本发明涉及电路装置、物理量测定装置、电子设备以及移动体等。
背景技术：
以往，公知有通过逐次比较动作对输入信号的采样信号进行a/d转换的逐次比较型的a/d转换电路。在这样的a/d转换电路中，公知有通过使用在时间上变化的码数据进行码移位，来改善微分非线性(dnl：differentialnonlinearity)和积分非线性(inl：integralnonlinearity)的方法。例如在专利文献1中公开了一种a/d转换电路，该a/d转换电路包含：比较电路；逐次比较用寄存器，其根据比较结果来更新寄存器值；第1d/a转换电路，其对寄存器值进行d/a转换；码数据生成电路，其生成在时间上变化的码数据；以及第2d/a转换电路，其对码数据进行d/a转换。
专利文献1：日本特开2010-263399号公报
在上述那样的a/d转换电路中，在对码数据进行d/a转换的d/a转换电路存在非线性的情况下，由该非线性导致的误差可能会进入到a/d转换数据中。码数据例如通过线性反馈移位寄存器(lfsr：linearfeedbackshiftregister)等生成，因此，由于该线性反馈移位寄存器的码循环一次的周期而使码数据产生周期性。于是，由于码数据的周期性而使a/d转换数据的误差产生周期性，可能成为特性频率的噪声成分。该特性频率的噪声成分可能对a/d转换电路的阿伦方差特性(例如比较长的τ的特性)造成影响。
技术实现要素：
本发明是为了解决上述的课题的至少一部分而完成的，能够作为以下的方式或者形态而实现。
本发明的一个方式涉及一种电路装置，其包含：码数据生成电路，其生成在时间上变化的码数据；以及逐次比较型的a/d转换电路，其进行基于所述码数据的码移位，对输入信号进行a/d转换，所述码数据生成电路生成频率特性具有整形特性的误差数据，并将所述误差数据转换为所述码数据。
根据本发明的一个方式，生成频率特性具有整形特性的误差数据，将该误差数据转换为码数据，进行基于该码数据的码移位，对输入信号进行a/d转换。由此，能够使由码移位导致的a/d转换数据的误差成为与误差数据对应的误差，能够使a/d转换数据的误差具有整形特性。由于由码移位导致的a/d转换数据的误差具有整形特性，因此，在逐次比较型的a/d转换电路中，能够降低码移位对阿伦方差特性造成影响的可能性。
此外，在本发明的一个方式中，可以是，所述码数据生成电路通过将所述码数据转换为所述误差数据的函数的反函数，将所述误差数据转换为所述码数据。
这样，通过适当设定将码数据转换为误差数据的函数，能够使a/d转换数据的误差的频率特性与误差数据的频率特性相同(大致相同)。由此，能够对a/d转换数据的误差赋予整形特性。
此外，在本发明的一个方式中，可以是，所述a/d转换电路具有对所述码数据进行d/a转换的码数据用d/a转换电路，所述函数是基于所述码数据用d/a转换电路的转换特性的函数。
将码数据转换为误差数据的函数的反函数是将误差数据转换为码数据的函数。通过根据码数据用d/a转换电路的转换特性来设定将该码数据转换为误差数据的函数，能够使系统的误差传递函数大致为1(或者常数)。由此，由码移位导致的a/d转换数据的误差具有与误差数据相同(大致相同)的频率特性。
此外，在本发明的一个方式中，可以是，当设所述码数据为cs，与所述码数据的范围对应的规定值为cm、ca，所述误差数据为err，所述函数为f时，满足
当cs＞0时，err＝f(cs)＝(cm-cs)/ca
当cs＝0时，err＝f(cs)＝0
当cs＜0时，err＝f(cs)＝-(cm+cs)/ca。
通过采用这样的函数f，能够设定与估计为码数据用d/a转换电路所具有的非线性对应的函数f。即，能够将基于码数据用d/a转换电路的转换特性的函数设定为函数f。
此外，在本发明的一个方式中，可以是，所述码数据生成电路包含：数据生成电路；调制电路，其对来自所述数据生成电路的生成数据进行调制而生成所述误差数据；以及转换电路，其将所述误差数据转换为所述码数据。
这样，由于码数据生成电路包含调制电路，因此，能够生成频率特性具有整形特性的误差数据。此外，由于码数据生成电路包含转换电路，因此，能够将误差数据转换为码数据。
此外，在本发明的一个方式中，可以是，所述调制电路对所述生成数据进行n次(n是1以上的整数)的δσ调制而生成所述误差数据。
这样，通过对生成数据进行n次δσ调制，能够生成具有整形特性的误差数据。而且，通过该误差数据的整形特性，能够对由码移位导致的a/d转换数据的误差赋予整形特性。
此外，在本发明的一个方式中，可以是，所述数据生成电路生成伪随机数数据作为所述生成数据。
这样，通过对伪随机数数据进行调制而生成码数据。由于使用伪随机数数据，因此，能够降低码数据的周期性，但可能由于数据生成电路的动作周期而在码数据中残留有周期性。在本实施方式中，通过对伪随机数数据进行调制，能够降低码数据的周期性对a/d转换数据的阿伦方差特性造成的影响。
此外，在本发明的一个方式中，可以是，所述数据生成电路根据所述伪随机数数据和第2随机数数据输出所述生成数据。
这样，能够生成随机性更高的生成数据。例如，在生成数据的各码的出现频率不均匀的情况下，能够使该出现频率更均匀。
此外，在本发明的一个方式中，可以是，所述a/d转换电路包含：比较电路；控制电路，其具有逐次比较寄存器，输出逐次比较用数据，该逐次比较寄存器的寄存器值是根据来自所述比较电路的比较结果信号而设定的，逐次比较用数据用d/a转换电路，其对来自所述控制电路的所述逐次比较用数据进行d/a转换，输出与所述逐次比较用数据对应的d/a输出信号；以及码数据用d/a转换电路，其对所述码数据进行d/a转换，输出与所述码数据对应的码信号，所述比较电路进行比较所述输入信号的采样信号和所述码信号相加而得的信号与所述d/a输出信号的处理，或者进行比较所述d/a输出信号和所述码信号相加而得的信号与所述采样信号的处理，所述控制电路将根据所述逐次比较寄存器的逐次比较结果数据和所述码数据而求出的输出数据作为所述输入信号的a/d转换数据而输出。
在逐次比较用数据用d/a转换电路具有非线性的情况下，该非线性可能成为使a/d转换特性产生非线性的原因。根据本发明的一个方式，通过使用在时间上变化的码数据，能够使相对于输入信号的逐次比较结果数据发生变化。由此，非线性在时间上分散，能够改善以时间平均的方式观察到的a/d转换电路的特性。例如，能够使产生遗漏码的码在时间上分散。
此外，在本发明的一个方式中，可以是，包含：驱动电路，其驱动物理量换能器；以及检测电路，其接受来自所述物理量换能器的检测信号，并检测与物理量对应的物理量信号，所述检测电路具有对基于所述检测信号的所述输入信号进行a/d转换的所述a/d转换电路。
这样，能够进行基于码数据的码移位，对基于检测信号的输入信号进行a/d转换，所述码数据是根据具有整形特性的误差数据而生成的。由此，能够通过改善了阿伦方差特性之后的a/d转换电路来检测物理量信号，能够高精度地检测物理量。
此外，本发明的其他方式涉及包含上述电路装置和所述物理量换能器在内的物理量测定装置。
此外，本发明另一其他方式涉及包含上述任意一项所述的电路装置在内的电子设备。
此外，本发明另一其他方式涉及包含上述任意一项所述的电路装置在内的移动体。
附图说明
图1是电路装置的比较例。
图2是码数据用d/a转换电路的积分非线性的特性例。
图3是示意性地示出由码移位导致的a/d转换数据的误差的时间变化的图。
图4是比较例中的由码移位导致的a/d转换数据的误差的频率特性的例子。
图5是比较例中的a/d转换数据的阿伦方差特性的例子。
图6是本实施方式的电路装置的结构例。
图7是本实施方式的方法的原理的说明图。
图8是将码数据转换为误差数据的函数的特性例。
图9是数据生成电路的详细结构例。
图10是调制电路的详细结构例。
图11是本实施方式中的由码移位导致的a/d转换数据的误差的频率特性的例子。
图12是比较例以及本实施方式中的a/d转换数据的阿伦方差特性的例子。
图13是数据生成电路的变形例。
图14是对数据生成电路的变形例的动作进行说明的图。
图15是a/d转换电路的结构例。
图16是a/d转换电路的第1详细结构例。
图17是对a/d转换电路的第1详细结构例的动作进行说明的图。
图18是a/d转换电路的第2详细结构例。
图19是物理量测定装置的结构例。
图20是移动体的例子。
图21是电子设备的例子。
标号说明
10：比较电路；20：控制电路；30：s/h电路；32：放大电路；40：增益控制电路；41：第1电容器阵列部；42：第2电容器阵列部；43：第3电容器阵列部；50：驱动信号输出电路；51：第1开关阵列部；52：第2开关阵列部；53：第3开关阵列部；54：同步信号输出电路；60：检测电路；64：放大电路；70：驱动电路；81：同步检波电路；100：电路装置；110：码数据生成电路；112：数据生成电路；114：调制电路；116：转换电路；120：a/d转换电路；121：码数据用d/a转换电路；122：逐次比较电路；123：减法电路；131：加法处理部；132：减法处理部；133：延迟部；141：线性反馈移位寄存器；142：输出电路；150：处理电路；190：电路装置；191：线性反馈移位寄存器；192：a/d转换电路；193：码数据用d/a转换电路；206：汽车(移动体)；207：车体；208：车体姿势控制装置；209：车轮；400：物理量测定装置；410：振子(物理量换能器)；610：数字静态照相机(电子设备)；cs：码数据；dac1：第1d/a转换电路(逐次比较用数据用d/a转换电路)；dac2：第2d/a转换电路(码数据用d/a转换电路)；dar：生成数据；dout：a/d转换数据；err：误差数据；rda：逐次比较用数据；rmd1：伪随机数数据；rmd2：第2随机数数据；sar：逐次比较寄存器；sin：采样信号；vin：输入信号；f：函数；f-1：反函数。
具体实施方式
以下，对本发明的优选的实施方式进行详细说明。另外，以下说明的本实施方式并非不当地限定权利要求书所述的本发明的内容，本实施方式中说明的全部结构作为本发明的解决手段并非都是必须的。
1.比较例
图1是电路装置的比较例。该电路装置190包含线性反馈移位寄存器191(码数据生成电路)和a/d转换电路192。
线性反馈移位寄存器191例如生成伪随机数数据等，并将该生成的数据作为码数据cda而输出。a/d转换电路192是逐次比较型的a/d转换电路，对输入信号vin(输入电压)进行a/d转换，并将其结果作为a/d转换数据dout而输出。a/d转换电路192包含对码数据cda进行d/a转换的码数据用d/a转换电路193。而且，使用码数据用d/a转换电路的输出信号使相对于输入信号vin的a/d转换值移位(码移位)码数据cda的量。从得到的a/d转换值中减去码数据cda，并将其结果作为a/d转换数据dout而输出。
在这样的a/d转换电路中，码数据用d/a转换电路193的输出信号相对于码数据cda具有非线性。于是，码数据用d/a转换电路193的输出信号包含与码数据cda对应的理想的成分和由非线性导致的误差成分。理想的成分在从a/d转换值中减去码数据cda时被去除，但误差成分未被去除，因此，与该误差成分对应的数据残留在a/d转换数据dout中。
图2是码数据用d/a转换电路的积分非线性的特性例。与该积分非线性对应的误差表现为a/d转换数据dout的误差。在图2的例子中，码数据cda的范围为-31～+31，在该范围的中央(cda＝0)，积分非线性的值大幅变化。该特性与码数据用d/a转换电路的转换特性对应，图2是其一例。
例如在图16中，在后述的a/d转换电路中，dac2相当于码数据用d/a转换电路。将单元电容器的电容值设为c，dac2的电容器cc1、cc2、cc3、cc4具有加权为c、2c、4c、8c的电容值。由于单元电容器的电容值存在偏差，因此，以此为原因，产生了积分非线性。dac2对4比特的码数据进行d/a转换，因此，码数据cda的范围为0～+15。cda＝0是“0000”，cda＝+15是“1111”。开关元件sc1、sc2、sc3、sc4由码数据cda的lsb、第2比特、第3比特、msb控制，在比特为“1”时选择基准电压vref，在比特为“0”时选择接地电压gnd。因此，cda＝+7是“0111”，cda＝+8是“1000”，预测为在此期间全部电容器cc1～cc4的一端的节点的电压在vref和gnd之间交替，积分非线性的值的变化最大。此外，如图18那样，在使用差动的d/a转换电路(dac2p、dac2n)的情况下，码数据cda的范围为-7～+7。在图18的例子中，码数据cda的msb被认为是使补码的符号比特反转而得的比特。即，cda＝-1用补码表示是“1111”，因此，使符号比特反转而成为“0111”，cda＝0用补码表示是“0000”，因此，使符号比特反转而成为“1000”。因此，预测为在cda＝-1(“0111”)与cda＝0(“1000”)之间，全部电容器cc1p～cc4p、cc1n～cc4n的一端的节点的电压在vref与gnd之间交替，积分非线性的值的变化最大。由此，码数据用d/a转换电路的积分非线性的特性被预测为图2那样。
图3是示意性地示出由码移位导致的a/d转换数据的误差的时间变化的图。如图1中说明的那样，在时间上变化的码数据cda通过线性反馈移位寄存器191而生成，如图2中说明的那样，误差(积分非线性的值)根据码数据cda而发生变化。因此，如图3所示，由码移位导致的a/d转换数据的误差在时间上变化。
线性反馈移位寄存器191在规定的周期使生成码循环一次，因此，码数据cda存在周期性。当设该周期为ta时，由码移位导致的a/d转换数据的误差在每个周期ta反复相同波形。因此，由码移位导致的a/d转换数据的误差包含周期的成分。
图4是比较例中的由码移位导致的a/d转换数据的误差的频率特性的例子。图4示出了对误差的时间变化进行傅立叶转换而得到模拟结果。此外，图5是比较例中的a/d转换数据的阿伦方差特性的例子。阿伦方差是在时间上评价噪声的指标，是按照时间将在时间间隔τ的期间产生的误差的方差归一化的指标。
如图4所示，具有如下特性：误差的频率分量(信号功率)即使在低频侧也比较平缓。spa表示低频侧的大致的信号功率电平。在图5所示的阿伦方差中，该低频率侧的频率分量可能对长时间间隔τ的特性造成影响。例如，当在a/d转换电路的比较电路中使用时域型比较器时，由于不受到放大器电路的1/f噪声的影响，因此，能够得到随着τ增大而阿伦方差下降的特性。但是，如图5的a1所示，a/d转换数据的误差的频率分量在τ较大的区域可能破坏阿伦方差的特性(产生峰)。
2.电路装置
图6是本实施方式的电路装置的结构例。电路装置100包含码数据生成电路110和a/d转换电路120。另外，本实施方式不限于图6的结构，能够实施省略其结构要素的一部分或者追加其他的结构要素等各种变形。
码数据生成电路110生成在时间上变化的码数据cs。a/d转换电路120是逐次比较型的a/d转换电路，进行基于码数据cs的码移位，对输入信号vin(输入电压)进行a/d转换。而且，码数据生成电路110生成频率特性具有整形特性的误差数据err，并将误差数据err转换为码数据cs。
具体而言，a/d转换电路120对将逐次比较用数据d/a转换后的信号与输入信号vin进行比较，并根据其比较结果将逐次比较用数据更新，通过反复该更新来将输入信号vin转换为a/d转换数据dout。将通过该输入信号vin求出1个a/d转换数据dout的动作作为1次a/d转换动作。
码数据生成电路110通过各次的a/d转换动作而输出不同的码数据cs。此时，码数据生成电路110将误差数据err转换为码数据cs，从而生成码数据cs。误差数据err与由码移位(由码数据用d/a转换电路的积分非线性)导致的a/d转换数据dout的误差对应。即，在a/d转换电路120进行基于码数据cs的码移位并输出a/d转换数据dout时，被认为包含于该a/d转换数据dout的误差是误差数据err。码数据生成电路110生成具有整形特性的误差数据err，因此，包含于a/d转换数据dout的误差也具有整形特性。整形特性是指低频率侧的频率分量(噪声成分)被抑制的高通频率特性。在本实施方式中，根据生成数据dar生成误差数据err，但生成数据dar的频率特性中的低频率侧的频率分量在误差数据err中被抑制。
这样，通过将误差数据err转换为码数据cs，能够使由码移位导致的a/d转换数据dout的误差成为与误差数据err对应的误差。由此，能够通过误差数据err的频率特性控制由码移位导致的a/d转换数据dout的误差的低频成分。即，通过生成频率特性具有整形特性的误差数据err，能够使由码移位导致的a/d转换数据dout的误差具有整形特性。由于误差具有整形特性，因此，低频率侧的频率分量减小，因此，能够改善a/d转换电路120的阿伦方差特性(例如比较长的时间间隔τ的特性)。
如图6所示，码数据生成电路110包含：数据生成电路112；调制电路114，其对来自数据生成电路112的生成数据dar进行调制而生成误差数据err；以及转换电路116，其将误差数据err转换为码数据cs。
具体而言，数据生成电路112生成时间序列的随机的数据(在时间上变化的数据)即生成数据dar。例如，生成数据dar是伪随机数数据。调制电路114进行将误差数据err的频率特性整形的调制。例如，调制能够采用δσ调制。转换电路116通过规定的转换函数将误差数据err转换为码数据cs。当认为a/d转换电路120将码数据cs转换为a/d转换数据dout的误差时，其转换函数(的模型)的反函数是规定的转换函数。
这样，通过在码数据生成电路110中设置调制电路114，能够生成频率特性具有整形特性的误差数据err。此外，通过在码数据生成电路110中设置转换电路116，能够将误差数据err转换为码数据cs。
图7是本实施方式的方法的原理的说明图。如图7所示，a/d转换电路120包含码数据用d/a转换电路121、逐次比较电路122以及减法电路123。例如在图15的a/d转换电路中，dac2与码数据用d/a转换电路121对应，s/h电路30、dac1、比较电路10、控制电路20与逐次比较电路122以及减法电路123对应。另外，在图7中，假定输入信号为vin＝0，逐次比较电路122具有理想的(不存在微分非线性或积分非线性)a/d转换特性。
转换电路116通过表示码数据cs与误差数据err的关系的函数f(cs)＝err的反函数f-1(err)＝cs将误差数据err转换为码数据cs。码数据用d/a转换电路121对码数据cs进行d/a转换而输出信号v(cs)+e(cs)。v(cs)是理想的d/a转换结果，e(cs)是由码数据用d/a转换电路121的非线性导致的误差。逐次比较电路122输出与vin+v(cs)+e(cs)＝v(cs)+e(cs)对应的a/d转换值cs+de(cs)。de(cs)与e(cs)的a/d转换结果对应。减法电路123从a/d转换值cs+de(cs)中减去码数据cs而输出a/d转换数据dout＝de(cs)。
这样，可知a/d转换数据dout包含与码数据cs对应的误差数据de(cs)。de(cs)成为将码数据cs转换为误差数据的函数。当将在转换电路116中使用的反函数f-1(err)＝cs代入到该de(cs)中时，成为de(cs)＝de(f-1(err))。在本实施方式中，函数f采用与函数de相同(大致相同)特性的函数。由此，成为de(cs)＝de(de-1(err))＝err，能够使在调制电路114中生成的误差数据err的整形特性反映到a/d转换数据dout的误差数据de(cs)中。
de(f-1(err))相当于系统的误差传递函数。在本实施方式中，以使该误差传递函数de(f-1(err))的运算结果大致为err(或者常数×err)的方式设定函数f。de的特性由码数据用d/a转换电路121的特性来确定，因此，采用特性与表示其非线性的函数e相同(大致相同)的函数作为函数f。例如，根据码数据用d/a转换电路121的动作来估计函数e，并将该估计的函数设定为函数f。
在以上的实施方式中，码数据生成电路110通过将码数据cs转换为误差数据err的函数f的反函数f-1来将误差数据err转换为码数据cs。
这样，通过适当设定将码数据cs转换为误差数据err的函数f，能够使a/d转换数据dout的误差数据de(cs)的频率特性与误差数据err的频率特性相同(大致相同)。由此，能够使a/d转换数据dout的误差数据de(cs)具有整形特性。
此外，在本实施方式中，a/d转换电路120具有对码数据cs进行d/a转换的码数据用d/a转换电路121。函数f是基于码数据用d/a转换电路121的转换特性的函数。
码数据用d/a转换电路121的转换特性由v(cs)+e(cs)表示。根据作为其误差成分的e(cs)来设定函数f，由此，能够使系统的误差传递函数de(f-1(err))的运算结果大致成为err(或者常数×err)。由此，能够使由码移位导致的a/d转换数据dout的误差数据de(cs)与误差数据err相同(大致相同)。
3.详细结构例
图8是将码数据转换为误差数据的函数的特性例。函数f由下式(1)表示。下式(1)是码数据cs的范围为-31～+31的情况的例子。
码数据用d/a转换电路所具有的非线性(积分非线性)是在图2中说明的特性。上式(1)的函数f是根据该非线性而设定的。转换电路116通过上式(1)的函数f的反函数f-1将误差数据err转换为码数据cs。例如，转换电路116通过dsp(digitalsignalprocessor：数字信号处理器)、专用的逻辑电路等进行反函数f-1的运算处理。在使用dsp的情况下，通过dsp按照时分方式进行的多个处理的一部分来实现转换电路116的功能。或者，可以是，转换电路116存储与反函数f-1对应的查找表，并通过该查找表将误差数据err转换为码数据cs。
根据以上的实施方式，当设与码数据cs的范围对应的规定值为cm、ca时，函数f由下式(2)表示。
比较上式(1)、(2)，规定值是cm＝32、ca＝31。即，在码数据cs的范围为-ca～ca的情况下，该范围的大小(ca-(-ca)＝2ca)的1/2为规定值ca。此外，规定值cm＝ca+1。
通过采用这样的函数f，能够设定与估计为一般的d/a转换电路所具有的非线性对应的函数f。例如，在图16和图18的电容器阵列型的d/a转换电路中，认为在中心码(cs＝0)处，积分非线性的变化最大。函数f反映出这样的特性。
另外，函数f不限于上式(1)、(2)。例如，在上式(1)中，f(cs)从cs＝-31朝向cs＝-1单调减小，在cs＝0处，f(cs)朝向正方向急剧变化，f(cs)从cs＝+1朝向cs＝+31单调减小。这样的特性由码数据用d/a转换电路的结构和动作来确定，因此，在采用不同的结构和动作的码数据用d/a转换电路的情况下，只要与其对应地设定函数f即可。
图9是数据生成电路的详细结构例。数据生成电路112包含触发器电路ff1～ff16和异或电路ex1～ex3。
在触发器电路ff2～ff16的数据输入端子中输入有触发器电路ff1～ff15的输出q1～q15。异或电路ex1输出触发器电路ff14、ff16的输出q14、q16的异或。异或电路ex2输出触发器电路ff13的输出q13与异或电路ex1的输出的异或。异或电路ex3输出触发器电路ff11的输出q11与异或电路ex2的输出的异或。在触发器电路ff1的数据输入端子中输入有异或电路ex3的输出。
这样，数据生成电路112成为通过异或电路ex1～ex3进行反馈的移位寄存器(线性反馈移位寄存器)。在图9的例子中，生成了由q1～q16构成的16比特的数据q[16：1]，该数据q[16：1]成为伪随机数数据。当设使触发器电路ff1～ff16动作的时钟信号的频率为fck时，数据q[16：1]在周期216/fck中循环一次。生成数据dar例如使用数据q[16：1]的一部分。例如，在码数据cs为6比特(-31～+31)的情况下，将数据q[16：1]中的下位6比特的数据q[6：1]作为生成数据dar而输出。
根据以上的实施方式，数据生成电路112生成伪随机数数据作为生成数据dar。
这样，能够根据伪随机数数据生成码数据cs。通过使用伪随机数数据能够降低码数据cs的周期性，但如图3中说明的那样，由于数据生成电路112的动作周期而在码数据cs中残留有周期性。在本实施方式中，通过对伪随机数数据进行调制(对频率特性进行整形)而生成码数据cs，能够降低码数据cs的周期性的影响。
另外，数据生成电路112不限于图9的结构，只要是能够生成伪随机数数据的电路即可。
图10是调制电路的详细结构例。调制电路114包含加法处理部131(减法电路)、减法处理部132(减法电路)以及延迟部133(寄存器、触发器电路)。
加法处理部131将生成数据dar与延迟部133的输出相加，并将其结果作为误差数据err而输出。减法处理部132从延迟部133的输出中减去加法处理部131的输出，并输出其结果。延迟部133存储(锁存)减法处理部132的输出，并输出该存储的数据。该调制电路114是对生成数据dar进行1次的δσ调制的δσ调制电路。例如，调制电路114通过dsp和专用的逻辑电路等实现。在使用dsp的情况下，通过dsp按照时分方式进行的多个处理的一部分来实现调制电路114的功能。
图11是本实施方式中的由码移位导致的a/d转换数据的误差的频率特性的例子。在图11中示出对将图8～图10应用于图6的情况下的误差的时间变化进行傅立叶变换而得的模拟结果。此外，图12是比较例以及本实施方式中的a/d转换数据的阿伦方差特性的例子。ad1是在图5中说明的比较例的阿伦方差特性，ad2是本实施方式中的阿伦方差特性。
如图11所示，通过1次的δσ调制对a/d转换数据的误差的频率特性进行整形。可知相比于比较例中的信号功率电平spa，低频侧的频率分量(信号功率)大幅降低。由此，如图12的b1所示，相比于比较例，τ较大的区域中的阿伦方差特性得以改善。即，降低了由误差的频率分量导致的阿伦方差特性的破坏(峰)。此外，由于降低了误差的低频侧的频率分量(信号功率)，阿伦方差特性的最低限(floor)下降，阿伦方差的整体的特性改善。
根据以上的实施方式，调制电路114对生成数据dar进行n次(n是1以上的整数)的δσ调制而生成误差数据err。
这样，能够将图11所示的整形特性赋予给误差数据err。在本实施方式中，a/d转换数据dout的误差数据de(cs)与误差数据err具有相同(大致相同)的频率特性，因此，能够对a/d转换数据dout的误差数据de(cs)赋予整形特性。
另外，在图10中，以1次的δσ调制电路为例进行了说明，但调制电路114也可以是2次以上的δσ调制电路。δσ调制电路的次数与包含δσ调制电路在内的反馈环路的数量对应。
4.变形例
图13是数据生成电路的变形例。在图13中，数据生成电路112包含线性反馈移位寄存器141和输出电路142。
线性反馈移位寄存器141生成伪随机数数据rmd1(第1随机数数据)。线性反馈移位寄存器141例如是图9的线性反馈移位寄存器。输出电路142根据伪随机数数据rmd1和第2随机数数据rmd2输出生成数据dar。例如，使用第2随机数数据rmd2对伪随机数数据rmd1进行加工(例如置换、运算、组合等)，生成了生成数据dar。第2随机数数据rmd2例如是由电路装置100的内部的电路输出的随机数数据或者从电路装置100的外部供给的随机数数据。例如，可以是，数据生成电路112包含与线性反馈移位寄存器141不同的伪随机数数据生成电路，该伪随机数数据生成电路输出第2随机数数据rmd2。
根据以上的实施方式，数据生成电路112根据伪随机数数据rmd1和第2随机数数据rmd2输出生成数据dar。
这样，能够生成随机性更高的生成数据dar。例如，在生成数据dar的各码的出现频率不均匀的情况下，能够使该出现频率更均匀。
图14是对数据生成电路的变形例的动作进行说明的图。在图14中示出生成4比特的补码作为码数据cs的情况的例子。在该情况下，生成数据dar也是4比特的补码。
4比特的伪随机数数据rmd1按照2进制数而能够取0000～1111的值。在10进制数中是0～15，存在16个值。另一方面，当按照10进制数考虑时，4比特的补码是-7～+7，值的数量是15个。因此，当要根据伪随机数数据rmd1生成作为补码的生成数据dar时，值余出1个。例如，当将伪随机数数据rmd1的1～15转换为生成数据dar的-7～+7时，余出了伪随机数数据rmd1的0。例如，使余出的0与生成数据dar的0对应。此时，当伪随机数数据rmd1的各码的产生频率均匀时，dar＝0的产生频率是0以外的码的产生频率的2倍。
在本实施方式中，在伪随机数数据为rmd1＝0的情况下，分配第2随机数数据rmd2，并将该第2随机数数据rmd2转换为生成数据dar。如果第2随机数数据rmd2的各码的出现频率均匀，则rmd1＝0的出现频率在生成数据dar的各码中分散。这样，能够使生成数据dar的各码的出现频率均匀。
5.a/d转换电路
图15是a/d转换电路的结构例。a/d转换电路120包含比较电路10、控制电路20、第1d/a转换电路dac1、第2d/a转换电路dac2以及s/h电路30(采样保持电路)。第2d/a转换电路dac2与图7的码数据用d/a转换电路121对应。另外，本实施方式不限于图15的结构，能够实施省略其一部分的结构要素或追加其他的结构要素等各种变形。
比较电路10通过比较器来实现，进行信号sadd与信号dcq的比较处理。例如，比较电路10是将输入信号转换为时间(例如脉冲宽度或者脉冲的延迟时间)而进行比较的时域型比较器。例如，时域型比较器包含第1电压时间转换电路、第2电压时间转换电路以及判定电路。第1电压时间转换电路使脉冲信号延迟对应于第1输入信号dcq与第2输入信号sadd的差分的延迟时间。第2电压时间转换电路使脉冲信号延迟对应于第2输入信号sadd与第1输入信号dcq的差分的延迟时间。判定电路对通过第1电压时间转换电路而延迟的脉冲信号与通过第2电压时间转换电路而延迟的脉冲信号进行比较，并判定第1输入信号与第2输入信号的大小。
控制电路20具有逐次比较寄存器sar，输出存储在逐次比较寄存器sar中的逐次比较用数据rda。逐次比较寄存器sar是根据来自比较电路10的比较结果信号cpq来设定其寄存器值的寄存器。例如在比较电路10进行从msb到lsb为止的逐次比较处理的情况下，各比特的比较处理结果(“1”、“0”)作为逐次比较寄存器sar的各寄存器值而被存储。
另外，控制电路20也可以进行a/d转换电路的各电路块的控制处理。例如进行使d/a转换电路dac1、dac2所包含的开关元件(开关阵列)接通和断开的控制。
d/a转换电路dac1(逐次比较用数据用d/a转换电路)进行来自控制电路20的逐次比较用数据rda的d/a转换。而且，输出与逐次比较用数据rda对应的d/a输出信号dcq。该d/a转换电路dac1可以是利用电容器阵列的电荷再分配型，也可以其一部分或者全部是梯形电阻型。
d/a转换电路dac2对码数据cs进行d/a转换。而且输出与码数据cs对应的码信号scd。这里，码数据cs是在每个规定时刻发生变化的数字数据，是在每1次或者每多次a/d转换时刻取不同值的数据。
s/h电路30是对作为a/d转换的对象的输入信号vin进行采样保持的电路。另外，在电荷再分配型的情况下，s/h电路30的功能能够通过d/a转换电路来实现。
而且，在本实施方式中，比较电路10进行如下处理：对输入信号vin的采样信号sin和码信号scd相加而得的信号sadd与d/a输出信号dcq进行比较。另外，比较电路10可以进行如下处理：对d/a输出信号dcq和码信号scd相加而得的信号与采样信号sin进行比较。
而且，控制电路20将根据来自逐次比较寄存器sar的逐次比较结果数据qda(逐次比较结束后的最终的逐次比较用数据rda)和码数据cs而求出的输出数据，作为输入信号vin的a/d转换数据dout而输出。例如，在进行采样信号sin和码信号scd相加而得的信号sadd与d/a输出信号dcq的比较处理的情况下，控制电路20进行从逐次比较结果数据qda中减去码数据cs的处理。另一方面，在进行d/a输出信号dcq和码信号scd相加而得的信号与采样信号sin的比较处理的情况下，控制电路20进行将逐次比较结果数据qda与码数据cs相加的处理。
在对逐次比较用数据rda进行d/a转换的d/a转换电路dac1具有非线性(微分非线性、积分非线性)的情况下，该非线性成为使a/d转换电路120的a/d转换特性产生非线性的原因。例如，a/d转换数据的特定的码可能成为遗漏码。在本实施方式中，通过使用在时间上变化的码数据cs，能够使相对于(相同)输入信号vin的逐次比较结果数据qda发生变化。由此，非线性在时间上分散，能够改善以时间平均的方式观察到的a/d转换电路的特性。例如，能够使产生遗漏码的码在时间上分散。
图16是a/d转换电路的第1详细结构例。图16示出图15的dac1、dac2以及比较电路10的详细结构例，dac1、dac2由电荷再分配型的d/a转换电路构成。
第1d/a转换电路dac1包含第1电容器阵列部41和第1开关阵列部51。还包含设置于比较节点nc与第1节点n1之间的第1串联电容器cs1。dac1还包含第2电容器阵列部42和第2开关阵列部52。还包含用于在采样期间将节点nc、n1设定为接地电压gnd(电源电压、基准电压)的开关元件ss1、ss2。
第1电容器阵列部41包含多个电容器ca1～ca4。这些电容器ca1～ca4的一端与比较电路10的比较节点nc连接。这里，比较节点nc(采样节点)是与比较电路10的第1输入端子(反转输入端子)连接的节点，比较电路10的第2输入端子(非反转输入端子)被设定为gnd。此外，电容器ca1～ca4按照二进制而加权，例如在4比特的情况下，ca1、ca2、ca3、ca4的电容值为c、2c、4c、8c。此外，第1电容器阵列部41也包含虚设电容器cdm。
第1开关阵列部51包含多个开关元件sa1～sa4。这些开关元件sa1～sa4与第1电容器阵列部41的电容器ca1～ca4的另一端连接。而且开关元件sa1～sa4根据逐次比较用数据rda的上位比特的数据(例如在rda为8比特的情况下是上位的4比特的数据)而被开关控制。
第2电容器阵列部42包含多个电容器cb1～cb4。这些电容器cb1～cb4的一端与第1节点n1连接。这里，第1节点n1是一端与比较节点nc连接的串联电容器cs1的另一端侧的节点。此外，电容器cb1～cb4按照二进制而加权，例如在4比特的情况下，cb1、cb2、cb3、cb4的电容值为c、2c、4c、8c。
第2开关阵列部52包含多个开关元件sb1～sb4。这些开关元件sb1～sb4与第2电容器阵列部42的电容器cb1～cb4的另一端连接。而且开关元件sb1～sb4根据逐次比较用数据rda的下位比特的数据(例如在rda为8比特的情况下是下位的4比特的数据)而被开关控制。
第2d/a转换电路dac2包含设置于比较节点nc与第2节点n2之间的第2串联电容器cs2。还包含第3电容器阵列部43和第3开关阵列部53。还包含用于在采样期间将第2节点n2设定为gnd的开关元件ss3。
第3电容器阵列部43包含多个电容器cc1～cc4。这些电容器cc1～cc4的一端与第2节点n2连接。这里，第2节点n2是一端与比较节点nc连接的串联电容器cs2的另一端侧的节点。此外，电容器cc1～cc4按照二进制而加权，例如在4比特的情况下，cc1、cc2、cc3、cc4的电容值为c、2c、4c、8c。
dac2的第3开关阵列部53包含多个开关元件sc1～sc4。这些开关元件sc1～sc4与第3电容器阵列部43的电容器cc1～cc4的另一端连接。而且开关元件sc1～sc4根据码数据cs而被开关控制。
图17是对a/d转换电路的第1详细结构例的动作进行说明的图。如图17所示，在输入信号vin的采样期间中，d/a转换电路dac1的开关元件ss1、ss2接通，节点nc、n1被设定为gnd。此外，电容器ca1～ca4、cb1～cb4的另一端经由d/a转换电路dac1的开关元件sa1～sa4、sb1～sb4被设定为vin的电压电平。
由此，进行输入信号vin的采样。而且当开关元件sa1～sa4、sb1～sb4断开时，该时刻的输入信号vin的电压被保持。另外，在采样期间，虚设电容器cdm的另一端经由虚设电容器用的开关元件sdm被设定为vin的电压电平。
此外，在采样期间，码移位用的d/a转换电路dac2的开关元件ss3接通，节点n2被设定为gnd。此外，电容器cc1～cc4的另一端经由开关元件sc1～sc4被设定为gnd。由此，电容器cc1～cc4的两端被设定为gnd，成为未蓄积有电荷的状态。
接下来，当成为a/d转换的逐次比较期间时，d/a转换电路dac1的开关元件ss1、ss2断开。此外，虚设电容器用的开关元件sdm的另一端被设定为gnd。
而且，根据逐次比较用数据rda的各比特对dac1的开关元件sa1～sa4、sb1～sb4进行开关控制，电容器ca1～ca4、cb1～cb4的另一端被设定为vref或者gnd。例如在逐次比较用数据为rda＝10000000的情况下，与rda的msb对应的电容器ca4的另一端被设定为基准电压vref。此外，其他的电容器ca3～ca1、cb4～cb1的另一端被设定为gnd。
此外，当成为a/d转换的逐次比较期间时，d/a转换电路dac2的开关元件ss3断开。而且，根据码数据cs的各比特对dac2的开关元件sc1～sc4进行开关控制，电容器cc1～cc4的另一端被设定为vref或者gnd。例如在码数据为cda＝1000的情况下，电容器cc4的另一端被设定为vref，其他的电容器cc3～cc1的另一端被设定为gnd。
在图16的电荷再分配型的a/d转换电路中，进行d/a输出信号和码信号相加而得的信号与vin的采样信号的比较处理。在该情况下，图15的控制电路20进行将逐次比较结果数据qda与码数据cs相加的处理。
图18是a/d转换电路的第2详细结构例。在图18中示出全差动型的a/d转换电路的结构例。a/d转换电路120包含比较电路10、与比较电路10的非反转输入端子连接的第1d/a转换电路dac1p以及与比较电路10的反转输入端子连接的第2d/a转换电路dac1n。此外，a/d转换电路120包含与比较电路10的非反转输入端子连接的第3d/a转换电路dac2p以及与反转输入端子连接的第4d/a转换电路dac2n。
d/a转换电路dac1p、dac1n的结构与图16的d/a转换电路dac1同样，包含电容器阵列部和开关阵列部。而且在dac1p中输入有构成差动信号的非反转侧(正侧)的输入信号pin，在dac1n中输入有构成差动信号的反转侧(负侧)的输入信号nin。
而且在采样期间，dac1p的节点ncp、n1p通过开关元件ss1p、ss2p而被设定为公用电压(中间电压)vcm。此外，dac1n的节点ncn、n1n通过开关元件ss1n、ss2n而被设定为公用电压vcm。此外，在采样期间，dac1p的开关元件sa1p～sa4p、sb1p～sb4p的一端与差动信号的非反转侧的信号pin连接，dac1n的开关元件sa1n～sa4n、sb1n～sb4n的一端与差动信号的反转侧的信号nin连接。
另一方面，在逐次比较期间，在逐次比较用数据的对应的比特为“1”的情况下，dac1p的开关元件sa1p～sa4p、sb1p～sb4p的一端与vref连接，在逐次比较用数据的对应的比特为“0”的情况下，dac1p的开关元件sa1p～sa4p、sb1p～sb4p的一端与gnd连接。与此相对，在逐次比较用数据的对应的比特为“1”的情况下，dac1n的开关元件sa1n～sa4n、sb1n～sb4n的一端与gnd连接，在逐次比较用数据的对应的比特为“0”的情况下，dac1n的开关元件sa1n～sa4n、sb1n～sb4n的一端与vref连接。
d/a转换电路dac2p、dac2n与图16的码移位用的d/a转换电路dac2同样地包含电容器阵列部和开关阵列部。
而且在采样期间，通过开关元件ss3p将dac2p的节点n2p设定为vcm。此外，通过开关元件ss3n将dac2n的节点n2n设定为vcm。此外，dac2p的开关元件sc1p～sc4p以及dac2n的开关元件sc1n～sc4n的一端与vcm连接。
另一方面，在逐次比较期间中，在码数据的对应的比特为“1”的情况下，dac2p的开关元件sc1p～sc4p的一端与vref连接，在码数据的对应的比特为“0”的情况下，dac2p的开关元件sc1p～sc4p的一端与gnd连接。与此相对，在码数据的对应的比特为“1”的情况下，dac2n的开关元件sc1n～sc4n的一端与gnd连接，在码数据的对应的比特为“0”的情况下，dac2n的开关元件sc1n～sc4n的一端与vref连接。
6.物理量测定装置
图19是包含本实施方式的电路装置在内的物理量测定装置的结构例。物理量测定装置400包含物理量换能器和电路装置100。电路装置100包含驱动物理量换能器的驱动电路70以及接受来自物理量换能器的检测信号而检测与物理量对应的物理量信号的检测电路60。而且，检测电路60具有对基于检测信号的输入信号进行a/d转换的a/d转换电路120。
物理量换能器是用于检测物理量的元件或器件。物理量例如是角速度、角加速度、速度、加速度、距离、压力、声压、磁量或者时间等。另外，电路装置100可以根据来自多个物理量换能器的检测信号检测物理量。例如，第1～第3物理量换能器分别检测针对第1轴、第2轴、第3轴的物理量。作为针对第1轴、第2轴、第3轴的物理量的一例，是绕第1轴、第2轴、第3轴的角速度或者角加速度或者第1轴方向、第2轴方向、第3轴方向上的速度或者加速度等。作为第1轴、第2轴、第3轴的一例，是x轴、y轴、z轴。另外，可以仅检测第1轴～第3轴中的2个轴的物理量。
在图19中，作为物理量测定装置的一例，示出检测角速度的陀螺传感器的结构例。在图19中，物理量测定装置400包含振子410作为物理量换能器。此外，电路装置100能够包含处理电路150(dsp)。
振子410(角速度检测元件)是通过绕规定的轴的旋转来检测作用于振子410的科里奥利力并输出与该科里奥利力对应的信号的元件。振子410例如是压电振子。例如，振子410是双t字型、t字型、音叉型等的石英振子等。另外，作为振子410，可以采用使用硅基板而形成的作为硅制振子的mems(microelectromechanicalsystems：微电子机械系统)振子等。
驱动电路70包含：放大电路32，其输入有来自振子410的反馈信号di；增益控制电路40，其进行自动增益控制；以及驱动信号输出电路50，其将驱动信号dq输出到振子410。此外，驱动电路70包含将同步信号syc输出到检测电路60的同步信号输出电路54。
放大电路32(i/v转换电路)将来自振子410的反馈信号di放大。例如将来自振子410的电流的信号di转换为电压的信号dv而输出。该放大电路32能够通过运算放大器、反馈电阻元件、反馈电容器等而实现。
驱动信号输出电路50根据被放大电路32放大后的信号dv输出驱动信号dq。例如在驱动信号输出电路50输出矩形波(或者正弦波)的驱动信号的情况下，驱动信号输出电路50能够通过比较器等而实现。
增益控制电路40(agc)向驱动信号输出电路50输出控制电压ds，控制驱动信号dq的振幅。具体而言，增益控制电路40监视信号dv，控制振荡环路的增益。例如在驱动电路70中，为了将陀螺传感器的灵敏度保持为恒定，需要将供给到振子410的驱动用振动部的驱动电压的振幅保持为恒定。因此，在驱动振动系统的振荡环路内设置有用于自动调整增益的增益控制电路40。增益控制电路40使增益可变地进行自动调整，以使来自振子410的反馈信号di的振幅(振子410的驱动用振动部的振动速度)恒定。该增益控制电路40能够通过对放大电路32的输出信号dv进行全波整流的全波整流器或进行全波整流器的输出信号的积分处理的积分器等来实现。
同步信号输出电路54接受被放大电路32放大后的信号dv，将同步信号syc(参照信号)输出到检测电路60。该同步信号输出电路54能够通过比较器或进行同步信号syc的相位调整的相位调整电路(移相器)等来实现，所述比较器进行正弦波(交流)的信号dv的2值化处理而生成矩形波的同步信号syc。
检测电路60还包含放大电路64、同步检波电路81以及码数据生成电路110。放大电路64接受来自振子410的第1、第2检测信号iq1、iq2并进行电荷-电压转换、差动的信号放大和增益调整等。同步检波电路81根据来自驱动电路70的同步信号syc进行同步检波。a/d转换电路120根据来自码数据生成电路110的码数据进行码移位，并进行同步检波后的信号的a/d转换。处理电路150对来自a/d转换电路120的数字信号进行数字滤波处理和数字校正处理(例如零点校正处理和灵敏度校正处理等)。
7.移动体、电子设备
图20、图21是包含本实施方式的电路装置在内的移动体、电子设备的例子。本实施方式的电路装置100能够组装至例如车、飞机、摩托车、自行车或船舶等各种移动体。移动体例如是具有发动机、马达等驱动机构、方向盘或舵等转向机构以及各种电子设备并在地上、天空、海上移动的设备/装置。
图20概略地示出作为移动体的具体例的汽车206。在汽车206中组装有包含电路装置100在内的陀螺传感器(未图示)。陀螺传感器能够检测车体207的姿势。陀螺传感器的检测信号被供给到车体姿势控制装置208。车体姿势控制装置208例如能够根据车体207的姿势控制悬挂的软硬，或控制各个车轮209的制动。此外，这样的姿势控制能够在双腿步行机器人、飞机、直升机等各种移动体中使用。在实现姿势控制时，能够组装陀螺传感器。
图21概略地示出作为电子设备的具体例的数字静态照相机610。在数字静态照相机610中组装有包含电路装置100在内的陀螺传感器(未图示)和加速度传感器(未图示)。例如在数字静态照相机610中，能够进行使用了陀螺传感器和加速度传感器的手抖动校正等。此外，能够假设活体信息检测装置(可佩带保健设备。例如脉搏计、步数计、活动量计等)作为电子设备的具体例。在活体信息检测装置中，能够使用陀螺传感器和加速度传感器检测用户的体动或检测运动状态。这样，本实施方式的电路装置100能够应用于数字静态照相机610或活体信息检测装置等各种电子设备。
此外，能够假设机器人作为移动体或者电子设备的具体例。本实施方式的电路装置100例如能够应用于机器人的可动部(臂、关节)和主体部。机器人能够假设移动体(行驶/步行机器人)、电子设备(非行驶/非步行机器人)中的任意机器人。在行驶/步行机器人的情况下，例如能够在自行行驶中利用陀螺传感器(包含本实施方式的电路装置)。
另外，如上所述对本实施方式详细进行了说明，但是，本领域技术人员能够容易理解，可以实施不实质上脱离本发明的新事项和效果的多个变形。因此，这样的变形例全部包含于本发明的范围。例如，关于在说明书或附图中至少一次与更广义或同义的不同用语一起记载的用语，能够在说明书或附图的任意位置置换为该不同的用语。此外，本实施方式和变形例的全部组合也包含于本发明的范围。此外，本实施方式和变形例的全部组合也包含于本发明的范围。此外，码数据生成电路、a/d转换电路、电路装置、物理量测定装置、电子设备、移动体的结构/动作等也不限于本实施方式中说明的情况，能够实施各种变形。