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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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