(57)【要約】【課題】異なる信号レベル範囲の入力信号に対して内部でゲイン調整を行うことのできるＡＤ変換器を実現する。【解決手段】ＡＤ変換器１０２は、アナログ信号である入力信号１０１をＡＤ変換してデジタル信号である出力信号１０４として出力する。ＡＤ変換器１０２は、外部からのゲイン制御信号１０３に従って、変換解像度を変更する、すなわち量子化幅を変更することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの制御信号に基づいて、アナログの入力信号に対する変換解像度を変更することが可能であることを特徴とするＡＤ変換器。
【請求項２】
複数段のパイプラインステージが直列に接続されたパイプライン型ＡＤ変換器を備え、上記入力信号が最初に入力される上記パイプラインステージを可変とすることにより、上記変換解像度を変更することを特徴とする請求項１に記載のＡＤ変換器。
【請求項３】
上記入力信号が最初に入力される上記パイプラインステージよりも前段側に位置する上記パイプラインステージの動作を、停止させる、あるいは消費電力が低下するモードに制御することを特徴とする請求項２に記載のＡＤ変換器。
【請求項４】
上記入力信号に対するＡＤ変換の基準値を変更することにより、上記変換解像度を変更することを特徴とする請求項１に記載のＡＤ変換器。
【請求項５】
複数段のパイプラインステージが直列に接続されたパイプライン型ＡＤ変換器を備え、各上記パイプラインステージのＡＤ変換の基準値を可変とすることを特徴とする請求項４に記載のＡＤ変換器。
【請求項６】
上記入力信号が最初に入力される上記パイプラインステージを可変とすることにより、上記変換解像度を変更することを特徴とする請求項５に記載のＡＤ変換器。
【請求項７】
上記入力信号が最初に入力される上記パイプラインステージよりも前段側に位置する上記パイプラインステージの動作を、停止させる、あるいは消費電力が低下するモードに制御することを特徴とする請求項６に記載のＡＤ変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入出力ゲインを変化させることができるＡＤ変換器に関するものであり、このＡＤ変換器は通信、音声信号処理、画像信号処理等で使用される。
【背景技術】
【０００２】
入力信号の平均レベルに応じて、その信号を量子化するＡＤ変換器の解像度を変化させ、所望の分解能で出力する回路が特許文献１で提案されている。この発明では、入力信号をパイプラインＡＤ変換器で量子化することを想定し、必要な解像度に応じて、初段の変換ステージから何段目までの変換ステージを用いるかを制御し、後段に位置する使わない変換ステージの動作を止めて、消費電流を絞ることを提案している。
【特許文献１】特開２００３−１７４３６４号公報（公開日：２００３年６月２０日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した回路では、必要な解像度が減少するにつれ、最終段のパイプラインステージから順に、変換に用いないステージとして、その動作を止める。しかしながら、一般にパイプラインステージは初段から順にアナログ信号を増幅しているため、ノイズへの寄与が初段近くに位置するステージほど大きくなる。従って、出力信号に対して所望のＳ／Ｎを得るために各ステージに要求されるＳ／Ｎは初段が一番大きく、２段目以降、ステージが後になるほど小さくなる。すなわち、初段のパイプラインステージに近いほど入力換算ノイズが小さいことが好ましい。
【０００４】
これは、通常、初段の消費電流が一番大きく、２段目以降、ステージが後になるほど消費電流が小さくなることを意味する。従って、後段に位置するステージの動作を止めることで得られる消費電流の低減、すなわち消費電力の低減は、さほど大きくは無い。
【０００５】
また、入力信号の信号レベル範囲が変化するような場合には、図８に示すように、その信号レベル範囲に応じたゲインで一旦信号を増幅させてから、ＡＤ変換器に入力することとなる。図８においては、ＡＤ変換器８０４の前段に可変ゲイン増幅器８０２が設けられ、入力信号８０１の信号レベル範囲に応じてゲイン制御信号８０３が可変ゲイン増幅器８０２のゲインを変える。入力信号８０１は、可変ゲイン増幅器８０２によって、設定されたゲインで増幅されてからＡＤ変換器８０４に入力され、デジタル信号である出力信号８０５として出力される。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、異なる信号レベル範囲の入力信号に対して内部でゲイン調整を行うことのできるＡＤ変換器を実現することにある。さらには、このようなＡＤ変換器において、消費電力を削減することのできるパイプライン型のＡＤ変換器を実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のＡＤ変換器は、上記課題を解決するために、外部からの制御信号に基づいて、アナログの入力信号に対する変換解像度を変更することが可能であることを特徴としている。
【０００８】
上記の発明によれば、入力信号の信号レベル範囲が何通りかある場合、各信号レベル範囲に応じて変換解像度を変更する、すなわち量子化幅を変更することにより、異なる信号レベル範囲の入力信号に対して量子化のレベル数を同じとすることができる。従って、ＡＤ変換器内部でのゲイン調整が可能となり、ＡＤ変換器の前段で入力信号をその信号レベル範囲に応じたゲインで一旦増幅する必要がなくなる。
【０００９】
この結果、異なる信号レベル範囲の入力信号に対して内部でゲイン調整を行うことのできるＡＤ変換器を実現することができるという効果を奏する。
【００１０】
本発明のＡＤ変換器は、上記課題を解決するために、複数段のパイプラインステージが直列に接続されたパイプライン型ＡＤ変換器を備え、上記入力信号が最初に入力される上記パイプラインステージを可変とすることにより、上記変換解像度を変更することを特徴としている。
【００１１】
上記の発明によれば、異なる信号レベル範囲の入力信号に対して、入力信号が最初に入力されるパイプラインステージを可変とすることにより、変換解像度を変更して、量子化のレベル数を同じにすることができるという効果を奏する。
【００１２】
本発明のＡＤ変換器は、上記課題を解決するために、上記入力信号が最初に入力される上記パイプラインステージよりも前段側に位置する上記パイプラインステージの動作を、停止させる、あるいは消費電力が低下するモードに制御することを特徴としている。
【００１３】
上記の発明によれば、入力信号が最初に入力されるパイプラインステージよりも前段側、すなわち、ＡＤ変換に使用するパイプラインステージよりも前段側に位置するパイプラインステージの動作を停止させる。動作を停止させるパイプラインステージを、初段のパイプラインステージから後段側に順に選択することになるので、ノイズへの寄与が大きいパイプラインステージから順に動作を停止させることとなる。従って、Ｓ／Ｎの大きな順、換言すれば消費電力が最も大きいパイプラインステージから順に動作を停止させることとなるので、消費電力の削減量が大きくなるという効果を奏する。
【００１４】
本発明のＡＤ変換器は、上記課題を解決するために、上記入力信号に対するＡＤ変換の基準値を変更することにより、上記変換解像度を変更することを特徴としている。
【００１５】
上記の発明によれば、異なる信号レベル範囲の入力信号に対して、入力信号に対するＡＤ変換の基準値を変更することにより、変換解像度を変更して、量子化のレベル数を同じにすることができるという効果を奏する。
【００１６】
本発明のＡＤ変換器は、上記課題を解決するために、複数段のパイプラインステージが直列に接続されたパイプライン型ＡＤ変換器を備え、各上記パイプラインステージのＡＤ変換の基準値を可変とすることを特徴としている。
【００１７】
上記の発明によれば、異なる信号レベル範囲の入力信号に対して、各上記パイプラインステージのＡＤ変換の基準値を可変とすることにより、入力信号に対するＡＤ変換の基準値を変更して、量子化のレベル数を同じにすることができるという効果を奏する。
【００１８】
本発明のＡＤ変換器は、上記課題を解決するために、上記入力信号が最初に入力される上記パイプラインステージを可変とすることにより、上記変換解像度を変更することを特徴としている。
【００１９】
上記の発明によれば、異なる信号レベル範囲の入力信号に対して、基準値以外に、入力信号が最初に入力されるパイプラインステージを可変とすることにより、変換解像度を変更して、量子化のレベル数を同じにすることができるという効果を奏する。
【００２０】
本発明のＡＤ変換器は、上記課題を解決するために、上記入力信号が最初に入力される上記パイプラインステージよりも前段側に位置する上記パイプラインステージの動作を、停止させる、あるいは消費電力が低下するモードに制御することを特徴としている。
【００２１】
上記の発明によれば、入力信号が最初に入力されるパイプラインステージよりも前段側、すなわち、ＡＤ変換に使用するパイプラインステージよりも前段側に位置するパイプラインステージの動作を停止させる。動作を停止させるパイプラインステージを、初段のパイプラインステージから後段側に順に選択することになるので、ノイズへの寄与が大きいパイプラインステージから順に動作を停止させることとなる。従って、Ｓ／Ｎの大きな順、換言すれば消費電力が最も大きいパイプラインステージから順に動作を停止させることとなるので、消費電力の削減量が大きくなるという効果を奏する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のＡＤ変換器は、以上のように、外部からの制御信号に基づいて、アナログの入力信号に対する変換解像度を変更することが可能であるので、異なる信号レベル範囲の入力信号に対してＡＤ変換器内部でゲイン調整を行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態について、図１に基づき説明すると以下の通りである。
【００２４】
図１に、本実施形態に係るＡＤ変換器１０２の構成を示す。
【００２５】
ＡＤ変換器１０２は、アナログ信号である入力信号１０１をＡＤ変換してデジタル信号である出力信号１０４として出力する。ＡＤ変換器１０２は、外部からのゲイン制御信号１０３に従って、変換解像度を変更することができる。ここで変換解像度の変更とは、量子化の幅を変えることを意味する。例えば、入力信号１０１の信号レベル範囲としての入力電圧幅が０Ｖから１Ｖまでの場合、量子化幅が１０ｍＶであるとすると、入力信号１０１は１００レベルに量子化される。また、入力レンジが０Ｖから１０Ｖまでの場合、量子化幅が１００ｍＶであるとすると、入力信号１０１はやはり１００レベルに量子化される。これは、量子化幅が１００ｍＶのＡＤ変換器を用い、入力レンジが０Ｖから１０Ｖまでの場合には信号をそのまま量子化し、入力レンジが０Ｖから１Ｖまでの場合には信号を１０倍増幅してから量子化する処理と等価である。
【００２６】
このように変換解像度を変更することにより、ＬＳＢのアナログ換算レベルが変化する。従って、入力信号１０１の信号レベル範囲が何通りかある場合、各信号レベル範囲に応じて変換解像度を変更すれば、すなわち量子化幅を変更すれば、異なる信号レベル範囲の入力信号１０１に対して量子化のレベル数を同じとすることができる。
【００２７】
本実施形態では、ゲイン制御信号１０３を用いて入力信号１０１に対するＡＤ変換器１０２の変換解像度を変更することで、ＡＤ変換器内部でのゲイン調整が可能となり、ＡＤ変換器の前段で入力信号をその信号レベル範囲に応じたゲインで一旦増幅する必要がなくなる。これにより、前述の図８に示すような、可変ゲイン増幅器８０２とＡＤ変換器８０４とを直列に接続して行う構成の信号処理と等価の処理を実現することができる。
〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態について、図２に基づき説明すると以下の通りである。
【００２８】
図２（ａ）に、本実施形態に係るＡＤ変換器２５０の構成を示す。
【００２９】
ＡＤ変換器２５０は、入力位置選択スイッチ２０１、パイプラインステージ２０４・２０５・２０６・２０７、およびデジタル演算器２０９を備え、この結果、パイプライン型ＡＤ変換器を備えたＡＤ変換器となっている。
【００３０】
入力位置選択スイッチ２０１は、アナログ信号である入力信号２０３の入力端子２０１ｉｎと、入力端子２０１ｉｎに選択的に接続される出力端子２０１ｏａ・２０１ｏｂ・２０１ｏｃ・２０１ｏｄとを備えている。また、入力位置選択スイッチ２０１には、ゲイン制御信号２０２が入力されるようになっている。ゲイン制御信号２０２は、入力信号２０３の信号レベル範囲の大きさに応じた内容の信号であり、これにより、入力端子２０１ｉｎが出力端子２０１ｏａ・２０１ｏｂ・２０１ｏｃ・２０１ｏｄのいずれに接続されるかが決定される。
【００３１】
パイプラインステージ２０４・２０５・２０６・２０７は、この順で上流側から下流側へと並ぶように直列接続された、パイプライン型ＡＤ変換器の各ＡＤ変換ステージを構成している。なお、パイプラインステージはここでは４段としたが、一般に複数段でよい。各パイプラインステージには、アナログ入力端子Ａｉｎ、デジタル出力端子Ｄｏｕｔ、アナログ出力端子Ａｏｕｔが備えられている。初段のパイプラインステージ２０４のアナログ入力端子Ａｉｎは、入力位置選択スイッチ２０１の出力端子２０１ｏａに接続されている。隣接するパイプラインステージどうしでは、前段側のパイプラインステージのアナログ出力端子Ａｏｕｔと、後段側のパイプラインステージのアナログ入力端子Ａｉｎとが互いに接続されている。そして、パイプラインステージ２０５のアナログ入力端子Ａｉｎは、入力位置選択スイッチ２０１の出力端子２０１ｏｂに接続されている。パイプラインステージ２０６のアナログ入力端子Ａｉｎは、入力位置選択スイッチ２０１の出力端子２０１ｏｃに接続されている。パイプラインステージ２０７のアナログ入力端子Ａｉｎは、入力位置選択スイッチ２０１の出力端子２０１ｏｄに接続されている。
【００３２】
各パイプラインステージのデジタル出力端子Ｄｏｕｔは、各パイプラインステージによるアナログ入力端子Ａｉｎに入力される信号の量子化結果を、デジタル演算器２０９に入力する。各パイプラインステージのアナログ出力端子Ａｏｕｔは、アナログ入力端子Ａｉｎに入力される信号と、デジタル出力端子Ｄｏｕｔから出力されるデジタル信号のＤＡ変換結果との差分（量子化誤差）を増幅したアナログ信号を、次段のパイプラインステージのアナログ入力端子Ａｉｎに入力する。デジタル演算器２０９は、各パイプラインステージのデジタル出力端子Ｄｏｕｔから出力される量子化値を基に、ＡＤ変換器２５０に入力された入力信号２０３のＡＤ変換結果を、デジタル信号２１０として出力する。
【００３３】
上記の構成のＡＤ変換器２５０において、入力信号２０３は、その信号レベル範囲に応じて必要とされるゲインを示すゲイン制御信号２０２によって入力位置選択スイッチ２０１の入出力切り替えが行われることにより、パイプラインステージ２０４・２０５・２０６・２０７のいずれかに入力される。入力信号２０３が最初にパイプラインステージ２０４に入力されるときは、入力信号２０３はパイプラインステージ２０４で処理された後、パイプラインステージ２０５・２０６・２０７で順次処理される。入力信号２０３が最初にパイプラインステージ２０５に入力されるときは、入力信号２０３はパイプラインステージ２０５で処理された後、パイプラインステージ２０６・２０７で順次処理される。入力信号２０３が最初にパイプラインステージ２０６に入力されるときは、入力信号２０３はパイプラインステージ２０６で処理された後、パイプラインステージ２０７で処理される。入力信号２０３が最初にパイプラインステージ２０７に入力されるときは、入力信号２０３はパイプラインステージ２０７のみで処理される。
【００３４】
ここで、各パイプラインステージはそれぞれ、アナログ入力端子Ａｉｎに入力された信号に対する量子化値をデジタル出力端子Ｄｏｕｔから出力し、量子化誤差を増幅したアナログ信号をアナログ出力端子Ａｏｕｔから出力する。例えば、各パイプラインステージがアナログ入力Ａｉｎ（０≦Ａｉｎ≦１６）を２値化する場合、Ａｏｕｔ＝２・（Ａｉｎ−（８×Ｄｏｕｔ））なる関係が成り立つようにＤｏｕｔ、Ａｏｕｔが計算される。ここで、Ｄｏｕｔは０または１であり、０≦Ａｏｕｔ≦１６である。
【００３５】
パイプラインステージ２０４のデジタル出力値をＮ１、パイプラインステージ２０５のデジタル出力値をＮ２、パイプラインステージ２０６のデジタル出力値をＮ３、パイプラインステージ２０７のデジタル出力値をＮ４とすると、デジタル演算器２０９は８×Ｎ１＋４×Ｎ２＋２×Ｎ３＋Ｎ４をＡＤ変換結果として出力する。従って、０から１６までの範囲のアナログの入力信号２０３が量子化幅１で１６レベルに量子化される。
【００３６】
次に、入力位置選択スイッチ２０１により入力信号２０３が最初にパイプラインステージ２０４に入力されたとき最終的に得られる量子化幅およびレベル数を図２（ｂ）に、入力位置選択スイッチ２０１により入力信号２０３が最初にパイプラインステージ２０５に入力されたとき最終的に得られる量子化幅およびレベル数を図２（ｃ）に、入力位置選択スイッチ２０１により入力信号２０３が最初にパイプラインステージ２０６に入力されたとき最終的に得られる量子化幅およびレベル数を図２（ｄ）に、それぞれ示す。
【００３７】
アナログ入力信号の範囲が、０〜１６の範囲のうち、図２（ｂ）に矢印で示したように０〜４の範囲にある場合、この信号をパイプラインステージ２０４に入力することで、信号は４レベルに量子化される。また、アナログ入力信号の範囲が、０〜１６の範囲のうち、図２（ｃ）に矢印で示したように０〜８の範囲にある場合、この信号をパイプラインステージ２０５に入力することで、信号は４レベルに量子化される。また、アナログ入力信号の範囲が、０〜１６の範囲のうち、図２（ｄ）に矢印で示したように０〜１６の範囲にある場合、この信号をパイプラインステージ２０６に入力することで、信号は４レベルに量子化される。
【００３８】
従って、入力信号２０３の信号レベル範囲が図２（ｂ）に示したように０〜４の範囲にある場合、この入力信号２０３をパイプラインステージ２０４に入力することは、この入力信号２０３を４倍に増幅してパイプラインステージ２０６に入力することと等価である。また、入力信号２０３の信号レベル範囲が図２（ｃ）に示したように０〜８の範囲にある場合、この入力信号２０３をパイプラインステージ２０５に入力することは、この入力信号２０３を２倍に増幅してパイプラインステージ２０６に入力することと等価である。
【００３９】
このように、本実施形態では、異なる信号レベル範囲の入力信号２０３に対して、入力信号２０３が最初に入力されるパイプラインステージを可変とすることにより、量子化幅を異ならせて、すなわち変換解像度を変更して、量子化のレベル数を同じにすることができる。ＡＤ変換器の変換解像度を変更することで、ＡＤ変換器内部でのゲイン調整が可能となり、ＡＤ変換器の前段で入力信号をその信号レベル範囲に応じたゲインで一旦増幅する必要がなくなる。
【００４０】
本実施形態で述べた、直列接続されたパイプラインステージからなる可変信号処理回路の必要な部分を利用して、必要なゲインを有するＡＤ変換器を実現することができる。
〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態について、図３に基づき説明すると以下の通りである。
【００４１】
図３に、本実施形態に係るＡＤ変換器３５０の構成を示す。
【００４２】
ＡＤ変換器３５０は、入力位置選択スイッチ３０１、動作状態制御回路３０２、パイプラインステージ３０５・３０６・３０７・３０８、およびデジタル演算器３０９を備えている。
【００４３】
入力位置選択スイッチ３０１は、アナログ信号である入力信号３０３の入力端子３０１ｉｎと、入力端子３０１ｉｎに選択的に接続される出力端子３０１ｏａ・３０１ｏｂ・３０１ｏｃ・３０１ｏｄとを備えている。また、入力位置選択スイッチ３０１には、ゲイン制御信号３０４が入力されるようになっている。ゲイン制御信号３０４は、入力信号３０３の信号レベル範囲の大きさに応じた内容の信号であり、これにより、入力端子３０１ｉｎが出力端子３０１ｏａ・３０１ｏｂ・３０１ｏｃ・３０１ｏｄのいずれに接続されるかが決定される。
【００４４】
パイプラインステージ３０５・３０６・３０７・３０８は、この順で上流側から下流側へと並ぶように直列接続された、パイプライン型ＡＤ変換器の各ＡＤ変換ステージを構成している。なお、パイプラインステージはここでは４段としたが、一般に複数段でよい。各パイプラインステージには、アナログ入力端子Ａｉｎ、デジタル出力端子Ｄｏｕｔ、アナログ出力端子Ａｏｕｔ、電源制御端子ＰＤが備えられている。初段のパイプラインステージ３０５のアナログ入力端子Ａｉｎは、入力位置選択スイッチ３０１の出力端子３０１ｏａに接続されている。隣接するパイプラインステージどうしでは、前段側のパイプラインステージのアナログ出力端子Ａｏｕｔと、後段側のパイプラインステージのアナログ入力端子Ａｉｎとが互いに接続されている。そして、パイプラインステージ３０６のアナログ入力端子Ａｉｎは、入力位置選択スイッチ３０１の出力端子３０１ｏｂに接続されている。パイプラインステージ３０７のアナログ入力端子Ａｉｎは、入力位置選択スイッチ３０１の出力端子３０１ｏｃに接続されている。パイプラインステージ３０８のアナログ入力端子Ａｉｎは、入力位置選択スイッチ３０１の出力端子３０１ｏｄに接続されている。
【００４５】
各パイプラインステージのデジタル出力端子Ｄｏｕｔは、各パイプラインステージによるアナログ入力端子Ａｉｎに入力される信号の量子化結果を、デジタル演算器３０９に入力する。各パイプラインステージのアナログ出力端子Ａｏｕｔは、アナログ入力端子Ａｉｎに入力される信号と、デジタル出力端子Ｄｏｕｔから出力されるデジタル信号のＤＡ変換結果との差分（量子化誤差）を増幅したアナログ信号を、次段のパイプラインステージのアナログ入力端子Ａｉｎに入力する。デジタル演算器３０９は、各パイプラインステージのデジタル出力端子Ｄｏｕｔから出力される量子化値を基に、ＡＤ変換器３５０に入力された入力信号３０３のＡＤ変換結果を、デジタル信号３１０として出力する。
【００４６】
電源制御端子ＰＤは、動作状態制御回路３０２から出力されるステージ制御信号ＰＤ（電源制御端子と同じ符号で代用する）が入力される端子である。各パイプラインステージは、ステージ制御信号ＰＤの内容に従い、動作と動作の停止とが切り替えられる。パイプラインステージ３０５の電源制御端子ＰＤには制御信号ＰＤ１が入力され、パイプラインステージ３０６の電源制御端子ＰＤには制御信号ＰＤ２が入力され、パイプラインステージ３０７の電源制御端子ＰＤには制御信号ＰＤ３が入力される。ただし、最終段のパイプラインステージ３０８は常に動作させるため、ステージ制御信号ＰＤは入力されない。
【００４７】
動作状態制御回路３０２は、入力位置選択スイッチ３０１の制御信号と同じ信号であるゲイン制御信号３０４が入力されて、入力信号３０３のＡＤ変換に使用するパイプラインステージに動作を指示するステージ制御信号ＰＤを入力し、ＡＤ変換に使用しないパイプラインステージに動作の停止を指示するステージ制御信号ＰＤを入力する。これにより、動作状態制御回路３０２は各パイプラインステージの動作状態を制御する。
【００４８】
パイプラインステージが演算増幅器を使用している場合、動作状態制御回路３０２は、演算増幅器のバイアス電流を制御するステージ制御信号ＰＤを出力することにより、パイプラインステージの動作と動作の停止とを切り替えることが可能である。
【００４９】
上記の構成のＡＤ変換器３５０において、入力信号３０３は、その信号レベル範囲に応じて必要とされるゲインを示すゲイン制御信号３０４によって入力位置選択スイッチ２０１の入出力切り替えが行われることにより、パイプラインステージ３０５・３０６・３０７・３０８のいずれかに入力される。
【００５０】
入力信号３０３が最初にパイプラインステージ３０５に入力されるときは、入力信号３０３はパイプラインステージ３０５で処理された後、パイプラインステージ３０６・３０７・３０８で順次処理される。このとき、ゲイン制御信号３０４を受けて動作状態制御回路３０２が出力するステージ制御信号ＰＤ１・ＰＤ２・ＰＤ３は、全て動作を指示する信号となる。従って、パイプラインステージ３０５〜３０８は全て動作する。
【００５１】
入力信号３０３が最初にパイプラインステージ３０６に入力されるときは、入力信号３０３はパイプラインステージ３０６で処理された後、パイプラインステージ３０７・３０８で順次処理される。このとき、ゲイン制御信号３０４を受けて動作状態制御回路３０２が出力するステージ制御信号ＰＤ１・ＰＤ２・ＰＤ３うち、ステージ制御信号ＰＤ１は動作の停止を指示する信号となり、ステージ制御信号ＰＤ２・ＰＤ３は動作を指示する信号となる。従って、パイプラインステージ３０５は動作を停止し、パイプラインステージ３０６〜３０８は動作する。パイプラインステージ３０５の動作が停止した分、消費電力が削減される。
【００５２】
入力信号３０３が最初にパイプラインステージ３０７に入力されるときは、入力信号３０３はパイプラインステージ３０７で処理された後、パイプラインステージ３０８で処理される。このとき、ゲイン制御信号３０４を受けて動作状態制御回路３０２が出力するステージ制御信号ＰＤ１・ＰＤ２・ＰＤ３うち、ステージ制御信号ＰＤ１・ＰＤ２は動作の停止を指示する信号となり、ステージ制御信号ＰＤ３は動作を指示する信号となる。従って、パイプラインステージ３０５・３０６は動作を停止し、パイプラインステージ３０７・３０８は動作する。パイプラインステージ３０５・３０６の動作が停止した分、消費電力が削減される。
【００５３】
入力信号３０３が最初にパイプラインステージ３０８に入力されるときは、入力信号３０３は、パイプラインステージ３０８のみで処理される。このとき、ゲイン制御信号３０４を受けて動作状態制御回路３０２が出力するステージ制御信号ＰＤ１・ＰＤ２・ＰＤ３は、全て動作の停止を指示する信号となる。従って、パイプラインステージ３０５・３０６・３０７は動作を停止し、パイプラインステージ３０８は動作する。パイプラインステージ３０５・３０６・３０７の動作が停止した分、消費電力が削減される。
【００５４】
このように、本実施形態では、入力信号３０３が入力されるパイプラインステージよりも前段側、すなわち、ＡＤ変換に使用するパイプラインステージよりも前段側に位置するパイプラインステージの動作を停止させることにより、消費電力を削減することができる。動作を停止させるパイプラインステージを、初段のパイプラインステージ３０５から後段側に順に選択することになるので、ノイズへの寄与が大きいパイプラインステージから順に動作を停止させることとなる。従って、Ｓ／Ｎの大きな順、換言すれば消費電力が最も大きいパイプラインステージから順に動作を停止させることとなるので、消費電力の削減量は大きくなる。
【００５５】
なお、パイプラインステージの動作の停止を行う代わりに、パイプラインステージを消費電力が低下するようなモードに制御するようにしても、消費電力を削減することができる。
【００５６】
本実施形態では、直列接続されたパイプラインステージからなる回路は、信号処理回路である各パイプラインステージを必要に応じて選択するという部分的な利用が可能であるので、可変信号処理回路とみなすことができる。そして、このような可変信号処理回路の必要な部分を利用して、必要なゲインを有するＡＤ変換器を実現することができる。特に、入力信号のレベルに応じて、可変信号処理回路のゲインを変えて、出力信号がほぼ一定のレベルになるような制御をする場合など、入力信号が小さい時には大きなゲインが必要になることがあるため、初段に近い信号処理回路ほど入力換算ノイズの小さいものを使用するのが好ましい。本実施の形態では、入力信号のレベルが相対的に大きい場合に、入力換算ノイズの小さい初段の信号処理回路（パイプラインステージ）を停止または消費電力が小さくなるモードにして、消費電力の節約を図ることができる。
〔第４の実施形態〕
本発明の第４の実施形態について、図４に基づき説明すると以下の通りである。
【００５７】
図４に、本実施形態に係るＡＤ変換器４０２の構成を示す。
【００５８】
ＡＤ変換器４０２は、アナログ信号である入力信号４０１をＡＤ変換してデジタル信号である出力信号４０３として出力する。ＡＤ変換器４０２には、外部に設けられた基準値生成回路４０４からの基準値制御信号４０６が入力される。基準値生成回路４０４は、この制御信号４０６を、入力されるゲイン制御信号４０５を基に生成する。ゲイン制御信号４０５は、ＡＤ変換器４０２の入力信号４０１の信号レベル範囲に対応したゲインの内容を有する信号であり、基準値制御信号４０６は、当該信号レベル範囲に対応した基準値の設定を指示する内容を有する信号となる。ＡＤ変換器４０２は、入力される基準値制御信号４０６の指示に従って、量子化を行うための基準値を変更する。ＡＤ変換器４０２はこれによって変換解像度を変更する、すなわち量子化幅を変更することができる。量子化幅は、基準値に比例して設定される。
【００５９】
例えば、ある入力信号４０１の信号レベル範囲が０〜１６であり、量子化幅が１であるときの基準値は８であるが、入力信号４０１の信号レベル範囲が０〜４となったときには基準値を２とする。このとき量子化幅は１／４となり、量子化のレベル数は両入力信号４０１で同じとなる。
【００６０】
このように変換解像度を変更することにより、ＬＳＢのアナログ換算レベルが変化する。従って、入力信号４０１の信号レベル範囲が何通りかある場合、各信号レベル範囲に応じて変換解像度を変更すれば、すなわち量子化幅を変更すれば、異なる信号レベル範囲の入力信号４０１に対して量子化のレベル数を同じとすることができる。
【００６１】
本実施形態では、基準値制御信号４０６を用いて入力信号４０１に対するＡＤ変換器４０２の変換解像度を変更することで、ＡＤ変換器内部でのゲイン調整が可能となり、ＡＤ変換器の前段で入力信号をその信号レベル範囲に応じたゲインで一旦増幅する必要がなくなる。これにより、前述の図８に示すような、可変ゲイン増幅器８０２とＡＤ変換器８０４とを直列に接続して行う構成の信号処理と等価の処理を実現することができる。本実施形態では基準値をＡ倍すると、量子化幅がＡ倍になり、これは、量子化幅が固定されたＡＤ変換器に対して、アナログ入力信号４０１を１／Ａ倍してから入力することと等価である。
【００６２】
なお、本実施形態では、基準値としてパイプライン型ＡＤ変換器のものを例に挙げたが、これに限らず、逐次比較型のＡＤ変換器のようにアナログ入力電圧と比較される重み付け量としての基準値などであってもよい。
〔第５の実施形態〕
本発明の第５の実施形態について、図５に基づき説明すると以下の通りである。
【００６３】
図５に、本実施形態に係るＡＤ変換器５５０の構成を示す。
【００６４】
ＡＤ変換器５５０は、パイプラインステージ５０１・５０２・５０３・５０４、基準値生成回路５０５、およびデジタル演算器５０６を備え、この結果、パイプライン型ＡＤ変換器を備えたＡＤ変換器となっている。
【００６５】
パイプラインステージ５０１・５０２・５０３・５０４は、この順で上流側から下流側へと並ぶように直列接続された、パイプライン型ＡＤ変換器の各ＡＤ変換ステージを構成している。なお、パイプラインステージはここでは４段としたが、一般に複数段でよい。各パイプラインステージには、アナログ入力端子Ａｉｎ、デジタル出力端子Ｄｏｕｔ、アナログ出力端子Ａｏｕｔ、基準値設定端子Ｖｒｅｆが備えられている。初段のパイプラインステージ５０１のアナログ入力端子Ａｉｎには、ＡＤ変換器５０１の入力信号５０６が入力される。隣接するパイプラインステージどうしでは、前段側のパイプラインステージのアナログ出力端子Ａｏｕｔと、後段側のパイプラインステージのアナログ入力端子Ａｉｎとが互いに接続されている。
【００６６】
各パイプラインステージのデジタル出力端子Ｄｏｕｔは、各パイプラインステージによるアナログ入力端子Ａｉｎに入力される信号の量子化結果を、デジタル演算器５０６に入力する。各パイプラインステージのアナログ出力端子Ａｏｕｔは、アナログ入力端子Ａｉｎに入力される信号と、デジタル出力端子Ｄｏｕｔから出力されるデジタル信号のＤＡ変換結果との差分（量子化誤差）を増幅したアナログ信号を、次段のパイプラインステージのアナログ入力端子Ａｉｎに入力する。デジタル演算器５０６は、各パイプラインステージのデジタル出力端子Ｄｏｕｔから出力される量子化値を基に、ＡＤ変換器５５０に入力された入力信号５０６のＡＤ変換結果を、デジタル信号５０８として出力する。
【００６７】
各パイプラインステージの基準値設定端子Ｖｒｅｆには、基準値生成回路５０５からの基準値信号Ｖｒｅｆ（基準値設定端子と同じ符号で代用する）が入力される。各パイプラインステージは、基準値信号Ｖｒｅｆの内容に従い、ＡＤ変換を行うための基準値を設定する。パイプラインステージ５０１の基準値設定端子Ｖｒｅｆには基準値信号Ｖｒｅｆ１が入力され、パイプラインステージ５０２の基準値設定端子Ｖｒｅｆには基準値信号Ｖｒｅｆ２が入力され、パイプラインステージ５０３の基準値設定端子Ｖｒｅｆには基準値信号Ｖｒｅｆ３が入力され、パイプラインステージ５０４の基準値設定端子Ｖｒｅｆには基準値信号Ｖｒｅｆ４が入力される。ここでは、基準値は電圧である。
【００６８】
基準値生成回路５０５は、入力信号５０６の信号レベル範囲に対応したゲインの内容を有するゲイン制御信号５０７が入力されて、基準値信号Ｖｒｅｆ１〜Ｖｒｅｆ４を生成して出力し、各パイプラインステージに設定する基準値の大きさを指示する。
【００６９】
上記の構成のＡＤ変換器５５０において、入力信号５０６はパイプラインステージ５０１に入力され、パイプラインステージ５０１で処理された後、パイプラインステージ５０２・５０３・５０４で順次処理される。このとき、各パイプラインステージには、基準値生成回路５０５がゲイン制御信号５０７に従って生成した基準値信号Ｖｒｅｆ１〜Ｖｒｅｆ４が入力され、入力信号５０６の信号レベル範囲に対応した基準値が設定される。
【００７０】
ある入力信号５０６の信号レベル範囲が０〜１６であって量子化幅が１であるとすると、信号レベル範囲が０〜４の入力信号５０６に対しては、各パイプラインステージで基準値を１／４倍にする。このとき量子化幅は１／４となる。これにより、各パイプラインステージにおいてアナログ出力端子Ａｏｕｔから出力する前の信号増幅度を一定としたまま、異なる信号レベル範囲の入力信号５０６に対して量子化のレベル数を１６に保つことができる。信号レベル範囲が０〜１６よりも大きくなるときは逆に基準値を比例させて大きくすることにより、量子化幅を大きくすればよい。量子化幅を変化させることにより、入力信号５０６の振幅を増幅あるいは減衰させたのと同じ効果を得ることができる。
【００７１】
このように、本実施形態では、異なる信号レベル範囲の入力信号５０６に対して、ＡＤ変換の基準値を変更することにより、量子化幅を異ならせて、すなわち変換解像度を変更して、量子化のレベル数を同じにすることができる。ＡＤ変換器の変換解像度を変更することで、ＡＤ変換器内部でのゲイン調整が可能となり、ＡＤ変換器の前段で入力信号をその信号レベル範囲に応じたゲインで一旦増幅する必要がなくなる。
〔第６の実施形態〕
本発明の第６の実施形態について、図６に基づき説明すると以下の通りである。
【００７２】
図６に、本実施形態に係るＡＤ変換器６５０の構成を示す。
【００７３】
ＡＤ変換器６５０は、パイプラインステージ６０１・６０２・６０３・６０４、基準値生成回路６０５、デジタル演算器６０６、および入力位置選択スイッチ６０９を備え、この結果、パイプライン型ＡＤ変換器を備えたＡＤ変換器となっている。
【００７４】
入力位置選択スイッチ６０９は、アナログ信号である入力信号６１０の入力端子６０９ｉｎと、入力端子６０９ｉｎに選択的に接続される出力端子６０９ｏａ・６０９ｏｂ・６０９ｏｃ・６０９ｏｄとを備えている。また、入力位置選択スイッチ６０９には、ゲイン制御信号６０７が入力されるようになっている。ゲイン制御信号６０７は、入力信号６１０の信号レベル範囲の大きさに応じた内容の信号であり、これにより、入力端子６０９ｉｎが出力端子６０９ｏａ・６０９ｏｂ・６０９ｏｃ・６０９ｏｄのいずれに接続されるかが決定される。
【００７５】
パイプラインステージ６０１・６０２・６０３・６０４は、この順で上流側から下流側へと並ぶように直列接続された、パイプライン型ＡＤ変換器の各ＡＤ変換ステージを構成している。なお、パイプラインステージはここでは４段としたが、一般に複数段でよい。各パイプラインステージには、アナログ入力端子Ａｉｎ、デジタル出力端子Ｄｏｕｔ、アナログ出力端子Ａｏｕｔ、基準値設定端子Ｖｒｅｆが備えられている。初段のパイプラインステージ６０１のアナログ入力端子Ａｉｎは、入力位置選択スイッチ６０９の出力端子６０９ｏａに接続されている。隣接するパイプラインステージどうしでは、前段側のパイプラインステージのアナログ出力端子Ａｏｕｔと、後段側のパイプラインステージのアナログ入力端子Ａｉｎとが互いに接続されている。そして、パイプラインステージ６０２のアナログ入力端子Ａｉｎは、入力位置選択スイッチ６０９の出力端子６０９ｏｂに接続されている。パイプラインステージ６０３のアナログ入力端子Ａｉｎは、入力位置選択スイッチ６０９の出力端子６０９ｏｃに接続されている。パイプラインステージ６０４のアナログ入力端子Ａｉｎは、入力位置選択スイッチ６０９の出力端子６０９ｏｄに接続されている。
【００７６】
各パイプラインステージのデジタル出力端子Ｄｏｕｔは、各パイプラインステージによるアナログ入力端子Ａｉｎに入力される信号の量子化結果を、デジタル演算器６０６に入力する。各パイプラインステージのアナログ出力端子Ａｏｕｔは、アナログ入力端子Ａｉｎに入力される信号と、デジタル出力端子Ｄｏｕｔから出力されるデジタル信号のＤＡ変換結果との差分（量子化誤差）を増幅したアナログ信号を、次段のパイプラインステージのアナログ入力端子Ａｉｎに入力する。デジタル演算器６０６は、各パイプラインステージのデジタル出力端子Ｄｏｕｔから出力される量子化値を基に、ＡＤ変換器６５０に入力された入力信号６１０のＡＤ変換結果を、デジタル信号６０８として出力する。
【００７７】
各パイプラインステージの基準値設定端子Ｖｒｅｆには、基準値生成回路６０５からの基準値信号Ｖｒｅｆ（基準値設定端子と同じ符号で代用する）が入力される。各パイプラインステージは、基準値信号Ｖｒｅｆの内容に従い、ＡＤ変換を行うための基準値を設定する。パイプラインステージ６０１の基準値設定端子Ｖｒｅｆには基準値信号Ｖｒｅｆ１が入力され、パイプラインステージ６０２の基準値設定端子Ｖｒｅｆには基準値信号Ｖｒｅｆ２が入力され、パイプラインステージ６０３の基準値設定端子Ｖｒｅｆには基準値信号Ｖｒｅｆ３が入力され、パイプラインステージ６０４の基準値設定端子Ｖｒｅｆには基準値信号Ｖｒｅｆ４が入力される。ここでは、基準値は電圧である。
【００７８】
基準値生成回路６０５は、入力位置選択スイッチ６０９の制御信号と同じ信号であるゲイン制御信号６０７が入力されて、基準値信号Ｖｒｅｆ１〜Ｖｒｅｆ４を生成して出力し、各パイプラインステージに設定する基準値の大きさを指示する。
【００７９】
上記の構成のＡＤ変換器６５０において、入力信号６１０は、その信号レベル範囲に応じて必要とされるゲインを示すゲイン制御信号６０７によって入力位置選択スイッチ６０９の入出力切り替えが行われることにより、パイプラインステージ６０１・６０２・６０３・６０４のいずれかに入力される。いずれの場合にも、ゲイン制御信号６０７を受けて基準値生成回路６０５が出力する基準値信号Ｖｒｅｆ１〜Ｖｒｅｆ４は、パイプラインステージ６０１〜６０４に入力され、各パイプラインステージには、入力信号６１０の信号レベル範囲に対応した基準値が設定される。
【００８０】
入力信号６１０が最初にパイプラインステージ６０１に入力されるときは、入力信号６１０はパイプラインステージ６０１で処理された後、パイプラインステージ６０２・６０３・６０４で順次処理される。入力信号６１０が最初にパイプラインステージ６０２に入力されるときは、入力信号６１０はパイプラインステージ６０２で処理された後、パイプラインステージ６０３・６０４で順次処理される。入力信号６１０が最初にパイプラインステージ６０３に入力されるときは、入力信号６１０はパイプラインステージ６０３で処理された後、パイプラインステージ６０４で処理される。入力信号６１０が最初にパイプラインステージ６０４に入力されるときは、入力信号６１０は、パイプラインステージ６０４のみで処理される。
【００８１】
このように、本実施形態では、異なる信号レベル範囲の入力信号６１０に対して、入力信号６１０が最初に入力されるパイプラインステージを可変とすることにより、量子化幅を異ならせて、すなわち変換解像度を変更して、量子化のレベル数を同じにすることができる。ＡＤ変換器の変換解像度を変更することで、ＡＤ変換器内部でのゲイン調整が可能となり、ＡＤ変換器の前段で入力信号をその信号レベル範囲に応じたゲインで一旦増幅する必要がなくなる。
【００８２】
また同時に、本実施形態では、異なる信号レベル範囲の入力信号６１０に対して、ＡＤ変換の基準値を変更することにより、量子化幅を異ならせて、すなわち変換解像度を変更して、量子化のレベル数を同じにすることができる。ＡＤ変換器の変換解像度を変更することで、ＡＤ変換器内部でのゲイン調整が可能となり、ＡＤ変換器の前段で入力信号をその信号レベル範囲に応じたゲインで一旦増幅する必要がなくなる。
【００８３】
本実施形態で述べた、直列接続されたパイプラインステージからなる可変信号処理回路の必要な部分を利用して、必要なゲインを有するＡＤ変換器を実現することができる。
〔第７の実施形態〕
本発明の第７の実施形態について、図７に基づき説明すると以下の通りである。
【００８４】
図７に、本実施形態に係るＡＤ変換器７５０の構成を示す。
【００８５】
ＡＤ変換器７５０は、パイプラインステージ７０１・７０２・７０３・７０４、基準値生成回路７０５、デジタル演算器７０６、入力位置選択スイッチ７０９、および動作状態制御回路７１１を備え、この結果、パイプライン型ＡＤ変換器を備えたＡＤ変換器となっている。
【００８６】
入力位置選択スイッチ７０９は、アナログ信号である入力信号７１０の入力端子７０９ｉｎと、入力端子７０９ｉｎに選択的に接続される出力端子７０９ｏａ・７０９ｏｂ・７０９ｏｃ・７０９ｏｄとを備えている。また、入力位置選択スイッチ７０９には、ゲイン制御信号７０７が入力されるようになっている。ゲイン制御信号７０７は、入力信号７１０の信号レベル範囲の大きさに応じたゲインの内容を有する信号であり、これにより、入力端子７０９ｉｎが出力端子７０９ｏａ・７０９ｏｂ・７０９ｏｃ・７０９ｏｄのいずれに接続されるかが決定される。
【００８７】
パイプラインステージ７０１・７０２・７０３・７０４は、この順で上流側から下流側へと並ぶように直列接続された、パイプライン型ＡＤ変換器の各ＡＤ変換ステージを構成している。なお、パイプラインステージはここでは４段としたが、一般に複数段でよい。各パイプラインステージには、アナログ入力端子Ａｉｎ、デジタル出力端子Ｄｏｕｔ、アナログ出力端子Ａｏｕｔ、基準値設定端子Ｖｒｅｆ、電源制御端子ＰＤが備えられている。初段のパイプラインステージ７０１のアナログ入力端子Ａｉｎは、入力位置選択スイッチ７０９の出力端子７０９ｏａに接続されている。隣接するパイプラインステージどうしでは、前段側のパイプラインステージのアナログ出力端子Ａｏｕｔと、後段側のパイプラインステージのアナログ入力端子Ａｉｎとが互いに接続されている。そして、パイプラインステージ７０２のアナログ入力端子Ａｉｎは、入力位置選択スイッチ７０９の出力端子７０９ｏｂに接続されている。パイプラインステージ７０３のアナログ入力端子Ａｉｎは、入力位置選択スイッチ７０９の出力端子７０９ｏｃに接続されている。パイプラインステージ７０４のアナログ入力端子Ａｉｎは、入力位置選択スイッチ７０９の出力端子７０９ｏｄに接続されている。
【００８８】
各パイプラインステージのデジタル出力端子Ｄｏｕｔは、各パイプラインステージによるアナログ入力端子Ａｉｎに入力される信号の量子化結果を、デジタル演算器７０６に入力する。各パイプラインステージのアナログ出力端子Ａｏｕｔは、アナログ入力端子Ａｉｎに入力される信号と、デジタル出力端子Ｄｏｕｔから出力されるデジタル信号のＤＡ変換結果との差分（量子化誤差）を増幅したアナログ信号を、次段のパイプラインステージのアナログ入力端子Ａｉｎに入力する。デジタル演算器７０６は、各パイプラインステージのデジタル出力端子Ｄｏｕｔから出力される量子化値を基に、ＡＤ変換器７５０に入力された入力信号７１０のＡＤ変換結果を、デジタル信号７０８として出力する。
【００８９】
各パイプラインステージの基準値設定端子Ｖｒｅｆには、基準値生成回路７０５からの基準値信号Ｖｒｅｆ（基準値設定端子と同じ符号で代用する）が入力される。各パイプラインステージは、基準値信号Ｖｒｅｆの内容に従い、ＡＤ変換を行うための基準値を設定する。パイプラインステージ７０１の基準値設定端子Ｖｒｅｆには基準値信号Ｖｒｅｆ１が入力され、パイプラインステージ７０２の基準値設定端子Ｖｒｅｆには基準値信号Ｖｒｅｆ２が入力され、パイプラインステージ７０３の基準値設定端子Ｖｒｅｆには基準値信号Ｖｒｅｆ３が入力され、パイプラインステージ７０４の基準値設定端子Ｖｒｅｆには基準値信号Ｖｒｅｆ４が入力される。ここでは、基準値は電圧である。
【００９０】
基準値生成回路７０５は、入力位置選択スイッチ７０９の制御信号と同じ信号であるゲイン制御信号７０７が入力されて、基準値信号Ｖｒｅｆ１〜Ｖｒｅｆ４を生成して出力し、各パイプラインステージに設定する基準値の大きさを指示する。
【００９１】
各パイプラインステージの電源制御端子ＰＤは、動作状態制御回路７１１から出力されるステージ制御信号ＰＤ（電源制御端子と同じ符号で代用する）が入力される端子である。各パイプラインステージは、ステージ制御信号ＰＤの内容に従い、動作と動作の停止とが切り替えられる。パイプラインステージ７０１の電源制御端子ＰＤには制御信号ＰＤ１が入力され、パイプラインステージ７０２の電源制御端子ＰＤには制御信号ＰＤ２が入力され、パイプラインステージ７０３の電源制御端子ＰＤには制御信号ＰＤ３が入力される。ただし、最終段のパイプラインステージ７０４は常に動作させるため、ステージ制御信号ＰＤは入力されない。
【００９２】
動作状態制御回路７１１は、入力位置選択スイッチ７０９および基準値生成回路７０５の制御信号と同じ信号であるゲイン制御信号７０７が入力されて、入力信号７１０のＡＤ変換に使用するパイプラインステージに動作を指示するステージ制御信号ＰＤを入力し、ＡＤ変換に使用しないパイプラインステージに動作の停止を指示するステージ制御信号ＰＤを入力する。これにより、動作状態制御回路７１１は各パイプラインステージの動作状態を制御する。
【００９３】
パイプラインステージが演算増幅器を使用している場合、動作状態制御回路７１１は、演算増幅器のバイアス電流を制御するゲイン制御信号７０７を出力することにより、パイプラインステージの動作と動作の停止とを切り替えることが可能である。
【００９４】
上記の構成のＡＤ変換器７５０において、入力信号７１０は、その信号レベル範囲に応じて必要とされるゲインを示すゲイン制御信号７０７によって入力位置選択スイッチ７０９の入出力切り替えが行われることにより、パイプラインステージ７０１・７０２・７０３・７０４のいずれかに入力される。
【００９５】
入力信号７１０が最初にパイプラインステージ７０１に入力されるときは、入力信号７１０はパイプラインステージ７０１で処理された後、パイプラインステージ７０２・７０３・７０４で順次処理される。このとき、ゲイン制御信号７０７を受けて動作状態制御回路７１１が出力するステージ制御信号ＰＤ１・ＰＤ２・ＰＤ３は、全て動作を指示する信号となる。従って、パイプラインステージ７０１〜７０４は全て動作する。またこのとき、各パイプラインステージには、基準値生成回路７１１がゲイン制御信号７０７に従って生成した基準値信号Ｖｒｅｆ１〜Ｖｒｅｆ４が入力され、入力信号７１０の信号レベル範囲に対応した基準値が設定される。
【００９６】
入力信号７１０が最初にパイプラインステージ７０２に入力されるときは、入力信号７１０はパイプラインステージ７０２で処理された後、パイプラインステージ７０３・７０４で順次処理される。このとき、ゲイン制御信号７０７を受けて動作状態制御回路７１１が出力するステージ制御信号ＰＤ１・ＰＤ２・ＰＤ３うち、ステージ制御信号ＰＤ１は動作の停止を指示する信号となり、ステージ制御信号ＰＤ２・ＰＤ３は動作を指示する信号となる。従って、パイプラインステージ７０１は動作を停止し、パイプラインステージ７０２〜７０４は動作する。パイプラインステージ７０１の動作が停止した分、消費電力が削減される。またこのとき、各パイプラインステージには、基準値生成回路７１１がゲイン制御信号７０７に従って生成した基準値信号Ｖｒｅｆ１〜Ｖｒｅｆ４が基準値生成回路７１１から出力されてくるが、動作しているパイプラインステージ７０２〜７０４にのみ、入力信号７１０の信号レベル範囲に対応した基準値が設定される。
【００９７】
入力信号７１０が最初にパイプラインステージ７０３に入力されるときは、入力信号７１０はパイプラインステージ７０３で処理された後、パイプラインステージ７０４で処理される。このとき、ゲイン制御信号７０７を受けて動作状態制御回路７１１が出力するステージ制御信号ＰＤ１・ＰＤ２・ＰＤ３うち、ステージ制御信号ＰＤ１・ＰＤ２は動作の停止を指示する信号となり、ステージ制御信号ＰＤ３は動作を指示する信号となる。従って、パイプラインステージ７０１・７０２は動作を停止し、パイプラインステージ７０３・７０４は動作する。パイプラインステージ７０１・７０２の動作が停止した分、消費電力が削減される。またこのとき、各パイプラインステージには、基準値生成回路７１１がゲイン制御信号７０７に従って生成した基準値信号Ｖｒｅｆ１〜Ｖｒｅｆ４が基準値生成回路７１１から出力されてくるが、動作しているパイプラインステージ７０３・７０４にのみ、入力信号７１０の信号レベル範囲に対応した基準値が設定される。
【００９８】
入力信号７１０が最初にパイプラインステージ７０４に入力されるときは、入力信号７１０は、パイプラインステージ７０４のみで処理される。このとき、ゲイン制御信号７０７を受けて動作状態制御回路７１１が出力するステージ制御信号ＰＤ１・ＰＤ２・ＰＤ３は、全て動作の停止を指示する信号となる。従って、パイプラインステージ７０１〜７０３は動作を停止し、パイプラインステージ７０４は動作する。パイプラインステージ７０１〜７０３の動作が停止した分、消費電力が削減される。またこのとき、各パイプラインステージには、基準値生成回路７１１がゲイン制御信号７０７に従って生成した基準値信号Ｖｒｅｆ１〜Ｖｒｅｆ４が基準値生成回路７１１から出力されてくるが、動作しているパイプラインステージ７０４にのみ、入力信号７１０の信号レベル範囲に対応した基準値が設定される。
【００９９】
このように、本実施形態では、異なる信号レベル範囲の入力信号７１０に対して、入力信号７１０が最初に入力されるパイプラインステージを可変とすることにより、量子化幅を異ならせて、すなわち変換解像度を変更して、量子化のレベル数を同じにすることができる。ＡＤ変換器の変換解像度を変更することで、ＡＤ変換器内部でのゲイン調整が可能となり、ＡＤ変換器の前段で入力信号をその信号レベル範囲に応じたゲインで一旦増幅する必要がなくなる。
【０１００】
また同時に、本実施形態では、異なる信号レベル範囲の入力信号７１０に対して、ＡＤ変換の基準値を変更することにより、量子化幅を異ならせて、すなわち変換解像度を変更して、量子化のレベル数を同じにすることができる。ＡＤ変換器の変換解像度を変更することで、ＡＤ変換器内部でのゲイン調整が可能となり、ＡＤ変換器の前段で入力信号をその信号レベル範囲に応じたゲインで一旦増幅する必要がなくなる。
【０１０１】
また同時に、本実施形態では、入力信号７１０が入力されるパイプラインステージよりも前段側、すなわち、ＡＤ変換に使用するパイプラインステージよりも前段側に位置するパイプラインステージの動作を停止させることにより、消費電力を削減することができる。動作を停止させるパイプラインステージを、初段のパイプラインステージ７０１から後段側に順に選択することになるので、ノイズへの寄与が大きいパイプラインステージから順に動作を停止させることとなる。従って、Ｓ／Ｎの大きな順、換言すれば消費電力が最も大きいパイプラインステージから順に動作を停止させることとなるので、消費電力の削減量は大きくなる。
【０１０２】
なお、パイプラインステージの動作の停止を行う代わりに、パイプラインステージを消費電力が低下するようなモードに制御するようにしても、消費電力を削減することができる。
【０１０３】
本実施形態では、直列接続されたパイプラインステージからなる回路は、信号処理回路である各パイプラインステージを必要に応じて選択するという部分的な利用が可能であるので、可変信号処理回路とみなすことができる。そして、このような可変信号処理回路の必要な部分を利用して、必要なゲインを有するＡＤ変換器を実現することができる。特に、入力信号のレベルに応じて、可変信号処理回路のゲインを変えて、出力信号がほぼ一定のレベルになるような制御をする場合など、入力信号が小さい時には大きなゲインが必要になることがあるため、初段に近い信号処理回路ほど入力換算ノイズの小さいものを使用するのが好ましい。本実施の形態では、入力信号のレベルが相対的に大きい場合に、入力換算ノイズの小さい初段の信号処理回路（パイプラインステージ）を停止または消費電力が小さくなるモードにして、消費電力の節約を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明は、通信、音声信号処理、画像信号処理等で好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すものであり、ＡＤ変換器の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示すものであり、（ａ）はＡＤ変換器の構成を示すブロック図、（ｂ）ないし（ｄ）は入力信号の信号レベル範囲と量子化幅との関係を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施形態を示すものであり、ＡＤ変換器の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第４の実施形態を示すものであり、ＡＤ変換器の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第５の実施形態を示すものであり、ＡＤ変換器の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第６の実施形態を示すものであり、ＡＤ変換器の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第７の実施形態を示すものであり、ＡＤ変換器の構成を示すブロック図である。
【図８】可変ゲイン増幅器とＡＤ変換器との組合せでＡＤ変換を行う回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０２、２５０、３５０、４０２、５５０、６５０、７５０
ＡＤ変換器
１０１、２０３、３０３、４０１、５０６、６１０、７１０
入力信号
１０３、２０２、３０４、４０５、５０７、６０７、７０７
ゲイン制御信号（制御信号）
２０４〜２０７、３０５〜３０８、５０１〜５０４、６０１〜６０４、７０１〜７０４
パイプラインステージ
【図１】
2005260449.tif 000003
【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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