JPH0537385A - Σδd/a変換器およびσδ変調器 - Google Patents

Σδd/a変換器およびσδ変調器

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JPH0537385A
JPH0537385A JP16715291A JP16715291A JPH0537385A JP H0537385 A JPH0537385 A JP H0537385A JP 16715291 A JP16715291 A JP 16715291A JP 16715291 A JP16715291 A JP 16715291A JP H0537385 A JPH0537385 A JP H0537385A
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JP
Japan
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circuit
converter
clock
modulator
output
Prior art date
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Application number
JP16715291A
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Inventor
Masato Takagi
真人 高木
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 クロックのジッターおよびΔtpdの影響を
低減し、きわめて高精度のΣΔ変調器よびΣΔD/A変
換器を実現することである。 【構成】 ΣΔ変調出力によってゲート回路を駆動し、
このゲートを通過した複数の高速クロックをD/A変換
器に入力する構成とすることにより、それほど構成を複
雑化することなく、上記目的を達成するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はΣΔD/A変換器および
ΣΔ変調器に関する。
【0002】
【従来の技術】図7はΣΔD/A変換回路を用いた、オ
ーバーサンプルD/A変換器の全体構成を示すブロック
図である。このD/A変換器では、初段ブロック100 で
データを補間してデータレートを上げ、ディジタルフィ
ルタ110 で基本波成分以外を除去し、ディジタルΣΔ変
調器120 に入力する。この変調出力を1ビットD/A変
換し、アナログローパスフィルタ140 を通して高精度な
アナログ信号を得るものである。
【0003】ΣΔD/A変換回路以降の回路(D/A変
換器)の、具体的な構成例(基本構成例)が図8に示さ
れる。ΣΔ変調器1(図7では120 )は、演算器2a,2b
と、比較器3と、ラッチ回路4と、遅延回路9とを有し
ている。ラッチ回路4の出力データは、1ビットD/A
変換回路7(図7では130)に入力され、アナログローパ
スフィルタ8(図7では140)を介すことにより、アナロ
グ出力信号が得られる。
【0004】図10はΣΔA/D変換器の全体構成(基本
構成)を示すブロック図である。このA/D変換器は、
積分器210 ,比較器220 ,1クロック遅延回路230 ,1
ビットD/A変換回路240 ,演算器250 よりなるΣΔ変
調器と、ディジタルローパスフィルタ260とで構成され
る。
【0005】ΣΔ変調器の具体的構成が図11に示され
る。1クロック遅延回路230 は、ラッチ回路(D型フリ
ップフロップ回路)14により構成されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したΣΔD/A変
換回路は、図9に示すように、ΔΣ変調回路1の変調出
力信号DMoutのジッターによる誤差、およびΣΔ変
調回路に接続されたD/A変換回路の出力Aoutの波
形に発生する遅延Δtpdによる誤差が、精度低下の要
因となる。
【0007】すなわち、ラッチ回路4に供給されるクロ
ック信号におけるジッターの影響により、ΔΣ変調回路
1の変調出力信号DMoutには、わずかではあるが、
ジッターが常に存在する。D/A変換の高精度化を追求
した場合、このような10psレベルのジッターにも影響さ
れるようになる。
【0008】また、D/A変換出力Aoutの遅延Δt
pdの発生も不可避であるが、この場合の問題は、遅延
が“1”から“0”に変化する時(立下がりエッジの
時)に生じ、“1”が連続した場合でも遅延は最後の立
下がりエッジのみに生じるため、“1”,“0”のパタ
ーンによって遅延量の影響が異なることである。
【0009】例えば、“1”単独の場合はパルス幅は
(1+Δtpd)となり、“1”が2個続いた場合のパ
スル幅は(2+Δtpd)となり、(2+Δtpd)≠
2(1+Δtpd)となってしまう。最終的なアナログ
信号は、パスル列をアナログローパスフィルタで積分す
ることにより得られるため、このような比例関係の不成
立は、誤差原因となる。
【0010】上述した誤差原因は、図11のΣΔ変調器に
も同様に存在する。すなわち、ラッチ回路14に供給され
るクロック信号のジッターの影響、およびD/A変換器
16の遅延Δtpdの影響により誤差が発生する。
【0011】このようなΣΔ変調器におけるΔtpd
影響による誤差を低減するために、本出願人は先に、D
/A変換器を差動化する技術(図12,特願昭63−24790
4) や、図13に示すようにタイミングコントローラ19を
設け、図14に示すように、D/A変換器の出力値を1回
毎にゼロにリセットする技術(特願昭63−247901) を開
発している。これらの技術はΔtpdに対する有効な手
法であるが、回路構成がやや複雑となり、また、クロッ
クのジッターに起因する誤差については、有効な対策と
ならない。
【0012】本発明は上述した問題点に着目してなされ
たものであり、その目的は、クロックのジッターおよび
Δtpdの影響を低減し、きわめて高精度のΣΔ変調器
よびΣΔD/A変換器を実現することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明のΣΔD/A変換
回路は、ΣΔ変調回路と、D/A変換回路と、ローパス
フィルタと、ΣΔ変調回路の変調出力によりオン/オフ
が制御されるゲート回路とを備え、所定のクロック信号
を前記ゲート回路を介してD/A変換回路に入力するこ
とを特徴とする。
【0014】また、本発明のΣΔ変調器は、積分回路
と、量子化器と、D/A変換回路と、ゲート回路とを備
え、ゲート回路のオン/オフは、自己のΣΔ変調出力に
より制御されるようになっており、所定のクロック信号
がこのゲート回路を介して前記D/A変換回路に入力す
ることを特徴とする。
【0015】
【作用】(1)本発明では、ΣΔ変調出力をそのままD
/A変換回路に入力するのではなく、その変調信号によ
りゲートのオン/オフを制御し、例えば、変調信号のレ
ベルがハイレベル(=“1”)のとき、n(nは2以上
の自然数)個のクロックを通過させ、このn個のクロッ
クがD/A変換回路に入力されるようにする。すなわ
ち、変調信号の“1”に対して、複数のn個のパスルを
用意し、変調信号の代わりにD/A変換回路に入力す
る。
【0016】n個の各パルスのエッジの位置は、図2の
inのように、時間軸(クロック周期軸)に対して揺
らいでいる(すなわち、ジッターを有している)。この
エッジの存在の確立密度は、図3(a)に示すように、
理想的な周期T0を中心として正規分布を示す。したが
って、n個のパルスのジッター成分の平均を考えると、
各パルスのジッター成分の変位方向の違いにより揺れが
相殺され、その平均されたジッター成分の確立密度は、
図3(b)に示すように、周期T0近辺により集中し、
分散が抑制される。したがって、ジッターの影響を低減
できる(ルートn分の1以下となる)。
【0017】(2)また、図2のDinに示されるよう
に、n個のパルスの立ち下がりエッジには必ずΔtpd
が付加されるため、遅延を含めた1個のパルスを単位と
して積算(ローパスフィルタによる積分)等がなされ
る。すなわち、変調出力の“1”の連続/不連続に関係
なく、パルス長(パルスの面積)には比例関係が常に成
立するため、正確な処理を行える。
【0018】(3)D/A変換器に入力する高速クロッ
クを分周してΣΔ変調器の動作クロックとしても用いる
ため、変調出力とゲートに供給されるクロックとのタイ
ミングは整合性があり、また、ゲート回路としてはMO
SスイッチやECL等のカレントスイッチ等の高速スイ
ッチングが可能なものが用いられ、変調出力が“1”と
なって、このゲートが完全にオンした状態で、n個のク
ロックが入力されて通過していく。したがって、図2の
変調出力DMoutのエッジ近辺に重畳されているジッ
ターは、Dinのクロック数には何の影響も与えない。
したがって、図1,図4の分周回路5,15や図6の可変
分周回路18によるジッターに影響されず、変調やD/A
変換を行うことができる。これにより、精度を低下させ
ることなく、分周比を変えて変換を行えるようになる。
【0019】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 (実施例1)図1は本発明のΣΔD/A変換器の一実施
例の構成を示す図である。本実施例の図9の従来例との
相違点は、ΣΔ変調回路1の変調出力をゲート回路6の
オン/オフ制御信号として使用していること、クロック
CLK をゲート回路6を介してD/A変換器7に入力する
ようになっていること、クロックCLK を共通に使用し、
分周回路5によりn分周したクロックをラッチ4の動作
クロックとしていることである。本実施例では、分周比
nは“3”となっている。また、これらの回路はすべ
て、1チップ化されている。D/A変換器7としては、
十分高速なものを用いている。また、ゲート6は、MO
Sスイッチやカレントスイッチ、あるいはダイオードブ
リッジ等により構成される。
【0020】クロックCLK ,ΣΔ変調回路1の変調出力
DMout,D/A変換器7へのクロック入力Din
様子が図2に示される。本実施例によれば、D/A変換
回路に入力されるクロックDinは、その数が制御され
た複数のパルス信号であるため、ジッターは平均化さ
れ、従来例(図3(a))に比べ、1/n1/2(ルー
トn分の1)に低減される(図3(b))。また、ハイ
レベルのみが連続する状態が生じず、各クロックには、
同等の遅延Δtpdが必ず付加されるため、変調信号に
対するクロックの総面積の比例関係が保たれ、精度が向
上する。
【0021】本実施例は1次のΣΔ変調回路のみなら
ず、2次以上の構成にも適用できる。また、分周回路5
を可変式とすることにより、クロックCLK の周波数を一
定にしたまま、サンプリング周波数を変化させることが
できる。この場合、クロックCLK とΣΔ変調回路の変調
出力DMoutに整合性があり、分周回路で発生したジ
ッターの影響を受けない。したがって、精度を低下させ
ることなく、変換周波数を変化させることができる。
【0022】(実施例2)図4は本発明のΣΔ変調器の
一実施例の構成を示す図である。本実施例の従来例(図
12,図13,図14) との相違点は、自己の変調出力をゲー
ト回路17のオン/オフ制御信号として使用しているこ
と、クロックCLK をゲート回路17を介してD/A変換器
16に入力するようになっていること、クロックCLK を共
通に使用し、分周回路15によりn分周したクロックをラ
ッチ14の動作クロックとしていることである。本実施例
では、分周比nは“3”となっている。また、これらの
回路はすべて、1チップ化されている。D/A変換器16
としては、十分に高速のものを用いている。
【0023】図4における、クロックCLK ,変調出力D
out,D/A変換器16の入力D inの様子が図5に
示される。実施例1の場合と同様の理由により、クロッ
クジッターの影響の低減、Δtpdによる精度低下の防
止が図れる。また、図6のように、可変分周回路18を用
いることにより、精度を低下させずに変調周波数を変化
させることができる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、変調出力
によってゲート回路を駆動し、このゲートを通過した複
数の高速クロックをD/A変換器に入力する構成とする
ことにより、それほど構成を複雑化することなく、クロ
ックパルスのジッターの低減、Δtpdの影響の低減お
よび変換(変調)周波数の可変化を図ることができる効
果がある。
【0025】これにより、きわめて高精度のΣΔ変調器
よびΣΔD/A変換器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のΣΔD/A変換器の一実施例の構成を
示す図である。
【図2】クロックCLK ,ΣΔ変調回路1の変調出力DM
out,D/A変換器7へのクロック入力Dinの様子
を示すタイミングチャートである。
【図3】(a)は従来例(比較例)のD/A変換器に入
力されるクロックのジッターの分布を示し、(b)は本
発明の場合のジッターの分布を示す図である。
【図4】本発明のΣΔ変調器の一実施例の構成を示す図
である。
【図5】クロックCLK ,変調出力DMout,D/A変
換器16の入力Dinの様子を示すタイミングチャートで
ある。
【図6】可変分周回路を用いたΣΔ変調器(変形例)の
構成を示す図である。
【図7】ΣΔD/A変換回路を用いた、オーバーサンプ
ルD/A変換器の全体構成を示すブロック図である。
【図8】ΣΔD/A変換回路以降の回路(D/A変換
器)の、具体的な構成例(基本構成例)を示す図であ
る。
【図9】図8の従来例の問題点を説明するための図であ
る。
【図10】ΣΔA/D変換器の全体構成(基本構成)を示
すブロック図である。
【図11】ΣΔ変調器の具体的な構成例(基本構成例)を
示す図である。
【図12】本発明前に本出願人によってなされた高精度化
技術の一例を示す図である。
【図13】本発明前に本出願人によってなされた高精度化
技術の他の例を示す図である。
【図14】図13の回路の特徴的動作を示す図である。
【符号の説明】
1 ΣΔ変調回路 2(2a,2b) 演算器 3 比較回路 4 ラッチ回路 5 分周回路 6 ゲート回路 7 D/A変換回路 8 ローパスフィルタ 9 1ビット遅延回路 10 ΣΔ変調回路 11 演算器 12 積分回路 13 比較回路 14 ラッチ回路 15 分周回路 16 D/A変換回路 17 ゲート回路 18 可変分周回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力ディジタル信号をΣΔ変調するディ
    ジタルΣΔ変調器(1)と、このディジタルΣΔ変調器
    の変調出力によってオン/オフが制御されるゲート回路
    (6)と、このゲート回路(6)を介して供給される、
    前記ディジタルΣΔ変調器の動作クロックの周波数より
    高い周波数のクロックを受け、アナログ信号に変換する
    D/A変換器(7)と、このD/A変換器の出力を入力
    とするフィルタ回路(8)とを有することを特徴とする
    ΣΔD/A変換器。
  2. 【請求項2】 アナログ信号入力の積分器(12)と、こ
    の積分器の出力を1ビットのディジタルデータに変換す
    る比較器(13) と、この比較器の出力データを入力と
    し、1動作クロック分の遅延を形成するラッチ回路(1
    4) と、このラッチ回路の出力信号によってオン/オフ
    が制御されるゲート回路(17) と、このゲート回路を介
    して供給される、前記ラッチ回路の動作クロックの周波
    数より高い周波数のクロックを受け、アナログ信号に変
    換し、その変換されたアナログ信号を前記積分器の入力
    に帰還させるD/A変換器(16) とを有することを特徴
    とするΣΔ変調器。
JP16715291A 1991-07-08 1991-07-08 Σδd/a変換器およびσδ変調器 Pending JPH0537385A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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