JP5510639B2 - AD converter - Google Patents
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本発明はアナログ信号をデジタル信号に変換するAD変換器に関する。 The present invention relates to an AD converter that converts an analog signal into a digital signal.
3ビットの分解能のフラッシュ型AD変換器の基本的な構成を図1に示す。フラッシュ型AD変換器は、複数のコンパレータから成るコンパレータ部102と、信号比較に用いる複数の参照電位を生成する複数の分割抵抗から成る分割抵抗列101と、コンパレータ部102の複数の比較結果から温度計コードを生成する複数の論理ゲートから成るロジック部103と、その複数の出力をバイナリーデータに変換するエンコーダ部105から成る。基準電位Vrefは抵抗分割により最小ステップの電圧に分圧され、参照信号として各コンパレータへ接続される。各コンパレータは入力信号Vinとそれぞれの重みの異なる参照信号を比較し、クロックClockに同期して比較結果を出力する。入力信号Vinを−Vref/2から、+Vref/2へ徐々に変化させると、最小ステップの電圧を単位として図1のコンパレータ部102の下部のコンパレータから順に出力を反転させていく。以降の説明では、AD変換器が2つのAD変換要素で構成され、このような場合のAD変換要素を全体のAD変換器と区別するためにADCと呼ぶことがある。
A basic configuration of a flash AD converter having a resolution of 3 bits is shown in FIG. The flash-type AD converter includes a
図2の特性Aは7ビットの理想AD変換器の場合について入力値と変換出力の関係(入出力特性)を示している。理想AD変換器では各参照信号に対応して等間隔に階段状に出力が変化する。 A characteristic A in FIG. 2 shows a relationship (input / output characteristics) between an input value and a converted output in the case of a 7-bit ideal AD converter. In the ideal AD converter, the output changes stepwise at equal intervals corresponding to each reference signal.
しかし、実際のAD変換器の入出力特性の関係は図2の特性Bに示したように理想AD変換器に一致しない。実際のAD変換器の入出力特性が理想AD変換器の入出力特性と大きくかけ離れる大きな原因はコンパレータ部102におけるコンパレータの判定しきい値にオフセットがあり、それがコンパレータ毎に異なることによるということがわかっている。例えば、高速なAD変換器で用いられるコンパレータの比較部分は差動入力のトランジスタペアで構成されることが多いが、トランジスタペアのしきい値には必ず製造上のバラツキがあり、そのバラツキがコンパレータのオフセットとして見えてしまう。
However, the relationship between the input / output characteristics of the actual AD converter does not match the ideal AD converter as shown by the characteristic B in FIG. The major reason why the input / output characteristics of the actual AD converter greatly differ from the input / output characteristics of the ideal AD converter is that there is an offset in the judgment threshold value of the comparator in the
逆に、コンパレータのオフセットを何らかの方法により調整してオフセット量を減らし、複数のコンパレータ間のオフセットの差異を小さくすることで理想AD変換器の入出力特性に近づけ、AD変換器としての性能を高めることができると考えられる。 Conversely, the offset of the comparator is adjusted by some method to reduce the amount of offset, and the difference in offset between the plurality of comparators is reduced to approximate the input / output characteristics of the ideal AD converter, thereby improving the performance as an AD converter. It is considered possible.
コンパレータのオフセットの調整方法はいくつか提案されているが、非特許文献1のキャリブレーションAD変換器は2つのADCで構成され、これら2つのADCが同時にサンプリングしている信号は同じ値であるということを前提にして各ADCの内部のコンパレータ回路のオフセットを自動的に調整する方式をとっている。その構成を図3に示す。以降、この方式を2ADCによる相互オフセット較正AD変換器と呼ぶことにする。
Several methods for adjusting the offset of the comparator have been proposed, but the calibration AD converter of
図4に示すように、2つのADC1、ADC2がそれぞれ同一のタイミングのマスタークロックMaster CLK1、2でデータを取得すると仮定すると、ADC1、ADC2がまったく同じオフセットの特性をもつコンパレータでできていれば同じ信号を出力することになる。実際にはオフセットがあるので初期状態では異なる値となるが、両者の出力の差分を出力する比較回路301の差分から互いのコンパレータのオフセット量を調整することにより、変換出力は同じ波形になり、さらに信号処理を入れることにより理想AD変換器の入出力特性に近づけることができる(非特許文献1)。その結果としてAD変換器の特性を良くすることができる。
As shown in FIG. 4, assuming that two ADC1 and ADC2 acquire data with master clocks Master CLK1 and Master2 having the same timing, ADC1 and ADC2 are the same if they are made of comparators having exactly the same offset characteristics. A signal is output. Actually, since there is an offset, it becomes a different value in the initial state, but by adjusting the offset amount of each comparator from the difference of the
しかるに、非特許文献1の方法によれば、オフセット調整が終わった後、同じ特性を持つ2つのADC1、ADC2のうち一つが不要となり、無駄となってしまう。例えば無線系ではIチャネル信号、Qチャネル信号といった2系統の信号を同時にサンプリングする必要のあるケースが多いが、このAD変換器を使うと4個のADCを必要とし、較正が終わった後の実際の動作においては2個のADCが不要となってしまう。片側のADCを電気的に停止することにより消費電流は抑えられるが、ADCのIC化に際しては面積が無駄となってしまう。
However, according to the method of
そこで、本発明の課題は、AD変換器を構成する2つのADC(AD変換要素)を、オフセット調整終了後も有効に利用できるようにすることにある。 Accordingly, an object of the present invention is to enable two ADCs (AD conversion elements) constituting an AD converter to be effectively used even after the offset adjustment is completed.
本発明の第1の態様によれば、同一のクロック信号で動作する2つのAD変換要素を含み、前記AD変換要素のキャリブレーションを行う際に、同一の入力信号を前記AD変換要素に入力するAD変換器であって、前記2つのAD変換要素の入力側に切替え手段を備え、該切替え手段はキャリブレーション実行時に前記同一の入力信号を前記2つのAD変換要素に入力する一方、前記キャリブレーション終了後には2つの異なる入力信号をそれぞれのAD変換要素に入力することを特徴とするAD変換器が提供される。 According to the first aspect of the present invention, two AD conversion elements operating with the same clock signal are included, and the same input signal is input to the AD conversion element when the AD conversion element is calibrated. An AD converter comprising switching means on the input side of the two AD conversion elements, wherein the switching means inputs the same input signal to the two AD conversion elements when performing calibration, while the calibration An AD converter is provided, characterized in that after completion, two different input signals are input to the respective AD conversion elements.
上記のAD変換器においては、前記切替え手段は、前記キャリブレーション実行時には、前記同一の入力信号として前記2つの異なる入力信号のうちの一方を前記2つのAD変換要素に入力する。この場合、前記切替え手段は、前記2つのAD変換要素の一方のAD変換要素の入力側に接続されたスイッチを含み、該スイッチは、前記キャリブレーション実行時には他方のAD変換要素への入力信号を前記一方のAD変換要素に入力し、前記キャリブレーションが終了すると前記一方のAD変換要素への入力信号を当該一方のAD変換要素に入力する。 In the above AD converter, the switching means inputs one of the two different input signals to the two AD conversion elements as the same input signal when the calibration is executed. In this case, the switching unit includes a switch connected to an input side of one of the two AD conversion elements, and the switch receives an input signal to the other AD conversion element when the calibration is performed. When input is made to the one AD conversion element and the calibration is completed, an input signal to the one AD conversion element is inputted to the one AD conversion element.
上記のAD変換器においては、前記キャリブレーション実行時に前記2つの異なる入力信号とは独立な較正信号を用いても良い。この場合、前記切替え手段は、前記2つのAD変換要素のそれぞれの入力側に接続された2つのスイッチを含み、これら2つのスイッチはそれぞれ、前記キャリブレーション実行時には前記独立な較正信号を対応するAD変換要素へ入力し、前記キャリブレーションが終了するとそれぞれのAD変換要素への入力信号を対応するAD変換要素へ入力する。 In the AD converter, a calibration signal independent of the two different input signals may be used when the calibration is performed. In this case, the switching means includes two switches connected to the respective input sides of the two AD conversion elements, and these two switches respectively correspond to the independent calibration signals corresponding to the AD signals when the calibration is performed. When input to the conversion element and the calibration is completed, an input signal to each AD conversion element is input to the corresponding AD conversion element.
上記のAD変換器においてはまた、前記キャリブレーション実行時に生ずる欠損サンプリングデータを前記切替え手段による切替えの前後のサンプリングデータを用いて補間するようにしても良い。 In the above-described AD converter, the missing sampling data generated at the time of executing the calibration may be interpolated using the sampling data before and after switching by the switching means.
本発明の第2の態様によれば、2つのAD変換要素を含み、前記AD変換要素のキャリブレーションを行う際に、同一の入力信号を前記AD変換要素に入力するAD変換器であって、前記2つのAD変換要素の動作クロックの位相が180度異なり、かつ前記2つのAD変換要素の入力側にトラックアンドホールドスイッチを接続し、前記トラックアンドホールドスイッチがキャリブレーション実行時において前記AD変換要素の動作クロックの1/2以下の周波数のクロックで駆動され、前記トラックアンドホールドスイッチがホールドの状態のときに前記2つのAD要素はキャリブレーションを行い、前記トラックアンドホールドスイッチがトラックの状態のときに、前記2つのAD変換要素がタイムインターバル動作することを特徴とするAD変換器が提供される。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an AD converter that includes two AD conversion elements and inputs the same input signal to the AD conversion element when the AD conversion element is calibrated. The phase of the operation clock of the two AD conversion elements is 180 degrees different, and a track and hold switch is connected to the input side of the two AD conversion elements, and the AD conversion element is used when the track and hold switch performs calibration. When the track and hold switch is in the hold state, the two AD elements are calibrated, and the track and hold switch is in the track state. In addition, the two AD conversion elements operate in a time interval. AD converter is provided that.
本発明によれば、2つのAD変換要素による相互オフセット較正型AD変換器に内蔵される2つのAD変換要素を常に利用可能となり、集積回路実装時の面積も無駄にならなくて済む。 According to the present invention, two AD conversion elements built in a mutual offset calibration type AD converter using two AD conversion elements can always be used, and an area for mounting an integrated circuit is not wasted.
図5は、本発明による相互オフセット較正AD変換器の第1の実施例を示し、無線系でよく使われる2系統(Iチャネル、Qチャネル)への適用例を示している。 FIG. 5 shows a first embodiment of a mutual offset calibration AD converter according to the present invention, and shows an application example to two systems (I channel and Q channel) often used in a radio system.
図5において、この相互オフセット較正AD変換器は、非特許文献1に記載のように、同一の入力信号に対する2つのADC(AD変換要素)1、2のサンプリングデータを、比較調製回路502を用いて比較し、同一の出力になるよう各ADCのオフセットを調整する機能を有する。ADC1の入力はIチャネル信号(入力I)に接続されている。ADC2の入力はQチャネル信号(入力Q)とIチャネル信号とがスイッチ(切替え手段)501を介して接続され、Calibration Data Acquisition CLKの信号(クロック信号)によりQチャネル信号かIチャネル信号の何れかが入力される。
In FIG. 5, this mutual offset calibration AD converter uses, as described in
スイッチ501がCalibration Data Acquisition CLKの信号によりIチャネル信号をADC2へ分配するとき、ADC1、ADC2は同じIチャネル信号が入力される。このときオフセット調整のためのキャリブレーション用のデータが取得される。Calibration Data Acquisition CLKはADC1、ADC2へ供給され、オフセット調整用のデータと同期して判別信号、つまり変換出力として出力される。比較調整回路502では入力がオフセット調整用のデータなのかを判別し、オフセット調整用のデータであればADC1、2内のオフセット調整回路(図示省略)へオフセット調整信号を出力することにより、オフセットが調整される。
When the
図6(a)に示すように、スイッチ501は、2つのnチャネルMOSFET(以下、nMOSFETと略記する)で構成され、Calibration Data Acquisition CLKのクロック信号がハイレベルのときにIチャネル側のnMOSFETが導通し、Qチャネル側のnMOSFETはカットオフしてIチャネルの信号がADCへ接続される。
As shown in FIG. 6 (a), the
図6(b)、(c)はpチャネルMOSFET(以下、pMOSFETと略記する)を使って同じスイッチ機能を実現する別の例を示している。 FIGS. 6B and 6C show another example in which the same switch function is realized using a p-channel MOSFET (hereinafter abbreviated as pMOSFET).
図7には、動作を詳しく説明するために、Iチャネル、Qチャネルの入力信号とMaster CLKの信号、Calibration Data Acquisition CLKの信号のタイミング関係を示している。 FIG. 7 shows the timing relationship between the I channel and Q channel input signals, the Master CLK signal, and the Calibration Data Acquisition CLK signal in order to explain the operation in detail.
図7(a)は通常のAD変換の動作状態を示している。Calibration Data Acquisition CLKが常にロウレベルなので、Iチャネル、Qチャネルそれぞれ別な信号が入力され、Master CLKに同期してADC1、ADC2がそれぞれ同じタイミングでデータを取り続ける。
FIG. 7A shows the operation state of normal AD conversion. Since Calibration Data Acquisition CLK is always at a low level, different signals are input to the I channel and Q channel, and
一方、図7(b)ははじめの3クロック(Master CLK)の期間、Calibration Data Acquisition CLKがハイレベルになる場合を示しており、はじめの3クロックの期間はADC2にIチャネルの信号が入力されるのでADC1と同じ信号を変換することになる。このCalibration Data Acquisition CLKがハイレベルの期間の変換データは、ADCのオフセット量を調整するためのデータとして用いられる。また初めから4クロック目以降はADC1、ADC2がそれぞれIチャネル、Qチャネルをサンプリングする通常の動作を行う。
On the other hand, FIG. 7B shows a case where the calibration data acquisition CLK is at a high level during the first three clocks (Master CLK), and an I channel signal is input to the
図8はMaster CLKに対して1/2に分周した信号をCalibration Data Acquisition CLKとした場合の動作について示している。この場合、Master CLKの2クロックに1クロック、オフセット調整を行うためのデータを取得する。ADC1、ADC2の変換出力からオフセット調整用として取得したデータを取り除けばサンプリング周波数がMaster CLKの半分の動作となるが、見かけ上、オフセット調整をしながら同時にAD変換するリアルタイムのオフセット調整が可能となる。 FIG. 8 shows an operation when a signal obtained by dividing the master CLK by 1/2 is used as the calibration data acquisition CLK. In this case, data for offset adjustment is acquired for every two clocks of Master CLK. If the data acquired for offset adjustment is removed from the ADC1 and ADC2 conversion outputs, the sampling frequency will be half that of Master CLK. Apparently, real-time offset adjustment can be performed by AD conversion simultaneously with offset adjustment. .
上記の第1の実施例ではMaster CLKの1/2分周信号をCalibration Data Acquisition CLKとしたが、例えばMaster CLKの10クロック分に対して1クロックだけハイレベルとなるCalibration Data Acquisition CLKを生成して、オフセット調整を10クロックに1回だけ施すように設定し、オフセット調整で抜けたデータ(欠損サンプリングデータ)を前後のデータから補間して生成することにより、擬似的にリアルタイムでのオフセット較正とデータ変換機能の実装ができる。 In the first embodiment described above, the ½ frequency division signal of the Master CLK is the calibration data acquisition CLK. However, for example, the calibration data acquisition CLK that is high for only one clock with respect to 10 clocks of the master CLK is generated. By setting the offset adjustment to be performed once every 10 clocks, and generating the data missing by the offset adjustment (missing sampling data) by interpolating from the previous and subsequent data, Data conversion function can be implemented.
図9は2つのADCによる相互オフセット較正AD変換器の第2の実施例を示す。 FIG. 9 shows a second embodiment of a mutual offset calibration AD converter with two ADCs.
図9において、図6で説明した図5に示すスイッチ501と同じスイッチ(切替え手段)901、902をそれぞれIチャネルとADC1間及びQチャネルとADC2間に設け、較正信号源とIチャネル信号、Qチャネル信号とを切替える。すなわち、第2の実施例では、較正信号源を備えることにより2つの異なる入力信号(入力I、入力Q)とは独立な信号を較正信号として入力させてキャリブレーションを行なう。ADC1、ADC2以降の構成(下流側の較正)及び機能は前述の図5の同部分と同じで2つのADCによる相互オフセット較正AD変換器と同じである。
9, the same switches (switching means) 901 and 902 as the
この第2の実施例の通常の動作は図7(a)と同様、Iチャネル信号(入力I)はADC1で変換され、Qチャネル信号(入力Q)はADC2で変換される。一方、Calibration Data Acquisition CLKがハイレベルになるとADC1、ADC2ともに較正信号源に接続され、同じ信号が入力されることになる。この場合、ADC1、ADC2は入力された信号を互いにオフセット調整しあうデータと認識してオフセット調整機能を実行する。
In the normal operation of the second embodiment, the I channel signal (input I) is converted by the
スイッチ901、902に接続される較正信号源の波形例を図10に示す。較正信号源としてADC1、ADC2のフルスケール全体をカバーする信号を採用することによりADC1、ADC2の入力動作範囲をまんべんなく較正することが可能となり、ADCの性能を常に一定の精度に設定できる。
An example of the waveform of the calibration signal source connected to the
また、図8で説明したように、Master CLKとCalibration Data Acquisition CLKの関係(1/2分周の関係)に設定すれば、この第2の実施例においても第1の実施例と同じくMaster CLKの半分の周波数をサンプリング周波数とする、リアルタイムで較正動作するAD変換器として動作させることができる。 Further, as described with reference to FIG. 8, if the relationship between Master CLK and Calibration Data Acquisition CLK is set (divided by 1/2), the second embodiment also uses the same Master CLK as in the first embodiment. It is possible to operate as an AD converter that performs a calibration operation in real time using a half of the sampling frequency as a sampling frequency.
次に、タイムインターリーブ型AD変換器への適用例について示す。 Next, an application example to a time interleave type AD converter will be described.
図11は2個のADCをタイムインターリーブしてサンプリング周波数を2倍にする基本的なAD変換器の構成を示す。このとき、ADC1’とADC2’は特性がまったく同じものである必要がある。これらのADC1’、ADC2’はそれぞれ位相の180度異なるMaster CLK1, Master CLK2で駆動する。 FIG. 11 shows the configuration of a basic AD converter that time-interleaves two ADCs to double the sampling frequency. At this time, ADC 1 'and ADC 2' need to have exactly the same characteristics. These ADC1 'and ADC2' are driven by Master CLK1 and Master CLK2 that are 180 degrees different in phase.
図12はADC1’、ADC2’のそれぞれのMaster CLK1/Master CLK2と入力信号波形、サンプリング後の波形の関係を示している。ADC1’のサンプリング波形とADC2’のサンプリング波形を比べてわかるように、丁度、互いのサンプリング時刻の中間を埋めるようにデータが取得されている。エンコード後、データをMaster CLK1/Master CLK2の2倍の周波数のクロックでマルチプレックスすることにより、ADC1’とADC2’の結果を合わせてMaster CLK1/Master CLK2の周波数に対して2倍のサンプリング周波数で動作するAD変換器が実現できる。
FIG. 12 shows the relationship between Master CLK1 / Master CLK2 of ADC 1 'and ADC 2', the input signal waveform, and the waveform after sampling. As can be seen from the comparison between the sampling waveform of the
以上の動作は最初に示した図3の2ADCによる相互オフセット較正AD変換器ADCにおいて、Master CLK1、Master CLK2の関係を先に示した180度位相差のある関係に設定すればそのまま実現が可能である。しかし、サンプリングする時刻が異なるので、そのままではオフセット調整機能を働かせることができない。例えば、オフセット調整機能を働かせたいときにMaster CLK1とMaster CLK2の両者の位相を同相にする機能が必要となる。 The above operation can be realized as it is if the relationship between Master CLK1 and Master CLK2 is set to the relationship having a phase difference of 180 degrees as described above in the AD converter ADC using the two ADC of FIG. is there. However, since the sampling time is different, the offset adjustment function cannot be operated as it is. For example, when the offset adjustment function is desired, a function for making both Master CLK1 and Master CLK2 have the same phase is required.
図13に示すようにCalibration Data Acquisition CLKBという信号を用意し、この信号がロウレベルのときにMaster CLK1とMaster CLK2の位相が同相となるように切替える機能を実装することが考えられる。 As shown in FIG. 13, a signal called Calibration Data Acquisition CLKB is prepared, and when this signal is at a low level, a function of switching so that the phases of Master CLK1 and Master CLK2 are in phase may be implemented.
Master CLK1/CLK2が同相で動作するときは同じ信号をサンプリングすることになり較正用データが取得可能となる。一方、Calibration Data Acquisition CLKBがハイレベルのときにはMaster CLK1とMaster CLK2の位相差が180度にスイッチされて、Master CLK1/Master CLK2に対して2倍の周波数でサンプリングするAD変換器として動作する。これにより較正が可能なAD変換器の実現が可能となる。 When Master CLK1 / CLK2 operates in phase, the same signal is sampled and calibration data can be acquired. On the other hand, when Calibration Data Acquisition CLKB is at a high level, the phase difference between Master CLK1 and Master CLK2 is switched to 180 degrees and operates as an AD converter that samples at a frequency twice that of Master CLK1 / Master CLK2. This makes it possible to realize an AD converter that can be calibrated.
この第2の実施例ではMaster CLK1/CLK2の位相を瞬時に180度差に切り替えなければいけないので、クロックの位相が変化する方のADCは1クロック内に一気に内部状態を変えなければならないことになる。しかし、ADCの動作全体が瞬時に切り替わるよう設計するは難しい。それを解決する方法として図14に示す第3の実施例の構成が好ましい。 In this second embodiment, the phase of Master CLK1 / CLK2 must be instantaneously switched to a 180 degree difference, so that the ADC whose clock phase changes must change its internal state all at once within one clock. Become. However, it is difficult to design so that the entire operation of the ADC can be switched instantaneously. As a method for solving this problem, the configuration of the third embodiment shown in FIG. 14 is preferable.
図14に示す第3の実施例は、これまで述べてきたように同じ入力信号のデータをもとに互いにオフセットを調整する較正機能をもつ2つのADC1、2により相互オフセット較正AD変換器を構成している。ただし、Master CLK1/CLK2は互いに180度位相の異なるクロックが供給される。ADC1、ADC2の信号入力部には入力信号をTrack and HoldするT/Hスイッチ1401を有し、そのT/Hスイッチ1401を駆動する信号T/H Signalと、ADC1、ADC2に対してオフセットを調整するためのデータ取得か、通常のAD変換データの取得かを区別するためのCalibration Data Acquisition CLKB信号を入力する構成をとる。
In the third embodiment shown in FIG. 14, as described above, a mutual offset calibration AD converter is constituted by two
T/Hスイッチ1401は、例えば図15に示す回路で実現され、駆動信号T/H SignalがハイレベルのときnMOSFET1501のチャネルが導通して入力信号の電圧値がキャパシタ1502の端子に充電される(Track)。駆動信号T/H SignalがロウレベルになるとnMOSFET1501のチャネルが高抵抗となり、キャパシタ1502の端子が信号源から分離され次に駆動信号T/H Signalがハイレベルになるまでの間、直前の入力信号の状態を保持する(hold)。なお、図15のT/Hスイッチ1401は説明のため簡単な構成となっているが、一般的に使われるT/Hスイッチであれば適用可能である。
The T /
T/Hスイッチ1401はADC1、ADC2の入力信号の前に置かれているが、駆動信号T/H Signalが常にハイレベルに設定されていると、入力信号は常にそのままADC1、ADC2へ入力されるので、図16に示すように、Master CLK1、Master CLK2が180度位相差で入力されている場合、図12に示した信号波形と同じとなり、Master CLK1/CLK2に対して2倍のサンプリング周波数で動作するAD変換器として働く。
The T /
次に、駆動信号T/H SignalがMaster CLK1の1/2の分周信号である場合について図18にその動作信号波形を示す。入力信号は最初にT/H スイッチ1401によってTrack and Holdされるが、ちょうどMaster CLK1の2クロック分で動作するため後半の1クロックのところのhold状態中にMaster CLK1、Master CLK2の両者のタイミングを持ってくることができる。すなわち、T/Hスイッチ1401にTrack and Holdされたことにより、ADC1、ADC2への入力信号値を同じ値に設定することができる。このhold時のデータをもって、較正をすることが可能となる。
Next, FIG. 18 shows the operation signal waveform in the case where the drive signal T / H Signal is a 1/2 frequency divided signal of Master CLK1. The input signal is first tracked and held by the T /
較正データ取得か通常のデータ取得かどうかの判断のためにはCalibration Data Acquisition CLKなる信号を追加して、この信号がハイレベルのとき駆動信号T/H Signalが図18のようなMaster CLK1に対して1/2の分周出力信号(クロック)になる一方、Calibration Data Acquisition CLKBがロウレベルのとき駆動信号T/H Signalが図16のようにハイレベルを出し続ける信号になるような処理回路を付加し、かつADC1、ADC2側でCalibration Data Acquisition CLKBがロウレベルかつ駆動信号T/H Signal がロウレベルのデータのみを較正データとして処理する機能を持たせればよい。なお、Track and Holdを駆動する信号T/H Signalのクロックは1/2周期で説明したが、1/2以下の周波数に分周してもよい。
In order to determine whether to acquire calibration data or normal data, a signal called Calibration Data Acquisition CLK is added, and when this signal is high, the drive signal T / H Signal corresponds to Master CLK1 as shown in FIG. When the calibration data acquisition CLKB is at low level, the processing signal is added so that the drive signal T / H signal becomes a signal that continues to output high level as shown in FIG. In addition, the
次にMaster CLK1、Master CLK2、Calibration Data Acquisition CLKB、T/H Signalの関係について図17(a)を用いて説明する。Master CLK1、Master CLK2は互いに180度位相の異なるクロックとしてはじめから与えられる。Master CLK1の1/2分周のクロックCLK3を作り、クロックCLK3のライズエッジに同期してあらかじめ定めた較正データ取得の時刻と時間に対応させてCalibration Data Acquisition CLKBの信号をロウレベルにする。 Next, the relationship among Master CLK1, Master CLK2, Calibration Data Acquisition CLKB, and T / H Signal will be described with reference to FIG. Master CLK1 and Master CLK2 are given from the beginning as clocks that are 180 degrees out of phase with each other. A clock CLK3 having a ½ frequency division of Master CLK1 is generated, and the calibration data acquisition CLKB signal is set to a low level in correspondence with a predetermined calibration data acquisition time and time in synchronization with the rising edge of the clock CLK3.
図17(a)ではある時刻からCLK3の1クロック分Calibration Data Acquisition CLKBをロウレベルに設定させるとする。このとき、CLK3の1クロック分の後半の半クロックのところだけ駆動信号T/H Signalがロウレベルになるよう信号を生成すればよい。 In FIG. 17A, it is assumed that the calibration data acquisition CLKB for one clock of CLK3 is set to a low level from a certain time. At this time, it is only necessary to generate a signal so that the drive signal T / H Signal is at a low level only in the half clock of the second half of one clock of CLK3.
図17(b)はCLK3で数えて2クロック分を生成する場合を示している。 FIG. 17B shows a case where two clocks are generated counting with CLK3.
図19はCalibration Data Acquisition CLKBがロウレベルの状態を間引いて挿入した場合の動作信号波形例を示している。ADC1、ADC2のMaster CLK1、CLK2は一定の状態でクロックを供給するだけなので基本的にCalibration Data Acquisition CLKBの状態が変化するところにおいても入力信号に追従できればよい。 FIG. 19 shows an example of an operation signal waveform when the calibration data acquisition CLKB is inserted by thinning out the low level state. Since Master CLK1 and CLK2 of ADC1 and ADC2 only supply the clock in a constant state, it is only necessary to be able to follow the input signal even when the state of Calibration Data Acquisition CLKB basically changes.
一方、CLK3で1クロック分、つまり最小の時間Calibration Data Acquisition CLKBの信号がロウレベルになったとしても、4クロック分の元データを失ってしまう。オフセット調整データ取得のモードと通常のデータ取得のモードとはそれぞれ別々に専用の時間領域を分ける方が適用しやすい。 On the other hand, even if the signal of CLK3 for one clock, that is, the minimum time Calibration Data Acquisition CLKB, becomes low level, the original data for four clocks is lost. It is easier to apply a separate dedicated time region for the offset adjustment data acquisition mode and the normal data acquisition mode.
ただし、図20に示すように測定対象信号2001がバーストタイプの信号であれば、バースト信号の休みの時間に較正信号を混ぜることにより、擬似的なリアルタイム較正AD変換が可能となる。具体的にはバースト信号に対する同期信号2004を作り、測定対象信号2001と較正信号源2002を前記同期信号2004でスイッチ2003を介して切り替えてADCへの入力信号波形をつくり、前記同期信号2004に対応してCalibration Data Acquisition CLKBを生成すればよい。較正信号が入力されるタイミングに同期してADC1、ADC2が互いにオフセットを較正するモードになり、擬似的なリアルタイム較正動作が可能となる。
However, if the
[実施例の効果]
以上説明したように、第1、第2の実施例では無線系でよく使われるIチャネル、Qチャネルの2信号系に適用することにより、2つのADCによる相互オフセット較正型AD変換器に内蔵される2つのADCを常に利用可能となり、集積回路実装時の面積も無駄にならなくて済む。
[Effect of Example]
As described above, in the first and second embodiments, by applying to a two-signal system of I channel and Q channel often used in a radio system, it is built in a mutual offset calibration type AD converter using two ADCs. The two ADCs can always be used, and the area when the integrated circuit is mounted does not have to be wasted.
一方、第3の実施例では2つのADCによる相互オフセット較正AD変換器の2つのADCをタイムインターリーブ型で構成しながらも、両者の入力信号を同一化する回路を前置することにより、2つのADCを常に利用し、相互オフセット較正機能を損なうことなく、サンプリング周波数を2倍に高性能化する効果が得られる。 On the other hand, in the third embodiment, the two ADCs of the mutual offset calibration AD converter by two ADCs are configured in a time interleave type, but by introducing a circuit for making both input signals identical, The ADC is always used, and the effect of increasing the sampling frequency by a factor of 2 can be obtained without impairing the mutual offset calibration function.
101 抵抗列
102 コンパレータ部
103 ロジック部
501、901、902 スイッチ
1401 T/Hスイッチ
1501 nMOSFET
1502 キャパシタ
101
1502 capacitor
Claims (5)
前記2つのAD変換要素の入力側に1つの切替え手段を備え、該切替え手段はキャリブレーション実行時に前記同一の入力信号を前記2つのAD変換要素に入力する一方、前記キャリブレーション終了後には2つの異なる入力信号をそれぞれのAD変換要素に入力することを特徴とするAD変換器。 When two AD conversion elements that operate with the same clock signal are included, and the offset adjustment of the two AD conversion elements is performed as calibration based on the result of comparison of the outputs of the two AD conversion elements by the comparison adjustment means An AD converter for inputting the same input signal to the AD conversion element,
One switching means is provided on the input side of the two AD conversion elements, and the switching means inputs the same input signal to the two AD conversion elements at the time of calibration execution. An AD converter, wherein different input signals are input to respective AD conversion elements.
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