(57)【要約】【課題】入力信号の大きさが温度に応じて変化する場合であっても、入力信号を精度良く量子化できる信号処理回路を提供する。【解決手段】信号処理回路は、温度に応じて大きさが変化する入力信号を、設定される電圧範囲内で量子化してデジタル信号へと変換するＡＤコンバータと、温度に応じて入力信号が大きくなると電圧範囲が広くなり、温度に応じて入力信号が小さくなると電圧範囲が狭くなるように、電圧範囲を設定する設定回路と、を備える。【選択図】図１
2011130248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度に応じて大きさが変化する入力信号を、設定される電圧範囲内で量子化してデジタル信号へと変換するＡＤコンバータと、
温度に応じて前記入力信号が大きくなると前記電圧範囲が広くなり、温度に応じて前記入力信号が小さくなると前記電圧範囲が狭くなるように、前記電圧範囲を設定する設定回路と、
を備えることを特徴とする信号処理回路。
【請求項２】
請求項１に記載の信号処理回路であって、
前記ＡＤコンバータは、
入力される基準電圧のレベルに基づいて前記電圧範囲が設定され、
前記設定回路は、
温度に応じて前記入力信号が大きくなると前記電圧範囲を広くし、温度に応じて前記入力信号が小さくなると前記電圧範囲を狭くするような前記基準電圧を生成する基準電圧回路であること、
を特徴とする信号処理回路。
【請求項３】
前記基準電圧回路は、
前記入力信号が前記電圧範囲に含まれるような前記基準電圧を生成すること、
を特徴とする信号処理回路。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の信号処理回路であって、
前記ＡＤコンバータは
入力される信号を積分する積分回路と、
前記積分回路の出力を量子化して前記デジタル信号を出力する量子化回路と、
前記デジタル信号に基づいて、前記基準電圧を出力するＤＡコンバータと、
前記入力信号に応じた電圧と、前記基準電圧に応じた電圧とを加算して前記積分回路に出力する加算回路と、
を含むデルタシグマＡＤコンバータであること、
を特徴とする信号処理回路。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の信号処理回路であって、
音声及び温度に応じて容量値が変化するコンデンサの容量値に応じた音声信号を出力する音声信号出力回路と、
前記音声信号の高周波成分を抑制し、前記入力信号として前記ＡＤコンバータに出力する低域通過フィルタと、
を更に備えること、
を特徴とする信号処理回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号処理回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＤコンバータのフルスケール電圧は、ＡＤコンバータのビット数と１ＬＳＢ（Least Significant Bit）の電圧との積で定まる。また、一般的に、このフルスケール電圧は、ＡＤコンバータに入力される基準電圧に基づいて設定される（例えば、特許文献１または、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２２１６４５号公報
【特許文献２】特開２００４−７２２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のようなＡＤコンバータでは、基準電圧が変化するとフルスケール電圧も変化する。このため、一般には精度が良く、周囲温度、ノイズ等によっても電圧レベルが変化しないような電圧が基準電圧として用いられる。
【０００５】
ところで、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）マイク等のコンデンサマイクからの信号は、ＭＥＭＳマイクに入力される音声に応じて変化するとともに、温度によっても変化する。このため、ＭＥＭＳマイクからの信号をＡＤコンバータで処理する場合、例えば図５に示すように、ＡＤコンバータへの入力信号の大きさが温度の上昇によって大きくなることがある。このような場合、フルスケール電圧が一定であると、入力信号を精度良く量子化できない。
【０００６】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、入力信号の大きさが温度に応じて変化する場合であっても、入力信号を精度良く量子化できる信号処理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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一つの側面に係る信号処理回路は、温度に応じて大きさが変化する入力信号を、設定される電圧範囲内で量子化してデジタル信号へと変換するＡＤコンバータと、温度に応じて前記入力信号が大きくなると前記電圧範囲が広くなり、温度に応じて前記入力信号が小さくなると前記電圧範囲が狭くなるように、前記電圧範囲を設定する設定回路と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
入力信号の大きさが温度に応じて変化する場合であっても、入力信号を精度良く量子化できる信号処理回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態である音声信号処理ＩＣ１０の構成を示す図である。
【図２】基準電圧回路２２の構成を示す図である。
【図３】ＡＤコンバータ３０ａの構成を示す図である。
【図４】ＡＤコンバータ３０ｂの構成を示す図である。
【図５】温度の上昇によって大きくなる入力信号とフルスケール電圧との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態である音声信号処理ＩＣ（Integrated Circuit）１０の構成を示す図である。音声信号処理ＩＣ１０は、例えば、ＭＥＭＳマイク１１が検出する音声を増幅し、デジタル化して出力する回路であり、バイアス電圧回路２０、基準電圧回路２２、クロック発生回路２４、増幅回路２６、ＬＰＦ（Low Pass Filter）２８、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ：Analog to Digital Converter）３０、及び端子９０〜９２を含んで構成される。なお、基準電圧回路２２及びＡＤコンバータ３０が本発明の信号処理回路に相当する。
【００１２】
ＭＥＭＳマイク１１は、端子９０，９１の間に設けられ、音声に応じて信号を発生するコンデンサマイクであり、音声に応じて容量値が変化するコンデンサ１５を含んで構成される。コンデンサ１５の一端は端子９０に接続され、他端は端子９１に接続される。ＭＥＭＳマイク１１は、コンデンサ１５の一端に所定レベルの電圧Ｖｂが印加されることにより所望の動作をする。なお、本実施形態では、コンデンサ１５の容量値はＣｍとする。
【００１３】
また、例えば、コンデンサ１５の容量値は、温度の上昇に応じて大きくなる。さらに、温度が上昇すると、ＭＥＭＳマイク１１に入力される音声のうち、例えば、ＭＥＭＳマイク１１の内部（不図示）で減衰される音声のレベルが小さくなる。このような現象等により、ＭＥＭＳマイク１１の感度は、温度の上昇に応じて高くなる。したがって、ＭＥＭＳマイク１１に入力される音声のレベルが一定であっても、温度が上昇すると、ＭＥＭＳマイク１１は常温時と比べて大きな信号を出力する。
【００１４】
バイアス電圧回路２０は、所定レベルの電圧Ｖｂ，Ｖｃを生成する。電圧Ｖｂは前述のコンデンサ１５を駆動するための電圧であり、電圧Ｖｃは、音声信号処理ＩＣ１０が信号を処理する際の基準となる電圧（信号グランド）である。
【００１５】
基準電圧回路２２（設定回路）は、例えば、温度の上昇に応じてレベルが高くなる基準電圧Ｖｒｅｆを生成する。なお、基準電圧回路２２の詳細は後述する。
【００１６】
クロック発生回路２４は、所定周期のクロック信号ＣＬＫをＡＤコンバータ３０に出力する。
【００１７】
増幅回路２６は、コンデンサ１５で検出される音声を増幅して出力する回路であり、オペアンプ４０、抵抗４２、及びコンデンサ４４を含んで構成される。
【００１８】
オペアンプ４０の反転入力端子には、コンデンサ１５が端子９２を介して接続される。また、オペアンプ４０の反転入力端子と出力端子との間には、抵抗４２と、コンデンサ４４とが接続される。抵抗４２は、オペアンプ４０の反転入力端子及び出力端子の直流レベルを、非反転入力端子に印加される電圧Ｖｃとするための帰還抵抗である。また、本実施形態では、抵抗４４のインピーダンスは、コンデンサ４２のインピーダンスより十分大きくなるよう設計されている。このため、コンデンサ１５に印加される電圧Ｖｂは、コンデンサ１５とコンデンサ４４との比で定まる利得により反転増幅される。例えば、コンデンサ４４の容量値をＣａとし、オペアンプ４０の出力端子の電圧をＶｏ１とすると、電圧Ｖｏ１は、
Ｖｏ１＝−（Ｃｍ／Ｃａ）×Ｖｂ  ・・・（１）
となる。したがって、例えば、コンデンサ１５の容量値がΔＣｍだけ大きくなると、出力電圧Ｖｏｕｔ１の変化であるΔＶｏｕｔ１は、ΔＶｏｕｔ１＝−（ΔＣｍ／Ｃａ）×Ｖｂ１となる。また、ＭＥＭＳマイク１１に入力される音声のレベルが一定であっても、温度が上昇して例えば容量値Ｃｍが増加すると、電圧Ｖｏ１の大きさも大きくなる。
【００１９】
ＬＰＦ２８は、増幅回路２６から出力される電圧Ｖｏ１の高周波成分を抑制し、ＡＤコンバータ３０での折り返しノイズを防ぐためのフィルタである。
【００２０】
ＡＤコンバータ３０は、クロック信号ＣＬＫに同期したタイミングでＬＰＦ２８から入力される入力電圧Ｖｉｎを、設定される電圧範囲内で量子化して端子９２へと出力する。なお、入力電圧Ｖｉｎは、前述の電圧Ｖｃを中心に変化する。また、詳細は後述するが、設定される電圧範囲は、例えば電圧Ｖｃ±Ｖｆｓの範囲、もしくは、０Ｖ（グランド電圧）からフルスケール電圧Ｖｆｓまでの範囲である。また、本実施形態のフルスケール電圧Ｖｆｓは、基準電圧Ｖｒｅｆの上昇に応じて大きくなる。また、端子９２から出力されるデジタル信号Ｖｏ２は、例えばマイコン（不図示）等により処理される。
【００２１】
＝＝基準電圧回路２２の詳細＝＝
ここで、基準電圧回路２２の詳細について、図２を参照しつつ説明する。基準電圧回路２２は、温度の上昇に応じて大きくなる基準電圧Ｖｒｅｆを出力する回路であり、ＰＭＯＳトランジスタＭ１〜Ｍ３、ＮＭＯＳトランジスタＭ４，Ｍ５、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２、及び抵抗５０〜５３を含んで構成される。なお、ここでは、例えば、ＰＭＯＳトランジスタＭ１〜Ｍ３のサイズは等しく、ＮＭＯＳトランジスタＭ４，Ｍ５のサイズは等しいこととする。さらに、ＮＰＮトランジスタＱ２は、ＮＰＮトランジスタＱ１と同じサイズのＮＰＮトランジスタをＫ個含むこととする。また、抵抗５０〜５３は同じ種類（製造プロセス）の抵抗である。
【００２２】
ＰＭＯＳトランジスタＭ１のゲートは、ダイオード接続されたＰＭＯＳトランジスタＭ２のゲートと、ＮＭＯＳトランジスタＭ５のドレインとに接続される。また、ダイオード接続されたＮＭＯＳトランジスタＭ４のゲートは、ＰＭＯＳトランジスタＭ１のドレインと、ＮＭＯＳトランジスタＭ５のゲートとに接続される。このため、ＰＭＯＳトランジスタＭ１に流れる電流Ｉ１は、ＰＭＯＳトランジスタＭ２に流れるＩ２にブートストラップされて等しくなる。この結果、ＮＭＯＳトランジスタＭ４，Ｍ５の夫々のソースの電圧は等しくなる。なお、ＮＭＯＳトランジスタＭ４のソースと抵抗５０とが接続されるノードを、ノードＸとし、ＮＭＯＳトランジスタＭ５のソースとＮＰＮトランジスタＱ２のコレクタとが接続されるノードを、ノードＹとする。
【００２３】
ＮＰＮトランジスタＱ１のコレクタには、ＮＰＮトランジスタＱ２のベースと、抵抗５０の一端とが接続される。ＮＰＮトランジスタＱ１のベースは、抵抗５０の他端と、抵抗５１の一端に接続される。ＮＰＮトランジスタＱ２のコレクタは、抵抗５２の一端と、ＮＭＯＳトランジスタＭ５のソースに接続される。また、抵抗５０の抵抗値はＲａ、抵抗５１，５２の抵抗値は夫々等しくＲｂ、抵抗５３の抵抗値はＲｃとする。さらに、ＮＰＮトランジスタＱ１に流れる電流をＩ３とし、ＮＰＮトランジスタＱ１のベース−エミッタ電圧をＶｂｅ１とし、ＮＰＮトランジスタＱ２のベース−エミッタ電圧をＶｂｅ２とすると、
Ｖｂｅ１＝Ｖｂｅ２＋Ｒａ×Ｉ３  ・・・（２）
となる。
【００２４】
前述のように電流Ｉ３，Ｉ４は等しく、ＮＰＮトランジスタＱ２が、ＮＰＮトランジスタＱ１と同じサイズのＮＰＮトランジスタをＫ個含むため、ベース−エミッタ電圧Ｖｂｅ１と、ベース−エミッタ電圧Ｖｂｅ２との間には、
Ｖｂｅ１−Ｖｂｅ２＝ＶＴｌｎＫ・・・（３）
が成立する。なお、ここで、ＶＴは、熱電圧（thermal voltage）であり、ｌｎは、自然対数を示す。  
したがって、電流Ｉ３は、
Ｉ３＝（ＶＴ／Ｒａ）×ｌｎＫ  ・・・（４）
となる。
【００２５】
また、抵抗５１に流れる電流をＩ５とすると、電流Ｉ１と電流Ｉ３，Ｉ５との間には、
Ｉ１＝Ｉ３＋Ｉ５  ・・・（５）
の関係があるため、結果的に電流Ｉ１は、
Ｉ１＝（Ｖｂｅ１／Ｒｂ）＋（ＶＴ／Ｒａ）×ｌｎＫ  ・・・（６）
となる。
【００２６】
また、ＰＭＯＳトランジスタＭ３と、ＰＭＯＳトランジスタＭ２とはカレントミラーを構成する。このため、ＰＭＯＳトランジスタＭ３に流れる電流Ｉｒｅｆは、電流Ｉ２、さらに電流Ｉ１と等しくなる。ここで、抵抗５３の抵抗値をＲｃとすると、抵抗５３とＰＭＯＳトランジスタＭ３とが接続されるノードから出力される基準電圧Ｖｒｅｆは、
Ｖｒｅｆ＝Ｉｒｅｆ×Ｒｃ＝（Ｒｃ／Ｒｂ）×（Ｖｂｅ１＋ＶＴ×（Ｒｂ／Ｒａ）×ｌｎＫ）  ・・・（７）
となる。
【００２７】
ベース−エミッタ電圧Ｖｂｅ１の温度係数は負であり（約−２ｍＶ／℃）であり、熱電圧ＶＴの温度係数は正（約０．０９ｍＶ／℃）である。このため、例えば、Ｒｂ／Ｒａの値を調整することにより、基準電圧Ｖｒｅｆを所望の温度係数とすることができる。本実施形態では、基準電圧Ｖｒｅｆが正の温度係数を有するように、例えば、Ｒｂ／Ｒａを調整している。なお、上記の式（７）の関係式が成立する条件下であれば、ＰＭＯＳトランジスタＭ１〜Ｍ３、ＮＭＯＳトランジスタＭ４，Ｍ５等のサイズや、電流Ｉ１〜Ｉ３の電流値は自由に設定可能できる。
【００２８】
＝＝ＡＤコンバータ３０の第１の実施形態＝＝
ここで、ＡＤコンバータ３０の第１の実施形態であるＡＤコンバータ３０ａについて、図３を参照しつつ説明する。ＡＤコンバータ３０ａは、いわゆるデルタシグマ方式のＡＤコンバータ（ΔΣＡＤコンバータ）であり、積分回路６０、量子化回路６１、ＤＡコンバータ６２、及び加算回路６３を含んで構成される。なお、ＡＤコンバータ３０ａには、クロック信号ＣＬＫが入力され、ＡＤコンバータ３０ａの積分回路６０を除く各ブロックは、クロック信号ＣＬＫに同期して動作する。
【００２９】
積分回路６０は、コンデンサ７０、オペアンプ７１を含んで構成され、オペアンプ７１の反転入力端子と出力端子との間にコンデンサ７０が接続される。また、オペアンプ７１の非反転入力端子には電圧Ｖｃが印加される。
【００３０】
量子化回路６１は、コンパレータ７２、ラッチ回路７３を含んで構成される。コンパレータ７２は、電圧Ｖｃと、オペアンプ７１の出力とを比較する。ラッチ回路７３は、例えば、クロック信号ＣＬＫの立ち上がりにコンパレータ７２の出力をラッチする。なお、ラッチ回路７３からの出力されるデジタル信号を信号Ｖｏ２とする。
【００３１】
ＤＡコンバータ６２は、１ビットのＤＡコンバータであり、ラッチ回路７３からの信号Ｖｏ２に基づいて、アナログの基準電圧Ｖｒｅｆを加算回路６３に出力する。ＤＡコンバータ６２は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を含んで構成される。
【００３２】
スイッチＳＷ１は、一端に電圧Ｖｃが印加され、他端はコンデンサ７６に接続される。また、スイッチＳＷ１は、信号Ｖｏ２がＨレベルであり、クロック信号ＣＬＫがＨレベルとなる間、もしくは、信号Ｖｏ２がＬレベルであり、クロック信号ＣＬＫがＬレベルとなる間にオンする。なお、以下、クロック信号ＣＬＫがＨレベルとなる間を期間φ１とし、クロック信号ＣＬＫがＬレベルとなる間を期間φ２とする。
【００３３】
スイッチＳＷ２は、一端に基準電圧Ｖｒｅｆが印加され、他端はコンデンサ７６に接続される。また、スイッチＳＷ２は、信号Ｖｏ２がＨレベルの場合の期間φ２、もしくは、信号Ｖｏ２がＬレベルの場合の期間φ１にオンする。
【００３４】
加算回路６３は、入力電圧Ｖｉｎに応じた電圧と、基準電圧Ｖｒｅｆに応じた電圧とを加算して積分回路６０に出力する。加算回路６３は、スイッチＳＷ３〜ＳＷ６、コンデンサ７５，７６を含んで構成される。
【００３５】
スイッチＳＷ３は、一端に入力電圧Ｖｉｎが印加され、他端はコンデンサ７５の一端に接続される。スイッチＳＷ４は、コンデンサ７５とオペアンプ７１の反転入力端子との間に接続される。スイッチＳＷ５は、一端に電圧Ｖｃが印加され、他端はコンデンサ７５の一端に接続される。スイッチＳＷ６は、一端に電圧Ｖｃが印加され、他端はコンデンサ７５の他端に接続される。また、期間φ１にスイッチＳＷ３，ＳＷ６はオンされ、期間φ２にスイッチＳＷ４，ＳＷ５はオンされる。
【００３６】
ここで、ＡＤコンバータ３０ａの動作について説明する。なお、ここでは、コンデンサ７０の容量値をＣ０、コンデンサ７５の容量値をＣ１、コンデンサ７６の容量値をＣ２とする。まず、ここでは、信号Ｖｏ２がＨレベルの場合について説明する。期間φ１には、スイッチＳＷ３，ＳＷ６がオンされるため、コンデンサ７５は充電される。また、スイッチＳＷ１となるため、コンデンサ７６の両端電圧はともに電圧Ｖｃとなり放電される。そして、期間φ２となると、スイッチＳＷ３、ＳＷ６はオフされ、スイッチＳＷ４，ＳＷ５がオンされるため、コンデンサ７５の電荷はコンデンサ７０へと移動する。また、スイッチＳＷ１はオフされ、スイッチＳＷ２はオンするため、コンデンサ７０はコンデンサ７６を介して放電される。この結果、期間φ１，φ２（１サイクル）が経過すると、オペアンプ７１の出力端子の電圧Ｖｐは、ΔＶｐだけ変化する。  
ΔＶｐ＝（Ｃ１／Ｃ０）×Ｖｉｎ−（Ｃ２／Ｃ０）×Ｖｒｅｆ  ・・・（８）
また、信号Ｖｏ２がＬレベルの場合は、信号Ｖｏ２がＨレベルの場合と同様であり、結果的にΔＶｐは、
ΔＶｐ＝（Ｃ１／Ｃ０）×Ｖｉｎ＋（Ｃ２／Ｃ０）×Ｖｒｅｆ  ・・・（９）
となる。
【００３７】
このように、ＡＤコンバータ３０ａは、量子化回路６１の出力信号である信号Ｖｏ２のレベルに応じて、積分回路６０の電圧Ｖｐを変化させることができるため、ΔΣＡＤコンバータ（ΔΣ変調回路）として動作する。また、ΔΣＡＤコンバータにおけるフルスケール電圧Ｖｆｓは、ΔＶｐ＝ゼロの条件に基づいて定まる。このため、本実施形態では、フルスケール電圧Ｖｆｓは、
Ｖｆｓ＝（Ｃ２／Ｃ１）×Ｖｒｅｆ・・・（１０）
となる。ここで、コンデンサ７０，７５，７６は同じ種類（製造プロセス）のコンデンサであるため、容量値の比は温度により変化しない。したがって、ＡＤコンバータ３０ａにおけるフルスケール電圧は、基準電圧Ｖｒｅｆの温度変化と同様に変化することとなる。なお、ＡＤコンバータ３０ａにおける信号グランドは電圧Ｖｃとなっているため、入力電圧Ｖｉｎ、フルスケール電圧Ｖｆｓの基準は電圧Ｖｃとなる。このため、ＡＤコンバータ３０ａが電圧Ｖｃを中心に変化する入力電圧Ｖｉｎを量子化できる範囲は、電圧Ｖｃ±Ｖｓの範囲となる。また、前述のように、基準電圧Ｖｒｅｆは、温度の上昇に応じて増加するため、フルスケール電圧Ｖｆｓも温度の上昇に応じて大きくなる。なお、ＡＤコンバータ３０ａのオペアンプ７１を完全差動型のオペアンプとしても良い。
【００３８】
＝＝ＡＤコンバータ３０の第２の実施形態＝＝
ここで、ＡＤコンバータ３０の第２の実施形態であるＡＤコンバータ３０ｂについて、図４を参照しつつ説明する。ＡＤコンバータ３０ｂは、いわゆるフラッシュ方式のＡＤコンバータであり、抵抗１００〜１０３、コンパレータ１１０〜１１３、及びエンコーダ１２０を含んで構成される。なお、ＡＤコンバータ３０ｂには、クロック信号ＣＬＫが入力され、ＡＤコンバータ３０ｂの抵抗１００〜１０４を除く各ブロックは、クロック信号ＣＬＫに同期して動作する。
【００３９】
抵抗１００〜１０３は同じ抵抗値の抵抗であり直列接続される。また、直列接続される抵抗１００〜１０３の抵抗１００側には基準電圧Ｖｒｅｆが印加され、抵抗１０３側には０Ｖが印加される。
【００４０】
コンパレータ１１０は、基準電圧Ｖｒｅｆと入力電圧Ｖｉｎとの大小を比較する。コンパレータ１１１は、基準電圧Ｖｒｅｆが分圧されたＶｒｅｆ×３／４と入力電圧Ｖｉｎとの大小を比較する。コンパレータ１１２は、Ｖｒｅｆ×２／４と入力電圧Ｖｉｎとの大小を比較する。コンパレータ１１３は、Ｖｒｅｆ×１／４と入力電圧Ｖｉｎとの大小を比較する。  
エンコーダ１２０は、コンパレータ１１０〜１１３の出力結果をエンコードし、デジタル信号として出力する。
【００４１】
このようなＡＤコンバータ３０ｂでは、フルスケール電圧Ｖｆｓは、基準電圧Ｖｒｅｆと一致する。つまり、Ｖｆｓ＝Ｖｒｅｆとなるため、フルスケール電圧Ｖｆｓは、基準電圧Ｖｒｅｆに応じて変化することとなる。また、ＡＤコンバータ３０ｂが入力電圧Ｖｉｎを量子化できる範囲は、ゼロＶ〜フルスケール電圧Ｖｆｓの範囲である。
【００４２】
＝＝音声信号処理ＩＣ１０の動作＝＝
ＭＥＭＳマイク１１の温度が変化した際の音声信号処理ＩＣ１０の動作について説明する。ここでは、ＡＤコンバータ３０ａを用いることとする。また、本実施形態では、常温時（２５℃）にＡＤコンバータ３０ａに入力される入力電圧Ｖｉｎの最大値よりも、ＡＤコンバータ３０ａのフルスケール電圧Ｖｆｓが例えば数ｄＢ程度大きくなるよう基準電圧Ｖｒｅｆが設計されていることとする。このため、温度変化が無い場合、ＡＤコンバータ３０ａは、適切に入力電圧Ｖｉｎを量子化できる。
【００４３】
まず、温度が常温より高くなった場合について説明する。前述のように、温度が上昇すると、コンデンサ１５の容量値Ｃｍも増加するため、増幅回路２６から出力される電圧Ｖｏ１も大きくなる。このため、ＡＤコンバータ３０ａに入力される入力電圧Ｖｉｎも大きくなる。また、温度が上昇すると、基準電圧回路２２は、正の温度係数の基準電圧Ｖｅｒｆを生成するため、基準電圧Ｖｒｅｆのレベルを増加させる。このため、フルスケール電圧Ｖｆｓも同様に大きくなる。
【００４４】
つぎに、温度が常温より低くなった場合について説明する。温度が低下すると、コンデンサ１５の容量値Ｃｍも低下するため、増幅回路２６から出力される電圧Ｖｏ１は小さくなる。このため、ＡＤコンバータ３０ａに入力される入力電圧Ｖｉｎも小さくなる。また、この際、基準電圧回路２２は、基準電圧Ｖｒｅｆのレベルを低下させる。このため、フルスケール電圧Ｖｆｓも同様に小さくなる。
【００４５】
本実施形態では、音声信号処理ＩＣ１０が動作する温度範囲において、入力電圧Ｖｉｎの最大振幅よりもフルスケール電圧Ｖｆｓが常に大きくなるよう、例えば、基準電圧回路２２の抵抗５０，５１の値を調整している。このため、本実施形態では、入力電圧Ｖｉｎが温度に応じて変化した場合であっても、精度良く入力電圧Ｖｉｎを量子化できる。
【００４６】
以上、本実施形態の音声信号処理ＩＣ１０について説明した。ＡＤコンバータ３０では、設定されるフルスケール電圧Ｖｆｓで定まる電圧範囲内で入力電圧Ｖｉｎを量子化する。本実施形態では、温度の上昇に応じて入力電圧Ｖｉｎが大きくなる際に、基準電圧回路２２は、フルスケール電圧Ｖｆｓを大きくする。つまり、ＡＤコンバータ３０が量子化する電圧範囲は、温度上昇に応じて広くなるよう設定される。また、温度の低下に応じて入力電圧Ｖｉｎが小さくなる際に、基準電圧回路２２は、フルスケール電圧Ｖｆｓを小さくする。つまり、ＡＤコンバータ３０が量子化する電圧範囲は、温度低下に応じて狭くなるよう設定される。このため、本実施形態では、入力電圧Ｖｉｎが温度に応じて変化した場合であっても、精度良く入力電圧Ｖｉｎを量子化できる。
【００４７】
また、ＡＤコンバータ３０のフルスケール電圧Ｖｆｓの大きさは、例えば、式（１０）に示すように、基準電圧Ｖｒｅｆのレベルに基づいて設定される。また、基準電圧回路２２は、入力電圧Ｖｉｎが大きくなるとフルスケール電圧Ｖｆｓが大きくなり、入力電圧Ｖｉｎが小さくなるとフルスケール電圧Ｖｆｓが小さくなるような基準電圧Ｖｒｅｆを生成する。このように、基準電圧回路２２は、フルスケール電圧Ｖｆｓを設定するための基準電圧Ｖｒｅｆを変化させるため、入力電圧Ｖｉｎが温度に応じて変化した場合であっても、精度良く入力電圧Ｖｉｎを量子化できる。
【００４８】
また、本実施形態では、音声信号処理ＩＣ１０が動作する温度範囲において、入力電圧Ｖｉｎが量子化される電圧範囲に含まれるよう、例えば、入力電圧Ｖｉｎの振幅がフルスケール電圧Ｖｆｓの大きさより小さくなるよう基準電圧Ｖｒｅｆの温度係数が設計されている。このため、本実施形態では、入力電圧Ｖｉｎが温度に応じて変化した場合であっても、確実に入力電圧Ｖｉｎを量子化できる。
【００４９】
また、基準電圧Ｖｒｅｆに基づいてフルスケール電圧Ｖｆｓが設定されるＡＤコンバータとして、例えば、デルタシグマ方式のＡＤコンバータ３０ａが用いられている。このようなＡＤコンバータ３０ａでは、ＤＡコンバータ６２に基準電圧Ｖｒｅｆを出力させることによりフルスケール電圧Ｖｆｓを設定することができる。
【００５０】
また、音声信号処理ＩＣ１０は、音声及び温度に応じて容量値の変化するコンデンサ１５の容量値に応じた電圧Ｖｏ１を出力する。さらに、電圧Ｖｏ１は、ＬＰＦ２８で高周波成分を抑制された後に入力電圧ＶｉｎとしてＡＤコンバータ３０に出力される。このため、音声信号処理ＩＣ１０は、温度が変化した際も、ＭＥＭＳマイク１１が検出する音声を精度よくデジタル信号に変換することができる。
【００５１】
なお、上記実施例は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
【００５２】
例えば、ＭＥＭＳマイク１１からの信号が温度上昇によって小さくなる場合、基準電圧Ｖｒｅｆのレベルが温度上昇に応じて小さくなるよう、すなわち、式（７）の基準電圧Ｖｒｅｆが負の温度係数となるよう、基準電圧回路２２を設計すれば良い。このように、基準電圧Ｖｒｅｆの温度係数を設計することにより、音声信号処理ＩＣ１０は、入力される信号を精度良く量子化できる。
【００５３】
例えば、音声信号処理ＩＣ１０に接続されるマイクは、例えば、一般的なエレクトレットコンデンサマイク（ＥＣＭ）であっても良い。
【００５４】
また、ＡＤコンバータ３０は、入力される基準電圧Ｖｒｅｆに基づいてフルスケール電圧Ｖｆｓが設定されれば良いため、例えば、逐次比較方式等の他の方式であっても良い。
【符号の説明】
【００５５】
１０  音声信号処理ＩＣ
１１  ＭＥＭＳマイク
１５，４２，７０，７５，７６  コンデンサ
２０  バイアス電圧回路
２２  基準電圧回路
２４  クロック発生回路
２６  音声増幅回路
２８  ＬＰＦ
３０  ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）
４０，７１  オペアンプ
４４，５０〜５３，１００〜１０３  抵抗
６０  積分回路
６１  量子化回路
６２  ＤＡコンバータ
６３  加算回路
７２，１１０〜１１３  コンパレータ
７３  ラッチ回路
９０〜９２  端子
１２０  エンコーダ
ＳＷ１〜ＳＷ６  スイッチ
Ｍ１〜Ｍ３  ＰＭＯＳトランジスタ
Ｍ４，Ｍ５  ＮＭＯＳトランジスタ
Ｑ１，Ｑ２  ＮＰＮトランジスタ
【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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