特開 2023-152240 アナログ－デジタル変換装置及びオフセット補正方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023152240

(43)【公開日】2023-10-16

(54)【発明の名称】アナログ－デジタル変換装置及びオフセット補正方法

(51)【国際特許分類】

   H03M 1/10 20060101AFI20231005BHJP

   H03M 1/12 20060101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

H03M1/10 A

H03M1/12 C

【審査請求】有

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022082450

(22)【出願日】2022-05-19

(31)【優先権主張番号】111112652

(32)【優先日】2022-03-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(71)【出願人】

【識別番号】507185945

【氏名又は名称】創意電子股▲ふん▼有限公司

(71)【出願人】

【識別番号】500262038

【氏名又は名称】台湾積體電路製造股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】Ｔａｉｗａｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．８， Ｌｉ－Ｈｓｉｎ Ｒｄ．６， Ｈｓｉｎｃｈｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐａｒｋ， Ｈｓｉｎｃｈｕ， ＴＡＩＷＡＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110002321

【氏名又は名称】弁理士法人永井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】汪 鼎豪

(72)【発明者】

【氏名】ハン，シンハン

【テーマコード（参考）】

5J022

【Ｆターム（参考）】

5J022AA01

5J022AC04

5J022BA03

5J022CA01

5J022CD01

(57)【要約】

【課題】本発明はアナログ－デジタル変換装置及びオフセット補正方法を提供する。
【解決手段】第１のサンプリング周波数で、入力信号を時間インターリーブ方式で多段の第１の量子化出力に変換するＮ段の第１のアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）と、第２のサンプリング周波数で、入力信号を第２の量子化出力に変換する第２のＡＤＣであって、また、第１のサンプリング周波数が第２のサンプリング周波数の（Ｎ＋１）／Ｎ倍である第２のＡＤＣと、多段の第１の量子化出力と第２の量子化出力を補正して、多段の第３の量子化出力と第４の量子化出力を生成する補正回路と、第２のサンプリング周波数で多段の第３の量子化出力のうちの１つを第５の量子化出力として出力し、第４の量子化出力から第５の量子化出力を減算して、複数の出力データを生成するデータリカバリ回路と、多段の第３の量子化出力と複数の出力データに基づいて出力信号を生成する出力回路と、を含むアナログ－デジタル変換装置。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１のサンプリング周波数を有し、時間インターリーブ方式で入力信号を多段の第１の量子化出力に変換するためのＮ段（Ｎは２以上の正の整数である）の第１のアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）と、
第２のサンプリング周波数を有し、前記第１のサンプリング周波数が前記第２のサンプリング周波数の（Ｎ＋１）／Ｎ倍であり、前記入力信号を第２の量子化出力に変換するための第２のＡＤＣと、
前記多段の第１の量子化出力と前記第２の量子化出力のオフセットを補正して、多段の第３の量子化出力と第４の量子化出力とをそれぞれ生成するための第１の補正回路と、
前記第１の補正回路に結合され、前記第２のサンプリング周波数で前記多段の第３の量子化出力のうちの１つを第５の量子化出力として出力し、且つ、前記第４の量子化出力から前記第５の量子化出力を減算して、複数の出力データを生成するためのデータリカバリ回路と、
前記多段の第３の量子化出力と前記複数の出力データに基づいて出力信号を生成する出力回路と、
を含むアナログ－デジタル変換装置。

【請求項2】

前記第２のＡＤＣの連続する２つのサンプリングにおいて、前記第２のＡＤＣは、前記Ｎ段の第１のＡＤＣのうちの第Ｋ－１段の第１のＡＤＣと実質的に同時にサンプリングしてから、前記Ｎ段の第１のＡＤＣのうちの第Ｋ段の第１のＡＤＣと実質的に同時にサンプリングし、ただし、ＫはＮ以下の正の整数である請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。

【請求項3】

前記アナログ－デジタル変換装置は、時間インターリーブ型アナログ－デジタル変換器として動作し、システムサンプリング周期を有し、前記データリカバリ回路は、
前記多段の第３の量子化出力を受信し、且つ、Ｎ個の前記システムサンプリング周期ごとに、前記多段の第３の量子化出力のうちの前記１つを前記第５の量子化出力として出力するための選択回路を含み、
前記選択回路が現在出力している第３の量子化出力のサンプリング時間と、前記選択回路が前回出力していた第３の量子化出力のサンプリング時間とは、（Ｎ＋１）個の前記システムサンプリング周期だけ離れている請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。

【請求項4】

前記データリカバリ回路は、
前記選択回路に結合され、前記多段の第３の量子化出力のうちの前記１つのオフセットを補正して前記第５の量子化出力を生成するための第２の補正回路を更に含む請求項３に記載のアナログ－デジタル変換装置。

【請求項5】

前記データリカバリ回路は、
前記選択回路に結合され、前記多段の第３の量子化出力のうちの前記１つから、周波数が前記第２のサンプリング周波数と実質的に同じであるクロストーク信号に関連する成分を除去するための第２の補正回路を更に含む請求項３に記載のアナログ－デジタル変換装置。

【請求項6】

前記データリカバリ回路は、
前記第５の量子化出力を複数の第１のデータに割り当てるための第１のデマルチプレクサと、
前記第４の量子化出力を複数の第２のデータに割り当てるための第２のデマルチプレクサと、
前記複数の第２のデータから前記複数の第１のデータをそれぞれ減算して、前記複数の出力データを生成するための複数の第１の演算回路と、
を含む処理回路を備える請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。

【請求項7】

前記複数の第１のデータに対応する複数のサンプリング時間は、それぞれ、前記複数の第２のデータに対応する複数のサンプリング時間と実質的に同じである請求項６に記載のアナログ－デジタル変換装置。

【請求項8】

前記処理回路は、
前記第１のデマルチプレクサの複数の出力をそれぞれ平均化して前記複数の第１のデータを生成するための複数の第１の平均化フィルタと、
前記第２のデマルチプレクサの複数の出力をそれぞれ平均化して前記複数の第２のデータを生成するための複数の第２の平均化フィルタと、
を更に含む請求項６に記載のアナログ－デジタル変換装置。

【請求項9】

前記第１の補正回路は、
前記Ｎ段の第１のＡＤＣにそれぞれ結合される複数の第１のサブ補正回路であって、各々は、前記多段の第１の量子化出力の対応する１つを平均化するための第３の平均化フィルタと、前記多段の第１の量子化出力の前記対応する１つから前記第３の平均化フィルタの出力を減算して、前記多段の第３の量子化出力の対応する１つを生成するための第２の演算回路と、を含む複数の第１のサブ補正回路と、
前記第２のＡＤＣに結合される第２のサブ補正回路であって、前記第２の量子化出力を平均化するための第４の平均化フィルタと、前記第２の量子化出力から前記第４の平均化フィルタの出力を減算して、前記第４の量子化出力を生成するための第３の演算回路と、を含む第２のサブ補正回路と、
を備える請求項１に記載のアナログ－デジタル変換装置。

【請求項10】

Ｎ段の第１のアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）と第２のＡＤＣとを含むアナログ－デジタル変換装置に適用されるオフセット補正方法であって、
時間インターリーブ方式で、前記Ｎ段（Ｎは２以上の正の整数である）の第１のＡＤＣを用いて、第１のサンプリング周波数に基づいて入力信号を多段の第１の量子化出力に変換するステップと、
前記第２のＡＤＣを用いて、第２のサンプリング周波数に基づいて前記入力信号を第２の量子化出力に変換するステップであって、前記第１のサンプリング周波数が前記第２のサンプリング周波数の（Ｎ＋１）／Ｎ倍であるステップと、
前記多段の第１の量子化出力と前記第２の量子化出力のオフセットを補正して、多段の第３の量子化出力と第４の量子化出力をそれぞれ生成するステップと、
前記第２のサンプリング周波数で、前記多段の第３の量子化出力のうちの１つを第５の量子化出力として出力するステップと、
前記第４の量子化出力から前記第５の量子化出力を減算して、複数の出力データを生成するステップと、
前記多段の第３の量子化出力と前記複数の出力データに基づいて出力信号を生成するステップと、
を含むオフセット補正方法。

【請求項11】

前記第２のＡＤＣの連続する２つのサンプリングにおいて、前記第２のＡＤＣは、前記Ｎ段の第１のＡＤＣのうちの第Ｋ－１段の第１のＡＤＣと実質的に同時にサンプリングしてから、前記Ｎ段の第１のＡＤＣのうちの第Ｋ段の第１のＡＤＣと実質的に同時にサンプリングし、ただし、ＫはＮ以下の正の整数である請求項１０に記載のオフセット補正方法。

【請求項12】

前記アナログ－デジタル変換装置は、時間インターリーブ型アナログ－デジタル変換器として動作し、システムサンプリング周期を有し、前記第２のサンプリング周波数で、前記多段の第３の量子化出力のうちの前記１つを前記第５の量子化出力として出力するステップは、
Ｎ個の前記システムサンプリング周期ごとに、前記多段の第３の量子化出力のうちの前記１つを前記第５の量子化出力として出力することを含み、
現在出力している第３の量子化出力のサンプリング時間と、前回出力していた第３の量子化出力のサンプリング時間とは、（Ｎ＋１）個の前記システムサンプリング周期だけ離れている請求項１０に記載のオフセット補正方法。

【請求項13】

Ｎ個の前記システムサンプリング周期ごとに、前記多段の第３の量子化出力のうちの前記１つを前記第５の量子化出力として出力するステップは、
前記多段の第３の量子化出力のうちの前記１つのオフセットを補正して、前記第５の量子化出力を生成することを含む請求項１２に記載のオフセット補正方法。

【請求項14】

Ｎ個の前記システムサンプリング周期ごとに、前記多段の第３の量子化出力のうちの前記１つを前記第５の量子化出力として出力するステップは、
前記多段の第３の量子化出力のうちの前記１つから、周波数が前記第２のサンプル周波数と実質的に同じであるクロストーク信号に関連する成分を除去することを含む請求項１２に記載のオフセット補正方法。

【請求項15】

前記第４の量子化出力から前記第５の量子化出力を減算して、前記複数の出力データを生成するステップは、
前記第５の量子化出力を複数の第１のデータに割り当てることと、
前記第４の量子化出力を複数の第２のデータに割り当てることと、
前記複数の第２のデータから前記複数の第１のデータをそれぞれ減算して、前記複数の出力データを取得することと、を含む請求項１０に記載のオフセット補正方法。

【請求項16】

前記複数の第１のデータに対応する複数のサンプリング時間は、それぞれ、前記複数の第２のデータに対応する複数のサンプリング時間と実質的に同じである請求項１５に記載のオフセット補正方法。

【請求項17】

前記第５の量子化出力から形成された複数の信号を割り当ててそれぞれ平均化した後に前記複数の第１のデータを形成し、前記第４の量子化出力から形成された複数の信号を割り当ててそれぞれ平均化した後に前記複数の第２のデータを形成する請求項１５に記載のオフセット補正方法。

【請求項18】

前記多段の第１の量子化出力のオフセットを補正するステップは、
前記多段の第１の量子化出力をそれぞれ平均化して、平均化された多段の第１の量子化出力を生成することと、
前記多段の第１の量子化出力から前記平均化された多段の第１の量子化出力をそれぞれ減算して、前記多段の第３の量子化出力を生成することと、
前記第２の量子化出力を平均化して、平均化された第２の量子化出力を生成することと、
前記第２の量子化出力から前記平均化された第２の量子化出力を減算して、前記第４の量子化出力を生成することと、を含む請求項１０に記載のオフセット補正方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、アナログ－デジタル変換技術に関し、特にサンプリング結果の失いを防止するアナログ－デジタル変換装置及びオフセット補正方法に関する。

【背景技術】

【0002】

アナログ－デジタル変換器（Ａｎａｌｏｇｕｅ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ＡＤＣ）は、通信システム、電子機器、及び各種のコンピュータシステムにおいて広く用いられている。プロセス変化（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）のため、ＡＤＣの出力信号は、例えば、０Ｖの信号がＡＤＣに入力される場合、ＡＤＣの出力信号が、非０Ｖに対応するオフセット誤差を含む場合がある。ＡＤＣによっては、使用状況や部品のランダム変化によってオフセットの程度が異なり、工場出荷時に一律に補正することが困難であるため、ＡＤＣは通常、オフセット自動補正機能を備えている。しかし、ＡＤＣのオフセット自動補正機能は、入力されるＡＤＣの信号がある特定の周波数を有する場合、ＡＤＣのサンプリング結果を誤って消去する可能性がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

これに鑑み、如何にアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）のオフセット自動補正機能がＡＤＣのサンプリング結果を誤って消去することを回避するかは、業界で解決すべき課題となっている。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本開示は、第１のサンプリング周波数を有し、時間インターリーブ方式で入力信号を多段の第１の量子化出力に変換するためのＮ段（Ｎは２以上の正の整数である）の第１のＡＤＣと、第２のサンプリング周波数を有し、第１のサンプリング周波数が第２のサンプリング周波数の（Ｎ＋１）／Ｎ倍であり、入力信号を第２の量子化出力に変換するための第２のＡＤＣと、多段の第１の量子化出力と第２の量子化出力のオフセットを補正して、多段の第３の量子化出力と第４の量子化出力とをそれぞれ生成するための第１の補正回路と、第１の補正回路に結合され、第２のサンプリング周波数で多段の第３の量子化出力のうちの１つを第５の量子化出力として出力し、且つ、第４の量子化出力から第５の量子化出力を減算して、複数の出力データを生成するためのデータリカバリ回路と、多段の第３の量子化出力と複数の出力データに基づいて出力信号を生成するための出力回路と、を含むアナログ－デジタル変換装置を提供する。

【0005】

本開示は、Ｎ段の第１のＡＤＣと第２のＡＤＣとを含むアナログ－デジタル変換装置に適用されるオフセット補正方法であって、時間インターリーブ方式で、Ｎ段（Ｎは２以上の正の整数である）の第１のＡＤＣを用いて、第１のサンプリング周波数に基づいて入力信号を多段の第１の量子化出力に変換するステップと、第２のＡＤＣを用いて、第２のサンプリング周波数に基づいて入力信号を第２の量子化出力に変換するステップであって、また、第１のサンプリング周波数が第２のサンプリング周波数の（Ｎ＋１）／Ｎ倍であるステップと、多段の第１の量子化出力と第２の量子化出力のオフセットを補正して、多段の第３の量子化出力と第４の量子化出力をそれぞれ生成するステップと、第２のサンプリング周波数で、多段の第３の量子化出力のうちの１つを第５の量子化出力として出力するステップと、第４の量子化出力から第５の量子化出力を減算して、複数の出力データを生成するステップと、多段の第３の量子化出力と複数の出力データに基づいて出力信号を生成するステップと、を含むオフセット補正方法を提供する。

【発明の効果】

【0006】

上記のアナログ－デジタル変換装置及びオフセット補正方法は、入力信号の周波数が第１のＡＤＣのサンプリング周波数の整数倍に等しい場合、サンプリング結果を失うことなく、正確な出力信号を生成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示の一実施例によるアナログ－デジタル変換装置を簡略化した機能ブロック図である。

【図2】図１における複数のクロック信号の、いくつかの実施例における波形模式図である。

【図3】本開示の一実施例による入力信号の信号成分の模式図である。

【図4】本開示の一実施例による選択回路の動作模式図である。

【図5】本開示の一実施例による処理回路を簡略化した機能ブロック図である。

【図6】本開示の一実施例による第１のサブ補正回路を簡略化した機能ブロック図である。

【図7】本開示の一実施例によるオフセット補正方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本開示の実施例を関連図面と併せて説明する。図面において、同一の要素符号は、同一又は類似の部品又は方法フローを示す。

【0009】

図１は本開示の一実施例によるアナログ－デジタル変換装置１００を簡略化した機能ブロック図である。図２は図１における複数のクロック信号の、いくつかの実施例における波形模式図である。図１及び図２を同時に参照すると、アナログ－デジタル変換装置１００は、多段の第１のアナログ－デジタル変換装置１００（ＡＤＣ）１１０₀～１１０₃、第２のＡＤＣ１２０、第１の補正回路１３０、データリカバリ回路１４０及び出力回路１５０を含む。第１のＡＤＣ１１０₀～１１０₃は、それぞれ複数の第１のクロック信号ＣＬＫＡ₀～ＣＬＫＡ₃に基づいて入力信号ＳＩＮをサンプリングし、多段の第１の量子化出力ＱＡ₀～ＱＡ₃をそれぞれ生成することに用いられる。いくつかの実施例において、アナログ－デジタル変換装置１００は、時間スキュー（ｔｉｍｅ－ｓｋｅｗ）補正回路及び／又はゲイン補正回路をさらに含んでもよい。説明の便宜上、これらの回路は図１に描かれていない。

【0010】

図２に示すように、第１のクロック信号ＣＬＫＡ₀～ＣＬＫＡ₃は時間インターリーブされた（ｔｉｍｅ－ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ）信号である。第１のＡＤＣ１１０₀～１１０₃が異なる時間で入力信号ＳＩＮのサンプリングとアナログ－デジタル変換を行うように、第１のクロック信号ＣＬＫＡ₀～ＣＬＫＡ₃のうちの隣接する両者の間に時間間隔を有する。例えば、第１のクロック信号ＣＬＫＡ₀に基づいて、第１のＡＤＣ１１０₀はサンプリング時間ＴＭ１でサンプリングすることができる。第１のクロック信号ＣＬＫＡ₁に基づいて、第１のＡＤＣ１１０₁はサンプリング時間ＴＭ２でサンプリングすることができる。アナログ－デジタル変換装置１００が一実施例において時間インターリーブ型アナログ－デジタル変換器として動作するように、第１のＡＤＣ１１０₀～１１０₃は入力信号ＳＩＮを交互にサンプリングすることに用いられる。一実施例において、サンプリング時間ＴＭ１とサンプリング時間ＴＭ２との違いは、アナログ－デジタル変換装置１００の１つのシステムサンプリング周期ＴＳであり、また、システムサンプリング周期ＴＳの逆数がアナログ－デジタル変換装置１００のシステムサンプリング周波数ｆｓであり、すなわち、ＴＳ＝１／ｆｓである。

【0011】

第１のＡＤＣ１２０は、第２のクロック信号ＣＬＫＢに基づいて入力信号ＳＩＮをサンプリングして、第２の量子化出力ＱＢを生成することに用いられる。第１のクロック信号ＣＬＫＡ₀～ＣＬＫＡ₃の周波数は第２のクロック信号ＣＬＫＢの周波数よりも高く、これにより、第１のＡＤＣ１１０₀～１１０₃の第１のサンプリング周波数が第２のＡＤＣ１２０の第２のサンプリング周波数よりも高くなる。第２のＡＤＣ１２０は、第１のＡＤＣ１１０₀～１１０₃のサンプリング結果の正確度を向上させることに寄与し、詳細な内容について後続でさらに説明する。

【0012】

後続の実施例において、説明の便宜上、第１のサンプリング周波数（又は第１のクロック信号ＣＬＫＡ₀～ＣＬＫＡ₃の周波数）を５００ＭＨｚと仮定し、第２のサンプリング周波数（又は第２のクロック信号ＣＬＫＢの周波数）を４００ＭＨｚと仮定する。しかしながら、本開示の第１のＡＤＣ１１０₀～１１０₃の数、第１のサンプリング周波数（又は第１のクロック信号ＣＬＫＡ₀～ＣＬＫＡ₃の周波数）及び第２のサンプリング周波数（又は第２のクロック信号ＣＬＫＢの周波数）は、上記及び後続の例示的な実施例に限定されない。いくつかの実施例において、アナログ－デジタル変換装置１００がＮ段の第１のＡＤＣを含むとき、第１のサンプリング周波数（又は第１のクロック信号ＣＬＫＡ₀～ＣＬＫＡ₃の周波数）は第２のサンプリング周波数（又は第２のクロック信号ＣＬＫＢの周波数）の（Ｎ＋１）／Ｎ倍であり、Ｎは２以上の正の整数である。換言すれば、第１のサンプリング周波数はｆｓ／Ｎであり、第２のサンプリング周波数はｆｓ／（Ｎ＋１）である。

【0013】

第１の補正回路１３０は、第１のＡＤＣ１１０₀～１１０₃、第２のＡＤＣ１２０、データリカバリ回路１４０及び出力回路１５０に結合されている。第１の補正回路１３０は、第１の量子化出力ＱＡ₀～ＱＡ₃のオフセット（ｏｆｆｓｅｔ）を補正して多段の第３の量子化出力ＱＣ₀～ＱＣ₃を生成することに用いられ、且つ、第２の量子化出力ＱＢのオフセットを補正して第４の量子化出力ＱＤを生成することに用いられる。第３の量子化出力ＱＣ₀～ＱＣ₃はデータリカバリ回路１４０及び出力回路１５０に伝送される。第４の量子化出力ＱＤはデータリカバリ回路１４０に伝送される。

【0014】

詳細には、第１の補正回路１３０は、第１のＡＤＣ１１０₀～１１０₃にそれぞれ結合される複数の第１のサブ補正回路１３２₀～１３２₃と、第２のＡＤＣ１２０に結合される第２のサブ補正回路１３４とを含む。第１のサブ補正回路１３２₀～１３２₃は同様に動作し、説明の便宜上、以下、第１のサブ補正回路１３２₀のみを例として説明する。第１のサブ補正回路１３２₀は、第１の量子化出力ＱＡ₀を平均化して、第１の量子化出力ＱＡ₀のオフセット補正量を取得することに用いられる。次に、第１のサブ補正回路１３２₀は、第１の量子化出力ＱＡ₀からそのオフセット補正量を減算して第３の量子化出力ＱＣ₀を生成する。また、第２のサブ補正回路１３４は、第２の量子化出力ＱＢを平均化して、第２の量子化出力ＱＢのオフセット補正量を取得することに用いられる。次に、第２のサブ補正回路１３４は、第２の量子化出力ＱＢからそのオフセット補正量を減算して第４の量子化出力ＱＤを生成する。

【0015】

ある場合では、第１の補正回路１３０は第１の量子化出力ＱＡ₀～ＱＡ₃を誤って補正することがある。図３を参照すると、図３は本開示の一実施例による入力信号ＳＩＮの信号成分の模式図である。入力信号ＳＩＮは周波数が５００ＭＨｚの目標信号３１０を含み、アナログ－デジタル変換装置１００は理想的には目標信号３１０に基づいてデジタルの出力信号ＳＯＵＴを生成することに用いられる。図３において、サンプリング時間ＴＰ１～ＴＰ２１の隣接する両者の間の間隔は、１つのシステムサンプリング周期ＴＳである。

【0016】

目標信号３１０の周波数が第１のＡＤＣ１１０₀～１１０₃の第１のサンプリング周波数と同じ（例えば、いずれも５００ＭＨｚ）であるか、又は目標信号３１０の周波数が第１のサンプリング周波数の正の整数倍である（例えば、第１のＡＤＣがＮ段を有する場合、目標信号３１０の周波数はｆｓ×ｉ／Ｎであり、ここでｉは正の整数である）場合、第１のＡＤＣ１１０₀～１１０₃はそれぞれ目標信号３１０に対して連続して同じ値をサンプリングする。この場合、第１の補正回路１３０は、平均演算によりオフセット補正量を取得するため、各オフセット補正量が真のオフセット量と等しいものではなく、対応する第１の量子化出力と同じものになって、これにより、第１の補正回路１３０は、第１の量子化出力ＱＡ₀～ＱＡ₃を誤って補正する。

【0017】

例えば、図３に示すように、第１のＡＤＣ１１０₀が目標信号３１０をサンプリングするとき、目標信号３１０はいずれも約０．１Ｖであり、これにより、第１の量子化出力ＱＡ₀は、０．１Ｖに対応する状態を維持する。これに基づき、第１の補正回路１３０は、第３の量子化出力ＱＣ₀（すなわち補正後の第１の量子化出力ＱＡ₀）が０Ｖに対応するように、第１の量子化出力ＱＡ₀のオフセット補正量を０．１Ｖに対応して算出する。

【0018】

また例えば、第１のＡＤＣ１１０₁がサンプリングするとき、目標信号３１０はいずれも約０．９Ｖであり、これにより、第１の量子化出力ＱＡ₁は、０．９Ｖに対応する状態を維持する。これに基づき、第１の補正回路１３０は、第３の量子化出力ＱＣ₁（すなわち補正後の第１の量子化出力ＱＡ₁）が０Ｖに対応するように、第１の量子化出力ＱＡ₁のオフセット補正量を０．９Ｖに対応して算出する。

【0019】

データリカバリ回路１４０は、第２のＡＤＣ１２０の第４の量子化出力ＱＤを用いて誤って補正された第１の量子化出力ＱＡ₀～ＱＡ₃をリカバリして（又は第１の量子化出力ＱＡ₀～ＱＡ₃として）、出力データＤＯ０～ＤＯ３を生成する。出力回路１５０は、第３の量子化出力ＱＣ₀～ＱＣ₃と出力データＤＯ０～ＤＯ３に基づいてデジタルの出力信号ＳＯＵＴを生成することに用いられる。一実施例において、出力回路１５０は、第３の量子化出力ＱＣ₀～ＱＣ₃に、それぞれ出力データＤＯ０～ＤＯ３を加算することに用いられる。例えば、第３の量子化出力ＱＣ₀と出力データＤＯ０の組み合わせは第１のＡＤＣ１１０₀のサンプリング結果に対応し、第３の量子化出力ＱＣ₁と出力データＤＯ₁の組み合わせは第１のＡＤＣ１１０₁のサンプリング結果に対応し、その他はこのように類推される。出力回路１５０は、システムサンプリング周波数ｆｓを有する出力信号ＳＯＵＴを生成するように、データの組み合わせ演算を継続的に実行してもよい。いくつかの実施例において、出力回路１５０は、マルチプレクサ回路によって実現されてもよいが、本開示は、これに限定されない。

【0020】

以下、第４の量子化出力ＱＤが第１の量子化出力ＱＡ₀～ＱＡ₃のリカバリに用いられる原理について説明する。第１のサンプリング周波数を第２のＡＤＣ１２０の第２のサンプリング周波数の（Ｎ＋１）／Ｎ倍とすることにより、第２のＡＤＣ１２０が第１のＡＤＣ１１０₀～１１０₃と実質的に同じ時間で順次サンプリングするようにし、さらに第２のＡＤＣ１２０が第１のＡＤＣ１１０₀～１１０₃のサンプリング結果を取得するようにすることができる。例えば、図３に示すように、第１のＡＤＣ１１０₀及び第２のＡＤＣ１２０は、サンプリング時間ＴＰ１で同時に０．１Ｖの目標信号３１０をサンプリングするので、サンプリング時間ＴＰ１の第４の量子化出力ＱＤは、サンプリング時間ＴＰ１の第１の量子化出力ＱＡ₀をリカバリする（又は第１の量子化出力ＱＡ₀とする）ことに用いられてもよい。第１のＡＤＣ１１０₁及び第２のＡＤＣ１２０は、サンプリング時間ＴＰ６で同時に０．９Ｖの目標信号３１０をサンプリングするので、サンプリング時間ＴＰ６の第４の量子化出力ＱＤは、サンプリング時間ＴＰ６の第１の量子化出力ＱＡ₁をリカバリする（又は第１の量子化出力ＱＡ₁とする）ことに用いられてもよく、その他はこのように類推される。第１のＡＤＣがＮ段を有するいくつかの実施例において、第２のＡＤＣ１２０の連続する２つのサンプリングにおいて、第２のＡＤＣ１２０は、まずＮ段の第１のＡＤＣのうちの第Ｋ－１段の第１のＡＤＣと実質的に同時にサンプリングし、その後、第Ｋ段の第１のＡＤＣと実質的に同時にサンプリングし、ただし、ＫはＮ以下の正の整数である。

【0021】

いくつかの実施例において、入力信号ＳＩＮは、目標信号３１０とは周波数が異なる他のクロストーク（ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）信号（例えば、クロストーク信号３２０）も含む。一般的には、これらのクロストーク信号は交流信号であるので、クロストーク信号が第４の量子化出力ＱＤに及ぼす影響は、例えば、図５における第１の平均化フィルタ５３０₀～５３０₃と第２の平均化フィルタ５４０₀～５４０₃のように平均化フィルタを直列接続することで除去され得る。例えば、サンプリング時間ＴＰ１の第４の量子化出力ＱＤは、平均化フィルタによって処理されてから第１の量子化出力ＱＡ₀をリカバリすることに用いられてもよい。また例えば、サンプリング時間ＴＰ６の第４の量子化出力ＱＤは、別の平均化フィルタによって処理されてから、第１の量子化出力ＱＡ₁をリカバリすることに用いられてもよい。しかし、クロストーク信号３２０の周波数が１００ＭＨｚである場合（即ち、第１のＡＤＣがＮ段を有し、且つクロストーク信号３２０の周波数がｆｓ×ｊ／［Ｎ×（Ｎ＋１）］（ｊは正の整数である）である場合）、第４の量子化出力ＱＤに対するクロストーク信号３２０の影響は直流信号による影響にある程度近似しているため、平均化フィルタによりクロストーク信号３２０の成分を第４の量子化出力ＱＤから除去することはできない。

【0022】

例えば、図３に示すように、第２のＡＤＣ１２０はサンプリング時間ＴＰ１及びサンプリング時間ＴＰ２１でサンプリングして第１の量子化出力ＱＡ₀をリカバリするとき、クロストーク信号３２０はいずれも約０．３Ｖである。したがって、仮にこの２つの第４の量子化出力ＱＤを平均化したとしても、クロストーク信号３２０の成分は除去されることなく依然として完全に残される。

【0023】

データリカバリ回路１４０は、上記課題を解決するために使用され得る。データリカバリ回路１４０は、選択回路１４２と処理回路１４４とを含む。データリカバリ回路１４０は、（例えば選択回路１４２によって）第２のサンプリング周波数で、第３の量子化出力ＱＱＣ₀～ＱＣ₃のうちの対応する１つを第５の量子化出力ＱＥとして出力することに用いられる。したがって、第５の量子化出力ＱＥは、第２のサンプリング周波数で入力信号ＳＩＮをサンプリングした量子化出力として理解することができ、且つ、クロストーク信号３２０（例えば、１００ＭＨｚ）に関する成分を含むが、目標信号３１０（例えば、５００ＭＨｚ）に関する成分は、第１の補正回路１３０によってすでに除去されたことから、含まない。データリカバリ回路１４０は、更に、第４の量子化出力ＱＤから第５の量子化出力ＱＥを減算して、第４の量子化出力ＱＤにおけるクロストーク信号３２０（例えば、１００ＭＨｚ）に関する成分を除去するとともに、目標信号３１０（例えば、５００ＭＨｚ）に関する成分を残して、さらに複数の出力データＤＯ０～ＤＯ３を生成することに用いられる。いくつかの実施例において、出力データＤＯ０～ＤＯ３は、それぞれ、第１のＡＤＣ１１０₀～１１０₃という４つのチャネルによる目標信号３１０（例えば、５００ＭＨｚ）に対するサンプリング結果に対応する。

【0024】

以下、選択回路１４２及び処理回路１４４の動作を図４及び図５と併せてさらに説明する。図４を参照すると、図４は本開示の一実施例による選択回路１４２の動作模式図である。前述の通り、サンプリング時間ＴＰ１～ＴＰ２１の隣接する両者の間の間隔は、１つのシステムサンプリング周期ＴＳである。選択回路１４２は第３の量子化出力ＱＣ₀～ＱＣ₃を受信することに用いられるとともに、４つのシステムサンプリング周期ＴＳごとに（すなわち、第１のＡＤＣがＮ段を有する場合、Ｎ個のシステムサンプリング周期ＴＳごとに）第３の量子化出力ＱＣ₀～ＱＣ₃のうちの１つを第５の量子化出力ＱＥとして出力することに用いられる。図４に示すように、選択回路１４２はサンプリング時間ＴＰ１の第３の量子化出力ＱＣ₀、サンプリング時間ＴＰ６の第３の量子化出力ＱＣ₁、サンプリング時間ＴＰ１１の第３の量子化出力ＱＣ₂、及びサンプリング時間ＴＰ１６の第３の量子化出力ＱＣ₃を出力する。

【0025】

換言すれば、選択回路１４２が現在出力している第３の量子化出力のサンプリング時間と、その前回出力していた第３の量子化出力のサンプリング時間とは、５つのシステムサンプリング周期だけ離れている（すなわち、第１のＡＤＣがＮ段を有する場合、Ｎ＋１個のシステムサンプリング周期ＴＳだけ離れている）。例えば、図４に示すように、第５の量子化出力ＱＥを形成する複数の第３の量子化出力において、第３の量子化出力ＱＣ₁（サンプリング時間ＴＰ６）と前回の第３の量子化出力ＱＣ₀（サンプリング時間ＴＰ１）とは、５個のシステムサンプリング周期だけ離れている。

【0026】

一実施例において、選択回路１４２は、４個のシステムサンプリング周期ＴＳごとに４つの第３の量子化出力ＱＣ₀～ＱＣ₃を記憶するように、ラッチ回路又はランダムアクセスメモリを含んでもよい。選択回路１４２は、更に、これら４つの第３の量子化出力ＱＣ₀～ＱＣ₃のうちの対応する１つを出力するためのマルチプレクサを含んでもよい。

【0027】

また図１を参照すると、いくつかの実施例において、データリカバリ回路１４０は第２の補正回路１４６をさらに含む。第２の補正回路１４６は選択回路１４２に結合されるとともに、選択回路１４２から出力した第３の量子化出力のオフセットを補正して、第５の量子化出力ＱＥを生成することに用いられる。第２の補正回路１４６の補正原理は前述の第１のサブ補正回路１３２₀～１３２₃又は第２のサブ補正回路１３４と同様であり、説明の便宜上、ここで、再び説明しない。

【0028】

いくつかの実施例において、入力信号ＳＩＮは、第２のサンプリング周波数を有するクロストーク信号（例えば、図３には示されていない４００ＭＨｚのクロストーク信号）を含む。図４から分かるように、選択回路１４２の出力は、第２のサンプリング周波数で入力信号ＳＩＮをサンプリングした量子化出力として理解することができ、これにより、第２のサンプリング周波数のクロストーク信号が、選択回路１４２の出力に固定値の直流成分を生成させる。したがって、第２の補正回路１４６は、平均演算によって選択回路１４２の出力から第２のサンプリング周波数に関するクロストーク信号の成分を除去することに用いられてもよい。いくつかの実施例において、入力信号ＳＩＮが第２のサンプリング周波数のクロストーク信号を含まない場合、第２の補正回路１４６は省略することができる。

【0029】

次に、図５を参照すると、図５は本開示の一実施例による処理回路１４４を簡略化した機能ブロック図である。処理回路１４４は、第１のデマルチプレクサ５１０、第２のデマルチプレクサ５２０、複数の第１の平均化フィルタ５３０₀～５３０₃、複数の第２の平均フィルム５３０₀～５３０₃及び複数の第１の演算回路５５０₀～５５０₃を含む。

【0030】

第１のデマルチプレクサ５１０は、第５の量子化出力ＱＥを受信することに用いられるとともに、第５の量子化出力ＱＥにおけるデータをサンプリング時間に応じて第１のデマルチプレクサ５１０の複数の出力端Ｘ０～Ｘ３に順次割り当てることに用いられる。例えば、第１のデマルチプレクサ５１０は、出力端Ｘ０～Ｘ３を用いて、図４のサンプリング時間ＴＰ１の第３の量子化出力ＱＣ₀、サンプリング時間ＴＰ６の第３の量子化出力ＱＣ₁、サンプリング時間ＴＰ１１の第３の量子化出力ＱＣ₂、及びサンプリング時間ＴＰ１６の第３の量子化出力ＱＣ₃をそれぞれ出力してもよく、その他はこのように類推される。

【0031】

第１の平均化フィルタ５３０₀～５３０₃は、それぞれ、出力端Ｘ０～Ｘ３に結合されるとともに、出力端Ｘ０～Ｘ３の出力信号をそれぞれ平均化して複数の第１のデータＤＡ０～ＤＡ３を生成することに用いられる。第１の平均化フィルタ５３０₀～５３０₃は、出力端Ｘ０～Ｘ３の出力信号から前に言及されていない他の周波数のクロストーク信号の情報を除去することに用いられる。

【0032】

第２のデマルチプレクサ５２０は、第４の量子化出力ＱＤを受信することに用いられるとともに、第４の量子化出力ＱＤにおけるデータをサンプリング時間に応じて第２のデマルチプレクサ５２０の複数の出力端Ｙ０～Ｙ３に順次割り当てることに用いられる。例えば、図３及び図５を同時に参照すると、第２のデマルチプレクサ５２０は、出力端Ｙ０～Ｙ３を用いて、サンプリング時間ＴＰ１の第４の量子化出力ＱＤ、サンプリング時間ＴＰ６の第４の量子化出力ＱＤ、サンプリング時間ＴＰ１１の第４の量子化出力ＱＤ、及びサンプリング時間ＴＰ１６の第４の量子化出力ＱＤをそれぞれ出力してもよく、その他はこのように類推される。

【0033】

第２の平均化フィルタ５４０₀～５４０₃は、それぞれ、出力端Ｙ０～Ｙ３に結合されるとともに、出力端Ｙ０～Ｙ３の出力信号をそれぞれ平均化して複数の第２のデータＤＢ０～ＤＢ３を生成することに用いられる。第２の平均化フィルタ５４０₀～５４０₃は、出力端Ｙ０～Ｙ３の出力信号から前に言及されていない他の周波数のクロストーク信号の情報を除去することに用いられる。

【0034】

以上のことから、第１のデータＤＡ０～ＤＡ３に対応する複数のサンプリング時間（例えばサンプリング時間ＴＰ１、ＴＰ６、ＴＰ１１及びＴＰ１６）は、それぞれ、第２のデータＤＢ０～ＤＢ３に対応する複数のサンプリング時間と実質的に同じである。いくつかの実施例において、第１の平均化フィルタ５３０₀～５３０₃と第２の平均化フィルタ５４０₀～５４０₃は、移動平均フィルタによって実現されてもよい。いくつかの実施例において、入力信号ＳＩＮが前述の他の周波数のクロストーク信号を含まない場合、第１の平均化フィルタ５３０₀～５３０₃と第２の平均化フィルタ５４０₀～５４０₃は省略してもよく、第１のデマルチプレクサー５１０の出力端Ｘ０～Ｘ３は第１のデータＤＡ０～ＤＡ３を直接出力してもよく、第２のデマルチプレクサー５２０の出力端Ｙ₀～Ｙ₃は第２のデータＤＢ０～ＤＢ３を直接出力してもよい。

【0035】

総じて言えば、第１のデータＤＡ０～ＤＡ３に含まれる情報はクロストーク信号３２０に対応する。第２のデータＤＢ０～ＤＢ３に含まれる情報は目標信号３１０及びクロストーク信号３２０に対応する。目標信号３１０の周波数は５００ＭＨｚ（又はｆｓ×ｉ／Ｎ）であり、クロストーク信号３２０の周波数は１００ＭＨｚ（又はｆｓ×ｊ／［Ｎ×（Ｎ＋１）］）である。

【0036】

第１の演算回路５５０₀～５５０₃は、第２のデータＤＢ０～ＤＢ３から第１のデータＤＡ０～ＤＡ３をそれぞれ減算して、出力データＤＯ０～ＤＯ３をそれぞれ生成することに用いられる。したがって、出力データＤＯ０～ＤＯ３における情報は目標信号３１０にのみ対応する。

【0037】

図６は本開示の一実施例による第１のサブ補正回路１３２₀を簡略化した機能ブロック図である。第１のサブ補正回路１３２₀は第３の平均化フィルタ６１０と第２の演算回路６２０とを含む。第３の平均化フィルタ６１０は第１の量子化出力ＱＡ₀を平均化することに用いられる。第２の演算回路６２０は、第１の量子化出力ＱＡ₀から第３の平均化フィルタ６１０の出力（すなわち平均後の第１の量子化出力ＱＡ₀、又は第１の量子化出力ＱＡ₀のオフセット補正量）を減算して、第３の量子化出力ＱＣ₀を生成することに用いられる。この実施例において、他の第１のサブ補正回路１３２₁～１３２₃と第２のサブ補正回路１３４との部品、接続関係及び動作は、いずれも、上記の図６の第１のサブ補正回路１３２₀に関する説明に適用され、説明の便宜上、ここで再び説明しない。

【0038】

以上のように、アナログ－デジタル変換装置１００は、オフセット補正中に、入力信号ＳＩＮの周波数が第１のＡＤＣ１１０₀～１１０₃の第１のサンプリング周波数の整数倍に等しいときにサンプリング結果を失うことなく、正確な出力信号ＳＯＵＴを生成することを保証することができる。アナログ－デジタル変換装置１００は、目標信号３１０の周波数が第１のサンプリング周波数の整数倍でない場合にも適用できることに留意されたい。この場合、第１の補正回路１３０は、第１の量子化出力ＱＡ₀～ＱＡ₃を誤って補正しなく、これにより、第４の量子化出力ＱＤと第５の量子化出力ＱＥが実質的に乱数となり、その値が図５の第１の平均化フィルタ５３０₀～５３０₃と第２の平均化フィルタ５４０₀～５４０₃によって除去される。したがって、図５の第１のデータＤＡ０～ＤＡ３及び第２のデータＤＢ０～ＤＢ３はいずれも０Ｖに対応することができ、これにより、出力データＤＯ０～ＤＯ３は、出力信号ＳＯＵＴに影響を与えることなく０Ｖに対応し、出力回路１５０は、第３の量子化出力ＱＣ₀～ＱＣ₃のみを用いて正確な出力信号ＳＯＵＴを生成することに相当する。

【0039】

図７は本開示の一実施例によるオフセット補正方法７００のフローチャートである。前述の複数の実施例におけるアナログ－デジタル変換装置１００は、オフセット補正方法７００を実行することに用いることができる。この明細書に記載の方法のいずれも、フローチャートに示されるものよりも多くのステップ又は少ないステップを含んでもよく、且つ、方法におけるステップは、任意の適切な順序で実行されてもよいことが理解されるべきである。

【0040】

ステップＳ７１０において、第１のＡＤＣ１１０₀～１１０₃は、第１のサンプリング周波数に基づいて、時間インターリーブ方式で入力信号ＳＩＮを第１の量子化出力ＱＡ₀～ＱＡ₃に変換する。

【0041】

ステップＳ７２０において、第２のＡＤＣは、第２のサンプリング周波数に基づいて、入力信号ＳＩＮを第２の量子化出力ＱＢに変換し、第１のサンプリング周波数が第２のサンプリング周波数の（Ｎ＋１）／Ｎ倍である。

【0042】

ステップＳ７３０において、第１の補正回路１３０は、第１の量子化出力ＱＡ₀～ＱＡ₃のオフセットを補正して第３の量子化出力ＱＣ₀～ＱＣ₃を生成するとともに、第２の量子化出力ＱＢのオフセットを補正して第４の量子化出力ＱＤを生成する。

【0043】

ステップＳ７４０において、データリカバリ回路１４０は第２のサンプリング周波数で、第３の量子化出力ＱＣ₀～ＱＣ₃のうちの１つを第５の量子化出力ＱＥとして出力する。

【0044】

ステップＳ７５０において、データリカバリ回路１４０は、第４の量子化出力ＱＤから第５の量子化出力ＱＥを減算して、出力データＤＯ０～ＤＯ３を生成する。

【0045】

ステップＳ７６０において、出力回路１５０は、第３の量子化出力ＱＣ₀～ＱＣ₃と出力データＤＯ０～ＤＯ３に基づいて出力信号ＳＯＵＴを生成する。

【0046】

特定の部品を指すために、特定の用語が、明細書及び特許請求の範囲において使用される。しかしながら、当業者であれば、同一の部品が異なる名詞で呼ばれる場合があることを理解されるべきである。明細書及び特許請求の範囲は、名称の相違で部品を区分するものではなく、部品の機能的相違を基準として区分するものである。明細書及び特許請求の範囲で言及された「含む」は、開放的な用語であるため、「含むが、これに限定されない」と解釈されるべきである。なお、「結合」は、ここでは、直接的及び間接的な接続手段のいずれも含む。したがって、第１の部品が第２の部品に結合されることが明細書に記載されている場合、第１の部品は、電気的接続や無線伝送、光学伝送などの信号的接続方式によって、直接的に第２の部品に接続されてもよいか、又は、他の部品や接続手段によって、間接的にこの第２の部品に電気的接続や信号的接続されてもよいことを意味する。

【0047】

ここで用いられる「及び／又は」の表現は、挙げられたもののうちの一つ又は複数の項目の任意の組み合わせを含む。また、明細書で特に言及しない限り、任意の単数の形態の用語は複数の形態の意味を同時に含む。

【0048】

以上は、本開示の好ましい実施例に過ぎず、本開示の範囲又は精神から逸脱しない場合、本開示の構造に様々な修飾及び均等な変更を加えることができる。以上のことから、以下の請求項の範囲内で本開示に対して行われる修飾及び均等な変更は、いずれも本開示がカバーする範囲である。

【符号の説明】

【0049】

１００ アナログ－デジタル変換装置
１１０₀～１１０₃ 第１のアナログ－デジタル変換器
１２０ 第２のアナログ－デジタル変換器
１３０ 第１の補正回路
１３２₀～１３２₃ 第１のサブ補正回路
１３４ 第２のサブ補正回路
１４０ データリカバリ回路
１４２ 選択回路
１４４ 処理回路
１４６ 第２の補正回路
１５０ 出力回路
ＣＬＫＡ₀～ＣＬＫＡ₃ 第１のクロック信号
ＣＬＫＢ 第２のクロック信号
ＤＯ０～ＤＯ３ 出力データ
ＱＡ₀～ＱＡ₃ 第１の量子化出力
ＱＢ 第２の量子化出力
ＱＣ₀～ＱＣ₃ 第３の量子化出力
ＱＤ 第４の量子化出力
ＱＥ 第５の量子化出力
ＳＩＮ 入力信号
ＳＯＵＴ 出力信号
ＴＳ システムサンプリング周期
ｆｓ システムサンプリング周波数
ＴＭ１，ＴＭ２，ＴＰ１～ＴＰ２１ サンプリング時間
３１０ 目標信号
３２０ クロストーク信号
５１０ 第１のデマルチプレクサ
５２０ 第２のデマルチプレクサ
５３０₀～５３０₃ 第１の平均化フィルタ
５４０₀～５４０₃ 第２の平均化フィルタ
５５０₀～５５０₃ 第１の演算回路
ＤＡ０～ＤＡ３ 第１のデータ
ＤＢ０～ＤＢ３ 第２のデータ
Ｘ０～Ｘ３，Ｙ０～Ｙ３ 出力端
６１０ 第３の平均化フィルタ
６２０ 第２の演算回路
７００ オフセット補正方法
Ｓ７１０～Ｓ７６０ ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】