JP2010068048A

JP2010068048A - Ａｄ変換器

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Publication number: JP2010068048A
Application number: JP2008230182A
Authority: JP
Inventors: Junji Toyomura; 純次豊村; Yasuhide Shimizu; 泰秀清水
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2008-09-08
Filing date: 2008-09-08
Publication date: 2010-03-25
Anticipated expiration: 2028-09-08
Also published as: JP5125912B2

Abstract

【課題】低電力化したＡＤ変換器を提供する。
【解決手段】それぞれ異なる基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、入力したアナログ信号の電圧と各基準電圧との差分に応じた電圧をそれぞれ出力する複数の第１増幅回路と、トラッキングモードで第１増幅回路の出力電圧値の変化に追従した出力を行い、ホールドモードで第１増幅回路の出力電圧値を保持して出力する複数のトラックホールド回路と、トラックホールド回路の出力電圧を増幅する複数の第２増幅回路と、トラックホールド回路がトラッキングモードのときに第２増幅回路の動作電流を停止又は制限し、トラックホールド回路がホールドモードのときに第１増幅回路の動作電流を停止又は制限する制御部とを備えるＡＤ変換器とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、アナログ−デジタル変換器（以下、ＡＤ変換器と呼ぶ）に関し、特に並列型（フラッシュ型）のＡＤ変換器に関する。

従来、アナログ信号をデジタル信号に変換してデジタル回路で処理するためにＡＤ変換器が用いられている。ＡＤ変換器では、多くの場合、高速で作動することが求められており、高速なＡＤ変換器の一つとして、並列型（フラッシュ型）のＡＤ変換器が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

図１２に示すように、並列型のＡＤ変換器1010には、基準電圧生成回路1020と、第１増幅回路1030と、トラックホールド回路1040と、第２増幅回路1050と、コンパレータ1060と、エンコーダ1070と、これらを制御する制御部1080を設けている。

基準電圧生成回路1020では、複数の抵抗体を直列に接続しており、各抵抗体での電圧降下を利用してそれぞれ異なる所定の基準電圧を生成している。第１増幅回路1030では、基準電圧生成回路で生成された各基準電圧と、入力されたアナログ信号Vinの電圧との差分に応じた電圧をそれぞれ出力しており、基準電圧の数に合わせて複数設けている。

トラックホールド回路1040には、トラッキングモードとホールドモードの切り替えを行うスイッチと、トラッキングモードの際にチャージされるコンデンサを設けている。そして、トラッキングモードの場合には、スイッチをオン状態として第１増幅回路の出力電圧に応じてコンデンサをチャージし、ホールドモードの場合には、スイッチをオフ状態としてコンデンサから所定の電圧を供給している。スイッチの切替制御は、制御部1080によって行っている。これにより、トラックホールド回路1040では、トラッキングモードで第１増幅回路の出力電圧値の変化に追従して出力する一方、ホールドモードで第１増幅回路の出力電圧値を保持して出力している。トラックホールド回路1040は、各第１増幅回路1030の後段に１つずつ設けている。

第２増幅回路1050は、トラックホールド回路1040の後段にそれぞれ設けて、トラックホールド回路1040の出力電圧を増幅して出力している。コンパレータ1060は、各第２増幅回路1050の後段にそれぞれ設けて、第２増幅回路1050から入力された出力電圧が設定電圧よりも高いか低いかをそれぞれ判定して、「Ｈｉｇｈ」または「Ｌｏｗ」の１ビット分の２値データ信号として出力している。エンコーダ1070は、各コンパレータ1060から出力された１ビット分の２値データを結合して複数ビットとしたデジタル信号を生成して出力している。

各コンパレータ1060には制御部1080から所定のクロック信号を入力して、エンコーダ1070への２値データ信号の出力タイミングを同期させており、このクロック信号のタイミングで、ＡＤ変換器1010からはデジタル信号を出力している。
特開平０７−３３６２２５号公報

ＡＤ変換器では、低電力化の要求が高いために、様々な低電力化の提案がなされていたが、さらなる低電力化が求められていた。

本発明者らは、ＡＤ変換器の消費電力を低減させるべく研究開発を行っている中で、トラックホールド回路におけるトラッキングモードの場合と、ホールドモードの場合とで、それぞれ大きな電力の浪費が生じていることを知見した。

すなわち、トラッキングモードの場合には、２増幅回路では出力を行う必要がないにもかかわらず、トラックホールド回路の出力電圧を増幅していた。また、ホールドモードの場合には、第１増幅回路では出力を行う必要がないにもかかわらず、入力されたアナログ信号の電圧と基準電圧との差分に応じた電圧を増幅して出力していた。これらの必要のない電圧増幅のために、電力が消費されていることとなっていた。

そこで、本発明のＡＤ変換器では、それぞれ異なる基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、入力したアナログ信号の電圧と各基準電圧との差分に応じた電圧をそれぞれ出力する複数の第１増幅回路と、トラッキングモードで第１増幅回路の出力電圧値の変化に追従した出力を行い、ホールドモードで第１増幅回路の出力電圧値を保持して出力する複数のトラックホールド回路と、トラックホールド回路の出力電圧を増幅する複数の第２増幅回路と、トラックホールド回路がトラッキングモードのときに第２増幅回路の動作電流を停止又は制限し、トラックホールド回路がホールドモードのときに第１増幅回路の動作電流を停止又は制限する制御部とを備えるＡＤ変換器とした。

さらに、本発明のＡＤ変換器では、以下の点にも特徴を有するものである。
（１）第１増幅回路は、動作電流を供給する第１電流源と、第１電流源による動作電流の供給を停止又は制限する第１スイッチを備え、第２増幅回路は、動作電流を供給する第２電流源と、第２電流源による動作電流の供給を停止又は制限する第２スイッチを備え、制御部は、トラックホールド回路がトラッキングモードのときに第２スイッチを制御して第２増幅回路の動作電流を停止又は制限し、トラックホールド回路がホールドモードのときに第１スイッチを制御して第１増幅回路の動作電流を停止又は制限すること。
（２）第１電流源と第２電流源にかえて、一つの共通電流源を共用すること。
（３）第１増幅回路に補助電流源を設け、第１増幅回路に生じる寄生容量に応じた電流を供給すること。
（４）第２増幅回路に補助電流源を設け、第２増幅回路に生じる寄生容量に応じた電流を供給すること。
（５）第２増幅回路は、複数段の増幅器を有し、制御部は、トラッキングモードのときに複数段の増幅器の各動作電流をすべて停止すること。
（６）第１増幅回路、トラックホールド回路及び第２増幅回路からなる回路ブロックを複数併設し、隣接した２つの回路ブロックにおける第２増幅回路の出力電圧の間となる出力電圧を補間して増幅するとともに、各回路ブロックにおける第２増幅回路の出力電圧を増幅する第３増幅回路を備え、制御部は、トラックホールド回路がトラッキングモードのときに第３増幅回路の動作電流を停止又は制限すること。
（７）第１増幅回路は、第１スイッチを介して第１電流源にそれぞれ一端を接続した一対の第１トランジスタと、一対の第１トランジスタの他端にそれぞれ接続して電流を供給する一対の第１補正電流源と、第１増幅回路に生じる寄生容量に応じて電流を供給する第１補助電流源とを備えること。
（８）第２増幅回路は、第２スイッチを介して第２電流源にそれぞれ一端を接続した一対の第２トランジスタと、一対の第２トランジスタの他端にそれぞれ接続して電流を供給する一対の第２補正電流源と、第２増幅回路に生じる寄生容量に応じて電流を供給する第２補助電流源とを備えること。
（９）第１補正電流源の電流値は、第１電流源の電流値の１／２とし、第２補正電流源の電流値は、第２電流源の電流値の１／２とすること。
（１０）第１補助電流源と第２補助電流源にかえて一つの補助共通電流源を共用し、制御部は、トラックホールド回路がトラッキングモードの場合に、補助共通電流源から一対の第１トランジスタに電流を供給させ、トラックホールド回路がホールドモードの場合に、補助共通電流源から一対の第２トランジスタに電流を供給させること。

本発明によれば、制御部によってトラックホールド回路がトラッキングモードのときに第２増幅回路の動作電流を停止又は制限し、トラックホールド回路がホールドモードのときに第１増幅回路の動作電流を停止又は制限することにより、消費電力を低減できる。

特に、第１電流源による動作電流の供給を停止又は制限する第１スイッチ、及び第２電流源による動作電流の供給を停止又は制限する第２スイッチを設けた場合には、制御部によって極めて容易に動作電流の供給の停止制御又は制限制御を行える。

さらに、第１電流源と第２電流源にかえて、一つの共通電流源を共用した場合には、ＡＤ変換器をよりコンパクトとすることができる。

本実施形態のＡＤ変換器は、図１に概略的に示すように、並列型のＡＤ変換器101である。すなわち、並列型のＡＤ変換器101には、基準電圧生成回路102と、第１増幅回路103と、トラックホールド回路104と、第２増幅回路105と、コンパレータ106と、エンコーダ107と、これらを制御する制御部108を設けている。

基準電圧生成回路102では、複数の抵抗体を直列に接続した抵抗体列を形成し、この抵抗体列に所定の電圧を印加して、各抵抗体による電圧降下によりそれぞれ異なる所望の基準電圧を生成している。なお、説明の便宜上、図１の抵抗体列では複数の抵抗体を直列に接続した状態としているが、１つの抵抗体を長手状に設け、この抵抗体に引き出し線を長手方向における所定間隔ごとに接続して、引き出し線を介して基準電圧を第１増幅回路103に入力してもよい。基準電圧の数は、デジタル化における階調の設定数に応じてあらかじめ設定しており、後述する第１増幅回路103、トラックホールド回路104、第２増幅回路105、コンパレータ106も基準電圧の数に応じて複数設けている。

第１増幅回路103は、いわゆる作動増幅回路で構成している。すなわち、第１増幅回路103には、ＡＤ変換器101に入力されたアナログ信号Vinの電圧と、基準電圧生成回路102で生成された基準電圧とをそれぞれ入力し、これらの電圧の差分に応じた電圧をそれぞれ出力している。

トラックホールド回路104は、トラッキングモードとホールドモードの切り替えを行うスイッチ203と、トラッキングモードの際における第１増幅回路の出力電圧値に応じてチャージされるコンデンサ204で構成し、第１増幅回路103の後段にそれぞれ設けている。

そして、トラッキングモードの場合には、スイッチ203をオン状態として第１増幅回路の出力電圧に応じてコンデンサ204をチャージしている。また、ホールドモードの場合には、スイッチ203をオフ状態としてコンデンサ204から所定の電圧を後段の第２増幅回路105に供給している。ホールドモードの際にコンデンサ204から出力される電圧は、当然ながらトラッキングモードにおいてチャージされたコンデンサ204の電圧である。すなわち、トラックホールド回路104では、トラッキングモードで第１増幅回路の出力電圧値の変化に追従して出力する一方、ホールドモードで第１増幅回路の出力電圧値を保持して出力している。

トラックホールド回路104のスイッチ203の切替制御は、制御部108からスイッチ203に入力するモード切替信号clkによって行っている。このモード切替信号clkは、本実施形態では、制御部108に設けたクロック信号生成回路で生成している。

第２増幅回路105は、トラックホールド回路104の出力電圧を増幅して出力する増幅回路であって、トラックホールド回路104の後段にそれぞれ設けている。

コンパレータ106は、各第２増幅回路105の後段にそれぞれ設けて、第２増幅回路105から入力された第２増幅回路105の出力電圧が設定電圧よりも高いか低いかをそれぞれ判定して、「Ｈｉｇｈ」または「Ｌｏｗ」の１ビット分の２値データ信号を出力している。

エンコーダ107は、各コンパレータ106から出力された１ビット分の２値データを結合して複数ビットとしたデジタル信号を生成して出力している。

各コンパレータ106には制御部108から所定のクロック信号を比較制御信号clk_compとして入力している。この比較制御信号clk_compに基づくタイミングで各コンパレータ106を駆動させて、エンコーダ107への２値データ信号の出力タイミングを同期させている。比較制御信号clk_compもモード切替信号clkと同様に、制御部に設けたクロック信号生成回路で生成している。

エンコーダ107では、各コンパレータ106からの１ビット分の２値データの入力にともなって逐次デジタル信号を生成して出力しているが、必要に応じて、エンコーダ107には出力タイミングを制御する出力制御信号を入力してもよい。

本実施形態のＡＤ変換器101では、トラックホールド回路104のスイッチ203やコンパレータ106に所要のクロック信号を入力しているだけでなく、第１増幅回路103及び第２増幅回路105にもそれぞれクロック信号を入力しているものである。特に、第１増幅回路103及び第２増幅回路105に入力するクロック信号は、トラックホールド回路104のスイッチ203に入力するモード切替信号clkと同一の信号、またはその反転信号xclkとしている。

すなわち、図２に示すように、モード切替信号clkは、トラッキングモードで「Ｈｉｇｈ」となり、ホールドモードで「Ｌｏｗ」となるクロック信号としている。そして、トラックホールド回路104のスイッチ203は、トラッキングモードでオン状態となり、ホールドモードでオフ状態となるようにしている。一方、反転信号xclkは、トラッキングモードで「Ｌｏｗ」となり、ホールドモードで「Ｈｉｇｈ」となるクロック信号としている。

図３に示すように、第１増幅回路103には、この第１増幅回路103を動作させる動作電流を供給する第１電流源201と、この第１電流源201による動作電流の供給を停止又は制限する第１スイッチ202を設けている。

第１スイッチ202は、モード切替信号clkに基づいてオン−オフ制御しており、トラッキングモードの時にのみオン状態となって第１増幅回路103に動作電流を供給している。ホールドモードの場合には、第１スイッチ202はオフ状態となって、第１増幅回路103への動作電流の供給を停止又は制限することにより、第１増幅回路103を作動停止状態としている。

したがって、ホールドモードでは、第１増幅回路103が作動停止状態となることにより第１増幅回路103での電力消費が抑制されることとなり、省電力化することができる。

また、図３に示すように、第２増幅回路105には、この第２増幅回路105を動作させる動作電流を供給する第２電流源205と、この第２電流源205による動作電流の供給を停止又は制限する第２スイッチ206を設けている。

第２スイッチ206は、反転信号xclkに基づいてオン−オフ制御しており、ホールドモードの時にのみオン状態となって第２増幅回路105に動作電流を供給している。トラッキングモードの場合には、第２スイッチ206はオフ状態となって、第２増幅回路105への動作電流の供給を停止又は制限することにより、第２増幅回路105を作動停止状態としている。

したがって、トラッキングモードでは、第２増幅回路105が作動停止状態となることにより第２増幅回路105での電力消費が抑制されることとなり、省電力化することができる。

このように制御部108による制御に基づいてモード切替信号clkを第１増幅回路103の第１スイッチ202に入力して、及び反転信号xclkを第２増幅回路105の第２スイッチ206に入力して動作を定期的に停止させることにより、電力消費を効果的に抑制できる。

また、トラッキングモードでは第１電流源201から電流を供給し、ホールドモードでは第２電流源205から電流を供給していることから、図４に示すように、第１電流源201と第２電流源205の代わりに一つの共通電流源301を設けてもよい。

すなわち、トラッキングモードでは、モード切替信号clkにより第１スイッチ202をオン状態とし、反転信号xclkにより第２スイッチ206をオフ状態として、共通電流源301から第１増幅回路103に動作電流を供給するものである。一方、ホールドモードでは、モード切替信号clkにより第１スイッチ202をオフ状態とし、反転信号xclkにより第２スイッチ206をオン状態として、共通電流源301から第２増幅回路105に動作電流を供給するものである。

このように、第１増幅回路103と第２増幅回路105が共通電流源301を共用することにより、ＡＤ変換器をよりコンパクトに構成できる。

ここで、第１増幅回路103及び第２増幅回路105では、第１スイッチ202あるいは第２スイッチ206により共通電流源301、または第１電流源201あるいは第２電流源205を用いて動作電流を完全に停止するのではなく、動作電流を制限するだけでもよい。

すなわち、例えば、図５に示すように、第１増幅回路103には第１補助電流源401を設けて、ホールドモードの際に共通電流源301または第１電流源201から電流が供給されない場合でも、第１補助電流源401から第１増幅回路103に所定の電流を供給してもよい。また、第２増幅回路105には第２補助電流源402を設けて、トラッキングモードの際に共通電流源301または第２電流源205から電流が供給されない場合でも、第２補助電流源402から第２増幅回路105に所定の電流を供給してもよい。

特に、第１補助電流源401から第１増幅回路103に供給する電流は、図５に示すように、少なくとも第１増幅回路103に生じる寄生容量C₀による影響を解消できる程度であればよい。また、第２補助電流源402から第２増幅回路105に供給する電流は、図５に示すように、少なくとも第２増幅回路105に生じる寄生容量C₁による影響を解消できる程度であればよい。

このように、第１補助電流源401によって第１増幅回路103に所定の電流を供給することにより、トラッキングモードとなった際に、寄生容量C₀によって第１増幅回路103に作動遅れが生じることを抑止できる。しかも、図６に示すように、第１増幅回路103では、共通電流源301と第１補助電流源401とによりIS＋I1'の電流を供給することによりゲインAv₁で駆動して、(Vin−Vr)×Av₁の適正な電圧を出力できる。一方、第２増幅回路105では、第２補助電流源402から供給された電流によってゲインAv₂'で駆動して、(Vin−Vr)×Av₁×Av₂'の電圧を出力することとなるが、コンパレータ106が入力を受け付けないことにより、問題が生じることはない。

また、第２補助電流源402によって第２増幅回路105に所定の電流を供給することにより、ホールドモードとなった際に、寄生容量C₁によって第２増幅回路105に作動遅れが生じることを抑止できる。しかも、図７に示すように、第２増幅回路105では、共通電流源301と第２補助電流源402とによりIS＋I2'の電流を供給することによりゲインAv₂で駆動して、(Vin−Vr)×Av₁×Av₂の適正な電圧を出力できる。一方、第１増幅回路103では、第１補助電流源401から供給された電流によってゲインAv₁'で駆動して、(Vin−Vr)×Av₁'の電圧を出力することとなるが、トラックホールド回路104のスイッチ203がオフ状態となっているので、問題が生じることはない。

以上のように、第１補助電流源401及び第２補助電流源402を設けて電流を供給することにより、アナログ信号Vinを高速でＡＤ変換器101に入力した際のＡＤ変換器101の追従性を向上させることができ、より高速なＡＤ変換器101とすることができる。

また、上述した実施形態では、第２増幅回路105をあたかも１段の増幅器で構成しているかのように説明したが、所望のゲインを得るために、図８に示すように、第２増幅回路105は複数段の増幅器で構成してもよい。

特に、第２増幅回路105は、複数段の増幅器で構成することにより、後段側の増幅器の精度をゲインの逆数として高精度化することができるとともに、増幅器を駆動させる際に生じる負荷容量を小さくすることができる。したがって、第２増幅回路105を構成する複数段の各増幅器にそれぞれ電流を供給して寄生容量Cp2,Cp3,・・・,Cpnの影響を解消する各補助電流源402-2,402-3,・・・,402-nを漸次小さくすることができる。

さらに、本実施形態では、第２増幅回路105を構成する複数段の各増幅器は、それぞれ反転信号xclkによってオン−オフ制御される第２スイッチ206-2,206-3,・・・,206-nを介してそれぞれ増幅器ごとの共通電流源I2,I3,・・・,Inに接続している。また、共通電流源I2,I3,・・・,Inは、モード切替信号clkによってオン−オフ制御される第１スイッチ202-2,202-3,・・・,202-nを介して第１増幅回路103にも接続している。

したがって、トラッキングモードの場合には、制御部の制御に基づく反転信号xclkによって、共通電流源I2,I3,・・・,Inから複数段の各増幅器にそれぞれ供給される各動作電流をすべて停止させることができる。

このように、共通電流源I2,I3,・・・,Inから複数段の各増幅器にそれぞれ供給される各動作電流をすべて停止させることによって、電力消費を抑制して省電力化することができる。

上述した実施形態のＡＤ変換器では、トラッキングモードで第２電流源205からの第２増幅回路105への動作電流を停止させた場合と、ホールドモードで第１電流源201からの第１増幅回路103への動作電流を停止させた場合とで、出力コモン電圧が変動する。

このように出力コモン電圧が変動すると、出力される電圧が不安定となるために、ＡＤ変換器の高速化の障害となるおそれがある。

そこで、図９に示すように、第１スイッチ202を介して第１電流源201にそれぞれ一端を接続した一対の第１トランジスタ601を備えた第１増幅回路103では、一対の第１トランジスタ601の他端に一対の第１補正電流源701それぞれ接続して電流を供給している。
さらに、第１増幅回路103には、第１増幅回路103に生じる寄生容量に応じて電流を供給する第１補助電流源401と設けている。

このように、第１増幅回路103には第１補正電流源701を設けることにより、出力コモン電圧の変動を緩和して、ＡＤ変換器を高速化することができる。

また、図９に示すように、第２スイッチ206を介して第２電流源205にそれぞれ一端を接続した一対の第２トランジスタ602を備えた第２増幅回路105では、一対の第２トランジスタ602の他端に一対の第２補正電流源702それぞれ接続して電流を供給している。さらに、第２増幅回路105には、第２増幅回路105に生じる寄生容量に応じて電流を供給する第２補助電流源402と設けている。

このように、第２増幅回路105には第２補正電流源702を設けることにより、出力コモン電圧の変動を緩和して、ＡＤ変換器を高速化することができる。

ここで、第１補正電流源701の電流値は、第１電流源201の電流値の１／２とし、第２補正電流源702の電流値は、第２電流源205の電流値の１／２とすることにより、コモン電圧をほぼ一定とすることができ、高速動作に支障のないＡＤ変換器とすることができる。

また、上述したように、第１電流源201と第２電流源205にかえて、図１０に示すように１つの共通電流源301を共用するとともに、第１補正電流源701と第２補正電流源702にかえて一つの補助共通電流源703を共用してもよい。

このように、共通電流源301及び補助共通電流源703を用いることにより、ＡＤ変換器をコンパクトに構成しながら、高速で低消費電力のＡＤ変換器とすることができる。

第１補正電流源701と第２補正電流源702にかえて一つの補助共通電流源703を共用する場合には、制御部から出力したモード切替信号clk及び反転信号xclkによって、一対の第１トランジスタ601と一対の第２トランジスタ602のいずれか一方に接続させている。すなわち、トラックホールド回路104がトラッキングモードの場合には、モード切替信号clkに基づいて補助共通電流源703を一対の第１トランジスタ601に接続して電流を供給している。また、トラックホールド回路104がホールドモードの場合には、反転信号xclkに基づいて補助共通電流源703を一対の第２トランジスタ602に接続して電流を供給している。

特に、補助共通電流源703の電流値は、共通電流源301の電流値の１／２としている。このように、共通電流源301及び補助共通電流源703を共用するとともに、補助共通電流源703の電流値を共通電流源301の電流値の１／２とすることにより、コモン電圧を常に一定とすることができ、高速で低消費電力のＡＤ変換器とすることができる。

上述した実施形態のＡＤ変換器101では、１つの第１増幅回路103と、１つのトラックホールド回路104と、１つの第２増幅回路105と、１つのコンパレータ106を１ブロックとしている。
そして、ＡＤ変換器101では、アナログ信号をデジタル信号とする際のデジタル化の階調の設定数に相当するブロックを設けてデジタル信号を生成しているが、高速であることを要求しないのであれば、補間増幅器を用いてより簡潔にＡＤ変換器101を構成できる。

すなわち、図１１に示すように、ＡＤ変換器では、１つの第１増幅回路103と、１つのトラックホールド回路104と、１つの第２増幅回路105とで１つの回路ブロックを構成する。この回路ブロックは、基準電圧の数に応じて複数設けられ、互いに併設している。

そして、第２増幅回路105の後段には、隣接した２つの回路ブロックにおける第２増幅回路105の出力電圧の間となる出力電圧を補間して増幅するとともに、各回路ブロックにおける第２増幅回路105の出力電圧を増幅する第３増幅回路501aを設けている。

第３増幅回路501aは１段だけでなく、図１１に示すように多段に設けることにより、例えば、１段目の第３増幅回路501aでは３つの電圧を出力し、２段目の第３増幅回路501bでは５つの電圧を出力して、出力電圧の数を漸次増加させることができる。

特に、基準電圧生成回路102では、最低基準電圧V0と、最高基準電圧Vrの２つの基準電圧だけを生成し、デジタル化の階調数の調整は第３増幅回路の段数で調整した場合には、トラックホールド回路104の配設数が２つだけとなる。したがって、第１増幅回路103に生じる寄生容量C₀の影響、及び第２増幅回路105に生じる寄生容量C₁の影響を最小限とすることができ、寄生容量C₀,C₁の影響を緩和するために必要となる電流消費を抑制して省電力化することができる。

ここで、各第３増幅回路501a,501bは、トラックホールド回路104がホールドモードのときに、制御部108から出力された反転信号xclkによって共通電流源301から供給された電流と、各補助電流源403a,203bから供給された電流とによって動作させている。

一方、トラックホールド回路104がトラッキングモードのときには、制御部108から出力された反転信号xclkによって共通電流源301からの電流の供給を停止することにより、各第３増幅回路501a,501bの動作を停止又は制限している。

このように、多段に構成される第３増幅回路501a,501bへの電流の供給を停止又は抑制することにより、電力消費を抑制して省電力のＡＤ変換器とすることができる。

本発明の実施形態にかかるＡＤ変換器の説明図である。モード切替信号(clk)と反転信号(xclk)の説明図である。ＡＤ変換器の要部説明図である。他の実施形態のＡＤ変換器の要部説明図である。他の実施形態のＡＤ変換器の要部説明図である。他の実施形態のＡＤ変換器の要部説明図である。他の実施形態のＡＤ変換器の要部説明図である。他の実施形態のＡＤ変換器の要部説明図である。他の実施形態のＡＤ変換器の要部説明図である。他の実施形態のＡＤ変換器の要部説明図である。他の実施形態のＡＤ変換器の要部説明図である。従来のＡＤ変換器の説明図である。

符号の説明

101 ＡＤ変換器
102 基準電圧生成回路
103 第１増幅回路
104 トラックホールド回路
105 第２増幅回路
106 コンパレータ
107 エンコーダ
108 制御部
201 第１電流源
202 第１スイッチ
203 スイッチ
204 コンデンサ
205 第２電流源
206 第２スイッチ
301 共通電流源
401 第１補助電流源
402 第２補助電流源

Claims

それぞれ異なる基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、
入力したアナログ信号の電圧と各前記基準電圧との差分に応じた電圧をそれぞれ出力する複数の第１増幅回路と、
トラッキングモードで前記第１増幅回路の出力電圧値の変化に追従した出力を行い、ホールドモードで前記第１増幅回路の出力電圧値を保持して出力する複数のトラックホールド回路と、
前記トラックホールド回路の出力電圧を増幅する複数の第２増幅回路と、
前記トラックホールド回路がトラッキングモードのときに前記第２増幅回路の動作電流を停止又は制限し、前記トラックホールド回路がホールドモードのときに前記第１増幅回路の動作電流を停止又は制限する制御部と、
を備えたＡＤ変換器。
前記第１増幅回路は、動作電流を供給する第１電流源と、前記第１電流源による動作電流の供給を停止又は制限する第１スイッチを備え、
前記第２増幅回路は、動作電流を供給する第２電流源と、前記第２電流源による動作電流の供給を停止又は制限する第２スイッチを備え、
前記制御部は、前記トラックホールド回路がトラッキングモードのときに前記第２スイッチを制御して前記第２増幅回路の動作電流を停止又は制限し、前記トラックホールド回路がホールドモードのときに前記第１スイッチを制御して前記第１増幅回路の動作電流を停止又は制限する請求項１に記載のＡＤ変換器。
前記第１電流源と前記第２電流源にかえて、一つの共通電流源を共用する請求項２に記載のＡＤ変換器。
前記第１増幅回路に補助電流源を設け、前記第１増幅回路に生じる寄生容量に応じた電流を供給している請求項１〜３のいずれか１項に記載のＡＤ変換器。
前記第２増幅回路に補助電流源を設け、前記第２増幅回路に生じる寄生容量に応じた電流を供給している請求項１〜４のいずれか１項に記載のＡＤ変換器。
前記第２増幅回路は、複数段の増幅器を有し、
前記制御部は、前記トラッキングモードのときに前記複数段の増幅器の各動作電流をすべて停止する請求項１〜５のいずれか１項に記載のＡＤ変換器。
前記第１増幅回路、前記トラックホールド回路及び第２増幅回路からなる回路ブロックを複数併設し、
隣接した２つの前記回路ブロックにおける第２増幅回路の出力電圧の間となる出力電圧を補間して増幅するとともに、各回路ブロックにおける第２増幅回路の出力電圧を増幅する第３増幅回路を備え、
前記制御部は、前記トラックホールド回路がトラッキングモードのときに前記第３増幅回路の動作電流を停止又は制限する請求項１〜５のいずれか１項に記載のＡＤ変換器。
前記第１増幅回路は、
前記第１スイッチを介して前記第１電流源にそれぞれ一端を接続した一対の第１トランジスタと、
前記一対の第１トランジスタの他端にそれぞれ接続して電流を供給する一対の第１補正電流源と、
前記第１増幅回路に生じる寄生容量に応じて電流を供給する第１補助電流源と、
を備えた請求項２又は請求項３に記載のＡＤ変換器。
前記第２増幅回路は、
前記第２スイッチを介して前記第２電流源にそれぞれ一端を接続した一対の第２トランジスタと、
前記一対の第２トランジスタの他端にそれぞれ接続して電流を供給する一対の第２補正電流源と、
前記第２増幅回路に生じる寄生容量に応じて電流を供給する第２補助電流源と、
を備えた請求項８に記載のＡＤ変換器。
前記第１補正電流源の電流値は、前記第１電流源の電流値の１／２とし、
前記第２補正電流源の電流値は、前記第２電流源の電流値の１／２とする
請求項９に記載のＡＤ変換器。
前記第１補助電流源と前記第２補助電流源にかえて一つの補助共通電流源を共用し、
前記制御部は、前記トラックホールド回路がトラッキングモードの場合に、前記補助共通電流源から前記一対の第１トランジスタに電流を供給させ、前記トラックホールド回路がホールドモードの場合に、前記補助共通電流源から前記一対の第２トランジスタに電流を供給させる請求項９又は請求項１０に記載のＡＤ変換器。