FR2785474A1 - Synchronous or asynchronous analogue to digital converter, has comparators connected to interrupters and differential amplifiers - Google Patents
Synchronous or asynchronous analogue to digital converter, has comparators connected to interrupters and differential amplifiers Download PDFInfo
- Publication number
- FR2785474A1 FR2785474A1 FR9813882A FR9813882A FR2785474A1 FR 2785474 A1 FR2785474 A1 FR 2785474A1 FR 9813882 A FR9813882 A FR 9813882A FR 9813882 A FR9813882 A FR 9813882A FR 2785474 A1 FR2785474 A1 FR 2785474A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- digital converter
- analogue
- comparator
- vref
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/34—Analogue value compared with reference values
- H03M1/38—Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type
- H03M1/44—Sequential comparisons in series-connected stages with change in value of analogue signal
Abstract
Description
La présente invention concerne un convertisseur analogique/numérique asynchrone à la fois rapide, de grande précision et d'encombrement réduit. The present invention relates to an asynchronous analog / digital converter that is fast, high precision and compact.
Les convertisseurs analogique/numérique actuellement disponibles sont soit rapides et de faible résolution, soit précis mais très lents. Les différentes méthodes utilisées pour obtenir simultanément ces deux qualités (précision et rapidité) se traduisent toujours par une complexité et un encombrement plus grands, très souvent impossible à réaliser. Currently available analog-to-digital converters are either fast and low resolution, or accurate but very slow. The different methods used to simultaneously obtain these two qualities (accuracy and speed) always result in a greater complexity and bulk, very often impossible to achieve.
Par ailleurs tous ces convertisseurs analogique/numérique sont synchrones, c'est-a-dire qu'ils fonctionnent avec une fréquence d'échantillonnage fixée par l'utilisateur, ce qui ne contribue pas à réduire leur consommation. Moreover all these analog / digital converters are synchronous, that is to say they operate with a sampling frequency set by the user, which does not help reduce their consumption.
Le convertisseur analogique/numérique selon l'invention permet de remédier à tous ces problèmes en conjuguant rapidité et précision sans augmenter la complexité du circuit, tout en étant asynchrone. En effet, pour un convertisseur n bits, elle ne nécessite que n comparateurs, n-1 amplificateurs différentiels analogiques et n-1 interrupteurs. Aucun autre élément n'est nécessaire si ce n'est une (et une seule) tension de référence, les valeurs numériques étant directement disponibles à la sortie des n comparateurs. The analog / digital converter according to the invention overcomes all these problems by combining speed and accuracy without increasing the complexity of the circuit, while being asynchronous. Indeed, for an n-bit converter, it requires only n comparators, n-1 analog differential amplifiers and n-1 switches. No other element is necessary except for one (and only one) reference voltage, the numerical values being directly available at the output of the n comparators.
Son fonctionnement est le suivant : le signal analogique vin à convertir est comparé à la moitié de la tension de référence (la valeur maximale de vin) vref/2 à l'aide du ler comparateur. Si vin < vref/2 la sortie de celui-ci passe à 0
(valeur de son alimentation négative), ce qui ouvre le premier interrupteur, mettant ainsi à la masse l'entrée-du premier amplificateur différentiel tandis que son entrée + est connectée en permanence à vin, qui se retrouve par conséquent à la sortie de l'amplificateur différentiel. Si vin > vref/2 la sortie du comparateur passe à 1 (valeur de l'alimentation positive), fermant ainsi l'interrupteur en connectant l'entrée -de l'amplificateur différentiel à vref/2. Dans les deux cas la sortie du comparateur donne la valeur exacte du bit n (bit de poids fort) et le signal issu de la sortie de l'amplificateur différentiel (supposé de gain unité) est un signal de n-1 bits qui doit normalement tre comparé avec vref/2**2 selon la mme technique que précédemment afin d'extraire le bit n-1. On évite cela en donnant à l'amplificateur différentiel (donc à chaque amplificateur différentiel) un gain égal à 2, ce qui permet d'utiliser la mme tension vref/2. Le processus se répète ainsi jusqu'au bit de poids faible (BIT 0) avec la mme tension de référence vref/2.Its operation is as follows: the analog wine signal to be converted is compared to half of the reference voltage (the maximum wine value) vref / 2 using the comparator ler. If wine <vref / 2 the output of it goes to 0
(value of its negative power supply), which opens the first switch, thus grounding the input-of the first differential amplifier while its input + is permanently connected to wine, which is therefore found at the output of the differential amplifier. If vin> vref / 2 the comparator output goes to 1 (positive power supply value), thus closing the switch by connecting the input - of the differential amplifier to vref / 2. In both cases the output of the comparator gives the exact value of the bit n (most significant bit) and the signal from the output of the differential amplifier (assumed unity gain) is an n-1 bit signal which normally be compared with vref / 2 ** 2 according to the same technique as before to extract the bit n-1. This is avoided by giving the differential amplifier (and therefore each differential amplifier) a gain equal to 2, which makes it possible to use the same voltage vref / 2. The process is thus repeated until the least significant bit (BIT 0) with the same reference voltage vref / 2.
Toutes ces opérations étant effectuées de façon purement analogique, le convertisseur analogique/numérique selon l'invention est très rapide et sa vitesse n'est limitée que par la bande passante des différents éléments analogiques utilisés. Réalisée dans une technologie appropriée elle peut permettre d'atteindre des vitesses de conversion de plusieurs dizaines de MHz voire de quelques centaines de MHz et mme plus. Par ailleurs, avec les technologies micro-électroniques actuelles et à venir, on peut facilement obtenir des précisions de l'ordre de 20 bits et plus tout en maintenant des vitesses de conversion citées ci-dessus. Il est clair que ce convertisseur est totalement asynchrone, c'est-à-dire que la conversion n'a lieu que si le signal analogique vin a varié d'une valeur supérieure à sa résolution (égale à vref/2**n). All these operations being performed purely analogically, the analog / digital converter according to the invention is very fast and its speed is limited only by the bandwidth of the different analog elements used. Performed in an appropriate technology it can achieve conversion speeds of several tens of MHz or even a few hundred MHz and even more. Moreover, with present and future microelectronic technologies, one can easily obtain accuracies of the order of 20 bits and more while maintaining conversion rates mentioned above. It is clear that this converter is totally asynchronous, that is to say that the conversion takes place only if the analog wine signal has varied by a value greater than its resolution (equal to vref / 2 ** n) .
Ce qui évite l'utilisation de circuits échantillonneurbloqueurs et de génération d'horloge internes ou externes, et contribue à la réduction de la consommation du système où il est implanté. This avoids the use of internal or external sampling and sampling circuits, and contributes to the reduction of the consumption of the system where it is implanted.
Selon des modes particuliers de réalisation : -un circuit échantillonneur-bloqueur peut tre ajouté à l'entrée du convertisseur analogique/numérique selon l'invention afin de rendre celui-ci synchrone. According to particular embodiments: a sample-and-hold circuit can be added to the input of the analog / digital converter according to the invention in order to make it synchronous.
-afin d'avoir un convertisseur analogique/numérique le plus simple possible, on peut utiliser le mme bloc de circuit (comparateur, interrupteur, amplificateur différentiel) pour obtenir successivement les n bits en commençant par le bit de poids fort. Le fonctionnement étant synchrone, avec une vitesse de conversion n fois plus faible que celui obtenu en synchrone avec les n blocs au complet.in order to have an as simple as possible analog / digital converter, it is possible to use the same circuit block (comparator, switch, differential amplifier) to successively obtain the n bits beginning with the most significant bit. The operation is synchronous, with a conversion rate n times lower than that obtained in synchronism with the n blocks in full.
-Un circuit numérique de conversion série/parallèle peut tre ajouté à la sortie du convertisseur analogique/numérique sériel ci-dessus décrit.A digital serial / parallel conversion circuit can be added to the output of the analog / digital converter described above.
Les dessins annexés illustrent l'invention :
La figure 1 représente un convertisseur 4 bits selon l'invention.The accompanying drawings illustrate the invention:
FIG. 1 represents a 4-bit converter according to the invention.
La figure 2 représente une variante de ce mme convertisseur 4 bits.FIG. 2 represents a variant of this same 4-bit converter.
En référence à ces dessins, le circuit comprend 4 comparateurs (1), (5), (8) et (11) ; 3 interrupteurs (2), (6), (9) ; 3 amplificateurs différentiels (3), (7), (10) ; et une source de tension (4). Le signal analogique à convertir est appliqué à centrée + de l'amplificateur différentiel (3) et comparé à la valeur vref/2 de la source de tension (4) grâce au comparateur (1) qui délivre en sortie le bit de poids fort (BIT3).With reference to these drawings, the circuit comprises 4 comparators (1), (5), (8) and (11); 3 switches (2), (6), (9); 3 differential amplifiers (3), (7), (10); and a voltage source (4). The analog signal to be converted is applied to the center + of the differential amplifier (3) and compared to the value vref / 2 of the voltage source (4) by the comparator (1) which outputs the most significant bit ( BIT3).
L'amplificateur différentiel (3) délivre en sortie soit 2*vin soit 2* (vin-vref/2) selon la valeur de BIT3 (qui ouvre ou ferme l'interrupteur (2)). La sortie de (3) est à son tour appliquée à l'entrée + de (7) et comparé de la mme façon à
(4) grâce à (5) dont la sortie est le bit 2 (BIT2). De mme, la sortie de (7) est comparée à (4) grâce à (8) qui fournit en sortie le bit 1 (BIT1). Enfin, le bit 0 (bit de poids faible=BITO) est fourni par le comparateur (11) après comparaison de la sortie de (10) avec (4).The differential amplifier (3) outputs either 2 * wine or 2 * (vin-vref / 2) according to the value of BIT3 (which opens or closes the switch (2)). The output of (3) is in turn applied to the + input of (7) and compared in the same way to
(4) thanks to (5) whose output is bit 2 (BIT2). Likewise, the output of (7) is compared to (4) by (8) which outputs bit 1 (BIT1). Finally, the bit 0 (LSB = BITO) is provided by the comparator (11) after comparing the output of (10) with (4).
Dans la forme de réalisation selon la figure 2, un seul comparateur (1), un seul amplificateur différentiel (3) et deux interrupteurs (2) et (12) sont utilisés. Par contre, 2 échantillonneurs-bloqueurs (13) et (14) sont nécessaires. Le premier (13) échantillonne et maintient le signal analogique à convertir à la fréquence d'échantillonnage choisie fe. Pendant cette période de maintien, l'échantillonneur-bloqueur (14) échantillonne et maintient le signal issu de l'amplificateur différentiel (3) n fois (pour un convertisseur n bits). Enfin, l'interrupteur (12) commandé par une horloge synchrone et complémentaire de celle qui commande (14) ré-injecte le signal échantillonné par (14) à l'entrée + de (3). Ainsi, pendant toute la période de maintien de (13) les n bits (pour un convertisseur n bits) du signal échantillonné par fe seront sortis en série du comparateur (1), le bit de poids fort en premier et le bit de poids faible en dernier. Il est clair que les deux horloges (15) et (17) cadençant les deux échantillonneurs-bloqueurs (13) et (14) et celle (16) qui pilote l'interrupteur (12) doivent absolument tre disjointes
(jamais au niveau actif en mme temps).In the embodiment according to Figure 2, a single comparator (1), a single differential amplifier (3) and two switches (2) and (12) are used. On the other hand, 2 sample-and-hold devices (13) and (14) are necessary. The first (13) samples and holds the analog signal to be converted at the selected sampling frequency fe. During this hold period, the sample-and-hold device (14) samples and holds the signal from the differential amplifier (3) n times (for an n-bit converter). Finally, the switch (12) controlled by a synchronous clock and complementary to that which controls (14) re-injects the signal sampled by (14) to the + input (3). Thus, during the entire maintenance period of (13) the n bits (for an n-bit converter) of the signal sampled by fe will be output in series from the comparator (1), the most significant bit first and the least significant bit. Lastly. It is clear that the two clocks (15) and (17) clocking the two sample-and-hold devices (13) and (14) and the one (16) which controls the switch (12) must absolutely be disjointed
(never at the active level at the same time).
Selon une variante non représentée un circuit numérique de conversion série/parallèle (registre à décalage) peut tre ajouté à la sortie du convertisseur analogique/numérique sériel ci-dessus décrit afin d'obtenir une sortie parallèle des valeurs numériques ainsi obtenues. According to a variant not shown a digital serial / parallel conversion circuit (shift register) can be added to the output of the analog / digital converter described above to obtain a parallel output of the numerical values thus obtained.
Le convertisseur analogique/numérique selon l'inventionl est particulièrement destiné aux applications large bande, grande précision et faible consommation d'une part, et aux systèmes sur puce (intégration micro-électronique) d'autre part. The analog / digital converter according to the invention is particularly intended for broadband applications, high precision and low consumption on the one hand, and systems on chip (microelectronics integration) on the other hand.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9813882A FR2785474A1 (en) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | Synchronous or asynchronous analogue to digital converter, has comparators connected to interrupters and differential amplifiers |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9813882A FR2785474A1 (en) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | Synchronous or asynchronous analogue to digital converter, has comparators connected to interrupters and differential amplifiers |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2785474A1 true FR2785474A1 (en) | 2000-05-05 |
Family
ID=9532360
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR9813882A Withdrawn FR2785474A1 (en) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | Synchronous or asynchronous analogue to digital converter, has comparators connected to interrupters and differential amplifiers |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR2785474A1 (en) |
-
1998
- 1998-10-30 FR FR9813882A patent/FR2785474A1/en not_active Withdrawn
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FR2907986A1 (en) | SUCCESSIVE APPROXIMATE ANALOGUE / DIGITAL CONVERTER, INTEGRATED COMPONENT AND CORRESPONDING CONVERSION METHOD. | |
FR2642920A1 (en) | DOUBLE ANALOGUE-DIGITAL CONVERTER WITH A SINGLE REGISTER OF SUCCESSIVE APPROXIMATIONS AND ANALOG-DIGITAL CONVERSION METHOD | |
FR2591753A1 (en) | SELF-CALIBRATION METHOD FOR CAPACITORS IN A MONOLITHIC INTEGRATED CIRCUIT | |
FR2476412A1 (en) | METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING ANALOG-DIGITAL CONVERSIONS | |
FR2490351A1 (en) | CALIBRATION APPARATUS FOR DIGITAL ANALOG CONVERTERS | |
FR2800937A1 (en) | CURRENT SWITCHING CIRCUIT AND DIGITAL-TO-ANALOG CONVERTER USING THE SAME | |
EP3295665B1 (en) | Read-out circuit for a pixel array sensor with high capture rate a/d conversion and image sensor comprising the same | |
FR2485829A1 (en) | ||
FR2586516A1 (en) | A FRACTIONED CONVERSION CONVERSION CONVERTER HAVING AN ISOLATION CIRCUIT BETWEEN A SUBTRACTION NODE AND A LOW WEIGHT BIT ENCODER | |
WO2009053607A1 (en) | Quantizer, analogue-digital converter comprising such a quantizer, and ultra-wideband receiver integrating such a converter | |
FR3085240A1 (en) | CORRECTION OF MATCHING ERRORS IN A DELTA-SIGMA MULTI-BIT MODULATOR | |
EP0606799A1 (en) | Analog-digital converter with distributed sampler and holder | |
FR2487143A1 (en) | AUTOMATIC TWO BANDBAND RESET LOOP FOR VOICE FREQUENCY ENCODER / DECODER | |
EP1039643A1 (en) | Analogue/digital conversion device having a constant differential non-linearity | |
FR2743960A1 (en) | High resolution digital=analog converter for quartz oscillator tuning | |
FR2692737A1 (en) | Digital-to-analog converter. | |
EP0685943B1 (en) | AD converter of two analog signals using a single converting module | |
FR2662033A1 (en) | Analog-digital conversion circuit of algorithmic type | |
FR2785474A1 (en) | Synchronous or asynchronous analogue to digital converter, has comparators connected to interrupters and differential amplifiers | |
EP0749234B1 (en) | Semiconductor image sensor with integrated pixel histogram conversion | |
FR2744304A1 (en) | Digital=analog converter using current source | |
FR2936118A1 (en) | ANALOGUE AND IMAGEUR COUNTER INCORPORATING SUCH A COUNTER. | |
EP0346988B1 (en) | Integrated semiconductor circuit comprising a synchronised comparator | |
EP2260575A2 (en) | System for converting charge into voltage and method for controlling this system | |
FR2873245A1 (en) | METHOD FOR DIFFERENTIALLY PROCESSING AN INCIDENT VOLTAGE RELATING TO REFERENCE VOLTAGE AND CORRESPONDING DEVICE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |