JP2000209093A - 逐次比較型アナログ・ディジタル変換回路 - Google Patents
逐次比較型アナログ・ディジタル変換回路Info
- Publication number
- JP2000209093A JP2000209093A JP11010678A JP1067899A JP2000209093A JP 2000209093 A JP2000209093 A JP 2000209093A JP 11010678 A JP11010678 A JP 11010678A JP 1067899 A JP1067899 A JP 1067899A JP 2000209093 A JP2000209093 A JP 2000209093A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- voltage
- terminal
- conversion
- terminals
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/06—Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters
- H03M1/0602—Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters of deviations from the desired transfer characteristic
- H03M1/0604—Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters of deviations from the desired transfer characteristic at one point, i.e. by adjusting a single reference value, e.g. bias or gain error
- H03M1/0607—Offset or drift compensation
-
- 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
- H03M1/46—Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type with digital/analogue converter for supplying reference values to converter
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
ードに生じた誤差を半導体チップ上で補正する逐次比較
型アナログ・ディジタル変換回路を提供する。 【解決手段】D/A変換回路と電圧比較回路との間にサ
ンプルホールド期間とコンパレート期間との間で切替え
動作を行う切替スィッチと、複数のコンデンサからなる
第1、第2のレベルシフト回路とを設け、第1のレベル
シフト回路は、D/A変換回路の寄生抵抗により生じた
電圧降下を補正するオフセット補正電圧を前記複数のコ
ンデンサに与えて、D/A変換コードによらずD/A変
換電圧に生じた誤差を補正し、第2のレベルシフト回路
は、逐次比較過程でD/A変換コードのビットごとに生
じた誤差を補正し、前記第1、第2のレベルシフト回路
によるオフセット補正とオフセット・フルスケール補正
とを組み合わせることによりA/D変換コードに生じた
誤差を半導体チップ上で補正することができる。
Description
内蔵可能な逐次比較型アナログ・ディジタル変換回路に
係り、特に高速・高精度な逐次比較型アナログ・ディジ
タル変換回路に使用されるものである。
変換回路は、基準電圧生成回路として複数の抵抗を直列
に接続した抵抗ストリング(以下抵抗回路と呼ぶ)から
なるディジタル・アナログ変換回路(以下D/A変換回
路と呼ぶ)を備えている。
抵抗が存在すれば、その影響を受けて抵抗回路の中間端
子間、すなわち前記抵抗回路を構成する単位抵抗の両端
に発生する基準電圧が本来の値よりも小さくなるという
問題が発生する。このため、アナログ入力電圧をD/A
変換回路で対応するディジタルコードに変換した変換コ
ードは、寄生抵抗による電圧降下分だけ誤差を含むよう
になる。
回避する方法として、D/A変換回路を構成する抵抗回
路の高抵抗化があげられるが、高速変換を実現するため
には前記高抵抗化は大きな欠点となる。また、寄生抵抗
を考慮して抵抗回路の最上位及び最下位側の単位抵抗の
抵抗値を低くする方法もあるが、製造プロセス条件の変
動により抵抗値が変化するため、抵抗値を正確に合わせ
込むことは極めて困難である。
点をさらに詳細に説明する。図7(a)に示すDACブ
ロック18は、直列に接続された複数の単位抵抗からな
る抵抗回路であり、D/A変換コードを決定するための
基準電圧を発生するD/A変換回路の主な構成要素であ
る。
はDACブロック18と、前記基準電圧を発生させる低
圧側の参照電圧VREFL、及び高圧側の参照電圧VREFHを
印加する前記DACブロック18の両端子との間には、
それぞれ寄生抵抗RL とRHが存在する。
8を構成要素とするD/A変換回路の電位分布V
dac と、これを用いて確定されたA/D変換コードとの
関係が図7(b)に模式的に示されている。なお、縦軸
の00H及びFFHはA/D変換コードを16進で示し
たものである。また、破線は寄生抵抗RL 、RH がない
場合、実線は寄生抵抗がある場合にそれぞれ対応する。
場合には電位分布Vdac とA/D変換コードとの間には
単純な比例関係が成り立つが、寄生抵抗がある場合には
図7(b)の実線に示すように、両端部に寄生抵抗
RL 、RH による電圧降下の影響が現れ、これを基準と
して求めたA/D変換コードには誤差が含まれる。な
お、図7(b)ではRL はRH と等しくしているので、
図の中央部では誤差を含まないが、一般にはRL はRH
とは等しくないので、図7(b)の実線は点線に対して
さらに一様なずれ(以下これをオフセットと呼ぶ)を示
す。
/D変換コードの理論値と、最下位ビットの電圧との積
をVDAC 、アナログ・ディジタル変換回路に入力したア
ナログ入力電圧をVAIN 、総合変換誤差をVerr =V
dac −VAIN とすれば、図7(c)に示すように、低電
圧側でVdac >VDAC 、高電圧側でVdac <VDAC とな
り、正しいコードを得るためにはDACブロックの低電
圧側でVdac を下げ、高電圧側でVdac を上げなければ
ならない。
ナログ・ディジタル変換回路の動作の概要を説明する。
図8の逐次比較型アナログ・ディジタル変換回路は、電
圧比較回路1と、D/A変換回路4と、A/D変換制御
回路5から構成される。
にはアナログ入力電圧VAIN が入力され、D/A変換回
路4は前記DACブロックからD/A変換された電圧V
dacを出力し、電圧比較回路1はアナログ入力電圧V
AIN とD/A変換された電圧V dac を比較し、A/D変
換制御回路5は電圧比較回路1の出力に応じてD/A変
換コードの所定の1ビット分のデータを確定し保持する
レジスタ回路を備えている。
コードの最上位ビット(以下MSB: Most Significant
Bitと呼ぶ)から最下位ビット(以下LSB: Least Si
gnificant Bit と呼ぶ)までの各ビットに対して前記比
較・決定動作を繰り返すことにより、最終的に確定され
たD/A変換コード、すなわち、図8のDACコード5
aを前記D/A変換回路4に出力し、また前記D/A変
換コードをA/D変換データとして前記レジスタ回路に
保持する機能を有する。
ナログ・ディジタル変換回路は、比較回路1の一方の入
力に接続されたサンプルホールド・コンデンサCSHと、
比較回路1の他方の入力に接続されたレファレンス・コ
ンデンサCref と、アナログ入力電圧VAIN とD/A変
換された電圧Vdac とを切り換えてサンプルホールド・
コンデンサCSHの一方の端子に接続する切替スイッチS
WSHと、サンプルホールド期間において同時にオンとな
り、電圧比較回路1を迂回して直接サンプルホールド・
コンデンサCSHとレファレンス・コンデンサCref とを
接続するスイッチSWAZN 、SW0 、SWAZP を備えて
いる。
と、VAIN とVdac を電圧比較回路1で比較する期間
(以下コンパレート期間と呼ぶ)との間で、上記のよう
に前記複数のスイッチが互いに関連して動作することを
示している。
SWSHはVAIN 側に接続され、同時にスイッチS
WAZN 、SW0 、SWAZP はオンとなりCSHとCref は
直列に接続され、VAIN とVREFHの電位差により前記C
SHとCref は急速に充電される。
サンプルホールド動作が終了すれば、スイッチS
WAZN 、SW0 、SWAZP はオフとなり、電圧比較回路
1の迂回路は開放されて電圧比較回路1は活性状態とな
り、差動入力には開放前の電圧Vop n とVopp (=V
opn )が維持される。
グ入力電圧VAIN のサンプルホールド電圧が電圧比較回
路1の+入力電圧Vopp に転送され、最上位ビットから
最下位ビットまで引き続き行われる一連のコンパレート
期間に亘ってCref により維持される。
WSHはVdac 側に接続され、1回目のコンパレート動作
ではD/A変換回路4には最上位のD/A変換コードに
対するVdac が出力され、これとアナログ入力電圧V
AIN との大小関係が電圧比較回路1により比較される。
Vdac >VAIN であれば、対応するD/A変換コードの
内MSBの“0”が確定し、Vdac <VAIN であるとき
には対応する変換コードの内MSBの“1”が確定す
る。同様の比較をVAIN のA/D変換コードのLSBが
確定するまで繰り返し実施することにより、VAIN を与
える全ビットの変換コードが決定される。
逐次比較型アナログ・ディジタル変換回路を例として、
1回目のMSBから、n回目のLSBが確定するまでの
逐次比較過程を説明し、D/A変換回路部に寄生抵抗R
H 、RL が含まれていれば、A/D変換コードの理論値
に対応するVDAC と、実際に得られるVdac との間に誤
差を生じることを説明する。
比較回路1の(−)入力端の電圧をVopn 、(+)入力
端の電圧をVopp (=Vopn )、コンデンサCSHに充電
される電荷をQtotal として電荷方程式をたてれば、次
のようになる。
変換回路4の出力をV dac (i)、電圧比較回路1の
(−)側の入力電圧をVopn ′(i)とし、このときC
SHの電荷をQtotal ′として電荷方程式をたてれば、 Qtotal ′=CSH{Vopn ′(i)−Vdac (i)} …(2) 図8に示す回路において、VAIN >Vdac (i)であれ
ばVopn (=Vopp )>Vopn ′(i)となり、i回目
の比較で決定されるi番目のD/A変換コードば“1”
になる。
opn (=Vopp )<Vopn ′(i)となり、i回目の比
較で決定されるi番目のD/A変換コードは“0”にな
る。
A変換コードは、Vopn (=Vopp)=Vopn ′(i)
となるように変換が実行されるので、D/A変換回路4
から出力されるVdac (i)はVAIN に漸近する。サン
プルホールド・コンデンサC SHで保持される電荷はサン
プリング期間、コンパレート期間の全範囲で保存される
(Qtotal =Qtotal ′)ので、アナログ入力電圧V
AIN のA/D変換終了時におけるD/A変換電圧Vdac
(n)は(1)、(2)式より、 CSH{Vopn −Vopn ′(n)−VAIN +Vdac (n)}=0 …(3) また、Vopn =Vopn ′(n)の条件より、次のように
なる。
回路4を用いてD/A変換コードを求めれば、D/A変
換回路4の出力Vdac (n)はアナログ入力電圧VAIN
に漸近するが、このときVdac (n)と理論値VDAC と
の間には、図7(b)、図7(c)で説明したような誤
差ΔVが残るので、図8に示す従来の回路構成では、ア
ナログ入力電圧VAIN と、理論的に得られるA/D変換
コードに対応するD/A変換電圧VDAC とを一致させる
ことはできない。
逐次比較型アナログ・ディジタル変換回路は、D/A変
換回路の構成要素として複数の抵抗を直列に接続した抵
抗回路を備えているが、この抵抗回路の両端に寄生抵抗
が含まれる場合には、出力されるA/D変換コードに誤
差を生じるという問題があった。
たもので、前記抵抗回路の両端に寄生抵抗が存在して
も、コンパレート期間にD/A変換回路から電圧比較回
路の入力に補正用の電圧を付与することにより正確なA
/D変換コードを得ることができる逐次比較型アナログ
・ディジタル変換回路を提供することを目的とする。
ログ・ディジタル変換回路は、D/A変換回路と電圧比
較回路との間に複数のコンデンサ回路を設け、寄生抵抗
による電圧降下分を補償する電圧を前記複数のコンデン
サ回路に付与するレベルシフト回路を設けることによ
り、前記寄生抵抗に起因するA/D変換誤差が抑制され
た高精度なアナログ・ディジタル変換回路を実現するこ
とを特徴とする。
を選択して、オフセット補正を行う第1のレベルシフト
回路と、オフセット・フルスケール補正を行う第2のレ
ベルシフト回路とに付与することにより、寄生抵抗によ
り生じたD/A変換回路の基準電圧の変化分を補償し、
等価的に寄生抵抗を含まない理想的なD/A変換回路有
するアナログ・ディジタル変換回路を得ることができ
る。
示す総合変換誤差特性において、誤差特性全体に一様な
レベルシフトを加えることにより前記誤差特性の反転対
称性を高めるよう補正することをいう。換言すれば、A
/D変換コードの種類によらずD/A変換電圧を補正す
ることをいう。
は、前記オフセット補正により反転対称性が改善された
右上がり型の誤差特性をさらに縮小する補正をいう。換
言すれば、A/D変換コードにしたがってD/A変換電
圧を補正することをいう。このように誤差特性の補正を
2段階に分けて行うことにより、補正過程の規則性を高
め、補正回路の構成を単純化することができる。
ディジタル変換回路は、複数の単位抵抗を直列接続した
抵抗回路と、その両端に印加された第1、第2の基準電
圧とを用いて、D/A変換コードからD/A変換された
電圧と、前記抵抗回路で分割された複数の電圧とをそれ
ぞれ出力するD/A変換回路と、前記D/A変換された
電圧とアナログ入力電圧とを比較する電圧比較回路と、
前記電圧比較回路の出力に応じて前記D/A変換コード
の所定の1ビット分のデータを決定するデータ決定手段
と、このデータ決定手段を前記D/A変換コードの最上
位ビットから最下位ビットまでの各ビットに対して繰り
返し適用することにより最終的に決定された前記D/A
変換コードを前記D/A変換回路に出力し、かつ、前記
D/A変換コードをA/D変換データとして保持するA
/D変換制御回路と、前記複数の電圧から選択された第
1の電圧と第2の電圧とを用いて前記電圧比較回路の比
較電圧をD/A変換コードによらずにシフトさせるレベ
ルシフト回路とを具備することを特徴とする。
タル変換回路は、前記レベルシフト回路(請求項2にお
いて第1のレベルシフト回路と呼ぶ)に加えて、さら
に、前記複数の電圧から前記D/A変換コードにしたが
って複数の第3の電圧と、前記複数の第3の電圧とそれ
ぞれ対をなす複数の第4の電圧とを選択し、それぞれ対
をなす前記複数の第3、第4の電圧の差を用いて、前記
電圧比較回路の比較電圧を前記D/A変換コードにした
がってシフトさせる第2のレベルシフト回路とを具備す
ることを特徴とする。ここで前記第3、第4の電圧は、
前記第1、第2の電圧と重複して選択されてもよい。
1のレベルシフト回路は、少なくとも1つのオフセット
補正コンデンサと、サンプリング期間とコンパレート期
間との間で前記第1の電圧と第2の電圧とを切替えて、
前記少なくとも1つのオフセット補正コンデンサの一方
の端子に印加する電圧切替え手段とを備え、前記少なく
とも1つのオフセット補正コンデンサの他方の端子は、
前記電圧比較回路の一方の入力端子に接続されることを
特徴とする。
及び第1のレベルシフト回路は、前記抵抗回路の末端の
中間端子に一方の端子が接続された第1のスイッチと、
前記抵抗回路の複数の中間端子に一方の端子がそれぞれ
接続された複数の第2のスイッチと、前記複数の第2の
スイッチの他方の端子が共通に接続された共通線と、こ
の共通線に一方の端子が接続された第3のスイッチと、
前記第1、第3のスイッチの他方の端子が互いに接続さ
れた出力ノードと、前記出力ノードに一方の端子が接続
された少なくとも1つのオフセット補正コンデンサと、
前記複数の第2のスイッチのいずれか1つを選択的にオ
ン状態とする第1のスイッチング制御手段と、サンプリ
ング期間にのみ高レベルとなる信号を制御信号の1つと
して第1、第3のスイッチを互いに排他的にオン状態又
はオフ状態とする第2のスイッチング制御手段とを具備
し、前記少なくとも1つのオフセット補正コンデンサの
他方の端子は電圧比較回路の一方の入力端子に接続さ
れ、前記第1、第2のスイッチング制御手段により、前
記抵抗回路の末端の中間端子の電圧と、前記末端の中間
端子以外の複数の中間端子のいずれか1つの電圧とを前
記第1、第2の電圧として、サンプリング期間とコンパ
レート期間との間で前記第1、第2の電圧を切替えて前
記出力ノードに出力することにより、前記少なくとも1
つのオフセット補正コンデンサを介して、前記電圧比較
回路の一方の入力端子にオフセット補正レベルシフト電
圧を入力することを特徴とする。
及び第1のレベルシフト回路は、少なくとも1個の第1
のオフセット補正コンデンサと、少なくとも1個の第2
のオフセット補正コンデンサと、サンプリング期間とコ
ンパレート期間との間で第1、第2の電圧を切替えて、
前記第1、第2のオフセット補正コンデンサの一方の端
子に印加する電圧切替え手段とを備え、前記第1、第2
のオフセット補正コンデンサの他方の端子は、それぞれ
前記電圧比較回路の一方の入力端子と他方の入力端子と
に接続されることを特徴とする。
及び第1のレベルシフト回路は、前記抵抗回路の末端の
中間端子に一方の端子が接続された第1のスイッチと、
前記抵抗回路の複数の中間端子に一方の端子がそれぞれ
接続された複数の第2のスイッチと、前記複数の第2の
スイッチの他方の端子が共通に接続された共通線と、こ
の共通線に一方の端子が接続された第3のスイッチと、
前記第1、第3のスイッチの他方の端子が互いに接続さ
れた第1の出力ノードと、前記第1の出力ノードに一方
の端子が接続された少なくとも1つの第1のオフセット
補正コンデンサと、前記共通線に一方の端子が接続され
た第4のスイッチと、前記抵抗回路の末端の中間端子に
一方の端子が接続された第5のスイッチと、前記第4、
第5のスイッチの他方の端子が互いに接続された第2の
出力ノードと、前記第2の出力ノードに一方の端子が接
続された少なくとも1つの第2のオフセット補正コンデ
ンサと、前記複数の第2のスイッチのいずれか1つを選
択的にオン状態とする第1のスイッチング制御手段と、
サンプリング期間にのみ高レベルとなる信号を制御信号
の1つとして第1、第4のスイッチと前記第3、第5の
スイッチとを互いに排他的にオン状態又はオフ状態とす
る第2のスイッチング制御手段とを具備し、前記少なく
とも1つの第1のオフセット補正コンデンサの他方の端
子は電圧比較回路の一方の入力端子に接続され、前記少
なくとも1つの第2のオフセット補正コンデンサの他方
の端子は電圧比較回路の他方の入力端子に接続され、前
記第1、第2のスイッチング制御手段により、前記抵抗
回路の末端の中間端子の電圧と、前記末端の中間端子以
外の複数の中間端子のいずれか1つの電圧とを前記第
1、第2の電圧として、サンプリング期間とコンパレー
ト期間との間で前記第1、第2の電圧を切替えて前記第
1、第2の出力ノードに出力することにより、前記少な
くとも1つの第1、第2のオフセット補正コンデンサを
介して、前記電圧比較回路の第1、第2の入力端子にオ
フセット補正レベルシフト電圧をそれぞれ入力すること
を特徴とする。
回路は、複数のオフセット・フルスケール補正コンデン
サと、サンプリング期間とコンパレート期間との間でそ
れぞれ対をなす前記複数の第3、第4の電圧を切替え
て、前記複数のオフセット・フルスケール補正コンデン
サの一方の端子にそれぞれ印加する電圧切替え手段とを
備え、前記複数のオフセット・フルスケール補正コンデ
ンサの他方の端子は共に前記比較回路の一方の入力端子
に接続されることを特徴とする。
回路は、前記抵抗回路の複数の中間端子から前記D/A
変換コードにしたがって複数の第3の中間端子と、前記
複数の第3の中間端子とそれぞれ対をなす複数の第4の
中間端子とを選択するセレクタと、それぞれ対をなす前
記複数の第3、第4の中間端子に入力側の2端子がそれ
ぞれ接続された複数の3端子切替えスイッチと、前記複
数の3端子切替えスイッチの出力側の端子にそれぞれ接
続された複数のオフセット・フルスケール補正コンデン
サとを備え、前記3端子切替スイッチはサンプリング期
間とコンパレート期間との間で前記入力側の2端子の電
圧を切り換え、前記オフセット・フルスケール補正コン
デンサの一方の端子に印加することを特徴とする。
施の形態を詳細に説明する。図1に基づき、本発明の第
1の実施の形態に係る逐次比較型アナログ・ディジタル
変換回路の動作について説明する。
アナログ・ディジタル変換回路の内、本発明に関連する
電圧比較回路1と、その入力部における回路構成が示さ
れている。第1の実施の形態においても、図8と同様
に、D/A変換回路4とA/D変換制御回路5が用いら
れ、DACコード5aの転送も行われるが、図1では簡
単のためこれらの記載を省略する。
ルド・コンデンサCSHと並列にオフセット補正コンデン
サCoff を付加し、サンプリング期間とコンパレート期
間との間でこれに異なる電圧を印加することにより、ア
ナログ入力電圧VAIN と、理論的に得られるVAIN のA
/D変換コードに対応するD/A変換電圧VDAC とが一
致するように、前記D/A変換電圧Vdac に対してΔV
の補正を加える。
D/A変換電圧全体に一様に含まれるオフセット誤差
を、相対的に+ΔV又は−ΔVだけシフトすることによ
り補正するオフセット補正を行うことができる。
較型アナログ・ディジタル変換回路のオフセット補正に
ついて詳細に説明する。サンプリング期間において、切
替スイッチSWSHがアナログ入力電圧VAIN 側に接続さ
れ、また同時に切替スイッチSWoff が、D/A変換回
路を構成する抵抗回路の低圧側の端子電圧Voff1に接続
される。
期間においてスイッチSWAZN 、SWAZP 、及びSW0
がオン状態となり、電圧比較回路1の(−)入力端子と
(+)出力端子、(+)入力端子と(−)出力端子、及
び(+)出力端子と(−)出力端子がそれぞれ接続さ
れ、前記電圧比較回路1の迂回路が形成される。
Vopp :(+)入力端子の電圧)として、前記サンプリ
ング期間でサンプルホールド・コンデンサCSHとオフセ
ット補正コンデンサCoff に充電される電荷Qtotal の
電荷方程式をたてれば、次のようになる。
SWAZP 、SW0 がオフ状態となり、電圧比較回路1の
迂回路が開放され電圧比較回路1は活性状態となる。こ
のとき、電圧比較回路1の(−)入力端子のサンプルホ
ールド電圧Vop n は(+)入力端子の電圧Vopp として
転送され、レファレンス・コンデンサC ref により保持
される。
入力端子のオフセット補正コンデンサCoffpについて説
明する。以下にのべる(−)入力端子のオフセット補正
コンデンサCoff を用いたオフセット補正では前記C
offpは不要であるが、ここで説明するコンデンサを介し
て電圧比較回路1の入力端子に補正電圧を印加する補正
方法は、必ずしも(−)入力端子に限定して行われるも
のではなく、(+)入力端子に対して行うこともでき
る。また、(−)入力端子と(+)入力端子に対して差
動型の補正電圧を印加する場合にも同様な効果を得るこ
とができる。
成との整合性や、図7(c)に示す総合変換誤差特性の
形状と大きさにより選択される。とくに通常補正量が大
きいオフセット補正については、設計の自由度を大きく
する必要上、(−)入力端子のみならず、(+)入力端
子にもオフセット補正コンデンサCoffpを設ける方が望
ましい。図1には、電圧比較回路に差動型の補正電圧を
印加できるよう、Cof fpを設けた場合が破線で示されて
いる。
オフセット補正コンデンサCoff を用いる場合には、
(+)入力端子のCoffpはレファレンス・コンデンサC
ref と共に(+)入力端子の電圧Vopp を保持する役割
を果たしている。
路の出力電圧Vdac 側に、またこれと連動して切替スイ
ッチSWoff をVoff2に接続し、MSBを決定するため
のコンパレート動作に移る。ここでVoff2は、D/A変
換回路を構成する抵抗回路の中間端子電圧の1つであ
る。引き続きMSBからLSBの確定までn回のコンパ
レート動作を逐次繰り返すことにより、全ビットに対す
るA/D変換コードを得ることができる。
方程式をたてれば、次のように書くことができる。
であるから説明を省略する。先にのべたようにコンデン
サCSH及びCoff に保持される電荷量は保存されるの
で、n回目のコンパレート動作の後におけるVopn =V
opn ′の条件と(4)式より、i=nとして(5)−
(6)を行えば、Vdac (n)と理論値VDA C との間の
誤差をΔVとして、入力電圧VAIN と理論的D/A変換
電圧VDAC とを一致させるための条件が次のように示さ
れる。
off (=Voff1−Voff2)はサンプリング期間とコンパ
レート期間にCoff にそれぞれ印加された電圧の差であ
る。
off にΔVoff の補正用電圧を与えることにより、MS
BからLSBまでの全てA/D変換コードを決定するコ
ンパレート動作において、前記D/A変換電圧Vdac に
対して一様にΔVの補正を加えることができる。なお、
このとき所望の補正量を与えるためのΔVoff の大きさ
は、A/D変換回路の寄生抵抗に合わせて最適値を求め
る必要がある。
正コンデンサは必ずしも1個に限定されるものではな
い。アナログ・ディジタル変換回路にm個(mは1以上
の整数)のオフセット補正コンデンサとm個の補正用電
圧の差を設けることで(7)式は次のように書き直すこ
とができる。
正コンデンサCoffj(j=1〜m)を用いることによ
り、ΔVoffjの大きさのみならず、容量結合比を任意に
変化することができるので、オフセット補正をさらにき
め細かく、かつ、広範囲に亘って実施することができ
る。
正により、MSBの確定からD/A変換コードによらず
全体の変換誤差を相対的に+ΔV(又は−Δ5)だけシ
フトさせることができる。
明するオフセット・フルスケール補正ではD/A変換コ
ードの各ビットごと補正を加えるのであるが、このオフ
セット・フルスケール補正を実施する前に、第1の実施
の形態のオフセット補正を行えば、図7(c)におい
て、MSBコードの決定に主要な役割を果たす総合変換
誤差特性の中心点のずれが補正されるため、MSBの変
換を正確に行うことができる。
換誤差特性の反転対称性が高くなるため、(VREFH+V
REFL)/2から|ΔVAIN |だけ離れたA/D変換コー
ドに対する変換誤差の絶対値が互いに等しくなり、オフ
セット・フルスケール補正を実行するための回路構成が
大幅に簡略化される利点がある。
の形態に係るオフセット・フルスケール補正機能を備え
た逐次比較型アナログ・ディジタル変換回路の動作につ
いて説明する。
関する回路構成部分は、複数のコンデンサC1 乃至
Cn 、Coff 、Coffpと、複数の切替スイッチSW11乃
至SW1n、SWoff と、前記複数の切替スイッチSW11
乃至SW1nによりサンプリング期間とコンパレート期間
との間で切替えられ、前記複数のコンデンサC1 乃至C
nに印加される複数の1対の電圧Vk1、V01乃至Vkn、
V0nと、同様に前記切替スイッチSWoff によりサンプ
リング期間とコンパレート期間との間で切替えられ、前
記コンデンサCoff に印加される電圧Voff1、Voff2か
ら構成される。
前記複数のコンデンサC1 乃至Cnを前記複数の1対の
電圧Vk1、V01乃至Vkn、V0nからCSHへ接続を切り替
えるスイッチSW01乃至SW0nを備えている。また、2
aに示す部分回路は、破線の矢印に示す前記複数のコン
デンサの動作原理を示す図である。その他の部分は図8
に示す従来の逐次比較型アナログ・ディジタル変換回路
の構成と同様であるため説明を省略する。
すD/A変換回路4とA/D変換制御回路5も同様に用
いられ、DACコード5aの転送も同様に行われるが、
図2では簡単のためこれらの記載を省略した。
ログ・ディジタル変換回路は、同時に第1の実施の形態
でのべたオフセット補正機能も兼ね備えているので、図
2の本発明に関する回路構成部分2には、オフセット・
フルスケール補正コンデンサC1 乃至Cn の他に、オフ
セット補正コンデンサCoff も同様に接続される。
変換回路は、オフセット補正コンデンサCoff によるオ
フセット補正を施した上に、さらにD/A変換コードに
残留した図7(c)の右上がり変換誤差を補正すること
ができる。
ンデンサCoff の他に、複数のオフセット・フルスケー
ル補正コンデンサC1 乃至Cn を備え、サンプリング期
間ではD/A変換回路からD/A変換コードにしたがっ
て選択された複数の電圧Vk1乃至Vknを前記オフセット
・フルスケール補正コンデンサC1 乃至Cn の一方の端
子に印加し、コンパレート期間では同様に前記D/A変
換回路からD/A変換コードにしたがって選択され、前
記Vk1乃至Vknとそれぞれ対をなす複数の電圧V01乃至
V0nを前記オフセット・フルスケール補正コンデンサC
1 乃至Cn の一方の端子に印加する。
換コードにしたがう逐次比較のk回目(kは1以上の整
数)のコンパレート期間との間で、前記コンデンサC1
乃至Cn の一方の端子には、それぞれ対をなす前記複数
の電圧(Vk1、V01)乃至(Vkn、V0n)がそれぞれ切
り替えて印加される。
とすれば、前記コンデンサC1 乃至Cn の一方の端子に
は、サンプリング期間にはVkjが、コンパレート期間に
はV kj+ΔVkjが印加される。
にVoff1−Voff2=ΔVoff1とすれば、オフセット補正
コンデンサCoff の一方の端子には、サンプリング期間
にはVoff1が、コンパレート期間にはVoff1+ΔVoff1
が印加される。ただし、オフセット補正の場合には、補
正は変換コードの種類によらずに行われるので、前記k
回のコンパレート期間のすべてについてΔVoff1の値は
同一である。
正方法は、図2に示す部分回路2aを用いて一般に説明
することができる。例えば、図2の複数のコンデンサの
内、サンプルホールドコンデンサCSHをCA 、コンパレ
ート期間にCSHに印加される電圧Vdac をVA 、オフセ
ット補正コンデンサCoff 及び複数のオフセット・フル
スケール補正コンデンサC1 〜Cn のいずれか1つをC
B とし、CA とCB が部分回路2aのように接続される
と仮定する。
ング期間に電圧VB が、コンパレート期間には電圧VB
+ΔVB が印加されるものとする。コンデンサCA 、C
B の出力ノードには、VA 、VB が容量分割された電圧
VX が出力されるが、このとき、サンプリング期間とコ
ンパレート期間との間で、入力電圧VB がΔVB だけ変
化すれば、出力ノードの電圧VX はΔVX だけシフトす
る。このシフト量ΔV X を用いて、VX (すなわち
VA )に含まれる誤差を補正することができる。
B /CA 、出力ノードの電圧変化をΔVX として、ΔV
X =K・ΔVB と書くことができる。本発明に関する回
路構成部分2に示すように、CB のほかに複数のコンデ
ンサCC 、CD 、CE …を同時に用いる場合には、容量
結合比Kにおいて、CA の代わりにCA +CC +CD+
CE +…を用いてΔVX に対するΔVB の寄与分を求
め、同様に求めたΔVXに対するΔVC 、ΔVD 、ΔV
E …の寄与分と共に合計すればよい。
圧比較回路1の一方の入力電圧Vop n に対する補正量
は、D/A変換回路から変換コードによらず選択された
ΔVof f1、または変換コードにしたがって選択されたΔ
Vkj(j=1〜n)によるVop n の変化量を合計すれば
求めることができる。
換コードにしたがって、それぞれ対をなす複数の電圧
(Vk1、V01)乃至(Vkn、V0n)を選択し、サンプリ
ング期間とコンパレート期間との間で、前記複数のオフ
セット・フルスケール補正コンデンサC1 乃至Cn にそ
れぞれ印加することにより、電圧比較回路1の比較電圧
Vopn をD/A変換コードのk番目のビットごとにシフ
トさせ、アナログ入力電圧VAIN と、理論的に得られる
A/D変換コードのD/A変換電圧VDAC とを一致させ
ることができる。
err は、VAIN の関数として次のように表すことができ
る。
における右上がり変換誤差の傾きを、VAIN −(VREFH
+VREFL)/2はD/A変換回路の電位分布の中心値か
らのずれを示す。
複数のオフセット・フルスケール補正コンデンサC
j (j=1〜n)を電圧比較回路1の一方の入力に接続
し、逐次比較の各段階でD/A変換コードよって選択さ
れた電圧の差(Vkj−V0j)(j=1〜n)を各々前記
複数のオフセット・フルスケール補正コンデンサC
j (j=1〜n)に付与することで補正される。
様な手順を繰り返せば、MSBの確定からk回目のコン
パレート期間におけるD/A変換電圧Vdac を補正する
ための電圧シフト量ΔVkin は次のように与えられる。
間に印加される電圧、V0jはサンプリング期間からMS
Bが確定するまでの1回目のコンパレート期間にコンデ
ンサCj に印加される電圧である。δijはi、jが等し
ければ1、等しくなければ0になる係数である。C
total は次式で与えられる。
補正コンデンサCj (j=1〜n)を用いて変換誤差V
err を補正するには、(10)式、(11)式に従い、
k回目のコンパレート期間に所望の電圧シフト量ΔV
kin を得るために必要な電圧変化(Vkj−V0j)を各C
j に印加すればよい。
の電圧シフト量ΔVkin を得るために必要な電圧変化
(Vkj−V0j)は、D/A変換回路の複数の低圧側の端
子からセレクタを用いてコンパレート期間ごとに選択さ
れる。しかし、(10)式において、電圧シフト量ΔV
kin は各電圧変化(Vkj−V0j)の係数である容量結合
比を変化させることにより、その値を調整することがで
きる。
…、SW0nは、オフセット・フルスケール補正コンデン
サC1 乃至Cn を選択的にCSHに接続することによっ
て、変換誤差Verr の補正範囲の拡大や、きめ細かい補
正を可能にするため設けたものである。
る構成にすれば、補正コンデンサの数の増加による回路
規模の増大を抑制することができる。
ト補正も同時に行う場合には、(10)式のCi 、Cj
のひとつにCoff を、(Vki−V0i)に(Voff1−V
off2)の項を加えて、D/A変換電圧Vdac を補正する
ための電圧シフト量を求めればよい。なお、上記の方法
を用いて変換誤差Verr を補正する際、A/D変換回路
の寄生抵抗に合わせて補正量を最適化する手続きが必要
となる。
の実施の形態について説明する。第3の実施の形態で
は、第1、第2の実施の形態で示したオフセット補正及
びオフセット・フルスケール補正を行うための具体的な
回路構成について説明する。
ディジタル変換回路の回路構成を図3に示す。このアナ
ログ・ディジタル変換回路は、電圧比較回路1と、D/
A変換回路4と、A/D変換制御回路5と、第1のレベ
ルシフト回路6と、これに含まれる補正回路6aと、第
2のレベルシフト回路7と、これに含まれるセレクタ7
aから構成され、半導体集積回路のチップ上に搭載され
る。
ドから得られたD/A変換電圧Vda c と、D/A変換コ
ード“0H”から“10H”までのD/A変換電圧V
tap0〜Vtap16 とを出力する、第1のレベルシフト回路
6に含まれる補正回路6aは、D/A変換回路4から出
力されるD/A変換電圧Vtap0〜Vtap7を外部信号
D0 、D1 、D2 、PLUS、及びA/D変換回路から
の信号SAMPLEによって選択し、オフセット補正に
用いる電圧Voff を出力する。
サンプリング期間ではVoff1、コンパレート期間ではV
off2となるように制御され、両者の電圧の差を第1のレ
ベルシフト回路6に含まれるオフセット補正コンデンサ
Coff に印加することにより、A/D変換コードによら
ない一様なオフセット補正を加えることができる。
第2のレベルシフト回路7において、セレクタ7aから
出力される電圧は、サンプリング期間とMSB変換時で
はV tap8を選択し、以下、k回目に比較されるD/A変
換コードの組み合わせによって、D/A変換電圧Vtap0
〜Vtap16 の中から、複数の電圧Vk1〜Vk8を選択する
ように制御される。電圧比較回路1は、オフセット補正
用電圧Voff と、セレクタで選択されたオフセット・フ
ルスケール補正電圧Vk1からVk8とを用いてD/A変換
電圧Vdac とアナログ入力電圧VAIN とを比較する。
の比較結果に応じてD/A変換コードの所定の1ビット
分のデータを決定する動作をD/A変換コードのMSB
からLSBまでビットごとに繰り返し、図3に太い矢印
で示すように、D/A変換コード(DACコード)をD
/A変換回路4に出力し、最終的に決定されたD/A変
換コードをA/D変換データとして保持する。
を示す。D/A変換回路4は、D/A変換電圧Vdac の
高レベル側基準電圧VREFHが印加される第1のノード
と、低レベル側基準電圧VREFLが印加される第2のノー
ドとの間に、抵抗値rの複数の分圧用抵抗(10ビット
のA/D変換回路であれば210個の単位抵抗)が直列に
接続される。ただし、両端の分圧用抵抗には寄生抵抗が
含まれるため、実際には抵抗値がrと異なるRH 、RL
となっている。
対して、複数のスイッチ8の一方の端子が接続され、他
方の端子がD/A変換電圧Vdac の出力ノードに共通に
接続され、前記複数のスイッチ8は、D/A変換コード
に応じて択一的にオン状態に制御される。また、VREFL
側の16個の分圧ノードは、それぞれD/A変換回路4
の出力ノードVtap0乃至Vtap16 に接続される。
5に示す。図5の補正回路6aは、オフセット補正に用
いる電圧Voff1とVoff2とのいずれかを選択するスイッ
チ9、10と、D/A変換回路の出力ノードVtap0乃至
Vtap7のいずれかを選択する複数のスイッチ11と、サ
ンプリング期間にのみ高レベル(以下“H”と呼ぶ)と
なる信号SAMPLEと信号PLUSとを用いて、前記
スイッチ9、10のスイッチング動作を制御する排他的
論理和ゲート(以下Ex.ORゲートと呼ぶ)12及び
インバータ13からなる制御回路と、外部信号D0 、D
1 、D2 及びインバータ15乃至17の出力が接続され
る3入力ANDゲート14の出力SEL0乃至SEL7
を用いて、前記複数のスイッチ11のいずれかを選択的
に動作させる選択回路から構成される。この補正回路6
aの出力は出力端子Voff に接続される。
とを用いて、補正回路6aの出力端子Voff に、
Voff1、Voff2を出力する動作について説明する。ここ
で、スイッチ9、10は、スイッチ11と同様、制御ゲ
ートに加える信号の(+)、(−)に応じてオン状態、
オフ状態となる制御ゲートを備えたスイッチである。
Eは“H”であるから、信号PLUSを“H”とすれば
Ex.ORゲート12の出力は低レベル(以下“L”と
呼ぶ)、したがって、インバータ13を介してスイッチ
9、10の制御ゲートは“H”、“L”となるので、ス
イッチ9、10は、それぞれオン状態、オフ状態とな
り、補正回路6aの出力にはVoff2が出力される。
USを“L”とすれば、同様にしてスイッチ9、10
は、それぞれオフ状態、オン状態となり、補正回路6a
の出力はVoff1となる。
Eは“L”であるから、信号PLUSを“H”とすれば
Ex.ORゲートの出力は“H”となり、したがってイ
ンバータ13を介してスイッチ9、10の制御ゲートは
“L”、“H”となるので、スイッチ9、10は、それ
ぞれオフ状態、オン状態となり、補正回路6Aの出力に
はVoff1が出力される。
LUSを“L”とすれば、同様にしてスイッチ9、10
は、それぞれオン状態、オフ状態となり、補正回路6a
の出力はVoff2となる。
まま、サンプリング期間とコンパレート期間とを切り替
えれば、補正回路6aにはそれぞれの期間でVoff2とV
off1とが出力し、信号PLUSを“L”としたまま、サ
ンプリング期間とコンパレート期間とを切り替えれば、
補正回路6aにはそれぞれの期間でVoff1とVoff2とが
出力する。
“L”とすることにより、図7(c)において互いに逆
方向のオフセット補正を行うことができる。このように
すれば、図2の電圧比較回路の一方の入力端子のみを用
いて、容易に双方向のレベルシフトを付与することがで
きる。
る。図6の補正回路は差動型の出力端子Voffn、Voffp
を有し、この差動型出力端子は、図2の(−)端子と
(+)端子に接続されるオフセット補正コンデンサC
off 、Coffpの入力側の端子にそれぞれ接続される。
9a、及びスイッチ10、10aが対になって制御さ
れ、tap0〜tap7から選択されたオフセット補正
電圧V off1、Voff2が差動型の出力端子Voffn、Voffp
にそれぞれ出力される。
LEは“H”であるから、信号PLUSを“H”とすれ
ばEx.ORゲート12の出力は“L”、したがって、
インバータ13を介してスイッチ9、9a及び10、1
0aの制御ゲートは“H”、“L”となるので、スイッ
チ9、9a及び10、10aは、それぞれオン状態及び
オフ状態となり、補正回路6aの出力端子VoffnはV
off2、出力端子VoffpはVoff1となる。
LUSを“L”とすれば、同様にしてスイッチ9、9a
及び10、10aは、それぞれオフ状態、オン状態とな
り、補正回路6aの出力端子VoffnはVoff1、出力端子
VoffpはVoff2となる。
LEは“L”であるから、信号PLUSを“H”とすれ
ば、同様にしてスイッチ9、9a及び10、10aは、
それぞれオフ状態、オン状態となり、補正回路6aの出
力端子VoffnはVoff1、出力端子VoffpはVoff2とな
る。
LUSを“L”とすれば、同様にしてスイッチ9、9a
及び10、10aは、それぞれオン状態、オフ状態とな
り、補正回路6aの出力端子VoffnはVoff2、出力端子
VoffpはVoff1となる。
まま、サンプリング期間とコンパレート期間とを切り替
えれば、補正回路6aの出力端子Voffn、Voffpには、
サンプリング期間にはVoff2、Voff1が、コンパレート
期間にはVoff1、Voff2が入れ替わって出力される。
サンプリング期間とコンパレート期間とを切り替えれ
ば、補正回路6aの出力端子Voffn、Voffpには、サン
プリング期間にはVoff1、Voff2が、コンパレート期間
にはVoff2、Voff1が入れ替わって出力される。
“L”とすることにより、差動型の回路構成に対して、
互いに逆方向のオフセット補正を行うことができる。こ
のようにすれば、図2の電圧比較回路の差動型の入力端
子を用いて、双方向のレベルシフトを行うことができ
る。
第2のレベルシフト回路によるVer r の補正量について
説明する。先にのべたように、第3の実施の形態ではD
/A変換回路4のVtap0乃至Vtap7からオフセット補正
用の電圧を選択するので、A/D変換回路からの信号S
AMPLE、外部入力信号D0 、D1 、D2 、及びPL
USにより、サンプリング期間とコンパレート期間との
間でVoff の電圧の差Voff1−Voff2に、最大±7LS
Bの変化を与えることができる。
て、CSH:C1 :C2 :C3 :C4 :C5 :C6 :
C7 :C8 :Coff =56:1:1:1:1:1:1:
1:1:8の容量比にした場合、オフセット補正におい
て電圧比較回路に加えることできる回路しきい値の最大
補正量ΔVoffmaxは、容量結合比が、Koff =Coff /
(C SH+C1 +C2 +C3 +C4 +C5 +C6 +C7 +
C8 )=1/8であるからΔVoffmax=±7/8LSB
となる。
/D変換コードを理論値と正確にあわせるためには、K
off ・ΔVoff を実際にもっているVerr の値(VAIN
=(VREFH−VREFL)/2における値)とするようなK
off とΔVoff の組み合わせを探せばよい。
フルスケール誤差の改善のためには、MSBが確定する
までC1 〜C8 にはVtap8の電位を印加する条件が必要
となる。10ビットA/D変換回路を用い、アナログ入
力電圧VAIN がA/D変換コードに換算して“153
H”の場合について、逐次比較過程で選択されたtap
番号と、対応する補正量ΔVkin との関係を表1に示
す。ここで、コンデンサ容量比は前記同様とする。
て、補正量ΔVkin の最小値をVki nminとすれば、ΔV
kinmin=±1/64LSBの分解能まで補正が可能であ
ることがわかる。また、補正量ΔVkin の最大値をΔV
kinmaxとすれば、ΔVkinmax=±1LSB(表1で選択
tap番号を全て0とした時の補正量ΔVkin に対応す
る)であるから、オフセット・フルスケール誤差の補正
は2LSBの範囲まで可能であることがわかる。
比が等しいことから、セレクタの動作でキャパシタに印
加する電圧のtap番号は、上位4ビット確定までは全
て同じでよい。換言すれば、この動作条件を満足するセ
レクタ回路構成がもっとも簡単で実現性が高いというこ
とができる。
れることはない。第3の実施の形態において、第1のレ
ベルシフト回路に含まれる補正回路6aを差動型の出力
として、電圧比較回路1の差動入力端子にそれぞれオフ
セット補正コンデンサCoffを接続し、その入力端子に
前記差動型補正回路6aの出力端子を接続するオフセッ
ト補正について説明したが、同様な差動型の回路構成
は、C1 乃至C8 を電圧比較回路1の差動入力端子にそ
れぞれ接続し、第2のレベルシフト回路を差動型の構成
とすれば、同様にオフセット・フルスケール補正を行う
ことができる。その他本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。
ログ・ディジタル変換回路によれば、寄生抵抗によって
発生したD/A変換回路の基準電圧の変化分を、第1の
レベルシフト回路と第2のレベルシフト回路、及びD/
A変換回路からの複数の電圧を用いて補正することがで
きる。
ことにより、実際には寄生抵抗によりオフセット誤差や
右上がり変換誤差を含むD/A変換回路を備えていて
も、等価的に理想的なD/A変換回路と見做せるように
補正することができるため、アナログ入力電圧に対する
正確なA/D変換コードを得ることができる。
フセット補正コンデンサCoff に、サンプリング期間と
コンパレート期間との間で異なる電圧を与えることによ
り、A/D変換コード全体の変換電圧を相対的に+ΔV
(又は−ΔV)だけシフトさせることができる。このよ
うなオフセット補正を実施することにより、A/D変換
コードのMSBの確定を正確に行うことができ、また
(VREFH+VREFL)/2から|ΔVAIN |だけ離れたA
/D変換コードに対する変換誤差の絶対値を等しくする
ことができるため、第2のレベルシフト回路に要求され
るオフセット・フルスケール補正を実施するための回路
構成を簡略化することができる。
フセット・フルスケール補正コンデンサC1 乃至C
n に、D/A変換回路のtapから選択された電圧の差
をA/D変換コードを決定する逐次比較段階で印加する
ことにより、オフセット補正後に残留した総合変換誤差
特性の右上がり誤差を除去することが可能になる。
動作概要を示す図。
動作概要を示す図。
アナログ・ディジタル変換回路の構成を示す図。
回路の構成を示す図。
示す図。
を示す図。
る誤差の影響を示す図。
路の構成を示す図。
Claims (8)
- 【請求項1】 複数の単位抵抗を直列接続した抵抗回路
と、その両端に印加された第1、第2の基準電圧とを用
いて、D/A変換コードからD/A変換された電圧と、
前記抵抗回路で分割された複数の電圧とをそれぞれ出力
するD/A変換回路と、 前記D/A変換された電圧とアナログ入力電圧とを比較
する電圧比較回路と、 前記電圧比較回路の出力に応じて、前記D/A変換コー
ドの所定の1ビット分のデータを決定するデータ決定手
段と、 このデータ決定手段を前記D/A変換コードの最上位ビ
ットから最下位ビットまでの各ビットに対して繰り返し
適用することにより、最終的に決定された前記D/A変
換コードを前記D/A変換回路に出力し、かつ、前記D
/A変換コードをA/D変換データとして保持するA/
D変換制御回路と、 前記複数の電圧から選択された第1の電圧と第2の電圧
とを用いて、前記電圧比較回路の比較電圧をD/A変換
コードによらずにシフトさせるレベルシフト回路と、 を具備することを特徴とする逐次比較型アナログ・ディ
ジタル変換回路。 - 【請求項2】 複数の単位抵抗を直列接続した抵抗回路
と、その両端に印加された第1、第2の基準電圧とを用
いて、D/A変換コードからD/A変換された電圧と、
前記抵抗回路で分割された複数の電圧とをそれぞれ出力
するD/A変換回路と、 前記D/A変換された電圧とアナログ入力電圧とを比較
する電圧比較回路と、 前記電圧比較回路の出力に応じて、前記D/A変換コー
ドの所定の1ビット分のデータを決定するデータ決定手
段と、 このデータ決定手段を前記D/A変換コードの最上位ビ
ットから最下位ビットまでの各ビットに対して繰り返し
適用することにより、最終的に決定された前記D/A変
換コードを前記D/A変換回路に出力し、かつ、前記D
/A変換コードをA/D変換データとして保持するA/
D変換制御回路と、 前記複数の電圧から選択された第1の電圧と第2の電圧
とを用いて、前記電圧比較回路の比較電圧をD/A変換
コードによらずにシフトさせる第1のレベルシフト回路
と、 前記複数の電圧から前記D/A変換コードにしたがって
複数の第3の電圧と、前記複数の第3の電圧とそれぞれ
対をなす複数の第4の電圧とを選択し、それぞれ対をな
す前記複数の第3、第4の電圧を用いて、前記電圧比較
回路の比較電圧を前記D/A変換コードにしたがってシ
フトさせる第2のレベルシフト回路と、 を具備することを特徴とする逐次比較型アナログ・ディ
ジタル変換回路。 - 【請求項3】 前記請求項1記載のレベルシフト回路、
及び請求項2記載の第1のレベルシフト回路は、少なく
とも1つのオフセット補正コンデンサと、 サンプリング期間とコンパレート期間との間で前記第1
の電圧と第2の電圧とを切替えて、前記少なくとも1つ
のオフセット補正コンデンサの一方の端子に印加する電
圧切替え手段とを備え、 前記少なくとも1つのオフセット補正コンデンサの他方
の端子は、前記電圧比較回路の一方の入力端子に接続さ
れることを特徴とする請求項1、2のいずれかに記載の
逐次比較型アナログ・ディジタル変換回路。 - 【請求項4】 前記請求項1記載のレベルシフト回路、
及び請求項2記載の第1のレベルシフト回路は、前記抵
抗回路の末端の中間端子に一方の端子が接続された第1
のスイッチと、 前記抵抗回路の複数の中間端子に一方の端子がそれぞれ
接続された複数の第2のスイッチと、 前記複数の第2のスイッチの他方の端子が共通に接続さ
れた共通線と、 この共通線に一方の端子が接続された第3のスイッチと
前記第1、第3のスイッチの他方の端子が互いに接続さ
れた出力ノードと、前記出力ノードに一方の端子が接続
された少なくとも1つのオフセット補正コンデンサと、 前記複数の第2のスイッチのいずれか1つを選択的にオ
ン状態とする第1のスイッチング制御手段と、 サンプリング期間にのみ高レベルとなる信号を制御信号
の1つとして第1、第3のスイッチを互いに排他的にオ
ン状態又はオフ状態とする第2のスイッチング制御手段
とを具備し、 前記少なくとも1つのオフセット補正コンデンサの他方
の端子は電圧比較回路の一方の入力端子に接続され、 前記第1、第2のスイッチング制御手段により、前記抵
抗回路の末端の中間端子の電圧と、前記末端の中間端子
以外の複数の中間端子のいずれか1つの電圧とを前記第
1、第2の電圧として、サンプリング期間とコンパレー
ト期間との間で前記第1、第2の電圧を切替えて前記出
力ノードに出力することにより、前記少なくとも1つの
オフセット補正コンデンサを介して、前記電圧比較回路
の一方の入力端子にオフセット補正レベルシフト電圧を
入力することを特徴とする請求項1、2のいずれかに記
載の逐次比較型アナログ・ディジタル変換回路。 - 【請求項5】 前記請求項1記載のレベルシフト回路、
及び請求項2記載の第1のレベルシフト回路は、少なく
とも1個の第1のオフセット補正コンデンサと、 少なくとも1個の第2のオフセット補正コンデンサと、 サンプリング期間とコンパレート期間との間で前記第
1、第2の電圧を切替えて、前記第1、第2のオフセッ
ト補正コンデンサの一方の端子に印加する電圧切替え手
段とを備え、 前記第1、第2のオフセット補正コンデンサの他方の端
子は、それぞれ前記電圧比較回路の一方の入力端子と他
方の入力端子とに接続されることを特徴とする請求項
1、2のいずれかに記載の逐次比較型アナログ・ディジ
タル変換回路。 - 【請求項6】 前記請求項1記載のレベルシフト回路、
及び請求項2記載の第1のレベルシフト回路は、前記抵
抗回路の末端の中間端子に一方の端子が接続された第1
のスイッチと、 前記抵抗回路の複数の中間端子に一方の端子がそれぞれ
接続された複数の第2のスイッチと、 前記複数の第2のスイッチの他方の端子が共通に接続さ
れた共通線と、 この共通線に一方の端子が接続された第3のスイッチ
と、 前記第1、第3のスイッチの他方の端子が互いに接続さ
れた第1の出力ノードと、 前記第1の出力ノードに一方の端子が接続された少なく
とも1つの第1のオフセット補正コンデンサと、 前記共通線に一方の端子が接続された第4のスイッチ
と、 前記抵抗回路の末端の中間端子に一方の端子が接続され
た第5のスイッチと、 前記第4、第5のスイッチの他方の端子が互いに接続さ
れた第2の出力ノードと、 前記第2の出力ノードに一方の端子が接続された少なく
とも1つの第2のオフセット補正コンデンサと、 前記複数の第2のスイッチのいずれか1つを選択的にオ
ン状態とする第1のスイッチング制御手段と、 サンプリング期間にのみ高レベルとなる信号を制御信号
の1つとして第1、第4のスイッチと前記第3、第5の
スイッチとを互いに排他的にオン状態又はオフ状態とす
る第2のスイッチング制御手段とを具備し、 前記少なくとも1つの第1のオフセット補正コンデンサ
の他方の端子は電圧比較回路の一方の入力端子に接続さ
れ、 前記少なくとも1つの第2のオフセット補正コンデンサ
の他方の端子は電圧比較回路の他方の入力端子に接続さ
れ、 前記第1、第2のスイッチング制御手段により、前記抵
抗回路の末端の中間端子の電圧と、前記末端の中間端子
以外の複数の中間端子のいずれか1つの電圧とを前記第
1、第2の電圧として、サンプリング期間とコンパレー
ト期間との間で前記第1、第2の電圧を切替えて前記第
1、第2の出力ノードに出力することにより、前記少な
くとも1つの第1、第2のオフセット補正コンデンサを
介して、前記電圧比較回路の第1、第2の入力端子にオ
フセット補正レベルシフト電圧をそれぞれ入力すること
を特徴とする請求項1、2のいずれかに記載の逐次比較
型アナログ・ディジタル変換回路。 - 【請求項7】 前記第2のレベルシフト回路は、複数の
オフセット・フルスケール補正コンデンサと、 サンプリング期間とコンパレート期間との間でそれぞれ
対をなす前記複数の第3、第4の電圧を互いに切替え
て、前記複数のオフセット・フルスケール補正コンデン
サの一方の端子にそれぞれ印加する電圧切替え手段とを
備え、 前記複数のオフセット・フルスケール補正コンデンサの
他方の端子は共に前記比較回路の一方の入力端子に接続
されることを特徴とする請求項2記載の逐次比較型アナ
ログ・ディジタル変換回路。 - 【請求項8】 前記第2のレベルシフト回路は、前記抵
抗回路の複数の中間端子から前記D/A変換コードにし
たがって複数の第3の中間端子と、前記複数の中間端子
とそれぞれ対をなす複数の第4の中間端子とを選択する
セレクタと、それぞれ対をなす前記複数の第3、第4の
中間端子に、入力側の2端子がそれぞれ接続された複数
の3端子切替えスイッチと、 前記複数の3端子切替えスイッチの出力側の端子にそれ
ぞれ接続された複数のオフセット・フルスケール補正コ
ンデンサとを備え、 前記3端子切替スイッチはサンプリング期間とコンパレ
ート期間との間で前記入力側の2端子の電圧を切り換
え、前記オフセット・フルスケール補正コンデンサの一
方の端子に印加することを特徴とする請求項2記載の逐
次比較型アナログ・ディジタル変換回路。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01067899A JP3857450B2 (ja) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | 逐次比較型アナログ・ディジタル変換回路 |
US09/487,179 US6304208B1 (en) | 1999-01-19 | 2000-01-19 | Successive approximation analog-to-digital converter circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01067899A JP3857450B2 (ja) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | 逐次比較型アナログ・ディジタル変換回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000209093A true JP2000209093A (ja) | 2000-07-28 |
JP3857450B2 JP3857450B2 (ja) | 2006-12-13 |
Family
ID=11756930
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP01067899A Expired - Fee Related JP3857450B2 (ja) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | 逐次比較型アナログ・ディジタル変換回路 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6304208B1 (ja) |
JP (1) | JP3857450B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100536543B1 (ko) * | 2002-11-28 | 2005-12-14 | 산요덴키가부시키가이샤 | 순차 비교형 ad 컨버터 및 마이크로컴퓨터 |
JP2008544649A (ja) * | 2005-06-16 | 2008-12-04 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | アナログデジタル変換器における利得誤差補正 |
US7595747B2 (en) | 2007-02-14 | 2009-09-29 | Samsung Electroncis Co., Ltd | Digital-to-analog converter, and method thereof |
US7924206B2 (en) | 2008-11-05 | 2011-04-12 | Asahi Kasei Microdevices Corporation | Switched capacitor circuit and pipeline A/D converter |
JP2017079418A (ja) * | 2015-10-21 | 2017-04-27 | 日本電信電話株式会社 | センサインタフェースキャリブレーション装置 |
CN114895175A (zh) * | 2022-07-15 | 2022-08-12 | 无锡市晶源微电子有限公司 | 测量电路及测量方法 |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2798526B1 (fr) * | 1999-09-15 | 2001-11-09 | Schneider Electric Ind Sa | Declencheur electronique avec des moyens de correction d'offset |
US6611222B1 (en) | 2002-06-03 | 2003-08-26 | Charles Douglas Murphy | Low-complexity high-speed analog-to-digital converters |
US7728807B2 (en) * | 2005-02-25 | 2010-06-01 | Chor Yin Chia | Reference voltage generator for use in display applications |
JP4618164B2 (ja) * | 2005-09-20 | 2011-01-26 | 株式会社デンソー | スイッチ回路 |
US7372389B2 (en) * | 2006-09-15 | 2008-05-13 | Jennic Limited | Analogue to digital converter, and method of analogue to digital conversion |
JP4970365B2 (ja) * | 2008-07-01 | 2012-07-04 | 株式会社東芝 | A/d変換器 |
JP2012094968A (ja) * | 2010-10-25 | 2012-05-17 | Fujitsu Semiconductor Ltd | アナログデジタル変換装置及びオフセット電圧補正方法 |
DE102011100109A1 (de) * | 2011-04-30 | 2012-10-31 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Bestimmung und Verringerung eines Einspritzmengenunterschieds bei einem Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern |
JP2013201691A (ja) | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Toshiba Corp | 逐次比較型a/d変換器 |
JP5900125B2 (ja) * | 2012-04-12 | 2016-04-06 | 富士電機株式会社 | 半導体基板中の寄生抵抗を利用するレベルシフト回路 |
KR102170658B1 (ko) | 2014-04-21 | 2020-10-27 | 삼성전자주식회사 | 축차근사형 아날로그-디지털 변환 장치 및 그 아날로그-디지털 변환 방법 |
CN112350729B (zh) * | 2020-11-06 | 2024-06-25 | 清华大学 | 模数转换电路 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3059263B2 (ja) | 1991-10-18 | 2000-07-04 | 富士通株式会社 | アナログーデジタル変換器 |
JPH05114462A (ja) | 1991-10-21 | 1993-05-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 正抵抗温度係数発熱体及びその製造方法 |
JPH05160729A (ja) | 1991-12-05 | 1993-06-25 | Fujitsu Ltd | アナログ−デジタル変換器 |
US5471208A (en) * | 1994-05-20 | 1995-11-28 | David Sarnoff Research Center, Inc. | Reference ladder auto-calibration circuit for an analog to digital converter |
JPH11205145A (ja) * | 1998-01-14 | 1999-07-30 | Mitsubishi Electric Corp | Ad変換器 |
-
1999
- 1999-01-19 JP JP01067899A patent/JP3857450B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-01-19 US US09/487,179 patent/US6304208B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100536543B1 (ko) * | 2002-11-28 | 2005-12-14 | 산요덴키가부시키가이샤 | 순차 비교형 ad 컨버터 및 마이크로컴퓨터 |
JP2008544649A (ja) * | 2005-06-16 | 2008-12-04 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | アナログデジタル変換器における利得誤差補正 |
US7595747B2 (en) | 2007-02-14 | 2009-09-29 | Samsung Electroncis Co., Ltd | Digital-to-analog converter, and method thereof |
US7924206B2 (en) | 2008-11-05 | 2011-04-12 | Asahi Kasei Microdevices Corporation | Switched capacitor circuit and pipeline A/D converter |
JP2017079418A (ja) * | 2015-10-21 | 2017-04-27 | 日本電信電話株式会社 | センサインタフェースキャリブレーション装置 |
CN114895175A (zh) * | 2022-07-15 | 2022-08-12 | 无锡市晶源微电子有限公司 | 测量电路及测量方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6304208B1 (en) | 2001-10-16 |
JP3857450B2 (ja) | 2006-12-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3857450B2 (ja) | 逐次比較型アナログ・ディジタル変換回路 | |
US8451151B2 (en) | Successive approximation analog to digital converter with capacitor mismatch calibration and method thereof | |
US7307572B2 (en) | Programmable dual input switched-capacitor gain stage | |
US7880650B2 (en) | Method and apparatus for testing data converter | |
US5675340A (en) | Charge-redistribution analog-to-digital converter with reduced comparator-hysteresis effects | |
US7876254B2 (en) | Data conversion circuitry having successive approximation circuitry and method therefor | |
US7965218B2 (en) | Sar adc | |
US7609184B2 (en) | D-A convert apparatus and A-D convert apparatus | |
TWI591969B (zh) | 數位類比轉換器之校正電路及校正方法 | |
TWI783072B (zh) | 用於使用經減小電容器陣列數位轉類比轉換(dac)在連續近似暫存器(sar)類比轉數位轉換器(adc)中進行偏移校正之方法及設備 | |
US7868796B2 (en) | Self-calibrating data conversion circuitry and method therefor | |
US7733258B2 (en) | Data conversion circuitry for converting analog signals to digital signals and vice-versa and method therefor | |
TWI382670B (zh) | 逐漸逼近類比數位轉換器及其方法 | |
JP2010045723A (ja) | デジタルアナログコンバータ | |
US7868795B2 (en) | Data conversion circuitry with an extra successive approximation step and method therefor | |
JP2009232281A (ja) | 逐次比較型a/d変換器 | |
US7545295B2 (en) | Self-calibrating digital-to-analog converter and method thereof | |
JP2003124809A (ja) | 改良形スイッチトキャパシタにもとづく電荷再分布逐次近似型アナログ−ディジタル変換器(adc) | |
JPH0566774B2 (ja) | ||
US6140949A (en) | Trimming algorithm for pipeline A/D converter using integrated non-linearity measurement | |
JP2004032089A (ja) | Ad変換器 | |
CN116599535A (zh) | 一种基于单位桥接电容的三段式电容阵列结构及方法 | |
KR20050117321A (ko) | 아날로그 디지털 변환기의 단위 블록을 재사용하여고해상도를 구현하는 축차근사형 아날로그 디지털 변환 장치 | |
CN115882862A (zh) | 基于电阻器的数模转换器 | |
US5654713A (en) | N-bit analog-to-digital converter having ratioed reference voltage generation using self-correcting capacitor ratio and voltage coefficient error |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040609 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060615 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060620 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060821 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060912 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060914 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090922 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100922 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110922 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |