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公開番号2025079932
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-23
出願番号2023192818
出願日2023-11-13
発明の名称A/Dコンバーター、デジタル出力温度センサー、回路装置及び発振器
出願人セイコーエプソン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H03M 1/14 20060101AFI20250516BHJP(基本電子回路)
要約【課題】A/D変換回路の分解能よりも高い精度のA/D変換と低ノイズ化を実現できるA/Dコンバーター等の提供。
【解決手段】A/Dコンバーター30は、DAC入力デジタル値をD/A変換してDAC出力信号を出力するD/A変換回路40と、入力信号とDAC出力信号の差分に基づく差分信号を出力する差分出力回路50と、差分信号をA/D変換してADC出力デジタル値を出力するA/D変換回路60と、制御回路70を含む。制御回路70は、第1DAC入力デジタル値と第2DAC入力デジタル値を出力し、第1DAC入力デジタル値に対応して得られた第1ADC出力デジタル値と第2DAC入力デジタル値に対応して得られた第2ADC出力デジタル値との差に対してフィルター処理を行い、第1ADC出力デジタル値とフィルター処理後のデジタル値とDAC入力デジタル値に基づきADC結果データを求める。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
入力信号をＡ／Ｄ変換してＡＤＣ結果データを出力するＡ／Ｄコンバーターであって、
ＤＡＣ入力デジタル値をＤ／Ａ変換して、ＤＡＣ出力信号を出力するＤ／Ａ変換回路と、
前記入力信号と前記ＤＡＣ出力信号の差分に基づく差分信号を出力する差分出力回路と、
前記差分信号をＡ／Ｄ変換して、ＡＤＣ出力デジタル値を出力するＡ／Ｄ変換回路と、
前記ＡＤＣ出力デジタル値に基づいて、前記ＤＡＣ入力デジタル値を出力する制御回路と、
を含み、
前記制御回路は、
前記ＤＡＣ入力デジタル値として第１ＤＡＣ入力デジタル値と、前記第１ＤＡＣ入力デジタル値とは異なる第２ＤＡＣ入力デジタル値とを出力し、
前記第１ＤＡＣ入力デジタル値に対応して得られた前記ＡＤＣ出力デジタル値である第１ＡＤＣ出力デジタル値と、前記第２ＤＡＣ入力デジタル値に対応して得られた前記ＡＤＣ出力デジタル値である第２ＡＤＣ出力デジタル値と、の差に対してフィルター処理を行ってフィルター処理後のデジタル値を求め、
前記第１ＡＤＣ出力デジタル値と、前記フィルター処理後のデジタル値と、前記ＤＡＣ入力デジタル値とに基づいて、前記ＡＤＣ結果データを求めることを特徴とするＡ／Ｄコンバーター。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
請求項１に記載されたＡ／Ｄコンバーターにおいて、
前記第１ＡＤＣ出力デジタル値をｄ１とし、前記第２ＡＤＣ出力デジタル値をｄ２とし、前記フィルター処理後のデジタル値をｄｇとし、フィルター係数をａとしたとき、
前記制御回路は、前記フィルター処理として、ｄｇ＝（１－ａ）ｄｇＺ
－１
＋ａ（ｄ１－ｄ２）で表されるローパスフィルター処理を行うことを特徴とするＡ／Ｄコンバーター。
【請求項３】
請求項２に記載されたＡ／Ｄコンバーターにおいて、
前記フィルター係数ａは、０．５以下であることを特徴とするＡ／Ｄコンバーター。
【請求項４】
請求項３に記載されたＡ／Ｄコンバーターにおいて、
前記フィルター係数ａは、０．１２５以上であることを特徴とするＡ／Ｄコンバーター。
【請求項５】
請求項１に記載のＡ／Ｄコンバーターにおいて、
前記第１ＤＡＣ入力デジタル値をｎ１とし、前記第２ＤＡＣ入力デジタル値をｎ２とし、前記第１ＡＤＣ出力デジタル値をｄ１とし、前記フィルター処理後のデジタル値をｄｇとし、前記ＡＤＣ結果データをＤＱとしたとき、
前記制御回路は、
ＤＱ＝ｎ１＋（ｎ２－ｎ１）×（ｄ１／ｄｇ）により前記ＡＤＣ結果データを求めることを特徴とするＡ／Ｄコンバーター。
【請求項６】
請求項１に記載のＡ／Ｄコンバーターにおいて、
前記入力信号は入力電圧であり、
前記Ｄ／Ａ変換回路は、前記ＤＡＣ入力デジタル値をＤ／Ａ変換したＤＡＣ出力電圧を、前記ＤＡＣ出力信号として出力し、
前記差分出力回路は、前記入力電圧と前記ＤＡＣ出力電圧を差動増幅するアンプ回路であることを特徴とするＡ／Ｄコンバーター。
【請求項７】
請求項１に記載のＡ／Ｄコンバーターにおいて、
前記入力信号は入力電流であり、
前記Ｄ／Ａ変換回路は、前記ＤＡＣ入力デジタル値をＤ／Ａ変換したＤＡＣ出力電流を、前記ＤＡＣ出力信号として出力し、
前記差分出力回路は、前記入力電流と前記ＤＡＣ出力電流の差分を前記差分信号として出力することを特徴とするＡ／Ｄコンバーター。
【請求項８】
請求項６に記載のＡ／Ｄコンバーターと、
温度を検出して温度検出電圧を出力する温度センサー回路と、
を含み、
前記差分出力回路には、前記温度検出電圧が前記入力電圧として入力されることを特徴とするデジタル出力温度センサー。
【請求項９】
請求項７に記載のＡ／Ｄコンバーターと、
温度を検出して温度検出電流を出力する温度センサー回路と、
を含み、
前記差分出力回路には、前記温度検出電流が前記入力電流として入力されることを特徴とするデジタル出力温度センサー。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載のデジタル出力温度センサーと、
振動子を発振させる発振回路と、
を含み、
前記デジタル出力温度センサーは、前記振動子の周囲温度を検出して、前記ＡＤＣ結果データを温度検出データとして出力することを特徴とする回路装置。
（【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、Ａ／Ｄコンバーター、デジタル出力温度センサー、回路装置及び発振器等に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
入力信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄコンバーターでは高精度化に対する要求がある。例えば特許文献１には、複数回のＡ／Ｄ変換を行い、得られたＡ／Ｄ変換結果に基づいて、より高分解能なＡ／Ｄ変換を実現するＡ／Ｄコンバーターが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１３０９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このＡ／Ｄコンバーターでは、入力電圧とＤＡＣ出力電圧との差に依存するノイズがＡ／Ｄ変換結果に発生してしまうという課題があることが判明した。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様は、入力信号をＡ／Ｄ変換してＡＤＣ結果データを出力するＡ／Ｄコンバーターであって、ＤＡＣ入力デジタル値をＤ／Ａ変換して、ＤＡＣ出力信号を出力するＤ／Ａ変換回路と、前記入力信号と前記ＤＡＣ出力信号の差分に基づく差分信号を出力する差分出力回路と、前記差分信号をＡ／Ｄ変換して、ＡＤＣ出力デジタル値を出力するＡ／Ｄ変換回路と、前記ＡＤＣ出力デジタル値に基づいて、前記ＤＡＣ入力デジタル値を出力する制御回路と、を含み、前記制御回路は、前記ＤＡＣ入力デジタル値として第１ＤＡＣ入力デジタル値と、前記第１ＤＡＣ入力デジタル値とは異なる第２ＤＡＣ入力デジタル値とを出力し、前記第１ＤＡＣ入力デジタル値に対応して得られた前記ＡＤＣ出力デジタル値である第１ＡＤＣ出力デジタル値と、前記第２ＤＡＣ入力デジタル値に対応して得られた前記ＡＤＣ出力デジタル値である第２ＡＤＣ出力デジタル値と、の差に対してフィルター処理を行ってフィルター処理後のデジタル値を求め、前記第１ＡＤＣ出力デジタル値と、前記フィルター処理後のデジタル値と、前記ＤＡＣ入力デジタル値とに基づいて、前記ＡＤＣ結果データを求めるＡ／Ｄコンバーターに関係する。
【０００６】
また本開示の他の態様は、上記に記載のＡ／Ｄコンバーターと、温度を検出して温度検出電圧を出力する温度センサー回路と、を含み、前記差分出力回路には、前記温度検出電圧が前記入力電圧として入力されるデジタル出力温度センサーに関係する。
【０００７】
また本開示の他の態様は、上記に記載のＡ／Ｄコンバーターと、温度を検出して温度検出電流を出力する温度センサー回路と、を含み、前記差分出力回路には、前記温度検出電流が前記入力電流として入力されるデジタル出力温度センサーに関係する。
【０００８】
また本開示の他の態様は、上記に記載のデジタル出力温度センサーと、振動子を発振させる発振回路と、を含み、前記デジタル出力温度センサーは、前記振動子の温度を検出して、前記ＡＤＣ結果データを温度検出データとして出力する回路装置に関係する。
【０００９】
また本開示の他の態様は、上記に記載の回路装置と、前記振動子と、を含む発振器に関係する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本実施形態のＡ／Ｄコンバーターの構成例。
差分出力回路としてアンプ回路を設けたＡ／Ｄコンバーターの構成例。
Ａ／Ｄコンバーターの動作説明図。
出力ノイズ特性例。
本実施形態のＡ／Ｄコンバーターの詳細な構成例。
Ａ／Ｄコンバーターの詳細な動作説明図。
入力電圧とＡＤＣ入力電圧の関係の一例を示す図。
フィルター処理部の構成例。
フィルター係数がａ＝０．５のときのｄｇのノイズ特性例。
フィルター係数がａ＝０．５のときの出力ノイズ特性例。
フィルター係数がａ＝０．２５のときのｄｇのノイズ特性例。
フィルター係数がａ＝０．２５のときの出力ノイズ特性例。
フィルター係数がａ＝０．１２５、０．２５のときの出力ノイズ特性例。
デジタル出力温度センサーの構成例。
デジタル出力温度センサーでのノイズ特性例。
デジタル出力温度センサーを含む回路装置の第１構成例。
デジタル出力温度センサーを含む回路装置の第２構成例。
発振器の構造例。
【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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