JP2000354026A - 高速でタイミング精度の高いエッジを有するサブサンプリングクロック信号を発生させる為のクロック信号発生器 - Google Patents
高速でタイミング精度の高いエッジを有するサブサンプリングクロック信号を発生させる為のクロック信号発生器Info
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Abstract
程度に高速であって、主クロック信号のエッジに対する
タイミング精度の高いN個のサブサンプリングクロック
信号を発生させる。 【解決手段】高速でタイミング精度の高いエッジを各々
が有するN個のサブサンプリングクロック信号を発生す
る為のクロック信号発生器(128)であって、前記主
クロック信号を受信するように接続し、タイミング精度
の低いエッジを有するN個のクロックウィンドウ信号を
発生するクロックウィンドウ信号発生器(149)と、
N個のゲート回路(151、152、153、154)
と、を含む、前記クロック信号発生器(128)を提供
する。
Description
号発生器に関し、より具体的には高速でタイミング精度
の高いエッジを有するサブサンプリングクロック信号を
発生する為のクロック信号発生器に関する。
号から1つ以上のクロック信号を発生しなければならな
い場合がしばしばある。各クロック信号は通常、主クロ
ック信号よりも低い周波数を持ち、また、非対称のデュ
ーティサイクルを有する場合もある。このようなクロッ
ク信号に呼応して作動する回路のタイミングエラーを防
ぐ為には、クロック信号がその状態を変化させるエッジ
のタイミングは正確でなければならず、エッジは主クロ
ック信号のサイクル時間よりも短い時間で状態変化を生
じるように高速でなければならない。
ック信号と呼ばれる複数のクロック信号を作り、そのサ
ブサンプリングクロック信号に高速で、正確にタイミン
グ制御されたエッジを持たせることが必要とされるアプ
リケーションの一例は、高速アナログ−デジタル(A/
D)変換である。A/D変換器の特性は、一部、アナロ
グ入力信号のデジタル変換においてその変換器に可能の
最高周波数を定義する最高変換周波数により決まる。A
/D変換器のコストは、変換周波数を上げると急激に増
大する。アナログ入力を高変換周波数で変換しなければ
ならない場合、単一の高価なA/D変換器ではなく、並
列に配列させた複数のより低速でより安価なA/D変換
器から構成される並列A/D変換器に置き換えた方が経
済的である場合も多い。更にコストを度外視したとして
も最高速の単一のA/D変換器よりも高い変換周波数を
得ようとする場合、並列A/D変換装置を利用するしか
ない。
する為にN個の並列A/D変換器から構成されるA/D
変換装置を用いる場合、有効変換周波数は「個々のA/
D変換器の変換周波数のN倍」である。図1はA/D変
換装置10の一例を示したものであり、ここではN=4
である。A/D変換装置10はA/D変換器12、1
3、14、15を含み、それら各々の前にはそれぞれト
ラックホールド回路16、17、18、19、そしてN
個のサブサンプリングクロック信号を発生するクロック
信号発生器28がある。アナログ信号入力20にて受信
されたアナログ入力信号は各トラックホールド回路の信
号入力へと送られる。トラックホールド回路16のアナ
ログ信号入力を22に示す。トラックホールド回路は各
々、クロック信号入力を含んでいる。トラックホールド
回路の各々は、そのクロック信号入力を通じてサブサン
プリングクロック信号の異なる1つを受信する。トラッ
クホールド回路16のクロック信号入力を23に示す。
号入力29を通じて受信した主クロック信号からN個の
サブサンプリングクロック信号を作る。主クロック信号
はA/D変換装置10の変換周波数、又はその倍数値の
周波数を有する。
グ信号入力はアナログ入力20へと接続する。例えば、
トラックホールド回路16のアナログ信号入力22がア
ナログ入力20へと接続する等である。トラックホール
ド回路16〜19のアナログ出力はそれぞれA/D変換
器12〜15のアナログ入力に接続している。例えば、
トラックホールド回路16のアナログ出力24がA/D
変換器12のアナログ入力25に接続する等である。A
/D変換器12〜15のデジタル出力は、デジタル出力
バス27に接続している。例えば、A/D変換器12の
デジタル出力26がデジタル出力バス27に接続する等
である。
グ入力20で受信したアナログ入力信号に追従し、クロ
ック信号発生器28が発生したサブサンプリング・クロ
ック信号により決定されたタイミングでアナログ入力信
号の値を連続的に保持する。A/D変換器12〜15は
トラックホールド回路16〜19が採ったアナログサン
プルをそれぞれ受信し、そのアナログサンプルをデジタ
ル化する。A/D変換器はそのデジタル化したサンプル
をデジタル出力バス27へと送ることで直列又は並列ビ
ットストリーム(bitstream)を提供する。
ック信号の周波数に等しいが、各A/D変換器12〜1
5は主クロック信号周波数の1/Nの変換周波数で作動
する。従って各A/D変換器は、主クロック信号周波数
と同じ変換周波数を有する単一のA/D変換器よりも単
純で安価である。
置10の処理を描いたものである。図2のAは主クロッ
ク信号入力29で受信した主クロック信号を示す。
発生し、トラックホールド回路16、17、18、19
のクロック信号入力へとそれぞれ送られたサブサンプリ
ングクロック信号を表わしたものである。クロック信号
発生器は連続的にN個のサブサンプリングクロック信号
を発生するが、それらの間には主クロック信号の少なく
とも1サイクル分の遅延を作る。各サブサンプリングク
ロック信号は、主クロックの1/Nの周波数でトラック
ホールド回路16〜19のうちの1つをクロッキングす
る。この結果、サブサンプリングクロック信号は、集合
的にトラックホールド回路をA/D変換装置の変換周波
数でクロッキングすることになる。図示した例において
は主クロック信号の各立ち下がりエッジが、サブサンプ
リングクロック信号の1つに状態の変化をもたらし、ま
た、その前の立ち下がりエッジに反応して状態を変えた
サブサンプリングクロック信号を元の状態に戻してい
る。サブサンプリングクロック信号の状態変化は、主ク
ロック信号の立ち下がりエッジに対してクロック信号発
生器の伝搬遅延であるtd分、遅延する。
るアナログ入力信号30の一例を示したものである。こ
の例において、説明を単純化する為にアナログ入力信号
はゆっくりとした直線的な傾斜で表わし、トラックホー
ルド回路16〜19はそれぞれのサブサンプリングクロ
ック信号が高低の状態間の半分に達した時点でアナログ
入力信号のレベルを保持するようになっている。図2の
B〜Eに示したサブサンプリングクロック信号は、全て
が早いエッジを持ち、また全てが主クロック信号に対し
て固定された関係を有するタイミングで状態を変化させ
ているという点において、「理想的」なサブサンプリン
グクロック信号である。結果的に、トラックホールド回
路16〜19により捕捉されたアナログ入力信号30の
連続したアナログサンプル31、32、33、34は、
それぞれ図2のFに示した電圧V軸上で、等しい増分値
で増分している。アナログサンプルはその後A/D変換
器12〜15によりそれぞれデジタル化される。
いては、クロック信号発生器28として従来からリング
カウンタが採用されてきた。リングカウンタは従来より
周知であり、従って本願において説明はしない。N個の
サブサンプリングクロック信号を発生する為に、N個の
計数段から構成されるリングカウンタ回路が使われる。
リングカウンタは全てのサブサンプリングクロック信号
を高速エッジで発生する能力を有するが、これは高電力
消費という犠牲を払って初めて実現されることである。
従って、リングカウンタを用いた実用的なクロック発生
回路においては、サブサンプリングクロック信号の少な
くともいくつかは遅いエッジを有している。更に計数段
の出力とトラックホールド回路との間の経路は長さが異
なり、全ての計数段が同じ負荷を扱うわけでは無い。こ
れらの要因により、サブサンプリングクロック信号の主
クロック信号に対するタイミングの精度が損なわれてし
まう。
イミングを有するサブサンプリングクロック信号が、A
/D変換装置10の変換精度に与える影響を描いたもの
である。図2のGにおいて、トラックホールド回路19
に送られたサブサンプリングクロック信号のエッジは、
図2のEに示した「理想的」なサブサンプリングクロッ
ク信号のエッジよりもゆっくりと変化している。「理想
的」なサブサンプリングクロック信号のエッジは、図2
のGにおいては破線で示した。サブサンプリングクロッ
ク信号のより遅いエッジにより、トラックホールド回路
19は図2のEに示した「理想的」なサブサンプリング
クロック信号によりクロッキングされる場合よりも遅い
タイミングでアナログ入力信号30を保持する。この結
果、図2のIに示したように、アナログサンプル35の
電圧スケールV上のレベルは、アナログサンプル34と
は異なっている。変換誤差は、A/D変換器15がこの
アナログサンプルをデジタルへと変換した時に生じる。
便宜上、トラックホールド回路19をホールド状態に切
替える為に必要とされるクロック信号入力上の電圧レベ
ルをアナログ入力信号30のレベルとは独立とした点に
言及しておく。多くの実用的トラックホールド回路にお
いて、そのトラックホールド回路をホールド状態へと切
替える為に必要なクロック信号入力上の電圧レベルは、
アナログ入力信号のレベルにより左右される。この作用
は図2のIに示したサンプリングエラーを増大又は減少
させる可能性がある。サンプリングエラーが増大するか
減少するかは、アナログ入力信号が、トラックホールド
回路をホールド状態へと切替えるサブサンプリングクロ
ック信号のエッジの方向と同じ方向に変化しているか、
或は反対方向に変化しているかにより決まる。アナログ
入力信号が例えば正弦波であった場合、この作用はデジ
タル化された信号がアナログ信号へと再変換された時に
高調波歪みを生じさせるものである。
路16に送られたサブサンプリングクロック信号のエッ
ジが、図2のBに示した「理想的」サブサンプリングク
ロック信号に対して遅延していることを示す。「理想
的」なサブサンプリングクロック信号は、図2のHにお
いては破線で示した。遅延したサブサンプリングクロッ
ク信号により、トラックホールド回路16は図2のBに
示した「理想的」なサブサンプリングクロック信号でク
ロッキングされた場合よりも遅れてアナログ入力信号3
0を保持することになる。この結果、図2のIに示した
ように、電圧スケールV上のアナログサンプル36のレ
ベルが、アナログサンプル31のレベルよりも高くなっ
ている。変換誤差はA/D変換器12がこのアナログサ
ンプルをデジタル化した時に生じる。
クホールド回路をその前に有する並列のA/D変換器か
ら構成されるA/D変換装置の変換精度は、トラックホ
ールド回路へと送られるサブサンプリングクロック信号
のエッジの速度とタイミング精度によって決定するので
ある。サブサンプリングクロック信号のエッジが精度の
低いタイミングであったり、遅かったりした場合、アナ
ログ入力信号は主クロックが定義するタイミングとは異
なるタイミングでサンプリングされることになる。サブ
サンプリングクロック信号のエッジにより定義されるタ
イミングにおいて、アナログ入力信号の値が主クロック
信号により定義されたタイミングにおける値と異なって
しまい、アナログサンプル中に誤差が生じるのである。
アナログサンプル中の誤差は、A/D変換器がそのアナ
ログサンプルをデジタル信号へと変換する時に変換誤差
を生じる。
の前に有するN個の並列A/D変換器から構成されるA
/D変換装置に必要とされているのは、全てのエッジが
実質的に主クロック信号のエッジと同じ程度に高速であ
って、主クロック信号のエッジに対するタイミング精度
の高いN個のサブサンプリングクロック信号を発生する
能力を有するクロック信号発生器である。
構成されるアナログサンプリング装置において必要とさ
れるのは、全てのエッジが実質的に主クロック信号のエ
ッジと同じ程度に高速であって、主クロック信号のエッ
ジに対するタイミング精度の高いN個のサブサンプリン
グクロック信号を発生する能力を有するクロック信号発
生器である。
ッジと同じ程度に高速であって、主クロック信号のエッ
ジに対するタイミング精度の高いN個のサブサンプリン
グクロック信号を発生する能力を有するクロック信号発
生器が必要とされている。
プリングクロック信号を主クロック信号から発生する為
のクロック信号発生器を提供するものである。サブサン
プリングクロックの各々は、高速でタイミング精度の高
いエッジを有する。クロック信号発生器は、クロックウ
ィンドウ信号発生回路及びN個のゲート回路から成り、
ここでNとは1よりも大きい整数値である。クロックウ
ィンドウ信号発生回路は主クロック信号を受信するよう
に接続されており、主クロック信号からN個のタイミン
グ精度の高いエッジを有するクロックウィンドウ信号を
発生する。N個のゲート回路の各々は、論理状態がクロ
ックウィンドウ信号の1つにより定義づけられ、エッジ
タイミングがクロックウィンドウ信号のタイミング精度
の低いエッジとは独立した主クロック信号により定義づ
けられたサブサンプリングクロック信号の1つを発生す
るもので、第一の入力、第二の入力及び出力を含む。第
一の入力はクロックウィンドウ信号を受信するように接
続され、第二の入力は主クロック信号を受信するように
接続されており、出力はサブサンプリングクロック信号
を供給する。
い精度で定義された時間間隔でアナログ入力信号をサン
プリングする為のアナログサンプリング回路を提供する
ものである。アナログサンプリング回路はN個のトラッ
クホールド回路とクロック信号発生器から構成される。
トラックホールド回路の各々はクロック信号入力を含
む。クロック信号発生器はクロックウィンドウ信号発生
器と、N個のゲート回路を含む。クロックウィンドウ信
号発生器は、主クロック信号を受信するように接続され
た入力と、N個の出力を含み、クロックウィンドウ信号
を主クロック信号から発生させ、そのクロックウィンド
ウ信号のうちの1つを各出力へと送る。クロックウィン
ドウ信号は、タイミング精度の低いエッジを有する。N
個のゲート回路の各々は、論理状態がクロックウィンド
ウ信号のうちの1つにより定義され、エッジのタイミン
グがクロックウィンドウ信号のタイミング精度の低いエ
ッジとは独立した主クロック信号により定義されたサブ
サンプリングクロック信号を発生するものであり、第一
の入力、第二の入力及び第三の入力を含む。第一の入力
はクロックウィンドウ信号発生器の出力の1つに接続さ
れ、第二の入力は主クロック信号を受信するように接続
されており、出力はトラックホールド回路のうちの1つ
のクロック信号入力に接続されている。
換装置を提供するものである。装置はN個のトラックホ
ールド回路、N個のA/D変換器及びクロック信号発生
器を含む。トラックホールド回路の各々はクロック信号
入力、アナログ信号入力及びアナログ出力を含む。全て
のトラックホールド回路のアナログ信号入力は相互に接
続している。A/D変換器の各々は、デジタル出力及び
アナログ入力を含む。アナログ入力は1つのトラックホ
ールド回路のアナログ出力に接続されている。クロック
信号発生器はクロックウィンドウ信号発生器及びN個の
ゲート回路を含む。クロックウィンドウ信号発生器は主
クロック信号を受信するように接続した入力及びN個の
出力を含み、主クロック信号からクロックウィンドウ信
号を発生してそのクロックウィンドウ信号の1つを各出
力へと与える。クロックウィンドウ信号の各々は、タイ
ミング精度の低いエッジを有する。N個のゲート回路の
各々は、論理状態がクロックウィンドウ信号の1つによ
り定義され、エッジのタイミングがクロックウィンドウ
信号のタイミング精度の低いエッジとは独立した主クロ
ック信号により定義されたサブサンプリングクロック信
号を発生するものであり、第一の入力、第二の入力及び
出力を含む。第一の入力はクロックウィンドウ信号発生
器の出力の1つに接続され、第二の入力は主クロック信
号を受信するように接続されており、出力は1つのトラ
ックホールド回路のクロック信号入力に接続されてい
る。
サンプリング装置140及びクロック信号発生器128
を用いた、本発明に基づくA/D変換装置の一実施例1
00を示す。図示の実施例においてはN=4であり、A
/D変換装置は4個のA/D変換器と4個のトラックホ
ールド回路を含み、そしてクロック信号発生器は4個の
サブサンプリング信号を発生する。図3に示した要素の
うち、図1に示したA/D変換装置の要素に対応するも
のには同じ符号を付し、その詳細説明は省略する。
クウィンドウ信号発生器149及びN個のゲート回路1
51、152、153、154から構成される。図示の
実施例においては、ゲート回路は2入力ANDゲートで
ある。クロックウィンドウ信号発生器はクロック信号入
力155及びN個の出力を含み、各出力はクロック信号
発生器が発生するサブサンプリングクロック信号の各々
に対応する。クロック信号入力は主クロック信号入力2
9から主クロック信号を受信するように接続されてい
る。クロックウィンドウ信号発生器はN個の出力(その
うちの一例が157で示される)を含み、各出力上に異
なるクロックウィンドウ信号を供給する。
て、例えばリングカウンタを用いることも出来る。クロ
ックウィンドウ信号には高速でタイミング精度の高いエ
ッジを持たせる必要が無い為、このリングカウンタの電
力消費量は、図1の例においてクロック信号発生器28
として用いたリングカウンタよりも大幅に低くすること
が出来る。他の周知の回路にもクロックウィンドウ信号
を主クロック信号から発生する能力は有するもののタイ
ミング精度の低いエッジや、遅く一定しないエッジ等の
欠陥を生じるものがあるが、これらもクロックウィンド
ウ信号発生器として用いることが出来るのである。
の実施例では2入力ANDゲートである。ゲート回路1
51〜154として用いるに適した低電力ANDゲート
は従来から周知である。このようなゲートは高速エッジ
を生じることが出来、予測可能の一定した伝搬遅延を持
ち、かつCMOS等の通常の半導体製造プロセスを用い
て容易に作製することが出来る。ゲート回路の各々は第
一の入力、第二の入力及び出力を有する。各ゲート回路
の第一の入力はクロックウィンドウ信号発生器149の
出力のそれぞれ異なる1つに接続しており、これにより
全てのゲート回路の第一の入力がクロックウィンドウ信
号発生器が発生したN個のクロックウィンドウ信号の異
なる1つをそれぞれに受信することになる。例えば、ゲ
ート回路151の第一の入力159はクロックウィンド
ウ信号発生器の出力157に接続される等である。
は、主クロック信号入力29から主クロック信号を受信
するように接続される。例えば、導体161及び165
がゲート回路151の第二の入力167を主クロック信
号入力へと接続する等である。
れトラックホールド回路16〜19のクロック信号入力
へと接続されており、これによりゲート回路151〜1
54が発生したサブサンプリングクロック信号はそれぞ
れトラックホールド回路16〜19のクロック信号入力
へと送られる。例えば、導体171がゲート回路151
の出力169をトラックホールド回路16のクロック信
号入力23へと接続する等である。
てが高速でタイミング精度の高いエッジを有するN個の
サブサンプリングクロック信号を発生する。サブサンプ
リングクロック信号はゲート回路151〜154により
発生される。ゲート回路151〜154として用いられ
た低電力ANDゲートは高速のエッジを生じることが出
来、予測可能の一定した伝搬遅延を有する。更に、ゲー
ト回路151〜154の出力は、トラックホールド回路
16〜19の対応するクロック信号入力へと独占的に接
続される為、ゲートの出力に印加される負荷はマッチし
ている。この結果、ゲート151〜154により発生さ
れたサブサンプリングクロック信号のエッジは、根本的
に主クロック信号のエッジにより定義されるタイミング
及び高速性を有し、また、高い整合性を有することでマ
ッチしている。
4の第二の入力にそれぞれ届ける導体161〜164を
全て等しい長さとすることにより、ゲート151〜15
4が発生したサブサンプリングクロック信号のエッジの
タイミング精度を更に上げることが出来、更にサブサン
プリングクロック信号をゲート回路151〜154の出
力からトラックホールド回路16〜19にそれぞれ届け
る導体171〜174の長さを等しくすると、クロック
発生器128によりトラックホールド回路16〜19へ
と送られるサブサンプリングクロック信号間相互のタイ
ミング関係を変えてしまう並列経路長の差異がなくな
る。レイアウト上の問題により、導体の長さを等しく作
れない場合も、導体長は可能な限り等しい長さに近づけ
なければならない。
/D変換装置100の処理を説明する。図4のAは主ク
ロック信号入力29で受信した主クロック信号である。
ンドウ信号発生器149で発生され、ゲート回路151
〜154の第一の入力(例えば第一の入力159)へと
送られたクロックウィンドウ信号を表わしたものであ
る。クロックウィンドウ信号発生器は、クロックウィン
ドウ信号を、それらの間に主クロック信号の少なくとも
1サイクル分の遅延を持たせながら連続的に発生する。
図示の例においては、主クロック信号の各立ち下がりエ
ッジによりクロックウィンドウ信号のうちの1つの状態
が変化し、前の立ち下がりエッジに呼応して状態が変え
られていたクロックウィンドウ信号の状態が元に戻る。
この結果、図示の例においては、N個のクロックウィン
ドウ信号の各々が、主クロック信号の異なるサイクルに
おいて「1」の状態となる。クロックウィンドウ信号の
状態変化は主クロック信号の立ち下がりエッジに対し、
クロックウィンドウ信号発生器149の伝搬遅延である
td分遅延する。
発生器149の伝搬遅延はそのN個の出力各々について
異なる場合がある(例えば出力157が他の出力とは異
なる伝搬遅延を有する等)。更に、クロックウィンドウ
信号のエッジは、主クロック信号のエッジよりも著しく
遅い場合があり、クロックウィンドウ信号のエッジ速度
はN個の出力の各々によってもばらつく場合がある。従
って、トラックホールド回路16〜19が受信したサブ
サンプリングクロック信号のエッジタイミング及び速度
にばらつきがあった図1に示した従来例と同様に、ゲー
ト回路151〜154の各々がタイミング及びスピード
の異なるエッジを有するクロックウィンドウ信号を受信
する可能性がある。
1〜154がそれぞれ発生し、トラックホールド回路1
6〜19へとそれぞれ送られたサブサンプリングクロッ
ク信号を表わすものである。ゲート回路はクロックウィ
ンドウ信号発生器が発生したクロックウィンドウ信号及
び主クロック信号に呼応してサブサンプリングクロック
信号を発生する。ゲート回路は、サブサンプリングクロ
ック信号を、それらの間に主クロック信号の少なくとも
1サイクル分の遅延を持たせながら連続的に発生する。
図示の例では、遅延は1サイクルである。サブサンプリ
ングクロック信号の各々は、トラックホールド回路16
〜19の1つを主クロック信号の周波数の1/Nの周波
数でクロッキングする。従ってサブサンプリングクロッ
ク信号は、集合的にトラックホールド回路16〜19を
A/D変換装置100の変換周波数でクロッキングする
ことになるのである。
説明するものである。ゲート回路152〜154の処理
はこれと同様であり、説明を省く。図4のBはクロック
ウィンドウ信号発生器149により発生され、ゲート回
路151の第一の入力159へと送られたクロックウィ
ンドウ信号を示すものである。クロックウィンドウ信号
は、図4のAの主クロック信号の立ち下がりエッジ17
5に呼応して、図4のBの176に示すように「0」状
態から「1」状態へと変化している。クロックウィンド
ウ信号の状態変化は、その立ち下がりエッジ175に対
し、そのクロックウィンドウ信号を発生するクロックウ
ィンドウ信号発生器149の段の伝搬遅延td分、遅延
している。
その第一の入力159上のクロックウィンドウ信号が状
態を変えると、その第二の入力167上の「0」状態に
よりその出力169が「0」状態に保持される。クロッ
クウィンドウ信号が再度状態を変える前に、ゲート回路
の第二の入力167上の主クロック信号は177に示し
たようにその状態を「1」へと変える。ゲート回路の伝
搬遅延後、出力169は図4のCの178に示すように
「1」状態に変化する。図4のBに示すクロックウィン
ドウ信号が再度状態を変える前に第二の入力167上の
主クロック信号は179に示すように「0」状態へと戻
る。ゲート回路の伝搬遅延後、出力169は180に示
すように「0」状態へと戻る。最後に図4のBに示すク
ロックウィンドウ信号が181に示すように「0」状態
へと戻る。上述したように、クロックウィンドウ信号の
エッジ181のタイミング及び速度は不定である。しか
しながら、クロックウィンドウ信号の状態変化がゲート
回路の出力169の状態を変化させることはなく、従っ
てエッジ181の速度及びタイミングの不定性がゲート
回路151が発生するサブサンプリングクロック信号の
速度やタイミングに不定性を与えてしまうことはない。
第一の入力159上のクロックウィンドウ信号が再度
「1」状態に戻らない限り、ゲート回路の第二の入力1
67上の主クロック信号のその後の状態変化が出力16
9の状態変化を生じることはない。
ック信号のエッジは高速であり、タイミング精度が高
い。ゲート回路の出力169の状態の変化は、クロック
ウィンドウ信号が「1」の状態にある間に限って主クロ
ック信号の状態変化に呼応して生じる。従って、クロッ
クウィンドウ信号発生器149が発生したクロックウィ
ンドウ信号のエッジ176、181のタイミングや速度
にかかわらず、サブサンプリングクロック信号のエッジ
178、180のタイミングは、唯一主クロック信号の
エッジ177、179のタイミング及び速度、そしてゲ
ート回路の伝搬遅延のみに依存するのである。更に、ゲ
ート回路151〜154として用いられた低電力AND
ゲートは高速エッジを生じるものであり、また、予測可
能の一貫した伝搬遅延を有する。従って、サブサンプリ
ングクロック信号の178、180のようなエッジは高
速であり、そしてゲートの予測可能の一貫した伝搬遅延
は、ゲート回路151〜154の伝搬遅延とマッチす
る。この結果、本発明に基づくクロック信号発生器12
8は、図1に示した従来型のクロック信号発生器28に
発生されたサブサンプリングクロックのエッジよりも高
速でタイミング精度の高いエッジを有するサブサンプリ
ングクロックを発生することが出来るのである。
により、本発明に基づくA/D変換装置100がアナロ
グ入力信号の連続するサンプルを、主クロック信号によ
り正確に定義されたタイミングで取ることが可能となっ
た。従って、A/D変換装置の変換精度を高くすること
が出来る。図4のJはA/D変換装置100での変換に
供されるアナログ入力信号30の一例を示す。この例に
おいては、説明を簡略化する為にアナログ入力信号をゆ
っくりとした直線傾斜とし、トラックホールド回路16
〜19はそれぞれのサブサンプリングクロック信号の立
ち上がりエッジが低い状態と高い状態の中間に達した時
にアナログ入力信号をサンプリングするものとする。ト
ラックホールド回路16〜19にそれぞれ送られる図4
のC、E、G及びIに示したサブサンプリングクロック
信号は、それらのエッジが高速であり、主クロック信号
に対するタイミング関係が正確であるという点におい
て、「理想的」なサブサンプリングクロック信号に非常
に近い。この結果、本発明に基づくクロック信号発生器
128により発生されたサブサンプリングクロック信号
にそれぞれ呼応してトラックホールド回路16〜19が
捕捉した直線傾斜信号30の連続サンプル31、32、
33、34は、図4のJに示した電圧スケールV上にお
ける増分が等しい。アナログサンプルはその後A/D変
換器12〜15によってそれぞれデジタル変換される。
のGに示した遅いエッジを有するサブサンプリングクロ
ック信号に類似の、遅いエッジを有するクロックウィン
ドウ信号の一例である。図4のFにおいて破線で示した
のは、クロックウィンドウ信号発生器の長い伝搬遅延を
有する段階により発生されたクロックウィンドウ信号の
一例である。このクロックウィンドウ信号は図2のHに
示した、長い伝搬遅延を有するサブサンプリングクロッ
ク信号に似ている。これらに示したクロックウィンドウ
信号のエッジは、図4のE及びGにそれぞれ示したサブ
サンプリングクロック信号をいずれも変化させることは
無い。これら図示した例においては、各クロックウィン
ドウ信号は主クロック信号が状態変化を生じる前にゲー
ト回路151〜154の論理「1」入力レベルに対応す
るレベルに達する為、クロックウィンドウ信号のエッジ
特性が対応するサブサンプリングクロック信号を変化さ
せることは無いのである。従って、クロックウィンドウ
信号中に一般的に見られる欠陥がA/D変換装置100
の変換精度を劣化させることは無い。
ログサンプリング回路及びA/D変換装置を、ゲート回
路151〜154に2入力ANDゲートを利用した実施
例を参考にして説明したが、これは本発明にとって重要
では無い。2入力ORゲート、2入力NANDゲート又
は2入力NORゲートをゲート回路151〜154とし
て用いることも出来る。更に、2よりも大きい数の入力
を有するゲートであっても、ゲートの未使用の入力が使
用入力に接続される、或は適切な固定レベルに接続され
る限りは、ゲート回路151〜154として使うことが
可能である。
ログサンプリング回路及びA/D変換装置を、クロック
ウィンドウ信号発生器が主クロック信号の立ち下がりエ
ッジに呼応して作動し、トラックホールド回路がサブサ
ンプリングクロック信号の立ち上がりエッジにより「保
持」モードに設定されることを特徴とする実施例を参考
にして説明したが、これらの詳細は本発明にとって重要
では無い。図示した実施例中の要素の方向及び論理状態
を、本発明の範囲内において反転させても良いことは当
業者には明らかである。
ログサンプリング回路及びA/D変換装置を、N=4と
した実施例を参考にして説明したが、これは本発明にと
って重要では無い。Nは1よりも大きい整数のいずれで
あっても良い。
及びA/D変換装置を、本発明に基づくクロック信号発
生器により発生されるサブサンプリングクロック信号に
呼応して作動するトラックホールド回路を含んだ実施例
を参考にして説明したが、これは本発明にとって重要で
は無い。本発明に基づくアナログサンプリング回路及び
A/D変換装置は、本発明に基づくクロック信号発生器
により発生されたサブサンプリングクロック信号に呼応
して作動するサンプルホールド回路をかわりに含むもの
であっても良い。従って「トラックホールド」という語
を本明細書において用いる場合、「サンプルホールド」
という語をも包含するものとする。
変換器の前に本発明に基づくクロック信号発生器により
発生されたサブサンプリングクロック信号の1つに呼応
して作動する独立したトラックホールド回路が用いられ
ていることを特徴とする実施例を参考にして説明した
が、これは本発明にとって重要では無い。本発明に基づ
くクロック信号発生器により発生されるサブサンプリン
グクロック信号の1つに呼応して作動するトラックホー
ルド回路の各々は、1つのA/D変換器の回路の一部を
構成するものであっても良い。
細にわたって説明したが、本発明は説明した特定の実施
例に限定されるものではなく、添付請求項により定義さ
れる本発明の範囲内において、様々な変更が可能である
ことは言うまでもない。
る。
変換装置の、「理想的」なサブサンプリングクロック信
号による処理を描いたグラフである。図2のG〜Iは、
図1に示した従来型のA/D変換装置において、遅くタ
イミング精度の低いエッジを有するサブサンプリングク
ロックにより生じたサンプリングエラーを示す図であ
る。
本発明に基づくクロック信号発生器を組み込んだ、本発
明に基づくA/D変換装置のブロック図である。
リング装置及びA/D変換装置の処理を描いたものであ
り、本発明に基づくクロック信号発生器により発生され
たサブサンプリングクロック信号の高速でタイミング精
度の高いエッジがサンプリングエラーをどのように防い
でいるかを表わしたものである。
入力 157 クロックウィンドウ信号発生器のN個の出力の
1つ 159 ゲート回路(151)の第一の入力 161、162、163、164 クロックウィンドウ
信号発生器の出力とゲート回路の第二の入力を繋ぐ信号
経路 171、172、173、174 ゲート回路の出力と
トラックホールド回路のウィンドウ信号入力とを繋ぐ信
号経路
Claims (19)
- 【請求項1】高速でタイミング精度の高いエッジを各々
が有するN個のサブサンプリングクロック信号を、主ク
ロック信号から発生させるクロック信号発生器であっ
て、 前記主クロック信号を受信するように接続し、タイミン
グ精度の低いエッジを有するN個(Nは1よりも大きい
整数)のクロックウィンドウ信号を発生するクロックウ
ィンドウ信号発生回路と、 N個のゲート回路と、 を含む前記クロック信号発生器であって、 前記N個のゲート回路の各々は、前記クロックウィンド
ウ信号の1つにより定義される論理状態と、前記クロッ
クウィンドウ信号の1つのタイミング精度の低いエッジ
とは独立した主クロック信号により定義されるエッジタ
イミングとを有するサブサンプリングクロック信号の1
つを発生し、 前記N個のゲート回路は、前記クロックウィンドウ信号
の1つを受信するように接続された第一の入力と、前記
主クロック信号を受信するように接続された第二の入力
と、前記サブサンプリングクロック信号の1つを供給す
る出力とを含むことを特徴とする前記クロック信号発生
器。 - 【請求項2】前記クロックウィンドウ信号のエッジが速
度を有し、前記ゲート回路は、前記クロックウィンドウ
信号のエッジ速度とは独立した速度のエッジを有する前
記サブサンプリングクロック信号を発生することを特徴
とする請求項1に記載のクロック信号発生器。 - 【請求項3】前記ゲート回路がマッチした伝搬遅延を有
することを特徴とする請求項1に記載のクロック信号発
生器。 - 【請求項4】前記ゲート回路の前記出力に、実質的に等
しい負荷が接続されることを特徴とする請求項1に記載
のクロック信号発生器。 - 【請求項5】前記ゲート回路が前記主クロック信号を受
信する為の実質的に等しい長さの信号経路を更に含む請
求項1に記載のクロック信号発生器。 - 【請求項6】前記クロック信号発生器により前記サブサ
ンプリングクロック信号が送られるN個の出力端子と、 前記ゲートの出力を対応する前記出力端子の1つに接続
する、実質的に等しい長さの信号経路と、 を更に含む請求項1に記載のクロック信号発生器。 - 【請求項7】前記ゲートの各々が、ANDゲート、OR
ゲート、NANDゲート、NORゲートのいずれか1つ
を含むことを特徴とする請求項1に記載のクロック信号
発生器。 - 【請求項8】主クロック信号により正確に定義された時
間間隔でアナログ入力信号をサンプリングする為のアナ
ログサンプリング回路であって、 各々がクロック信号入力を含むN個(Nは1よりも大き
い整数)のトラックホールド回路と、 前記主クロック信号を受信するように接続した入力とN
個の出力とを有するクロックウィンドウ信号発生器およ
びN個のゲート回路を含むクロック信号発生器と、 を含み、 前記クロックウインドウ信号発生器は、タイミング精度
の低いエッジを有するクロックウィンドウ信号を主クロ
ック信号から発生させ、前記クロックウィンドウ信号の
1つを前記出力の各々へと送り、 前記N個のゲート回路の各々は、前記クロックウィンド
ウ信号の1つにより定義される論理状態と、前記クロッ
クウィンドウ信号の1つのタイミング精度の低いエッジ
とは独立した前記主クロック信号により定義されたエッ
ジタイミングとを有するサブサンプリングクロック信号
を発生し、 前記N個のゲート回路は、前記クロックウィンドウ信号
発生器の出力の1つに接続する第一の入力と、前記主ク
ロック信号を受信するように接続した第二の入力と、前
記トラックホールド回路の1つの前記クロック信号入力
へと接続する出力とを含むことを特徴とする前記アナロ
グサンプリング回路。 - 【請求項9】前記クロックウィンドウ信号の前記エッジ
が速度を有し、前記ゲート回路が前記クロックウィンド
ウ信号のエッジ速度とは独立な速度のエッジを有する前
記サブサンプリング信号を発生させることを特徴とする
請求項8に記載のアナログサンプリング回路。 - 【請求項10】前記ゲート回路がマッチした伝搬遅延を
有することを特徴とする請求項8に記載のアナログサン
プリング回路。 - 【請求項11】前記ゲート回路の出力が、実質的に等し
い負荷を供することを特徴とする請求項8に記載のアナ
ログサンプリング回路。 - 【請求項12】前記ゲート回路の前記第二の入力を前記
主クロック信号を受信するように接続する、実質的に等
しい長さの信号経路を更に含むことを特徴とする請求項
8に記載のアナログサンプリング回路。 - 【請求項13】前記ゲート回路の前記出力を前記トラッ
クホールド回路の前記クロック信号入力へと相互接続す
る、実質的に等しい長さの信号経路を更に含むことを特
徴とする請求項8に記載のアナログサンプリング回路。 - 【請求項14】アナログ信号入力とクロック信号入力と
アナログ出力とを含むN個(Nは1よりも大きい整数)
のトラックホールド回路と、ここで、前記トラックホー
ルド回路の前記アナログ信号入力同士は相互に接続して
おり、 前記トラックホールド回路の1つのアナログ出力に接続
しているアナログ入力とデジタル出力とを各々含むN個
のA/D変換器と、 クロック信号発生器と、 を含むNチャンネル並列A/D変換装置であって、 前記クロック信号発生器は、主クロック信号を受信する
ように接続された入力とN個の出力とを含むクロックウ
ィンドウ信号発生器およびN個のゲート回路を含み、 前記クロックウィンドウ信号発生器は、前記主クロック
信号から、タイミング精度の低いエッジを各々が有する
クロックウィンドウ信号を作り、前記クロックウィンド
ウ信号の1つを前記出力の各々へと送り、 前記N個のゲート回路の各々は、前記クロックウィンド
ウ信号の1つにより定義される論理状態と、前記クロッ
クウィンドウ信号の1つのタイミング精度の低いエッジ
とは独立した前記主クロック信号により定義されるエッ
ジタイミングとを含むサブサンプリングクロック信号を
発生し、 前記N個のゲート回路は、前記クロックウィンドウ信号
発生器の前記出力の1つに接続する第一の入力と、前記
主クロック信号を受信するように接続する第二の入力
と、前記トラックホールド回路の1つのクロック信号入
力に接続する出力を含む前記ゲート回路とを含むことを
特徴とする前記Nチャンネル並列A/D変換装置。 - 【請求項15】前記クロックウィンドウ信号のエッジに
は速度があり、前記ゲート回路が前記クロックウィンド
ウ信号のエッジ速度とは独立した速度のエッジを含む前
記サブサンプリングクロック信号を発生することを特徴
とする請求項14に記載のA/D変換装置。 - 【請求項16】前記ゲート回路がマッチした伝搬遅延を
有することを特徴とする請求項14に記載のA/D変換
装置。 - 【請求項17】前記ゲート回路の前記出力が実質的に等
しい負荷を供することを特徴とする請求項14に記載の
アナログサンプリング回路。 - 【請求項18】前記ゲート回路の前記第二の入力を前記
主クロック信号を受信するように接続する実質的に等し
い長さの信号経路を更に含むことを特徴とする請求項1
4に記載のA/D変換装置。 - 【請求項19】前記ゲート回路の前記出力を前記トラッ
クホールド回路の前記クロック信号入力へと相互接続す
る実質的に等しい長さの信号経路を更に含むことを特徴
とする請求項14に記載のA/D変換装置。
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