KR101283752B1 - Method for converting analog to digital in successive approximation register analog to digital converter - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아날로그 입력신호를 소정시간동안 샘플링하는 샘플/홀더(Sample/Holder)와, 소정시간동안 상기 샘플링된 입력 전압을 기반으로 예측된 입력전압과 상기 샘플/홀더에서 샘플링된 입력전압을 비교하는 비교기와, 소정시간동안 상기 샘플링된 입력전압을 기반으로 예측된 입력전압을 아날로그 신호로 변환하여 상기 비교기에 입력시키는 디지털-아날로그 변환기(DAC: Digital to Analog Converter)와, 상기 샘플/홀더에서 샘플링될 아날로그 입력신호의 입력 전압을 예측하여 상기 디지털-아날로그 변환기에 입력시키고 상기 비교기의 비교결과를 점검하여 상기 비교 결과가 일치하면 그에 대응하는 N비트의 디지털 신호를 출력시키는 컨트롤 로직을 포함하는 아날로그-디지털 변환기에서의 아날로그-디지털 변환 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면 아날로그 입력 신호 전압을 예측하여 실제 샘플된 입력 전압을 디지털 신호로 변환하는 시간을 줄이고, 아날로그-디지털 신호 변환 후 전력 차단 (power gating) 방법을 이용하여, 불필요한 아날로그 회로의 전력 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, a sample / holder for sampling an analog input signal for a predetermined time is compared with a predicted input voltage based on the sampled input voltage for a predetermined time and an input voltage sampled at the sample / holder. A comparator, a digital-to-analog converter (DAC) for converting an input voltage predicted based on the sampled input voltage for a predetermined time into an analog signal and inputting the same to the comparator; An analog-digital control circuit comprising a control logic for predicting an input voltage of an analog input signal, inputting the digital-to-analog converter, checking a comparison result of the comparator, and outputting an N bit digital signal corresponding to the comparison result if the comparison result is matched. It relates to an analog-to-digital conversion method in a converter. According to the present invention, the analog input signal voltage is predicted to reduce the time for converting the actual sampled input voltage into a digital signal, and the power consumption of the analog circuit is reduced by using a power gating method after the analog-digital signal conversion. There is an effect that can be reduced.

Description

SAR방식의 아날로그-디지털 변환기에서의 아날로그-디지털 변환 방법 {Method for converting analog to digital in successive approximation register analog to digital converter} Analog-to-digital conversion method in SAR-type analog-to-digital converter {Method for converting analog to digital in successive approximation register analog to digital converter}

본 발명은 아날로그-디지털 변환 장치에 관한 것으로, 특히 SAR(Successive Approximation Register) 방식의 아날로그-디지털 변환 방식에 관한 것이다.
The present invention relates to an analog-to-digital conversion device, and more particularly, to an analog-to-digital conversion method of a successive access register (SAR) method.

먼저, 아날로그-디지털 변환 원리를 간단히 살펴보면, 아날로그-디지털 변환기(Analog to Digital Converter, 이하, ADC라 함)는 아날로그 형태의 입력 신호를 내부의 세분화된 기준 전압과 비교하여 이를 디지털 값으로 변환시키는 것으로, 결국 아날로그 형태의 입력 신호를 디지털 형태의 출력 신호로 바꾸는 것을 의미한다. First, the analog-to-digital conversion principle is briefly described. An analog-to-digital converter (hereinafter, referred to as an ADC) is an analog-type input signal that is converted into a digital value by comparing it with an internally divided reference voltage. In other words, this means converting an analog input signal into a digital output signal.

이러한 ADC의 종류에는 플래시 타입의 ADC, 트래킹(tracking) 기법을 이용한 ADC, 연속 근사 레지스터 타입(Successive Approximation Register type)의 ADC(이하, SAR-ADC라 함) 등이 있으며, 이 중 SAR 타입의 ADC가 최근 가장 많이 적용되고 있다. These ADCs include flash-type ADCs, ADCs using tracking techniques, and ADCs of successive approximation register types (hereinafter referred to as SAR-ADC), among which are SAR-type ADCs. Has been applied most recently.

일반적인 SAR-ADC는 아날로그 입력 신호(Vin)와 내부의 세분화된 아날로그 기준전압(Vdac)을 입력받아 비교하는 비교기와, 상기 비교기의 비교 결과에 응답하여 최상위 비트(MSB)에서부터 차례대로 디지털 출력 비트값을 결정하는 SAR 레지스터와, 상기 SAR 레지스터의 값을 아날로그 기준 전압(Vdac)으로 변환하여 상기 비교기로 입력시키는 DAC(Digital to Analog Converter)와, 상기 SAR 레지스터의 동작 제어를 위한 제어부로 이루어진다. A typical SAR-ADC is a comparator that receives and compares an analog input signal Vin and an internal subdivided analog reference voltage Vdac, and digital output bit values sequentially from the most significant bit MSB in response to the comparison result of the comparator. And a SAR register for determining a digital signal, a digital to analog converter (DAC) for converting the value of the SAR register into an analog reference voltage (Vdac) and inputting the same to the comparator, and a control unit for controlling the operation of the SAR register.

상기 SAR 레지스터는 변환하고자 하는 디지털 데이터의 비트 수만큼의 크기로 구성된다. The SAR register is configured with a size equal to the number of bits of digital data to be converted.

상기 구성의 일반적인 SAR-ADC가 N비트 SAR-ADC라 가정하여 그에 대한 동작과정을 설명하면 다음과 같다. Assuming that the general SAR-ADC of the configuration is an N-bit SAR-ADC, the operation process thereof will be described as follows.

먼저, 1단계에서 SAR 레지스터의 비트를 카운팅하기 위한 변수(c)를 " 1" 로 세팅하고, SAR 레지스터를 " 0" 으로 초기화한 후, 2단계에서 상기 SAR 레지스터의 I비트에 " 1"을 할당하고(SAR = 1000…000), 3단계에서 DAC가 상기 SAR 레지스터의 값을 디지털-아날로그 변환하면 비교기가 아날로그 입력신호(VIN)와 상기 디지털-아날로그 변환된 신호(Vdac)를 비교하게 된다. First, in step 1, the variable (c) for counting bits of the SAR register is set to "1", the SAR register is initialized to "0", and in step 2, "1" is set to the I bit of the SAR register. (SAR = 1000… 000), and in step 3, when the DAC digital-analog converts the value of the SAR register, the comparator compares the analog input signal VIN with the digital-analog converted signal Vdac.

이때, 아날로그 입력신호(Vin)가 SAR 레지스터의 값보다 작으면 상기 SAR 레지스터의 I비트를 " 0"으로 클리어한다(SAR = 0000…000). At this time, if the analog input signal Vin is smaller than the value of the SAR register, the I bit of the SAR register is cleared to "0" (SAR = 0000 ... 000).

만약, 상기 과정에서 아날로그 입력신호(Vin)가 SAR 레지스터의 값보다 크거나 같다면 상기 SAR 레지스터의 값을 그대로 유지한 채 바로 다음 단계로서 상기 SAR 레지스터의 비트를 카운팅하기 위한 변수(c)와 상기 SAR 레지스터의 크기를 나타내는 변수(N)와 비교하게 된다. If the analog input signal Vin is greater than or equal to the value of the SAR register in the above process, the variable c for counting the bits of the SAR register as the next step while maintaining the value of the SAR register is maintained. This is compared with a variable (N) that represents the size of the SAR register.

이에 따라, 상기 변수(c)가 SAR 레지스터의 크기를 나타내는 변수(N) 보다 작으면 상기 2단계로 피드백하고, 상기 변수(c)가 변수(N)와 같거나 보다 크다면 상기 비교동작을 종료하게 된다. 여기서, 비교기는 아날로그 입력 신호가 SAR 레지스터의 값보다 크거나 같을 경우에 "1" 을, 작을 경우에 " 0"의 값을 출력한다. Accordingly, if the variable (c) is smaller than the variable (N) indicating the size of the SAR register, the feedback is returned to the second step, and if the variable (c) is equal to or larger than the variable (N), the comparison operation is terminated. Done. Here, the comparator outputs a value of "1" when the analog input signal is greater than or equal to the value of the SAR register, and a value of "0" when it is small.

상기의 과정을 N번째 비트까지 반복 수행한 후의 SAR 레지스터에 최종 저장된 값이 아날로그 입력신호(Vin)와 등가인 변환된 디지털 신호(Vout)로 출력함으로써 아날로그 입력신호(Vin)를 N비트의 디지털 데이터(Vout)로 변환하는 과정을 수행하게 된다.The analog input signal Vin is converted into N bits by outputting the converted digital signal Vout whose value finally stored in the SAR register after repeating the above steps up to the Nth bit is equivalent to the analog input signal Vin. Convert to (Vout).

그러나, 종래의 N비트 SAR-ADC는 아날로그 입력신호의 전압을 샘플링하여 그 샘플링된 입력신호의 전압을 디지털신호로 변환하기 위해서 N번의 비교동작을 수행하여야 할 뿐만 아니라, 데이터 변환이 이루어지지 않는 시간에도 아날로그 회로들이 동작함으로써 불필요한 전력 소모를 야기하는 문제점이 있었다.
However, the conventional N-bit SAR-ADC not only has to perform N comparison operations in order to sample the voltage of the analog input signal and convert the voltage of the sampled input signal into a digital signal, but also does not perform data conversion. Even though analog circuits operate, there was a problem of causing unnecessary power consumption.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 입력신호의 전압을 예측하여 N비트의 디지털 신호 출력을 위한 비교 횟수를 줄이도록 창안한 SAR(Successive Approximation Register) 방식의 아날로그-디지털 변환 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and analog-to-digital conversion method of the SAR (Successive Approximation Register) method was created to reduce the number of comparisons for N-bit digital signal output by predicting the voltage of the input signal The purpose is to provide.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 기재되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The object of the present invention is not limited to the above-mentioned object, and other objects that are not described will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 아날로그 입력신호를 소정시간동안 샘플링하는 샘플/홀더(Sample/Holder)와, 소정시간동안 상기 샘플링된 입력 전압을 기반으로 예측된 입력전압과 상기 샘플/홀더에서 샘플링된 입력전압을 비교하는 비교기와, 소정시간동안 상기 샘플링된 입력전압을 기반으로 예측된 입력전압을 아날로그 신호로 변환하여 상기 비교기에 입력시키는 디지털-아날로그 변환기(DAC: Digital to Analog Converter)와, 상기 샘플/홀더에서 샘플링될 아날로그 입력신호의 입력 전압을 예측하여 상기 디지털-아날로그 변환기에 입력시키고 상기 비교기의 비교결과를 점검하여 상기 비교 결과가 일치하면 그에 대응하는 N비트의 디지털 신호를 출력시키는 컨트롤 로직을 포함하는 아날로그-디지털 변환기에서의 아날로그-디지털 변환 방법에 있어서, 상기 컨트롤 로직은 슬립모드가 '0'이 되는 동안 상기 샘플/홀더, 상기 비교기 및 상기 디지털-아날로그 변환기의 전압단자에 연결된 스위치를 온(on) 시키는 단계, 상기 컨트롤 로직은 현재 샘플링된 아날로그 입력신호의 전압과 이전에 샘플링된 아날로그 입력신호의 전압을 연산하여 다음에 샘플링될 아날로그 입력신호의 전압을 예측한 후, 그 예측된 입력전압을 상기 디지털-아날로그 변환기에 입력시키는 단계, 상기 비교기는 현재 샘플링된 아날로그 입력신호의 전압과 상기 디지털-아날로그 변환기의 출력전압을 비교하여 그 결과를 상기 컨트롤 로직에 입력시키는 단계, 상기 컨트롤 로직은 샘플링된 전압과 예측된 전압의 크기를 비교하는 제1단계, 상기 제1단계에서 샘플링된 전압이 예측된 전압보다 크다고 판명되면, 상기 컨트롤 로직은 상기 디지털-아날로그 변환기에 입력되는 예측 전압에 '1'을 가산한 후, 다시 상기 비교기에서 샘플링된 전압과 예측된 전압을 비교시키고, 그 비교결과, 샘플링된 전압이 예측된 전압보다 크면, 상기 컨트롤 로직은 상기 예측 전압에 '2'를 가산한 후, 다시 상기 비교기에서 샘플링된 전압과 예측된 전압을 비교시키는 제2단계, 상기 제2단계의 비교결과, 샘플링된 전압이 예측된 전압보다 작으면, 상기 컨트롤 로직은 상기 예측 전압에서 소정 값을 감산한 후 그 소정 값이 1인지 판단하는 제3단계, 상기 제1단계에서 샘플링된 전압이 예측된 전압보다 작다고 판명되면, 상기 컨트롤 로직은 상기 디지털-아날로그 변환기에 입력되는 예측 전압에서 '1'을 감산한 후 다시 비교기에서 샘플링된 전압과 예측된 전압을 비교시키고, 그 비교결과, 샘플링된 전압이 예측된 전압보다 작다고 판명되면, 상기 예측 전압에서 '2'를 감산한 후 다시 비교기에서 샘플링된 전압과 예측된 전압을 비교시키는 제4단계, 상기 제4단계의 비교결과, 샘플링된 전압이 예측된 전압보다 크다고 판명되면, 상기 컨트롤 로직은 상기 예측 전압에 소정 값을 가산한 후 그 소정 값이 '1'인지 판단하는 제5단계 및 상기 제3단계 또는 제5단계에서 소정 값이 '1'이라고 판단되면, 상기 컨트롤 로직은 상기 비교기의 비교결과를 점검하여 샘플링된 전압이 예측된 전압보다 큰지 여부를 판명하는 제6단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a sample / holder for sampling an analog input signal for a predetermined time, and the input voltage and the sample / holder predicted based on the sampled input voltage for a predetermined time. A comparator comparing the sampled input voltages, a digital-to-analog converter (DAC) converting an input voltage predicted based on the sampled input voltages into an analog signal and inputting the analog signal to the comparator; A control for predicting an input voltage of an analog input signal to be sampled from the sample / holder and inputting it to the digital-to-analog converter, checking a comparison result of the comparator, and outputting an N bit digital signal corresponding to the comparison result if the comparison result is matched In the analog-to-digital conversion method in the analog-to-digital converter containing the logic The control logic turns on a switch connected to the voltage terminals of the sample / holder, the comparator and the digital-to-analog converter while the sleep mode is '0', wherein the control logic is currently sampled analog. Calculating a voltage of an input signal and a voltage of a previously sampled analog input signal to predict a voltage of an analog input signal to be sampled next, and then inputting the predicted input voltage to the digital-analog converter, wherein the comparator Comparing a voltage of a current sampled analog input signal with an output voltage of the digital-to-analog converter and inputting the result into the control logic, wherein the control logic compares the sampled voltage with the magnitude of the predicted voltage. If the voltage sampled in the first step is found to be greater than the expected voltage, the control logic After adding '1' to the predicted voltage input to the digital-to-analog converter, the sampler compares the sampled voltage with the predicted voltage, and if the sampled voltage is larger than the predicted voltage, the control. The logic adds '2' to the predicted voltage, and then compares the sampled voltage with the predicted voltage in the comparator. When the sampled voltage is smaller than the predicted voltage, The control logic subtracts a predetermined value from the predicted voltage, and then determines whether the predetermined value is 1. If it is determined that the voltage sampled in the first step is smaller than the predicted voltage, the control logic is configured to perform the digital operation. Subtract '1' from the predicted voltage input to the analog converter and compare the sampled voltage with the predicted voltage in the comparator again. If it is found to be smaller than the measured voltage, the fourth step of subtracting '2' from the predicted voltage and comparing the sampled voltage with the predicted voltage in the comparator again, and the comparison result of the fourth step, the sampled voltage is estimated voltage If it is found to be greater, the control logic adds a predetermined value to the predicted voltage and then determines whether the predetermined value is '1' in the fifth step and the third or fifth step of determining whether the predetermined value is '1'. If so, the control logic includes a sixth step of checking the comparison result of the comparator to determine whether the sampled voltage is greater than the expected voltage.

본 발명의 일 실시예에서 상기 컨트롤 로직은 제1레지스터, 제2레지스터, 제3레지스터를 포함하고, 상기 컨트롤 로직은 상기 제6단계에서 샘플링된 전압이 예측된 전압보다 크지 않다고 판명되면, 상기 예측전압에서 '1'을 감산한 후, 상기 제1레지스터에 저장된 전압을 상기 제2레지스터에 저장함과 아울러 상기 제3레지스터에 저장된 전압을 상기 제1 레지스터에 저장하고, 슬립모드를 '1'로 전환시켜 상기 샘플/홀더, 상기 비교기 및 상기 디지털-아날로그 변환기로의 전력 공급을 차단할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the control logic includes a first register, a second register, and a third register, wherein the control logic determines that the predicted voltage is not greater than the predicted voltage in the sixth step. After subtracting '1' from the voltage, the voltage stored in the first register is stored in the second register, the voltage stored in the third register is stored in the first register, and the sleep mode is changed to '1'. Power supply to the sample / holder, the comparator and the digital-to-analog converter.

또는 상기 컨트롤 로직은 상기 제6단계에서 샘플링된 전압이 예측된 전압보다 크다고 판명되면, 상기 제1레지스터에 저장된 전압을 상기 제2레지스터에 저장함과 아울러 제3레지스터에 저장된 전압을 제1 레지스터에 저장하고, 슬립모드를 '1'로 전환시켜 상기 샘플 홀더, 상기 비교기 및 상기 디지털-아날로그 변환기로의 전력 공급을 차단할 수 있다. Alternatively, when the control logic determines that the voltage sampled in the sixth step is larger than the expected voltage, the control logic stores the voltage stored in the first register in the second register and the voltage stored in the third register in the first register. The power supply to the sample holder, the comparator and the digital-analog converter may be cut off by switching the sleep mode to '1'.

상기 제3단계 또는 제5 단계에서 소정 값이 '1'이 아니라고 판명되면, 상기 컨트롤 로직은 샘플링된 전압과 예측된 전압의 비교결과를 점검하고, 그 점검결과에 따라 상기 제3단계의 감산동작 또는 제5단계의 가산동작으로 복귀하는 단계를 더 포함할 수 있다.If it is determined that the predetermined value is not '1' in the third or fifth step, the control logic checks a comparison result between the sampled voltage and the predicted voltage, and according to the check result, the subtraction operation of the third step. Alternatively, the method may further include returning to the adding operation of the fifth step.

상기 제3단계에서, 상기 소정 값은 상기 제2단계에서 예측 전압에 가산된 값의 1/2일 수 있다.In the third step, the predetermined value may be 1/2 of the value added to the predicted voltage in the second step.

상기 제5단계에서, 상기 소정 값은 상기 제4단계의 예측 전압에서 감산된 값의 1/2일 수 있다.
In the fifth step, the predetermined value may be 1/2 of a value subtracted from the predicted voltage of the fourth step.

본 발명에 의하면 아날로그 입력 신호 전압을 예측하여 실제 샘플된 입력 전압을 디지털 신호로 변환하는 시간을 줄이고, 아날로그-디지털 신호 변환 후 전력 차단 (power gating) 방법을 이용하여, 불필요한 아날로그 회로의 전력 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, the analog input signal voltage is predicted to reduce the time for converting the actual sampled input voltage into a digital signal, and the power consumption of the analog circuit is reduced by using a power gating method after the analog-digital signal conversion. There is an effect that can be reduced.

이러한 효과를 발휘하는 본 발명의 SAR-ADC는 구성이 간단하고 고해상도를 가지며 저전력으로 구동이 가능함으로 무선 센서 네트워크, 바이오 장비, 멀티미디어 장비 등 많은 응용분야의 적용이 용이하리라 예상된다.
SAR-ADC of the present invention exhibiting such an effect is expected to be easy to apply in many applications such as wireless sensor network, bio equipment, multimedia equipment, because the configuration is simple, has a high resolution and can be driven with low power.

도 1은 본 발명의 실시 예로 제시된 SAR-ADC의 구성도.
도 2는 도 1의 SAR-ADC의 전력 소모 그래프.
도 3은 도 1의 SAR-ADC에서의 아날로그 입력신호를 예측하는 방법을 보인 파형도.
도 4은 기존 SAR-ADC와 본 발명의 SAR-ADC의 데이터 변환 사이클을 비교한 파형도.
도 5는 본 발명의 실시 예에서 SAR-ADC의 동작을 보인 신호 흐름도.
도 6은 본 발명의 실시 예에서 아날로그 입력신호 예측 및 그에 따른 비교 횟수를 보인 파형도.
1 is a block diagram of a SAR-ADC presented as an embodiment of the present invention.
2 is a power consumption graph of the SAR-ADC of FIG.
3 is a waveform diagram illustrating a method of predicting an analog input signal in the SAR-ADC of FIG.
Figure 4 is a waveform diagram comparing the data conversion cycle of the conventional SAR-ADC and SAR-ADC of the present invention.
Figure 5 is a signal flow diagram illustrating the operation of the SAR-ADC in an embodiment of the present invention.
6 is a waveform diagram showing the number of analog input signal prediction and the comparison according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used for the same reference numerals even though they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. Also, throughout this specification, when a component is referred to as "comprising ", it means that it can include other components, aside from other components, .

도 1은 본 발명의 실시 예를 보인 SAR-ADC의 구성도이다. 1 is a block diagram of a SAR-ADC showing an embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, 아날로그 입력신호(Vin)를 소정시간동안 샘플링하는 샘플/홀더(Sample/Holder)(110)와, 소정시간동안 상기 샘플링된 입력 신호를 기반으로 예측된 입력전압과 상기 샘플/홀더(110)에서 샘플링된 입력전압을 비교하는 비교기(120)와, 소정시간동안 상기 샘플링된 입력전압을 기반으로 예측된 입력전압을 아날로그 신호로 변환하여 상기 비교기(120)에 입력시키는 디지털-아날로그 변환기(DAC: Digital to Analog Converter)(130)와, 상기 샘플/홀더(110), 비교기(120) 및 디지털-아날로그 변환기(130)에 소정의 샘플링 시간동안만 전력이 공급되도록 제어하면서 상기 샘플/홀더(110)에서 샘플링된 시간적으로 인접한 2개의 입력신호를 연산하여 다음에 샘플링될 아날로그 입력신호의 입력 전압을 예측하고 그 예측된 입력전압을 상기 디지털-아날로그 변환기(130)에 입력시키며 상기 비교기(120)의 비교결과를 점검하여 그 비교결과가 일치하면 그에 대응하는 N비트의 디지털 신호를 출력시키는 컨트롤 로직(140)으로 구성한다. As shown in FIG. 1, a sample / holder 110 for sampling an analog input signal Vin for a predetermined time, an input voltage predicted based on the sampled input signal for a predetermined time, and Comparator 120 for comparing the input voltage sampled from the sample / holder 110, and digital for converting the input voltage predicted based on the sampled input voltage for a predetermined time into an analog signal and input to the comparator 120 Digital to Analog Converter (DAC) 130 and the sample / holder 110, Comparator 120 and Digital-to-Analog Converter 130 are controlled so that power is supplied only for a predetermined sampling time. Computes two temporally adjacent input signals sampled at the sample / holder 110 to predict an input voltage of an analog input signal to be sampled next and converts the predicted input voltage to the digital-analog converter. And a control logic 140 for inputting to the 130 and checking the comparison result of the comparator 120 and outputting a digital signal of N bits corresponding to the comparison result if the comparison result matches.

상기 샘플/홀더(110), 비교기(120) 및 디지털-아날로그 변환기(130)의 전압단자에는 슬립모드 시에 컨트롤 로직(140)에 의해 온되는 스위치를 각각 연결하여 구성한다. 즉, 본 발명의 실시 예에서는 아날로그 입력신호를 디지털 신호로 변환하지 않는 슬립 모드(sleep mode) 시에 상기 샘플/홀더(110), 비교기(120) 및 디지털-아날로그 변환기(130)로의 전력 공급을 차단하여 아날로그 회로에서의 전력소모를 차단하도록 구성하는 것이다. The voltage terminals of the sample / holder 110, the comparator 120, and the digital-analog converter 130 are connected to each other by a switch turned on by the control logic 140 in the sleep mode. That is, according to an exemplary embodiment of the present invention, the power supply to the sample / holder 110, the comparator 120, and the digital-analog converter 130 is performed in a sleep mode in which an analog input signal is not converted into a digital signal. It is configured to cut off power consumption in analog circuit by cutting off.

도 2는 본 발명의 실시 예인 SAR-ADC의 전력 소모 그래프이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 샘플링된 i번째 신호부터 그 다음에 샘플링될 i+1번째 신호 전까지의 시간이 데이터 변환시간이다. 2 is a power consumption graph of a SAR-ADC according to an embodiment of the present invention. As shown in Fig. 2, the time from the sampled i th signal to the i + 1 th signal to be sampled next is the data conversion time.

그러나, 아날로그 입력신호를 샘플링하는 주파수가 낮을 경우, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 시간이 샘플 주기에 비하여 매우 짧게 된다. 이런 경우, i번째에 입력되어 샘플링된 아날로그 신호가 디지털로 변환된 후, 다음에 샘플링될 i+1번째 신호가 들어오기 전까지의 시간동안 아날로그 회로인 샘플/홀더(110), 비교기(120) 및 디지털-아날로그 변환기(130)의 동작이 불필요하지만, 상기 아날로그 회로들은 동작과 상관없이 지속적으로 전력을 소모하게 된다. However, when the frequency of sampling the analog input signal is low, the time for converting the analog signal into the digital signal is very short compared to the sample period. In this case, after the i-th input and sampled analog signal is converted to digital, the analog / sample sample / holder 110, the comparator 120 and the analog circuit for a time until the i + 1 th signal to be sampled next comes in. Although the operation of the digital-to-analog converter 130 is unnecessary, the analog circuits continue to consume power regardless of operation.

따라서, 디지털 변환이 이루어지지 않는 시간동안 컨트롤 로직(140)가 샘플/홀더(110), 비교기(120) 및 디지털-아날로그 변환기(130)의 전압단자에 연결된 스위치를 오프시킴으로써 전원공급을 차단하여 전력소모를 줄이게 된다. Therefore, the control logic 140 cuts the power supply by turning off the switch connected to the voltage terminals of the sample / holder 110, the comparator 120 and the digital-analog converter 130 during the time when the digital conversion is not performed. Reduced consumption

도 3은 본 발명의 실시 예로 제시된 도 1의 SAR-ADC에서 아날로그 입력신호의 전압을 예측하는 방법을 보인 파형도이다.FIG. 3 is a waveform diagram illustrating a method of predicting a voltage of an analog input signal in the SAR-ADC of FIG. 1 presented as an embodiment of the present invention.

기존의 N비트 SAR-ADC는 N번의 비교를 통하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는데, 아날로그 입력신호가 어떻게 변할지를 예측할 수 있다면, N번 보다 적은 비교 횟수를 통해서도 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있을 것이다. Conventional N-bit SAR-ADC converts analog signals to digital signals through N comparisons. If you can predict how analog input signals will change, you can convert analog signals to digital signals with less than N comparison times. There will be.

따라서, 본 발명의 실시 예로 제안한 SAR-ADC에서는 시간적으로 인접한 아날로그 입력신호의 전압이 각각 저장되는 제1,제2 레지스터와, 상기 2개의 시간적으로 인접한 아날로그 입력신호의 전압의 차전압을 구하는 가산기와, 상기 차전압을 저장하는 제3 레지스터와, 상기 2개의 입력전압과 차전압을 이용하여 다음에 샘플링될 아날로그 입력신호의 전압을 예측하고 그 예측된 입력 전압을 디지털-아날로그 변환기에 입력시키며 비교기의 비교결과를 점검하여 그에 대응하는 N비트의 디지털 신호를 출력시키는 판단부를 포함하여 다음에 샘플링될 아날로그 입력 신호(Vin)의 전압(VS &H(K)=VP(K))을 예측하도록 컨트롤 로직(140)을 구성한다. Therefore, in the SAR-ADC proposed as an embodiment of the present invention, an adder for calculating the voltage difference between the first and second registers in which the voltages of the analog input signals are temporally adjacent to each other, and the voltages of the two temporally adjacent analog input signals, respectively. A third register for storing the difference voltage, the two input voltages and the difference voltages are used to predict the voltage of the analog input signal to be sampled next, and input the predicted input voltage to the digital-analog converter. A control unit for checking a comparison result and outputting a corresponding N-bit digital signal to predict the voltage of the next analog input signal Vin to be sampled (V S & H (K) = V P (K)) Configure logic 140.

즉, 도 1의 컨트롤 로직(140)은 시간적으로 인접한 2개의 아날로그 입력신호의 전압과, 그 2개의 전압에 대한 차전압을 저장하는 3개의 레지스터와, 상기 2개의 아날로그 입력신호의 전압으로부터 차전압을 구하는 가산기와, 샘플링될 아날로그 입력 신호(Vin)의 전압(VS &H(K)=VP(K))을 예측하기 위한 판단부를 포함하여 구성하게 된다. That is, the control logic 140 of FIG. 1 includes three registers for storing voltages of two analog input signals adjacent in time, differential voltages for the two voltages, and differential voltages from voltages of the two analog input signals. And an determiner for predicting a voltage V S & H (K) = V P (K) of the analog input signal Vin to be sampled.

상기 제1~제3 레지스터에 저장되는 각각의 데이터가 D0,D1,D2이고, 이전에 샘플링된 2개의 입력전압이 각각 VS &H(K-1),VS &H(K-2)이며, 예측된 입력전압이 VP(K)이라고 가정하여 설명하기로 한다. Each of the data stored in the first to third registers is D0, D1, D2, and the two previously sampled input voltages are V S & H (K-1) and V S & H (K-2), respectively. It is assumed that the predicted input voltage is V P (K).

먼저, 이전에 샘플링된 입력전압(VS &H(K-1),VS &H(K-2))이 제2,제3 레지스터에 각각 저장되어 있다. 여기서, VS &H(K-1) = D1, VS &H(K-2) = D2 이다. First, previously sampled input voltages V S & H (K-1) and V S & H (K-2) are stored in the second and third registers, respectively. Where V S & H (K-1) = D1 and V S & H (K-2) = D2.

이때, 예측된 입력 전압(VP(K))은 식ΔD1=D1-D2와 D0=D1+ΔD1=2×D1-D2에 의해서 계산되고, 제1 레지스터에 저장된다. 상기 예측된 입력 전압(VP(K) = D0)은 디지털-아날로그 변환기(130)의 출력 전압의 기준이 된다. At this time, the predicted input voltage V P (K) is calculated by the formula DELTA D1 = D1-D2 and D0 = D1 + ΔD1 = 2 × D1-D2 and stored in the first register. The predicted input voltage V P (K) = D 0 is a reference of the output voltage of the digital-to-analog converter 130.

이에 따라, 비교기(120)는 실제로 샘플/홀더(110)에서 샘플링된 입력 전압과 디지털-아날로그 변환기(130)의 출력 전압을 몇 번의 루프를 통해서 비교하게 되는데, 기존 N-비트 SAR-ADC가 도 4(a)와 같이 N 번 비교하는데 반해 본 발명에서는 샘플링될 아날로그 입력신호의 전압을 예측하여 그 예측된 전압을 이용하여 비교 동작을 수행함으로 도 4(b)와 같이 그 비교 횟수가 적어지게 된다. Accordingly, the comparator 120 actually compares the input voltage sampled at the sample / holder 110 with the output voltage of the digital-to-analog converter 130 through several loops. In comparison to N times as shown in 4 (a), the present invention predicts the voltage of the analog input signal to be sampled and performs the comparison operation using the predicted voltage, thereby reducing the number of comparison as shown in FIG. 4 (b). .

따라서, 본 발명에서 제안된 SAR-ADC는 아날로그 입력신호를 디지털 신호로 변환하기 위해 서로 비교하는 횟수가 적어짐으로 전력소모도 줄어들게 된다.Therefore, the SAR-ADC proposed in the present invention reduces power consumption by reducing the number of times of comparing the analog input signal to a digital signal.

즉, 본 발명에서 제안된 SAR-ADC는 입력 신호 전압을 예측을 통하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 시간을 줄이고, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하지 않는 시간 동안 아날로그 회로(샘플/홀더(110), 비교기(120) 및 디지털-아날로그 변환기(130))에 전력 공급을 차단함으로써 아날로그 회로에서의 전력 소모를 줄이는 것이다. That is, the SAR-ADC proposed in the present invention reduces the time for converting an analog signal into a digital signal through prediction of the input signal voltage, and the analog circuit (sample / holder 110) during the time for not converting the analog signal into a digital signal. Power supply to the comparator 120 and the digital-to-analog converter 130 to reduce power consumption in the analog circuit.

도 5는 컨트롤 로직의 동작을 나타내는 알고리즘으로, 이에 대한 동작과정을 설명하면 다음과 같다. 5 is an algorithm illustrating the operation of control logic. The operation process thereof will be described below.

먼저, 슬립모드가 '0'이 되는 동안 컨트롤 로직(140)은 샘플/홀더(110), 비교기(120) 및 디지털-아날로그 변환기(130)의 전압단자에 연결된 스위치를 온시킴으로써 전력을 공급하게 되며, 상기 샘플/홀더(110)는 아날로그 입력신호를 샘플링하여 상기 비교기(120)와 컨트롤 로직(140)에 입력시키게 되고, 상기 컨트롤 로직(140)은 현재 샘플링된 아날로그 입력신호의 전압(D1)과 이전에 샘플링된 아날로그 입력신호의 전압(D2)을 연산하여 다음에 샘플링될 아날로그 입력신호의 전압(D0 = 2×D1-D2)을 예측한 후 그 예측된 입력전압을 상기 디지털-아날로그 변환기(130)에 입력시키게 된다. First, while the sleep mode is '0', the control logic 140 supplies power by turning on a switch connected to the voltage terminals of the sample / holder 110, the comparator 120, and the digital-to-analog converter 130. The sample / holder 110 samples an analog input signal and inputs the analog input signal to the comparator 120 and the control logic 140. The control logic 140 is connected to a voltage D1 of the currently sampled analog input signal. The voltage D2 of the previously sampled analog input signal is calculated to predict the voltage D0 = 2 × D1-D2 of the next analog input signal to be sampled, and then the predicted input voltage is converted into the digital-to-analog converter 130. ) Is entered.

이때, 비교기(120)는 현재 샘플링된 아날로그 입력신호의 전압( VS &H)과 상기 디지털-아날로그 변환기(130)의 출력전압(Vdac)을 비교하여 그 결과를 컨트롤 로직(140)에 입력시키게 된다. At this time, the comparator 120 compares the voltage V S & H of the currently sampled analog input signal with the output voltage Vdac of the digital-analog converter 130 and inputs the result to the control logic 140. .

이에 따라, 컨트롤 로직(140)은 제1단계로서 샘플링된 아날로그 입력신호의 전압( VS&H)이 예측된 입력전압보다 큰지 판단하게 된다. Accordingly, the control logic 140 determines whether the voltage V S & H of the analog input signal sampled as the first step is greater than the predicted input voltage.

이때, 제1 단계에서 샘플링된 아날로그 입력신호의 전압( VS&H)이 예측된 입력전압 보다 크다고 판명되면 상기 디지털-아날로그 변환기(130)에 입력되는 예측 전압(D0)에 '1'을 가산한 후 다시 비교기(120)에서 샘플링된 아날로그 입력신호의 전압( VS&H)과 예측된 입력전압을 비교시키고, 그 비교결과가 샘플링된 아날로그 입력신호의 전압( VS&H)이 예측된 입력전압 보다 크다고 판단되면 상기 예측 전압(D0)에 '2'를 가산한 후 다시 비교기(120)에서 샘플링된 아날로그 입력신호의 전압( VS&H)과 예측된 입력전압을 비교하는 제2 단계로 진행하게 된다. At this time, if it is found that the voltage V S & H of the analog input signal sampled in the first step is larger than the predicted input voltage, '1' is added to the predicted voltage D0 input to the digital-analog converter 130. The comparator 120 compares the voltage V S & H of the sampled analog input signal with the predicted input voltage, and when the comparison result determines that the voltage V S & H of the sampled analog input signal is greater than the predicted input voltage. After adding '2' to the predicted voltage D0, a second step of comparing the predicted input voltage with the voltage V S & H of the analog input signal sampled by the comparator 120 is performed.

이후, 제3 단계로서 상기 제2 단계의 비교 결과가 샘플링된 아날로그 입력신호의 전압( VS&H)이 예측된 입력전압 보다 작다고 판명되면 예측 전압(D0)에서 미리 정해진 값을 감산한 후 그 결과값이 '1'인지 판단하게 되는데, 상기 미리 정해진 값은 상기 제2 단계에서 예측 전압(D0)에 가산된 값의 1/2이다. Subsequently, when it is determined that the comparison result of the second step as the third step is that the voltage V S & H of the sampled analog input signal is smaller than the predicted input voltage, the predetermined value is subtracted from the predicted voltage D0 and then the result value. The predetermined value is 1/2 of the value added to the predicted voltage D0 in the second step.

그리고, 제1 단계에서 샘플링된 아날로그 입력신호의 전압( VS&H)이 예측된 입력전압 보다 작다고 판명되면 상기 디지털-아날로그 변환기(130)에 입력되는 예측 전압(D0)에서 '1'을 감산한 후 다시 비교기(120)에서 샘플링된 아날로그 입력신호의 전압( VS&H)과 예측된 입력전압을 비교시키고, 그 비교결과가 샘플링된 아날로그 입력신호의 전압( VS&H)이 예측된 입력전압 보다 작다고 판명되면 상기 예측 전압(D0)에서 '2'를 감산한 후 다시 비교기(120)에서 샘플링된 아날로그 입력신호의 전압( VS&H)과 예측된 입력전압을 비교시키는 제4 단계로 진행하게 된다. When the voltage V S & H of the analog input signal sampled in the first step is found to be smaller than the predicted input voltage, '1' is subtracted from the predicted voltage D0 input to the digital-analog converter 130. The comparator 120 compares the voltage V S & H of the sampled analog input signal with the predicted input voltage, and when the comparison result determines that the voltage V S & H of the sampled analog input signal is smaller than the predicted input voltage. After subtracting '2' from the predicted voltage D0, the process proceeds to a fourth step of comparing the voltage V S & H of the analog input signal sampled by the comparator 120 with the predicted input voltage.

이후, 제5 단계로서 상기 제4 단계의 비교 결과가 샘플링된 아날로그 입력신호의 전압( VS&H)이 예측된 입력전압 보다 크다고 판명되면 예측 전압(D0)에 미리 정해진 값을 가산한 후 그 결과값이 '1'인지 판단하는데, 상기 미리 정해진 값은 상기 제4 단계의 예측 전압(D0)에서 감산된 값의 1/2이다. Then, the first after a step 5, adding a predetermined value to a predicted voltage (D0) when the comparison is found greater than the predicted input voltage the voltage (V S & H) of the sampled analog input signal in the fourth step of the result The predetermined value is 1/2 of a value subtracted from the predicted voltage D0 of the fourth step.

만일, 제3 단계 또는 제5 단계에서 소정 값이 '1'이 아니라고 판명되면 샘플링된 아날로그 입력신호의 전압( VS&H)과 예측된 입력전압의 비교결과를 점검하고 그 점검결과에 따라 상기 제3 단계의 감산동작 또는 제5 단계의 가산동작으로 복귀하게 된다. If it is determined in step 3 or 5 that the predetermined value is not '1', the result of comparing the voltage V S & H of the sampled analog input signal with the predicted input voltage is checked and the third value is determined according to the check result. The subtraction operation returns to the subtraction operation of the step or the addition operation of the fifth step.

이후, 제3 단계 또는 제5 단계에서 소정 값이 '1'이라고 판단되면 컨트롤 로직(140)은 비교기(120)의 비교결과를 확인하여 샘플링된 아날로그 입력신호의 전압( VS&H)이 예측된 입력전압 보다 큰지 판명하는 제6 단계로 진행하게 된다. Subsequently, when it is determined that the predetermined value is '1' in the third or fifth step, the control logic 140 checks the comparison result of the comparator 120 and estimates the voltage V S & H of the sampled analog input signal. Proceeding to the sixth step to determine if the voltage is greater than.

이에 따라, 컨트롤 로직(140)은 제6 단계에서 샘플링된 아날로그 입력신호의 전압( VS&H)이 예측된 입력전압 보다 크지 않다고 판명되면 예측전압(D0)에서 '1'을 감산한 후 제1 레지스터에 저장된 전압(D1)을 제2 레지스터에 저장함과 아울러 제3 레지스터에 저장된 전압(D0)을 제1 레지스터에 저장하고 슬립모드를 '1'로 전환시켜 샘플/홀더(110), 비교기(120) 및 디지털-아날로그 변환기(130)로의 전력 공급을 차단하게 된다. Accordingly, when it is determined that the voltage V S & H of the analog input signal sampled in the sixth step is not greater than the predicted input voltage, the control logic 140 subtracts '1' from the predicted voltage D0 and then registers the first register. In addition to storing the voltage D1 stored in the second register, the voltage D0 stored in the third register is stored in the first register, and the sleep mode is changed to '1', so that the sample / holder 110 and the comparator 120 And power supply to the digital-to-analog converter 130.

그리고, 제6 단계에서 샘플링된 아날로그 입력신호의 전압( VS&H)이 예측된 입력전압 보다 크다고 판명되면 제1 레지스터에 저장된 전압(D1)을 제2 레지스터에 저장함과 아울러 제3 레지스터에 저장된 전압(D0)을 제1 레지스터에 저장하고 슬립모드를 '1'로 전환시켜 샘플/홀더(110), 비교기(120) 및 디지털-아날로그 변환기(130)로의 전력 공급을 차단하게 된다. If the voltage V S & H of the analog input signal sampled in step 6 is greater than the predicted input voltage, the voltage D1 stored in the first register is stored in the second register and the voltage stored in the third register ( D0) is stored in the first register and the sleep mode is switched to '1' to cut off the power supply to the sample / holder 110, the comparator 120, and the digital-analog converter 130.

따라서, 본 발명은 상기 도 5의 과정을 수행함으로써 아날로그 입력 신호의 전압을 예측하고, 그 예측된 전압을 이용하여 디지털 변환될 값을 정확히 고속으로 찾을 수 있는데, 이를 도 6의 파형도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. Accordingly, the present invention can predict the voltage of the analog input signal by performing the process of FIG. 5, and find the value to be digitally converted using the predicted voltage exactly at high speed. Referring to the waveform diagram of FIG. The explanation is as follows.

도 6은 본 발명의 실시 예에서 아날로그 입력신호 예측 및 그에 따른 비교 횟수를 보인 파형도로서, 예측된 입력 신호의 전압(VS &H(K+1))이0.7V라고 할 때, 예측된 입력 신호의 전압과 실제 샘플링된 입력 신호의 전압의 차이는 2×VLSB이며, 그 전압차를 이용하여 도 5의 과정을 수행하면 3번의 비교동작을 통해 비교결과가 일치하는 정확한 값을 찾을 수 있다.
FIG. 6 is a waveform diagram illustrating an analog input signal prediction and a comparison count according to an exemplary embodiment of the present invention. When the voltage V S & H (K + 1) of the predicted input signal is 0.7 V, the predicted input is shown in FIG. The difference between the voltage of the signal and the voltage of the actually sampled input signal is 2 × V LSB , and when the process of FIG. 5 is performed using the voltage difference, an accurate value matching the comparison result can be found through three comparison operations. .

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
While the present invention has been described with reference to several preferred embodiments, these embodiments are illustrative and not restrictive. It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit of the invention and the scope of the appended claims.

110 : 샘플/홀더 120 : 비교기
130 : N-비트 DAC 140 : 컨트롤 로직
110: sample / holder 120: comparator
130: N-bit DAC 140: control logic

Claims (6)

아날로그 입력신호를 소정시간동안 샘플링하는 샘플/홀더(Sample/Holder)와, 소정시간동안 상기 샘플링된 입력 전압을 기반으로 예측된 입력전압과 상기 샘플/홀더에서 샘플링된 입력전압을 비교하는 비교기와, 소정시간동안 상기 샘플링된 입력전압을 기반으로 예측된 입력전압을 아날로그 신호로 변환하여 상기 비교기에 입력시키는 디지털-아날로그 변환기(DAC: Digital to Analog Converter)와, 상기 샘플/홀더에서 샘플링될 아날로그 입력신호의 입력 전압을 예측하여 상기 디지털-아날로그 변환기에 입력시키고 상기 비교기의 비교결과를 점검하여 상기 비교 결과가 일치하면 그에 대응하는 N비트의 디지털 신호를 출력시키는 컨트롤 로직을 포함하는 아날로그-디지털 변환기에서의 아날로그-디지털 변환 방법에 있어서,
상기 컨트롤 로직은 슬립모드가 '0'이 되는 동안 상기 샘플/홀더, 상기 비교기 및 상기 디지털-아날로그 변환기의 전압단자에 연결된 스위치를 온(on) 시키는 단계;
상기 컨트롤 로직은 현재 샘플링된 아날로그 입력신호의 전압과 이전에 샘플링된 아날로그 입력신호의 전압을 연산하여 다음에 샘플링될 아날로그 입력신호의 전압을 예측한 후, 그 예측된 입력전압을 상기 디지털-아날로그 변환기에 입력시키는 단계;
상기 비교기는 현재 샘플링된 아날로그 입력신호의 전압과 상기 디지털-아날로그 변환기의 출력전압을 비교하여 그 결과를 상기 컨트롤 로직에 입력시키는 단계;
상기 컨트롤 로직은 샘플링된 입력전압과 예측된 입력전압의 크기를 비교하는 제1단계;
상기 제1단계에서 샘플링된 입력전압이 예측된 입력전압보다 크다고 판명되면, 상기 컨트롤 로직은 상기 디지털-아날로그 변환기에 입력되는 예측 전압에 '1'을 가산한 후, 다시 상기 비교기에서 샘플링된 입력전압과 예측된 입력전압을 비교시키고, 그 비교결과, 샘플링된 입력전압이 예측된 입력전압보다 크면, 상기 컨트롤 로직은 상기 예측 전압에 '2'를 가산한 후, 다시 상기 비교기에서 샘플링된 입력전압과 예측된 입력전압을 비교시키는 제2단계;
상기 제2단계의 비교결과, 샘플링된 입력전압이 예측된 입력전압보다 작으면, 상기 컨트롤 로직은 상기 예측 전압에서 미리 정해진 값을 감산한 후 그 결과 값이 1인지 판단하는 제3단계;
상기 제1단계에서 샘플링된 입력전압이 예측된 입력전압보다 작다고 판명되면, 상기 컨트롤 로직은 상기 디지털-아날로그 변환기에 입력되는 예측 전압에서 '1'을 감산한 후 다시 비교기에서 샘플링된 입력전압과 예측된 입력전압을 비교시키고, 그 비교결과, 샘플링된 입력전압이 예측된 입력전압보다 작다고 판명되면, 상기 예측 전압에서 '2'를 감산한 후 다시 비교기에서 샘플링된 입력전압과 예측된 입력전압을 비교시키는 제4단계;
상기 제4단계의 비교결과, 샘플링된 입력전압이 예측된 입력전압보다 크다고 판명되면, 상기 컨트롤 로직은 상기 예측 전압에 미리 정해진 값을 가산한 후 그 결과 값이 '1'인지 판단하는 제5단계; 및
상기 제3단계 또는 제5단계에서 결과 값이 '1'이라고 판단되면, 상기 컨트롤 로직은 상기 비교기의 비교결과를 확인하여 샘플링된 입력전압이 예측된 입력전압보다 큰지 여부를 판명하는 제6단계를 포함하되,
상기 컨트롤 로직은 제1레지스터, 제2레지스터, 제3레지스터를 포함하고,
상기 컨트롤 로직은 상기 제6단계에서 샘플링된 입력전압이 예측된 입력전압보다 크지 않다고 판명되면, 상기 예측전압에서 '1'을 감산한 후, 상기 제1레지스터에 저장된 전압을 상기 제2레지스터에 저장함과 아울러 상기 제3레지스터에 저장된 전압을 상기 제1 레지스터에 저장하고, 슬립모드를 '1'로 전환시켜 상기 샘플/홀더, 상기 비교기 및 상기 디지털-아날로그 변환기로의 전력 공급을 차단하고,
상기 컨트롤 로직은 상기 제6단계에서 샘플링된 입력전압이 예측된 입력전압보다 크다고 판명되면, 상기 제1레지스터에 저장된 전압을 상기 제2레지스터에 저장함과 아울러 제3레지스터에 저장된 전압을 제1 레지스터에 저장하고, 슬립모드를 '1'로 전환시켜 상기 샘플 홀더, 상기 비교기 및 상기 디지털-아날로그 변환기로의 전력 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 아날로그-디지털 변환 방법.
A sample / holder for sampling an analog input signal for a predetermined time, a comparator for comparing an input voltage predicted based on the sampled input voltage for a predetermined time and an input voltage sampled from the sample / holder; A digital-to-analog converter (DAC) for converting an input voltage predicted based on the sampled input voltage for a predetermined time into an analog signal and inputting the same to the comparator; and an analog input signal to be sampled from the sample / holder In the analog-to-digital converter comprising a control logic to predict the input voltage of the input to the digital-to-analog converter and to check the comparison result of the comparator and to output the N-bit digital signal corresponding to the comparison result if In the analog-to-digital conversion method,
The control logic turns on a switch connected to the voltage terminals of the sample / holder, the comparator and the digital-analog converter while the sleep mode is '0';
The control logic calculates the voltage of the current sampled analog input signal and the voltage of the previously sampled analog input signal to predict the voltage of the next analog input signal to be sampled, and then converts the predicted input voltage into the digital-to-analog converter. Inputting to;
The comparator comparing the voltage of the currently sampled analog input signal with the output voltage of the digital-analog converter and inputting the result into the control logic;
The control logic may include a first step of comparing a magnitude of the sampled input voltage and a predicted input voltage;
If it is determined that the input voltage sampled in the first step is larger than the predicted input voltage, the control logic adds '1' to the predicted voltage input to the digital-analog converter, and then again inputs the sampled voltage from the comparator. Compares the predicted input voltage with the predicted input voltage, and if the sampled input voltage is larger than the predicted input voltage, the control logic adds '2' to the predicted voltage and then again compares the input voltage sampled by the comparator. A second step of comparing the predicted input voltage;
If the sampled input voltage is less than the predicted input voltage, the control logic subtracts a predetermined value from the predicted voltage and determines whether the result value is 1;
If it is found that the input voltage sampled in the first step is smaller than the predicted input voltage, the control logic subtracts '1' from the predicted voltage input to the digital-analog converter, and then predicts the input voltage and the sampled voltage from the comparator again. The input voltage is compared, and if the result of the comparison indicates that the sampled input voltage is smaller than the predicted input voltage, subtract '2' from the predicted voltage, and then compare the sampled input voltage with the predicted input voltage again in the comparator. Fourth step to make;
A fifth step in which the control logic adds a predetermined value to the predicted voltage and determines whether the result value is '1' if the sampled input voltage is greater than the predicted input voltage as a result of the comparison in the fourth step; ; And
When it is determined that the result value is '1' in the third or fifth step, the control logic checks the comparison result of the comparator to determine whether the sampled input voltage is greater than the predicted input voltage. Including,
The control logic includes a first register, a second register, a third register,
If it is determined that the input voltage sampled in the sixth step is not greater than the predicted input voltage, the control logic subtracts '1' from the predicted voltage and stores the voltage stored in the first register in the second register. And storing the voltage stored in the third register in the first register and switching the sleep mode to '1' to cut off the power supply to the sample / holder, the comparator and the digital-analog converter.
If it is determined that the input voltage sampled in the sixth step is larger than the predicted input voltage, the control logic stores the voltage stored in the first register in the second register and the voltage stored in the third register in the first register. Store the power supply to the sample holder, the comparator and the digital-to-analog converter by switching the sleep mode to '1'.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제3단계 또는 제5 단계에서 소정 값이 '1'이 아니라고 판명되면, 상기 컨트롤 로직은 샘플링된 입력전압과 예측된 입력전압의 비교결과를 점검하고, 그 점검결과에 따라 상기 제3단계의 감산동작 또는 제5단계의 가산동작으로 복귀하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아날로그-디지털 변환 방법.
The method of claim 1,
If it is determined that the predetermined value is not '1' in the third or fifth step, the control logic checks a comparison result between the sampled input voltage and the predicted input voltage, and according to the check result, And returning to the subtraction operation or the addition operation of the fifth step.
제1항에 있어서,
상기 제3단계에서, 상기 소정 값은 상기 제2단계에서 예측 전압에 가산된 값의 1/2인 것임을 특징으로 하는 아날로그-디지털 변환 방법.
The method of claim 1,
The method of claim 3, wherein the predetermined value is 1/2 of the value added to the predicted voltage in the second step.
제1항에 있어서,
상기 제5단계에서, 상기 소정 값은 상기 제4단계의 예측 전압에서 감산된 값의 1/2인 것임을 특징으로 하는 아날로그-디지털 변환 방법.
The method of claim 1,
The method of claim 5, wherein the predetermined value is 1/2 of the value subtracted from the predicted voltage of the fourth step.
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