JPH077435A - Σδad変換器のディザ混入回路 - Google Patents

Σδad変換器のディザ混入回路

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JPH077435A
JPH077435A JP14878893A JP14878893A JPH077435A JP H077435 A JPH077435 A JP H077435A JP 14878893 A JP14878893 A JP 14878893A JP 14878893 A JP14878893 A JP 14878893A JP H077435 A JPH077435 A JP H077435A
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寛昭 伊戸川
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ΣΔAD変換器におけるディザ混入回路に関
し、入力信号を変化させることなしに、ディザを加えら
れるようにした、ΣΔAD変換器のディザ混入回路を提
供することを目的とする。 【構成】信号源1の電圧と基準電圧との差の電圧をコン
デンサCに充電し、充電された電圧と基準電圧との差の
電圧を積分して出力を発生するΣΔ変調部2を備え、こ
の積分出力を用いて1ビットのAD変換を行うようにし
たΣΔAD変換器において、ディザ混入回路3を設け
て、積分時の基準電圧の値を変化させることによって信
号源1の電圧にディザを混入して、ΣΔAD変換器のS
/N特性のレベル依存を防止するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ΣΔAD変換器の改良
に関し、特に入力信号を変化させることなしに、ディザ
を加えられるようにした、ΣΔAD変換器のディザ混入
回路に関するものである。
【0002】ΣΔAD変換器のS/N特性は、入力信号
のレベルに依存して変化する。これに対して、入力信号
に微小信号(ディザ)を混入して、このようなレベル依
存を防止する方法が知られている。
【0003】ΣΔAD変換器におけるディザ混入回路
は、入力信号を変化させることなしに、ディザを混入で
きるものであることが要望される。
【0004】
【従来の技術】図4は、ディザ信号源を持つΣΔAD変
換器を示したものであって、11は信号源、12はΣΔ
AD変換器、13はディジタル・フィルタを示してい
る。ΣΔAD変換器12は、信号源11のアナログ入力
信号に対して、あるサンプリング周波数で1ビットのア
ナログ・ディジタル(AD)変換を行い、この出力をデ
ィジタル・フィルタ13を経て帯域制限することによっ
て、ディジタル化された出力を得る。
【0005】ΣΔAD変換器は、そのS/N特性が入力
信号のレベルに依存して変化するため、入力信号に適当
な微小信号(ディザ)を混入することによって、これを
改善することができる。図4において14はディザ信号
源であって、適当な直流信号または交流信号(方形波
等)からなるディザ信号を、加算部15を経て信号源1
1の入力信号に加算することによって、ΣΔAD変換器
12のS/N特性のレベル依存を防止することができ
る。
【0006】図5は、従来のΣΔAD変換器におけるデ
ィザ混入回路とΣΔ変調部の例を示したものである。2
1はΣΔ変調部であって、SW1 〜SW4 はスイッチド
・キャパシタ部を構成するスイッチ、C0 はサンプリン
グ用のコンデンサ、OP1 は積分器を構成するオペアン
プ(演算増幅器)であって、C1 はその積分コンデンサ
である。22はディザ混入回路であって、OP2 はオペ
アンプ(演算増幅器)、R1,2 は抵抗である。
【0007】ΣΔ変調部21において、スイッチド・キ
ャパシタ部のスイッチSW1 とSW 2 、およびスイッチ
SW3 とSW4 は、あるサンプリング周波数で交互にオ
ン,オフを繰り返す。
【0008】スイッチSW1 ,SW2 がオンのとき、ス
イッチSW3 ,SW4 がオフであって、入力信号と基準
電圧Vref との差の電圧によって、コンデンサC0 が充
電される。スイッチSW3 ,SW4 がオンのとき、スイ
ッチSW1 ,SW2 がオフであって、基準電圧Vref
コンデンサC0 の電圧との差の電圧によって、積分コン
デンサC1 に積分される。
【0009】信号源11の電圧をVS としたとき、ディ
ザ混入回路22におけるオペアンプOP2 は、+端子の
入力を中心として、−(R2 /R1 )VS を加算した出
力を発生する。この際、+端子の入力として、基準電圧
ref に対してある電圧α(V)を加算することによっ
て、ΣΔAD変換器におけるディザの混入を行うことが
できる。
【0010】図6は、従来のΣΔAD変換器におけるデ
ィザ混入回路とΣΔ変調部の他の例を示したものであ
る。図6において、ΣΔ変調部21は図5の場合と同様
である。23はディザ混入回路、24はディザ信号源で
ある。ディザ混入回路23において、SW11〜SW14
は第2のスイッチド・キャパシタ部を構成するスイッ
チ、C01はサンプリング用のコンデンサである。
【0011】ディザ混入回路23において、スイッチド
・キャパシタ部のスイッチSW11,SW12、およびスイ
ッチSW13,SW14は、ΣΔ変調部21のスイッチド・
キャパシタ部のスイッチSW1 とSW2 、およびスイッ
チSW3 とSW4 と同期して交互にオン,オフを繰り返
し、ディザ信号源24からコンデンサC01に充電された
電荷が、ΣΔ変調部21の積分コンデンサC1 に充電さ
れることによって、ディザの混入が行われる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】図5に示されたΣΔA
D変換器は、その前段にオペアンプ等からなるディザ混
入回路を設けて、入力信号にディザを加えるようにして
いる。この回路では、入力信号が、前段に置かれたオペ
アンプを通るため、オペアンプの特性に影響されやすい
という問題がある。
【0013】また図6に示されたΣΔAD変換器では、
ディザを加えるためにΣΔAD変換器の前段にオペアン
プ等を必要としないため、オペアンプの特性に影響され
ることがないが、信号入力部にスイッチド・キャパシタ
部を2つ持つため、両スイッチド・キャパシタ部の動作
タイミングの調節を厳密に行わなければならない。また
ディザ混入側のスイッチド・キャパシタ部のコンデンサ
の精度も、ΣΔAD変換器の特性劣化の原因になるとい
う問題がある。
【0014】本発明は、このような従来技術の課題を解
決しようとするものであって、ディザ混入のために、Σ
ΔAD変換器の前段にオペアンプ等を必要としないの
で、オペアンプの特性に影響されることがなく、また常
に同じディザ信号を与えることができるので、ディザ信
号の変化によるS/N特性の劣化を防止することが可能
な、ΣΔAD変換器を提供することを目的としている。
【0015】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理的構
成を示したものである。 (1) 信号源1の電圧と基準電圧との差の電圧をコンデン
サCに充電し、この充電電圧と基準電圧との差の電圧を
積分して出力を発生するΣΔ変調部2を備えたΣΔAD
変換器において、基準電圧にディザを加算して出力する
ディザ混入回路3を設け、積分時の基準電圧を変化させ
ることによって、信号源1の電圧にディザを混入する。
【0016】(2)(1)において、ディザ混入回路3が、逆
相入力を接地され正相入力に基準電圧を与えられた演算
増幅器OPを有し、この演算増幅器OPの出力を積分時
の基準電圧として与えるようにする。
【0017】(3)(2)において、演算増幅器OPが、出力
端子と逆相入力間に異なる値の抵抗とスイッチとの直列
回路からなる帰還回路を2組有し、各スイッチを交互に
オンに制御することによって、基準電圧に方形波を付加
した電圧を積分時の基準電圧として与えるようにする。
【0018】(4)(2)において、演算増幅器OPが、出力
端子と逆相入力間に異なる値の抵抗とスイッチとの直列
回路からなる複数組の帰還回路を有し、いずれかのスイ
ッチをオンに制御することによって、基準電圧に異なる
電圧を付加した電圧を積分時の基準電圧として与えるよ
うにする。
【0019】
【作用】(1) ΣΔ変調部2においては、信号源1の電圧
と基準電圧との差の電圧をコンデンサCに充電して、充
電電圧と基準電圧との差の電圧を積分して出力を発生す
る。ΣΔAD変換器は、この積分出力を用いて1ビット
のAD変換出力を発生する。
【0020】この場合に、ディザ混入回路3を設けて、
基準電圧にディザを加算して出力して、ΣΔ変調部2に
おける積分時の基準電圧を変化させることによって、信
号源1の電圧にディザを混入するようにするので、ディ
ザ混入のために、ΣΔAD変換器の前段に演算増幅器等
を必要とせず、従ってΣΔAD変換器の性能が、演算増
幅器の特性に影響されることがない。
【0021】(2)(1)の場合に、ディザ混入回路3に、逆
相入力を接地され正相入力に基準電圧を与えられた演算
増幅器OPを設け、この演算増幅器OPの出力を積分時
の基準電圧として与えることによって、入力信号にディ
ザを付与することができる。
【0022】(3)(2)の場合に、演算増幅器OPに、出力
端子と逆相入力間に異なる値の抵抗とスイッチとの直列
回路を接続した帰還回路を2組設けて、各スイッチを交
互にオンに制御することによって、基準電圧に方形波を
付加した電圧を積分時の基準電圧として与えることがで
き、これによって入力信号に方形波のディザを付与する
ことができる。
【0023】(4)(2)の場合に、演算増幅器OPに、出力
端子と逆相入力間に異なる値の抵抗とスイッチとの直列
回路からなる複数組の帰還回路を設けて、いずれかのス
イッチをオンに制御することによって、異なる電圧を基
準電圧に付加した電圧を積分時の基準電圧として与える
ことができ、これによって入力信号に異なる直流電圧を
ディザとして付与することができる。
【0024】
【実施例】図2は、本発明の一実施例を示したものであ
って、ディザとして直流電圧を用いる場合を示してい
る。図5におけると同じ部分を同じ記号で示し、25は
ディザ混入回路である。ディザ混入回路25において、
OP3 はオペアンプ(演算増幅器)、R1 ,R2 は抵抗
である。
【0025】信号源11からA点に、入力信号が与えら
れる。ΣΔ変調部21のスイッチド・キャパシタ部にお
いて、スイッチSW1 ,SW2 がオンのとき、スイッチ
SW 3 ,SW4 がオフであって、入力電圧Vsと基準電
圧Vref との差の電圧によって、コンデンサC0 が充電
される。
【0026】次にスイッチド・キャパシタ部において、
スイッチSW3 ,SW4 がオンのとき、スイッチSW
1 ,SW2 がオフであって、コンデンサC0 の充電電圧
と、B点における基準電圧Vref2との差の電圧によっ
て、積分コンデンサC1 に積分される。
【0027】基準電圧Vref2は、オペアンプOP3 の+
入力における基準電圧Vref に対して、抵抗R1,2
比によって定まる直流のディザ電圧が付与されている。
【0028】これによって、積分コンデンサC1 に積分
される電圧は、入力信号にディザが加わった電圧に基づ
くものとなるので、オペアンプ等を通過させることな
く、入力信号をΣΔAD変換器に入力させることができ
る。
【0029】図3は、本発明の他の実施例を示したもの
であって、ディザとして方形波電圧または異なる直流電
圧を用いる場合を示している。図2におけると同じ部分
を同じ記号で示し、ディザ混入回路26において、SW
5 ,SW6 はスイッチ、R3(R3 ≠R2 )は抵抗であ
る。
【0030】図3の実施例においては、スイッチSW
5 ,SW6 が交互にオン,オフを繰り返すことによっ
て、基準電圧Vref を微小電圧変化させた方形波からな
るディザを与えられた基準電圧Vref3が、オペアンプO
3 の出力B点に得られ、この電圧によって、図2の場
合と同様に、積分コンデンサC1 における電荷の積分が
行われる。
【0031】また、図3の実施例において、スイッチS
5 またはSW6 のいずれか一方をオンにすることによ
って、異なる直流電圧からなるディザを与えられた基準
電圧Vref3をB点に得ることができるので、ΣΔAD変
換器におけるディザを任意に変更することができる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、入
力信号をオペアンプ等を通過させることなく、ΣΔAD
変換器に入力させることができるので、オペアンプ等の
影響によるS/N特性の劣化を防止することができる。
【0033】また本発明によれば、ディザ混入回路にお
けるオペアンプ回路の抵抗を変更するのみで、ディザ信
号の値を変更することができる。
【0034】さらに本発明によれば、ΣΔ変調部のスイ
ッチド・キャパシタ部の基準電圧を与える部分を変更す
るだけなので、差動回路のΣΔAD変換器に対しても容
易に適用することができ、同様の効果を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理的構成を示す図である。
【図2】本発明の一実施例を示す図である。
【図3】本発明の他の実施例を示す図である。
【図4】ディザ信号源を持つΣΔAD変換器を示す図で
ある。
【図5】従来のΣΔAD変換器におけるディザ混入回路
とΣΔ変調部の例を示す図である。
【図6】従来のΣΔAD変換器におけるディザ混入回路
とΣΔ変調部の他の例を示す図である。
【符号の説明】
1 信号源 2 ΣΔ変調部 3 ディザ混入回路 C コンデンサ OP 演算増幅器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 信号源(1)の電圧と基準電圧との差の
    電圧をコンデンサ(C)に充電し、該充電された電圧と
    基準電圧との差の電圧を積分して出力を発生するΣΔ変
    調部(2)を備えたΣΔAD変換器において、 基準電圧にディザを加算して出力するディザ混入回路
    (3)を設け、前記積分時の基準電圧を変化させること
    によって、前記信号源(1)の電圧にディザを混入する
    ことを特徴とするΣΔAD変換器のディザ混入回路。
  2. 【請求項2】 前記ディザ混入回路(3)が、逆相入力
    を接地され正相入力に基準電圧を与えられた演算増幅器
    (OP)を有し、該演算増幅器(OP)の出力を前記積
    分時の基準電圧として与えるようにしたことを特徴とす
    る請求項1に記載のΣΔAD変換器のディザ混入回路。
  3. 【請求項3】 前記演算増幅器(OP)が、出力端子と
    逆相入力間に異なる値の抵抗とスイッチとの直列回路か
    らなる帰還回路を2組有し、各スイッチを交互にオンに
    制御することによって、基準電圧に方形波を付加した電
    圧を前記積分時の基準電圧として与えるようにしたこと
    を特徴とする請求項2に記載のΣΔAD変換器のディザ
    混入回路。
  4. 【請求項4】 前記演算増幅器(OP)が、出力端子と
    逆相入力間に異なる値の抵抗とスイッチとの直列回路か
    らなる複数組の帰還回路を有し、該いずれかのスイッチ
    をオンに制御することによって、基準電圧に異なる電圧
    を付加した電圧を前記積分時の基準電圧として与えるよ
    うにしたことを特徴とする請求項2に記載のΣΔAD変
    換器のディザ混入回路。
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