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公開番号2024053862
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-16
出願番号2022160327
出願日2022-10-04
発明の名称変調器
出願人株式会社デンソー,株式会社ミライズテクノロジーズ,トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人サトー
主分類H03F 1/26 20060101AFI20240409BHJP(基本電子回路)
要約【課題】積分容量の両端でチョッピングを行う構成において、チャージインジェクションによる残留電荷分の誤差を低減できる変調器を提供する。
【解決手段】差動アンプ1の入力端子と出力端子との間に第1スイッチφ1eを接続し、差動アンプ1の入力端子と出力端子との間に、第2スイッチφ2e、容量チョッピング用入力スイッチCHL1、積分容量Cint及び容量チョッピング用出力スイッチCHL2の直列回路を接続して変調器4を構成する。制御回路は、スイッチCHL1及びCHL2のON/OFFを切り替える移行期間に第1スイッチφ1e及び第2スイッチφ2eをONすることでノードAを初期電位にする。コンデンサCin1の前段に入力チョッピング用スイッチ14、量子化器12の出力端子に出力チョッピング用スイッチ15を接続し、これらのスイッチ14及び15をスイッチCHL1及びCHL2と同じ周波数の制御信号でチョッピングする。
【選択図】図16
特許請求の範囲【請求項１】
差動アンプ（１）の入力端子と出力端子との間に接続される第１スイッチ（φ１ｅ）と、
前記差動アンプの入力端子と出力端子との間に接続される、第２スイッチ（φ２ｅ）、容量チョッピング用入力スイッチ（ＣＨＬ１）、積分容量（Ｃｉｎｔ）及び容量チョッピング用出力スイッチ（ＣＨＬ２）の直列回路とを有する積分器（４）と、
前記積分器の入力側に配置された入力チョッピング用スイッチ（１４）と、
前記積分器の出力側に配置された出力チョッピング用スイッチ（１５）と、
前記入力チョッピング用スイッチ及び出力チョッピング用スイッチを、前記容量チョッピング用入力スイッチ及び前記容量チョッピング用出力スイッチと同じ周波数でチョッピングする制御回路とを備え、
前記容量チョッピング用入力スイッチ及び前記容量チョッピング用出力スイッチをそれぞれチョッピングする周波数は、前記第１スイッチをスイッチングする周波数よりも低く設定されており、
前記制御回路は、前記容量チョッピング用入力スイッチと、前記容量チョッピング用出力スイッチとのＯＮ／ＯＦＦを切り替える移行期間に前記第１スイッチ及び前記第２スイッチをＯＮすることで、前記第２スイッチと前記容量チョッピング用入力スイッチとの共通接続点を初期電位にする変調器。
続きを表示（約 570 文字）【請求項２】
前記制御回路は、正側の容量チョッピング用入力スイッチ（ＣＨＬ１ｐ）及び正側の容量チョッピング用出力スイッチ（ＣＨＬ２ｐ）をＯＮにし、負側の容量チョッピング用入力スイッチ（ＣＨＬ１ｍ）及び負側の容量チョッピング用出力スイッチ（ＣＨＬ２ｍ）をＯＦＦにしている初期状態から、
前記移行期間において前記第２スイッチのＯＮ状態を継続すると共に、
（１）前記正側の容量チョッピング用入力スイッチ及び前記正側の容量チョッピング用出力スイッチをＯＦＦに切り替え、
（２）次に、負側の容量チョッピング用出力スイッチをＯＮに切り替え、
（３）次に、前記第１スイッチをＯＦＦからＯＮに、更にＯＦＦに切り替え、
（４）次に、負側の容量チョッピング用入力スイッチをＯＮに切り替える請求項１記載の変調器。
【請求項３】
前記積分器は、相関２重サンプリング型である請求項１又は２記載の変調器。
【請求項４】
前記差動アンプを中心に構成される積分器を第１積分器とすると、
前記第１積分器の後段に、第２積分器（２３）を配置する請求項３記載の変調器。
【請求項５】
前記第１積分器の前段に、入力信号を増幅するための増幅器（２２）を備える請求項４記載の変調器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、差動アンプ、積分容量及びチョッピング用スイッチを備えた変調器に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば非特許文献１には、図１８及び図１９に示すように、上記のような積分器にフィーバック系を加えた変調器を用いて構成した電流センサが開示されている。この構成では、差動アンプのオフセット電圧を低減するため、差動アンプの入力部のスイッチΦ２ｅ、入出力間のスイッチΦ１ｅ及び積分容量Ｃint1の両端のスイッチＣＨＬでチョッピングを行っている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
Z. Tang, R. Zamparette, Y. Furuta, T. Nezuka and K. A. A. Makinwa, "A ±25A Versatile Shunt-Based Current Sensor with 10kHz Bandwidth and ±0.25% Gain Error from -40°C to 85°C Using 2-Current Calibration," 2022 IEEE International Solid- State Circuits Conference (ISSCC), 2022, pp. 66-68, doi: 10.1109/ISSCC42614.2022.9731777.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１の構成では、チョッピング用スイッチＣＨＬが切り替わる際に、スイッチΦ２ｅのタイミングのパターンを変化させることなくチョッピングさせている。チョッピング用のスイッチには、一般にＭＯＳＦＥＴ等が使用されることが多い。図２０に示すように、ＭＯＳＦＥＴをＯＮ状態にすると、ゲート端子の直下には、充電された電荷が帯電する。そして、ＭＯＳＦＥＴをＯＦＦ状態にすると、ゲートに帯電していた電荷が、ソース端子、ドレイン端子側に注入される。この注入された電荷分が、誤差Δｑｉとして現れる。この現象をチャージインジェクションと称する。以下、チャージインジェクションを単にインジェクションと称する場合がある。
【０００５】
スイッチΦ２ｅ及びスイッチＣＨＬの共通接続点をノードＡとすると、スイッチΦ２ｅがスイッチＣＨＬよりも早くＯＦＦする場合や、逆にスイッチＣＨＬがスイッチΦ２ｅよりも早くＯＦＦする場合の何れのケースでも、ノードＡにインジェクションによる電荷が残ってしまうと、スイッチＣＨＬの切り替わりの前後で残留した電荷分が誤差となってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、積分容量の両端でチョッピングを行う構成において、チャージインジェクションによる残留電荷分の誤差を低減できる変調器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の変調器によれば、差動アンプの入力端子と出力端子との間に第１スイッチを接続し、差動アンプの入力端子と出力端子との間に、第２スイッチ、容量チョッピング用入力スイッチ、積分容量及び容量チョッピング用出力スイッチの直列回路を接続して積分器を構成する。制御回路は、容量チョッピング用入力スイッチと、容量チョッピング用出力スイッチとのＯＮ／ＯＦＦを切り替える移行期間に第１スイッチ及び第２スイッチをＯＮすることで、第２スイッチと容量チョッピング用入力スイッチとの共通接続点を初期電位にする。
【０００８】
容量チョッピング用入力及び出力スイッチの移行期間には、第１スイッチ及び第２スイッチがＯＮになることで、前記の共通接続点の電位は、差動アンプの入力端子及び出力端子の電位に等しい初期電位となる。これにより、前記共通接続点において、チャージインジェクションによる残留電荷量が低減するので、誤差を低減できる。
【０００９】
そして、積分器の入力側、出力側にそれぞれ入力、出力チョッピング用スイッチを配置し、制御回路は、入力チョッピング用スイッチ及び出力チョッピング用スイッチを、容量チョッピング用入力スイッチ及び容量チョッピング用出力スイッチと同じ周波数でチョッピングする。加えて、容量チョッピング用入力スイッチと容量チョッピング用出力スイッチとをそれぞれチョッピングする周波数を、第１スイッチをスイッチングする周波数よりも低く設定する。これにより、差動アンプのオフセット電圧や、フリッカノイズ等の影響を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
参考実施形態において、図３に示す積分器の構成を簡略化して示す図（その１）
図３に示す積分器の構成を簡略化して示す図（その２）
差動アンプを差動入出力として、積分器の構成を示す図
システムＣＨＯＰスイッチのシンボルと、複数のスイッチの組合せとの対応を示す図
従来構成で想定している各スイッチのＯＮ／ＯＦＦシーケンスを示すタイミングチャート
図５に示すのＯＮ／ＯＦＦシーケンスに対応して、導通している配線を太線で示す図（その１）
同導通している配線を太線で示す図（その２）
同導通している配線を太線で示す図（その３）
参考実施形態の各スイッチのＯＮ／ＯＦＦシーケンスを示すタイミングチャート
図９に示すのＯＮ／ＯＦＦシーケンスに対応して、導通している配線を太線で示す図（その１）
同導通している配線を太線で示す図（その２）
同導通している配線を太線で示す図（その３）
同導通している配線を太線で示す図（その４）
同導通している配線を太線で示す図（その５）
同導通している配線を太線で示す図（その６）
第１実施形態において、変調器の構成を示す図
第２実施形態において、変調器の構成を示す図
非特許文献１に開示されている変調器の構成を示す図
同変調器の動作を示すタイミングチャート
チャージインジェクションを説明する図
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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