JP2007049745A - 改善された雑音特性を有するデルタ‐シグマ変調器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】デルタ‐シグマ変調器において使用される積分器段は、演算増幅器(312)、演算増幅器(312)の出力部と加算ノードとを演算増幅器の入力側で結合する積分コンデンサ(CI)、および帰還経路を含む。この帰還経路は、共通のプレートノードにおいて電気的に共通して結合された第一プレートを有する第一コンデンサ(+CREF)および第二コンデンサ(−CREF)と、標本化位相中に選択された基準電圧をコンデンサの第二プレート上に標本化するためのスイッチング回路(310a〜310d)とを含む。積分器段はスイッチ(305a、305b)をさらに含んで積分位相中に共通のプレートノードおよび加算ノードを選択的に結合する。
【選択図】図3A
Description
デルタ‐シグマ変調器はディジタル‐アナログ変換器(DAC)およびアナログ‐ディジタル変換器(ADC)において特に有用である。オーバーサンプリングにより、デルタ‐シグマ変調器の量子化雑音電力はオーバーサンプリング周波数帯域にわたって広がるが、この周波数帯域は通常、入力信号帯域幅よりもずっと広い。さらにデルタ‐シグマ変調器は、入力信号に対してはローパスフィルタとして、雑音に対してはハイパスフィルタとして作用することによりノイズシェーピングを行う。つまりほとんどの量子化雑音電力がこれにより信号帯域外にシフトする。
本発明原理による回路および方法は、例えばディジタル‐アナログ変換器やアナログ‐ディジタル変換器で使用されるデルタ‐シグマ変調器の性能を向上するのに特に有用である。標本化位相中に対応するコンデンサ。具体的な一実施形態によれば、デルタ‐シグマ変調器で使用される積分器段が開示され、この積分器段は、演算増幅器、演算増幅器の出力部と加算ノードとを演算増幅器の入力側で結合する積分コンデンサ、および帰還経路を含む。この帰還経路は、共通のプレートノードにおいて電気的に共通して結合された第一プレートを有する第一および第二コンデンサと、標本化位相中、選択された基準電圧をコンデンサの第二プレート上に標本化するためのスイッチング回路とを含む。積分器段は、積分位相中に共通のプレートノードおよび加算ノードを選択的に結合するためのスイッチ
をさらに含む。
本発明の原理およびそれらの利点は、図面の図1〜図4に描かれた実施態様を参照することにより最も良く理解される。それらの図面において同じ番号は同じ部分を指している。
献に記載されている)。
利得=(1/量子化器の利得)*(1/マルチビットDACの利得)
であるのが好ましい。この付加的フィードフォワード・パスの目的は、デルタ‐シグマループからの入力信号エネルギーを可能な限り多く相殺することである。この結果、変調器内のほとんどの雑音が量子化雑音となる。そして変調器200内の部分回路の設計の制約を軽減することができる。例えば、第一積分器段202aは通常、変調器全体の雑音特性の主な要因であるが、このフィードフォワード技術によって第一積分器段の出力側の信号エネルギーが減少することになり、したがってこの段のオペアンプのDC利得のようなパラメータも低減することができる。装置の電力消費量もダイサイズも低減することができる。
06a、306b側の電圧の極性を定める。
Claims (12)
- 出力加算器の入力に結合されている出力を有する複数のフィルタ段と、
該出力加算器の出力に結合されており、利得を有するフィードバックループであって、該複数のフィルタ段のうちの少なくとも1つに制御信号をフィードバックするフィードバックループと、
変調器の入力と該出力加算器の入力とを結合するフィードフォワード経路であって、該フィードバックループの利得におよそ反比例する利得を有するフィードフォワード経路と
を備えた、デルタ‐シグマ変調器。 - 前記フィードバックループは、量子化器とDACとを有し、前記フィードフォワード経路の利得は、およそ
1/量子化器の利得*1/DACの利得
である、請求項1に記載のデルタ‐シグマ変調器。 - 前記複数のフィルタ段のうちの選択された1つは、
積分器段を備え、
該積分器段は、
演算増幅器および関連付けられた積分コンデンサと、
標本化フェーズ中に、入力標本化コンデンサ上に入力信号の電荷を標本化し、積分フェーズの第一期間中に、該入力信号の電荷を共通ノードに転送する入力信号スイッチング回路と、
該フィードバックループによって生成された複数の制御信号によって制御されるスイッチを含む基準電圧スイッチング回路であって、該標本化フェーズ中に、複数の基準標本化コンデンサ上に基準電荷を標本化し、該積分フェーズの第一期間中に、該基準電荷を該共通ノードに転送する基準スイッチング回路と、
該積分フェーズの第二期間中に、該共通ノードから該積分コンデンサに電荷を転送する加算スイッチと
を備えた、請求項1に記載のデルタ‐シグマ変調器。 - 前記複数の基準標本化コンデンサのうちの選択された基準標本化コンデンサの選択されたプレートは、共通に電気的に結合されている、請求項3に記載のデルタ‐シグマ変調器。
- 前記フィードバックループは、前記量子化器と前記DACとを結合するダイナミック・エレメント・マッチング・ロジックをさらに備えている、請求項2に記載のデルタ‐シグマ変調器。
- 前記基準電圧スイッチング回路のスイッチは、前記複数の基準標本化コンデンサと第一および第二基準電圧レールのうちの選択された1つとを選択的に結合する、請求項3に記載のデルタ‐シグマ変調器。
- 前記入力信号スイッチング回路は、前記標本化フェーズの低質および良質のサブフェーズにおいて、前記入力信号の電荷を標本化する、請求項3に記載のデルタ‐シグマ変調器。
- 前記基準電圧スイッチング回路は、前記標本化フェーズの低質および良質のサブフェーズにおいて、前記基準電圧を標本化する、請求項3に記載のデルタ‐シグマ変調器。
- 前記制御信号は、第一動作サイクルの積分フェーズ中に生成されることにより、続く第二動作サイクルの標本化フェーズの前に、前記基準スイッチング回路のスイッチを構成する、請求項3に記載のデルタ‐シグマ変調器。
- デルタ‐シグマ変調器を動作させる方法であって、該デルタ‐シグマ変調器は、複数の出力を有するループフィルタであって、該複数の出力は、フィルタ出力信号を出力加算器にフィードフォワードする、ループフィルタと、該加算器の出力からのフィードバック信号と該ループフィルタの入力とを結合するフィードバックループとを備えており、
該方法は、
該変調器への入力信号エネルギーを相殺するために、フィードフォワード経路を介して、変調器入力ら出力加算器に、選択された利得を用いて入力信号をフィードフォワードするステップ
を包含する、方法。 - 前記フィードフォワードするステップは、
前記変調器入力からループフィルタ入力の入力段を切断するサブステップと、
続いて、該変調器入力から前記フィードフォワード経路を切断するサブステップと
を包含する、請求項10に記載の方法。 - 前記フィードバック経路がフィードバック信号を生成した後に、前記フィードフォワード経路は切断される、請求項11に記載の方法。
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