JPH0870251A - Delta sigma type a/d converter circuit - Google Patents
Delta sigma type a/d converter circuitInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、スイッチトキャパシタ
を利用して、アナログ信号をデジタル信号に変換するデ
ルタシグマ型AD変換回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a delta-sigma type AD conversion circuit for converting an analog signal into a digital signal by utilizing a switched capacitor.
【0002】[0002]
【従来の技術】図3は、スイッチトキャパシタを利用し
た従来のデルタシグマ型AD変換回路であり、入力コン
デンサ20の一端にスイッチ21を介して入力信号VIN
を入力し、入力コンデンサ20の他端をスイッチ24を
介して増幅回路25のー端子に接続し、入力コンデンサ
20の一端及び他端を各々スイッチ23,22を介して
接地電位に接続する。また、単一電圧源からのステップ
電圧ーVRをスイッチ31を介して帰還コンデンサ30
の一端に入力し、帰還コンデンサ30の他端をスイッチ
36を介して増幅回路25のー端子に接続し、帰還コン
デンサ30の一端及び他端を各々スイッチ32,35を
介して接地電位に接続する。更に、スイッチ31及び3
2に並列に各々スイッチ34及び33を接続する。2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a conventional delta-sigma type AD conversion circuit using a switched capacitor, in which one end of an input capacitor 20 is supplied with an input signal VIN via a switch 21.
, And the other end of the input capacitor 20 is connected to the negative terminal of the amplifier circuit 25 via the switch 24, and one end and the other end of the input capacitor 20 are connected to the ground potential via the switches 23 and 22, respectively. Further, the step voltage-VR from the single voltage source is fed back to the feedback capacitor 30 via the switch 31.
Of the feedback capacitor 30, the other end of the feedback capacitor 30 is connected to the negative terminal of the amplifier circuit 25 via the switch 36, and one end and the other end of the feedback capacitor 30 are connected to the ground potential via the switches 32 and 35, respectively. . Furthermore, switches 31 and 3
The switches 34 and 33 are respectively connected in parallel to the switch 2.
【0003】増幅回路25は+端子に接地電位が入力さ
れ、入出力間が積分コンデンサ26で接続されることに
より積分回路として動作するものであり、その出力は後
段の比較回路27で接地電位と比較され、比較結果がデ
ジタル信号として出力される。このデジタル信号は遅延
回路28によって1サンプリング期間遅延され、その遅
延出力に基づきスイッチ31〜34をオンオフ制御する
ためのクロックパルスφ1A,φ2A,φ1B,φ2Bがスイッチ
制御回路29で生成される。The amplifier circuit 25 operates as an integrator circuit by inputting a ground potential to the + terminal and connecting the input and output with an integrating capacitor 26. The output of the amplifier circuit 25 is connected to the ground potential in the comparator circuit 27 in the subsequent stage. It is compared and the comparison result is output as a digital signal. This digital signal is delayed by the delay circuit 28 for one sampling period, and the switch control circuit 29 generates clock pulses .phi.1A, .phi.2A, .phi.1B, .phi.2B for on / off control of the switches 31 to 34 based on the delayed output.
【0004】スイッチ21,22,35は、図4のアに
示すクロックパルスφ1に応じてオンオフ制御され、ス
イッチ23,24,36は、図4のイに示すクロックパ
ルスφ2に応じてオンオフ制御される。また、スイッチ
制御回路29においては、図4のウ,エに示すように、
遅延回路の出力が「1」のときは、φ1A,φ2Aとしてφ
1,φ2が出力され、遅延回路の出力が「0」のとき
は、φ1B,φ2Bとしてφ1,φ2が出力される。The switches 21, 22 and 35 are on / off controlled according to the clock pulse φ1 shown in FIG. 4A, and the switches 23, 24 and 36 are on / off controlled according to the clock pulse φ2 shown in FIG. It Further, in the switch control circuit 29, as shown in C and D of FIG.
When the output of the delay circuit is “1”, φ1A and φ2A
When φ1 and φ2 are output and the output of the delay circuit is “0”, φ1 and φ2 are output as φ1B and φ2B.
【0005】このように構成されているため、クロック
パルスφ1がHレベルになったときスイッチ21,22
がオンして入力コンデンサ20に入力電圧VINが充電さ
れ、また、帰還コンデンサ30の端子bが接地される。
このとき、遅延回路28の出力が「1」の場合、クロッ
クパルスφ1A,φ2Aにより、スイッチ31がオンして3
2がオフするため帰還コンデンサ30の端子aに電圧ー
VRが印加される。そこで、クロックパルスφ2がHレ
ベルになると、スイッチ23,24がオンし、入力コン
デンサ20に充電された電圧が演算増幅回路25の入力
に供給される。また、クロックパルスφ2及びφ2Aによ
りスイッチ32,36がオンして帰還コンデンサ30に
充電されたーVRが演算増幅回路25の入力に印加さ
れ、従って、入力電圧VINに電圧ーVRが加算され、こ
の加算電圧が積分コンデンサ26蓄積される。With this configuration, when the clock pulse φ1 goes high, the switches 21 and 22 are turned on.
Is turned on, the input voltage VIN is charged in the input capacitor 20, and the terminal b of the feedback capacitor 30 is grounded.
At this time, when the output of the delay circuit 28 is "1", the switch 31 is turned on by the clock pulses φ1A and φ2A, and 3
Since 2 is turned off, the voltage -VR is applied to the terminal a of the feedback capacitor 30. Therefore, when the clock pulse φ2 becomes H level, the switches 23 and 24 are turned on, and the voltage charged in the input capacitor 20 is supplied to the input of the operational amplifier circuit 25. Further, the switches 32 and 36 are turned on by the clock pulses φ2 and φ2A, and -VR charged in the feedback capacitor 30 is applied to the input of the operational amplifier circuit 25. Therefore, the voltage -VR is added to the input voltage VIN. The added voltage is accumulated in the integrating capacitor 26.
【0006】一方、遅延回路28の出力が「0」の場
合、クロックパルスφ1B,φ2Bが出力されるためスイッ
チ33がオンし、帰還コンデンサ30の両端は接地さ
れ、帰還コンデンサ30は完全に放電される。次に、ク
ロックパルスφ2Bのタイミングでスイッチ34がオンす
ると、帰還コンデンサ30の端子aが電圧ーVRに接続
されるため、入力コンデンサ20に充電された入力電圧
VINに電圧VRが加算され、この電圧が積分コンデンサ
26に蓄積される。On the other hand, when the output of the delay circuit 28 is "0", the clock pulses φ1B and φ2B are output, so that the switch 33 is turned on, both ends of the feedback capacitor 30 are grounded, and the feedback capacitor 30 is completely discharged. It Next, when the switch 34 is turned on at the timing of the clock pulse φ2B, the terminal a of the feedback capacitor 30 is connected to the voltage −VR, so that the voltage VR is added to the input voltage VIN charged in the input capacitor 20, and this voltage Are stored in the integrating capacitor 26.
【0007】このように、単一の電圧ーVRと単一の帰
還コンデンサ30によって、遅延回路28の出力をDA
変換した2種類の電圧を発生し、入力電圧VINから差し
引くことができる。As described above, the output of the delay circuit 28 is DA by the single voltage-VR and the single feedback capacitor 30.
Two types of converted voltages can be generated and subtracted from the input voltage VIN.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】図3に示した従来構成
では、単一の電圧源と単一の帰還コンデンサを用いてい
るので、複数の電圧源あるいは帰還コンデンサを利用す
るものに比べれば、特定周波数の雑音の発生が防止で
き、S/N比を向上させることができるが、使用するス
イッチの数が多く、このために、構成素子数が増加する
と共にスイッチングノイズが増加するという課題があっ
た。In the conventional configuration shown in FIG. 3, since a single voltage source and a single feedback capacitor are used, compared with the one using a plurality of voltage sources or feedback capacitors, Generation of noise of a specific frequency can be prevented and the S / N ratio can be improved, but the number of switches used is large, which causes a problem that the number of constituent elements increases and the switching noise also increases. It was
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、第1スイッチ
を介して入力信号が一端に入力される入力コンデンサ
と、該入力コンデンサの一端を接地電位に接続するため
の第2スイッチと、第3スイッチを介して単一電圧源か
らのステップ電圧が入力される帰還コンデンサと、該帰
還コンデンサの一端を接地電位に接続するための第4ス
イッチと、前記入力コンデンサの他端と前記帰還コンデ
ンサの他端とを接続し該接続点を接地電位に接続するた
めの第5スイッチと、入出力間に積分コンデンサを接続
し前記接続点の電圧を第6スイッチを介して入力する増
幅回路にて構成される積分回路と、該積分回路の出力と
接地電位とを比較してデジタル信号を出力する比較回路
と、該比較回路の出力デジタル信号を遅延する遅延回路
と、該遅延回路の出力に基づき前記第3及び第4スイッ
チのオンオフ制御を行うための第3及び第4クロックパ
ルスを出力するスイッチ制御回路とを備え、前記第1及
び第5スイッチを第1クロックパルスによりオンオフ制
御し、且つ、前記第2及び第6スイッチを第2クロック
パルスによりオンオフ制御すると共に、前記第3及び第
4スイッチに、前記遅延回路の出力が第1レベルのとき
は各々前記第1及び第2クロックパルスを印加し、第2
レベルのときは各々前記第2及び第1クロックパルスを
印加するようにして、上記課題を解決するものである。According to the present invention, there is provided an input capacitor having an input signal inputted to one end thereof through a first switch, a second switch for connecting one end of the input capacitor to a ground potential, and a second switch. A feedback capacitor to which a step voltage from a single voltage source is input via three switches, a fourth switch for connecting one end of the feedback capacitor to a ground potential, the other end of the input capacitor and the feedback capacitor Consists of a fifth switch for connecting the other end and connecting the connection point to the ground potential, and an amplifier circuit for connecting an integrating capacitor between the input and output and inputting the voltage at the connection point through the sixth switch. Integrated circuit, a comparison circuit that outputs a digital signal by comparing the output of the integration circuit with the ground potential, a delay circuit that delays the output digital signal of the comparison circuit, and an output of the delay circuit. A switch control circuit that outputs third and fourth clock pulses for performing on / off control of the third and fourth switches based on the above, and on / off controls the first and fifth switches by the first clock pulse, Further, the second and sixth switches are on / off controlled by a second clock pulse, and the third and fourth switches are respectively provided with the first and second clock pulses when the output of the delay circuit is at the first level. Apply the second
When the level is set, the second and first clock pulses are applied to solve the above problems.
【0010】[0010]
【作用】本発明では、スイッチの数が5個と少なくなる
にもかかわらず、遅延回路の出力が第1レベルのとき
は、入力電圧VINに電圧ーVRを加算した電圧が積分コ
ンデンサに蓄積され、遅延回路の出力が第2レベルのと
きは、入力電圧VINに電圧VRを加算した電圧が積分コ
ンデンサに蓄積されるようになる。そして、蓄積された
電圧が比較回路で接地電位と比較され、比較結果がデジ
タル信号として出力される。According to the present invention, when the output of the delay circuit is at the first level, the voltage obtained by adding the voltage -VR to the input voltage VIN is accumulated in the integrating capacitor even though the number of switches is reduced to five. When the output of the delay circuit is at the second level, the voltage obtained by adding the voltage VR to the input voltage VIN is stored in the integrating capacitor. Then, the accumulated voltage is compared with the ground potential by the comparison circuit, and the comparison result is output as a digital signal.
【0011】[0011]
【実施例】図1は、本発明の実施例の構成を示す回路図
であり、入力コンデンサ1の一端にスイッチ2を介して
入力信号VINを入力し、入力コンデンサ1の他端をスイ
ッチ3を介して増幅回路4のー端子に接続し、入力コン
デンサ1の一端及び他端を各々スイッチ5,6を介して
接地電位に接続する。また、単一電圧源からのステップ
電圧ーVRをスイッチ7を介して帰還コンデンサ8の一
端に入力し、この一端をスイッチ9を介して接地電位に
接続する。また、帰還コンデンサ8の他端と入力コンデ
ンサ1の他端を直接接続している。1 is a circuit diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention. An input signal VIN is input to one end of an input capacitor 1 via a switch 2 and the other end of the input capacitor 1 is connected to a switch 3. To the negative terminal of the amplifier circuit 4, and one end and the other end of the input capacitor 1 are connected to the ground potential via the switches 5 and 6, respectively. Further, the step voltage −VR from the single voltage source is input to one end of the feedback capacitor 8 via the switch 7, and this one end is connected to the ground potential via the switch 9. Further, the other end of the feedback capacitor 8 and the other end of the input capacitor 1 are directly connected.
【0012】増幅回路4は、従来同様、+端子に接地電
位が入力され、入出力間が積分コンデンサ10で接続さ
れて積分回路が構成され、その出力は比較回路11で接
地電位と比較され、比較結果がデジタル信号として出力
される。このデジタル信号は遅延回路12によって1サ
ンプリング期間遅延され、その遅延出力に基づきスイッ
チ7,9をオンオフ制御するためのクロックパルスφ
A,φBがスイッチ制御回路13で生成される。In the amplifier circuit 4, as in the conventional case, the ground potential is input to the + terminal, the input and output are connected by the integrating capacitor 10 to form an integrating circuit, and the output thereof is compared with the ground potential by the comparing circuit 11. The comparison result is output as a digital signal. This digital signal is delayed for one sampling period by the delay circuit 12, and a clock pulse φ for controlling the on / off of the switches 7 and 9 based on the delayed output.
A and φB are generated by the switch control circuit 13.
【0013】ここで、スイッチ2,6は、図2のアに示
すクロックパルスφ1に応じてオンオフ制御され、スイ
ッチ3,5は、図2のイに示すクロックパルスφ2に応
じてオンオフ制御される。また、スイッチ制御回路13
においては、図2のウ,エに示すように、遅延回路の出
力が「1」のときは、φA,φBとしてφ1,φ2が出
力され、遅延回路の出力が「0」のときは、φA,φB
としてφ2,φ1が出力されるようゲートか構成されて
いる。Here, the switches 2 and 6 are on / off controlled according to the clock pulse φ1 shown in FIG. 2A, and the switches 3 and 5 are on / off controlled according to the clock pulse φ2 shown in FIG. . In addition, the switch control circuit 13
2, when the output of the delay circuit is “1”, φ1 and φ2 are output as φA and φB, and when the output of the delay circuit is “0”, φA and φB of FIG. , φB
The gate is configured so that φ2 and φ1 are output as.
【0014】以下、本実施例の動作を図2を参照しなが
ら説明する。まず、クロックパルスφ2がLレベルでク
ロックパルスφ1がHレベルになると、スイッチ2,6
がオンしてスイッチ3,5がオフするので、入力コンデ
ンサ1に入力電圧VINが充電される。遅延回路12の出
力が「1」のときは、スイッチ制御回路13からクロッ
クパルスφAとしてクロックパルスφ1が出力され、ク
ロックパルスφBとしてクロックパルスφ2が出力され
るので、入力コンデンサ1が充電されているときは、ス
イッチ6と共に7がオンし、スイッチ9はオフするの
で、ステップ電圧ーVRが帰還コンデンサ8の一端に入
力され、帰還コンデンサ8はこの電圧により充電され
る。The operation of this embodiment will be described below with reference to FIG. First, when the clock pulse φ2 is at the L level and the clock pulse φ1 is at the H level, the switches 2 and 6 are
Is turned on and the switches 3 and 5 are turned off, so that the input voltage VIN is charged in the input capacitor 1. When the output of the delay circuit 12 is “1”, the switch control circuit 13 outputs the clock pulse φ1 as the clock pulse φA and the clock pulse φ2 as the clock pulse φB, so that the input capacitor 1 is charged. At this time, since the switch 6 and the switch 7 are turned on and the switch 9 is turned off, the step voltage −VR is input to one end of the feedback capacitor 8 and the feedback capacitor 8 is charged by this voltage.
【0015】次に、クロックパルスφ1がLレベルでク
ロックパルスφ2がHレベルになると、スイッチ3,5
がオンしてスイッチ2,6がオフするので、入力コンデ
ンサ1に充電された電圧が増幅回路4の入力に供給され
る。これと同時に、φA,φBによりスイッチ9がオン
してスイッチ7がオフするため、帰還コンデンサ8に充
電された電圧もスイッチ3を介して増幅回路4の入力に
供給される。よって、入力電圧VINとステップ電圧ーV
Rが加算され、加算した電圧が積分コンデンサ10に蓄
積される。Next, when the clock pulse φ1 goes low and the clock pulse φ2 goes high, the switches 3, 5
Is turned on and the switches 2 and 6 are turned off, so that the voltage charged in the input capacitor 1 is supplied to the input of the amplifier circuit 4. At the same time, since the switch 9 is turned on and the switch 7 is turned off by φA and φB, the voltage charged in the feedback capacitor 8 is also supplied to the input of the amplifier circuit 4 via the switch 3. Therefore, input voltage VIN and step voltage-V
R is added, and the added voltage is stored in the integrating capacitor 10.
【0016】一方、遅延回路12の出力が「0」のとき
は、スイッチ制御回路13からクロックパルスφAとし
てクロックパルスφ2が出力され、クロックパルスφB
としてクロックパルスφ1が出力されるので、入力コン
デンサ1が充電されているときは、スイッチ6と共に9
がオンし、スイッチ7はオフするので、帰還コンデンサ
8の両端は接地されてしまい、帰還コンデンサ8は放電
状態になる。On the other hand, when the output of the delay circuit 12 is "0", the switch control circuit 13 outputs the clock pulse φ2 as the clock pulse φA and the clock pulse φB.
Since the clock pulse φ1 is output as, when the input capacitor 1 is charged,
Is turned on and the switch 7 is turned off, both ends of the feedback capacitor 8 are grounded, and the feedback capacitor 8 is in a discharged state.
【0017】次に、クロックパルスφ1がLレベルでク
ロックパルスφ2がHレベルになると、φA,φBによ
りスイッチ7がオンしてスイッチ9がオフするため、帰
還コンデンサ8の端子aは電圧ーVRに接続され、入力
コンデンサ1に充電された電圧VINに電圧VRが加算さ
れ、この加算電圧が積分コンデンサ10に蓄積されるこ
ととなる。Next, when the clock pulse φ1 is at the L level and the clock pulse φ2 is at the H level, the switch 7 is turned on and the switch 9 is turned off by φA and φB, so that the terminal a of the feedback capacitor 8 becomes the voltage −VR. The voltage VR is added to the voltage VIN charged in the input capacitor 1 and charged, and the added voltage is accumulated in the integrating capacitor 10.
【0018】このように、図3に示す従来例と同様の動
作を行うこととなる。In this way, the same operation as in the conventional example shown in FIG. 3 is performed.
【0019】[0019]
【発明の効果】本発明によれば、スイッチの数を減少さ
れることにより、構成素子数の削減とスイッチングノイ
ズの低減を計ることができる。According to the present invention, it is possible to reduce the number of constituent elements and the switching noise by reducing the number of switches.
【図1】本発明の実施例の構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an exemplary embodiment of the present invention.
【図2】実施例の動作を説明するためのタイミングチャ
ートである。FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the embodiment.
【図3】従来のデルタシグマ型AD変換回路の構成を示
す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional delta-sigma type AD conversion circuit.
【図4】従来例の動作を説明するためのタイミングチャ
ートである。FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the conventional example.
1 入力コンデンサ 2,3,5,6,7,9 スイッチ 4 演算増幅回路 8 帰還コンデンサ 10 積分コンデンサ 11 比較回路 12 遅延回路 13 スイッチ制御回路 1 Input Capacitor 2, 3, 5, 6, 7, 9 Switch 4 Operational Amplifier Circuit 8 Feedback Capacitor 10 Integrating Capacitor 11 Comparison Circuit 12 Delay Circuit 13 Switch Control Circuit
Claims (1)
入力される入力コンデンサと、該入力コンデンサの一端
を接地電位に接続するための第2スイッチと、第3スイ
ッチを介して単一電圧源からのステップ電圧が入力され
る帰還コンデンサと、該帰還コンデンサの一端を接地電
位に接続するための第4スイッチと、前記入力コンデン
サの他端と前記帰還コンデンサの他端とを接続し該接続
点を接地電位に接続するための第5スイッチと、入出力
間に積分コンデンサを接続し前記接続点の電圧を第6ス
イッチを介して入力する増幅回路にて構成される積分回
路と、該積分回路の出力と接地電位とを比較してデジタ
ル信号を出力する比較回路と、該比較回路の出力デジタ
ル信号を遅延する遅延回路と、該遅延回路の出力に基づ
き前記第3及び第4スイッチのオンオフ制御を行うため
の第3及び第4クロックパルスを出力するスイッチ制御
回路とを備え、前記第1及び第5スイッチを第1クロッ
クパルスによりオンオフ制御し、且つ、前記第2及び第
6スイッチを第2クロックパルスによりオンオフ制御す
ると共に、前記第3及び第4スイッチに、前記遅延回路
の出力が第1レベルのときは各々前記第1及び第2クロ
ックパルスを印加し、第2レベルのときは各々前記第2
及び第1クロックパルスを印加するようにしたことを特
徴とするデルタシグマ型AD変換回路。1. An input capacitor to which an input signal is input at one end via a first switch, a second switch for connecting one end of the input capacitor to a ground potential, and a single voltage via a third switch. A feedback capacitor to which the step voltage from the power source is input, a fourth switch for connecting one end of the feedback capacitor to the ground potential, the other end of the input capacitor and the other end of the feedback capacitor are connected, and the connection is made. An integrating circuit composed of a fifth switch for connecting the point to the ground potential, an amplifying circuit for connecting an integrating capacitor between the input and output and inputting the voltage at the connecting point through the sixth switch; A comparison circuit for comparing the output of the circuit with the ground potential to output a digital signal, a delay circuit for delaying the output digital signal of the comparison circuit, and the third and fourth circuits based on the output of the delay circuit. A switch control circuit for outputting third and fourth clock pulses for performing on / off control of the switch, the first and fifth switches being on / off controlled by the first clock pulse, and the second and sixth switches. The switch is ON / OFF controlled by a second clock pulse, and the first and second clock pulses are applied to the third and fourth switches, respectively, when the output of the delay circuit is at the first level, so that the second level When the second
And a delta-sigma type AD conversion circuit, wherein the first clock pulse is applied.
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|---|---|---|---|
| JP06202280A JP3108281B2 (en) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | Delta-sigma AD converter |
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| JP06202280A Expired - Fee Related JP3108281B2 (en) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | Delta-sigma AD converter |
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| JP (1) | JP3108281B2 (en) |
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- 1994-08-26 JP JP06202280A patent/JP3108281B2/en not_active Expired - Fee Related
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