(57)【要約】【課題】  ＡＤ変換回路およびＤＡ変換回路のテストおよび較正を低コストに実施するため、被測定対象であるＡＤ変換回路とＤＡ変換回路を互いに利用したセルフテスト方式が提案されている。しかしながら、セルフテスト方式はＡＤ変換回路とＤＡ変換回路が逆の誤差特性を有する場合、所望の線形性を有するかどうかを正しく判定できないという欠点がある。【解決手段】解決手段として、一般的に利用される高精度な直流電圧ではなく、ひずみの少ない正弦波をテスト信号とした、ＡＤ変換回路およびＤＡ変換回路のテストおよび較正を実現する。【選択図】図１
2010016724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＤ変換回路において、
正弦波発生部、信号切り替え部、ＡＤ変換部、参照信号作成部、較正値作成部および較正部を備え、
正弦波発生部は、アナログ正弦波信号を発生し、
信号切り替え部は、アナログ信号を切り替えて出力し、
ＡＤ変換部は、アナログ信号をデジタル信号に変換し、
参照信号作成部は、デジタル正弦波信号を発生し、
較正値作成部は、参照信号にもとづいて、ＡＤ変換部の誤差を最小とするような較正値を作成し、
較正部は、較正値作成部からの較正値にもとづいてＡＤ変換部からの信号を較正して出力し、
ＡＤ変換することを特徴とするＡＤ変換回路。
【請求項２】
正弦波発生部は、ＮＣＯ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）、ＤＡ変換部およびＬＰＦ（低域周波数通過フィルタ）を備え、
ＤＡ変換部の出力信号に含まれる高調波ひずみ成分をＬＰＦによって除去した正弦波を発生することを特徴とする、
請求項１に記載のＡＤ変換回路。
【請求項３】
正弦波発生部は、ミキサおよびローカル発振器を備え、
周波数変換された正弦波を発生することを特徴とする、
請求項１に記載のＡＤ変換回路。
【請求項４】
較正値作成部は、加算器およびメモリを備え、
平均化処理により雑音の影響を平均数に応じて低減した較正値を作成することを特徴とする、
請求項１に記載のＡＤ変換回路。
【請求項５】
ＤＡ変換回路において、
参照信号発生部、信号切り替え部、較正部、ＤＡ変換部、周波数変換部、ＡＤ変換部および較正値作成部を備え、
参照信号発生部はデジタル正弦波信号を出力し、
信号切り替え部は、デジタル信号を切り替えて出力し、
較正部は、較正値作成部からの較正値にもとづいてＤＡ変換部への信号を較正して出力し、
ＤＡ変換部は、デジタル正弦波信号をアナログ正弦波信号に変換し、
周波数変換部は、ＤＡ変換部からのアナログ正弦波信号をアナログ直流信号に周波数変換し、
ＡＤ変換部は、アナログ信号をデジタル信号に変換し、
較正値作成部は、ＡＤ変換信号に含まれるゆらぎ成分を最小とするような較正値を作成し、
ＤＡ変換することを特徴とするＤＡ変換回路。
【請求項６】
較正値作成部は、加算器およびメモリを備え、
平均化処理により雑音の影響を平均数に応じて低減した較正値を作成することを特徴とする、
請求項５に記載のＤＡ変換回路。
【請求項７】
ＤＡ変換回路において、
正弦波発生部、信号切り替え部、ＡＤ変換部、参照信号作成部、較正値作成部、較正部およびＤＡ変換部を備え、
正弦波発生部は、アナログ正弦波信号を発生し、
信号切り替え部は、アナログ信号を切り替えて出力し、
ＡＤ変換部は、アナログ信号をデジタル信号に変換し、
参照信号作成部は、デジタル正弦波信号を発生し、
較正値作成部は、参照信号にもとづいて、ＡＤ変換部の誤差を最小とするような較正値を作成し、
較正部は、較正値作成部からの較正値にもとづいてＡＤ変換部からの信号を較正して出力する、
較正済みのＡＤ変換回路を用いてＤＡ変換部を較正する、ＤＡ変換回路。
【請求項８】
ＡＤ変換回路において、
参照信号発生部、信号切り替え部、較正部、ＤＡ変換部、周波数変換部、ＡＤ変換部および較正値作成部を備え、
参照信号発生部はデジタル正弦波信号を出力し、
信号切り替え部は、デジタル信号を切り替えて出力し、
較正部は、較正値作成部からの較正値にもとづいてＤＡ変換部への信号を較正して出力し、
ＤＡ変換部は、デジタル正弦波信号をアナログ正弦波信号に変換し、
周波数変換部は、ＤＡ変換部からのアナログ正弦波信号をアナログ直流信号に周波数変換し、
ＡＤ変換部は、アナログ信号をデジタル信号に変換し、
較正値作成部は、ＡＤ変換信号に含まれるゆらぎ成分を最小とするような較正値を作成する、
較正済みのＤＡ変換回路を用いてＡＤ変換部を較正する、ＡＤ変換回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い線形性を求められるＡＤ変換回路、ＤＡ変換回路およびそれらの較正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、集積回路の高機能化の一手段として、信号処理用の集積回路にＡＤ変換回路およびＤＡ変換回路を含めたアナログ／デジタル混載集積回路技術が有望視されている。
【０００３】
これを実現するためには実際に製造された半導体集積回路が所望の特性を満たすか、ＬＳＩテスタを用いてテストする必要がある。従来のデジタル回路のみの集積回路では安価なデジタル専用ＬＳＩテスタを利用可能なものの、アナログ／デジタル混載集積回路ではアナログ専用ＬＳＩテスタとデジタル専用ＬＳＩテスタの併用、あるいは、高価なアナログ／デジタル混載用ＬＳＩテスタの利用が必要となる。
【０００４】
前者はアナログテストとデジタルテストを別々に分離して実施しなければならず、二度手間であるとともに、回路上もアナログ回路とデジタル回路を分離できるように構成しなければならず、チップ面積の増加や端子数の増加を招く。また、後者はデジタルテスタの機能に加えて高精度なアナログ信号を入出力しなければならないため、ＬＳＩテスタは高価であり、稼働台数は低くせざるを得ない。そのため、アナログ／デジタル混載集積回路のテスト時間とコストはデジタル回路のみの集積回路に比べて大幅に増加する。
【０００５】
この課題を解決するため、被測定対象であるＡＤ変換回路とＤＡ変換回路を互いに利用したセルフテスト方式が提案されている。しかしながら、セルフテスト方式はＡＤ変換回路とＤＡ変換回路が逆の誤差特性を有する場合、所望の線形性を有するかどうかを正しく判定できないという欠点がある。
【０００６】
このセルフテスト方式の欠点を克服するため、特許文献１ではアナログアッテネータを利用し、ＡＤ変換回路とＤＡ変換回路が逆の誤差特性であっても、線形性を正しく判定できるようにしている。
【特許文献１】特許２６２９６１１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記セルフテスト方式は線形性に関わる故障は判定可能なものの、ＡＤ変換回路およびＤＡ変換回路の製造に起因する線形性誤差の較正については言及していない。仮に、アナログアッテネータを利用する方法を応用したばあい、高精度なアナログアッテネータを必要とすると考えられる。
【０００８】
本発明は高価なＬＳＩテスタや高精度なアナログアッテネータを利用せずに、集積回路内のＡＤ変換回路およびＤＡ変換回路のテストおよび較正を実現可能とし、低コストなＡＤ変換回路およびＤＡ変換回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、一般的に利用される高精度な直流電圧ではなく、正弦波をテスト信号とした、ＡＤ変換回路およびＤＡ変換回路のテストおよび較正を実現する。たとえば、無線通信システム用の集積回路であれば、あらかじめ実装されているローカル発振器、ミキサ、フィルタを利用することにより、テストのための回路を追加することなく、ひずみの少ない正弦波信号を得ることができる。
【００１０】
本発明によるＡＤ変換回路は、
正弦波発生部、信号切り替え部、ＡＤ変換部、参照信号作成部、較正値作成部および較正部を備え、
正弦波発生部は、アナログ正弦波信号を発生し、
信号切り替え部は、アナログ信号を切り替えて出力し、
ＡＤ変換部は、アナログ信号をデジタル信号に変換し、
参照信号作成部は、デジタル正弦波信号を発生し、
較正値作成部は、参照信号にもとづいて、ＡＤ変換部の誤差を最小とするような較正値を作成し、
較正部は、較正値作成部からの較正値にもとづいてＡＤ変換部からの信号を較正して出力し、
ＡＤ変換することを特徴とする、ＡＤ変換回路とする。
【００１１】
また、本発明は、正弦波発生部は、
ＮＣＯ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）、ＤＡ変換部およびＬＰＦ（低域周波数通過フィルタ）を備え、
ＤＡ変換部の出力信号に含まれる高調波ひずみ成分をＬＰＦによって除去した正弦波を発生することを特徴とする、ＡＤ変換回路とする。
【００１２】
また、本発明は、正弦波発生部は、
ミキサおよびローカル発振器を備え、
周波数変換された正弦波を発生することを特徴とする、ＡＤ変換回路とする。
【００１３】
また、本発明は、較正値作成部は、
加算器およびメモリを備え、
平均化処理により雑音の影響を平均数に応じて低減した較正値を作成することを特徴とする、ＡＤ変換回路とする。
【００１４】
本発明によるＤＡ変換回路は、
参照信号発生部、信号切り替え部、較正部、ＤＡ変換部、周波数変換部、ＡＤ変換部および較正値作成部を備え、
参照信号発生部はデジタル正弦波信号を出力し、
信号切り替え部は、デジタル信号を切り替えて出力し、
較正部は、較正値作成部からの較正値にもとづいてＤＡ変換部への信号を較正して出力し、
ＤＡ変換部は、デジタル正弦波信号をアナログ正弦波信号に変換し、
周波数変換部は、ＤＡ変換部からのアナログ正弦波信号をアナログ直流信号に周波数変換し、
ＡＤ変換部は、アナログ信号をデジタル信号に変換し、
較正値作成部は、ＡＤ変換信号に含まれるゆらぎ成分を最小とするような較正値を作成し、
ＤＡ変換することを特徴とする、ＤＡ変換回路とする。
【００１５】
また、本発明は、較正値作成部は、
加算器およびメモリを備え、
平均化処理により雑音の影響を平均数に応じて低減した較正値を作成することを特徴とする、ＤＡ変換回路とする。
【００１６】
本発明によるＤＡ変換回路は、
正弦波発生部、信号切り替え部、ＡＤ変換部、参照信号作成部、較正値作成部、較正部およびＤＡ変換部を備え、
正弦波発生部は、アナログ正弦波信号を発生し、
信号切り替え部は、アナログ信号を切り替えて出力し、
ＡＤ変換部は、アナログ信号をデジタル信号に変換し、
参照信号作成部は、デジタル正弦波信号を発生し、
較正値作成部は、参照信号にもとづいて、ＡＤ変換部の誤差を最小とするような較正値を作成し、
較正部は、較正値作成部からの較正値にもとづいてＡＤ変換部からの信号を較正して出力する、
較正済みのＡＤ変換回路を用いてＤＡ変換部を較正することを特徴とする、ＤＡ変換回路とする。
【００１７】
本発明によるＡＤ変換回路は、
参照信号発生部、信号切り替え部、較正部、ＤＡ変換部、周波数変換部、ＡＤ変換部および較正値作成部を備え、
参照信号発生部はデジタル正弦波信号を出力し、
信号切り替え部は、デジタル信号を切り替えて出力し、
較正部は、較正値作成部からの較正値にもとづいてＤＡ変換部への信号を較正して出力し、
ＤＡ変換部は、デジタル正弦波信号をアナログ正弦波信号に変換し、
周波数変換部は、ＤＡ変換部からのアナログ正弦波信号をアナログ直流信号に周波数変換し、
ＡＤ変換部は、アナログ信号をデジタル信号に変換し、
較正値作成部は、ＡＤ変換信号に含まれるゆらぎ成分を最小とするような較正値を作成する、
較正済みのＤＡ変換回路を用いてＡＤ変換部を較正することを特徴とする、ＡＤ変換回路とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上述べたように、本発明は高価なＬＳＩテスタや高精度なアナログアッテネータを利用することなく、ＡＤ変換回路およびＤＡ変換回路のテストおよび較正を実現可能とし、低コストなＡＤ変換回路およびＤＡ変換回路を実現した。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態を図面に従って説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は本発明によるＡＤ変換回路の（第１の実施形態）の概略図である。まず、正弦波発生部２００はアナログ正弦波信号を出力する。信号切り替え部３００は通常動作時は入力端子１０１側に設定されるが、較正時は正弦波発生部２００側に設定され、アナログ正弦波信号を出力する。ＡＤ変換部４００はアナログ正弦波信号を線形性誤差を含んだデジタル信号に変換する。
【００２１】
正弦波発生部としては、たとえば、図２に示す、ＤＡ変換部を用いる実施例と、図３に示す、ミキサを用いる実施例が考えられる。
【００２２】
図２は本発明によるＡＤ変換回路の（第１の実施形態）における正弦波発生部の概略図である。ＮＣＯにより発生したデジタル正弦波信号をＤＡ変換し、ＬＰＦを通過させることによりＤＡ変換部の不完全性による高調波ひずみ成分を低減し、ひずみの少ないアナログ正弦波信号を出力する。たとえば、無線通信システムであれば、ＮＣＯ、ＤＡ変換部、ＬＰＦは既に用意されていることが多いため、テストのための回路を追加する必要はなく、経済的である。なお、ＬＰＦによって高調波ひずみ成分を除去できるのであれば、ＤＡ変換部の線形性は重要でなく、極端な例では１ビットのＤＡ変換器でもよい。
【００２３】
図３は本発明によるＡＤ変換回路の（第１の実施形態）における正弦波発生部の概略図である。ローカル発振器とミキサを組み合わせることにより、ひずみの少ないアナログ正弦波信号を出力する。たとえば、無線通信システムであれば、ローカル発振器やミキサは既に用意されていることが多いため、テストのために回路を追加する必要はなく、経済的である。
【００２４】
つぎに、参照信号作成部５００はデジタル正弦波信号を出力する。参照信号はたとえば図４に示す構成のＮＣＯを用いて容易に発生することができる。調整部６００は図５に示すような参照信号作成部５００からの参照信号と、ＡＤ変換部４００からのデジタル正弦波信号を入力し、参照信号がＡＤ変換部４００からのデジタル正弦波信号と一致するように参照信号の振幅と位相を調整する。調整部６００はたとえば図６に示す構成により、２つの信号の二乗誤差が最小となるように動作する。なお、図２の正弦波発生部は参照信号作成部を兼ねている。
【００２５】
そして、較正値作成部７００は調整された参照信号とＡＤ変換部４００からのデジタル正弦波信号の誤差を検出し、較正値を作成する。たとえば、図７に示す加算器とメモリの組み合わせにより、ＡＤ変換値ごとに誤差と度数を累積、平均化処理し、図８のように誤差をヒストグラム化できる。図８では誤差を含むＡＤ変換値を横軸（ヒストグラムの区間に相当）にしているため、誤差を含まないはずの参照信号が誤差を含むように見える。また、ヒストグラム化時にＮ回平均することにより、アナログ信号部分で重畳した雑音電力を１／Ｎに低減することが可能であり、誤差の検出精度が向上し、それに伴い較正精度も向上する。
【００２６】
さいごに、較正部８００は較正値作成部７００からの較正値にもとづき、ＡＤ変換値の誤差を相殺し、較正されたＡＤ変換信号を出力する。図９は較正部８００の実施例であり、較正時は信号切り替え部８１０を較正アドレス入力端子８０２側に設定し、較正アドレスごとの較正値をテーブル８２０に書き込み、通常動作時は信号切り替え部８１０をＡＤ変換信号入力端子８０３側に設定し、較正値をテーブル８２０から読み出し、ＡＤ変換部４００からの信号の誤差を較正して出力する。
【００２７】
（第２の実施形態）
図１０は本発明によるＡＤ変換回路の（第２の実施形態）の概略図である。図１の（第１の実施例）との違いは調整および較正値作成に較正部出力信号を利用している点である。較正時に較正部出力信号を利用した負帰還構成とすることにより、較正誤差が最小となるような較正値に収束可能である。負帰還構成のばあい、較正値作成部は累積誤差を度数で除さず、誤差増幅器として機能させる。
【００２８】
（第３の実施形態）
図１１は本発明によるＤＡ変換回路の（第３の実施形態）の概略図である。まず、較正時は信号切り替え部１０００を参照信号発生部１６００側に設定し、参照信号であるデジタル正弦波信号を出力する。較正部１１００はこの時点では参照信号を較正せずに、単に通過させて出力する。ＤＡ変換部１２００は参照信号を線形性誤差を含んだアナログ信号に変換する。周波数変換部１３００はアナログ化された参照信号を直流に周波数変換する。
【００２９】
周波数変換部１３００の周波数シフト量を参照信号の周波数と一致させることにより、ＤＡ変換部１２００の線形性誤差は、たとえば図１２に示す周波数変換部１３００により、ゆらぎが重畳した直流信号に変換される。ＡＤ変換部１４００はゆらぎが重畳した直流信号をＡＤ変換する。なお、ＬＰＦは参照信号やローカル信号の周波数成分を除去し、ゆらぎの周波数成分を通過させるように設定する。
【００３０】
つぎに、参照信号発生部１６００はたとえば図１３に示す構成であり、ＡＤ変換部１４００からのデジタル直流信号のゆらぎが最大となるように位相調整されたデジタル正弦波信号を発生する。最適位相は参照信号発生部１６００から発生する正弦波の位相と周波数変換部１３００の中のローカル発振器の位相関係および、ＤＡ変換部１２００の線形性誤差特性により決まる性質がある。
【００３１】
較正値作成部１５００は参照信号発生部１６００からのデジタル正弦波信号を較正アドレスとし、較正アドレスごとにＡＤ変換部１４００からのデジタル直流信号に重畳されたゆらぎが最小となるような較正値を作成する。図１４は較正値作成部の実施例であり、図１５はゆらぎの一例である。なお、本実施例は負帰還構成であるから、較正アドレスごとに誤差増幅し、最小誤差に収束させることが可能である。このばあい、ＡＤ変換部１４００の線形性は重要でなく、ゆらぎを検出できれば足りる。また、ＡＤ変換部１４００の前段にトランス等を有し、直流を遮断する構成であっても、ゆらぎは遮断されることなく検出可能である。
【００３２】
そして、較正部１１００に収束した較正値を書き込み、信号切り替え部を入力端子９０１側に設定することにより、較正したデジタル信号をＤＡ変換部１２００に出力し、較正されたＤＡ変換信号を得ることができる。
【００３３】
さいごに、図１の（第１の実施形態）によって較正されたＡＤ変換回路を用いて、ＤＡ変換回路のテストおよび較正を可能とする構成や、図１１の（第３の実施形態）によって較正されたＤＡ変換回路を用いて、ＡＤ変換回路のテストおよび較正を可能とする構成が考えられる。ＡＤ変換回路およびＤＡ変換回路が複数あるときなどに、作業の効率や較正精度を考慮して組み合わせを選択すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明のＡＤ変換回路の（第１の実施形態）の構成図
【図２】本発明のＡＤ変換回路における正弦波発生部の構成図
【図３】本発明のＡＤ変換回路における正弦波発生部の構成図
【図４】本発明のＡＤ変換回路におけるＮＣＯの構成図
【図５】参照信号とＡＤ変換信号を比較した図
【図６】本発明のＡＤ変換回路における調整部の構成図
【図７】本発明のＡＤ変換回路における較正値作成部の構成図
【図８】参照信号とＡＤ変換信号の誤差をヒストグラム化した図
【図９】本発明のＡＤ変換回路における較正部の構成図
【図１０】本発明のＡＤ変換回路の（第２の実施形態）の構成図
【図１１】本発明のＤＡ変換回路の（第３の実施形態）の構成図
【図１２】本発明のＤＡ変換回路における周波数変換部の構成図
【図１３】本発明のＤＡ変換回路における参照信号発生部の構成図
【図１４】本発明のＤＡ変換回路における較正値作成部の構成図
【図１５】帰還したＡＤ変換信号のゆらぎを説明した図
【符号の説明】
【００３５】
１００    ＡＤ変換回路
１０１    入力信号端子
１０２    出力信号端子
２００    正弦波発生部
２０１    設定信号入力端子
２０２    出力信号端子
２０３    参照信号入力端子
２１０    ＮＣＯ
２１３    カウンタ
２１４    正弦波テーブル
２２０    ＤＡ変換部
２３０    ＬＰＦ
２４０    ミキサ
２５０    ローカル発振器
３００    信号切り替え部
４００    ＡＤ変換部
５００    参照信号作成部
６００    調整部
６０１    参照信号入力端子
６０２    ＡＤ変換信号入力端子
６０３    調整後参照信号出力端子
６１０    振幅・位相調整部
６２０    誤差検出部
７００    較正値作成部
７０１    調整後参照信号入力端子
７０２    ＡＤ変換信号入力端子
７０３    較正値出力端子
７０４    較正アドレス出力端子
７１０    加算器
７２０    加算器
７３０    加算器
７４０    メモリ
７５０    メモリ
７６０    平均化演算器
８００    較正部
８０１    較正値入力端子
８０２    較正アドレス入力端子
８０３    ＡＤ変換信号入力端子
８０４    較正信号出力端子
８１０    信号切り替え部
８２０    テーブル
８３０    加算器
９００    ＤＡ変換回路
９０１    入力信号端子
９０２    設定信号入力端子
９０３    出力信号端子
１０００    信号切り替え部
１１００    較正部
１２００    ＤＡ変換部
１３００    周波数変換部
１３０１    入力信号端子
１３０２    出力信号端子
１３１０    ミキサ
１３２０    ローカル発振器
１３３０    ＬＰＦ
１４００    ＡＤ変換部
１５００    較正値作成部
１５０１  参照値入力端子
１５０２  ＡＤ変換信号入力端子
１５０３  参照信号入力端子
１５０４  較正値出力端子
１５０５  較正アドレス出力端子
１５１０  加算器
１５２０  加算器
１５３０  加算器
１５４０  メモリ
１５５０  メモリ
１５６０  平均化演算器
１６００  参照信号発生部
１６０１  設定信号入力端子
１６０２  入力信号端子
１６０３  出力信号端子
【図１】
2010016724.tif 000003
【図２】
2010016724.tif 000004
【図３】
2010016724.tif 000005
【図４】
2010016724.tif 000006
【図５】
2010016724.tif 000007
【図６】
2010016724.tif 000008
【図７】
2010016724.tif 000009
【図８】
2010016724.tif 000010
【図９】
2010016724.tif 000011
【図１０】
2010016724.tif 000012
【図１１】
2010016724.tif 000013
【図１２】
2010016724.tif 000014
【図１３】
2010016724.tif 000015
【図１４】
2010016724.tif 000016
【図１５】
2010016724.tif 000017