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JP2021129188A - Semiconductor device, and system and analog-digital converter including semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device, and system and analog-digital converter including semiconductor device Download PDF

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JP2021129188A
JP2021129188A JP2020022145A JP2020022145A JP2021129188A JP 2021129188 A JP2021129188 A JP 2021129188A JP 2020022145 A JP2020022145 A JP 2020022145A JP 2020022145 A JP2020022145 A JP 2020022145A JP 2021129188 A JP2021129188 A JP 2021129188A
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徹郎 松井
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正樹 藤原
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Abstract

To provide a semiconductor device with low consumption power and smaller area, and a system and an analog-digital converter including the semiconductor device.SOLUTION: According to one embodiment, a semiconductor device includes an initial-stage modulator SDM1 including a quantizer QT1 and receiving the input of an external input signal that is an analog signal, a next-stage modulator SDM2 including a quantizer QT2 and connected to a subsequent stage of the initial-stage modulator SDM1, a probe signal generation circuit XG that injects a probe signal to the initial-stage modulator SDM1, an adjustment filter CF1 that adjusts the frequency characteristic of an output signal of the quantizer QT1, an adjustment filter CF2 that adjusts the frequency characteristic of an output signal of the quantizer QT2, an adaptive filter AF1 that searches for a transmission function of the initial-stage modulator SDM1, an adaptive filter AF2 that searches for a transmission function of the next-stage modulator SDM2, and a noise canceling circuit CCN1 that cancels the quantization error using the search results of the adaptive filter AF1 and the adaptive filter AF2.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、半導体装置、半導体装置を用いたシステム及びアナログ・ディジタル変換器に関する。 The present invention relates to semiconductor devices, systems using semiconductor devices, and analog-to-digital converters.

例えば、車載用途のミリ波レーダシステム等では、高分解能、広信号帯域及びロバストなアナログ・ディジタル変換器が必要とされる。このような要求を満たすアナログ・ディジタル変換器として、MASH型(カスケード型)のシグマデルタ(ΣΔ)アナログ・ディジタル変換器(デルタシグマ(ΔΣ)ADCとも呼ばれる)が知られている。 For example, a millimeter-wave radar system for in-vehicle use requires a high-resolution, wide-signal band, and robust analog-to-digital converter. As an analog-to-digital converter that satisfies such a requirement, a MASH type (cascade type) sigma-delta (ΣΔ) analog-digital converter (also called a delta-sigma (ΔΣ) ADC) is known.

特許文献1には、MASH型のΣΔアナログ・ディジタル変換器が記載されている。特許文献1のΣΔアナログ・ディジタル変換器は、第1及び第2の変調器と、プローブ信号生成回路と、第1及び第2の適応フィルタと、ノイズキャンセル回路とを有している。 Patent Document 1 describes a MASH type ΣΔ analog-to-digital converter. The ΣΔ analog-to-digital converter of Patent Document 1 includes first and second modulators, a probe signal generation circuit, first and second adaptive filters, and a noise canceling circuit.

特許文献1のΣΔアナログ・ディジタル変換器において、第1の変調器は、アナログ回路で構成される第1のアナログ積分器と、第1のアナログ積分器の出力信号を量子化する第1の量子化器とを含み、アナログ信号となる外部入力信号が入力される。また、第2の変調器は、第1の変調器の後段に結合され、第2の量子化器を含む。そして、第1の適応フィルタは、プローブ信号に応じた第1の量子化器の出力信号を観測することで第1の変調器の伝達関数を探索し、第2の適応フィルタは、プローブ信号に応じた第2の量子化器の出力信号を観測することで第2の変調器の伝達関数を探索する。ノイズキャンセル回路は、第1及び第2の適応フィルタの探索結果を用いて第1の量子化器で生じる量子化誤差をキャンセルする。 In the ΣΔ analog-digital converter of Patent Document 1, the first modulator is a first analog integrator composed of an analog circuit and a first quantum that quantizes the output signal of the first analog integrator. An external input signal that becomes an analog signal including an integrator is input. The second modulator is coupled after the first modulator and includes a second quantizer. Then, the first adaptive filter searches for the transfer function of the first modulator by observing the output signal of the first quantizer corresponding to the probe signal, and the second adaptive filter uses the probe signal. The transfer function of the second modulator is searched by observing the output signal of the second modulator corresponding to the signal. The noise canceling circuit cancels the quantization error caused by the first quantizer by using the search results of the first and second adaptive filters.

特開2018−182610号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-182610

特許文献1では、伝達関数の探索技術によって、アナログ伝達関数の周波数特性に、ディジタルフィルタの周波数特性を合わせることができる。これにより、第1及び第2の変調器を構成するアナログ積分器に対して要求される特性を緩和することができる。よって、第1及び第2の変調器に要する消費電力を抑制することができる。 In Patent Document 1, the frequency characteristic of the digital filter can be matched with the frequency characteristic of the analog transfer function by the transfer function search technique. Thereby, the characteristics required for the analog integrators constituting the first and second modulators can be relaxed. Therefore, the power consumption required for the first and second modulators can be suppressed.

しかしながら、第1及び第2の変調器を構成するアナログ積分器のRC素子のばらつき、アンプ利得不足及び帯域不足等の不完全性が大きくなると、第1の変調器の伝達関数H1D(f)及び第2の変調器の伝達関数H2D(f)を正確に表現するためのディジタルフィルタ係数規模が大幅に増加してしまう。そのため、アナログ積分器の消費電力削減以上に、ディジタル部の消費電力が増加してしまうと共に、ΣΔアナログ・ディジタル変換器を構成する回路の面積も大きく増加してしまう。 However, when imperfections such as variations in the RC elements of the analog integrators constituting the first and second modulators, insufficient amplifier gain, and insufficient bandwidth become large, the transfer function H 1D (f) of the first modulator becomes large. And the scale of the digital filter coefficient for accurately expressing the transfer function H 2D (f) of the second modulator is greatly increased. Therefore, the power consumption of the digital unit increases more than the power consumption of the analog integrator is reduced, and the area of the circuit constituting the ΣΔ analog-digital converter also increases significantly.

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 Other challenges and novel features will become apparent from the description and accompanying drawings herein.

一実施の形態によれば、半導体装置は、アナログ回路で構成される第1アナログ積分器を有する第1ループフィルタと、前記第1ループフィルタの出力信号を量子化する第1量子化器とを含み、アナログ信号となる外部入力信号が入力される第1変調器と、前記第1変調器の後段に接続され、第2量子化器を含む第2変調器と、前記第1変調器にプローブ信号を注入するプローブ信号生成回路と、前記第1量子化器の出力信号の周波数特性を調整する第1調整フィルタと、前記第2量子化器の出力信号の周波数特性を調整する第2調整フィルタと、前記プローブ信号に応じた前記第1量子化器の出力信号を、前記第1調整フィルタを介して観測することで前記第1変調器の伝達関数を探索する第1適応フィルタと、前記プローブ信号に応じた前記第2量子化器の出力信号を、前記第2調整フィルタを介して観測することで前記第2変調器の伝達関数を探索する第2適応フィルタと、前記第1適応フィルタの探索結果と前記第2適応フィルタの探索結果とを用いて前記第1量子化器で生じる量子化誤差をキャンセルするノイズキャンセル回路と、を備える。 According to one embodiment, the semiconductor device includes a first loop filter having a first analog integrator composed of an analog circuit and a first quantizer for quantizing the output signal of the first loop filter. A probe to the first modulator, which includes an external input signal to be an analog signal, a second modulator which is connected to the subsequent stage of the first modulator and includes a second quantizer, and the first modulator. A probe signal generation circuit that injects a signal, a first adjustment filter that adjusts the frequency characteristics of the output signal of the first quantizer, and a second adjustment filter that adjusts the frequency characteristics of the output signal of the second quantizer. The first adaptive filter for searching the transfer function of the first modulator by observing the output signal of the first quantizer corresponding to the probe signal through the first adjustment filter, and the probe. The second adaptive filter for searching the transfer function of the second modulator by observing the output signal of the second quantizer corresponding to the signal through the second adjustment filter, and the first adaptive filter. It is provided with a noise canceling circuit that cancels the quantization error generated in the first quantizer by using the search result and the search result of the second adaptive filter.

前記一実施の形態によれば、低消費電力化及び小面積化を実現する半導体装置、半導体装置を用いたシステム及びアナログ・ディジタル変換器を提供することができる。 According to the above-described embodiment, it is possible to provide a semiconductor device that realizes low power consumption and a small area, a system using the semiconductor device, and an analog / digital converter.

比較例1に係るADCを例示したブロック図である。It is a block diagram which illustrated the ADC which concerns on Comparative Example 1. FIG. 比較例1に係るADCにおいて、初段変調器を例示したブロック図である。It is a block diagram exemplifying the first stage modulator in the ADC which concerns on Comparative Example 1. FIG. 比較例1に係るADCにおいて、次段変調器を例示したブロック図である。It is a block diagram which illustrated the next-stage modulator in the ADC which concerns on Comparative Example 1. FIG. 比較例2に係るADCを例示したブロック図である。It is a block diagram which illustrated the ADC which concerns on Comparative Example 2. FIG. 比較例2に係るADCにおいて、初段変調器を例示したブロック図である。It is a block diagram exemplifying the first stage modulator in the ADC which concerns on Comparative Example 2. FIG. 実施形態1に係るADCを例示したブロック図である。It is a block diagram which illustrated the ADC which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係るADCにおいて、調整フィルタが有る場合及び無い場合の初段変調器の出力における量子化誤差の伝達特性を例示したグラフであり、横軸は、周波数を示し、縦軸は、伝達特性を示す。In the ADC according to the first embodiment, it is a graph exemplifying the transfer characteristics of the quantization error in the output of the first stage modulator with and without the adjustment filter, the horizontal axis shows the frequency, and the vertical axis shows the transmission characteristics. Is shown. 実施形態1に係るADCにおいて、調整フィルタが有る場合及び無い場合の次段変調器の出力における量子化誤差の伝達特性を例示したグラフであり、横軸は、周波数を示し、縦軸は、伝達特性を示す。In the ADC according to the first embodiment, it is a graph exemplifying the transfer characteristics of the quantization error in the output of the next-stage modulator with and without the adjustment filter, the horizontal axis represents the frequency, and the vertical axis represents the transmission. Shows the characteristics. 実施形態1に係るADCにおいて、調整フィルタが有る場合及び無い場合の伝達特性H1Dの係数列を例示したグラフであり、横軸は、係数の番号を示し、縦軸は、係数値を示す。In the ADC according to the first embodiment, it is a graph exemplifying the coefficient sequence of the transmission characteristic H 1D with and without the adjustment filter, the horizontal axis shows the coefficient number, and the vertical axis shows the coefficient value. 実施形態1に係るADCにおいて、調整フィルタが有る場合及び無い場合の伝達特性H2Dの係数列を例示したグラフであり、横軸は、係数の番号を示し、縦軸は、係数値を示す。In the ADC according to the first embodiment, it is a graph exemplifying the coefficient sequence of the transmission characteristic H 2D with and without the adjustment filter, the horizontal axis shows the coefficient number, and the vertical axis shows the coefficient value. 実施形態2に係るADCを例示したブロック図である。It is a block diagram which illustrated the ADC which concerns on Embodiment 2. 実施形態3に係るADCを例示したブロック図である。It is a block diagram which illustrated the ADC which concerns on Embodiment 3. 実施形態4に係るADCを用いたシステムの主要部を例示したブロック図である。It is a block diagram which illustrated the main part of the system using ADC which concerns on Embodiment 4. FIG.

説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。 In order to clarify the explanation, the following description and drawings have been omitted or simplified as appropriate. Further, in each drawing, the same elements are designated by the same reference numerals, and duplicate explanations are omitted as necessary.

実施形態1〜4に係るアナログ・ディジタル変換器(以下、ADCと呼ぶ。)を説明する。まず、実施形態1〜4のADCを説明する前に、比較例1及び2に係るADCとその課題を説明する。これにより、実施形態1〜4のADCをより明確にする。 The analog-to-digital converter (hereinafter, referred to as ADC) according to the first to fourth embodiments will be described. First, before explaining the ADCs of the first to fourth embodiments, the ADCs according to Comparative Examples 1 and 2 and their problems will be described. This makes the ADCs of embodiments 1 to 4 clearer.

(比較例1)
比較例1に係るADCを説明する。比較例1のADCは、例えば、ミリ波レーザ受信部に用いられるADCである。図1は、比較例1に係るADCを例示したブロック図である。図2は、比較例1に係るADCにおいて、初段変調器を例示したブロック図である。図3は、比較例1に係るADCにおいて、次段変調器を例示したブロック図である。
(Comparative Example 1)
The ADC according to Comparative Example 1 will be described. The ADC of Comparative Example 1 is, for example, an ADC used in a millimeter-wave laser receiving unit. FIG. 1 is a block diagram illustrating an ADC according to Comparative Example 1. FIG. 2 is a block diagram illustrating a first-stage modulator in the ADC according to Comparative Example 1. FIG. 3 is a block diagram illustrating a next-stage modulator in the ADC according to Comparative Example 1.

図1〜図3に示すように、比較例に係るADC101は、初段変調器SDM101、次段変調器SDM102、ノイズキャンセル回路CCN101を備えている。ADC101は、MASH型ΣΔADCである。ADC101は、アナログ信号となる外部入力信号VINが入力され、ディジタル信号となる外部出力信号DOUTを出力する。 As shown in FIGS. 1 to 3, the ADC 101 according to the comparative example includes a first-stage modulator SDM101, a second-stage modulator SDM102, and a noise canceling circuit CCN101. ADC101 is a MASH type ΣΔADC. ADC101 is an analog signal external input signal V IN, and outputs an external output signal D OUT as a digital signal.

初段変調器SDM101は、ループフィルタLF1、量子化器QT1、ディジタル・アナログ変換回路DAC12を有している。ループフィルタLF1は、例えば、アナログ加減算器AS11、アナログ積分器ユニットINTU1、ディジタル・アナログ変換回路DAC11を含む。このように、ループフィルタLF1は、アナログ回路で構成されるアナログ積分器ユニットINTU1を含む。 The first-stage modulator SDM101 includes a loop filter LF1, a quantizer QT1, and a digital-to-analog conversion circuit DAC12. The loop filter LF1 includes, for example, an analog adder / subtractor AS11, an analog integrator unit INTU1, and a digital-to-analog conversion circuit DAC11. As described above, the loop filter LF1 includes an analog integrator unit INTU1 composed of an analog circuit.

ループフィルタLF1において、ディジタル・アナログ変換回路DAC11は、量子化器QT1が出力したディジタル信号をアナログ信号に変換してアナログ加減算器AS11に出力する。アナログ加減算器AS11は、外部入力信号VINと、ディジタル・アナログ変換回路DAC11の出力との差分信号をアナログ積分器ユニットINTU1に出力する。ディジタル・アナログ変換回路DAC11及びDAC12は、ともに、量子化器QT1の出力信号をアナログ信号に変換する。 In the loop filter LF1, the digital-to-analog conversion circuit DAC11 converts the digital signal output by the quantizer QT1 into an analog signal and outputs it to the analog adder / subtractor AS11. The analog adder / subtractor AS11 outputs a difference signal between the external input signal VIN and the output of the digital-to-analog conversion circuit DAC11 to the analog integrator unit INTU1. Both the digital-to-analog conversion circuits DAC11 and DAC12 convert the output signal of the quantizer QT1 into an analog signal.

量子化器QT1は、ループフィルタLF1の出力信号を量子化する。ここで、量子化器QT1では、量子化器QT1で加算されるような形で量子化誤差Qが生じる。当該量子化誤差Qは、ディジタル・アナログ変換回路DAC12の出力信号とループフィルタLF1の出力信号との差分信号によって抽出することができる。 The quantizer QT1 quantizes the output signal of the loop filter LF1. Here, the quantizer QT1, quantization error Q 1 is generated in such a way are added in the quantizer QT1. The quantization error Q 1 can be extracted from the difference signal between the output signal of the digital-to-analog conversion circuit DAC12 and the output signal of the loop filter LF1.

2段目の次段変調器SDM102は、ループフィルタLF2及び量子化器QT2を有している。ループフィルタLF2は、例えば、アナログ加減算器AS21、アナログ積分器ユニットINTU2及びディジタル・アナログ変換回路DAC21を含む。このように、ループフィルタLF2は、アナログ回路で構成されるアナログ積分器ユニットINTU2を含む。 The second-stage next-stage modulator SDM102 has a loop filter LF2 and a quantizer QT2. The loop filter LF2 includes, for example, an analog adder / subtractor AS21, an analog integrator unit INTU2, and a digital-to-analog conversion circuit DAC21. As described above, the loop filter LF2 includes an analog integrator unit INTU2 composed of an analog circuit.

ループフィルタLF2において、ディジタル・アナログ変換回路DAC21は、量子化器QT2が出力したディジタル信号をアナログ信号に変換してアナログ加減算器AS21に出力する。アナログ加減算器AS21は、初段変調器SDM101における量子化誤差Qの抽出信号と、ディジタル・アナログ変換回路DAC21の出力信号との差分信号をアナログ積分器ユニットINTU2に出力する。 In the loop filter LF2, the digital-to-analog conversion circuit DAC21 converts the digital signal output by the quantizer QT2 into an analog signal and outputs it to the analog adder / subtractor AS21. Analog adder-subtracter AS21 outputs the extracted signal of the quantization error Q 1 in the first stage modulator SDM101, a difference signal between the output signal of the digital-to-analog converter DAC21 to analog integrator unit INTU2.

量子化器QT2は、ループフィルタLF2の出力信号を量子化する。量子化器QT2でも、量子化器QT1の場合と同様に量子化誤差Qが生じる。 The quantizer QT2 quantizes the output signal of the loop filter LF2. Even quantizer QT2, as in the case quantization error Q 2 quantizer QT1 occurs.

ノイズキャンセル回路CCN101は、ノイズキャンセルフィルタNCF1、ノイズキャンセルフィルタNCF2及びディジタル加減算器DAS31を有している。ノイズキャンセルフィルタNCF1は、量子化器QT1の出力信号DSOが入力されるディジタルフィルタであり、ノイズキャンセルフィルタNCF2は、量子化器QT2の出力信号DSOが入力されるディジタルフィルタである。 The noise canceling circuit CCN101 has a noise canceling filter NCF1, a noise canceling filter NCF2, and a digital adder / subtractor DAS31. The noise canceling filter NCF1 is a digital filter to which the output signal DSO 1 of the quantizer QT1 is input, and the noise canceling filter NCF2 is a digital filter to which the output signal DSO 2 of the quantizer QT2 is input.

ディジタルフィルタは、例えば、複数のタップ係数によって所望のフィルタ特性を実現するFIR(Finite Impulse Response)フィルタや、IIR(Infinite Impulse Response)フィルタ等である。ディジタル加減算器DAS31は、ノイズキャンセルフィルタNCF1の出力信号S11と、ノイズキャンセルフィルタNCF2の出力信号S12との差分(ここでは「S11−S12」)を算出し、算出した差分として、外部出力信号DOUTを出力する。 The digital filter is, for example, an FIR (Fiinite Impulse Response) filter that realizes a desired filter characteristic by a plurality of tap coefficients, an IIR (Infinite Impulse Response) filter, and the like. The digital adder / subtractor DAS31 calculates the difference between the output signal S11 of the noise canceling filter NCF1 and the output signal S12 of the noise canceling filter NCF2 (here, “S11-S12”), and uses the calculated difference as the external output signal D OUT. Is output.

ここで、図1に示すように、伝達関数H1A(f)を、「量子化誤差Qの印加点から初段変調器SDM101(量子化器QT1)の出力信号DSOまでの伝達関数」と定義する。図1の例では、伝達関数H1A(f)は、初段変調器SDM101の雑音伝達関数(Noise Transfer Function)NTFと一致する。また、伝達関数H2A(f)を、「量子化誤差Qの印加点から次段変調器SDM102(量子化器QT2)の出力信号DSOまでの伝達関数」と定義する。図1の例では、伝達関数H2A(f)は、次段変調器SDM102の信号伝達関数(Signal Transfer Function)STFと一致する。 Here, as shown in FIG. 1, the transfer function H 1A (f) is referred to as " the transfer function from the application point of the quantization error Q 1 to the output signal DSO 1 of the first-stage modulator SDM 101 (quantizer QT 1)". Define. In the example of FIG. 1, the transfer function H 1A (f) coincides with the noise transfer function NTF 1 of the first-stage modulator SDM101. Further, the transfer function H 2A (f), defined as "transfer function from the application point of the quantization error Q 1 to the output signal DSO 2 of the next stage modulator SDM102 (quantizer QT2)". In the example of FIG. 1, the transfer function H 2A (f) coincides with the signal transfer function (Signal Transfer Function STF 2 ) of the next-stage modulator SDM102.

変調器SDM101の出力信号DSOは、「VIN・L1A+Q・H1A」となる。ここで、L1Aは、例えば、初段変調器SDM101の信号伝達関数STFである。次段変調器SDM102の出力信号DSOは、「Q・H2A+Q・L2A」となる。ここで、L2Aは、次段変調器SDM102の雑音伝達関数NTFである。ノイズキャンセルフィルタNCF1の伝達関数H2D(f)は、予め、伝達関数H2A(f)に設定され、ノイズキャンセルフィルタNCF2の伝達関数H1D(f)は、予め伝達関数H1A(f)に設定される。 The output signal DSO 1 of the modulator SDM101 is "V IN L 1A + Q 1 H 1A ". Here, L 1A is, for example, the signal transfer function STF 1 of the first-stage modulator SDM 101. Output signal DSO 2 of the next stage modulator SDM102 is "Q 1 · H 2A + Q 2 · L 2A ". Here, L 2A is the noise transfer function NTF 2 of the next-stage modulator SDM102. The transfer function H 2D (f) of the noise canceling filter NCF1 is set in advance in the transfer function H 2A (f), and the transfer function H 1D (f) of the noise canceling filter NCF2 is previously set in the transfer function H 1A (f). Set.

したがって、ノイズキャンセルフィルタNCF1の出力信号S11は、「VIN・L1A・H2A+Q・H1A・H2A」となり、ノイズキャンセルフィルタNCF2の出力信号S12は、「Q・H2A・H1A+Q・L2A・H1A」となる。 Therefore, the output signal S11 of the noise canceling filter NCF1 becomes "VIN · L 1A · H 2A + Q 1 · H 1A · H 2A ", and the output signal S12 of the noise canceling filter NCF2 becomes "Q 1 · H 2A · H". the 1A + Q 2 · L 2A · H 1A ".

その結果、外部出力信号DOUTにおいて、外部入力信号VINは、「STF・H2A(f)」の次数分(すなわち、アナログ積分器ユニットINTU1及びINTU2のトータル積分次数分)だけ遅延して出力される。また、量子化誤差Qは、キャンセルされる。さらに、量子化誤差Qは、「NTF・H1A(f)」の次数分(トータル積分次数分)のノイズシェーピングによって低減される。 As a result, in the external output signal D OUT , the external input signal V IN is delayed by the order of "STF 1 · H 2A (f)" (that is, the total integral order of the analog integrator units INTU1 and INTU2). It is output. Further, the quantization error Q 1 is canceled. Further, the quantization error Q 2 is reduced by noise shaping for the order of "NTF 2 · H 1A (f)" (total integration order).

例えば、ミリ波レーダシステム等では、高周波成分の入力ノイズが生じる場合がある。MASH(Multi−stAge noise−SHaping)型ΣΔADCは、非MASH型(単一ループ型)シグマデルタADCと比べて、外部入力信号VIN中に高周波成分が含まれていても安定に動作できる。すなわち、一般的に、ΣΔADCを高分解能化するには、積分器の次数を増やす必要がある。例えば、図1のMASH型ΣΔADCで4次を実現する場合には、アナログ積分器ユニットINTU1及びINTU2のそれぞれを2次の積分器で構成すればよい。一方、非MASH型では、単一ループ内に4次の積分器が必要となり、その結果、外部入力信号VINに高周波成分が含まれるとループ動作が不安定になり易い。 For example, in a millimeter wave radar system or the like, input noise of a high frequency component may occur. The MASH (Multi-stAge noise-Shaping) type ΣΔADC can operate more stably even if a high frequency component is included in the external input signal VIN as compared with the non-MASH type (single loop type) sigma delta ADC. That is, in general, in order to increase the resolution of ΣΔADC, it is necessary to increase the order of the integrator. For example, in the case of realizing the fourth order with the MASH type ΣΔADC of FIG. 1, each of the analog integrator units INTU1 and INTU2 may be configured with a second order integrator. On the other hand, in the non-MASH type, a fourth-order integrator is required in a single loop, and as a result, the loop operation tends to become unstable when the external input signal VIN contains a high frequency component.

例えば、4次のMASH型ΣΔADCを用いた場合には、量子化誤差Qは、4次分のノイズシェーピングによって十分に無視できるレベルまで低減される。したがって、MASH型ΣΔADCでは、量子化誤差Qをキャンセルできる限り、高分解能化等が図れる。ただし、量子化誤差Qのキャンセルが不十分な場合には、残留する量子化誤差Qにより、分解能が低下してしまう。実際のアナログ積分器ユニットINTU1及びINTU2では、ある理想状態を基準として各種特性ばらつきが生じ得る。特性ばらつきの要因として、連続時間型の積分器の場合では、RC(抵抗・コンデンサ)素子の製造ばらつき、オペアンプの利得不足、帯域不足等が挙げられる。 For example, in the case of using the fourth-order MASH type ΣΔADC the quantization error Q 2 is is reduced to a level that can adequately ignored by fourth-order component of the noise shaping. Therefore, the MASH-type?? ADC, as far as possible cancel the quantization error Q 1, attained the high resolution and the like. However, if the cancellation of the quantization error Q 1 is insufficient, the resolution is lowered due to the remaining quantization error Q 1. In the actual analog integrator units INTU1 and INTU2, various characteristic variations can occur with reference to a certain ideal state. Factors of characteristic variation include manufacturing variation of RC (resistor / capacitor) elements, insufficient gain of operational amplifier, insufficient band, etc. in the case of continuous time type integrator.

これにより、図1の初段変調器SDM101の出力信号DSOにおける「H1A(f)・Q」は、実際には、「H1A_R(f)・Q」となる。伝達関数H1A_R(f)は、理想的な伝達関数H1A(f)に対する実際の伝達関数である。同様に、図1の次段変調器SDM102の出力信号DSOにおける「H2A(f)・Q」は、実際には、「H2A_R(f)・Q」となる。伝達関数H2A_R(f)は、理想的な伝達関数H2A(f)に対する実際の伝達関数である。一方、ノイズキャンセルフィルタNCF1,NCF2の伝達関数H2D(f)、H1D(f)は、予め設定された理想的な伝達関数H2A(f)、H1A(f)である。その結果、外部出力信号DOUTにおける量子化誤差Qのキャンセルが不十分となる場合がある。 As a result, "H 1A (f) · Q 1 " in the output signal DSO 1 of the first-stage modulator SDM 101 in FIG. 1 actually becomes “H 1A_R (f) · Q 1 ”. The transfer function H 1A_R (f) is the actual transfer function for the ideal transfer function H 1A (f). Similarly, the “H 2A (f) · Q 1 ” in the output signal DSO 2 of the next-stage modulator SDM 102 in FIG. 1 is actually “H 2A_R (f) · Q 1 ”. The transfer function H 2A_R (f) is the actual transfer function for the ideal transfer function H 2A (f). On the other hand, the transfer functions H 2D (f) and H 1D (f) of the noise canceling filters NCF1 and NCF2 are the ideal transfer functions H 2A (f) and H 1A (f) set in advance. As a result, the cancellation of the quantization error Q 1 in the external output signal D OUT becomes insufficient.

(比較例2)
次に、比較例2に係るADCを説明する。図4は、比較例2に係るADCを例示したブロック図である。図5は、比較例2に係るADCにおいて、初段変調器を例示したブロック図である。図4及び図5に示すように、比較例2に係るADC102は、初段調整器SDM1、次段調整器SDM2、ノイズキャンセル回路CCN102及びキャリブレーション回路を備える。つまり、前述の比較例1に係るADC101の構成に加えて、キャリブレーション回路を備える。キャリブレーション回路は、プローブ信号生成回路XGと、複数(ここでは2個)の適応フィルタAF1及びAF2を有している。適応フィルタAF1は、シフトレジスタSR1及び探索部TS1を含む。適応フィルタAF2は、シフトレジスタSR2及び探索部TS2を含む。
(Comparative Example 2)
Next, the ADC according to Comparative Example 2 will be described. FIG. 4 is a block diagram illustrating the ADC according to Comparative Example 2. FIG. 5 is a block diagram illustrating a first-stage modulator in the ADC according to Comparative Example 2. As shown in FIGS. 4 and 5, the ADC 102 according to Comparative Example 2 includes a first-stage regulator SDM1, a second-stage regulator SDM2, a noise canceling circuit CCN102, and a calibration circuit. That is, in addition to the configuration of the ADC 101 according to Comparative Example 1 described above, a calibration circuit is provided. The calibration circuit includes a probe signal generation circuit XG and a plurality of (here, two) adaptive filters AF1 and AF2. The adaptive filter AF1 includes a shift register SR1 and a search unit TS1. The adaptive filter AF2 includes a shift register SR2 and a search unit TS2.

初段変調器SDM1は、ループフィルタLF1、量子化器QT1、ディジタル・アナログ変換回路DAC12を有している。ループフィルタLF1は、例えば、アナログ加減算器AS11、アナログ積分器ユニットINTU1、DAC11を含む。本比較例の初段変調器SDM1は、図1の初段変調器SDM101と異なり、量子化器QT1の入力に挿入されるアナログ加減算器AS12と、その入力に結合されるディジタル・アナログ変換回路DAC13とを備える。 The first-stage modulator SDM1 includes a loop filter LF1, a quantizer QT1, and a digital-to-analog conversion circuit DAC12. The loop filter LF1 includes, for example, an analog adder / subtractor AS11, an analog integrator unit INTU1, and a DAC11. Unlike the first-stage modulator SDM101 of FIG. 1, the first-stage modulator SDM1 of this comparative example has an analog adder / subtractor AS12 inserted into the input of the quantizer QT1 and a digital-to-analog conversion circuit DAC13 coupled to the input. Be prepared.

一方、次段変調器SDM2の構成は、図1の次段変調器SDM102と同様であり、ループフィルタLF2、量子化器QT2を有している。ループフィルタLF2は、例えば、アナログ加減算器AS21、アナログ積分器ユニットINTU2、ディジタル・アナログ変換回路DAC21を含む。 On the other hand, the configuration of the next-stage modulator SDM2 is the same as that of the next-stage modulator SDM102 of FIG. 1, and includes a loop filter LF2 and a quantizer QT2. The loop filter LF2 includes, for example, an analog adder / subtractor AS21, an analog integrator unit INTU2, and a digital-to-analog conversion circuit DAC21.

プローブ信号生成回路XGは、プローブ信号XPRNを生成する。プローブ信号XPRNは、例えば、擬似ランダム信号であり、望ましくは、1ビット(2値)の擬似ランダム信号である。プローブ信号XPRNは、初段変調器SDM1に入力される。例えば、プローブ信号XPRNは、DAC13を介してアナログ信号に変換されたのち、量子化器QT1の入力信号にアナログ加減算器AS12を介して注入される。また、プローブ信号XPRNは、ディジタル信号として、適応フィルタAF1及びAF2にも入力される。 The probe signal generation circuit XG generates the probe signal X PRN . The probe signal X PRN is, for example, a pseudo-random signal, preferably a 1-bit (binary) pseudo-random signal. The probe signal X PRN is input to the first-stage modulator SDM1. For example, the probe signal X PRN is converted into an analog signal via the DAC 13, and then injected into the input signal of the quantizer QT1 via the analog adder / subtractor AS12. The probe signal X PRN is also input to the adaptive filters AF1 and AF2 as digital signals.

適応フィルタAF1は、プローブ信号XPRNに応じた初段変調器SDM1(量子化器QT1)の出力信号DSOを観測することで、初段変調器SDM1の実際の伝達関数を探索する。具体的には、シフトレジスタSR1は、注入されたプローブ信号XPRNに応じて、多数の係数探索用のプローブ信号z−k・XPRNを生成する。ここで、シフトレジスタSR1は、kを、0〜K(K>100)まで変化させる。これにより、探索部TS1は、シフトレジスタSR1によって生成された複数の係数探索用プローブ信号を用いて、探索対象となるタップ係数を探索する。具体的には、探索部TS1は、各係数を用いて、ノイズキャンセルフィルタNCF2の伝達関数H1D(f)が、アナログ特性の不完全性を含む初段変調器SDM1の雑音伝達関数NTFを示すH1A_R(f)と等しくなるような伝達関数係数を探索する。 The adaptive filter AF1 searches for the actual transfer function of the first-stage modulator SDM1 by observing the output signal DSO 1 of the first-stage modulator SDM1 (quantifier QT1) in response to the probe signal X PRN. Specifically, the shift register SR1 generates a large number of probe signals z− k · X PRN for coefficient search according to the injected probe signal X PRN. Here, the shift register SR1 changes k from 0 to K (K> 100). As a result, the search unit TS1 searches for the tap coefficient to be searched by using the plurality of coefficient search probe signals generated by the shift register SR1. Specifically, the search unit TS1 uses each coefficient to indicate the noise transfer function NTF 1 of the first-stage modulator SDM1 in which the transfer function H 1D (f) of the noise canceling filter NCF 2 includes imperfections in analog characteristics. Search for a transfer function coefficient that is equal to H 1A_R (f).

例えば、適応フィルタAF1は、プローブ信号XPRNに応じた初段変調器SDM1(量子化器QT1)の出力信号DSOと、適応フィルタAF1の出力信号との誤差を算出し、その算出結果となる誤差信号を生成する。適応フィルタAF1は、プローブ信号XPRNと当該誤差信号とに基づき、LMS(Least Mean Square)アルゴリズムを用いて適応フィルタAF1自身のフィルタ係数(タップ係数)を探索する。 For example, the adaptive filter AF1 calculates an error between the output signal DSO 1 of the first-stage modulator SDM1 (quantizer QT1) corresponding to the probe signal X PRN and the output signal of the adaptive filter AF1, and the error resulting from the calculation. Generate a signal. The adaptive filter AF1 searches for the filter coefficient (tap coefficient) of the adaptive filter AF1 itself by using the LMS (Least Mean Square) algorithm based on the probe signal X PRN and the error signal.

この際に、出力信号DSOは、プローブ信号XPRNの注入箇所と量子化誤差Qの印加点が実質的に等しいことから、前述した量子化誤差Qに対する実際の伝達関数H1A_R(f)を用いて、「H1A_R(f)・XPRN」の成分を含む。適応フィルタAF1の出力信号は、「H1D(f)・XPRN」である。出力信号DSOには、図1で述べたように、厳密には、量子化誤差Qの成分や、外部入力信号VINの成分も含まれている。ただし、量子化誤差Qや外部入力信号VINの成分は、適応フィルタAF1への入力信号という観点では無視することができる。適応フィルタAF1は、この出力信号DSOと適応フィルタAF1の出力信号との誤差を最小にするタップ係数を探索する。その結果、適応フィルタAF1の伝達関数H1D(f)は、伝達関数H1A_R(f)に収束する。 At this time, since the injection point of the probe signal X PRN and the application point of the quantization error Q 1 are substantially the same in the output signal DSO 1 , the actual transfer function H 1A_R (f) with respect to the above-mentioned quantization error Q 1 ) Is used to include the component of "H 1A_R (f) · X PRN". The output signal of the adaptive filter AF1 is "H 1D (f) · X PRN ". Strictly speaking, the output signal DSO 1 also includes a component of the quantization error Q 1 and a component of the external input signal VIN. However, components of the quantization error Q 1 and the external input signal V IN can be ignored in terms of the input signal to the adaptive filter AF1. The adaptive filter AF1 searches for a tap coefficient that minimizes the error between the output signal DSO 1 and the output signal of the adaptive filter AF1. As a result, the transfer function H 1D (f) of the adaptive filter AF1 converges to the transfer function H 1A_R (f).

同様に、適応フィルタAF2は、プローブ信号XPRNに応じた次段変調器SDM2(量子化器QT2)の出力信号DSOを観測することで、次段変調器SDM2の実際の伝達関数を探索する。具体的には、シフトレジスタSR2は、注入されたプローブ信号XPRNに応じて、多数の係数探索用のプローブ信号z−k・XPRNを生成する。ここで、シフトレジスタSR2は、kを、0〜K(K>100)まで変化させる。これにより、探索部TS2は、シフトレジスタSR2によって生成された複数の係数探索用プローブ信号を用いて、探索対象となるタップ係数を探索する。具体的には、探索部TS2は、各係数を用いて、ノイズキャンセルフィルタNCF1の伝達関数H2D(f)が、アナログ特性の不完全性を含む初段変調器SDM2の雑音伝達関数NTFを示すH2A_R(f)と等しくなるような伝達関数係数を探索する。 Similarly, adaptive filters AF2, by observing the output signals DSO 2 of the next stage modulator SDM2 corresponding to the probe signal X PRN (quantizer QT2), searches the actual transfer function of the next modulator SDM2 .. Specifically, the shift register SR2 generates a large number of probe signals z− k · X PRN for coefficient search according to the injected probe signal X PRN. Here, the shift register SR2 changes k from 0 to K (K> 100). As a result, the search unit TS2 searches for the tap coefficient to be searched by using the plurality of coefficient search probe signals generated by the shift register SR2. Specifically, the search unit TS2 uses each coefficient to indicate the noise transfer function NTF 2 of the first-stage modulator SDM2 in which the transfer function H 2D (f) of the noise canceling filter NCF 1 includes imperfections in analog characteristics. Search for a transfer function coefficient that is equal to H 2A_R (f).

例えば、適用フィルタAF2は、プローブ信号XPRNに応じた初段変調器SDM2(量子化器QT2)の出力信号DSOと、適応フィルタAF2の出力信号との誤差を算出し、その算出結果となる誤差信号を生成する。適応フィルタAF2は、プローブ信号XPRNと当該誤差信号とに基づき、LMS(Least Mean Square)アルゴリズムを用いて適応フィルタAF2自身のフィルタ係数(タップ係数)を探索する。 For example, the applied filter AF2 calculates an error between the output signal DSO 2 of the first-stage modulator SDM2 (quantizer QT2) corresponding to the probe signal X PRN and the output signal of the adaptive filter AF2, and the error resulting from the calculation. Generate a signal. The adaptive filter AF2 searches for the filter coefficient (tap coefficient) of the adaptive filter AF2 itself by using the LMS (Least Mean Square) algorithm based on the probe signal X PRN and the error signal.

この際に、出力信号DSOは、プローブ信号XPRNの注入箇所と量子化誤差Qの印加点が実質的に等しいことから、前述した量子化誤差Qに対する実際の伝達関数H2A_R(f)を用いて、「H2A_R(f)・XPRN」の成分を含む。適用フィルタAF2出力信号Sは、「H2D(f)・XPRN」である。出力信号DSOには、図1で述べたように、厳密には、量子化誤差Qの成分や、量子化誤差Qの成分も含まれている。ただし、量子化誤差Qや量子化誤差Qの成分は、適応フィルタAF2への入力信号という観点では無視することができる。適応フィルタAF2は、この出力信号DSOと適用フィルタAF2の出力信号との誤差を最小にするタップ係数を探索する。その結果、適応フィルタAF2の伝達関数H2D(f)は、伝達関数H2A_R(f)に収束する。 At this time, since the injection point of the probe signal X PRN and the application point of the quantization error Q 1 are substantially the same in the output signal DSO 2 , the actual transfer function H 2A_R (f) with respect to the above-mentioned quantization error Q 1 ) Is used to include the component of "H 2A_R (f) · X PRN". The applied filter AF2 output signal S is “H 2D (f) · X PRN ”. Strictly speaking, the output signal DSO 2 also includes a component of the quantization error Q 1 and a component of the quantization error Q 2. However, components of the quantization error Q 1 and the quantization error Q 2 is can be ignored in terms of the input signal to the adaptive filter AF2. The adaptive filter AF2 searches for a tap coefficient that minimizes the error between the output signal DSO 2 and the output signal of the applied filter AF2. As a result, the transfer function H 2D (f) of the adaptive filter AF2 converges to the transfer function H 2A_R (f).

ディジタル加減算器DAS31は、図1の場合と同様である。ノイズキャンセルフィルタNCF1及びNCF2の構成も、図1のノイズキャンセルフィルタNCF1及びNCF2と同様である。ただし、図1の場合と異なり、ノイズキャンセルフィルタNCF1は、適応フィルタAF2の探索結果に基づくタップ係数(すなわち伝達関数H2A_R(f))を備え、ノイズキャンセルフィルタNCF2は、適応フィルタAF1の探索結果に基づくタップ係数(すなわち伝達関数H1A_R(f))を備える。 The digital adder / subtractor DAS31 is the same as in the case of FIG. The configurations of the noise canceling filters NCF1 and NCF2 are also the same as those of the noise canceling filters NCF1 and NCF2 of FIG. However, unlike the case of FIG. 1, the noise canceling filter NCF1 has a tap coefficient (that is, the transfer function H 2A_R (f)) based on the search result of the adaptive filter AF2, and the noise canceling filter NCF2 has the search result of the adaptive filter AF1. It has a tap coefficient based on (that is, a transfer function H 1A_R (f)).

これにより、外部出力信号DOUTにおいて、量子化誤差Qをキャンセルすることが可能になる。また、プローブ信号XPRNも、量子化誤差Qと同じ経路で伝送されるため、外部出力信号DOUTにおいてキャンセルされる。その結果、外部出力信号DOUTには、図1で説明したように、外部入力信号VINの成分と、ノイズシェーピングされた量子化誤差Qの成分とが含まれることになる。なお、プローブ信号XPRNは、例えば、±0.1といった1ビット(2値)のディジタル信号に定められ、ディジタル・アナログ変換回路DAC13は、基準電圧をVrefとして、当該プローブ信号XPRNを、「±0.1×Vref(V)」等の電圧信号に変換する。また、プローブ信号XPRNの注入は、外部入力信号SIのA/D変換処理と並行して(すなわちバックグラウンドで)行うことも可能である。 Thus, the external output signal D OUT, it is possible to cancel the quantization error Q 1. Further, since the probe signal X PRN is also transmitted along the same route as the quantization error Q 1 , it is canceled at the external output signal D OUT. As a result, the external output signal D OUT, as described in FIG. 1, the component of the external input signal V IN, will include a noise-shaped component of the quantization error Q 2. The probe signal X PRN is defined as a 1-bit (binary value) digital signal such as ± 0.1, and the digital-to-analog conversion circuit DAC13 sets the probe signal X PRN as a reference voltage as V ref . Convert to a voltage signal such as "± 0.1 x V ref (V)". Further, the injection of the probe signal X PRN can be performed in parallel with the A / D conversion process of the external input signal SI (that is, in the background).

このように、比較例2において、注入した1ビットのランダムなプローブ信号XPRNをプローブとして、適応フィルタAF1は、ノイズキャンセルフィルタNCF2の伝達関数H1D(f)が、アナログ特性の不完全性を含む初段変調器SDM1の雑音伝達関数NTFを示すH1A_R(f)と等しくなるように伝達関数係数を探索する。また、適応フィルタAF2は、ノイズキャンセルフィルタNCF1の伝達関数H2D(f)が、同じくアナログ特性の不完全性を含む次段変調器SDM2の信号伝達関数STFを示すH2A_R(f)と等しくなるように伝達関数係数を探索する。具体的には、探索部ST1及びTS2において、フィルタH1D(f)とH2D(f)の伝達関数係数を探索する。 As described above, in Comparative Example 2, the injected 1-bit random probe signal X PRN is used as a probe, and in the adaptive filter AF1, the transfer function H 1D (f) of the noise canceling filter NCF 2 determines the imperfections of the analog characteristics. The transfer function coefficient is searched so as to be equal to H 1A_R (f) indicating the noise transfer function NTF 1 of the first-stage modulator SDM1 including the noise transfer function NTF 1. Further, in the adaptive filter AF2, the transfer function H 2D (f) of the noise canceling filter NCF1 is equal to H 2A_R (f) indicating the signal transfer function STF 2 of the next-stage modulator SDM2, which also includes imperfections in analog characteristics. Search for the transfer function coefficient so that Specifically, the search units ST1 and TS2 search for the transfer function coefficients of the filters H 1D (f) and H 2D (f).

初段変調器SDM1及び次段変調器SDM2内のアナログ積分器ユニットINTU1及びINTU2の特性変動に強く依存して、H1A_R(f)/H2A_R(f)は変動するが、この伝達関数探索技術によって、アナログ伝達関数の周波数特性にディジタルフィルタの周波数特性を良く合わせることが可能となる。その結果、アナログ積分器への特性要求緩和(不完全性の許容)が実質的に可能となり、消費電力の削減につながる。 H 1A_R (f) / H 2A_R (f) fluctuates strongly depending on the characteristic fluctuations of the analog integrator units INTU1 and INTU2 in the first-stage modulator SDM1 and the second-stage modulator SDM2. , It is possible to match the frequency characteristics of the digital filter well with the frequency characteristics of the analog transfer function. As a result, it is practically possible to relax the characteristic requirements for the analog integrator (tolerance of imperfections), which leads to a reduction in power consumption.

しかしながら、比較例2においては、アナログ積分器ユニットINTU1及びINTU2の不完全性(例えば、RC素子ばらつき、アンプ利得及び帯域不足)が大きくなると、キャリブレーションに必要な論理規模が増大する。具体的には、H1D(f)/H2D(f)を正確に表現するためのディジタルフィルタ係数規模が大幅に増加してしまう。 However, in Comparative Example 2, when the imperfections of the analog integrator units INTU1 and INTU2 (for example, RC element variation, amplifier gain and band shortage) become large, the logical scale required for calibration increases. Specifically, the scale of the digital filter coefficient for accurately expressing H 1D (f) / H 2D (f) is greatly increased.

つまり、図4中に示すように、探索対象となるフィルタ係数kが100個以上(k>100)必要となり、シフトレジスタSR1及びSR2で多数の各係数用プローブ信号Z−k・XPRNを生成し、それらすべてを探索処理する必要性が生じる。そのため、アナログ部の消費電力削減以上にディジタル部の消費電力が増加してしまう。それと共に、面積も大きく増加してしまう。また、MASH CT(Continuous−Time)ΔΣADCとして広帯域化(高速化)を実現しようとする際にも、ディジタル部の消費電力増加が支配的となり、高速性と低電力性の両立が困難となる。 That is, as shown in FIG. 4, 100 or more filter coefficients k (k> 100) to be searched are required, and a large number of probe signals Z− k · X PRN for each coefficient are generated by the shift registers SR1 and SR2. However, there is a need to search for all of them. Therefore, the power consumption of the digital unit increases more than the power consumption of the analog unit is reduced. At the same time, the area will increase significantly. Further, when trying to realize a wide band (high speed) as MASH CT (Continuous-Time) ΔΣ ADC, the increase in power consumption of the digital unit becomes dominant, and it becomes difficult to achieve both high speed and low power.

(実施形態1)
次に、実施形態1に係るADCを説明する。図6は、実施形態1に係るADCを例示したブロック図である。図6に示すように、本実施形態に係るADC1は、初段変調器SDM1、次段変調器SDM2、ノイズキャンセル回路CCN1、プローブ信号生成回路XG、複数(ここでは2個)の適応フィルタAF1及びAF2、調整フィルタCF1及びCF2を備える。
(Embodiment 1)
Next, the ADC according to the first embodiment will be described. FIG. 6 is a block diagram illustrating the ADC according to the first embodiment. As shown in FIG. 6, the ADC1 according to the present embodiment includes a first-stage modulator SDM1, a second-stage modulator SDM2, a noise canceling circuit CCN1, a probe signal generation circuit XG, and a plurality of (two in this case) adaptive filters AF1 and AF2. , The adjustment filters CF1 and CF2 are provided.

本実施形態のADC1は、比較例2のADC102に比べて、周波数特性調整用の調整フィルタCF1及びCF2をさらに備えている。ADC1は、MASH型ΣΔADCである。ADC1は、アナログ信号となる外部入力信号VINが入力され、ディジタル信号となる外部出力信号DOUTを出力する。例えば、ADC1は、半導体装置として、半導体基板に形成されてもよい。 Compared to the ADC 102 of Comparative Example 2, the ADC 1 of the present embodiment further includes adjustment filters CF1 and CF2 for adjusting frequency characteristics. ADC1 is a MASH type ΣΔADC. The ADC1 is input with an external input signal VIN which is an analog signal, and outputs an external output signal D OUT which is a digital signal. For example, ADC1 may be formed on a semiconductor substrate as a semiconductor device.

初段変調器SDM1は、比較例2の初段変調器SDM1と同様の構成である。初段変調器SDM1は、アナログ回路で構成されるアナログ積分器ユニットINTU1を有するループフィルタLF1と、ループフィルタLF1の出力信号を量子化する量子化器QT1とを含む。初段変調器SDM1は、アナログ信号となる外部入力信号が入力される。初段変調器SDM1の量子化器QT1において生じる量子化誤差Qは、ループフィルタLF1の出力及び量子化器QT1の入力から取り出される。 The first-stage modulator SDM1 has the same configuration as the first-stage modulator SDM1 of Comparative Example 2. The first-stage modulator SDM1 includes a loop filter LF1 having an analog integrator unit INTU1 composed of an analog circuit, and a quantizer QT1 for quantizing the output signal of the loop filter LF1. An external input signal to be an analog signal is input to the first-stage modulator SDM1. Quantization error Q 1 occurring in the quantizer QT1 of the first-stage modulator SDM1 is taken from the output and input of the quantizer QT1 loop filter LF1.

次段変調器SDM2は、比較例2の次段変調器SDM202と同様の構成である。次段変調器SDM2は、初段変調器SDM1の後段に接続されている。次段変調器SDM2は、複数のアナログ積分器ユニットを含むループフィルタLF2と量子化器QT2とを含む。次段変調器SDM2には、量子化誤差Qが入力される。 The next-stage modulator SDM2 has the same configuration as the next-stage modulator SDM202 of Comparative Example 2. The next-stage modulator SDM2 is connected to the subsequent stage of the first-stage modulator SDM1. The next stage modulator SDM2 includes a loop filter LF2 including a plurality of analog integrator units and a quantizer QT2. The next stage modulator SDM2, quantization error Q 1 is inputted.

調整フィルタCF1は、初段変調器SDM1における量子化器QT1の出力に接続されている。調整フィルタCF1には、量子化器QT1から出力された出力信号DSOが入力されている。調整フィルタCF1は、量子化器QT1の出力信号DSOの周波数特性を調整する。例えば、調整フィルタCF1は、低周波成分を通過させるローパスフィルタである。なお、調整フィルタCF1は、ローパスフィルタに限らず、他の周波数成分を調整してもよい。調整フィルタCF1は、ノイズキャンセルフィルタNCF1及び適応フィルタAF1の探索部TS1に接続されている。調整フィルタCF1は、調整した出力信号DSOFをノイズキャンセルフィルタNCF1及び適応フィルタAF1の探索部TS1に出力する。 The adjustment filter CF1 is connected to the output of the quantizer QT1 in the first-stage modulator SDM1. The output signal DSO 1 output from the quantizer QT1 is input to the adjustment filter CF1. The adjustment filter CF1 adjusts the frequency characteristics of the output signal DSO 1 of the quantizer QT1. For example, the adjustment filter CF1 is a low-pass filter that allows low-frequency components to pass through. The adjustment filter CF1 is not limited to the low-pass filter, and other frequency components may be adjusted. The adjustment filter CF1 is connected to the noise canceling filter NCF1 and the search unit TS1 of the adaptive filter AF1. The adjustment filter CF1 outputs the adjusted output signal DSOF 1 to the search unit TS1 of the noise canceling filter NCF1 and the adaptive filter AF1.

調整フィルタCF2は、次段変調器SDM2における量子化器QT2の出力に接続されている。調整フィルタCF2には、量子化器QT2から出力された出力信号DSOが入力されている。調整フィルタCF2は、量子化器QT2の出力信号DSOの周波数特性を調整する。例えば、調整フィルタCF2は、低周波成分を通過させるローパスフィルタである。なお、調整フィルタCF2は、ローパスフィルタに限らず、他の周波数成分を調整してもよい。調整フィルタCF2は、ノイズキャンセルフィルタNCF2及び適応フィルタAF2の探索部TS2に接続されている。調整フィルタCF2は、調整した出力信号DSOFをノイズキャンセルフィルタNCF2及び適応フィルタAF2の探索部TS2に出力する。 The adjustment filter CF2 is connected to the output of the quantizer QT2 in the next-stage modulator SDM2. The output signal DSO 2 output from the quantizer QT2 is input to the adjustment filter CF2. The adjustment filter CF2 adjusts the frequency characteristics of the output signal DSO 2 of the quantizer QT2. For example, the adjustment filter CF2 is a low-pass filter that allows low-frequency components to pass through. The adjustment filter CF2 is not limited to the low-pass filter, and other frequency components may be adjusted. The adjustment filter CF2 is connected to the search unit TS2 of the noise canceling filter NCF2 and the adaptive filter AF2. The adjustment filter CF2 outputs the adjusted output signal DSOF 2 to the search unit TS2 of the noise canceling filter NCF2 and the adaptive filter AF2.

プローブ信号生成回路XGは、プローブ信号XPRNを生成する。プローブ信号生成回路XGは、初段調整器SDM1に接続されている。プローブ信号生成回路XGは、生成したプローブ信号XPRNを初段変調器SDM1に注入する。例えば、図5に示すように、プローブ信号XPRNは、初段変調器SDM1のDAC13を介してアナログ信号に変換されたのち、量子化器QT1の入力信号にアナログ加減算器AS12を介して注入される。また、プローブ信号生成回路XGは、適応フィルタAF1及びAF2に接続されている。プローブ信号生成回路XGは、生成したプローブ信号XPRNを適応フィルタAF1及びAF2に注入する。プローブ信号XPRNは、例えば、比較例2と同様に、擬似ランダム信号であり、望ましくは、1ビット(2値)の擬似ランダム信号である。 The probe signal generation circuit XG generates the probe signal X PRN . The probe signal generation circuit XG is connected to the first stage regulator SDM1. The probe signal generation circuit XG injects the generated probe signal X PRN into the first-stage modulator SDM1. For example, as shown in FIG. 5, the probe signal X PRN is converted into an analog signal via the DAC 13 of the first-stage modulator SDM1 and then injected into the input signal of the quantizer QT1 via the analog adder / subtractor AS12. .. Further, the probe signal generation circuit XG is connected to the adaptive filters AF1 and AF2. The probe signal generation circuit XG injects the generated probe signal X PRN into the adaptive filters AF1 and AF2. The probe signal X PRN is, for example, a pseudo-random signal as in Comparative Example 2, preferably a 1-bit (binary) pseudo-random signal.

適応フィルタAF1は、調整フィルタCF1の出力に接続されている。適応フィルタAF1は、プローブ信号XPRNに応じた量子化器QT1の出力信号DSOを、調整フィルタCF1を介して出力信号DSOFを観測することで、初段変調器SDM1の伝達関数を探索する。適応フィルタAF1は、シフトレジスタSR1及び探索部TS1を有している。シフトレジスタSR1は、注入されたプローブ信号XPRNに応じて、多数の係数探索用のプローブ信号z−j・XPRNを生成する。これにより、探索部TS1は、シフトレジスタSR1によって生成された複数の係数探索用プローブ信号を用いて、探索対象となるタップ係数を探索する。具体的には、探索部TS1は、各係数を用いて、ノイズキャンセルフィルタNCF2の伝達関数H1D(f)が、アナログ特性の不完全性を含む初段変調器SDM1の雑音伝達関数NTFを示すH1A_R(f)と等しくなるような伝達関数係数を探索する。 The adaptive filter AF1 is connected to the output of the adjustment filter CF1. The adaptive filter AF1 searches for the transfer function of the first-stage modulator SDM1 by observing the output signal DSO 1 of the quantizer QT1 corresponding to the probe signal X PRN and the output signal DSOF 1 via the adjustment filter CF1. The adaptive filter AF1 has a shift register SR1 and a search unit TS1. The shift register SR1 generates a large number of probe signals z− j · X PRN for coefficient search according to the injected probe signal X PRN. As a result, the search unit TS1 searches for the tap coefficient to be searched by using the plurality of coefficient search probe signals generated by the shift register SR1. Specifically, the search unit TS1 uses each coefficient to indicate the noise transfer function NTF 1 of the first-stage modulator SDM1 in which the transfer function H 1D (f) of the noise canceling filter NCF 2 includes imperfections in analog characteristics. Search for a transfer function coefficient that is equal to H 1A_R (f).

適応フィルタAF2は、調整フィルタCF2の出力に接続されている。適応フィルタAF2は、プローブ信号XPRNに応じた量子化器QT2の出力信号DSOを、調整フィルタCF2を介して出力信号DSOFを観測することで、次段変調器SDM2の伝達関数を探索する。適応フィルタAF2は、シフトレジスタSR2及び探索部TS2を有している。シフトレジスタSR2は、注入されたプローブ信号XPRNに応じて、多数の係数探索用のプローブ信号z−j・XPRNを生成する。これにより、探索部TS2は、シフトレジスタSR2によって生成された複数の係数探索用プローブ信号を用いて、探索対象となるタップ係数を探索する。具体的には、探索部TS2は、各係数を用いて、ノイズキャンセルフィルタNCF1の伝達関数H2D(f)が、アナログ特性の不完全性を含む初段変調器SDM2の雑音伝達関数NTFを示すH2A_R(f)と等しくなるような伝達関数係数を探索する。 The adaptive filter AF2 is connected to the output of the adjustment filter CF2. The adaptive filter AF2 searches for the transfer function of the next-stage modulator SDM2 by observing the output signal DSO 2 of the quantizer QT2 according to the probe signal X PRN and the output signal DSOF 2 via the adjustment filter CF2. .. The adaptive filter AF2 has a shift register SR2 and a search unit TS2. The shift register SR2 generates a large number of probe signals z− j · X PRN for coefficient search according to the injected probe signal X PRN. As a result, the search unit TS2 searches for the tap coefficient to be searched by using the plurality of coefficient search probe signals generated by the shift register SR2. Specifically, the search unit TS2 uses each coefficient to indicate the noise transfer function NTF 1 of the first-stage modulator SDM2 in which the transfer function H 2D (f) of the noise canceling filter NCF 1 includes imperfections in analog characteristics. Search for a transfer function coefficient that is equal to H 2A_R (f).

ノイズキャンセル回路CCN1は、ADC1の量子化誤差をキャンセルする。ノイズキャンセル回路CCN1は、ノイズキャンセルフィルタNCF1及びNCF2、ディジタル加減算器DAS31を有する。例えば、ノイズキャンセル回路CCN1は、適応フィルタAF1の探索結果と適応フィルタAF2の探索結果とを用いて量子化器QT1で生じる量子化誤差Qをキャンセルする。 The noise canceling circuit CCN1 cancels the quantization error of the ADC1. The noise canceling circuit CCN1 includes noise canceling filters NCF1 and NCF2, and a digital adder / subtractor DAS31. For example, the noise cancellation circuit CCN1 cancels the quantization error Q 1 occurring in quantizer QT1 by using the search result of the adaptive filter AF2 and the search result of the adaptive filter AF1.

ノイズキャンセルフィルタNCF1は、量子化器QT1の出力信号DSOが調整フィルタCF1を介して入力されるディジタルフィルタである。ノイズキャンセルフィルタNCF1は、適応フィルタAF2の探索結果に基づくタップ係数を備えている。ノイズキャンセルフィルタNCF2は、量子化器QT2の出力信号DSOが調整フィルタCF2を介して入力されるディジタルフィルタである。ノイズキャンセルフィルタNCF2は、適応フィルタAF1の探索結果に基づくタップ係数を備えている。 The noise canceling filter NCF1 is a digital filter in which the output signal DSO 1 of the quantizer QT1 is input via the adjustment filter CF1. The noise canceling filter NCF1 has a tap coefficient based on the search result of the adaptive filter AF2. The noise canceling filter NCF2 is a digital filter in which the output signal DSO 2 of the quantizer QT2 is input via the adjustment filter CF2. The noise canceling filter NCF2 has a tap coefficient based on the search result of the adaptive filter AF1.

ディジタル加減算器DAS31は、ノイズキャンセルフィルタNCF1の出力信号S11とノイズキャンセルフィルタNCF2の出力信号S12との差分を算出する。ディジタル加減算器DAS31は、算出した差分を外部出力信号DOUTとして出力する。 The digital adder / subtractor DAS31 calculates the difference between the output signal S11 of the noise canceling filter NCF1 and the output signal S12 of the noise canceling filter NCF2. The digital adder / subtractor DAS31 outputs the calculated difference as an external output signal D OUT .

このように、本実施形態のADCは、比較例2のADC102の構成に対して、調整フィルタCF1及びQT2を初段調整器SDM1及び次段調整器SDM2の出力に加えている。 As described above, in the ADC of the present embodiment, the adjustment filters CF1 and QT2 are added to the outputs of the first-stage regulator SDM1 and the second-stage regulator SDM2 with respect to the configuration of the ADC 102 of Comparative Example 2.

例えば、初段調整器SDM1及び次段調整器SDM2において、アナログ積分器ユニットINTU1及びINTU2におけるRC素子のバラツキ、アンプ利得不足及び帯域不足等の不完全性が大きくなると、高周波数領域での特性が過剰増幅(ピーキング)してしまう場合がある。 For example, in the first-stage regulator SDM1 and the second-stage regulator SDM2, if the imperfections such as the variation of RC elements in the analog integrator units INTU1 and INTU2, the amplifier gain shortage, and the band shortage become large, the characteristics in the high frequency region become excessive. It may be amplified (peaking).

図7は、実施形態1に係るADCにおいて、調整フィルタCF1及びCF2が有る場合並びに無い場合の初段変調器SDM1の出力における量子化誤差Qの伝達特性を例示したグラフであり、横軸は、周波数を示し、縦軸は、伝達特性を示す。図8は、実施形態1に係るADCにおいて、調整フィルタCF1及びCF2が有る場合並びに無い場合の次段変調器SDM2の出力における量子化誤差Qの伝達特性を例示したグラフであり、横軸は、周波数を示し、縦軸は、伝達特性を示す。調整フィルタCF1及びCF2が無い場合は、比較例2のADC102に相当する。 Figure 7 is the ADC according to the first embodiment, a graph illustrating the transfer characteristics of the quantization error Q 1 at the output of the first-stage modulator SDM1 cases when well no adjustment filter CF1 and CF2 is present, the horizontal axis, The frequency is shown, and the vertical axis shows the transmission characteristics. Figure 8 is the ADC according to the first embodiment, a graph illustrating the transfer characteristics of the quantization error Q 1 at the output of the next stage modulator SDM2 cases when adjusting filter CF1 and CF2 is present as well as free, horizontal axis , The vertical axis shows the transmission characteristics. When there are no adjustment filters CF1 and CF2, it corresponds to ADC102 of Comparative Example 2.

図9は、実施形態1に係るADCにおいて、調整フィルタCF1及びCF2が有る場合並びに無い場合の伝達特性H1Dの係数列を例示したグラフであり、横軸は、係数の番号を示し、縦軸は、係数値を示す。図10は、実施形態1に係るADCにおいて、調整フィルタCF1及びCF2が有る場合並びに無い場合の伝達特性H2Dの係数列を例示したグラフであり、横軸は、係数の番号を示し、縦軸は、係数値を示す。調整フィルタCF1及びCF2が無い場合は、比較例2のADC102に相当する。 Figure 9 is the ADC according to the first embodiment, a graph illustrating the coefficient sequence of the transfer characteristic H 1D when the case and no adjustment filter CF1 and CF2 is present, the horizontal axis represents the number of coefficients, the vertical axis Indicates a coefficient value. FIG. 10 is a graph illustrating a coefficient sequence of the transmission characteristics H 2D with and without the adjustment filters CF1 and CF2 in the ADC according to the first embodiment, and the horizontal axis shows the coefficient numbers and the vertical axis shows the coefficient numbers. Indicates a coefficient value. When there are no adjustment filters CF1 and CF2, it corresponds to ADC102 of Comparative Example 2.

図7及び図8に示すように、調整フィルタCF1及びCF2が無い場合には、高周波数領域での特性が過剰増幅(ピーキング)している。例えば、周波数が200MHz以上において、H1D特性及びH2D特性が急激に増幅する。このような過剰増幅が発生する状態においては、図9及び図10に示すように、H1D(f)/H2D(f)を正確に表現するためのディジタルフィルタ係数が発振に近い振る舞いをする。これにより、深い次数まで無視できない大きさの係数値を持つようになる。そのため、ディジタルフィルタとして必要な係数の規模が大幅に増加してしまう。例えば、係数k>100となる。 As shown in FIGS. 7 and 8, in the absence of the adjustment filters CF1 and CF2, the characteristics in the high frequency region are over-amplified (peaking). For example, when the frequency is 200 MHz or more, the H 1D characteristic and the H 2D characteristic are rapidly amplified. In a state where such over-amplification occurs, as shown in FIGS. 9 and 10, the digital filter coefficient for accurately expressing H 1D (f) / H 2D (f) behaves like oscillation. .. As a result, the coefficient value has a magnitude that cannot be ignored up to a deep order. Therefore, the scale of the coefficient required for the digital filter is greatly increased. For example, the coefficient k> 100.

この結果、探索部TS1及びTS2やノイズキャンセルフィルタNCF1及び2の論理規模が増加してしまい、アナログ部以上にディジタル部の面積、消費電力が大きくなってしまう。 As a result, the logical scales of the search units TS1 and TS2 and the noise canceling filters NCF1 and 2 increase, and the area and power consumption of the digital unit become larger than those of the analog unit.

これに対して、図7及び図8に示すように、調整フィルタCF1及びCF2が有る場合には、例えば、調整フィルタCF1及びCF2の特性を、ローパスフィルタとすることで、伝達関数の周波数特性の変動、特に、高周波数成分の増大を抑制することができる。 On the other hand, as shown in FIGS. 7 and 8, when the adjustment filters CF1 and CF2 are present, for example, the characteristics of the adjustment filters CF1 and CF2 can be changed to a low-pass filter to change the frequency characteristics of the transfer function. Fluctuations, especially an increase in high frequency components, can be suppressed.

そして、図9及び図10に示すように、高周波数成分を抑制することにより、H1D(f)/H2D(f)を表現するために必要なディジタルフィルタ係数は大きい次数で0に近づく。このため、大きい次数のディジタルフィルタ係数を省略できる。よって、係数規模を著しく削減できる。例えば、係数k<30にすることができる。したがって、ディジタル部の面積の増加を抑制するとともに、消費電力を削減することができる。 Then, as shown in FIGS. 9 and 10, by suppressing the high frequency component, the digital filter coefficient required to express H 1D (f) / H 2D (f) approaches 0 in a large order. Therefore, the digital filter coefficient of a large order can be omitted. Therefore, the coefficient scale can be significantly reduced. For example, the coefficient k <30 can be set. Therefore, it is possible to suppress an increase in the area of the digital unit and reduce power consumption.

(実施形態2)
次に、実施形態2に係るADCを説明する。本実施形態のADCは、調整フィルタCF1及びCF2の出力側に、間引きブロックを設けている。図11は、実施形態2に係るADCを例示したブロック図である。
(Embodiment 2)
Next, the ADC according to the second embodiment will be described. The ADC of the present embodiment is provided with a thinning block on the output side of the adjustment filters CF1 and CF2. FIG. 11 is a block diagram illustrating the ADC according to the second embodiment.

図11に示すように、本実施形態のADC2は、初段変調器SDM1、次段変調器SDM2、ノイズキャンセル回路CCN1、プローブ信号生成回路XG、複数の適応フィルタAF1及びAF2、調整フィルタCF1及びCF2に加えて、複数の間引きブロックMB1を備えている。複数の間引きブロックMB1は、調整フィルタCF1及び調整フィルタCF2の各後段に接続されている。間引きブロックMB1は、調整フィルタCF1及びCF2によって周波数特性が調整された出力信号DSOF及びDSOFのデータレートを所定の割合に低減させる。所定の割合は、例えば、1/Mである。 As shown in FIG. 11, the ADC2 of the present embodiment includes the first-stage modulator SDM1, the second-stage modulator SDM2, the noise canceling circuit CCN1, the probe signal generation circuit XG, a plurality of adaptive filters AF1 and AF2, and the adjustment filters CF1 and CF2. In addition, it includes a plurality of thinning blocks MB1. The plurality of thinning blocks MB1 are connected to the subsequent stages of the adjustment filter CF1 and the adjustment filter CF2. The thinning block MB1 reduces the data rates of the output signals DSOF 1 and DSOF 2 whose frequency characteristics are adjusted by the adjustment filters CF1 and CF2 to a predetermined ratio. The predetermined ratio is, for example, 1 / M.

この際に、適応フィルタAF1及びAF2は、所定の割合に対応させて、伝達関数を探索する。具体的には、探索部TS1及びTS2が係数探索用のプローブ信号z−j・XPRNを1/Mで間引いたデータレートで受け取るように、シフトレジスタSR1及びSR2において生成された係数探索用のプローブ信号z−j・XPRNを、1/Mで間引く。 At this time, the adaptive filters AF1 and AF2 search for the transfer function in correspondence with a predetermined ratio. Specifically, for the coefficient search generated in the shift registers SR1 and SR2 so that the search units TS1 and TS2 receive the probe signals z−j · X PRN for the coefficient search at the data rate thinned out by 1 / M. The probe signal z −j · X PRN is thinned out at 1 / M.

このような構成とすることにより、例えば、初段変調器SDM1及び次段変調器SDM2、調整フィルタCF1及びCF2、並びに、シフトレジスタSR1及びSR2が40MHzで動作する場合に、M=4とすると、ノイズキャンセルフィルタNCF1及びNCF2並びに探索部TS1及びTS2は、10MHzで動作する。 With such a configuration, for example, when the first-stage modulator SDM1 and the second-stage modulator SDM2, the adjustment filters CF1 and CF2, and the shift registers SR1 and SR2 operate at 40 MHz, noise is assumed when M = 4. The cancel filters NCF1 and NCF2 and the search units TS1 and TS2 operate at 10 MHz.

本実施形態によれば、調整フィルタCF1及びCF2の出力、並びに、シフトレジスタSR1及びSR2の出力に対して、1/Mのデータの間引き処理を実施することで、ノイズキャンセルフィルタNCF1及びNCF2、並びに、探索部TS1及びTS2の動作レートを1/Mに低減することができる。これにより、ノイズキャンセルフィルタNCF1及びNCF2、並びに、探索部TS1及びTS2の占有する面積及び消費電力を低減することができる。なお、データの間引きによって生じる高周波成分の折り返しによる影響は、調整フィルタCF1及びCF2を、例えば、ローパスフィルタ等にすることで低減することができる。これ以外の構成、動作及び効果は、実施形態1の記載に含まれている。 According to the present embodiment, the noise canceling filters NCF1 and NCF2, and the noise canceling filters NCF1 and NCF2, and the noise canceling filters NCF1 and NCF2 by performing 1 / M data thinning processing on the outputs of the adjustment filters CF1 and CF2 and the outputs of the shift registers SR1 and SR2. , The operating rates of the search units TS1 and TS2 can be reduced to 1 / M. As a result, the area occupied by the noise canceling filters NCF1 and NCF2, and the search units TS1 and TS2 and the power consumption can be reduced. The effect of folding back high-frequency components caused by thinning out data can be reduced by using adjustment filters CF1 and CF2, for example, a low-pass filter or the like. Other configurations, operations and effects are included in the description of the first embodiment.

(実施形態3)
次に、実施形態3に係るADCを説明する。本実施形態のADCにおいて、調整フィルタは、ノイズキャンセルフィルタ用と、探索部用とに分かれている。図12は、実施形態3に係るADCを例示したブロック図である。
(Embodiment 3)
Next, the ADC according to the third embodiment will be described. In the ADC of the present embodiment, the adjustment filter is divided into a noise canceling filter and a search unit. FIG. 12 is a block diagram illustrating the ADC according to the third embodiment.

図12に示すように、本実施形態のADC3は、初段変調器SDM1、次段変調器SDM2、ノイズキャンセル回路CCN1、プローブ信号生成回路XG、複数の適応フィルタAF1及びAF2、複数の調整フィルタCF1、CF2、CF3及びCF4、並びに、複数の間引きブロックMB1、MB2、MB3及びMB4を備えている。初段変調器SDM1における量子化器QT1の出力側は、調整フィルタCF1及びCF3に接続されている。次段変調器SDM2における量子化器QT2の出力側は、調整フィルタCF2及びCF4に接続されている。 As shown in FIG. 12, the ADC3 of the present embodiment includes a first-stage modulator SDM1, a second-stage modulator SDM2, a noise canceling circuit CCN1, a probe signal generation circuit XG, a plurality of adaptive filters AF1 and AF2, and a plurality of adjustment filters CF1. It includes CF2, CF3 and CF4, and a plurality of thinning blocks MB1, MB2, MB3 and MB4. The output side of the quantizer QT1 in the first-stage modulator SDM1 is connected to the adjustment filters CF1 and CF3. The output side of the quantizer QT2 in the next-stage modulator SDM2 is connected to the adjustment filters CF2 and CF4.

調整フィルタCF1は、初段変調器SDM1における量子化器QT1の出力に接続されている。調整フィルタCF1には、量子化器QT1から出力された出力信号DSOが入力されている。調整フィルタCF1は、量子化器QT1の出力信号DSOの周波数特性を調整する。調整フィルタCF1は、間引きブロックMB1に接続されている。調整フィルタCF1は、調整した出力信号を間引きブロックMB1に出力する。 The adjustment filter CF1 is connected to the output of the quantizer QT1 in the first-stage modulator SDM1. The output signal DSO 1 output from the quantizer QT1 is input to the adjustment filter CF1. The adjustment filter CF1 adjusts the frequency characteristics of the output signal DSO 1 of the quantizer QT1. The adjustment filter CF1 is connected to the thinning block MB1. The adjustment filter CF1 outputs the adjusted output signal to the thinning block MB1.

間引きブロックMB1は、調整フィルタCF1の後段に接続されている。間引きブロックMB1は、調整フィルタCF1によって周波数特性が調整された出力信号のデータレートを所定の割合に低減させる。所定の割合は、例えば、1/Nである。間引きブロックMB1は、間引いた出力信号を適応フィルタAF1の探索部TS1に出力する。 The thinning block MB1 is connected to the subsequent stage of the adjustment filter CF1. The thinning block MB1 reduces the data rate of the output signal whose frequency characteristics have been adjusted by the adjustment filter CF1 to a predetermined ratio. The predetermined percentage, for example, a 1 / N 1. The thinned-out block MB1 outputs the thinned-out output signal to the search unit TS1 of the adaptive filter AF1.

この際に、適応フィルタAF1は、所定の割合(1/N)に対応させて、伝達関数を探索する。具体的には、探索部TS1が係数探索用のプローブ信号z−j・XPRNを1/Nで間引いたデータレートで受け取るために、シフトレジスタSR1において生成されたプローブ信号z−j・XPRNを、1/Nで間引く。 At this time, the adaptive filter AF1 searches for the transfer function in correspondence with a predetermined ratio (1 / N 1). More specifically, in order to receive at a data rate search unit TS1 is thinned out probe signal z -j · X PRN for searching coefficient 1 / N 1, a probe signal generated in the shift register SR1 z -j · X the PRN, thinned out in the 1 / N 1.

調整フィルタCF2は、次段変調器SDM2における量子化器QT2の出力に接続されている。調整フィルタCF2には、量子化器QT2から出力された出力信号DSOが入力されている。調整フィルタCF2は、量子化器QT2の出力信号DSOの周波数特性を調整する。調整フィルタCF2は、間引きブロックMB2に接続されている。調整フィルタCF2は、調整した出力信号を間引きブロックMB2に出力する。 The adjustment filter CF2 is connected to the output of the quantizer QT2 in the next-stage modulator SDM2. The output signal DSO 2 output from the quantizer QT2 is input to the adjustment filter CF2. The adjustment filter CF2 adjusts the frequency characteristics of the output signal DSO 2 of the quantizer QT2. The adjustment filter CF2 is connected to the thinning block MB2. The adjustment filter CF2 outputs the adjusted output signal to the thinning block MB2.

間引きブロックMB2は、調整フィルタCF2の後段に接続されている。間引きブロックMB2は、調整フィルタCF2によって周波数特性が調整された出力信号のデータレートを所定の割合に低減させる。所定の割合は、例えば、1/Nである。間引きブロックMB2は、間引いた出力信号を適応フィルタAF2の探索部TS2に出力する。 The thinning block MB2 is connected to the subsequent stage of the adjustment filter CF2. The thinning block MB2 reduces the data rate of the output signal whose frequency characteristics have been adjusted by the adjustment filter CF2 to a predetermined ratio. The predetermined ratio is, for example, 1 / N 2 . The thinned-out block MB2 outputs the thinned-out output signal to the search unit TS2 of the adaptive filter AF2.

この際に、適応フィルタAF2は、所定の割合(1/N)に対応させて、伝達関数を探索する。具体的には、探索部TS2が係数探索用のプローブ信号z−j・XPRNを1/Nで間引いたデータレートで受け取るために、シフトレジスタSR2において生成された係数探索用のプローブ信号z−j・XPRNを、1/Nで間引く。 At this time, the adaptive filter AF2 searches for the transfer function in correspondence with a predetermined ratio (1 / N 2). Specifically, the probe signal z for coefficient search generated in the shift register SR2 is generated so that the search unit TS2 receives the probe signal z −j · X PRN for coefficient search at the data rate thinned out by 1 / N 2. -J · X PRN is thinned out by 1 / N 2.

調整フィルタCF3は、初段変調器SDM1における量子化器QT1の出力に接続されている。調整フィルタCF3には、量子化器QT1から出力された出力信号DSOが入力されている。調整フィルタCF3は、量子化器QT1の出力信号DSOの周波数特性を調整する。調整フィルタCF3は、間引きブロックMB3に接続されている。調整フィルタCF3は、調整した出力信号を間引きブロックMB3に出力する。 The adjustment filter CF3 is connected to the output of the quantizer QT1 in the first-stage modulator SDM1. The output signal DSO 1 output from the quantizer QT1 is input to the adjustment filter CF3. The adjustment filter CF3 adjusts the frequency characteristics of the output signal DSO 1 of the quantizer QT1. The adjustment filter CF3 is connected to the thinning block MB3. The adjustment filter CF3 outputs the adjusted output signal to the thinning block MB3.

間引きブロックMB3は、調整フィルタCF3の後段に接続されている。間引きブロックMB3は、調整フィルタCF3によって周波数特性が調整された出力信号のデータレートを所定の割合に低減させる。所定の割合は、例えば、1/Nである。間引きブロックMB3は、間引いた出力信号をノイズキャンセルフィルタNCF1に出力する。 The thinning block MB3 is connected to the subsequent stage of the adjustment filter CF3. The thinning block MB3 reduces the data rate of the output signal whose frequency characteristics have been adjusted by the adjustment filter CF3 to a predetermined ratio. The predetermined percentage, for example, a 1 / N 3. The thinning block MB3 outputs the thinned output signal to the noise canceling filter NCF1.

調整フィルタCF4は、次段変調器SDM2における量子化器QT2の出力に接続されている。調整フィルタCF4には、量子化器QT2から出力された出力信号DSOが入力されている。調整フィルタCF4は、量子化器QT2の出力信号DSOの周波数特性を調整する。調整フィルタCF4は、間引きブロックMB4に接続されている。調整フィルタCF4は、調整した出力信号を間引きブロックMB4に出力する。 The adjustment filter CF4 is connected to the output of the quantizer QT2 in the next-stage modulator SDM2. The output signal DSO 2 output from the quantizer QT2 is input to the adjustment filter CF4. The adjustment filter CF4 adjusts the frequency characteristics of the output signal DSO 2 of the quantizer QT2. The adjustment filter CF4 is connected to the thinning block MB4. The adjustment filter CF4 outputs the adjusted output signal to the thinning block MB4.

間引きブロックMB4は、調整フィルタCF4の後段に接続されている。間引きブロックMB4は、調整フィルタCF4によって周波数特性が調整された出力信号のデータレートを所定の割合に低減させる。所定の割合は、例えば、1/Nである。間引きブロックMB4は、間引いた出力信号をノイズキャンセルフィルタNCF2に出力する。 The thinning block MB4 is connected to the subsequent stage of the adjustment filter CF4. The thinning block MB4 reduces the data rate of the output signal whose frequency characteristics have been adjusted by the adjustment filter CF4 to a predetermined ratio. The predetermined percentage, for example, a 1 / N 4. The thinning block MB4 outputs the thinned output signal to the noise canceling filter NCF2.

適応フィルタ1は、変換部HK1を有している。変換部HK1は、調整フィルタCF1及び調整フィルタCF3が調整する周波数特性に基づいて、タップ係数を変換する。変換部HK1は、変換したタップ係数をノイズキャンセルフィルタNCF2に出力する。 The adaptive filter 1 has a conversion unit HK1. The conversion unit HK1 converts the tap coefficient based on the frequency characteristics adjusted by the adjustment filter CF1 and the adjustment filter CF3. The conversion unit HK1 outputs the converted tap coefficient to the noise canceling filter NCF2.

適応フィルタ2は、変換部HK2を有している。変換部HK2は、調整フィルタCF2及び調整フィルタCF4が調整する周波数特性に基づいて、タップ係数を変換する。変換部HK2は、変換したタップ係数をノイズキャンセルフィルタNCF1に出力する。 The adaptive filter 2 has a conversion unit HK2. The conversion unit HK2 converts the tap coefficient based on the frequency characteristics adjusted by the adjustment filter CF2 and the adjustment filter CF4. The conversion unit HK2 outputs the converted tap coefficient to the noise canceling filter NCF1.

ノイズキャンセルフィルタNCF1は、量子化器QT1の出力信号が調整フィルタCF3及び間引きブロックMB3を介して入力されるディジタルフィルタである。ノイズキャンセルフィルタNCF1は、適応フィルタAF2の探索結果に基づくタップ係数を備えている。ノイズキャンセルフィルタNCF1は、所定の割合(1/N)に対応させて、フィルタ処理を行う。 The noise canceling filter NCF1 is a digital filter in which the output signal of the quantizer QT1 is input via the adjustment filter CF3 and the thinning block MB3. The noise canceling filter NCF1 has a tap coefficient based on the search result of the adaptive filter AF2. The noise canceling filter NCF1 performs filter processing in correspondence with a predetermined ratio (1 / N 3).

ノイズキャンセルフィルタNCF2は、量子化器QT2の出力信号が調整フィルタCF4及び間引きブロックMB4を介して入力されるディジタルフィルタである。ノイズキャンセルフィルタNCF2は、適応フィルタAF1の探索結果に基づくタップ係数を備えている。ノイズキャンセルフィルタNCF2は、所定の割合(1/N)に対応させて、フィルタ処理を行う。 The noise canceling filter NCF2 is a digital filter in which the output signal of the quantizer QT2 is input via the adjustment filter CF4 and the thinning block MB4. The noise canceling filter NCF2 has a tap coefficient based on the search result of the adaptive filter AF1. The noise canceling filter NCF2 performs filter processing in correspondence with a predetermined ratio (1 / N 4).

ディジタル加減算器DAS31は、ノイズキャンセルフィルタNCF1の出力信号S11とノイズキャンセルフィルタNCF2の出力信号S12との差分を算出する。ディジタル加減算器DAS31は、算出した差分を外部出力信号DOUTとして出力する。 The digital adder / subtractor DAS31 calculates the difference between the output signal S11 of the noise canceling filter NCF1 and the output signal S12 of the noise canceling filter NCF2. The digital adder / subtractor DAS31 outputs the calculated difference as an external output signal D OUT .

前述の実施形態2のADC2において、調整フィルタCF1及びCF2は、多くの場合に、ノイズキャンセルフィルタNCF1及びNCF2の低速動作化及び外部出力信号DOUTにおける所望の変換精度(ノイズ特性)が得られるように、できる限り急峻な高次のフィルタであることが望ましい。 In the ADC 2 of the second embodiment described above, in many cases, the adjustment filters CF1 and CF2 can be operated at low speeds of the noise canceling filters NCF1 and NCF2 and obtain desired conversion accuracy (noise characteristics) in the external output signal D OUT. In addition, it is desirable to use a high-order filter that is as steep as possible.

しかしながら、急峻な高次のフィルタを用いた場合に、適応フィルタAF1及びAF2の探索部TS1及びTS2においては、探索に必要な高周波数成分を除去し過ぎてしまい、むしろ探索精度を劣化させてしまう可能性がある。つまり、ノイズキャンセルフィルタNCF1及びNCF2と探索部TS1及びTS2とで、前置フィルタとなる調整フィルタCF1及びCF2に要求する特性が異なる場合がある。 However, when a steep high-order filter is used, the search units TS1 and TS2 of the adaptive filters AF1 and AF2 remove too much high-frequency components necessary for the search, which rather deteriorates the search accuracy. there is a possibility. That is, the noise canceling filters NCF1 and NCF2 and the search units TS1 and TS2 may have different characteristics required for the adjustment filters CF1 and CF2 which are the pre-filters.

本実施形態のADC3は、調整フィルタを、ノイズキャンセルフィルタNCF1及びNCF2用と、探索部TS1及びTS2用とで分けている。このような構成とすることにより、ノイズキャンセルフィルタNCF1及びNCF2、並びに、探索部TS1及びTS2に対して、個別のレート(N、N、N、N)で間引きを実施することができる。よって、各間引きブロックMB1〜MB4を任意の速度で動作させることができる。 In ADC3 of the present embodiment, the adjustment filter is divided into a noise canceling filter NCF1 and NCF2 and a search unit TS1 and TS2. With such a configuration, the noise canceling filters NCF1 and NCF2, and the search units TS1 and TS2 can be thinned out at individual rates (N 1 , N 2 , N 3 , N 3). can. Therefore, each thinning block MB1 to MB4 can be operated at an arbitrary speed.

なお、調整フィルタCF1〜CF4を分離したことで生じるノイズキャンセルフィルタNCF1及びCF2と、探索部TS1及びTS2の伝達関数の差異を補完するために、係数を変換する変換部HK1及びHK2を追加する。このように、実施形態3のADC3の構成とすることにより、伝達関数の探索精度を確保しつつ、ノイズキャンセルフィルタNCF1及びNCF2の実装コスト(面積、消費電流)を低減することができる。 In addition, in order to compensate for the difference between the noise canceling filters NCF1 and CF2 generated by separating the adjustment filters CF1 and CF4 and the transfer functions of the search units TS1 and TS2, the conversion units HK1 and HK2 that convert the coefficients are added. As described above, by configuring the ADC3 of the third embodiment, it is possible to reduce the mounting cost (area, current consumption) of the noise canceling filters NCF1 and NCF2 while ensuring the search accuracy of the transfer function.

(実施形態4)
次に、実施形態4に係るADCを用いたシステムを説明する。上述した実施形態1〜3のADCは、例えば、ミリ波レーダシステムに適用することができる。なお、実施形態1〜3のADCの適用例は、ミリ波レーダシステムに限らない。図13は、実施形態に係るADCを用いたシステムの主要部を例示したブロック図である。
(Embodiment 4)
Next, a system using the ADC according to the fourth embodiment will be described. The ADCs of Embodiments 1 to 3 described above can be applied to, for example, a millimeter wave radar system. The application examples of the ADCs of the first to third embodiments are not limited to the millimeter wave radar system. FIG. 13 is a block diagram illustrating a main part of the system using the ADC according to the embodiment.

図13に示すように、本実施形態のミリ波レーダシステムは、ベースバンドユニットBBUと、高周波ユニットRFUと、ローパスフィルタLPFと、送信アンテナANTtと、n個(nは1以上の整数)の受信アンテナANTr[1]〜ANTr[n]とを備える。高周波ユニットRFUは、高周波帯域での各種信号処理を行い、送信回路として、変調器MOD、発振器OSCおよびパワーアンプPAを備え、受信回路として、n個のミキサMIX[1]〜MIX[n]およびn個のアンプIA[1]〜IA[n]を備える。 As shown in FIG. 13, the millimeter-wave radar system of the present embodiment receives the baseband unit BBU, the high-frequency unit RFU, the low-pass filter LPF, the transmitting antenna ANTt, and n (n is an integer of 1 or more). The antennas ANTr [1] to ANTr [n] are provided. The high-frequency unit RFU performs various signal processing in the high-frequency band, includes a modulator MOD, an oscillator OSC, and a power amplifier PA as transmission circuits, and n mixers MIX [1] to MIX [n] and as reception circuits. It includes n amplifiers IA [1] to IA [n].

ベースバンドユニットBBUは、例えば、マイクロコントローラ等の1個の半導体チップで構成され、ベースバンドでの各種信号処理を行う。ベースバンドユニットBBUは、n個のアナログ・ディジタル変換器ADC[1]〜ADC[n]と、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Ramdom Access Memory)と、ディジタル・アナログ変換器DACUと、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリNVMとを備える。 The baseband unit BBU is composed of, for example, one semiconductor chip such as a microcontroller, and performs various signal processing in the baseband. The baseband unit BBU includes n analog-to-digital converters ADC [1] to ADC [n], a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a digital-analog converter DACU, and a flash. It is provided with a non-volatile memory NVM such as a memory.

変調器MODおよび発振器OSCは、ベースバンドユニットBBUからの制御に基づき、周波数変調された送信波(FM−CW方式の送信波)や、または、周波数が異なる2個の送信波(2周波CW方式の送信波)等を生成する。当該送信波は、例えば、60GHz帯や76GHz帯といった周波数を備え、パワーアンプPAを介して送信アンテナANTtから送信される。 The modulator MOD and oscillator OSC are a frequency-modulated transmission wave (FM-CW system transmission wave) or two transmission waves with different frequencies (two-frequency CW system) based on control from the baseband unit BBU. (Transmission wave) etc. are generated. The transmitted wave has a frequency such as a 60 GHz band or a 76 GHz band, and is transmitted from the transmitting antenna ANTt via the power amplifier PA.

一方、送信アンテナANTtから送信された送信波は、対象物で反射されたのち、n個の受信アンテナANTr[1]〜ANTr[n]で受信される。n個のミキサMIX[1]〜MIX[n]は、それぞれ、受信アンテナANTr[1]〜ANTr[n]で受信された受信波(反射波)を、発振器OSCからの送信波を用いてダウンコンバートすることでn個のビート信号を出力する。このn個のビート信号は、ローパスフィルタ(アンチエイリアシングフィルタ)LPFを介してベースバンドユニットBBUのn個のアナログ・ディジタル変換器ADC[1]〜ADC[n]にそれぞれ入力される。 On the other hand, the transmitted wave transmitted from the transmitting antenna ANTt is reflected by the object and then received by the n receiving antennas ANTr [1] to ANTr [n]. The n mixers MIX [1] to MIX [n] bring down the received waves (reflected waves) received by the receiving antennas ANTr [1] to ANTr [n], respectively, by using the transmitted wave from the oscillator OSC. By converting, n beat signals are output. The n beat signals are input to the n analog-to-digital converters ADC [1] to ADC [n] of the baseband unit BBU via a low-pass filter (anti-aliasing filter) LPF, respectively.

n個のアナログ・ディジタル変換器ADC[1]〜ADC[n]には、実施形態1〜3のADCを用いることができる。実施形態1〜3のADCは、MASH型及びΣΔ型の構成を備え、ローパスフィルタLPFからの複数のビート信号をそれぞれディジタル信号に変換する。ベースバンドユニットBBUは、アナログ・ディジタル変換器ADC[1]〜ADC[n]からのディジタル信号をCPU等を用いて処理することで、対象物との距離や相対速度等を検出する。 As the n analog-to-digital converters ADC [1] to ADC [n], the ADCs of the first to third embodiments can be used. The ADCs of the first to third embodiments have a MASH type and a ΣΔ type configuration, and convert a plurality of beat signals from the low-pass filter LPF into digital signals, respectively. The baseband unit BBU detects the distance to the object, the relative velocity, and the like by processing the digital signals from the analog-digital converters ADC [1] to ADC [n] using a CPU or the like.

このようなミリ波レーダシステムは、自動車や医療装置等を代表に、様々な分野で用いられる。また、レーダとしての性能を向上させるため、n個のアナログ・ディジタル変換器ADC[1]〜ADC[n]は、高分解能(つまり、広ダイナミックレンジ)かつ広信号帯域であることが求められる。実施形態1〜3のADCは、このような要求を満たすことができる。 Such millimeter-wave radar systems are used in various fields, such as automobiles and medical devices. Further, in order to improve the performance as a radar, the n analog-to-digital converters ADC [1] to ADC [n] are required to have high resolution (that is, a wide dynamic range) and a wide signal band. The ADCs of embodiments 1 to 3 can meet such requirements.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。また、実施形態1〜4の各構成を組み合わせたものも、技術的思想の範囲である。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described above based on the embodiment, the present invention is not limited to the embodiment and can be variously modified without departing from the gist thereof. Needless to say. Further, a combination of the configurations of the first to fourth embodiments is also within the scope of the technical idea.

1、2、3 ADC
101、102 ADC
AF1、AF2 適応フィルタ
AS11、AS12、AS21 アナログ加減算器
CF1、CF2、CF3、CF4 調整フィルタ
CCN101、CCN102、CCN1 ノイズキャンセル回路
DAC11、DAC12、DAC13、DAC21 ディジタル・アナログ変換回路
DAS31 ディジタル加減算器
HK1、HK2 変換部
INTU1、INTU2 アナログ積分器ユニット
LF1、LF2 ループフィルタ
MB1、MB2、MB3、MB4 間引きブロック
NCF1、NCF2 ノイズキャンセルフィルタ
QT1、QT2 量子化器
SDM101、SDM1 初段変調器
SDM102、SDM2 次段変調器
SR1、SR2 シフトレジスタ
TS1、TS2 探索部
XG プローブ信号生成回路
1, 2, 3 ADC
101, 102 ADC
AF1, AF2 Adaptive filter AS11, AS12, AS21 Analog adder / subtractor CF1, CF2, CF3, CF4 Adjustment filter CCN101, CCN102, CCN1 Noise canceling circuit DAC11, DAC12, DAC13, DAC21 Digital-to-analog conversion circuit DAS31 Digital adder / subtractor HK1, HK2 conversion Part INTU1, INTU2 Analog integrator unit LF1, LF2 Loop filter MB1, MB2, MB3, MB4 Thinning block NCF1, NCF2 Noise canceling filter QT1, QT2 Quantizer SDM101, SDM1 First stage modulator SDM102, SDM Second stage modulator SR1, SR2 Shift register TS1, TS2 Search unit XG probe signal generation circuit

Claims (20)

アナログ回路で構成される第1アナログ積分器を有する第1ループフィルタと、前記第1ループフィルタの出力信号を量子化する第1量子化器とを含み、アナログ信号となる外部入力信号が入力される第1変調器と、
前記第1変調器の後段に接続され、第2量子化器を含む第2変調器と、
前記第1変調器にプローブ信号を注入するプローブ信号生成回路と、
前記第1量子化器の出力信号の周波数特性を調整する第1調整フィルタと、
前記第2量子化器の出力信号の周波数特性を調整する第2調整フィルタと、
前記プローブ信号に応じた前記第1量子化器の出力信号を、前記第1調整フィルタを介して観測することで前記第1変調器の伝達関数を探索する第1適応フィルタと、
前記プローブ信号に応じた前記第2量子化器の出力信号を、前記第2調整フィルタを介して観測することで前記第2変調器の伝達関数を探索する第2適応フィルタと、
前記第1適応フィルタの探索結果と前記第2適応フィルタの探索結果とを用いて前記第1量子化器で生じる量子化誤差をキャンセルするノイズキャンセル回路と、
を備えた半導体装置。
An external input signal to be an analog signal is input, including a first loop filter having a first analog integrator composed of an analog circuit and a first quantizer for quantizing the output signal of the first loop filter. 1st modulator and
A second modulator connected to the subsequent stage of the first modulator and including a second quantizer, and
A probe signal generation circuit that injects a probe signal into the first modulator,
The first adjustment filter that adjusts the frequency characteristics of the output signal of the first quantizer, and
A second adjustment filter that adjusts the frequency characteristics of the output signal of the second quantizer, and
A first adaptive filter that searches for the transfer function of the first modulator by observing the output signal of the first quantizer corresponding to the probe signal through the first adjustment filter.
A second adaptive filter that searches for the transfer function of the second modulator by observing the output signal of the second quantizer in response to the probe signal through the second adjustment filter.
A noise canceling circuit that cancels the quantization error that occurs in the first quantizer by using the search result of the first adaptive filter and the search result of the second adaptive filter.
Semiconductor device equipped with.
前記第1調整フィルタ及び前記第2調整フィルタは、低周波成分を通過させるローパスフィルタである、
請求項1に記載の半導体装置。
The first adjustment filter and the second adjustment filter are low-pass filters that allow low-frequency components to pass through.
The semiconductor device according to claim 1.
前記ノイズキャンセル回路は、
前記第1量子化器の出力信号が前記第1調整フィルタを介して入力されるディジタルフィルタであり、前記第2適応フィルタの探索結果に基づくタップ係数を備える第1ノイズキャンセルフィルタと、
前記第2量子化器の出力信号が前記第2調整フィルタを介して入力されるディジタルフィルタであり、前記第1適応フィルタの探索結果に基づくタップ係数を備える第2ノイズキャンセルフィルタと、
前記第1ノイズキャンセルフィルタの出力信号と前記第2ノイズキャンセルフィルタの出力信号との差分を算出する第1ディジタル加減算器と、
を有する、
請求項1に記載の半導体装置。
The noise canceling circuit
A digital filter in which the output signal of the first quantizer is input via the first adjustment filter, and a first noise canceling filter having a tap coefficient based on the search result of the second adaptive filter.
A digital filter in which the output signal of the second quantizer is input via the second adjustment filter, and a second noise canceling filter having a tap coefficient based on the search result of the first adaptive filter.
A first digital adder / subtractor that calculates the difference between the output signal of the first noise canceling filter and the output signal of the second noise canceling filter.
Have,
The semiconductor device according to claim 1.
前記第1適応フィルタは、
前記プローブ信号に応じて、複数の係数探索用プローブ信号を生成する第1シフトレジスタと、
前記第1シフトレジスタによって生成された前記複数の係数探索用プローブ信号を用いて、探索対象となるタップ係数を探索する第1探索部と、
を有し、
前記第2適応フィルタは、
前記プローブ信号に応じて、複数の係数探索用プローブ信号を生成する第2シフトレジスタと、
前記第2シフトレジスタによって生成された前記複数の係数探索用プローブ信号を用いて、探索対象となるタップ係数を探索する第2探索部と、
を有する、
請求項1に記載の半導体装置。
The first adaptive filter is
A first shift register that generates a plurality of coefficient search probe signals according to the probe signal, and
Using the plurality of coefficient search probe signals generated by the first shift register, a first search unit that searches for a tap coefficient to be searched, and a first search unit.
Have,
The second adaptive filter is
A second shift register that generates a plurality of coefficient search probe signals according to the probe signal, and
A second search unit that searches for a tap coefficient to be searched by using the plurality of coefficient search probe signals generated by the second shift register, and a second search unit.
Have,
The semiconductor device according to claim 1.
前記プローブ信号は、1ビットの擬似ランダム信号である、
請求項1に記載の半導体装置。
The probe signal is a 1-bit pseudo-random signal.
The semiconductor device according to claim 1.
前記第1調整フィルタ及び前記第2調整フィルタの各後段に接続され、前記第1調整フィルタ及び前記第2調整フィルタによって前記周波数特性が調整された前記出力信号のデータレートを、所定の割合に低減させる複数の間引きブロックをさらに備え、
前記第1適応フィルタ及び前記第2適応フィルタは、前記所定の割合に対応させて、前記伝達関数を探索する、
請求項1に記載の半導体装置。
The data rate of the output signal connected to each subsequent stage of the first adjustment filter and the second adjustment filter and whose frequency characteristics are adjusted by the first adjustment filter and the second adjustment filter is reduced to a predetermined ratio. Further equipped with multiple thinning blocks to make
The first adaptive filter and the second adaptive filter search for the transfer function in correspondence with the predetermined ratio.
The semiconductor device according to claim 1.
前記第1調整フィルタの後段に接続され、前記第1調整フィルタによって前記周波数特性を調整された前記出力信号のデータレートを、所定の第1割合に低減させる第1間引きブロックと、
前記第2調整フィルタの後段に接続され、前記第2調整フィルタによって前記周波数特性を調整された前記出力信号のデータレートを、所定の第2割合に低減させる第2間引きブロックと、
をさらに備え、
前記第1適応フィルタは、前記第1割合に対応させて、前記伝達関数を探索し、
前記第2適応フィルタは、前記第2割合に対応させて、前記伝達関数を探索する、
請求項1に記載の半導体装置。
A first thinning block, which is connected to the subsequent stage of the first adjustment filter and whose frequency characteristics are adjusted by the first adjustment filter, reduces the data rate of the output signal to a predetermined first ratio.
A second thinning block, which is connected to the subsequent stage of the second adjustment filter and whose frequency characteristics are adjusted by the second adjustment filter, reduces the data rate of the output signal to a predetermined second ratio.
With more
The first adaptive filter searches for the transfer function in correspondence with the first ratio.
The second adaptive filter searches for the transfer function in correspondence with the second ratio.
The semiconductor device according to claim 1.
前記第1量子化器の出力信号の周波数特性を調整する第3調整フィルタと、
前記第2量子化器の出力信号の周波数特性を調整する第4調整フィルタと、
前記第3調整フィルタの後段に接続され、前記第3調整フィルタによって前記周波数特性を調整された前記出力信号のデータレートを、所定の第3割合に低減させる第3間引きブロックと、
前記第4調整フィルタの後段に接続され、前記第4調整フィルタによって前記周波数特性を調整された前記出力信号のデータレートを、所定の第4割合に低減させる第4間引きブロックと、
をさらに備え、
前記ノイズキャンセル回路は、
前記第1量子化器の出力信号が前記第3調整フィルタ及び前記第3間引きブロックを介して入力されるディジタルフィルタであり、前記第2適応フィルタの探索結果に基づくタップ係数を備える第1ノイズキャンセルフィルタと、
前記第2量子化器の出力信号が前記第4調整フィルタ及び前記第4間引きブロックを介して入力されるディジタルフィルタであり、前記第1適応フィルタの探索結果に基づくタップ係数を備える第2ノイズキャンセルフィルタと、
前記第1ノイズキャンセルフィルタの出力信号と前記第2ノイズキャンセルフィルタの出力信号との差分を算出する第1ディジタル加減算器と、
を有する、
請求項7に記載の半導体装置。
A third adjustment filter that adjusts the frequency characteristics of the output signal of the first quantizer, and
A fourth adjustment filter that adjusts the frequency characteristics of the output signal of the second quantizer, and
A third thinning block, which is connected to the subsequent stage of the third adjustment filter and whose frequency characteristics are adjusted by the third adjustment filter, reduces the data rate of the output signal to a predetermined third ratio.
A fourth thinning block, which is connected to the subsequent stage of the fourth adjustment filter and whose frequency characteristics are adjusted by the fourth adjustment filter, reduces the data rate of the output signal to a predetermined fourth ratio.
With more
The noise canceling circuit
A digital filter in which the output signal of the first quantizer is input via the third adjustment filter and the third thinning block, and the first noise canceling having a tap coefficient based on the search result of the second adaptive filter. With a filter
A digital filter in which the output signal of the second quantizer is input via the fourth adjustment filter and the fourth thinning block, and a second noise canceling having a tap coefficient based on the search result of the first adaptive filter. With a filter
A first digital adder / subtractor that calculates the difference between the output signal of the first noise canceling filter and the output signal of the second noise canceling filter.
Have,
The semiconductor device according to claim 7.
前記第1ノイズキャンセルフィルタは、前記第3割合に対応させて、フィルタ処理を行い、
前記第2ノイズキャンセルフィルタは、前記第4割合に対応させて、フィルタ処理を行う、
請求項8に記載の半導体装置。
The first noise canceling filter is filtered in correspondence with the third ratio.
The second noise canceling filter performs filter processing in correspondence with the fourth ratio.
The semiconductor device according to claim 8.
前記第1適応フィルタは、前記第1調整フィルタ及び前記第3調整フィルタが調整する周波数特性に基づいて、前記タップ係数を変換する第1変換部を有し、
前記第2適応フィルタは、前記第2調整フィルタ及び前記第4調整フィルタが調整する周波数特性に基づいて、前記タップ係数を変換する第2変換部をする、
請求項9に記載の半導体装置。
The first adaptive filter has a first conversion unit that converts the tap coefficient based on the frequency characteristics adjusted by the first adjustment filter and the third adjustment filter.
The second adaptive filter has a second conversion unit that converts the tap coefficient based on the frequency characteristics adjusted by the second adjustment filter and the fourth adjustment filter.
The semiconductor device according to claim 9.
対象物へ送信波を送信し、複数のアンテナで受信した前記対象物からの反射波を、前記送信波を用いてダウンコンバートすることで、複数のビート信号を生成する高周波ユニットと、
前記複数のビート信号が入力されるローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタからの前記複数のビート信号を処理するベースバンドユニットと、
を有するミリ波レーダを備えた半導体装置を用いたシステムであって、
前記ベースバンドユニットは、前記ローパスフィルタからの前記複数のビート信号をそれぞれディジタル信号に変換する複数の半導体装置を備え、
前記複数の半導体装置のそれぞれは、
アナログ回路で構成される第1アナログ積分器を有する第1ループフィルタと、前記第1ループフィルタの出力信号を量子化する第1量子化器とを含み、アナログ信号となる外部入力信号が入力される第1変調器と、
前記第1変調器の後段に接続され、第2量子化器を含む第2変調器と、
前記第1変調器にプローブ信号を注入するプローブ信号生成回路と、
前記第1量子化器の出力信号の周波数特性を調整する第1調整フィルタと、
前記第2量子化器の出力信号の周波数特性を調整する第2調整フィルタと、
前記プローブ信号に応じた前記第1量子化器の出力信号を、前記第1調整フィルタを介して観測することで前記第1変調器の伝達関数を探索する第1適応フィルタと、
前記プローブ信号に応じた前記第2量子化器の出力信号を、前記第2調整フィルタを介して観測することで前記第2変調器の伝達関数を探索する第2適応フィルタと、
前記第1適応フィルタの探索結果と前記第2適応フィルタの探索結果とを用いて前記第1量子化器で生じる量子化誤差をキャンセルするノイズキャンセル回路と、
を備えた半導体装置を用いたシステム。
A high-frequency unit that generates a plurality of beat signals by transmitting a transmitted wave to an object and down-converting a reflected wave from the object received by a plurality of antennas using the transmitted wave.
A low-pass filter to which the plurality of beat signals are input, and
A baseband unit that processes the plurality of beat signals from the low-pass filter, and
It is a system using a semiconductor device equipped with a millimeter-wave radar having
The baseband unit includes a plurality of semiconductor devices that convert the plurality of beat signals from the low-pass filter into digital signals, respectively.
Each of the plurality of semiconductor devices
An external input signal to be an analog signal is input, including a first loop filter having a first analog integrator composed of an analog circuit and a first quantizer for quantizing the output signal of the first loop filter. 1st modulator and
A second modulator connected to the subsequent stage of the first modulator and including a second quantizer, and
A probe signal generation circuit that injects a probe signal into the first modulator,
The first adjustment filter that adjusts the frequency characteristics of the output signal of the first quantizer, and
A second adjustment filter that adjusts the frequency characteristics of the output signal of the second quantizer, and
A first adaptive filter that searches for the transfer function of the first modulator by observing the output signal of the first quantizer in response to the probe signal through the first adjustment filter.
A second adaptive filter that searches for the transfer function of the second modulator by observing the output signal of the second quantizer in response to the probe signal through the second adjustment filter.
A noise canceling circuit that cancels the quantization error that occurs in the first quantizer by using the search result of the first adaptive filter and the search result of the second adaptive filter.
A system using a semiconductor device equipped with.
前記第1調整フィルタ及び前記第2調整フィルタは、低周波成分を通過させるローパスフィルタである、
請求項11に記載の半導体装置を用いたシステム。
The first adjustment filter and the second adjustment filter are low-pass filters that allow low-frequency components to pass through.
A system using the semiconductor device according to claim 11.
前記ノイズキャンセル回路は、
前記第1量子化器の出力信号が前記第1調整フィルタを介して入力されるディジタルフィルタであり、前記第2適応フィルタの探索結果に基づくタップ係数を備える第1ノイズキャンセルフィルタと、
前記第2量子化器の出力信号が前記第2調整フィルタを介して入力されるディジタルフィルタであり、前記第1適応フィルタの探索結果に基づくタップ係数を備える第2ノイズキャンセルフィルタと、
前記第1ノイズキャンセルフィルタの出力信号と前記第2ノイズキャンセルフィルタの出力信号との差分を算出する第1ディジタル加減算器と、
を有する、
請求項11に記載の半導体装置を用いたシステム。
The noise canceling circuit
A digital filter in which the output signal of the first quantizer is input via the first adjustment filter, and a first noise canceling filter having a tap coefficient based on the search result of the second adaptive filter.
A digital filter in which the output signal of the second quantizer is input via the second adjustment filter, and a second noise canceling filter having a tap coefficient based on the search result of the first adaptive filter.
A first digital adder / subtractor that calculates the difference between the output signal of the first noise canceling filter and the output signal of the second noise canceling filter.
Have,
A system using the semiconductor device according to claim 11.
前記第1適応フィルタは、
前記プローブ信号に応じて、複数の係数探索用プローブ信号を生成する第1シフトレジスタと、
前記第1シフトレジスタによって生成された前記複数の係数探索用プローブ信号を用いて、探索対象となるタップ係数を探索する第1探索部と、
を有し、
前記第2適応フィルタは、
前記プローブ信号に応じて、複数の係数探索用プローブ信号を生成する第2シフトレジスタと、
前記第2シフトレジスタによって生成された前記複数の係数探索用プローブ信号を用いて、探索対象となるタップ係数を探索する第2探索部と、
を有する、
請求項11に記載の半導体装置を用いたシステム。
The first adaptive filter is
A first shift register that generates a plurality of coefficient search probe signals according to the probe signal, and
Using the plurality of coefficient search probe signals generated by the first shift register, a first search unit that searches for a tap coefficient to be searched, and a first search unit.
Have,
The second adaptive filter is
A second shift register that generates a plurality of coefficient search probe signals according to the probe signal, and
A second search unit that searches for a tap coefficient to be searched by using the plurality of coefficient search probe signals generated by the second shift register, and a second search unit.
Have,
A system using the semiconductor device according to claim 11.
前記プローブ信号は、1ビットの擬似ランダム信号である、
請求項11に記載の半導体装置を用いたシステム。
The probe signal is a 1-bit pseudo-random signal.
A system using the semiconductor device according to claim 11.
前記第1調整フィルタ及び前記第2調整フィルタの各後段に接続され、前記第1調整フィルタ及び前記第2調整フィルタによって前記周波数特性が調整された前記出力信号のデータレートを、所定の割合に低減させる複数の間引きブロックをさらに備え、
前記第1適応フィルタ及び前記第2適応フィルタは、前記所定の割合に対応させて、前記伝達関数を探索する、
請求項11に記載の半導体装置を用いたシステム。
The data rate of the output signal connected to each subsequent stage of the first adjustment filter and the second adjustment filter and whose frequency characteristics are adjusted by the first adjustment filter and the second adjustment filter is reduced to a predetermined ratio. Further equipped with multiple thinning blocks to make
The first adaptive filter and the second adaptive filter search for the transfer function in correspondence with the predetermined ratio.
A system using the semiconductor device according to claim 11.
前記第1調整フィルタの後段に接続され、前記第1調整フィルタによって前記周波数特性を調整された前記出力信号のデータレートを、所定の第1割合に低減させる第1間引きブロックと、
前記第2調整フィルタの後段に接続され、前記第2調整フィルタによって前記周波数特性を調整された前記出力信号のデータレートを、所定の第2割合に低減させる第2間引きブロックと、
をさらに備え、
前記第1適応フィルタは、前記第1割合に対応させて、前記伝達関数を探索し、
前記第2適応フィルタは、前記第2割合に対応させて、前記伝達関数を探索する、
請求項11に記載の半導体装置を用いたシステム。
A first thinning block, which is connected to the subsequent stage of the first adjustment filter and whose frequency characteristics are adjusted by the first adjustment filter, reduces the data rate of the output signal to a predetermined first ratio.
A second thinning block, which is connected to the subsequent stage of the second adjustment filter and whose frequency characteristics are adjusted by the second adjustment filter, reduces the data rate of the output signal to a predetermined second ratio.
With more
The first adaptive filter searches for the transfer function in correspondence with the first ratio.
The second adaptive filter searches for the transfer function in correspondence with the second ratio.
A system using the semiconductor device according to claim 11.
前記第1量子化器の出力信号の周波数特性を調整する第3調整フィルタと、
前記第2量子化器の出力信号の周波数特性を調整する第4調整フィルタと、
前記第3調整フィルタの後段に接続され、前記第3調整フィルタによって前記周波数特性を調整された前記出力信号のデータレートを、所定の第3割合に低減させる第3間引きブロックと、
前記第4調整フィルタの後段に接続され、前記第4調整フィルタによって前記周波数特性を調整された前記出力信号のデータレートを、所定の第4割合に低減させる第4間引きブロックと、
をさらに備え、
前記ノイズキャンセル回路は、
前記第1量子化器の出力信号が前記第3調整フィルタ及び前記第3間引きブロックを介して入力されるディジタルフィルタであり、前記第2適応フィルタの探索結果に基づくタップ係数を備える第1ノイズキャンセルフィルタと、
前記第2量子化器の出力信号が前記第4調整フィルタ及び前記第4間引きブロックを介して入力されるディジタルフィルタであり、前記第1適応フィルタの探索結果に基づくタップ係数を備える第2ノイズキャンセルフィルタと、
前記第1ノイズキャンセルフィルタの出力信号と前記第2ノイズキャンセルフィルタの出力信号との差分を算出する第1ディジタル加減算器と、
を有する、
請求項17に記載の半導体装置を用いたシステム。
A third adjustment filter that adjusts the frequency characteristics of the output signal of the first quantizer, and
A fourth adjustment filter that adjusts the frequency characteristics of the output signal of the second quantizer, and
A third thinning block, which is connected to the subsequent stage of the third adjustment filter and whose frequency characteristics are adjusted by the third adjustment filter, reduces the data rate of the output signal to a predetermined third ratio.
A fourth thinning block, which is connected to the subsequent stage of the fourth adjustment filter and whose frequency characteristics are adjusted by the fourth adjustment filter, reduces the data rate of the output signal to a predetermined fourth ratio.
With more
The noise canceling circuit
A digital filter in which the output signal of the first quantizer is input via the third adjustment filter and the third thinning block, and the first noise canceling having a tap coefficient based on the search result of the second adaptive filter. With a filter
A digital filter in which the output signal of the second quantizer is input via the fourth adjustment filter and the fourth thinning block, and a second noise canceling having a tap coefficient based on the search result of the first adaptive filter. With a filter
A first digital adder / subtractor that calculates the difference between the output signal of the first noise canceling filter and the output signal of the second noise canceling filter.
Have,
A system using the semiconductor device according to claim 17.
前記第1ノイズキャンセルフィルタは、前記第3割合に対応させて、フィルタ処理を行い、
前記第2ノイズキャンセルフィルタは、前記第4割合に対応させて、フィルタ処理を行う、
請求項18に記載の半導体装置を用いたシステム。
The first noise canceling filter is filtered in correspondence with the third ratio.
The second noise canceling filter performs filter processing in correspondence with the fourth ratio.
A system using the semiconductor device according to claim 18.
アナログ回路で構成される第1アナログ積分器を有する第1ループフィルタと、前記第1ループフィルタの出力信号を量子化する第1量子化器とを含み、アナログ信号となる外部入力信号が入力される第1変調器と、
前記第1変調器の後段に接続され、第2量子化器を含む第2変調器と、
前記第1変調器にプローブ信号を注入するプローブ信号生成回路と、
前記第1量子化器の出力信号の周波数特性を調整する第1調整フィルタと、
前記第2量子化器の出力信号の周波数特性を調整する第2調整フィルタと、
前記プローブ信号に応じた前記第1量子化器の出力信号を、前記第1調整フィルタを介して観測することで前記第1変調器の伝達関数を探索する第1適応フィルタと、
前記プローブ信号に応じた前記第2量子化器の出力信号を、前記第2調整フィルタを介して観測することで前記第2変調器の伝達関数を探索する第2適応フィルタと、
前記第1適応フィルタの探索結果と前記第2適応フィルタの探索結果とを用いて前記第1量子化器で生じる量子化誤差をキャンセルするノイズキャンセル回路と、
を備えたアナログ・ディジタル変換器。
An external input signal to be an analog signal is input, including a first loop filter having a first analog integrator composed of an analog circuit and a first quantizer for quantizing the output signal of the first loop filter. 1st modulator and
A second modulator connected to the subsequent stage of the first modulator and including a second quantizer, and
A probe signal generation circuit that injects a probe signal into the first modulator,
The first adjustment filter that adjusts the frequency characteristics of the output signal of the first quantizer, and
A second adjustment filter that adjusts the frequency characteristics of the output signal of the second quantizer, and
A first adaptive filter that searches for the transfer function of the first modulator by observing the output signal of the first quantizer in response to the probe signal through the first adjustment filter.
A second adaptive filter that searches for the transfer function of the second modulator by observing the output signal of the second quantizer in response to the probe signal through the second adjustment filter.
A noise canceling circuit that cancels the quantization error that occurs in the first quantizer by using the search result of the first adaptive filter and the search result of the second adaptive filter.
Analog-to-digital converter equipped with.
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