JPH05167449A - Successive comparison a/d converter - Google Patents

Successive comparison a/d converter

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JPH05167449A
JPH05167449A JP32845891A JP32845891A JPH05167449A JP H05167449 A JPH05167449 A JP H05167449A JP 32845891 A JP32845891 A JP 32845891A JP 32845891 A JP32845891 A JP 32845891A JP H05167449 A JPH05167449 A JP H05167449A
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JP
Japan
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analog
digital
converter
comparator
output
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JP32845891A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsue Gotou
淳恵 後藤
Tetsuya Iida
哲也 飯田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide the successive comparison A/D converter implementing analog digital conversion at a high speed with high accuracy regardless of a small size. CONSTITUTION:A comparator 20 compares an input analog signal with a comparison signal. A code generating logic circuit 22 revises digital data in response to an output signal from the comparator 20. Output data from the code generation logic circuit 22 are converted into an analog signal by a unit capacitance type C array D/A converter 21 and it gives a comparison signal to the comparator 20. A control circuit 13 and an adder 15 obtain a difference between each capacitor being a component of the unit capacitance type C array D/A converter 21 and a prescribed reference capacitor CB, obtain a calibration value Hm corresponding to each output data of an A/D converter circuit 50 based on the difference and stores the value to a memory circuit 14. The calibration value Hm is read in response to an output of the code generating logic circuit 22, the calibration value Hm is D/A-converted and added to an output signal of the unit capacitance type C array D/A converter 21.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、各種電子機器に用いら
れる逐次比較型AD(アナログデジタル)変換器に関す
るもので、特に単位容量型CアレイDA変換器と自己校
正機能を有する逐次比較型AD変換器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a successive approximation type AD (analog / digital) converter used in various electronic devices, and more particularly, to a unit capacitance type C array DA converter and a successive approximation type AD having a self-calibration function. Regarding the converter.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のAD変換器には、積分型、並列
型、逐次比較型、Σ−Δ変調型など各種の方式のものが
ある。高速でかつ高精度なAD変換のほとんどは、逐次
比較型のAD変換器によって行われている。
2. Description of the Related Art Conventional AD converters include various types such as an integration type, a parallel type, a successive approximation type, and a Σ-Δ modulation type. Most high-speed and high-precision AD conversion is performed by a successive approximation type AD converter.

【0003】逐次比較型のAD変換器に関する文献とし
て、Tetsuya Iida,et al “A C
MOS 10bit ACCURACY AND5μs
SPEED AD CONVERTER”CICC p
p.9,2,1−9,2,4,1988がある。
As a document relating to a successive approximation type AD converter, Tetsya Iida, et al "AC
MOS 10bit ACCURACY AND 5μs
SPEED AD CONVERTER "CICC p
p. There are 9,2,1-9,2,4,1988.

【0004】上記文献に記載されているAD変換器は、
図10に示すように逐次比較型で、Cアレイをユニット
容量で構成したものであり、セントロイドアルゴリズム
を使用して容量を選択することにより、容量値のバラツ
キがAD変換の精度に与える影響を小さくしている。
The AD converter described in the above document is
As shown in FIG. 10, it is a successive approximation type, and the C array is composed of unit capacitances. By selecting the capacitances using the centroid algorithm, the influence of the variation in the capacitance value on the accuracy of AD conversion is affected. I'm making it small.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、より高精度及
び高分解能なAD変換器を構成する場合には、ユニット
容量の容量値を大きくし、容量値のランダムばらつきの
影響を小さくする必要があると共にCアレイのビット数
を増やさなければならない。しかし、例えば、逐次比較
方式で分解能16ビットのAD変換器を構成しようとす
ると、Cアレイ型DA変換器の専有面積(チップサイ
ズ)は分解能10ビットのAD変換器のそれの、2
6 (=64)倍になる。さらに、Cアレイ型DA変換器
の全容量値も64倍になり、アナログ入力信号のサンプ
リング時間が長くなり、動作速度は約1/64となって
しまう。本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、高
速で、高精度なAD変換を行う小型の逐次比較型AD変
換器を提供することを目的とする。
However, in the case of configuring an AD converter with higher precision and higher resolution, it is necessary to increase the capacitance value of the unit capacitance and reduce the influence of random variation of the capacitance value. Along with this, the number of bits in the C array must be increased. However, for example, when an AD converter with a resolution of 16 bits is to be constructed by the successive approximation method, the area occupied by the C array DA converter (chip size) is 2 times that of the AD converter with a resolution of 10 bits.
6 (= 64) times. Further, the total capacitance value of the C-array type DA converter also becomes 64 times, the sampling time of the analog input signal becomes long, and the operating speed becomes about 1/64. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a small-scale successive approximation type AD converter that performs high-speed and highly accurate AD conversion.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】逐次比較型アナログデジ
タル変換器は、入力アナログ信号と比較用信号を比較す
る比較器と、前記比較器の出力に応答してデジタルデー
タを更新して出力する符号発生論理回路と、前記符号発
生論理回路の出力データをアナログ信号に変換し、前記
比較用信号として前記比較器に供給する単位容量型Cア
レイ・デジタルアナログ変換器と、を備えるアナログデ
ジタル変換回路と、前記単位容量型Cアレイ・デジタル
アナログ変換器を構成する個々のコンデンサと所定の基
準コンデンサの差を求め、この差に基づいて前記アナロ
グデジタル変換回路の出力するデジタルデータそれぞれ
に対応する校正値を求める第1回路と、求められた校正
値を記憶するメモリ回路と、前記符号発生論理回路の出
力に応答して前記メモリ回路に記憶された校正値を読み
だし、この校正値をデジタルアナログ変換して前記単位
容量型Cアレイ・デジタルアナログ変換器の出力信号に
加算して前記比較器に供給する第2の回路を具備し、自
己校正機能を有することを特徴とする。
A successive approximation type analog-digital converter is a comparator for comparing an input analog signal and a comparison signal, and a code for updating and outputting digital data in response to the output of the comparator. An analog-digital conversion circuit comprising a generation logic circuit and a unit capacitance type C array digital-analog converter which converts the output data of the code generation logic circuit into an analog signal and supplies the analog signal as the comparison signal. The difference between the individual capacitors forming the unit capacitance type C array digital-analog converter and a predetermined reference capacitor is obtained, and the calibration value corresponding to each digital data output from the analog-digital conversion circuit is calculated based on this difference. A first circuit to be obtained, a memory circuit for storing the obtained calibration value, and the memory circuit for storing the obtained calibration value, A second circuit for reading the calibration value stored in the memory circuit, converting the calibration value to digital-analog, adding the calibration value to the output signal of the unit capacitance type C array / digital-analog converter, and supplying the second circuit to the comparator. It is equipped with a self-calibration function.

【0007】[0007]

【作用】例えば電源投入後、前記第1回路は、前記単位
容量型Cアレイ・デジタルアナログ変換器を構成する個
々のコンデンサと所定の基準容量の差を求め、この差に
基づいて前記アナログデジタル変換回路の出力するデジ
タルデータそれぞれに対応する校正値を求める。求めら
れた校正値は前記メモリ回路に記憶される。
For example, after the power is turned on, the first circuit finds the difference between the individual capacitors forming the unit capacitance type C array digital-analog converter and a predetermined reference capacitance, and based on this difference, the analog-digital conversion is performed. The calibration value corresponding to each digital data output from the circuit is obtained. The calculated calibration value is stored in the memory circuit.

【0008】次に、前記比較器は入力アナログ信号と比
較用信号を比較する。前記比較器からの比較結果を示す
出力に応答して、前記符号発生論理回路はデジタルデー
タを更新して出力する。前記符号発生論理回路の出力デ
ータを受けて、前記単位容量型Cアレイ・デジタルアナ
ログ変換器は出力データをアナログ信号に変換し、前記
比較用信号として前記比較器に供給する。また、同時
に、前記符号発生論理回路の出力に応答して、前記第2
の回路は前記メモリ回路に記憶された校正値を読み出
し、この校正値をデジタルアナログ変換して前記Cアレ
イ・デジタルアナログ変換器の出力信号に加算して前記
比較器に供給する。アナログ入力信号と、前記単位容量
型Cアレイ・デジタルアナログ変換器の出力と前記第2
の回路の出力の加算信号が一致したときの前記符号発生
論理回路の出力が、アナログ入力信号に対応するデジタ
ルデータとなる。
Next, the comparator compares the input analog signal with the comparison signal. In response to the output indicating the comparison result from the comparator, the code generation logic circuit updates and outputs the digital data. The unit capacitance type C array digital-analog converter receives the output data of the code generation logic circuit, converts the output data into an analog signal, and supplies the analog signal to the comparator as the comparison signal. At the same time, in response to the output of the code generation logic circuit, the second
Circuit reads the calibration value stored in the memory circuit, converts the calibration value into a digital-analog value, adds the calibration value to the output signal of the C-array / digital-analog converter, and supplies the output signal to the comparator. The analog input signal, the output of the unit capacitance type C array digital-analog converter, and the second
The output of the code generation logic circuit when the addition signals of the outputs of the above circuits 1 and 2 become the digital data corresponding to the analog input signal.

【0009】このような構成とすることにより前記単位
容量型Cアレイ・デジタルアナログ変換器を構成する容
量のばらつきの影響が減少し、正確にアナログデジタル
変換出来る。
With such a structure, the influence of the variation in the capacity of the unit capacitance type C array digital-analog converter is reduced, and the analog-digital conversion can be accurately performed.

【0010】[0010]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の第1実施例に
係る自己校正機能を有する逐次比較型AD(アナログデ
ジタル)変換器について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A successive approximation type AD (analog-digital) converter having a self-calibration function according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0011】AD変換器、逐次比較型AD変換回路50
と校正回路10から構成される。逐次比較型AD変換回
路50は、従来の逐次比較AD変換器と同様に比較器
(コンパレータ)20、符号発生論理回路22、単位容
量型CアレイDA変換器21を有する。
AD converter, successive approximation type AD conversion circuit 50
And a calibration circuit 10. The successive approximation type AD conversion circuit 50 has a comparator (comparator) 20, a code generation logic circuit 22, and a unit capacity type C array DA converter 21 like the conventional successive approximation AD converter.

【0012】比較器20の第1の入力端にはアナログ信
号が供給されており、第2の入力端は単位容量型Cアレ
イDA(デジタルアナログ)変換器21のアナログ出力
信号が供給されている。比較器20は、この2つのアナ
ログ入力信号の信号レベルを比較し、比較結果を示す信
号を出力する。さらに、比較器20は後述する制御回路
13からの制御信号に応じて、2つの入力端を内部で短
絡する機能を有する。
An analog signal is supplied to the first input terminal of the comparator 20, and an analog output signal of the unit capacitance type C array DA (digital analog) converter 21 is supplied to the second input terminal. .. The comparator 20 compares the signal levels of these two analog input signals and outputs a signal indicating the comparison result. Further, the comparator 20 has a function of internally short-circuiting the two input terminals according to a control signal from the control circuit 13 described later.

【0013】符号発生論理回路22は、比較器20から
の比較結果に応答して、デジタルデータを出力する。単
位容量型CアレイDA変換器21は、図2に示されるよ
うに、並列に接続された複数の単位容量のコンデンサC
1〜Cnから構成され、符号発生論理回路22からのデ
ジタル信号に応じて、コンデンサC1〜Cnの第1また
は第2の電源への接続状態が切り換わり、該デジタル信
号をDA変換する。
The code generation logic circuit 22 outputs digital data in response to the comparison result from the comparator 20. As shown in FIG. 2, the unit capacity type C array DA converter 21 includes a plurality of unit capacity capacitors C connected in parallel.
1 to Cn, the connection state of the capacitors C1 to Cn to the first or second power supply is switched according to the digital signal from the code generation logic circuit 22, and the digital signal is DA-converted.

【0014】自己校正回路10は制御回路13、メモリ
回路14、加算器15、局部DA変換器11、容量素子
CH及び基準コンデンサCBを有する。制御回路13
は、このシステムの動作全体を制御する。メモリ回路1
4は例えばRAMであり、制御回路13の制御下に後述
する容量差Di、校正値Hmを記憶する。
The self-calibration circuit 10 has a control circuit 13, a memory circuit 14, an adder 15, a local DA converter 11, a capacitive element CH and a reference capacitor CB. Control circuit 13
Controls the overall operation of this system. Memory circuit 1
Reference numeral 4 denotes a RAM, which stores a capacitance difference Di and a calibration value Hm, which will be described later, under the control of the control circuit 13.

【0015】加算器15は制御回路13の制御下に後述
する平均値Dx、校正値Hm等を計算する。局部DA変
換器11は、メモリ回路14から供給される校正値Hm
をDA変換し、コンデンサCHを介して比較器20に供
給する。
Under the control of the control circuit 13, the adder 15 calculates an average value Dx, a calibration value Hm, etc., which will be described later. The local DA converter 11 uses the calibration value Hm supplied from the memory circuit 14.
Is DA converted and supplied to the comparator 20 via the capacitor CH.

【0016】基準コンデンサCBは、単位容量型Cアレ
イDA変換器21を構成するコンデンサC1〜Cnと同
一の容量を有し、一端が比較器20の入力端に接続さ
れ、他端がスイッチの切り換えによって第1の電源若し
くは第2の電源に接続される。次に、図1の逐次比較型
AD変換器の動作について説明する。
The reference capacitor CB has the same capacity as the capacitors C1 to Cn forming the unit capacity type C array DA converter 21, one end thereof is connected to the input end of the comparator 20, and the other end thereof is switched. Is connected to the first power source or the second power source. Next, the operation of the successive approximation type AD converter of FIG. 1 will be described.

【0017】図1の回路は、図3のタイミングチャート
に示すように、電源投入後、容量差Diを測定し(プロ
セス1)、校正値Hmを計算し(プロセス2)、その
後、AD変換動作に移る(プロセス3)。以下、プロセ
ス順に動作を説明する。
As shown in the timing chart of FIG. 3, the circuit of FIG. 1 measures the capacitance difference Di (process 1) after the power is turned on, calculates the calibration value Hm (process 2), and then performs the AD conversion operation. (Process 3). The operation will be described below in the order of processes.

【0018】まず、制御回路13は、単位容量型Cアレ
イDA変換器21を構成する各コンデンサCiと基準コ
ンデンサCBの容量差Diを求めるため、比較器20を
制御し、その2入力を短絡する。さらに、アナログ入力
端を所定の電位に固定する。
First, the control circuit 13 controls the comparator 20 to short-circuit its two inputs in order to obtain the capacitance difference Di between each capacitor Ci and the reference capacitor CB constituting the unit capacitance type C array DA converter 21. .. Further, the analog input terminal is fixed at a predetermined potential.

【0019】この状態で、制御回路13は、基準コンデ
ンサCBを第2の電源に接続し、被測定対象のコンデン
サC1を第1の電源に接続し、他のコンデンサC2乃至
Cnを第2の電源に接続する。さらに、制御回路13
は、局部DA変換器11に第1電源と第2電源の中間値
の電圧を発生させる。
In this state, the control circuit 13 connects the reference capacitor CB to the second power source, the capacitor C1 to be measured to the first power source, and the other capacitors C2 to Cn to the second power source. Connect to. Further, the control circuit 13
Causes the local DA converter 11 to generate a voltage having an intermediate value between the first power supply and the second power supply.

【0020】所定時間経過後(各コンデンサの充放電完
了後)、制御回路13は、基準コンデンサCBを第1の
電源に接続し、コンデンサC1を第2の電源に接続す
る。なお、コンデンサC2乃至Cnは第2の電源に接続
されたままである。
After a lapse of a predetermined time (after completion of charging / discharging of each capacitor), the control circuit 13 connects the reference capacitor CB to the first power source and the capacitor C1 to the second power source. Note that the capacitors C2 to Cn remain connected to the second power supply.

【0021】この状態で、符号発生論理回路22は逐次
比較動作をおこない、比較器20の出力に応じて、その
出力データを更新する。制御回路13は符号発生論理回
路22の出力データを局部DA変換器11に供給し、ア
ナログ信号に変換し、コンデンサCHを介して、比較器
20の入力端にフィードバックする。
In this state, the code generation logic circuit 22 performs a successive approximation operation and updates the output data according to the output of the comparator 20. The control circuit 13 supplies the output data of the code generation logic circuit 22 to the local DA converter 11, converts it into an analog signal, and feeds it back to the input terminal of the comparator 20 via the capacitor CH.

【0022】制御回路13は、比較器20の出力が中間
レベルとなった時の符号発生論理回路22の出力デジタ
ルデータを基準コンデンサCBとコンデンサC1の容量
の差D1として、メモリ回路14に記憶する。
The control circuit 13 stores the output digital data of the code generation logic circuit 22 when the output of the comparator 20 becomes an intermediate level in the memory circuit 14 as the difference D1 between the capacitances of the reference capacitor CB and the capacitor C1. ..

【0023】つぎに、基準コンデンサCBとコンデンサ
C2の容量の差D2を求めるため、制御回路13は基準
コンデンサCBを第2の電源に接続し、コンデンサC2
を第1の電源に接続し、他のコンデンサを第2の電源に
接続し、局部DA変換器11に第1電源と第2電源の中
間値の電圧を発生させる。
Next, in order to obtain the capacitance difference D2 between the reference capacitor CB and the capacitor C2, the control circuit 13 connects the reference capacitor CB to the second power source, and the capacitor C2
Is connected to the first power supply, another capacitor is connected to the second power supply, and the local DA converter 11 is caused to generate a voltage having an intermediate value between the first power supply and the second power supply.

【0024】所定時間経過後、制御回路13は、基準コ
ンデンサCBを第1の電源に接続し、コンデンサC2を
第2の電源に接続する。この状態で、符号発生論理回路
22は逐次比較動作を行い、制御回路13は比較器20
の出力が中間レベルとなった時点の符号発生論理回路2
2の出力データを基準コンデンサCBとコンデンサC2
の容量の差D2として、メモリ回路14に記憶する。以
後、同様にして、コンデンサC3,C4…と基準コンデ
ンサCBの容量の差D3,D4…を求め、メモリ回路1
4に記憶する。
After the elapse of a predetermined time, the control circuit 13 connects the reference capacitor CB to the first power supply and the capacitor C2 to the second power supply. In this state, the code generation logic circuit 22 performs the successive approximation operation, and the control circuit 13 causes the comparator 20 to operate.
Code generation logic circuit 2 when the output of the
The output data of 2 is the reference capacitor CB and the capacitor C2.
It is stored in the memory circuit 14 as the capacity difference D2. After that, similarly, the capacitance differences D3, D4, ... Between the capacitors C3, C4 ,.
Store in 4.

【0025】全てのコンデンサC1〜Cnについての上
述の動作(プロセス1)が終了すると、制御回路13
は、メモリ回路14に記憶されたデータを読みだし、
(1)式に基づいて校正値Hmを加算器15を制御して
求め、求められた校正値Hmをメモリ回路14に書き込
む。なお(1)式において、mは符号発生論理回路22
の出力のデジタルコードを表し、DxはD1〜Dnの平
均値(D1+D2+…Dn)/nを表す。
When the above-described operation (process 1) for all the capacitors C1 to Cn is completed, the control circuit 13
Reads the data stored in the memory circuit 14,
The calibration value Hm is obtained by controlling the adder 15 based on the equation (1), and the obtained calibration value Hm is written in the memory circuit 14. In the equation (1), m is the code generation logic circuit 22.
Represents the digital code of the output, and Dx represents the average value (D1 + D2 + ... Dn) / n of D1 to Dn.

【0026】[0026]

【数2】 [Equation 2]

【0027】符号発生論理回路22の出力データ(例え
ば、符号発生論理回路22の出力データが8ビットの場
合、00000000〜11111111)それぞれの
校正値Hmが求められると、図3に示されるプロセス2
が終了する。つぎに、上記校正値Hmを用いて入力アナ
ログ信号をA/D変換する動作を説明する。
When the calibration value Hm of each of the output data of the code generation logic circuit 22 (for example, 00000000 to 11111111 when the output data of the code generation logic circuit 22 is 8 bits) is obtained, the process 2 shown in FIG.
Ends. Next, the operation of A / D converting the input analog signal using the calibration value Hm will be described.

【0028】制御回路13は比較器20に制御信号を供
給し、2入力の短絡状態を解除し、アナログ入力端子を
前記所定の電圧から分離し、比較器20の入力端子にA
D変換対象のアナログ信号を供給する。
The control circuit 13 supplies a control signal to the comparator 20, releases the two-input short-circuit state, separates the analog input terminal from the predetermined voltage, and inputs A to the input terminal of the comparator 20.
An analog signal to be D-converted is supplied.

【0029】比較器20はアナログ入力信号と第2の入
力端に供給されるアナログデータを比較し、比較結果に
対応する信号を出力する。符号発生論理回路22は比較
結果に対応して、出力デジタルデータを更新(上下)す
る。この出力デジタルデータは単位容量型CアレイDA
変換器21によりアナログ信号に変換され、比較器20
に供給される。
The comparator 20 compares the analog input signal with the analog data supplied to the second input terminal and outputs a signal corresponding to the comparison result. The code generation logic circuit 22 updates (up and down) the output digital data according to the comparison result. This output digital data is a unit capacitance type C array DA.
The analog signal is converted by the converter 21, and the comparator 20
Is supplied to.

【0030】同時に、制御回路13は符号発生論理回路
22が出力するデジタルデータに対応する校正値Hmを
メモリ回路14から読みだし、局部DA変換器11に供
給する。局部DA変換器11はこのデジタルデータをア
ナログデータに変換し、単位容量型CアレイDA変換器
21の出力アナログ信号にアナログ的に加算して比較器
20に供給する。以後、同様にして、アナログ入力信号
に対応するデジタルデータが符号発生論理回路22から
出力される。尚、プロセス1及び2による校正値Hmの
計算及び記憶は、電源投入後、一度行えば良い。 第2実施例 次に、図4乃至図9を参照して本発明の第2実施例を説
明する。なお、図4において、図1と同一部分には同一
符号を付す。
At the same time, the control circuit 13 reads the calibration value Hm corresponding to the digital data output by the code generation logic circuit 22 from the memory circuit 14 and supplies it to the local DA converter 11. The local DA converter 11 converts this digital data into analog data, adds it to the output analog signal of the unit capacitance type C array DA converter 21 in an analog manner, and supplies it to the comparator 20. Thereafter, similarly, digital data corresponding to the analog input signal is output from the code generation logic circuit 22. The calculation and storage of the calibration value Hm in processes 1 and 2 may be performed once after the power is turned on. Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 4, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0031】図4において、図1と構成が異なる点は、
比較器としてチョッパコンパレータ20aが使用されて
いる点と、アナログ入力信号が単位容量型CアレイDA
変換器21に供給されている点にある。
The structure of FIG. 4 differs from that of FIG. 1 in that
The chopper comparator 20a is used as a comparator, and the analog input signal is a unit capacitance type C array DA.
The point is that it is supplied to the converter 21.

【0032】第2実施例においても、図5に示されるよ
うに,電源投入後、Cアレイを構成する各コンデンサC
1〜Cnと基準コンデンサCBの容量の差Diを順番に
求め(プロセス1)、校正値Hmを求め(プロセス
2)、その後、メモリ回路14に記憶された校正値Hm
を用いたA/D変換動作を行う(プロセス3)。ただ
し、チョッパコンパレータ20aを使用している為、差
Diの測定とAD変換はそれぞれオートゼロモードと比
較モードの2つのモードで達成される。
Also in the second embodiment, as shown in FIG. 5, after the power is turned on, each capacitor C constituting the C array is
1 to Cn and the difference Di between the capacitances of the reference capacitors CB are sequentially obtained (process 1), the calibration value Hm is obtained (process 2), and then the calibration value Hm stored in the memory circuit 14 is obtained.
A / D conversion operation using is performed (process 3). However, since the chopper comparator 20a is used, the measurement of the difference Di and the AD conversion are achieved in two modes of the auto-zero mode and the comparison mode, respectively.

【0033】以下、図4の回路の動作を、図5乃至図9
を参照して順に説明する。まず、単位容量型CアレイD
A変換器を構成する各コンデンサC1〜Cnと基準コン
デンサCBの容量の差DiをD1から順に求める(プロ
セス1)。
The operation of the circuit of FIG. 4 will be described below with reference to FIGS.
Will be described in order. First, the unit capacitance type C array D
The difference Di in capacitance between the capacitors C1 to Cn and the reference capacitor CB that form the A converter is sequentially obtained from D1 (process 1).

【0034】差D1を求める為、制御回路13は、この
システムをオートゼロモードに設定する。このモード
で、制御回路13は、図6に示されるように、チョッパ
コンパレータ20aのスイッチSWをオンしてコンパレ
ータの入力端と出力端を短絡し、基準コンデンサCBを
第2の電源に接続し、被測定対象のコンデンサC1を第
1の電源に接続し、他のコンデンサC2乃至Cnを第2
の電源に接続する。また、制御回路13は、局部DA変
換器11に第1電圧と第2電圧の中間値の電圧を発生さ
せる。この状態で、各コンデンサの充放電が完了し、チ
ョッパコンパレータ20aの入力端と出力端の電位が同
値になり、スイッチSWに電流が流れなくなると、チョ
ッパコンパレータ20aの初期状態が設定される。
To determine the difference D1, the control circuit 13 sets the system in the autozero mode. In this mode, as shown in FIG. 6, the control circuit 13 turns on the switch SW of the chopper comparator 20a to short-circuit the input end and the output end of the comparator, and connects the reference capacitor CB to the second power supply. The capacitor C1 to be measured is connected to the first power supply, and the other capacitors C2 to Cn are connected to the second power supply.
Connect to the power supply. Further, the control circuit 13 causes the local DA converter 11 to generate a voltage having an intermediate value between the first voltage and the second voltage. In this state, when the charging and discharging of each capacitor are completed, the potentials at the input end and the output end of the chopper comparator 20a become the same value, and no current flows through the switch SW, the initial state of the chopper comparator 20a is set.

【0035】次に、制御回路13は、比較モードに入る
ため、図7に示されるように、スイッチSWをオフし、
基準コンデンサCBを第1の電源に接続し、コンデンサ
C1を第2の電源に接続する。なお、コンデンサC2乃
至Cnは第2の電源に接続されままである。この状態
で、符号発生論理回路22は逐次比較動作をおこない、
チョッパコンパレータ20aの出力に応じて、その出力
データを更新する。符号発生論理回路22の出力データ
は局部DA変換器11によりアナログ信号に変換され、
コンデンサCHを介して、チョッパコンパレータ20a
の入力にフィードバックされる。符号発生論理回路22
の出力データが更新され、チョッパコンパレータ20a
の入力端の電圧がそのしきい値とほぼ一致すると、チョ
ッパコンパレータ20aの出力も中間レベルとなる。制
御回路13はこの時点の符号発生論理回路22の出力デ
ータを基準コンデンサCBとコンデンサC1の容量の差
D1として、メモリ回路14に記憶する。
Next, since the control circuit 13 enters the comparison mode, the switch SW is turned off as shown in FIG.
The reference capacitor CB is connected to the first power supply and the capacitor C1 is connected to the second power supply. The capacitors C2 to Cn are connected to the second power source. In this state, the code generation logic circuit 22 performs the successive approximation operation,
The output data is updated according to the output of the chopper comparator 20a. The output data of the code generation logic circuit 22 is converted into an analog signal by the local DA converter 11,
Via the capacitor CH, the chopper comparator 20a
Is fed back to the input of. Code generation logic circuit 22
Output data of the chopper comparator 20a is updated.
When the voltage at the input terminal of ∑ substantially coincides with the threshold value, the output of the chopper comparator 20a also becomes the intermediate level. The control circuit 13 stores the output data of the code generation logic circuit 22 at this point in the memory circuit 14 as the difference D1 in capacitance between the reference capacitor CB and the capacitor C1.

【0036】つぎに、基準コンデンサCBとコンデンサ
C2の容量の差D2を求めるため、制御回路13はオー
トゼロモードを設定し、チョッパコンパレータ20aの
スイッチSWをオンし、基準コンデンサCBを第2の電
源に接続し、コンデンサC2を第1の電源に接続し、コ
ンデンサC1、C3〜Cnを第2の電源に接続し、局部
DA変換器11に第1電源と第2電源の中間値の電圧を
発生させる。所定時間経過後、制御回路13は、比較モ
ードに入るため、スイッチSWをオフし、基準コンデン
サCBを第1の電源に接続し、コンデンサC2を第2の
電源に接続する。この状態で、逐次比較動作を行い、チ
ョッパコンパレータ20aの出力が中間レベルとなった
時点での符号発生論理回路22の出力データを基準コン
デンサCBとコンデンサC2の容量の差D2として、メ
モリ回路14に記憶される。以後、同様にして、コンデ
ンサC3,C4…と基準コンデンサCBの容量の差D
3,D4…を求め、メモリ回路14に記憶する。
Next, in order to obtain the difference D2 in capacitance between the reference capacitor CB and the capacitor C2, the control circuit 13 sets the auto zero mode, turns on the switch SW of the chopper comparator 20a, and sets the reference capacitor CB to the second power source. Connected, the capacitor C2 is connected to the first power supply, the capacitors C1, C3 to Cn are connected to the second power supply, and the local DA converter 11 is caused to generate a voltage of an intermediate value between the first power supply and the second power supply. .. After a lapse of a predetermined time, the control circuit 13 enters the comparison mode, so that the switch SW is turned off, the reference capacitor CB is connected to the first power supply, and the capacitor C2 is connected to the second power supply. In this state, the successive approximation operation is performed, and the output data of the code generation logic circuit 22 at the time when the output of the chopper comparator 20a becomes the intermediate level is stored in the memory circuit 14 as the difference D2 between the capacitances of the reference capacitor CB and the capacitor C2. Remembered. Thereafter, similarly, the difference D in capacitance between the capacitors C3, C4 ... And the reference capacitor CB.
3, D4 ... Are obtained and stored in the memory circuit 14.

【0037】全てのコンデンサC1〜Cnについての上
述の動作が終了すると、制御回路13は、メモリ回路1
4に記憶されたデータと前述の(1)式に基づいて校正
値Hmを加算器15を制御して求め、校正値Hmをメモ
リ回路14に書き込む。以上で、校正値Hmを求める動
作(プロセス2)が終了する。つぎに、上記校正値Hm
を用いて入力アナログ信号をA/D変換する動作(プロ
セス3)を説明する。
When the above-mentioned operations for all the capacitors C1 to Cn are completed, the control circuit 13 causes the memory circuit 1 to operate.
The calibration value Hm is obtained by controlling the adder 15 based on the data stored in 4 and the equation (1), and the calibration value Hm is written in the memory circuit 14. This completes the operation (process 2) for obtaining the calibration value Hm. Next, the above calibration value Hm
The operation (process 3) of A / D converting the input analog signal using will be described.

【0038】まず、制御回路13は、逐次比較型AD変
換器を図8に示されるオートゼロモードに設定する。即
ち、制御回路13は、チョッパコンパレータ20aのス
イッチSWをオンし、コンデンサC1〜Cnにアナログ
入力信号を供給し、局部DA変換器11に第1電源と第
2電源の中間値の電圧を発生させる。なお、基準コンデ
ンサCBは第1電源と第2電源のいずれに接続されてい
てもよい。
First, the control circuit 13 sets the successive approximation type AD converter to the auto-zero mode shown in FIG. That is, the control circuit 13 turns on the switch SW of the chopper comparator 20a, supplies an analog input signal to the capacitors C1 to Cn, and causes the local DA converter 11 to generate a voltage having an intermediate value between the first power supply and the second power supply. .. The reference capacitor CB may be connected to either the first power supply or the second power supply.

【0039】次に、制御回路13は、図9に示される比
較モードに入るため、スイッチSWをオフし、符号発生
論理回路22に逐次比較動作を行わせる。符号発生論理
回路22はチョッパコンパレータ20aの出力に応じ
て、その出力を上下する。なお、基準コンデンサCBの
接続状態は変更されない。符号発生論理回路22の出力
データは単位容量型CアレイDA変換器21に供給さ
れ、そのデジタル出力に応じて、コンデンサC1〜Cn
は第1または第2の電源に接続される。さらに、符号発
生論理回路22の出力データは制御回路13を介してメ
モリ回路14に供給され、メモリ回路14に記憶された
校正値Hmを読み出す。読みだされた校正値Hmが局部
DA変換器11に供給され、局部DA変換器11により
アナログ信号に変換され、コンデンサCHを介して、チ
ョッパコンパレータ20aの入力端にフィードバックさ
れる。
Next, since the control circuit 13 enters the comparison mode shown in FIG. 9, the control circuit 13 turns off the switch SW and causes the code generation logic circuit 22 to perform the successive comparison operation. The code generation logic circuit 22 raises or lowers its output according to the output of the chopper comparator 20a. The connection state of the reference capacitor CB is not changed. The output data of the code generation logic circuit 22 is supplied to the unit capacitance type C array DA converter 21, and the capacitors C1 to Cn are supplied according to the digital output.
Is connected to the first or second power supply. Further, the output data of the code generation logic circuit 22 is supplied to the memory circuit 14 via the control circuit 13, and the calibration value Hm stored in the memory circuit 14 is read out. The read calibration value Hm is supplied to the local DA converter 11, converted into an analog signal by the local DA converter 11, and fed back to the input terminal of the chopper comparator 20a via the capacitor CH.

【0040】符号発生論理回路22の出力データが更新
され、チョッパコンパレータ20aの入力電圧がそのし
きい値とほぼ等しくなった時点でチョッパコンパレータ
20aの出力が中間レベルとなる、この時点の符号発生
論理回路22の出力データが入力アナログ信号に対応す
るデジタル信号となる。上記のオートゼロモード及び比
較モードが繰り返され、連続的に供給されるアナログ信
号を順次デジタルデータに変換する。また、第1及び第
2実施例では、D1から順に差Diを求めたが、その順
番は問題とならない。
The output data of the code generation logic circuit 22 is updated, and when the input voltage of the chopper comparator 20a becomes substantially equal to its threshold value, the output of the chopper comparator 20a becomes an intermediate level. The output data of the circuit 22 becomes a digital signal corresponding to the input analog signal. The auto-zero mode and the comparison mode described above are repeated to sequentially convert the continuously supplied analog signals into digital data. Further, in the first and second embodiments, the difference Di is calculated in order from D1, but the order does not matter.

【0041】上記構成により、上記実施例に使用すれ
ば、自己校正回路が追加されるものの、前例のように占
有面積は64倍にはならず、4倍程度で構成が可能で、
高速かつ高精度(高分解能)化が図れる。
According to the above-mentioned configuration, when used in the above-mentioned embodiment, the self-calibration circuit is added, but the occupied area does not become 64 times as in the previous example, and the structure can be made about 4 times.
High speed and high accuracy (high resolution) can be achieved.

【0042】また、単位容量型CアレイDA変換器21
に単位容量を用いており、コンデンサの容量値のランダ
ムばらつきに対して校正を行うので、校正量が小さくな
り、局部DA変換器11も小さく構成出来る。
The unit capacitance type C array DA converter 21
Since the unit capacitance is used for the calibration and the calibration is performed with respect to the random variation of the capacitance value of the capacitor, the calibration amount becomes small, and the local DA converter 11 can also be made small.

【0043】[0043]

【発明の効果】上記構成により、AD変換器の専有面積
及び全容量値を小さくでき、高速かつ高精度な逐次比較
AD変換を行う逐次比較AD変換器を提供できる。
With the above structure, it is possible to provide a successive approximation AD converter which can reduce the area occupied by the AD converter and the total capacitance value and can perform high-speed and highly accurate successive approximation AD conversion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例に係る逐次比較型AD変換
器の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a successive approximation type AD converter according to a first embodiment of the present invention.

【図2】単位容量型Cアレイ型DA変換器の構成例を示
す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of a unit capacitance type C array type DA converter.

【図3】図1に示す逐次比較型AD変換器の動作のタイ
ミングチャートである。
FIG. 3 is a timing chart of the operation of the successive approximation type AD converter shown in FIG.

【図4】本発明の第2実施例に係る逐次比較型AD変換
器の構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a successive approximation type AD converter according to a second embodiment of the present invention.

【図5】図4に示す逐次比較型AD変換器の動作のタイ
ミングチャートである。
5 is a timing chart of the operation of the successive approximation type AD converter shown in FIG.

【図6】Cアレイを構成するコンデンサと基準コンデン
サの容量の差を求めるためのオートゼロモードでの各部
の接続状態を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a connection state of each unit in an auto zero mode for obtaining a difference in capacitance between a capacitor forming a C array and a reference capacitor.

【図7】Cアレイを構成するコンデンサと基準コンデン
サの容量の差を求めるための比較モードでの各部の接続
状態を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a connection state of each part in a comparison mode for obtaining a difference in capacitance between a capacitor forming a C array and a reference capacitor.

【図8】AD変換動作におけるオートゼロモードでの各
部の接続状態を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a connection state of each unit in an auto zero mode in an AD conversion operation.

【図9】AD変換動作における比較モードでの各部の接
続状態を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a connection state of each unit in a comparison mode in an AD conversion operation.

【図10】従来の逐次比較型AD変換器の構成を示すブ
ロック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a conventional successive approximation type AD converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…自己校正回路、11…局部DA変換器、13…制
御回路、14…メモリ回路、15…加算器、20a…チ
ョッパコンパレータ、21…単位容量型CアレイDA変
換器、22…符号発生論理回路、50…逐次比較型AD
変換回路。
10 ... Self-calibration circuit, 11 ... Local DA converter, 13 ... Control circuit, 14 ... Memory circuit, 15 ... Adder, 20a ... Chopper comparator, 21 ... Unit capacitance type C array DA converter, 22 ... Code generation logic circuit , 50 ... Successive approximation type AD
Conversion circuit.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】入力アナログ信号と比較用信号を比較する
比較器と、前記比較器の出力に応答してデジタルデータ
を更新して出力する符号発生論理回路と、前記符号発生
論理回路の出力データをアナログ信号に変換し、前記比
較用信号として前記比較器に供給する単位容量型Cアレ
イ・デジタルアナログ変換器と、を備えるアナログデジ
タル変換回路と、 前記単位容量型Cアレイ・デジタルアナログ変換器を構
成する個々のコンデンサと所定の基準容量の差を求め、
この差に基づいて前記アナログデジタル変換回路の出力
するデジタルデータそれぞれに対応する校正値を求める
手段と、求められた校正値を記憶する記憶手段と、前記
符号発生論理回路の出力に応答して前記記憶手段に記憶
された校正値を読みだし、この校正値をデジタルアナロ
グ変換して前記単位容量型Cアレイ・デジタルアナログ
変換器の出力信号に加算して前記比較回路に供給する手
段を有し、自己校正機能を有することを特徴とする逐次
比較型アナログデジタル変換器。
1. A comparator for comparing an input analog signal with a comparison signal, a code generation logic circuit for updating and outputting digital data in response to an output of the comparator, and output data for the code generation logic circuit. To an analog signal and supplies the comparator as a signal for comparison to the unit capacitance type C array / digital / analog converter; and the unit capacitance type C array / digital / analog converter. Find the difference between the individual capacitors that are configured and the predetermined reference capacitance,
Means for obtaining a calibration value corresponding to each digital data output from the analog-to-digital conversion circuit based on this difference, storage means for storing the obtained calibration value, and in response to the output of the code generation logic circuit, The calibration value stored in the storage means is read, and the calibration value is digital-analog converted, added to the output signal of the unit capacitance type C array digital-analog converter, and supplied to the comparison circuit. A successive approximation type analog-digital converter having a self-calibration function.
【請求項2】m番目のデジタルデータに対応する前記校
正値Hmは、各コンデンサ(C1〜Cn)と前記基準容
量(CB)の差Diとその平均値Dxに基づいて、次式
に従って求められることを特徴とする請求項1記載の逐
次比較型アナログデジタル変換器。 【数1】
2. The calibration value Hm corresponding to the m-th digital data is calculated according to the following equation based on the difference Di between the capacitors (C1 to Cn) and the reference capacitance (CB) and its average value Dx. The successive approximation type analog-digital converter according to claim 1, wherein [Equation 1]
【請求項3】前記比較器は2入力比較器またはチョッパ
型比較器から構成されることを特徴とする請求項1記載
の逐次比較型アナログデジタル変換器。
3. The successive approximation type analog-digital converter according to claim 1, wherein the comparator is composed of a two-input comparator or a chopper type comparator.
【請求項4】前記供給する手段は、その出力信号を容量
素子を介して前記比較器の第2の入力端に供給すること
を特徴とする請求項1記載の逐次比較型アナログデジタ
ル変換器。
4. The successive approximation type analog-digital converter according to claim 1, wherein the supplying means supplies the output signal to the second input terminal of the comparator via a capacitive element.
【請求項5】入力アナログ信号と比較用信号を比較する
比較器と、前記比較器の出力に応答してデジタルデータ
を更新する符号発生論理回路と、前記符号発生回路の出
力デジタルデータをアナログ信号に変換し、前記比較用
信号として前記比較器に供給する単位容量型Cアレイ・
デジタルアナログ変換器と、 前記Cアレイ・デジタルアナログ変換器を構成する個々
のコンデンサと基準容量の差に基づいて求められた前記
アナログデジタル変換回路の出力するデジタルデータそ
れぞれに対応する校正値を記憶する記憶手段と、 前記符号発生回路の出力に応答して前記記憶手段に記憶
されたは校正値を読みだし、これをデジタルアナログ変
換して前記Cアレイ・デジタルアナログ変換器出力信号
に加算して前記比較器に供給する手段を有する自己校正
回路を具備することを特徴とする逐次比較型アナログデ
ジタル変換器。
5. A comparator for comparing an input analog signal with a comparison signal, a code generation logic circuit for updating digital data in response to an output of the comparator, and an analog signal for outputting the output digital data of the code generation circuit. And a unit capacitance type C array, which is supplied to the comparator as the comparison signal.
A digital-analog converter, and a calibration value corresponding to each of the digital data output from the analog-digital conversion circuit, which is obtained based on the difference between the reference capacitors and the capacitors forming the C-array digital-analog converter, are stored. In response to the output of the storage means and the code generation circuit, the calibration value stored in the storage means is read out, digital-to-analog converted and added to the output signal of the C array / digital-analog converter. A successive approximation type analog-to-digital converter comprising a self-calibration circuit having a means for supplying to a comparator.
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