JP2000059220A - アナログ／ディジタル変換器制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 逐次比較方式のＡ／Ｄ変換における変換時間
を短縮して、Ａ／Ｄ変換器の高速化がはかれるＡ／Ｄ変
換器の制御方法を実現する。 【解決手段】 分周比の異なる信号ＣＫおよびＣＫ’に
基づいて生成した複数種類のタイミング信号ＣまたはＴ
ＺＳの一方を選択することによって、制御信号ＴＺ１の
周期を各比較区間Ｔ１〜Ｔ４毎に変更可能とし、周期変
更が行われた制御信号に従って、参照電圧ＶＲＥＦと入
力電圧ＶＩＮとの比較を行うようことにより、前回の参
照電圧と今回の参照電圧との差が大きく、参照電圧の安
定までに時間を要する比較区間Ｔ２以外では、制御信号
の周期を短縮するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、アナログ／ディ
ジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器という）を制御する
Ａ／Ｄ変換器制御方法に関し、特に半導体基板上に形成
されて、半導体集積回路に構成されるＡ／Ｄ変換器制御
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３８は例えば特開平１−３２１７２８
号公報に示された、従来のＡ／Ｄ変換器の制御方法が適
用される逐次変換方式によるＡ／Ｄ変換器の構成を示す
ブロック図である。図において、１はキャパシタ、２は
インバータであり、３はこのキャパシタ１とインバータ
２で構成されたチョッパ形コンパレータから出力される
信号（以下、信号ＣＯＭＰという）を保持する逐次近似
レジスタである。４はラダー抵抗であり、５，６はこの
ラダー抵抗４の両端に当該Ａ／Ｄ変換器で変換可能な最
大電圧に等しい基準電圧Ｖを印加するための端子、７は
逐次近似レジスタ３の出力データに対応した参照電圧Ｖ
ＲＥＦをラダー抵抗４より選択するスイッチ群である。
なお、このラダー抵抗４とスイッチ群７とは、インバー
タ２からの信号ＣＯＭＰをディジタル／アナログ変換
（以下、Ｄ／Ａ変換という）するためのＤ／Ａ変換器と
して機能している。なお、８は入力電圧ＶＩＮが入力さ
れる入力端子である。

【０００３】また、９，１０，１１は半導体スイッチで
あり、スイッチ群７から出力される参照電圧ＶＲＥＦは
この半導体スイッチ９を介して、入力端子８から入力さ
れた入力電圧ＶＩＮは半導体スイッチ１０を介して、そ
れぞれキャパシタ１に印加される。１２はこれら各半導
体スイッチ９〜１１のオン／オフのタイミング信号、お
よび逐次近似レジスタ３からスイッチ群７へのデータ送
出タイミングを制御するタイミングクロック（以下、信
号ＴＺという）を発生させるＡ／Ｄクロック発生ブロッ
クである。なお、このＡ／Ｄクロック発生ブロック１２
の存在は、特開平１−３２１７２８号公報には特に明示
されてはいない。

【０００４】次に動作について説明する。図３９は従来
のＡ／Ｄ変換器制御方法による、上記図３８に示された
Ａ／Ｄ変換器の動作を説明するためのタイミングチャー
トである。ここで、この図３９は入力電圧ＶＩＮとし
て、基準電圧Ｖの０．３１２５倍の電圧が入力端子８よ
り入力されている場合について例示したものである。ま
ず、Ａ／Ｄクロック発生ブロック１２の発生するタイミ
ング信号にて半導体スイッチ９をオフにする。その後、
Ａ／Ｄクロック発生ブロック１２より逐次近似レジスタ
３ヘ送られるタイミングクロックとしての信号ＴＺがハ
イレベル（以下、Ｈと表記する）になると、逐次近似レ
ジスタ３の保持している値がスイッチ群７に出力され
る。逐次近似レジスタ３からは、最初にたとえば１６進
の「８_h 」が出力されるようになっているため、その値
によって制御されたスイッチ群７からは、ラダー抵抗４
が基準電圧Ｖを分圧した電圧１／２Ｖが参照電圧ＶＲＥ
Ｆとして選択される。

【０００５】Ａ／Ｄクロック発生ブロック１２は次に、
半導体スイッチ１１をオンにしてインバータ２の入力側
と出力側を同電位にする。なお、この電位はインバータ
２の入出力特性で定まる。次いで半導体スイッチ１０を
オンにして、入力端子ＶＩＮでキャパシタ１を充電す
る。その後、半導体スイッチ１０と半導体スイッチ１１
を順次オフさせ、信号ＴＺがローレベル（以下、Ｌと表
記する）になると、さらに半導体スイッチ９をオンにす
る。この半導体スイッチ９のオンによりスイッチ群７の
出力する参照電圧ＶＲＥＦがキャパシタ１に与えられて
入力電圧ＶＩＮと比較される。

【０００６】ここで、インバータ２においては、入力電
圧ＶＩＮが１／２Ｖよりも低い場合にはその出力は
「０」になり、入力電圧ＶＩＮが１／２Ｖ以上の場合に
はその出力は「１」になる。この場合、入力電圧ＶＩＮ
が０．３１２５Ｖで参照電圧ＶＲＥＦが１／２Ｖである
ため、インバータ２より出力される信号ＣＯＭＰは
「０」となり、逐次近似レジスタ３に送られて保持され
る。

【０００７】次に、Ａ／Ｄクロック発生ブロック１２の
発生するタイミング信号により半導体スイッチ９を再度
オフにする。その後、信号ＴＺがＨになると、逐次近似
レジスタ３は保持している値をスイッチ群７に送出す
る。ここで、ＶＩＮ＜１／２Ｖであったため、その値に
よって制御されるスイッチ群７は、ラダー抵抗４が基準
電圧Ｖを分圧した１／４Ｖを選択して参照電圧ＶＲＥＦ
として出力する。次いで半導体スイッチ１１をオンにし
てインバータ２の入力側と出力側を同電位にした後、半
導体スイッチ１０をオンにしてキャパシタ１を充電す
る。

【０００８】その後、半導体スイッチ９をオンさせて、
スイッチ群７からの参照電圧ＶＲＥＦをキャパシタ１に
与え、入力電圧ＶＩＮと比較する。この場合、入力電圧
ＶＩＮが０．３１２５Ｖで参照電圧ＶＲＥＦが１／４Ｖ
であるため、ＶＩＮ＞１／４Ｖとなって、インバータ２
より出力される信号ＣＯＭＰは「１」となる。この信号
ＣＯＭＰは逐次近似レジスタ３に送られて保持される。
以下、同様の制御動作が繰り返され、入力電圧ＶＩＮの
０．３１２５Ｖが参照電圧ＶＲＥＦとしての３／８Ｖ、
５／１６Ｖと逐次比較され、逐次近似レジスタ３にはそ
の都度、そのときの信号ＣＯＭＰが保持される。

【０００９】次に、Ａ／Ｄクロック発生ブロック１２に
て出力される信号ＴＺについて説明する。図４０にＡ／
Ｄクロック発生ブロック１２の構成例を示す。ここで、
Ａ／Ｄ制御信号発生回路１０２にて逐次近似レジスタ１
２に供給する信号ＴＺを作っている。分周器１０１は当
該Ａ／Ｄ変換器に供給される源発振周波数である信号Ｃ
Ｋを分周して、Ａ／Ｄ制御信号発生回路１０２を制御す
る信号ＣＫ’を生成している。

【００１０】次に、図３２に分周器１０１の構成例を示
す。ここで、ＥＮＡＢＬＥ信号はＡ／Ｄ変換時に有効と
なる信号である。当該Ａ／Ｄ変換器はこのＥＮＡＢＬＥ
信号がＨになると動作を開始する。分周器１０１は信号
ＣＫを分周することによって生成した信号ＣＫ’をＡ／
Ｄ制御信号発生回路１０２に送る。なお、このＡ／Ｄ制
御信号発生回路１０２は図３３に示すように、それぞれ
２つずつのラッチＡ１０３とラッチＣ１０４とを備えて
いる。

【００１１】図３４にラッチＡ１０３の構成例を、図３
５にラッチＣ１０４の構成例をそれぞれ示す。これらの
ラッチＡ１０３、ラッチＣ１０４を用いて、信号ＴＺの
生成を行っている。また図４１には、このＡ／Ｄクロッ
ク発生ブロック１２における信号ＴＺの生成動作のタイ
ミングチャートを示す。

【００１２】ここで、ＥＮＡＢＬＥ信号がＬのときには
当該Ａ／Ｄ変換器は動作を開始せず、図３９に示す比較
区間Ｔ１においてＨに変化するとその動作を開始する。
比較区間Ｔ１にてＥＮＡＢＬＥ信号がＨになると、信号
ＣＫ’のタイミングに応じて、図３３のａ，ｂ，ｃ，
ｄ，ｅの各点より信号出力を得る。ここで生成される信
号ＴＺは、周期が一定のタイミングクロックであり、ａ
点の信号の反転信号である。この周期が一定であるタイ
ミングクロックにより、当該Ａ／Ｄ変換器は制御されて
いる。

【００１３】次に、図３８の逐次近似レジスタ３につい
て説明する。当該逐次近似レジスタ３は、Ａ／Ｄクロッ
ク発生ブロック１２の発生する周期一定の信号ＴＺによ
り制御されている。図３６にこの逐次近似レジスタ３の
構成例を示す。ここで、シフトレジスタ１０５（第２ビ
ット以下はシフトレジスタＡ１０６）はＡ／Ｄ変換結果
をどのデータラッチ１０７に格納するかを制御するもの
である。また比較結果出力部１０８はデータラッチ１０
７に格納したデータ１Ｓ〜３Ｓを、データバスを介し読
み出す制御を行う機能を有している。

【００１４】なお、このシフトレジスタ１０５およびシ
フトレジスタＡ１０６の動作タイミングを図３７に示
す。図３７のタイミングチャートにおいて、図３６に示
すシフトレジスタ１０５の出力信号１Ｓ、およびシフト
レジスタＡ１０６の出力信号の２Ｓ〜４ＳがＨの時が、
それに対応したデータラッチ１０７にデータを格納可能
とするための制御信号である。

【００１５】ここで、このような従来の逐次比較型のＡ
／Ｄ変換器の制御方法に関連する記載がある文献として
は、この他にも、キャパシタの入力スイッチのオン期間
を選択的に調整して変換精度を向上させた特開平２−１
５９８１４号公報、キャパシタの初期充電時間を比較時
間とは独立に可変設定して高速化をはかった特開平８−
２８８８４７号公報、キャパシタの充電時定数を切り換
えて変換時間を短縮した特開平６−１２０８２８号公
報、キャパシタを予備充電することによって高速化をは
かった特開平９−３２１６２４号公報などもある。ま
た、スイッチング比較器としては、特開昭６４−６５９
２８号公報、特開昭６２−２９８２３０公報などがあ
る。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】従来のＡ／Ｄ変換器制
御方法は以上のように構成されているので、半導体スイ
ッチ９〜１１の制御信号および逐次近似レジスタ３ヘの
信号ＴＺには、周期一定のクロックが使用され、Ａ／Ｄ
変換時間は、チャージに一番時間がかかる時の時間と、
比較に一番時間がかかる時の時間の和にビット数を乗算
した値によって決定される。ここで、入力電圧ＶＩＮは
初回充電に最も長い時間が必要であり、それが上記チャ
ージに一番時間がかかる時に対応する。さらに、前回の
参照電圧と、今回の参照電圧との差が大きい程、参照電
圧の安定に要する時間には長い時間が必要であり、それ
が上記比較に一番時間がかかる時に対応する。なお、ラ
ダー抵抗４を用いて参照電圧を発生させている場合（例
えば、１０ビットＡ／Ｄ変換器の１：８方式等）には、
出力電圧が上位用から下位用に切り替わるときの切り替
え動作後における参照電圧の安定に長い時間が必要とな
る。このように、Ａ／Ｄ変換時間はチャージに一番時間
がかかる時の時間と、比較に一番時間がかかる時の時間
とによって決定されるため、それら以外の時にはＡ／Ｄ
変換時間に無駄が生じるという課題があった。

【００１７】なお、このようなＡ／Ｄ変換器の変換時間
を短縮するために、従来より、チョッパアンプの応答速
度の高速化、源発振の周波数をあげる、ラダー抵抗４の
抵抗値を小さくする、チョッパアンプ部の容量を小さく
する、比較器を複数備えるなどの手法が採られていた。

【００１８】しかしながら、チョッパアンプの応答速度
を高速にして変換時間を短縮する場合には、チョッパア
ンプのトランジスタサイズを大きく設計する必要がある
ため消費電流が増える、チョッパアンプは応答速度が速
いと過敏に反応するためノイズの影響を受けやすくなっ
て変換精度に悪影響を与える、ノイズの影響を受けやす
くなるため、その影響をおさえるためのレイアウトパタ
ンの配置、あるいは構造の変更が必要となり、レイアウ
トパタンの面積が大きくなる、動作ノイズが大きくな
る、チョッパアンプを構成する素子のサイズが大きくな
り、レイアウトパタンの面積が増える、消費電流が増え
ることにより、その増加分の電流を流すために、電源配
線の配線幅を太くする必要があり、レイアウトパタンの
面積が増える、などといった種々の課題があった。

【００１９】また、源発振の周波数を高くして変換時間
を短縮する場合には、逐次比較方式ではチャージタイム
以上に源発振周波数を高くするとができず、ラダー抵抗
４の値を小さくして変換時間を短縮する場合には、ラダ
ー抵抗４に流れる電流が増加して消費電流が増加すると
いう課題があり、チョッパアンプ部の容量（図３８のキ
ャパシタ１）を小さくして変換時間を短縮する場合に
は、プロセス上の微細化技術の限界があり、寄生容量も
無視できなくなるなどの課題があり、複数の比較器を用
いて変換時間を短縮する場合には、レイアウト面積およ
び消費電流が増え、比較器間のマッチングをとる必要が
生じ、さらに制御回路が複雑になるなどの課題があっ
た。

【００２０】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、Ａ／Ｄ変換における高速化を、上
記のような従来の高速化技術とは全く異なる方法にて実
現することで、逐次比較方式の変換時間を短縮し、Ａ／
Ｄ変換の高速化がはかれるＡ／Ｄ変換器制御方法を得る
ことを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】この発明に係るＡ／Ｄ変
換器制御方法は、各比較区間毎に制御信号の周期を変更
可能とし、参照電圧と入力電圧との比較を、その周期変
更を行った制御信号を用いて行うようにしたものであ
る。

【００２２】この発明に係るＡ／Ｄ変換器制御方法は、
分周比の異なる信号に基づいて生成した複数種類のタイ
ミング信号の１つをその比較区間の制御信号として選択
することにより、制御信号の周期を比較区間毎に変更す
るようにしたものである。

【００２３】この発明に係るＡ／Ｄ変換器制御方法は、
タイマを用いて制御信号の周期を比較区間毎に変更する
ようにしたものである。

【００２４】この発明に係るＡ／Ｄ変換器制御方法は、
ソフトウェアを用いて制御信号の周期を比較区間毎に変
更するようにしたものである。

【００２５】この発明に係るＡ／Ｄ変換器制御方法は、
各比較区間毎に制御信号のデューティを変更可能とし、
参照電圧と入力電圧との比較を、そのデューティが変更
を行った制御信号を用いて行うようにしたものである。

【００２６】この発明に係るＡ／Ｄ変換器制御方法は、
ソフトウェアを用いて制御信号のデューティを比較区間
毎に変更するようにしたものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明によるＡ／Ｄ変換器制御
方法が適用される、逐次変換方式によるＡ／Ｄ変換器の
構成を示すブロック図であり、ここでは変換ビット数が
４ビットのものを例示している。図において、１は参照
電圧ＶＲＥＦと入力電圧ＶＩＮとの比較を行うチョッパ
形コンパレータを形成するキャパシタであり、２はこの
キャパシタ１の一端がその入力側に接続されて、当該キ
ャパシタ１とともに前記チョッパ形コンパレータを形成
するインバータである。３はこのチョッパ形コンパレー
タを構成しているインバータ２から出力される信号ＣＯ
ＭＰによってセット／リセットされる、４ビット構成の
逐次近似レジスタである。

【００２８】４は同一の抵抗値を持つ複数（４ビットＡ
／Ｄ変換器では１６個）の抵抗が直列に接続されたラダ
ー抵抗であり、５および６はこのラダー抵抗４の両端に
印加される、当該Ａ／Ｄ変換器によって変換可能な最大
電圧に等しい基準電圧Ｖが与えられる端子である。７は
ラダー抵抗４を構成している各抵抗の接続点に接続され
て、逐次近似レジスタ３の出力するデータによって制御
される複数（４ビットＡ／Ｄ変換器の場合１５個）のス
イッチよりなり、ラダー抵抗４の各抵抗によって分圧さ
れた電圧値を選択して、それを参照電圧ＶＲＥＦとして
出力するスイッチ群である。なお、このラダー抵抗４と
スイッチ群７とは、インバータ１の出力する信号ＣＯＭ
ＰをＤ／Ａ変換して参照電圧ＶＲＥＦを出力するＤ／Ａ
変換部として機能している。

【００２９】また、８は当該Ａ／Ｄ変換器によってディ
ジタルデータに変換されるアナログの入力電圧ＶＩＮが
入力される入力端子である。９はスイッチ群７から出力
される参照電圧ＶＲＥＦをキャパシタ１に印加するため
の、例えば電界効果トランジスタアナログスイッチなど
による半導体スイッチであり、１０は入力端子８より入
力された入力電圧ＶＩＮをキャパシタ１に印加するため
の同様の半導体スイッチである。１１はインバータ２の
入力側と出力側とを短絡して、キャパシタ１の充電を可
能にするための同様の半導体スイッチである。

【００３０】１３はこれら半導体スイッチ９、半導体ス
イッチ１０および半導体スイッチ１１をオン／オフさせ
るためのタイミング信号を発生するとともに、逐次近似
レジスタ３に格納されたデータのスイッチ群７への送出
タイミングを指定するための制御信号（以下、信号ＴＺ
１という）を発生するＡ／Ｄ制御信号発生ブロックＡで
ある。

【００３１】次に動作について説明する。ここで、図２
はこの実施の形態１のＡ／Ｄ変換器制御方法による、図
１に示したＡ／Ｄ変換器の動作を説明するためのタイミ
ングチャートである。なお、この図２は、入力端子８に
基準電圧Ｖの０．３１２５倍の電圧０．３１２５Ｖを入
力電圧ＶＩＮとして印加し、それをＡ／Ｄ変換する場合
について例示したものである。

【００３２】Ａ／Ｄ変換を開始するにあたって、Ａ／Ｄ
制御信号発生ブロックＡ１３は従来のＡ／Ｄ変換器制御
方法におけるＡ／Ｄクロック発生ブロック１２と同様
に、タイミング信号を発生して、まず半導体スイッチ９
をオフにする。その後、逐次近似レジスタ３に対して
も、それが保持しているディジタルデータをスイッチ群
７に送出させるためのタイミングを示す信号ＴＺ１を与
える。第１ビット変換のための参照電圧ＶＲＥＦと入力
電圧ＶＩＮの比較を行う比較区間Ｔ１においては、逐次
近似レジスタ３にはディジタルデータとしてたとえば１
６進の「８_h 」があらかじめ与えられている。ここで、
ラダー抵抗４に印加された基準電圧Ｖはその１６個の抵
抗によって１６等分されており、スイッチ群７は逐次近
似レジスタ３から送られてきたこの「８_h 」のデータに
て制御されて、その１５個のスイッチ中の８番目のスイ
ッチを閉じ、ラダー抵抗４の分圧した電圧値１／２Ｖの
電圧を参照電圧ＶＲＥＦとして出力する。

【００３３】Ａ／Ｄ制御信号発生ブロックＡ１３は次に
発生するタイミング信号によって半導体スイッチ１１を
オンにし、さらに半導体スイッチ１０をオンにする。半
導体スイッチ１１がオンになるとインバータ２の入力側
と出力側が短絡されて、当該インバータ２の入出力特性
によって定まる同一の電位Ｖ0 となり、それがキャパシ
タ１の一端に印加される。その後、半導体スイッチ１１
がオンすることで、キャパシタ１の他端には入力端子８
に入力された入力電圧ＶＩＮが印加され、キャパシタ１
はこの入力電圧ＶＩＮと前記電位Ｖ0 との電位差によっ
て充電される。キャパシタ１が充電されると、Ａ／Ｄ制
御信号発生ブロックＡ１３は次のタイミング信号を発生
させて、半導体スイッチ１０をオフさせ、引き続いて半
導体スイッチ１１をオフさせる。

【００３４】その後、Ａ／Ｄ制御信号発生ブロックＡ１
３は次のタイミング信号を発生させて半導体スイッチ９
をオンにし、そのときスイッチ群７より出力されている
参照電圧ＶＲＥＦをこの半導体スイッチ９を介してキャ
パシタ１に印加する。これによって、この参照電圧ＶＲ
ＥＦと入力電圧ＶＩＮとの比較が行われる。なお、この
場合、参照電圧ＶＲＥＦが１／２Ｖで入力電圧ＶＩＮが
０．３１２５Ｖであり、ＶＩＮ＜ＶＲＥＦであるため、
インバータ２の出力値は「０」となる。このインバータ
２の出力値「０」は信号ＣＯＭＰとして逐次近似レジス
タ３に送られる。この信号ＣＯＭＰを受け取った逐次近
似レジスタ３は、保持しているディジタルデータの値を
１６進の「８_h 」から「４_h 」に変更して保持しなお
す。

【００３５】次に、Ａ／Ｄ制御信号発生ブロックＡ１３
は次のタイミング信号を発生させて半導体スイッチ９を
オフさせた後、逐次近似レジスタ３に対して保持してい
るディジタルデータをスイッチ群７に転送させる。スイ
ッチ群７は逐次近似レジスタ３から送られてきたディジ
タルデータによって制御され、ラダー抵抗４が基準電圧
Ｖを分圧した電圧値の内から、その値「４_h 」に対応し
た電圧値１／４Ｖを選択し、それを参照電圧ＶＲＥＦと
して出力する。その後半導体スイッチ１１をオンにして
インバータ２の入力側と出力側を同電位にし、さらに半
導体スイッチ１０をオンにしてキャパシタ１を充電す
る。

【００３６】次に、Ａ／Ｄ制御信号発生ブロックＡ１３
からのタイミング信号にて半導体スイッチ９をオンにす
る。これにより、スイッチ群７からの参照電圧ＶＲＥＦ
がキャパシタ１に与えられ、入力電圧ＶＩＮと比較され
る。この場合、入力電圧ＶＩＮが０．３１２５Ｖで参照
電圧ＶＲＥＦが１／４Ｖであるため、ＶＩＮ＞１／４Ｖ
となって、インバータ２より出力される信号ＣＯＭＰは
「１」となる。この信号ＣＯＭＰは逐次近似レジスタ３
に送られ、逐次近似レジスタ３は保持しているディジタ
ルデータの値を１６進の「４_h 」から「６_h 」に変更し
て保持しなおす。以下、同様の制御動作が繰り返され、
入力電圧ＶＩＮの０．３１２５Ｖが参照電圧ＶＲＥＦと
しての３／８Ｖ、５／１６Ｖと逐次比較され、逐次近似
レジスタ３にはその都度、そのときの信号ＣＯＭＰが送
られる。このようにして、逐次近似レジスタ３には最終
的に、比較結果として１６進の「５_h 」が保持され、こ
れが当該Ａ／Ｄ変換器の変換結果として出力される。

【００３７】ここで、上記Ａ／Ｄ変換を行うためには、
図２に示す比較区間Ｔ２ではチャージ時間に一番時間を
必要とするが、この比較区間Ｔ２以外の比較区間Ｔ１，
Ｔ３，Ｔ４ではチャージ時間は短くてすむ。従って、他
の比較区間Ｔ１，Ｔ３，Ｔ４の周期を短くすれば、Ａ／
Ｄ変換時間を短縮することが可能になる。この実施の形
態１においては、以下に説明する方法によって、この比
較区間Ｔ２以外の周期を変更し、Ａ／Ｄ変換時間の短縮
を可能にした。

【００３８】すなわち、この実施の形態１では、比較区
間Ｔ２以外の周期を、比較区間Ｔ２の周期の１／２とし
ている。なお、ここでは比較区間Ｔ２以外の周期を比較
区間Ｔ２の１／２周期としているが、これは説明を分か
り易くするためのものであり、特にこの周期にこだわる
必要はない。重要となるのは、周期を可変可能にするた
めの手法と、可変するための方法である。

【００３９】まず、図１に示した、Ａ／Ｄ制御信号発生
ブロックＡ１３の出力する信号ＴＺ１について説明す
る、図３にＡ／Ｄ制御信号発生ブロックＡ１３の構成例
を示す。このＡ／Ｄ制御信号発生ブロックＡ１３は図示
のように、分周器１０１、２つのＡ／Ｄ制御信号発生回
路１０２、およびＡ／Ｄ制御信号制御回路１０９によっ
て構成されている。

【００４０】次に、その分周器１０１の構成例を図３２
に示す。ここで、ＥＮＡＢＬＥ信号はＡ／Ｄ変換時に有
効となる信号である。当該Ａ／Ｄ変換器はこのＥＮＡＢ
ＬＥ信号がＨになると動作を開始する。分周器１０１は
当該Ａ／Ｄ変換器に供給される源発振周波数である信号
ＣＫを分周して信号ＣＫ’を生成し、それをＡ／Ｄ制御
信号発生回路１０２に送る。Ａ／Ｄ制御信号発生回路１
０２では、分周器１０１が信号ＣＫを分周して生成した
信号ＣＫ’より、従来の信号ＴＺと同等のタイミング信
号である信号Ｃを生成する。

【００４１】なお、このＡ／Ｄ制御信号発生回路１０２
は図３３に示すように、それぞれ２つずつのラッチＡ１
０３とラッチＣ１０４とを備えている。このラッチＡ１
０３の構成例を図３４に、ラッチＣ１０４の構成例を図
３５に示す。Ａ／Ｄ制御信号発生回路１０２はこれら２
種類のラッチＡ１０３、およびラッチＣ１０４を用いて
信号Ｃを生成している。

【００４２】また信号ＴＺＳは、Ａ／Ｄ制御信号発生回
路１０２の制御によって、信号ＣＫから直接作成された
タイミング信号であり、この信号ＴＺＳは分周器１０１
で分周されていない分だけ、従来の信号ＴＺに比べてそ
の周期は短く（１／２）なっている。

【００４３】なお、この図３に示すＡ／Ｄ制御信号発生
ブロックＡ１３の出力として、信号Ｃあるいは信号ＴＺ
Ｓのどちらの信号を制御信号として使用するかは、Ａ／
Ｄ制御信号制御回路１０９にて切り替えを行う。この切
り替えに使用する切り替え信号には、逐次近似レジスタ
３がその内部のシフトレジスタＡ１０６より出力するシ
フトレジスタの出力信号２Ｓを用いる。

【００４４】次に、この逐次近似レジスタ３について説
明する。当該逐次近似レジスタ３は図３８に同一符号を
付して示したものと基本的には同等に構成されたもの
で、Ａ／Ｄ制御信号発生ブロックＡ１３の発生する信号
ＴＺ１を制御信号として制御される。図３６にこの逐次
近似レジスタ３の構成例を示す。ここで、シフトレジス
タ１０５、およびシフトレジスタＡ１０６はＡ／Ｄ変換
結果をどのデータラッチ１０７に格納するかを制御する
ものである。

【００４５】なお、シフトレジスタ１０５は第１ビット
用のシフトレジスタであり、図４に示すように、入力信
号として外部からの信号ではなく、内部信号が入力され
るように構成されている。また、シフトレジスタＡ１０
６は第２ビット〜第４ビット用のシフトレジスタであ
り、図５に示すように、入力信号として上位のシフトレ
ジスタの出力する外部からの出力信号が入力されるよう
に構成されている。これらシフトレジスタ１０５および
シフトレジスタＡ１０６は、Ａ／Ｄ制御信号発生ブロッ
クＡ１３からの信号ＴＺ１によって制御されている。

【００４６】このシフトレジスタ１０５およびシフトレ
ジスタＡ１０６の動作タイミングを図３７に示す。図３
７のタイミングチャートにおいて、図３６に示すシフト
レジスタ１０５の出力信号１Ｓ、およびシフトレジスタ
Ａ１０６の出力信号２Ｓ〜４ＳがＨのときが、それに対
応したデータラッチ１０７にデータを格納可能とするた
めの制御信号である。

【００４７】また、データラッチ１０７はＡ／Ｄ変換結
果を保持するものであり、図６にその構成例を、図７に
その動作タイミングをそれぞれ示す。シフトレジスタ１
０５あるいはシフトレジスタＡ１０６からの出力信号１
Ｓ〜４ＳがＨであるデータラッチ１０７において、Ａ／
Ｄ制御信号発生ブロックＡ１３からの信号ＴＺ１がＨか
らＬに変化すると、インバータ２より出力された信号Ｃ
ＯＭＰの値が確定されて保持される。なお、比較結果出
力部１０８はＲＥＡＤ信号に応じて、データラッチ１０
７に保持されたデータをデータバスを介して読み出す制
御を行う機能を有するものである。

【００４８】これらシフトレジスタ１０５（シフトレジ
スタＡ１０６）、データラッチ１０７、および比較結果
出力部１０８はそれぞれ、当該Ａ／Ｄ変換器の変換ビッ
ト数分だけ用意されている。例えば、変換ビット数が４
ビットのＡ／Ｄ変換器の場合には、それらが４つずつ設
けられている。

【００４９】次に、逐次近似レジスタ３からの出力信号
２Ｓによる、Ａ／Ｄ制御信号発生ブロックＡ１３の切り
替え動作について、図８のタイミングチャートに基づい
て説明する。逐次近似レジスタ３のシフトレジスタＡ１
０６より出力される出力信号２ＳがＬであれば、分周器
１０１で分周された信号ＣＫ’に基づいて作成された信
号Ｃが選択される。また当該出力信号２ＳがＨであれ
ば、信号ＣＫより直接作成された信号ＴＺＳが選択され
て、信号ＴＺ１はその比較区間において周期が１／２に
変更される。このようにして作成した信号ＴＺ１をＡ／
Ｄ変換の制御信号として逐次近似レジスタ３に入力す
る。

【００５０】このようにして、チャージに一番時間を要
する比較区間Ｔ２の周期を、従来の場合と同等の周期と
し、それよりもチャージ時間が短くてすむ比較区間Ｔ
１，Ｔ３，Ｔ４においては、周期を１／２に短縮してい
る。

【００５１】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、逐次変換方式のＡ／Ｄ変換において、比較区間Ｔ
１，Ｔ３，Ｔ４の周期を短くし、前回の参照電圧と今回
の参照電圧との差が大きいため、参照電圧の安定に時間
を要する比較区間Ｔ２においてのみ、それよりも長い周
期にしているので、比較時間の最適化がはかれ、Ａ／Ｄ
変換器の高速化を実現できるなどの効果が得られる。な
お、この場合の変換時間の短縮率は、 変換時間 ＝ 比較区間Ｔ１＋比較区間Ｔ２＋比較区間Ｔ
３＋比較区間Ｔ４ より、従来の場合は、 変換時間 ＝ ４Ｔ この実施の形態１の場合は、 変換時間 ＝ １／２Ｔ＊３ ＋ Ｔ ＝ ５／２Ｔ となり、従来の変換時間に比べて３７．５％の時短がは
かれる。

【００５２】実施の形態２．上記実施の形態１において
は、信号ＣＫを分周した信号ＣＫ’から生成した信号
Ｃ、または信号ＣＫから直接生成した信号ＴＺＳの一方
を、該当比較区間の制御信号（信号ＴＺ１）として選択
することで、制御信号の周期を変更可能としたものにつ
いて説明したが、制御信号の周期の変更をタイマを用い
て行うようにしてもよい。図９は、そのようなこの発明
の実施の形態２によるＡ／Ｄ変換器制御方法が適用され
る逐次変換方式によるＡ／Ｄ変換器の構成を示すブロッ
ク図であり、相当部分には図１と同一の符号を付してそ
の説明を省略する。

【００５３】図において、１４は半導体スイッチ９、半
導体スイッチ１０および半導体スイッチ１１をオン／オ
フするためのタイミング信号を発生するとともに、逐次
近似レジスタ３に格納されたデータのスイッチ群７への
送出のタイミングを指定するための制御信号（以下、信
号ＴＺ２という）を発生するＡ／Ｄ制御信号発生ブロッ
クＢである。なお、このＡ／Ｄ制御信号発生ブロックＢ
１４は、当該Ａ／Ｄ変換器の外部に配置されたＴＴＺ信
号発生回路がタイマを用いて生成した信号ＴＴＺに基づ
いて、上記タイミング信号および信号ＴＺ２を生成する
ものである。

【００５４】次に動作について説明する。ここで、図１
０はこの実施の形態２のＡ／Ｄ変換器制御方法による、
図９に示したＡ／Ｄ変換器の動作を説明するためのタイ
ミングチャートであり、基本的な動作は実施の形態１の
場合と同様である。なお、この場合も、入力電圧ＶＩＮ
として基準電圧Ｖの０．３１２５倍の電圧を入力端子８
に印加し、それを４ビットでＡ／Ｄ変換する場合につい
て例示している。

【００５５】まず、信号ＴＴＺが外部より入力される。
この信号ＴＴＺは当該Ａ／Ｄ変換器の制御信号である信
号ＴＺ２を生成するための信号である。この信号ＴＴＺ
は図１１に示す様に、タイマ１１１のタイマ出力として
の信号ＴＳ１〜ＴＳ３を切り替え回路１１０において切
り替え制御することで得られた信号であり、それが信号
ＴＴＺとして図９に示したＡ／Ｄ変換器に供給される。
ここで、この信号ＴＴＺを生成するＴＴＺ信号生成回路
のタイマ１１１は図１１に示すように、信号ＴＳ１を発
生するタイマＡ１１２、信号ＴＳ２を発生するタイマＢ
１１３、および信号ＴＳ３を発生するタイマＣ１１４に
よって構成されている。このタイマ１１１のタイマＡ１
１２、タイマＢ１１３、およびタイマＣ１１４からのタ
イマ出力は、信号ＴＳ１〜ＴＳ３として切り替え回路Ｒ
３１に送られる。

【００５６】ここで、このタイマ１１１の、各タイマＡ
１１２〜タイマＣ１１４の機能およびカウント回数の設
定値を図１２に示す。図示のように、タイマＡ１１２は
カウント回数として「２」が設定され、ダウンカウント
によるタイマカウントを繰り返し行って、アンダーフロ
ーの度にアンダーフロー信号を出力する機能を有するも
のである。タイマＢ１１３はカウント回数として「４」
が設定され、ダウンカウントによるタイマカウントを行
ってアンダーフローが発生すると、１回だけアンダーフ
ロー信号を出力する機能を有するものである。タイマＣ
１１４はタイマＡ１１２と同等の機能を有し、カウント
回数として「６」が設定されたものである。

【００５７】次に、このＴＴＺ信号発生回路の動作タイ
ミングを図１３に示す。タイマ１１１の各タイマＡ１１
２〜タイマＣ１１４は、上記図１２で説明したそれぞれ
の機能に従ってタイマクロックのカウントを行い、タイ
マＡ１１２は信号ＴＳ１を、タイマＢ１１３は信号ＴＳ
２を、タイマＣ１１４は信号ＴＳ３をそれぞれ発生して
切り替え回路１１０に入力する。切り替え回路１１０は
ＥＮＡＢＬＥ信号がＨになると、上記信号ＴＳ１と信号
ＴＳ２の排他的論理和をとって信号ＴＳ１２を生成す
る。次にこの生成された信号ＴＳ１２と信号ＴＳ３の排
他的論理和をとって信号ＴＴＺを生成し、それをＡ／Ｄ
変換器に供給する。

【００５８】Ａ／Ｄ変換器ではその信号ＴＴＺをＡ／Ｄ
制御信号発生ブロックＢ１４に入力する。Ａ／Ｄ制御信
号発生ブロックＢ１４ではその信号ＴＴＺに基づいて、
図１０に示した、逐次近似レジスタ３への制御信号であ
る信号ＴＺ２と、半導体スイッチ９〜１１のオン／オフ
を制御するためのタイミング信号とを発生する。なお、
上記信号ＴＺ２はＴＴＺ信号発生回路から受け取った信
号ＴＴＺと同一のものであってもよい。

【００５９】このように、この実施の形態２では、逐次
近似レジスタ３への制御信号（信号ＴＺ２）の周期を変
更するのにタイマ１１１を用いることを特徴とする。こ
のタイマ１１１に設定する値はソフトウェアにて変更可
能であるため、制御信号の周期をソフトウェアで自由に
変更することができる。この実施の形態２においては実
施の形態１の場合と同様に、比較区間Ｔ２における制御
信号（信号ＴＺ２）の周期を従来のそれと同等にし、比
較区間Ｔ１，Ｔ３，Ｔ４の周期は従来の周期の１／２と
した例を示している。

【００６０】なお、ここではタイマを複数備えた例を示
したが、リロードレジスタを複数備えた１つのタイマを
用いることによっても同様の効果が得られる。また、切
り替え回路はなくてもよい。さらに、ここではタイマを
備えた例を示したが、ＰＷＭを備えても同様な効果が得
られる。

【００６１】以上のように、この実施の形態２にれば、
タイマによって各比較区間Ｔ１〜Ｔ４の周期を変更可能
にしているので、実施の形態１の場合と同様に、逐次変
換方式のＡ／Ｄ変換において、比較区間Ｔ１，Ｔ３，Ｔ
４の周期を短くし、前回の参照電圧と今回の参照電圧と
の差が大きいため、参照電圧の安定に時間を要する比較
区間Ｔ２においてのみ、それよりも長い周期にすること
が可能となって、比較時間の最適化がはかれ、Ａ／Ｄ変
換器の高速化を実現できるなどの効果が得られる。な
お、この場合の変換時間の短縮率は、 変換時間 ＝ 比較区間Ｔ１＋比較区間Ｔ２＋比較区間Ｔ
３＋比較区間Ｔ４ より、従来の場合は、 変換時間 ＝ ４Ｔ この実施の形態２の場合は、 変換時間 ＝ １／２Ｔ＊３ ＋ Ｔ ＝ ５／２Ｔ となり、従来の変換時間に比べて３７．５％の時短がは
かれる。

【００６２】実施の形態３．上記実施の形態１および実
施の形態２においては、逐次近似レジスタ３の制御信号
の周期を変更可能としたものについて説明したが、当該
制御信号のデューティを変更するようにしてもよい。図
１４は、そのようなこの発明の実施の形態３によるＡ／
Ｄ変換器制御方法が適用される逐次変換方式によるＡ／
Ｄ変換器の構成を示すブロック図であり、相当部分には
図１と同一の符号を付してその説明を省略する。

【００６３】図において、１５は半導体スイッチ９、半
導体スイッチ１０および半導体スイッチ１１をオン／オ
フするためのタイミング信号を発生するとともに、逐次
近似レジスタ３に格納されたデータのスイッチ群７への
送出のタイミングを指定するための制御信号（以下、信
号ＴＺ３という）を発生するＡ／Ｄ制御信号発生ブロッ
クＣである。なお、このＡ／Ｄ制御信号発生ブロックＣ
１５は、逐次近似レジスタ３のシフトレジスタからの出
力信号４Ｓに基づいて、上記タイミング信号および信号
ＴＺ３を生成するものである。

【００６４】次に動作について説明する。ここで、図１
５にこの実施の形態３のＡ／Ｄ変換器制御方法による、
図１４に示したＡ／Ｄ変換器の動作タイミングを示して
いる。この場合も、基本的な動作は実施の形態１の場合
と同様であり、入力電圧ＶＩＮとして基準電圧Ｖの０．
３１２５倍の電圧を入力端子８に印加し、それをＡ／Ｄ
変換する場合について例示している。なお、この実施の
形態３では、制御信号（ＴＺ３信号）の周期は従来のＴ
Ｚ信号の２／１に設定されているものとする。

【００６５】まず、上記Ａ／Ｄ制御信号発生ブロックＣ
１５の動作について説明する。ここで、図１６に当該Ａ
／Ｄ制御信号発生ブロックＣ１５の動作タイミングを示
し、図１７にＡ／Ｄ制御信号発生ブロックＣ１５の構成
例を示す。図１７に示すように、このＡ／Ｄ制御信号発
生ブロックＣ１５は、Ａ／Ｄ制御信号発生回路１０２、
Ａ／Ｄ制御信号発生回路β１１５、およびＡ／Ｄ制御信
号制御回路１０９によって構成されている。Ａ／Ｄ制御
信号制御回路１０９は逐次近似レジスタ３のシフトレジ
スタの出力信号４Ｓに従って、Ａ／Ｄ制御信号発生回路
β１１５からの信号ＴＺＮと、Ａ／Ｄ制御信号発生回路
１０２からの信号ＴＺＳのいずれを使用するかを切り替
えて、その一方を信号ＴＺ３として選択し、逐次近似レ
ジスタ３へ出力している。

【００６６】すなわち、図１６のタイミングチャートに
示すように、逐次近似レジスタ３のシフトレジスタから
の出力信号４ＳがＬの期間は、Ａ／Ｄ制御信号発生回路
１０２から出力されるＨの幅が短い信号ＴＺＳが選択さ
れて、それが信号ＴＺ３として出力される。一方、上記
出力信号４ＳがＨの期間は、Ａ／Ｄ制御信号発生回路β
１１５から出力されるＨの幅が長い信号ＴＺＮが選択さ
れて、それが信号ＴＺ３として出力される。このよう
な、デューティの変更が可能な信号ＴＺ３を制御信号と
して用いてＡ／Ｄ変換を行った場合の動作タイミング
を、図１５のタイミングチャートに示す。図示のよう
に、比較区間Ｔ４の周期においては、信号ＴＺ３のＨ期
間の幅が信号ＴＺＮのＨ幅に対応して長くなり、制御信
号の最適化がはかられる。

【００６７】ここで、上記Ａ／Ｄ制御信号発生ブロック
Ｃ１５を構成している、Ａ／Ｄ制御信号発生回路β１１
５の構成例を図１８に示す。Ａ／Ｄ制御信号発生回路β
１１５は、図３３に示したＡ／Ｄ制御信号発生回路１０
２のａ点の信号、ｂ点の反転信号、およびｃ点の信号の
ナンド論理により、上記信号ＴＺＮを生成している。そ
のときの、これら各信号のタイミングは図１９のタイミ
ングチャートに示す通りである。

【００６８】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、逐次変換方式のＡ／Ｄ変換において、制御信号（信
号ＴＺ３）の周期を従来の信号ＴＺの１／２に設定し、
入力電圧と参照電圧との差が小さいため、長い比較時間
を必要とする比較区間Ｔ４の周期においてのみ、デュー
ティを変更することで制御信号のＨ期間の幅を長くして
いるので、比較時間の最適化がはかれ、Ａ／Ｄ変換器の
高速化を実現できるなどの効果が得られる。なお、この
場合の変換時間の短縮率は、 変換時間 ＝ 比較区間Ｔ１＋比較区間Ｔ２＋比較区間Ｔ
３＋比較区間Ｔ４ より、従来の場合は、 変換時間 ＝ ４Ｔ この実施の形態３の場合は、 変換時間 ＝ １／２Ｔ＊４ ＝ ２Ｔ となり、従来の変換時間に比べて５０．０％の時短がは
かれる。

【００６９】実施の形態４．上記実施の形態１では信号
Ｃと信号ＴＺＳの一方を制御信号として選択することで
制御信号の周期を変更可能としたものを、実施の形態２
では、タイマを用いて制御信号の周期の変更を行うもの
を示したが、制御信号の周期の変更をソフトウェアを用
いて行うようにしてもよい。図２０は、そのようなこの
発明の実施の形態４によるＡ／Ｄ変換器制御方法が適用
される逐次変換方式によるＡ／Ｄ変換器の構成を示すブ
ロック図であり、相当部分には図１と同一の符号を付し
てその説明を省略する。

【００７０】図において、１６は半導体スイッチ９、半
導体スイッチ１０および半導体スイッチ１１をオン／オ
フするためのタイミング信号を発生するとともに、逐次
近似レジスタ３に格納されたデータのスイッチ群７への
送出のタイミングを指定するための制御信号（以下、信
号ＴＺ４という）を発生するＡ／Ｄ制御信号発生ブロッ
クＤである。また、１７はソフトウェアにてその内容が
設定され、このＡ／Ｄ制御信号発生ブロックＤ１６にて
所定の制御信号（信号ＴＺ４）を発生させるための信号
ＳＳＴＺを生成する制御信号設定レジスタである。

【００７１】ここで、図２１には上記Ａ／Ｄ制御信号発
生ブロックＤ１６の構成例を、図２２には制御信号設定
レジスタ１７の構成例をそれぞれ示している。Ａ／Ｄ制
御信号発生ブロックＤ１６は、図３にその構成例を示し
た実施の形態１のＡ／Ｄ制御信号発生ブロックＡ１３と
同様に、分周器１０１、２つのＡ／Ｄ制御信号発生器１
０２、およびＡ／Ｄ制御信号制御回路１０９によって構
成されている。また、制御信号設定レジスタ１７は、そ
れぞれが図２３にその構成例を示した３つの１ビットレ
ジスタ１１６と、信号出力制御回路１１７によって構成
されている。

【００７２】次に動作について説明する。ここで、図２
４はこの実施の形態４のＡ／Ｄ変換器制御方法による、
図２０に示したＡ／Ｄ変換器の動作を説明するためのタ
イミングチャートであり、基本的な動作は実施の形態１
の場合と同様である。この場合も、入力電圧ＶＩＮとし
て基準電圧Ｖの０．３１２５倍の電圧を入力端子８に印
加し、それをＡ／Ｄ変換する場合について例示してい
る。なお、ここでは、比較区間Ｔ３およびＴ４におい
て、制御信号（信号ＴＺ４）の周期を従来の１／２に変
更した場合について示している。

【００７３】図２１に示したＡ／Ｄ制御信号発生ブロッ
クＤ１６では、逐次近似レジスタ３への制御信号として
の信号ＴＺ４を、信号ＣＫを分周器１０１で分周した信
号ＣＫ’よりＡ／Ｄ制御信号発生回路１０２が生成した
信号Ｃと、信号ＣＫよりＡ／Ｄ制御信号発生回路１０２
が直接生成した信号ＴＺＳの一方を、制御信号設定レジ
スタ１７がソフトウェアによる各１ビットレジスタ１１
６への設定値と、逐次近似レジスタ３からの出力信号２
Ｓ〜４Ｓとによって生成した信号ＳＳＴＺに基づいて選
択することによって生成している。

【００７４】まず、図２２に示した制御信号設定レジス
タ１７の１ビットレジスタ１１６にデータバスより、ソ
フトウェアによるデータの設定が行われる。その際の、
ソフトウェアによるこの制御信号設定レジスタ１７への
データの設定例を図２５に示す。各々の比較において周
期を任意に変更する場合、この制御信号設定レジスタ１
７の対応した１ビットレジスタ１１６にＨをソフトウェ
アでセットすることにより、該当する比較区間におい
て、逐次近似レジスタ３の制御信号としての信号ＴＺ４
の周期をコントロールすることが可能となる。

【００７５】ここで、ソフトウェアによりデータが設定
された制御信号設定レジスタ１７の動作タイミングを図
２６に示す。信号Ｒ２〜Ｒ４は各１ビットレジスタ１１
６に格納されたデータの出力であり、この値がＨであ
り、かつ逐次近似レジスタ３の各シフトレジスタＡ１０
６の出力信号２Ｓ、３Ｓあるいは４Ｓが値がＨの時に、
制御信号設定レジスタ１７から出力される信号ＳＳＴＺ
はＨになる。

【００７６】次に、この信号ＳＳＴＺを用いて逐次近似
レジスタ３への信号ＴＺ４を生成する際の動作タイミン
グを図２７に示す。ここで、制御信号設定レジスタ１７
からの信号ＳＳＴＺがＬの時、Ａ／Ｄ制御信号発生ブロ
ックＤ１６はＡ／Ｄ制御信号発生回路１０２が信号ＣＫ
より直接生成した信号ＴＺＳを選択する。また信号ＳＳ
ＴＺがＨの時には、分周器１０１で分周された信号Ｃ
Ｋ’からＡ／Ｄ制御信号発生回路１０２が生成した信号
Ｃを選択する。そしてそれらによる信号ＴＺ４を該当す
る比較区間の制御信号として逐次近似レジスタ３に出力
する。

【００７７】このようにして生成された信号ＴＺ４を、
制御信号として用いてＡ／Ｄ変換を行う場合、図２４の
タイミングチャートに示すように、比較区間Ｔ３および
比較区間Ｔ４の周期においては、制御信号の周期を従来
の１／２に短縮し、比較区間Ｔ１および比較区間Ｔ２の
周期においては、従来の場合と同等の周期とすること
で、制御信号の最適化をはかっている。なお、この実施
の形態４では、ソフトウェアの設定によって、比較区間
Ｔ３およびＴ４においてのみ、周期を短くするものを示
したが、この発明はこれにのみ限られるものではなく、
そのポイントは、ソフトウェアにて制御信号の周期を自
由に設定することによって、最適な時短を実現可能とし
たところにある。

【００７８】以上のように、この実施の形態４によれ
ば、ソフトウェアによって各比較区間Ｔ１〜Ｔ４の周期
を変更可能にしているので、逐次変換方式のＡ／Ｄ変換
において、比較区間Ｔ３およびＴ４の周期を短くし、前
回の参照電圧と今回の参照電圧との差が大きいため、参
照電圧の安定に時間を要する比較区間Ｔ１およびＴ２に
おいてのみ、それよりも長い周期にすることが可能とな
り、比較時間の最適化がはかれ、Ａ／Ｄ変換器の高速化
を実現できるなどの効果が得られる。なお、この場合の
変換時間の短縮率は、 変換時間 ＝ 比較区間Ｔ１＋比較区間Ｔ２＋比較区間Ｔ
３＋比較区間Ｔ４ より、従来の場合は、 変換時間 ＝ ４Ｔ この実施の形態４の場合は、 変換時間 ＝ ２Ｔ ＋ １／２Ｔ＊２ ＝ ３Ｔ となり、従来の変換時間に比べて２５．０％の時短がは
かれる。

【００７９】実施の形態５．上記実施の形態４において
は、ソフトウェアにて逐次近似レジスタ３の制御信号の
周期を変更する場合について説明したが、当該制御信号
のデューティをソフトウェアにて変更するようにしても
よい。図２８は、そのようなこの発明の実施の形態５に
よるＡ／Ｄ変換器制御方法が適用される逐次変換方式に
よるＡ／Ｄ変換器の構成を示すブロック図であり、相当
部分には図２０と同一の符号を付してその説明を省略す
る。

【００８０】図において、１８は半導体スイッチ９、半
導体スイッチ１０および半導体スイッチ１１をオン／オ
フするためのタイミング信号を発生するとともに、逐次
近似レジスタ３に格納されたデータのスイッチ群７への
送出のタイミングを指定するための制御信号（以下、信
号ＴＺ５という）を発生するＡ／Ｄ制御信号発生ブロッ
クＥである。なお、このＡ／Ｄ制御信号発生ブロックＥ
１８は、ソフトウェアにて、その内容が設定された制御
信号設定レジスタ１７からの信号ＳＳＴＺに基づいて、
上記タイミング信号および信号ＴＺ５を生成するもので
ある。

【００８１】また、図２９に上記Ａ／Ｄ制御信号発生ブ
ロックＥ１８の構成例を示す。Ａ／Ｄ制御信号発生ブロ
ックＥ１８は、図１７にその構成例を示した実施の形態
３のＡ／Ｄ制御信号発生ブロックＣ１５と同様に、Ａ／
Ｄ制御信号発生回路１０２、Ａ／Ｄ制御信号発生回路β
１１５、およびＡ／Ｄ制御信号制御回路１０９によって
構成されている。

【００８２】次に動作について説明する。ここで、図３
０はこの実施の形態５のＡ／Ｄ変換器制御方法による、
図２８に示したＡ／Ｄ変換器の動作を説明するためのタ
イミングチャートであり、基本的な動作は実施の形態３
の場合と同様である。この場合も、入力電圧ＶＩＮとし
て基準電圧Ｖの０．３１２５倍の電圧を入力端子８に印
加し、それをＡ／Ｄ変換する場合について例示してい
る。なお、ここでは、制御信号（信号ＴＺ５）のデュー
ティの変更により、比較区間Ｔ３およびＴ４においてＨ
期間の幅を長くした場合について示している。

【００８３】まず、図２９に示したＡ／Ｄ制御信号発生
ブロックＥ１８では、逐次近似レジスタ３に制御信号と
して送る信号ＴＺ５を、Ａ／Ｄ制御信号発生回路１０２
が信号ＣＫより生成した信号ＴＺＳと、Ａ／Ｄ制御信号
発生回路β１１５が信号ＣＫより生成した信号ＴＺＮの
一方を、制御信号設定レジスタ１７がソフトウェアによ
る設定値と、逐次近似レジスタ３の出力信号２Ｓ〜４Ｓ
とによって生成した信号ＳＳＴＺに基づいて選択するこ
とによって生成している。

【００８４】まず、制御信号設定レジスタ１７の１ビッ
トレジスタ１１６に、ソフトウェアにてデータバスより
データが設定される。各々の比較区間においてデューテ
ィを任意に変更する場合、この制御信号設定レジスタ１
７の対応した１ビットレジスタ１１６にＨをソフトウェ
アでセットすることにより、該当する比較区間におい
て、逐次近似レジスタ３の制御信号としての信号ＴＺ５
のＨ期間の幅をコントロールすることが可能となる。な
お、この制御信号設定レジスタ１７における信号ＳＳＴ
Ｚの生成は、実施の形態４の場合と同様に行われる。

【００８５】次に、この信号ＳＳＴＺを用いて逐次近似
レジスタ３への信号ＴＺ５を生成する際の動作タイミン
グを図３１に示す。ここで、制御信号設定レジスタ１７
からの信号ＳＳＴＺがＬの時、Ａ／Ｄ制御信号発生ブロ
ックＥ１８はＡ／Ｄ制御信号発生回路１０２が生成した
信号ＴＺＳを選択し、信号ＳＳＴＺがＨの時にはＡ／Ｄ
制御信号発生回路β１１５が生成した信号ＴＺＮを選択
する。そしてそれらに基づく信号ＴＺ５を該当する比較
区間の制御信号として逐次近似レジスタ３に出力する。

【００８６】このようにして生成された信号ＴＺ５を、
制御信号として用いてＡ／Ｄ変換を行う場合、図３０の
タイミングチャートに示すように、比較区間Ｔ３、比較
区間Ｔ４の周期においては、制御信号のＨ期間の幅を長
くすることで、制御信号の最適化をはかっている。な
お、この実施の形態５では、ソフトウェアの設定にて、
比較区間Ｔ３およびＴ４においてのみ、制御信号のＨ期
間の幅を長くするものを示したが、この発明はこれにの
み限られるものではなく、そのポイントは、ソフトウェ
アにて制御信号のＨ期間の幅を自由に設定することによ
って、最適な時短を実現可能としたところにある。

【００８７】以上のように、この実施の形態５によれ
ば、ソフトウェアによって各比較区間Ｔ１〜Ｔ４のデュ
ーティを変更可能にしているので、逐次変換方式のＡ／
Ｄ変換において、制御信号（信号ＴＺ５）の周期を従来
の信号ＴＺの１／２に設定し、入力電圧と参照電圧との
差が小さいため、長い比較時間を必要とする比較区間Ｔ
３およびＴ４の周期でのみ、デューティを変更すること
で制御信号のＨ期間の幅を長くしているので、比較時間
の最適化がはかれ、Ａ／Ｄ変換器の高速化を実現できる
などのなどの効果が得られる。なお、この場合の変換時
間の短縮率は、変換時間 ＝ 比較区間Ｔ１＋比較区間Ｔ
２＋比較区間Ｔ３＋比較区間Ｔ４より、従来の場合は、 変換時間 ＝ ４Ｔ この実施の形態５の場合は、 変換時間 ＝ １／２Ｔ＊４ ＝ ２Ｔ となり、従来の変換時間に比べて５０．０％の時短がは
かれる。

【００８８】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、制御
信号の周期を各比較区間毎に変更可能とし、周期変更が
行われた制御信号に従って、参照電圧と入力電圧との比
較を行うように構成したので、前回の参照電圧と今回の
参照電圧との差が大きく、参照電圧の安定までに時間を
要する比較区間以外では、制御信号の周期を短縮するこ
とが可能となって、比較時間を最適化することができ、
Ａ／Ｄ変換器の高速化がはかれるＡ／Ｄ変換器制御方法
が得られる効果がある。

【００８９】この発明によれば、制御信号の比較区間毎
の周期変更を、分周比の異なる信号に基づいて生成した
複数種類のタイミング信号の１つを選択することによっ
て行うように構成したので、選択するタイミング信号に
応じて各比較区間の周期を変更することができるため、
前回の参照電圧と今回の参照電圧との差が大きく、参照
電圧の安定までに時間を要する比較区間以外では、制御
信号の周期を短縮することで、比較時間の最適化、Ａ／
Ｄ変換器の高速化がはかれるなどの効果がある。

【００９０】この発明によれば、制御信号の比較区間毎
の周期変更を、タイマ出力に基づいて生成した信号を用
いて制御するように構成したので、タイマの設定値によ
って各比較区間の周期を変更することができるため、前
回の参照電圧と今回の参照電圧との差が大きく、参照電
圧の安定までに時間を要する比較区間以外では、制御信
号の周期を短縮することで、比較時間の最適化、Ａ／Ｄ
変換器の高速化がはかれるなどの効果がある。

【００９１】この発明によれば、制御信号の比較区間毎
の周期変更を、ソフトウェアで設定した設定データに基
づいて生成された信号を用いて制御するように構成した
ので、ソフトウェアによって各比較区間の周期を変更に
することができるため、前回の参照電圧と今回の参照電
圧との差が大きく、参照電圧の安定までに時間を要する
比較区間以外では、制御信号の周期を短縮することで、
比較時間の最適化、Ａ／Ｄ変換器の高速化がはかれるな
どの効果がある。

【００９２】この発明によれば、制御信号のデューティ
を各比較区間毎に変更可能とし、デューティ変更が行わ
れた制御信号に従って、参照電圧と入力電圧との比較を
行うように構成したので、入力電圧と参照電圧との差が
小さく、長い比較時間を必要とする比較区間以外では、
制御信号のＨ期間の幅を短縮することが可能となって、
比較時間を最適化することができ、Ａ／Ｄ変換器の高速
化がはかれるＡ／Ｄ変換器制御方法が得られる効果があ
る。

【００９３】この発明によれば、制御信号の比較区間毎
のデューティの変更を、ソフトウェアで設定した設定デ
ータに基づいて生成された信号を用いて制御するように
構成したので、ソフトウェアによって各比較区間のデュ
ーティを変更することができるため、入力電圧と参照電
圧との差が小さく、長い比較時間を必要とする比較区間
以外では、制御信号のＨ期間の幅を短縮することで、比
較時間の最適化、Ａ／Ｄ変換器の高速化がはかれるなど
の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１によるＡ／Ｄ変換器
の構成を示すブロック図である。

【図２】 実施の形態１におけるサンプル＆ホールド機
能付逐次変換近似方式でのＡ／Ｄ変換動作を説明するた
めのタイミングチャートである。

【図３】 実施の形態１におけるＡ／Ｄ制御信号発生ブ
ロックＡの構成を示すブロック図である。

【図４】 実施の形態１における逐次近似レジスタで用
いられるシフトレジスタの構成を示す回路図である。

【図５】 実施の形態１における逐次近似レジスタで用
いられるシフトレジスタＡの構成を示す回路図である。

【図６】 実施の形態１における逐次近似レジスタで用
いられるデータラッチの構成を示す回路図である。

【図７】 データラッチの動作を説明するためのタイミ
ングチャートである。

【図８】 実施の形態１におけるＡ／Ｄ制御信号発生ブ
ロックＡの動作を説明するためのタイミングチャートで
ある。

【図９】 この発明の実施の形態２によるＡ／Ｄ変換器
の構成を示すブロック図である。

【図１０】 実施の形態２における逐次変換近似方式で
のＡ／Ｄ変換動作を説明するためのタイミングチャート
である。

【図１１】 実施の形態２におけるＴＴＺ信号発生回路
の構成を示す回路図である。

【図１２】 実施の形態２におけるタイマ機能およびカ
ウント回数の設定例を示す説明図である。

【図１３】 実施の形態２におけるＴＴＺ信号発生回路
の動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図１４】 この発明の実施の形態３によるＡ／Ｄ変換
器の構成を示すブロック図である。

【図１５】 実施の形態３における逐次変換近似方式で
のＡ／Ｄ変換動作を説明するためのタイミングチャート
である。

【図１６】 実施の形態３におけるＡ／Ｄ制御信号発生
ブロックＣの動作を説明するためのタイミングチャート
である。

【図１７】 実施の形態３におけるＡ／Ｄ制御信号発生
ブロックＣの構成を示すブロック図である。

【図１８】 実施の形態３におけるＡ／Ｄ制御信号発生
回路βの構成を示す回路図である。

【図１９】 実施の形態３におけるＡ／Ｄクロック発生
回路βの動作を説明するためのタイミングチャートであ
る。

【図２０】 この発明の実施の形態４によるＡ／Ｄ変換
器の構成を示すブロック図である。

【図２１】 実施の形態４におけるＡ／Ｄ制御信号発生
ブロックＤの構成を示すブロック図である。

【図２２】 実施の形態４における制御信号設定レジス
タの構成を示すブロック図である。

【図２３】 実施の形態４における制御信号設定レジス
タの１ビットレジスタの構成を示す回路図である。

【図２４】 実施の形態４における逐次変換近似方式で
のＡ／Ｄ変換動作を説明するためのタイミングチャート
である。

【図２５】 実施の形態４における制御信号設定レジス
タの設定例を示す説明図である。

【図２６】 実施の形態４における制御信号設定レジス
タの動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図２７】 実施の形態４におけるＡ／Ｄ制御信号発生
ブロックＤの動作を説明するためのタイミングチャート
である。

【図２８】 この発明の実施の形態５によるＡ／Ｄ変換
器の構成を示すブロック図である。

【図２９】 実施の形態５におけるＡ／Ｄ制御信号発生
ブロックＤの構成を示すブロック図である。

【図３０】 実施の形態５における逐次変換近似方式で
のＡ／Ｄ変換動作を説明するためのタイミングチャート
である。

【図３１】 実施の形態５におけるＡ／Ｄ制御信号発生
ブロックＤの動作を説明するためのタイミングチャート
である。

【図３２】 この発明の実施の形態１および従来の分周
器の構成を示す回路図である。

【図３３】 この発明の実施の形態１、実施の形態３お
よび従来のＡ／Ｄ制御信号発生回路の構成を示す回路図
である。

【図３４】 この発明の実施の形態１および従来のラッ
チ回路Ａの構成を示す回路図である。

【図３５】 この発明の実施の形態１および従来のラッ
チ回路Ｃの構成を示す回路図である。

【図３６】 この発明の実施の形態１および従来の逐次
近似レジスタの構成を示すブロック図である。

【図３７】 この発明の実施の形態１および従来のシフ
トレジスタの動作を説明するためのタイミングチャート
である。

【図３８】 従来のＡ／Ｄ変換器の構成を示すブロック
図である。

【図３９】 従来の逐次変換近似方式でのＡ／Ｄ変換動
作を説明するためのタイミングチャートである。

【図４０】 従来のＡ／Ｄクロック発生ブロックの構成
を示すブロック図である。

【図４１】 従来のＡ／Ｄクロック発生ブロックの動作
を説明するためのタイミングチャートである。

【符号の説明】

１１１ タイマ、ＶＲＥＦ 参照電圧、ＶＩＮ 入力電
圧、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４ 比較区間、ＴＺ１，ＴＺ
２，ＴＺ３，ＴＺ４，ＴＺ５ 信号（制御信号）、Ｃ
Ｋ，ＣＫ’ 信号（分周比の異なる信号）、Ｃ，ＴＺＳ
信号（タイミング信号）、ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３
信号（タイマ出力）、ＴＴＺ 信号（タイマ出力に基づ
いて生成された信号）、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４ 信号（設定
データ）、ＳＳＴＺ 信号（設定データに基づいて生成
された信号）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北口 裕次 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 三 菱電機エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 5J022 AA02 AB05 BA05 BA06 CB02 CE01 CE08 CF01 CF07 CG01

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御信号に従って最上位ビットから順番
   に、対応する参照電圧を生成し、 前記参照電圧と入力電圧とを逐次比較してディジタルデ
   ータに変換する、逐次変換方式によるアナログ／ディジ
   タル変換器制御方法において、 前記参照電圧と入力電圧の比較が行われる比較区間毎
   に、前記制御信号の周期を変更可能とし、 前記周期の変更が行われた制御信号に従って、前記参照
   電圧と入力電圧との比較を行うことを特徴とするアナロ
   グ／ディジタル変換器制御方法。
2. 【請求項２】 制御信号の周期の変更を、分周比の異な
   る信号に基づいて生成した複数種類のタイミング信号か
   ら、その１つをその比較区間における制御信号として選
   択することによって行うことを特徴とする請求項１記載
   のアナログ／ディジタル変換器制御方法。
3. 【請求項３】 制御信号の周期の変更を、タイマからの
   タイマ出力に基づいて生成された信号にて制御すること
   を特徴とする請求項１記載のアナログ／ディジタル変換
   器制御方法。
4. 【請求項４】 制御信号の周期の変更を、ソフトウェア
   によって設定された設定データに基づいて生成された信
   号にて制御することを特徴とする請求項１記載のアナロ
   グ／ディジタル変換器制御方法。
5. 【請求項５】 制御信号に従って最上位ビットから順番
   に、対応する参照電圧を生成し、 前記参照電圧と入力電圧とを逐次比較してディジタルデ
   ータに変換する、逐次変換方式によるアナログ／ディジ
   タル変換器制御方法において、 前記参照電圧と入力電圧の比較が行われる比較区間毎
   に、前記制御信号のデューティを変更可能とし、 前記デューティの変更が行われた制御信号に従って、前
   記参照電圧と入力電圧との比較を行うことを特徴とする
   アナログ／ディジタル変換器制御方法。
6. 【請求項６】 制御信号のデューティの変更を、ソフト
   ウェアによって設定されたデータに基づいて生成された
   信号にて制御することを特徴とする請求項５記載のアナ
   ログ／ディジタル変換器制御方法。