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公開番号2024107892
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-09
出願番号2023012068
出願日2023-01-30
発明の名称変調器
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】連続型積分器を用いた構成において、オフセットを低減できる変調器を提供する。
【解決手段】増幅器1、入力容量Cin、増幅器1の出力側に接続される積分容量Cintを備え入力信号を連続時間で積分する第一積分器11、第一積分器11の出力値を量子化する量子化器6、量子化器6より出力されるデータをD/A変換して第一積分器11の入力にフィードバックするDAC8、DAC8の出力に接続されるDAC容量CDAC、入力端子と入力容量Cintとの間、増幅器1の出力部、DAC8とDAC容量CDACとの間にそれぞれ配置され、何れも同じ周波数で動作する第一~第三高周波チョッピング用スイッチ3,4及び10、入力端子とスイッチ3との間、スイッチ4と積分容量Cintとの間、DAC8の出力とスイッチ10との間にそれぞれ配置され、何れもよりも低い同じ周波数で動作する第一~第三低周波チョッピング用スイッチ2,5及び9を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
増幅器(1)と、この増幅器の入力側に接続される入力容量(Cin)と、前記増幅器の出力側に接続される積分容量(Cint)とを備えて構成され、入力信号を連続時間で積分する第一積分器(11,11A,11B)と、
この第一積分器の出力値を量子化する量子化器(6)と、
この量子化器より出力されるデータをD/A変換して、前記第一積分器の入力にフィードバックするD/A変換器(8)と、
このD/A変換器の出力に接続されるDAC容量(C
DAC
)と、
入力端子と前記入力容量との間、前記増幅器の出力部、前記D/A変換器と前記DAC容量との間にそれぞれ配置され、何れも同じ周波数で動作する第一~第三高周波チョッピング用スイッチ(3,4,10)と、
前記入力端子と前記第一高周波チョッピング用スイッチとの間、前記第二高周波チョッピング用スイッチと前記積分容量との間、前記D/A変換器の出力と前記第三高周波チョッピング用スイッチとの間にそれぞれ配置され、何れも前記高周波チョッピング用スイッチよりも低い同じ周波数で動作する第一~第三低周波チョッピング用スイッチ(2,5,9)と、を備える変調器。
続きを表示(約 750 文字)【請求項2】
前記D/A変換器に、第三高周波チョッピング用スイッチ(10)及び第三低周波チョッピング用スイッチ(9)を加えたDACユニット(7)を備え、
前記DACユニットは、タップ数nのFIR(Finite Impulse Response)型であり、
前記D/A変換器のサンプリング周波数をfsとすると、前記高周波チョッピング用スイッチのチョッピング周波数をfs/nにする請求項1記載の変調器。
【請求項3】
前記タップ数nが「4」である請求項2記載の変調器。
【請求項4】
前記増幅器の出力と前記積分容量との間に経路断続スイッチ(13)を備え、
前記D/A変換器の出力値が前記DAC容量に入力されるタイミングで、前記経路断続スイッチをオフにする請求項2記載の変調器。
【請求項5】
前記増幅器の入力端子と基準電位との間に接続される電位付与スイッチ(15)及び抵抗素子(14a,14b)の直列回路を備え、
前記高周波チョッピング用スイッチ及び前記低周波チョッピング用スイッチのオンオフが切り替わるタイミングで、前記電位付与スイッチをオンにする請求項4に記載の変調器。
【請求項6】
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(17)を備える請求項1から5の何れか一項に記載の変調器。
【請求項7】
前記第二積分器は、離散型である請求項6記載の変調器。
【請求項8】
前記第二積分器の入力部と出力部とにそれぞれ、前記低周波チョッピング用スイッチと同じ周波数で動作する第四、第五低周波チョッピング用スイッチ(16、18)を備える請求項7記載の変調器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、変調器に関する。
続きを表示(約 2,500 文字)【背景技術】
【0002】
図11及び図12に示すように、非特許文献1には、離散型積分器を用いたΔΣ変調器が開示されており、低オフセット化するために、入力部、出力部及び離散型積分器における積分容量Cint1の前後でチョッピングを行っている。また、特許文献1には、連続型積分器を用いたΔΣ変調器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
米国特許第7623053号公報
【非特許文献】
【0004】
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】
【0005】
非特許文献1の構成では、離散型積分器を用いているため、サンプリングすることで発生するノイズ(kT/C1)によってノイズが律速されるという問題がある。尚、kはボルツマン定数、Tは絶対温度、C1はサンプリング容量である。特許文献1の構成では連続型積分器を用いているので、非特許文献1のような問題はないが、ジッタノイズの影響を受け易く、非特許文献1のように入力部や出力部、積分容量についてチョッピングを行っていないため、オフセットが低減されない構成である。
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、連続型積分器を用いた構成において、オフセット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】
【0006】
請求項1記載の変調器によれば、増幅器(1)、入力容量(Cin)、増幅器の出力側に接続される積分容量(Cint)を備え、入力信号を連続時間で積分する第一積分器(11,11A,11B)と、第一積分器の出力値を量子化する量子化器(6)と、量子化器より出力されるデータをD/A変換して第一積分器の入力にフィードバックするD/A変換器(8)と、D/A変換器の出力に接続されるDAC容量(CDAC)と、入力端子と入力容量との間、増幅器の出力部、D/A変換器とDAC容量との間にそれぞれ配置され、何れも同じ周波数で動作する第一~第三高周波チョッピング用スイッチ(3,4,10)と、入力端子と第一高周波チョッピング用スイッチとの間、第二高周波チョッピング用スイッチと積分容量との間、D/A変換器の出力と第三高周波チョッピング用スイッチとの間にそれぞれ配置され、何れも高周波チョッピング用スイッチよりも低い同じ周波数で動作する第一~第三低周波チョッピング用スイッチ(2,5,9)と、を備える。
【0007】
このように構成すれば、入力信号を連続時間で積分する第一積分器を用いるので、サンプリングノイズが発生せず、ノイズが律速されることがない。また、第一~第三高周波チョッピング用スイッチによるチョッピングを行うことで、オフセットを低減できる。加えて、第一高周波チョッピング用スイッチの入力側と、第二高周波チョッピング用スイッチの出力側と、第三高周波チョッピング用スイッチの入力側とにおいて、それぞれ第一~第三低周波チョッピング用スイッチによるチョッピングを行うことで、スイッチングに起因するオフセットを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
第1実施形態であり、変調器の構成を示す図
動作タイミングチャート
タップ数「4」のFIR型DACユニットの構成及びその動作を説明する図
変調器を差動構成で示す図
チョッピング用スイッチを差動構成で示す図
第2実施形態であり、変調器の構成を示す図
動作タイミングチャート
第3実施形態であり、変調器の構成を示す図
動作タイミングチャート
第4実施形態であり、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
動作タイミングチャート
【発明を実施するための形態】
【0009】
(第1実施形態)
以降の各実施形態で扱う変調器は、図4に示すように差動型であるが、説明を容易にするため、図1に示すように、シングルエンドタイプで正側、負側のスイッチ等を一纏めにして図示する場合がある。図4に示すように、反転側、非反転側の構成は対称である。反転側、負側の構成の符号には「m」、非反転側、正側の構成の符号には「p」を付しているが、両者を特に区別する必要がない場合には、符号に「m」、「p」を付さない場合もある。
【0010】
図4に示すように、差動増幅器1の各入力端子には、入力電圧が、第一低周波チョッピング用スイッチ2、第一高周波チョッピング用スイッチ3及び入力容量である結合容量Cinを介して与えられる。差動増幅器1内部の出力段には、第二高周波チョッピング用スイッチ4が配置されている。スイッチ4の出力端子には、第二低周波チョッピング用スイッチ5を介して量子化器6の入力端子が接続されている。スイッチ5の出力端子には、積分容量Cintが接続されている。尚、増幅器1は、内部で電圧/電流変換を行い、変換した電流を容量で受けて出力する所謂gm-C型の増幅器である。
(【0011】以降は省略されています)

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