JP2002190738A - Digital/analog converter and analog/digital converter - Google Patents

Digital/analog converter and analog/digital converter

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JP2002190738A
JP2002190738A JP2000389508A JP2000389508A JP2002190738A JP 2002190738 A JP2002190738 A JP 2002190738A JP 2000389508 A JP2000389508 A JP 2000389508A JP 2000389508 A JP2000389508 A JP 2000389508A JP 2002190738 A JP2002190738 A JP 2002190738A
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JP
Japan
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capacitance
analog
polysilicon
digital
bits
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Application number
JP2000389508A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Sasaki
雅浩 佐々木
Yoichiro Seki
陽一郎 関
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance conversion precision by reducing the influence of a parasitic capacity in the capacity string of a digital/analog converter. SOLUTION: Each capacity used for the converter has an upper polysilicone layer and a lower polysilicone layer. The upper polysilicone layer of a capacity Ch(h-1) to Ch1 corresponding to a high-order bit (H-DAC) is all connected to a common node on the side of the high-order bit and each lower polysilicone layer is connected to analog switches SWh(h-1) to SWh1. The upper polysilicone layer of a capacity Cl(l-1) to Cl1 corresponding to a low-order bit (L-DAC) is all connected to a common node on the side of the low-order bit and each lower polysilicone layer is connected to analog switches SWl(l-1) to SWl1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、バイナリー値で重
み付けされた容量列から成るディジタル・アナログ変換
器及び該ディジタル・アナログ変換器を備えた比較型の
アナログ・ディジタル変換器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital-to-analog converter comprising a capacity sequence weighted by binary values and a comparison type analog-to-digital converter provided with the digital-to-analog converter.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、アナログ・ディジタル変換器は、
通信機器や制御機器等に広く使用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an analog / digital converter has
Widely used for communication equipment and control equipment.

【0003】また、その方式として、比較型のアナログ
・ディジタル変換器、即ち、ディジタル・アナログ変換
部と比較器を備えたアナログ・ディジタル変換器が多用
されている。
[0003] As a method, a comparison type analog-to-digital converter, that is, an analog-to-digital converter having a digital-to-analog conversion unit and a comparator is frequently used.

【0004】図8は、従来のアナログ・ディジタル変換
器の1構成例を示すブロック図である。図8に示すアナ
ログ・ディジタル変換器は、比較型のディジタル・アナ
ログ変換器を用いた1構成例であり、バイナリー値
(1,2,4,…,2(n-1))で重み付けされた容量値
を持つ容量の列(容量列)を有し、入力されたアナログ
量(アナログ電圧)を各桁毎に重みと反比例する電圧値
に変えて基準電圧との比較に備えるディジタル・アナロ
グ変換部91と、上記各桁毎に作り出された電圧値と基
準電圧とを順次に比較する比較器92と、比較器92の
比較結果を順次にラッチしながら、上記の各桁毎の電圧
値を順次に作り出すためのスイッチ類にスイッチ制御信
号(最終的な状態が変換されたディジタルコードとな
る)を順次に送出する逐次比較レジスタ93を備えてい
る。
FIG. 8 is a block diagram showing an example of the configuration of a conventional analog / digital converter. The analog-to-digital converter shown in FIG. 8 is one configuration example using a comparison-type digital-to-analog converter, and is weighted by binary values (1, 2, 4,..., 2 (n-1) ). A digital-to-analog converter that has a column of capacitances (capacitance column) having capacitance values, and converts an input analog amount (analog voltage) into a voltage value that is inversely proportional to the weight for each digit and prepares for comparison with a reference voltage 91, a comparator 92 for sequentially comparing the voltage value generated for each digit with the reference voltage, and a voltage value for each digit sequentially while latching the comparison result of the comparator 92 sequentially. A successive approximation register 93 for sequentially sending out a switch control signal (a digital code whose final state is converted) is provided for the switches for producing the data.

【0005】通常、ディジタル・アナログ変換部91
は、2つの容量列を結合容量を介して結合した構成をと
る。これは、1つの容量列だけで構成されたものに比べ
て、LSI化に際してのチップ専有面積が小さくて済
み、かつ高い分解能が得られる利点を有するからであ
る。
Usually, the digital / analog conversion section 91
Takes a configuration in which two capacitance columns are coupled via a coupling capacitance. This is because the chip occupation area in the case of the LSI is smaller and higher resolution can be obtained as compared with the case where only one capacitor row is used.

【0006】図9は、従来のアナログ・ディジタル変換
器のディジタル・アナログ変換部の1構成例を示す回路
図である。図9に示すディジタル・アナログ変換部91
は、上位ビット用の容量列を構成する容量C9h(h-1)
…,C9h2,C9h1と、下位ビット用の容量列を構成す
る容量C9l(l-1),…,C9l2,C9l1,C9eと、上
記の上位ビット用の容量列と下位ビット用の容量列とを
結合する結合容量C9cと、アナログ入力電圧と比較用
の基準電圧を上記容量列の容量の各々に順次印加するた
めのスイッチSW9k,SW9h(h-1),…,SW9h2
SW9h1,SW9l(l-1),…,SW9l2,SW9l1,S
W9eを備える。
FIG. 9 is a circuit diagram showing one configuration example of a digital-to-analog converter of a conventional analog-to-digital converter. Digital-to-analog converter unit 91 shown in FIG. 9
Are the capacitances C9 h (h-1) , which constitute the capacitance sequence for the upper bits,
..., C9 and h2, C9 h1, capacitance forming the capacitor rows of lower bit C9 l (l1), ..., C9 l2, C9 l1, and C9e, capacitance column and a lower bit for the above upper bit a coupling capacitor C9c for coupling the capacitor columns of the switch for sequentially applying a reference voltage for comparison with the analog input voltage to each of the capacitance of the capacitor rows SW9k, SW9 h (h-1 ), ..., SW9 h2 ,
SW9 h1 , SW9 l (l-1) ,..., SW9 l2 , SW9 l1 , S
W9e.

【0007】なお、図9に示す符号SW9cは、比較器
(ダイナミックコンパレータ)側のスイッチを示す。ま
た、ディジタル・アナログ変換部91において、上位ビ
ットを形成する部分のディジタル・アナログ変換部を符
号(H−DAC)で示し、下位ビットを形成する部分の
ディジタル・アナログ変換部を符号(L−DAC)で示
す。
[0007] A switch SW9c shown in FIG. 9 indicates a switch on the comparator (dynamic comparator) side. In the digital / analog conversion section 91, the digital / analog conversion section forming the upper bits is indicated by a code (H-DAC), and the digital / analog conversion section forming the lower bits is indicated by a code (L-DAC). ).

【0008】上位ビット用の容量列を構成する容量C9
h(h-1),…,C9h2,C9h1の容量値は、単位容量を1
cとして、それぞれ、2(h-1)c,…,2c,1cであ
り、下位ビット用の容量列を構成する容量C9l(l-1)
…,C9l2,C9l1の容量値は、単位容量を1cとし
て、それぞれ、2(l-1)c,…,2c,1cである。
[0008] A capacitor C9 constituting a capacity column for upper bits
The capacity value of h (h-1) ,..., C9 h2 , C9 h1 is 1
c are 2 (h-1) c,..., 2c, 1c, respectively, and the capacitances C9 l (l-1) ,
, C9l2 , C9l1 are 2 (l-1) c,..., 2c, 1c, respectively, assuming that the unit capacity is 1c.

【0009】また、容量C9eの容量値は単位容量の1
cであり、容量C9cの容量値は2 lc/(2l-1)で
ある。以下、図9に示すディジタル・アナログ変換部9
1の動作を示す。
The capacitance value of the capacitor C9e is equal to 1 of the unit capacitance.
c, and the capacitance value of the capacitor C9c is 2 lc / (2l-1)
is there. Hereinafter, the digital / analog converter 9 shown in FIG.
1 is shown.

【0010】アナログ入力電圧のサンプリング期間にお
いては、上記容量列の全ての容量がアナログ入力端子
(AIN)に接続され、SW9cがONにされることに
より、上記比較器は中間電位で停止している。
During the sampling period of the analog input voltage, all the capacitors in the capacitor row are connected to the analog input terminal (AIN), and the comparator is stopped at the intermediate potential by turning on the switch SW9c. .

【0011】変換動作に入ると、アナログ入力端子(A
IN)及びSW9cを遮断し、スイッチSW9k,SW
h(h-1),…,SW9h2,SW9h1,SW9l(l-1)
…,SW9l2,SW9l1,SW9eを順次に操作するこ
とにより、各ビット(桁)に対応する容量に対して、上
位桁から下位桁に向かう順で、基準電圧(Vref)と
GND(接地)電位とを交互に与える操作を繰り返し、
これにより、上記容量列の共通ノードの電位が上記比較
器の中間電位となる桁を順次に探索し、該探索の実行に
より残された結果として、図8に示すディジタルコード
の出力を得る。
When the conversion operation starts, the analog input terminal (A
IN) and SW9c are shut off, and switches SW9k, SW9
9 h (h1), ..., SW9 h2, SW9 h1, SW9 l (l-1),
.., SW9 l2 , SW9 l1 , and SW9e are sequentially operated, so that the reference voltage (Vref) and the GND (ground) are provided in order from the upper digit to the lower digit for the capacity corresponding to each bit (digit). Repeat the operation of alternately applying the potential and
As a result, a digit in which the potential of the common node of the capacitor string becomes the intermediate potential of the comparator is sequentially searched, and the digital code output shown in FIG. 8 is obtained as a result of the search.

【0012】図10は、従来のディジタル・アナログ変
換器の1構成例を示す回路図である。図10に示す従来
のディジタル・アナログ変換器のディジタル・アナログ
変換部101は、図9に示したアナログ・ディジタル変
換器のディジタル・アナログ変換部91と同様に上位ビ
ット用の容量列を構成する容量C10h(h-1),…,C1
h2,C10h1と、下位ビット用の容量列を構成する容
量C10l(l-1),…,C10l2,C10l1,C10e
と、上位ビット用の容量列と下位ビット用の容量列とを
結合する結合容量C10cとを備える。ディジタル・ア
ナログ変換部101はさらに、接地されている容量C1
0e以外の各容量に、入力されるディジタルコードによ
ってグランド電位と基準電圧とのどちらかを接続するア
ナログスイッチSW10h(h-1),…,SW10h2,SW
10h1,SW10l(l-1),…,SW10l2,SW10l1
を備える。
FIG. 10 is a circuit diagram showing one configuration example of a conventional digital-to-analog converter. The digital-to-analog converter 101 of the conventional digital-to-analog converter shown in FIG. 10 has a capacitor constituting a capacitor array for upper bits, similarly to the digital-to-analog converter 91 of the analog-to-digital converter shown in FIG. C10 h (h-1) , ..., C1
0h2 , C10 h1 and capacitances C10 l (l−1) ,..., C10 l2 , C10 11 , C10e forming a capacitance sequence for lower bits
And a coupling capacitance C10c that couples the capacitance sequence for the upper bits and the capacitance sequence for the lower bits. The digital / analog converter 101 further includes a grounded capacitor C1.
Each volume of non-0e, analog switch SW10 to connect either the ground potential and the reference voltage by a digital code that is input h (h-1), ... , SW10 h2, SW
10 h1 , SW10 l (l−1) ,..., SW10 l2 , SW10 l1
Is provided.

【0013】また、ディジタル・アナログ変換器は、デ
ィジタル・アナログ変換部101の出力を増幅するオペ
アンプと上位ビットの共通ノードに接続されたスイッチ
SW10Gを備える。
The digital-to-analog converter includes an operational amplifier for amplifying the output of the digital-to-analog converter 101 and a switch SW10G connected to a common node of the upper bits.

【0014】ディジタル・アナログ変換部101を構成
する容量の容量値は、図9のディジタル・アナログ変換
部91と同じである。以下、図10に示すディジタル・
アナログ変換部101の動作を示す。
The capacitance value of the capacitance constituting the digital / analog converter 101 is the same as that of the digital / analog converter 91 in FIG. Hereinafter, the digital communication shown in FIG.
The operation of the analog converter 101 will be described.

【0015】先ず、容量をリセットするために、各容量
に接続されたアナログスイッチSW10h(h-1),・・
・,SW10h2,SW10h1,SW10l(l-1),・・
・,SW10l2,SW10l1をグランド側に接続し、上
位ビットの共通ノードに接続されたSW10Gを閉じる
ことにより容量に充電された不要電荷を全て放電する。
First, in order to reset the capacitance, an analog switch SW10h (h-1) connected to each capacitance is set.
.., SW10 h2 , SW10 h1 , SW10 l (l-1) ,.
By connecting SW10 l2 and SW10 l1 to the ground side, and closing SW10G connected to the common node of the upper bit, all unnecessary charges charged in the capacitor are discharged.

【0016】SW10Gを開いた後、ディジタルコード
を入力すると、ディジタルコードの1が立っている容量
の片側はVrefに接続され、0が立っている容量の片
側はグランドに接続されたままとなる。Vrefに接続
された容量の総等価容量に保存された電荷がオペアンプ
を通じてアナログ電圧としてDAOUTより出力され
る。
When the digital code is input after the SW 10G is opened, one side of the capacitance where the digital code is 1 is connected to Vref, and one side of the capacitance where the digital code is 1 is still connected to the ground. The electric charge stored in the total equivalent capacitance of the capacitance connected to Vref is output from DAOUT as an analog voltage through an operational amplifier.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
ディジタル・アナログ変換器及びアナログ・ディジタル
変換器では、正しい変換動作を行わせるためには、結合
容量C9cの値は、部分的なディジタル・アナログ変換
部(H−DAC)側から該結合容量C9cを介して部分
的なディジタル・アナログ変換部(L−DAC)側を見
た時の容量値が、上記(H−DAC)側の単位容量値と
同一の値になるように設定される必要がある。
In the above-mentioned conventional digital-to-analog converter and analog-to-digital converter, the value of the coupling capacitor C9c must be partially changed in order to perform a correct conversion operation. When the partial digital-to-analog converter (L-DAC) side is viewed from the converter (H-DAC) side through the coupling capacitor C9c, the capacitance value is the unit capacitance value on the (H-DAC) side. Must be set to the same value as

【0018】即ち、上記(L−DAC)側の全容量は、
その単位容量の値を1cとし、ビット数をlとする時、
lとなるから(但し、容量SW9eの容量値も単位容
量の1cとする)、上記結合容量C9cの値は、2l
/(2l-1)に設定される必要がある。
That is, the total capacity on the (L-DAC) side is:
When the value of the unit capacity is 1c and the number of bits is l,
Since the capacitance value is 2 l (the capacitance value of the capacitance SW 9 e is also assumed to be 1 c of unit capacitance), the value of the coupling capacitance C 9 c is 2 l c
/ (2 l -1).

【0019】この結合容量C9cの値は、例えばl=4
の場合は16c/15となり、また、l=8の場合は2
56c/255となり、即ち、1cに比べて若干大きな
値となる。
The value of the coupling capacitance C9c is, for example, l = 4
Is 16c / 15 when l = 8, and 2 when l = 8.
56c / 255, that is, a value slightly larger than 1c.

【0020】しかし、実際にシリコンウェハ上でディジ
タル・アナログ変換器またはアナログ・ディジタル変換
器を形成する場合、様々な寄生容量が存在するため、結
合容量C9cの最適値は上記の理論値からずれてくるの
で、高い変換精度が得られないといった問題点が有っ
た。
However, when a digital-to-analog converter or an analog-to-digital converter is actually formed on a silicon wafer, the optimum value of the coupling capacitance C9c deviates from the above theoretical value because various parasitic capacitances exist. Therefore, there is a problem that high conversion accuracy cannot be obtained.

【0021】これは、即ち、上記(H−DAC)側から
該結合容量C9cを介して上記(L−DAC)側を見た
時の容量値が、上記寄生容量の影響でずれてしまうこと
に起因する。
That is, the capacitance value when the (L-DAC) side is viewed from the (H-DAC) side via the coupling capacitor C9c is shifted by the influence of the parasitic capacitance. to cause.

【0022】また、これを改善するために、上記容量列
の各容量として、容量値が電圧依存性を示さず、かつ比
較的に精度良く形成可能なポリシリコンの平行平板コン
デンサを使用し、かつ上記結合容量C9cの容量値を理
論値に設定したとしても、下層のポリシリコンと基板間
に比較的大きな寄生容量が形成されるため、逆効果とな
って、変換精度を著しく低下させてしまうといった問題
点が有った。
In order to improve the above, a parallel plate capacitor made of polysilicon, whose capacitance value does not show voltage dependency and which can be formed relatively accurately, is used as each of the capacitors in the above-mentioned capacitor row. Even if the capacitance value of the coupling capacitor C9c is set to a theoretical value, a relatively large parasitic capacitance is formed between the underlying polysilicon and the substrate, which has the opposite effect and significantly reduces the conversion accuracy. There was a problem.

【0023】さらに、上記下層のポリシリコンと基板間
の寄生容量の容量値は、製造プロセス毎に下層のポリシ
リコンと基板間の酸化膜厚が変化することに起因して変
化するので、プロセス毎に上記結合容量C9cの最適値
が変化し、また、製造バラツキの影響を被るといった問
題点が有った。
Further, the capacitance value of the parasitic capacitance between the lower polysilicon and the substrate changes due to a change in the oxide film thickness between the lower polysilicon and the substrate for each manufacturing process. In addition, there has been a problem that the optimum value of the coupling capacitance C9c changes, and that there is an influence of manufacturing variations.

【0024】図11は、従来のアナログ・ディジタル変
換器のディジタル・アナログ変換部に含まれる容量列の
1構成例を示す回路図である。図11に示す容量列に含
まれる容量C9h5〜C9h1,C9l5〜C9l1,及び結合
容量C9c'は、全てポリシリコンで形成されている。
FIG. 11 is a circuit diagram showing an example of a configuration of a capacitor string included in a digital-to-analog converter of a conventional analog-to-digital converter. The capacitances C9 h5 to C9 h1 , C9 l5 to C9 l1 , and the coupling capacitance C9c ′ included in the capacitance row shown in FIG. 11 are all formed of polysilicon.

【0025】容量C9h5〜C9h1を形成する下層ポリシ
リコンの電極は、全て上位ビット側の共通ノードに接続
され、容量C9l5〜C9l1を形成する下層ポリシリコン
の電極は、全て下位ビット側の共通ノードに接続されて
いる。
The lower polysilicon electrodes forming the capacitors C9 h5 to C9 h1 are all connected to the common node on the upper bit side, and the lower polysilicon electrodes forming the capacitors C9 15 to C9 l1 are all connected to the lower bit side. Connected to a common node.

【0026】図中の符号Cpは、容量列に含まれる容量
各々の下層ポリシリコンと基板間の寄生容量を示す。こ
の寄生容量Cpの存在により、上記(H−DAC)側か
ら結合容量C9c'を介して上記(L−DAC)側を見
た時の容量値が、理論上の設計値よりも大きくなってし
まう。
The symbol Cp in the figure indicates the parasitic capacitance between the lower polysilicon and the substrate in each of the capacitors included in the capacitor column. Due to the existence of the parasitic capacitance Cp, a capacitance value when the (L-DAC) side is viewed from the (H-DAC) side via the coupling capacitance C9c 'becomes larger than a theoretical design value. .

【0027】図12は、ディジタル・アナログ変換部に
含まれる容量列が寄生容量を持つ従来のアナログ・ディ
ジタル変換器の変換特性のシミュレーション結果及び実
測結果を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing simulation results and actual measurement results of conversion characteristics of a conventional analog-to-digital converter in which a capacitance column included in the digital-to-analog converter has a parasitic capacitance.

【0028】図12に示すグラフの測定対象は、図11
に示す容量列を備えた従来のアナログ・ディジタル変換
器である。図12(a)はシミュレーション結果を示
し、図12(b)は実測結果を示す。
The measurement object of the graph shown in FIG.
This is a conventional analog / digital converter provided with a capacity column shown in FIG. FIG. 12A shows a simulation result, and FIG. 12B shows an actual measurement result.

【0029】図12に示す変換特性に対応するアナログ
・ディジタル変換器の分解能は、10ビットとし(その
内訳は、(H−DAC)側及び(L−DAC)側に、そ
れぞれ5ビットずつ)、アナログ入力電圧の変換範囲
は、0〜5(V)としている。また、結合容量C9c'
の容量値は理論値(=32c/31)のままとし、最適
化は行っていない。
The resolution of the analog-to-digital converter corresponding to the conversion characteristic shown in FIG. 12 is 10 bits (including 5 bits on the (H-DAC) side and 5 bits on the (L-DAC) side), The conversion range of the analog input voltage is 0 to 5 (V). Further, the coupling capacitance C9c ′
Are left as theoretical values (= 32c / 31), and optimization is not performed.

【0030】求められる理想的な特性は、y=ax(但
し、a=1023/5)の直線に対して±0.5(LS
B)の量子化誤差に収まることであるが、図12に示す
グラフからは、ディジタル・アナログ変換部に含まれる
容量列が寄生容量を持つ従来のアナログ・ディジタル変
換器では、シミュレーション結果と実測結果が共に上記
の誤差水準を満たさず、理想的な特性とはなっていない
ことが示されている。
The ideal characteristic required is ± 0.5 (LS) with respect to a straight line of y = ax (a = 1023/5).
Although it is within the quantization error of B), it can be seen from the graph shown in FIG. Are not satisfying the above-mentioned error level, and are not ideal characteristics.

【0031】本発明は、以上のような従来のディジタル
・アナログ変換器及びアナログ・ディジタル変換器にお
ける問題点に鑑みてなされたものであり、ディジタル・
アナログ変換部の容量列における寄生容量の影響を低減
することにより、結合容量の最適化を実施しなくても変
換精度を高めることができるディジタル・アナログ変換
器及びアナログ・ディジタル変換器を提供することを目
的とする。
The present invention has been made in view of the above problems in the conventional digital-to-analog converter and analog-to-digital converter.
A digital-to-analog converter and an analog-to-digital converter capable of improving the conversion accuracy without optimizing the coupling capacitance by reducing the influence of the parasitic capacitance in the capacitance string of the analog conversion unit. With the goal.

【0032】本発明の第2の目的は、ディジタル・アナ
ログ変換部の容量列における寄生容量の影響を低減する
ことにより、結合容量の最適化を実施しなくても変換精
度を高めることができるディジタル・アナログ変換器及
びアナログ・ディジタル変換器を提供することにある。
A second object of the present invention is to reduce the influence of parasitic capacitance in a capacitance column of a digital-to-analog conversion unit, thereby improving the conversion accuracy without optimizing the coupling capacitance. -To provide an analog converter and an analog-digital converter.

【0033】[0033]

【課題を解決するための手段】本発明では上記の課題を
解決するために、バイナリー値で重み付けされた容量か
ら成る容量列が、ディジタルコードの上位ビットに対応
する容量から成る上位ビットの容量列と、ディジタルコ
ードの下位ビットに対応する容量から成る下位ビットの
容量列とから成り、該上位ビットの容量列と下位ビット
の容量列とが結合容量を介して接続したディジタル・ア
ナログ変換器において、前記容量として、基板上に絶縁
膜を介して下層ポリシリコンと上層ポリシリコンが形成
されて成る容量を使用し、前記上位ビットに対応する容
量の上層ポリシリコンを全て上位ビット側の共通ノード
に接続すると共に、前記上位ビットに対応する容量の下
層ポリシリコンの各々を対応するアナログスイッチに接
続し、前記下位ビットに対応する容量の上層ポリシリコ
ンを全て下位ビット側の共通ノードに接続すると共に、
前記下位ビットに対応する容量の下層ポリシリコンの各
々を対応するアナログスイッチに接続したことを特徴と
するディジタル・アナログ変換器及びアナログ・ディジ
タル変換器が提供される。
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, a capacity string composed of a capacity weighted by a binary value is replaced by a capacity string of upper bits composed of a capacity corresponding to the upper bits of a digital code. And a capacitance sequence of lower bits composed of capacitances corresponding to lower bits of the digital code, wherein the capacitance sequence of upper bits and the capacitance sequence of lower bits are connected via a coupling capacitance. As the capacitor, a capacitor in which a lower polysilicon and an upper polysilicon are formed on a substrate via an insulating film is used, and all the upper polysilicon corresponding to the upper bit is connected to a common node on the upper bit side. At the same time, each of the lower polysilicon layers corresponding to the upper bits is connected to a corresponding analog switch, and All the upper polysilicon capacity corresponding to the preparative well as connected to a common node of the lower bit side,
A digital-to-analog converter and an analog-to-digital converter are provided, wherein each of the lower polysilicon layers corresponding to the lower bits is connected to a corresponding analog switch.

【0034】また、バイナリー値で重み付けされた容量
から成る容量列と、比較器を備え、前記容量の各々に所
定の順序で変換対象のアナログ入力電圧と基準電圧とを
交互に印加した結果を前記比較器により比較して出力デ
ィジタルコードを決定するアナログ・ディジタル変換器
において、前記容量として基板上に絶縁膜を介して上層
ポリシリコンと下層ポリシリコンが形成されて成る容量
を使用し、かつ前記容量列を、前記出力ディジタルコー
ドの上位ビットに対応する容量から成る上位ビットの容
量列と前記出力ディジタルコードの下位ビットに対応す
る容量から成る下位ビットの容量列とを結合容量を介し
て接続した構成とし、前記上位ビットに対応する容量の
上層ポリシリコンを全て上位ビット側の共通ノードに接
続すると共に、前記上位ビットに対応する容量の下層ポ
リシリコンの各々を対応するアナログスイッチに接続
し、前記下位ビットに対応する容量の上層ポリシリコン
を全て下位ビット側の共通ノードに接続すると共に、前
記下位ビットに対応する容量の下層ポリシリコンの各々
を対応するアナログスイッチに接続したことを特徴とす
るアナログ・ディジタル変換器が提供される。
Further, a capacitor array composed of capacitors weighted by binary values and a comparator are provided, and a result of alternately applying an analog input voltage to be converted and a reference voltage to each of the capacitors in a predetermined order is obtained. An analog-to-digital converter which determines an output digital code by comparing with a comparator, wherein a capacitor formed by forming upper polysilicon and lower polysilicon via an insulating film on a substrate is used as the capacitor, and A configuration in which an upper bit capacity row composed of a capacity corresponding to the upper bit of the output digital code and a lower bit capacity row made of a capacity corresponding to the lower bit of the output digital code are connected via a coupling capacitor. And connecting all the upper polysilicon layers corresponding to the upper bits to the common node on the upper bit side. Each of the lower polysilicon layers corresponding to the upper bits is connected to a corresponding analog switch, and all the upper polysilicon layers corresponding to the lower bits are connected to a common node on the lower bit side. An analog-to-digital converter is provided, wherein each of the lower polysilicon layers having different capacitances is connected to a corresponding analog switch.

【0035】即ち、本発明では、容量値がバイナリー値
で重み付けられ、かつポリシリコンで形成された容量列
に含まれる全ての容量について、下層ポリシリコンの電
極にアナログ電圧と基準電圧を順次に印加するための上
記容量の各々に対応したスイッチ(以下、「アナログス
イッチ」と総称する)側に接続するように構成すること
により、従来は共通ノードと基板間に形成されていた寄
生容量を上記アナログスイッチ側と基板間に形成せしめ
るようにし、これにより、ディジタル・アナログ変換部
の容量列における寄生容量の影響を低減、相殺してい
る。
That is, in the present invention, the capacitance value is weighted by the binary value, and the analog voltage and the reference voltage are sequentially applied to the lower polysilicon electrode for all the capacitances included in the capacitance column formed of polysilicon. To connect to a switch (hereinafter, collectively referred to as an “analog switch”) corresponding to each of the above-described capacitances, so that the parasitic capacitance conventionally formed between the common node and the substrate can be converted to the analog It is formed between the switch side and the substrate, thereby reducing and canceling the influence of the parasitic capacitance in the capacitance row of the digital-to-analog converter.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。 (第1の実施の形態)図1は、本発明の第1の実施の形
態に係るアナログ・ディジタル変換器のディジタル・ア
ナログ変換部の構成を示す回路図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a digital-to-analog converter of an analog-to-digital converter according to a first embodiment of the present invention.

【0037】本実施の形態に係るアナログ・ディジタル
変換器の全体構成は、図8に示すバイナリー値で重み付
けされた容量列から成る比較型ディジタル・アナログ変
換部を備えた従来のアナログ・ディジタル変換器の全体
構成に同じである。
The general configuration of the analog-to-digital converter according to the present embodiment is the same as that of the conventional analog-to-digital converter having a comparison type digital-to-analog conversion unit composed of a capacity sequence weighted by binary values as shown in FIG. Is the same as in the overall configuration.

【0038】本実施の形態に係るディジタル・アナログ
変換部は、図1に示すように、上位ビット用の容量列を
構成する容量Ch(h-1),…,Ch2,Ch1と、下位ビット
用の容量列を構成する容量Cl(l-1),…,Cl2,Cl1
Ceと、上記の上位ビット用の容量列と下位ビット用の
容量列とを結合する結合容量Ccと、アナログ入力電圧
と比較用の基準電圧を上記容量列の容量の各々に順次印
加するためのスイッチ(アナログスイッチ)SWk,S
h(h-1),…,SWh2,SWh1,SWl(l-1),…,SW
l2,SWl1,SWeを備える。
As shown in FIG. 1, the digital-to-analog conversion section according to the present embodiment comprises capacitances Ch (h-1) ,..., Ch2 , Ch1 constituting a capacitance sequence for upper bits. The capacitances C l (l−1) ,..., C l2 , C l1,.
Ce, a coupling capacitance Cc for coupling the above-mentioned capacitor row for the upper bit and the capacitor row for the lower bit, and an analog input voltage and a reference voltage for comparison to be sequentially applied to each of the capacitors in the above-mentioned capacitor row. Switch (analog switch) SWk, S
Wh (h-1) , ..., SWh2 , SWh1 , SWl (l-1) , ..., SW
l2 , SWl1 , and SWe.

【0039】ここで、上位ビット用の容量列を構成する
容量Ch(h-1),…,Ch2,Ch1の各々に付与する容量値
の重み付けと、下位ビット用の容量列を構成する容量C
l(l- 1),…,Cl2,Cl1,Ceの各々に付与する容量値
の重み付けとを同じ方法で実施し、かつh=lとするこ
とが可能である。
Here, the weighting of the capacitance values given to the respective capacitances Ch (h-1) ,..., Ch2 , Ch1 constituting the capacitance sequence for the upper bits and the capacitance sequence for the lower bits are constituted. Capacity C
l (l1), ..., implemented in C l2, C l1, Ce each same way a weighted capacitance values to be applied to the, and it is possible to h = l.

【0040】本実施の形態に係るディジタル・アナログ
変換部では、上位ビット用の容量C h(h-1),…,Ch2
h1を形成している上層ポリシリコンの電極は全て上位
ビット(H−DAC)側の共通ノードに、下層ポリシリ
コンの電極は、それぞれスイッチSWh(h-1),…,SW
h2,SWh1に接続している。
Digital / analog according to the present embodiment
In the conversion unit, the capacitance C for the upper bit h (h-1), ..., Ch2,
Ch1All upper polysilicon electrodes that form
The lower polysilicon layer is connected to the common node on the bit (H-DAC) side.
The electrodes of the condenser are each a switch SWh (h-1), ..., SW
h2, SWh1Connected to

【0041】また、下位ビット用の容量Cl(l-1),…,
l2,Cl1,Ceを形成している上層ポリシリコンの電
極は全て下位ビット(L−DAC)側の共通ノードに、
下層ポリシリコン電極は、それぞれスイッチS
h(h-1),…,SWh2,SWh1,SWeに接続してい
る。
Further, capacitors C l (l−1) ,...
The upper polysilicon electrodes forming C l2 , C l1 , and Ce are all connected to a common node on the lower bit (L-DAC) side.
The lower polysilicon electrode is connected to the switch S
W h (h1), ..., it is connected to the SW h2, SW h1, SWe.

【0042】なお、ここでは、結合容量Ccの上層ポリ
シリコンの電極は上位ビット側の共通ノードの一端に、
下層ポリシリコンの電極は下位ビット側の共通ノードの
一端に、それぞれ接続しているが、これとは逆の接続も
可能である。
In this case, the upper polysilicon electrode of the coupling capacitor Cc is connected to one end of the common node on the upper bit side.
The electrode of the lower polysilicon is connected to one end of the common node on the lower bit side, respectively, but the connection reverse to this is also possible.

【0043】上位ビット用の容量列を構成する容量C
h(h-1),…,Ch2,Ch1の容量値は、単位容量を1cと
して、それぞれ、2(h-1)c,…,2c,1cとし、下
位ビット用の容量列を構成する容量Cl(l-1),…,
l2,Cl1の容量値は、単位容量を1cとして、それぞ
れ、2(l-1)c,…,2c,1cとすることができる。
Capacitance C forming a capacity column for upper bits
The capacity values of h (h-1) ,..., Ch2 , Ch1 are set to 2 (h-1) c,. Capacity C l (l-1) , ...,
The capacitance values of C l2 and C l1 can be set to 2 (l−1) c,.

【0044】また、容量Ceの容量値は、単位容量の1
cとし、結合容量Ccの容量値は、上記下位ビットに対
応する容量の容量値の2倍、即ち、2lc/(2l-1)
とすることができる。
The capacitance value of the capacitance Ce is equal to 1 of the unit capacitance.
and the capacitance value of the coupling capacitance Cc is twice the capacitance value of the capacitance corresponding to the lower-order bit, that is, 2 lc / (2 l −1).
It can be.

【0045】以下、本実施の形態に係るディジタル・ア
ナログ変換部の動作を示す。アナログ入力電圧のサンプ
リング期間においては、上記容量列の全ての容量がアナ
ログ入力端子(AIN)に接続され、SWcがONにさ
れることにより、上記比較器は中間電位で停止してい
る。
The operation of the digital-to-analog converter according to this embodiment will be described below. During the sampling period of the analog input voltage, all the capacitors in the capacitor row are connected to the analog input terminal (AIN), and the comparator is stopped at the intermediate potential by turning on SWc.

【0046】変換動作に入ると、アナログ入力端子(A
IN)及びSWcを遮断し、スイッチSWk,SW
h(h-1),…,SWh2,SWh1,SWl(l-1),…,S
l2,SWl1,SWeを順次に操作することにより、各
ビット(桁)に対応する容量に対して、上位桁から下位
桁に向かう順で、基準電圧(Vref)とGND(接
地)電位とを交互に与える操作を繰り返し、これによ
り、上記容量列の共通ノードの電位が上記比較器の中間
電位となる桁を順次に探索し、該探索の実行により残さ
れた結果として、出力すべきディジタルコードを得る。
When the conversion operation starts, the analog input terminal (A
IN) and SWc, and switches SWk, SW
h (h-1) , ..., SWh2 , SWh1 , SWl (l-1) , ..., S
By sequentially operating W l2 , SW l1 , and SWe, the reference voltage (Vref), the GND (ground) potential, and the capacitance corresponding to each bit (digit) are determined in order from the upper digit to the lower digit. Are repeated, thereby sequentially searching for a digit in which the potential of the common node of the capacitor string becomes the intermediate potential of the comparator. As a result of the search, the digital output to be output is obtained. Get the code.

【0047】図2は、本実施の形態に係るアナログ・デ
ィジタル変換器のディジタル・アナログ変換部に含まれ
る容量列の1構成例を示す回路図である。図2に示す容
量列に含まれる容量Ch5〜Ch1,Cl5〜Cl1,及び結合
容量Cc’は、全てポリシリコンで形成されている。
FIG. 2 is a circuit diagram showing one configuration example of a capacitor string included in the digital-to-analog converter of the analog-to-digital converter according to the present embodiment. Capacitance C h5 ~C h1, C l5 ~C l1 included in capacitance column 2, and the coupling capacitance Cc 'is formed by all polysilicon.

【0048】上位ビット用の容量Ch5〜Ch1を形成して
いる上層ポリシリコンの電極は全て上位ビット(H−D
AC)側の共通ノードに、下層ポリシリコン電極は、そ
れぞれ図1に示すスイッチSWh5〜SWh1に接続してい
る。
The upper-layer polysilicon electrodes forming the upper-bit capacitors Ch5 to Ch1 are all higher-order bits (HDD).
On the AC) side common node, the lower polysilicon electrodes are connected to the switches SW h5 to SW h1 shown in FIG. 1, respectively.

【0049】また、下位ビット用の容量Cl5〜Cl1,C
eを形成している上層ポリシリコンの電極は全て下位ビ
ット(L−DAC)側の共通ノードに、下層ポリシリコ
ンの電極は、それぞれ図1に示すスイッチSWh5〜SW
h1,SWeに接続している。
The lower-order bit capacitors C l5 to C l1 , C
e are all connected to the common node on the lower bit (L-DAC) side, and the lower polysilicon electrodes are connected to the switches SW h5 to SW h shown in FIG.
h1 and SWe are connected.

【0050】なお、図2に示す結合容量Cc’の上層ポ
リシリコンの電極と下層ポリシリコンの電極の配線方法
は、図1に示す結合容量C9cの配線方法とは逆にして
いる。
The wiring method of the upper polysilicon electrode and the lower polysilicon electrode of the coupling capacitance Cc 'shown in FIG. 2 is reversed from the wiring method of the coupling capacitance C9c shown in FIG.

【0051】図中の符号Cpは、アナログスイッチ側に
接続された下層ポリシリコンと基板間の寄生容量を示
す。これら寄生容量Cpの存在は、上記(H−DAC)
側から結合容量Cc'を介して上記(L−DAC)側を
見た時の容量値の、理論上の設計値に影響しない。
The symbol Cp in the figure indicates the parasitic capacitance between the lower polysilicon connected to the analog switch and the substrate. The existence of these parasitic capacitances Cp is determined by the above (H-DAC)
It does not affect the theoretical design value of the capacitance value when the (L-DAC) side is viewed from the side via the coupling capacitance Cc ′.

【0052】図3は、本発明の実施の形態に係るアナロ
グ・ディジタル変換器の1構成例のシミュレーション結
果及び実測結果を示すグラフである。図3に示すグラフ
の測定対象は、図2に示す容量列を備えた本実施の形態
に係るアナログ・ディジタル変換器である。
FIG. 3 is a graph showing a simulation result and an actual measurement result of one configuration example of the analog-to-digital converter according to the embodiment of the present invention. Measured in the graph shown in FIG. 3 is an analog-digital converter according to the present embodiment including the capacitor string shown in FIG.

【0053】図3(a)はシミュレーション結果を示
し、図3(b)は実測結果を示す。図3に示す変換特性
に対応するアナログ・ディジタル変換器の分解能は、1
0ビットとし(その内訳は、(H−DAC)側及び(L
−DAC)側に、それぞれ5ビットづつ)、アナログ入
力電圧の変換範囲は、0〜5(V)としている。また、
結合容量Cc'の容量値は理論値(=32c/31)の
ままとし、最適化は行っていない。
FIG. 3A shows a simulation result, and FIG. 3B shows an actual measurement result. The resolution of the analog / digital converter corresponding to the conversion characteristics shown in FIG.
0 bits (including the (H-DAC) side and (L
−DAC) side, the conversion range of the analog input voltage is 0 to 5 (V). Also,
The capacitance value of the coupling capacitance Cc ′ was kept at the theoretical value (= 32c / 31), and optimization was not performed.

【0054】求められる理想的な特性は、y=ax(但
し、a=1023/5)の直線に対して±0.5(LS
B)の量子化誤差で収まることであるが、図3に示すグ
ラフは、シミュレーション結果と実測結果のいずれにお
いても、この誤差水準を満たしている。
The ideal characteristic required is ± 0.5 (LS) with respect to a straight line of y = ax (a = 1023/5).
In FIG. 3, the graph shown in FIG. 3 satisfies this error level in both the simulation result and the actual measurement result.

【0055】(第2の実施の形態)図4は、本発明の第
2の実施の形態に係るアナログ・ディジタル変換器のデ
ィジタル・アナログ変換部の構成を示す回路図である。
(Second Embodiment) FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a digital-to-analog converter of an analog-to-digital converter according to a second embodiment of the present invention.

【0056】本実施の形態に係るアナログ・ディジタル
変換器の全体構成は、図8に示すバイナリー値で重み付
けされた容量列から成る比較型ディジタル・アナログ変
換部を備えた従来のアナログ・ディジタル変換器の全体
構成に同じである。
The general configuration of the analog-to-digital converter according to the present embodiment is a conventional analog-to-digital converter having a comparison type digital-to-analog conversion unit composed of a capacity sequence weighted by binary values as shown in FIG. Is the same as in the overall configuration.

【0057】本発明の第2の実施の形態に係るディジタ
ル・アナログ変換部の構成は、図1に示す本発明の第2
の実施の形態に係るディジタル・アナログ変換部の構成
と比べて、結合容量の構成が図1に示す単独の容量Cc
から、該容量Ccの半分の容量値を有する図4に示す容
量C4cが、2個並列に接続された相補型の結合容量に
置き代わった点だけの違いであり、他の部分の構成は、
図1に示す本発明の第2の実施の形態に係るディジタル
・アナログ変換部の構成と同じである。
The configuration of the digital-to-analog converter according to the second embodiment of the present invention is the same as that of the second embodiment shown in FIG.
Compared with the configuration of the digital-to-analog conversion unit according to the embodiment, the configuration of the coupling capacitance is a single capacitance Cc shown in FIG.
Therefore, the only difference is that the capacitance C4c shown in FIG. 4 having half the capacitance value of the capacitance Cc is replaced by two complementary coupling capacitors connected in parallel.
The configuration is the same as that of the digital-to-analog conversion unit according to the second embodiment of the present invention shown in FIG.

【0058】図1に示す本発明の第1の実施の形態で
は、結合容量Ccに対応する寄生容量は、上位ビット側
または下位ビット側のいずれにも接続され得るが、いず
れにしても、その存在が、変換精度に与える影響を完全
に除去することができない。
In the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the parasitic capacitance corresponding to the coupling capacitance Cc can be connected to either the upper bit side or the lower bit side. The effect of presence on conversion accuracy cannot be completely eliminated.

【0059】しかし、図4に示す本発明の第2の実施の
形態に係るディジタル・アナログ変換部の回路構成で
は、図1に示す結合容量Ccに代えて、該結合容量Cc
の容量値の半分の容量値(=2(l-1)c/(2l-1))
を有する結合容量C4cを2個並列にし、かつ上層シリ
コンと下層ポリシリコンの電極を、互いにそれぞれ相手
側の下層ポリシリコンと上層ポリシリコンの電極に接続
して成る相補型の結合容量を配置しているので、これら
2個の結合容量C4cにそれぞれ対応する寄生容量を互
いに相殺させることができる。
However, in the circuit configuration of the digital-to-analog converter according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 4, the coupling capacitance Cc is replaced with the coupling capacitance Cc shown in FIG.
Value of the capacitance value of half (= 2 (l-1) c / (2 l -1))
And two coupling capacitors C4c each having a parallel connection, and a complementary coupling capacitor formed by connecting the upper-layer silicon and lower-layer polysilicon electrodes to the other-side lower-layer polysilicon and upper-layer polysilicon electrodes, respectively. Therefore, the parasitic capacitances respectively corresponding to these two coupling capacitances C4c can be offset from each other.

【0060】図5は、本実施の形態に係るアナログ・デ
ィジタル変換器のディジタル・アナログ変換部に含まれ
る容量列の1構成例を示す回路図である。図5に示す容
量列に含まれる容量Ch5〜Ch1,Cl5〜Cl1,及び結合
容量C4c’は、全てポリシリコンで形成されている。
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a capacitor string included in the digital-to-analog converter of the analog-to-digital converter according to the present embodiment. FIG capacity included in the capacity columns shown in 5 C h5 ~C h1, C l5 ~C l1, and the coupling capacitance C4c 'is formed by all polysilicon.

【0061】上位ビット用の容量Ch5〜Ch1を形成して
いる上層ポリシリコンの電極は全て上位ビット(H−D
AC)側の共通ノードに、下層ポリシリコンの電極は、
それぞれ図4に示すスイッチSWh5〜SWh1に接続して
いる。
The upper-layer polysilicon electrodes forming the upper-bit capacitors Ch5 to Ch1 are all higher-order bits (HDD).
On the common node on the AC) side, an electrode of lower polysilicon is
Each is connected to the switches SW h5 to SW h1 shown in FIG.

【0062】また、下位ビット用の容量Cl5〜Cl1,C
eを形成している上層ポリシリコンの電極は全て下位ビ
ット(L−DAC)側の共通ノードに、下層ポリシリコ
ンの電極は、それぞれ図4に示すスイッチSWh5〜SW
h1,SWeに接続している。
The lower-order bit capacitors C 15 to C 11 , C 11
e are all connected to the common node on the lower bit (L-DAC) side, while the lower polysilicon electrodes are connected to the switches SW h5 to SW h shown in FIG.
h1 and SWe are connected.

【0063】図中の符号Cpは、アナログスイッチ側に
接続された下層ポリシリコンと基板間の寄生容量を示
す。これら寄生容量Cpの存在は、上記(H−DAC)
側から、2個の結合容量C4c'から成る並列結合回路を
介して上記(L−DAC)側を見た時の容量値の、理論
上の設計値に影響しない。
The symbol Cp in the figure indicates the parasitic capacitance between the lower polysilicon connected to the analog switch and the substrate. The existence of these parasitic capacitances Cp is determined by the above (H-DAC)
It does not affect the theoretical design value of the capacitance value when the (L-DAC) side is viewed through the parallel coupling circuit composed of two coupling capacitors C4c 'from the side.

【0064】図6は、本発明の第2の実施の形態に係る
アナログ・ディジタル変換器の1構成例のシミュレーシ
ョン結果を示すグラフである。図6に示すグラフの測定
対象は、図5に示す容量列を備えた本実施の形態に係る
アナログ・ディジタル変換器である。
FIG. 6 is a graph showing a simulation result of one configuration example of the analog / digital converter according to the second embodiment of the present invention. The measurement target of the graph shown in FIG. 6 is the analog-to-digital converter according to the present embodiment having the capacitance row shown in FIG.

【0065】図6に示す変換特性に対応するアナログ・
ディジタル変換器の分解能は、10ビットとし(その内
訳は、(H−DAC)側及び(L−DAC)側に、それ
ぞれ5ビットづつ)、アナログ入力電圧の変換範囲は、
0〜5(V)としている。また、2個の結合容量C4
c’の容量値は、それぞれ理論値(=16c/31)の
ままとし、最適化は行っていない。
An analog signal corresponding to the conversion characteristic shown in FIG.
The resolution of the digital converter is assumed to be 10 bits (including 5 bits each on the (H-DAC) side and (L-DAC) side), and the conversion range of the analog input voltage is as follows:
0 to 5 (V). In addition, two coupling capacitors C4
The capacitance value of c ′ is kept at the theoretical value (= 16c / 31), and optimization is not performed.

【0066】求められる理想的な特性は、y=ax(但
し、a=1023/5)の直線に対して±0.5(LS
B)の量子化誤差で収まることであるが、図6に示すグ
ラフは、この誤差水準を満たしている。
The ideal characteristic required is ± 0.5 (LS) with respect to a straight line of y = ax (a = 1023/5).
Although the quantization error falls within the quantization error B), the graph shown in FIG. 6 satisfies this error level.

【0067】図7は、本実施の形態に係るアナログ・デ
ィジタル変換器のディジタル・アナログ変換部に含まれ
る相補型の結合容量の1構造例を示す平面図である。図
7に示す相補型の結合容量は、図4に示す結合容量C4
c(=2(l-1)c/(2l-1)、即ち、図1に示す結合
容量Ccの容量値の半分の容量値を有する容量、を2個
並列に接続して成る相補型の結合容量回路に対応してお
り、下層ポリシリコン712の上部に上層ポリシリコン
711を配して成る結合容量71と、下層ポリシリコン
722の上部に上層ポリシリコン721を配して成る結
合容量72を備える。
FIG. 7 is a plan view showing an example of the structure of a complementary coupling capacitance included in the digital-to-analog converter of the analog-to-digital converter according to the present embodiment. The coupling capacitance of the complementary type shown in FIG. 7 is the coupling capacitance C4 shown in FIG.
c (= 2 (l-1) c / (2 l -1), that is, a complementary type formed by connecting two capacitors having a capacitance half the capacitance of the coupling capacitor Cc shown in FIG. 1 in parallel. And a coupling capacitance 71 formed by disposing an upper polysilicon 711 above a lower polysilicon 712 and a coupling capacitance 72 formed by disposing an upper polysilicon 721 above a lower polysilicon 722. Is provided.

【0068】下層ポリシリコン712の下位ビット(L
−DAC)側のコンタクト74と、上層ポリシリコン7
21の下位ビット(L−DAC)側のコンタクト74と
は(L−DAC)側のメタル配線73を介して接続して
おり、かつ上層ポリシリコン711の上位ビット(H−
DAC)側のコンタクト74と、下層ポリシリコン72
2の上位ビット(H−DAC)側のコンタクト74とは
(H−DAC)側のメタル配線73を介して接続してい
る。
The lower bit (L) of lower polysilicon 712
-DAC) side contact 74 and upper polysilicon 7
21 is connected to the contact 74 on the lower bit (L-DAC) side via the metal wiring 73 on the (L-DAC) side, and is connected to the upper bit (H-
DAC) side contact 74 and lower polysilicon 72
The second upper bit (H-DAC) side contact 74 is connected to the (H-DAC) side metal wiring 73.

【0069】なお、上記の各実施の形態では、いずれも
アナログ・ディジタル変換器について説明したが、本発
明に係るアナログ・ディジタル変換器は、図10で示し
たような梯子型回路を備えたディジタル・アナログ変換
器に転用できることは明らかである。
In each of the above embodiments, the analog-to-digital converter has been described. However, the analog-to-digital converter according to the present invention is a digital-to-analog converter having a ladder-type circuit as shown in FIG. -It is clear that it can be converted to an analog converter.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上に説明したとおり、本発明では、容
量値がバイナリー値で重み付けられ、かつポリシリコン
で形成された容量列に含まれる全ての容量について、下
層ポリシリコンをアナログスイッチ側に接続するように
構成したので、従来は共通ノードと基板間に形成されて
いた寄生容量が上記アナログスイッチ側と基板間に形成
されるようになり、これにより、ディジタル・アナログ
変換部の容量列における寄生容量の影響を低減すること
ができる。
As described above, in the present invention, the capacitance value is weighted by the binary value, and the lower polysilicon is connected to the analog switch for all the capacitances included in the capacitance column formed of polysilicon. As a result, the parasitic capacitance conventionally formed between the common node and the substrate is now formed between the analog switch and the substrate. The effect of the capacity can be reduced.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態に係るアナログ・デ
ィジタル変換器のディジタル・アナログ変換部の構成を
示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a digital-to-analog converter of an analog-to-digital converter according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本実施の形態に係るアナログ・ディジタル変換
器のディジタル・アナログ変換部に含まれる容量列の1
構成例を示す回路図である。
FIG. 2 shows a first example of a capacitance column included in a digital-to-analog converter of the analog-to-digital converter according to the present embodiment.
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a configuration example.

【図3】本発明の実施の形態に係るアナログ・ディジタ
ル変換器の1構成例のシミュレーション結果及び実測結
果を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a simulation result and an actual measurement result of one configuration example of the analog-to-digital converter according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施の形態に係るアナログ・デ
ィジタル変換器のディジタル・アナログ変換部の構成を
示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a digital-to-analog converter of an analog-to-digital converter according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本実施の形態に係るアナログ・ディジタル変換
器のディジタル・アナログ変換部に含まれる容量列の1
構成例を示す回路図である。
FIG. 5 shows one of the capacitance strings included in the digital-to-analog converter of the analog-to-digital converter according to the present embodiment.
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a configuration example.

【図6】本発明の第2の実施の形態に係るアナログ・デ
ィジタル変換器の1構成例のシミュレーション結果を示
すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a simulation result of one configuration example of the analog-to-digital converter according to the second embodiment of the present invention.

【図7】本実施の形態に係るアナログ・ディジタル変換
器のディジタル・アナログ変換部に含まれる相補型の結
合容量の1構造例を示す平面図である。
FIG. 7 is a plan view showing one structural example of a complementary coupling capacitance included in the digital-to-analog converter of the analog-to-digital converter according to the present embodiment.

【図8】従来のアナログ・ディジタル変換器の1構成例
を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of a conventional analog-digital converter.

【図9】従来のアナログ・ディジタル変換器のディジタ
ル・アナログ変換部の1構成例を示す回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing one configuration example of a digital-to-analog converter of a conventional analog-to-digital converter.

【図10】従来のディジタル・アナログ変換器の1構成
例を示す回路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram showing one configuration example of a conventional digital-analog converter.

【図11】従来のアナログ・ディジタル変換器のディジ
タル・アナログ変換部に含まれる容量列の1構成例を示
す回路図である。
FIG. 11 is a circuit diagram showing one configuration example of a capacitor string included in a digital-to-analog converter of a conventional analog-to-digital converter.

【図12】ディジタル・アナログ変換部に含まれる容量
列が寄生容量を持つ従来のアナログ・ディジタル変換器
の変換特性のシミュレーション結果及び実測結果を示す
グラフである。
FIG. 12 is a graph showing a simulation result and an actual measurement result of conversion characteristics of a conventional analog-to-digital converter in which a capacitance column included in the digital-to-analog converter has a parasitic capacitance.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

71,72,Cc,Cc’ 結合容量 73 メタル配線 74 コンタクト AIN アナログ入力端子 Ce,Ch1〜Ch(h-1),Cl1〜Cl(l-1) 容量 Cp 寄生容量 711,721 上層ポリシリコン 712,722 下層ポリシリコン SWe,SWk,SWh1〜SWh(h-1),SWl1〜SW
l(l-1) スイッチ Vref 基準電圧
71,72, Cc, Cc 'coupling capacitor 73 metal interconnect 74 contacts AIN analog input terminal Ce, C h1 ~C h (h1 ), C l1 ~Cl (l1) capacitance Cp the parasitic capacitance 711 and 721 upper poly silicon 712 and 722 underlying polysilicon SWe, SWk, SW h1 ~SW h (h1), SW l1 ~SW
l (l-1) switch Vref Reference voltage

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Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 バイナリー値で重み付けされた容量から
成る容量列が、ディジタルコードの上位ビットに対応す
る容量から成る上位ビットの容量列と、ディジタルコー
ドの下位ビットに対応する容量から成る下位ビットの容
量列とから成り、該上位ビットの容量列と下位ビットの
容量列とが結合容量を介して接続したディジタル・アナ
ログ変換器において、 前記容量として、基板上に絶縁膜を介して下層ポリシリ
コンと上層ポリシリコンが形成されて成る容量を使用
し、 前記上位ビットに対応する容量の上層ポリシリコンを全
て上位ビット側の共通ノードに接続すると共に、前記上
位ビットに対応する容量の下層ポリシリコンの各々を対
応するアナログスイッチに接続し、 前記下位ビットに対応する容量の上層ポリシリコンを全
て下位ビット側の共通ノードに接続すると共に、前記下
位ビットに対応する容量の下層ポリシリコンの各々を対
応するアナログスイッチに接続したこと、 を特徴とするディジタル・アナログ変換器。
1. A capacity sequence consisting of a capacity weighted by a binary value is composed of a capacity sequence of upper bits consisting of a capacity corresponding to upper bits of a digital code and a lower order bit consisting of a capacity corresponding to lower bits of a digital code. A digital-to-analog converter in which the high-order bit and the low-order bit are connected via a coupling capacitor, wherein the lower-level polysilicon and the lower-level polysilicon are interposed on the substrate via an insulating film. Using a capacitor in which an upper-layer polysilicon is formed, connecting all upper-layer polysilicon of the capacitor corresponding to the upper bit to a common node on the upper-bit side, and each of the lower-layer polysilicon of the capacitor corresponding to the upper bit Are connected to the corresponding analog switches, and all the upper-layer polysilicon corresponding to the lower bits are connected to the lower bits. A digital-to-analog converter connected to a common node on the side and each lower-layer polysilicon having a capacity corresponding to the lower bit is connected to a corresponding analog switch.
【請求項2】 前記上位ビットに対応する前記容量の各
々に付与する容量値の重み付けと、前記下位ビットに対
応する前記容量の各々に付与する容量値の重み付けとを
同じ方法に設定したことを特徴とする請求項1記載のデ
ィジタル・アナログ変換器。
2. The method according to claim 1, wherein the weighting of the capacitance value assigned to each of the capacitors corresponding to the upper bits and the weighting of the capacitance value assigned to each of the capacitors corresponding to the lower bits are set in the same manner. 2. The digital-to-analog converter according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記上位ビットに対応する前記容量の容
量値の合計と、前記下位ビットに対応する前記容量の容
量値の合計とを等しく設定したことを特徴とする請求項
1記載のディジタル・アナログ変換器。
3. The digital circuit according to claim 1, wherein the sum of the capacitance values of the capacitors corresponding to the upper bits is set equal to the sum of the capacitance values of the capacitors corresponding to the lower bits. Analog converter.
【請求項4】 前記結合容量の容量値を、前記下位ビッ
トの最上位のビットに対応する前記容量の容量値の2倍
に設定したことを特徴とする請求項1記載のディジタル
・アナログ変換器。
4. The digital-to-analog converter according to claim 1, wherein the capacitance value of the coupling capacitance is set to twice the capacitance value of the capacitance corresponding to the most significant bit of the lower bits. .
【請求項5】 前記結合容量は、基板上に絶縁膜を介し
て上層ポリシリコンと下層ポリシリコンを形成して成る
容量であることを特徴とする請求項1記載のディジタル
・アナログ変換器。
5. The digital-to-analog converter according to claim 1, wherein the coupling capacitance is a capacitance formed by forming upper polysilicon and lower polysilicon on a substrate via an insulating film.
【請求項6】 前記結合容量に代えて、前記結合容量の
半分の容量値を有する2つの容量を並列接続した回路を
使用し、かつ該回路は、前記2つの容量の一方の上層ポ
リシリコンを他方の下層ポリシリコンに接続し、かつ前
記2つの容量の一方の下層ポリシリコンを他方の上層ポ
リシリコンに接続していることを特徴とする請求項5記
載のディジタル・アナログ変換器。
6. A circuit in which two capacitors each having half the capacitance value of said coupling capacitance are connected in parallel, instead of said coupling capacitance, and said circuit uses an upper polysilicon layer of one of said two capacitances. 6. A digital-to-analog converter according to claim 5, wherein said lower polysilicon is connected to the other lower polysilicon, and one lower polysilicon of said two capacitors is connected to the other upper polysilicon.
【請求項7】 バイナリー値で重み付けされた容量から
成る容量列と、比較器を備え、前記容量の各々に所定の
順序で変換対象のアナログ入力電圧と基準電圧とを交互
に印加した結果を前記比較器により比較して出力ディジ
タルコードを決定するアナログ・ディジタル変換器にお
いて、 前記容量として基板上に絶縁膜を介して上層ポリシリコ
ンと下層ポリシリコンが形成されて成る容量を使用し、
かつ前記容量列を、前記出力ディジタルコードの上位ビ
ットに対応する容量から成る上位ビットの容量列と前記
出力ディジタルコードの下位ビットに対応する容量から
成る下位ビットの容量列とを結合容量を介して接続した
構成とし、 前記上位ビットに対応する容量の上層ポリシリコンを全
て上位ビット側の共通ノードに接続すると共に、前記上
位ビットに対応する容量の下層ポリシリコンの各々を対
応するアナログスイッチに接続し、 前記下位ビットに対応する容量の上層ポリシリコンを全
て下位ビット側の共通ノードに接続すると共に、前記下
位ビットに対応する容量の下層ポリシリコンの各々を対
応するアナログスイッチに接続したこと、 を特徴とするアナログ・ディジタル変換器。
7. A capacitor array comprising a capacitor weighted by a binary value and a comparator, wherein a result of alternately applying an analog input voltage to be converted and a reference voltage to each of the capacitors in a predetermined order is obtained. An analog-to-digital converter that determines an output digital code by comparing with a comparator, wherein a capacitor formed by forming upper polysilicon and lower polysilicon via an insulating film on a substrate is used as the capacitor,
The capacitance sequence is formed by coupling a capacitance sequence of upper bits composed of capacitances corresponding to upper bits of the output digital code and a capacitance sequence of lower bits composed of capacitances corresponding to lower bits of the output digital code via a coupling capacitance. In this configuration, all upper polysilicon layers corresponding to the upper bits are connected to a common node on the upper bit side, and each lower polysilicon layer corresponding to the upper bits is connected to a corresponding analog switch. All upper polysilicon layers of the capacitance corresponding to the lower bits are connected to a common node on the lower bit side, and each lower polysilicon layer of the capacitance corresponding to the lower bits is connected to a corresponding analog switch. Analog-to-digital converter.
【請求項8】 前記上位ビットに対応する前記容量の各
々に付与する容量値の重み付けと、前記下位ビットに対
応する前記容量の各々に付与する容量値の重み付けとを
同じ方法に設定したことを特徴とする請求項7記載のア
ナログ・ディジタル変換器。
8. The method according to claim 1, wherein the weighting of the capacitance value assigned to each of the capacitors corresponding to the upper bits and the weighting of the capacitance value assigned to each of the capacitors corresponding to the lower bits are set in the same manner. The analog-to-digital converter according to claim 7, wherein:
【請求項9】 前記上位ビットに対応する前記容量の容
量値の合計と、前記下位ビットに対応する前記容量の容
量値の合計とを等しく設定したことを特徴とする請求項
7記載のアナログ・ディジタル変換器。
9. The analog / digital converter according to claim 7, wherein the sum of the capacitance values of the capacitors corresponding to the upper bits is set to be equal to the sum of the capacitance values of the capacitors corresponding to the lower bits. Digital converter.
【請求項10】 前記結合容量の容量値を、前記下位ビ
ットの最上位のビットに対応する前記容量の容量値の2
倍に設定したことを特徴とする請求項7記載のアナログ
・ディジタル変換器。
10. The capacitance value of the coupling capacitance is set to 2 times the capacitance value of the capacitance corresponding to the most significant bit of the lower bits.
8. The analog-to-digital converter according to claim 7, wherein the setting is doubled.
【請求項11】 前記結合容量は、基板上に絶縁膜を介
して上層ポリシリコンと下層ポリシリコンを形成して成
る容量であることを特徴とする請求項7記載のアナログ
・ディジタル変換器。
11. The analog-digital converter according to claim 7, wherein said coupling capacitance is a capacitance formed by forming upper polysilicon and lower polysilicon on a substrate via an insulating film.
【請求項12】 前記結合容量に代えて、前記結合容量
の半分の容量値を有する2つの容量を並列接続した回路
を使用し、かつ該回路は、前記2つの容量の一方の上層
ポリシリコンを他方の下層ポリシリコンに接続し、かつ
前記2つの容量の一方の下層ポリシリコンを他方の上層
ポリシリコンに接続していることを特徴とする請求項1
1記載のアナログ・ディジタル変換器。
12. A circuit in which two capacitors each having half the capacitance value of the coupling capacitance are connected in parallel in place of the coupling capacitance, and the circuit comprises an upper polysilicon layer of one of the two capacitances. 2. The capacitor according to claim 1, wherein said lower polysilicon is connected to the other lower polysilicon, and one lower polysilicon of said two capacitors is connected to the other upper polysilicon.
2. The analog-digital converter according to 1.
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