JP2005136696A - A/d conversion circuit and disk playback system using the same - Google Patents

A/d conversion circuit and disk playback system using the same Download PDF

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<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an A/D conversion circuit which can operate with low voltage and in simple configurations and a disk playback system using it. <P>SOLUTION: This A/D converter generates a binary digital signal by using an encoder by forming a plurality of bit thermometer codes of a plurality of bits by using a plurality of voltage comparators to one input terminal of which a plurality of reference voltages formed by a resistance ladder are inputted, and to the other input terminal of which an input analog signal is commonly supplied. The output terminals of differential amplifier circuits included in the voltage comparator are connected through a resistance ladder for averaging to each other. There are arranged first and second terminating circuits constituted of first and second dummy amplifier circuits constituted in the same circuit configurations as those of the differential amplifier circuits and first and second resistance elements arranged between both ends of their low level and high level saturated output voltages and the resistance ladder for averaging and the output terminals of the first and second dummy amplifier circuits corresponding to them. Thus, it is possible to correct the input/output characteristics of the differential amplifier circuit to ideal characteristics. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、A/D変換回路とそれを用いたディスク再生システムに関し、特に並列型A/D変換回路に利用して有効な技術に関するものである。   The present invention relates to an A / D conversion circuit and a disk reproduction system using the A / D conversion circuit, and more particularly to a technique effective for use in a parallel A / D conversion circuit.

DVD(Digital Versatile Disk)等のODD(Optical Disk Drive)や、HDD(Hard Disk Drive)のリードチャネル、すなわちディスクに記録された信号を読みとる系においては、信号処理(復調)をデジタル信号処理で行う場合A/D(Analog Digital)変換器が必須となる。ODDでは近年、読み出し速度の高速化、記録密度の向上に伴い、符号間干渉が発生し、現在主流のアナログ方式ではデータが正しく読めなくなりつつある。この問題のブレークスルーがデジタル信号処理によるデータ復調であるが、このためにはピックアップからのアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器が不可欠である。   In a read channel of an ODD (Optical Disk Drive) such as a DVD (Digital Versatile Disk) or an HDD (Hard Disk Drive), that is, a system that reads a signal recorded on a disk, signal processing (demodulation) is performed by digital signal processing. In this case, an A / D (Analog Digital) converter is essential. In recent years, with ODD, intersymbol interference has occurred as the reading speed has increased and the recording density has increased, and data cannot be read correctly with the current mainstream analog method. The breakthrough of this problem is data demodulation by digital signal processing. For this purpose, an A / D converter that converts an analog signal from the pickup into a digital signal is indispensable.

上記ODDのうち、DVD用途では、A/D変換器は6ビット程度の分解能で変換レート数百MSps(Mega Samples Per second)のものが必要である。この仕様では並列型(フラッシュ型)A/D変換器(以下、ADCともいう)が一般的である。並列型は分解能の数だけ設けた比較器群で、入力信号とコードに対応した複数の基準電圧とを同時に変換し、デジタル出力を得る方式であるが、比較器のオフセットがADCの非直線性を左右する。オフセット補正機構を有する比較器を用いる場合もあるが、アベレージング(平均化)によりオフセットを低減する手法がしばしば用いられる。アベレージング手法は隣接する比較器出力間を抵抗で接続することで得られる平均化効果でオフセットを抑圧するもので、抵抗を付加するだけであり、大きな面積、消費電力の増加無く比較器のオフセットを低減できる効果的な手法である。   Among the ODDs described above, for DVD use, the A / D converter needs to have a resolution of about 6 bits and a conversion rate of several hundred MSps (Mega Samples Per second). In this specification, a parallel type (flash type) A / D converter (hereinafter also referred to as ADC) is generally used. The parallel type is a group of comparators provided for the number of resolutions, and is a system that simultaneously converts an input signal and a plurality of reference voltages corresponding to codes to obtain a digital output, but the offset of the comparator is the non-linearity of the ADC Influences. Although a comparator having an offset correction mechanism may be used, a technique for reducing the offset by averaging (averaging) is often used. The averaging method suppresses the offset by the averaging effect obtained by connecting adjacent comparator outputs with resistors, and only adds a resistor, which increases the comparator offset without increasing the area and power consumption. It is an effective technique that can reduce the above.

抵抗ラダーを用いたアベレージングによるオフセット抑圧を行う比較器を有する並列型A/D変換器の例として、"A 6b 1.3GSamples/s A/D Converter in 0.35um CMOS"IEEE 2001 International Solid State Circuits Conference予稿集 pp.126〜127、K. Choi他がある。本文献ではアベレージング抵抗ラダー終端は片側9個のダミー比較器を設けている。また、アベレージング用抵抗ラダーの終端回路の例として、"A 6b 1.6GSample/s Flash ADC in 0.18um CMOS using Averaging Termination" IEEE 2002 International Solid State Circuits Conference予稿集 pp.168〜169、P. Scholtens他がある。
"A 6b 1.3GSamples/s A/D Converter in 0.35um CMOS"IEEE 2001 International Solid State Circuits Conference予稿集 pp.126〜127、 "A 6b 1.6GSample/s Flash ADC in 0.18um CMOS using Averaging Termination" IEEE 2002 International Solid State Circuits Conference予稿集 pp.168〜169、
"A 6b 1.3G Samples / s A / D Converter in 0.35um CMOS" IEEE 2001 International Solid State Circuits Conference as an example of a parallel A / D converter with a comparator that performs offset suppression by averaging using a resistor ladder Proceedings pp.126-127, K. Choi et al. In this document, the averaging resistor ladder termination is provided with nine dummy comparators on one side. Also, as an example of the termination circuit for the averaging resistor ladder, "A 6b 1.6GSample / s Flash ADC in 0.18um CMOS using Averaging Termination" IEEE 2002 International Solid State Circuits Conference Proceedings pp.168-169, P. Scholtens et al. There is.
"A 6b 1.3GSamples / s A / D Converter in 0.35um CMOS" IEEE 2001 International Solid State Circuits Conference Proceedings pp.126-127, "A 6b 1.6GSample / s Flash ADC in 0.18um CMOS using Averaging Termination" IEEE 2002 International Solid State Circuits Conference Proceedings pp.168-169,

本願発明者等においては、本願発明に先立って図11に示したように分解能をnビットとした場合、2のn乗個の抵抗群(抵抗ラダー)、2のn乗−1個の電圧比較器群、そしてエンコーダから成る並列型A/D変換器を検討した。この並列型A/D変換器では、個々の電圧比較器は差動入力信号を増幅するアンプと、アンプ出力の極性を判定し、デジタル値の論理「1」又は論理「0」データとして保持するラッチから成る。入力された基準電圧を抵抗ラダーで分圧して得た基準電圧群と、入力電圧を同時に電圧比較器群を用いて比較し、2のn乗−1個の比較器出力信号を得る。この信号は入力信号と基準電圧が最も近い比較器を境に、入力する基準電圧が低い電圧のところでは、その比較器出力信号が「1」に、高い電圧の所では「0」となっている。これを「温度計符号」と呼ぶが、エンコーダはこの2のn乗−1個の温度計符号信号からnビットのバイナリ信号を得る回路である。   In the present inventors, when the resolution is n bits as shown in FIG. 11 prior to the present invention, 2 n resistance groups (resistance ladder), 2 n power-1 voltage comparison A parallel A / D converter composed of a group of devices and an encoder was studied. In this parallel A / D converter, each voltage comparator determines the amplifier that amplifies the differential input signal and the polarity of the amplifier output, and holds it as logic “1” or logic “0” data. Consists of a latch. The reference voltage group obtained by dividing the input reference voltage with a resistor ladder and the input voltage are simultaneously compared using the voltage comparator group, and 2 n-1 comparator output signals are obtained. This signal becomes “1” when the input reference voltage is low and the comparator output signal is “0” when the input reference voltage is low, and “0” when the input voltage is high. Yes. This is called a “thermometer code”, and the encoder is a circuit that obtains an n-bit binary signal from the 2 n-1 thermometer code signals.

並列型A/D変換器における各電圧比較器は、それぞれの比較基準電圧と入力電圧の大小関係を判定しているが、この大小関係の判定点に誤差、つまりオフセット電圧があった場合、A/D変換器の変換特性が理想からずれてしまう。このようなA/D変換器では、本来A/D変換器の入力電圧範囲において等しいことが期待されるあるコードが出力されるアナログ入力電圧範囲が、広くなったり、狭くなったり、場合によっては全く無くなってしまうケースもある。前者の問題は微分非線形性の劣化となって現れ、後者はミスコードと呼ばれる変換特性上の異常となる。   Each voltage comparator in the parallel type A / D converter determines the magnitude relationship between each comparison reference voltage and the input voltage. If there is an error, that is, an offset voltage at the judgment point of this magnitude relationship, A The conversion characteristics of the / D converter deviate from ideal. In such an A / D converter, the analog input voltage range in which a code that is originally expected to be equal in the input voltage range of the A / D converter is output is widened or narrowed. In some cases, it will disappear completely. The former problem appears as degradation of differential nonlinearity, and the latter is an abnormality in conversion characteristics called miscode.

オフセットは素子サイズに反比例することが知られている。従って素子サイズを大きくすればオフセットは小さく抑えられるが、高速な動作を要求される場合は、素子サイズは小さくして、寄生容量を小さくする必要がある。このためオフセットと速度の両立は困難である。そこで、前記非特許文献1、2のように比較器出力を抵抗で接続し、隣接する比較器間のオフセットを平均化することでオフセットを抑圧するアベレージングと呼ばれる手法を用いることを検討したが、比較器群の端部にある比較器の比較特性が変動してしまう問題がある。   It is known that the offset is inversely proportional to the element size. Therefore, if the element size is increased, the offset can be kept small. However, when high-speed operation is required, it is necessary to reduce the element size and reduce the parasitic capacitance. For this reason, it is difficult to achieve both offset and speed. Therefore, as described in Non-Patent Documents 1 and 2, the use of a technique called averaging that suppresses the offset by connecting the comparator outputs with resistors and averaging the offsets between adjacent comparators was studied. There is a problem that the comparison characteristics of the comparators at the end of the comparator group fluctuate.

上記比較特性が変動する問題を図12を用いて説明する。比較器は一般に入力を増幅する内部アンプと、その出力をあるしきい値について高いか低いかを判別し、論理「1」あるいは論理「0」を判定するラッチ部から構成される(ラッチ部はデータを保持する機能も併せ持つ)。図12は比較器を構成する内部アンプの入出力特性を示している。図12は横軸が各比較器の比較入力電圧、つまりA/D変換器の入力電圧、縦軸が内部アンプの出力電圧である。入力電圧が負の最大値より低い場合は全ての内部アンプがプリアンプ出力飽和電圧2又はこれに近い電圧を出力しており、後段のラッチはこれを「0」と判定する。入力電圧が負の最大値から正方向に増加して行くにつれ、内部アンプは、比較器1、2、3…の順にラッチしきい値電圧を超える電圧を出力し、ラッチ出力も「1」となる。図12において実線が理想的な内部アンプの入出力特性、一点鎖線がアベレージング抵抗ラダー端部に適切な処置をしていない場合の特性である。   The problem that the comparison characteristic fluctuates will be described with reference to FIG. The comparator is generally composed of an internal amplifier that amplifies the input and a latch unit that determines whether the output is high or low with respect to a certain threshold value and determines logical “1” or logical “0”. It also has a function to hold data). FIG. 12 shows the input / output characteristics of the internal amplifier constituting the comparator. In FIG. 12, the horizontal axis represents the comparison input voltage of each comparator, that is, the input voltage of the A / D converter, and the vertical axis represents the output voltage of the internal amplifier. When the input voltage is lower than the negative maximum value, all the internal amplifiers output the preamplifier output saturation voltage 2 or a voltage close thereto, and the subsequent latch determines that it is “0”. As the input voltage increases in the positive direction from the negative maximum value, the internal amplifier outputs a voltage exceeding the latch threshold voltage in the order of the comparators 1, 2, 3,..., And the latch output is also “1”. Become. In FIG. 12, the solid line is the ideal input / output characteristic of the internal amplifier, and the alternate long and short dash line is the characteristic when an appropriate measure is not taken at the end of the averaging resistance ladder.

ここで問題を明らかにするために比較器群端部の比較器が動作する入力電圧Vin=Va のときと、比較器群中央部の比較器が動作する入力電圧Vin=Vb のときの動作を検討する。Vin=Va のケースを図13の等価回路で示す。入力電圧VinはVRB<Vin<VRB+Vlsb を満足している。ここでVlsb は1LSB相当の電圧((VRT−VRB)/2のn乗)である。このときは比較器1のみ「1」を、それ以外の比較器は「0」を出力するのが期待される出力である。   In order to clarify the problem, the operation when the input voltage Vin = Va at which the comparator at the end of the comparator group operates and when the input voltage Vin = Vb at which the comparator at the center of the comparator group operates is shown. consider. The case of Vin = Va is shown by the equivalent circuit in FIG. The input voltage Vin satisfies VRB <Vin <VRB + Vlsb. Here, Vlsb is a voltage equivalent to 1 LSB ((VRT−VRB) / 2 to the nth power). At this time, only the comparator 1 is expected to output “1”, and the other comparators are expected to output “0”.

図13の内部アンプは、実際のアンプをモデル化したものであり、理想的な信号源出力にアンプ出力抵抗に相当する抵抗Ro が直列に入っている。今、比較器1が「1」を出力するには、内部アンプの出力電圧が後段のラッチのしきい値電圧を超える必要がある。このとき抵抗Ro 、Ravg を介してアンプ1より低い電圧を出力している比較器2以降の内部アンプへ電流が流れる。このため比較器1の内部アンプ出力端子ではこの電流×Ro だけ出力電位が降下してしまう。この電位降下によりしきい値電圧を下回ってしまう場合もあり得、この場合、後段ラッチは「0」のままである。これは見方を変えれば比較器の入力電圧が本来の遷移点(「0」→「1」の変化点)より高くならないと、出力が「1」にならないことを意味する。   The internal amplifier in FIG. 13 is a model of an actual amplifier, and a resistor Ro corresponding to the amplifier output resistance is connected in series with an ideal signal source output. Now, in order for the comparator 1 to output “1”, the output voltage of the internal amplifier needs to exceed the threshold voltage of the latch in the subsequent stage. At this time, a current flows to the internal amplifier after the comparator 2 that outputs a voltage lower than that of the amplifier 1 through the resistors Ro and Ravg. For this reason, the output potential drops by this current × Ro at the internal amplifier output terminal of the comparator 1. There is a case where the threshold voltage falls below the threshold voltage due to this potential drop. In this case, the subsequent latch remains “0”. In other words, if the input voltage of the comparator is not higher than the original transition point (change point “0” → “1”), the output does not become “1”.

また、この問題が発生するのは比較器1だけではない。入力電圧がVRB+Vlsb <Vin<VRB+2Vlsb の範囲になると比較器1,2が「1」を出力する。しかし、このときも先の例と同様に比較器1,2の内部アンプから同3以降に向かって電流が生じ、比較器1,2内部アンプの出力電圧が降下してしまう。この場合では内部アンプ1と2で電流を供給するので、先の内部アンプ1のみで供給する場合に比べ変動は小さくなるが、それでも変換に誤差が生じている。以上のようにこの現象は程度がだんだん小さくなるが、より内側の比較器でも発生する。複数の冗長比較器内アンプを設けて、この問題を回避しているのはこの理由による。   In addition, this problem occurs not only in the comparator 1. When the input voltage is in the range of VRB + Vlsb <Vin <VRB + 2Vlsb, the comparators 1 and 2 output “1”. However, at this time as well, as in the previous example, a current is generated from the internal amplifiers of the comparators 1 and 2 toward the third and subsequent steps, and the output voltage of the comparators 1 and 2 decreases. In this case, since the current is supplied by the internal amplifiers 1 and 2, the fluctuation is smaller than the case where only the internal amplifier 1 is supplied, but there is still an error in the conversion. As described above, this phenomenon gradually decreases, but it also occurs in the inner comparator. For this reason, a plurality of redundant comparator amplifiers are provided to avoid this problem.

次に、図14に示される等価回路では、比較器群中央部の比較器の動作を考える。このケースでは入力電圧Vinは(VRT+VRB)/2<Vin<(VRT+VRB)/2+Vlsb の範囲にある。この場合、比較器1から比較器2のn−1乗までが「1」を出力し、それ以降は「0」を出力する。図12に示されるように比較器2のn−1乗番の内部アンプ出力は、隣接する内部アンプとの出力電圧差は図12に示されるΔVで一定である。抵抗Ravg を流れる電流ΔV/Ravg は内部アンプ2のn−1乗とその近辺の内部アンプでは、どこでも等しい。よってこれらのアンプの出力端子では電流の出入りは無い。   Next, in the equivalent circuit shown in FIG. 14, the operation of the comparator at the center of the comparator group is considered. In this case, the input voltage Vin is in the range of (VRT + VRB) / 2 <Vin <(VRT + VRB) / 2 + Vlsb. In this case, "1" is output from the comparator 1 to the n-1th power of the comparator 2, and "0" is output thereafter. As shown in FIG. 12, the output voltage difference between the n−1th power amplifier of the comparator 2 and the adjacent internal amplifier is constant at ΔV shown in FIG. 12. The current ΔV / Ravg flowing through the resistor Ravg is equal everywhere in the n−1 power of the internal amplifier 2 and the internal amplifier in the vicinity thereof. Therefore, no current flows in and out of the output terminals of these amplifiers.

従ってこれらの内部アンプの出力電圧における出力抵抗と電流による変動は発生しない。無論この電流は比較器群の中のどこかの内部アンプが出力し、また別のどこかの内部アンプに流れ込んでいる。しかしこの電流の出入りが発生している比較器は入力電圧Vb と比較基準電圧の差が大きくなっており、内部アンプは強く飽和しており少々の電流の出入りは出力に影響を与えないため、問題とはならない。この問題のA/D変換器変換特性、すなわち入力アナログ電圧と出力デジタルコードの関係に及ぼす影響を図15に示す。点線で示される理想変換特性が直線となっているのに対し、問題が発生した変換器では図中の実線の変換特性となる。具体的には大振幅時の歪みとなる。   Therefore, fluctuations due to the output resistance and current in the output voltage of these internal amplifiers do not occur. Of course, this current is output from an internal amplifier somewhere in the comparator group and flows into another internal amplifier. However, in the comparator where the current flows in and out, the difference between the input voltage Vb and the comparison reference voltage is large, the internal amplifier is strongly saturated, and a small amount of current does not affect the output. It doesn't matter. FIG. 15 shows the influence of this problem on the A / D converter conversion characteristics, that is, the relationship between the input analog voltage and the output digital code. Whereas the ideal conversion characteristic indicated by the dotted line is a straight line, a converter having a problem has a conversion characteristic of a solid line in the figure. Specifically, it becomes a distortion at a large amplitude.

この問題を避けるために前記非特許文献1のように余分な比較器を設ける方法が知られている。図16には、非特許文献1の手法に沿って本願発明に先立って検討された並列型A/D変換器が示されている。図中「終端回路」と表示されている部分が、上記問題を避けるために設けられたアンプ群である。A/D変換器の見掛けの入力範囲を拡大し、変換特性に冗長分を持たせ、非線形性が問題にならない範囲のみを使用することで、歪みを回避する。前記非特許文献1では63個の比較器に対し、それぞれの端部で9個、合計18個のアンプを余分(以下ダミーアンプと呼称)に設けている。   In order to avoid this problem, a method of providing an extra comparator as in Non-Patent Document 1 is known. FIG. 16 shows a parallel A / D converter examined prior to the present invention in accordance with the technique of Non-Patent Document 1. In the figure, a portion indicated as “termination circuit” is an amplifier group provided to avoid the above problem. Distortion is avoided by expanding the apparent input range of the A / D converter, adding redundancy to the conversion characteristics, and using only a range where nonlinearity does not become a problem. In the non-patent document 1, for 63 comparators, 9 amplifiers are provided at each end, for a total of 18 amplifiers (hereinafter referred to as dummy amplifiers).

これにより約3割も面積及び消費電力が増加してしまう。また変換特性に冗長分があるということは、このA/D変換器が得られる最大の信号対雑音比もその分低下してしまう。先の非特許文献1の例ではA/D変換器に入力できる最大振幅が約8割になってしまうのであるから、最大信号対雑音比が2dB劣化、有効ビット数では0.35ビット劣化してしまうことになる。また、電源電圧が高い場合は、少々余分にA/D変換器の入力範囲を取ることは容易であるが、低電源電圧時は困難である。つまり低電源電圧時には前述したダミーアンプを用いる方法を採った場合、A/D変換器の入力範囲を維持することが困難になる。   As a result, the area and power consumption increase by about 30%. In addition, the fact that there is a redundancy in the conversion characteristics means that the maximum signal-to-noise ratio that can be obtained by this A / D converter is also reduced accordingly. In the example of Non-Patent Document 1, the maximum amplitude that can be input to the A / D converter is about 80%, so the maximum signal-to-noise ratio is degraded by 2 dB, and the effective number of bits is degraded by 0.35 bits. It will end up. Further, when the power supply voltage is high, it is easy to take the input range of the A / D converter a little more, but it is difficult at the time of the low power supply voltage. That is, when the above-described method using the dummy amplifier is employed at a low power supply voltage, it becomes difficult to maintain the input range of the A / D converter.

この問題を避けるため、アベレージング抵抗のラダーの終端回路を検討した例が非特許文献2である。非特許文献2は抵抗値を1.5Ravg −0.5Roとした抵抗とダミー比較器を組み合わせた終端回路を提案している。これによりダミー比較器の数を4個に抑えている。同文献2ではこの終端回路の詳細を述べていないため、細部は不明であるが、容易な抵抗の加算ではなく、引き算であること、比較器の出力抵抗であるRo の値を必要とすることから、この「1.5Ravg −0.5Ro 」なる抵抗を作ることは簡単な回路では困難と考えられる。当然この回路による電力、面積の増加が予想される。   In order to avoid this problem, Non-Patent Document 2 is an example in which a ladder termination circuit of an averaging resistor is examined. Non-Patent Document 2 proposes a termination circuit in which a resistance having a resistance value of 1.5 Ravg−0.5 Ro is combined with a dummy comparator. As a result, the number of dummy comparators is reduced to four. The details of this termination circuit are not described in the same document 2, so the details are unknown. However, it is not easy addition of resistance but subtraction, and the value of Ro which is the output resistance of the comparator is required. Therefore, it is considered difficult to produce a resistor of “1.5 Ravg−0.5 Ro” with a simple circuit. Naturally, an increase in power and area due to this circuit is expected.

この発明の目的は、簡単な構成で低電圧動作が可能なA/D変換回路とそれ用いた光ディスク再生システムを提供することにある。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   An object of the present invention is to provide an A / D conversion circuit capable of low voltage operation with a simple configuration and an optical disk reproduction system using the A / D conversion circuit. The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。すなわち、抵抗ラダーで形成された複数の基準電圧がそれぞれ一方の入力端子に入力され、他方の入力端子に入力アナログ信号が共通に供給された複数の電圧比較器で複数ビットの温度計符号を形成してエンコーダで2進のデジタル信号を生成するA/D変換器において、電圧比較器に含まれる差動増幅回路の出力端子同士をアベレージング用抵抗ラダーにより相互に接続し、上記差動増幅回路と同じ回路構成の第1と第2ダミー増幅回路と、それぞれのハイレベルとロウレベルの飽和出力電圧と上記アベレージング用抵抗ラダー両端と、それに対応する上記第1、2ダミー増幅回路の出力端子との間に設けられた第1、2抵抗素子とからなる第1、2終端回路を配置し、上記差動増幅回路の入出力特性を理想特性に向けて補正する。   The outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, a plurality of reference voltages formed by a resistor ladder are input to one input terminal, and a multi-bit thermometer code is formed by a plurality of voltage comparators to which an input analog signal is commonly supplied to the other input terminal. In the A / D converter that generates a binary digital signal by the encoder, the output terminals of the differential amplifier circuit included in the voltage comparator are connected to each other by an averaging resistor ladder, and the differential amplifier circuit First and second dummy amplifier circuits having the same circuit configuration as above, respective high-level and low-level saturated output voltages, both ends of the averaging resistor ladder, and corresponding output terminals of the first and second dummy amplifier circuits The first and second termination circuits including the first and second resistance elements provided between the first and second resistors are arranged, and the input / output characteristics of the differential amplifier circuit are corrected toward the ideal characteristics.

本願において開示される発明のうち他の代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。すなわち、光ピックアップにより読み出された信号をアナログフロントエンドでアナログ電気信号に変換し、それをデジタル信号に変換するA/D変換回路を含むリードチャネルとを備えた光ディスク再生システムにおいて、抵抗ラダーで形成された複数の基準電圧がそれぞれ一方の入力端子に入力され、他方の入力端子に入力アナログ信号が共通に供給された複数の電圧比較器で複数ビットの温度計符号を形成してエンコーダで2進のデジタル信号を生成するA/D変換器を用い、電圧比較器に含まれる差動増幅回路の出力端子同士をアベレージング用抵抗ラダーにより相互に接続し、上記差動増幅回路と同じ回路構成の第1と第2ダミー増幅回路と、それぞれのハイレベルとロウレベルの飽和出力電圧と上記アベレージング用抵抗ラダー両端と、それに対応する上記第1、2ダミー増幅回路の出力端子との間に設けられた第1、2抵抗素子とからなる第1、2終端回路を配置して上記差動増幅回路の入出力特性を理想特性に向けて補正する。   The outline of other representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, in an optical disk reproduction system including a read channel including an A / D conversion circuit that converts an analog electrical signal read by an optical pickup into an analog electric signal at an analog front end and converts the signal into a digital signal, A plurality of formed reference voltages are respectively input to one input terminal, and a multi-bit thermometer code is formed by a plurality of voltage comparators to which an input analog signal is commonly supplied to the other input terminal. A / D converter that generates a binary digital signal, the output terminals of the differential amplifier circuit included in the voltage comparator are connected to each other by an averaging resistor ladder, and the same circuit configuration as that of the differential amplifier circuit First and second dummy amplifier circuits, high-level and low-level saturated output voltages, and the averaging resistor ladder A first and second termination circuit comprising a first and a second resistance element provided between an end and the corresponding output terminal of the first and second dummy amplifier circuits is arranged to input the differential amplifier circuit. Correct the output characteristics toward the ideal characteristics.

抵抗ラダーでアベレージングを行う並列型A/D変換器において、精度を上げるための終端回路の付加に伴う電力、面積増加が抑えられる。   In a parallel A / D converter that performs averaging using a resistance ladder, an increase in power and area due to the addition of a termination circuit for increasing accuracy can be suppressed.

図1には、この発明に係る並列型A/D変換回路の一実施例のブロック図が示されている。この実施例では、2のn乗個の抵抗Rにより構成される基準電圧生成用抵抗群(抵抗ラダー)、2のn乗−1(2n −1)個の電圧比較器群及びエンコーダから構成される並列型A/D変換回路において、2のn乗個のアベレージング抵抗Ravgにより構成されるアベレージング用抵抗ラダーとその終端回路が設けられる。同図の回路は、公知の半導体集積回路の製造技術により、単結晶シリコンのような1個の半導体基板上において形成される。 FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a parallel A / D conversion circuit according to the present invention. In this embodiment, a reference voltage generating resistor group (resistor ladder) composed of 2 n resistors R is composed of 2 n −1 (2 n −1) voltage comparator groups and an encoder. In the parallel A / D conversion circuit, an averaging resistor ladder including 2 n averaging resistors Ravg and a termination circuit thereof are provided. The circuit shown in the figure is formed on a single semiconductor substrate such as single crystal silicon by a known semiconductor integrated circuit manufacturing technique.

外部から供給されるハイレベル基準電圧VRTとロウレベル基準電圧VRBをチップ内部の抵抗Rで構成された抵抗群(抵抗ラダー)で分圧して2のn乗−1レベルの基準電圧を作り、これら基準電圧とアナログ入力電圧Vinを電圧比較器群で同時に比較する。2のn乗−1ビットの比較器群の出力は入力電圧と基準電圧の大小関係によりある境界で反転する。この比較器群出力は温度計符号と呼ばれ、出力の境界から入力アナログ値が分かる。温度計符号はエンコーダによりb0 〜bn-1 からなるnビットバイナリ符号に変換される。 A high-level reference voltage VRT and a low-level reference voltage VRB supplied from the outside are divided by a resistor group (resistor ladder) composed of a resistor R inside the chip to create a 2 n −1 level reference voltage. The voltage and analog input voltage Vin are simultaneously compared by a voltage comparator group. The output of the 2 n-1 bit comparator group is inverted at a certain boundary due to the magnitude relationship between the input voltage and the reference voltage. This comparator group output is called a thermometer code, and the input analog value is known from the output boundary. The thermometer code is converted into an n-bit binary code consisting of b 0 to b n-1 by an encoder.

比較器は、1ないし2n −1からなり、上記抵抗ラダーで形成された2n −1通りの基準電圧に対応した差動増幅回路(前置アンプ)PAを備えている。特に制限されないが、かかる差動増幅回路PAは、正相入力端子(+)と逆相入力端子(−)からなる相補の入力端子を備え、正相入力端子(+)にはアナログ入力電圧Vinが供給され、逆相入力端子(−)には基準電圧が供給される。かかる差動増幅回路PAの出力信号は、ラッチに伝えられて、論理「0」と「1」が判定されてCO1ないしCO2n −1からなる温度符号が生成されて上記エンコーダによってバイナリ符号に変換される。 The comparator includes 1 to 2 n −1 and includes a differential amplifier circuit (preamplifier) PA corresponding to 2 n −1 reference voltages formed by the resistor ladder. Although not particularly limited, the differential amplifier circuit PA includes a complementary input terminal including a positive phase input terminal (+) and a negative phase input terminal (−). The analog input voltage Vin is applied to the positive phase input terminal (+). Is supplied, and a reference voltage is supplied to the negative phase input terminal (−). The output signal of the differential amplifier circuit PA is transmitted to the latch, and logic “0” and “1” are judged to generate a temperature code composed of CO1 to CO2 n −1 and converted into a binary code by the encoder. Is done.

比較出力CO1〜CO2n −1に対応した比較器(1)から比較器(2のn乗−1)までの2のn乗−1個の比較器において、基準電圧VRTとVRB(VRT>VRB)の差電圧を分圧して得られた基準電圧と、入力電圧Vinの比較が並列的に行われる。かかる並列型A/D変換器において、図中破線で囲まれたアベレージング抵抗ラダーの両端に終端回路が付加される。この終端回路のそれぞれは、差動増幅回路PAの入出力特性を理想特性に向けて補正する抵抗値に設定された抵抗Ravg'と1個のダミー差動増幅回路(ダミーアンプ)DPA1,DPA2とで構成される。1の抵抗Ravg'は、ダミー差動増幅回路DPA1出力端子と、それに対応したアベレージング用抵抗ラダーの一端との間に接続される。他の抵抗Ravg'は、ダミー差動増幅回路DPA2出力端子と、それに対応したアベレージング用抵抗ラダーの他端との間に接続される。 Reference voltages VRT and VRB (VRT> VRB) in 2 n-1 comparators from the comparator (1) corresponding to the comparison outputs CO1 to CO2 n -1 to the comparator (2 n-1). ) And the input voltage Vin are compared in parallel. In such a parallel A / D converter, termination circuits are added to both ends of an averaging resistor ladder surrounded by a broken line in the figure. Each of the termination circuits includes a resistor Ravg ′ set to a resistance value that corrects the input / output characteristics of the differential amplifier circuit PA toward ideal characteristics, and one dummy differential amplifier circuit (dummy amplifier) DPA1, DPA2. Consists of. 1 resistor Ravg 'is connected between the output terminal of the dummy differential amplifier circuit DPA1 and one end of the corresponding averaging resistor ladder. The other resistor Ravg ′ is connected between the output terminal of the dummy differential amplifier circuit DPA2 and the other end of the corresponding averaging resistor ladder.

上記終端回路は、最も高い基準電圧を受ける比較器(2のn乗−1)及び最も低い基準電圧を受ける比較器1の差動増幅回路PAの入出力特性がそれと隣接する他の差動増幅回路との関係で理想特性となるような補正を行う。比較動作用の比較器の前置アンプとしての差動増幅回路PAは、前記のように(+)入力端子に入力信号、(−)入力端子に比較用基準電圧が入力されるが、終端回路に設けられダミー差動増幅回路DPA1とDPA2の(+)入力端子は比較動作用の差動増幅回路PAと異なり、基準電位の中間値((VRT+VRB)/2)が入力される。(−)入力端子には、特に制限されないが、入力信号Vinが供給される。   The termination circuit includes another differential amplifier in which the input / output characteristics of the differential amplifier circuit PA of the comparator (2 to the power of 2 −1) receiving the highest reference voltage and the comparator 1 receiving the lowest reference voltage are adjacent thereto. Correction is performed so as to obtain ideal characteristics in relation to the circuit. In the differential amplifier circuit PA as a preamplifier of the comparator for comparison operation, the input signal is input to the (+) input terminal and the reference voltage for comparison is input to the (−) input terminal as described above. Unlike the differential amplifier circuit PA for comparison operation, the intermediate value of the reference potential ((VRT + VRB) / 2) is input to the (+) input terminals of the dummy differential amplifier circuits DPA1 and DPA2 provided in FIG. Although not particularly limited, the input signal Vin is supplied to the (−) input terminal.

図2には、図1の並列型A/D変換回路の動作の一例を説明するための入出力特性図が示されている。なお後述するが、ダミー差動増幅回路DPA1,DPA2の(+)入力端子に入力される電圧は基準電位の中間値((VRT+VRB)/2)に限ったものではなく、ダミー差動増幅回路DPA1,DPA2の入出力特性において、上記理想特性に補正するために、入力電圧Vinが中間電圧よりも低い所定の電圧ときには同図に示したようなアンプ出力飽和電圧2のような飽和領域でのロウレベル又は入力電圧Vinが中間電圧よりも高い所定の電圧ときには同図に示したようなアンプ出力飽和電圧1のような飽和領域でのハイレベルであればよい。   FIG. 2 is an input / output characteristic diagram for explaining an example of the operation of the parallel A / D conversion circuit of FIG. As will be described later, the voltage inputted to the (+) input terminals of the dummy differential amplifier circuits DPA1 and DPA2 is not limited to the intermediate value of the reference potential ((VRT + VRB) / 2), but the dummy differential amplifier circuit DPA1. In order to correct the input / output characteristics of DPA2 to the ideal characteristics, when the input voltage Vin is a predetermined voltage lower than the intermediate voltage, the low level in the saturation region such as the amplifier output saturation voltage 2 as shown in FIG. Alternatively, when the input voltage Vin is a predetermined voltage higher than the intermediate voltage, it may be a high level in the saturation region such as the amplifier output saturation voltage 1 as shown in FIG.

図2中、一点鎖線が終端回路の無い場合の特性で、前述のように隣接する比較器間の遷移点電圧の差が比較器群端部において一定になっていない。この図に提案した終端回路に設けられたダミー差動増幅回路DPA1,DPA2の入出力特性を重ねると、図2の太破線のようになる。終端回路のダミー差動増幅回路DPA1,DPA2は結線の極性が通常の比較器と逆であるために入出力特性も逆のパターンとなる。今、A/D変換器の入力電圧Vinが図2の電圧Va の時の比較器1の動作に着目する。終端回路無しではアベレージング抵抗ラダーを流れる電流を供給するため、前置アンプ出力がδだけ低下してしまう。   In FIG. 2, the alternate long and short dash line is a characteristic when there is no termination circuit, and as described above, the difference in transition point voltage between adjacent comparators is not constant at the end of the comparator group. When the input / output characteristics of the dummy differential amplifier circuits DPA1 and DPA2 provided in the termination circuit proposed in this figure are overlapped, a bold broken line in FIG. 2 is obtained. Since the dummy differential amplifier circuits DPA1 and DPA2 of the termination circuit have the connection polarity opposite to that of a normal comparator, the input / output characteristics have a reverse pattern. Attention is now paid to the operation of the comparator 1 when the input voltage Vin of the A / D converter is the voltage Va in FIG. Without the termination circuit, the current flowing through the averaging resistor ladder is supplied, so that the preamplifier output is reduced by δ.

この実施例では、終端回路の採用で抵抗Ravg'という抵抗を介してダミー差動増幅回路DPA1のアンプ出力飽和電圧1が加わったため、こちらから抵抗Ravg'を介してアベレージング用抵抗ラダーの一端に向けて電流が供給されるようになり、図13で示したようにこれまでアベレージング用抵抗ラダーの一端に電流を供給していた最も低い基準電圧を受ける差動増幅回路PAからの電流が無くなる。これにより、かかる差動増幅回路の出力抵抗Ro での電位降下が発生しなくなり、差動増幅回路PA本来の出力電圧が出力端子に現れ、比較特性が理想的な図2中実線のようになる。ダミーアンプDPA1から供給される電流の大きさは抵抗Ravg'の抵抗値で調整する。今、アンプ出力飽和電圧1をVsat1、ラッチの論理しきい値電圧をVthとおくと、抵抗ラダーで必要な電流を過不足無くダミーアンプから供給するには、下式(1)を満足する必要がある。
(Vsat1−Vth)/Ravg'=ΔV/Ravg =Av ・V#1LSB/Ravg …(1) 上記式(1)において、V#1LSBは1LSBに相当する電圧、Avは前置アンプPAの利得である。上式の右辺、左辺の分母Ravg 、Ravg'は一般に半導体集積回路内では、同種の素子を使用し、配置に注意を払えば高い整合性が期待できる。分子項については電源電圧や温度などで多少の変動はあるが、並列型A/D変換器の現実的な分解能(6〜8ビット)の範囲であれば、その変動の影響はほぼ無視しうる。また少ない回路増加でこの補正の精度を上げる構成について後述する。
In this embodiment, since the amplifier output saturation voltage 1 of the dummy differential amplifier circuit DPA1 is added via the resistor Ravg ′ through the use of the termination circuit, the one end of the averaging resistor ladder is connected via the resistor Ravg ′. As shown in FIG. 13, there is no current from the differential amplifier circuit PA receiving the lowest reference voltage that has been supplied to one end of the averaging resistor ladder until now. . As a result, the potential drop at the output resistance Ro of the differential amplifier circuit does not occur, the original output voltage of the differential amplifier circuit PA appears at the output terminal, and the comparison characteristic becomes the ideal solid line in FIG. . The magnitude of the current supplied from the dummy amplifier DPA1 is adjusted by the resistance value of the resistor Ravg ′. Now, if the amplifier output saturation voltage 1 is Vsat1 and the logic threshold voltage of the latch is Vth, the following equation (1) must be satisfied in order to supply the current required by the resistor ladder from the dummy amplifier without excess or deficiency: There is.
(Vsat1−Vth) / Ravg ′ = ΔV / Ravg = Av V # 1LSB / Ravg (1) In the above equation (1), V # 1LSB is a voltage corresponding to 1LSB, and Av is the gain of the preamplifier PA. is there. The denominators Ravg and Ravg 'on the right side and the left side of the above equation generally use the same type of element in a semiconductor integrated circuit, and high consistency can be expected if attention is paid to the arrangement. There are some fluctuations in the molecular term depending on the power supply voltage, temperature, etc., but if the parallel A / D converter has a realistic resolution (6 to 8 bits), the influence of the fluctuation can be almost ignored. . A configuration for improving the accuracy of this correction with a small increase in circuit will be described later.

ダミーアンプDPA1,DPA2の(+)入力端子には(VRT+VRB)/2の電圧を与えた場合について説明を行ったが、本発明ではこの電圧に限らない。(VRT+VRB)/2以外の電圧を与えた場合の動作を説明する。この電圧を仮に(VRT+VRB)/2より低い電圧にすると、アンプが飽和領域からはずれ、アンプ出力電圧は(1)式におけるVsat1より小さくなる。この場合は、それに合わせてRavg'を小さくすれば必要な補正電流は確保できる。一方で(VRT+VRB)/2より高い電圧を加えた場合は、出力電圧はVsat1で変化はない。これはダミーアンプがより強く飽和させられるだけで、出力電圧が変化しないためである。以上のようにダミーアンプの(+)入力端子電圧に与える電圧は、標準的には(VRT+VRB)/2とすべきであるが、これに限定するというものではない。   Although the case where a voltage of (VRT + VRB) / 2 is applied to the (+) input terminals of the dummy amplifiers DPA1 and DPA2 has been described, the present invention is not limited to this voltage. The operation when a voltage other than (VRT + VRB) / 2 is applied will be described. If this voltage is set to a voltage lower than (VRT + VRB) / 2, the amplifier goes out of the saturation region, and the amplifier output voltage becomes smaller than Vsat1 in the equation (1). In this case, the necessary correction current can be secured by reducing Ravg ′ accordingly. On the other hand, when a voltage higher than (VRT + VRB) / 2 is applied, the output voltage does not change at Vsat1. This is because the dummy amplifier is only saturated more strongly and the output voltage does not change. As described above, the voltage applied to the (+) input terminal voltage of the dummy amplifier should normally be (VRT + VRB) / 2, but is not limited to this.

図2では、省略されているが、最も高い基準電圧に対応した差動増幅回路では、逆に終端回路の採用で抵抗Ravg'という抵抗を介してダミー差動増幅回路DPA2の出力飽和電圧2が加わったため、抵抗Ravg'を介してアベレージング用抵抗ラダーの他端から電流を引き抜くようになり、アベレージング用抵抗ラダーから最も高い基準電圧を受ける差動増幅回路PAに向けて流れる電流が無くなる。これにより、かかる差動増幅回路の出力抵抗Ro での電位降下が発生しなくなり、差動増幅回路PA本来の出力電圧が出力端子に現れ、比較特性が理想的な入出力特性のように補正される。   Although omitted in FIG. 2, in the differential amplifier circuit corresponding to the highest reference voltage, the output saturation voltage 2 of the dummy differential amplifier circuit DPA2 is reversed via a resistor Ravg ′ by using a termination circuit. As a result, the current is drawn from the other end of the averaging resistor ladder via the resistor Ravg ′, and there is no current flowing toward the differential amplifier circuit PA receiving the highest reference voltage from the averaging resistor ladder. As a result, the potential drop at the output resistance Ro of the differential amplifier circuit does not occur, the original output voltage of the differential amplifier circuit PA appears at the output terminal, and the comparison characteristic is corrected to the ideal input / output characteristic. The

図1の実施例においては、アベレージング抵抗ラダーの終端回路は非特許文献1の例では、同等の性能を得るのに18個ものダミーアンプを必要としていたが、上記のようにダミーアンプをDPA1,DPA2の2個ですませることが可能になったのみならず、冗長分の存在による最大入力振幅減少、これによる信号対雑音比の低下も無い上に動作電圧を低くすることができる。これはダミーアンプDPA1,DPA2の入力電圧は、もともとA/D変換器内にある信号を用いており、冗長分を必要としないためである。   In the embodiment of FIG. 1, the termination circuit of the averaging resistor ladder requires 18 dummy amplifiers in order to obtain the same performance in the example of Non-Patent Document 1, but the dummy amplifiers are connected to DPA1 as described above. , DPA2 can be used, and the maximum input amplitude is not reduced due to the presence of redundancy, and the signal-to-noise ratio is not lowered, and the operating voltage can be lowered. This is because the input voltage of the dummy amplifiers DPA1 and DPA2 uses a signal originally in the A / D converter and does not require redundancy.

図2の入出力特性において、A/D変換器の入力電圧が中点電圧近傍のときは、ダミーアンプDPA1,DPA2の出力電圧も図示されるように低下してくる。しかしこのときダミーアンプDPA1に隣接するアンプ1、2といった比較器群端部の前置アンプ出力はアンプ出力飽和電圧1で飽和しており、駆動能力的にダミーアンプDPA1からの影響はほとんど受けない。さらにA/D変換器入力電圧が高くなっても状況は変わらず、ダミーアンプDPA1が比較器1以降の比較器の比較結果に影響を及ぼすことはない。以上のようにこの終端回路は比較器群端部の比較器が判定するようなA/D変換器入力電圧時の特性を改善し、効果的な終端回路として動作するが、それ以外の入力電圧では他の比較器には影響を及ぼさないことがわかる。   In the input / output characteristics of FIG. 2, when the input voltage of the A / D converter is in the vicinity of the midpoint voltage, the output voltages of the dummy amplifiers DPA1 and DPA2 also decrease as shown. However, at this time, the preamplifier output at the end of the comparator group such as the amplifiers 1 and 2 adjacent to the dummy amplifier DPA1 is saturated at the amplifier output saturation voltage 1, and the drive capability hardly affects the dummy amplifier DPA1. . Furthermore, even if the A / D converter input voltage increases, the situation does not change, and the dummy amplifier DPA1 does not affect the comparison results of the comparators after the comparator 1. As described above, this termination circuit improves the characteristics at the time of input voltage of the A / D converter as judged by the comparator at the end of the comparator group, and operates as an effective termination circuit. It can be seen that this does not affect other comparators.

図1の実施例では、前置アンプ出力(差動増幅回路PA)がシングルエンド(単相信号とグランド間の電位差で、信号を伝達する方式)の場合について示している。この場合は入力端子を前述したように接続することで、差動増幅回路PAとは逆の入出力特性のダミーアンプDPA1,DPA2を本発明の原理に対応した結線を実現できるが、出力部が差動構成(正相、逆相の2本の信号線間の電位で信号を伝達する方式)の場合、入力端子のみならず、出力端子の接続方法でも上記逆の入出力特性を得ることができる。この完全差動構成の前置アンプでは、差動信号を伝達するので耐雑音性が高いという特徴を有するものである。   The embodiment of FIG. 1 shows a case where the preamplifier output (differential amplifier circuit PA) is single-ended (a system in which a signal is transmitted by a potential difference between a single-phase signal and ground). In this case, by connecting the input terminals as described above, the dummy amplifiers DPA1 and DPA2 having input / output characteristics opposite to those of the differential amplifier circuit PA can be connected in accordance with the principle of the present invention. In the case of a differential configuration (a method in which a signal is transmitted with a potential between two signal lines of normal phase and reverse phase), the above-described reverse input / output characteristics can be obtained not only by the input terminal but also by the connection method of the output terminal. it can. This fully differential preamplifier has a feature of high noise resistance because it transmits differential signals.

図3には、この発明に係る並列型A/D変換回路の他の一実施例のブロック図が示されている。この実施例では、並列型A/D変換回路におけるアベレージング抵抗ラダー終端回路においてより精度を高めた変形例である。図1の実施例では比較器2のn乗−1の出力電圧とダミー比較器1の出力電圧の差をアベレージング抵抗Ravg'で割った電流が供給される。前記式(1)に示したように、終端回路から供給される電流値は構造的にかならずしも抵抗ラダーで必要としている電流値と一致するというものではないが、それでもさらに精度を高めたい場合は、終端回路と比較器群の間に小数のダミーアンプを置くという手法を併用する。ダミーアンプはもちろん多数は要らない。この実施例では、図1の実施例と比較して、終端回路にダミーアンプとアベレージング抵抗Ravgを更に1段設けた構成例である。この場合でも前記非特許文献1のように片側9個程度必要なダミーが2個で済むものとなる。   FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the parallel A / D conversion circuit according to the present invention. In this embodiment, the averaging resistor ladder termination circuit in the parallel A / D conversion circuit is a modified example in which the accuracy is further improved. In the embodiment of FIG. 1, a current obtained by dividing the difference between the output voltage of the nth power-1 of the comparator 2 and the output voltage of the dummy comparator 1 by the averaging resistor Ravg ′ is supplied. As shown in the above formula (1), the current value supplied from the termination circuit does not necessarily match the current value required by the resistance ladder structurally. A technique of placing a small number of dummy amplifiers between the termination circuit and the comparator group is also used. Of course, a large number of dummy amplifiers are not required. This embodiment is a configuration example in which a dummy amplifier and an averaging resistor Ravg are further provided in one stage in the termination circuit as compared with the embodiment of FIG. Even in this case, as in Non-Patent Document 1, about nine dummy required for one side is sufficient.

図4には、図5や図6から隣接する比較器からの出力を受けてオフセットを補正するための相互に接続されている結線とトランジスタを省略したものである。この発明に係る並列型A/D変換回路に用いられる前置アンプ部としての差動増幅回路及び後段アンプの一実施例の具体的回路図が示されている。この実施例では、代表として1つの基準電圧に対応した完全差動構成の前置アンプとそれに対応した後段アンプ及びバイアス電圧生成部が例示的に示されている。   FIG. 4 omits the interconnections and transistors connected to each other for receiving the output from the adjacent comparator from FIG. 5 or 6 and correcting the offset. The specific circuit diagram of one Example of the differential amplifier circuit as a preamplifier part used for the parallel type A / D conversion circuit which concerns on this invention, and a back | latter stage amplifier is shown. In this embodiment, as a representative, a fully-differential preamplifier corresponding to one reference voltage, a subsequent amplifier and a bias voltage generation unit corresponding thereto are exemplarily shown.

バイアス電圧生成部は、3.3Vのような電源電圧で動作するようにされる。かかる電源電圧と回路の接地電位との間に基準抵抗とダイオード接続のNチャネル型のMOSFETQ1を接続して定電流が形成される。つまり、基準抵抗の抵抗値を大きく形成して、電源電圧の変動に対して定電流とみなせるような微小定電流を形成する。上記MOSFETQ1に対して、MOSFETQ2及びQ3を電流ミラー形態に接続し、それぞれのドレインから吸い込み定電流を形成する。   The bias voltage generator is operated with a power supply voltage such as 3.3V. A constant current is formed by connecting a reference resistor and a diode-connected N-channel MOSFET Q1 between the power supply voltage and the circuit ground potential. That is, the resistance value of the reference resistor is increased to form a minute constant current that can be regarded as a constant current with respect to fluctuations in the power supply voltage. For the MOSFET Q1, MOSFETs Q2 and Q3 are connected in a current mirror form, and a constant current is drawn from each drain.

上記MOSFETQ2のドレインと上記電源電圧との間には、ダイオード形態のPチャネルMOSFETQ4が設けられる。また、MOSFETQ3のドレインと電源電圧との間にもPチャネルMOSFETQ5とQ6が直列形態に接続される。MOSFETQ5は、上記MOSFETQ4と電流ミラー形態に接続され、MOSFETQ6のゲートは、MOSFETQ5のドレインと接続される。上記MOSFETQ1、Q2及びQ3のゲート,ソース間電圧が、NチャネルMOSFET用のバイアス電圧Vbnとされ、PチャネルMOSFETQ6のゲート,ソース間電圧がPチャネル用のバイアス電圧Vbpとされ、PチャネルMOSFETQ4のゲート,ソース間電圧がPチャネル用のバイアス電圧Vbcとされる。   A diode-type P-channel MOSFET Q4 is provided between the drain of the MOSFET Q2 and the power supply voltage. P-channel MOSFETs Q5 and Q6 are also connected in series between the drain of MOSFET Q3 and the power supply voltage. The MOSFET Q5 is connected to the MOSFET Q4 in the form of a current mirror, and the gate of the MOSFET Q6 is connected to the drain of the MOSFET Q5. The gate-source voltage of the MOSFETs Q1, Q2 and Q3 is the bias voltage Vbn for the N-channel MOSFET, the gate-source voltage of the P-channel MOSFET Q6 is the P-channel bias voltage Vbp, and the gate of the P-channel MOSFET Q4. , The source-to-source voltage is the P-channel bias voltage Vbc.

前置アンプ(差動増幅回路)は、差動回路と負荷回路とから構成される。差動回路は、Nチャネル型の差動MOSFETQ10とQ11と、その共通ソースと回路の接地電位との間に設けられたNチャネルMOSFETQ12と、上記差動MOSFETQ10とQ11のドレインと電源電圧との間に設けられたPチャネルMOSFETQ13とQ14とにより構成される。上記差動MOSFETQ10とQ11のゲートが、それぞれ逆相入力端子(−)と正相入力端子(+)とされる。上記MOSFETQ3のゲートには、上記バイアス電圧Vbnが供給されて定電流源として動作する。同様に、PチャネルMOSFETQ13とQ14のゲートにも、上記バイアス電圧Vbpが供給されて定電流源として動作する。   The preamplifier (differential amplifier circuit) includes a differential circuit and a load circuit. The differential circuit includes N-channel differential MOSFETs Q10 and Q11, an N-channel MOSFET Q12 provided between the common source and the circuit ground potential, and between the drains of the differential MOSFETs Q10 and Q11 and the power supply voltage. P channel MOSFETs Q13 and Q14 provided in the circuit. The gates of the differential MOSFETs Q10 and Q11 are a negative phase input terminal (−) and a positive phase input terminal (+), respectively. The bias voltage Vbn is supplied to the gate of the MOSFET Q3 to operate as a constant current source. Similarly, the bias voltage Vbp is supplied to the gates of the P-channel MOSFETs Q13 and Q14 to operate as a constant current source.

この実施例では、低電圧での動作電圧を可能にするために、上記差動MOSFETQ10とQ11のドレインは、それぞれ上記バイアス電圧Vbcがゲートに受けるPチャネルMOSFETQ15とQ16のソースに接続される。これらのMOSFETQ15とQ16のドレインと回路の接地電位との間には、ダイオード形態にされたNチャネルMOSFETQ17とQ18が負荷手段として設けられる。これらMOSFETQ16とQ17、MOSFETQ16とQ18の共通接続されたそれぞれのドレインから正相出力と逆相出力が形成される。   In this embodiment, in order to enable an operating voltage at a low voltage, the drains of the differential MOSFETs Q10 and Q11 are connected to the sources of P-channel MOSFETs Q15 and Q16, respectively, which receive the bias voltage Vbc at their gates. Between the drains of these MOSFETs Q15 and Q16 and the circuit ground potential, N-channel MOSFETs Q17 and Q18 in the form of diodes are provided as load means. A normal phase output and a negative phase output are formed from the drains of the MOSFETs Q16 and Q17 and the MOSFETs Q16 and Q18 connected in common.

上記MOSFETQ15とQ16は、上記差動MOSFETQ10,Q11のドレイン電圧をバイアス電圧Vbcにより定電圧化する。MOSFETQ12に流れる電流と、MOSFETQ13とQ14に流れる電流を電流Iのように等しくすると、差動入力(+)と(−)とが等しいときには、差動MOSFETQ10とQ11にはI/2の電流が流れるので、残りI/2の電流がMOSFETQ15、Q16を介して負荷手段としてのMOSFETQ17とQ18に流れる。上記差動入力(+)と(−)に電圧差が生じると、その電圧差に対応してMOSFETQ13で形成した電流Iが、上記電圧差に対応して差動MOSFETQ10とQ11に分配される。この結果、上記負荷MOSFETQ17とQ18には、それに対応した差動MOSFETQ10とQ11の分配比の逆比に対応した電流が流れて、(+)と(−)の相補出力電圧が形成される。   The MOSFETs Q15 and Q16 make the drain voltages of the differential MOSFETs Q10 and Q11 constant by the bias voltage Vbc. If the current flowing through the MOSFET Q12 is equal to the current flowing through the MOSFETs Q13 and Q14 as the current I, when the differential inputs (+) and (-) are equal, a current of I / 2 flows through the differential MOSFETs Q10 and Q11. Therefore, the remaining I / 2 current flows through the MOSFETs Q17 and Q18 via the MOSFETs Q15 and Q16. When a voltage difference occurs between the differential inputs (+) and (−), the current I formed by the MOSFET Q13 corresponding to the voltage difference is distributed to the differential MOSFETs Q10 and Q11 corresponding to the voltage difference. As a result, a current corresponding to the inverse ratio of the distribution ratios of the corresponding differential MOSFETs Q10 and Q11 flows through the load MOSFETs Q17 and Q18 to form complementary output voltages (+) and (−).

このような増幅動作によって、この実施例の差動増幅回路においては、回路の接地電位を基準にしたNチャネル型の負荷MOSFETにより相補出力信号を形成するものであるので、増幅動作とレベルシフト動作とが同時に行われる。この結果、後段に設けられる比較部では、1.5Vのような低電圧で動作させることができる。比較器部は、デジタル回路であるので、1.5Vのような低い電圧でも十分動作する。上記のような前置アンプ部でのレベルシフトされた出力信号が得られる構成では、上記1.5Vのような低電圧で動作するデジタル回路部と前置アンプとを格別なレベルシフト回路を設けることなく直接接続することができる。   By such an amplifying operation, in the differential amplifying circuit of this embodiment, the complementary output signal is formed by the N-channel type load MOSFET based on the ground potential of the circuit, so that the amplifying operation and the level shifting operation are performed. Are performed at the same time. As a result, the comparator provided in the subsequent stage can be operated at a low voltage such as 1.5V. Since the comparator section is a digital circuit, it operates sufficiently even at a low voltage such as 1.5V. In the configuration in which the level-shifted output signal is obtained in the preamplifier unit as described above, a special level shift circuit is provided for the digital circuit unit and the preamplifier operating at a low voltage such as 1.5V. It can be connected directly without

後段アンプは、増幅部とラッチ部とから構成される。増幅部は、Nチャネル型の差動MOSFETQ20とQ21と、その共通ソースと回路の接地電位との間に設けられ、ゲートにバイアス電圧Vbnが供給されたNチャネルMOSFETQ22と、上記差動MOSFETQ20とQ21のドレイン間に設けられたMOSFETQ23とから構成される。差動MOSFETQ21とQ22のゲートは、前記前置アンプの正相出力(+)と逆相出力(−)に接続される。MOSFETQ23のゲートには、リセットパルスresetが供給される。   The post-stage amplifier includes an amplification unit and a latch unit. The amplifying unit is provided between the N-channel type differential MOSFETs Q20 and Q21, the common source thereof and the ground potential of the circuit, the N-channel MOSFET Q22 having the gate supplied with the bias voltage Vbn, and the differential MOSFETs Q20 and Q21. MOSFET Q23 provided between the drains. The gates of the differential MOSFETs Q21 and Q22 are connected to the positive phase output (+) and the negative phase output (−) of the preamplifier. A reset pulse reset is supplied to the gate of the MOSFET Q23.

ラッチ部は、NチャネルMOSFETQ24とQ25及びPチャネルMOSFETQ27とQ28のゲートとドレインとがそれぞれ交差接続されてラッチ形態にされる。PチャネルMOSFETQ27とQ28のソースには、1.5Vのような電源電圧が供給され、NチャネルMOSFETQ24とQ25のソースと回路の接地電位との間には、活性化信号としてのクロックclkを受けるNチャネルMOSFETQ26が設けられる。   The latch unit is formed in a latch form by cross-connecting gates and drains of N-channel MOSFETs Q24 and Q25 and P-channel MOSFETs Q27 and Q28, respectively. A power supply voltage such as 1.5 V is supplied to the sources of the P-channel MOSFETs Q27 and Q28, and N receiving the clock clk as an activation signal between the sources of the N-channel MOSFETs Q24 and Q25 and the ground potential of the circuit. A channel MOSFET Q26 is provided.

ラッチ回路においては、クロックclkがロウレベルの非動作期間では、リセットパルスresetによりMOSFETQ23がオン状態となり、差動MOSFETQ20、Q21及びラッチ形態のNチャネルQ24とQ25及びPチャネルMOSFETQ27とQ28のゲートとドレインと短絡して同一電位にする。リセットパルスresetによりMOSFETQ23がオフ状態にされると、差動MOSFETQ20、Q21が前置アンプの出力信号に対応した出力信号を形成する。増幅部の相補出力がラッチ動作に必要な一定電圧差になるタイミングで、クロックclkによりMOSFETQ26をオン状態にしてラッチ回路を活性化すると、NチャネルMOSFETQ24、Q25及びPチャネルMOSFETQ27、Q28の正帰還増幅動作によって上記増幅部での増幅出力に対応したハイレベル/ロウレベルの2値信号を高速に形成して上記クロックclkがハイレベルの期間保持し続ける。このようなラッチ回路での論理しきい値は、上記2つの相補入力信号のレベルが互いに等しくなる電圧である。   In the latch circuit, the MOSFET Q23 is turned on by the reset pulse reset during the non-operating period when the clock clk is at a low level, and the gates and drains of the differential MOSFETs Q20 and Q21 and the latched N-channel Q24 and Q25 and the P-channel MOSFETs Q27 and Q28 Short-circuit to the same potential. When the MOSFET Q23 is turned off by the reset pulse reset, the differential MOSFETs Q20 and Q21 form an output signal corresponding to the output signal of the preamplifier. When the complementary circuit of the amplifying unit becomes a constant voltage difference required for the latch operation and the MOSFET Q26 is turned on by the clock clk to activate the latch circuit, the positive feedback amplification of the N-channel MOSFETs Q24 and Q25 and the P-channel MOSFETs Q27 and Q28 By operation, a high-level / low-level binary signal corresponding to the amplified output from the amplifying unit is formed at a high speed, and the clock clk is held for a high level. The logic threshold value in such a latch circuit is a voltage at which the levels of the two complementary input signals are equal to each other.

このような正相出力端子(+)と逆相出力端子(−)とが設けられて、相補信号を次段回路に伝えるような前置アンプ(PA)を用いた場合、前記アベレージング抵抗Rave は、上記相補の出力端子(+)と(−)のそれぞれに対応して隣接する前記アンプ同士の出力端子(+)と(−)との間に設けられる。ここで隣接するとは、隣接した基準電圧が供給される前置アンプの関係をいうのである。   In the case of using a preamplifier (PA) which is provided with such a positive phase output terminal (+) and a negative phase output terminal (−) and transmits a complementary signal to the next stage circuit, the averaging resistor Rave Are provided between the output terminals (+) and (-) of the adjacent amplifiers corresponding to the complementary output terminals (+) and (-), respectively. Here, the term “adjacent” refers to the relationship between the preamplifiers to which adjacent reference voltages are supplied.

図5には、この発明に係る並列型A/D変換回路の他の一実施例のブロック図が示されている。この実施例では、前記図4のような前置アンプ及び後段アンプが用いられる。同図のラッチの前端に設けられたアンプは、図4に示した後段アンプに対応している。   FIG. 5 is a block diagram showing another embodiment of the parallel A / D conversion circuit according to the present invention. In this embodiment, a preamplifier and a post amplifier as shown in FIG. 4 are used. The amplifier provided at the front end of the latch in FIG. 4 corresponds to the rear stage amplifier shown in FIG.

図5において、終端回路はそれぞれ2個ずつのプリアンプで構成される。これらのプリアンプは、ADC動作を行うプリアンプと区別するために斜線が付されている。この実施例では、前記図3の実施例と同様に2つのプリアンプを配置することより、端部でのプリアンプの相互の特定を理想特性に近づけ易くしている。つまり、1番目のプリアンプの入出力特性は、それに隣接するダミープリアンプとアベレージング抵抗Rave を介在させて端部に設けられた前記図1のようなダミープリアンプと前記抵抗Rave'を組み合わせることにより、上記特性補正を容易にできるものである。このことは、高電圧側に設けられる2n −1番目のプリアンプについても同様である。 In FIG. 5, each termination circuit is composed of two preamplifiers. These preamplifiers are hatched to distinguish them from preamplifiers that perform ADC operation. In this embodiment, the two preamplifiers are arranged in the same manner as in the embodiment of FIG. 3 so that the mutual specification of the preamplifiers at the ends can be made closer to the ideal characteristics. That is, the input / output characteristics of the first preamplifier are obtained by combining the dummy preamplifier as shown in FIG. 1 and the resistor Rave ′ provided at the end with the dummy preamplifier adjacent to the first preamplifier and the averaging resistor Rave interposed therebetween. The characteristic correction can be easily performed. The same applies to the 2 n -1 th preamplifier provided on the high voltage side.

この実施例では、終端回路に設けられた前置アンプの(+)入力端子は、他のADC動作を行うプリアンプPAと同様にアナログ入力端子に接続される。1番目のプリアンプに隣接するダミープリアンプの(−)入力端子は、基準電圧VRBが印加される。2n −1番目に隣接するダミープリアンプの(−)入力端子は、基準電圧VRTが印加される。そして、終端回路の端部に設けられたダミープリアンプも(+)入力端子は、他のADC動作を行うプリアンプPAと同様にアナログ入力端子に接続される。(−)入力端子は、基準電圧の中間電圧が印加される。その代り、終端回路の端部に設けられたダミープリアンプの(+)出力は、他比較器の(−)出力端子が接続されるアベレージング抵抗ラダーに接続され、終端回路の端部に設けられたダミープリアンプの(−)出力端子はその逆となっている。このように入力側でなく出力側で、終端部の結線を比較用比較器と逆の接続にすることで、前記図2で示したような逆入出力特性によるアンプ出力飽和電圧1及びアンプ出力飽和電圧2を形成している。 In this embodiment, the (+) input terminal of the preamplifier provided in the termination circuit is connected to the analog input terminal in the same manner as the preamplifier PA that performs other ADC operations. The reference voltage VRB is applied to the (−) input terminal of the dummy preamplifier adjacent to the first preamplifier. The reference voltage VRT is applied to the (−) input terminal of the 2 n −1st adjacent dummy preamplifier. The (+) input terminal of the dummy preamplifier provided at the end of the termination circuit is connected to the analog input terminal in the same manner as the preamplifier PA that performs other ADC operations. An intermediate voltage of the reference voltage is applied to the (−) input terminal. Instead, the (+) output of the dummy preamplifier provided at the end of the termination circuit is connected to the averaging resistor ladder to which the (−) output terminal of the other comparator is connected, and is provided at the end of the termination circuit. The (−) output terminal of the dummy preamplifier is reversed. In this way, the output of the terminal unit is not connected to the output side, but the terminal connection is reversed to that of the comparator for comparison, so that the amplifier output saturation voltage 1 and the amplifier output with the reverse input / output characteristics as shown in FIG. A saturation voltage 2 is formed.

図6には、この発明に係る並列型A/D変換回路の更に他の一実施例のブロック図が示されている。この実施例は、前記図5の変形例であり、ラダー抵抗及びプリアンプの数が図5の実施例の半分に減らされる。ただし、アベレージング抵抗は前記図5と同等の数だけ設けられる。このようなアベレージング抵抗に対応して比較内アンプ及び比較器が設けられる。つまり、アベレージング抵抗により、補間(インタポレーション)を行い、前記のようにラダー抵抗及びプリアンプを半減させることができる。この場合、プリアンプ出力間を抵抗分圧して、中間電位を作り出すため、隣接アンプ出力間の電圧が一定に保たれることはA/D変換器の直線性を保つために必須である。   FIG. 6 is a block diagram showing still another embodiment of the parallel A / D conversion circuit according to the present invention. This embodiment is a modification of FIG. 5, and the number of ladder resistors and preamplifiers is reduced to half that of the embodiment of FIG. However, the number of averaging resistors is the same as that shown in FIG. Corresponding amplifiers and comparators are provided corresponding to such averaging resistors. That is, interpolation (interpolation) can be performed by the averaging resistor, and the ladder resistor and the preamplifier can be halved as described above. In this case, since the intermediate voltage is generated by dividing the resistance between the preamplifier outputs, it is essential to keep the voltage between the adjacent amplifier outputs constant in order to maintain the linearity of the A / D converter.

図7には、前記図5及び図6に示した並列型A/D変換回路に用いられる前置アンプ部としての差動増幅回路及び後段アンプの一実施例の具体的回路図が示されている。並列型の高速A/D変換器では、比較器における電圧利得と帯域(比較時間)を両立するために多段化し、プリ(前置)アンプと後段アンプという構成を取るのがよい。この場合、プリアンプで十分な電圧ゲイン(10倍以上、できたら数十倍)が確保できればプリアンプだけのオフセット補正で十分であるが、動作速度の高速化に伴い、このような高い電圧ゲインは困難である場合が多く、その場合はプリアンプ、後段アンプそれぞれにオフセット補正が必要となる。ここでは本発明の終端回路を有するアベレージング抵抗によるオフセット補正に加えて、後段アンプにおいてオフセット補正が加えられる。   FIG. 7 shows a specific circuit diagram of an embodiment of a differential amplifier circuit and a post-stage amplifier as a preamplifier unit used in the parallel A / D converter circuit shown in FIGS. 5 and 6. Yes. In a parallel type high-speed A / D converter, it is preferable to use a multi-stage configuration in order to achieve both a voltage gain and a band (comparison time) in the comparator, and a pre-amplifier and a post-amplifier. In this case, if the preamplifier can secure a sufficient voltage gain (10 times or more, tens of times if possible), offset correction using only the preamplifier is sufficient, but such high voltage gain is difficult as the operation speed increases. In this case, offset correction is necessary for each of the preamplifier and the subsequent amplifier. Here, in addition to the offset correction by the averaging resistor having the termination circuit of the present invention, the offset correction is added in the subsequent amplifier.

図7において、バイアス電圧生成部及び前置アンプ部においては、前記図4の実施例と同様である。この実施例では、後段アンプにおいてオフセット補正を行うために後段アンプのラッチ部にPチャネルMOSFETQ29〜Q32が追加される。これらのMOSFETのゲートには、隣接する比較器からの信号が入力されてオフセット補正が行われる。各後段アンプの出力では比較器入力オフセットの影響による変動が逆になっている。このようにしてすべての後段アンプが分割されたゲート接続を通じてオフセットを打ち消し合うことになる。出力電圧がたすき掛けでフィードバックされる為、出力に影響を及ぼすすべての要素のばらつきが補正される。また、この構成は本来ある負荷MOSFETを分割しただけなのでアベレージングに伴う負荷は小さく高速動作にも適している。   In FIG. 7, the bias voltage generation unit and the preamplifier unit are the same as those in the embodiment of FIG. In this embodiment, P-channel MOSFETs Q29 to Q32 are added to the latch section of the post-stage amplifier in order to perform offset correction in the post-stage amplifier. Signals from adjacent comparators are input to the gates of these MOSFETs for offset correction. At the output of each subsequent amplifier, the fluctuation due to the influence of the comparator input offset is reversed. In this way, all subsequent amplifiers cancel out the offsets through the divided gate connections. Since the output voltage is fed back as a result, variations in all factors affecting the output are corrected. In addition, since this configuration only divides the original load MOSFET, the load accompanying averaging is small and suitable for high-speed operation.

図8には、図7の後段アンプの回路図が示されている。同図は、他の後段アンプとの関係を説明するためのものであり、i番目の後段アンプとそれに隣接するi+1番目とi−1番目の後段アンプとの関係が示されている。この実施例では、オフセット補正のための隣接後段アンプとの結合にアベレージング抵抗のような抵抗は使わず、後段アンプ入力段の差動増幅回路における負荷MOSトランジスタを図7に示したように3分割し、1つのMOSFETQ27,Q28ゲートとドレインを交差的に接続し、残りの2つのMOSFETQ29、Q30及びQ31とQ32ゲートをそれぞれ隣接する後段アンプの出力に接続したもので、負荷MOSのゲート電圧が自身、及び隣接後段アンプの出力で決められるので、入力差動ペアから負荷MOSを見たときの負荷抵抗に隣接後段アンプの出力の情報が入ることになる。これは平均化効果を有する。またこの結線は正帰還の働きを持つ。   FIG. 8 shows a circuit diagram of the post-stage amplifier of FIG. This figure is for explaining the relationship with other post-stage amplifiers, and shows the relationship between the i-th post-stage amplifier and the i + 1-th and i-1-th post-stage amplifiers adjacent thereto. In this embodiment, a resistor such as an averaging resistor is not used for coupling with an adjacent rear stage amplifier for offset correction, and the load MOS transistor in the differential amplifier circuit of the rear stage amplifier input stage is 3 as shown in FIG. Dividing and connecting one MOSFET Q27, Q28 gate and drain crosswise, and connecting the remaining two MOSFETs Q29, Q30 and Q31 and Q32 gates to the output of the adjacent subsequent amplifier, respectively, the gate voltage of the load MOS is Since it is determined by itself and the output of the adjacent post-stage amplifier, information on the output of the adjacent post-stage amplifier enters the load resistance when the load MOS is viewed from the input differential pair. This has an averaging effect. This connection also has a positive feedback function.

本発明におけるアベレージング抵抗を用いた回路と、入力差動ペアから負荷MOSFETを見たときの負荷抵抗に隣接比較器の出力の情報が入る回路を比較すると、アベレージング抵抗を用いた回路は図2(図12)に示されるように隣接比較器間の出力電圧差が一定である。対して正帰還の作用を持つ相互結線を用いた回路の出力は「0」から「1」の切り替わり点を除き、比較器飽和電圧1,または2を強制的に出力させられる。このことからアベレージング抵抗を用いた回路はプリアンプに、正帰還の作用を持つ相互結線を用いた回路は最終段(ラッチの直前)に採用するのが適切となる。前記図5及び図6において、ラッチの前段に設けられたアンプにおいて、隣接するもの同士が交差的に接続させられていることは、前記図8の接続関係を示している。   Comparing the circuit using the averaging resistor in the present invention and the circuit in which the output information of the adjacent comparator enters the load resistance when the load MOSFET is viewed from the input differential pair, the circuit using the averaging resistor is shown in FIG. 2 (FIG. 12), the output voltage difference between adjacent comparators is constant. On the other hand, the output of the circuit using the mutual connection having the action of positive feedback can forcibly output the comparator saturation voltage 1 or 2 except the switching point from “0” to “1”. For this reason, it is appropriate to employ a circuit using an averaging resistor as a preamplifier and a circuit using a mutual connection having a positive feedback function at the final stage (immediately before the latch). In FIG. 5 and FIG. 6, in the amplifier provided in the previous stage of the latch, the adjacent ones are cross-connected to each other, indicating the connection relationship of FIG. 8.

図9には、この発明が適用されたディスクに記録された信号を読みとるディスク再生システムの一実施例のブロック図が示されている。前記に説明したようにDVD等のODDや、HDDのリードチャネル、すなわちディスクに記録された信号を読みとる系においては、信号処理(復調)をデジタル信号処理で行う場合A/D変換器が必須となる。同図において、レーザピックアップから読み出した信号は、フィルタや自動利得制御アンプで構成されるアナログフロントエンド部においてフィルタ処理、信号振幅調整を行った後、PRMLリードチャネル部に入力される。   FIG. 9 is a block diagram showing an embodiment of a disk reproduction system for reading a signal recorded on a disk to which the present invention is applied. As described above, in an ODD such as a DVD or a read channel of an HDD, that is, a system that reads a signal recorded on a disk, an A / D converter is essential when performing signal processing (demodulation) by digital signal processing. Become. In the figure, the signal read from the laser pickup is input to the PRML read channel section after being subjected to filter processing and signal amplitude adjustment in an analog front end section composed of a filter and an automatic gain control amplifier.

PRMLリードチャネル部は、拡大して示したように構成される。アナログフロントエンドを経た波形は、A/D変換器ADCにてデジタル信号に変換され、PR等化器によりPR方式の波形等化が行われ、ビタビ復号器によりML方式による復号処理が行われてデータが再生される。また周波数/位相比較器、及びVCOよりなるループにて再生データに同期したクロックが再生される。上記PRMLリードチャネル部に設けられるA/D変換器ADCとして前記図1、図3、図5及び図7のようなA/D変換器が用いられる。   The PRML read channel section is configured as shown enlarged. The waveform that has passed through the analog front end is converted into a digital signal by the A / D converter ADC, PR waveform equalization is performed by the PR equalizer, and ML format decoding processing is performed by the Viterbi decoder. Data is played back. In addition, a clock synchronized with the reproduction data is reproduced by a loop composed of a frequency / phase comparator and a VCO. As the A / D converter ADC provided in the PRML read channel section, the A / D converter as shown in FIGS. 1, 3, 5 and 7 is used.

図10には、この発明に係る並列型A/D変換回路の更に他の一実施例のブロック図が示されている。この実施例では、終端回路に設けられるダミーアンプDPA1とDPA2の入力には、定常的に一定電圧が供給されてダミーアンプDPA1の出力が図2のアンプ出力飽和電圧1となるように、ダミーアンプDPA2の出力が図2のアンプ出力飽和電圧2となるようにそれぞれ設定される。この実施例では、上記飽和電圧1を得るべく、ダミーアンプDPA1の(+)入力端子には中点電圧が印加され、(−)入力端子には最低基準電圧VRBが供給される。上記飽和電圧2を得るべく、ダミーアンプDPA2の(+)入力端子には中点電圧が印加され、(−)入力端子には最高基準電圧VRTが供給される。上記両入力端子(+)と(−)に印加される電圧は、上記のような飽和電圧1、2が得られれば何であってもよい。   FIG. 10 is a block diagram showing still another embodiment of the parallel A / D conversion circuit according to the present invention. In this embodiment, the dummy amplifiers DPA1 and DPA2 provided in the termination circuit are constantly supplied with a constant voltage so that the output of the dummy amplifier DPA1 becomes the amplifier output saturation voltage 1 in FIG. The output of DPA2 is set so as to be the amplifier output saturation voltage 2 in FIG. In this embodiment, in order to obtain the saturation voltage 1, the midpoint voltage is applied to the (+) input terminal of the dummy amplifier DPA1, and the lowest reference voltage VRB is supplied to the (−) input terminal. In order to obtain the saturation voltage 2, the midpoint voltage is applied to the (+) input terminal of the dummy amplifier DPA2, and the highest reference voltage VRT is supplied to the (−) input terminal. The voltage applied to both the input terminals (+) and (-) may be anything as long as the saturation voltages 1 and 2 are obtained.

図17には、この発明に係る並列型A/D変換回路のうち、完全差動構成と呼ばれる構成での更に他の一実施例のブロック図が示されている。完全差動構成では入力信号、基準電圧双方を正相、逆相の2組の信号にて供給し、情報(信号成分)はこの2組の信号の差で伝達され、耐雑音性が高いことが特徴である。入力信号の正相、逆相の差電圧と、基準電圧の正相、逆相の差電圧を比較したものを完全差動ダミーアンプ(図面上では単にダミーアンプとしている)、完全差動アンプ(図面上では単にアンプとしている)は差動で出力している。   FIG. 17 is a block diagram showing still another embodiment of the parallel A / D conversion circuit according to the present invention having a configuration called a fully differential configuration. In the fully differential configuration, both the input signal and the reference voltage are supplied as two sets of signals, normal phase and reverse phase, and the information (signal component) is transmitted by the difference between the two sets of signals and has high noise resistance. Is a feature. Comparing the difference voltage of the positive and negative phases of the input signal with the difference voltage of the positive and negative phases of the reference voltage is a fully differential dummy amplifier (simply referred to as a dummy amplifier in the drawing), a fully differential amplifier ( In the drawing, the output is simply an amplifier).

図18には、図17のダミーアンプ(完全差動ダミーアンプ)及びアンプ(完全差動アンプ)の一実施例の具体的回路構成が記載されている。バイアス電圧がゲートに入力される定電流源として働くNチャネルMOSFETQ39,Q40と、相補的なアナログ入力電圧Vinp、Vinmがゲートに入力される差動入力部にあるNチャネルMOSFETQ35,Q36と、相補的な基準電圧Vrefp,Vrefmがゲートに入力される差動入力部にあるNチャネルMOSFETQ37,Q38と、ダイオード接続されていて負荷として働くPチャネルMOSFETQ33,Q34とで構成され、上記MOSFETQ35,Q36のソースにはNチャネルMOSFETQ39のドレインが接続され、上記MOSFETQ37,Q38のソースにはNチャネルMOSFETQ40のドレインが接続され、MOSFETQ35のドレインとMOSFETQ33のドレインが接続され更にMOSFETQ37のドレインが接続されそれがVoutmになっていて、MOSFETQ38のドレインとMOSFETQ34のドレインが接続され更にMOSFETQ36のドレインが接続されそれがVoutpになっている。   FIG. 18 shows a specific circuit configuration of one embodiment of the dummy amplifier (fully differential dummy amplifier) and the amplifier (fully differential amplifier) of FIG. Complementary to N-channel MOSFETs Q39 and Q40 that act as constant current sources to which a bias voltage is input to the gate, and N-channel MOSFETs Q35 and Q36 in a differential input section to which complementary analog input voltages Vinp and Vinm are input to the gate N-channel MOSFETs Q37 and Q38 in the differential input section to which the reference voltages Vrefp and Vrefm are input to the gates, and P-channel MOSFETs Q33 and Q34 that are diode-connected and function as loads, and are connected to the sources of the MOSFETs Q35 and Q36. Is connected to the drains of the N-channel MOSFET Q39, the sources of the MOSFETs Q37 and Q38 are connected to the drain of the N-channel MOSFET Q40, the drain of the MOSFET Q35 and the drain of the MOSFET Q33 are connected, and the drain of the MOSFET Q37 is further connected. Is connected to Voutm, the drain of MOSFET Q38 and the drain of MOSFET Q34 are connected, and the drain of MOSFET Q36 is further connected to Voutp.

4入力の完全差動アンプは次のような特性になっている。   The 4-input fully differential amplifier has the following characteristics.

出力=ゲイン×(入力差動信号電圧−基準電圧差信号) …(2)この回路のNチャネルMOSFETQ35,Q36ペア、及びNチャネルMOSFETQ37,Q38ペアの相互コンダクタンスをgmn、MOSFETQ33,Q34のそれをgmpとする。MOSFETQ33,Q34に流れる差動電流iは、
i = gmn(vinp-vinm) + gmn(vrefm-vrefp)と表せる。
Output = gain × (input differential signal voltage−reference voltage difference signal) (2) The mutual conductance of the N-channel MOSFET Q35 and Q36 pair and the N-channel MOSFET Q37 and Q38 pair of this circuit is gmn, and that of the MOSFETs Q33 and Q34 is gmp. And The differential current i flowing through the MOSFETs Q33 and Q34 is
i = gmn (vinp-vinm) + gmn (vrefm-vrefp).

第2項を変形して、
i = gmn(vinp-vinm) - gmn(vrefp-vrefm)
= gmn[(vinp-vinm) - (vrefp-vrefm)] …(3) この回路の出力電圧voutは上記電流に負荷抵抗1/gmpをかけたものになるので、
vout = (1/gmp)・gmn[(vinp-vinm) - (vrefp-vrefm)] …(4) ↑ ↑ ↑
ゲイン 入力差動信号 基準電圧差信号
となり、(4)式は(2)式の形になっている。
Transforming the second term,
i = gmn (vinp-vinm)-gmn (vrefp-vrefm)
= gmn [(vinp-vinm)-(vrefp-vrefm)] (3) Since the output voltage vout of this circuit is the current multiplied by the load resistance 1 / gmp,
vout = (1 / gmp) ・ gmn [(vinp-vinm)-(vrefp-vrefm)]… (4) ↑ ↑ ↑
Gain Input differential signal Reference voltage difference signal. Equation (4) is in the form of equation (2).

本発明を適用する事により、アベレージング抵抗ラダーでアベレージングを行う並列型A/D変換器の電力、及び専有面積低減が図ることができ、又A/D変換器の高速化が図ることが可能となる。つまり、簡単な素子でアベレージング法の抵抗ラダー終端回路が構成できるので、終端回路の付加に伴う電力、面積増加が抑えられる。また電力が抑えられるということは同一電力で比較すれば高速動作が可能ということを意味している。   By applying the present invention, it is possible to reduce the power and area of a parallel A / D converter that performs averaging using an averaging resistor ladder, and to increase the speed of the A / D converter. It becomes possible. That is, since the resistance ladder termination circuit of the averaging method can be configured with a simple element, an increase in power and area due to the addition of the termination circuit can be suppressed. In addition, the fact that power can be suppressed means that high-speed operation is possible when compared with the same power.

多数のダミーアンプ、または複雑な終端回路無しに終端回路が構成でき、低電圧での動作が可能となり、アベレージングの効果が発揮できるため、A/D変換器の電力を増加することなく、S/N比の向上、変換器の精度維持、あるいは高精度化が可能になる。HDDやDVDの信号処理チップにおいてA/D変換器はその専有面積、消費電力がかなりの大きさとなるため、この部分の低消費電力化、小面積化によりチップ全体での低消費電力化、小面積化が図られる。   A termination circuit can be configured without a large number of dummy amplifiers or complicated termination circuits, and operation at a low voltage is possible and the effect of averaging can be achieved. Therefore, without increasing the power of the A / D converter, S It is possible to improve the / N ratio, maintain the accuracy of the converter, or improve the accuracy. In the signal processing chip for HDD and DVD, the A / D converter has a considerable area and power consumption. Therefore, by reducing the power consumption and area in this part, the power consumption of the entire chip is reduced. The area can be increased.

以上本発明者によってなされた発明を、前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、前置アンプ、後段アンプの具体的構成は種々の実施形態をとることができる。この発明は、並列型A/D変換回路とそれを用いたディスク再生システムに広く利用することができる。   Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the specific configurations of the pre-amplifier and the post-amplifier can take various embodiments. The present invention can be widely used for a parallel A / D conversion circuit and a disk reproduction system using the parallel A / D conversion circuit.

この発明に係る並列型A/D変換回路の一実施例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an embodiment of a parallel A / D conversion circuit according to the present invention. FIG. 図1の並列型A/D変換回路の動作の一例を説明するための入出力特性図である。FIG. 3 is an input / output characteristic diagram for explaining an example of the operation of the parallel A / D conversion circuit of FIG. 1. この発明に係る並列型A/D変換回路の他の一実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows another Example of the parallel type A / D conversion circuit based on this invention. この発明に係る並列型A/D変換回路に用いられる前置アンプ部としての差動増幅回路及び後段アンプの一実施例を示す具体的回路図である。FIG. 3 is a specific circuit diagram showing an embodiment of a differential amplifier circuit and a post-stage amplifier as a preamplifier unit used in the parallel A / D converter circuit according to the present invention. この発明に係る並列型A/D変換回路の他の一実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows another Example of the parallel type A / D conversion circuit based on this invention. この発明に係る並列型A/D変換回路の更に他の一実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows another one Example of the parallel type A / D conversion circuit based on this invention. 図5及び図6に示した並列型A/D変換回路に用いられる前置アンプ部としての差動増幅回路及び後段アンプ一実施例を示す具体的回路図である。FIG. 7 is a specific circuit diagram showing an embodiment of a differential amplifier circuit and a post-stage amplifier as a preamplifier unit used in the parallel A / D converter circuit shown in FIGS. 5 and 6. 図7の比較器部分の一実施例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one Example of the comparator part of FIG. この発明が適用されたディスクに記録された信号を読みとるディスク再生システムの一実施例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an embodiment of a disk reproduction system for reading a signal recorded on a disk to which the present invention is applied. FIG. この発明に係る並列型A/D変換回路の更に他の一実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows another one Example of the parallel type A / D conversion circuit based on this invention. 本願発明に先立って検討された並列型A/D変換器のブロック図である。It is a block diagram of a parallel type A / D converter examined prior to the present invention. 図11のA/D変換器の動作を説明するための特性図である。It is a characteristic view for demonstrating operation | movement of the A / D converter of FIG. 図11のA/D変換器の比較器内アンプの一部の等価回路図である。FIG. 12 is an equivalent circuit diagram of a part of the amplifier in the comparator of the A / D converter of FIG. 11. 図11のA/D変換器の比較器内アンプの他の一部の等価回路図である。FIG. 12 is an equivalent circuit diagram of another part of the amplifier in the comparator of the A / D converter of FIG. 11. 図11のA/D変換器の変換特性図である。It is a conversion characteristic figure of the A / D converter of FIG. 本願発明に先立って検討された他の並列型A/D変換器のブロック図である。It is a block diagram of other parallel type A / D converters examined prior to the present invention. この発明に係る並列型A/D変換回路のうち、完全差動型での一実施例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an embodiment of a fully differential type of parallel A / D conversion circuits according to the present invention. FIG. 図17の並列型A/D変換回路で用いられている4入力完全差動アンプの一実施例を示す具体的回路図である。FIG. 18 is a specific circuit diagram showing an embodiment of a four-input fully differential amplifier used in the parallel A / D conversion circuit of FIG. 17.

符号の説明Explanation of symbols

PA…プリアンプ(前置アンプ)、DPA1,DPA2,DPA1a,1b,DPA2a,2b…ダミープリアンプ、Rave …アベレージング用抵抗、Rave'…抵抗、Q1〜Q40…MOSFET。
PA ... preamplifier (preamplifier), DPA1, DPA2, DPA1a, 1b, DPA2a, 2b ... dummy preamplifier, Rave ... averaging resistor, Rave '... resistor, Q1-Q40 ... MOSFET.

Claims (15)

複数の基準電圧を形成する抵抗ラダーと、
上記複数の基準電圧がそれぞれ一方の入力端子に入力され、他方の入力端子に入力アナログ信号が共通に供給された複数の電圧比較器とを含み、
上記電圧比較器のそれぞれは、上記一方の入力端子と他方の入力端子の信号を受ける差動増幅回路を含み、
上記基準電圧の隣接する差動増幅回路の出力端子同士がアベレージング用抵抗ラダーにより相互に接続され、
上記差動増幅回路の内の最も高い基準電圧を上記一方の入力端子に受ける上記差動増幅回路を第1差動増幅回路とし、
上記差動増幅回路の内の最も低い基準電圧を上記一方の入力端子に受ける上記差動増幅回路を第2差動増幅回路とし、
上記差動増幅回路の入出力特性とは逆特性にされた差動増幅回路からなる第1ダミー増幅回路と、上記第2差動増幅回路の出力端子と上記第1ダミー増幅回路の出力端子との間に設けられ、上記第1差動増幅回路の入出力特性を補正する第1抵抗素子とからなる第1終端回路と、
上記差動増幅回路の入出力特性とは逆特性にされた差動増幅回路からなる第2ダミー増幅回路と、上記第1差動増幅回路の出力端子と上記第2ダミー増幅回路の出力端子との間に設けられ、上記第2差動増幅回路の入出力特性を補正する第2抵抗素子とからなる第2終端回路と、
を備え一つの半導体基板上に形成されてなることを特徴とするA/D変換回路。
A resistance ladder for forming a plurality of reference voltages;
A plurality of voltage comparators each having the plurality of reference voltages input to one input terminal and an input analog signal commonly supplied to the other input terminal;
Each of the voltage comparators includes a differential amplifier circuit that receives signals from the one input terminal and the other input terminal,
The output terminals of the differential amplifier circuit adjacent to the reference voltage are connected to each other by an averaging resistor ladder,
The differential amplifier circuit that receives the highest reference voltage of the differential amplifier circuits at the one input terminal is a first differential amplifier circuit;
The differential amplifier circuit that receives the lowest reference voltage of the differential amplifier circuits at the one input terminal is a second differential amplifier circuit;
A first dummy amplifier circuit comprising a differential amplifier circuit whose characteristics are opposite to the input / output characteristics of the differential amplifier circuit; an output terminal of the second differential amplifier circuit; and an output terminal of the first dummy amplifier circuit; A first termination circuit comprising a first resistance element that is provided between the first resistance element and corrects input / output characteristics of the first differential amplifier circuit;
A second dummy amplifier circuit comprising a differential amplifier circuit whose characteristics are opposite to the input / output characteristics of the differential amplifier circuit; an output terminal of the first differential amplifier circuit; and an output terminal of the second dummy amplifier circuit; A second termination circuit comprising a second resistance element that is provided between the second resistance element and corrects input / output characteristics of the second differential amplifier circuit;
And an A / D conversion circuit formed on a single semiconductor substrate.
請求項1において、
上記電圧比較器のそれぞれは、上記差動増幅回路の出力信号を論理しきい値電圧により論理1又は論理0を判定して保持するラッチ回路を備えてなることを特徴とするA/D変換回路。
In claim 1,
Each of the voltage comparators comprises an A / D conversion circuit comprising a latch circuit that determines and holds a logic 1 or a logic 0 based on a logic threshold voltage for the output signal of the differential amplifier circuit. .
請求項2において、
上記第1と第2ダミー差動増幅回路は、差動の入力端子に中点電圧に相当する所定基準電圧と上記入力アナログ信号をそれぞれ受けるものであることを特徴とするA/D変換回路。
In claim 2,
The A / D conversion circuit, wherein the first and second dummy differential amplifier circuits receive a predetermined reference voltage corresponding to a midpoint voltage and the input analog signal, respectively, at differential input terminals.
請求項1において、
上記複数の電圧比較器により形成された複数ビットの温度計符号を複数ビットからなるデジタル信号を形成するエンコーダとを含み、
上記第1及び第2ダミー差動増幅回路は上記差動増幅回路と同じ回路構成の差動増幅回路からなるものであることを特徴とするA/D変換回路。
In claim 1,
A multi-bit thermometer code formed by the plurality of voltage comparators, and an encoder that forms a digital signal consisting of a plurality of bits,
The A / D converter circuit, wherein the first and second dummy differential amplifier circuits are composed of a differential amplifier circuit having the same circuit configuration as that of the differential amplifier circuit.
請求項4において、
上記第1終端回路の第1ダミー増幅回路と、上記第2差動増幅回路との間は、上記差動増幅回路と同じ回路構成の差動増幅回路からなり、上記入力アナログ信号と上記最も低い基準電圧よりも低い第1の基準電圧とを受ける第3ダミー増幅回路が配置され、
上記第1ダミー増幅回路の出力端子と上記第3ダミー増幅回路の出力端子との間には、上記第1抵抗素子が設けられ、上記第3ダミー増幅回路の出力端子と上記第2差動増幅回路の出力端子との間には、アベレージング用抵抗素子が設けられるものであり、
上記第2終端回路の第2ダミー増幅回路と、上記第1差動増幅回路との間は、上記差動増幅回路と同じ回路構成の差動増幅回路からなり、上記入力アナログ信号と上記最も高い基準電圧よりも高い第2の基準電圧とを受ける第4ダミー増幅回路が配置され、
上記第2ダミー増幅回路の出力端子と上記第4ダミー増幅回路の出力端子との間には、上記第2抵抗素子が設けられ、上記第4ダミー増幅回路の出力端子と上記第1差動増幅回路の出力端子との間には、アベレージング用抵抗素子が設けられるものであることを特徴とするA/D変換回路。
In claim 4,
A space between the first dummy amplifier circuit of the first termination circuit and the second differential amplifier circuit is a differential amplifier circuit having the same circuit configuration as the differential amplifier circuit, and is the lowest in the input analog signal. A third dummy amplifier circuit for receiving a first reference voltage lower than the reference voltage is disposed;
The first resistance element is provided between the output terminal of the first dummy amplifier circuit and the output terminal of the third dummy amplifier circuit, and the output terminal of the third dummy amplifier circuit and the second differential amplifier are provided. Between the output terminal of the circuit, an averaging resistive element is provided,
The space between the second dummy amplifier circuit of the second termination circuit and the first differential amplifier circuit is a differential amplifier circuit having the same circuit configuration as the differential amplifier circuit, and is the highest of the input analog signal and the highest A fourth dummy amplifier circuit for receiving a second reference voltage higher than the reference voltage is disposed;
The second resistance element is provided between the output terminal of the second dummy amplifier circuit and the output terminal of the fourth dummy amplifier circuit, and the output terminal of the fourth dummy amplifier circuit and the first differential amplifier are provided. An A / D conversion circuit, wherein an averaging resistance element is provided between the output terminal of the circuit.
請求項4において、
上記電圧比較器は、一方の入力端子と他方の入力端子にゲートが接続された差動MOSFETと、これらの差動MOSFETのドレインにそれぞれ設けられた一対の第1、第2及び第3の負荷MOSFETとを備え、
上記複数の基準電圧のうち、i番目の基準電圧が上記一方の入力端子に入力されたi番目の電圧比較器の上記一対の第1MOSFETはゲートとドレインとが交差的に接続されてラッチ形態に接続され、上記i番目の電圧比較器の上記一対の第2MOSFETのゲートには、i+1番目の基準電圧を受けるi+1番目の電圧比較器の出力信号が交差的に入力され、上記i番目の電圧比較器の上記一対の第3MOSFETのゲートには、i−1番目の基準電圧を受けるi−1番目の電圧比較器の出力信号が交差的に入力され、
上記第3及び第4ダミー増幅回路の入出力特性は上記差動増幅回路と順特性にされることを特徴とするA/D変換回路。
In claim 4,
The voltage comparator includes a differential MOSFET having a gate connected to one input terminal and the other input terminal, and a pair of first, second, and third loads respectively provided at the drains of these differential MOSFETs. MOSFET and
Of the plurality of reference voltages, the pair of first MOSFETs of the i-th voltage comparator, in which the i-th reference voltage is input to the one input terminal, have a gate and drain cross-connected to each other in a latch form. The output signal of the (i + 1) th voltage comparator receiving the (i + 1) th reference voltage is input to the gates of the pair of second MOSFETs of the ith voltage comparator, and the ith voltage comparison is performed. The output signal of the (i-1) th voltage comparator that receives the (i-1) th reference voltage is input to the gates of the pair of third MOSFETs of the comparator crosswise,
An A / D conversion circuit characterized in that input / output characteristics of the third and fourth dummy amplifier circuits are made to be forward characteristics of the differential amplifier circuit.
請求項6において、
上記基準電圧を形成する抵抗ラダーと基準電圧を受ける差動増幅回路に対して、上記アベージング抵抗により補間信号を形成し、
この補間信号に対応して後段アンプが設けられて基準電圧の数に対して2倍のビット数の温度符号を形成することを特徴とするA/D変換回路。
In claim 6,
To the differential amplifier circuit receiving a resistor ladder and the reference voltages to form the reference voltage to form an interpolation signal by said Abe les Jingu resistance,
A post-stage amplifier is provided corresponding to the interpolation signal to form a temperature code having a bit number twice as large as the number of reference voltages.
請求項6において、
上記電圧比較器を構成する差動MOSFETには、並列形態に差動増幅MOSFETが設けられ、かかる差動MOSFETの間には両者を短絡するリセットMOSFETが設けられてなることを特徴とするA/D変換回路。
In claim 6,
The differential MOSFET constituting the voltage comparator is provided with a differential amplifying MOSFET in parallel, and a reset MOSFET for short-circuiting both is provided between the differential MOSFETs. D conversion circuit.
複数の基準電圧を形成する抵抗ラダーと、
上記複数の基準電圧がそれぞれ一方の入力端子に入力され、他方の入力端子に入力アナログ信号が共通に供給された複数の電圧比較器とを含み、
上記電圧比較器のそれぞれは、上記一方の入力端子と他方の入力端子の信号を受ける差動増幅回路を含み、
上記基準電圧の隣接する差動増幅回路の出力端子同士がアベレージング用抵抗ラダーにより相互に接続され、
上記差動増幅回路の内の最も高い基準電圧を上記一方の入力端子に受ける上記差動増幅回路を第1差動増幅回路とし、
上記差動増幅回路の内の最も低い基準電圧を上記一方の入力端子に受ける上記差動増幅回路を第2差動増幅回路とし、
上記第1差動増幅回路が第1の飽和電圧を出力し、上記第2差動増幅回路が第1の飽和電圧と第1の飽和電圧とは違う第2の飽和電圧の間の電圧を出力している時、上記第1の飽和電圧を出力する第1ダミー増幅回路と、上記第2差動増幅回路の出力端子と上記第1ダミー増幅回路の出力端子との間に設けられ、上記第2差動増幅回路の入出力特性を補正する第1抵抗素子とからなる第1終端回路と、
上記第2差動増幅回路が上記第2の飽和電圧を出力し、上記第1差動増幅回路が上記第1の飽和電圧と上記第2の飽和電圧の間の電圧を出力している時、上記第2の飽和電圧を出力する第2ダミー増幅回路と、上記第1差動増幅回路の出力端子と上記第2ダミー増幅回路の出力端子との間に設けられ、上記第1差動増幅回路の入出力特性を補正する第2抵抗素子とからなる第2終端回路と、
を備え、一つの半導体基板上に形成されてなることを特徴とするA/D変換回路。
A resistance ladder for forming a plurality of reference voltages;
A plurality of voltage comparators each having the plurality of reference voltages input to one input terminal and an input analog signal commonly supplied to the other input terminal;
Each of the voltage comparators includes a differential amplifier circuit that receives signals from the one input terminal and the other input terminal,
The output terminals of the differential amplifier circuit adjacent to the reference voltage are connected to each other by an averaging resistor ladder,
The differential amplifier circuit that receives the highest reference voltage of the differential amplifier circuits at the one input terminal is a first differential amplifier circuit;
The differential amplifier circuit that receives the lowest reference voltage of the differential amplifier circuits at the one input terminal is a second differential amplifier circuit;
The first differential amplifier circuit outputs a first saturation voltage, and the second differential amplifier circuit outputs a voltage between the first saturation voltage and a second saturation voltage different from the first saturation voltage. And a first dummy amplifier circuit that outputs the first saturation voltage, and an output terminal of the second differential amplifier circuit and an output terminal of the first dummy amplifier circuit. A first termination circuit comprising a first resistance element that corrects input / output characteristics of the two differential amplifier circuits;
When the second differential amplifier circuit outputs the second saturation voltage, and the first differential amplifier circuit outputs a voltage between the first saturation voltage and the second saturation voltage, A second dummy amplifier circuit for outputting the second saturation voltage; and a first differential amplifier circuit provided between an output terminal of the first differential amplifier circuit and an output terminal of the second dummy amplifier circuit. A second termination circuit comprising a second resistance element for correcting the input / output characteristics of
And an A / D conversion circuit formed on a single semiconductor substrate.
請求項9において、
上記第1ダミー差動増幅回路は、非反転入力と反転入力との間に所定の固定電圧が供給されて上記第1の飽和電圧を定常的に出力し、
上記第2ダミー差動増幅回路は、非反転入力と反転入力との間に所定の固定電圧が供給されて上記第2の飽和電圧を定常的に出力するものであることを特徴とするA/D変換回路。
In claim 9,
The first dummy differential amplifier circuit is supplied with a predetermined fixed voltage between a non-inverting input and an inverting input to constantly output the first saturation voltage,
The second dummy differential amplifier circuit is a circuit in which a predetermined fixed voltage is supplied between a non-inverting input and an inverting input to constantly output the second saturation voltage. D conversion circuit.
請求項1において、
上記第1及び第2ダミー差動増幅回路の入力部又は出力部の結線の極性が上記差動増幅回路と逆であるものであることを特徴とするA/D変換回路。
In claim 1,
An A / D conversion circuit characterized in that the polarity of the connection of the input section or output section of the first and second dummy differential amplifier circuits is opposite to that of the differential amplifier circuit.
ピックアップと、
上記ピックアップにより読み出された信号をアナログ電気信号に変換するアナログフロントエンドと、
上記アナログフロントエンドで形成されたアナログ電気信号を受けて、デジタル信号に変換するA/D変換回路を含むリードチャネルとを含み、
上記A/D変換回路は、
複数の基準電圧を形成する抵抗ラダーと、
上記複数の基準電圧がそれぞれ一方の入力端子に入力され、他方の入力端子に入力アナログ信号が共通に供給された複数の電圧比較器とを含み、
上記電圧比較器のそれぞれは、上記一方の入力端子と他方の入力端子の信号を受ける差動増幅回路を含み、
上記基準電圧の隣接する差動増幅回路の出力端子同士がアベレージング用抵抗ラダーにより相互に接続され、
上記差動増幅回路の内の最も高い基準電圧を上記一方の入力端子に受ける上記差動増幅回路を第1差動増幅回路とし、
上記差動増幅回路の内の最も低い基準電圧を上記一方の入力端子に受ける上記差動増幅回路を第2差動増幅回路とし、
上記差動増幅回路の入出力特性とは逆特性にされた第1ダミー増幅回路と、上記第2差動増幅回路の出力端子と上記第1ダミー増幅回路の出力端子との間に設けられ、上記第1差動増幅回路の入出力特性を補正する第1抵抗素子とからなる第1終端回路と、
上記差動増幅回路の入出力特性とは逆特性にされた第2ダミー増幅回路と、上記第1差動増幅回路の出力端子と上記第2ダミー増幅回路の出力端子との間に設けられ、上記第2差動増幅回路の入出力特性を補正する第2抵抗素子とからなる第2終端回路とを設けてなることを特徴とするディスク再生システム。
With a pickup,
An analog front end that converts the signal read by the pickup into an analog electrical signal;
Including an A / D conversion circuit that receives an analog electrical signal formed by the analog front end and converts it into a digital signal;
The A / D conversion circuit is
A resistance ladder for forming a plurality of reference voltages;
A plurality of voltage comparators each having the plurality of reference voltages input to one input terminal and an input analog signal commonly supplied to the other input terminal;
Each of the voltage comparators includes a differential amplifier circuit that receives signals from the one input terminal and the other input terminal,
The output terminals of the differential amplifier circuit adjacent to the reference voltage are connected to each other by an averaging resistor ladder,
The differential amplifier circuit that receives the highest reference voltage of the differential amplifier circuits at the one input terminal is a first differential amplifier circuit;
The differential amplifier circuit that receives the lowest reference voltage of the differential amplifier circuits at the one input terminal is a second differential amplifier circuit;
Provided between a first dummy amplifier circuit whose characteristics are opposite to the input / output characteristics of the differential amplifier circuit, an output terminal of the second differential amplifier circuit and an output terminal of the first dummy amplifier circuit; A first termination circuit comprising a first resistance element for correcting input / output characteristics of the first differential amplifier circuit;
A second dummy amplifier circuit whose characteristics are opposite to the input / output characteristics of the differential amplifier circuit; and an output terminal of the first differential amplifier circuit and an output terminal of the second dummy amplifier circuit, 2. A disk reproducing system comprising: a second termination circuit comprising a second resistance element for correcting input / output characteristics of the second differential amplifier circuit.
請求項12において、
上記電圧比較器のそれぞれは、上記差動増幅回路の出力信号を論理しきい値電圧により論理1又は論理0を判定して保持するラッチ回路を備えてなることを特徴とするディスク再生システム。
In claim 12,
Each of the voltage comparators includes a latch circuit that determines and holds a logic 1 or a logic 0 based on a logic threshold voltage for the output signal of the differential amplifier circuit.
請求項13において、
上記第1と第2ダミー差動増幅回路は、差動の入力端子に中点電圧に相当する所定基準電圧と上記入力アナログ信号をそれぞれ受けるものであることをとするディスク再生システム。
In claim 13,
The disk reproducing system according to claim 1, wherein the first and second dummy differential amplifier circuits receive a predetermined reference voltage corresponding to a midpoint voltage and the input analog signal, respectively, at differential input terminals.
請求項12において、
上記A/D変換器は上記複数の電圧比較器により形成された複数ビットの温度計符号を複数ビットからなるデジタル信号を形成するエンコーダと、
上記差動増幅回路と同じ回路構成の差動増幅回路である上記第1及び第2ダミー差動増幅回路を含むものであることを特徴とするディスク再生システム。
In claim 12,
The A / D converter includes an encoder that forms a digital signal composed of a plurality of bits from a plurality of bits of a thermometer code formed by the plurality of voltage comparators;
A disc reproducing system comprising the first and second dummy differential amplifier circuits which are differential amplifier circuits having the same circuit configuration as the differential amplifier circuit.
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