched by the digital
[数1]
D2 = D1 + Did + Derr … (1)
[Equation 1]
D2 = D1 + Did + Derr (1)
ここで‘Did’は、理想の残差ステップ値を表す。また‘Derr’は、回路の特性に起因する残差ステップ値の誤差、すなわち測定の対象となる変換誤差を表す。
このような回路特有の変換誤差を持つ場合において、外来のノイズ成分n(t)が残差信号S16の検出値D1,D2に重畳する場合を考える。ノイズ成分が重畳した検出値D1A,D2Aは、次式のように表される。
Here, “Did” represents an ideal residual step value. 'Derr' represents an error in the residual step value caused by the circuit characteristics, that is, a conversion error to be measured.
Consider a case where an external noise component n (t) is superimposed on the detection values D1 and D2 of the residual signal S16 when such a circuit-specific conversion error is present. The detection values D1A and D2A on which the noise component is superimposed are expressed as follows.
[数2]
D1A = D1 + n(t1) … (2)
D2A = D2 + n(t1+tper) … (3)
[Equation 2]
D1A = D1 + n (t1) (2)
D2A = D2 + n (t1 + tper) (3)
ここで‘t1’は、検出値D1をサンプリングした時刻を表す。また‘tper’は、ディジタル信号発生回路20においてディジタル信号S20の値を切り替える周期を表す。
1サンプル分の変換誤差測定結果は、減算回路33において検出値D1AおよびD2Aの差分S33を求め、更にこの差分S33と残差ステップ理想値Did(=Sd)との差分を検出することにより得られる。これを複数のサンプルに渡って平均化したものが、変換誤差測定結果S35になる。平均処理前の1サンプル分の変換誤差測定結果Errは、次式のように表される。
Here, 't1' represents the time when the detection value D1 was sampled. 'Tper' represents a cycle for switching the value of the digital signal S20 in the digital
The conversion error measurement result for one sample is obtained by obtaining the difference S33 between the detection values D1A and D2A in the
[数3]
Err = D2A − D1A − Did
= Derr + n(t1+tper)−n(t1) … (4)
[Equation 3]
Err = D2A-D1A-Did
= Derr + n (t1 + tper) -n (t1) (4)
先に述べたように、ディジタル信号S20の値の切り替え周期tperは、ノイズ成分の変動周期に比べて十分短く設定されているため、次式に示すように、時間間隔‘tper’だけ離れたノイズ成分‘n(t1+tper)’および‘n(t1)’はほとんど等しくなる。 As described above, since the switching period tper of the value of the digital signal S20 is set to be sufficiently shorter than the fluctuation period of the noise component, as shown in the following equation, the noise separated by the time interval 'tper' The components 'n (t1 + tper)' and 'n (t1)' are almost equal.
[数4]
n(t1+tper) ≒ n(t1)
n(t1+tper)−n(t1) ≒ 0 … (5)
[Equation 4]
n (t1 + tper) ≒ n (t1)
n (t1 + tper) −n (t1) ≈0 (5)
したがって、式(4)に示す1サンプル分の変換誤差測定結果Errは、ノイズ成分にほとんど影響されなくなる。これは、残差信号S16の検出値D1,D2の差分を求めることによって、低周波のノイズに対するフィルタ効果が得られることを意味する。 Therefore, the conversion error measurement result Err for one sample shown in Expression (4) is hardly influenced by the noise component. This means that a filter effect for low-frequency noise can be obtained by obtaining the difference between the detection values D1 and D2 of the residual signal S16.
以上説明したように、本実施形態によれば、ディジタル信号発生回路20において、例えばA/D変換のクロックサイクル毎といった比較的速いサイクルでディジタル信号S20の2つの値が切り替えられ、この2つの値にそれぞれ対応してA/D変換回路16から出力されるディジタル変換後の残差信号S16の差分S33が、減算回路33において検出される。更に、この差分S33と理想値Sdとの誤差が減算回路34において検出され、この検出結果が平均化回路35において平均化されることにより、A/D変換誤差の測定結果S35が得られる。
これにより、残差信号S16の差分S33において、ディジタル信号発生回路20の切り替えサイクルよりもゆっくり変化するノイズ成分を相殺することができるため、そのノイズによる変動を大幅に低減することができる。その結果、差分S33に基づいて得られる変換誤差の測定結果S35もノイズに影響され難くなるため、A/D変換誤差の測定精度を大幅に向上することができる。また、A/D変換誤差の測定精度が向上することにより、これを用いた補正回路50による補正精度も向上するため、全体のA/D変換精度の向上を図ることができる。
As described above, according to the present embodiment, in the digital
Thereby, in the difference S33 of the residual signal S16, a noise component that changes more slowly than the switching cycle of the digital
<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
図3は、本発明の第2の実施形態に係るA/D変換回路の構成の一例を示す図である。
図3に示すA/D変換回路は、図1に示すA/D変換回路と同一の構成を有するとともに、A/D変換部10に入力信号Vinを入力する部分に、本発明のアナログ信号入力回路の一実施形態であるアナログ信号入力回路60が挿入されている。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration of an A / D conversion circuit according to the second embodiment of the present invention.
The A / D conversion circuit shown in FIG. 3 has the same configuration as that of the A / D conversion circuit shown in FIG. 1, and the analog signal input of the present invention is input to the portion where the input signal Vin is input to the A /
アナログ信号入力回路60は、誤差測定モードにおいて、A/D変換部10に一定レベルのアナログ信号を入力する回路であり、例えば図3に示すように、スイッチ回路61とアナログ信号源62とを有する。
スイッチ回路61は、誤差測定モードにおいて、アナログ信号源62が発生するアナログ信号をA/D変換部10に入力し、変換モードにおいて、外部より供給される入力信号VinをA/D変換部10に入力する。
アナログ信号源62は、例えば一定レベルの電圧を発生し、スイッチ回路61に出力する。
The analog
The switch circuit 61 inputs an analog signal generated by the analog signal source 62 to the A /
The analog signal source 62 generates, for example, a constant level voltage and outputs it to the switch circuit 61.
上述した構成によれば、誤差測定モードにおいてA/D変換部10の入力信号レベルを一定に保つことができるため、変換誤差の測定精度を向上させることができる。また、アナログ信号入力回路60をA/D変換部10と同一の半導体チップ上に形成することにより、外来ノイズの影響を受け難くすることができるため、変換誤差の測定精度を更に向上させることができる。
According to the configuration described above, since the input signal level of the A /
<第3の実施形態>
次に、本発明の第3の実施形態について述べる。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
図4は、本発明の第3の実施形態に係るA/D変換回路の構成の一例を示す図である。
図4に示すA/D変換回路は、A/D変換部10Bと、ディジタル信号発生回路20−1および20−2と、変換誤差算出回路30−1および30−2と、記憶回路40−1および40−2と、補正回路50Bと、アナログ信号入力回路60−1および60−2とを有する。
A/D変換部10Bは、A/D変換回路12−1および12−2と、選択回路13−1および13−2と、D/A変換回路11−1および11−2と、減算回路14−1および14−2と、増幅回路15−1および15−2と、A/D変換回路16と、変換結果出力回路17Bとを有する。
変換誤差算出回路30−1は、レジスタ31−1および32−1と、減算回路33−1および34−1と、平均化回路35−1とを有する。
変換誤差算出回路30−2は、レジスタ31−2および32−2と、減算回路33−2および34−2と、平均化回路35−2とを有する。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a configuration of an A / D conversion circuit according to the third embodiment of the present invention.
The A / D conversion circuit shown in FIG. 4 includes an A / D conversion unit 10B, digital signal generation circuits 20-1 and 20-2, conversion error calculation circuits 30-1 and 30-2, and a storage circuit 40-1. 40-2, a
The A / D conversion unit 10B includes A / D conversion circuits 12-1 and 12-2, selection circuits 13-1 and 13-2, D / A conversion circuits 11-1 and 11-2, and a
The conversion error calculation circuit 30-1 includes registers 31-1 and 32-1, subtraction circuits 33-1 and 34-1 and an averaging circuit 35-1.
The conversion error calculation circuit 30-2 includes registers 31-2 and 32-2, subtraction circuits 33-2 and 34-2, and an averaging circuit 35-2.
まず、これらの構成要素についてそれぞれ説明する。 First, each of these components will be described.
A/D変換部10Bは、入力信号VinのA/D変換を行い、変換結果のディジタル信号S17Bを補正回路50Bに出力する。
A/D変換部10Bは、粗いディジタル値から微細なディジタル値を段階的に取得する3段のA/D変換ユニットを有している。
1段目(初段)のA/D変換ユニットは、A/D変換回路12−1、選択回路13−1、D/A変換回路11−1、減算回路14−1および増幅回路15−1で構成される。
2段目のA/D変換ユニットは、A/D変換回路12−2、選択回路13−2、D/A変換回路11−2、減算回路14−2および増幅回路15−2で構成される。
3段目(終段)のA/D変換ユニットは、A/D変換回路16で構成される。
The A / D conversion unit 10B performs A / D conversion of the input signal Vin and outputs a digital signal S17B as a conversion result to the
The A / D conversion unit 10B has a three-stage A / D conversion unit that acquires a fine digital value stepwise from a coarse digital value.
The first-stage (first-stage) A / D conversion unit includes an A / D conversion circuit 12-1, a selection circuit 13-1, a D / A conversion circuit 11-1, a subtraction circuit 14-1, and an amplification circuit 15-1. Composed.
The second stage A / D conversion unit includes an A / D conversion circuit 12-2, a selection circuit 13-2, a D / A conversion circuit 11-2, a subtraction circuit 14-2, and an amplification circuit 15-2. .
The third-stage (final stage) A / D conversion unit includes an A /
これら3つのA/D変換ユニットのうち、1段目と2段目のA/D変換ユニットは、先に述べたA/D変換部10の初段のユニットと同様な構成を有しており、これと同様に動作する。
すなわち、図4におけるA/D変換回路12−n(nは1または2の整数を示す。以下同じ。)、選択回路13−n、D/A変換回路11−n、減算回路14−nおよび増幅回路15−nは、それぞれ、図1におけるA/D変換回路12、選択回路13、D/A変換回路11、減算回路14および増幅回路15に対応している。
また、動作について述べると、1段目と2段目のA/D変換ユニットは、何れも、ユニットへの入力信号にA/D変換を行い、その変換結果を補正回路50Bに出力するとともに、該変換結果をD/A変換してアナログ信号に戻し、これをユニットへの入力信号から減算し、更に減算結果を所定のゲインで増幅して次段に出力する。この動作は、図1におけるA/D変換部10の初段ユニットと同じである。
Of these three A / D conversion units, the first and second A / D conversion units have the same configuration as the first stage unit of the A /
That is, the A / D conversion circuit 12-n (n represents an integer of 1 or 2; the same applies hereinafter), the selection circuit 13-n, the D / A conversion circuit 11-n, the subtraction circuit 14-n, and FIG. The amplifier circuit 15-n corresponds to the A /
As for the operation, both the first-stage and second-stage A / D conversion units perform A / D conversion on the input signal to the unit and output the conversion result to the
3段目のA/D変換ユニットであるA/D変換回路16は、2段目のA/D変換ユニットから出力される残差信号をA/D変換し、これにより得られたディジタル信号S16を変換結果出力回路17Bに出力する。
The A /
変換結果出力回路17Bは、1段目および2段目のA/D変換ユニットで得られるディジタル信号S12−1およびS12−2と、3段目のA/D変換ユニットで得られるディジタル信号S16とを入力し、これらにエラー訂正等の処理を施して、入力信号VinのA/D変換結果S17Bを演算し出力する。 The conversion result output circuit 17B includes digital signals S12-1 and S12-2 obtained by the first and second A / D conversion units, and a digital signal S16 obtained by the third A / D conversion unit. Are subjected to processing such as error correction, and the A / D conversion result S17B of the input signal Vin is calculated and output.
ディジタル信号発生回路20−nは、誤差測定モードにおいて、2つの値のディジタル信号S20−nを交互に発生し、これを選択回路13−nに出力する。ただし、信号値の切り替え周期は、ノイズ成分の変動周期に比べて小さく設定される。
ディジタル信号発生回路20−nの動作は、先に述べたディジタル信号発生回路20と同じである。
In the error measurement mode, the digital signal generation circuit 20-n alternately generates two-value digital signals S20-n and outputs them to the selection circuit 13-n. However, the signal value switching cycle is set smaller than the noise component fluctuation cycle.
The operation of the digital signal generation circuit 20-n is the same as that of the digital
変換誤差算出回路30−nは、(n+1)段目のA/D変換ユニットにおける残差信号のA/D変換変換結果に基づいて変換誤差S35−nを算出し、記憶回路40−nへ出力する。
すなわち、変換誤差算出回路30−1は、A/D変換回路12−2の変換結果であるディジタルの残差信号S12−2に基づいて変換誤差S35−1を算出する。変換誤差算出回路30−2は、A/D変換回路16の変換結果であるディジタルの残差信号S16に基づいて変換誤差S35−2を算出する。
The conversion error calculation circuit 30-n calculates a conversion error S35-n based on the A / D conversion result of the residual signal in the (n + 1) -th A / D conversion unit, and outputs it to the storage circuit 40-n. To do.
That is, the conversion error calculation circuit 30-1 calculates the conversion error S35-1 based on the digital residual signal S12-2 that is the conversion result of the A / D conversion circuit 12-2. The conversion error calculation circuit 30-2 calculates a conversion error S35-2 based on the digital residual signal S16 that is the conversion result of the A /
変換誤差算出回路30−nは、先に述べた変換誤差算出回路30と同様な構成を有しており、これと同様に動作する。
すなわち、レジスタ31−nおよび32−n、減算回路33−nおよび34−n、平均化回路35−nは、それぞれ、図1におけるレジスタ31および32、減算回路33および34、平均化回路35に対応している。
また、動作について述べると、変換誤差算出回路30−nは、ディジタル信号発生回路20−nによって交互に設定される2つの信号値に対応した2つの残差信号値の差分を検出し、更にこれと理想値との差分を検出し、当該検出した理想値との差分を平均化することにより、A/D変換誤差の測定結果を算出する。この動作は、図1における変換誤差算出回路30と同じである。
The conversion error calculation circuit 30-n has the same configuration as the conversion
That is, the registers 31-n and 32-n, the subtraction circuits 33-n and 34-n, and the averaging circuit 35-n are replaced with the
In terms of operation, the conversion error calculation circuit 30-n detects a difference between two residual signal values corresponding to two signal values alternately set by the digital signal generation circuit 20-n. The difference between the detected value and the ideal value is detected, and the difference from the detected ideal value is averaged to calculate the measurement result of the A / D conversion error. This operation is the same as that of the conversion
記憶回路40−nは、誤差測定モードにおいてD/A変換回路11−nに入力されるディジタル信号S20−nの2つの値のそれぞれ若しくは何れか一方と、当該2つの値のディジタル信号S20−nに対応する変換誤差測定結果S35−nとを関連付けて記憶する。
また記憶回路40−nは、変換モードにおいてD/A変換回路11−nに入力されるディジタル信号S12−nに基づいて、このディジタル信号S12−nに関連付けられている変換誤差測定結果の記憶データを読み出し、これを補正回路50Bに出力する。
記憶回路40−nの動作は、先に述べた記憶回路40と同じである。
In the error measurement mode, the memory circuit 40-n includes each or one of the two values of the digital signal S20-n input to the D / A conversion circuit 11-n and the digital signal S20-n having the two values. Is stored in association with the conversion error measurement result S35-n corresponding to.
Further, the storage circuit 40-n stores stored data of conversion error measurement results associated with the digital signal S12-n based on the digital signal S12-n input to the D / A conversion circuit 11-n in the conversion mode. Is output to the
The operation of the memory circuit 40-n is the same as that of the
補正回路50Bは、変換モードにおいて、記憶回路40−1および40−2から読み出される変換誤差測定結果S40−1および40−2に基づいて、A/D変換部10Bの変換結果S17Bを補正する。変換誤差測定結果S40−1および40−2は、何れも理想値からのズレを示す値であるため、例えばこれらをA/D変換部10Bの変換結果S17Bに加算もしくは減算することにより、理想値からのズレが補正された変換結果DATを得ることができる。
The
アナログ信号入力回路60−nは、誤差測定モードにおいて、A/D変換部10Bのn段目のA/D変換ユニットに一定レベルのアナログ信号を入力するための回路であり、例えば図4に示すように、スイッチ回路61−nとアナログ信号源62−nとを有する。
スイッチ回路61−nは、誤差測定モードにおいて、アナログ信号源62−nが発生するアナログ信号をA/D変換部10Bのn段目ユニットに入力し、変換モードにおいて、n段目ユニットへの入力信号(1段目ユニット:入力信号Vin、2段目ユニット:1段目ユニットの残差信号)を入力する。
アナログ信号源62−nは、例えば一定レベルの電圧を発生し、スイッチ回路61−nに出力する。
The analog signal input circuit 60-n is a circuit for inputting an analog signal of a certain level to the n-th A / D conversion unit of the A / D conversion unit 10B in the error measurement mode, for example, as shown in FIG. As described above, the switch circuit 61-n and the analog signal source 62-n are included.
The switch circuit 61-n inputs an analog signal generated by the analog signal source 62-n to the n-th unit of the A / D converter 10B in the error measurement mode, and inputs to the n-th unit in the conversion mode. A signal (first stage unit: input signal Vin, second stage unit: residual signal of the first stage unit) is input.
The analog signal source 62-n generates, for example, a constant level voltage and outputs it to the switch circuit 61-n.
上述した構成を有する図4に示すA/D変換回路によると、誤差測定モードにおいて、A/D変換回路の1段目および2段目のA/D変換ユニットには、それぞれ、一定レベルのアナログ信号が入力されるとともに、各ユニットの内部のD/A変換回路11−nには、ノイズより短い周期で交互に値が切り替えられるディジタル信号S20−nが入力される。
これにより、既に述べた図1に示すA/D変換回路と同様の動作によって、ノイズの影響が低減された精度の高いn段目A/D変換ユニットのA/D変換誤差測定結果S35−nが算出され、記憶回路40−nに記憶される。
次いで、動作モードが変換モードに設定されると、1段目のA/D変換ユニットには入力信号Vinが入力されるとともに、2段目のA/D変換ユニットには1段目からの残差信号が入力される。また、各ユニットのD/A変換回路11−nには、対応するA/D変換回路12−nの変換結果が入力される。これにより、A/D変換部10Bにおいて入力信号VinのA/D変換が実行される。
このとき、記憶回路40−nには、D/A変換回路11−nに入力されるA/D変換回路12−nの変換結果S12−nが例えば読み出し用アドレスとして入力され、これに応じた変換誤差測定結果S40−nが読み出される。
読み出された変換誤差の測定結果S40−1およびS40−2は、A/D変換部10Bの変換結果S17Bとともに補正回路50Bに入力される。補正回路50Bでは、この変換誤差測定結果S40−1およびS40−2に基づいて、A/D変換部10Bの変換結果S17Bが補正され、これにより、理想値からのズレが補正された精度の高い変換結果DATが得られる。
According to the A / D conversion circuit shown in FIG. 4 having the above-described configuration, in the error measurement mode, each of the first and second A / D conversion units of the A / D conversion circuit has a certain level of analog. A signal is input, and a digital signal S20-n whose value is alternately switched in a cycle shorter than noise is input to the D / A conversion circuit 11-n in each unit.
Accordingly, the A / D conversion error measurement result S35-n of the n-th stage A / D conversion unit with high accuracy in which the influence of noise is reduced by the same operation as the A / D conversion circuit shown in FIG. Is calculated and stored in the storage circuit 40-n.
Next, when the operation mode is set to the conversion mode, the input signal Vin is input to the first-stage A / D conversion unit, and the remaining signal from the first stage is input to the second-stage A / D conversion unit. The difference signal is input. Also, the conversion result of the corresponding A / D conversion circuit 12-n is input to the D / A conversion circuit 11-n of each unit. Thereby, A / D conversion of the input signal Vin is performed in the A / D conversion unit 10B.
At this time, the conversion result S12-n of the A / D conversion circuit 12-n input to the D / A conversion circuit 11-n is input to the memory circuit 40-n as, for example, a read address, and the memory circuit 40-n responds accordingly. Conversion error measurement result S40-n is read out.
The read conversion error measurement results S40-1 and S40-2 are input to the
このように、A/D変換ユニットが3段の場合においても、1段目および2段目のそれぞれのユニットにおけるA/D変換誤差を精度良く測定することが可能である。また、この測定結果を用いて全体のA/D変換結果S17Bを補正することにより、A/D変換の精度を高めることが可能である。 Thus, even when the A / D conversion unit has three stages, it is possible to accurately measure the A / D conversion error in each of the first and second stage units. Moreover, it is possible to improve the accuracy of A / D conversion by correcting the entire A / D conversion result S17B using this measurement result.
以上、本発明の幾つかの実施形態について述べたが、本発明はこれらの形態のみに限定されるものではなく、種々のバリエーションを含む。
例えば、補正回路50、50Bにおいて、A/D変換誤差の測定結果をそのまま出力する動作モードを設けることにより、良品と不良品との判別にこの測定結果を利用できるようにしても良い。あるいは、補正前のA/D変換結果S17、S17Bを直接出力する動作モードを設けても良い。これらの回路は、通常の論理演算によって容易に実現可能である。
As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, this invention is not limited only to these forms, Various modifications are included.
For example, in the
また、上述の実施形態では、A/D変換ユニットが2段の場合と3段の場合についてそれぞれ説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、A/D変換ユニットが4段以上の場合でも、上述と同様な構成により、各ユニットのA/D変換誤差を精度良く測定することが可能であり、この測定結果を補正に用いて精度の高いA/D変換結果を得ることが可能である。 In the above-described embodiment, the case where the A / D conversion unit has two stages and the case where the A / D conversion unit has three stages has been described. That is, even when there are four or more A / D conversion units, it is possible to measure the A / D conversion error of each unit with high accuracy by using the same configuration as described above. High A / D conversion results can be obtained.
10,10B…A/D変換部、12,12−1,12−2,16…A/D変換回路、13,13−1,13−2…選択回路、11,11−1,11−2…D/A変換回路、14,14−1,14−2…減算回路、15,15−1,15−2…増幅回路、17,17B…変換結果出力回路、20,20−1,20−2…ディジタル信号発生回路、30,30−1,30−2…変換誤差算出回路、31,31−1,31−2,32,32−1,32−2…レジスタ、33,33−1,33−2,34,34−1,34−2…減算回路、35,35−1,35−2…平均化回路、40,40−1,40−2…記憶回路、50,50B…補正回路、60,60−1,60−2…アナログ信号入力回路
DESCRIPTION OF
Claims (9)
上記複数段のうち、最終段より手前の少なくとも1つのアナログ/ディジタル変換ユニットに含まれる上記ディジタル/アナログ変換回路に対して、2つの値のディジタル信号を、上記残差信号の検出誤差となり得るノイズ成分より短い周期で交互に入力するディジタル信号入力回路と、
上記ディジタル信号入力回路の2つのディジタル信号に対応する上記残差信号生成回路の2つの残差信号の差を検出する第1の差分検出回路と、
上記2つのディジタル信号に対応する上記2つの残差信号の差分が持つべき理想値と上記第1の差分検出回路の検出結果との差を検出する第2の差分検出回路と、
上記第2の差分検出回路の検出結果を平均化する平均化回路と、
を有する変換誤差測定回路。 It has a multi-stage analog / digital conversion unit that acquires fine digital values in steps from coarse digital values. The analog / digital conversion unit in front of the last stage has the above digital values acquired by the unit as an analog signal. A digital / analog conversion circuit that converts the analog signal of the conversion result to a signal obtained by subtracting an analog signal of the conversion result from the input signal to the unit, A conversion error measurement circuit for an analog / digital conversion circuit, including:
Among the plurality of stages, a noise that may cause a detection error of the residual signal from a digital signal of two values with respect to the digital / analog conversion circuit included in at least one analog / digital conversion unit before the final stage. A digital signal input circuit that alternately inputs in a shorter cycle than the component;
A first difference detection circuit for detecting a difference between two residual signals of the residual signal generation circuit corresponding to two digital signals of the digital signal input circuit;
A second difference detection circuit that detects a difference between an ideal value that the difference between the two residual signals corresponding to the two digital signals should have and a detection result of the first difference detection circuit;
An averaging circuit for averaging the detection results of the second difference detection circuit;
A conversion error measuring circuit.
請求項1に記載の変換誤差測定回路。 The digital signal input circuit switches a digital signal to be input to the digital / analog conversion circuit every cycle in which the analog / digital conversion unit executes analog / digital conversion.
The conversion error measuring circuit according to claim 1.
請求項1に記載の変換誤差測定回路。 The first difference detection circuit performs analog / digital conversion on the two residual signals of the residual signal generation circuit corresponding to the two digital signals of the digital signal input circuit in the analog / digital conversion unit in the subsequent stage. Detecting the difference between two resulting digital signals;
The conversion error measuring circuit according to claim 1.
請求項1に記載の変換誤差測定回路。 An analog signal input circuit for inputting an analog signal of a certain level to the analog / digital conversion unit;
The conversion error measuring circuit according to claim 1.
アナログ/ディジタル変換誤差を測定する誤差測定モードにおいて、上記複数段のうち、最終段より手前の少なくとも1つのアナログ/ディジタル変換ユニットに含まれる上記ディジタル/アナログ変換回路に対して、2つの値のディジタル信号を、上記残差信号の検出誤差となり得るノイズ成分より短い周期で交互に入力するディジタル信号入力回路と、
上記誤差測定モードにおいて、上記ディジタル信号入力回路の2つのディジタル信号に対応する上記残差信号生成回路の2つの残差信号の差を検出する第1の差分検出回路と、
上記誤差測定モードにおいて、上記2つのディジタル信号に対応する上記2つの残差信号の差分が持つべき理想値と上記第1の差分検出回路の検出結果との差を検出する第2の差分検出回路と、
上記誤差測定モードにおいて、上記第2の差分検出回路の検出結果を平均化する平均化回路と、
アナログ/ディジタル変換を実行する変換モードにおいて、上記平均化回路で得られる平均値に基づいて、上記複数段のアナログ/ディジタル変換ユニットの変換結果を補正する補正回路と、
を有するアナログ/ディジタル変換回路。 It has a multi-stage analog / digital conversion unit that acquires fine digital values in steps from coarse digital values. The analog / digital conversion unit in front of the last stage has the above digital values acquired by the unit as an analog signal. A digital / analog conversion circuit that converts the analog signal of the conversion result to a signal obtained by subtracting an analog signal of the conversion result from the input signal to the unit, An analog / digital conversion circuit including:
In an error measurement mode for measuring an analog / digital conversion error, two values of digital are compared with the digital / analog conversion circuit included in at least one analog / digital conversion unit before the final stage among the plurality of stages. A digital signal input circuit that alternately inputs a signal at a cycle shorter than a noise component that can be a detection error of the residual signal;
A first difference detection circuit for detecting a difference between the two residual signals of the residual signal generation circuit corresponding to the two digital signals of the digital signal input circuit in the error measurement mode;
In the error measurement mode, a second difference detection circuit that detects a difference between an ideal value that the difference between the two residual signals corresponding to the two digital signals should have and a detection result of the first difference detection circuit. When,
An averaging circuit for averaging the detection results of the second difference detection circuit in the error measurement mode;
A correction circuit for correcting the conversion results of the analog / digital conversion units of the plurality of stages based on an average value obtained by the averaging circuit in a conversion mode for performing analog / digital conversion;
An analog / digital conversion circuit.
上記補正回路は、上記記憶回路から読み出される平均値に基づいて上記補正を行う、
請求項5に記載のアナログ/ディジタル変換回路。 In the error measurement mode, each or one of the two values of the digital signal input to the digital / analog conversion circuit is associated with the average value of the averaging circuit corresponding to the digital signal of the two values. A storage circuit that reads out the storage data of the average value associated with the digital signal input to the digital / analog conversion circuit in the conversion mode;
The correction circuit performs the correction based on an average value read from the storage circuit.
The analog / digital conversion circuit according to claim 5.
請求項5に記載のアナログ/ディジタル変換回路。 The digital signal input circuit switches a digital signal input to the digital / analog conversion circuit every cycle in which the analog / digital conversion unit performs analog / digital conversion in the error measurement mode.
The analog / digital conversion circuit according to claim 5.
請求項5に記載のアナログ/ディジタル変換回路。 The first difference detection circuit performs analog / digital conversion on the two residual signals of the residual signal generation circuit corresponding to the two digital signals of the digital signal input circuit in the analog / digital conversion unit in the subsequent stage. Detecting the difference between two resulting digital signals;
The analog / digital conversion circuit according to claim 5.
請求項5に記載のアナログ/ディジタル変換回路。
In the error measurement mode, an analog signal input circuit for inputting an analog signal of a certain level to the analog / digital conversion unit is provided.
The analog / digital conversion circuit according to claim 5.
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