JP2018152754A - D / A conversion circuit, circuit device, oscillator, electronic device, and moving object - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、D/A変換回路、回路装置、発振器、電子機器及び移動体等に関する。 The present invention relates to a D / A conversion circuit, a circuit device, an oscillator, an electronic device, a moving object, and the like.
従来より、発振器用の回路装置や、液晶パネルの表示ドライバーの回路装置などでは、デジタルデータをアナログ電圧に変換するD/A変換回路が用いられる。例えば温度補償型発振器用の回路装置では、周波数制御データのD/A変換にD/A変換回路が用いられる。或いは、温度検出電圧をA/D変換するA/D変換回路においてD/A変換回路が用いられる。このようなD/A変換回路の従来技術としては例えば特許文献1に開示される技術がある。特許文献1には、抵抗分圧型D/A変換回路を用いたデジタル制御発振器が開示されている。
Conventionally, in a circuit device for an oscillator, a circuit device of a display driver for a liquid crystal panel, a D / A conversion circuit that converts digital data into an analog voltage is used. For example, in a circuit device for a temperature compensated oscillator, a D / A conversion circuit is used for D / A conversion of frequency control data. Alternatively, a D / A conversion circuit is used in an A / D conversion circuit that A / D converts the temperature detection voltage. As a conventional technique of such a D / A conversion circuit, there is a technique disclosed in
特許文献1の従来技術では、その図4に示すように、第1のD/A変換器が発生した第1、第2の電圧が第1、第2の演算増幅器に入力され、第1、第2の演算増幅器の出力が第2のD/A変換器に入力される構成となっている。このような構成では、第1、第2の演算増幅器のオフセット電圧の違いに起因して、D/A変換の非直線性誤差が大きくなってしまうことが判明した。このため、D/A変換の精度が低下し、高精度の温度補償等を実現できないなどの課題があった。
In the prior art of
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は態様として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or modes.
本発明の一態様は、複数の電圧を生成する電圧生成回路と、入力データに基づいて前記複数の電圧から電圧選択を行い、選択電圧として第Kの電圧と第Lの電圧(K及びLは互いに異なる1以上の整数)を出力する電圧選択回路と、前記第Kの電圧が入力される第1の演算増幅器と、前記第Lの電圧が入力される第2の演算増幅器と、を含み、前記第1、第2の演算増幅器は、チョッパー型の演算増幅器であるD/A変換回路に関係する。 According to one embodiment of the present invention, a voltage generation circuit that generates a plurality of voltages and voltage selection from the plurality of voltages based on input data are performed, and a Kth voltage and an Lth voltage (K and L are the selection voltages) are selected. A voltage selection circuit that outputs an integer of 1 or more different from each other, a first operational amplifier to which the Kth voltage is input, and a second operational amplifier to which the Lth voltage is input, The first and second operational amplifiers relate to a D / A conversion circuit which is a chopper type operational amplifier.
本発明の一態様では、複数の電圧が生成され、入力データに基づき複数の電圧から電圧選択が行われることでD/A変換が実現される。そして選択電圧として第K、第Lの電圧が出力されて、チョッパー型の第1、第2の演算増幅器に入力される。このように第K、第Lの電圧が入力される演算増幅器として、チョッパー型の第1、第2の演算増幅器を用いれば、第1、第2の演算増幅器の第1、第2の出力電圧として、オフセットキャンセルや低周波数帯域ノイズの低減が行われた電圧を出力できる。従って、オフセット電圧に起因する非直線性誤差等を低減して、D/A変換の精度を向上できるD/A変換回路等の実現が可能になる。 In one embodiment of the present invention, D / A conversion is realized by generating a plurality of voltages and selecting a voltage from the plurality of voltages based on input data. Then, the Kth and Lth voltages are output as selection voltages and input to the chopper type first and second operational amplifiers. Thus, if the chopper type first and second operational amplifiers are used as the operational amplifiers to which the Kth and Lth voltages are input, the first and second output voltages of the first and second operational amplifiers are used. As a result, it is possible to output a voltage subjected to offset cancellation and low frequency band noise reduction. Therefore, it is possible to realize a D / A conversion circuit or the like that can reduce the non-linearity error caused by the offset voltage and improve the D / A conversion accuracy.
また本発明の一態様では、前記電圧生成回路と前記電圧選択回路とにより構成される第1のD/A変換器と、第2のD/A変換器と、を含み、前記第1のD/A変換器の前記電圧選択回路は、前記入力データの上位側ビットに基づいて電圧選択を行い、前記第2のD/A変換器は、前記第1の演算増幅器の第1の出力電圧と前記第2の演算増幅器の第2の出力電圧の間を電圧分割した複数の電圧を生成する第2の電圧生成回路と、前記入力データの下位側ビットに基づいて、前記第2の電圧生成回路からの前記複数の電圧から電圧選択を行う第2の電圧選択回路と、を含んでもよい。 According to another aspect of the present invention, the first D / A converter includes a first D / A converter configured by the voltage generation circuit and the voltage selection circuit, and the first D / A converter includes the first D / A converter. The voltage selection circuit of the A / A converter performs voltage selection based on the higher-order bits of the input data, and the second D / A converter uses the first output voltage of the first operational amplifier and the first output voltage. A second voltage generation circuit configured to generate a plurality of voltages obtained by dividing a voltage between the second output voltages of the second operational amplifier; and the second voltage generation circuit based on lower-order bits of the input data. And a second voltage selection circuit for selecting a voltage from the plurality of voltages.
このようにすれば、オフセットキャンセルや低周波数帯域ノイズの低減等が行われた第1、第2の出力電圧を用いて、第2の電圧生成回路により複数の電圧を生成して、下位側ビットに基づく電圧選択を行うことが可能になる。 In this way, a plurality of voltages are generated by the second voltage generation circuit using the first and second output voltages that have been subjected to offset cancellation, low frequency band noise reduction, and the like. It becomes possible to perform voltage selection based on.
また本発明の一態様では、前記第2の電圧選択回路の出力電圧が入力される第3の演算増幅器を含み、前記第3の演算増幅器は、チョッパー型の演算増幅器であってもよい。 Further, according to one embodiment of the present invention, it may include a third operational amplifier to which an output voltage of the second voltage selection circuit is input, and the third operational amplifier may be a chopper type operational amplifier.
このようにすれば、第2の電圧選択回路の出力電圧についても、オフセットキャンセルや低周波数帯域ノイズの低減等が可能になる。 This makes it possible to cancel the offset, reduce the low frequency band noise, and the like for the output voltage of the second voltage selection circuit.
また本発明の一態様では、前記電圧生成回路は、高電位側電源電圧と低電位側電源電圧を抵抗分割する第1のラダー抵抗回路と、前記高電位側電源電圧と前記低電位側電源電圧を抵抗分割する第2のラダー抵抗回路を含み、前記電圧選択回路は、前記第1のラダー抵抗回路の複数の分割電圧から選択された電圧を、前記第Kの電圧として前記第1の演算増幅器に出力し、前記第2のラダー抵抗回路の複数の分割電圧から選択された電圧を、前記第Lの電圧として前記第2の演算増幅器に出力してもよい。 In one embodiment of the present invention, the voltage generation circuit includes a first ladder resistor circuit that resistance-divides the high-potential-side power supply voltage and the low-potential-side power supply voltage, the high-potential-side power supply voltage, and the low-potential-side power supply voltage. The first operational amplifier includes a voltage selected from a plurality of divided voltages of the first ladder resistor circuit as the Kth voltage. And a voltage selected from a plurality of divided voltages of the second ladder resistor circuit may be output to the second operational amplifier as the Lth voltage.
このようにすれば、第1の演算増幅器への第Kの電圧の供給と、第2の演算増幅器への第Lの電圧の供給を、別個の第1、第2のラダー抵抗回路を用いて行うことが可能になる。 In this way, the supply of the Kth voltage to the first operational amplifier and the supply of the Lth voltage to the second operational amplifier are performed using separate first and second ladder resistor circuits. It becomes possible to do.
また本発明の一態様では、前記第1のラダー抵抗回路の第s(sは1以上の整数)の分割電圧が、前記第Kの電圧として前記第1の演算増幅器に供給される場合には、前記第2のラダー抵抗回路の第t(tは1以上の整数)の分割電圧が、前記第Lの電圧として前記第2の演算増幅器に供給され、前記第1のラダー抵抗回路の第s+1の分割電圧が、前記第Kの電圧として前記第1の演算増幅器に供給される場合には、前記第2のラダー抵抗回路の前記第tの分割電圧が、前記第Lの電圧として前記第2の演算増幅器に供給され、前記第1のラダー抵抗回路の前記第s+1の分割電圧が、前記第Kの電圧として前記第1の演算増幅器に供給される場合には、前記第2のラダー抵抗回路の第t+1の分割電圧が、前記第Lの電圧として前記第2の演算増幅器に供給されてもよい。 In one embodiment of the present invention, when the sth divided voltage (s is an integer of 1 or more) of the first ladder resistor circuit is supplied to the first operational amplifier as the Kth voltage. , A t-th divided voltage (t is an integer equal to or greater than 1) of the second ladder resistor circuit is supplied to the second operational amplifier as the L-th voltage, and the s + 1th of the first ladder resistor circuit Is supplied to the first operational amplifier as the Kth voltage, the tth divided voltage of the second ladder resistor circuit is the second voltage as the Lth voltage. And the second ladder resistor circuit is supplied when the s + 1-th divided voltage of the first ladder resistor circuit is supplied to the first operational amplifier as the Kth voltage. T + 1-th divided voltage is the second voltage as the L-th voltage. It may be supplied to the operational amplifier.
このようにすれば、第1、第2の演算増幅器の両方の接続先が同時に変化してD/A変換の特性が悪化してしまうような事態を防止できる。 In this way, it is possible to prevent a situation in which the connection destinations of both the first and second operational amplifiers change at the same time and the D / A conversion characteristics deteriorate.
また本発明の他の態様は、温度検出データに基づいて発振周波数の温度補償処理を行い、前記発振周波数の周波数制御データを出力する処理回路と、前記周波数制御データである前記入力データのD/A変換を行うと共に、D/A変換により得られた電圧を平滑化するフィルター回路を有する、上記に記載のD/A変換回路と、前記D/A変換回路の出力電圧と振動子を用いて、前記周波数制御データにより設定される前記発振周波数の発振信号を生成する発振回路と、を含む回路装置に関係する。 According to another aspect of the present invention, a processing circuit that performs temperature compensation processing of the oscillation frequency based on the temperature detection data and outputs the frequency control data of the oscillation frequency, and a D / D of the input data that is the frequency control data. Using the D / A conversion circuit described above having the filter circuit that performs A conversion and smoothes the voltage obtained by D / A conversion, the output voltage of the D / A conversion circuit, and the vibrator And an oscillation circuit that generates an oscillation signal having the oscillation frequency set by the frequency control data.
このようにすれば、非直線性誤差の小さいD/A変換回路を用いて、周波数制御データのD/A変換を行うことが可能になり、回路装置の性能向上を実現できる。 In this way, it becomes possible to perform D / A conversion of the frequency control data using a D / A conversion circuit with a small non-linearity error, so that the performance of the circuit device can be improved.
また本発明の他の態様では、前記D/A変換回路は、前記処理回路からi=n+mビットの前記周波数制御データを受けて、前記周波数制御データのmビットのデータに基づいて前記周波数制御データのnビットのデータを変調する変調回路を含んでもよい。 In another aspect of the present invention, the D / A converter circuit receives the frequency control data of i = n + m bits from the processing circuit, and based on the m-bit data of the frequency control data, the frequency control data A modulation circuit that modulates the n-bit data may be included.
このようにすれば、D/A変換回路に変調回路やフィルター回路を設けるだけで、nビットの分解能のD/A変換器を用いながら、i=(n+m)ビットという高い分解能のD/A変換回路を実現できる。 In this way, a D / A conversion with a high resolution of i = (n + m) bits can be performed using a D / A converter with an n-bit resolution only by providing a modulation circuit and a filter circuit in the D / A conversion circuit. A circuit can be realized.
また本発明の一態様では、前記変調回路の変調周波数をfmとし、前記チョッパー型の演算増幅器のチョッピング周波数をfpとした場合に、fm=fpであってもよい。 In one embodiment of the present invention, when the modulation frequency of the modulation circuit is fm and the chopping frequency of the chopper type operational amplifier is fp, fm = fp may be satisfied.
このようにすれば、変調用のフィルター回路とチョッパー用のフィルター回路を共用することができ、回路装置の小規模化等を図れる。 In this way, the modulation filter circuit and the chopper filter circuit can be shared, and the circuit device can be reduced in size.
また本発明の他の態様は、温度検出データに基づいて発振周波数の温度補償処理を行い、前記発振周波数の周波数制御データを出力する処理回路と、前記周波数制御データである入力データのD/A変換を行うと共に、D/A変換により得られた電圧を平滑化するフィルター回路を有するD/A変換回路と、前記フィルター回路の出力電圧と振動子を用いて、前記周波数制御データにより設定される前記発振周波数の発振信号を生成する発振回路と、を含み、前記D/A変換回路は、チョッパー型の演算増幅器と、前記処理回路からi=n+mビットの前記周波数制御データを受けて、前記周波数制御データのmビットのデータに基づいて前記周波数制御データのnビットのデータを変調する変調回路と、を含み、前記変調回路の変調周波数をfmとし、前記チョッパー型の演算増幅器のチョッピング周波数をfpとした場合に、fm=fpである回路装置に関係する。 According to another aspect of the present invention, a processing circuit that performs temperature compensation processing of the oscillation frequency based on the temperature detection data and outputs the frequency control data of the oscillation frequency, and D / A of the input data that is the frequency control data It is set by the frequency control data using a D / A conversion circuit having a filter circuit for performing conversion and smoothing a voltage obtained by D / A conversion, and an output voltage and a vibrator of the filter circuit. An oscillation circuit for generating an oscillation signal of the oscillation frequency, wherein the D / A conversion circuit receives the frequency control data of i = n + m bits from the chopper type operational amplifier and the processing circuit, and A modulation circuit for modulating n-bit data of the frequency control data based on m-bit data of the control data, and a modulation frequency of the modulation circuit And fm, the chopping frequency of the chopper type operational amplifier when the fp, relate to the circuit device is fm = fp.
本発明の他の態様にすれば、D/A変換回路に変調回路やフィルター回路を設けるだけで、nビットの分解能のD/A変換器を用いながら、i=(n+m)ビットという高い分解能のD/A変換回路を実現できる。そして変調用のフィルター回路とチョッパー用のフィルター回路を共用することができ、回路装置の小規模化等も図れる。 According to another aspect of the present invention, only by providing a modulation circuit or a filter circuit in the D / A conversion circuit, a high resolution of i = (n + m) bits can be obtained while using a D / A converter with n bit resolution. A D / A conversion circuit can be realized. The modulation filter circuit and the chopper filter circuit can be shared, and the circuit device can be reduced in scale.
また本発明の他の態様では、前記変調回路の変調周波数をfmとし、前記変調回路の変調パターンのうち最も周波数が低い変調パターンの周波数をfmmin=fm/N(Nは2以上の整数)とし、前記フィルター回路のカットオフ周波数をfcとした場合に、fc<fmminであってもよい。 In another aspect of the present invention, the modulation frequency of the modulation circuit is fm, and the frequency of the modulation pattern having the lowest frequency among the modulation patterns of the modulation circuit is fmmin = fm / N (N is an integer of 2 or more). When the cut-off frequency of the filter circuit is fc, fc <fmmin may be satisfied.
このようにすれば、最も周波数が低い変調パターンによるリップル電圧を、フィルター回路により減衰して、D/A変換の高精度化等を図れるようになる。 In this way, the ripple voltage due to the modulation pattern having the lowest frequency is attenuated by the filter circuit, so that the accuracy of D / A conversion can be improved.
また本発明の他の態様では、前記チョッパー型の演算増幅器のチョッピング周波数をfpとした場合に、fc<fmmin<fpであってもよい。 In another aspect of the present invention, fc <fmmin <fp may be satisfied when the chopping frequency of the chopper type operational amplifier is fp.
このようにすれば、変調によるリップル電圧とチョッピングによるリップル電圧をフィルター回路を用いて適切に減衰することが可能になる。 In this way, the ripple voltage due to modulation and the ripple voltage due to chopping can be appropriately attenuated using the filter circuit.
また本発明の他の態様は、上記に記載の回路装置と、前記振動子と、を含む発振器に関係する。 Another aspect of the invention relates to an oscillator including the circuit device described above and the vibrator.
また本発明の他の態様は、上記に記載のD/A変換回路を含む電子機器に関係する。 Another aspect of the invention relates to an electronic device including the D / A conversion circuit described above.
また本発明の他の態様は、上記に記載のD/A変換回路を含む移動体に関係する。 Another aspect of the present invention relates to a moving body including the D / A conversion circuit described above.
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The present embodiment described below does not unduly limit the contents of the present invention described in the claims, and all the configurations described in the present embodiment are indispensable as means for solving the present invention. Not necessarily.
1.D/A変換回路の構成
図1に本実施形態のD/A変換回路80の構成例を示す。D/A変換回路80は、電圧生成回路30、電圧選択回路40、演算増幅器OPA、OPB(第1、第2の演算増幅器)を含む。なおD/A変換回路80は図1の構成には限定されず、その一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
1. Configuration of D / A Conversion Circuit FIG. 1 shows a configuration example of the D /
電圧生成回路30は、複数の電圧V1〜Vj(jは2以上の整数)を生成する。電圧生成回路30は、電源間(VDDA、VSS間)に直列に接続された複数の抵抗を有し、これらの複数の抵抗により電圧分割された電圧をV1〜Vjとして出力する。これらの電圧V1〜Vjは電源間の電圧を例えば等分割した電圧である。但し、電圧V1〜Vjは、液晶パネル等の表示パネルでの画像表示のための階調電圧であってもよく、この場合には、電圧V1〜Vjは表示パネルの階調特性に応じた電圧になる。
The
電圧選択回路40は、入力データDIに基づいて、電圧V1〜Vjから電圧選択を行い、選択電圧として電圧VK(第Kの電圧)と電圧VL(第Lの電圧。K及びLは互いに異なる1以上の整数)を出力する。具体的には電圧選択回路40は、電圧生成回路30からの電圧V1〜Vjと入力データDIに基づいて、電圧V1〜Vjの中から入力データDIに対応する電圧を、電圧VK、VLとして出力する。例えば電圧選択回路40は、入力データDIをデコードするデコーダーを有しており、電圧選択回路40は、デコーダーからの制御信号に基づいて、電圧V1〜Vjの中から入力データDIに対応する電圧を、電圧VK、VLとして選択して出力する。電圧VK、VLは、例えば電圧V1〜Vjのうちの隣合う電圧(分割電圧)である。例えばVKが電圧V1〜Vjの隣合う電圧の一方の電圧である場合には、VLは他方の電圧である。例えばVKが隣合うV1、V2の一方の電圧である場合に、VLは他方の電圧であり、例えばVK=V1、VL=V2である。VKが隣合うV3、V4の一方の電圧である場合に、VLは他方の電圧であり、例えばVK=V3、VL=V4である。他の電圧V5〜Vjについても同様である。
The
演算増幅器OPA(第1の演算増幅器)は、電圧選択回路40から電圧VKが入力され、電圧VXを出力する。演算増幅器OPAは例えばボルテージフォロワー接続となっており、電圧VKに対応する電圧をVXとして出力する。演算増幅器OPB(第2の演算増幅器)は、電圧選択回路40から電圧VLが入力され、電圧VYを出力する。演算増幅器OPBは例えばボルテージフォロワー接続となっており、電圧VLに対応する電圧をVYとして出力する。
The operational amplifier OPA (first operational amplifier) receives the voltage VK from the
そして本実施形態では演算増幅器OPA、OPBがチョッパー型の演算増幅器になっている。チョッパー型の演算増幅器(チョッパー・スタビライズド・アンプ)は、チョッピング周波数fpでチョッピング動作を行う演算増幅器である。チョッパー型の演算増幅器では、DCの入力信号がチョッピングの変調によりACの入力信号に変換されて演算増幅器に入力される。そして演算増幅器のACの出力信号がフィルター回路により平滑化されてDCの信号に戻される。 In this embodiment, the operational amplifiers OPA and OPB are chopper type operational amplifiers. A chopper type operational amplifier (chopper stabilized amplifier) is an operational amplifier that performs a chopping operation at a chopping frequency fp. In a chopper type operational amplifier, a DC input signal is converted into an AC input signal by chopping modulation and input to the operational amplifier. The AC output signal of the operational amplifier is smoothed by the filter circuit and returned to the DC signal.
具体的には、第1、第2の入力信号が、変調用のチョッパー回路により変調されて、演算増幅器の増幅段(入力差動段)に入力される。図1の演算増幅器OPAでは、第1の入力信号は電圧VKの信号であり、第2の入力信号はOPAの出力端子からのフィードバック信号である。演算増幅器OPBでは、第1の入力信号は電圧VLの信号であり、第2の入力信号はOPBの出力端子からのフィードバック信号である。そして増幅段の第1、第2の出力信号が、復調用のチョッパー回路により復調されて、出力段(出力差動段)に入力されて、出力段から例えばシングルエンドの信号(VX、VYの信号)が出力される。このように演算増幅器OPA、OPBとしてチョッパー型の演算増幅器を用いることで、オフセット電圧をキャンセルできる。これにより後述の図6で説明するようにD/A変換の非直線性誤差を低減できる。またフリッカーノイズ等の低周波数帯域ノイズを低減できる。 Specifically, the first and second input signals are modulated by the modulation chopper circuit and input to the amplification stage (input differential stage) of the operational amplifier. In the operational amplifier OPA of FIG. 1, the first input signal is a signal of the voltage VK, and the second input signal is a feedback signal from the output terminal of the OPA. In the operational amplifier OPB, the first input signal is a signal of voltage VL, and the second input signal is a feedback signal from the output terminal of OPB. The first and second output signals of the amplification stage are demodulated by a demodulating chopper circuit and input to the output stage (output differential stage). From the output stage, for example, single-ended signals (VX, VY) Signal) is output. In this way, the offset voltage can be canceled by using chopper type operational amplifiers as the operational amplifiers OPA and OPB. As a result, the non-linearity error of the D / A conversion can be reduced as will be described later with reference to FIG. Further, low frequency band noise such as flicker noise can be reduced.
例えば図1において、演算増幅器OPAのオフセット電圧が正極性及び負極性の一方の極性であり、演算増幅器OPBのオフセット電圧が他方の極性である場合に、D/A変換の非直線性誤差が大きくなってしまう。この点、図1では演算増幅器OPA、OPBの両方をチョッパー型の演算増幅器にしている。従って、演算増幅器のオフセット電圧を原因とするD/A変換の非直線性誤差の悪化を抑制できる。 For example, in FIG. 1, when the offset voltage of the operational amplifier OPA has one polarity of positive polarity and negative polarity, and the offset voltage of the operational amplifier OPB has the other polarity, the non-linearity error of D / A conversion is large. turn into. In this regard, in FIG. 1, both operational amplifiers OPA and OPB are chopper-type operational amplifiers. Accordingly, it is possible to suppress the deterioration of the non-linearity error of the D / A conversion caused by the offset voltage of the operational amplifier.
図2に本実施形態のD/A変換回路80の詳細な構成例を示す。図2のD/A変換回路80は、D/A変換器DACA、DACB(第1、第2のD/A変換器)を含む。DACAは、図1で説明したように電圧生成回路30と電圧選択回路40により構成される。DACBは、電圧生成回路46と電圧選択回路48により構成される。
FIG. 2 shows a detailed configuration example of the D /
例えばDACAの電圧選択回路40は、入力データDIの上位側ビットに基づいて電圧選択を行う。具体的には電圧選択回路40は、電圧生成回路30からの電圧V1〜Vjと入力データDIの上位qビット(qは1以上の整数)に基づいて、電圧V1〜Vjの中から上位qビットに対応する電圧を、VK、VLとして出力する。
For example, the
DACBの電圧生成回路46(第2の電圧生成回路)は、演算増幅器OPA、OPBの出力電圧VX、VY(第1、第2の出力電圧)の間を電圧分割した複数の電圧V1〜Vlを生成する。例えば電圧生成回路46は、演算増幅器OPAの出力電圧VXのノードと演算増幅器OPBの出力電圧VYのノードの間に直列に接続された複数の抵抗を有し、これらの複数の抵抗により電圧分割された電圧を、電圧V1〜Vlとして出力する。これらの電圧V1〜VlはVX、VYの間の電圧を例えば等分割した電圧である。
The voltage generation circuit 46 (second voltage generation circuit) of the DACB generates a plurality of voltages V1 to Vl obtained by dividing the voltage between the output voltages VX and VY (first and second output voltages) of the operational amplifiers OPA and OPB. Generate. For example, the
そしてDACBの電圧選択回路48(第2の電圧選択回路)は、入力データDIの下位側ビットに基づいて電圧選択を行う。具体的には電圧選択回路48は、電圧生成回路46からの電圧V1〜Vlと入力データDIの下位pビット(pは1以上の整数)に基づいて、電圧V1〜Vlの中から下位pビットに対応する電圧を、VMとして出力する。
The DACB voltage selection circuit 48 (second voltage selection circuit) performs voltage selection based on the lower-order bits of the input data DI. Specifically, the
演算増幅器OPC(第3の演算増幅器)は、DACBの電圧選択回路48からの電圧VMが入力され、電圧VDAを出力する。この電圧VDAの信号はフィルター回路120に入力され、フィルター回路120により平滑化された電圧VQの信号が、フィルター回路120から出力される。フィルター回路120としてはローパスフィルターを用いることができる。
The operational amplifier OPC (third operational amplifier) receives the voltage VM from the
例えば演算増幅器OPCはボルテージフォロワーの接続となっており、電圧VMに対応する電圧をVDAとして出力する。この演算増幅器OPCとしては、例えばチョッパー型の演算増幅器を用いることができる。例えばチョッピング周波数fpでチョッピング動作を行うチョッパー型の演算増幅器を用いることができる。但し演算増幅器OPCとして、チョッパー型ではない通常型の演算増幅器を用いてもよい。 For example, the operational amplifier OPC is connected to a voltage follower, and outputs a voltage corresponding to the voltage VM as VDA. As this operational amplifier OPC, for example, a chopper type operational amplifier can be used. For example, a chopper type operational amplifier that performs a chopping operation at a chopping frequency fp can be used. However, a normal operational amplifier that is not a chopper type may be used as the operational amplifier OPC.
なお図1の電圧VX、VYからD/A変換結果の電圧VDAを生成する回路は、図2のような電圧生成回路46、電圧選択回路48等により構成される回路(D/A変換器)には限定されない。例えば抵抗分割ではなく、キャパシターを用いた電荷再分配方式等の種々のD/A変換方式で電圧VDAを生成してもよい。
The circuit for generating the voltage VDA of the D / A conversion result from the voltages VX and VY in FIG. 1 is a circuit (D / A converter) configured by the
図3にDACA、DACBの詳細な構成例を示す。図3に示すように、D/A変換回路80は、上位側のD/A変換器DACAと、下位側のD/A変換器DACBと、ボルテージフォロワー接続された演算増幅器OPA、OPB、OPC(オペアンプ)を含む。
FIG. 3 shows a detailed configuration example of DACA and DACB. As shown in FIG. 3, the D /
上位側のDACAは、VDDAのノードとVSSのノードとの間に直列接続された複数の抵抗RA1〜RANを含む。また上位側のDACAは、これらの抵抗RA1〜RANによる電圧分割ノードに一端が接続される複数のスイッチ素子SA1〜SAN+1と、入力データDIの上位qビットのデータに基づいて、スイッチ素子SA1〜SAN+1をオン又オフにするスイッチ制御信号を生成するデコーダー104(スイッチ制御回路)を含む。 The higher-order DACA includes a plurality of resistors RA1 to RAN connected in series between the VDDA node and the VSS node. Further, the higher-order DACA is based on a plurality of switch elements SA1 to SAN + 1 whose one ends are connected to the voltage dividing nodes by the resistors RA1 to RAN and upper q-bit data of the input data DI, and the switch elements SA1 to SAN + 1. It includes a decoder 104 (switch control circuit) that generates a switch control signal for turning on / off the signal.
上位側のDACAは、複数の抵抗RA1〜RANのうち上位qビットのデータにより特定される抵抗の両端の分割電圧のうち、一方の分割電圧を演算増幅器OPAの非反転入力端子に出力し、他方の分割電圧を演算増幅器OPBの非反転入力端子に出力する。これにより、当該一方の電圧が、ボルテージフォロワー接続された演算増幅器OPAによりインピーダンス変換されて、電圧VXとして下位側のDACBに供給される。また当該他方の電圧が、ボルテージフォロワー接続された演算増幅器OPBによりインピーダンス変換されて、電圧VYとして下位側のDACBに供給される。 The higher-order DACA outputs one divided voltage to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OPA among the divided voltages at both ends of the resistor specified by the upper q-bit data among the plurality of resistors RA1 to RAN, and the other. Are output to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OPB. As a result, the one voltage is impedance-converted by the operational amplifier OPA connected as a voltage follower, and is supplied to the lower DACB as the voltage VX. The other voltage is impedance-converted by an operational amplifier OPB connected as a voltage follower, and is supplied as a voltage VY to the lower DACB.
例えば上位qビットのデータにより抵抗RA1が特定された場合には、抵抗RA1の両端の分割電圧のうち、高電位側の分割電圧Vjが、オンになったスイッチ素子SA1を介して、電圧VKとして演算増幅器OPAに供給される。また低電位側の分割電圧Vj−1が、オンになったスイッチ素子SA2を介して、電圧VLとして演算増幅器OPBに供給される。上位qビットのデータにより抵抗RA2が特定された場合には、抵抗RA2の両端の分割電圧のうち、低電位側の分割電圧Vj−2が、オンになったスイッチ素子SA3を介して、電圧VKとして演算増幅器OPAに供給される。また高電位側の分割電圧Vj−1が、オンになったスイッチ素子SA2を介して、電圧VLとして演算増幅器OPBに供給される。そして演算増幅器OPA、OPBは、上位側のDACAから供給された電圧VK、VLをインピーダンス変換した電圧VX、VYを、下位側のDACBに供給する。 For example, when the resistor RA1 is specified by upper q-bit data, among the divided voltages at both ends of the resistor RA1, the divided voltage Vj on the high potential side is set as the voltage VK via the switch element SA1 that is turned on. It is supplied to the operational amplifier OPA. Further, the divided voltage Vj−1 on the low potential side is supplied to the operational amplifier OPB as the voltage VL through the switch element SA2 that is turned on. When the resistor RA2 is specified by the upper q-bit data, the divided voltage Vj-2 on the low potential side among the divided voltages at both ends of the resistor RA2 is supplied to the voltage VK via the switch element SA3 that is turned on. To the operational amplifier OPA. Further, the divided voltage Vj−1 on the high potential side is supplied to the operational amplifier OPB as the voltage VL through the switch element SA2 that is turned on. The operational amplifiers OPA and OPB supply voltages VX and VY obtained by impedance conversion of the voltages VK and VL supplied from the upper DACA to the lower DACB.
下位側のDACBは、電圧VXのノードと電圧VYのノードとの間に直列接続された複数の抵抗RB1〜RBMを含む。また下位側のDACBは、これらの抵抗RB1〜RBMによる電圧分割ノードに一端が接続される複数のスイッチ素子SB1〜SBM+1と、入力データDIの下位pビットのデータに基づいて、スイッチ素子SB1〜SBM+1をオン又オフにするスイッチ制御信号を生成するデコーダー106(スイッチ制御回路)を含む。 The lower-order DACB includes a plurality of resistors RB1 to RBM connected in series between a node of voltage VX and a node of voltage VY. The lower-order DACB is composed of a plurality of switch elements SB1 to SBM + 1 whose one ends are connected to the voltage dividing nodes by the resistors RB1 to RBM, and the switch elements SB1 to SBM + 1 based on the lower p-bit data of the input data DI. Includes a decoder 106 (switch control circuit) for generating a switch control signal for turning on / off.
そして下位側のDACBは、抵抗RB1〜RBMによる複数の分割電圧のうち、下位pビットのデータにより選択された1つの分割電圧を、選択された電圧VMとして、オンになったスイッチ素子を介して、ボルテージフォロワー接続された演算増幅器OPCの非反転入力端子に出力する。そして演算増幅器OPCは、電圧VMをインピーダンス変換した電圧をVDAとして出力する。 Then, the lower-side DACB uses one divided voltage selected by the lower p-bit data among the plurality of divided voltages by the resistors RB1 to RBM as the selected voltage VM and passes through the switched switch element. And output to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OPC connected to the voltage follower. The operational amplifier OPC outputs a voltage obtained by impedance conversion of the voltage VM as VDA.
次に、チョッパー型の演算増幅器の詳細について説明する。図4は通常型の演算増幅器OPをボルテージフォロワー接続した例である。このような接続構成では、演算増幅器OPの差動対のトランジスターの僅かな特性差(しきい値電圧のミスマッチ)に起因してオフセット電圧VFが発生する。即ち、演算増幅器OPをボルテージフォロワー接続することで、理想的には仮想接地により出力電圧VOUTは入力電圧VINに等しくなるが、オフセット電圧VFが存在すると、VOUT=VIN+VFになってしまう。このようにVOUT=VIN+VFになると、後述の図6で説明するように、D/A変換の非直線性誤差が大きくなってしまい、例えばデジタル制御温度補償型水晶発振器(DTCXO)等の発振器に適用した場合に、周波数ホッピング等の問題が発生してしまう。 Next, details of the chopper type operational amplifier will be described. FIG. 4 shows an example in which a normal operational amplifier OP is connected to a voltage follower. In such a connection configuration, the offset voltage VF is generated due to a slight characteristic difference (threshold voltage mismatch) between the transistors of the differential pair of the operational amplifier OP. That is, by connecting the operational amplifier OP to the voltage follower, the output voltage VOUT is ideally equal to the input voltage VIN due to virtual grounding, but if the offset voltage VF exists, VOUT = VIN + VF. Thus, when VOUT = VIN + VF, as will be described later with reference to FIG. 6, the non-linearity error of the D / A conversion increases, and is applied to an oscillator such as a digitally controlled temperature compensated crystal oscillator (DTCXO). In such a case, problems such as frequency hopping occur.
図5はチョッパー型の演算増幅器OPHの構成例である。演算増幅器OPHはボルテージフォロワー接続されている。具体的には演算増幅器OPHの非反転入力端子側のノードN1には入力電圧VINの信号が入力され、反転入力端子側のノードN2には、出力電圧VOUTの信号がフィードバックされて入力される。ノードN1、N2とノードN3、N4の間には、変調用のチョッパー回路ASW1(変調回路、スイッチ回路)が設けられる。変調用のチョッパー回路ASW1は、アナログのスイッチ素子により構成され、ノードN1がノードN3に接続されノードN2がノードN4に接続される第1の状態と、ノードN1がノードN4に接続されノードN2がノードN3に接続される第2の状態とを、チョッピング周波数fpの周期で切り替える。この切り替えはチョッピング周波数fpの変調制御信号に基づき行われる。ノードN3、N4は、演算増幅器OPHの増幅段DFC(増幅回路、入力差動段)の非反転入力端子、反転入力端子に接続される。増幅段DFCでは、図4と同様にオフセット電圧VFが発生する。 FIG. 5 shows a configuration example of a chopper type operational amplifier OPH. The operational amplifier OPH is connected to a voltage follower. Specifically, the signal of the input voltage VIN is input to the node N1 on the non-inverting input terminal side of the operational amplifier OPH, and the signal of the output voltage VOUT is fed back and input to the node N2 on the inverting input terminal side. A modulation chopper circuit ASW1 (modulation circuit, switch circuit) is provided between the nodes N1 and N2 and the nodes N3 and N4. The modulation chopper circuit ASW1 is composed of an analog switch element. The node N1 is connected to the node N3 and the node N2 is connected to the node N4. The node N1 is connected to the node N4 and the node N2 is connected to the node N2. The second state connected to the node N3 is switched at a cycle of the chopping frequency fp. This switching is performed based on a modulation control signal having a chopping frequency fp. The nodes N3 and N4 are connected to the non-inverting input terminal and the inverting input terminal of the amplification stage DFC (amplification circuit, input differential stage) of the operational amplifier OPH. In the amplification stage DFC, an offset voltage VF is generated as in FIG.
演算増幅器OPHの増幅段DFCと出力段QSC(出力回路)の間には、復調用のチョッパー回路ASW2(復調回路、スイッチ回路)が設けられる。具体的には増幅段DFCの非反転出力端子のノードN5、反転出力端子のノードN6と、出力段QSCの非反転入力端子のノードN7、反転入力端子のノードN8の間に、復調用のチョッパー回路ASW2が設けられる。復調用のチョッパー回路ASW2は、アナログのスイッチ素子により構成され、ノードN5がノードN7に接続されノードN6がノードN8に接続される第1の状態と、ノードN5がノードN8に接続されノードN6がノードN7に接続される第2の状態とを、チョッピング周波数fpの周期で切り替える。この切り替えはチョッピング周波数fpの復調制御信号に基づき行われる。そして出力段QSCの出力電圧VOUTの信号が、変調用のチョッパー回路ASW1の反転入力端子側のノードN2にフィードバックされる。また出力段QSCの出力電圧VOUTの信号はローパスフィルターLPFに入力され、ローパスフィルターLPFにより平滑化された電圧LPFOUTの信号が出力される。図5に示すように、ローパスフィルターLPFの平滑化により、LPFOUT=VINとなり、オフセット電圧VFが除去(低減)された電圧LPFOUTが出力されるようになる。このようにオフセット電圧VFを除去するオフセットキャンセルが行われることで、D/A変換の非直線性誤差を低減できるようになる。 A demodulation chopper circuit ASW2 (demodulation circuit, switch circuit) is provided between the amplification stage DFC and the output stage QSC (output circuit) of the operational amplifier OPH. Specifically, a demodulation chopper is provided between a node N5 of the non-inverting output terminal of the amplification stage DFC, a node N6 of the inverting output terminal, a node N7 of the non-inverting input terminal of the output stage QSC, and a node N8 of the inverting input terminal. A circuit ASW2 is provided. The demodulating chopper circuit ASW2 is composed of an analog switch element, and the first state in which the node N5 is connected to the node N7 and the node N6 is connected to the node N8, the node N5 is connected to the node N8, and the node N6 is connected to the node N6. The second state connected to the node N7 is switched at a cycle of the chopping frequency fp. This switching is performed based on a demodulation control signal having a chopping frequency fp. The signal of the output voltage VOUT of the output stage QSC is fed back to the node N2 on the inverting input terminal side of the modulation chopper circuit ASW1. The signal of the output voltage VOUT of the output stage QSC is input to the low pass filter LPF, and the signal of the voltage LPFOUT smoothed by the low pass filter LPF is output. As shown in FIG. 5, the smoothing of the low-pass filter LPF results in LPFOUT = VIN, and the voltage LPFOUT from which the offset voltage VF has been removed (reduced) is output. By performing offset cancellation for removing the offset voltage VF in this way, it is possible to reduce non-linearity errors in D / A conversion.
図6に、入力データ(入力コード)とD/A変換結果の電圧との関係を示すD/A変換特性の一例を示す。図6のA1は、図1〜図3の演算増幅器OPA、OPBのオフセット電圧がVF=0Vである場合の理想的なD/A変換特性である。A2は、演算増幅器OPA、OPBのオフセット電圧VFが共に電圧VOF(例えばVOF=+5.5mV)である場合のD/A変換特性である。一方、A3は、例えば演算増幅器OPAのオフセット電圧がVF=0Vであり、演算増幅器OPBのオフセット電圧がVF=VOF(例えばVOF=+5.5mV)である場合のD/A変換特性である。A1、A2に示すように演算増幅器OPA、OPBのオフセット電圧VFが同一電圧である場合には、D/A変換特性の非直線性誤差は少ないが、A3に示すように演算増幅器OPA、OPBのオフセット電圧VFが異なる電圧になってしまうと、非直線性誤差が悪化する。例えば非直線性誤差が1LSB以上になるのは望ましくない。そして図1〜図3の演算増幅器OPA、OPBとして、図4のような通常型の演算増幅器OPを用いてしまうと、図6のA3に示すように非直線性誤差が非常に悪化する事態が生じるおそれがある。 FIG. 6 shows an example of the D / A conversion characteristic indicating the relationship between the input data (input code) and the voltage of the D / A conversion result. A1 in FIG. 6 is an ideal D / A conversion characteristic when the offset voltages of the operational amplifiers OPA and OPB in FIGS. 1 to 3 are VF = 0V. A2 is a D / A conversion characteristic when the offset voltages VF of the operational amplifiers OPA and OPB are both the voltage VOF (for example, VOF = + 5.5 mV). On the other hand, A3 is the D / A conversion characteristic when the offset voltage of the operational amplifier OPA is VF = 0V and the offset voltage of the operational amplifier OPB is VF = VOF (for example, VOF = + 5.5 mV). When the offset voltages VF of the operational amplifiers OPA and OPB are the same as shown by A1 and A2, the non-linearity error of the D / A conversion characteristic is small, but the operational amplifiers OPA and OPB have a non-linearity error as shown by A3. If the offset voltage VF is a different voltage, the non-linearity error is worsened. For example, it is not desirable that the non-linearity error is 1 LSB or more. If the normal operational amplifier OP as shown in FIG. 4 is used as the operational amplifiers OPA and OPB shown in FIGS. 1 to 3, the nonlinearity error may be greatly deteriorated as shown by A3 in FIG. May occur.
この点、本実施形態では、図1〜図3の演算増幅器OPA、OPBとして、図5に示すようなチョッパー型の演算増幅器OPHを用いている。従って、演算増幅器OPA、OPBのオフセット電圧VFを実質的に0Vに近づけることが可能になり、図6のA3に示すような大きな非直線性誤差が発生するのを防止できるようになる。 In this respect, in this embodiment, chopper type operational amplifiers OPH as shown in FIG. 5 are used as the operational amplifiers OPA and OPB in FIGS. Therefore, the offset voltage VF of the operational amplifiers OPA and OPB can be made substantially close to 0 V, and it is possible to prevent the occurrence of a large non-linearity error as indicated by A3 in FIG.
図7はチョッパーの変調、復調を説明するための周波数特性図である。図7のE1は、D/A変換回路80の入力信号(所望信号)であり、その周波数成分はベースバンド帯域(低周波数帯域)に存在する。この入力信号(VIN)は、チョッパー回路ASW1による変調により、E2に示すように高周波数帯域に周波数変換(変調)される。即ちチョッピング周波数fpの高調波に対応する周波数に周波数変換される。一方、E3はフリッカーノイズ等の低周波数帯域に存在するノイズ(不要信号)である。なお熱ノイズは低周波数帯域から高周波数帯域に均等に存在する。
FIG. 7 is a frequency characteristic diagram for explaining chopper modulation and demodulation. E1 in FIG. 7 is an input signal (desired signal) of the D /
そしてE2に示すように高周波数帯域に周波数変換された入力信号の周波数成分は、チョッパー回路ASW2による復調により、E4に示すようにベースバンド帯域に戻される。一方、フリッカーノイズ等の低周波数帯域ノイズは、E5に示すように高周波数帯域に周波数変換される。従って、例えばカットオフ周波数fcのローパスフィルターLPFによりローパスフィルター処理を行うことで、入力信号を通過させながら、フリッカーノイズ等の低周波数帯域ノイズを低減できるようになる。 The frequency component of the input signal frequency-converted to the high frequency band as indicated by E2 is returned to the baseband band as indicated by E4 by demodulation by the chopper circuit ASW2. On the other hand, low frequency band noise such as flicker noise is frequency converted to a high frequency band as indicated by E5. Accordingly, for example, by performing low-pass filter processing using a low-pass filter LPF having a cutoff frequency fc, low-frequency band noise such as flicker noise can be reduced while allowing an input signal to pass.
このように本実施形態ではD/A変換回路80の演算増幅器として、チョッパー型の演算増幅器(OPA、OPB、OPC)を用いている。このようにすることで、図6で説明したD/A変換の非直線性誤差を低減できるようになる。更に図7で説明したように、フリッカーノイズ等の低周波数帯域ノイズを低減できるようになり、D/A変換の精度向上等を図れるようになる。
Thus, in this embodiment, as the operational amplifier of the D /
例えば図4の通常型の演算増幅器OPにおいても、差動対のトランジスターの面積を増やせば、オフセット電圧VFを小さくできる。しかしながら、オフセット電圧VFを1/2にするには、トランジスターの面積を例えば4倍程度にする必要があり、回路面積が大幅に増加する。この点、図5のチョッパー型の演算増幅器OPHを用いれば、チョッパー回路ASW1、ASW2等を設けるだけで、オフセット電圧VFを殆ど0Vにすることが可能になり、回路面積の増加を最小限に抑えたオフセットキャンセル(オートゼロ)を実現できるという利点がある。また後述するようにPWM変調で用いられるローパスフィルターをチョッパー用のローパスフィルターとして共用することで、回路面積の増加を更に抑えることが可能になる。 For example, in the normal operational amplifier OP of FIG. 4, the offset voltage VF can be reduced by increasing the area of the differential pair of transistors. However, in order to reduce the offset voltage VF to ½, the area of the transistor needs to be increased by about four times, for example, and the circuit area greatly increases. In this regard, if the chopper type operational amplifier OPH of FIG. 5 is used, the offset voltage VF can be almost 0 V only by providing the chopper circuits ASW1, ASW2, etc., and the increase in circuit area is minimized. There is an advantage that offset cancellation (auto zero) can be realized. Further, as will be described later, by sharing a low-pass filter used in PWM modulation as a low-pass filter for chopper, an increase in circuit area can be further suppressed.
図8、図9に演算増幅器の詳細な構成例を示す。これらはレールトゥーレール方式の演算増幅器であり、図8はレールトゥーレール方式の通常型の演算増幅器の構成例であり、図9はレールトゥーレール方式のチョッパー型の演算増幅器の構成例である。 8 and 9 show detailed configuration examples of the operational amplifier. These are rail-to-rail operational amplifiers, FIG. 8 is a structural example of a rail-to-rail operational amplifier, and FIG. 9 is a structural example of a rail-to-rail operational amplifier.
図9のチョッパー型の演算増幅器では、図8の構成に加えて、複数のスイッチ素子(MOSトランジスター)から構成される変調用、復調用のチョッパー回路ASW1、ASW2が設けられている。即ち、図9のチョッパー型の演算増幅器は、トランジスターTC1〜TC18により構成される増幅段DFCと、トランジスターTC19、TC20により構成される出力段QSCと、チョッパー回路ASW1、ASW2を含む。なおBP、BN、BP2、BN2はバイアス電圧である。 The chopper type operational amplifier shown in FIG. 9 is provided with modulation and demodulation chopper circuits ASW1 and ASW2 including a plurality of switch elements (MOS transistors) in addition to the configuration shown in FIG. That is, the chopper type operational amplifier of FIG. 9 includes an amplification stage DFC constituted by transistors TC1 to TC18, an output stage QSC constituted by transistors TC19 and TC20, and chopper circuits ASW1 and ASW2. Note that BP, BN, BP2, and BN2 are bias voltages.
変調用のチョッパー回路ASW1はスイッチ素子S1、S2を含む。スイッチ素子S1は、入力信号NINのノードと、トランジスターTC2、TC4のゲートのノードNA1及びトランジスターTC3、TC5のゲートのノードNA2との間に設けられる。スイッチ素子S2は、入力信号PINのノードと、ノードNA1及びNA2との間に設けられる。入力信号NINとPINは差動信号を構成し、図5の例ではVOUT、VINの信号に相当する。トランジスターTC2とTC3、トランジスターTC4とTC5は、各々、差動対のトランジスターを構成する。そして、これらのスイッチ素子S1、S2により、第1の状態(φ1)では、入力信号NINが、トランジスターTC2、TC4のゲートに入力され、入力信号PINが、トランジスターTC3、TC5のゲートに入力される。第2の状態(φ2)では、入力信号NINが、トランジスターTC3、TC5のゲートに入力され、入力信号PINが、トランジスターTC2、TC4のゲートに入力される。これによりチョッパーの変調が実現される。 The modulation chopper circuit ASW1 includes switch elements S1 and S2. The switch element S1 is provided between the node of the input signal NIN and the node NA1 of the gates of the transistors TC2 and TC4 and the node NA2 of the gates of the transistors TC3 and TC5. The switch element S2 is provided between the node of the input signal PIN and the nodes NA1 and NA2. The input signals NIN and PIN constitute a differential signal and correspond to the signals of VOUT and VIN in the example of FIG. The transistors TC2 and TC3 and the transistors TC4 and TC5 each constitute a differential pair of transistors. Then, with these switch elements S1 and S2, in the first state (φ1), the input signal NIN is input to the gates of the transistors TC2 and TC4, and the input signal PIN is input to the gates of the transistors TC3 and TC5. . In the second state (φ2), the input signal NIN is input to the gates of the transistors TC3 and TC5, and the input signal PIN is input to the gates of the transistors TC2 and TC4. This realizes chopper modulation.
復調用のチョッパー回路ASW2はスイッチ素子S3、S4、S5、S6を含む。スイッチ素子S3は、トランジスターTC7、TC8のゲートのノードNA3とノードNA4との間に設けられる。スイッチ素子S4は、トランジスターTC17、TC18のゲートのノードNA6とノードNA7との間に設けられる。スイッチ素子S5は、ノードNA4及びNA5と、出力段QSCのトランジスターTC19のゲートのノードNA9との間に設けられる。スイッチ素子S6は、ノードNA7及びNA8と、出力段QSCのトランジスターTC20のゲートのノードNA10との間に設けられる。 The demodulating chopper circuit ASW2 includes switch elements S3, S4, S5, and S6. The switch element S3 is provided between the nodes NA3 and NA4 of the gates of the transistors TC7 and TC8. The switch element S4 is provided between the nodes NA6 and NA7 of the gates of the transistors TC17 and TC18. The switch element S5 is provided between the nodes NA4 and NA5 and the node NA9 of the gate of the transistor TC19 of the output stage QSC. The switch element S6 is provided between the nodes NA7 and NA8 and the node NA10 of the gate of the transistor TC20 of the output stage QSC.
これらのスイッチ素子S3〜S6により、第1の状態(φ1)では、ノードNA3がノードNA4に接続され、ノードNA6がノードNA7に接続されると共に、ノードNA5がノードNA9に接続され、ノードNA8がノードNA10に接続される。第2の状態(φ2)では、ノードNA3がノードNA5に接続され、ノードNA6がノードNA8に接続されると共に、ノードNA4がノードNA9に接続され、ノードNA7がノードNA10に接続される。これによりチョッパーの復調が実現される。 By these switch elements S3 to S6, in the first state (φ1), the node NA3 is connected to the node NA4, the node NA6 is connected to the node NA7, the node NA5 is connected to the node NA9, and the node NA8 is Connected to the node NA10. In the second state (φ2), the node NA3 is connected to the node NA5, the node NA6 is connected to the node NA8, the node NA4 is connected to the node NA9, and the node NA7 is connected to the node NA10. As a result, demodulation of the chopper is realized.
図9の構成によれば、演算増幅器のレールトゥーレール動作を実現しながら、チョッパーの変調、復調も実現できるようになる。レールトゥーレール動作を行うことで、出力の不感帯を無くすことができ、例えば電源電圧が低い場合にも、演算増幅器の出力振幅を最大限にすることが可能になり、D/A変換回路の性能を向上できる。 According to the configuration of FIG. 9, the modulation and demodulation of the chopper can be realized while realizing the rail-to-rail operation of the operational amplifier. By performing the rail-to-rail operation, the dead zone of the output can be eliminated. For example, even when the power supply voltage is low, the output amplitude of the operational amplifier can be maximized, and the performance of the D / A converter circuit Can be improved.
2.電圧選択回路、電圧生成回路
図10に電圧選択回路40の構成例を示す。電圧選択回路40はデコーダー42を含む。デコーダー42は、入力データDIのデコード処理を行って、制御信号SC1〜SCi(iは2以上の整数)を出力する。入力データDIはD/A変換の対象となるデータである。制御信号SC1〜SCiは、電圧選択回路40のセレクターを構成するトランジスターをオン又はオフにする信号である。デコーダー42が行うデコード処理は公知の処理であるため、詳細な説明は省略する。
2. Voltage Selection Circuit, Voltage Generation Circuit FIG. 10 shows a configuration example of the
また電圧選択回路40は、2段以上の複数のセレクターブロックBLA、BLB、BLC・・・BLFを含む。BLA・・・BLFの各セレクターブロックは1又は複数のセレクターにより構成され、各セレクターは、例えばMOS型のトランジスターにより構成される。そして前段のセレクターブロックが有するセレクターの出力が後段のセレクターブロックが有するセレクターに入力される。具体的には、1段目(前段)のセレクターブロックBLAが有するセレクターの出力が、2段目(後段)のセレクターブロックBLBに入力される。2段目(前段)のセレクターブロックBLBが有するセレクターの出力が、3段目(後段)のセレクターブロックBLCに入力される。最終段のセレクターブロックBLFは、その前段のセレクターブロックが有するセレクターの出力が入力され、電圧選択を行ってD/A変換電圧VDQ(VK、VL)を出力する。
The
1段目のセレクターブロックBLAには、電圧生成回路30からの電圧V1〜Vjが入力される。そして最終段のセレクターブロックBLFが、D/A変換電圧VDQを出力する。具体的には、電圧選択回路40は、セレクターブロックBLA〜BLFにより、いわゆるトーナメント方式で電圧選択を行って、最終的なD/A変換電圧VDQを出力する。トーナメント方式は、セレクターブロックの各セレクターが制御信号に基づき電圧選択を行うことで、セレクターに入力された複数の電圧の中から1つの電圧が選択され、これによりセレクターに対応するブロックの電圧が順次に勝ち残りで選択されて行く電圧選択方式である。
Voltages V1 to Vj from the
複数段のセレクターブロックBLA〜BLFの各々は複数のトランジスター(例えばP型トランジスター、N型トランジスター)により構成される。具体的には各セレクターブロックBLA〜BLFは1又は複数のセレクターを有し、当該セレクターが複数のトランジスターにより構成される。 Each of the plurality of stages of selector blocks BLA to BLF includes a plurality of transistors (for example, P-type transistors and N-type transistors). Specifically, each selector block BLA to BLF has one or a plurality of selectors, and the selectors are configured by a plurality of transistors.
そして本実施形態では、セレクターブロック(少なくとも最終段のセレクターブロック)を構成する複数のトランジスターのうち、電源ノード(VDDA、VSS)から遠い側の第2のトランジスターは、電源ノードから近い側の第1のトランジスターに比べて、低いしきい値電圧に設定されている。具体的には、セレクターブロック(BLA〜BLF)を構成する複数のトランジスターのうち、高電位側電源ノード(VDDA)から遠い側の第2のP型トランジスターは、高電位側電源ノードから近い側の第1のP型トランジスターに比べて、低いしきい値電圧に設定されている。また低電位側電源ノード(VSS)から遠い側の第2のN型トランジスターは、低電位側電源ノードから近い側の第1のN型トランジスターのしきい値電圧に比べて、低いしきい値電圧に設定されている。ここで、電源ノードから遠い側のトランジスターとは、電源ノードから近い側のトランジスターに比べて、トラジスターの入力電圧(入力電圧範囲)が、電源電圧から離れた電圧(電源電圧との差が大きい電圧)となるトランジスターである。電源ノードから近い側の第1のトランジスターの入力電圧をVIN1とし、電源ノードから遠い側の第2のトランジスターを入力電圧VIN2とし、電源電圧をVPWRとした場合に、例えば、|VPWR−VIN2|>|VPWR−VIN1|が成り立つ。 In this embodiment, among the plurality of transistors constituting the selector block (at least the final selector block), the second transistor far from the power supply node (VDDA, VSS) is the first transistor on the side close to the power supply node. The threshold voltage is set lower than that of the transistor. Specifically, among the plurality of transistors constituting the selector block (BLA to BLF), the second P-type transistor far from the high potential side power supply node (VDDA) is on the side closer to the high potential side power supply node. The threshold voltage is set lower than that of the first P-type transistor. The second N-type transistor far from the low-potential-side power supply node (VSS) has a lower threshold voltage than the threshold voltage of the first N-type transistor close to the low-potential-side power supply node. Is set to Here, the transistor far from the power supply node means that the transistor input voltage (input voltage range) is far from the power supply voltage (the difference from the power supply voltage is larger) than the transistor closer to the power supply node. Transistor). When the input voltage of the first transistor closer to the power supply node is VIN1, the second transistor far from the power supply node is input voltage VIN2, and the power supply voltage is VPWR, for example, | VPWR-VIN2 |> | VPWR-VIN1 | is established.
このようにすれば、例えば低消費電力化のために電源電圧を低い電圧にした場合にも、電源ノードから遠い側の第2のトランジスターが低いしきい値電圧に設定されていることで、電圧選択回路40による適正な電圧選択を実現できる。従って、低消費電力化を図りながらも適正な電圧選択を行ってD/A変換電圧VDQを出力できるようになる。
In this way, for example, even when the power supply voltage is lowered to reduce power consumption, the second transistor far from the power supply node is set to a low threshold voltage, so that the voltage Appropriate voltage selection by the
図11は電圧選択回路40の詳細な構成例の説明図である。図11のTA13〜TA20は、図10のセレクターブロックBLAのセレクターを構成するトランジスターであり、TB7〜TB10はセレクターブロックBLBのセレクターを構成するトランジスターである。TF4、TF5はセレクターブロックBLFのセレクターを構成するトランジスターである。1段目のトランジスターTA13〜TA20は、制御信号SC1により排他的にオン又はオフになる。例えば図11では、奇数番目のトランジスターTA13、TA15、TA17、TA19がオンになっており、偶数番目のトランジスターTA14、TA16、TA18、TA20がオフになっている。また2段目のトランジスターTB7〜TB10は、制御信号SC2により排他的にオン又はオフになる。例えば図11では、奇数番目のトランジスターTB7、TB9がオフになっており、偶数番目のトランジスターTB8、TB10がオンになっている。そして最終段のトランジスターTF4、TF5では、TF4がオンになっており、TF5がオフになっている。これにより図11では、電圧V15が選択されて、D/A変換電圧VDQ=V15が出力されている。
FIG. 11 is an explanatory diagram of a detailed configuration example of the
この場合に、例えばオフになっているトランジスターTF5においても、オフリーク電流ILが流れる。このオフリーク電流ILは、VDDAからラダー抵抗回路33の抵抗(R23〜R19等)及びオン状態のトランジスターTA19、TB10を介して、オフ状態のトランジスターTF5を流れ、オン状態のトランジスターTF4に流れ込む。そして、このオフリーク電流ILは、オン状態のトランジスターTB8、TA15を介して、電圧V15のノードに流れ込み、ラダー抵抗回路33の抵抗(R14〜R1)を介してVSS側に流れる。
In this case, for example, the off-leakage current IL also flows in the transistor TF5 that is turned off. This off-leakage current IL flows from the VDDA through the resistance of the ladder resistor circuit 33 (R23 to R19, etc.) and the on-state transistors TA19 and TB10, and then flows into the off-state transistor TF5 and into the on-state transistor TF4. The off-leakage current IL flows into the node of the voltage V15 through the transistors TB8 and TA15 in the on state, and flows to the VSS side through the resistances (R14 to R1) of the
このようにラダー抵抗回路33を用いた場合には、オフリーク電流ILが存在するため、このオフリーク電流ILによる悪影響を低減する必要がある。このために本実施形態では図12に示すように、電圧生成回路30に2つのラダー抵抗回路31、32を設けている。
When the
具体的には電圧生成回路30は、高電位側の電源電圧VDDAと低電位側の電源電圧VSSを抵抗分割するラダー抵抗回路31(第1のラダー抵抗回路)と、電源電圧VDDAと電源電圧VSSを抵抗分割するラダー抵抗回路32(第2のラダー抵抗回路)を含む。ラダー抵抗回路31は、VDDAとVSSの間に直列接続された抵抗RDN、RD0〜RD255、RDPを含む。ラダー抵抗回路32は、VDDAとVSSの間に直列接続された抵抗REN、RE0〜RE255、REPを含む。RD0〜RD255、RE0〜RE255の各抵抗の抵抗値をRとした場合に、抵抗RDN、RENの抵抗値は24Rであり、抵抗RDP、REPの抵抗値は31Rである。
Specifically, the
そして電圧選択回路40は、ラダー抵抗回路31の複数の分割電圧から選択された電圧を、電圧VKとして演算増幅器OPAに出力し、ラダー抵抗回路32の複数の分割電圧から選択された電圧を、電圧VLとして演算増幅器OPBに出力する。そして電圧VK、VLを演算増幅器OPA、OPBによりインピーダンス変換した電圧VX、VYが、図2のDACBの電圧生成回路46のラダー抵抗回路47に供給される。電圧選択回路48は、入力データDIの下位pビットに基づいて電圧選択を行い、選択された電圧VMが演算増幅器OPCによりインピーダンス変換されて、電圧VDAとして出力される。
Then, the
そして図12では、ラダー抵抗回路31の分割電圧V0(広義には第sの分割電圧Vs。sは1以上の整数)が、電圧VKとして演算増幅器OPAに供給されている。この場合には、ラダー抵抗回路32の分割電圧V1(広義には第tの分割電圧Vt。tは1以上の整数)が、電圧VLとして演算増幅器OPBに供給される。
In FIG. 12, a divided voltage V0 (sth divided voltage Vs in a broad sense, where s is an integer equal to or greater than 1) of the
一方、図13では、ラダー抵抗回路31の分割電圧V2(広義には第s+1の分割電圧Vs+1)が、電圧VKとして演算増幅器OPAに供給されている。この場合には、ラダー抵抗回路32の電圧V1(第tの分割電圧Vt)が、電圧VLとして演算増幅器OPBに供給される。即ち図12、図13では、演算増幅器OPBの接続先は、分割電圧V1(Vt)のノードのままで、演算増幅器OPAの接続先が、分割電圧V0(Vs)のノードから分割電圧V1(Vs+1)のノードに切り替わっている。
On the other hand, in FIG. 13, the divided voltage V2 (s + 1-th divided voltage Vs + 1 in a broad sense) of the
また図14では、ラダー抵抗回路31の分割電圧V2(第s+1の分割電圧Vs+1)が、電圧VKとして演算増幅器OPAに供給されている。この場合には、ラダー抵抗回路32の分割電圧V3(広義には第t+1の分割電圧Vt+1)が、電圧VLとして演算増幅器OPBに供給される。即ち図13、図14では、演算増幅器OPAの接続先は、分割電圧V2(Vs+1)のノードのままで、演算増幅器OPBの接続先が、分割電圧V1(Vt)のノードから分割電圧V3(Vt+1)のノードに切り替わっている。
In FIG. 14, the divided voltage V2 (s + 1-th divided voltage Vs + 1) of the
このようにすれば、例えば図6のA4、A5に示すD/A変換(入力コード)の切り替わりポイントにおいて、電圧が不連続に変化して、D/A変換特性が悪化してしまう事態を抑制できるようになる。即ち、図6のA4、A5は入力データ(入力コード)に対してD/A変換の電圧が切り替わるポイントである。そして、演算増幅器OPA、OPBの接続先となるラダー抵抗回路が図3のように1つのラダー抵抗回路だけとなる構成において、演算増幅器OPA、OPBの両方の接続先が切り替えポイントにおいて同時に変化してしまうと、電圧が不連続に変化する事態が生じてしまう。例えば図11で説明したように電圧選択回路40のトランジスターにはオフリーク電流ILが流れる。従って、演算増幅器OPA、OPBの接続先が切り替わった際に、このオフリーク電流ILが演算増幅器OPA、OPB側に流れることなどにより、演算増幅器OPA、OPBの入力ノードの電圧が変化してしまう。そして演算増幅器OPA、OPBの接続先となるラダー抵抗回路が1つだけとなる構成において、演算増幅器OPA、OPBの両方の接続先が同時に変化してしまうと、演算増幅器OPA、OPBの入力ノードの電圧の両方が変化してしまい、図6のA4、A5の切り替えポイントにおいて、電圧が不連続に変化する事態が生じてしまう。
In this way, for example, at the switching point of D / A conversion (input code) shown in A4 and A5 in FIG. 6, the situation where the voltage changes discontinuously and the D / A conversion characteristics deteriorate is suppressed. become able to. That is, A4 and A5 in FIG. 6 are points at which the D / A conversion voltage is switched with respect to the input data (input code). In the configuration in which the ladder resistor circuit to which the operational amplifiers OPA and OPB are connected is only one ladder resistor circuit as shown in FIG. 3, the connection destinations of both the operational amplifiers OPA and OPB are simultaneously changed at the switching point. If this happens, the voltage will change discontinuously. For example, as described with reference to FIG. 11, the off-leak current IL flows through the transistor of the
この点、図12、図13、図14では、演算増幅器OPAの接続先はラダー抵抗回路31であり、演算増幅器OPBの接続先はラダー抵抗回路32であり、各演算増幅器が異なるラダー抵抗回路に接続される構成になっている。そして例えば図12、図13では、演算増幅器OPBの接続先は、ラダー抵抗回路32の分割電圧V1のノードのままで変化せずに、演算増幅器OPAの接続先だけが、ラダー抵抗回路31の分割電圧V0のノードから分割電圧V2のノードに切り替わっている。このように演算増幅器OPBの接続先は、ラダー抵抗回路32の分割電圧V1のノードのままで変化しないため、図11のようなオフリーク電流ILが発生していても、演算増幅器OPBの入力電圧は変化しない。従って、図6のA4、A5に示すようなD/A変換の切り替えポイントにおいて、電圧が不連続に変化してしまうのを抑制できる。
12, 13, and 14, the connection destination of the operational amplifier OPA is the
同様に、図13、図14では、演算増幅器OPAの接続先は、ラダー抵抗回路31の分割電圧V2のノードのままで変化せずに、演算増幅器OPBの接続先だけが、ラダー抵抗回路32の分割電圧V1のノードから分割電圧V3のノードに切り替わっている。このように演算増幅器OPAの接続先は、ラダー抵抗回路31の分割電圧V2のノードのままで変化しないため、図11のようなオフリーク電流ILが発生していても、演算増幅器OPAの入力電圧は変化しない。従って、図6のA4、A5に示すようなD/A変換の切り替えポイントにおいて、電圧が不連続に変化してしまうのを抑制できる。従って、演算増幅器OPA、OPBに対して1つのラダー抵抗回路しか設けない構成において生じるD/A変換特性の悪化を防止できるようになる。
Similarly, in FIG. 13 and FIG. 14, the connection destination of the operational amplifier OPA remains unchanged at the node of the divided voltage V2 of the
3.回路装置
図15に、本実施形態のD/A変換回路80を有する回路装置500の構成例を示す。例えば図15の回路装置500は、DTCXOやOCXO等のデジタル方式の発振器を実現する回路装置(半導体チップ)である。回路装置500は、A/D変換回路20、処理回路50、発振信号生成回路140を含む。また回路装置500は温度センサー10、バッファー回路160を含むことができる。なお回路装置500は図15の構成には限定されず、その一部の構成要素(例えば温度センサー、バッファー回路、A/D変換回路等)を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
3. Circuit Device FIG. 15 shows a configuration example of a
振動子XTALは、例えば水晶振動子等の圧電振動子である。振動子XTALは、恒温槽を備える恒温槽型水晶発振器(OCXO)に内蔵されている振動子、或いは恒温槽を備えない温度補償型水晶発振器(TCXO)に内蔵されている振動子などである。振動子XTALは共振器(電気機械的な共振子又は電気的な共振回路)であってもよい。振動子XTALとしては、圧電振動子、SAW(Surface Acoustic Wave)共振子、シリコン基板を用いて形成されたシリコン製振動子としてのMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)振動子等を採用できる。 The vibrator XTAL is a piezoelectric vibrator such as a quartz vibrator. The vibrator XTAL is a vibrator built in a thermostat crystal oscillator (OCXO) having a thermostat, or a vibrator built in a temperature compensated crystal oscillator (TCXO) not having a thermostat. The resonator XTAL may be a resonator (an electromechanical resonator or an electrical resonance circuit). As the vibrator XTAL, a piezoelectric vibrator, a SAW (Surface Acoustic Wave) resonator, a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) vibrator as a silicon vibrator formed using a silicon substrate, or the like can be employed.
温度センサー10は、温度検出電圧VTDを出力する。具体的には、環境(回路装置)の温度に応じて変化する温度依存電圧を、温度検出電圧VTDとして出力する。
The
A/D変換回路20は、温度センサー10からの温度検出電圧VTDのA/D変換を行って、温度検出データDTDを出力する。例えば温度検出電圧VTDのA/D変換結果に対応するデジタルの温度検出データDTD(A/D結果データ)を出力する。A/D変換回路20のA/D変換方式としては、例えば逐次比較方式や逐次比較方式に類似する方式などを採用できる。なおA/D変換方式とし、計数型、並列比較型又は直並列型等を採用してもよい。このA/D変換回路20にも本実施形態のD/A変換回路80を用いることができる。
The A /
処理回路50(DSP:デジタル信号処理回路)は種々の信号処理を行う。例えば処理回路50(温度補償部)は、温度検出データDTDに基づいて発振周波数(発振信号の周波数)の温度補償処理を行う。そして発振周波数の周波数制御データDDSを出力する。具体的には処理回路50は、温度に応じて変化する温度検出データDTD(温度依存データ)と、温度補償処理用の係数データ(近似関数の係数のデータ)などに基づいて、温度変化があった場合にも発振周波数を一定にするための温度補償処理を行う。この処理回路50は、ゲートアレイ等のASIC回路により実現してもよいし、プロセッサーとプロセッサー上で動作するプログラムにより実現してもよい。
A processing circuit 50 (DSP: digital signal processing circuit) performs various signal processing. For example, the processing circuit 50 (temperature compensation unit) performs temperature compensation processing of the oscillation frequency (frequency of the oscillation signal) based on the temperature detection data DTD. Then, frequency control data DDS of the oscillation frequency is output. Specifically, the
発振信号生成回路140は発振信号SSCを生成する。例えば発振信号生成回路140は、処理回路50からの周波数制御データDDSと振動子XTALを用いて、周波数制御データDDSにより設定される発振周波数の発振信号SSCを生成する。一例としては、発振信号生成回路140は、周波数制御データDDSにより設定される発振周波数で振動子XTALを発振させて、発振信号SSCを生成する。
The oscillation
なお発振信号生成回路140は、ダイレクト・デジタル・シンセサイザー方式で発振信号SSCを生成する回路であってもよい。例えば振動子XTAL(固定発振周波数の発振源)の発振信号をリファレンス信号として、周波数制御データDDSで設定される発振周波数の発振信号SSCをデジタル的に生成してもよい。
The oscillation
発振信号生成回路140は、D/A変換回路80と発振回路150を含む。D/A変換回路80は、処理回路50からの周波数制御データDDS(処理回路の出力データ)のD/A変換を行う。D/A変換回路80に入力される周波数制御データDDSは、処理回路50による温度補償処理後の周波数制御データ(周波数制御コード)である。
The oscillation
発振回路150は、D/A変換回路80の出力電圧VQと振動子XTALを用いて、発振信号SSCを生成する。例えば発振回路150は、振動子XTALを発振させることで、発振信号SSCを生成する。具体的には発振回路150は、D/A変換回路80の出力電圧VQを周波数制御電圧(発振制御電圧)とした発振周波数で、振動子XTALを発振させる。この場合には、発振回路150は、周波数制御電圧に応じて容量値が変化する可変容量キャパシター(バリキャップ等)を含むことできる。
The
バッファー回路160は、発振信号生成回路140(発振回路150)で生成された発振信号SSCのバッファリングを行って、バッファリング後の信号SQを出力する。信号SQは、例えばクリップドサイン波信号や矩形波信号などである。
The
また図15に示すようにD/A変換回路80は、変調回路90とD/A変換器100とフィルター回路120を含む。D/A変換器100は、例えば図2のD/A変換器DACA、DACB、演算増幅器OPA、OPB、OPCにより構成される回路である。
As shown in FIG. 15, the D /
変調回路90は、処理回路50からi=(n+m)ビットの周波数制御データDDSを受ける(i、n、mは1以上の整数)。一例としてはi=20、n=16、m=4である。そして変調回路90は、周波数制御データDDSのmビット(例えば4ビット)のデータに基づいて、周波数制御データDDSのnビット(例えば16ビット)のデータを変調する。具体的には変調回路90は、周波数制御データDDSのPWM変調を行う。なお変調回路90の変調方式はPWM変調(パルス幅変調)には限定されず、例えばPDM変調(パルス密度変調)等のパルス変調であってもよく、パルス変調以外の変調方式であってもよい。例えば周波数制御データDDSのnビットのデータに対して、mビットのディザー処理(ディザリング処理)を行うことでビット拡張(nビットからiビットへのビット拡張)を実現してもよい。
The
D/A変換器100は、変調回路90により変調されたnビットのデータのD/A変換を行う。例えばn=16ビットのデータのD/A変換を行う。
The D /
フィルター回路120は、D/A変換により得られた電圧VDAを平滑化する。例えばローパスフィルター処理を行って電圧VDAを平滑化する。このようなフィルター回路120を設けることで、例えばPWM変調された信号のPWM復調が可能になる。なおフィルター回路120としては、例えば抵抗又はキャパシター等の受動素子を用いたパッシブフィルターを採用できる。但しフィルター回路120としてSCFなどのアクティブフィルターを用いることも可能である。
The
例えばDTCXO等のデジタル方式の発振器では、その発振周波数の周波数ドリフトが原因で、発振器が組み込まれた通信装置において通信エラー等が発生してしまうという問題がある。例えばデジタル方式の発振器では、温度センサーからの温度検出電圧をA/D変換し、得られた温度検出データに基づいて周波数制御データの温度補償処理を行い、当該周波数制御データに基づいて発振信号を生成する。この場合に、温度変化により周波数制御データの値が大きく変化すると、これが原因で周波数ホッピングの問題が生じることが判明した。このような周波数ホッピングが生じると、GPS関連の通信装置を例にとれば、GPSのロックが外れてしまうなどの問題が発生してしまう。 For example, a digital oscillator such as DTCXO has a problem that a communication error or the like occurs in a communication device in which the oscillator is incorporated due to frequency drift of the oscillation frequency. For example, a digital oscillator performs A / D conversion on a temperature detection voltage from a temperature sensor, performs temperature compensation processing of frequency control data based on the obtained temperature detection data, and generates an oscillation signal based on the frequency control data. Generate. In this case, it has been found that if the value of the frequency control data changes greatly due to temperature change, this causes a problem of frequency hopping. When such frequency hopping occurs, if a GPS-related communication device is taken as an example, problems such as the GPS being unlocked will occur.
このような周波数ホッピングを原因とする通信エラーの発生を抑制し、周波数精度の向上を図るためには、D/A変換回路80の分解能をできる限り高くする必要がある。
In order to suppress the occurrence of such a communication error due to frequency hopping and improve the frequency accuracy, it is necessary to increase the resolution of the D /
しかしながら、例えば抵抗ストリング型等のD/A変換器100だけで、例えばi=20ビットというような高分解能のD/A変換を実現するのは困難である。またD/A変換回路80の出力ノイズ(出力電圧のノイズ)が大きいと、当該出力ノイズが原因となって、周波数精度の向上の実現が難しくなる。
However, it is difficult to realize high-resolution D / A conversion such as i = 20 bits, for example, using only the D /
そこで図15では、D/A変換回路80に変調回路90を設ける。また処理回路50は、D/A変換器100の分解能であるnビット(例えば16ビット)よりもビット数が多いi=m+nビットの周波数制御データDDSを出力する。処理回路50は、例えば温度補償処理等のデジタル信号処理を実現するために、浮動小数点演算等を行っているため、このようなnビット(例えばn=16ビット)よりもビット数が多いi=m+nビットの周波数制御データDDSを出力することは容易である。
Therefore, in FIG. 15, a
そして変調回路90は、i=m+nのうちのmビットのデータに基づいて、i=m+nのうちのnビットのデータの変調(PWM変調等)を行い、変調後のnビットのデータDMをD/A変換器100に出力する。そしてD/A変換器100がデータDMのD/A変換を行い、得られた電圧VDAの平滑化処理をフィルター回路120が行うことで、i=m+nビット(例えば20ビット)というような高分解能のD/A変換を実現できるようになる。
The
この構成によれば、D/A変換器100として例えば出力ノイズが少ない抵抗ストリング型等を採用できるため、D/A変換回路80の出力ノイズを低減でき、周波数精度の劣化の抑制が容易になる。例えば変調回路90での変調によりノイズが発生するが、当該ノイズについても、フィルター回路120のカットオフ周波数の設定により十分に減衰することができ、当該ノイズを原因とする周波数精度の劣化を抑制できる。
According to this configuration, for example, a resistor string type with little output noise can be adopted as the D /
なおD/A変換回路80の分解能はi=20ビットには限定されず、20ビットよりも高い分解能であってもよいし、低い分解能であってもよい。また変調回路90の変調のビット数もm=4ビットには限定されず、4ビットよりも大きくてもよいし(例えばm=8ビット)、小さくてもよい。
The resolution of the D /
また図15では、D/A変換回路80の前段に、温度補償処理等のデジタル信号処理を行う処理回路50が設けられていることを、有効活用している。即ち、処理回路50は、例えば浮動小数点演算などにより、高精度で、温度補償処理等のデジタル信号処理を実行している。従って、例えば浮動小数点演算の結果の仮数部の下位ビットも有効なデータとして扱って、バイナリーデータに変換すれば、例えばi=m+n=20ビットというような高いビット数での周波数制御データDDSも、容易に出力できる。図15ではこの点に着目し、このような高いビット数であるi=m+nビットの周波数制御データDDSを、D/A変換回路80に供給し、mビットの変調回路90とnビットのD/A変換器100を用いて、i=m+nビットというような高分解能のD/A変換の実現に成功している。
In FIG. 15, the fact that the
このようにD/A変換回路80の分解能を高分解能にすることで、上述した周波数ホッピングの発生を抑制できる。これにより周波数ホッピングを原因とする通信エラー等の発生を抑制することが可能になる。
Thus, by making the resolution of the D /
また、このような周波数ホッピングの問題以外にも、DTCXOやOCXOなどのデジタル方式の発振器では、発振周波数に対して非常に高い周波数精度が要求される。例えばTDD(Time Division Duplex)方式では、上がりと下りで同じ周波数を用いて時分割でデータが送受信され、各機器に割り当てられたタイムスロットの間にはガードタイムが設定されている。このため、適正な通信を実現するためには、各機器において時刻同期を行う必要があり、正確な絶対時刻の計時が要求される。例えば基準信号(GPS信号やインターネットを介した信号)が消失又は異常となるホールドオーバーが発生した場合には、基準信号が無い状態で発振器側が正確に絶対時刻を計時する必要がある。このため、このような機器(GPS関連機器、基地局等)に用いられる発振器には、非常に高い発振周波数精度が要求される。 In addition to the problem of frequency hopping, a digital oscillator such as DTCXO or OCXO requires very high frequency accuracy with respect to the oscillation frequency. For example, in the TDD (Time Division Duplex) method, data is transmitted and received in time division using the same frequency in the upward and downward directions, and a guard time is set between time slots assigned to each device. For this reason, in order to implement | achieve appropriate communication, it is necessary to perform time synchronization in each apparatus, and exact time-measurement of an absolute time is requested | required. For example, when a holdover occurs in which a reference signal (a GPS signal or a signal via the Internet) disappears or becomes abnormal, it is necessary for the oscillator side to accurately time the absolute time without the reference signal. For this reason, an oscillator used for such devices (GPS-related devices, base stations, etc.) is required to have a very high oscillation frequency accuracy.
この点、図15の回路装置500の構成によれば、D/A変換回路80に、変調回路90やフィルター回路120を設けるだけで、例えばi≧20ビットとなるような非常に高い分解能のD/A変換回路80を実現でき、このように分解能が高くなることで、発振周波数の高精度化を実現できる。そして、このような変調回路90やフィルター回路120を設けることによる回路装置500のチップサイズの増加や消費電力の増加は、それほど大きくない。更に処理回路50では浮動点小数点演算などにより温度補償処理を実行しているため、例えばi≧20ビットとなるような周波数制御データDDSをD/A変換回路80に出力することも容易である。従って、図15の回路装置500の構成は、発振周波数の高精度化と、回路装置500の規模や消費電力の増加の抑制とを、両立して実現できるという利点がある。
In this regard, according to the configuration of the
なお処理回路50は、第1の温度から第2の温度に温度が変化した場合に、第1の温度(第1の温度検出データ)に対応する第1のデータから、第2の温度(第2の温度検出データ)に対応する第2のデータへと、k×LSB単位で変化(k×LSBずつ変化)する周波数制御データDDSを出力する。ここでk≧1であり、kは1以上の整数である。例えば周波数制御データDDSのビット数(D/A変換回路の解像度)をiとした場合に、k<2iであり、kは2iよりも十分に小さい整数である(例えばk=1〜8)。更に具体的にはk<2mである。例えばk=1の場合には、処理回路50は、1LSB単位(1ビット単位)で第1のデータから第2のデータに変化する周波数制御データDDSを出力する。即ち、第1のデータから第2のデータに向かって、1LSB(1ビット)ずつシフトしながら変化するような周波数制御データDDSを出力する。なお周波数制御データDDSの変化ステップ幅は、1LSBには限定されず、例えば2×LSB、3×LSB、4×LSB・・・というように2×LSB以上の変化ステップ幅であってもよい。
When the temperature changes from the first temperature to the second temperature, the
このように、処理回路50から出力される周波数制御データDDSが、k×LSBずつ変化するようになれば、例えば温度が第1の温度から第2の温度に変化した場合に、D/A変換回路80の出力電圧VQに大きな電圧変化が生じ、この電圧変化が原因で周波数ホッピングが発生してしまう事態を抑制できる。これにより当該周波数ホッピングが原因で通信エラー等が生じるのを防止できるようになる。
Thus, if the frequency control data DDS output from the
図16、図17、図18はPWM変調の説明図である。図16に示すように、変調回路90は、処理回路50からのi=(n+m)ビットの周波数制御データDDSを受ける。そして、この周波数制御データDDSの下位のmビットのデータ(ビットb1〜b4)に基づいて、周波数制御データDDSの上位のnビット(ビットb5〜b20)のデータのPWM変調を行う。そして、当該nビットのデータのうち、上位のqビットのデータ(ビットb13〜b20)が、図2、図3の上位側のDACAに入力され、下位のpビットのデータ(ビットb5〜b12)が、下位側のDACBに入力される。
16, 17, and 18 are explanatory diagrams of PWM modulation. As shown in FIG. 16, the
図17はPWM変調の第1の方式の説明図である。DY、DZは、データDMの上位のnビットのデータであり、nビット表現においてDY=DZ+1が成り立つデータである。 FIG. 17 is an explanatory diagram of the first method of PWM modulation. DY and DZ are high-order n-bit data of the data DM, and DY = DZ + 1 holds in the n-bit representation.
PWM変調に用いられる下位のm=4ビットのデータで表されるデューティー比が、例えば8対8である場合には、図17に示すように、8個の16ビットのデータDYと8個の16ビットのデータDZが時分割で、変調回路90からD/A変換器100(DACA、DACB)に出力される。
When the duty ratio represented by the low-order m = 4 bit data used for PWM modulation is 8 to 8, for example, as shown in FIG. 17, eight 16-bit data DY and eight pieces of data DY are used. 16-bit data DZ is time-divisionally output from the
また下位のm=4ビットのデータで表されるデューティー比が10対6である場合には、10個のデータDYと6個のデータDZが時分割で、変調回路90からD/A変換器100に出力される。同様に、下位のm=4ビットのデータで表されるデューティー比が14対2である場合には、14個のデータDYと2個のデータDZが時分割で出力される。
When the duty ratio represented by the lower order m = 4 bit data is 10 to 6, the 10 data DY and the 6 data DZ are time-divisionally converted from the
図18はPWM変調の第2の方式の説明図である。PWM変調に用いられるm=4ビットの各ビットb4、b3、b2、b1が、論理レベル「1」である場合に、図18において各ビットに対応づけられた出力パターン(各ビットの右側に示される出力パターン)が選択される。 FIG. 18 is an explanatory diagram of the second method of PWM modulation. When each bit b4, b3, b2, b1 of m = 4 bits used for PWM modulation is a logical level “1”, an output pattern (shown on the right side of each bit) corresponding to each bit in FIG. Output pattern) is selected.
例えばビットb4=1で、b3=b2=b1=0である場合には、ビットb4に対応づけられた出力パターンだけが期間P1〜P16において出力される。即ち、n=16ビットのデータがDZ、DY、DZ、DY・・・・の順で時分割に、変調回路90からD/A変換器100に出力される。これにより、データDY、DZの出力回数は共に8回となり、図17においてデューティー比が8対8である場合と同様のPWM変調が実現される。
For example, when bit b4 = 1 and b3 = b2 = b1 = 0, only the output pattern associated with bit b4 is output in periods P1 to P16. That is, n = 16-bit data is output from the
またビットb4=b2=1で、b3=b1=0である場合には、ビットb4とb2に対応づけられた出力パターンが期間P1〜P16において出力される。これによりデータDY、DZの出力回数は、各々、10回、6回になり、デューティー比が10対6である場合と同様のPWM変調が実現される。同様に、ビットb4=b3=b2=1で、b1=0である場合には、データDY、DZの出力回数は、各々、14回、2回になり、デューティー比が14対2である場合と同様のPWM変調が実現される。
When bits b4 = b2 = 1 and b3 = b1 = 0, output patterns associated with bits b4 and b2 are output in periods P1 to P16. As a result, the data DY and DZ are
4.フィルター回路の共用
本実施形態では図15のフィルター回路120を、PWMの変調回路90用のローパスフィルターとして用いると共に、チョッパー型の演算増幅器OPA、OPB用のローパスフィルターとして用いており、PWM変調とチョッパー動作でフィルター回路120を共用している。具体的には、PWMの変調回路90の変調周波数をfmとし、チョッパー型の演算増幅器OPA、OPB(及びOPC)のチョッピング周波数をfpとした場合に、fm=fpに設定している。例えばPWMの変調周波数がfm=256KHzである場合に、チョッピング周波数もfp=256KHzに設定する。
4). In this embodiment, the
そしてフィルター回路120は、変調回路90の変調によるリップル電圧と、チョッパー型の演算増幅器OPA、OPBのチョッピングによるリップル電圧が、所与の電圧レベルVNSよりも小さくなるように減衰する周波数特性のローパスフィルターとなっている。この電圧レベルVNSは、図15の発振回路150の周波数制御電圧(発振制御電圧)に許容される電圧ノイズレベルにより決められる。例えば発振周波数の位相ノイズの許容目標レベルが設定されており、この位相ノイズの許容目標レベルから、周波数制御電圧に許容される電圧ノイズレベルが決められ、電圧レベルVNSが設定される。
The
図19はPWM変調の変調パターンの例を示す図である。VDY、VDZは、前述したデータDY(=DZ+l)、DZに対応する電圧レベルである。そしてVDY−VDZが、例えば図16のnビット(例えばn=16)のD/A変換におけるLSBの電圧レベルに相当する。そしてPWM変調のm=4ビットのビットパターンに応じて、図19に示すような変調パターンが生成される。 FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a modulation pattern of PWM modulation. VDY and VDZ are voltage levels corresponding to the data DY (= DZ + 1) and DZ described above. VDY-VDZ corresponds to the voltage level of LSB in the D / A conversion of n bits (for example, n = 16) in FIG. Then, a modulation pattern as shown in FIG. 19 is generated according to the PWM modulation m = 4 bit pattern.
ここでPWM変調のm=4ビットのビットパターンが(1000)である場合には、図19に示すように変調パターンの周波数はfm=256KHzとなり、最も周波数が高くなる。一方、ビットパターンが(1111)の場合には、変調パターンの周波数は、fmmin=fm/N=32KHz(Nは2以上の整数)となり、最も低い周波数になる。そして変調回路90によるリップル電圧には、このfmmin=32KHzの周波数成分が存在するため、このfmmin=32KHzの周波数成分を、フィルター回路120により十分に減衰する必要がある。
Here, when the bit pattern of PWM modulation m = 4 bits is (1000), the frequency of the modulation pattern is fm = 256 KHz as shown in FIG. 19, and the frequency is the highest. On the other hand, when the bit pattern is (1111), the frequency of the modulation pattern is fmmin = fm / N = 32 KHz (N is an integer of 2 or more), which is the lowest frequency. Since the ripple voltage generated by the
例えば図20は本実施形態のフィルター回路120のローパスフィルターの周波数特性の一例である。図20においてfcはフィルター回路120のカットオフ周波数である。例えばフィルター回路120は1次のRCローパスフィルターであり、カットオフ周波数fcは例えば1KHz〜10KHz程度に設定できる。そして図20に示すようにフィルター回路120は、fm=fp=256KHzの周波数成分のみならず、fmmin=32KHzの周波数成分も十分に減衰(例えば−15DB〜25DB程度の減衰)できる周波数特性を有している。このような周波数特性を持たせることで、図19のビットパターン=(1111)に対応するような周波数が低い変調パターンによるリップル電圧の周波数成分についても、十分に減衰できるようになり、位相ノイズ等に対する要求仕様を満足することが可能になる。
For example, FIG. 20 shows an example of the frequency characteristic of the low-pass filter of the
このように本実施形態では、変調回路90の変調周波数をfmとし、変調回路90の変調パターンのうち最も周波数が低い変調パターンの周波数をfmmin=fm/N(Nは2以上の整数)とし、フィルター回路120のカットオフ周波数をfcとした場合に、fc<fmminの関係を成り立たせている。例えば変調データのビット数をmとした場合にN=2m−1である。m=4の場合にはN=8である。また図20から明らかなように、チョッパー型の演算増幅器OPA、OPBのチョッピング周波数をfpとした場合に、fc<fmmin<fpの関係が成り立っている。このようにすることで、変調回路90の変調によるリップル電圧と、チョッパー型の演算増幅器OPA、OPBのチョッピングによるリップル電圧を、フィルター回路120のローパスフィルターにより十分に減衰して、位相ノイズ等に対する要求仕様を満足できるようになる。
Thus, in this embodiment, the modulation frequency of the
本実施形態では、チョッパー型の演算増幅器OPA、OPBのチョッピングモードをオン、オフできるようになっている。図21はチョッピングモードをオフにした場合における、図15のVDAとVQの信号波形例である。VDAはD/A変換器100の出力電圧であり、VQはフィルター回路120の出力電圧である。図22はチョッピングモードをオンにした場合における、VDAとVQの信号波形例である。図21、図22において、VLSBはnビットのD/A変換におけるLSB電圧であり、VFは図5で説明したオフセット電圧である。
In this embodiment, the chopping mode of the chopper type operational amplifiers OPA and OPB can be turned on and off. FIG. 21 shows an example of signal waveforms of VDA and VQ in FIG. 15 when the chopping mode is turned off. VDA is an output voltage of the D /
図21では、変調回路90の変調により、D/A変換器100からの電圧VDAが、B1、B2に示すように変化しているが、この電圧変化によるリップル電圧が、フィルター回路120によりB3、B4に示すように減衰されて平滑化されている。
In FIG. 21, the voltage VDA from the D /
図22では、変調回路90の変調とチョッパー型の演算増幅器OPA、OPBのチョッピング動作により、D/A変換器100からの電圧VDAが、B5、B6に示すように変化しているが、この電圧変化によるリップル電圧が、フィルター回路120によりB7、B8に示すように減衰されて平滑化されている。
In FIG. 22, the voltage VDA from the D /
なおD/A変換回路80に変調回路90及びチョッパー型の演算増幅器を設け、fp=fmとしたり、fc<fmmin<fpとする本実施形態の手法では、D/A変換回路の回路構成は図1〜図3等で説明した構成には限定されない。例えばチョッパー型の演算増幅器をインピーダンス変換回路として用いた種々の方式(電荷再分配方式、Δシグマ方式等)のD/A変換回路に対して、本実施形態の手法は適用できる。
The D /
5.発振器、電子機器、移動体
図23に、本実施形態の回路装置500を含む発振器400の構成例を示す。図23に示すように、発振器400は、振動子XTALと回路装置500(D/A変換回路80)を含む。振動子XTALと回路装置500は、発振器400のパッケージ410内に実装される。そして振動子XTALの端子と、回路装置500(IC)の端子(パッド)は、パッケージ410の内部配線により電気的に接続される。
5. Oscillator, Electronic Device, Mobile Object FIG. 23 shows a configuration example of an
図24に、本実施形態の回路装置500(D/A変換回路80)を含む電子機器の構成例を示す。この電子機器は、本実施形態の回路装置500(D/A変換回路80)、振動子XTAL、アンテナANT、通信部510、処理部520を含む。また操作部530、表示部540、記憶部550を含むことができる。振動子XTALと回路装置500により発振器400が構成される。なお電子機器は図24の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
FIG. 24 shows a configuration example of an electronic apparatus including the circuit device 500 (D / A conversion circuit 80) of the present embodiment. This electronic apparatus includes a circuit device 500 (D / A conversion circuit 80), a vibrator XTAL, an antenna ANT, a
図24の電子機器としては、例えばGPS内蔵時計、生体情報測定機器(脈波計、歩数計等)又は頭部装着型表示装置等のウェアラブル機器や、スマートフォン、携帯電話機、携帯型ゲーム装置、ノートPC又はタブレットPC等の携帯情報端末(移動端末)や、コンテンツを配信するコンテンツ提供端末や、デジタルカメラ又はビデオカメラ等の映像機器や、或いは基地局又はルーター等のネットワーク関連機器などの種々の機器を想定できる。 24 include wearable devices such as GPS built-in clocks, biological information measuring devices (pulse wave meters, pedometers, etc.) or head-mounted display devices, smartphones, mobile phones, portable game devices, notebooks, and the like. Various devices such as personal digital assistants (mobile terminals) such as PCs or tablet PCs, content providing terminals for distributing content, video equipment such as digital cameras or video cameras, or network-related equipment such as base stations or routers Can be assumed.
通信部510(無線回路)は、アンテナANTを介して外部からデータを受信したり、外部にデータを送信する処理を行う。処理部520は、電子機器の制御処理や、通信部510を介して送受信されるデータの種々のデジタル処理などを行う。この処理部520の機能は、例えばマイクロコンピューターなどのプロセッサーにより実現できる。操作部530は、ユーザーが入力操作を行うためのものであり、操作ボタンやタッチパネルディスプレイをなどにより実現できる。表示部540は、各種の情報を表示するものであり、液晶や有機ELなどのディスプレイにより実現できる。記憶部550は、データを記憶するものであり、RAMやROMなどの半導体メモリーやHDD(ハードディスクドライブ)などにより実現できる。
The communication unit 510 (wireless circuit) performs processing of receiving data from the outside via the antenna ANT and transmitting data to the outside. The
図25に、本実施形態の回路装置500(D/A変換回路80)を含む移動体の例を示す。本実施形態の回路装置500(発振器)は、例えば、車、飛行機、バイク、自転車、或いは船舶等の種々の移動体に組み込むことができる。移動体は、例えばエンジンやモーター等の駆動機構、ハンドルや舵等の操舵機構、各種の電子機器(車載機器)を備えて、地上や空や海上を移動する機器・装置である。図25は移動体の具体例としての自動車206を概略的に示している。自動車206には、本実施形態の回路装置500(D/A変換回路80)と振動子を有する発振器(不図示)が組み込まれる。制御装置208は、この発振器により生成されたクロック信号により動作する。制御装置208は、例えば車体207の姿勢に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪209のブレーキを制御する。例えば制御装置208により、自動車206の自動運転を実現してもよい。なお本実施形態の回路装置500(D/A変換回路80)や発振器が組み込まれる機器は、このような制御装置208には限定されず、自動車206等の移動体に設けられる種々の機器(車載機器)に組み込むことが可能である。
FIG. 25 shows an example of a moving object including the circuit device 500 (D / A conversion circuit 80) of this embodiment. The circuit device 500 (oscillator) of this embodiment can be incorporated into various moving bodies such as a car, an airplane, a motorcycle, a bicycle, or a ship. The moving body is, for example, a device / device that moves on the ground, in the sky, or on the sea, including a drive mechanism such as an engine or motor, a steering mechanism such as a steering wheel or rudder, and various electronic devices (on-vehicle devices). FIG. 25 schematically shows an
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本発明の範囲に含まれる。またD/A変換回路、回路装置、発振器、電子機器、移動体の構成・動作や、D/A変換手法、チョッピング手法、変調手法等も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。 Although the present embodiment has been described in detail as described above, it will be easily understood by those skilled in the art that many modifications can be made without departing from the novel matters and effects of the present invention. Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention. For example, a term described at least once together with a different term having a broader meaning or the same meaning in the specification or the drawings can be replaced with the different term in any part of the specification or the drawings. All combinations of the present embodiment and the modified examples are also included in the scope of the present invention. Further, the configuration / operation of the D / A conversion circuit, circuit device, oscillator, electronic device, and moving body, the D / A conversion method, the chopping method, the modulation method, and the like are not limited to those described in this embodiment, and various Variations are possible.
OPA、OPB、OPC、OPH…チョッパー型の演算増幅器、OP…演算増幅器、
ASW1、ASW2…チョッパー回路、DACA、DACB…D/A変換器、
DFC…増幅段、QSC…出力段、
TC1〜TC20…トランジスター、S1〜S6…スイッチ素子、
BLA〜BLF…セレクターブロック、XTAL…振動子、
10…温度センサー、20…A/D変換回路、30…電圧生成回路、
31、32、33…ラダー抵抗回路、40…電圧選択回路、42…デコーダー、
46…電圧生成回路、47…ラダー抵抗回路、48…電圧選択回路、50…処理回路、
80…D/A変換回路、90…変調回路、100…D/A変換器、
104、106…デコーダー、120…フィルター回路、
140…発振信号生成回路、150…発振回路、160…バッファー回路、
206…自動車、207…車体、208…制御装置、209…車輪、
400…発振器、410 パッケージ、500…回路装置、510…通信部、
520…処理部、530…操作部、540…表示部、550…記憶部
OPA, OPB, OPC, OPH ... chopper type operational amplifier, OP ... operational amplifier,
ASW1, ASW2 ... chopper circuit, DACA, DACB ... D / A converter,
DFC ... amplification stage, QSC ... output stage,
TC1 to TC20 ... transistors, S1 to S6 ... switch elements,
BLA to BLF ... selector block, XTAL ... vibrator,
DESCRIPTION OF
31, 32, 33 ... Ladder resistance circuit, 40 ... Voltage selection circuit, 42 ... Decoder,
46 ... Voltage generation circuit, 47 ... Ladder resistance circuit, 48 ... Voltage selection circuit, 50 ... Processing circuit,
80 ... D / A conversion circuit, 90 ... Modulation circuit, 100 ... D / A converter,
104, 106 ... decoder, 120 ... filter circuit,
140 ... oscillation signal generation circuit, 150 ... oscillation circuit, 160 ... buffer circuit,
206 ... Automobile, 207 ... Car body, 208 ... Control device, 209 ... Wheel,
400 ... Oscillator, 410 package, 500 ... Circuit device, 510 ... Communication unit,
520 ... Processing unit, 530 ... Operating unit, 540 ... Display unit, 550 ... Storage unit
Claims (14)
入力データに基づいて前記複数の電圧から電圧選択を行い、選択電圧として第Kの電圧と第Lの電圧(K及びLは互いに異なる1以上の整数)を出力する電圧選択回路と、
前記第Kの電圧が入力される第1の演算増幅器と、
前記第Lの電圧が入力される第2の演算増幅器と、
を含み、
前記第1、第2の演算増幅器は、チョッパー型の演算増幅器であることを特徴とするD/A変換回路。 A voltage generation circuit for generating a plurality of voltages;
A voltage selection circuit that performs voltage selection from the plurality of voltages based on input data, and outputs a Kth voltage and an Lth voltage (K and L are different integers of 1 or more) as selection voltages;
A first operational amplifier to which the Kth voltage is input;
A second operational amplifier to which the Lth voltage is input;
Including
The D / A conversion circuit, wherein the first and second operational amplifiers are chopper type operational amplifiers.
前記電圧生成回路と前記電圧選択回路とにより構成される第1のD/A変換器と、
第2のD/A変換器と、
を含み、
前記第1のD/A変換器の前記電圧選択回路は、
前記入力データの上位側ビットに基づいて電圧選択を行い、
前記第2のD/A変換器は、
前記第1の演算増幅器の第1の出力電圧と前記第2の演算増幅器の第2の出力電圧の間を電圧分割した複数の電圧を生成する第2の電圧生成回路と、
前記入力データの下位側ビットに基づいて、前記第2の電圧生成回路からの前記複数の電圧から電圧選択を行う第2の電圧選択回路と、
を含むことを特徴とするD/A変換回路。 The D / A conversion circuit according to claim 1,
A first D / A converter configured by the voltage generation circuit and the voltage selection circuit;
A second D / A converter;
Including
The voltage selection circuit of the first D / A converter includes:
Perform voltage selection based on the upper bits of the input data,
The second D / A converter is:
A second voltage generation circuit that generates a plurality of voltages obtained by voltage-dividing between a first output voltage of the first operational amplifier and a second output voltage of the second operational amplifier;
A second voltage selection circuit that performs voltage selection from the plurality of voltages from the second voltage generation circuit based on lower-order bits of the input data;
A D / A conversion circuit comprising:
前記第2の電圧選択回路の出力電圧が入力される第3の演算増幅器を含み、
前記第3の演算増幅器は、チョッパー型の演算増幅器であることを特徴とするD/A変換回路。 The D / A converter circuit according to claim 2,
A third operational amplifier to which an output voltage of the second voltage selection circuit is input;
The D / A conversion circuit characterized in that the third operational amplifier is a chopper type operational amplifier.
前記電圧生成回路は、
高電位側電源電圧と低電位側電源電圧を抵抗分割する第1のラダー抵抗回路と、
前記高電位側電源電圧と前記低電位側電源電圧を抵抗分割する第2のラダー抵抗回路を含み、
前記電圧選択回路は、
前記第1のラダー抵抗回路の複数の分割電圧から選択された電圧を、前記第Kの電圧として前記第1の演算増幅器に出力し、
前記第2のラダー抵抗回路の複数の分割電圧から選択された電圧を、前記第Lの電圧として前記第2の演算増幅器に出力することを特徴とするD/A変換回路。 In the D / A converter circuit according to claim 2 or 3,
The voltage generation circuit includes:
A first ladder resistance circuit for resistance-dividing the high-potential side power supply voltage and the low-potential side power supply voltage;
A second ladder resistor circuit that resistance-divides the high-potential-side power supply voltage and the low-potential-side power supply voltage,
The voltage selection circuit includes:
A voltage selected from a plurality of divided voltages of the first ladder resistor circuit is output to the first operational amplifier as the Kth voltage;
A D / A converter circuit that outputs a voltage selected from a plurality of divided voltages of the second ladder resistor circuit to the second operational amplifier as the Lth voltage.
前記第1のラダー抵抗回路の第s(sは1以上の整数)の分割電圧が、前記第Kの電圧として前記第1の演算増幅器に供給される場合には、前記第2のラダー抵抗回路の第t(tは1以上の整数)の分割電圧が、前記第Lの電圧として前記第2の演算増幅器に供給され、
前記第1のラダー抵抗回路の第s+1の分割電圧が、前記第Kの電圧として前記第1の演算増幅器に供給される場合には、前記第2のラダー抵抗回路の前記第tの分割電圧が、前記第Lの電圧として前記第2の演算増幅器に供給され、
前記第1のラダー抵抗回路の前記第s+1の分割電圧が、前記第Kの電圧として前記第1の演算増幅器に供給される場合には、前記第2のラダー抵抗回路の第t+1の分割電圧が、前記第Lの電圧として前記第2の演算増幅器に供給されることを特徴とするD/A変換回路。 The D / A converter circuit according to claim 4,
When the s-th divided voltage (s is an integer equal to or greater than 1) of the first ladder resistor circuit is supplied to the first operational amplifier as the K-th voltage, the second ladder resistor circuit T-th divided voltage (t is an integer equal to or greater than 1) is supplied to the second operational amplifier as the Lth voltage,
When the s + 1th divided voltage of the first ladder resistor circuit is supplied to the first operational amplifier as the Kth voltage, the tth divided voltage of the second ladder resistor circuit is , Supplied to the second operational amplifier as the Lth voltage,
When the s + 1th divided voltage of the first ladder resistor circuit is supplied to the first operational amplifier as the Kth voltage, the t + 1th divided voltage of the second ladder resistor circuit is The D / A conversion circuit is supplied to the second operational amplifier as the Lth voltage.
前記周波数制御データである前記入力データのD/A変換を行うと共に、D/A変換により得られた電圧を平滑化するフィルター回路を有する、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のD/A変換回路と、
前記D/A変換回路の出力電圧と振動子を用いて、前記周波数制御データにより設定される前記発振周波数の発振信号を生成する発振回路と、
を含むことを特徴とする回路装置。 A processing circuit for performing temperature compensation processing of the oscillation frequency based on the temperature detection data and outputting frequency control data of the oscillation frequency;
6. The D according to claim 1, further comprising a filter circuit that performs D / A conversion of the input data that is the frequency control data and smoothes a voltage obtained by the D / A conversion. / A conversion circuit;
An oscillation circuit that generates an oscillation signal of the oscillation frequency set by the frequency control data using an output voltage of the D / A conversion circuit and a vibrator;
A circuit device comprising:
前記D/A変換回路は、
前記処理回路からi=n+mビットの前記周波数制御データを受けて、前記周波数制御データのmビットのデータに基づいて前記周波数制御データのnビットのデータを変調する変調回路を含むことを特徴とする回路装置。 The circuit device according to claim 6,
The D / A conversion circuit includes:
And a modulation circuit that receives the frequency control data of i = n + m bits from the processing circuit and modulates the n-bit data of the frequency control data based on the m-bit data of the frequency control data. Circuit device.
前記変調回路の変調周波数をfmとし、前記チョッパー型の演算増幅器のチョッピング周波数をfpとした場合に、fm=fpであることを特徴とする回路装置。 The circuit device according to claim 7, wherein
A circuit device, wherein fm = fp when the modulation frequency of the modulation circuit is fm and the chopping frequency of the chopper type operational amplifier is fp.
前記周波数制御データである入力データのD/A変換を行うと共に、D/A変換により得られた電圧を平滑化するフィルター回路を有するD/A変換回路と、
前記フィルター回路の出力電圧と振動子を用いて、前記周波数制御データにより設定される前記発振周波数の発振信号を生成する発振回路と、
を含み、
前記D/A変換回路は、
チョッパー型の演算増幅器と、
前記処理回路からi=n+mビットの前記周波数制御データを受けて、前記周波数制御データのmビットのデータに基づいて前記周波数制御データのnビットのデータを変調する変調回路と、
を含み、
前記変調回路の変調周波数をfmとし、前記チョッパー型の演算増幅器のチョッピング周波数をfpとした場合に、fm=fpであることを特徴とする回路装置。 A processing circuit for performing temperature compensation processing of the oscillation frequency based on the temperature detection data and outputting frequency control data of the oscillation frequency;
A D / A conversion circuit having a filter circuit for performing D / A conversion of input data which is the frequency control data and smoothing a voltage obtained by the D / A conversion;
An oscillation circuit that generates an oscillation signal of the oscillation frequency set by the frequency control data, using an output voltage and a vibrator of the filter circuit;
Including
The D / A conversion circuit includes:
A chopper-type operational amplifier;
A modulation circuit that receives the frequency control data of i = n + m bits from the processing circuit and modulates the n-bit data of the frequency control data based on the m-bit data of the frequency control data;
Including
A circuit device, wherein fm = fp when the modulation frequency of the modulation circuit is fm and the chopping frequency of the chopper type operational amplifier is fp.
前記変調回路の変調周波数をfmとし、前記変調回路の変調パターンのうち最も周波数が低い変調パターンの周波数をfmmin=fm/N(Nは2以上の整数)とし、前記フィルター回路のカットオフ周波数をfcとした場合に、fc<fmminであることを特徴とする回路装置。 The circuit device according to any one of claims 7 to 9,
The modulation frequency of the modulation circuit is fm, the frequency of the modulation pattern having the lowest frequency among the modulation patterns of the modulation circuit is fmmin = fm / N (N is an integer of 2 or more), and the cutoff frequency of the filter circuit is A circuit device, wherein fc <fmmin, where fc.
前記チョッパー型の演算増幅器のチョッピング周波数をfpとした場合に、fc<fmmin<fpであることを特徴とする回路装置。 The circuit device according to claim 10, wherein
A circuit device characterized by satisfying fc <fmmin <fp, where chopping frequency of the chopper type operational amplifier is fp.
前記振動子と、
を含むことを特徴とする発振器。 A circuit device according to any one of claims 6 to 11,
The vibrator;
An oscillator comprising:
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