(57)【要約】      （修正有）【課題】低回路面積でアンプの入力換算オフセットを低減させる。【解決手段】第1サンプルスイッチＴ１の他端に一端が接続され、他端を固定電圧とした第1サンプル容量Ｃ１と、第2サンプルスイッチＴ２の他端に一端が接続され、他端を前記固定電圧とした第2サンプル容量Ｃ２と、正側入力端子に入力された信号を増幅して出力し、負側入力端子に入力された信号を増幅して出力するアンプ１１と、一端が前記第1サンプル容量の一端に接続され、他端が前記正側入力端子に接続された第1チョッパスイッチＴ３と、一端が前記第1サンプル容量の一端に接続され、他端が前記負側入力端子に接続された第2チョッパスイッチＴ４と、一端が前記第2サンプル容量の一端に接続され、他端が前記正側入力端子に接続された第3チョッパスイッチＴ５と、一端が前記第2サンプル容量の一端に接続され、他端が前記負側入力端子に接続された第4チョッパスイッチＴ６とを備える。【選択図】図１
2014036420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正側アナログ信号を一端で受ける第1サンプルスイッチと、
負側アナログ信号を一端で受ける第2サンプルスイッチと、
前記第1サンプルスイッチの他端に一端が接続され、他端が固定電圧に接続された第1サンプル容量と、
前記第2サンプルスイッチの他端に一端が接続され、他端が前記固定電圧に接続された第2サンプル容量と、
正側入力端子と負側入力端子とを有し、前記正側入力端子に入力された信号を増幅して正側増幅信号を出力し、前記負側入力端子に入力された信号を増幅して負側増幅信号を出力するアンプと、
一端が前記第1サンプル容量の一端に接続され、他端が前記正側入力端子に接続された第1チョッパスイッチと、
一端が前記第1サンプル容量の一端に接続され、他端が前記負側入力端子に接続された第2チョッパスイッチと、
一端が前記第2サンプル容量の一端に接続され、他端が前記正側入力端子に接続された第3チョッパスイッチと、
一端が前記第2サンプル容量の一端に接続され、他端が前記負側入力端子に接続された第4チョッパスイッチと、
を備えた信号サンプル回路。
【請求項２】
前記第1および第2サンプルスイッチは、同じオンオフ状態に切り替え制御され、
前記第1および第4チョッパスイッチは、同じオンオフ状態に切り替え制御され、
前記第2および第3チョッパスイッチは、同じオンオフ状態に切り替え制御され、
前記第1および第4チョッパスイッチは、前記第2および第3チョッパスイッチと相補的に動作し、
前記第1および第2サンプルスイッチがオンの期間のすべてまたは一部は、前記第1および第4チョッパスイッチがオンの期間、または、前記第2および第3チョッパスイッチがオンの期間と重複する
請求項1に記載の信号サンプル回路。
【請求項３】
前記アンプは、前記正側増幅信号を出力する第1正側出力端子と、前記負側増幅信号を出力する第1負側出力端子を含み、
一端が前記第1正側出力端子に接続された第5チョッパスイッチと、
一端が前記第1負側出力端子に接続された第6チョッパスイッチと、
一端が前記第1正側出力端子に接続された第7チョッパスイッチと、
一端が前記第1負側出力端子に接続された第8チョッパスイッチと、
前記第5チョッパスイッチの他端および第7チョッパスイッチの他端に接続された第2正側出力端子と、
前記第6チョッパスイッチおよび前記第8チョッパスイッチの他端に接続された第2負側出力端子と、
を備えた請求項1または2に記載の信号サンプル回路。
【請求項４】
前記アンプは、前記正側増幅信号を出力する第1正側出力端子と、前記負側増幅信号を出力する第1負側出力端子を含み、
一端が前記第1正側入力端子に接続され、他端が前記固定電圧に接続された第1リセットスイッチと、
一端が前記第1負側入力端子に接続され、他端が前記固定電圧に接続された第2リセットスイッチと、
一端が前記第1正側出力端子に接続され、他端が前記固定電圧に接続された第3リセットスイッチと、
一端が前記第1負側出力端子に接続され、他端が前記固定電圧に接続された第4リセットスイッチと
前記第1および第2サンプルスイッチをオンにする前に、前記第1〜第4のリセットスイッチをオンにするように制御する制御回路と、
をさらに備えた請求項信号サンプル回路。
【請求項５】
前記正側増幅信号および前記負側増幅信号に基づきAD変換を行うことによりデジタルコードを生成するAD変換器と、
前記第1および第4チョッパスイッチを制御する第1制御信号、前記第2および第3チョッパスイッチを制御する第2制御信号を生成する制御回路と、
前記第1制御信号および前記第2制御信号の少なくとも一方に基づいて、前記デジタルコードの極性を制御する極性変換回路と、
をさらに備えた請求項1ないし4のいずれか一項に記載の信号サンプル回路。
【請求項６】
前記極性変換回路は、前記第1制御信号がオフを示すととき、または前記第2制御信号がオンを示すとき、前記第2デジタルコードの極性を反転させる
請求項5に記載の信号サンプル回路。
【請求項７】
無線信号を受信するアンテナと、
前記アンテナで受信された無線信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器で増幅された信号をベースバンド信号へ変換するミキサと、
前記ベースバンド信号をフィルタリング処理するアナログベースバンド部と、
前記フィルタリング処理された信号をサンプリングする、請求項1ないし6のいずれか一項に記載の信号サンプル回路を含むAD変換部と、
を備えた無線受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施形態は、信号サンプル回路および無線受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
サンプルホールド回路として、サンプル容量を駆動するアンプのオフセット（入力換算オフセット）を、スペクトラム拡散、あるいは任意の周波数に変換させることで、アンプのオフセットを低減するチョッパ型信号サンプル回路が提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】C.C.Enz, E.A.Vittoz and F.Kummenacher, “A CMOS Chopper Amplifier,” IEEE JSSC, vol. SC-22, no. 3, Jun, 1987.
【非特許文献２】T.V.Kalthoff“Switched Capacitor Input Sampling Circuit and Method for Delta Sigma Modulator,”patent no. 5703589
【非特許文献３】A.N.Karanicolas, H.S.Lee and K.L.Bacrania, “A 15-b 1-MSsample/s Digitally Self-Calibrated Pipeline ADC,” JSSC, pp.1207- 1215, Dec 1993.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の回路では、入力信号のサンプル動作に用いられるスイッチの他に、入力信号の極性を反転するスイッチが追加される。これにより、チョッパの機能を実現する。回路は差動で構成されており、差動信号の正側と負側とが入れ替わるように、スイッチをたすきがけの構成で追加している。
【０００５】
しかしながら、従来の構成では、追加するスイッチのサイズが大きく、消費電力と回路面積が増加する問題があった。この問題は、スイッチのオン状態での抵抗値に由来している。AD変換器の歪は、サンプルスイッチのオン抵抗に強く依存している。一般的にはオン抵抗低減のため、大きいサイズのスイッチが用いられる。従来の構成では、チョッパ用のスイッチは、サンプルスイッチの機能も果たすため、オン抵抗を低減させるよう、大きなサイズのスイッチを用いる必要があった。
【０００６】
この問題は、ホールド時間に比べサンプル時間が短いタイムインターリーブAD変換器や、逐次比較型AD変換器において特に問題となる。
【０００７】
本発明の一側面は、低回路面積でアンプの入力換算オフセットを低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様としての信号サンプル回路は、第1サンプルスイッチと、第2サンプルスイッチと、第1サンプル容量と、第2サンプル容量と、アンプと、第1チョッパスイッチと、第2チョッパスイッチと、第3チョッパスイッチと、第4チョッパスイッチとを備える。
【０００９】
前記第1サンプルスイッチは、正側アナログ信号を一端で受ける。
【００１０】
前記第2サンプルスイッチは、負側アナログ信号を一端で受ける。  
前記第1サンプル容量は、前記第1サンプルスイッチの他端に一端が接続され、他端が固定電圧に接続される。
【００１１】
前記第2サンプル容量は、前記第2サンプルスイッチの他端に一端が接続され、他端が前記固定電圧に接続される。
【００１２】
前記アンプは、正側入力端子と負側入力端子とを有し、前記正側入力端子に入力された信号を増幅して正側増幅信号を出力し、前記負側入力端子に入力された信号を増幅して負側増幅信号を出力する。
【００１３】
前記第1チョッパスイッチは、一端が前記第1サンプル容量の一端に接続され、他端が前記正側入力端子に接続される。
【００１４】
前記第2チョッパスイッチは、一端が前記第1サンプル容量の一端に接続され、他端が前記負側入力端子に接続される。
【００１５】
前記第3チョッパスイッチは、一端が前記第2サンプル容量の一端に接続され、他端が前記正側入力端子に接続される。
【００１６】
前記第4チョッパスイッチは、一端が前記第2サンプル容量の一端に接続され、他端が前記負側入力端子に接続される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係るチョッパ型信号サンプル回路を示す図。
【図２】図1の回路におけるアンプの詳細構成図。
【図３】図1のタイミングチャートを示す図。
【図４】図1の回路に、チョッパ信号のアナログ復調回路を追加した構成を示す図。
【図５】図4の回路における3つのノード(Node A, Node B, Node C)に対するスペクトラムを示す図。
【図６】図1の回路に、チョッパ信号をデジタル領域で復調する回路を追加した構成を示す図。
【図７】極性変換回路の例を示す図。
【図８】リセット機能を有するチョッパ型信号サンプル回路の一例を示す図。
【図９】図8の回路の具体的な構成例を示す図。
【図１０】図8の回路のタイミングチャートを示す図。
【図１１】リセット動作の効果を説明する図。
【図１２】リセット機能を有するチョッパ型信号サンプル回路の他の例を示す図。
【図１３】無線受信機の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図1に、本実施形態にかかるチョッパ型信号サンプル回路を示す。
【００１９】
本実施例のチョッパ型信号サンプル回路は、サンプル時間に比べホールド時間が長いサンプルシステムにおいて、極性の変換をホールド動作時に行うことを特徴とする。スイッチのチョッパ動作をサンプル動作時に行うのではなく、ホールド動作時に行う。具体的に、アナログ入力信号をサンプルする容量に対し、当該容量の入力側ではなく、出力側（アンプ側）にチョッパ動作のためのスイッチを設ける。これにより、チョッパ用に小さなサイズのスイッチを用いることができ、回路を小面積化できる。以下、本実施例について、さらに詳細に説明する。
【００２０】
図1に示すチョッパ型信号サンプル回路は、第1および第2のサンプルスイッチとしてのサンプルスイッチT1,T2と、第1および第2のサンプル容量としての2つのサンプル容量C1，C2と、第1〜第4のチョッパスイッチとしてのチョッパスイッチT3,T4,T5,T6と、アンプ11と、制御回路12を備える。P1、P2は、アンプの入力側に存在する寄生容量を表す。
【００２１】
サンプルスイッチT1の一端には正側アナログ入力信号、サンプルスイッチT2の一端には負側アナログ入力信号が入力される。正側アナログ入力信号および負側入力アナログ信号は、差動信号を構成する。
【００２２】
サンプルスイッチT1の他端には、サンプル容量C1の一端が接続されている。サンプル容量C1の他端はグランドに接続されている。グランドはAC的なグランドであればよく、実際は任意の固定電圧でもかまわない。サンプルスイッチT2の他端には、サンプル容量C2の一端が接続されている。サンプル容量C2の他端はグランドに接続されている。
【００２３】
また、サンプルスイッチT1の他端は、チョッパスイッチT3,T4の入力に接続されている。サンプルスイッチT2の他端は、チョッパスイッチT5,T6の入力に接続されている。
【００２４】
チョッパスイッチT3,T5の出力は互いに接続されるとともに、アンプの正側入力端子に接続されている。チョッパスイッチT4,T6の出力は互いに接続されるとともに、アンプ11の負側入力端子に接続されている。
【００２５】
制御回路12は、外部から入力されるクロックにしたがって動作する。制御回路12は、サンプルスイッチT1,T2を同じオンオフ状態に切り替え制御する。すなわち、サンプル周期毎に、サンプルスイッチT1,T2を同時にオンにするサンプルスイッチ制御信号を生成する。サンプルスイッチT1,T2をオンにするサンプルスイッチ制御信号は、たとえばハイレベル（“1”）を有する。サンプルスイッチT1,T2は、このオンのサンプルスイッチ制御信号に応じて駆動され、それぞれオンにされる。
【００２６】
制御回路12は、サンプル動作期間経過後、サンプルスイッチT1,T2を同時にオフにするサンプルスイッチ制御信号を生成する。サンプルスイッチT1,T2をオフにするサンプルスイッチ制御信号は、たとえばローレベル（“0”）を有する。サンプルスイッチT1,T2は、このオフのサンプルスイッチ制御信号に応じて駆動される、それぞれオフになる。サンプルスイッチ制御信号がハイレベル（“1”）の期間はサンプル期間、“0”の期間はホールド期間に対応する。
【００２７】
また制御回路12は、周期的または所定のタイミングで、チョッパスイッチT3,T6を同じオンオフ状態に切り替え制御し、チョッパスイッチT4,T5を同じオンオフ状態に切り替え制御する。この際、チョッパスイッチT3,T6をチョッパスイッチT4,T5と相補動作させる。すなわち、どちらか一方の組がオンのとき、他方の組はオフである。
【００２８】
より詳細には、制御回路12は、ランダム信号発生器を備え、これを用いて、チョッパスイッチT3,T6を制御する第1チョッパスイッチ制御信号と、チョッパスイッチT4,T5を制御する第2チョッパスイッチ制御信号との2つのチョッパスイッチ制御信号を生成する。
【００２９】
これら2つのチョッパスイッチ制御信号は相補の関係にある。第1チョッパスイッチ制御信号がオン（“1”）を示すとき、第2チョッパスイッチ制御信号はオフ（“0”）を示す。第1チョッパスイッチ制御信号がオフを示すとき、第2チョッパスイッチ制御信号はオンを示す。
【００３０】
これらチョッパスイッチ制御信号の極性は、周期的または所定のタイミングで、ランダムに変化させる。サンプルスイッチ制御信号がオンのタイミングで変化する構成（図3参照）、またはサンプルスイッチ制御信号がオフになるタイミングで変化する構成が可能である。または、サンプルスイッチ制御信号がオンになったタイミングから一定時間後（サンプルスイッチ制御信号がオフになるタイミング以前）でもよい。
【００３１】
図3に、図1に示す回路のタイミングチャートを示す。
【００３２】
図3（A）はアナログ入力信号Ain、図3（B）は出力信号Aout、図3（C）はサンプルスイッチT1,T2用制御信号（サンプルスイッチ制御信号）、図3（D）はチョッパスイッチT3,T6用制御信号（第1チョッパスイッチ制御信号）、図3（E）はチョッパスイッチT4,T5用制御信号（第2チョッパスイッチ制御信号）を示す。アナログ入力信号Ainは、図1のAin+とAin-との差分（Ain=Ain+-Ain-）を意味する。出力信号Aoutは、Aout+とAout-との差分を意味する。
【００３３】
上述のように、この回路でのサンプルは、サンプルスイッチ制御信号が1の期間、行われる。サンプルスイッチ制御信号が0の期間は、すべてホールド期間である。
【００３４】
第1チョッパスイッチ制御信号と第2チョッパスイッチ制御信号は、上述のように互いに異なる極性で生成され、それぞれの極性はランダムに決定される。本例では、第1チョッパスイッチ制御信号と第2チョッパスイッチ制御信号は、サンプルスイッチ制御信号の正側エッジ（立ち上がりエッジ）に同期して生成される。第1チョッパスイッチ制御信号と第2チョッパスイッチ制御信号は相補の関係にあるため、同時に1となることは無く、また同時に0となることも無い。
【００３５】
サンプルスイッチ制御信号は、第1または第2チョッパスイッチ制御信号と同時に1となる期間をもつ。これは、寄生容量P1，P2(図1参照)の影響を緩和するためである。たとえば、サンプルスイッチ制御信号と、第1または第2チョッパスイッチ制御信号を同時に1としない (non-overlap clock)場合、サンプル期間ではサンプルスイッチ制御信号のみがオン状態となり、サンプル容量C1,C2のみに、信号のサンプルが行われる。ホールド期間では、サンプルスイッチ制御信号がオフ状態、第1または第2チョッパスイッチ制御信号がオン状態となり、サンプル容量C1,C2と、寄生容量P1,P2が並列接続されることになる。これにより、サンプル容量C1,C2と寄生容量P1,P2との間で、サンプル容量C1,C2に蓄積された信号電荷の再分配が起こり、不要な信号電荷が加算あるいは減算される。これにより、歪が発生する。
【００３６】
これに対し、本回路では、サンプル動作の際、サンプルスイッチ制御信号と、第1または第2チョッパスイッチ制御信号とを同時にオン状態とする期間をもつため、サンプル容量C1,C2だけでなく、寄生容量P1,P2に対しても信号のサンプルが行われる。このため、電荷の再配分の問題は発生しないか、もしくは低減される。一般的に、寄生容量P1,P2はサンプル容量C1,C2に対し十分小さいため、チョッパスイッチのオン抵抗値に対する要求が緩和される。またサンプル時間に比べ長いホールド時間にチョッパ動作を行っており、これにより、チョッパのための動作期間を長くすることができる。これらのため、極性変換に用いられるチョッパスイッチT3,T4,T5,T6として、小さいサイズのものを用いることができる。
【００３７】
サンプルスイッチ制御信号が“1”の間、サンプル容量C1,C2に電荷が蓄積され、“0”の間、これらの電荷が保持される（信号ホールド）。この電荷は、次のサンプルスイッチ制御信号が1となるまで、容量C1,C2に保持され続ける。サンプル容量に蓄積された電荷（あるいは電圧）は、通常、チョッパ型サンプル回路の外部の負荷（図示せず）を駆動する。アンプ11は、保持された電圧のための駆動回路として用いられる。アンプ11の増幅利得は後段の回路に応じて決定すればよい。たとえば１倍とすることが考えられる。
【００３８】
ここで、正側のサンプル容量C1に蓄積された電荷は、チョッパスイッチT3がオンで、チョッパスイッチT4がオフのときは、アンプ11の正側入力端子に入力され、チョッパスイッチT3がオフで、チョッパスイッチT4がオンのときは、アンプ11の負側入力端子に入力される。同様に、負側のサンプル容量C2に蓄積された電荷は、チョッパスイッチT6がオンで、チョッパスイッチT5がオフのときは、アンプ11の負側入力端子に、チョッパスイッチT6がオフで、チョッパスイッチT5がオンのときは、アンプ11の正側入力端子に入力される。このように、ランダムに極性が変化する第1および第2チョッパスイッチ制御信号次第で、各サンプル容量からアンプ11への入力極性が変わる（チョッパ動作）。アンプ11は、正側入力端子に入力された信号を増幅し、増幅正側信号を正側出力端子から出力する。またアンプ11は、負側入力端子に入力された信号を増幅し、増幅正側信号を負側出力端子から出力する。
【００３９】
なお、図3の例では、サンプルスイッチ制御信号と第1または第2チョッパスイッチ制御信号の立ち上がりエッジは一致しているが、サンプル動作期間でサンプルスイッチ制御信号と、第1または第2チョッパスイッチ制御信号とが同時にオン状態となる期間をもつ限り、必ずしも一致する必要は無い。第1または第2チョッパスイッチ制御信号が、サンプルスイッチ制御信号のオン期間を完全にカバーしていなくても良い。なお、サンプル動作期間でサンプルスイッチ制御信号と、第1または第2チョッパスイッチ制御信号とが同時にオン状態となる期間をもつことは本実施例の必須要件ではなく、この場合も後述する本実施例の効果（低回路面積効果）を享受可能である。
【００４０】
寄生容量P1,P2への信号サンプルの時間は、チョッパスイッチT3,T4,T5,T6のオン抵抗と寄生容量値とで求まる時定数により決定される。このため、サンプルスイッチ制御信号の立ち下がりエッジは、第1または第2チョッパスイッチ制御信号のオン期間に重なっている必要があり、かつ、その重なり時間もその時定数と同等あるいはそれ以上が必要である。
【００４１】
上記のようにして入力アナログ信号がチョッパスイッチT3,T4,T5,T6によりチョッパされることで、当該信号はスペクトラム拡散される。アンプ11には、スペクトラム拡散された信号が入力される。アンプ11の後段には、復調回路（図4参照）を設けて、当該復調回路で、スペクトラム拡散された信号を復調する。復調された信号をAD変換することでデジタルコードを得ることができる。
【００４２】
図4に、図1に示すチョッパ型信号サンプル回路の後段に復調回路を設けた構成を示す。
【００４３】
図4では、復調回路をアナログ回路で実現する構成が示されている。この復調回路は、第5〜第8チョッパスイッチとしての4つのスイッチT7,T8,T9,T10を備える。スイッチT7,T10には、チョッパスイッチT3,T6と同じ第1チョッパスイッチ制御信号が入力される。スイッチT8,T9には、チョッパスイッチT4,T5と同じ第2チョッパスイッチ制御信号が入力される。このようにスイッチT7、T8、T9、T10が制御されることで、チョッパ動作によりアンプ11の入力側で信号の極性が変換された場合は、復調回路側でも極性を変換する。また、チョッパ動作でアンプ11の入力側で信号の極性が変換されなかった場合は、復調回路側でも極性を変換しない。復調回路の後段にAD変換器を配置し、復調された信号をAD変換することで、デジタルコードを得ることができる。
【００４４】
図5に、図4の入力ノードA、アンプ出力ノードB、出力ノードCにおける信号のスペクトラムの一例を示す。図5（A）が入力ノードA、図5（B）がアンプ出力ノードB、図4（C）が出力ノードCの信号スペクトラムを表す。
【００４５】
図5（A）に示すように、入力信号として単一正弦波が入力されていることを仮定している。
【００４６】
図5（B）に示すように、アンプ出力ノードBでは、チョッパスイッチT3〜T6によるチョッパ動作により、入力信号がスペクトラム拡散されることで、周波数全域に均一に入力信号成分が広がる。この信号帯域に、アンプ11の入力に存在する入力換算オフセットのスペクトル（DC直流成分）が重畳される。アンプ11の入力に存在する入力換算オフセットを模式的に図2に示す。アンプ11はアンプ11a、12bを含み、ここではアンプ11aの入力換算オフセットが示される。アンプ12bにも実際には入力換算オフセットが存在する。アンプ11aの入力は、チョッパスイッチT3,T5の出力に接続され、アンプ12bの入力は、チョッパスイッチT4,T6の出力に接続されている。
【００４７】
図5（C）に示すように、出力ノードCでは、チョッパスイッチT7〜T10によるチョッパ動作により、スペクトラム拡散された入力信号が復元され、元の単一正弦波に戻る。一方、アンプ11で加算された入力換算オフセット（図5（B）参照）が、チョッパスイッチT7〜T10のチョッパ動作によりスペクトラム拡散されるため、周波数全域に均一にオフセット成分が広がる。オフセット成分（DC成分）がスペクトラム拡散されることで、オペアンプ11が本来有するDC成分（図5（B））よりも、オフセットが低減できている様子がわかる。
【００４８】
図6に、チョッパ型信号サンプル回路の後段の復調回路をデジタル回路で構成した例を示す。
【００４９】
基本となるアナログ部分の回路は、図1の回路と同様であるが、AD変換器（A/D converter）13と、デジタル乗算回路（極性変換回路）14が追加されている。
【００５０】
AD変換器13は、アンプ11の出力信号をAD変換して、デジタル信号（デジタルコード）を生成する。デジタル乗算回路14では、デジタル信号に、1あるいは-1の信号を乗算することで、出力信号の極性を制御する。たとえば、チョッパスイッチT3、T6がオン（“1”）の場合にAD変換器13から出力されたデジタルコードに1の信号を乗算する。チョッパスイッチT4，T5がオンの場合にAD変換器13から出力されたデジタル信号には-1の信号を乗算する。これにより、極性を変換する。
【００５１】
このように、スイッチT3〜T6のチョッパ動作によりスペクトラム拡散された入力信号を、デジタル乗算回路14によりデジタル領域で復調している。これによれば、復調回路を簡単化できる。また、アンプ11とAD変換器13が有するオフセット成分を低減できる効果を有する。
【００５２】
以上のように図6の構成により、チョッパ復調のための回路を小型化することができる。また、アンプからAD変換器までのオフセットをスペクトラム拡散できる。
【００５３】
図7に、デジタル乗算回路の具体例を示す。
【００５４】
デジタル領域での極性反転操作は、方式にもよるが、たとえば各ビットを反転することで実現できる。1回のサンプル動作およびAD変換で得られたビット列（MSB、MSB-1、MSB-2、・・・LSB）における各ビットを、T4,T5用制御信号に応じて反転させる。具体的に、T4,T5用制御信号が0のとき、各ビットを反転させず、T4,T5用制御信号が1のとき、各ビットを反転させる。この操作は、各ビットに対応配置された排他的論理和回路(EXOR回路)16A,16B…,16Cにより実現できる。各排他的論理和回路の一方の入力は、ビット列における対応ビット、他方の入力はT4,T5用制御信号である。T4,T5用制御信号が1のとき、入力ビットが1であれば出力は0、入力ビットが0であれば出力は1であり、ビットが反転される。T4,T5用制御信号が0のとき、入力ビットが0であれば出力は0、入力ビットが1であれば出力は1であり、ビットは反転されない。
【００５５】
なお、ここではAD変換器の変換に要する遅延（レイテンシ）が0であることを仮定している。実際には、AD変換器にはレイテンシが存在するため、T4,T5用の制御信号を遅延させて、入力する。これにより、AD変換器の出力コードのMSBと、T4,T5用の制御信号とが同期して、排他的論理和回路に入力されるようにする。遅延量は、AD変換器のレイテンシに合わせて制御回路12内で調整する。なお、AD変換器の遅延が存在しない場合は、制御信号を遅延させる必要はない。
【００５６】
図8に、第2実施形態にかかるチョッパ型信号サンプル回路を示す。
【００５７】
基本となる回路は、図1の回路と同様であるが、新たに、第1〜第4リセットスイッチとしてのリセットスイッチT7,T8,T9,T10が追加されている点が異なる。
【００５８】
本回路は、アンプ32の入出力間に存在する寄生容量の影響を緩和することである。アンプ入出力間に寄生容量が存在すると、サンプル動作の際、サンプル動作直前まで寄生容量に保持されていた電圧の影響を受けるため（メモリー効果）、歪特性が劣化する。この問題を解決するため、本回路ではリセットスイッチを設けている。サンプル動作前にアンプ32の入力と出力をそれぞれグランドへリセットすることで、メモリー効果の影響を緩和することができる。
【００５９】
本構成では、図1に示した構成と異なり、アンプの入力側のみならず、出力側に寄生する容量も考慮している。アンプの出力電圧が高速に入力電圧に追従する能力が無いことを想定している。アンプ出力電圧が入力電圧に0時間で追従できない場合、入力と出力との間で電位差が生じ、これにより不要な電荷が、寄生容量に蓄積される。この不要電荷は入力信号のサンプル容量に注入されることになる。入力信号が直流であれば、理想的には電位差は常に0となるため、この問題は発生しないが、時間的に変化する入力信号をサンプルする場合、サンプル毎に異なる電位差が生じるため、毎回異なる電荷が、サンプル容量に注入される。これが、歪特性劣化の原因となる（履歴効果）。本構成では、この履歴効果の影響をキャンセルするため、アンプ入出力にそれぞれリセットスイッチを設けている。
【００６０】
図9に、図8の回路の具体例を示す。
【００６１】
アンプ32が、2つの単相ソースフォロアアンプ32a,32bにより実現されている。この回路の場合、ソースフォロアアンプ32aの入力トランジスタM1のゲート・ソース間、およびソースフォロアアンプ32bの入力トランジスタM2のゲート・ソース間に寄生容量が存在する。
【００６２】
サンプル動作が行われている最中、ノードXにはアナログ入力信号と同じ電圧が印加されるが、アンプの出力は、アナログ入力と同じ大きさの電圧が印加されることは無い。これは、アンプの駆動能力が有限であるためである。
【００６３】
サンプル動作最中に、アンプの出力が変動しているため、入力信号とアンプ出力信号との差分電圧に相当する電荷が寄生容量に蓄積される。アンプ出力の変動は、サンプル終了以降も継続されるため、サンプル終了以降の変動電圧に相当する電荷がサンプル容量C1、C2に加わることになる。これにより誤差信号が発生する。この誤差は、アンプ出力の変動の大きさに応じて変化するため、結果的に歪性能劣化の原因となる。
【００６４】
図10に、本回路のタイミングチャートを示す。サンプルスイッチT1,T2用のサンプル制御信号がオン（“1”）になる前に、リセットスイッチT7,T8,T9,T10用制御信号をオン（“1”）にする。これによりアンプの入力ノードとアンプの出力ノードが一端リセットされ、グランド（電圧“0”）にセットされる。つまり、入力トランジスタのゲートとソースの電位差が0にされる。その後、サンプル動作が開始される。このようにして、サンプル開始前に、寄生容量に記憶されていた電荷の履歴はキャンセルされ、よって歪特性劣化を低減できる。
【００６５】
図11に、リセット動作による歪改善効果の一例を示す。図中上段がリセット動作を行わなかった場合、下段はリセット動作を行った場合である。縦軸は、出力Aout+のパワーを示し、横軸は周波数を示す。回路の動作周波数をFSとすると、横軸の値×FSが、横軸が示す周波数である。リセット動作を行った場合のSFDR（Spurious-Free Dynamic Range）は52.37、リセット動作を行わなかった場合のSFDRは、67.22であった。したがって、この例では、リセット動作により、高調波を15DB程度改善できる、すなわち歪みを小さくできる。
【００６６】
図12は、図10の回路の後段に、デジタル復調回路を配置した回路を示す。
【００６７】
デジタル復調回路は、AD変換器13とデジタル乗算器14を含む。デジタル復調回路の構成および動作は、図6と同様であるため、説明を省略する。
【００６８】
図13は、本発明の実施形態にかかる無線受信機を示す。
【００６９】
この無線受信機は、アンテナ41、LNA42、ミキサ43、アナログベースバンド回路44、AD変換回路45を備える。AD変換回路45は、これまで述べてきたチョッパ型信号サンプル回路およびAD変換器を含む。AD変換回路45は、逐次比較型AD変換回路（SAR ADC）でもよい。
【００７０】
アンテナ41で受信した無線信号をLNA（Low Noise Amplifier）42で増幅する。LNA42で増幅された無線周波数の信号を、ミキサ43でベースバンド信号にダウンコンバートし、アナログベースバンド回路44でベースバンド信号にフィルタリング処理を行って所望帯域の信号を取り出す。そして、AD変換回路45で、フィルタイリング後のアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００７１】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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