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公開番号2024107891
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-09
出願番号2023012067
出願日2023-01-30
発明の名称A/D変換器
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人サトー
主分類H03M 3/02 20060101AFI20240802BHJP(基本電子回路)
要約【課題】積分器を備えてチョッピングを行う構成においても、タイミング制御がより簡単になるA/D変換器を提供する。
【解決手段】A/D変換器1に第一積分器2及び量子化器3を備え、更に信号入力チョッピングスイッチ10、第一積分容量チョッピング用入力スイッチ6、第一オペアンプ4の出力側に配置される出力側チョッピングスイッチ8及び15、量子化器3の出力より第一積分器2の入力に至るフィードバック経路中に配置されるフィードバックチョッピングスイッチを備える。チョッピングスイッチ6、8、10、15及びフィードバックチョッピングスイッチは同じ周波数Fchsysでチョッピング動作する。出力側チョッピングスイッチ8及び15は、量子化器3の入力値の極性がチョッピング動作の前後で一致するように配置される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
信号入力チョッピングスイッチ（１０）と、
この信号入力チョッピングスイッチの後段に配置され、第一オペアンプ（４）と、第一積分容量（７）と、この第一積分容量の入力側に配置される第一積分容量チョッピング用入力スイッチ（６）と、を備える第一積分器（２、２Ａ、２１、６６）と、
前記第一オペアンプの出力側に配置される１つ以上の出力側チョッピングスイッチ（８、１５）と、
この出力側チョッピングスイッチの後段に配置される量子化器（３）と、
この量子化器の出力より前記第一積分器の入力に至るフィードバック経路中に配置されるフィードバックチョッピングスイッチ（１６）と、を備え、
前記信号入力チョッピングスイッチ、前記出力側チョッピングスイッチ、前記フィードバックチョッピングスイッチ、及び前記第一積分容量チョッピング用入力スイッチは、同じ周波数でチョッピングされ、
前記出力側チョッピングスイッチは、前記量子化器の入力値の極性が、チョッピング動作の前後で一致するように配置されるＡ／Ｄ変換器。
続きを表示（約 2,500 文字）【請求項２】
前記出力側チョッピングスイッチは、出力端子が前記量子化器の入力端子に接続される出力側第一チョッピングスイッチ（１５）と、
入力端子が前記第一積分容量の出力側端子に接続され、出力端子が前記出力側第一チョッピングスイッチの入力端子と前記第一オペアンプの出力端子との共通接続点に接続される出力側第二チョッピングスイッチ（８）と、である請求項１記載のＡ／Ｄ変換器。
【請求項３】
前記第一オペアンプの入出力端子間を短絡する短絡スイッチ（９）を備え、
前記出力側チョッピングスイッチ（１５）は、入力端子が前記第一オペアンプの出力端子と前記短絡スイッチの一端との共通接続点に接続され、出力端子が前記量子化器の入力端子と前記第一積分容量の一端との共通接続点に接続されている請求項１記載のＡ／Ｄ変換器。
【請求項４】
前記第一オペアンプの入力端子に接続されるアンプ入力チョッピングスイッチ（２４）と、
前記第一オペアンプの出力端子に接続されるアンプ出力チョッピングスイッチ（２５）と、を備え、
前記アンプ入力チョッピングスイッチ及び前記アンプ出力チョッピングスイッチは、前記信号入力チョッピングスイッチよりも高い周波数でチョッピングされ、
前記出力側チョッピングスイッチは、出力端子が前記量子化器の入力端子に接続される出力側第一チョッピングスイッチ（１５）と、
入力端子が前記第一積分容量の出力側端子に接続され、出力端子が前記出力側第一チョッピングスイッチの入力端子と前記アンプ出力チョッピングスイッチの出力端子との共通接続点に接続される出力側第二チョッピングスイッチ（８）と、である請求項１記載のＡ／Ｄ変換器。
【請求項５】
前記第一オペアンプの入力端子に接続されるアンプ入力チョッピングスイッチ（２４）と、
前記第一オペアンプの出力端子に接続されるアンプ出力チョッピングスイッチ（２５）と、を備え、
前記アンプ入力チョッピングスイッチ及び前記アンプ出力チョッピングスイッチは、前記信号入力チョッピングスイッチよりも高い周波数でチョッピングされ、
前記出力側チョッピングスイッチ（１５）は、入力端子が前記アンプ出力チョッピングスイッチの出力端子に接続され、出力端子が前記量子化器の入力端子と前記第一積分容量の一端との共通接続点に接続される請求項１記載のＡ／Ｄ変換器。
【請求項６】
信号入力チョッピングスイッチ（１０）と、
この信号入力チョッピングスイッチの後段に配置され、第一オペアンプ（４）と、第一積分容量（７）と、この第一積分容量の入力側に配置される第一積分容量チョッピング用入力スイッチ（６）と、を備える第一積分器（２３）と、
前記第一オペアンプの出力側に配置される出力側チョッピングスイッチ（１５）と、
この出力側チョッピングスイッチの後段に配置される量子化器（３）と、
この量子化器の出力より前記第一積分器の入力に至るフィードバック経路中に配置されるフィードバックチョッピングスイッチ（１６）と、
前記第一オペアンプの入力端子に接続され、前記信号入力チョッピングスイッチよりも高い周波数でチョッピングされるアンプ入力チョッピングスイッチ（２４）と、を備え、
前記信号入力チョッピングスイッチ、前記フィードバックチョッピングスイッチ、及び前記第一積分容量チョッピング用入力スイッチは、同じ周波数で、且つ前記アンプ入力チョッピングスイッチよりも低い周波数でチョッピングされ、
前記出力側チョッピングスイッチは、入力端子が前記第一オペアンプの出力端子に接続され、出力端子が前記量子化器の入力端子と前記第一積分容量の一端との共通接続点に接続され、前記アンプ入力チョッピングスイッチをチョッピングする信号と前記信号入力チョッピングスイッチをチョッピングする信号との排他的論理和信号によりチョッピングされるＡ／Ｄ変換器。
【請求項７】
前記第一積分器と前記量子化器との間に接続される第二積分器（３２、３２Ａ、４７、４９）を備える請求項１から６の何れか一項に記載のＡ／Ｄ変換器。
【請求項８】
前記第二積分器は、第二オペアンプ（３３）と、第二積分容量（３４）と、この第二積分容量の入力側に配置される第二積分容量チョッピング用入力スイッチ（４４）と、を備え、
前記第一積分容量の出力側に配置される第一積分容量チョッピング用出力スイッチ（８）と、
前記第二オペアンプの出力側に配置される１つ以上の出力側チョッピングスイッチ（４５，４６）と、を備え、
前記信号入力チョッピングスイッチ、前記フィードバックチョッピングスイッチ、前記第一積分容量チョッピング用入力スイッチ、前記第一積分容量チョッピング用出力スイッチ、前記出力側チョッピングスイッチ、及び前記第二積分容量チョッピング用入力スイッチは、同じ周波数でチョッピングされ、
前記出力側チョッピングスイッチは、前記量子化器の入力値の極性が、チョッピング動作の前後で一致するように配置される請求項７記載のＡ／Ｄ変換器。
【請求項９】
前記出力側チョッピングスイッチは、出力端子が前記量子化器の入力端子に接続される出力側第一チョッピングスイッチ（４６）と、
入力端子が前記第一積分容量の出力側端子に接続され、出力端子が前記出力側第一チョッピングスイッチの入力端子に接続される出力側第二チョッピングスイッチ（４５）と、である請求項７記載のＡ／Ｄ変換器。
【請求項１０】
前記出力側チョッピングスイッチ（４６）は、入力端子が前記第二オペアンプの出力端子に接続され、出力端子が前記量子化器の入力端子と前記第二積分容量の一端との共通接続点に接続されている請求項８記載のＡ／Ｄ変換器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、積分器を備えてチョッピングを行うＡ／Ｄ変換器に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
上記のようなＡ／Ｄ変換器の一例が、特許文献１や非特許文献１に開示されている。これらに開示されている構成では、Ａ／Ｄ変換器の入出力側と積分器が備えている積分容量の入出力側とにそれぞれチョッピング用スイッチを配置して、これらのスイッチを同じ周波数でチョッピングしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国公開２０２２／０２６３５２０号明細書
【非特許文献】
【０００４】
A CMOS Smart Temperature Sensor With a 3σ Inaccuracy of ±0.1 ℃ From -55 ℃ to 125 ℃ Michiel A. P. Pertijs, Kofi A. A. Makinwa, and Johan H. Huijsing JSSC2005
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
Ａ／Ｄ変換器の出力部には量子化器が配置されるが、この量子化器に入力される値は、チョッピング用スイッチの前後で極性が反転する。例えば、特許文献１の図３に示す構成では、量子化器１１６の入出力側にチョッピング用スイッチが配置されている。そのため、チョッピングによって量子化器１１６の入力信号が反転した際には、量子化器１１６のチョッピングを経た出力信号は正転となるので、入出力での信号極性が反転した状態となる。
【０００６】
また、量子化器１１６の出力端子より、ゲイン素子１０８を介しているフィードバックパスには、Ｄ／Ａコンバータ；ＤＡＣが省略されている。そのため、チョッピングの前後についてＤＡＣの出力タイミングが適切となるように制御するには、当該出力タイミングだけでなく、量子化器での判定及び出力のタイミングも考慮する必要があり、タイミング制御が複雑になる、という問題がある。
【０００７】
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、積分器を備えてチョッピングを行う構成においても、タイミング制御がより簡単になるＡ／Ｄ変換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載のＡ／Ｄ変換器によれば、信号入力チョッピングスイッチ（１０）、このスイッチの後段に配置され、第一オペアンプ（４）、第一積分容量（７）、この容量の入力側に配置される第一積分容量チョッピング用入力スイッチ（６）を備える第一積分器（２，２Ａ）、第一オペアンプの出力側に配置される１つ以上の出力側チョッピングスイッチ（８，１５）、出力側チョッピングスイッチの後段に配置される量子化器（３）、及びこの量子化器の出力より第一積分器の入力に至るフィードバック経路中に配置されるフィードバックチョッピングスイッチ（１６）を備える。
【０００９】
信号入力チョッピングスイッチ、出力側チョッピングスイッチ、フィードバックチョッピングスイッチ、及び第一積分容量チョッピング用入力スイッチは、同じ周波数でチョッピングされる。出力側チョッピングスイッチは、量子化器の入力値の極性が、チョッピング動作の前後で一致するように配置される。このように構成すれば、フィードバック経路を介して第一積分器に入力される信号のタイミングを適正に制御するだけで、Ａ／Ｄ変換器は正常に動作する。したがって、従来構成よりも信号のタイミング制御が簡単になる。
【００１０】
具体的には、例えば請求項３記載のＡ／Ｄ変換器のように、第一オペアンプの入出力端子間を短絡する短絡スイッチ（９）を備える際に、１つの出力側チョッピングスイッチ（１５）の入力端子を、第一オペアンプの出力端子と短絡スイッチの一端との共通接続点に接続し、同出力端子を、量子化器の入力端子と第一積分容量の一端との共通接続点に接続する。これにより、量子化器の入力値の極性がチョッピング動作の前後で一致するようになる。
（【００１１】以降は省略されています）

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