專利名稱：模擬信號(hào)輸出電路及使用該電路的多電平△∑調(diào)制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將多值數(shù)字化信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的技術(shù)，特別是涉及在多電平Δ∑調(diào)制器中適合于將多值數(shù)字化信號(hào)轉(zhuǎn)換為多電平模擬信號(hào)的電路的模擬信號(hào)輸出電路。
背景技術(shù)：
Δ∑調(diào)制器在音頻、通信等領(lǐng)域被廣泛利用，以前也有過各種關(guān)于使用Δ∑調(diào)制器構(gòu)成DA轉(zhuǎn)換器或AD轉(zhuǎn)換器的技術(shù)的提案。(參照專利文獻(xiàn)1～3)圖12為表示將Δ∑調(diào)制器應(yīng)用于DA轉(zhuǎn)換器的以前構(gòu)成例的框圖。在圖12中，數(shù)字信號(hào)輸入到Δ∑調(diào)制器121中，然后轉(zhuǎn)換為由+1和-1兩個(gè)電平構(gòu)成的2值(1位)的輸出，在低通濾波器(LPF)122中進(jìn)行信號(hào)處理，作為模擬信號(hào)而輸出。
此Δ∑調(diào)制器的輸出是把輸入信號(hào)進(jìn)行脈沖密度調(diào)制的輸出，其頻譜如圖13所示，是包含了輸入信號(hào)頻譜和向數(shù)字化雜波高的頻帶進(jìn)行修整后的頻譜的信號(hào)。對此用低通濾波器(LPF)122只取出所要的頻帶，即可得到變換輸出。
另一方面，為了降低Δ∑調(diào)制器的數(shù)字化雜波，提高其轉(zhuǎn)換精度，或者為了降低取樣頻率，實(shí)現(xiàn)高SN和低消耗功率化，以前就曾經(jīng)提出(參照專利文獻(xiàn)1、3)將Δ∑調(diào)制器的輸出多電平化(多位化)，但是，若進(jìn)行多電平化，作為將此多電平化的數(shù)字化電平轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的內(nèi)部DA轉(zhuǎn)換電路，就需要設(shè)計(jì)對應(yīng)多電平的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路。
專利文件1特開平6-224772號(hào)公報(bào)專利文件2特開平6-276099號(hào)公報(bào)專利文件3特開2001-94429號(hào)公報(bào)但是，由于在輸出對應(yīng)多電平的模擬信號(hào)的局部數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路中產(chǎn)生的非線形性誤差會(huì)限制整體的轉(zhuǎn)換精度(直線性)，因而Δ∑調(diào)制器易受到制造值變動(dòng)的影響，實(shí)際上很難穩(wěn)定地得到高精度。因此，采用多電平的時(shí)候，對輸出與模擬電路中的多電平對應(yīng)的多電平的模擬信號(hào)的元件進(jìn)行修整，從而提高元件精度，雖然采用了這種方法，但是會(huì)因此發(fā)生使制造變煩雜的問題。
為解決這樣的問題，在專利文獻(xiàn)1中，具備存儲(chǔ)非線形性補(bǔ)償參數(shù)的存儲(chǔ)器和根據(jù)此存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的過濾系數(shù)而動(dòng)作的數(shù)字濾波器，并進(jìn)行如下控制將多電平輸出Δ∑調(diào)制器的輸出向此數(shù)字濾波器輸出，通過數(shù)字濾波器來補(bǔ)償多電平輸出Δ∑調(diào)制器中存在的非線形性。另在文獻(xiàn)3中，設(shè)有把1位信號(hào)輸出到具有多位量子化器的模擬Δ∑調(diào)制器的后級(jí)的數(shù)字Δ∑調(diào)制器，使從數(shù)字Δ∑調(diào)制器中輸出的1位信號(hào)延遲的信號(hào)會(huì)被反饋到前級(jí)的模擬Δ∑調(diào)制器，從而減少由于非線形誤差引起的信號(hào)失真。
在這些專利文獻(xiàn)中記載的技術(shù)，為了補(bǔ)償在局部數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路中產(chǎn)生的非線形性誤差，而需要具備存儲(chǔ)非線形性補(bǔ)償參數(shù)的存儲(chǔ)器和根據(jù)此存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的過濾系數(shù)而動(dòng)作的數(shù)字濾波器，或需要用模擬Δ∑調(diào)制器和數(shù)字Δ∑調(diào)制器，因此會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變復(fù)雜的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種以比較簡單的構(gòu)成就能夠降低在輸出與多電平對應(yīng)的模擬信號(hào)的局部數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路等中的非線形誤差的裝置。
本發(fā)明的、輸出與多電平對應(yīng)的模擬信號(hào)的局部數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路，作為輸入與2N個(gè)電平(-N，-N+1，…，-2，-1，1，2，…，N-1，N；N為2個(gè)以上的整數(shù))相當(dāng)?shù)木幋a、輸出與該輸入的編碼相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)的多電平模擬信號(hào)輸出電路而構(gòu)成，其特征在于具有輸出與電平“-1”或“1”相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)的N個(gè)單位模擬電路；輸入了與-N或N相當(dāng)?shù)木幋a時(shí)，對上述N個(gè)單位模擬電路的輸出進(jìn)行加算，作為與編碼-N或N相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)而輸出，輸入了與-M或M(M是1≤M≤N-1的整數(shù))相當(dāng)?shù)木幋a時(shí)，對從上述N個(gè)單位模擬電路中選擇的M個(gè)單位的模擬電路的輸出進(jìn)行加算，作為與編碼-M或M相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)而輸出的裝置；以及，每當(dāng)輸入與上述-M或M相當(dāng)?shù)耐痪幋a時(shí)，作為從上述N個(gè)單位電路中選擇的M個(gè)單位模擬電路，根據(jù)NCM(C為表示組合的算符)的組合次數(shù)，依次切換成互不相同的M個(gè)單位模擬電路的組合。
另外，輸入與4值電平(+2、+1、-1、-2)相當(dāng)?shù)木幋a時(shí)，本發(fā)明的多電平模擬信號(hào)輸出電路的特征在于，其特征在于具有輸出與電平“-1”或“1”相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)的2個(gè)單位模擬電路；輸入了與-2或2相當(dāng)?shù)木幋a時(shí)，對上述2個(gè)單位模擬電路的輸出進(jìn)行加算，輸出與編碼-2或2相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)，輸入與-1或1相當(dāng)?shù)木幋a時(shí)，把從上述2個(gè)單位模擬電路中選擇的1個(gè)單位模擬電路的輸出作為與編碼-1或1相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)而輸出的裝置；以及，每當(dāng)輸入與上述-1或1相當(dāng)?shù)耐痪幋a時(shí)，就交替切換上述2個(gè)單位模擬電路，作為與上述編碼-1或1相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)而輸出的裝置。
其特征在于，本發(fā)明的單位模擬電路可以是開關(guān)電容器(SC)電路，該開關(guān)電容器(SC)電路由以下部分構(gòu)成供給與電平“-1”或“1”相當(dāng)?shù)碾妷旱碾妷涸?；電容器；以及，由外部控制時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行開閉控制，對從上述電壓源向上述電容器的電荷的充放電進(jìn)行控制，從而輸出與上述電平“-1”或“1”相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)的開關(guān)。
本發(fā)明配置了多個(gè)輸出與電平“-1”或“1”相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)的1位模擬電路，可選擇與輸出電平對應(yīng)的數(shù)的模擬電路，同時(shí)，輸出同一電平的信號(hào)時(shí)依次切換選擇的組合來使用，因此，即使模擬元件有離散，也可吸收由于離散而導(dǎo)致的誤差。因此不需要模擬元件的修整等工序。


圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的框圖。
圖2是表示本實(shí)施方式的模擬信號(hào)輸出電路的構(gòu)成及動(dòng)作的概念圖。
圖3是表示本實(shí)施方式的模擬信號(hào)輸出電路由開關(guān)電容器電路(SC電路)構(gòu)成的實(shí)施例的圖。
圖4是用于說明本實(shí)施例的動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖5是按時(shí)間變化表示本實(shí)施例中充電的電容器的選擇順序之一例的圖。
圖6是表示本實(shí)施例的相對于容量的相對誤差的S/(N+D)特性的圖表。
圖7是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的框圖。
圖8是表示由開關(guān)電容器電路(SC電路)構(gòu)成本實(shí)施方式的實(shí)施例的圖。
圖9是用于說明本實(shí)施例的動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖10是表示由開關(guān)電容器電路(SC電路)作為平衡型電路網(wǎng)而構(gòu)成本實(shí)施方式的實(shí)施例的圖。
圖11是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的框圖。
圖12是表示把Δ∑調(diào)制器應(yīng)用于DA轉(zhuǎn)換器的以前的構(gòu)成例的框圖。
圖13是表示把1次-Δ∑調(diào)制器應(yīng)用于DA轉(zhuǎn)換器時(shí)的輸出頻譜的圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明的第1實(shí)施方式的框圖，表示將本發(fā)明適用于超取樣DAC的例子。在圖1中數(shù)字輸入信號(hào)輸入到由數(shù)字電路構(gòu)成的4值Δ∑調(diào)制器11，變換為由-2、-1、+1、+2這4個(gè)電平構(gòu)成的4值(2位)的輸出，向相當(dāng)于低通濾波器(LPF)的模擬信號(hào)輸出電路12輸出。模擬信號(hào)輸出電路12，將從4值Δ∑調(diào)制器11輸入的相當(dāng)于-2、-1、+1、+2的編碼信號(hào)進(jìn)行處理，將其作為相當(dāng)于-2、-1、+1、+2的模擬信號(hào)而輸出。
圖2為表示本實(shí)施方式的模擬信號(hào)輸出電路12的構(gòu)成及動(dòng)作的概念圖，由以下部分構(gòu)成輸出相當(dāng)于電平“-1”或“1”的模擬信號(hào)的2個(gè)單位模擬電路B1、B2；以及，使與4值Δ∑調(diào)制器11輸出的編碼對應(yīng)而選擇的此單位模擬電路B1、B2的兩個(gè)或其中一個(gè)的輸出平滑，并輸出與編碼對應(yīng)的模擬信號(hào)的低通濾波器(LPF)。以下，參照圖1～圖2對本實(shí)施方式的動(dòng)作進(jìn)行說明。
4值Δ∑調(diào)制器11的輸出的值為“+2”時(shí)，把單位模擬電路B1、B2都作為“+1”的模擬信號(hào)輸出器來選擇使用。然后，把加算了單位模擬電路B1、B2的輸出的“+2”的模擬信號(hào)從低通濾波器(LPF)輸出，得到相當(dāng)于“+2”的模擬信號(hào)。此外，4值Δ∑調(diào)制器11的輸出值為“-2”時(shí)，把單位模擬電路B1、B2都作為“-1”的模擬信號(hào)輸出器來選擇使用。然后，把加算了單位模擬電路B1、B2的輸出的“-2”的模擬信號(hào)從低通濾波器(LPF)輸出，得到相當(dāng)于“-2”的模擬信號(hào)。
另一方面，4值Δ∑調(diào)制器11的輸出值為“+1”時(shí)，選擇使用與前次輸出同一編碼“+1”時(shí)選擇的單位模擬電路不同的單位模擬電路，輸出相當(dāng)于“+1”的模擬信號(hào)。即，如果上次輸出編碼“+1”時(shí)選擇了單位模擬電路B1，這次就選擇單位模擬電路B2為“+1”的模擬信號(hào)輸出器，由此輸出相當(dāng)于“+1”的模擬信號(hào)，如果上次選擇了單位模擬電路B2，輸出了相當(dāng)于編碼“+1”的模擬信號(hào)時(shí)，這次就選擇單位模擬電路B1作為“+1”的模擬信號(hào)輸出器來使用，由此輸出相當(dāng)于“+1”的模擬信號(hào)。
同樣，4值Δ∑調(diào)制器11的輸出值為“-1”時(shí)，也是，如果上次輸出同一編碼“-1”時(shí)選擇了單位模擬電路B1，這次就選擇單位模擬電路B2為“-1”的模擬信號(hào)輸出器，由此輸出相當(dāng)于“-1”的模擬信號(hào)，如果上次選擇了單位模擬電路B2，輸出相當(dāng)于編碼“-1”的模擬信號(hào)時(shí)，這次就選擇單位模擬電路B1為“-1”的模擬信號(hào)輸出器，由此輸出相當(dāng)于“-1”的模擬信號(hào)。
圖3是表示由開關(guān)電容器電路(SC電路)構(gòu)成本實(shí)施方式的模擬信號(hào)輸出電路12的實(shí)施例的框圖，包含電容器CP1、CP2的SC電路B1、B2對應(yīng)上述的單位模擬電路B1、B2。電容器CP1和CP2設(shè)定為相等的值。此外，基準(zhǔn)電壓Vp為相當(dāng)于“+1”的模擬電壓，基準(zhǔn)電壓Vn為相當(dāng)于“-1”的模擬電壓。
在圖3中，前級(jí)的Δ∑調(diào)制器11的輸出被輸入到時(shí)鐘發(fā)生器31中，通過時(shí)鐘發(fā)生器31的輸出來進(jìn)行SC電路網(wǎng)的開關(guān)(SW1、SW2、SWa、SWb、SWc、SWd、SWe、SWf)的開閉控制。通過圖3中所示的SC電路，輸出相當(dāng)于屬于Δ∑調(diào)制器11的輸出的+2、+1、-1、-2的模擬信號(hào)，圖4為表示此時(shí)被開閉控制的各SW的動(dòng)作的時(shí)序圖。以下，參照圖3～4說明本實(shí)施例的動(dòng)作。
從4值Δ∑調(diào)制器11的輸出值為“+2”時(shí)，在時(shí)鐘周期的第1相使Swa、Swd、Sw1導(dǎo)通，從而分別在電容器CP1、CP2上積累相當(dāng)于基準(zhǔn)電壓Vn的電荷，在時(shí)鐘周期的第2相使Swc、Swf、Sw2導(dǎo)通，從而加上與在電容器CP1、CP2上分別積累的基準(zhǔn)電壓Vn相當(dāng)?shù)碾姾桑蚝蠹?jí)的低通濾波器(LPF)輸出。由此，從低通濾波器(LPF)輸出相當(dāng)于“+2”的模擬信號(hào)。
從4值Δ∑調(diào)制器11輸出的值為“-2”時(shí)，在時(shí)鐘周期的第1相使Swb、Swe、Sw1導(dǎo)通，從而在電容器CP1、CP2上分別積累相當(dāng)于基準(zhǔn)電壓Vn的電荷，在時(shí)鐘周期的第2相使Swc、Swf、Sw2導(dǎo)通，從而加上與在電容器CP1、CP2上分別積累的基準(zhǔn)電壓Vn相當(dāng)?shù)碾姾?，向后?jí)的低通濾波器(LPF)輸出。由此，從低通濾波器(LPF)輸出相當(dāng)于“-2”的模擬信號(hào)。
另一方面，從4值Δ∑調(diào)制器11的輸出值為“+1”時(shí)，如果輸出與前次同一編碼“+1”時(shí)，選擇單位模擬電路B1的電容器CP1，輸出相當(dāng)于“+1”的模擬信號(hào)，那么，此次單位模擬電路B2的電容器CP2就作為“+1”的模擬信號(hào)輸出用電容器使用。因此，通過在時(shí)鐘周期的第1相使Swa、Sw1導(dǎo)通，使電容器CP2積累相當(dāng)于基準(zhǔn)電壓VP的電荷，通過在時(shí)鐘周期的第2相使Swc、Sw2導(dǎo)通，把與在電容器CP2上積累的基準(zhǔn)電壓VP相當(dāng)?shù)碾姾上蚝蠹?jí)的低通濾波器(LPF)輸出。由此，從低通濾波器(LPF)輸出與在電容器CP2上積累的“+1”相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)。
從4值Δ∑調(diào)制器11繼續(xù)輸出“+1”時(shí)，此次把單位模擬電路B1的電容器CP1作為“+1”的模擬信號(hào)輸出用電容器使用。因此，通過在時(shí)鐘周期的下一個(gè)第1相使Swd、Sw1導(dǎo)通，向電容器CP1積累相當(dāng)于基準(zhǔn)電壓Vp的電荷，通過在第2相使Swf、Sw2導(dǎo)通，把與在電容器CP1上積累的基準(zhǔn)電壓VP相當(dāng)?shù)碾姾上蚝蠹?jí)的低通濾波器(LPF)輸出。由此，從低通濾波器(LPF)輸出與在電容器CP1上積累的“+1”相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)。
以下，每次從4值Δ∑調(diào)制器11輸出“+1”時(shí)，單位模擬電路B1和B2就交替切換而動(dòng)作，輸出相當(dāng)于從4值Δ∑調(diào)制器11輸出的編碼“+1”的模擬信號(hào)。
同樣，從4值Δ∑調(diào)制器11輸出的值為“-1”時(shí)，如果輸出與前次同一編碼“-1”時(shí)，選擇單位模擬電路B1的電容器CP1，輸出相當(dāng)于“-1”的模擬信號(hào)，那么，此次就把單位模擬電路B2的電容器CP2作為“-1”的模擬信號(hào)輸出用電容器使用。因此，通過在時(shí)鐘周期的第1相導(dǎo)通Swb、Sw1，來向電容器CP2積累相當(dāng)于基準(zhǔn)電壓Vn的電荷，通過在時(shí)鐘周期的第2相導(dǎo)通Swc、Sw2，把積累在電容器CP2上的當(dāng)于基準(zhǔn)電壓Vn的電荷向后級(jí)的低通濾波器(LPF)輸出。由此，從低通濾波器(LPF)輸出相當(dāng)于在電容器CP2上積累的“-1”的模擬信號(hào)。
如果從4值Δ∑調(diào)制器11繼續(xù)輸出“-1”，那么，此次就把單位模擬電路B1的電容器CP1作為“-1”的模擬信號(hào)輸出用電容器使用。因此，通過在時(shí)鐘周期的下一個(gè)第1相導(dǎo)通Swe、Sw1，來向電容器CP1積累相當(dāng)于基準(zhǔn)電壓Vn的電荷，通過在第2相導(dǎo)通Swf、Sw2，把相當(dāng)于在電容器CP1上積累的基準(zhǔn)電壓Vn的電荷向后級(jí)的低通濾波器(LPF)輸出。由此，從低通濾波器(LPF)輸出相當(dāng)于在電容器CP1上積累的“-1”的模擬信號(hào)。
之后，每次從4值Δ∑調(diào)制器11輸出“-1”時(shí)，單位模擬電路B1和B2就交替切換而動(dòng)作，輸出相當(dāng)于從4值Δ∑調(diào)制器11輸出的編碼“-1”的模擬信號(hào)。
圖5是表示在圖3的實(shí)施例中，從4值Δ∑調(diào)制器11把-2、-1、1、2中的任意一個(gè)作為時(shí)分系列信號(hào)而輸出后，充電的電容器CP1和CP2的選擇順序的例子。在本實(shí)施例中，從4值Δ∑調(diào)制器11輸出“-1”或“+1”后，通過對電容器CP1和CP2進(jìn)行倒頻(スクランブル)來向其中一個(gè)電容器充電；而輸出了“-2”或“+2”時(shí)，通常使兩個(gè)電容器充電。
倒頻是對各開關(guān)進(jìn)行切換控制，使從4值Δ∑調(diào)制器11的輸出按“-1”和“+1”分別獨(dú)立地使用另一個(gè)電容器，而不是前次使用的電容器。通過此操作，就可以抵消由于制造誤差(容量離散)而產(chǎn)生的2個(gè)電容器的相對誤差所引起特性惡化。
圖6是對S/(N+D)特性，按照電容器容量的制造誤差遵從正態(tài)分布的假定，進(jìn)行了模擬的圖，其中，該S/(N+D)特性是在圖3的實(shí)施例中，從4值Δ∑調(diào)制器11輸出了“-1”或“+1”時(shí)，在所選擇的電容器固定在CP1或CP2中的任意一方的情況以及以按“-1”和“+1”分別獨(dú)立地交替切換CP1和CP2(倒頻)的方式的情況下的制造誤差(容量離散)所伴隨的S/(N+D)特性。
圖6中Typ值及Min值是表示進(jìn)行了1000次模擬后的平均值及Min值。采用了交替切換CP1和CP2的本發(fā)明的方式時(shí)，容量的相對誤差為1％時(shí)也可得到所有樣品的穩(wěn)定的S/(N+D)值，但是固定在CP1或CP2中的任意一方的時(shí)候，隨著容量的相對精度的惡化，S/(N+D)的特性也會(huì)惡化。
圖7為本發(fā)明的第2實(shí)施方式的框圖，表示的是將本發(fā)明使用于1次-4值Δ∑調(diào)制器的ADC的例子。
本實(shí)施方式的4值Δ∑調(diào)制器由以下部分構(gòu)成作為將4值的反饋信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的局部DAC65而構(gòu)成的多電平模擬信號(hào)輸出電路；獲取此局部DAC65的輸出信號(hào)和模擬輸入信號(hào)in的差的模擬加法器61；將模擬加法器61的輸出信號(hào)積分的模擬積分器62；將模擬積分器62的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為4值的數(shù)字信號(hào)的多電平量子化器63；和將多電平量子化器63的輸出信號(hào)延遲，作為4值的反饋信號(hào)向局部DAC輸出的延遲器64。
在這種情況下，本發(fā)明可適用于作為將4值的反饋信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的局部DAC65而構(gòu)成的多電平模擬信號(hào)輸出電路。即，根據(jù)用量子化器63可得到的4值的輸出編碼，適用本發(fā)明的單位模擬電路B1、B2，通過按上述順序切換使用單位模擬電路B1、B2，就能夠吸收元件的離散引起的誤差。
圖8是表示用開關(guān)電容器電路(SC電路)來構(gòu)成本實(shí)施方式的1次-4值Δ∑調(diào)制器的實(shí)施例的框圖，包含電容器CP1、CP2的SC電路B1、B2對應(yīng)圖7的單位模擬電路B1、B2。電容器CP1和CP2設(shè)定為相等的值。此外，基準(zhǔn)電壓Vp為相當(dāng)于“+1”的模擬電壓，基準(zhǔn)電壓Vn為相當(dāng)于“-1”的模擬電壓。
在圖8中，比較器(相當(dāng)于量子化器63)的輸出被輸入到時(shí)鐘發(fā)生器81中，通過時(shí)鐘發(fā)生器81的輸出來進(jìn)行SC電路網(wǎng)的開關(guān)(SW1、SW2、SWa、SWb、SWc、SWd、SWe、SWf)的開閉控制。通過圖8中所示的SC電路，輸出相當(dāng)于4值電平的+2、+1、-1、-2的模擬信號(hào)，圖4為表示此時(shí)受到開閉控制的各SW的動(dòng)作的時(shí)序圖。
在這種情況下，也與圖3～圖4所示SC電路相同，通過按照上次的輸出編碼來控制各SW，使其作為相當(dāng)于+2、+1、-1、-2的模擬信號(hào)輸出器而動(dòng)作，整體上作為Δ∑調(diào)制器而動(dòng)作。此外，電容器CP1、CP2即使有離散，也能夠高精度地輸出各電平的模擬信號(hào)。本實(shí)施例的開關(guān)的開閉控制動(dòng)作與參照圖3～圖4說明的動(dòng)作相同，因此省略詳細(xì)說明。
圖10是表示由開關(guān)電容器(SC)電路作為平衡型電路網(wǎng)而構(gòu)成本實(shí)施方式(圖7)的1次-4值Δ∑調(diào)制器的實(shí)施例的框圖，為了將Δ∑調(diào)制器的4值(±1.0，±0.5；相當(dāng)于上述+2、+1、-1、-2)的輸出轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，在積分器102的正側(cè)和負(fù)側(cè)各配置2個(gè)電容。即，包含電容器CBP21及CBN21、電容器CBP22及CBN22的SC電路B1、B2分別對應(yīng)單位模擬電路B1、B2。這些電容器的電容設(shè)定為完全相等的值。
在圖10中，來自SC電路B1、B2的模擬電壓，通過積分器102被輸入到量子化器103，在量子化器103中通過各自與由基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路104發(fā)生的基準(zhǔn)電壓相比較，轉(zhuǎn)換為4值(±1.0，±0.5)的輸出。此外，量子化器103的輸出被輸入到時(shí)鐘發(fā)生器101，通過時(shí)鐘發(fā)生器101的輸出來進(jìn)行SC電路網(wǎng)的各開關(guān)的開閉控制。以下，簡要說明本實(shí)施例的SC電路B1、B2的動(dòng)作。
時(shí)鐘發(fā)生器101在時(shí)鐘周期的第1相(φ1)，分別向電容器CBP21和CBP22積累相當(dāng)于基準(zhǔn)電壓VREFL-VCOM的電荷，分別向電容器CBN21和CBN22積累相當(dāng)于基準(zhǔn)電壓VREFH-VCOM的電荷。
從量子化器103的輸出值為“+1.0”時(shí)，在時(shí)鐘周期的第2相(φ2)，把在電容器CBP21和CBP22上分別積累的相當(dāng)于基準(zhǔn)電壓VREFL-VCOM的電荷向積分器102的負(fù)側(cè)輸入，把在電容器CBN21和CBN22上分別積累的相當(dāng)于基準(zhǔn)電壓VREFH-VCOM的電荷向積分器102的正側(cè)輸入，從而從積分器102輸出相當(dāng)于“+1.0”的模擬信號(hào)。
量子化器103中的輸出值為“-1.0”時(shí)，在時(shí)鐘周期的第2相(φ2)，把在電容器CBP21和CBP22上分別積累的相當(dāng)于基準(zhǔn)電壓VREFL-VCOM的電荷向積分器102的正側(cè)輸入，把在電容器CBN21和CBN22上分別積累的相當(dāng)于基準(zhǔn)電壓VREFH-VCOM的電荷向積分器102的負(fù)側(cè)輸入，從而從積分器102輸出相當(dāng)于“-1.0”的模擬信號(hào)。
另一方面，從量子化器103的輸出值為“+0.5”時(shí)，如果上次輸出同一編碼“+0.5”時(shí)選擇單位模擬電路B1的電容器CBP21和CBN21，在時(shí)鐘周期的第2相(φ2)，把相當(dāng)于在電容器CBP21上積累的基準(zhǔn)電壓VREFL-VCOM的電荷向積分器102的負(fù)側(cè)輸入，把相當(dāng)于在電容器CBN21上積累的基準(zhǔn)電壓VREFH-VCOM的電荷向積分器102的正側(cè)輸入，從而從積分器102輸出相當(dāng)于“+0.5”的模擬信號(hào)，那么，此次就選擇單位模擬電路B2的電容器CBP22和CBN22，在時(shí)鐘周期的第2相(φ2)，把相當(dāng)于在電容器CBP22上積累的基準(zhǔn)電壓VREFL-VCOM的電荷向積分器102的負(fù)側(cè)輸入，把相當(dāng)于在電容器CBN22上積累的基準(zhǔn)電壓VREFH-VCOM的電荷向積分器102的正側(cè)輸入，從而從積分器102輸出相當(dāng)于“+0.5”的模擬信號(hào)。
以下，每次從量子化器103輸出的值為“+0.5”時(shí)，就交替切換把積累的電荷向積分器102輸出的單位模擬電路B1和B2，從積分器102輸出相當(dāng)于“+0.5”的模擬信號(hào)。
同樣，量子化器103的輸出值為“-0.5”時(shí)，如果上次輸出同一編碼“-0.5”時(shí)，選擇了單位模擬電路B1的電容器CBP21和CBN21，在時(shí)鐘周期的第2相(φ2)，把相當(dāng)于在電容器CBP21上積累的基準(zhǔn)電壓VREFL-VCOM的電荷向積分器102的正側(cè)輸入，把相當(dāng)于在電容器CBN21上積累的基準(zhǔn)電壓VREFH-VCOM的電荷向積分器102的負(fù)側(cè)輸入，從而從積分器102輸出相當(dāng)于“-0.5”的模擬信號(hào)，那么，此次就選擇單位模擬電路B2的電容器CBP22和CBN22，在時(shí)鐘周期的第2相(φ2)，把相當(dāng)于在電容器CBP22上積累的基準(zhǔn)電壓VREFL-VCOM的電荷向積分器102的正側(cè)輸入，把相當(dāng)于在電容器CBN22上積累的基準(zhǔn)電壓VREFH-VCOM的電荷向積分器102的負(fù)側(cè)輸入，從而從積分器102輸出相當(dāng)于“-0.5”的模擬信號(hào)。
以下，每次從量子化器103中輸出的值為“-0.5”時(shí)，就交替切換把積累的電荷向積分器102輸出的單位模擬電路B1和B2，從積分器102輸出相當(dāng)于“-0.5”的模擬信號(hào)。
圖11為表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的框圖，表示把圖1～圖2所示的1次-4值Δ∑調(diào)制器的ADC擴(kuò)展為2N電平(-N，-N+1，…，-2，-1，1，2，…，N-1，N；N為2個(gè)以上的整數(shù))時(shí)的多電平模擬信號(hào)輸出電路。
在本實(shí)施方式中，具備輸出相當(dāng)于電平“-1”或“1”的模擬信號(hào)的N個(gè)單位模擬電路D1～DN，輸入編碼為+N或-N時(shí)，所有的單位模擬電路作為“-1”或“1”的模擬輸出器使用，輸入編碼為-M或M(M是1≤M≤N-1的整數(shù))時(shí)，將從N個(gè)單位模擬電路中選出的M個(gè)單位模擬電路的輸出進(jìn)行加算，從而輸出相當(dāng)于編碼-M或M的模擬信號(hào)。
此時(shí)，所選擇的M個(gè)的單位模擬電路的組合是每次輸入相當(dāng)于-M或M的編碼時(shí)，按照根據(jù)N個(gè)單位模擬電路用NCM(C為表示組合的算符)所給的組合次數(shù)，依次轉(zhuǎn)換為不同的M個(gè)單位模擬電路的組合。即，按各個(gè)編碼，從電路D1～DN中，依次使用不同的組合，使用到最后的組合時(shí)，再回到最初的組合，不要與前次同一編碼輸入時(shí)使用的組合相同，且要依次變更M個(gè)單位模擬電路的組合(倒頻)，使所有的電路能均等地被使用。
例如，6電平(N＝3)時(shí)，給出的電平有±(1～3)，M＝±1時(shí)，按D1、D2、D3的順序選擇；M＝±2時(shí)，順序選擇3C2的所有組合，(D1、D2)，(D1、D3)，(D2、D3)；M＝±3時(shí)，使用(D1、D2、D3)的組合(所有的電路)。
此外，2N電平時(shí)，給出的電平有±(1～N)，此時(shí)也是，M＝±1時(shí)，按D1、D2、D3，…，DN的順序選擇；M＝±2時(shí)，順序選擇NC2的所有組合，(D1、D2)，(D1、D3)，(D1、D4)，…，(D1、DN)，(D2、D3)，(D2、D4)，…，(DN-1、DN)；M＝±3時(shí)，順序選擇NC3的所有組合，(D1、D2、D3)，(D1、D2、D4)，…，(D1、D2、DN)，(D2、D3、D4)，(D2、D3、D5)，…，(DN-2、DN-1、DN)。以下同樣，M＝±(N-1)時(shí)，順序選擇NCN-1的所有組合，(D1、D2、D3，…，DN-1)，(D1、D2、DN-2、DN)，…，(D1、D3、D4，…，DN)，(D2、D3、D4，…，DN)；M＝±N時(shí)，使用(D1、D2、D3，…，DN)的組合(所有的電路)。
另外，本發(fā)明的多電平模擬信號(hào)輸出電路，同樣，能夠適用于n次(n≥2的整數(shù))-2N值(N≥2的整數(shù))Δ∑調(diào)制器。此外，本發(fā)明的多電平模擬信號(hào)輸出電路并不只限用于多電平Δ∑調(diào)制器，也可作為輸入相當(dāng)于2N個(gè)電平(-N，-N+1，…，-2，-1，1，2，…，N-1，N；N為2個(gè)以上的整數(shù))的編碼，輸出相當(dāng)于該輸入編碼的模擬信號(hào)的模擬信號(hào)輸出電路來合理使用。
權(quán)利要求
1.一種多電平模擬信號(hào)輸出電路，輸入與2N個(gè)電平(-N，-N+1，…，-2，-1，1，2，…，N-1，N；N為2以上的整數(shù))相當(dāng)?shù)木幋a、輸出與該輸入的編碼相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)，其特征在于具有輸出與電平“-1”或“1”相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)的N個(gè)單位模擬電路；輸入了與-N或N相當(dāng)?shù)木幋a時(shí)，通過對所述N個(gè)單位模擬電路的輸出進(jìn)行加算而輸出與編碼-N或N相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)，輸入了與-M或M(M是1≤M≤N-1的整數(shù))相當(dāng)?shù)木幋a時(shí)，通過對從所述N個(gè)單位模擬電路中選擇的M個(gè)單位模擬電路的輸出進(jìn)行加算而輸出與編碼-M或M相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)的電路；以及，每當(dāng)輸入與所述-M或M相當(dāng)?shù)耐痪幋a時(shí)，就把所述選擇的M個(gè)單位模擬電路，按照由NCM(C為表示組合的算符)根據(jù)所述N個(gè)單位電路而給出的組合次數(shù)，依次切換成互不相同的M個(gè)單位模擬電路的組合的電路。
2.一種多電平模擬信號(hào)輸出電路，輸入與4個(gè)電平(+2、+1、-1、-2)相當(dāng)?shù)木幋a，輸出與該輸入的編碼相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)，其特征在于具有輸出與電平“-1”或“1”相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)的2個(gè)單位模擬電路；輸入了與-2或2相當(dāng)?shù)木幋a時(shí)，通過對所述2個(gè)單位模擬電路的輸出進(jìn)行加算而輸出與編碼-2或2相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)，輸入了與-1或1相當(dāng)?shù)木幋a時(shí)，通過從所述2個(gè)單位模擬電路中選擇的1個(gè)單位模擬電路的輸出而輸出與編碼-1或1相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)的電路；以及，每當(dāng)輸入與所述-1或1相當(dāng)?shù)耐痪幋a時(shí)，就交替切換從所述2個(gè)單位模擬電路中選擇的1個(gè)單位模擬電路的電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多電平模擬信號(hào)輸出電路，其特征在于，所述單位模擬電路是開關(guān)電容器(SC)電路，該開關(guān)電容器(SC)電路由以下部分構(gòu)成供給與電平“-1”或“1”相當(dāng)?shù)碾妷旱碾妷涸?；電容器；以及，由外部控制時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行開閉控制，對從所述電壓源向所述電容器的電荷的充放電進(jìn)行控制，從而輸出與所述電平“-1”或“1”相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)的開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多電平模擬信號(hào)輸出電路，其特征在于，所述單位模擬電路是開關(guān)電容器(SC)電路，該開關(guān)電容器(SC)電路由以下部分構(gòu)成供給與電平“-1”或“1”相當(dāng)?shù)碾妷旱碾妷涸?；電容器；以及，由外部控制時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行開閉控制，對從所述電壓源向所述電容器的電荷的充放電進(jìn)行控制，從而輸出與所述電平“-1”或“1”相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)的開關(guān)。
5.一種DA轉(zhuǎn)換器，具有把輸入數(shù)字信號(hào)調(diào)制成2N電平(-N，-N+1，…，-2，-1，1，2，…，N-1，N；N為2以上的整數(shù))的信號(hào)的多電平Δ∑調(diào)制器；以及，把與從該Δ∑調(diào)制器輸入的所述2N電平相當(dāng)?shù)木幋a轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)而輸出的多電平模擬信號(hào)輸出電路，其特征在于，所述多電平模擬信號(hào)輸出電路具有輸出與電平“-1”或“1”相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)的N個(gè)單位模擬電路；輸入了與-N或N相當(dāng)?shù)木幋a時(shí)，通過對所述N個(gè)單位模擬電路的輸出進(jìn)行加算而輸出與編碼-N或N相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)，輸入了與-M或M(M是1≤M≤N-1的整數(shù))相當(dāng)?shù)木幋a時(shí)，通過對從所述N個(gè)單位模擬電路中選擇的M個(gè)單位模擬電路的輸出進(jìn)行加算而輸出與編碼-M或M相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)的電路；以及，每當(dāng)輸入與所述-M或M相當(dāng)?shù)耐痪幋a時(shí)，就把所述選擇的M個(gè)單位模擬電路，按照由NCM(C為表示組合的算符)根據(jù)所述N個(gè)單位電路而給出的組合次數(shù)，依次切換成互不相同的M個(gè)單位模擬電路的組合的電路。
6.一種DA轉(zhuǎn)換器，具有把輸入數(shù)字信號(hào)調(diào)制成由4個(gè)電平(+2、+1、-1、-2)構(gòu)成的信號(hào)的4值Δ∑調(diào)制器；以及，把與從該Δ∑調(diào)制器輸入的所述4個(gè)電平相當(dāng)?shù)木幋a轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)而輸出的多電平模擬信號(hào)輸出電路，其特征在于，所述多電平模擬信號(hào)輸出電路具有輸出與電平“-1”或“1”相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)的2個(gè)單位模擬電路；輸入了與-2或2相當(dāng)?shù)木幋a時(shí)，通過對所述2個(gè)單位模擬電路的輸出進(jìn)行加算而輸出與編碼-2或2相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)，輸入了與-1或1相當(dāng)?shù)木幋a時(shí)，通過從所述2個(gè)單位模擬電路中選擇的1個(gè)單位模擬電路的輸出而輸出與編碼-1或1相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)的電路；以及，每當(dāng)輸入與所述-1或1相當(dāng)?shù)耐痪幋a時(shí)，就交替切換從所述2個(gè)單位模擬電路中選擇的1個(gè)單位模擬電路的電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的DA轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述單位模擬電路是開關(guān)電容器(SC)電路，該開關(guān)電容器(SC)電路由以下部分構(gòu)成供給與電平“-1”或“1”相當(dāng)?shù)碾妷旱碾妷涸?；電容器；以及，由外部控制時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行開閉控制，對從所述電壓源向所述電容器的電荷的充放電進(jìn)行控制，從而輸出與所述電平“-1”或“1”相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)的開關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的DA轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述單位模擬電路是開關(guān)電容器(SC)電路，該開關(guān)電容器(SC)電路由以下部分構(gòu)成供給與電平“-1”或“1”相當(dāng)?shù)碾妷旱碾妷涸?；電容器；以及，由外部控制時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行開閉控制，對從所述電壓源向所述電容器的電荷的充放電進(jìn)行控制，從而輸出與所述電平“-1”或“1”相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)的開關(guān)。
9.一種多電平Δ∑調(diào)制器，由以下部分構(gòu)成作為把2N值(N為2以上的整數(shù))的反饋信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的局部DA轉(zhuǎn)換器而工作的多電平模擬信號(hào)輸出電路；輸出所述局部DA轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)和模擬輸入信號(hào)的差的模擬加法器；對該模擬加法器的輸出信號(hào)進(jìn)行積分的模擬積分器；把該模擬積分器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成2N值的數(shù)字信號(hào)的多電平量子化器；以及，延遲該多電平量子化器的輸出信號(hào)，作為2N值的所述反饋信號(hào)向所述局部DA轉(zhuǎn)換器輸出的延遲器，其特征在于，所述多電平模擬信號(hào)輸出電路具有輸出與電平“-1”或“1”相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)的N個(gè)單位模擬電路；輸入了與-N或N相當(dāng)?shù)木幋a時(shí)，通過對所述N個(gè)單位模擬電路的輸出進(jìn)行加算而輸出與編碼-N或N相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)，輸入了與-M或M(M是1≤M≤N-1的整數(shù))相當(dāng)?shù)木幋a時(shí)，通過對從所述N個(gè)單位模擬電路中選擇的M個(gè)單位模擬電路的輸出進(jìn)行加算而輸出與編碼-M或M相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)的電路；以及，每當(dāng)輸入與所述-M或M相當(dāng)?shù)耐痪幋a時(shí)，就把所述選擇的M個(gè)單位模擬電路，按照由NCM(C為表示組合的算符)根據(jù)所述N個(gè)單位電路而給出的組合次數(shù)，依次切換成互不相同的M個(gè)單位模擬電路的組合的電路。
10.一種多電平Δ∑調(diào)制器，由以下部分構(gòu)成作為把4值(+2、+1、-1、-2)的反饋信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的局部DA轉(zhuǎn)換器而工作的多電平模擬信號(hào)輸出電路；輸出所述局部DA轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)和模擬輸入信號(hào)的差的模擬加法器；對該模擬加法器的輸出信號(hào)進(jìn)行積分的模擬積分器；將該模擬積分器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成4值的數(shù)字信號(hào)的多電平量子化器；以及，延遲該多電平量子化器的輸出信號(hào)，作為4值值的所述反饋信號(hào)向所述局部DA轉(zhuǎn)換器輸出的延遲器，其特征在于，所述多電平模擬信號(hào)輸出電路具有輸出與電平“-1”或“1”相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)的2個(gè)單位模擬電路；輸入了與-2或2相當(dāng)?shù)木幋a時(shí)，通過對所述2個(gè)單位模擬電路的輸出進(jìn)行加算而輸出與編碼-2或2相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)，輸入了與-1或1相當(dāng)?shù)木幋a時(shí)，通過從所述2個(gè)單位模擬電路中選擇的1個(gè)單位模擬電路的輸出而輸出與編碼-1或1相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)的電路；以及，每當(dāng)輸入與所述-1或1相當(dāng)?shù)耐痪幋a時(shí)，就交替切換從所述2個(gè)單位模擬電路中選擇的1個(gè)單位模擬電路的電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多電平Δ∑調(diào)制器，其特征在于，所述單位模擬電路是開關(guān)電容器(SC)電路，該開關(guān)電容器(SC)電路由以下部分構(gòu)成供給與電平“-1”或“1”相當(dāng)?shù)碾妷旱碾妷涸?；電容器；以及，由外部控制時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行開閉控制，對從所述電壓源向所述電容器的電荷的充放電進(jìn)行控制，從而輸出與所述電平“-1”或“1”相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)的開關(guān)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多電平Δ∑調(diào)制器，其特征在于，所述單位模擬電路是開關(guān)電容器(SC)電路，該開關(guān)電容器(SC)電路由以下部分構(gòu)成供給與電平“-1”或“1”相當(dāng)?shù)碾妷旱碾妷涸?；電容器；以及，由外部控制時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行開閉控制，對從所述電壓源向所述電容器的電荷的充放電進(jìn)行控制，從而輸出與所述電平“-1”或“1”相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)的開關(guān)。
全文摘要
一種模擬信號(hào)輸出電路及使用該電路的多電平Δ∑調(diào)制器。模擬信號(hào)輸出電路由以下部分構(gòu)成輸出與電平“－1”或“1”相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)的2個(gè)單位模擬電路；以及，對于從與4值Δ∑調(diào)制器輸出的編碼對應(yīng)而選擇的這2個(gè)單位模擬電路輸出模擬信號(hào)，使其平滑并將其輸出的低通濾波器。輸入信號(hào)為－2或+2時(shí)，加算單位模擬電路的輸出，輸出與－2或+2相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)。輸入信號(hào)為－1或+1時(shí)，交替使用單位模擬電路，輸出與－1或+1相當(dāng)?shù)哪M信號(hào)，從而降低由于模擬元件的離散所造成的非線形誤差。
文檔編號(hào)H03M1/66GK1606240SQ20041008339
公開日2005年4月13日 申請日期2004年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月8日
發(fā)明者松本哲也 申請人:恩益禧電子股份有限公司