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(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】P2024107891
(43)【公開日】2024-08-09
(54)【発明の名称】Ａ／Ｄ変換器
(51)【国際特許分類】
H03M 3/02 20060101AFI20240802BHJP
【ＦＩ】
H03M3/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023012067
(22)【出願日】2023-01-30
(71)【出願人】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】520124752
【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ
(74)【代理人】
【識別番号】110000567
【氏名又は名称】弁理士法人サトー
(72)【発明者】
【氏名】和田 祥太郎
(72)【発明者】
【氏名】根塚 智裕
(72)【発明者】
【氏名】古田 善一
【テーマコード（参考）】
5J064
【Ｆターム（参考）】
5J064BA03
5J064BC06
5J064BC07
5J064BC08
5J064BC10
5J064BC11
5J064BC15
5J064BC16
(57)【要約】
【課題】積分器を備えてチョッピングを行う構成においても、タイミング制御がより簡単になるＡ／Ｄ変換器を提供する。
【解決手段】Ａ／Ｄ変換器１に第一積分器２及び量子化器３を備え、更に信号入力チョッピングスイッチ１０、第一積分容量チョッピング用入力スイッチ６、第一オペアンプ４の出力側に配置される出力側チョッピングスイッチ８及び１５、量子化器３の出力より第一積分器２の入力に至るフィードバック経路中に配置されるフィードバックチョッピングスイッチを備える。チョッピングスイッチ６、８、１０、１５及びフィードバックチョッピングスイッチは同じ周波数Ｆｃｈｓｙｓでチョッピング動作する。出力側チョッピングスイッチ８及び１５は、量子化器３の入力値の極性がチョッピング動作の前後で一致するように配置される。
【選択図】図１
【解決手段】Ａ／Ｄ変換器１に第一積分器２及び量子化器３を備え、更に信号入力チョッピングスイッチ１０、第一積分容量チョッピング用入力スイッチ６、第一オペアンプ４の出力側に配置される出力側チョッピングスイッチ８及び１５、量子化器３の出力より第一積分器２の入力に至るフィードバック経路中に配置されるフィードバックチョッピングスイッチを備える。チョッピングスイッチ６、８、１０、１５及びフィードバックチョッピングスイッチは同じ周波数Ｆｃｈｓｙｓでチョッピング動作する。出力側チョッピングスイッチ８及び１５は、量子化器３の入力値の極性がチョッピング動作の前後で一致するように配置される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
信号入力チョッピングスイッチ（１０）と、
この信号入力チョッピングスイッチの後段に配置され、第一オペアンプ（４）と、第一積分容量（７）と、この第一積分容量の入力側に配置される第一積分容量チョッピング用入力スイッチ（６）と、を備える第一積分器（２、２Ａ、２１、６６）と、
前記第一オペアンプの出力側に配置される１つ以上の出力側チョッピングスイッチ（８、１５）と、
この出力側チョッピングスイッチの後段に配置される量子化器（３）と、
この量子化器の出力より前記第一積分器の入力に至るフィードバック経路中に配置されるフィードバックチョッピングスイッチ（１６）と、を備え、
前記信号入力チョッピングスイッチ、前記出力側チョッピングスイッチ、前記フィードバックチョッピングスイッチ、及び前記第一積分容量チョッピング用入力スイッチは、同じ周波数でチョッピングされ、
前記出力側チョッピングスイッチは、前記量子化器の入力値の極性が、チョッピング動作の前後で一致するように配置されるＡ／Ｄ変換器。
この信号入力チョッピングスイッチの後段に配置され、第一オペアンプ（４）と、第一積分容量（７）と、この第一積分容量の入力側に配置される第一積分容量チョッピング用入力スイッチ（６）と、を備える第一積分器（２、２Ａ、２１、６６）と、
前記第一オペアンプの出力側に配置される１つ以上の出力側チョッピングスイッチ（８、１５）と、
この出力側チョッピングスイッチの後段に配置される量子化器（３）と、
この量子化器の出力より前記第一積分器の入力に至るフィードバック経路中に配置されるフィードバックチョッピングスイッチ（１６）と、を備え、
前記信号入力チョッピングスイッチ、前記出力側チョッピングスイッチ、前記フィードバックチョッピングスイッチ、及び前記第一積分容量チョッピング用入力スイッチは、同じ周波数でチョッピングされ、
前記出力側チョッピングスイッチは、前記量子化器の入力値の極性が、チョッピング動作の前後で一致するように配置されるＡ／Ｄ変換器。
【請求項2】
前記出力側チョッピングスイッチは、出力端子が前記量子化器の入力端子に接続される出力側第一チョッピングスイッチ（１５）と、
入力端子が前記第一積分容量の出力側端子に接続され、出力端子が前記出力側第一チョッピングスイッチの入力端子と前記第一オペアンプの出力端子との共通接続点に接続される出力側第二チョッピングスイッチ（８）と、である請求項１記載のＡ／Ｄ変換器。
入力端子が前記第一積分容量の出力側端子に接続され、出力端子が前記出力側第一チョッピングスイッチの入力端子と前記第一オペアンプの出力端子との共通接続点に接続される出力側第二チョッピングスイッチ（８）と、である請求項１記載のＡ／Ｄ変換器。
【請求項3】
前記第一オペアンプの入出力端子間を短絡する短絡スイッチ（９）を備え、
前記出力側チョッピングスイッチ（１５）は、入力端子が前記第一オペアンプの出力端子と前記短絡スイッチの一端との共通接続点に接続され、出力端子が前記量子化器の入力端子と前記第一積分容量の一端との共通接続点に接続されている請求項１記載のＡ／Ｄ変換器。
前記出力側チョッピングスイッチ（１５）は、入力端子が前記第一オペアンプの出力端子と前記短絡スイッチの一端との共通接続点に接続され、出力端子が前記量子化器の入力端子と前記第一積分容量の一端との共通接続点に接続されている請求項１記載のＡ／Ｄ変換器。
【請求項4】
前記第一オペアンプの入力端子に接続されるアンプ入力チョッピングスイッチ（２４）と、
前記第一オペアンプの出力端子に接続されるアンプ出力チョッピングスイッチ（２５）と、を備え、
前記アンプ入力チョッピングスイッチ及び前記アンプ出力チョッピングスイッチは、前記信号入力チョッピングスイッチよりも高い周波数でチョッピングされ、
前記出力側チョッピングスイッチは、出力端子が前記量子化器の入力端子に接続される出力側第一チョッピングスイッチ（１５）と、
入力端子が前記第一積分容量の出力側端子に接続され、出力端子が前記出力側第一チョッピングスイッチの入力端子と前記アンプ出力チョッピングスイッチの出力端子との共通接続点に接続される出力側第二チョッピングスイッチ（８）と、である請求項１記載のＡ／Ｄ変換器。
前記第一オペアンプの出力端子に接続されるアンプ出力チョッピングスイッチ（２５）と、を備え、
前記アンプ入力チョッピングスイッチ及び前記アンプ出力チョッピングスイッチは、前記信号入力チョッピングスイッチよりも高い周波数でチョッピングされ、
前記出力側チョッピングスイッチは、出力端子が前記量子化器の入力端子に接続される出力側第一チョッピングスイッチ（１５）と、
入力端子が前記第一積分容量の出力側端子に接続され、出力端子が前記出力側第一チョッピングスイッチの入力端子と前記アンプ出力チョッピングスイッチの出力端子との共通接続点に接続される出力側第二チョッピングスイッチ（８）と、である請求項１記載のＡ／Ｄ変換器。
【請求項5】
前記第一オペアンプの入力端子に接続されるアンプ入力チョッピングスイッチ（２４）と、
前記第一オペアンプの出力端子に接続されるアンプ出力チョッピングスイッチ（２５）と、を備え、
前記アンプ入力チョッピングスイッチ及び前記アンプ出力チョッピングスイッチは、前記信号入力チョッピングスイッチよりも高い周波数でチョッピングされ、
前記出力側チョッピングスイッチ（１５）は、入力端子が前記アンプ出力チョッピングスイッチの出力端子に接続され、出力端子が前記量子化器の入力端子と前記第一積分容量の一端との共通接続点に接続される請求項１記載のＡ／Ｄ変換器。
前記第一オペアンプの出力端子に接続されるアンプ出力チョッピングスイッチ（２５）と、を備え、
前記アンプ入力チョッピングスイッチ及び前記アンプ出力チョッピングスイッチは、前記信号入力チョッピングスイッチよりも高い周波数でチョッピングされ、
前記出力側チョッピングスイッチ（１５）は、入力端子が前記アンプ出力チョッピングスイッチの出力端子に接続され、出力端子が前記量子化器の入力端子と前記第一積分容量の一端との共通接続点に接続される請求項１記載のＡ／Ｄ変換器。
【請求項6】
信号入力チョッピングスイッチ（１０）と、
この信号入力チョッピングスイッチの後段に配置され、第一オペアンプ（４）と、第一積分容量（７）と、この第一積分容量の入力側に配置される第一積分容量チョッピング用入力スイッチ（６）と、を備える第一積分器（２３）と、
前記第一オペアンプの出力側に配置される出力側チョッピングスイッチ（１５）と、
この出力側チョッピングスイッチの後段に配置される量子化器（３）と、
この量子化器の出力より前記第一積分器の入力に至るフィードバック経路中に配置されるフィードバックチョッピングスイッチ（１６）と、
前記第一オペアンプの入力端子に接続され、前記信号入力チョッピングスイッチよりも高い周波数でチョッピングされるアンプ入力チョッピングスイッチ（２４）と、を備え、
前記信号入力チョッピングスイッチ、前記フィードバックチョッピングスイッチ、及び前記第一積分容量チョッピング用入力スイッチは、同じ周波数で、且つ前記アンプ入力チョッピングスイッチよりも低い周波数でチョッピングされ、
前記出力側チョッピングスイッチは、入力端子が前記第一オペアンプの出力端子に接続され、出力端子が前記量子化器の入力端子と前記第一積分容量の一端との共通接続点に接続され、前記アンプ入力チョッピングスイッチをチョッピングする信号と前記信号入力チョッピングスイッチをチョッピングする信号との排他的論理和信号によりチョッピングされるＡ／Ｄ変換器。
この信号入力チョッピングスイッチの後段に配置され、第一オペアンプ（４）と、第一積分容量（７）と、この第一積分容量の入力側に配置される第一積分容量チョッピング用入力スイッチ（６）と、を備える第一積分器（２３）と、
前記第一オペアンプの出力側に配置される出力側チョッピングスイッチ（１５）と、
この出力側チョッピングスイッチの後段に配置される量子化器（３）と、
この量子化器の出力より前記第一積分器の入力に至るフィードバック経路中に配置されるフィードバックチョッピングスイッチ（１６）と、
前記第一オペアンプの入力端子に接続され、前記信号入力チョッピングスイッチよりも高い周波数でチョッピングされるアンプ入力チョッピングスイッチ（２４）と、を備え、
前記信号入力チョッピングスイッチ、前記フィードバックチョッピングスイッチ、及び前記第一積分容量チョッピング用入力スイッチは、同じ周波数で、且つ前記アンプ入力チョッピングスイッチよりも低い周波数でチョッピングされ、
前記出力側チョッピングスイッチは、入力端子が前記第一オペアンプの出力端子に接続され、出力端子が前記量子化器の入力端子と前記第一積分容量の一端との共通接続点に接続され、前記アンプ入力チョッピングスイッチをチョッピングする信号と前記信号入力チョッピングスイッチをチョッピングする信号との排他的論理和信号によりチョッピングされるＡ／Ｄ変換器。
【請求項7】
前記第一積分器と前記量子化器との間に接続される第二積分器（３２、３２Ａ、４７、４９）を備える請求項１から６の何れか一項に記載のＡ／Ｄ変換器。
【請求項8】
前記第二積分器は、第二オペアンプ（３３）と、第二積分容量（３４）と、この第二積分容量の入力側に配置される第二積分容量チョッピング用入力スイッチ（４４）と、を備え、
前記第一積分容量の出力側に配置される第一積分容量チョッピング用出力スイッチ（８）と、
前記第二オペアンプの出力側に配置される１つ以上の出力側チョッピングスイッチ（４５，４６）と、を備え、
前記信号入力チョッピングスイッチ、前記フィードバックチョッピングスイッチ、前記第一積分容量チョッピング用入力スイッチ、前記第一積分容量チョッピング用出力スイッチ、前記出力側チョッピングスイッチ、及び前記第二積分容量チョッピング用入力スイッチは、同じ周波数でチョッピングされ、
前記出力側チョッピングスイッチは、前記量子化器の入力値の極性が、チョッピング動作の前後で一致するように配置される請求項７記載のＡ／Ｄ変換器。
前記第一積分容量の出力側に配置される第一積分容量チョッピング用出力スイッチ（８）と、
前記第二オペアンプの出力側に配置される１つ以上の出力側チョッピングスイッチ（４５，４６）と、を備え、
前記信号入力チョッピングスイッチ、前記フィードバックチョッピングスイッチ、前記第一積分容量チョッピング用入力スイッチ、前記第一積分容量チョッピング用出力スイッチ、前記出力側チョッピングスイッチ、及び前記第二積分容量チョッピング用入力スイッチは、同じ周波数でチョッピングされ、
前記出力側チョッピングスイッチは、前記量子化器の入力値の極性が、チョッピング動作の前後で一致するように配置される請求項７記載のＡ／Ｄ変換器。
【請求項9】
前記出力側チョッピングスイッチは、出力端子が前記量子化器の入力端子に接続される出力側第一チョッピングスイッチ（４６）と、
入力端子が前記第一積分容量の出力側端子に接続され、出力端子が前記出力側第一チョッピングスイッチの入力端子に接続される出力側第二チョッピングスイッチ（４５）と、である請求項７記載のＡ／Ｄ変換器。
入力端子が前記第一積分容量の出力側端子に接続され、出力端子が前記出力側第一チョッピングスイッチの入力端子に接続される出力側第二チョッピングスイッチ（４５）と、である請求項７記載のＡ／Ｄ変換器。
【請求項10】
前記出力側チョッピングスイッチ（４６）は、入力端子が前記第二オペアンプの出力端子に接続され、出力端子が前記量子化器の入力端子と前記第二積分容量の一端との共通接続点に接続されている請求項８記載のＡ／Ｄ変換器。
【請求項11】
前記信号入力チョッピングスイッチと、前記第一積分器の入力端子との間に配置される増幅器（５２）を備える請求項７記載のＡ／Ｄ変換器。
【請求項12】
前記信号入力チョッピングスイッチと、前記第一積分器の入力端子との間に配置される増幅器（５２）を備える請求項８記載のＡ／Ｄ変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、積分器を備えてチョッピングを行うＡ／Ｄ変換器に関する。
【背景技術】
【0002】
上記のようなＡ／Ｄ変換器の一例が、特許文献１や非特許文献１に開示されている。これらに開示されている構成では、Ａ／Ｄ変換器の入出力側と積分器が備えている積分容量の入出力側とにそれぞれチョッピング用スイッチを配置して、これらのスイッチを同じ周波数でチョッピングしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】米国公開２０２２／０２６３５２０号明細書
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】A CMOS Smart Temperature Sensor With a 3σ Inaccuracy of ±0.1 ℃ From -55 ℃ to 125 ℃ Michiel A. P. Pertijs, Kofi A. A. Makinwa, and Johan H. Huijsing JSSC2005
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
Ａ／Ｄ変換器の出力部には量子化器が配置されるが、この量子化器に入力される値は、チョッピング用スイッチの前後で極性が反転する。例えば、特許文献１の図３に示す構成では、量子化器１１６の入出力側にチョッピング用スイッチが配置されている。そのため、チョッピングによって量子化器１１６の入力信号が反転した際には、量子化器１１６のチョッピングを経た出力信号は正転となるので、入出力での信号極性が反転した状態となる。
【0006】
また、量子化器１１６の出力端子より、ゲイン素子１０８を介しているフィードバックパスには、Ｄ／Ａコンバータ；ＤＡＣが省略されている。そのため、チョッピングの前後についてＤＡＣの出力タイミングが適切となるように制御するには、当該出力タイミングだけでなく、量子化器での判定及び出力のタイミングも考慮する必要があり、タイミング制御が複雑になる、という問題がある。
【0007】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、積分器を備えてチョッピングを行う構成においても、タイミング制御がより簡単になるＡ／Ｄ変換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
請求項１記載のＡ／Ｄ変換器によれば、信号入力チョッピングスイッチ（１０）、このスイッチの後段に配置され、第一オペアンプ（４）、第一積分容量（７）、この容量の入力側に配置される第一積分容量チョッピング用入力スイッチ（６）を備える第一積分器（２，２Ａ）、第一オペアンプの出力側に配置される１つ以上の出力側チョッピングスイッチ（８，１５）、出力側チョッピングスイッチの後段に配置される量子化器（３）、及びこの量子化器の出力より第一積分器の入力に至るフィードバック経路中に配置されるフィードバックチョッピングスイッチ（１６）を備える。
【0009】
信号入力チョッピングスイッチ、出力側チョッピングスイッチ、フィードバックチョッピングスイッチ、及び第一積分容量チョッピング用入力スイッチは、同じ周波数でチョッピングされる。出力側チョッピングスイッチは、量子化器の入力値の極性が、チョッピング動作の前後で一致するように配置される。このように構成すれば、フィードバック経路を介して第一積分器に入力される信号のタイミングを適正に制御するだけで、Ａ／Ｄ変換器は正常に動作する。したがって、従来構成よりも信号のタイミング制御が簡単になる。
【0010】
具体的には、例えば請求項３記載のＡ／Ｄ変換器のように、第一オペアンプの入出力端子間を短絡する短絡スイッチ（９）を備える際に、１つの出力側チョッピングスイッチ（１５）の入力端子を、第一オペアンプの出力端子と短絡スイッチの一端との共通接続点に接続し、同出力端子を、量子化器の入力端子と第一積分容量の一端との共通接続点に接続する。これにより、量子化器の入力値の極性がチョッピング動作の前後で一致するようになる。
【0011】
請求項５記載のＡ／Ｄ変換器によれば、請求項１の構成に加えて、第一オペアンプの入力端子に接続され、信号入力チョッピングスイッチよりも高い周波数でチョッピングされるアンプ入力チョッピングスイッチ（２４）を備える。信号入力チョッピングスイッチ、フィードバックチョッピングスイッチ、及び第一積分容量チョッピング用入力スイッチは、同じ周波数で、且つアンプ入力チョッピングスイッチよりも低い周波数でチョッピングされる。出力側チョッピングスイッチ（１５）は、入力端子が第一オペアンプの出力端子に接続され、出力端子が量子化器の入力端子と第一積分容量の一端との共通接続点に接続され、アンプ入力チョッピングスイッチをチョッピングする信号と信号入力チョッピングスイッチをチョッピングする信号との排他的論理和信号によりチョッピングされる。
【0012】
このように構成すれば、アンプ入力チョッピングスイッチを備える場合でも、出力側チョッピングスイッチを、アンプ入力チョッピングスイッチをチョッピングする信号と信号入力チョッピングスイッチをチョッピングする信号との排他的論理和信号によりチョッピングすることで、請求項１と同様の効果が得られると共に、出力側チョッピングスイッチを１つだけ設ければ良くなる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】第１実施形態において、Ａ／Ｄ変換器の構成を示す図
【図2】Ａ／Ｄ変換器を、差動構成を省略してモデル的に示す図
【図4】第２実施形態において、Ａ／Ｄ変換器の構成を示す図
【図5】第１実施形態のＡ／Ｄ変換器と等価な構成を示す図
【図6】第３実施形態において、Ａ／Ｄ変換器の構成を示す図
【図7】動作タイミングチャート
【図8】第４実施形態において、Ａ／Ｄ変換器の構成を示す図
【図9】動作タイミングチャート
【図10】第３実施形態のＡ／Ｄ変換器において一部のチョッピングスイッチをマージした構成を示す図
【図11】第５実施形態において、Ａ／Ｄ変換器の構成を示す図
【図12】第６実施形態において、Ａ／Ｄ変換器の構成を示す図
【図13】第７実施形態において、Ａ／Ｄ変換器の構成を示す図
【図14】第８実施形態において、Ａ／Ｄ変換器の構成を示す図
【図15】第９実施形態において、Ａ／Ｄ変換器の構成を示す図
【図16】第１０実施形態において、Ａ／Ｄ変換器の構成を示す図
【図17】第１１実施形態において、Ａ／Ｄ変換器の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【0014】
（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態のＡ／Ｄ変換器１は差動構成であり、第一積分器２及び量子化器３を備えている。尚、以下の説明では、対称な差動構成について正側ｐと負側ｍの区別をつける必要がない限り、符号にｐ，ｍは付与しない。第一積分器２は、第一オペアンプ４、第一オペアンプ４の入出力端子間に接続されるスイッチ５、第一積分容量チョッピング用入力スイッチ６、第一積分容量７及び出力側第二チョッピングスイッチ８の直列回路、並びに短絡スイッチ９を備えている。すなわち、第一積分器２は、相関二重サンプリング型である。
図１に示すように、本実施形態のＡ／Ｄ変換器１は差動構成であり、第一積分器２及び量子化器３を備えている。尚、以下の説明では、対称な差動構成について正側ｐと負側ｍの区別をつける必要がない限り、符号にｐ，ｍは付与しない。第一積分器２は、第一オペアンプ４、第一オペアンプ４の入出力端子間に接続されるスイッチ５、第一積分容量チョッピング用入力スイッチ６、第一積分容量７及び出力側第二チョッピングスイッチ８の直列回路、並びに短絡スイッチ９を備えている。すなわち、第一積分器２は、相関二重サンプリング型である。
【0015】
第一積分器２の入力端子には、信号入力チョッピングスイッチ１０、ＤＳ用チョッピングスイッチ１１、及び入力容量１２の直列回路が接続されている。上記の「ＤＳ」はダブルサンプリングを意味する。また、同入力端子には、図１では省略している、量子化器３の出力より第一積分器２の入力に至るフィードバック経路の接続部として、ＤＡＣ入力スイッチ１３及びＤＡＣ容量１４の直列回路が接続されている。ＤＡＣ入力スイッチ１３は、フィードバック経路の複数のＤ／Ａ変換器からの出力を切り替えて、第一オペアンプ４に入力する。第一積分器２の出力端子と量子化器３の入力端子との間には、出力側第一チョッピングスイッチ１５が接続されている。
【0016】
スイッチ６，８、１０、１５及び後述するフィードバックチョッピングスイッチ１６は、同一の周波数Ｆｃｈｓｙｓでチョッピング動作する。ＤＳ用チョッピングスイッチ１１は、Ａ／Ｄ変換器１のダブルサンプリング用のスイッチであり、周波数Ｆｃｈｓｙｓよりも高い周波数でチョッピング動作する。
【0017】
次に、本実施形態の作用について説明する。図２では、Ａ／Ｄ変換器１を、差動構成を省略してモデル的に示している。また、上述したフィードバック経路、及び当該経路中にあるフィードバックチョッピングスイッチ１６を示しているが、Ｄ／Ａコンバータ；ＤＡＣは省略している。また、図３は、図２と同じレベルで従来構成を示したものである。従来構成では、本実施形態のチョッピングスイッチ１５及び１６に相当するスイッチが存在しない。するとチョッピングの極性ｆｃｈｏｐが正の場合は問題ないが、極性ｆｃｈｏｐが負になると、量子化器の入力値の極性がチョッピング動作の前後で一致しなくなる。
【0018】
この場合、Ａ／Ｄ変換器を正常に動作させるため、チョッピング動作の前後において、フィードバック経路中にあるＤＡＣからの信号出力タイミングが適正となるように制御するには、量子化器での信号判定及び出力のタイミングやＤＡＣの信号出力タイミングを全て考慮して制御する必要がある。したがって、タイミング制御が複雑になってしまう。
【0019】
これに対して、図２に示す本実施形態のＡ／Ｄ変換器１では、チョッピングスイッチ１５及び１６を備えたことで、極性ｆｃｈｏｐが負になる場合でも量子化器３の入力値の極性がチョッピング動作の前後で一致する。したがって、タイミング制御は、専らＤＡＣの信号出力タイミングについて行えば良いので、タイミング制御が簡単になる。つまり、量子化器３の判定タイミングやＤＡＣの出力タイミングの制御は、チョッピングの切り替わりの影響を考慮する必要がない。尚、図１では、入力電圧の極性が負の場合に、各ノードの極性がどのようになるかを示している。
【0020】
以上のように本実施形態によれば、Ａ／Ｄ変換器１に第一積分器２及び量子化器３を備え、更に信号入力チョッピングスイッチ１０、第一積分容量チョッピング用入力スイッチ６、第一オペアンプ４の出力側に配置される出力側チョッピングスイッチ８及び１５、量子化器３の出力より第一積分器２の入力に至るフィードバック経路中に配置されるフィードバックチョッピングスイッチ１６を備える。
【0021】
チョッピングスイッチ６、８、１０、１５及び１６は同じ周波数Ｆｃｈｓｙｓでチョッピング動作する。出力側チョッピングスイッチ８及びフィードバックチョッピング１６は、量子化器３の入力値の極性が、チョッピング動作の前後で一致するように配置される。このように構成することで、従来構成よりも信号のタイミング制御が簡単になる。また、従来構成に比較して、チョッピングスイッチを量子化器３との間に１段多く設けているの
で、量子化器３からのキックバックノイズの影響を受け難くなる。
で、量子化器３からのキックバックノイズの影響を受け難くなる。
【0022】
（第２実施形態）
以下、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図４に示すように、第２実施形態のＡ／Ｄ変換器２１は、Ａ／Ｄ変換器１よりチョッピングスイッチを削減した構成となっている。図５は、Ａ／Ｄ変換器２１の前段階として、図１に示すチョッピングスイッチ８，１５の配置と等価になるチョッピングスイッチ８，１５の配置を示す。チョッピングスイッチ８を、短絡スイッチ９の出力側端子と、第一積分容量７と量子化器３の入力端子との共通接続点との間に配置する。チョッピングスイッチ１５の入力端子を、第一オペアンプ４の出力端子に直接接続する。
以下、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図４に示すように、第２実施形態のＡ／Ｄ変換器２１は、Ａ／Ｄ変換器１よりチョッピングスイッチを削減した構成となっている。図５は、Ａ／Ｄ変換器２１の前段階として、図１に示すチョッピングスイッチ８，１５の配置と等価になるチョッピングスイッチ８，１５の配置を示す。チョッピングスイッチ８を、短絡スイッチ９の出力側端子と、第一積分容量７と量子化器３の入力端子との共通接続点との間に配置する。チョッピングスイッチ１５の入力端子を、第一オペアンプ４の出力端子に直接接続する。
【0023】
図４に示すＡ／Ｄ変換器２１は、図５におけるチョッピングスイッチ８，１５の配置から、これらをマージしてチョッピングスイッチ１５のみとした構成である。この場合、チョッピングスイッチ１５は、第一オペアンプ４の出力端子と短絡スイッチ９の出力側端子との共通接続点と、第一積分容量７と量子化器３の入力端子との共通接続点との間に配置する。このように、第１実施形態の構成よりもチョッピングスイッチを削減できる。
【0024】
（第３実施形態）
図６に示すように、第３実施形態のＡ／Ｄ変換器２２は、第一積分器２に替わる第一積分器２３を備えている。第一積分器２３では、第一積分容量７の入力側のスイッチ５と、短絡スイッチ９が削除されている。また、第一オペアンプ４の入力端子と出力端子とには、それぞれチョッピングスイッチ２４，２５が直接接続されている。図７に示すように、チョッピングスイッチ２４，２５は、周波数Ｆｃｈｓｙｓよりも高い周波数Ｆｃｈｂｌｋによってチョッピング動作する。この場合、チョッピングスイッチ６，８及び１５は、第１実施形態と同様に配置すれば良い。
図６に示すように、第３実施形態のＡ／Ｄ変換器２２は、第一積分器２に替わる第一積分器２３を備えている。第一積分器２３では、第一積分容量７の入力側のスイッチ５と、短絡スイッチ９が削除されている。また、第一オペアンプ４の入力端子と出力端子とには、それぞれチョッピングスイッチ２４，２５が直接接続されている。図７に示すように、チョッピングスイッチ２４，２５は、周波数Ｆｃｈｓｙｓよりも高い周波数Ｆｃｈｂｌｋによってチョッピング動作する。この場合、チョッピングスイッチ６，８及び１５は、第１実施形態と同様に配置すれば良い。
【0025】
（第４実施形態）
図８に示すように、第４実施形態のＡ／Ｄ変換器２６は、Ａ／Ｄ変換器２２よりチョッピングスイッチを削減した構成となっている。図１０は、Ａ／Ｄ変換器２６の前段階として、図６に示すチョッピングスイッチ８と１５とをマージした構成を示す。チョッピングスイッチ１５を、チョッピングスイッチ２５の出力端子と、第一積分容量７の一端と量子化器３の入力端子との共通接続点との間に配置する。
図８に示すように、第４実施形態のＡ／Ｄ変換器２６は、Ａ／Ｄ変換器２２よりチョッピングスイッチを削減した構成となっている。図１０は、Ａ／Ｄ変換器２６の前段階として、図６に示すチョッピングスイッチ８と１５とをマージした構成を示す。チョッピングスイッチ１５を、チョッピングスイッチ２５の出力端子と、第一積分容量７の一端と量子化器３の入力端子との共通接続点との間に配置する。
【0026】
図８に示す構成は、図１０に示す構成より、チョッピングスイッチ２５と１５を、１つのチョッピングスイッチ１５にマージしたものである。この場合、チョッピングスイッチ１５のチョッピングは、図１０に示すように、信号Ｆｃｈｓｙｓと信号Ｆｃｈｂｌｋとの排他的論理和をとった信号で行うようにする。このように、第３実施形態の構成よりもチョッピングスイッチを削減できる。
【0027】
（第５実施形態）
図１１に示すように、第５実施形態のＡ／Ｄ変換器３１は、第１実施形態の第一積分器２と量子化器３との間に、第二積分器３２を配置した構成である。第二積分器３２は、差動アンプ３３、この入出力端子間に接続される積分容量３４を備える。積分容量３４の両端と基準電位点との間には、それぞれスイッチ３５，３６が接続されている。
図１１に示すように、第５実施形態のＡ／Ｄ変換器３１は、第１実施形態の第一積分器２と量子化器３との間に、第二積分器３２を配置した構成である。第二積分器３２は、差動アンプ３３、この入出力端子間に接続される積分容量３４を備える。積分容量３４の両端と基準電位点との間には、それぞれスイッチ３５，３６が接続されている。
【0028】
第一積分器２の出力端子と差動アンプ３３の入力端子との間には、スイッチ３７、サンプリング容量３８及びスイッチ３９の直列回路が接続されている。サンプリング容量３８の両端と基準電位点との間には、それぞれスイッチ４０，４１が接続されている。また、差動アンプ３３の入力端子には、第一積分器２と同様にフィードバック経路の接続部として、ＤＡＣ入力スイッチ４２及びＤＡＣ容量４３の直列回路が接続されている。
【0029】
以上のように構成される第５実施形態によれば、第二積分器３２を備え、適切なフィルタをかけることで量子化ノイズレベルをより低減できる。また、第二積分器３２にチョッピングスイッチを設ける必要がない。
【0030】
（第６実施形態）
図１２に示すように、第６実施形態のＡ／Ｄ変換器３１Ａは、Ａ／Ｄ変換器３１において第一積分器２に配置されていたチョッピングスイッチ１５を、第二積分器３２のスイッチ４１と、スイッチ３９とＤＡＣ容量４３との共通接続点との間に配置した構成である。チョッピングスイッチ１５を除いたものが第一積分器２Ａであり、チョッピングスイッチ１５を加えたものが第二積分器３２Ａである。以上のように構成される第６実施形態によれば、第５実施形態の構成に比較して、第二積分器３２Ａのサンプリング容量３８のばらつきの影響を受け難くなる。
図１２に示すように、第６実施形態のＡ／Ｄ変換器３１Ａは、Ａ／Ｄ変換器３１において第一積分器２に配置されていたチョッピングスイッチ１５を、第二積分器３２のスイッチ４１と、スイッチ３９とＤＡＣ容量４３との共通接続点との間に配置した構成である。チョッピングスイッチ１５を除いたものが第一積分器２Ａであり、チョッピングスイッチ１５を加えたものが第二積分器３２Ａである。以上のように構成される第６実施形態によれば、第５実施形態の構成に比較して、第二積分器３２Ａのサンプリング容量３８のばらつきの影響を受け難くなる。
【0031】
（第７実施形態）
図１３に示すように、第７実施形態のＡ／Ｄ変換器６１は、Ａ／Ｄ変換器３１の第一積分器２を、第一積分器２１に置き換えた構成である。
図１３に示すように、第７実施形態のＡ／Ｄ変換器６１は、Ａ／Ｄ変換器３１の第一積分器２を、第一積分器２１に置き換えた構成である。
【0032】
（第８実施形態）
図１４に示すように、第８実施形態のＡ／Ｄ変換器６２は、Ａ／Ｄ変換器３１Ａの第二積分器３２Ａを第二積分器３２に置き換え、第二積分器３２において、積分容量３４の両端にチョッピングスイッチ４４，４５を配置し、量子化器３の入力端子にチョッピングスイッチ４６を配置した構成である。チョッピングスイッチ４４，４５を加えたものが第二積分器４７を構成している。以上のように構成された第８実施形態によれば、第二積分器４７のオフセットの影響を低減できる。
図１４に示すように、第８実施形態のＡ／Ｄ変換器６２は、Ａ／Ｄ変換器３１Ａの第二積分器３２Ａを第二積分器３２に置き換え、第二積分器３２において、積分容量３４の両端にチョッピングスイッチ４４，４５を配置し、量子化器３の入力端子にチョッピングスイッチ４６を配置した構成である。チョッピングスイッチ４４，４５を加えたものが第二積分器４７を構成している。以上のように構成された第８実施形態によれば、第二積分器４７のオフセットの影響を低減できる。
【0033】
（第９実施形態）
図１５に示すように、第９実施形態のＡ／Ｄ変換器６３は、Ａ／Ｄ変換器６２のチョッピングスイッチ４５，４６をマージした構成であり、差動アンプ３３の出力端子と、量子化器３の入力端子と第二積分容量３４の一端との共通接続点との間にチョッピングスイッチ４６を配置した構成である。以上が第二積分器４９を構成している。
図１５に示すように、第９実施形態のＡ／Ｄ変換器６３は、Ａ／Ｄ変換器６２のチョッピングスイッチ４５，４６をマージした構成であり、差動アンプ３３の出力端子と、量子化器３の入力端子と第二積分容量３４の一端との共通接続点との間にチョッピングスイッチ４６を配置した構成である。以上が第二積分器４９を構成している。
【0034】
（第１０実施形態）
図１６に示すように、第１０実施形態のＡ／Ｄ変換器６４は、Ａ／Ｄ変換器３１の入力側に、増幅器５２を配置した構成である。増幅器５２は、差動アンプ５３、この入出力端子間に接続される積分容量５４を備える。積分容量５４の両端と基準電位点との間には、それぞれスイッチ５５，５６が接続されている。
図１６に示すように、第１０実施形態のＡ／Ｄ変換器６４は、Ａ／Ｄ変換器３１の入力側に、増幅器５２を配置した構成である。増幅器５２は、差動アンプ５３、この入出力端子間に接続される積分容量５４を備える。積分容量５４の両端と基準電位点との間には、それぞれスイッチ５５，５６が接続されている。
【0035】
入力電圧Ｖｉｎが与えられる端子と差動アンプ５３の入力端子との間には、チョッピングスイッチ５７及び５８、サンプリング容量５９の直列回路が接続されている。差動アンプ５３の出力端子と第一積分器２の入力端子との間には、チョッピングスイッチ６０が配置されている。チョッピングスイッチ５８及び６０は、ダブルサンプリング用のスイッチである。増幅器５２は、容量結合アンプ（Capacitively Coupled Amplifier）である。
【0036】
以上のように構成される第１０実施形態によれば、増幅器５２により入力信号を増幅することで耐ノイズ特性が向上する。また、Ａ／Ｄ変換器５１の前段に抵抗分がある際には、サンプリング容量５９の容量値を小さくすることで入力配線に流れる電流を削減できるので、前段の抵抗分により発生する電圧降下分の誤差を低減できる。
【0037】
（第１１実施形態）
図１７に示すように、第１１実施形態のＡ／Ｄ変換器６５は、Ａ／Ｄ変換器６２の入力側にあるチョッピングスイッチ１０及び１１を削除して、増幅器５２を接続した構成である。チョッピングスイッチ１０及び１１を削除したものが、第一積分器６６を構成している。
図１７に示すように、第１１実施形態のＡ／Ｄ変換器６５は、Ａ／Ｄ変換器６２の入力側にあるチョッピングスイッチ１０及び１１を削除して、増幅器５２を接続した構成である。チョッピングスイッチ１０及び１１を削除したものが、第一積分器６６を構成している。
【0038】
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
【符号の説明】
【0039】
図面中、１はＡ／Ｄ変換器、２は第一積分器、３は量子化器、４は第一オペアンプ、６は第一積分容量チョッピング用入力スイッチ、７は第一積分容量、８は出力側第二チョッピングスイッチ、９は短絡スイッチ、１０は信号入力チョッピングスイッチ、１５は出力側第一チョッピングスイッチ、１６はフィードバックチョッピングスイッチを示す。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
