JP2009005139A - 逐次型ad変換器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】共通接続ノード(10)に一端が接続される容量アレイ(6)と、補正用容量アレイ(7)とを具備する逐次型AD変換器を構成する。その逐次型AD変換器に、さらに、共通接続ノード(10)の電圧を検出する電圧比較器(11)と、電圧比較器(11)の出力に基づいて、値が設定される逐次比較レジスタ(14)と、逐次比較レジスタ(14)の値に基づいて容量アレイ(6)と補正用容量アレイ(7)を構成する容量素子(CC00〜CC5)への印加電圧を切り替える第1の制御回路(17)と、制御信号に基づいて、容量アレイ(6)の他の一端を入力アナログ信号あるいは第1の所定の電圧に切り替え、補正用容量アレイ(7)の一端を共通接続ノード(10)あるいは第2の所定の電圧に切り替える第2の制御回路(34)とを構成する。
【選択図】図12
Description
Q1=Q2
とすることで求まり、次の(3)式で表される電圧となる。
Q3=Q4
とすることで求まり、次の(7)式で表される電圧となる。
上記の課題を解決するために、共通接続ノード(10)に一端が接続される容量アレイ(6)と、補正用容量アレイ(7)と、前記共通接続ノード(10)の電圧を検出する電圧比較器(11)と、前記電圧比較器(11)の出力に基づいて、値が設定される逐次比較レジスタ(14)と、前記逐次比較レジスタ(14)の値に基づいて前記容量アレイ(6)と前記補正用容量アレイ(7)を構成する容量素子(CC00〜CC5)への印加電圧を切り替える第1の制御回路(17)と、制御信号(135)に基づいて、前記容量アレイ(6)の他の一端を、入力アナログ信号あるいは第1の所定の電圧に切り替え、前記補正用容量アレイ(7)の一端を前記共通接続ノード(10)あるいは第2の所定の電圧に切り替える第2の制御回路(34)とを具備する逐次型AD変換器を構成する。ここで、その補正用容量アレイ(7)の共通電極(61)に、主容量アレイ(6)の共通電極(10)とは異なる電圧を与える。
以下に、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明を行う。図12は、本実施形態の逐次型AD変換器60の構成を例示する回路図である。いかでは、本実施形態の逐次型AD変換器60が、上位10ビットの容量アレイで構成される10ビット分解能の逐次型AD変換器である場合に対応して説明を行う。
式(9)で表される電圧の変化分+40LSB−32LSB=8LSB
に対応する電圧が補正量となる。)
制御回路34は、期間T0において逐次比較レジスタ(SAR)14の第一ビット(MSB)の論理を“1”に設定する。逐次比較レジスタ(SAR)14の第一ビット(MSB)の論理が“1”なので、第1データバス15のデータD9の論理は“1”となる。
Q5=Q6とすることで求まる。したがって、第1共通接続ノード10の電圧(VX)は、次の(12)式で表される電圧となる。
以下に、本願発明の理解を容易にするために、本実施形態と従来例との比較例を説明する。以下では、本実施形態と従来例とで、補正用容量アレイにより、容量アレイの共通接続点、すなわち、電圧比較器の入力ノードの電圧を、どの程度変化することが可能かを考える。
VCOM=1/2×AVDD
とし、
VT=AVDD、VB=0
とすると、
2VT−VB−VCOM=3/2・AVDD
となり、従来技術の
VT−VB=AVDD
に対して1.5倍の電圧を変化できることが分かる。
(2VT−VB−VCOM)−(VT−VB)=VT−VCOM
であるので、
VT>VCOM
であれば効果を得ることができる。
以下に、図面を参照して本発明の第2実施形態について説明する。図21は、第2実施形態の逐次型A/D変換器60の構成を例示する回路図である。
以下に、本発明の第3実施形態について説明を行う。図25は、本発明の第3実施形態の逐次型A/D変換器60の構成を例示する回路図である。図25を参照すると、第3実施形態の逐次型A/D変換器60は、補正用スイッチ回路網25と、抵抗ストリング26と、スイッチ回路網27とを含んで構成されている。内部D/A変換器は、主容量アレイ6と抵抗ストリング26とを含んでいる。スイッチ回路網27は、抵抗ストリング26との組合せにより、内部D/A変換器として機能している。スイッチ回路網27は、抵抗ストリング26で発生する電圧を、主スイッチ制御回路16が出力する制御データ24に応答して切替えて出力している。スイッチ回路網27は、出力する電圧を、主スイッチ群8のスイッチS00の一端に印加している。補正用スイッチ回路網25は、抵抗ストリング26との組合せにより、補正用D/A変換器として機能している。補正用スイッチ回路網25は、抵抗ストリング26で発生する電圧を、補正用スイッチ制御回路17が出力する補正用スイッチ群制御信号23に応答して切替えている、補正用スイッチ回路網25は、出力する電圧を、補正用容量アレイ7の容量CC00に印加している。
なお、上述の複数の実施形態においては、サンプリング期間中に補正用容量アレイの共通接続ノードに印加する電圧を、上限基準電圧(VT)、下限基準電圧(VB)、VCOMの3つから選択する場合を例示している。本願発明において、逐次型A/D変換器60の共通接続ノードに印加する電圧は、この3つに制限されることは無く、別の任意の電圧を印加する構成であっても良い。また、上述の複数の実施形態は、その構成・動作に矛盾が生じない場合において、組み合わせて実施することが可能である。
VT…上限基準電圧
VB…下限基準電圧
AGND…アナロググランド電圧
1…アナログ入力電圧供給線
2…上限基準電圧供給線
3…下限基準電圧供給線
4…サンプル電圧供給線
5…第1スイッチ
6…主容量アレイ
7…補正用容量アレイ
8…主スイッチ群
9…補正用スイッチ群
10…第1共通接続ノード
11…電圧比較器
12…帰還用スイッチ
13…電圧比較器出力
14…逐次比較レジスタ(SAR)
16…主スイッチ制御回路
17…補正用スイッチ制御回路
18…A/D変換結果出力バッファ
15…第1データバス
19…A/D変換結果
20…アンプ
21…A/D変換終了信号(EOC)
22…サンプリング期間信号(TCG)
23…補正用スイッチ群制御信号
24…主スイッチ群制御信号
25…補正用スイッチ回路網
26…抵抗ストリング
27…スイッチ回路網
30…アナロググランド線
34…制御回路
31…動作クロック
32…ADトリガ
33…校正外部トリガ
35…制御信号
40…記憶回路
41…第2データバス
42…補正データ判別回路
43…フルコード信号
44…ゼロコード信号
45…ループ信号
50…第1ゲインエラー補正信号(増幅用)
51…第2ゲインエラー補正信号(減衰用)
52…ゲインエラー補正データ
61…第2共通接続ノード
62…ノード接続スイッチ
63…基準電圧切換スイッチ
71…カウンタ
72…トリガ検出回路
73…第1論理回路
74…第1バッファ
75…第2バッファ
76…第2論理回路
77…第3論理回路
78…第1論理回路出力信号
79…トリガ検出回路出力信号
80…第1制御信号
81…第2制御信号
82…第3制御信号
83…第4制御信号
84…第5制御信号
85…第6制御信号
86…第7制御信号
87…第4論理回路
88…第5論理回路
89…第6論理回路
101…アナログ入力電圧(Ain)
102…上限基準電圧(VT)
103…下限基準電圧(VB)
104…サンプル電圧供給線
105…第1スイッチ
106…主容量アレイ
107…補正用容量アレイ
108…主スイッチ群
109…補正用スイッチ群
110…容量アレイの共通接続ノード
111…電圧比較器
112…第2スイッチ
113…比較結果
114…逐次比較レジスタ(SAR)
116…主スイッチ制御回路
117…補正用スイッチ制御回路
118…第1バッファ
115…第1データバス
119…A/D変換結果
120…電圧比較器11を構成するアンプ
121…EOC
122…TCG
123…補正用スイッチ制御信号
124…主スイッチ制御信号
130…アナロググランド線
134…制御回路
131…クロック
132…ADトリガ
133…校正外部トリガ
135…制御信号
140…記憶回路
141…第2データバス
201…カウンタ
202…トリガ検出回路
203…OR回路
204…第2バッファ
205…第3バッファ
206…第1論理回路
207…第2論理回路
208…カウント開始設定信号
209…トリガ検出回路出力信号
210…第2バッファ出力信号
211…第3バッファ出力信号
212…第1論理回路出力信号
213…第2論理回路出力信号
Claims (10)
- 共通接続ノードに一端が接続される容量アレイと、
補正用容量アレイと、
前記共通接続ノードの電圧を検出する電圧比較器と、
前記電圧比較器の出力に基づいて、値が設定される逐次比較レジスタと、
前記逐次比較レジスタの値に基づいて前記容量アレイと前記補正用容量アレイを構成する容量素子への印加電圧を切り替える第1の制御回路と、
制御信号に基づいて、前記容量アレイの他の一端を入力アナログ信号あるいは第1の所定の電圧に切り替え、前記補正用容量アレイの一端を前記共通接続ノードあるいは第2の所定の電圧に切り替える第2の制御回路と
を具備する
逐次型AD変換器。 - 請求項1に記載の逐次型AD変換器において、さらに、
前記容量アレイと前記補正容量アレイとの間に設けられ、前記容量アレイと前記補正容量アレイとの接続状態を切り換える接続スイッチ
を具備する
逐次型AD変換器。 - 請求項2に記載の逐次型AD変換器において、
前記容量アレイは前記入力アナログ信号電圧に応答して生成される変換信号を前記電圧変換器に供給し、
前記補正用容量アレイは、前記電圧変換器のオフセットを補正する
逐次型AD変換器。 - 請求項2または3に記載の逐次型AD変換器において、
前記接続スイッチは、
サンプリング期間における前記容量アレイと前記補正容量アレイとの接続を遮断する
逐次型AD変換器。 - 請求項2から4の何れか1項に記載の逐次型AD変換器において、
前記接続スイッチは、
比較期間において、前記容量アレイと前記補正容量アレイとを接続する
逐次型AD変換器。 - 請求項4または5に記載の逐次型AD変換器において、更に、
上限基準電圧を供給する上限電圧供給線と、
下限基準電圧を供給する下限電圧供給線と、
基準電圧切換スイッチと、
補正用スイッチ群と
を備え、
前記基準電圧切換スイッチは、
前記サンプリング期間に、前記補正用容量アレイの一端と前記上限電圧供給線とを接続し、
前記補正用スイッチ群は、
前記サンプリング期間に、前記補正用容量アレイの他端と前記下限電圧供給線とを接続する
逐次型AD変換器。 - 請求項4または5に記載の逐次型AD変換器において、更に、
上限基準電圧を供給する上限電圧供給線と、
下限基準電圧を供給する下限電圧供給線と、
基準電圧切換スイッチと、
補正用スイッチ群と、
前記入力アナログ信号電圧を供給する入力信号供給線
を備え、
前記基準電圧切換スイッチは、
前記サンプリング期間に、前記補正用容量アレイの一端と前記上限電圧供給線とを接続し、
前記補正用スイッチ群は、
前記サンプリング期間に、前記補正用容量アレイの他端と前記入力信号線とを接続する
逐次型AD変換器。 - 請求項6または7に記載の逐次型AD変換器において、さらに、
前記主容量アレイに印加する電圧を制御する主容量アレイスイッチ群を含み、
前記容量アレイは、複数の変換用容量素子を有し、
前記主容量アレイスイッチ群は、
複数の変換用容量素子の一部に、前記入力アナログ信号電圧と異なる電圧を供給する
逐次型AD変換器。 - 請求項4または5に記載の逐次型AD変換器において、さらに、
抵抗ストリングと、
前記抵抗ストリングで発生する電圧を、切替えて出力するスイッチ回路網と
を含み、
前記容量アレイは、複数の変換用容量素子を有し、
前記スイッチ回路網は、
前記複数の変換用容量素子の少なくとも一つに、前記抵抗ストリングで発生する前記電圧を印加する
逐次型AD変換器。 - 請求項4または5に記載の逐次型AD変換器において、
前記容量アレイは、
サンプリングコンデンサと、
抵抗ストリングと、
前記抵抗ストリングで発生する電圧を、切替えて出力するスイッチ回路網と
を含み、
前記スイッチ回路網は、
前記サンプリングコンデンサに、前記抵抗ストリングで発生する前記電圧を印加する
逐次型AD変換器。
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