JP2013118495A - A/d conversion circuit, a/d conversion method and a/d conversion program - Google Patents
A/d conversion circuit, a/d conversion method and a/d conversion program Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013118495A JP2013118495A JP2011264833A JP2011264833A JP2013118495A JP 2013118495 A JP2013118495 A JP 2013118495A JP 2011264833 A JP2011264833 A JP 2011264833A JP 2011264833 A JP2011264833 A JP 2011264833A JP 2013118495 A JP2013118495 A JP 2013118495A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conversion
- circuit
- signal
- sampling
- analog
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Description
本発明は、電子装置に搭載され、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換回路に関し、特に、高い周波数成分を有する雑音の干渉を防止し、回路規模の増大を抑制した、アナログデジタル(A/D)変換回路、A/D変換方法およびA/D変換プログラムに関する。 The present invention relates to a conversion circuit that is mounted on an electronic device and converts an analog signal into a digital signal, and in particular, analog digital (A / D) that prevents interference of noise having a high frequency component and suppresses an increase in circuit scale. ) A conversion circuit, an A / D conversion method, and an A / D conversion program.
誘導飛翔体に搭載される電子装置は、実装空間の制約という条件を考慮した設計が必要とされる。誘導飛翔体への搭載を目的とした電子装置において、アナログ信号処理とデジタル信号処理が混在する電子回路では、アナログ信号系の完全な隔離は困難である。このため、このような電子回路におけるA/D変換においては、高い周波数成分を持つデジタル回路の動作雑音が重畳されたアナログ信号がA/D変換されることを前提として、電子回路が設計される。 The electronic device mounted on the guided flying body needs to be designed in consideration of the condition of mounting space restrictions. In an electronic device intended to be mounted on a guided flying object, it is difficult to completely isolate an analog signal system in an electronic circuit in which analog signal processing and digital signal processing are mixed. Therefore, in the A / D conversion in such an electronic circuit, the electronic circuit is designed on the assumption that an analog signal on which the operation noise of the digital circuit having a high frequency component is superimposed is A / D converted. .
A/D変換レート付近を含み、A/D変換レートの周波数以上の周波数の雑音成分は、変換後のデジタル信号において除去不能な折り返し雑音として信号成分に干渉する。A/D変換前のアナログ信号に対しては、この雑音周波数成分を除去するアンチエーリアジングフィルタが必要となる。 A noise component having a frequency equal to or higher than the frequency of the A / D conversion rate, including the vicinity of the A / D conversion rate, interferes with the signal component as aliasing noise that cannot be removed in the converted digital signal. For an analog signal before A / D conversion, an anti-aliasing filter that removes this noise frequency component is required.
しかし、折り返し雑音除去のために有効なアンチエーリアジングフィルタの配置には、多くの場合、大きな実装スペースを要する高次数のLC回路、又は、アクティブフィルタ回路が必要になる。また、フィルタ回路へ雑音が直接侵入する可能性も高いため、このようなフィルタは導入されないことが多かった。フィルタ回路が導入されない場合、アナログ信号から変換して得られたデジタル信号には除去不能なバラツキが発生し、これにより装置の動作安定性に限界が生じるという課題があった。 However, in many cases, an arrangement of an anti-aliasing filter effective for removing aliasing noise requires a high-order LC circuit or an active filter circuit that requires a large mounting space. In addition, since there is a high possibility that noise directly enters the filter circuit, such a filter is often not introduced. When the filter circuit is not introduced, there is a problem that the digital signal obtained by converting from the analog signal has a non-removable variation, which limits the operation stability of the apparatus.
このような課題に対し、特許文献1は、折り返し雑音を簡単なCR回路等の低次数のフィルタ回路で除去可能とするため、信号帯域に対して十分に大きな変換レートのA/D変換回路を用いてサンプリング周波数を十分に大きくし、変換後のデジタル信号においてフィルタリング処理を行って雑音成分を除去する方法を開示する。
In order to deal with such a problem,
特許文献1に記載されるA/D変換回路の構成を図13及び14に示す。
The configuration of the A / D conversion circuit described in
図13において、アンチエーリアジングフィルタ1301は、アナログ入力信号V1に対して、サンプリング周波数fckにおける減衰が十分に得られる特性を有するとする。これにより、A/D変換部1303のA/D変換デジタル値ADQにfckの整数倍の周波数成分を持つ不要な信号又は雑音が信号帯域に折り返す干渉を防ぐ。この干渉は、デジタルフィルタ1304では除去できない。
In FIG. 13, it is assumed that the
サンプリングホールド回路1302は、サンプリング周波数fckでアナログ信号FQをサンプリングし、A/D変換部1303がアナログ信号をA/D変換する処理の間、サンプリングしたFQを一定の値に保持し、サンプリングホールド出力信号SQとして出力する。
The sampling hold
A/D変換部1303は、サンプリングホールド出力信号SQを変換して、A/D変換デジタル値ADQとして出力する。
The A /
デジタルフィルタ1304は、A/D変換デジタル値ADQに含まれる信号帯域以外の周波数成分を除去し、デジタル信号出力DGQとして出力する。
The
制御回路1305は、サンプリングホールド回路1302のサンプリング周波数とデジタルフィルタ1304の処理パラメータを設定する。
The
図14は、デジタルフィルタ1304のサンプリング周波数の値をサンプリングホールド回路1302のサンプリング周波数fckと同じ値にした場合の、図13に示される各部の周波数特性を示す。
FIG. 14 shows the frequency characteristics of each part shown in FIG. 13 when the value of the sampling frequency of the
図14において、図13に示されるアンチエーリアジングフィルタ1301の周波数特性が1401で示される。
In FIG. 14, the frequency characteristic of the
図13に示されるサンプリングホールド回路1302の入力信号に対する基本波成分の周波数特性が図14における1403で示される。また、fckの1/2の値の周波数以下の帯域において、サンプリングホールド回路で発生する折り返し雑音の発生特性が図14の1402で示される。図14において、この折り返し雑音は、サンプリングホールド回路入力側のレベルに置き直している。図13に示されるデジタルフィルタ1304の周波数応答は、図14における1404により示される。
A frequency characteristic of the fundamental wave component with respect to the input signal of the
図14に示されるように、関連技術においては、周波数の値がゼロである領域の付近への折り返し雑音の成分の入力信号帯域への干渉の度合いは、アンチエーリアジングフィルタ周波数特性1401のfckの整数倍の点の付近での減衰量に一致する。また、この雑音成分は、入力信号の周波数帯に折り重なることになり、デジタルフィルタ1304では除去できない。
As shown in FIG. 14, in the related art, the degree of interference of the aliasing noise component near the region where the frequency value is zero to the input signal band is determined by the fck of the anti-aliasing
上記のように、関連技術におけるA/D変換回路では、信号帯域に対して、十分に大きなA/D変換レートを設定し、サンプリング周波数を十分大きくすることが可能であれば、アンチエーリアジングフィルタ1301は、低次数のCRフィルタなどでも折り返し雑音に対して、減衰量を大きくすることが出来る。 As described above, in the A / D conversion circuit in the related art, if a sufficiently large A / D conversion rate is set for the signal band and the sampling frequency can be sufficiently increased, the anti-aliasing filter is used. 1301 can increase the attenuation with respect to aliasing noise even with a low-order CR filter or the like.
従って、信号帯域の上限の周波数に対して、十分に大きなA/D変換レートが設定することが可能であれば、回路規模の小さいCRフィルタを使用することができ、実装設計上の問題は生じない。 Therefore, if a sufficiently large A / D conversion rate can be set for the upper limit frequency of the signal band, a CR filter with a small circuit scale can be used, which causes a problem in mounting design. Absent.
特許文献2は、受信信号を二値化し、二値化された受信信号をオーバーサンプリングしてデジタルフィルタにより処理し、処理された出力を再二値化することによって、受信されるシリアルデータに生じる符号間干渉を低減させるイコライズ処理をする信号処理装置を開示する。
In
特許文献3は、基準クロックから生成されたクロックのうちの1つの周波数のクロックで多相クロックを生成し、基準クロックで生成されたクロックを基にパラレルデータから変換されたシリアルデータを受信して、この多相クロックでオーバーサンプリングしてサンプリングデータを取得して、取得された多相クロックを単位とするサンプリングデータから平均して抽出したビットからシリアルデータを復元する、データ送受信装置を開示する。
特許文献4は、ある周波数のクロックを所定位相ずつシフトさせて形成された多相クロックにより、該ある周波数とは異なる周波数の入力されたシリアル信号をサンプリングして、このシリアル信号に重畳された受信データを復元するデータリカバリ方法を開示する。
In
特許文献5は、連続時間型フィルタとして入力信号のフィルタ処理を行う増幅回路を開示する。該増幅回路は、複数の増幅器を備え、増幅器が有する受動素子と能動素子により連続時間型フィルタが実現され、これにより、折り返し雑音が生じない。 Patent Document 5 discloses an amplifier circuit that performs input signal filtering as a continuous-time filter. The amplifier circuit includes a plurality of amplifiers, and a continuous-time filter is realized by passive elements and active elements included in the amplifiers, thereby preventing aliasing noise.
しかしながら、誘導飛翔体搭載用電子装置の能力向上に伴って信号が広帯域化し、また、CPUの処理負荷の増大によって、信号周波数帯域の上限が、CPUのI/Oデータ取込レート上限値により支配されるA/D変換のサンプリングレートの上限に迫ることが多くなり、信号帯域上限周波数に対するサンプリングレートの比率を十分に確保することが困難になってきた。 However, as the capacity of the electronic device mounted on the flying vehicle increases, the signal becomes wider, and the upper limit of the signal frequency band is governed by the upper limit value of the I / O data capture rate of the CPU due to an increase in the processing load of the CPU. The upper limit of the sampling rate of A / D conversion is often approached, and it has become difficult to ensure a sufficient ratio of the sampling rate to the signal band upper limit frequency.
更に、誘導飛翔体搭載用電子装置では、殆どの場合、他の回路部分のデジタル回路が混在し、これらの動作雑音がA/D変換のアナログ信号伝送ラインに混入する。これらの雑音は、デジタルフィルタ1304では除去できない折り返し雑音となって、A/D変換値のバラツキを発生させる。このため、装置の安定性が確保できないことがあった。
Further, in the electronic apparatus for mounting a guided flying object, in most cases, digital circuits of other circuit portions are mixed, and these operation noises are mixed in an analog signal transmission line for A / D conversion. These noises become aliasing noises that cannot be removed by the
このような場合、特許文献1におけるA/D変換回路では、アンチエーリアジングフィルタ1301についてA/D変換のサンプリングレートの値よりも低い位置に遮断点を持たせることが必要になる。さらに、信号を通過させることが出来るように、高次数のLC回路又はアクティブフィルタ回路により、急峻な遮断特性を有するローパスフィルタ特性をアンチエーリアジングフィルタに持たせることが必要になる。そのため、この部分の実装規模が大きくなると共に、所要のフィルタ特性を得るための調整用部品が多数必要となる。これにより、誘導飛翔体搭載用電子装置に要求される装置の小型化という目的に対して大きな支障となっている。また、装置の製造コストを引き上げる要因となっていた。
In such a case, the A / D conversion circuit in
特許文献2、特許文献3及び特許文献4の開示する信号処理装置は、シリアルデータが伝送線路上を伝搬し伝送される際に生じる規則的なデータ遷移時刻の変動を抑制するための構成であり、広域の雑音の混入には対応しない。
The signal processing devices disclosed in
特許文献5の開示する増幅回路は、入力信号のDCオフセットに応じたオフセット調整と、振幅に応じたゲイン調整を行い、フィルタでのカットオフ周波数の設定が行われる構成である。該増幅回路は、広域の雑音の混入には対応しない。 The amplifier circuit disclosed in Patent Document 5 is configured to perform offset adjustment according to the DC offset of the input signal and gain adjustment according to the amplitude, and to set a cutoff frequency in the filter. The amplifier circuit does not handle wide-range noise.
本発明の目的は、実装規模が大きくなるLC回路又はアクティブフィルタ回路を用いたアンチエーリアジングフィルタを排除し、回路実装規模と調整部品の増大を抑制するA/D変換回路、A/D変換方法およびA/D変換プログラムを提供することである。 An object of the present invention is to eliminate an anti-aliasing filter using an LC circuit or an active filter circuit whose mounting scale is large, and to suppress an increase in circuit mounting scale and adjustment parts, and an A / D conversion method And providing an A / D conversion program.
上記の目的を達成するため、本発明のA/D変換回路は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル(A/D)変換回路であって、アナログ信号の電圧値を所定の時間ごとにn回(nは2以上の整数)採取して電圧値を保持するサンプリングホールド手段と、保持されたn個の電圧値をもとに変換入力信号を生成する変換入力信号生成手段と、変換入力信号をもとにデジタル信号を生成するA/D変換手段とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an A / D conversion circuit according to the present invention is an analog-digital (A / D) conversion circuit that converts an input analog signal into a digital signal, and the voltage value of the analog signal is set to a predetermined value. Sampling hold means for sampling n times (n is an integer of 2 or more) every time and holding a voltage value; and conversion input signal generating means for generating a conversion input signal based on the held n voltage values; A / D conversion means for generating a digital signal based on the converted input signal.
また、本発明のA/D変換方法は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル(A/D)変換方法であって、アナログ信号の電圧値を所定の時間ごとにn回(nは2以上の整数)採取して電圧値を保持するステップと、保持されたn個の電圧値をもとに変換入力信号を生成するステップと、変換入力信号をもとにデジタル信号を生成するステップとを含むことを特徴とする。 The A / D conversion method of the present invention is an analog-to-digital (A / D) conversion method for converting an input analog signal into a digital signal, and the voltage value of the analog signal is changed n times every predetermined time ( n is an integer greater than or equal to 2) collecting and holding a voltage value, generating a converted input signal based on the n held voltage values, and generating a digital signal based on the converted input signal And the step of performing.
さらに、本発明のA/D変換プログラムは、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル(A/D)変換プログラムであって、アナログ信号の電圧値を所定の時間ごとにn回(nは2以上の整数)採取して電圧値を保持する処理と、保持されたn個の電圧値をもとに変換入力信号を生成する処理と、変換入力信号をもとにデジタル信号を生成する処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする。 Furthermore, the A / D conversion program of the present invention is an analog-to-digital (A / D) conversion program for converting an input analog signal into a digital signal, and the voltage value of the analog signal is changed n times every predetermined time ( n is an integer greater than or equal to 2) Processing to collect and hold a voltage value, processing to generate a conversion input signal based on the n held voltage values, and to generate a digital signal based on the conversion input signal And processing to be executed by a computer.
本発明によれば、A/D変換前のフィルタ処理に必要となる手段が、サンプリング及びホールドする手段と、重み係数を乗じて加算する手段を含む。これにより、通常のアナログフィルタ回路に含まれ実装規模を増大させる原因となるキャパシタやコイルが不要である。特に、これらの素子が多数必要とされていた高次数のアンチエーリアジングフィルタを含む増幅回路においては、関連技術に比べて大幅に集積性を向上することができる。 According to the present invention, the means necessary for the filter processing before A / D conversion includes the means for sampling and holding, and the means for adding by multiplying by the weighting factor. This eliminates the need for a capacitor or coil that is included in a normal analog filter circuit and increases the mounting scale. In particular, in an amplifier circuit including a high-order anti-aliasing filter that requires a large number of these elements, the integration can be significantly improved as compared with the related art.
本発明の実施形態を図に基づいて説明する。ただし本発明は以下に示す実施形態に限定されない。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments shown below.
(第1の実施形態)
(構成)
(A/D変換回路の構成)
図1は、本発明の第1の実施形態に係るA/D変換回路の機能ブロックの構成の一例を示す。
(First embodiment)
(Constitution)
(Configuration of A / D conversion circuit)
FIG. 1 shows an example of the configuration of functional blocks of an A / D conversion circuit according to the first embodiment of the present invention.
図1において、A/D変換回路は、前置フィルタ1、サンプリングホールドフィルタ部2、スケーリング回路3、及びA/D変換部4を含む。
In FIG. 1, the A / D conversion circuit includes a
A/D変換回路はさらに、外部からのアナログ信号を入力するアナログ信号入力端A1、回路動作の基準時刻信号を入力するクロック信号端C1、アナログ信号をデジタル値に変換した後、デジタル信号を外部に出力するデジタル信号出力端D1を含む。 The A / D converter circuit further includes an analog signal input terminal A1 for inputting an analog signal from the outside, a clock signal terminal C1 for inputting a reference time signal for circuit operation, and after converting the analog signal to a digital value, Including a digital signal output terminal D1.
前置フィルタ1は、アナログ信号入力端A1を有する。該前置フィルタ部1には、サンプリングホールドフィルタ部2が接続される。
The
該サンプリングホールドフィルタ部2は、クロック信号端C1を有し、該サンプリングホールドフィルタ部2には、スケーリング回路3が接続される。
The sampling and holding
A/D変換部4が、該サンプリングホールドフィルタ部2及び該スケーリング回路3に接続され、デジタル信号出力端D1を有する。
An A /
該サンプリングホールドフィルタ部2は、サンプリングホールド回路21、22、23、タイミング制御回路24、及び抵抗回路網25を含む。
The sampling hold
サンプリングホールド回路21は複数のチャンネルの入力端を有し、前置フィルタ1の出力端がサンプリングホールド回路21の複数の入力端の全てに接続される。サンプリングホールド回路21の出力端は、サンプリングホールド回路22及び23に接続される。また、サンプリングホールド回路21乃至23のそれぞれは、タイミング制御回路24からの制御信号を受けて、動作のタイミングが制御される。タイミング制御回路24は、クロック信号端C1を含む。サンプリングホールド回路22の出力端はサンプリングホールド回路23に接続される。サンプリングホールド回路23の出力端には、抵抗回路網25が接続される。該抵抗回路網25の出力端は、スケーリング回路3に接続される。
The
A/D変換部4は、サンプリングホールド回路2のタイミング制御回路24からの制御信号を受けて、動作のタイミングが制御される。さらに、A/D変換部4はデジタル信号出力端D1を含む。
The A /
次に、本実施形態に係るA/D変換回路における信号の流れと各構成要件の動作を以下に説明する。 Next, the signal flow and the operation of each component in the A / D conversion circuit according to this embodiment will be described below.
アナログ信号a1は、アナログ信号入力端A1から、前置フィルタ1に入力される。前置フィルタ1は、低次数のフィルタであり、アナログ信号a1に含まれる高周波数領域の雑音を除去し、アナログ信号a2として出力する。
The analog signal a1 is input to the
アナログ信号a2は、サンプリングホールド回路21の複数のチャンネルの入力端に入力される。サンプリングホールド回路21には、チャンネル数に対応して、タイミング制御回路24からn本のサンプリングパルス信号群c2が接続される。サンプリングホールド回路21は、サンプリングパルス信号群c2に従って、アナログ信号a2をサンプリング時間間隔で遅延させて逐次サンプリングして保持する。保持された信号はn本の出力端から、サンプリングホールドアナログ出力群a3として、サンプリングホールド回路22及び23に分岐して出力される。
The analog signal a2 is input to the input terminals of a plurality of channels of the sampling and holding
サンプリングホールド回路22へは、サンプリングホールド回路21からのn本のサンプリングホールドアナログ出力群a3を同時にサンプリングするために、タイミング制御部24から1本のサンプリングパルス信号c1が接続される。
To the
サンプリングホールド回路22からのn本のサンプリングホールドアナログ出力群a4は、サンプリングホールド回路23の入力端に接続されている。サンプリングホールド回路23へは、n本のサンプリングホールドアナログ出力群a3と、n本のサンプリングホールドアナログ出力群a4を同時にサンプリングするための、タイミング制御部24からの1本のサンプリングパルス信号c3が入力される。
The n sampling hold analog output groups a <b> 4 from the
サンプリングホールドアナログ出力群a3のサンプリング保持がn個のチャンネル全てで完了した時点で、サンプリングホールドアナログ出力群a3は、サンプリングホールド回路22においてサンプリング保持される。保持された信号は、n本の出力端のサンプリングホールドアナログ出力群a4としてサンプリングホールド回路23に出力される。
When the sampling hold of the sampling hold analog output group a3 is completed for all n channels, the sampling hold analog output group a3 is sampled and held in the
次のn点のサンプリングの期間が経過し、サンプリングホールドアナログ出力群a3のサンプリング保持がn個のチャンネル全てで完了した時点で、先行するn点のサンプリングによる出力と合わせて、サンプリングホールドアナログ出力群a3とサンプリングホールドアナログ出力群a4とが、サンプリングホールド回路23に入力され、2n本の出力端からサンプリングホールドアナログ出力群a5として出力される。
When the sampling period of the next n points elapses and the sampling hold of the sampling hold analog output group a3 is completed for all n channels, the sampling hold analog output group is combined with the preceding n point sampling output. a3 and the sampling hold analog output group a4 are input to the
サンプリングホールドアナログ信号群a5は、アナログ信号a1がサンプリングホールド回路21によりn点サンプリングされる毎に同時に更新される。
The sampling hold analog signal group a5 is updated simultaneously every time the analog signal a1 is sampled n points by the
サンプリングホールド回路23からの合計2n本のサンプリングホールドアナログ出力群a5は、抵抗回路網25の2n本の入力端に接続され、それぞれが所定の重み付けされて加算される。
A total of 2n sampling and holding analog output groups a5 from the sampling and holding
2n本の入力端を備えた抵抗回路網25は、サンプリングホールドアナログ信号群a5の各信号をあらかじめ決定されたフィルタ加算係数を乗じて加算し、フィルタ出力として、アナログ信号a6を出力する。
The
抵抗回路網25により生成された加算結果のアナログ信号a6は、スケーリング回路3に入力される。
The addition result analog signal a <b> 6 generated by the
スケーリング回路3から、A/D変換部入力アナログ信号a7が出力され、A/D変換部4へ入力される。A/D変換クロック信号c4がA/D変換部4に入力され、また、A/D変換スタートパルス信号c5がA/D変換部4に入力されると、変換処理が開始される。
An A / D converter input analog signal a 7 is output from the
スケーリング回路3は、アナログ信号a6を入力し、A/D変換入力のアナログスケールに一致するように調整して、A/D変換入力アナログ信号a7として出力する。
The
A/D変換部4はA/D変換入力アナログ信号a7を離散的な数値に変換して、デジタル信号d1として出力する。
The A /
A/D変換部4からのデジタル信号d1は、デジタル信号出力端D1を通して外部に出力される。
The digital signal d1 from the A /
クロック信号端C1からのクロック信号c6は、タイミング制御回路24に入力される。タイミング制御回路24からのサンプリングパルス信号c1、サンプリングパルス信号群c2、サンプリングパルス信号c3、A/D変換スタートパルス信号c5及びA/D変換クロック信号c4を出力する。これらの信号はそれぞれ、サンプリングホールド回路22、サンプリングホールド回路21、サンプリングホールド回路23及びA/D変換部4に接続される。
The clock signal c6 from the clock signal terminal C1 is input to the
なお、図1に記載される前置フィルタ1は、RCフィルタ又は低次数の通常のローパスフィルタである。また、サンプリングホールド回路21、22、23及びA/D変換部4の詳細な構成は、当業者にとって良く知られているので、ここでは省略する。
(タイミング制御回路の構成)
図2は、図1に示されるタイミング制御回路24の詳細な構成の一例を示す。図において、クロック信号入力端C1は、入力バッファ回路24−1に接続される。入力バッファ回路24−1の出力は、A/D変換クロック信号発生分周回路24−2、制御シーケンス信号発生クロック分周回路24−3、サンプリングパルス発生回路14−6aおよびサンプリングパルス発生回路14−6bに接続される。
1 is an RC filter or a low-order normal low-pass filter. Further, detailed configurations of the
(Configuration of timing control circuit)
FIG. 2 shows an example of a detailed configuration of the
A/D変換クロック信号発生分周回路24−2の出力は、出力バッファ回路24−7bに接続され、その出力がA/D変換クロック信号c4として図1に示されるA/D変換部4に出力される。
The output of the A / D conversion clock signal generation frequency dividing circuit 24-2 is connected to the output buffer circuit 24-7b, and the output thereof is sent to the A /
制御シーケンス信号発生クロック分周回路24−3の出力は、シーケンスカウンタ回路24−4及び制御シーケンス発生回路24−5に接続される。シーケンスカウンタ回路24−4の出力であるシーケンスカウンタ値fは、制御シーケンス発生回路24−5に接続される。 The output of the control sequence signal generation clock frequency dividing circuit 24-3 is connected to the sequence counter circuit 24-4 and the control sequence generation circuit 24-5. The sequence counter value f that is the output of the sequence counter circuit 24-4 is connected to the control sequence generation circuit 24-5.
制御シーケンス発生回路24−5の出力であるシーケンス発生回路出力g1乃至gnはサンプリングパルス発生回路24−6aに接続される。シーケンス発生回路出力j及びkはサンプリングパルス発生回路24−6bに接続される。また、制御シーケンス発生回路24−5が出力するA/D変換スタート信号mは、出力バッファ回路24−7bに接続され、さらに、A/D変換スタートパルス信号c5として、図1に示されるA/D変換部4に接続される。
Sequence generation circuit outputs g1 to gn, which are outputs of the control sequence generation circuit 24-5, are connected to a sampling pulse generation circuit 24-6a. The sequence generation circuit outputs j and k are connected to the sampling pulse generation circuit 24-6b. Further, the A / D conversion start signal m output from the control sequence generation circuit 24-5 is connected to the output buffer circuit 24-7b, and further, as an A / D conversion start pulse signal c5, the A / D conversion start signal m shown in FIG. Connected to the
サンプリングパルス発生回路14−6aの出力は、出力バッファ回路24−7aに接続され、さらに、サンプリングパルス信号群c2として、図1に示されるサンプリングホールド回路21に出力される。サンプリングパルス発生回路14−6bの出力は、出力バッファ回路24−7aに接続され、さらに、サンプリングパルス信号c1及びc3として、それぞれ図1に示されるサンプリングホールド回路22及びサンプリングホールド回路23に出力される。
(抵抗回路網の構成)
図5は、図1に示される抵抗回路網25の内部の回路の構成の一例を示す。
The output of the sampling pulse generation circuit 14-6a is connected to the output buffer circuit 24-7a, and is further output to the
(Configuration of resistance network)
FIG. 5 shows an example of a circuit configuration inside the
抵抗回路網25に、2n本の入力端を介して、それぞれ電圧値V1乃至V2nを有する信号が入力される。入力された信号はそれぞれ、R1乃至R2nの抵抗を通して、抵抗回路網25の出力端に接続される。
Signals having voltage values V 1 to V 2n are input to the
この回路は図6に示される等価回路と同様の作用を有する。
(動作)
次に、図1及び2に示されるA/D変換回路の動作の一例を、図3及び4に示されるタイムチャートを参照して説明する。なお、図4のタイムチャートにおいて、本実施形態では、説明の簡素化のために、図1におけるサンプリングホールドアナログ出力群a3の出力数nを4としている。本発明のA/D変換回路におけるnは4に限定されない。
This circuit has the same operation as the equivalent circuit shown in FIG.
(Operation)
Next, an example of the operation of the A / D conversion circuit shown in FIGS. 1 and 2 will be described with reference to time charts shown in FIGS. In the time chart of FIG. 4, in this embodiment, the number n of outputs of the sampling hold analog output group a3 in FIG. N in the A / D conversion circuit of the present invention is not limited to 4.
図1におけるタイミング制御回路24の動作を、図2を参照して説明する。
The operation of the
図2において、本実施形態に係るA/D変換回路の動作の制御に係る、クロック信号入力端C1からの基本クロック信号pは、A/D変換クロック信号発生分周回路24−2において、図1のA/D変換部4で必要とされるクロック周波数に分周されて、出力される。
In FIG. 2, the basic clock signal p from the clock signal input terminal C1 related to the control of the operation of the A / D conversion circuit according to the present embodiment is shown in the A / D conversion clock signal generation frequency dividing circuit 24-2. 1 is divided into clock frequencies required by the A /
制御シーケンス信号発生クロック分周回路24−3では、シーケンスカウンタ回路24−4及び制御シーケンス発生回路24−5で必要とされるクロック周波数に分周され、シーケンスカウンタクロック信号eとして出力される。 The control sequence signal generation clock frequency dividing circuit 24-3 divides the frequency to a clock frequency required by the sequence counter circuit 24-4 and the control sequence generation circuit 24-5 and outputs it as a sequence counter clock signal e.
シーケンスカウンタ回路24−4は、シーケンスカウンタクロック信号eをもとにして、シーケンス発生回路出力g1乃至gn、j、k、及び、A/D変換スタート信号mの発生位置を示すシーケンスカウンタ値fを生成する。 Based on the sequence counter clock signal e, the sequence counter circuit 24-4 obtains a sequence counter value f indicating the generation position of the sequence generation circuit outputs g1 to gn, j, k and the A / D conversion start signal m. Generate.
制御シーケンス発生回路24−5は、シーケンス発生回路出力g1乃至gn、j、k、及びA/D変換スタート信号mを生成する。 The control sequence generation circuit 24-5 generates sequence generation circuit outputs g1 to gn, j, k, and an A / D conversion start signal m.
サンプリングパルス発生回路24−6aは、基本クロック信号pにより、サンプリングホールドに必要なパルス幅を有するサンプリングパルス信号h1乃至hnを生成し、出力バッファ回路24−7aを介してサンプリングパルス信号群c2として出力する。 The sampling pulse generation circuit 24-6a generates sampling pulse signals h1 to hn having a pulse width necessary for sampling hold based on the basic clock signal p, and outputs them as a sampling pulse signal group c2 through the output buffer circuit 24-7a. To do.
また、サンプリングパルス発生回路24−6bは、シーケンス発生回路出力j及びkと、基本クロック信号pとにより、サンプリングホールドに必要なパルス幅を有するサンプリングパルス信号c1及びc3を生成し、出力バッファ回路24−7aを介して出力する。
The sampling pulse generation circuit 24-6b generates sampling pulse signals c1 and c3 having a pulse width necessary for the sampling hold based on the sequence generation circuit outputs j and k and the basic clock signal p, and outputs the
以上の動作がタイミングチャートとして図3に示される。 The above operation is shown in FIG. 3 as a timing chart.
次に、サンプリングホールド回路21乃至23の動作について、図1を参照して説明する。サンプリングホールドアナログ出力群a3の出力数nを簡単のために4にする。
Next, the operation of the
図1において、アナログ信号入力端A1からのアナログ信号a1が前置フィルタ1に入力される。前置フィルタ1は、アナログ信号a1中の高周波数領域の成分を除去する。すなわち、図4に出力WF1として示される連続波形を有する信号が生成される。この信号が前置フィルタ1の出力として、サンプリングホールド回路21に入力される。
In FIG. 1, an analog signal a <b> 1 from the analog signal input terminal A <b> 1 is input to the
サンプリングホールド回路21において、図3に示されるh1のサンプリングパルスにより、図4の出力WF1の波形における電圧値V0、V4、V8、V12が逐次サンプリングされる。サンプリングされた電圧値により、出力WF2のチャネルCH1の波形が生成され、サンプリング値が保持される。
In the
同様に、h2のサンプリングパルスによって、電圧値V1、V5、V9、V13がサンプリングされ、h3のサンプリングパルスによって、電圧値V2、V6、V10、V14がサンプリングされ、h4のサンプリングパルスによって、電圧値V3、V7、V11がサンプリングされる。サンプリングされた電圧値は、出力WF2のチャネルCH2乃至CH4の波形として保持される。 Similarly, the voltage values V 1 , V 5 , V 9 and V 13 are sampled by the sampling pulse of h2, and the voltage values V 2 , V 6 , V 10 and V 14 are sampled by the sampling pulse of h3, and h4 The voltage values V 3 , V 7 , and V 11 are sampled by the sampling pulse. The sampled voltage value is held as the waveforms of the channels CH2 to CH4 of the output WF2.
これらの出力WF2のチャネルCH1乃至CH4の波形は、図3に示されるc1のサンプリングパルスにより、図1のサンプリングホールド回路22でまず電圧値V0乃至V3が保持され、次のc1のサンプリングパルスにより電圧値V4乃至V7が保持される。これらのサンプリング値は、図4において出力タイミングTM1により示されるタイミングで保持される。
Waveform channels CH1 to CH4 of these outputs WF2 is the sampling pulses c1 shown in FIG. 3, first, the voltage value V 0 to V 3 is held by the
図1におけるサンプリングホールド回路23は、図3に示されるc3のサンプリングパルスにより、図1のサンプリングホールド回路22が電圧値V4乃至V7をサンプリングする直前の電圧値V0乃至V3が保持されるタイミングにおいて、サンプリングホールド回路22の電圧値V0乃至V3及びサンプリングホールド回路21のチャネルCH1乃至CH4の出力である電圧値V4乃至V7の出力をサンプリングして、保持する。この動作により、電圧値V0乃至V7が同時にサンプリングされて保持され、出力される。
The
同様にして、図4の出力タイミングTM2に示されるように、次のc3のサンプリングパルスにより、電圧値V4乃至V11がサンプリングされて、図1のサンプリングホールド回路23から出力される。
Similarly, as shown in the output timing TM2 of FIG. 4, the sampling pulse of the next c3, the voltage value V 4 to V 11 are sampled and outputted from the
次に、本実施形態に係るA/D変換回路における信号の処理について、詳細に説明する。 Next, signal processing in the A / D conversion circuit according to the present embodiment will be described in detail.
サンプリングホールド回路23から出力されたサンプリングホールドアナログ出力群a5は、抵抗回路網25に入力される。
The sampling hold analog output group a5 output from the
サンプリングホールドアナログ出力群a5が電圧値V0乃至V7となっている時点で、抵抗回路網25からの出力は、図6に示される図5の抵抗回路網25の等価回路により、
Va6=RO*(V0/R1+V1/R2+・・・+V7/R8)
となる。なお、ROは、個々の抵抗の抵抗値R1乃至R8の逆数の総和の逆数である。
When the sampling hold the analog output group a5 becomes the voltage value V 0 to V 7, the output from the
V a6 = RO * (V 0 / R 1 + V 1 / R 2 +... + V 7 / R 8 )
It becomes. RO is the reciprocal of the sum of the reciprocals of the resistance values R 1 to R 8 of the individual resistors.
このとき、スケーリング回路3の出力であるA/D変換入力アナログ信号a7の電圧値は、スケーリング回路3により、
Va7=RO(1+Rfa/Ria)(V0/R1+V1/R2+・・・+V7/R8)
となる。ここで、
Ci=(1+Rfa/Ria)R0/Ri+1
とすれば、上記のVa7は、
Va7=F0=C0V0+C1V1+・・・+C7V7
と書き直すことができる。
At this time, the voltage value of the A / D conversion input analog signal a7, which is the output of the
V a7 = RO (1 + R fa / R ia ) (V 0 / R 1 + V 1 / R 2 +... + V 7 / R 8 )
It becomes. here,
C i = (1 + R fa / R ia ) R0 / R i + 1
Then, the above V a7 is
V a7 = F 0 = C 0 V 0 + C 1 V 1 +... + C 7 V 7
Can be rewritten.
サンプリングホールドアナログ出力群a5が電圧値V4乃至V11となっている時点で、A/D変換入力アナログ信号a7の電圧値は、
Va7=F1=C0V4+C1V5+・・・+C7V11
となる。同様にして、k番目のa7の電圧値は、
Va7=Fk=C0V4k+C1V1+4k+・・・+C7V7+4k
と表わされる。
When the sampling hold the analog output group a5 is a voltage value V 4 to V 11, the voltage value of the A / D converting the input analog signal a7 is
V a7 = F 1 = C 0 V 4 + C 1 V 5 +... + C 7 V 11
It becomes. Similarly, the voltage value of the kth a7 is
V a7 = F k = C 0 V 4k + C 1 V 1 + 4k + ... + C 7 V 7 + 4k
It is expressed as
これらは、図4において出力WF5の波形として示される。 These are shown as the waveform of the output WF5 in FIG.
以上はサンプリングホールドアナログ出力群a3の出力数nを4とした場合である。
この出力数nの値を4に限定せずに、上記の議論を一般化した場合の処理を、図7に示す。すなわち、前置フィルタ703を通ったa2を、図4に示されるサンプリング間隔Tの遅延時間を持つ遅延要素を縦列に接続した回路に入力する。これらの遅延要素のそれぞれから電圧値を取り出し、これらの電圧値のそれぞれにC0乃至C2n−1を乗じて重み付けをし、総和をとったものが出力電圧値になる。図7に示されるサンプリングホールド回路702によりnTの間隔でサンプリングホールドして出力したものと、上記の総和とは同じ結果になる。
The above is a case where the output number n of the sampling hold analog output group a3 is 4.
FIG. 7 shows a process when the above discussion is generalized without limiting the value of the number n of outputs to four. That is, a2 passed through the
ここで、図7の重み付け加算部701に示される部分の周波数伝達関数は、
G(jω)=(C2n−1+C2n−2e−jωT+C2n−3e−2jωT+・・・+C1e−(2n−2)jωT+C0e−(2n−1)jωT)
である。従って、A/D変換入力アナログ信号a7の電圧値は、この周波数伝達関数を持つ要素を通過した前置フィルタ1の出力波形がnTの間隔でサンプリングホールドされた結果と等価である。また、これはアナログ信号による非巡回型フィルタが形成されているとみなすこともできる。
Here, the frequency transfer function of the portion shown in the
G (jω) = (C 2n -1
It is. Therefore, the voltage value of the A / D conversion input analog signal a7 is equivalent to the result of sampling and holding the output waveform of the
サンプリングホールドアナログ出力群a3の出力数nを4にしたとき、上記の式は次のように書き直される。
G(jω)=(C7+C6e−jωT+C5e−2jωT+C4e−3jωT+C3e−4jωT+C2e−5jωT+C1e−6jωT+C0e−7jωT)
=e−j7ωT/2(C7ej7ωT/2+C6ej5ωT/2+C5ej3ωT/2+C4ejωT/2+C3e−jωT/2+C2e−j3ωT/2+C1e−j5ωT/2+C0e−j7ωT/2)
本実施形態において、C0乃至C7を次のように選ぶ。
When the output number n of the sampling hold analog output group a3 is set to 4, the above equation is rewritten as follows.
G (jω) = (C 7 + C 6 e -jωT + C 5 e -2jωT + C 4 e -3jωT + C 3 e -4jωT + C 2 e -5jωT + C 1 e -6jωT + C 0 e -7jωT)
= E -j7ωT / 2 (C 7 e j7ωT / 2 + C 6 e j5ωT / 2 + C 5 e j3ωT / 2 + C 4 e jωT / 2 + C 3 e -jωT / 2 + C 2 e -j3ωT / 2 + C 1 e -j5ωT / 2 + C 0 e -j7ωT / 2)
In the present embodiment, C 0 to C 7 are selected as follows.
C3=C4=K0/2
C2=C5=K1/2
C1=C6=K2/2
C3=C7=K3/2
このとき、上記の式は、次のように余弦関数を用いて表される。
G(jω)=e−j7ωT/2(K0cos(ωT/2)+K1cos(ω3T/2)+K2cos(ω5T/2)+K3cos(ω7T/2))
上記の式において、図1に示されるサンプリングホールド部2のサンプリング間隔Tは、サンプリング周波数の逆数であるから、
T=1/fs
として、さらに、
ω=2πf
とすれば、上記の式の絶対値は、
|G(jω)|=abs(K0cos(πf/fs)+K1cos(3πf/fs)+K2cos(5πf/fs)+K3cos(7πf/fs))
となる。
C 3 = C 4 = K 0/2
C 2 = C 5 = K 1 /2
C 1 = C 6 = K 2 /2
C 3 = C 7 = K 3 /2
At this time, the above equation is expressed using a cosine function as follows.
G (jω) = e− j7ωT / 2 (K 0 cos (ωT / 2) + K 1 cos (ω3T / 2) + K 2 cos (ω5T / 2) + K 3 cos (ω7T / 2))
In the above formula, the sampling interval T of the
T = 1 / f s
As
ω = 2πf
The absolute value of the above equation is
| G (jω) | = abs (K 0 cos (πf / f s ) + K 1 cos (3πf / f s ) + K 2 cos (5πf / f s ) + K 3 cos (7πf / f s ))
It becomes.
次に、サンプリングホールドアナログ出力群a3の出力数nについて一般化した関係式を導出する。まず、
Cn−1=Cn =K0/2
Cn−2=Cn+1 =K1/2
Cn−3=Cn+2 =K2/2
・・・
C0 =C2n−1=Kn−1/2
とする。このとき、上記の式は、
G(jω)=e−j(2n−1)ωT/2 Σi=0 n−1Kicos(ω(2i+1)T/2)
となる。この式の値の絶対値は、
|G(jω)|=abs(Σi=0 n−1Kicos((2i+1)πf/fs))
と表わされる。
Next, a generalized relational expression is derived for the number n of outputs of the sampling hold analog output group a3. First,
C n-1 = C n =
C n-2 = C n + 1 =
C n-3 = C n + 2 =
...
C 0 = C 2n-1 = K n-1/2
And At this time, the above equation becomes
G (jω) = e− j (2n−1) ωT / 2 Σ i = 0 n−1 K i cos (ω (2i + 1) T / 2)
It becomes. The absolute value of this expression is
| G (jω) | = abs (Σ i = 0 n−1 K i cos ((2i + 1) πf / f s ))
It is expressed as
この式が示すように、通過帯域内およびロールオフ領域では、位相遅れが周波数に対して直線性を有する、位相歪のないローパスフィルタ特性を持たせることができる。 As shown by this equation, in the passband and in the roll-off region, it is possible to provide a low-pass filter characteristic without phase distortion in which the phase delay is linear with respect to the frequency.
本発明におけるA/D変換回路について、実施例を以下に示す。
(実施例1)
出力数nを4として、上記の重みの値をそれぞれ、
K0=0.415
K1=0.323
K2=0.188
K3=0.074
に設定する。
Examples of the A / D conversion circuit according to the present invention will be described below.
Example 1
The number of outputs n is 4, and the above weight values are respectively
K 0 = 0.415
K 1 = 0.323
K 2 = 0.188
K 3 = 0.074
Set to.
図1に示されるサンプリングホールドフィルタ部2のサンプリング周波数をfsとすると、正規化周波数f/fsに対して、振幅の周波数応答は、図8において801で表わされる特性を示す。本実施例では、図8に802で示される正規化周波数f/fs=0.25の点がA/D変換部サンプリングレートに相当する。
(実施例2)
次に、出力数nが8の場合の実施例の結果を示す。
If the sampling frequency of the sampling
(Example 2)
Next, the result of the embodiment when the number of outputs n is 8 is shown.
なお、上記の重みの値をそれぞれ、
K0=0.208
K1=0.197
K2=0.175
K3=0.145
K4=0.111
K5=0.079
K6=0.050
K7=0.034
とする。
Each of the above weight values is
K 0 = 0.208
K 1 = 0.197
K 2 = 0.175
K 3 = 0.145
K 4 = 0.111
K 5 = 0.079
K 6 = 0.050
K 7 = 0.034
And
この場合の、正規化周波数f/fsに対する、振幅の周波数応答は、図9及び10において901で表される特性を示す。本実施例では、図9及び10において902で示される正規化周波数f/fs=0.125の点がA/D変換部サンプリングレートに相当する。 In this case, with respect to the normalized frequency f / f s, the frequency response of the amplitude indicates a characteristic represented by 901 in FIG. 9 and 10. In this embodiment, the point of the normalized frequency f / f s = 0.125 shown by 902 in FIG. 9 and 10 correspond to the A / D converter sampling rate.
本実施例において、図7に示される前置フィルタ703における周波数伝達関数に、図10における1001に示されるような、2次のローパス特性を持たせると、図1に示されるアナログ信号入力端A1から図7に示される出力702に至る部分における処理における周波数応答は、図10における1002で表される特性を示す。
In this embodiment, if the frequency transfer function in the
なお、本実施例におけるA/D変換部サンプリングレートの1/2の値に相当する正規化周波数f/fs=0.0625の点を図10において1004で示す。このA/D変換部サンプリングレートの値の1/2からA/D変換部サンプリングレートの値に相当する正規化周波数値f/fs=0.125の点までの領域での折り返し雑音周波数成分の、A/D変換する信号帯域内へ混入する特性は、図10における曲線1003により示される。この特性は、A/D変換部サンプリングレート付近の雑音に対しても実用的な抑圧効果が得られることを示している。このようにして、A/D変換部サンプリングレートの周波数の値を含み、それ以上の周波数値における雑音成分に対して折り返し雑音による干渉が効果的に抑圧されることが示される。
In addition, the point of the normalized frequency f / f s = 0.0625 corresponding to a half value of the sampling rate of the A / D converter in this embodiment is indicated by 1004 in FIG. The aliasing noise frequency component in the region from 1/2 of the value of the A / D conversion unit sampling rate to the normalized frequency value f / f s = 0.125 corresponding to the value of the A / D conversion unit sampling rate The characteristic of mixing in the signal band for A / D conversion is shown by a
この構成について、周波数に対して雑音成分が正比例関係を持つランダム性の雑音が正弦波に重畳される波形を図11の1101に示す。この波形を直接サンプリングしてA/D変換する例を図12の1202に示す。このとき、折り返し雑音の干渉により、A/D変換値が大きく変動する。一方、同じA/D変換レートで出力数nを8にした場合の本実施例に従って生成されたA/D変換値の波形を、図12における1201に示す。これにより、折り返し雑音の干渉を抑圧したA/D変換動作が得られることが示される。
With respect to this configuration,
以上、上記実施例により示されたように、本実施形態に係るA/D変換装置におけるA/D変換の動作は、関連技術で使用されるアンチエーリアジングフィルタの作用を含む。 As described above, the A / D conversion operation in the A / D conversion device according to the present embodiment includes the action of the anti-aliasing filter used in the related art as shown by the above-described example.
(効果)
上記に述べた実施形態において述べたように、本発明は以下の効果を奏する。
(effect)
As described in the embodiment described above, the present invention has the following effects.
第1の効果は、アンチエーリアジングフィルタとしての作用を有する回路部分を、サンプリングホールド回路、抵抗回路網及び、ロジック回路のみで構成することにより、同様の特性を有する関連技術における高次数のLC回路またはアクティブフィルタ回路を配置する方法に比べて、回路の高度の集積性が得られることである。 The first effect is that the circuit part having the function as an anti-aliasing filter is composed of only a sampling hold circuit, a resistor network, and a logic circuit, whereby a high-order LC circuit in the related art having similar characteristics. Alternatively, a higher degree of integration of the circuit can be obtained compared to a method in which an active filter circuit is arranged.
第2の効果は、アンチエーリアジングフィルタ特性が理論的に抵抗回路網の抵抗値の精度のみに依存しており、この精度を管理することにより、LC回路又は、アクティブフィルタ回路に使用される多数のリアクタンス素子の特性のバラツキの影響を補正するための、通電による総合調整作業と調整用の部品を排除できることである。 The second effect is that the anti-aliasing filter characteristic theoretically depends only on the accuracy of the resistance value of the resistor network, and by controlling this accuracy, many anti-aliasing filter characteristics are used in the LC circuit or the active filter circuit. In other words, it is possible to eliminate the total adjustment work and adjustment parts by energization for correcting the influence of the variation in the characteristic of the reactance element.
第3の効果は、本発明のフィルタ特性は、サンプリングホールド回路による非巡回型フィルタにより得られるため、LC回路又はアクティブフィルタ回路を通過帯域内で位相歪みが発生しない条件を、LC回路又はアクティブフィルタ回路による場合に比べて、容易に設定及び調整できることである。 The third effect is that the filter characteristic of the present invention is obtained by a non-recursive filter using a sampling and holding circuit. Therefore, the LC circuit or the active filter has a condition that no phase distortion occurs in the pass band in the LC circuit or the active filter circuit. Compared to the case of using a circuit, the setting and adjustment can be easily performed.
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態に係るA/D変換装置の構成を図15に示す。
(Second Embodiment)
FIG. 15 shows the configuration of an A / D converter according to the second embodiment of the present invention.
本実施形態に係るA/D変換装置の基本的な構成は第1実施形態に係るA/D変換装置と同一である。 The basic configuration of the A / D converter according to the present embodiment is the same as that of the A / D converter according to the first embodiment.
即ち、図15において、デジタルフィルタ1501の入力信号となるデジタル信号d1の出力点までの構成及び動作は、図1示される構成及び動作と、同一である。
That is, in FIG. 15, the configuration and operation up to the output point of the digital signal d1 that is the input signal of the
図15において、A/D変換の出力であるデジタル信号d1は、デジタルフィルタ1501に接続され、その出力が本回路のデジタル信号出力端D1から外部に出力される。
In FIG. 15, a digital signal d1 that is an output of A / D conversion is connected to a
デジタルフィルタ1501においては、入力される信号帯域よりも高い周波数成分を遮断する処理を行う。これにより、サンプリングホールドフィルタ部2からのD/A変換レートの1/2の値に相当する周波数点(図10における1004)近傍の折り返し雑音の残留成分を更に抑圧され、必要な信号成分のみが抽出される。
The
このように、本実施形態に係るA/D変換装置においては、集積回路で実現できるデジタルフィルタ1501により、更に入力信号帯域の近傍までの折り返し雑音を抑圧することができる。これにより、実装規模を大幅に増大させることなく、本回路に入力されるアナログ信号により忠実なA/D変換出力を取り出すことが出来る。
Thus, in the A / D conversion device according to the present embodiment, the aliasing noise up to the vicinity of the input signal band can be further suppressed by the
第2の実施形態におけるA/D変換装置の構成において、デジタルフィルタ1501は、本回路が組み込まれる装置のCPUによる処理の一部の処理としても良い。また、入力アナログ信号中にサンプリングホールドフィルタ部2のサンプリング周波数1/Tの値の整数倍の周波数の近傍に集中的で大きな雑音成分がない場合で、信号帯域への折り返し雑音の干渉を無視できることがあらかじめ分かっている場合は、前置フィルタ1は省略してよい。
In the configuration of the A / D conversion device in the second embodiment, the
以上説明したように、本願発明では、サンプリングホールド回路21でA/D変換部4の変換レートのn倍のサンプリングが行われ、サンプリングホールド回路23から2n本のサンプリングされたアナログ信号が出力される。これらを適切な周波数特性が得られるように独立に加算係数を設定できる2n本の入力端を持つ抵抗回路網25によって加算して出力するようにしている。このため、上記の処理は、2n個分を過去に遡ったサンプル値による非巡回型フィルタを形成したものと等価である。これにより、A/D変換レート付近から変換レートのn倍付近までの雑音を抑圧する周波数特性を実現することができる。なお、この非巡回型フィルタで除去不可能なA/D変換レートのn倍のサンプリング周波数成分の整数倍に相当する高周波数領域の雑音成分はRCフィルタ等の低次数の前置フィルタ1で除去することができ、全体として折り返し雑音による干渉を抑えることができる。
As described above, in the present invention, the
誘導飛翔体搭載用電子装置の能力向上のため、信号帯域がA/D変換レートに接近し、A/D変換レート近傍の雑音を抑える必要がある場合、関連技術は、急峻な遮断特性を持つアンチエーリアジングフィルタ特性を実現する構成を開示するが、本発明においては、集積回路で実現可能なサンプリングホールド回路21,22,23と抵抗回路網25により必要な特性を実現できる。従って、このような場合でも、実装回路規模の増大につながる高次数のLCフィルタ回路またはアクティブフィルタ回路を用いたアンチエーリアジングフィルタ特性が不要となる。このため、本願発明に係るA/D変換回路は、誘導飛翔体搭載用電子装置として要請される、回路実装規模の増大の抑制との条件を満たす。
When the signal band approaches the A / D conversion rate and the noise near the A / D conversion rate needs to be suppressed in order to improve the capability of the electronic device mounted on the guided flying object, the related technology has a steep cutoff characteristic. Although a configuration for realizing anti-aliasing filter characteristics is disclosed, in the present invention, necessary characteristics can be realized by the
本発明に係るA/D変換回路は、設定可能な最大のA/D変換レートより高い周波数成分を持った雑音を含むアナログ信号をA/D変換する際の、折り返し雑音の干渉を防ぐ必要があるA/D変換回路であって、サンプリングホールド回路を用いたアナログ信号による非巡回型フィルタの高次数のアンチエーリアジングフィルタをA/D変換の前に配置する。これにより、高実装密度の実現が困難な高次数のアクティブフィルタ回路またはLCフィルタ回路を排除することができ、誘導飛翔体搭載用電子装置として避ける必要のある回路実装規模の増大を抑えるような電子回路が提供される。 The A / D conversion circuit according to the present invention needs to prevent interference of aliasing noise when A / D converting an analog signal including noise having a frequency component higher than a maximum A / D conversion rate that can be set. A high-order anti-aliasing filter of an acyclic filter based on an analog signal using a sampling hold circuit, which is a certain A / D conversion circuit, is arranged before A / D conversion. As a result, it is possible to eliminate high-order active filter circuits or LC filter circuits, which are difficult to achieve a high mounting density, and to suppress an increase in the circuit mounting scale that must be avoided as an electronic device for inductive flying vehicles. A circuit is provided.
以上、2つの実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されない。本発明の構成や詳細については当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。また、本発明には上記各実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated with reference to two embodiment, this invention is not limited to said each embodiment. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention. Further, the present invention includes a combination of some or all of the configurations of the above-described embodiments as appropriate.
また、上記実施形態および実施例では、サンプリングホールドアナログ出力群の出力数nを2または4として説明したが、本発明の範囲はこれに限定されない。さらに、本発明では、サンプリングホールド回路を2つ平行して使用して、2n本のアナログ出力を基にデジタル信号を変換して取得するが、これに限定されず、サンプリングホールド回路の個数は3以上であってもよい。 In the above-described embodiments and examples, the output number n of the sampling hold analog output group is 2 or 4, but the scope of the present invention is not limited to this. Furthermore, in the present invention, two sampling and holding circuits are used in parallel to convert and acquire a digital signal based on 2n analog outputs. However, the present invention is not limited to this, and the number of sampling and holding circuits is three. It may be the above.
さらに、上記実施例においては、A/D変換入力アナログ信号を生成する処理における重みの値を、サンプリングデータ列の中央付近に位置するデータに対して大きくなるように、すなわち、K0が大きな値をとるようにしたが、これに限定されない。K0乃至Knの値は、得られるフィルタ特性の周波数依存性に応じて任意に決めてよい。 Further, in the above-described embodiment, the weight value in the process of generating the A / D conversion input analog signal is set to be large with respect to the data located near the center of the sampling data string, that is, the value of K 0 is large. However, the present invention is not limited to this. The value of K 0 through K n may be arbitrarily determined depending on the frequency dependence of the resulting filter characteristic.
また、以上説明した方法は、コンピュータがプログラムを記録媒体から読み込んで実行することによっても実現することが出来る。 The method described above can also be realized by a computer reading a program from a recording medium and executing it.
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、アナログ信号入力からデジタル信号出力を得る電子回路に好適に適用可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be suitably applied to an electronic circuit that obtains a digital signal output from an analog signal input.
1 前置フィルタ
2 サンプリングホールドフィルタ部
3 スケーリング回路
4 A/D変換部
21 サンプリングホールド回路
22 サンプリングホールド回路
23 サンプリングホールド回路
24 タイミング制御回路
24−1 入力バッファ回路
24−2 A/D変換クロック信号発生分周回路
24−3 制御シーケンス信号発生クロック分周回路
24−4 シーケンスカウンタ回路
24−5 制御シーケンス発生回路
24−6a サンプリングパルス発生回路
24−6b サンプリングパルス発生回路
24−7a 出力バッファ回路
24−7b 出力バッファ回路
25 抵抗回路網
701 重み付け加算部
702 サンプリングホールド回路
703 前置フィルタ
1301 アンチエーリアジングフィルタ
1302 サンプリングホールド回路
1303 A/D変換部
1304 デジタルフィルタ
1305 制御回路
1401 アンチエーリアジング周波数特性
1501 デジタルフィルタ
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記アナログ信号の電圧値を、所定の時間ごとにn回(nは2以上の整数)、採取して、前記電圧値を保持するサンプリングホールド手段と、
前記保持されたn個の電圧値をもとに、変換入力信号を生成する、変換入力信号生成手段と、
前記変換入力信号をもとに、デジタル信号を生成する、A/D変換手段と
を備えることを特徴とするA/D変換回路。 An analog-digital (A / D) conversion circuit that converts an input analog signal into a digital signal,
Sampling hold means for sampling the voltage value of the analog signal n times (n is an integer of 2 or more) every predetermined time, and holding the voltage value;
Conversion input signal generation means for generating a conversion input signal based on the n voltage values held;
An A / D conversion circuit comprising: A / D conversion means for generating a digital signal based on the converted input signal.
前記変換入力信号生成手段は、前記保持手段により保持された前記n個の電圧値と、前記サンプリングホールド手段がさらに採取して保持したn個の電圧値をもとに、変換入力信号を生成する
ことを特徴とする、請求項1に記載のA/D変換回路。 Further comprising holding means for acquiring and holding n voltage values sampled and held by the sampling hold means;
The conversion input signal generation means generates a conversion input signal based on the n voltage values held by the holding means and the n voltage values further sampled and held by the sampling hold means. The A / D conversion circuit according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする、請求項1または2に記載のA/D変換回路。 3. The A / D conversion according to claim 1, wherein the conversion input signal generation unit generates the conversion input signal by multiplying the voltage value by a predetermined weight value and adding the value. circuit.
ことを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のA/D変換回路。 4. The apparatus according to claim 1, further comprising at least one of a pre-filter before the sampling hold unit and a digital filter after the A / D conversion unit. 5. A / D conversion circuit.
前記アナログ信号の電圧値を、所定の時間ごとにn回(nは2以上の整数)、採取して、前記電圧値を保持するステップと、
前記保持されたn個の電圧値をもとに、変換入力信号を生成するステップと、
前記変換入力信号をもとに、デジタル信号を生成するステップと
を含むことを特徴とするA/D変換方法。 An analog-digital (A / D) conversion method for converting an input analog signal into a digital signal,
Taking the voltage value of the analog signal n times (n is an integer of 2 or more) every predetermined time, and holding the voltage value;
Generating a converted input signal based on the held n voltage values;
A digital signal based on the converted input signal, and an A / D conversion method.
前記取得されて保持されたn個の電圧値と、さらに採取して保持したn個の電圧値をもとに、変換入力信号が生成される
ことを特徴とする、請求項5に記載のA/D変換方法。 Obtaining and holding the n voltage values that have been sampled and held; and
The conversion input signal is generated based on the n voltage values acquired and held and the n voltage values further sampled and held. / D conversion method.
ことを特徴とする、請求項5または6に記載のA/D変換方法。 7. The A / D conversion method according to claim 5, wherein the conversion input signal is generated by multiplying the voltage value by a predetermined weight value and adding the value.
前記生成されたデジタル信号を濾過するステップと
の少なくとも1つをさらに含むことを特徴とする、請求項5乃至7のいずれか1項に記載のA/D変換方法。 Filtering the input analog signal before taking a voltage value;
The A / D conversion method according to any one of claims 5 to 7, further comprising at least one of filtering the generated digital signal.
前記アナログ信号の電圧値を、所定の時間ごとにn回(nは2以上の整数)、採取して、前記電圧値を保持する処理と、
前記保持されたn個の電圧値をもとに、変換入力信号を生成する処理と、
前記変換入力信号をもとに、デジタル信号を生成する処理と
をコンピュータに実行させることを特徴とする、A/D変換プログラム。 An analog-digital (A / D) conversion program for converting an input analog signal into a digital signal,
A process of collecting the voltage value of the analog signal n times (n is an integer of 2 or more) every predetermined time and holding the voltage value;
A process of generating a conversion input signal based on the n voltage values held;
An A / D conversion program for causing a computer to execute processing for generating a digital signal based on the converted input signal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011264833A JP2013118495A (en) | 2011-12-02 | 2011-12-02 | A/d conversion circuit, a/d conversion method and a/d conversion program |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011264833A JP2013118495A (en) | 2011-12-02 | 2011-12-02 | A/d conversion circuit, a/d conversion method and a/d conversion program |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013118495A true JP2013118495A (en) | 2013-06-13 |
Family
ID=48712772
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011264833A Pending JP2013118495A (en) | 2011-12-02 | 2011-12-02 | A/d conversion circuit, a/d conversion method and a/d conversion program |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013118495A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9219488B2 (en) | 2014-01-07 | 2015-12-22 | Rohm Co., Ltd. | AD conversion circuit |
CN113359582A (en) * | 2021-07-22 | 2021-09-07 | 电子科技大学 | High-resolution processing system and method for sampled data based on DSP direct averaging |
-
2011
- 2011-12-02 JP JP2011264833A patent/JP2013118495A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9219488B2 (en) | 2014-01-07 | 2015-12-22 | Rohm Co., Ltd. | AD conversion circuit |
CN113359582A (en) * | 2021-07-22 | 2021-09-07 | 电子科技大学 | High-resolution processing system and method for sampled data based on DSP direct averaging |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Johansson et al. | Reconstruction of nonuniformly sampled bandlimited signals by means of digital fractional delay filters | |
DE102005005024B4 (en) | Resolver arrangement | |
EP3742615A1 (en) | Vco-based continuous-time pipelined adc | |
Johansson | A polynomial-based time-varying filter structure for the compensation of frequency-response mismatch errors in time-interleaved ADCs | |
JP6028104B2 (en) | Method and apparatus for handling I / Q down conversion signal and channel mismatch of 2-channel TI-ADC | |
CN108763720B (en) | DDC implementation method with sampling rate capable of being adjusted down at will | |
CN102414988B (en) | Methods or structures for reconstruction of substantially uniform samples from substantially nonuniform samples | |
JP2006129499A (en) | Method and system for doubling sample rate using alternating adc | |
JP2013045497A5 (en) | ||
US20160050024A1 (en) | Chromatic dispersion compensator with integrated anti-aliasing filter and resampler | |
CN110708069B (en) | Asynchronous sampling rate conversion device and conversion method | |
US10904661B2 (en) | Low delay decimator and interpolator filters | |
JP2013118495A (en) | A/d conversion circuit, a/d conversion method and a/d conversion program | |
JP4449007B2 (en) | Sampling frequency converter | |
KR101422211B1 (en) | Signal generating appartus and signal generating method | |
US20120114033A1 (en) | Using multi-level pulse width modulated signal for real time noise cancellation | |
Liu et al. | Adaptable hybrid filter bank analog-to-digital converters for simplifying wideband receivers | |
CN117538588A (en) | Amplitude-frequency response and phase-frequency response compensation device, compensation method and oscilloscope | |
JP5998612B2 (en) | Interpolation circuit and reception circuit | |
US9768883B2 (en) | Low power equalizer for an optical receiver | |
KR100360631B1 (en) | Decimation circuits and methods for providing substantially uniform magnitude responses and substantially linear phase responses and for filtering quantized signals | |
KR100360632B1 (en) | Decimation Circuits and Methods for Filtering Quantized Signals and Provision of Phase Angle Compensation with Actual Linear Phase Response | |
CN114785343A (en) | Phase-shift sampling module and method for determining filter coefficients | |
JP5876849B2 (en) | Sampling rate conversion system and sampling rate conversion method | |
TWI532329B (en) | Carrier signal detection apparatus, touch control detection apparatus and detection methods thereof |