JP2005012716A - Analog/digital converter - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、アナログ/デジタル変換装置に関し、特に、フラッシュ型のアナログ/デジタル変換器の増幅器列の端部の不整合の影響を低減する手段を備えたアナログ/デジタル変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
フラッシュ(Flash)型のアナログ/デジタル変換器(A/D変換器)は、主にトランスコンダクタンス増幅器(増幅器)、比較器、デコード回路から構成される。ここで増幅器は、電流源、電界効果トランジスタでなるコモンソース構成等の差動対トランジスタ、負荷抵抗からなり、これらの回路素子はいずれもA/D変換器の入力オフセットの発生要因となる。
【0003】
図11は、フラッシュ型A/D変換器の第1の従来例の構成を示す図である。通常のフラッシュ型A/D変換器は2N−1個(N:デジタル出力のビット数)の増幅器を有する。一方の入力端子にアナログ入力VIN、他方の入力端子に抵抗Rrの直列接続回路でレファレンス信号(電圧)VRT、VRBを分圧して発生した基準電圧Vref(1)〜Vref(n)をそれぞれ入力する2N−1個の差動増幅器amp1〜amp(n)と、その出力端子間に接続した抵抗回路網とから構成される(特許文献1参照)。
【0004】
入力オフセットを緩和する方法として隣接する複数の増幅器の出力間に抵抗回路網でなる平均化抵抗回路網により平均化して出力するように構成したものである。このように平均化抵抗回路網を接続する方法では、増幅器が無限に並んではいないので、端の増幅器は、出力電圧が無限に並んでいる時と比べてA/D変換器の遷移点がシフトする。つまり、増幅器の個数は有限であることから端部側の増幅器の入力オフセットが増大するという影響が生じる。この結果、デジタル出力の微分直線性及び積分直線性に悪影響が生じ変換特性が劣化する。
【0005】
したがって、かかる構成ではモノリシックチップとしてA/D変換器を構成しても高精度な規格を満足できるデバイスの数は期待されているよりもずっと少なくなることが起こり得ることから、モノリシックチップとしての歩留まりが極端に低くなることがある。また、図11に示すフラッシュ型A/D変換器の前述の影響を回避するために、A/D変換器の増幅器の個数を2N−1個より増やすように構成する等、平均抵抗回路網の終端の回路に関し幾つかの試みがなされてきている。
【0006】
図12は、フラッシュ型A/D変換器の第2の従来例の構成を示す図である。第1の従来例のフラッシュ型A/D変換器の2N−1個の差動増幅器amp1〜amp(n)の両終端側に余分なダミー増幅器amp0、amp(n+1)を搭載し、さらに平均化抵抗R2と異なる値の抵抗Rxで端部の増幅器との間を結ぶように構成した終端回路を用いて前述の影響を緩和するものである(非特許文献1参照)。
【0007】
【特許文献1】
米国特許第5,175,550号明細書
【非特許文献1】
IEEE Journal of Solid−State Circuits, Vol.37, No.12, Dec 2002 p1599−1609
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フラッシュ型A/D変換器に対する従来の試みの結果は満足のいくものではなかった。それは、かかる構成では平均化抵抗回路網の終端側において、依然として終端及びその近傍の部分には、それ以外の部分とは異なるインピーダンスが見え、当該終端側の増幅器に異なる電流値が与えられ、無限に増幅器が並んでいる場合と同じ出力電圧を得ることはできないためである。また、第2の従来例の構成でも単一のダミー増幅器のみでは、充分良好な特性を実現できないことがあり、1ないし複数のダミー増幅器を塔載すると回路電流・面積の面で不利であるという問題もあった。
【0009】
(目的)
本発明の主な目的は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、改善された技術を用いることによって増幅器列の平均化インピーダンス回路網の終端側の不整合の影響を実用上問題とならないレベルまで低減することを可能とすることにある。
本発明の他の目的は、終端に電流源を付加することにより、理想的な出力電圧を得、ダミー増幅器等の数を減らした若しくは全く用いないアナログ/デジタル変換装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明のアナログ/デジタル変換装置は、出力端子間に出力を平均化するインピーダンス回路網(例えば図1のR2)を備え、アナログ入力信号(例えば図1のVIN)とレファレンス信号(例えば図1のVRT+1/2VLSB、VRB−1/2VLSB)とを入力する増幅器列(例えば図1のamp1〜amp(n))を有するアナログ/デジタル変換装置において、入出力特性が2乗特性を有する2乗回路(例えば図1、図5、図6)を有し、アナログ信号とレファレンス信号の合成信号を前記2乗回路に入力し、前記2乗回路の出力を前記増幅器列の端部の増幅器(例えば図1のamp1、amp(n))の出力端子に印加したことを特徴とし、前記2乗回路は、前記増幅器の入力が無信号時に、前記増幅器の負荷抵抗に比例し、前記増幅器のトランスコンダクタンスに比例し、前記増幅器の出力端子間の抵抗に反比例する電流を出力する特性(例えば図9、▲3▼式)を有することを特徴とする。
【0011】
本発明のアナログ/デジタル変換装置は、出力端子間に出力を平均化するインピーダンス回路網を備え、アナログ入力信号とリファレンス信号とを入力する増幅器列を有するアナログ/デジタル変換装置において、前記増幅器列の端部の増幅器の出力端子に、前記増幅器の負荷抵抗に比例し、前記増幅器のトランスコンダクタンスに比例し、前記増幅器の出力端子間の抵抗に反比例する定電流を出力する定電流回路(例えば図9)の出力を印加したことを特徴とする。
【0012】
また、前記増幅器列の端部の増幅器はダミー増幅器(例えば図7、図10)であることを特徴とし、前記増幅器列の各増幅器は、それぞれ一方の入力端子にアナログ入力信号を入力し他方の入力端子に量子化ステップだけ順次異なる基準電圧を入力する差動対トランジスタを有する差動増幅器であることを特徴とする。
【0013】
更に、前記レファレンス信号は、前記増幅器列の端部の増幅器の基準電圧に対し量子化ステップの略1/2だけ異なる電圧であることを特徴とし、前記基準電圧は、両端の抵抗の抵抗値が他の抵抗の抵抗値の略1/2の複数の抵抗の直列接続でなる抵抗回路により、正負の2つのリファレンス信号を分圧することにより発生されることを特徴とする。
【0014】
また、前記差動対トランジスタは、それぞれソース電極が共通接続されてテール電流源が接続され、ゲート電極が前記各入力端子に接続され、ドレイン電極が前記出力端子に接続されたMOS型トランジスタ(例えば図4)で構成されていることを特徴とする。
【0015】
そして、前記2乗回路は、それぞれのソース電極に第1のテール電流源が共通接続され、ゲート電極間にアナログ入力信号とレファレンス信号の合成信号(例えば図5のVi)が入力された第1及び第2のMOS型トランジスタ(例えば図5のQ1、Q2)と、それぞれのソース電極に第2のテール電流源が共通接続され、ゲート電極間にアナログ入力信号とレファレンス信号の合成信号が入力された第3及び第4のMOS型トランジスタ(例えば図5のQ3、Q4)と、第1及び第4のMOS型トランジスタ(例えば図5のQ1、Q4)のドレイン電極の共通接続点と第2及び第3のMOS型トランジスタ(例えば図5のQ2、Q3)のドレイン電極の共通接続点にそれぞれ接続された第3及び第4の定電流源と、前記第3及び第4の定電流源と前記ドレイン電極との接続点にそれぞれ設けた出力端子と、を有することを特徴とし、又は、それぞれのソース電極に第1のテール電流源が共通接続され、それぞれのゲート電極にアナログ入力信号とレファレンス信号の合成信号が差動的に入力された第1及び第2のMOS型トランジスタ(例えば図6のQ1、Q2)と、それぞれのソース電極に第1のテール電流源が共通接続され、ゲート電極に固定信号(例えば図6のVcom)が入力された第3及び第4のMOS型トランジスタ(例えば図6のQ3、Q4)と、第1及び第2のMOS型トランジスタ(例えば図6のQ1、Q2)のドレイン電極の共通接続点に接続した第2の定電流源と、前記第2の定電流源と前記ドレイン電極との接続点に設けた出力端子と、第3及び第4のMOS型トランジスタ(例えば図6のQ3、Q4)のドレイン電極の共通接続点に設けた出力端子と、を有することを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明のアナログ/デジタル変換装置の第1の実施の形態を示す図である。増幅器列の出力の平均化を行うため、出力間にインピーダンス回路網を備えたアナログ/デジタル変換装置において、増幅器列の両端部(両終端)に、入力信号を2乗した出力信号を出力する特性を有する2乗回路を備え、アナログ信号とレファレンス信号とを加算した信号を前記2乗回路に入力し、2乗された出力を両終端の増幅器の出力に印加する構成としたものである。
【0017】
第1の実施の形態は、一方の入力端子にアナログ入力VIN、他方の入力端子に両端の抵抗Rr/2と、その間の複数の抵抗Rr(レファレンス抵抗)の直列接続回路によりレファレンス信号VRT+VLSB/2、VRT−VLSB/2を分圧して発生した基準電圧Vref(1)〜Vref(n)をそれぞれ入力するn(=2N−1)個の差動増幅器amp1〜amp(n)と、その出力端子間に接続した抵抗R2の回路網とから構成される増幅器と、終端に2つの2乗回路であって、入力VINとレファレンス信号VRT+VLSB/2、入力VINとレファレンス信号VRT−VLSB/2をそれぞれ入力する2乗回路を設け、それぞれの2乗回路の出力電流Iを終端の増幅器amp1、amp(n)に印加する構成でなる。
【0018】
図2は、図1に示す回路の増幅器をトランジスタレベルで表記した回路を示す図である。増幅器は一例として、電流の供給を受けて差動信号を入力し、それに応じた信号を出力する回路である。例えば、2つのエンハンス型の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(MOS型トランジスタ)を使用し、それぞれのソース電極を共通接続し、電流値Itailのテール電流源を介して第1の基準電位(アース)と接続し、それぞれのゲート電極を入力端子とし、それぞれのドレイン電極を負荷抵抗R1を介して第2の基準電位(電源)に接続した差動対トランジスタでなるトランスコンダクタンス増幅器(増幅器)である。
【0019】
更に本実施の形態においては、前述の2乗回路の入出力特性として、入力電圧Vi、出力電流Iとし、次式の特性を有する2乗回路とする。
【0020】
【数1】
ここでパラメータa、bは、
【0021】
【数2】
で与えられる値に設計される。ここで、Itailは差動対のテール電流、β=μ(Cox/2)(W/L)は差動対トランジスタのトランスコンダクタンスパラメータである。
【0022】
2乗回路の入力は、アナログ入力信号として電圧VINと、レファレンス信号として電圧VRT+VLSB /2とが与えられる。ここで、VLSBはアナログ信号に対する1量子化ステップに相当する電圧である。このため、端部のレファレンス抵抗は他の抵抗値の半分の値に設定されている。
【0023】
2乗回路の出力は、前記条件での出力電流Iを電流I20とすると次式▲1▼で与えられる。
【0024】
【数3】
【0025】
第1の実施の形態を説明するために回路解析用の補助回路を使用する。
図3は、本実施の形態の補助回路を示す図であり、図4は、本実施の形態を構成する差動対回路の構成を示す図である。図3に示す補助回路の構成は、図2に示す回路の終端回路部(点線で囲ってある部分)を無限個並列に接続された増幅器列に置き換えたものである。
【0026】
以下、第1の実施の形態の動作を図1〜図4を参照して詳細に説明する。
回路解析の為にMOS型トランジスタの飽和領域でのドレイン電流を考えると、ドレイン電流IDは、ID=β(VGS−VTH)2で与えられる。ここで、β=μ(Cox/2)(W/L)はトランジスタのトランスコンダクタンスパラメータ、VGSはゲートソース間電圧、VTHはスレッショルド電圧である。図4に示すようにテール電流Itailが供給されMOS差動対回路の差動入力を入力電圧Viとすると、MOS差動対回路の差動出力電流ΔIDは、
【0028】
【数4】
で与えられる(例えば、トリケップス企画部編集「携帯無線端末のCMOS化のためのアナログ回路設計技術」、1999年12月16日、株式会社トリケップス発行、P108〜109参照)。
【0029】
よって、n番目の差動対回路の入力電圧は、VINとVRT−(n−1)VLSBであり、差動電圧はVIN−VRT+(n−1)VLSBであるので、テール電流をItailとすると、差動対回路の出力電流IDnは次のように求められる。
【0030】
【数5】
ここで増幅器は無限に並んでいるので、増幅器の出力電圧は、R2が非常に大きく実質的にR2→∞の極限での出力電圧と等しいと考えることができる。
すると、
【0032】
【数6】
R2に流れる電流I2nは、
【0033】
【数7】
であるので、I2nは、
【0034】
【数8】
となる。上式をnに関して2次で近似し、
【0035】
【数9】
を用いて、
【0036】
【数10】
となる。ここで、次の公式、
【0037】
【数11】
をもちいて、
【0038】
【数12】
と表せる。ここで、
【0039】
【数13】
であるので、
【0040】
【数14】
よって、R2に流れる電流は、以下で与えられる。
【0041】
【数15】
端部の抵抗R2、つまりn=0の場合の電流I20は、以下で与えられる。
【0042】
【数16】
ここで式▲1▼と式▲2▼を比較すると、等しい電流値になっている。すなわち、図2に示す回路と図3に示す回路で、電流I20が等しく、終端部以外の回路は等価であるため、増幅器の出力は等しくなることが分かる。
【0043】
図2に示す回路の出力は、図3に示す回路の出力と等しいため、無限に増幅器が並んでいる場合と同じ出力電圧が得られ、理想的な出力電圧を得ることができる。
次に、本発明の実施の形態に適用可能な2乗回路の具体例について説明する。
図5は、本実施の形態に適用可能な2乗回路の例を示す図である。第1、第2のMOS型トランジスタQ1とQ2と、第3及び第4のMOS型トランジスタQ3とQ4で構成された差動対トランジスタと、第1ないし第4の定電流源I0で構成されている。この2乗回路は、それぞれテール電流源I0を備える2対のMOS不平衡差動対回路の構成でなり、各差動対回路は、それぞれ2つのMOS型トランジスタQ1とQ2及びQ3とQ4で構成され、各差動対回路を構成するMOS型トランジスタQ1とQ2及びQ3とQ4はソース電極が共通接続され、ゲート電極間に入力Viが印加され、ドレイン電極は互いに他の差動対回路の逆相関係にあるMOS型トランジスタのドレイン電極と交叉接続されている。更に交叉接続されたドレイン電極同士は、テール電流源と同一の電流値を有する電流源I0が接続され、各ドレイン電極から合成電流が出力される。つまり、各差動対回路を構成するMOS型トランジスタの出力電流が加算され、差動的な出力である2つの出力電流Iout +、Iout −を出力する2乗回路が実現される。
【0044】
この回路の出力電流Iout +、Iout −は、
【0045】
【数17】
の時、以下で与えられる(例えば、トリケップス企画部編集「携帯無線端末のCMOS化のためのアナログ回路設計技術」、1999年12月16日、株式会社トリケップス発行、P106〜107参照)。
【0046】
【数18】
Vi=VIN−VRT−VLSB/2を代入し、
【0047】
【数19】
ここでK、I0はパラメータであるが、
電流I20(式▲1▼)とIout+を等しいと置くと、
【0048】
【数20】
上式より、K、I0は一意に決定されるため、式▲1▼に等しい電流源が実現される。
【0049】
図6は、本発明の実施の形態に適用可能な他の2乗回路の例を示す図である。第1及び第2のMOS型トランジスタQ1とQ2で構成された差動対トランジスタと、ドレイン−ソース間が並列接続された第3及び第4のMOS型トランジスタQ3とQ4でなる回路と、第1及び第2の定電流源I0で構成されている。
【0050】
この2乗回路は、テール電流源I0を備える2つのMOS型トランジスタQ1とQ2で構成したMOS平衡差動対回路と、該差動対回路のテール電流を共用するソース電極とそのドレイン電極とを互いに並列接続したMOS型トランジスタQ3とQ4とで構成される。2つのMOS型トランジスタQ1とQ2とで構成された差動対回路は、ソース電極が共通接続され、ゲート電極には互いに逆相関係の入力Vcom+Vi/2とVcom−Vi/2が印加され、ドレイン電極が共通接続され、該共通接続されたドレイン電極に、テール電流源と同一の電流値を有する電流源I0が接続され、その接続点が一方の電流出力となる。更に互いに並列接続したMOS型トランジスタQ3とQ4には、固定信号Vcomが共通接続され、ドレイン電極から合成電流が出力される。つまり、差動対回路には基準電位に対し互いに逆相関係の信号Vcom+Vi/2とVcom−Vi/2が印加され、ドレイン及びソースの共通接続回路のゲート電極にはその固定信号Vcom印加され、それぞれのドレイン電極から逆相関係の2つの出力電流Iout +、Iout −が出力され2乗回路が実現される。
この回路の出力電流Iout +、Iout −は、
【0051】
【数21】
の時、以下で与えられる(例えば、トリケップス企画部編集「携帯無線端末のCMOS化のためのアナログ回路設計技術」、1999年12月16日、株式会社トリケップス発行、P118〜119参照)。
【0052】
【数22】
Vi=VIN−VRT−VLSB/2を代入し、
【0053】
【数23】
ここで、β2、I0はパラメータであるが、I20とIout+が等しいと置くと、
【0054】
【数24】
上式より、β2、I0は一意に決定されるため、式▲1▼に等しい電流源を実現できる。
【0055】
図5及び図6に示す2乗回路の出力電流Iout +、Iout −は、複数の差動増幅器でなる増幅器列の端部の増幅器の差動出力の各出力端子に、例えば図1に示すようにそれぞれ印加される。つまり、レファレンス電圧VRTが入力される増幅器amp1の出力に印加される出力電流Iout+、Iout−は、ドレイン電流の変化が同相となる側のMOS型トランジスタのドレイン電極側に出力電流Iout+を印加され、ドレイン電流の変化が逆相となる側のMOS型トランジスタのドレイン電極側に出力電流Iout−を印加される。また、レファレンス電圧VRBが入力される増幅器amp(n)の出力に印加される出力電流Iout+、Iout−は、ドレイン電流の変化が同相となる側のMOS型トランジスタのドレイン電極側に出力電流Iout−を印加され、ドレイン電流の変化が逆相となる側のMOS型トランジスタのドレイン電極側に出力電流Iout+を印加される。
【0056】
以上、第1の実施の形態により、端部の増幅器の出力側に2乗回路からI=−aVi 2+bの電流を供給することにより、無限に増幅器が並んでいる場合と同じ出力電圧が得られ、理想的な出力電圧が得るように構成した例を示したが、本発明は、かかる構成に加えて従来の端部への付加回路を併用したり、精度誤差を勘案して前記電流の近似的な電流を使用する等、以下のような実施の形態を構成することが可能である。
(第2の実施の形態)
図7は、本発明の第2の実施の形態を示す図である。本実施の形態はアナログ/デジタル変換における比較用の増幅器としては不要である、ダミーの差動対トランジスタ構成の増幅器(ダミー増幅器)amp0及びamp(n+1)を増幅器列の端部に設け、更にダミー増幅器に対して2乗回路を有し、アナログ入力信号とレファレンス信号の合成(加算)信号を2乗回路に入力し、その出力をダミー増幅器の出力端子に供給する構成としたものである。ダミー増幅器を追加することにより、レファレンス信号としてVRT+(3/2)VLSBとVRT−(3/2)VLSBに設定している。増幅器列の終端回路として不整合の影響を抑制する2つの回路手段を設けた構成となり、回路電流と配置(面積)等が問題とならないかぎり特性上は一層の改善を図ることができる。
【0057】
(第3の実施の形態)
図8は、本発明の第2の実施の形態を示す図である。第1の実施の形態における基準電圧を発生する直列接続構成の抵抗回路のうち、端部の抵抗R2/2は、必ずしも他の抵抗値の半分の値になっている必要はない。つまり、端部の抵抗を他の抵抗と同じ値にしレファレンス信号をVRT+1VLSBとVRT−1VLSBに設定したものである。第3の実施の形態は、精度誤差が比較的大きくても問題ない場合や第2の実施の形態にようにダミー増幅器等の従来の付加回路を併用する場合には、レファレンス信号が供給される端部の抵抗の抵抗値は変更してよく、Rr/2〜Rrの範囲で適宜設定することが可能である。
【0058】
(第4の実施の形態)
図9は、本発明の第4の実施の形態を示す図である。終端回路として、増幅器の負荷抵抗に比例し、増幅器のトランスコンダクタンスに比例し、平均化抵抗に反比例する定電流回路を接続する構成としたものである。
例えば、第4の実施の形態の終端回路の定電流回路として、
【0059】
【数25】
で与えられる電流値を出力するように設計する。ここで、gmは増幅器のトランスコンダクタンス、R1は増幅器の負荷抵抗である。ここで、Itailを差動対のテール電流、β=μ(Cox/2)(W/L)を差動対トランジスタのトランスコンダクタンスパラメータとする。
第1〜第3の実施の形態は増幅器のトランスコンダクタンスgmが入力信号により変化する前提で計算したが、一定であると近似してもアナログ/デジタル変換装置としての精度に問題ない場合は、
【0060】
【数26】
としてよいので、上記定電流回路の電流値は、
【0061】
【数27】
に近似することが可能である。
【0062】
図3に示す補助回路の電流式▲2▼と比較すると、式▲3▼は式▲2▼の近似になっている。
本実施の形態では、2つの定電流回路を使用し、各定電流回路の出力電流Iは複数の差動増幅器でなる増幅器列の端部の増幅器の差動出力の各出力端子に図9に示す方向にそれぞれ印加される。つまり、レファレンス電圧VRTが入力される増幅器amp1の出力に印加される各出力電流Iは、入力Viの変化に対し、ドレイン電流の変化が同相となる側のMOS型トランジスタのドレイン電極側に出力電流Iを吐出する方向に印加され、ドレイン電流の変化が逆相となる側のMOS型トランジスタのドレイン電極側に出力電流Iを吸い込む方向に印加される。また、レファレンス電圧VRBが入力される増幅器amp(n)の出力に印加される各出力電流Iは、入力Viの変化に対し、ドレイン電流の変化が同相となる側のMOS型トランジスタのドレイン電極側に出力電流Iを吸い込む方向に印加され、ドレイン電流の変化が逆相となる側のMOS型トランジスタのドレイン電極側に出力電流Iを吐出する方向に印加される。
【0063】
本実施の形態によれば、端部の増幅器に無限に増幅器が並んでいる場合と近似的に等しい電流が供給されるため、無限に増幅器が並んでいる場合と近似的に等しい出力電圧が得られ、精度誤差が比較的大きくても問題ない場合には、ほぼ理想的な出力電圧を得ることができる。
【0064】
(第5の実施の形態)
図10は、本発明の第5の実施の形態を示す図である。第2〜第4の実施の形態の組合せ構成でなるものである。終端回路として定電流源を用いるとともにダミー増幅器をも用いた構成としている。ダミー増幅器との併用により増幅器amp1、amp(n)での不整合の影響はより改善され定電流回路等の使用による精度誤差の問題は解消される。
【0065】
以上の実施の形態の外に、ダミー増幅器との併用構成と基準電圧を発生する直列接続の抵抗回路の構成の組合せとして、増幅器列の端部の増幅器をダミー増幅器とし、2乗回路をダミー増幅器に設け、かつレファレンス信号は、前記増幅器列の端部の増幅器の基準電圧に対し量子化ステップだけ異なるようにする構成とすることも可能である。つまり、ダミー増幅器と抵抗回路の各抵抗を抵抗値Rrとする等の構成とすることが可能である。
また、以上の実施の形態では、増幅器列を構成する増幅器は差動対トランジスタ構成を例に説明したが、本発明は他の増幅器構成を有するアナログ/デジタル変換装置にも適用可能であり、増幅器の差動出力構成を必須とするものではなく、この場合は図5、6に示す2乗回路もその出力の差動信号の一方のみを使用することができる。
更に、図5、図6により式▲1▼に等しい電流源を実現できる2乗回路の回路例を示したが、同図の2乗回路はあくまでも例であり、本発明はかかる回路だけに限定されるものではないことは明らかである。
【0066】
【発明の効果】
本発明によれば、増幅器列の出力は、2乗回路でなる電流源回路又は定電流回路の使用により、増幅器が無限に並んでいる場合と同じ出力電圧が得られるので、理想的な出力電圧を得ることが可能であり、ダミー増幅器を使用せず若しくは最小限の使用により、アナログ/デジタル変換装置を構成する増幅器列の終端側の不整合の影響を実用上問題とならないレベルまで低減することが可能である。
【0067】
また、ダミー増幅器を併用した場合には一層のアナログ/デジタル変換の精度の向上を図ることが可能であり、また、電流源回路を簡略化することが可能であり、繰り返し性の増幅器を有するモノリシック集積回路に適用して好適である。更に終端回路として2乗回路又は定電流回路のみを使用する構成とする場合には低消費電力・低面積の面で優れた集積回路が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す図である。
【図2】第1の実施の形態のより具体的構成を示す図である。
【図3】第1の実施の形態の動作説明のための補助回路を示す図である。
【図4】増幅器をMOS型トランジスタで構成した差動対トランジスタを示す図である。
【図5】2乗回路の構成例を示す図である。
【図6】2乗回路の他の構成例を示す図である。
【図7】本発明の第2の実施の形態を示す図である。
【図8】本発明の第3の実施の形態を示す図である。
【図9】本発明の第4の実施の形態を示す図である。
【図10】本発明の第5の実施の形態を示す図である。
【図11】従来技術を示す図である。
【図12】他の従来技術を示す図である。
【符号の説明】
amp0〜amp(n+1) 増幅器(差動増幅器)
Q1〜Q4 MOS型電界効果トランジスタ(MOS型トランジスタ)
R1 負荷抵抗
Rr、Rr/2、 抵抗
R2 インピーダンス網(抵抗)
VIN アナログ入力信号
I0 定電流源
Itail テール電流
ID0〜ID4 ドレイン電流
I11〜I14 負荷電流
Vi 入力信号(電圧)
I20〜I24、I2n 増幅器の出力端子間の電流[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to an analog / digital conversion device, and more particularly to an analog / digital conversion device including means for reducing the influence of mismatch at the end of an amplifier array of a flash type analog / digital converter.
[0002]
[Prior art]
A flash type analog / digital converter (A / D converter) mainly includes a transconductance amplifier (amplifier), a comparator, and a decoding circuit. Here, the amplifier is composed of a current source, a differential pair transistor having a common source configuration such as a field effect transistor, and a load resistor, and these circuit elements all cause an input offset of the A / D converter.
[0003]
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a first conventional example of a flash A / D converter. Normal flash A / D converter is 2N−1 (N: number of bits of digital output) amplifier. Reference voltages Vref (1) to Vref (n) generated by dividing the reference signals (voltages) VRT and VRB by a series connection circuit of a resistor Rr are input to one input terminal and an analog input VIN, respectively. 2N−1 differential amplifiers amp1 to amp (n) and a resistor network connected between the output terminals (see Patent Document 1).
[0004]
As a method of mitigating the input offset, the output is averaged by an averaging resistor network composed of a resistor network between the outputs of a plurality of adjacent amplifiers. In this way of connecting the averaging resistor network, the amplifiers are not infinitely arranged, so that the transition point of the A / D converter is shifted in the amplifier at the end as compared with the case where the output voltage is infinitely arranged. To do. In other words, since the number of amplifiers is finite, there is an effect that the input offset of the amplifier on the end side increases. As a result, the differential linearity and integral linearity of the digital output are adversely affected and the conversion characteristics are deteriorated.
[0005]
Therefore, in such a configuration, even if the A / D converter is configured as a monolithic chip, the number of devices that can satisfy a high-accuracy standard may be much smaller than expected, so the yield as a monolithic chip is increased. May be extremely low. Further, in order to avoid the above-described influence of the flash type A / D converter shown in FIG.NSome attempts have been made with respect to the circuit at the end of the average resistance network, such as an arrangement with more than -1.
[0006]
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a second conventional example of a flash A / D converter. 2 of the flash type A / D converter of the first conventional exampleN-Extra dummy amplifiers amp0 and amp (n + 1) are mounted on both end sides of one differential amplifier amp1 to amp (n), and the resistance Rx having a different value from the averaging resistor R2 is connected to the end amplifier. The above-described influence is mitigated by using a termination circuit configured to connect the two (see Non-Patent Document 1).
[0007]
[Patent Document 1]
US Pat. No. 5,175,550
[Non-Patent Document 1]
IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 37, no. 12, Dec 2002 p1599-1609
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the results of previous attempts on flash A / D converters have not been satisfactory. In such a configuration, on the termination side of the averaging resistor network, the impedance at the termination and its vicinity is still different from the other parts, and a different current value is given to the amplifier on the termination side, which is infinite. This is because it is not possible to obtain the same output voltage as when the amplifiers are arranged side by side. Further, even with the configuration of the second conventional example, a sufficiently good characteristic may not be realized with only a single dummy amplifier, and mounting one or more dummy amplifiers is disadvantageous in terms of circuit current and area. There was also a problem.
[0009]
(the purpose)
The main object of the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and by using the improved technique, the effect of mismatch on the termination side of the averaged impedance network of the amplifier array is regarded as a practical problem. It is to be possible to reduce to a level that does not become.
Another object of the present invention is to provide an analog / digital conversion apparatus that obtains an ideal output voltage by adding a current source at the end, reduces the number of dummy amplifiers or the like, or does not use it at all.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The analog / digital conversion device of the present invention has an impedance network (for example, R in FIG. 1) that averages the output between output terminals.2) And an analog input signal (for example, VIN in FIG. 1) and a reference signal (for example, VRT + 1 / 2V in FIG. 1).LSBVRB-1 / 2VLSB) In an analog / digital converter having an amplifier array (for example, amp1 to amp (n) in FIG. 1), a square circuit whose input / output characteristics have a square characteristic (for example, FIGS. 1, 5, and 6). ), And a combined signal of the analog signal and the reference signal is input to the squaring circuit, and the output of the squaring circuit is input to the amplifier at the end of the amplifier row (for example, amp1, amp (n) in FIG. 1). The square circuit is proportional to the load resistance of the amplifier, proportional to the transconductance of the amplifier, and between the output terminals of the amplifier when the input of the amplifier is no signal. It has a characteristic of outputting a current inversely proportional to the resistance (for example, equation (3) in FIG. 9).
[0011]
An analog / digital conversion apparatus according to the present invention includes an impedance circuit network that averages outputs between output terminals, and includes an amplifier string for inputting an analog input signal and a reference signal. A constant current circuit (for example, FIG. 9) that outputs a constant current proportional to the load resistance of the amplifier, proportional to the transconductance of the amplifier, and inversely proportional to the resistance between the output terminals of the amplifier to the output terminal of the amplifier at the end. ) Is applied.
[0012]
The amplifier at the end of the amplifier row is a dummy amplifier (for example, FIG. 7 and FIG. 10), and each amplifier in the amplifier row inputs an analog input signal to one input terminal, and the other It is a differential amplifier having a differential pair transistor that sequentially inputs different reference voltages for the quantization step to the input terminal.
[0013]
Further, the reference signal is a voltage that is different from the reference voltage of the amplifier at the end of the amplifier array by approximately ½ of the quantization step, and the reference voltage has a resistance value of a resistance at both ends. It is generated by dividing a positive and negative reference signal by a resistor circuit composed of a plurality of resistors connected in series, which is approximately ½ of the resistance value of another resistor.
[0014]
Each of the differential pair transistors is a MOS transistor (for example, a source electrode connected in common, a tail current source connected, a gate electrode connected to each input terminal, and a drain electrode connected to the output terminal) 4).
[0015]
In the squaring circuit, a first tail current source is commonly connected to each source electrode, and a combined signal of an analog input signal and a reference signal (for example, V in FIG. 5) is connected between the gate electrodes.i) Are input to the first and second MOS transistors (for example, Q1 and Q2 in FIG. 5), and a second tail current source is commonly connected to each source electrode, and an analog input signal and a reference are connected between the gate electrodes. The drain electrodes of the third and fourth MOS transistors (for example, Q3 and Q4 in FIG. 5) and the first and fourth MOS transistors (for example, Q1 and Q4 in FIG. 5) to which the combined signal of the signals is input. Third and fourth constant current sources respectively connected to a common connection point and a common connection point of drain electrodes of second and third MOS transistors (for example, Q2 and Q3 in FIG. 5); 4 constant current sources and output terminals respectively provided at connection points of the drain electrodes, or a first tail current source is commonly connected to each source electrode, First and second MOS transistors (for example, Q1 and Q2 in FIG. 6) in which a composite signal of an analog input signal and a reference signal is differentially input to the gate electrode, and a first tail to each source electrode A current source is commonly connected, and a fixed signal (for example, V in FIG. 6) is connected to the gate electrode.com) To which the drain electrodes of the third and fourth MOS transistors (eg, Q3 and Q4 in FIG. 6) and the first and second MOS transistors (eg, Q1 and Q2 in FIG. 6) are connected. A second constant current source connected to the output terminal, an output terminal provided at a connection point between the second constant current source and the drain electrode, and third and fourth MOS transistors (for example, Q3 and Q4 in FIG. 6). And an output terminal provided at a common connection point of the drain electrode.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an analog / digital conversion apparatus according to the present invention. In an analog / digital converter having an impedance network between the outputs in order to average the output of the amplifier train, the output signal obtained by squaring the input signal is output to both ends (both ends) of the amplifier train. The signal obtained by adding the analog signal and the reference signal is input to the square circuit, and the squared output is applied to the outputs of the amplifiers at both ends.
[0017]
In the first embodiment, an analog input VIN is connected to one input terminal, a resistor Rr / 2 at both ends is connected to the other input terminal, and a plurality of resistors Rr (reference resistors) between them are connected in series to provide a reference signal VRT + V.LSB/ 2, VRT-VLSBReference voltages Vref (1) to Vref (n) generated by dividing / 2 are input n (= 2)N-1) an amplifier composed of a differential amplifier amp1 to amp (n) and a circuit network of a resistor R2 connected between its output terminals, and two squaring circuits at the end, and an input VIN Reference signal VRT + VLSB/ 2, input VIN and reference signal VRT-VLSBA squaring circuit for inputting / 2 is provided, and the output current I of each squaring circuit is applied to the terminal amplifiers amp1 and amp (n).
[0018]
FIG. 2 is a diagram showing a circuit in which the amplifier of the circuit shown in FIG. 1 is expressed at the transistor level. As an example, an amplifier is a circuit that receives a current supply, inputs a differential signal, and outputs a signal corresponding thereto. For example, two enhanced insulated field effect transistors (MOS type transistors) are used, and their source electrodes are connected in common, and the current value ItailAre connected to the first reference potential (ground) via the tail current source of the respective terminals, each gate electrode is used as an input terminal, and each drain electrode is connected to a load resistor R.1This is a transconductance amplifier (amplifier) composed of a differential pair transistor connected to the second reference potential (power supply) via
[0019]
Furthermore, in the present embodiment, as the input / output characteristics of the above-described square circuit, the input voltage ViThe output current I is a square circuit having the following equation.
[0020]
[Expression 1]
Where parameters a and b are
[0021]
[Expression 2]
Designed to the value given by Where ItailIs the tail current of the differential pair, β = μ (Cox/ 2) (W / L) is a transconductance parameter of the differential transistor.
[0022]
The input of the squaring circuit is the voltage VIN as an analog input signal and the voltage VRT + V as a reference signal.LSB / 2 is given. Where VLSBIs a voltage corresponding to one quantization step for an analog signal. For this reason, the reference resistance at the end is set to a half value of the other resistance values.
[0023]
The output of the square circuit is obtained by converting the output current I under the above conditions to the current I20Then, it is given by the following formula (1).
[0024]
[Equation 3]
[0025]
In order to explain the first embodiment, an auxiliary circuit for circuit analysis is used.
FIG. 3 is a diagram illustrating an auxiliary circuit according to the present embodiment, and FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a differential pair circuit configuring the present embodiment. The configuration of the auxiliary circuit shown in FIG. 3 is obtained by replacing the termination circuit portion (portion surrounded by a dotted line) of the circuit shown in FIG. 2 with an infinite number of amplifier rows connected in parallel.
[0026]
Hereinafter, the operation of the first embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
Considering the drain current in the saturation region of a MOS transistor for circuit analysis, the drain current IDID= Β (VGS-VTH)2Given in. Where β = μ (Cox/ 2) (W / L) is the transconductance parameter of the transistor, VGSIs the gate-source voltage, VTHIs the threshold voltage. As shown in FIG.tailIs supplied to the differential input of the MOS differential pair circuit as the input voltage ViThen, the differential output current ΔI of the MOS differential pair circuitDIs
[0028]
[Expression 4]
(For example, edited by Trikeps Planning Department, “Analog Circuit Design Technology for CMOSization of Portable Wireless Terminals”, December 16, 1999, published by Trikeps, Inc., P108-109).
[0029]
Therefore, the input voltage of the nth differential pair circuit is VIN and VRT− (n−1) V.LSBThe differential voltage is VIN−VRT + (n−1) VLSBSince the tail current is ItailThen, the output current I of the differential pair circuitDnIs obtained as follows.
[0030]
[Equation 5]
Here, since the amplifiers are infinitely arranged, the output voltage of the amplifier is R2Is very large and substantially R2→ It can be considered to be equal to the output voltage at the limit of ∞.
Then
[0032]
[Formula 6]
R2Current I flowing through2nIs
[0033]
[Expression 7]
So I2nIs
[0034]
[Equation 8]
It becomes. Approximate the above equation in terms of n with respect to n,
[0035]
[Equation 9]
Using,
[0036]
[Expression 10]
It becomes. Where the following formula:
[0037]
## EQU11 ##
Use
[0038]
[Expression 12]
It can be expressed. here,
[0039]
[Formula 13]
So
[0040]
[Expression 14]
Therefore, R2The current flowing through is given by:
[0041]
[Expression 15]
End resistance R2That is, the current I when n = 020Is given below.
[0042]
[Expression 16]
Here, when the formulas (1) and (2) are compared, the current values are equal. That is, in the circuit shown in FIG. 2 and the circuit shown in FIG.20Since the circuits other than the termination are equivalent, it can be seen that the outputs of the amplifiers are equal.
[0043]
Since the output of the circuit shown in FIG. 2 is equal to the output of the circuit shown in FIG. 3, the same output voltage as when the amplifiers are arranged infinitely is obtained, and an ideal output voltage can be obtained.
Next, a specific example of a squaring circuit applicable to the embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a squaring circuit applicable to the present embodiment. A differential pair transistor composed of first and second MOS transistors Q1 and Q2, third and fourth MOS transistors Q3 and Q4, and first to fourth constant current sources I;0It consists of Each of the square circuits has a tail current source I0Each of the differential pair circuits is composed of two MOS transistors Q1 and Q2 and Q3 and Q4, and the MOSs constituting each differential pair circuit. The source electrodes of the type transistors Q1 and Q2 and Q3 and Q4 are connected in common, and the input V is connected between the gate electrodes.iIs applied, and the drain electrode is cross-connected to the drain electrode of the MOS transistor which is in the opposite phase relationship of the other differential pair circuit. Furthermore, the cross-connected drain electrodes are connected to a current source I having the same current value as that of the tail current source.0Are connected, and a combined current is output from each drain electrode. That is, the output currents of the MOS transistors constituting each differential pair circuit are added, and two output currents I which are differential outputs are added.out +, Iout −Is realized.
[0044]
Output current I of this circuitout +, Iout −Is
[0045]
[Expression 17]
(Refer to, for example, edited by Triqueps Planning Department “Analog Circuit Design Technology for CMOSization of Portable Wireless Terminals”, December 16, 1999, published by Trikepes, P106-107).
[0046]
[Formula 18]
Vi= VIN-VRT-VLSBSubstitute / 2,
[0047]
[Equation 19]
Where K, I0Is a parameter,
Current I20(Formula (1)) and Iout +Are equal,
[0048]
[Expression 20]
From the above formula, K, I0Is uniquely determined, so that a current source equal to equation (1) is realized.
[0049]
FIG. 6 is a diagram showing an example of another squaring circuit applicable to the embodiment of the present invention. A differential pair transistor composed of first and second MOS transistors Q1 and Q2, a circuit composed of third and fourth MOS transistors Q3 and Q4 connected in parallel between the drain and the source; And the second constant current source I0It consists of
[0050]
This squaring circuit includes a tail current source I0MOS-type transistors Q3 and Q4 in which a MOS balanced differential pair circuit composed of two MOS-type transistors Q1 and Q2 including a source electrode sharing the tail current of the differential pair circuit and its drain electrode are connected in parallel with each other. It consists of. A differential pair circuit composed of two MOS transistors Q1 and Q2 has a source electrode connected in common, and a gate electrode with an input V having an opposite phase relationship to each other.com+ Vi/ 2 and Vcom-Vi/ 2 is applied, the drain electrodes are commonly connected, and a current source I having the same current value as the tail current source is connected to the commonly connected drain electrodes.0Are connected, and the connection point becomes one current output. Further, the MOS transistors Q3 and Q4 connected in parallel to each other have a fixed signal VcomAre commonly connected, and a combined current is output from the drain electrode. In other words, the differential pair circuit has signals V that are opposite in phase to the reference potential.com+ Vi/ 2 and Vcom-Vi/ 2 is applied, and the fixed signal V is applied to the gate electrode of the drain and source common connection circuit.comTwo output currents I of opposite phase from each drain electrodeout +, Iout −Is output to realize a square circuit.
Output current I of this circuitout +, Iout −Is
[0051]
[Expression 21]
(See, for example, edited by Trikeps Planning Department, “Analog Circuit Design Technology for CMOSization of Portable Wireless Terminals,” December 16, 1999, published by Trikeps, Inc., P118-119).
[0052]
[Expression 22]
Vi= VIN-VRT-VLSBSubstitute / 2,
[0053]
[Expression 23]
Where β2, I0Is a parameter, but I20And Iout +Are equal,
[0054]
[Expression 24]
From the above equation, β2, I0Is uniquely determined, so that a current source equal to equation (1) can be realized.
[0055]
The output current I of the square circuit shown in FIGS.out +, Iout −Is applied to each output terminal of the differential output of the amplifier at the end of the amplifier row composed of a plurality of differential amplifiers, for example, as shown in FIG. In other words, the output currents Iout + and Iout− applied to the output of the amplifier amp1 to which the reference voltage VRT is input are applied to the drain electrode side of the MOS transistor on the side where the drain current changes in phase, The output current Iout− is applied to the drain electrode side of the MOS transistor on the side where the drain current changes in the opposite phase. Further, the output currents Iout + and Iout− applied to the output of the amplifier amp (n) to which the reference voltage VRB is input are the output current Iout− on the drain electrode side of the MOS transistor on the side where the change of the drain current is in phase. , And the output current Iout + is applied to the drain electrode side of the MOS transistor on the side where the drain current changes in the opposite phase.
[0056]
As described above, according to the first embodiment, I = −aV from the squaring circuit on the output side of the amplifier at the end.i 2Although an example in which an output voltage that is the same as an infinite array of amplifiers is obtained by supplying a current of + b and an ideal output voltage is obtained has been shown, the present invention is not limited to this configuration. Thus, it is possible to configure the following embodiments, such as using a conventional additional circuit at the end or using an approximate current of the current in consideration of an accuracy error.
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. In this embodiment, dummy differential pair transistor amplifiers (dummy amplifiers) amp0 and amp (n + 1), which are not necessary as a comparison amplifier in analog / digital conversion, are provided at the end of the amplifier row, and further dummy The amplifier has a squaring circuit, a combined (added) signal of an analog input signal and a reference signal is input to the squaring circuit, and its output is supplied to the output terminal of the dummy amplifier. By adding a dummy amplifier, VRT + (3/2) V as a reference signalLSBAnd VRT- (3/2) VLSBIs set. As a termination circuit of the amplifier array, two circuit means for suppressing the influence of mismatching are provided, and the characteristics can be further improved as long as the circuit current and the arrangement (area) are not problematic.
[0057]
(Third embodiment)
FIG. 8 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. The resistance R at the end of the series connection resistance circuit for generating the reference voltage in the first embodiment2/ 2 does not necessarily have to be half of the other resistance values. That is, the resistance at the end is set to the same value as other resistors, and the reference signal is VRT + 1V.LSBAnd VRT-1VLSBIs set. In the third embodiment, a reference signal is supplied when there is no problem even if the accuracy error is relatively large, or when a conventional additional circuit such as a dummy amplifier is used together as in the second embodiment. The resistance value of the resistance at the end may be changed and can be set as appropriate within the range of Rr / 2 to Rr.
[0058]
(Fourth embodiment)
FIG. 9 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention. As the termination circuit, a constant current circuit proportional to the load resistance of the amplifier, proportional to the transconductance of the amplifier, and inversely proportional to the averaging resistance is connected.
For example, as a constant current circuit of the termination circuit of the fourth embodiment,
[0059]
[Expression 25]
It is designed to output the current value given by. Where gmIs the transconductance of the amplifier, R1Is the load resistance of the amplifier. Where ItailIs the tail current of the differential pair, β = μ (Cox/ 2) Let (W / L) be the transconductance parameter of the differential pair transistor.
The first to third embodiments are the transconductance g of the amplifier.mIs calculated based on the premise that it changes depending on the input signal, but if there is no problem with the accuracy as an analog / digital converter even if it is approximated to be constant,
[0060]
[Equation 26]
Therefore, the current value of the constant current circuit is
[0061]
[Expression 27]
It is possible to approximate
[0062]
Compared with the current formula (2) of the auxiliary circuit shown in FIG. 3, the formula (3) is an approximation of the formula (2).
In this embodiment, two constant current circuits are used, and the output current I of each constant current circuit is shown in FIG. 9 at each output terminal of the differential output of the amplifier at the end of the amplifier row composed of a plurality of differential amplifiers. Each is applied in the direction shown. That is, each output current I applied to the output of the amplifier amp1 to which the reference voltage VRT is input is an output current on the drain electrode side of the MOS transistor on the side where the change of the drain current is in phase with the change of the input Vi. I is applied in the direction in which I is discharged, and is applied in the direction in which the output current I is sucked into the drain electrode side of the MOS transistor on the side where the drain current changes in the opposite phase. Further, each output current I applied to the output of the amplifier amp (n) to which the reference voltage VRB is input is the drain electrode side of the MOS transistor on the side where the change of the drain current is in phase with the change of the input Vi. Is applied in the direction in which the output current I is absorbed, and in the direction in which the output current I is discharged to the drain electrode side of the MOS transistor on the side where the change in the drain current is in the opposite phase.
[0063]
According to the present embodiment, a current that is approximately equal to the case where the amplifiers are lined infinitely is supplied to the amplifier at the end, and thus an output voltage that is approximately equal to the case where the amplifiers are lined infinitely is obtained. If there is no problem even if the accuracy error is relatively large, an almost ideal output voltage can be obtained.
[0064]
(Fifth embodiment)
FIG. 10 is a diagram showing a fifth embodiment of the present invention. This is a combination of the second to fourth embodiments. A constant current source is used as a termination circuit and a dummy amplifier is also used. By using together with the dummy amplifier, the influence of mismatch in the amplifiers amp1 and amp (n) is further improved, and the problem of accuracy error due to the use of a constant current circuit or the like is solved.
[0065]
In addition to the above embodiment, as a combination of the combined configuration with the dummy amplifier and the configuration of the series-connected resistor circuit for generating the reference voltage, the amplifier at the end of the amplifier row is the dummy amplifier, and the square circuit is the dummy amplifier. The reference signal may be different from the reference voltage of the amplifier at the end of the amplifier row by a quantization step. That is, the resistance of the dummy amplifier and the resistance circuit can be set to the resistance value Rr.
In the above embodiment, the amplifier constituting the amplifier row has been described by taking a differential pair transistor configuration as an example. However, the present invention can also be applied to an analog / digital conversion device having another amplifier configuration. In this case, the squaring circuit shown in FIGS. 5 and 6 can also use only one of the output differential signals.
Further, FIG. 5 and FIG. 6 show a circuit example of a squaring circuit that can realize a current source equal to the equation (1). However, the squaring circuit in the figure is only an example, and the present invention is limited to such a circuit. Obviously not.
[0066]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the output of the amplifier array can be obtained by using a current source circuit or a constant current circuit formed of a square circuit, the same output voltage as when the amplifiers are infinitely arranged can be obtained. The effect of mismatch at the termination side of the amplifier array constituting the analog / digital converter can be reduced to a level that does not cause a problem in practice by not using a dummy amplifier or by using the dummy amplifier at a minimum. Is possible.
[0067]
In addition, when a dummy amplifier is used in combination, it is possible to further improve the accuracy of analog / digital conversion, to simplify the current source circuit, and to provide a monolithic having a repeatable amplifier. It is suitable for application to an integrated circuit. Further, when only a square circuit or a constant current circuit is used as a termination circuit, an integrated circuit excellent in terms of low power consumption and a small area is realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a more specific configuration of the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing an auxiliary circuit for explaining the operation of the first embodiment;
FIG. 4 is a diagram illustrating a differential pair transistor in which an amplifier is configured by a MOS transistor.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a square circuit.
FIG. 6 is a diagram illustrating another configuration example of the square circuit.
FIG. 7 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a conventional technique.
FIG. 12 is a diagram showing another conventional technique.
[Explanation of symbols]
amp0 to amp (n + 1) amplifier (differential amplifier)
Q1-Q4 MOS field effect transistors (MOS type transistors)
R1 Load resistance
Rr, Rr / 2, resistance
R2 Impedance network (resistance)
VIN Analog input signal
I0 Constant current source
Itail Tail current
ID0~ ID4 Drain current
I11~ I14 Load current
Vi Input signal (voltage)
I20~ I24, I2n Current between amplifier output terminals
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JP2010252206A (en) * | 2009-04-20 | 2010-11-04 | Sony Corp | Ad converter |
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