JP5044595B2 - A / D converter and control method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、デジタル機器の入力回路などに適用されるA/D変換器に係り、特に高速で動作するパイプライン型のA/D変換器(A/Dコンバータ)およびその制御方法に関する。 The present invention relates to an A / D converter applied to an input circuit of a digital device, and more particularly to a pipeline type A / D converter (A / D converter) operating at high speed and a control method thereof.
従来のパイプライン型A/Dコンバータは、例えば以下の特許文献1に示すようなものが提案されている。
図11は、この特許文献1に記載された従来のパイプラインA/Dコンバータのブロック図である。
このパイプライン型A/Dコンバータは、アナログ入力信号AinをNビットのデジタル出力Doutに変換するため、アナログ入力信号Ainをサンプルホールドする入力サンプルホールド回路S/Hと、各ビットを決定するための縦列接続されたk個のステージS1、S2、…Skと、各ステージS1、S2、…Skにおいて決定されたn桁のデジタル値dj(jは1、2、…k)を格納するメモリ102と、このメモリ102に格納されたデジタル値dj(jは1、2、…k)に基づいてアナログ入力信号AinのA/D変換値Doutを演算する演算回路101とを有している。
As a conventional pipeline type A / D converter, for example, the one shown in the following
FIG. 11 is a block diagram of a conventional pipeline A / D converter described in
This pipeline type A / D converter converts an analog input signal Ain into an N-bit digital output Dout, and therefore, an input sample hold circuit S / H that samples and holds the analog input signal Ain and a bit for determining each bit. A series of k stages S1, S2,... Sk and a
このサンプルホールド回路S/HとステージS1の回路1103は、図12に示すようにアナログ連続入力信号Ainに基づいてアナログ出力Voutを出力する回路である。
そして、この回路1103は、Ainに基づいてその値をステージS1へ転送するためのサンプルキャップCap106cと、サンプルホールド回路S/Hの出力であって離散化されたAinに基づいたその値を後段へ転送するためのサンプルキャップCAP106a、Cap106bと、離散化されたAinに基づいたその値をA/D変換するA/D変換回路104とを有している。さらに、この回路1103は、サンプルキャップCap106bの出力をそれぞれ所定の多値出力に振り分ける多値出力回路105と、Ainに基づいてその値をステージS1へ転送するための増幅器107と、サンプルホールド回路S/Hの出力であって離散化されたAinに基づいたその値をA/D変換回路104のデジタル出力のビット数に応じた所定のゲインGで増幅する増幅器108とを有している。
The sample hold circuit S / H and the
The
パイプライン型A/Dコンバータでは、増幅器107のゲインGを、入力されたA/D変換回路104のデジタル出力信号djの桁数がnのとき、2の(n−1)乗としなければならない。
なお、図12中の符号SW305a、SW305b、SW305c、SW305d、SW305e、SW305f、SW305g、SW305h、SW1205k、SW1205l、SW1205m、SW1205nは、それぞれアナログスイッチであり、制御回路1201によって開閉動作を行う。
In the pipeline type A / D converter, the gain G of the
Note that reference numerals SW305a, SW305b, SW305c, SW305d, SW305e, SW305f, SW305g, SW305h, SW1205k, SW1205l, SW1205m, and SW1205n in FIG.
図12において、符号φ1とφ2は、共に信号値High(H)とならない区間を持つ、ノンオーバーラップクロックであり、クロックがHのときに前記各アナログスイッチSW305a〜SW1205nがオン状態となり、クロックが信号値Low(L)のときに前記各アナログスイッチSW305a〜SW1205nがオフ状態となる。
そして、クロックφ2がHであるとき、サンプルホールド回路S/Hはサンプル動作を行い、ステージS1はホールド動作を行う。
In FIG. 12, symbols φ1 and φ2 are non-overlapping clocks having a section in which the signal value is not High (H). When the clock is H, the analog switches SW305a to SW1205n are turned on, When the signal value is Low (L), the analog switches SW305a to SW1205n are turned off.
When the clock φ2 is H, the sample hold circuit S / H performs a sample operation, and the stage S1 performs a hold operation.
すなわち、クロックφ2がHであるときは、スイッチSW1205mがオンされてアナログ連続入力信号Ainがサンプルキャップcap106cに導かれる。さらに、スイッチSW1205nがオンするので、サンプルキャップcap106cに電荷がチャージされてサンプル動作が行われる。また、クロックφ2がHであるとき、スイッチSW305b、305eのオンにより一周期前にサミングノード312に保存された電荷に対し、サンプルキャップcap106a、106bで公知の方法により演算が行われ、次のステージS2に転送される。転送の結果、アナログ出力信号Voutが目標値としてステージS2に出力される。
That is, when the clock φ2 is H, the switch SW1205m is turned on, and the analog continuous input signal Ain is guided to the sample cap cap106c. Further, since the switch SW1205n is turned on, the sample cap cap106c is charged and the sample operation is performed. When the clock φ2 is H, the sample caps caps 106a and 106b perform an operation on the charges stored in the
一方、クロックφ1がHであるときは、サンプルホールド回路S/Hはホールド動作を行い、ステージS1はサンプル動作を行う。
すなわち、クロックφ1がHであるときは、スイッチSW1205lのオンにより、前記クロックφ2においてサンプルキャップcap106cにサンプルされた電荷がステージS1に転送される。また、クロックφ1がHであるとき、スイッチSW305cがオンされて、前記クロックφ2においてサンプルキャップcap106cにサンプルされた電荷がサンプルキャップcap106aに導かれる。また、スイッチSW305dがオンされて、前記クロックφ2においてサンプルキャップcap106cにサンプルされた電荷がサンプルキャップCap106bに導かれる。さらに、スイッチSW305aがオンするので、サンプルキャップcap106a、106bに電荷がチャージされてサンプル動作が行われる。さらに、スイッチSW305kがオンされて、前記クロックφ2においてサンプルキャップcap106cにサンプルされた電荷がA/D変換回路104に導かれる。
On the other hand, when the clock φ1 is H, the sample hold circuit S / H performs a hold operation, and the stage S1 performs a sample operation.
That is, when the clock φ1 is H, the charge sampled in the sample cap cap 106c in the clock φ2 is transferred to the stage S1 by turning on the switch SW1205l. When the clock φ1 is H, the switch SW305c is turned on, and the charge sampled in the sample cap cap 106c in the clock φ2 is guided to the sample cap cap 106a. Further, the switch SW305d is turned on, and the charge sampled in the sample cap cap 106c in the clock φ2 is guided to the sample cap Cap 106b. Further, since the switch SW305a is turned on, the sample caps caps 106a and 106b are charged and the sample operation is performed. Further, the switch SW305k is turned on, and the charge sampled in the sample cap cap 106c in the clock φ2 is guided to the A /
図12は、1.5bitのA/D変換回路104を含むステージS1の構成について説明したが、(m+0.5)bitA/D変換回路(mは自然数)の場合は、コンパレータが(2の(m+1)乗−2)個必要であり、その基準電圧は(±1、±3、±5、…、±(2の(m+1)乗−3))/(2の(m+1)乗)としなければならない。
また、(m+0.5)bitA/D変換回路(mは自然数)の場合は、スイッチSW305d〜305hと、サンプルキャップcap106bと、多値出力回路105を含む回路構成310を、(2のm乗−1)個、図中に示すノード311とサミングノード312の間に並列に接続しなければならない。
FIG. 12 illustrates the configuration of the stage S1 including the 1.5-bit A /
In the case of an (m + 0.5) bit A / D conversion circuit (m is a natural number), a
なお、ステージS2、ステージS3、…ステージSkの回路構成は全てステージS1と同じであり、各アナログスイッチSW305a〜SW1205nを動作させるクロックφ1、φ2はステージ1、ステージ3、…の奇数番目のステージは同じであり、ステージ2、ステージ4、…の偶数番目のステージはステージS1のクロックφ1をクロックφ2に、クロックφ2をクロックφ1にしたものである。
The circuit configuration of stage S2, stage S3,..., Stage Sk is all the same as that of stage S1, and clocks φ1, φ2 for operating analog switches SW305a to SW1205n are odd-numbered stages of
このように従来のパイプライン型A/Dコンバータは、サンプルホールド回路S/Hの出力であってサンプルキャップCap106cで離散化されたアナログ連続入力信号Ainに基づいたその値をステージS1のサンプルキャップcap106a、106bと、A/D変換回路104との2経路に転送している。特にアナログ連続入力信号Ainが高周波帯域成分を含む場合、サンプルホールド回路S/Hでアナログ連続入力信号Ainを離散化する必要がある。
As described above, the conventional pipeline type A / D converter outputs the value based on the analog continuous input signal Ain which is the output of the sample hold circuit S / H and is discretized by the sample cap Cap 106c, to the sample cap cap 106a of the stage S1. , 106b and the A /
そのため、従来のパイプライン型A/Dコンバータでは、このサンプルホールド回路S/Hが必要となっているが、このようなサンプルホールド回路S/Hを備えることによってコンバータ全体の消費電力やレイアウトエリアの増大、およびノイズの増大を招くという不都合がある。
そこで本発明はこれらの課題を解決するために案出されたものであり、その目的はサンプルホールド回路を必要としない新規なパイプライン型のA/D変換器およびその制御方法を提供するものである。
Therefore, in the conventional pipeline type A / D converter, the sample hold circuit S / H is necessary. By providing such a sample hold circuit S / H, the power consumption of the entire converter and the layout area can be reduced. There is an inconvenience that it causes increase and noise.
Accordingly, the present invention has been devised to solve these problems, and an object of the present invention is to provide a novel pipeline type A / D converter that does not require a sample hold circuit and a control method thereof. is there.
前記課題を解決するために第1の発明は、
ステージを複数多段に備え、前記ステージは、アナログ入力信号を入力してデジタル信号に変換して出力すると共に、当該デジタル信号と前記アナログ入力信号とによって生成されたアナログ出力信号を後段の他のステージに出力する、A/D変換器であって、
前記複数のステージのうち少なくとも初段のステージは、
前記アナログ入力信号をサンプリングキャパシタの一端から入力してサンプリングするサンプリング回路と、前記サンプリング回路のサンプリング動作タイミングを決定するタイミング切替スイッチと、前記サンプリングキャパシタの他端に接続されて前記サンプリング回路でサンプリングされたアナログ入力信号を前記デジタル信号に変換して出力するA/D変換回路と、前記サンプリング回路でサンプリングされた前記アナログ入力信号の値を、前記デジタル信号の値に応じて調整するサンプリング値調整回路と、前記サンプリング値調整回路による調整後のアナログ信号を前記アナログ出力信号として前記後段の他のステージに出力する転送手段と、を備えることを特徴とするA/D変換器である。
In order to solve the above problems, the first invention
A plurality of stages are provided, and the stage inputs an analog input signal, converts it into a digital signal and outputs it, and outputs an analog output signal generated by the digital signal and the analog input signal to another stage in the subsequent stage. An A / D converter that outputs to
At least the first stage of the plurality of stages is
A sampling circuit that inputs and samples the analog input signal from one end of a sampling capacitor , a timing selector switch that determines a sampling operation timing of the sampling circuit, and is connected to the other end of the sampling capacitor and is sampled by the sampling circuit A / D conversion circuit that converts the analog input signal into the digital signal and outputs the same, and a sampling value adjustment circuit that adjusts the value of the analog input signal sampled by the sampling circuit in accordance with the value of the digital signal And transfer means for outputting the analog signal adjusted by the sampling value adjusting circuit to the other stage as the analog output signal .
第2の発明は、
第1の発明において、前記初段のステージは、前記サンプリングキャパシタが接続され、前記サンプリング回路によってサンプリングされた前記アナログ入力信号を保存するサミングノードをさらに含み、前記A/D変換回路は、前記サミングノードにかかる電圧をA/D変換することを特徴とするA/D変換器である。
第3の発明は、
第1または第2の発明において、前記後段のステージの構成は、前記初段のステージの構成と同じであることを特徴とするA/D変換器である。
The second invention is
In the first invention, the first stage further includes a summing node to which the sampling capacitor is connected and which stores the analog input signal sampled by the sampling circuit, and the A / D conversion circuit includes the summing node It is an A / D converter characterized by A / D converting the voltage concerning.
The third invention is
In the first or second aspect of the invention, construction of the subsequent stage, an A / D converter, characterized in that it is the same as the configuration of the first stage of the stage.
第4の発明は、
A/D変換とD/A変換を行うステージを複数多段に備えたパイプライン型のA/D変換器の制御方法であって、前記複数のステージのうち少なくとも初段のステージの処理を、アナログ入力信号をタイミング切替スイッチによりサンプリング回路のサンプリングキャパシタの一端から入力してサンプリングするサンプルフェイズと、前記サンプリング回路でサンプリングされた前記アナログ入力信号を前記サンプリングキャパシタの他端に接続されたA/D変換回路によりデジタル出力信号に変換するコンパレートフェイズと、前記サンプリング回路でサンプリングされた前記アナログ入力信号の値を前記デジタル出力信号の値に応じて調整し、調整後のアナログ入力信号を後段の他のステージに出力するホールドフェイズとの順に切り替えて繰り返し行うことを特徴とするA/D変換器の制御方法である。
The fourth invention is:
A pipeline type A / D converter control method including a plurality of stages for performing A / D conversion and D / A conversion, wherein at least the first stage of the plurality of stages is processed by analog input. A sample phase for inputting a signal from one end of a sampling capacitor of a sampling circuit by a timing selector switch, and an A / D conversion circuit for connecting the analog input signal sampled by the sampling circuit to the other end of the sampling capacitor The comparator phase for converting into a digital output signal by adjusting the value of the analog input signal sampled by the sampling circuit in accordance with the value of the digital output signal , and adjusting the analog input signal after the other stage In order of the hold phase output to the Repeating Te is a control method of an A / D converter according to claim.
本発明は、従来サンプルホールド回路S/Hによって行っていたアナログ連続入力信号Ainのサンプリングなどの離散化を最初(初段)のステージで行うようにしたことから、従来のA/D変換器のようなサンプルホールド回路を用いる必要がなくなる。
この結果、消費電力やレイアウトエリアの増大、およびノイズの増大を回避できるため、コンパクト化と省電力化および低ノイズ化を達成することができる。
Since the present invention performs discretization such as sampling of the analog continuous input signal Ain, which has been performed by the conventional sample-and-hold circuit S / H, at the first (first stage) stage, it is like a conventional A / D converter. It is not necessary to use a simple sample and hold circuit.
As a result, an increase in power consumption, layout area, and noise can be avoided, so that compactness, power saving, and noise reduction can be achieved.
以下、本発明の実施の一形態を添付図面を参照しながら説明する。
(第1の実施形態)
(全体構成)
図1は、本発明に係るパイプライン型のA/D変換器100の第1の実施の形態を示したブロック図である。
図示するようにこのA/D変換器100は、アナログ連続入力信号AinをNビットのデジタル出力信号Doutに変換して出力するものである。
このA/D変換器100は、各ビットを決定するために縦列接続されたk個のステージFS1、S2、…Skと、これら各ステージFS1〜Skにおいて決定されたn桁のデジタル出力信号dj(jは1〜k)を格納するメモリ102と、このメモリ102に格納されたデジタル出力信号djに基づいてアナログ連続入力信号AinのA/D変換値をデジタル出力信号Doutを演算する演算回路101とから主に構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(First embodiment)
(overall structure)
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a pipeline type A /
As shown in the figure, the A /
The A /
このステージFS1〜Skは互いに直列(シリアル)に多段に接続されており、各々入力されるアナログ入力信号Vinに基づいてn桁のデジタル出力信号djをメモリ102に送出する。また、これら各ステージFS1〜Skでは、入力されたアナログ入力信号Vinがデジタル出力信号djのD/A変換結果に基づいて変換され、アナログ出力信号Voutとして後段のステージに順次出力される。
メモリ102は、k個のステージFS1〜Skの各々からn桁のデジタル出力信号djを入力し、格納する。このため、メモリ102には、少なくともnビットのアドレスをk個格納できる半導体メモリ等が用いられる。
演算回路101は、メモリ102に格納されたデジタル出力信号djに基づいて演算し、N桁のデジタル出力信号Doutを出力する。
The stages FS1 to Sk are connected in series to each other in multiple stages, and send an n-digit digital output signal dj to the
The
The
デジタル出力信号Doutを算出するための演算は、次のように行われる。
すなわち、演算回路101は、ステージSkのデジタル出力dkの最上位の桁と、ステージS(k−1)のデジタル出力d(k−1)の最下位桁を2進法で加算する。さらに、加算の結果(加算値)に基づいて、d(k−1)の最上位桁と、ステージS(k−2)のデジタル出力d(k−2)の最下位桁を、同じく2進法で加算する。
このような処理を繰り返し、ステージFS1のデジタル出力d1の最下位桁とステージS2のデジタル出力d2の最上位桁までを足し合わせる。足し合わされた最終的な結果は、デジタル出力信号Doutとして出力される。
The calculation for calculating the digital output signal Dout is performed as follows.
That is, the
Such processing is repeated to add up to the least significant digit of the digital output d1 of the stage FS1 and the most significant digit of the digital output d2 of the stage S2. The final result of the addition is output as a digital output signal Dout.
図2は、このようなデジタル出力信号Doutを算出する演算を例示するための図である。図2の例では、4個のステージがあり、各ステージが3桁のデジタル出力d1〜d4をそれぞれ図1に示したメモリ102に出力するものとする。より具体的には、デジタル出力d1〜d4の値を、以下のように定める。
d1=001、d2=100、d3=101、d4=111
図2の例では、隣接するステージによって出力されるデジタル出力の最上位桁と最下位桁とを加算した結果、デジタル出力信号Doutとして、「010011011」の値が得られる。
FIG. 2 is a diagram for illustrating an operation for calculating such a digital output signal Dout. In the example of FIG. 2, there are four stages, and each stage outputs 3-digit digital outputs d1 to d4 to the
d1 = 001, d2 = 100, d3 = 101, d4 = 111
In the example of FIG. 2, as a result of adding the most significant digit and the least significant digit of the digital output output by the adjacent stage, a value of “010011011” is obtained as the digital output signal Dout.
(ステージFS1の回路構成)
次に、図3は、前述したk個のステージFS1〜Skのうち、少なくとも初段に位置するステージFS1の回路構成を示したものであり、本発明のパイプライン型のA/D変換器100における新規で特徴をなす部分である。なお、このステージFS1〜Skの各々は、同一の回路構成を有しているから、図3によるステージFS1の説明を、全てのステージFS1〜Skの説明に代えるものとする。したがって、この初段のステージFS1〜Skの後段に位置するステージS2〜Skの入力は、図3においてアナログ連続入力信号Ainを、前段で離散化されたアナログ離散入力信号Vinに置き換えたものとする。また、任意のステージSkの回路構成に、従来技術と同じ構造を用いても良い。
(Circuit configuration of stage FS1)
Next, FIG. 3 shows a circuit configuration of the stage FS1 located at least in the first stage among the k stages FS1 to Sk described above, and in the pipeline type A /
図示するようにこのステージFS1は、アナログ連続入力信号Ainを入力してデジタル出力信号d1を出力すると共に、後段のステージS2にアナログ離散出力信号Vout1を出力するものである。
このステージFS1は、入力されたアナログ連続入力信号Ainをサンプリングするサンプルキャップ(サンプリングキャパシタ)Cap306a、Cap306bと、アナログ入力信号Ainをデジタル出力信号d1に変換するA/D変換回路302と、サンプルキャップ306bの出力を所定の多値出力に振り分ける多値出力回路304と、アナログ入力信号Ainに基づいた値をA/D変換回路302のデジタル出力のビット数に応じた所定のゲインGで増幅する増幅器303とから主に構成されている。なお、一般にパイプライン型A/D変換器では、増幅器303のゲインGを、入力されたA/D変換回路104のデジタル出力信号djの桁数がnのとき、2の(n−1)乗としなければならない。
As shown in the figure, the stage FS1 inputs an analog continuous input signal Ain and outputs a digital output signal d1, and outputs an analog discrete output signal Vout1 to a subsequent stage S2.
The stage FS1 includes sample caps (sampling capacitors) Cap 306a and Cap 306b that sample the input analog continuous input signal Ain, an A /
また、さらにこのステージFS1は、制御回路301が出力するクロックφ1にしたがって開閉するアナログスイッチSW305c、305dと、同じく制御回路301が出力するクロックφ2にしたがって開閉するアナログスイッチSW305b、305eと、同じく制御回路301が出力するクロックφSにしたがって開閉するアナログスイッチSW305a、305iと、同じく制御回路301が出力するクロックφCにしたがって開閉するアナログスイッチSW305jを有している。
Further, the stage FS1 includes analog switches SW305c and 305d that open and close according to the clock φ1 output from the
また、多値出力回路304は、A/D変換回路302から出力されるデジタル出力信号d1をアナログ信号に変換するものであり、D/Aサブコンバータとして機能するものであり、この多値出力回路304に含まれるアナログスイッチSW305f、305g、305hの開閉は、A/D変換回路302の出力結果にしたがって行われる。
A/D変換回路302は、図4に示すように制御回路301が出力するサンプリングトリガφCを入力し、サンプリングトリガφCの立下がりに同期して−AinVと、予め設定されている基準電圧(1/4)Vr、(−1/4)Vrとを比較し、結果をデジタル出力信号d1として出力する。そして、前述したようにデジタル出力信号d1は、多値出力回路304に入力されてアナログスイッチSW305f〜305hを制御する。
The
As shown in FIG. 4, the A /
ここで、図4は、2個のコンパレータ401,402を用いた1.5bitのA/D変換回路の構成を示したものであるが、(m+0.5)bitA/D変換器(mは自然数)の場合は、コンパレータが2の(m+1)乗−2個必要であり、その基準電圧は、(±1、±3、±5、…、±(2の(m+1)乗−3))/(2の(m+1)乗)としなければならない。
また、図中に符号307を付して示した箇所は、サミングノードであり、電荷を保存することができる。
また、本実施の形態では、さらに制御回路301を有しており、この制御回路301から前記各アナログスイッチSWを開閉制御するための4種類のクロックφ1、φ2、φS、φCが出力される。
Here, FIG. 4 shows the configuration of a 1.5-bit A / D conversion circuit using two
A portion indicated by
In this embodiment, the
図5は、このクロックφ1、φ2、φS、φCの出力タイミングを説明するためのタイミングチャートであり、縦軸に信号値High(H)、Low(L)を、横軸に時間tを示している。そして、図5(a)はクロックφ1のタイミングチャート、図5(b)はクロックφ2のタイミングチャート、図5(c)はクロックφSのタイミングチャート、図5(d)はクロックφCのタイミングチャートをそれぞれ示している。
本実施の形態では、クロックφSがHである期間がサンプルフェイズ(Sample phase)となり、また、クロックφCがHである期間がコンパレートフェイズ(Compare phase)となる。また、クロックφ2がHである区間がホールドフェイズ(Hold phase)となる。
FIG. 5 is a timing chart for explaining the output timings of the clocks φ1, φ2, φS, and φC. The vertical axis indicates signal values High (H) and Low (L), and the horizontal axis indicates time t. Yes. 5A is a timing chart of the clock φ1, FIG. 5B is a timing chart of the clock φ2, FIG. 5C is a timing chart of the clock φS, and FIG. 5D is a timing chart of the clock φC. Each is shown.
In the present embodiment, a period in which the clock φS is H is a sample phase, and a period in which the clock φC is H is a compare phase. Further, a section in which the clock φ2 is H is a hold phase.
図中に示した各タイミングT1、T2、T3は、いずれも本実施の形態に係るステージFS1の動作タイミングを示すものであって、T1はサンプリングフェイズに含まれる任意のタイミングである。また、T2はコンパレートフェイズに含まれる任意のタイミングである。また、T3はホールドフェイズに含まれる任意のタイミングである。
本実施の形態では、クロックφ1の立ち上がりと、クロックφSの立ち上がりが同時であり、クロックφ1の立ち下がりと、クロックφCの立ち下がりが同時となっている。また、クロックφSとクロックφCは、同時にHにならないノンオーバーラップクロックとなっている。なお、クロックφ1とクロックφ2も従来技術と同様に同時にHにならないノンオーバーラップクロックとなっている。
The timings T1, T2, and T3 shown in the figure all indicate the operation timing of the stage FS1 according to the present embodiment, and T1 is an arbitrary timing included in the sampling phase. T2 is an arbitrary timing included in the comparison phase. T3 is an arbitrary timing included in the hold phase.
In the present embodiment, the rising of the clock φ1 and the rising of the clock φS are simultaneous, and the falling of the clock φ1 and the falling of the clock φC are simultaneous. The clock φS and the clock φC are non-overlapping clocks that do not become H at the same time. Note that the clocks φ1 and φ2 are also non-overlapping clocks that do not simultaneously become H as in the prior art.
(動作)
次に、このような構成をしたステージFS1の動作を説明する。
図3に示すように、アナログ連続入力信号Ainは、アナログスイッチSW305i、305cのオンによってサンプルキャップCap306aに導かれ、アナログスイッチSW305i、305dのオンによってサンプルキャップCap306bに導かれる。サンプルキャップCap306a、306bは、アナログ連続入力信号Ainの電荷をチャージしてサンプリング(サンプル動作とも記す)を行う。サンプリングされた電荷はサミングノード307に保存される。
(Operation)
Next, the operation of the stage FS1 having such a configuration will be described.
As shown in FIG. 3, the analog continuous input signal Ain is guided to the sample cap Cap 306a when the analog switches SW305i and 305c are turned on, and is guided to the sample cap Cap 306b when the analog switches SW305i and 305d are turned on. The sample caps Cap 306a and 306b charge the analog continuous input signal Ain and perform sampling (also referred to as sample operation). The sampled charge is stored in the summing
次に、保存された電荷に対し、コンパレートフェイズ(クロックφCがH)においてアナログスイッチSW305jのオンによって、アナログスイッチSW305a、305iはオフしているので、サミングノード307の電圧は−AinVとなる。
コンパレートフェイズにおいて、A/D変換器302によって、デジタル出力信号d1に変換される。デジタル出力信号d1は、図1に示したメモリ102に出力され、また、分岐されて多値出力回路304を介し、スイッチSW305f〜305hに導かれる。
Next, with respect to the stored charges, the analog switches SW305a and 305i are turned off by turning on the analog switch SW305j in the comparison phase (clock φC is H), so that the voltage of the summing
In the comparison phase, the digital output signal d1 is converted by the A /
ここで、A/D変換器302では公知の方法によって演算がされ、デジタル出力信号d1の値が決定する。
多値出力回路304では、アナログスイッチSW305f〜305hが、デジタル出力信号d1の値に応じてオンまたはオフする。アナログスイッチSW305f〜305hのオン、オフにより、多値出力回路304は、アナログ離散出力信号Vout1を、予め設定されている上限値と下限値との範囲内の値になるように調整する。
Here, the A /
In the
図3に示した例では、アナログスイッチSW305fがオンして電圧値(VC+Vr)V(VC:アナログコモングラウンド電圧)(Vr:Ain、AinP、AinNの最大入力レンジ、Vr>0)を出力する端子と接続している。また、アナログスイッチSW305gがオンした場合には電圧値(VC)Vを出力する端子と接続し、アナログスイッチSW305hがオンした場合には電圧値(VC−Vr)Vを出力する端子と接続する。 In the example shown in FIG. 3, the analog switch SW305f is turned on and a voltage value (VC + Vr) V (VC: analog common ground voltage) (Vr: maximum input range of Ain, AinP, AinN, Vr> 0) is output. Connected. Further, when the analog switch SW305g is turned on, it is connected to a terminal that outputs a voltage value (VC) V, and when the analog switch SW305h is turned on, it is connected to a terminal that outputs a voltage value (VC−Vr) V.
次に、このような構成をしたステージFS1の動作を、図5に示したT1〜T3のタイミング順に説明する。
〈T1:サンプルフェイズ〉
先ず、図3は、図5に示したT1のタイミング、すなわちサンプルフェイズにおけるステージFS1の状態を示したものである。
このサンプルフェイズでは、図5に示すようにクロックφ1とφSのみがHとなっていることから、アナログスイッチSW305i、SW305cがオンされてアナログ連続入力信号AinがサンプルキャップCap306aに導かれる。また、スイッチSW305dもオンされて、アナログ連続入力信号AinがサンプルキャップCap306bに導かれる。さらに、スイッチSW305aがオンするので、サンプルキャップCap306a、306bに電荷がチャージされてサンプル動作が行われる。
Next, the operation of the stage FS1 having such a configuration will be described in the order of timings T1 to T3 shown in FIG.
<T1: Sample phase>
First, FIG. 3 shows the timing of T1 shown in FIG. 5, that is, the state of the stage FS1 in the sample phase.
In this sample phase, as shown in FIG. 5, since only the clocks φ1 and φS are H, the analog switches SW305i and SW305c are turned on, and the analog continuous input signal Ain is guided to the sample cap Cap 306a. The switch SW305d is also turned on, and the analog continuous input signal Ain is guided to the sample cap Cap 306b. Further, since the switch SW305a is turned on, the sample caps 306a and 306b are charged and the sample operation is performed.
〈T2:コンパレートフェイズ〉
次に、図6は、図5中T2のタイミング、すなわちコンパレートフェイズにおけるステージFS1の状態を示したものである。
このコンパレートフェイズでは、図5に示すようにクロックφ1とφCのみがHとなっていることから、アナログスイッチSW305a、305iがオフされる。このため、サンプルキャップCap306a、306bにサンプリングされたアナログ連続入力信号Ainの電荷がサミングノード307に保存、確定される。また、アナログスイッチSW305jがオンされるため、サミングノード312の電圧が反転して−AinVとなり、この−AinVに対してA/D変換回路104で公知の方法によって演算が行われ、デジタル出力信号d1の値が決定する。そして、このデジタル出力信号d1は、図1に示したメモリ102に出力されると共に、分岐されて多値出力回路304を介し、アナログスイッチSW305f〜305hに導かれる。
<T2: Comparative phase>
Next, FIG. 6 shows the timing of T2 in FIG. 5, that is, the state of the stage FS1 in the comparison phase.
In this comparison phase, as shown in FIG. 5, only the clocks φ1 and φC are H, so that the analog switches SW305a and 305i are turned off. Therefore, the charge of the analog continuous input signal Ain sampled in the sample caps Cap 306 a and 306 b is stored and determined in the summing
この多値出力回路304では、アナログスイッチSW305f〜305hが、デジタル出力信号d1の値に応じてオンまたはオフする。そして、このアナログスイッチSW305f〜305hのオン、オフにより、多値出力回路304は、アナログ離散出力信号Vout1を予め設定されている上限値と下限値との範囲内の値になるように調整する。
図に示した例では、この多値出力回路304のアナログスイッチSW305fがオンして電圧値(VC+Vr)Vを出力する端子と接続している。また、アナログスイッチSW305gがオンした場合には電圧値(VC)Vを出力する端子と接続し、アナログスイッチSW305hがオンした場合には電圧値(VC−Vr)Vを出力する端子と接続する。
In the
In the example shown in the figure, the analog switch SW305f of the
〈T3:ホールドフェイズ〉
次に、図7は、図5中T3のタイミング、すなわちホールドフェイズにおけるステージFS1の状態を示したものである。
このホールドフェイズでは、サミングノード307に保存された電荷に対し、サンプルキャップCap306a、306bで公知の方法により演算が行われ、後段のステージS2に転送される。転送の結果、アナログ出力信号Vout1が目標値として後段のステージS2に出力される。
そして、以後、図5に示すようなタイミングで出力されるクロックφ1、φ2、φS、φCにしたってサンプルフェイズと、コンパレートフェイズと、ホールドフェイズとを順に切り替えて処理を繰り返す。
<T3: Hold phase>
Next, FIG. 7 shows the timing of T3 in FIG. 5, that is, the state of the stage FS1 in the hold phase.
In this hold phase, the charge stored in the summing
Thereafter, the processing is repeated by sequentially switching the sample phase, the comparison phase, and the hold phase according to the clocks φ1, φ2, φS, and φC that are output at the timing shown in FIG.
以上は、ステージFS1の動作の時系列に沿った説明である。なお、図5に示したT4はクロックφ2の立ち上がり時刻であり、T4以降のホールドフェイズは、図1に示した後段のステージS2においてサンプルフェイズとなる。ステージS2、S4、…の偶数番目のステージは図3と同様の回路構成を持ち、そのアナログスイッチを駆動するクロックのタイミングチャートはφ1の立ち上がり時刻がT5となり、φ2、φH、φS、φCのφ1に対する相対関係は全て図5と同様であるクロックによって駆動され、本実施の形態と同様に動作する。また、ステージS3、S5、…の奇数番目のステージは図3と同様の回路構成を持ち、そのアナログスイッチを駆動するクロックのタイミングチャートは全て図5と同様であるクロックによって駆動され、本実施の形態と同様に動作する。 The above is the description along the time series of the operation of the stage FS1. Note that T4 shown in FIG. 5 is the rising time of the clock φ2, and the hold phase after T4 becomes the sample phase in the subsequent stage S2 shown in FIG. The even-numbered stages S2, S4,... Have the same circuit configuration as in FIG. 3, and the timing chart of the clock for driving the analog switch has a rise time of φ1 as T5, and φ1, φ2, φH, φS, and φC. All the relative relations to are driven by a clock similar to that in FIG. 5 and operate in the same manner as in this embodiment. The odd-numbered stages S3, S5,... Have the same circuit configuration as in FIG. 3, and the timing charts of clocks for driving the analog switches are all driven by the same clocks as in FIG. Works like a form.
(効果)
このように本発明のパイプライン型のA/D変換器100は、少なくとも初段のステージFS1がアナログ連続入力信号Ainを直接入力し、サンプリングなどの離散化を行うようにしたことから、従来のA/D変換器のようなサンプルホールド回路を用いる必要がなくなる。
この結果、消費電力やレイアウトエリアの増大、およびノイズの増大を回避できるため、コンパクト化と省電力化および低ノイズ化を達成することができる。
また、ステージFS1の入力経路がサンプルキャップCap306a、306bの1経路となるため、アナログ連続入力信号AinをサンプリングするトリガがアナログスイッチSW305aのみとなる効果も得られる(図12のアナログスイッチSW1205Kが不要となる)。
(effect)
As described above, the pipeline type A /
As a result, an increase in power consumption, layout area, and noise can be avoided, so that compactness, power saving, and noise reduction can be achieved.
Further, since the input path of the stage FS1 is one path of the sample caps Cap 306a and 306b, there is an effect that the trigger for sampling the analog continuous input signal Ain is only the analog switch SW305a (the analog switch SW1205K in FIG. Become).
なお、図3、図6、図7は、1.5bitのA/D変換回路302を含むステージFS1の構成について説明したが、(m+0.5)bitA/D変換回路(mは自然数)の場合は、アナログスイッチSW305d〜305hと、サンプルキャップCap306bと、多値出力回路304とを含む回路構成310を、(2のm乗−1)個分だけ図中に示すノード311とサミングノード307の間に並列に接続することになる。
3, 6, and 7, the configuration of the stage FS <b> 1 including the 1.5-bit A /
また、前記課題を解決するための手段に示した本発明のA/D変換器を構成するサンプリングキャパシタおよびサンプリング回路は、図3などに示すサンプルキャップCap306a、306bなどに対応し、タイミング切替スイッチは、アナログスイッチSW305i、SW305c、SW305aなどに対応する。また、同じく反転回路は、サミングノード307やアナログスイッチSW305jなどに対応し、また、A/D変換回路は、A/D変換回路302などに対応する。さらに、サンプリング値調整回路は、多値出力回路304などに対応し、転送スイッチは、サミングノード307やサンプルキャップCap306a、306b、増幅器303などに対応する。
Further, the sampling capacitor and the sampling circuit constituting the A / D converter of the present invention shown in the means for solving the problems correspond to the sample caps Cap 306a, 306b, etc. shown in FIG. , Analog switches SW305i, SW305c, SW305a, and the like. Similarly, the inverting circuit corresponds to the summing
(第2の実施形態)
次に、図8〜図10は本発明に係るA/D変換器100の第2の実施形態を示したものである。
前述した本発明の第1の実施形態がシングルエンド信号を扱うものであることに対し、本実施の形態は差動信号を扱うものである。そのため、全体構成は前記第1の実施の形態と同じであり、入力信号Ainが差動入力信号AinPとAinNの差分と等しく、出力信号Voutが差動出力信号VoutPとVoutNの差分と等しくなる。
(Second Embodiment)
Next, FIGS. 8 to 10 show a second embodiment of the A /
In contrast to the first embodiment of the present invention described above that handles a single-ended signal, this embodiment handles a differential signal. Therefore, the overall configuration is the same as in the first embodiment, the input signal Ain is equal to the difference between the differential input signals AinP and AinN, and the output signal Vout is equal to the difference between the differential output signals VoutP and VoutN.
(ステージFS1の回路構成)
図8は、本実施の形態に係る差動パイプライン型A/D変換器100のステージFS1の回路構成を示す図である。なお、図1に示したステージFS1〜Skの各々は、同一の回路構成を有しているから、図8によるステージの説明を、全てのステージFS1〜Skの説明に代えるものとする。ここで、ステージS2〜Skの入力は、図8においてアナログ差動連続入力信号AinP、AinNを、前段で離散化されたアナログ離散入力信号VinP、VinNに置き換えたものとする。また、任意のステージSkの回路構成に、従来技術と同じ構造を用いても良い。
図8に示すようにこのステージFS1は、アナログ差動連続入力信号AinP、AinNを入力し、デジタル出力信号d1を出力すると共に、後段のステージ2に対してアナログ差動離散出力信号Vout1PとVout1Nを出力する回路である。
(Circuit configuration of stage FS1)
FIG. 8 is a diagram showing a circuit configuration of the stage FS1 of the differential pipeline type A /
As shown in FIG. 8, the stage FS1 inputs analog differential continuous input signals AinP and AinN, outputs a digital output signal d1, and outputs analog differential discrete output signals Vout1P and Vout1N to the
このために、このステージFS1は、入力されたアナログ連続入力信号AinPをサンプリングするサンプルキャップCap806a、806bと、入力されたアナログ連続入力信号AinNをサンプリングするサンプルキャップCap806c、806dと、アナログ入力信号AinPとアナログ入力信号AinNの差分AinP−AinNをデジタル出力信号d1に変換するA/D変換回路802と、サンプルキャップCap806bの出力を所定の多値出力に振り分ける多値出力回路804と、サンプルキャップCap806dの出力を所定の多値出力に振り分ける多値出力回路808と、アナログ入力信号AinPとアナログ入力信号AinNの差分AinP−AinNに基づいた値をA/D変換器802のデジタル出力のビット数に応じた所定のゲインGで増幅する増幅器803とを有している。なお、パイプライン型A/D変換器では、増幅器803のゲインGを、入力されたA/D変換器802のデジタル出力信号djの桁数がnのとき、2の(n−1)乗としなければならない。
For this purpose, the stage FS1 includes sample caps Cap 806a and 806b for sampling the input analog continuous input signal AinP, sample caps Cap 806c and 806d for sampling the input analog continuous input signal AinN, and the analog input signal AinP. An A /
また、このステージFS1は、クロックφ1にしたがって開閉するアナログスイッチSW805c、805d、805m、805nと、クロックφ2にしたがって開閉するアナログスイッチSW805b、805e、805l、805oと、クロックφSにしたがって開閉するアナログスイッチSW805a、805i、805k、805sと、クロックφCにしたがって開閉するアナログスイッチSW805j、805tとをさらに有している。 The stage FS1 includes analog switches SW805c, 805d, 805m, and 805n that open and close according to the clock φ1, analog switches SW805b, 805e, 805l, and 805o that open and close according to the clock φ2, and an analog switch SW805a that opens and closes according to the clock φS. , 805i, 805k, and 805s, and analog switches SW805j and 805t that open and close in accordance with the clock φC.
また、多値出力回路804に含まれるアナログスイッチSW805f、805g、805hの開閉は、A/D変換器802の出力結果にしたがって行われる。また、同じく多値出力回路808に含まれるアナログスイッチSW805p、805q、805rの開閉もA/D変換器802の出力結果にしたがって行われる。
なお、本実施の形態では、前記第1の実施形態と同様にさらに制御回路301を有し、クロックφ1、φ2、φS、φCがこの制御回路301によって出力される。また、図中に符号807、809を付して示した箇所は、サミングノードであり、電荷を保存することができる。また、多値出力回路804、808はデジタル出力信号d1をアナログ信号に変換する構成であって、D/Aサブコンバータとして機能する。
The analog switches SW805f, 805g, and 805h included in the
In this embodiment, the
A/D変換器802は、図4において、Ain=AinP−AinNとした場合、本実施の形態におけるA/D変換器802の一例は前記第1の実施形態におけるA/D変換回路302の一例と同じになる。
すなわち、このA/D変換器802は、サンプリングトリガφCを入力し、サンプリングトリガφCの立下がりに同期して−(AinP−AinN)と、予め設定されている基準電圧(1/4)Vr、(−1/4)Vrとを比較し、結果をデジタル出力信号d1として出力する。デジタル出力信号d1は、多値出力回路804に入力されてSW805f〜805hを制御する。また、デジタル出力信号d1は、多値出力回路808に入力されてSW805p〜805rを制御する。
When Ain = AinP−AinN in FIG. 4, the A /
That is, the A /
(動作)
次に、本実施の形態に係るステージSF1の動作を図5に示したT1〜T3のタイミング順に説明する。
〈T1:サンプルフェイズ〉
先ず、図8は、図5に示したT1のタイミング、すなわちサンプルフェイズにおけるステージFS1の状態を示したものである。
このサンプルフェイズでは、図5に示すようにクロックφ1とφSのみがHとなっていることから、アナログスイッチSW805i、805cがオンされてアナログ連続入力信号AinPがサンプルキャップCap806aに導かれる。また、アナログスイッチSW805i、805dがオンされて、アナログ連続入力信号AinPがサンプルキャップCap806bに導かれる。さらに、アナログスイッチSW805aがオンするので、サンプルキャップCap806a、806bに電荷がチャージされてサンプル動作が行われる。
(Operation)
Next, the operation of the stage SF1 according to the present embodiment will be described in the order of timings T1 to T3 shown in FIG.
<T1: Sample phase>
First, FIG. 8 shows the timing of T1 shown in FIG. 5, that is, the state of the stage FS1 in the sample phase.
In this sample phase, as shown in FIG. 5, since only the clocks φ1 and φS are H, the analog switches SW805i and 805c are turned on, and the analog continuous input signal AinP is guided to the sample cap Cap806a. Further, the analog switches SW805i and 805d are turned on, and the analog continuous input signal AinP is guided to the sample cap Cap 806b. Furthermore, since the analog switch SW805a is turned on, the sample caps Cap806a and 806b are charged and the sample operation is performed.
また、このサンプルフェイズでは、さらにアナログスイッチSW805s、805mがオンされてアナログ連続入力信号AinNがサンプルキャップCap806cに導かれる。また、アナログスイッチSW805s、805nがオンされて、アナログ連続入力信号AinNがサンプルキャップCap806dに導かれる。さらに、アナログスイッチSW805kがオンするので、サンプルキャップCap806c、806dに電荷がチャージされてサンプル動作が行われる。 In this sample phase, the analog switches SW805s and 805m are further turned on, and the analog continuous input signal AinN is guided to the sample cap Cap806c. Further, the analog switches SW805s and 805n are turned on, and the analog continuous input signal AinN is guided to the sample cap Cap806d. Furthermore, since the analog switch SW805k is turned on, the sample caps Cap806c and 806d are charged and the sample operation is performed.
〈T2:コンパレートフェイズ〉
次に、図9は、図5中T2のタイミング、すなわちコンパレートフェイズにおけるステージFS1の状態を示したものである。
このコンパレートフェイズでは、図5に示すようにクロックφ1とφCのみがHとなっていることから、アナログスイッチSW805a、805i、805k、805sがオフされる。このため、サンプルキャップCap806a、806bにサンプリングされたアナログ連続入力信号AinPの電荷がサミングノード807に保存、確定されると共に、サンプルキャップCap806c、806dにサンプリングされたアナログ連続入力信号AinNの電荷がサミングノード809に保存、確定される。
また、アナログスイッチSW805j、805tがオンされる。このため、サミングノード807の電圧が−AinPVとなると共に、サミングノード809の電圧が−AinNVとなり、差分−(AinP−AinN)Vに対してA/D変換器802で公知の方法によって演算がされ、デジタル出力信号d1の値が決定する。
<T2: Comparative phase>
Next, FIG. 9 shows the timing of T2 in FIG. 5, that is, the state of the stage FS1 in the comparison phase.
In this comparison phase, since only the clocks φ1 and φC are H as shown in FIG. 5, the analog switches SW805a, 805i, 805k, and 805s are turned off. Therefore, the charges of the analog continuous input signal AinP sampled in the sample caps Cap 806a and 806b are stored and determined in the summing
Further, the analog switches SW805j and 805t are turned on. For this reason, the voltage at the summing
〈T3:ホールドフェイズ〉
次に、図10は、図5中T3のタイミング、すなわちホールドフェイズにおけるステージFS1の状態を示したものである。
このホールドフェイズでは、サミングノード807に保存された電荷に対し、サンプルキャップCap806a、806bで公知の方法により演算が行われ、ステージ2に転送される。また、サミングノード809に保存された電荷に対し、サンプルキャップCap806c、806dで公知の方法により演算が行われ、ステージ2に転送される。転送の結果、アナログ出力信号Vout1P、Vout1Nが目標値としてステージ2に出力される。
<T3: Hold phase>
Next, FIG. 10 shows the timing of T3 in FIG. 5, that is, the state of the stage FS1 in the hold phase.
In this hold phase, the charge stored in the summing
以上、図8、図9、図10は1.5bitのA/D変換器802を含むステージ1の構成について説明した。(m+0.5)bitA/D変換器(mは自然数)の場合は、コンパレータが(2の(m+1)乗−2)個必要であり、その基準電圧は(±1、±3、±5、…、±(2の(m+1)乗−3))/(2の(m+1)乗)としなければならない。また、(m+0.5)bitA/D変換器(mは自然数)の場合は、SW805d〜805hと、サンプルキャップ806bと、多値出力回路804を含む回路構成812を、(2のm乗−1)個、図中に示すノード813とサミングノード807の間に並列に接続しなければならない。また、(m+0.5)bitA/D変換器(mは自然数)の場合は、SW805n〜805rと、サンプルキャップ806dと、多値出力回路808を含む回路構成814を、(2のm乗−1)個、図中に示すノード815とサミングノード809の間に並列に接続しなければならない。
8, 9, and 10 have described the configuration of the
(効果)
このような構成をした本実施の形態では、前記第1の実施の形態と同様にサンプルホールド回路S/Hを必要としないため、消費電力とレイアウトエリアおよびノイズの削減を達成することができる。
また、同じくアナログ入力信号AinPのステージFS1の入力経路がサンプルキャップCap806a、806bの1経路となる効果、換言すれば、アナログ連続入力信号AinPをサンプリングするトリガがアナログスイッチSW805aのみとなる効果も得られる。また、同じくアナログ入力信号AinNのステージ1の入力経路もサンプルキャップCap806c、806dの1経路となる効果、換言すれば、アナログ連続入力信号AinNをサンプリングするトリガがアナログスイッチSW805kのみとなる効果も得られる。
(effect)
In the present embodiment having such a configuration, the sample hold circuit S / H is not required as in the first embodiment, so that power consumption, layout area, and noise can be reduced.
Similarly, an effect that the input path of the stage FS1 of the analog input signal AinP is one path of the sample caps Cap 806a and 806b, in other words, an effect that the trigger for sampling the analog continuous input signal AinP is only the analog switch SW805a is obtained. . Similarly, an effect that the input path of the analog input signal AinN in the
なお、前記課題を解決するための手段に示した本発明のA/D変換器を構成するサンプリングキャパシタおよびサンプリング回路は、図8などに示すサンプルキャップCap806a、806b、806c、806dなどに対応し、タイミング切替スイッチは、アナログスイッチSW805i、SW805c、SW805a、SW805s、SW805m、SW805kなどに対応する。また、同じく反転回路は、サミングノード807、809やアナログスイッチSW805j、SW805tなどに対応し、また、A/D変換回路は、A/D変換回路802などに対応する。さらに、サンプリング値調整回路は、多値出力回路804、808などに対応し、転送スイッチは、サミングノード807、809やサンプルキャップCap806a〜806d、増幅器803などに対応する。
The sampling capacitor and the sampling circuit constituting the A / D converter of the present invention shown in the means for solving the problems correspond to the sample caps Cap 806a, 806b, 806c, 806d, etc. shown in FIG. The timing switch corresponds to the analog switches SW805i, SW805c, SW805a, SW805s, SW805m, SW805k, and the like. Similarly, the inverting circuit corresponds to the summing
100…A/D変換器
101…演算回路
102…メモリ
301…制御回路
302…A/D変換回路
303…増幅器
304…多値出力回路
307…サミングノード
311…ノード
401,402…コンパレータ
SW305a〜SW305j…アナログスイッチ
Cap306a、Cap306b…サンプルキャップ
Ain…アナログ入力信号
d1〜dk…デジタル出力信号
FS1…初段のステージ
S2〜Sk…ステージ
φ1、φ2、φS、φC…クロック
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ステージは、アナログ入力信号を入力してデジタル信号に変換して出力すると共に、当該デジタル信号と前記アナログ入力信号とによって生成されたアナログ出力信号を後段の他のステージに出力する、A/D変換器であって、
前記複数のステージのうち少なくとも初段のステージは、
前記アナログ入力信号をサンプリングキャパシタの一端から入力してサンプリングするサンプリング回路と、
前記サンプリング回路のサンプリング動作タイミングを決定するタイミング切替スイッチと、
前記サンプリングキャパシタの他端に接続されて前記サンプリング回路でサンプリングされたアナログ入力信号を前記デジタル信号に変換して出力するA/D変換回路と、
前記サンプリング回路でサンプリングされた前記アナログ入力信号の値を、前記デジタル信号の値に応じて調整するサンプリング値調整回路と、
前記サンプリング値調整回路による調整後のアナログ信号を前記アナログ出力信号として前記後段の他のステージに出力する転送手段と、
を備えることを特徴とするA/D変換器。 Multiple stages are provided,
The stage receives an analog input signal, converts it to a digital signal and outputs it, and outputs an analog output signal generated by the digital signal and the analog input signal to another stage after the A / D. A converter,
At least the first stage of the plurality of stages is
A sampling circuit that inputs and samples the analog input signal from one end of a sampling capacitor;
A timing changeover switch for determining a sampling operation timing of the sampling circuit;
An A / D conversion circuit connected to the other end of the sampling capacitor and converting the analog input signal sampled by the sampling circuit into the digital signal and outputting the digital signal;
The value of the analog input signal sampled at the sampling circuit, the sampling value adjusting circuit for adjusting in response to the value of the digital signal,
A transfer means for outputting the analog signal adjusted by the sampling value adjusting circuit to the other stage as the analog output signal ;
An A / D converter comprising:
前記A/D変換回路は、前記サミングノードにかかる電圧をA/D変換することを特徴とする請求項1に記載のA/D変換器。 The first stage further includes a summing node to which the sampling capacitor is connected and which stores the analog input signal sampled by the sampling circuit,
The A / D converter according to claim 1, wherein the A / D converter circuit performs A / D conversion on a voltage applied to the summing node.
前記複数のステージのうち少なくとも初段のステージの処理を、
アナログ入力信号をタイミング切替スイッチによりサンプリング回路のサンプリングキャパシタの一端から入力してサンプリングするサンプルフェイズと、
前記サンプリング回路でサンプリングされた前記アナログ入力信号を前記サンプリングキャパシタの他端に接続されたA/D変換回路によりデジタル出力信号に変換するコンパレートフェイズと、
前記サンプリング回路でサンプリングされた前記アナログ入力信号の値を前記デジタル出力信号の値に応じて調整し、調整後のアナログ入力信号を後段の他のステージに出力するホールドフェイズとの順に切り替えて繰り返し行うことを特徴とするA/D変換器の制御方法。 A method for controlling a pipelined A / D converter having a plurality of stages for performing A / D conversion and D / A conversion,
Processing of at least the first stage among the plurality of stages,
A sample phase in which an analog input signal is sampled by inputting from one end of a sampling capacitor of a sampling circuit by a timing selector switch,
A comparator phase for converting the analog input signal sampled by the sampling circuit into a digital output signal by an A / D conversion circuit connected to the other end of the sampling capacitor ;
The value of the analog input signal sampled by the sampling circuit is adjusted in accordance with the value of the digital output signal, and the adjusted analog input signal is repeatedly switched in the order of the hold phase that is output to the other stage. A method for controlling an A / D converter.
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