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JPH04302223A - Circuit device - Google Patents

Circuit device

Info

Publication number
JPH04302223A
JPH04302223A JP31860791A JP31860791A JPH04302223A JP H04302223 A JPH04302223 A JP H04302223A JP 31860791 A JP31860791 A JP 31860791A JP 31860791 A JP31860791 A JP 31860791A JP H04302223 A JPH04302223 A JP H04302223A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
digital
converter
analog
signal path
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP31860791A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jerome J Tiemann
ジェローム・ジョンソン・ティーマン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JPH04302223A publication Critical patent/JPH04302223A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M3/00Conversion of analogue values to or from differential modulation
    • H03M3/30Delta-sigma modulation
    • H03M3/38Calibration
    • H03M3/386Calibration over the full range of the converter, e.g. for correcting differential non-linearity
    • H03M3/388Calibration over the full range of the converter, e.g. for correcting differential non-linearity by storing corrected or correction values in one or more digital look-up tables
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M3/00Conversion of analogue values to or from differential modulation
    • H03M3/30Delta-sigma modulation
    • H03M3/39Structural details of delta-sigma modulators, e.g. incremental delta-sigma modulators
    • H03M3/412Structural details of delta-sigma modulators, e.g. incremental delta-sigma modulators characterised by the number of quantisers and their type and resolution
    • H03M3/422Structural details of delta-sigma modulators, e.g. incremental delta-sigma modulators characterised by the number of quantisers and their type and resolution having one quantiser only
    • H03M3/424Structural details of delta-sigma modulators, e.g. incremental delta-sigma modulators characterised by the number of quantisers and their type and resolution having one quantiser only the quantiser being a multiple bit one
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M3/00Conversion of analogue values to or from differential modulation
    • H03M3/30Delta-sigma modulation
    • H03M3/39Structural details of delta-sigma modulators, e.g. incremental delta-sigma modulators
    • H03M3/436Structural details of delta-sigma modulators, e.g. incremental delta-sigma modulators characterised by the order of the loop filter, e.g. error feedback type
    • H03M3/456Structural details of delta-sigma modulators, e.g. incremental delta-sigma modulators characterised by the order of the loop filter, e.g. error feedback type the modulator having a first order loop filter in the feedforward path

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide an A/D converter which has the precision of A/D conversion approximately independent of the precision, the linearity, or the resolution of a D/A converter in a feedback loop and has a high speed and a high resolution. CONSTITUTION: Typically, sigma-delta oversampling analog/digital converter device 200 is provided with a linear modulator 212 which consists of a totalizer 202, an integrator 203, a multi-bit analog/digital converter 204, and a complementary digital/analog converter 205 in the feedback loop. A table lookup memory 211 is provided; and for the purpose of compensating the error caused in the feedback line, the digital value of the digital output signal of the multi-bit analog/digital converter 204 is substituted to improve the conversion precision, and an influence of the error upon the digital/analog converter 204 is eliminated to simplify the converter device 200.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【発明の背景】[Background of the invention]

【0002】0002

【関連出願との関係】この出願の内容は、1990年7
月10日に発明者D.B.リブナ―によって出願された
発明の名称「成分感度条件の少ない三次シグマ・デルタ
過剰標本化アナログ・ディジタル変換器回路」と云う係
属中の米国特許出願通し番号第550,763号と関係
を有するが、この係属中の出願は、現在は放棄されてい
るが、1990年4月6日に出願された同第505,3
84号及び1990年4月23日に出願された同第51
3,452号の部分継続出願である。これらの出願は全
て出願人に譲渡されており、こゝで引用しておく。
[Relationship with related applications] The content of this application was filed in July 1990.
Inventor D. B. This invention is related to pending U.S. patent application Ser. The pending application, which has now been abandoned, is filed on April 6, 1990, No. 505,3.
No. 84 and No. 51 filed on April 23, 1990.
This is a continuation-in-part application of No. 3,452. All of these applications have been assigned to the applicant and are cited here.

【0003】0003

【発明の分野】この発明は全般的に過剰標本化アナログ
・ディジタル変換器、更に具体的に云えば、高速で分解
能の高い過剰標本化アナログ・ディジタル変換器に関す
る。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates generally to oversampling analog-to-digital converters and, more particularly, to high speed, high resolution oversampling analog-to-digital converters.

【0004】0004

【従来技術の説明】特にアナログ信号にディジタル信号
処理技術を使う最近の進歩により、アナログ・ディジタ
ル変換の基本的な周知の方法にいろいろな改良が要求さ
れる様になった。アナログ・ディジタル変換器回路装置
は、この様な過程を高速で且つ精度を高めて遂行する様
に非常に進んだものにもなっている。過剰標本化、即ち
、アナログ・ディジタル変換器の変調器を信号のナイキ
スト・レ―トより何倍も高い速度で動作させること、並
びにそれと相補的な過程である減数が、アナログ・ディ
ジタル変換器からの出力サンプルの分解能を高める為の
アナログ積分及びディジタル・フィルタ作用に関連して
普通に用いられている。典型的には、この様に高めるの
は、一次積分器では過剰標本化の1オクタ―ブ当たり約
1−1/2ビット、二次積分器では2−1/2ビットの
分解能、並びに更に高次の積分器では対応してより多く
のビットになる。この為、過剰標本化比が16:1より
大きい時、分解能がかなり高められる。こう云う過程は
、部品の不整合による誤差をも減少し、こうして変換の
際に情報が失われることを最小限になる様に保証する。
2. Description of the Prior Art Recent advances in the use of digital signal processing techniques, particularly for analog signals, have called for various improvements to the basic, well-known methods of analog-to-digital conversion. Analog-to-digital converter circuitry has also become highly advanced to perform such processes at high speed and with increased accuracy. Oversampling, or operating the modulator of an analog-to-digital converter at a speed many times higher than the Nyquist rate of the signal, and its complementary process, subtraction, It is commonly used in conjunction with analog integration and digital filtering to increase the resolution of the output samples of the . Typically, this increase is about 1-1/2 bits per octave of oversampling for first-order integrators, 2-1/2 bits of resolution for second-order integrators, and even higher resolution. The next integrator will have correspondingly more bits. Therefore, the resolution is significantly increased when the oversampling ratio is greater than 16:1. Such a process also reduces errors due to component mismatch, thus ensuring that information loss during conversion is minimized.

【0005】公知の形式のアナログ・ディジタル変換器
は、高速動作に見合った形で精度を高める為に、フィ―
ドバック・ル―プを使う。この様なアナログ・ディジタ
ル(以下A/Dと略する)変換器は中位の分解能を持つ
内部A/D変換器とフィ―ドバック・ル―プにある相補
的なディジタル・アナログ(以下D/Aと略する)変換
器を用いる。理論的には、ディジタル・アナログ変換器
を原因とする直線性又は分解能の誤差が、実効的に入力
信号に加算され、減衰せずに出力に現れる。実際には、
アナログ・ディジタル変換器の性能を改善するが、幾つ
かの手に負えない問題はそのまゝ残っている。D/A変
換器は、出力サンプルの要求される分解能に合せて、直
線性及び分解能の両方が正確でなければならないから、
正確な動作を達成する為の、D/A及びA/D変換器が
正確に相補的であると云う条件を充たすのが困難である
。この為には、D/A変換器の精度及び直線性がA/D
変換器の分解能に等しいことを必要とするが、これは、
A/D変換器の分解能が高くなるにつれて、なおさら多
くのビット数の変換を必要とする。これは回路の複雑さ
及びコストを大幅に増大させることに繋がり、標本化速
度の限界にぶつかると云う問題が起ることがある。 精度及び直線性の釣合いをとることも困難である。これ
は、D/A変換器が、雑音、回路部品の値の温度変動、
並びに製造時のかなりの部品のばらつきの影響を受ける
アナログ回路を使っているからである。フィ―ドバック
回路は部品の値の変動の影響を受けることを少なくする
が、フィ―ドバック通路を形成する回路の直線性及び相
補性によって、精度が制限される。
[0005] Known types of analog-to-digital converters are designed to increase accuracy in a manner commensurate with high speed operation.
Use a back loop. Such an analog-to-digital (hereinafter A/D) converter consists of an internal A/D converter with medium resolution and a complementary digital-to-digital (hereinafter referred to as D/D) converter in the feedback loop. A) converter is used. In theory, linearity or resolution errors due to the digital-to-analog converter are effectively added to the input signal and appear unattenuated at the output. in fact,
Although improving the performance of analog-to-digital converters, some intractable problems remain. The D/A converter must have both linearity and resolution accurate to match the required resolution of the output sample.
It is difficult to meet the condition that the D/A and A/D converters are exactly complementary to achieve accurate operation. For this purpose, the accuracy and linearity of the D/A converter must be
This requires equal to the transducer resolution, which is
As the resolution of the A/D converter increases, an even greater number of bits need to be converted. This can lead to a significant increase in circuit complexity and cost, and can cause problems such as hitting sampling speed limits. Balancing accuracy and linearity is also difficult. This is because the D/A converter is affected by noise, temperature fluctuations in the values of circuit components,
Another reason is that they use analog circuits that are subject to considerable component variations during manufacturing. Although feedback circuits are less sensitive to component value variations, accuracy is limited by the linearity and complementarity of the circuits forming the feedback path.

【0006】ディジタル回路又は部分的なディジタル回
路に於ける非直線関数の問題に対処する為、ルックアッ
プ・テ―ブルを使い、装置のディジタル入力又は出力信
号を使って、所望の結果が発生される様にするか又は補
正されたディジタル値を供給する様な別のディジタル数
をアクセスする。然し、こう云う方式は、反復的に誤っ
たディジタル値をおそらく正確と考えられる値に置換え
ることに制限される。
To address the problem of non-linear functions in digital circuits or sub-digital circuits, look-up tables are used to generate the desired result using the digital input or output signals of the device. or access another digital number that provides a corrected digital value. However, these schemes are limited to repeatedly replacing erroneous digital values with potentially accurate values.

【0007】要約すれば、A/D変換及びD/A変換は
電気的には基本的に異なった過程であり、これらの過程
の間の違いにより、各々の過程では人為効果及び誤差が
異なる形で生じ、それを他方の過程で復元し又はその他
の形で補償するのは困難である。高速動作に合せてやろ
うとする時は、特にそうである。
In summary, A/D conversion and D/A conversion are electrically fundamentally different processes, and the differences between these processes result in artifacts and errors occurring in different ways in each process. , which is difficult to restore or otherwise compensate for in the other process. This is especially true when trying to match high-speed operations.

【0008】[0008]

【発明の要約】従って、この発明の目的は、フィ―ドバ
ック・ル―プにD/A変換器を持ち、A/D変換の精度
が、D/A変換器の精度、直線性又は分解能に殆んど無
関係である様なA/D変換器装置を提供することである
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to have a D/A converter in a feedback loop, so that the accuracy of the A/D conversion is equal to the accuracy, linearity, or resolution of the D/A converter. The object is to provide an A/D converter device that is almost unrelated.

【0009】別の目的は、コストを下げて製造すること
の出来る改良された高速で高い分解能のA/D変換器を
提供することである。
Another object is to provide an improved high speed, high resolution A/D converter that can be manufactured at reduced cost.

【0010】別の目的は、高速で高い分解能の動作が出
来る様にしながら、周囲条件やフィ―ドバック回路の製
造時の変動に比較的影響されない様な性能を持つA/D
変換器を提供することである。
Another objective is to provide an A/D with performance that is relatively insensitive to ambient conditions and manufacturing variations in the feedback circuit, while being capable of high-speed, high-resolution operation.
The purpose of the present invention is to provide a converter.

【0011】この発明の上に述べた目的を達成する為、
ディジタル出力信号を発生する順方向信号通路と、該順
方向信号通路に対する入力信号を供給するフィ―ドバッ
ク信号通路と、順方向信号通路に結合された変換器とを
有する回路装置を提供する。この変換器は、順方向信号
通路によって発生されたディジタル値を、フィ―ドバッ
ク通路の誤差に対応する補正値を含むディジタル値に置
換える。
[0011] In order to achieve the above-mentioned objects of this invention,
A circuit arrangement is provided having a forward signal path for generating a digital output signal, a feedback signal path for providing an input signal to the forward signal path, and a converter coupled to the forward signal path. The converter replaces the digital values generated by the forward signal path with digital values that include correction values corresponding to errors in the feedback path.

【0012】この発明の一面では、順方向信号通路及び
フィ―ドバック信号通路を持つ回路のディジタル出力信
号を補正する方法を提供する。この方法は、フィ―ドバ
ック信号通路の起り得る出力値に対応するディジタル値
を記憶し、順方向信号通路のディジタル出力値を、フィ
―ドバック信号通路の起り得る出力値に対応する記憶さ
れたディジタル値に置換えることによって、順方向信号
通路のディジタル出力値を変換する工程を含む。
In one aspect of the invention, a method is provided for correcting a digital output signal of a circuit having a forward signal path and a feedback signal path. The method stores a digital value corresponding to a possible output value of a feedback signal path, and stores a digital value of a forward signal path in a stored digital value corresponding to a possible output value of a feedback signal path. converting the digital output value of the forward signal path by substituting the value.

【0013】更にこの発明の一面では、フィ―ドバック
通路に分解能の低いD/A変換器を持つと共に、A/D
変換器の各々のディジタル出力信号に対し、D/A変換
器の状態に対応するデ―タを持つROM変換器を有する
A/D変換器を提供する。こうして、2つの変換器の間
の分解能及び直線性の不整合を含めて、D/A変換器及
びA/D変換器の両方の誤差が同時に補償される。
Further, in one aspect of the present invention, the feedback path includes a D/A converter with low resolution, and an A/D converter with low resolution is provided in the feedback path.
An A/D converter is provided having a ROM converter having data corresponding to the state of the D/A converter for each digital output signal of the converter. In this way, errors in both the D/A and A/D converters are compensated for simultaneously, including resolution and linearity mismatches between the two converters.

【0014】上記並びにその他の目的、特徴及び利点は
、以下図面についてこの発明の好ましい実施例を詳しく
説明する所から理解されよう。
These and other objects, features and advantages will be understood from the following detailed description of the preferred embodiments of the invention with reference to the drawings.

【0015】[0015]

【実施例の説明】図1は、全般的に上に述べた様な従来
公知の1形式のA/D変換器装置100を示す。簡単の
為、A/D変換器装置100は、一次シグマ・デルタA
/D変換器として示されている。これは、一次変調器1
12を用いているからである。変調器112に用いられ
るA/D変換器104及びD/A変換器105は何れも
1ビット分解能の回路(例えば、単純な比較器と比較器
の出力を2つの基準電圧の各々に夫々結合する1対のス
イッチを持つ回路)又は多重ビット回路であってよい。 次に、この発明が理解される様にする為、この回路につ
いて説明するが、その説明では後者の場合を仮定してい
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 depicts one type of A/D converter apparatus 100, generally known in the art, as described above. For simplicity, the A/D converter device 100 is a first-order sigma delta A
/D converter. This is the primary modulator 1
This is because 12 is used. The A/D converter 104 and D/A converter 105 used in the modulator 112 are both 1-bit resolution circuits (e.g., simple comparators and coupling the comparator outputs to each of two reference voltages, respectively). It may be a circuit with a pair of switches) or a multi-bit circuit. Next, in order to facilitate understanding of the present invention, this circuit will be explained, assuming the latter case.

【0016】高い速度(例えば16:1より高い速度)
で過剰標本化されたアナログ入力信号が、入力端子10
1に印加され、合計器102で、フィ―ドバック信号と
差の合計をとる。この合計信号が積分器103に印加さ
れる。変調器112は1つの積分器103しか用いてい
ないから、変調器は一次変調器として動作する。積分器
103の出力信号が、アナログ・ディジタル変換器10
4によって多重ビット・ディジタル信号に変換される。 この多重ビット・ディジタル信号がディジタル・フィル
タ106に印加され、フィルタ106によって発生され
た出力信号が、減数器出力108で所望のサンプル速度
と合せる為に、減数器107によって減数される。A/
D変換器の出力信号はD/A変換器105の入力にも印
加され、このD/A変換器が、A/D変換器104の動
作に対して、理想的には相補形のアナログ信号へと再び
変換する。再び変換されたアナログ信号と入力信号と差
の合計をとり、誤差信号を取出し、それが前のデ―タ・
サンプル及び誤差値と共に積分され、更新されたディジ
タル値に変換される。回路が動作している限り、この動
作が繰返して行なわれる。
High speeds (eg speeds higher than 16:1)
The analog input signal oversampled at input terminal 10
1, and a summator 102 sums the feedback signal and the difference. This sum signal is applied to integrator 103. Since modulator 112 uses only one integrator 103, the modulator operates as a first order modulator. The output signal of the integrator 103 is sent to the analog-to-digital converter 10
4 into a multi-bit digital signal. This multi-bit digital signal is applied to digital filter 106 and the output signal produced by filter 106 is subtracted by subtractor 107 to match the desired sample rate at subtractor output 108. A/
The output signal of the D converter is also applied to the input of a D/A converter 105, which converts it into an analog signal that is ideally complementary to the operation of the A/D converter 104. and convert again. The difference between the converted analog signal and the input signal is summed again to obtain the error signal, which is calculated from the previous data.
It is integrated along with the samples and error values and converted to an updated digital value. This operation is repeated as long as the circuit is in operation.

【0017】図1の構成では、積分器103は差合計器
102の出力信号を誤差信号として受取る。この誤差信
号は、入力信号の変化並びにA/D変換器104の分解
能の限界(それがD/A変換信号に反映する)によるエ
―リアシング誤差を反映しているだけでなく、A/D変
換器104及びD/A変換器105の各々が発生した出
力信号の相補性からの偏差による誤差をも反映している
。積分器103は、その出所に関係なく、こう云う誤差
を全て累算する。従って、累算誤差値のずれを避けるに
は、D/A変換の分解能及び精度は少なくとも最終的な
減数されたA/D変換の分解能及び精度と同じ大きさで
なければならない。ハ―ドウエアで云うと、D/A変換
器105は、フィルタ作用及び減数後のA/D変換器1
00全体の最下位ビット(LSB)に対応するインクレ
メントの値以上の精度で、フィルタ作用及び減数後のA
/D変換器100全体と少なくとも同じ数のビットを処
理しなければならない。これは、設計に厳しい拘束を加
えると共に、回路を著しく複雑にして経費を増やすだけ
でなく、標本化速度を制限する。更に、部品毎の製造時
のばらつき、並びに周囲動作条件(例えば温度ドリフト
)の為、この判断基準を確実に充たす様な回路を製造す
るのが困難である。
In the configuration of FIG. 1, integrator 103 receives the output signal of difference summator 102 as an error signal. This error signal not only reflects aliasing errors due to changes in the input signal as well as resolution limitations of the A/D converter 104 (which is reflected in the D/A converted signal), but also It also reflects errors due to deviations from complementarity of the output signals generated by each of the converter 104 and the D/A converter 105. Integrator 103 accumulates all such errors, regardless of their origin. Therefore, to avoid a shift in the accumulated error value, the resolution and precision of the D/A conversion must be at least as large as the resolution and precision of the final reduced A/D conversion. In terms of hardware, the D/A converter 105 is the A/D converter 1 after filtering and subtraction.
A after filtering and subtraction with an accuracy greater than or equal to the value of the increment corresponding to the least significant bit (LSB) of the entire 00
At least the same number of bits as the entire /D converter 100 must be processed. This places severe constraints on the design, significantly complicating the circuit and increasing cost, as well as limiting sampling speed. Furthermore, manufacturing variations from component to component as well as ambient operating conditions (eg, temperature drift) make it difficult to manufacture circuits that reliably meet this criterion.

【0018】上に述べた設計の拘束を慎重に守ったとし
ても、A/D変換の精度は最適とは云えない。これは、
D/A変換に誤差があると、それがA/D変換器の出力
信号に反映し、それが、D/A変換器は入力信号と直接
的に加算されるものであるから、補正が出来ないからで
ある。
Even if the design constraints described above are carefully observed, the accuracy of the A/D conversion is less than optimal. this is,
If there is an error in the D/A conversion, it will be reflected in the output signal of the A/D converter, and since the D/A converter is directly added to the input signal, it cannot be corrected. That's because there isn't.

【0019】図2に示す様に、この発明のA/D変換装
置200は、やはり入力端子201、一方の符号の入力
が端子201に結合された差合計器202、合計器20
2の出力に結合された積分器203、積分器203の出
力に結合されたA/D変換器204及びA/D変換器2
04の出力を合計器202の反対の符号の入力に結合す
るフィ―ドバック・ル―プにあるD/A変換器205で
構成された一次変調器212を有する。ディジタル・フ
ィルタ206及び減数器207によって追加のディジタ
ル処理が行なわれる。この発明が図1の装置で表わす様
な従来と違うのは、変換手段211を含めたことである
。これは、テ―ブル・ルックアップ装置として作用し得
る任意の装置、又はこれから説明する様にこの様なテ―
ブル・ルックアップ装置を含む計算装置であってよいが
、固定メモリ(ROM)で構成することが好ましい。 A/D変換器204のディジタル出力信号を使って、こ
の変換手段をアドレスする。
As shown in FIG. 2, the A/D converter 200 of the present invention also includes an input terminal 201, a difference summator 202 whose input of one sign is coupled to the terminal 201, and a summator 20.
an integrator 203 coupled to the output of the integrator 203, an A/D converter 204 coupled to the output of the integrator 203, and an A/D converter 2
04 to the opposite sign input of summer 202. Additional digital processing is provided by digital filter 206 and subtractor 207. This invention differs from the prior art as represented by the apparatus of FIG. 1 in that it includes a converting means 211. This is any device that can act as a table lookup device, or as we will explain, such a table.
The computing device may include a bull lookup device, but is preferably configured with a fixed memory (ROM). The digital output signal of A/D converter 204 is used to address this conversion means.

【0020】この発明は、内部D/A変換器の性能は少
なくとも一貫性があり、従って入力信号を基準として補
正信号を出すことが出来る事実を利用する。更にこの発
明は、前に述べた様に、D/A変換の誤差の補正が出来
ず、A/D変換器の出力信号にそういう誤差を直接的に
反映する様な従来の構成の欠点を利用する。
The invention takes advantage of the fact that the performance of the internal D/A converter is at least consistent and therefore can provide a correction signal with respect to the input signal. Furthermore, as mentioned above, the present invention takes advantage of the disadvantages of the conventional configuration in that it is not possible to correct errors in D/A conversion, and such errors are directly reflected in the output signal of the A/D converter. do.

【0021】この為、変換手段211に、D/A変換器
205の実際の応答を反映する経験的なデ―タ(これは
装置毎に発生することが出来る)をロ―ドした時、理想
的な性能からの偏差があっても、その偏差に対して正確
な補正を行なうことが出来る。この変換手段は、定量化
された値、特にD/A変換器の特定の入力状態に応答し
て発生される実際の値に対応する値を変換することが出
来さえすればよい。変換器211のディジタル出力コ―
ドは、A/D変換器204の量子化レベルではなく、D
/A変換器205によって発生される実際のレベルに対
応するから、減数の際に行なわれるディジタル領域での
積分を復元して、積分器203によってアナログ領域で
行なわれる積分と一致する様にする。従って、ディジタ
ル信号は、アナログ信号に起っていることゝ精密に対応
する様にすることが出来、変換器204,205の相補
性からの偏差は、完全に補償して補正することが出来る
For this reason, when the conversion means 211 is loaded with empirical data (which can be generated for each device) reflecting the actual response of the D/A converter 205, the ideal Even if there is a deviation from the standard performance, the deviation can be corrected accurately. The conversion means need only be capable of converting a quantified value, in particular a value corresponding to an actual value generated in response to a particular input state of the D/A converter. Digital output code of converter 211
D is not the quantization level of the A/D converter 204, but
Since it corresponds to the actual level generated by the /A converter 205, the integration in the digital domain performed during the subtraction is restored to match the integration performed in the analog domain by the integrator 203. Therefore, the digital signal can be made to correspond exactly to what is happening to the analog signal, and deviations from complementarity of the converters 204, 205 can be fully compensated for and corrected.

【0022】変換手段211に記憶される実際のデ―タ
は、D/A変換器205の実際のアナログ信号に対応す
るディジタル値であり、これは経験的に求めることが出
来る。この代りに、そうした方が有利である場合、変換
器204,205の相補性の偏差を定量化し、A/D変
換器の出力信号(D/A変換器の入力信号)と偏差との
和として値を計算することが出来る。更にこの発明の範
囲内での別の変形として、1対の変換器204,205
の性能を測定するか或いはその他の形で評価し、その後
、その1対の変換器に対する補正値を表わす値を変換器
211に記憶しておくことが出来る。何れの場合も、こ
の発明によって変換器装置全体の精度が高くなる。
The actual data stored in the conversion means 211 is a digital value corresponding to the actual analog signal of the D/A converter 205, which can be determined empirically. Alternatively, if it is advantageous to do so, the deviation in the complementarity of the converters 204, 205 is quantified and expressed as the sum of the output signal of the A/D converter (input signal of the D/A converter) and the deviation. Values can be calculated. Yet another variation within the scope of the invention includes a pair of transducers 204, 205.
The performance of the pair of transducers can be measured or otherwise evaluated, and then a value representing a correction value for that pair of transducers can be stored in the transducer 211. In either case, the invention increases the accuracy of the entire transducer arrangement.

【0023】この様な改善された性能が、この発明で得
られる簡単にしたハ―ドウエアの実施例によって得られ
る。前に述べた様に、変換手段211は、D/A変換器
の出力状態を表わす実際のアナログ値に対応するディジ
タル値を持っている。従って、D/A変換器の分解能が
低下した場合、A/D変換器装置200全体の精度及び
分解能は影響を受けない。そう云えるのは、D/A変換
器の出力信号に誤差があっても、その誤差がA/D変換
器の出力信号に反映するからである。例えば、A/D変
換器の出力信号が16ビットの分解能を持ち、D/A変
換器が4ビットの分解能しか持たない場合、下位の12
ビットが異なる、A/D変換器の複数個のディジタル出
力信号が、D/A変換器の1個の出力値に対応する。各
々のディジタル値に対して誤差の大きさは異なるが、そ
の誤差の大きさは判っており、正確に補償することが出
来る。
Such improved performance is achieved by the simplified hardware implementation provided by the present invention. As mentioned earlier, the conversion means 211 has digital values corresponding to the actual analog values representing the output state of the D/A converter. Therefore, if the resolution of the D/A converter is reduced, the accuracy and resolution of the entire A/D converter device 200 are not affected. This can be said because even if there is an error in the output signal of the D/A converter, that error is reflected in the output signal of the A/D converter. For example, if the output signal of an A/D converter has a resolution of 16 bits and the D/A converter has a resolution of only 4 bits, the lower 12
A plurality of digital output signals of the A/D converter with different bits correspond to one output value of the D/A converter. Although the magnitude of the error differs for each digital value, the magnitude of the error is known and can be accurately compensated for.

【0024】この考えから、この発明の装置を更に簡単
にすることが出来る。前の構成では、D/A変換器20
5がA/D変換器204に較べて分解能が低下している
が、D/A変換器の出力の1個の値だけに対応して、異
なる値が記憶されていた。A/D変換器の生の出力信号
を直接的にこう云う値に置換える。然し、A/D変換器
の出力信号は、D/A出力値の誤差を反映するだけでは
なく、合計器202によって行なわれた差の合計による
D/A変換器の出力値をも反映している。従って、変換
手段211に入っているメモリの容量、規模及び複雑さ
をそれに対応して低下させ、こうしてA/D変換器20
4の出力信号の最も上位のビットによって、この様に少
なくなった1組の値をアクセスすることが出来る。その
時、A/D変換器の出力信号に対する補正値は、D/A
変換器の応答の値並びにA/D変換器の実際のディジタ
ル出力信号から計算することが出来る。
From this idea, the device of the invention can be made even simpler. In the previous configuration, the D/A converter 20
5 has lower resolution than the A/D converter 204, but different values were stored corresponding to only one value of the output of the D/A converter. The raw output signal of the A/D converter is directly replaced with these values. However, the output signal of the A/D converter not only reflects the error in the D/A output value, but also reflects the output value of the D/A converter due to the summation of the differences made by the summer 202. There is. Accordingly, the capacity, size and complexity of the memory contained in the conversion means 211 is correspondingly reduced and thus the A/D converter 20
The most significant bits of the four output signals allow access to this reduced set of values. At that time, the correction value for the output signal of the A/D converter is
It can be calculated from the value of the transducer response as well as the actual digital output signal of the A/D converter.

【0025】この様に回路の複雑度を低下させながら、
ディジタル回路の速度及び精度を高める方法は、フィ―
ドバック・ル―プを含んでいてディジタル出力信号を持
つ任意の回路に潜在的に応用することが出来、A/D変
換装置だけに限られない。然し、この発明は前に述べた
様に、減数器と共に動作するA/D変換装置に特に用い
易い。
[0025] While reducing the complexity of the circuit in this way,
A method to increase the speed and accuracy of digital circuits is to
It can potentially be applied to any circuit that includes a back loop and has a digital output signal, and is not limited to A/D converters. However, the invention is particularly amenable to use in A/D converters operating in conjunction with subtractors, as previously discussed.

【0026】図2に示したA/D変換装置の上に述べた
何れの簡単にした形式を使う場合にも、D/A変換器の
分解能の低下には実際の限界が存在することを理解して
おくことが重要である。単調に変化するアナログ入力信
号が印加され、A/D変換器204によって一連のディ
ジタル値が発生されている場合を考える。D/A変換器
205の分解能に対応する位のビットに達した時、D/
A変換器の出力信号に階段形の変化が発生され、入力信
号と合計される。この階段形の変化が正確に補正値に反
映されるが、ある有限の期間にわたって積分器203の
出力信号に影響を与え、こうしてディジタル出力値並び
にそれが持つ波形に不連続性を招く。然し、こう云う不
連続性は、積分器の設計により、積分器に合せてD/A
変換器の出力信号のアナログ・フィルタ作用を行なうこ
とにより、又はディジタル出力信号のディジタル処理に
よっても、最小限に抑えることが出来る。従って、当業
者には明らかであろうが、回路設計の他のパラメ―タ並
びにA/D変換装置の許容し得る精度が正しく守られゝ
ば、D/A変換器205の分解能はかなり任意に低下さ
せることが出来る。
It should be appreciated that with either of the simplified forms described above the A/D converter shown in FIG. 2, there are practical limits to the reduction in resolution of the D/A converter. It is important to keep this in mind. Consider the case where a monotonically varying analog input signal is applied and a series of digital values are generated by A/D converter 204. When the bit corresponding to the resolution of the D/A converter 205 is reached, the D/A converter 205
A step change is generated in the output signal of the A converter and summed with the input signal. Although this step-like change is accurately reflected in the correction value, it affects the output signal of the integrator 203 over a finite period of time, thus introducing discontinuities in the digital output value and its waveform. However, these discontinuities are caused by the design of the integrator, and the D/A
It can also be minimized by analog filtering of the converter output signal or by digital processing of the digital output signal. Therefore, as will be apparent to those skilled in the art, the resolution of D/A converter 205 is fairly arbitrary, provided other parameters of circuit design and acceptable accuracy of the A/D converter are properly observed. It can be lowered.

【0027】要約すれば、以上述べた様に、この発明は
高い分解能及び高速でのA/D変換の精度を高めながら
、コストを切下げ、且つ製造の許容公差をそれ程厳しく
なくした簡単にした構造を用いて、こう云う性能が得ら
れる様にする。更に、この発明を一次アナログ積分器の
場合について述べたが、更に高次のアナログ積分器にも
用いることが出来、その結果として上に述べた様に分解
能を高めることが出来る。
In summary, as stated above, the present invention provides a simplified structure that reduces costs and reduces manufacturing tolerances while increasing the accuracy of A/D conversion at high resolution and high speed. This kind of performance can be obtained using the following. Further, although the invention has been described in the context of a first-order analog integrator, it can also be used in higher-order analog integrators, resulting in increased resolution as discussed above.

【0028】この発明のある好ましい特徴だけを図面に
示して説明したが、当業者にはその変更がいろいろ考え
られよう。従って、特許請求の範囲はこの発明の範囲内
に含まれるこの様な全ての変更を包括するものであるこ
とを承知されたい。
While only certain preferred features of the invention have been shown and described in the drawings, many modifications thereof will occur to those skilled in the art. It is, therefore, to be understood that the appended claims are intended to cover all such modifications that fall within the scope of this invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】従来のD/A変換器の構成を示す回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of a conventional D/A converter.

【図2】この発明のA/D変換器の構成を示す回路図。FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of an A/D converter of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

202  合計器 203  積分器 204  A/D変換器 205  D/A変換器 211  変換手段 202 Totalizer 203 Integrator 204 A/D converter 205 D/A converter 211 Conversion means

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  ディジタル出力信号を発生する順方向
信号通路と、該順方向信号通路にアナログ入力信号を供
給するフィ―ドバック信号通路と、前記順方向信号通路
に結合されていて、前記順方向信号通路によって発生さ
れたディジタル値を、前記フィ―ドバック通路の誤差に
対応する補正値を含むディジタル値に置換える変換手段
とを有する回路装置。
1. A forward signal path for generating a digital output signal; a feedback signal path for providing an analog input signal to the forward signal path; converting means for replacing the digital value generated by the signal path with a digital value comprising a correction value corresponding to the error of the feedback path.
【請求項2】  前記変換手段が、前記フィ―ドバック
信号通路に起り得る各々の出力値に対応するディジタル
値を持つルックアップ・テ―ブル・メモリを含む請求項
1記載の回路装置。
2. The circuit arrangement of claim 1, wherein said converting means includes a look-up table memory having digital values corresponding to each possible output value on said feedback signal path.
【請求項3】  前記変換手段が、前記順方向信号通路
の複数個のディジタル出力値の各々に応答して、前記フ
ィ―ドバック信号通路の出力値に対応するディジタル値
を持つルックアップ・テ―ブル・メモリを含む請求項1
記載の回路装置。
3. The converting means, in response to each of the plurality of digital output values of the forward signal path, converts a lookup table having a digital value corresponding to an output value of the feedback signal path. Claim 1 comprising a bull memory
The circuit arrangement described.
【請求項4】  前記ルックアップ・テ―ブル・メモリ
が、前記順方向信号通路の考えられる各々のディジタル
出力値に応答して発生される前記フィ―ドバック信号通
路の出力値に対応するディジタル値を有する請求項3記
載の回路装置。
4. The look-up table memory stores digital values corresponding to output values of the feedback signal path generated in response to each possible digital output value of the forward signal path. 4. The circuit device according to claim 3, comprising:
【請求項5】  アナログ・ディジタル回路装置を含ん
でおり、前記順方向信号通路がアナログ・ディジタル変
換器を含み、前記フィ―ドバック信号通路がディジタル
・アナログ変換器を含んでいる請求項1記載の回路装置
5. The circuit of claim 1, further comprising analog-to-digital circuitry, wherein the forward signal path includes an analog-to-digital converter and the feedback signal path includes a digital-to-analog converter. circuit device.
【請求項6】  アナログ・ディジタル回路装置を持っ
ており、前記順方向信号通路がアナログ・ディジタル変
換器を含み、前記フィ―ドバック信号通路がディジタル
・アナログ変換器を含んでいる請求項2記載の回路装置
6. The device of claim 2, further comprising an analog-to-digital circuit arrangement, wherein the forward signal path includes an analog-to-digital converter and the feedback signal path includes a digital-to-analog converter. circuit device.
【請求項7】  アナログ・ディジタル回路装置を含ん
でおり、前記順方向信号通路がアナログ・ディジタル変
換器を含み、前記フィ―ドバック信号通路がディジタル
・アナログ変換器を含んでいる請求項3記載の回路装置
7. The device of claim 3, further comprising analog-to-digital circuitry, wherein the forward signal path includes an analog-to-digital converter and the feedback signal path includes a digital-to-analog converter. circuit device.
【請求項8】  アナログ・ディジタル回路装置を持っ
ており、前記順方向信号通路がアナログ・ディジタル変
換器を含み、前記フィ―ドバック信号通路がディジタル
・アナログ変換器を含んでいる請求項4記載の回路装置
8. The device of claim 4, further comprising an analog-to-digital circuit arrangement, wherein the forward signal path includes an analog-to-digital converter and the feedback signal path includes a digital-to-analog converter. circuit device.
【請求項9】  アナログ・ディジタル変換器回路を含
む順方向信号通路と、ディジタル・アナログ変換器回路
を含むフィ―ドバック信号通路と、前記順方向信号通路
に結合されていて、該順方向信号通路によって発生され
たディジタル値を、前記フィ―ドバック通路の誤差に対
応する補正値を含むディジタル値に置換える変換手段と
を有するアナログ・ディジタル変換器装置。
9. A forward signal path including an analog-to-digital converter circuit; a feedback signal path including a digital-to-analog converter circuit; coupled to the forward signal path; converting means for replacing the digital value generated by the converter with a digital value containing a correction value corresponding to the error in the feedback path.
【請求項10】  前記変換手段が、前記ディジタル・
アナログ変換器の起り得る各々の出力値に対応するディ
ジタル値を持つルックアップ・テ―ブル・メモリを含む
請求項9記載のアナログ・ディジタル変換器装置。
10. The converting means is configured to convert the digital
10. The analog-to-digital converter apparatus of claim 9, including a look-up table memory having a digital value corresponding to each possible output value of the analog converter.
【請求項11】  前記変換手段が、前記アナログ・デ
ィジタル変換器の複数個のディジタル出力値の各々に応
答して発生される前記ディジタル・アナログ変換器の出
力値に対応するディジタル値を有するルックアップ・テ
―ブル・メモリを含む請求項9記載のアナログ・ディジ
タル変換器装置。
11. The lookup means for converting has a digital value corresponding to an output value of the digital-to-analog converter generated in response to each of a plurality of digital output values of the analog-to-digital converter. - An analog-to-digital converter arrangement according to claim 9, comprising a table memory.
【請求項12】  前記ルックアップ・テ―ブルが、前
記アナログ・ディジタル変換器の起り得る各々のディジ
タル出力値に応答して発生される前記ディジタル・アナ
ログ変換器の出力値に対応するディジタル値を持つ請求
項11記載のアナログ・ディジタル変換器装置。
12. The lookup table includes digital values corresponding to output values of the digital-to-analog converter generated in response to each possible digital output value of the analog-to-digital converter. 12. The analog-to-digital converter device according to claim 11.
【請求項13】  前記変換手段が固定メモリを含む請
求項9記載のアナログ・ディジタル変換器装置。
13. The analog-to-digital converter apparatus of claim 9, wherein said converting means includes fixed memory.
【請求項14】  前記順方向信号通路が、前記アナロ
グ・ディジタル変換器回路に対する入力信号を供給する
積分器手段、及び該積分器手段に対する入力信号を供給
する差合計手段を含む請求項9記載のアナログ・ディジ
タル変換器装置。
14. The forward signal path of claim 9, wherein said forward signal path includes integrator means for providing an input signal to said analog-to-digital converter circuit, and difference summing means for providing an input signal to said integrator means. Analog to digital converter equipment.
【請求項15】  前記変換手段が固定メモリを含む請
求項14記載のアナログ・ディジタル変換器装置。
15. The analog-to-digital converter apparatus of claim 14, wherein said converting means includes fixed memory.
【請求項16】  順方向信号通路及びフィ―ドバック
信号通路を持つ回路によって発生されたディジタル出力
信号を補正する方法に於て、前記フィ―ドバック信号通
路の起り得る出力値に対応するディジタル値を記憶し、
前記順方向信号通路のディジタル出力値を、前記フィ―
ドバック信号通路の起り得る出力値に対応するディジタ
ル値に置換えることにより、前記順方向信号通路のディ
ジタル出力値を変換する工程を含む方法。
16. A method of correcting a digital output signal produced by a circuit having a forward signal path and a feedback signal path, the method comprising: remember,
The digital output value of the forward signal path is
converting the digital output value of the forward signal path by substituting a digital value corresponding to a possible output value of the back signal path.
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