JP2008005001A - Chopper comparator and successive comparison a/d converter employing the same - Google Patents
Chopper comparator and successive comparison a/d converter employing the same Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、チョッパ型コンパレータ及びそれを用いた逐次比較型A/Dコンバータに関する。 The present invention relates to a chopper comparator and a successive approximation A / D converter using the same.
従来より、マイクロコンピュータ等において逐次比較型A/Dコンバータが内蔵されているが、近年、低電圧で高速変換可能な逐次比較型A/Dコンバータが要求されている。この種のチョッパ型コンパレータを用いた逐次比較型A/Dコンバータについて図3〜図5を用いて説明する。 Conventionally, a successive approximation A / D converter is built in a microcomputer or the like, but in recent years, a successive approximation A / D converter capable of high-speed conversion at a low voltage is required. A successive approximation type A / D converter using this type of chopper type comparator will be described with reference to FIGS.
この逐次比較型A/Dコンバータは、コンパレータ部と、ラダー抵抗によるD/A変換部を用いたものである。D/A変換部は、電源電圧Vddと接地電圧Vssの間に接続され、電源電圧Vddを分圧するn個のラダー抵抗RX1,RX2,・・・RXnと、これらのラダー抵抗の各接続点の電圧を出力電圧DAout(参照電圧)として取り出すための(n−1)個のトランスミッションゲートTGX1,TGX2,・・TGXn−1、D/A変換結果に応じて、トランスミッションゲートTGX1,TGX2,・・TGXn−1を選択的にオンさせる制御回路CONTからなる。 This successive approximation A / D converter uses a comparator unit and a D / A conversion unit using a ladder resistor. The D / A converter is connected between the power supply voltage Vdd and the ground voltage Vss, and n ladder resistors RX1, RX2,... RXn that divide the power supply voltage Vdd, and connection points of these ladder resistors. (N−1) transmission gates TGX1, TGX2,. And a control circuit CONT for selectively turning on -1.
コンパレータ部は、D/A変換部の出力電圧DAoutとアナログ入力電圧ANINとを比較する機能を有しており、2段のチョッパ型コンパレータで構成されている。1段目のチョッパ型コンパレータは、データサンプリング信号DATASAMPに応じてオンし、アナログ入力電圧ANINを第1のキャパシタC1に印加するトランスミッションゲートTG1、リファレンスサンプリング信号REFSAMPに応じてオンし、D/A変換部の出力電圧DAoutを第1のキャパシタC1に印加するトランスミッションゲートTG2、第1のキャパシタC1の出力端子に接続された第1のインバータIV1、サンプリング信号SAMPTGに応じてオンし、第1のインバータIV1の入力と出力を短絡させるトランスミッションゲートTG3A、A/D変換スタート信号/ADSTARTに応じてスイッチングする第1のNMOS(M1)からなる。 The comparator unit has a function of comparing the output voltage DAout of the D / A conversion unit and the analog input voltage ANIN, and is configured by a two-stage chopper type comparator. The first stage chopper type comparator is turned on in response to the data sampling signal DATASAMP, is turned on in response to the transmission gate TG1 for applying the analog input voltage ANIN to the first capacitor C1, and the reference sampling signal REFSAMP, and is D / A converted. Part of the output voltage DAout applied to the first capacitor C1, the first inverter IV1 connected to the output terminal of the first capacitor C1, the first inverter IV1 connected to the output terminal of the first capacitor C1, and turned on in response to the sampling signal SAMPTG. A transmission gate TG3A for short-circuiting the input and the output of the first NMOS (M1) which switches according to the A / D conversion start signal / ADSTART.
2段目のチョッパ型コンパレータは、1段目の出力を増幅するために設けられ、第1のインバータIV1の出力が印加される第2のキャパシタC2、第2のキャパシタC2の出力端子に接続された第2のインバータIV2、サンプリング信号SAMPTGに応じてオンし、第2のインバータIV2の入力と出力を短絡させるトランスミッションゲートTG3B、A/D変換スタート信号/ADSTARTに応じてスイッチングする第2のNMOS(M2)からなる。 The second-stage chopper comparator is provided to amplify the output of the first stage, and is connected to the output terminals of the second capacitor C2 and the second capacitor C2 to which the output of the first inverter IV1 is applied. The second inverter IV2 is turned on in response to the sampling signal SAMPTG, the transmission gate TG3B that short-circuits the input and output of the second inverter IV2, and the second NMOS that is switched in response to the A / D conversion start signal / ADSTART ( M2).
そして、2段目のチョッパ型コンパレータの出力をA/D変換結果サンプリング信号RESSAMPに基づいてラッチするラッチ回路LHが設けられている。制御回路CONTは、ラッチ回路LHの出力に応じて、トランスミッションゲートTGX1,TGX2,・・TGXn−1を選択的にオンさせる。 A latch circuit LH is provided for latching the output of the second-stage chopper comparator based on the A / D conversion result sampling signal RESAMP. The control circuit CONT selectively turns on the transmission gates TGX1, TGX2,... TGXn-1 according to the output of the latch circuit LH.
この逐次比較型A/Dコンバータの動作について、図4のタイミング図を参照して説明する。まず、A/D変換スタート前において、A/D変換スタート信号/ADSTARTはハイであり、第1のNMOS(M1)、第2のNMOS(M2)はオン状態であり、第1のインバータIV1、第2のインバータIV2の入力はロウ(接地電圧)に固定される。これにより、第1のインバータIV1、第2のインバータIV2に貫通電流が流れるのが防止される。 The operation of this successive approximation A / D converter will be described with reference to the timing chart of FIG. First, before the start of A / D conversion, the A / D conversion start signal / ADSTART is high, the first NMOS (M1) and the second NMOS (M2) are in the on state, and the first inverter IV1, The input of the second inverter IV2 is fixed to low (ground voltage). This prevents a through current from flowing through the first inverter IV1 and the second inverter IV2.
その後、A/D変換スタート信号/ADSTARTがロウになると、第1のNMOS(M1)、第2のNMOS(M2)はオフする。そして、データサンプリング信号DATASAMP、サンプリング信号SAMPTGが順次ハイになると、トランスミッションゲートTG1がオンして第1のキャパシタC1の入力端子にアナログ入力電圧ANINが印加され、トランスミッションゲートTG3A、TG3Bがオンして第1のインバータIV1の入力と出力、第2のインバータIV2の入力と出力が短絡される。 Thereafter, when the A / D conversion start signal / ADSTART goes low, the first NMOS (M1) and the second NMOS (M2) are turned off. When the data sampling signal DATASAMP and the sampling signal SAMPTG sequentially become high, the transmission gate TG1 is turned on, the analog input voltage ANIN is applied to the input terminal of the first capacitor C1, and the transmission gates TG3A and TG3B are turned on. The input and output of the first inverter IV1 and the input and output of the second inverter IV2 are short-circuited.
すると、第1のインバータIV1の入力は第1のインバータIV1のしきい値Vt1に設定され、第2のインバータIV2の入力は第2のインバータIV2のしきい値Vt2に設定される。これにより、第1のキャパシタC1には(ANIN−Vt1)という電圧が充電される。 Then, the input of the first inverter IV1 is set to the threshold value Vt1 of the first inverter IV1, and the input of the second inverter IV2 is set to the threshold value Vt2 of the second inverter IV2. As a result, the first capacitor C1 is charged with a voltage of (ANIN−Vt1).
その後、データサンプリング信号DATASAMP、サンプリング信号SAMPTGが順次ロウになると、トランスミッションゲートTG1、トランスミッションゲートTG3A、TG3Bがオフする。その後、リファレンスサンプリング信号REFSAMPがハイになると、トランスミッションゲートTG2がオンし、D/A変換部の出力電圧DAoutが第1のキャパシタC1の入力端子に印加される。このとき、出力電圧DAoutは制御回路CONTによりVdd/2に設定される。 Thereafter, when the data sampling signal DATASAMP and the sampling signal SAMPTG sequentially become low, the transmission gate TG1, the transmission gates TG3A, and TG3B are turned off. Thereafter, when the reference sampling signal REFSAMP becomes high, the transmission gate TG2 is turned on, and the output voltage DAout of the D / A converter is applied to the input terminal of the first capacitor C1. At this time, the output voltage DAout is set to Vdd / 2 by the control circuit CONT.
すると、第1のキャパシタC1の入力端子は、ANINからVdd/2に変化するので、第1のキャパシタC1の出力端子、すなわち第1のインバータIV1の入力は(Vdd/2−ANIN+Vt1)に変化する。これにより、第1のインバータIV1により、ANINとVdd/2との大小が比較される。つまり、ANIN>Vdd/2の場合は、第1のインバータIV1はハイを出力し、ANIN<Vdd/2の場合は、第1のインバータIV1はロウを出力する。第1のインバータIV1の出力は2段目のチョッパ型コンパレータによって増幅され、A/D変換結果サンプリング信号RESSAMPの立ち上がりに基づいて、ラッチ回路LHにラッチされる。これにより、最上位ビット(MSB)が決定される。 Then, since the input terminal of the first capacitor C1 changes from ANIN to Vdd / 2, the output terminal of the first capacitor C1, that is, the input of the first inverter IV1 changes to (Vdd / 2−ANIN + Vt1). . Thus, the first inverter IV1 compares the magnitudes of ANIN and Vdd / 2. That is, when ANIN> Vdd / 2, the first inverter IV1 outputs high, and when ANIN <Vdd / 2, the first inverter IV1 outputs low. The output of the first inverter IV1 is amplified by the second-stage chopper comparator, and is latched by the latch circuit LH based on the rising edge of the A / D conversion result sampling signal RESAMP. Thereby, the most significant bit (MSB) is determined.
その後は、リファレンスサンプリング信号REFSAMPが逐次ハイになり、D/A変換部から、上位ビットのA/D変換結果に応じた出力電圧DAoutが逐次出力され、これとVrefが逐次比較される。例えば、1回目の比較の結果、ANIN>Vdd/2の場合には、2回目の比較では、出力電圧DAout=3/4Vddとなり、3/4VddとANINとが比較され、最上位ビットの1つ下位ビットであるMSB−1のビットが決定される。このような比較動作を逐次に行うことで、アナログ入力電圧ANINはnビットのデジタル信号に変換される。 After that, the reference sampling signal REFSAMP sequentially becomes high, the output voltage DAout corresponding to the A / D conversion result of the upper bits is sequentially output from the D / A converter, and this is sequentially compared with Vref. For example, if ANIN> Vdd / 2 as a result of the first comparison, the output voltage DAout = 3 / 4Vdd is obtained in the second comparison, and 3 / 4Vdd is compared with ANIN, and one of the most significant bits is compared. The MSB-1 bit, which is the lower bit, is determined. By sequentially performing such comparison operations, the analog input voltage ANIN is converted into an n-bit digital signal.
この種のチョッパ型コンパレータ及びそれを用いた逐次比較型A/Dコンバータについては、特許文献1に記載されている。
上述の逐次比較型A/Dコンバータにおいて、トランスミッションゲートTG1、TG2を介して、アナログ入力電圧ANIN、出力電圧DAoutがチョッパ型コンパレータの第1のキャパシタC1の入力端子にサンプリングされる。トランスミッションゲートTG1、TG2はCMOSのトランスミッションゲートで構成される。トランスミッションゲートTG1、TG2は、図5(a)の回路図のようになる。 In the successive approximation A / D converter described above, the analog input voltage ANIN and the output voltage DAout are sampled to the input terminal of the first capacitor C1 of the chopper comparator via the transmission gates TG1 and TG2. The transmission gates TG1 and TG2 are composed of CMOS transmission gates. The transmission gates TG1 and TG2 are as shown in the circuit diagram of FIG.
トランスミッションゲートTG1、TG2がオンしているとき、NMOSのゲートに電源電圧Vddが印加され、PMOSに接地電圧Vssが印加される。しかしながら、図5(b)に示すように、その入力電圧が0.5Vdd付近のときに、トランスミッションゲートTG1、TG2のインピーダンスは急激に高くなる。また、Vddが低電圧になるとその傾向はさらに顕著になる。 When the transmission gates TG1 and TG2 are on, the power supply voltage Vdd is applied to the NMOS gate and the ground voltage Vss is applied to the PMOS. However, as shown in FIG. 5B, when the input voltage is around 0.5 Vdd, the impedances of the transmission gates TG1 and TG2 rapidly increase. Moreover, the tendency becomes more remarkable when Vdd becomes a low voltage.
そのため、ANIN=0.5Vddの付近では、低電圧(低い電源電圧Vdd)で高速動作を行う場合には、チョッパ型コンパレータの第1のキャパシタC1に電荷がチャージしきれず、チョッパ型コンパレータの比較精度が悪化し、これによりA/D変換精度が悪化するという問題を有していた。さらに、A/D変換終了後に、トランスミッションゲートTG1、TG2はオフになるため、前に変換した電荷が残り、次のサンプリングに悪影響を与える。 Therefore, in the vicinity of ANIN = 0.5 Vdd, when high-speed operation is performed with a low voltage (low power supply voltage Vdd), the first capacitor C1 of the chopper comparator cannot be charged, and the comparison accuracy of the chopper comparator is high. As a result, the A / D conversion accuracy deteriorates. Further, since the transmission gates TG1 and TG2 are turned off after the A / D conversion is completed, the previously converted charge remains, which adversely affects the next sampling.
本発明のチョッパ型コンパレータは、上述の課題に鑑みてなされたものであり、キャパシタと、前記キャパシタの入力端子に第1の信号及び第2の信号を順番に印加する第1のスイッチング回路と、前記キャパシタの出力端子に接続されたインバータと、前記キャパシタの入力端子に前記第1の信号が印加された時に前記インバータの出力端子と入力端子とを短絡し、前記キャパシタの入力端子に前記第2の信号が印加される前にその短絡を解除する第2のスイッチング回路と、前記キャパシタの入力端子に前記第1の信号及び第2の信号が印加される前に、前記キャパシタの入力端子に初期電圧を印加する初期化回路と、を備えることを特徴とする。 The chopper type comparator of the present invention has been made in view of the above-described problems, and includes a capacitor, a first switching circuit that sequentially applies a first signal and a second signal to an input terminal of the capacitor, An inverter connected to the output terminal of the capacitor, and when the first signal is applied to the input terminal of the capacitor, the output terminal and the input terminal of the inverter are short-circuited, and the second input terminal is connected to the input terminal of the capacitor. A second switching circuit that releases the short circuit before the first signal is applied, and an initial input to the capacitor input terminal before the first signal and the second signal are applied to the input terminal of the capacitor. And an initialization circuit for applying a voltage.
かかる構成のチョッパ型コンパレータによれば、キャパシタに、第1のスイッチング回路のインピーダンスが最も高くなる初期電圧(0.5Vdd付近)をチャージしておき、その後、第1の信号、第2の信号をキャパシタに順次サンプリングすることで、低電圧、高速動作においても比較精度を良好に確保できる。 According to the chopper type comparator having such a configuration, the capacitor is charged with an initial voltage (near 0.5 Vdd) at which the impedance of the first switching circuit becomes the highest, and then the first signal and the second signal are supplied. By sequentially sampling to the capacitor, good comparison accuracy can be ensured even at low voltage and high speed operation.
また、本発明の逐次比較型A/Dコンバータは、電源電圧を分圧して複数の分圧電圧を発生するラダー抵抗と、前記基準電圧と前記分圧電圧とを比較するチョッパ型コンパレータと、前記チョッパ型コンパレータの比較結果に応じて前記分圧電圧を選択する制御回路とを備え、前記チョッパ型コンパレータとして、上記のチョッパ型コンパレータを用いることを特徴とする。 The successive approximation A / D converter according to the present invention includes a ladder resistor that divides a power supply voltage to generate a plurality of divided voltages, a chopper comparator that compares the reference voltage and the divided voltage, and And a control circuit that selects the divided voltage according to the comparison result of the chopper type comparator, wherein the chopper type comparator is used as the chopper type comparator.
かかる構成の逐次比較型A/Dコンバータによれば、初期化回路を備えたチョッパ型コンパレータを用いたことにより、低電圧での高速A/D変換が可能になる。 According to the successive approximation A / D converter having such a configuration, a high-speed A / D conversion at a low voltage is possible by using a chopper type comparator including an initialization circuit.
本発明のチョッパ型コンパレータによれば、初期化回路を備えたことにより、低電圧での高速比較が可能になる。また、本発明の逐次比較型A/Dコンバータによれば、初期化回路を備えたチョッパ型コンパレータを用いたことにより、低電圧での高速A/D変換が可能になる。 According to the chopper type comparator of the present invention, since the initialization circuit is provided, high-speed comparison at a low voltage is possible. Further, according to the successive approximation A / D converter of the present invention, a high-speed A / D conversion at a low voltage is possible by using a chopper comparator provided with an initialization circuit.
本発明の実施の形態によるチョッパ型コンパレータを用いた逐次比較型A/Dコンバータについて図1、図2を参照して説明する。 A successive approximation A / D converter using a chopper comparator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本発明の特徴は、図1に示すように、チョッパ型コンパレータの入力電圧、即ち、第1のキャパシタC1の入力端子の電圧を0.5Vddという初期電圧に設定するための初期化回路としてトランスミッションゲートTG4を設けた点である。トランスミッションゲートTG4は図5(a)のようなCMOSトランスミッションゲートで構成される。そして、トランスミッションゲートTG3A、TG3Bのオンオフは第1のサンプリング信号SAMPTG1によって制御され、トランスミッションゲートTG4のオンオフは第2のサンプリング信号SAMPTG2によって制御される。その他の構成については、図3の回路と同じである。 As shown in FIG. 1, the present invention is characterized in that a transmission gate is used as an initialization circuit for setting the input voltage of a chopper comparator, that is, the voltage of the input terminal of the first capacitor C1 to an initial voltage of 0.5 Vdd. This is the point where TG4 is provided. The transmission gate TG4 is composed of a CMOS transmission gate as shown in FIG. The on / off of the transmission gates TG3A and TG3B is controlled by the first sampling signal SAMPTG1, and the on / off of the transmission gate TG4 is controlled by the second sampling signal SAMPTG2. Other configurations are the same as those of the circuit of FIG.
次に、この逐次比較型A/Dコンバータの動作について図2のタイミング図を参照しながら説明する。まず、A/D変換スタート前において、A/D変換スタート信号/ADSTARTはハイであり、第1のNMOS(M1)、第2のNMOS(M2)はオン状態であり、第1のインバータIV1、第2のインバータIV2の入力はロウ(接地電圧)に固定される。これにより、第1のインバータIV1、第2のインバータIV2に貫通電流が流れるのが防止される。 Next, the operation of the successive approximation A / D converter will be described with reference to the timing chart of FIG. First, before the start of A / D conversion, the A / D conversion start signal / ADSTART is high, the first NMOS (M1) and the second NMOS (M2) are in the on state, and the first inverter IV1, The input of the second inverter IV2 is fixed to low (ground voltage). This prevents a through current from flowing through the first inverter IV1 and the second inverter IV2.
その後、A/D変換スタート信号/ADSTARTがロウになると、第1のNMOS(M1)、第2のNMOS(M2)はオフする。そして、第1のサンプリング信号SAMPTG1及び第2のサンプリング信号SAMPTG2がハイになると、トランスミッションゲートTG3A、TG3B,TG4がオンする。 Thereafter, when the A / D conversion start signal / ADSTART goes low, the first NMOS (M1) and the second NMOS (M2) are turned off. When the first sampling signal SAMPTG1 and the second sampling signal SAMPTG2 become high, the transmission gates TG3A, TG3B, and TG4 are turned on.
すると、第1のインバータIV1の入力と出力、第2のインバータIV2の入力と出力が短絡され、かつ第1のキャパシタC1の入力端子と第1のインバータIV1の出力が短絡される。第1のインバータIV1の入力と出力は第1のインバータIV1のしきい値Vt1に設定され、第2のインバータIV2の入力と出力は第2のインバータIV2のしきい値Vt2に設定される。第1のインバータIV1の出力が第1のインバータIV1のしきい値Vt1に設定されると、トランスミッションゲートTG4を介して、第1のキャパシタC1の入力端子の電圧はしきい値Vt1に初期設定される。 Then, the input and output of the first inverter IV1, the input and output of the second inverter IV2 are short-circuited, and the input terminal of the first capacitor C1 and the output of the first inverter IV1 are short-circuited. The input and output of the first inverter IV1 are set to the threshold value Vt1 of the first inverter IV1, and the input and output of the second inverter IV2 are set to the threshold value Vt2 of the second inverter IV2. When the output of the first inverter IV1 is set to the threshold value Vt1 of the first inverter IV1, the voltage at the input terminal of the first capacitor C1 is initially set to the threshold value Vt1 via the transmission gate TG4. The
ここで、第1のインバータIV1はCMOSインバータであり、PMOSとNMOSのサイズ比(チャネル幅W/チャネル長L)を調整することで、そのしきい値Vt1は、第1のインバータIV1に供給される電源電圧Vddの半分の0.5Vddに設定することができる。そうすると、第1のキャパシタC1の入力端子の電圧は0.5Vddに初期設定される。 Here, the first inverter IV1 is a CMOS inverter, and the threshold value Vt1 is supplied to the first inverter IV1 by adjusting the size ratio (channel width W / channel length L) of PMOS and NMOS. It can be set to 0.5 Vdd which is half of the power supply voltage Vdd. Then, the voltage at the input terminal of the first capacitor C1 is initialized to 0.5 Vdd.
その後、第2のサンプリング信号SAMPTG2はロウになると、トランスミッションゲートTG4はオフする。その後、データサンプリング信号DATASAMPがハイになると、トランスミッションゲートTG1がオンして第1のキャパシタC1の入力端子にアナログ入力電圧ANINが印加される。これにより、第1のキャパシタC1には(ANIN−Vt1)という電圧が充電される。 Thereafter, when the second sampling signal SAMPTG2 becomes low, the transmission gate TG4 is turned off. Thereafter, when the data sampling signal DATASAMP becomes high, the transmission gate TG1 is turned on and the analog input voltage ANIN is applied to the input terminal of the first capacitor C1. As a result, the first capacitor C1 is charged with a voltage of (ANIN−Vt1).
このとき、アナログ入力電圧ANINが0.5Vdd付近であると、トランスミッションゲートTG1のインピーダンスは高いが、第1のキャパシタC1の入力端子の電圧は0.5Vddにすでに初期設定されているので、その影響は最小限にできる。一方、アナログ入力電圧ANINが0.5Vddから離れた値である場合には、トランスミッションゲートTG1のインピーダンスは低いので第1のキャパシタC1にはトランスミッションゲートTG1を介して(ANIN−Vt1)という電圧が高速に充電される。 At this time, if the analog input voltage ANIN is close to 0.5 Vdd, the impedance of the transmission gate TG1 is high, but the voltage of the input terminal of the first capacitor C1 is already initially set to 0.5 Vdd. Can be minimized. On the other hand, when the analog input voltage ANIN is a value away from 0.5 Vdd, the impedance of the transmission gate TG1 is low, and therefore the voltage (ANIN−Vt1) is high in the first capacitor C1 via the transmission gate TG1. Is charged.
その後は、従来例の回路と同様の動作であり、データサンプリング信号DATASAMP、サンプリング信号SAMPTGが順次ロウになると、トランスミッションゲートTG1、トランスミッションゲートTG3A、TG3Bがオフする。その後、リファレンスサンプリング信号REFSAMPがハイになると、トランスミッションゲートTG2がオンし、D/A変換部の出力電圧DAoutが第1のキャパシタC1の入力端子に印加される。このとき、出力電圧DAoutは制御回路CONTによりVdd/2に設定される。 Thereafter, the operation is the same as that of the conventional circuit, and when the data sampling signal DATASAMP and the sampling signal SAMPTG sequentially become low, the transmission gate TG1, the transmission gates TG3A, and TG3B are turned off. Thereafter, when the reference sampling signal REFSAMP becomes high, the transmission gate TG2 is turned on, and the output voltage DAout of the D / A converter is applied to the input terminal of the first capacitor C1. At this time, the output voltage DAout is set to Vdd / 2 by the control circuit CONT.
すると、第1のキャパシタC1の入力端子は、ANINからVdd/2に変化するので、第1のキャパシタC1の出力端子、すなわち第1のインバータIV1の入力は(Vdd/2−ANIN+Vt1)に変化する。これにより、第1のインバータIV1により、ANINとVdd/2との大小が比較される。つまり、ANIN>Vdd/2の場合は、第1のインバータIV1はハイを出力し、ANIN<Vdd/2の場合は、第1のインバータIV1はロウを出力する。 Then, since the input terminal of the first capacitor C1 changes from ANIN to Vdd / 2, the output terminal of the first capacitor C1, that is, the input of the first inverter IV1 changes to (Vdd / 2−ANIN + Vt1). . Thus, the first inverter IV1 compares the magnitudes of ANIN and Vdd / 2. That is, when ANIN> Vdd / 2, the first inverter IV1 outputs high, and when ANIN <Vdd / 2, the first inverter IV1 outputs low.
第1のインバータIV1の出力は2段目のチョッパ型コンパレータによって増幅され、A/D変換結果サンプリング信号RESSAMPの立ち上がりに基づいて、ラッチ回路LHにラッチされる。これにより、最上位ビット(MSB)が決定される。 The output of the first inverter IV1 is amplified by the second-stage chopper comparator, and is latched by the latch circuit LH based on the rising edge of the A / D conversion result sampling signal RESAMP. Thereby, the most significant bit (MSB) is determined.
その後は、リファレンスサンプリング信号REFSAMPが逐次ハイになり、D/A変換部から、上位ビットのA/D変換結果に応じた出力電圧DAoutが逐次出力され、これとVrefが逐次比較される。例えば、1回目の比較の結果、ANIN>Vdd/2の場合には、2回目の比較では、出力電圧DAout=3/4Vddとなり、3/4VddとANINとが比較され、最上位ビットの1つ下位ビットであるMSB−1のビットが決定される。このような比較動作を逐次に行うことで、アナログ入力電圧ANINはnビットのデジタル信号に変換される。 After that, the reference sampling signal REFSAMP sequentially becomes high, the output voltage DAout corresponding to the A / D conversion result of the upper bits is sequentially output from the D / A converter, and this is sequentially compared with Vref. For example, if ANIN> Vdd / 2 as a result of the first comparison, the output voltage DAout = 3 / 4Vdd is obtained in the second comparison, and 3 / 4Vdd is compared with ANIN, and one of the most significant bits is compared. The MSB-1 bit, which is the lower bit, is determined. By sequentially performing such comparison operations, the analog input voltage ANIN is converted into an n-bit digital signal.
上述のように、第1のキャパシタC1の入力端子の電圧を0.5Vddに初期設定しているので、アナログ入力電圧ANINが0.5Vdd付近であっても、参照電圧との高速な比較動作が可能になり、結果として、高速なA/D変換を高精度で行うことができる。 As described above, since the voltage of the input terminal of the first capacitor C1 is initially set to 0.5 Vdd, a high-speed comparison operation with the reference voltage is possible even when the analog input voltage ANIN is around 0.5 Vdd. As a result, high-speed A / D conversion can be performed with high accuracy.
C1 第1のキャパシタ C2 第2のキャパシタ
IV1 第1のインバータ IV2 第2のインバータ
LH ラッチ回路
M1 第1のNMOS M2 第2のNMOS
RX1,RX2,・・・RXn ラダー抵抗
TG1,TG2,TG3A,TG3B,TG4 トランスミッションゲート
TGX1,TGX2,・・・TGXn−1 トランスミッションゲート
C1 first capacitor C2 second capacitor IV1 first inverter IV2 second inverter LH latch circuit M1 first NMOS M2 second NMOS
RX1, RX2, ... RXn Ladder resistors TG1, TG2, TG3A, TG3B, TG4 Transmission gates TGX1, TGX2, ... TGXn-1 Transmission gates
Claims (5)
前記キャパシタの入力端子に第1の信号及び第2の信号を順番に印加する第1のスイッチング回路と、
前記キャパシタの出力端子に接続されたインバータと、
前記キャパシタの入力端子に前記第1の信号が印加された時に前記インバータの出力端子と入力端子とを短絡し、前記キャパシタの入力端子に前記第2の信号が印加される前にその短絡を解除する第2のスイッチング回路と、
前記キャパシタの入力端子に前記第1の信号及び第2の信号が印加される前に、前記キャパシタの入力端子に初期電圧を印加する初期化回路と、を備えることを特徴とするチョッパ型コンパレータ。 A capacitor;
A first switching circuit for sequentially applying a first signal and a second signal to an input terminal of the capacitor;
An inverter connected to the output terminal of the capacitor;
When the first signal is applied to the input terminal of the capacitor, the output terminal and the input terminal of the inverter are short-circuited, and the short circuit is released before the second signal is applied to the input terminal of the capacitor. A second switching circuit that
An initialization circuit that applies an initial voltage to the input terminal of the capacitor before the first signal and the second signal are applied to the input terminal of the capacitor.
前記チョッパ型コンパレータとして請求項1〜請求項4のいずれか1項のチョッパ型コンパレータを用いることを特徴とする逐次比較型A/Dコンバータ。 A ladder resistor that divides a power supply voltage to generate a plurality of divided voltages, a chopper comparator that compares a reference voltage with the divided voltage, and the divided voltage selected according to the comparison result of the chopper comparator And a control circuit that
5. A successive approximation A / D converter using the chopper type comparator according to claim 1 as the chopper type comparator.
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