JP2010199775A - Ａｄ変換装置及びａｄ変換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被測定電圧源の出力インピーダンスが不明な場合であっても、基板ノイズ等による測定誤差をキャンセルして精度のよい測定結果を得ることのできるＡＤ変換装置及びＡＤ変換方法を提供する。
【解決手段】基準電圧入力と被測定電圧入力との電位差をディジタル信号に変換して出力するＡＤ変換部と、被測定電圧源と被測定電圧入力との間に接続された第１のスイッチと、一端が被測定電圧入力及び第１のスイッチの一端に、他端が基準電源に接続された第１のサンプリング容量と、基準電圧源と基準電圧入力との間に接続された第２のスイッチと、一端が基準電圧入力及び第２のスイッチの一端に他端が基準電源に接続された第２のサンプリング容量と、基準電圧源と第２のスイッチの他端との間に接続され、基準電圧源と第２のスイッチの他端との間のインピーダンスを段階的に変えることのできるインピーダンス調整回路を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＡＤ変換装置及びＡＤ変換方法に関する。特に、被測定電圧源の電圧をサンプリング容量に充電し、その充電した電荷に基づいてＡＤ変換を行うＡＤ変換装置及びＡＤ変換方法に関する。

デジタルカメラやプリンタといったＳＯＣ（Ｓｙｓｔｅｍ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐ）にＡＤ変換回路等のアナログ回路を搭載した製品が広く用いられるようになってきている。これらのアナログ回路を搭載したＳＯＣ製品において、半導体チップの高集積化、高速化に伴い、各素子間の距離が短くなり、かつチップの動作周波数が高くなったことで、アナログ回路におけるディジタル回路等の動作ノイズの影響が一層多くなり、耐ノイズ特性の向上の要求が高まっている。

また、多ピンの半導体パッケージに搭載され、チップ内の色々な周波数で動作する内部回路やＩ／Ｏバッファにより発生する動作ノイズの周波数成分がチップによって異なり、個々のチップに対してのノイズ対策が重要となってきている。

図５は、特許文献１に記載されている従来のサンプリングホールド回路を用いたチョッパ型のＡＤ変換回路のサンプリングホールド部１の回路図である。この従来のサンプリングホールド回路を用いたＡＤ変換回路では、このスイッチ１１ａ、１１ｂをサンプリングクロックに応じてオンオフ動作し、スイッチ素子がオン状態となったときに基準電圧、被測定電圧を容量素子１２ａ、１２ｂにそれぞれ蓄積させる。この容量１２ａ、１２ｂに蓄積した基準電圧側サンプリング電位、被測定電圧側サンプリング電位を後段の図示しない比較回路により比較し、その比較結果に基づいて、ＡＤ変換動作を行い、比較結果をディジタル信号に変換する。

特許文献１では、基準電圧源２１の出力インピーダンスＺａと被測定電圧源２２の出力インピーダンスＺｂの違いを補うように、スイッチ素子の直列抵抗値Ｒａ、Ｒｂと、容量素子の容量値Ｃａ、Ｃｂのサイズを、（Ｚａ＋Ｒａ）×Ｃａ＝（Ｚｂ＋Ｒｂ）×Ｃｂとして、基準電圧側と、被測定電圧側の時定数を等しくして、フィードスルー現象を抑えて正確なサンプルホールドを実現することが記載されている。

特許文献２には、半導体集積回路において複数の出力バッファ回路の出力インピーダンスを１つの制御回路でそれぞれ異なる出力インピーダンスに設定することのできるインピーダンス制御回路が記載されている。

特開平１０−２９３９９９号公報 特開２００４−４０３３２号公報

以下の分析は本発明において与えられる。特許文献１では、被測定電圧源に合わせて、あらかじめ、スイッチ素子の直列抵抗値や容量素子の容量値を作りこんでおくことが記載されている。しかし、低速で使用する逐次比較型ＡＤ変換装置などでは一つのＡＤ変換回路の入力をセンサーの出力や電源電圧のモニター回路など多様なインピーダンスを持つ回路に接続を切り換えて用いられる場合も多い。この様な場合、基準電圧側と異なったインピーダンスを持つ回路から被測定電圧が入力されると半導体チップのディジタル回路等から発生するクロック等が半導体基板を伝わって基板ノイズとしてＡＤ変換精度に影響を与える。また、被測定電圧の出力インピーダンスは事前にわかっていない場合が多い。

図６は、基板ノイズを受けた場合の、基準電圧側サンプリング電位５０１と被測定電圧側サンプリング電位５０２の電位の時間的な変化を示す。基板ノイズにより、基準電圧側サンプリング電位５０１と被測定電位サンプリング電位５０２が電位の変動を受けたとしても、同相のノイズであれば、基本的には、キャンセルすることが可能である。しかし、基準電圧側と被測定電圧側で時定数が異なる場合は、基板ノイズの影響は、基準電圧側と被測定電圧側で等しくならない。したがって、基板ノイズにより、測定誤差が生じる。従って、被測定電圧が同一の電圧であっても図７に示すように複数回測定すると異なった測定結果を示すようになる。

よって、基板ノイズの影響を受けにくい精度のよいＡＤ変換装置、ＡＤ変換方法が求められている。

本発明の１つの側面によるＡＤ変換装置は、基準電圧入力と被測定電圧入力との電位差をディジタル信号に変換して出力するＡＤ変換部と、被測定電圧源と前記被測定電圧入力との間に接続された第１のスイッチと、一端が前記被測定電圧入力及び前記第１のスイッチの一端に他端が基準電源に接続された第１のサンプリング容量と、基準電圧源と前記基準電圧入力との間に接続された第２のスイッチと、一端が前記基準電圧入力及び前記第２のスイッチの一端に他端が前記基準電源に接続された第２のサンプリング容量と、前記基準電圧源と前記第２のスイッチの他端との間に接続され前記基準電圧源と前記第２のスイッチの他端との間のインピーダンスを段階的に変えることのできるインピーダンス調整回路を備える。

また、本発明の他の側面によるＡＤ変換方法は、基準電圧入力と被測定電圧入力との電位差をディジタル信号に変換して出力するＡＤ変換部と、被測定電圧源と前記被測定電圧入力との間に接続された第１のスイッチと、一端が前記被測定電圧入力及び前記第１のスイッチの一端に他端が基準電源に接続された第１のサンプリング容量と、基準電圧源と前記基準電圧入力との間に接続された第２のスイッチと、一端が前記基準電圧入力及び前記第２のスイッチの一端に他端が前記基準電源に接続された第２のサンプリング容量と、前記基準電圧源と前記第２のスイッチの他端との間に接続され前記基準電圧源と前記第２のスイッチの他端との間のインピーダンス値を段階的に変えるインピーダンス調整回路と、を備えたＡＤ変換回路を用いたＡＤ変換方法であって、前記被測定電圧源の電圧を固定した状態で前記インピーダンス調整回路のインピーダンス値を変えてインピーダンス値毎にそれぞれ複数回ＡＤ変換を行い、それぞれのインピーダンス値毎のＡＤ変換測定ばらつきを求める第一のステップと、前記第一のステップで最も測定ばらつきの少ないインピーダンス値を求める第二のステップと、前記第二のステップで求めたインピーダンス値を前記インピーダンス調整回路に設定し、前記被測定電圧源についてＡＤ変換を行う第三のステップを有する。

本発明によれば、基板ノイズの影響を受けにくく測定精度のよいＡＤ変換を行うことができる。

本発明の一実施例によるＡＤ変換装置のブロック図である。 本発明の一実施例によるＡＤ変換処理方法の処理フロー図である。 本発明の別な実施例によるＡＤ変換装置のブロック図である。 本発明の別な実施例によるＡＤ変換処理方法の処理フロー図である。 特許文献１に記載の従来のＡＤ変換回路のブロック図である。 基板ノイズによる測定誤差が生じる理由を説明する図面である。 ＡＤ変換誤差について説明する図面である。

本発明の実施形態について、必要に応じて図面を参照して説明する。なお、実施形態の説明において引用する図面及び図面の符号は実施形態の一例として示すものであり、それにより本発明による実施形態のバリエーションを制限するものではない。

本発明の一実施形態によるＡＤ変換装置は、例えば図１、図３に示すように、基準電圧入力Ｖｓａと被測定電圧入力Ｖｓｂとの電位差をディジタル信号に変換して出力するＡＤ変換部２０１と、被測定電圧源２１１と被測定電圧入力Ｖｓｂとの間に接続された第１のスイッチ１１ｂと、一端が被測定電圧入力Ｖｓｂ及び第１のスイッチ１１ｂの一端に、他端が基準電源２０６に接続された第１のサンプリング容量Ｃｂと、基準電圧源２１と基準電圧入力Ｖｓａとの間に接続された第２のスイッチ１１ａと、一端が前記基準電圧入力Ｖｓａ及び第２のスイッチ１１ａの一端に、他端が基準電源２０６に接続された第２のサンプリング容量Ｃａと、基準電圧源２１と第２のスイッチ１１ａの他端との間に接続され、基準電圧源２１と前記第２のスイッチ１１ａの他端との間のインピーダンスを段階的に変えることのできるインピーダンス調整回路２０５を備える。インピーダンス調整回路を備えているので、被測定電圧源と基準電圧源との時定数が等しくなるように調整することができる。したがって、時定数を等しくすることができれば、基板ノイズ等の影響を受けたとしても、被測定電圧源と基準電圧源に対するノイズの影響が等しく現れるので、測定誤差にならない。

また、本発明の一実施形態によるＡＤ変換装置は、例えば図１〜４に示すように、被測定電圧源２１１の電圧を固定し、インピーダンス調整回路２０５のインピーダンスを変えて、インピーダンス毎にそれぞれ複数回ＡＤ変換部２０１にＡＤ変換を行わせ、同一インピーダンス間でのＡＤ変換誤差の最も少ないインピーダンス値を選択し、その選択したインピーダンス値をインピーダンス調整回路２０５のインピーダンス値として設定し、被測定電圧源２１１の電圧値を測定させる制御部２０３を備える。すなわち、インピーダンス調整回路のインピーダンスを変えて各インピーダンス値毎に複数回ＡＤ変換を行う。インピーダンス調整回路のインピーダンス値によって、基板ノイズに対するＡＤ変換結果への影響の大きさは異なる。例えば、基準電圧源と被測定電圧源で時定数が等しければ、基準電圧源と被測定電圧源で基板ノイズによる影響が等しくなり、最もノイズによるＡＤ変換結果への影響は少なくなるはずである。基板ノイズがＡＤ変換値に与える誤差の方向はプラス方向とマイナス方向が考えられるので、複数回ＡＤ変換を行いその測定誤差の大きさを各インピーダンス値毎に測定する。最も測定誤差の少ないインピーダンス値をインピーダンス調整回路に設定してのＡＤ変換を行えば、ＡＤ変換の精度が向上できる。上記、インピーダンス調整回路の制御や、最も測定誤差の少ないインピーダンス値の選択は制御部が行う。

また、本発明の一実施形態によるＡＤ変換装置は、例えば図２、図４に示すように、インピーダンス調整回路が設定したインピーダンス値毎のＡＤ変換値の最大値と最小値を求め最大値と最小値の差が最も少ないインピーダンス値を前記ＡＤ変換誤差の最も少ないインピーダンス値として選択する（図２、図４のステップ３０７、３１０参照）。

また、本発明の一実施形態によるＡＤ変換装置は、例えば図１、図３に示すように、メモリ回路２０４をさらに備え、制御部２０３が、ＡＤ変換誤差の最も少ないインピーダンス値として選択したインピーダンス値を前記メモリ回路２０４に記録しておく。一度、メモリ回路に記憶しておけば、同一の被測定電圧源についてＡＤ変換を行うときは、その被測定電圧源に対して最も測定誤差が少なくなるインピーダンス調整回路のインピーダンス値をメモリ回路から読み出してインピーダンス調整回路に設定すれば、簡単に精度のよい最適化されたＡＤ変換を実行することができる。

また、本発明の一実施形態によるＡＤ変換装置は、例えば図３に示すように、第１のサンプリング容量Ｃｂ及び第２のサンプリング容量Ｃａと前記基準電源との間に接続されたノイズ発生回路２０７をさらに備え、ノイズ発生回路２０７にノイズを発生させた状態で、ＡＤ変換部２０１にＡＤ変換を行わせ、ＡＤ変換誤差の最も少ないインピーダンス値を選定し、その選択したインピーダンス値を前記インピーダンス調整回路２０５のインピーダンス値として設定し、ノイズ発生回路２０７を停止してＡＤ変換を行う。ノイズ発生回路を設け、インピーダンス調整回路により最適なインピーダンス値を調整する際には、ノイズ発生回路により意図的にノイズを発生させて最適なインピーダンス値を選定し、その最適なインピーダンス値をインピーダンス調整回路に設定した後、ノイズ発生回路を停止させて、被測定電圧源のＡＤ変換を行うことができる。

また、本発明の一実施形態によるＡＤ変換装置は、例えば図３に示すように、ノイズ発生回路２０７が、動作クロックをノイズとして発生させるノイズ発生回路２０７である。

また、本発明の一実施形態によるＡＤ変換方法は、図１〜図４に示すように、基準電圧入力Ｖｓａと被測定電圧入力Ｖｓｂとの電位差をディジタル信号に変換して出力するＡＤ変換部２０１と、被測定電圧源２１１と被測定電圧入力Ｖｓｂとの間に接続された第１のスイッチ１１ｂと、一端が被測定電圧入力Ｖｓｂ及び第１のスイッチ１１ｂの一端に他端が基準電源２０６に接続された第１のサンプリング容量Ｃｂと、基準電圧源２１と基準電圧入力Ｖｓａとの間に接続された第２のスイッチ１１ａと、一端が基準電圧入力Ｖｓａ及び前記第２のスイッチ１１ａの一端に他端が基準電源２０６に接続された第２のサンプリング容量Ｃａと、基準電圧源２１と第２のスイッチの他端との間に接続され基準電圧源２１と第２のスイッチ１１ａの他端との間のインピーダンス値を段階的に変えるインピーダンス調整回路２０５と、を備えたＡＤ変換回路を用いたＡＤ変換方法であって、被測定電圧源２１１の電圧を固定した状態で、インピーダンス調整回路２０５のインピーダンス値を変えて、インピーダンス値毎にそれぞれ複数回ＡＤ変換を行い、それぞれのインピーダンス値毎のＡＤ変換測定ばらつきを求める第一のステップ（ステップ３０７等）と、第一のステップで最も測定ばらつきの少ないインピーダンス値を求める第二のステップ（ステップ３１０等）と、第二のステップで求めたインピーダンス値を前記インピーダンス調整回路２０５に設定し、被測定電圧源２１１についてＡＤ変換を行う第三のステップを有する。第三のステップについては、図２、図４には、直接は記載されていないが、ステップ３１０やステップ４１４の後、インピーダンス調整回路２０５のインピーダンス値を最適な値に設定してＡＤ変換すれば、第三のステップとなる。

また、本発明の一実施形態によるＡＤ変換方法は、図３、図４に示すように、ＡＤ変換回路は、第１のサンプリング容量Ｃｂ及び第２のサンプリング容量Ｃａと基準電源２０６との間に接続されたノイズ発生回路２０７をさらに備え、第一のステップでは、ノイズ発生回路２０７を動作させて測定ばらつきを求め（ステップ４００参照）、第三のステップでは、ノイズ発生回路２０７を停止させてＡＤ変換を行う（ステップ４１４参照）。すなわち、第三のステップは、図４では、ステップ４１４に続く処理である。

また、本発明の一実施形態によるＡＤ変換方法は、図３に示すように、ノイズ発生回路２０７が、動作クロックをノイズとして発生させるノイズ発生回路である。ディジタル回路を動作させる動作クロックをノイズ発生回路としてインピータンス調整回路によるインピーダンス調整を行わせることができる。以下、実施例について、図面を参照して詳しく説明する。

図１は、実施例１のＡＤ変換装置の構成を示すブロック図である。図１において、被測定電圧源２１１は第１のスイッチ１１ｂを介してＡＤ変換部２０１の被測定電圧入力Ｖｓｂに接続される。また、基準電圧源２１はインピーダンス調整回路２０５と第２のスイッチ１１ａを介してＡＤ変換部２０１の基準電圧入力Ｖｓａに接続される。また、ＡＤ変換部２０１の被測定電圧入力Ｖｓｂと基準電圧入力Ｖｓａはそれぞれ第１のサンプリング容量と第２のサンプリング容量を介して基準電源２０６に接続される。インピーダンス調整回路２０５は段階的にインピーダンス値を変えることができる。インピーダンス調整回路２０５を基準電圧源２１の出力インピーダンスＺａと直列接続することにより、全体として、基準電圧源２１の出力インピーダンスを調整することができる。

この第１、第２のスイッチと第１、第２のサンプリング容量は、サンプルホールド回路１として機能し、第１のスイッチ、第２のスイッチが共に閉じているときに被測定電圧源２１１、基準電圧源２１の電圧を第１、第２のサンプリング容量に充電する。第１、第２のスイッチが共に開くと、ＡＤ変換部２０１は、第１、第２のスイッチが共に開く直前までに第１、第２のサンプリングの容量に充電した電荷に基づいて、ＡＤ変換を開始する。第１、第２のスイッチが開閉するときのスイッチの容量は、基準電圧入力と被測定電圧入力とで同一方向に働くので、スイッチの開閉がノイズとしてＡＤ変換部の変換誤差には影響を与えないように設計されている。また、基板ノイズ等がサンプリング容量に影響を与える場合も、第１、第２のサンプリング容量に与える影響が同一であれば、ＡＤ変換部２０１では、互いにキャンセルするのでＡＤ変換誤差にはならない。特に、インピーダンス調整回路２０５が設けられているので、基準電圧の出力インピーダンスＺａと被測定電圧源２１１の出力インピーダンスＺｂに違いがある場合にも、インピーダンス調整回路２０５により基準電圧源２１の出力インピーダンスを調整し、半導体集積回路内のディジタル回路から半導体基板を伝わって回り込む基板ノイズによる影響を基準電圧入力Ｖｓａと被測定電圧入力Ｖｓｂが同じ影響を受けるようにして、基板ノイズによる測定誤差を低減できるようにしている。

また、ＡＤ変換結果格納レジスタ２０２はＡＤ変換部２０１が測定したＡＤ変換結果のディジタル値を格納する。制御部２０３は、ＡＤ変換結果格納レジスタ２０２に格納されたＡＤ変換結果に基づいてインピーダンス調整回路２０５のインピーダンス値を調整したり、ＡＤ変換部２０１のＡＤ変換動作を制御したりする。この制御部２０３は、メモリ回路２０４に格納されたプログラムによって動作するマイクロコンピュータであってもよい。また、インピーダンス調整回路２０５に設定すべきインピーダンス値をメモリ回路２０４に格納する。この制御部２０３の動作については、後で詳しく説明する。また、基準電源２０６は、第１、第２のサンプリング容量Ｃａ、Ｃｂの電源となる。

次に、図２は、図１に示すＡＤ変換装置の処理フロー図である。制御部２０３がマイクロコンピュータである場合は、メモリ回路２０４に格納されたプログラムによって、図１のＡＤ変換装置全体を制御し、図２の処理フロー図を実行する。図２を用いて、図１のＡＤ変換装置の動作について詳しく説明する。

ステップ３０１では、インピーダンス調整回路２０５のインピーダンス値を初期状態に設定する。初期状態は、例えば、インピーダンス調整回路２０５が段階的に設定可能なインピーダンス値のうち、最も小さいインピーダンス値に設定するものであってもよい。また、変数Ｙの値に初期値１を格納する。

次に、ステップ３０２で変換回数Ｘを設定する。変換回数Ｘは、同一のインピーダンス設定値でＡＤ測定を繰り返す回数であり、あらかじめ決めておく。次にステップ３０３では、第１、第２のスイッチ１１ｂ、１１ａを閉じて被測定電圧Ｖｂ、基準電圧Ｖａを第１、第２のサンプリング容量に取り込んだ後、第１、第２のスイッチ１１ｂ、１１ａを開いて第１、第２のサンプリング容量の電荷を固定した後、ＡＤ変換部２０１によりＡＤ変換を開始する。ＡＤ変換の結果は、ＡＤ変換結果格納レジスタ２０２に取り込まれるので、ステップ３０４では、このＡＤ変換結果とあらかじめわかっている期待値との差を制御部２０３内に設けられる配列ＥＲＲＯＲ（Ｘ）のＸの格納位置に格納する。ステップ３０５では、変数Ｘを一つ減算し、ステップ３０６では、Ｘがゼロになるまで、ステップ３０３に戻ってＡＤ変換を繰繰り返す。

ステップ３０７では、変数Ｘがゼロになると、配列ＥＲＲＯＲに格納したＸ回分の測定誤差のうち、最大値と最小値の差を制御部２０３内に設けられる配列ＥＲＲＯＲＰ（Ｙ）に格納する。なお、配列ＥＲＲＯＲＰ（Ｙ）、ＥＲＲＯＲ（Ｘ）はいずれも制御部２０３内にあるレジスタを用いているが、配列ＥＲＲＯＲＰ（Ｙ）、ＥＲＲＯＲ（Ｘ）は、いずれもメモリ回路２０４等の外部記憶装置に記憶しても良い。

ステップ３０９で、インピーダンス調整回路２０５の調整可能なインピーダンス値のうち、まだ、ＡＤ変換を行っていないインピーダンス値がある場合には、ステップ３０８で、インピーダンス調整回路のインピーダンス値を次の段階へ一段インピーダンス値を変えるとともに、変数Ｙを一つ増加させて、ステップ３０２へ戻り、ＡＤ変換を実行する。ステップ３０９ですべてのインピーダンス値について、測定誤差の測定が完了した場合には、各インピーダンス値について、配列ＥＲＲＯＲ（Ｙ）には、インピーダンス調整回路２０５のインピーダンス値毎にＡＤ変換値の最大値と最小値との差が格納されていることになる。被測定電圧Ｖｂが一定である場合には、ＡＤ変換値の最大値と最小値との差が最も小さい値を示すときのインピーダンス調整回路２０５のインピーダンス値が最もＡＤ変換値のばらつきが少なく、最適なインピーダンス値であるといえる。

従って、ステップ３１０では、インピーダンス毎のＡＤ変換値の最大値と最小値との差が格納されているＥＲＲＯＲＰの値が最小となるＹの値、すなわち、インピーダンス値の値をメモリ回路２０４に格納する。すなわち、この図２の制御フローにより、メモリ回路２０４に、被測定電圧をＡＤ変換する場合に、インピーダンス調整回路２０５に設定する最適なインピーダンス値を格納することになる。したがって、測定対象となる被測定電圧が同一の対象を測定する場合には、図２の制御フローにより求めた最適なインピーダンス値をメモリ回路２０４から読み出してインピーダンス調整回路に設定すればよい。

また、図２に示す最適なインピーダンス値を求めた後、引き続いて被測定対象電圧について、ＡＤ変換を行う場合は、図２の処理フローにより求めた最適なインピーダンス値をインピーダンス調整回路２０５に設定した後、被測定対象電圧についてＡＤ変換を行えば、最も変換誤差の少ない状態でＡＤ変換を行うことができる。

次に、実施例２について説明する。図３は、実施例２のＡＤ変換装置のブロック図である。実施例２の説明において、実施例１と同一である部分には、同一の符号を付し、その説明についても省略する。図３に示す実施例２のＡＤ変換装置では、ノイズ発生回路２０７を備えている。ノイズ発生回路２０７は、第１、第２サンプリング容量Ｃｂ、Ｃａと基準電源２０６との間に接続され、ＡＤ変換部２０１の被測定電圧入力Ｖｓｂ、測定電圧入力Ｖｓａにノイズを与える。また、ノイズ発生回路２０７には、半導体集積回路のディジタル回路部から動作クロックが供給され、その動作クロックが第１、第２のサンプリング容量Ｃａ、Ｃｂを介してＡＤ変換部に測定誤差を与える。この測定誤差による影響が最小となるようにインピータダンス調整回路２０５を調整することにより、インピーダンス調整回路２０５のインビーダンス値を最も測定誤差が出ない値に設定することができる。また、ノイズ発生回路２０７へは、制御部２０３から制御信号が接続されており、制御部２０３は、ノイズ発生回路２０７にノイズを発生させるか、ノイズの発生を停止させるか制御することができる。上記ノイズ発生回路２０７以外の構成は、図１に記載の実施例１のＡＤ変換装置とほぼ同一である。

次に、実施例２において、インピーダンス調整回路２０５の最適なインピーダンス値を調整する処理手順について、図４の処理フロー図を用いて説明する。図４の処理フロー図において、図２に示す実施例１と処理手順の内容がほぼ同一である部分は、同一の番号を付し、その説明も省略する。図４において、インピーダンス調整回路２０５に設定する最適なインピーダンス値を求める処理において、最初にステップ４００で、ノイズ発生回路２０７を動作させる。基準電圧Ｖａと被測定電圧Ｖｂに意図的にノイズを与えて、インピーダンス調整回路２０５によりインピーダンス値を変えたときの基板ノイズによるＡＤ変換誤差の大きさを測定するためである。ステップ３０１からステップ３１０までの処理は、実施例１の図２の制御フローと同一である。ただし、その間、ずっとノイズ発生回路２０７は動作したままの状態であるので、ＡＤ変換値には、すべてノイズ発生回路２０７によるノイズが被測定電圧、基準電圧に重畳された状態で測定されることになる。したがって、通常のＡＤ変換状態より、ノイズ発生回路２０７を動作させるとノイズによる誤差が大きくなる状態でＡＤ変換される。この状態でステップ３１０では、測定値の最大値と最小値の最も少ないインピーダンス値が求まる。この測定が終わった場合には、ステップ４１４でノイズ発生回路２０７を停止させる。さらに、引き続いて被測定電圧のＡＤ変換を行う場合には、インピーダンス調整回路２０５のインピーダンス値をステップ３１０で求めたインピーダンス値に設定し、ノイズ発生回路を停止した状態でＡＤ変換を行えば、基板ノイズによる測定誤差が最も少ない状態でＡＤ変換を行うことができる。

実施例２では、ノイズ発生回路２０７により意図的にノイズを与えて、インピーダンス調整を行っているので、ノイズによる影響を一定の状態にしてインピーダンス調整を行うことができる。また、インピーダンス調整を行った後は、ノイズ発生回路２０７を停止した状態でＡＤ変換を行えば、さらに精度のよいＡＤ変換結果が得られる。

特に、半導体チップの動作クロックをノイズ発生源としてノイズ発生回路２０７に接続することにより、ノイズの周波数を半導体チップの動作に合わせて基準電源にノイズを重畳させることができる。

なお、図２、図４に示す処理フローは、制御部２０３がマイクロコンピュータである場合には、メモリ回路２０４等に格納されたプログラムにより、制御部２０３にＡＤ変換方法を実行させることができる。図１、図３のＡＤ変換部２０１やインピーダンス調整回路２０５は、メモリ回路２０４に格納されたプログラムにより、制御部２０３が制御することができる。

以上、実施例について説明したが、本発明は上記実施例の構成にのみ制限されるものでなく、本発明の範囲内で当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。

１：サンプルホールド回路
１１ａ：スイッチ素子（第２のスイッチ）
１１ｂ：スイッチ素子（第１のスイッチ）
１２ａ：容量素子（第２のサンプリング容量）
１２ｂ：容量素子（第１のサンプリング容量）
２１：基準電圧源
２０１：ＡＤ変換部
２０２：ＡＤ変換結果格納レジスタ
２０３：制御部
２０４：メモリ回路
２０５：インピーダンス調整回路
２０６：基準電源
２０７：ノイズ発生回路
２１１：被測定電圧源

Claims (9)

1. 基準電圧入力と被測定電圧入力との電位差をディジタル信号に変換して出力するＡＤ変換部と、
   被測定電圧源と前記被測定電圧入力との間に接続された第１のスイッチと、
   一端が前記被測定電圧入力及び前記第１のスイッチの一端に、他端が基準電源に接続された第１のサンプリング容量と、
   基準電圧源と前記基準電圧入力との間に接続された第２のスイッチと、
   一端が前記基準電圧入力及び前記第２のスイッチの一端に、他端が前記基準電源に接続された第２のサンプリング容量と、
   前記基準電圧源と前記第２のスイッチの他端との間に接続され、前記基準電圧源と前記第２のスイッチの他端との間のインピーダンスを段階的に変えることのできるインピーダンス調整回路を備えたことを特徴とするＡＤ変換装置。
2. 被測定電圧源の電圧を固定し、前記インピーダンス調整回路のインピーダンスを変えて、インピーダンス毎にそれぞれ複数回前記ＡＤ変換部にＡＤ変換を行わせ、同一インピーダンス間でのＡＤ変換誤差の最も少ないインピーダンス値を選択し、その選択したインピーダンス値を前記インピーダンス調整回路のインピーダンス値として設定し、前記被測定電圧源の電圧値を測定させる制御部を備えたことを特徴とする請求項１記載のＡＤ変換装置。
3. 前記インピーダンス調整回路が設定したインピーダンス値毎のＡＤ変換値の最大値と最小値を求め、前記最大値と最小値の差が最も少ないインピーダンス値を前記ＡＤ変換誤差の最も少ないインピーダンス値として選択することを特徴とする請求項２記載のＡＤ変換装置。
4. メモリ回路をさらに備え、
   前記制御回路が、前記ＡＤ変換誤差の最も少ないインピーダンス値として選択したインピーダンス値を前記メモリ回路に記録しておくことを特徴とする請求項２又は３記載のＡＤ変換装置。
5. 前記第１のサンプリング容量及び第２のサンプリング容量と前記基準電源との間に接続されたノイズ発生回路をさらに備え、前記ノイズ発生回路にノイズを発生させた状態で、前記ＡＤ変換部にＡＤ変換を行わせ、前記ＡＤ変換誤様の最も少ないインピーダンス値を選定し、その選択したインピーダンス値を前記インピーダンス調整回路のインピーダンス値として設定し、ノイズ発生回路を停止してＡＤ変換を行うことを特徴とする請求項２乃至４いずれか１項記載のＡＤ変換装置。
6. 前記ノイズ発生回路が、動作クロックをノイズとして発生させるノイズ発生回路であることを特徴とする請求項５記載のＡＤ変換装置。
7. 基準電圧入力と被測定電圧入力との電位差をディジタル信号に変換して出力するＡＤ変換部と、被測定電圧源と前記被測定電圧入力との間に接続された第１のスイッチと、一端が前記被測定電圧入力及び前記第１のスイッチの一端に他端が基準電源に接続された第１のサンプリング容量と、基準電圧源と前記基準電圧入力との間に接続された第２のスイッチと、一端が前記基準電圧入力及び前記第２のスイッチの一端に他端が前記基準電源に接続された第２のサンプリング容量と、前記基準電圧源と前記第２のスイッチの他端との間に接続され前記基準電圧源と前記第２のスイッチの他端との間のインピーダンス値を段階的に変えるインピーダンス調整回路と、を備えたＡＤ変換回路を用いたＡＤ変換方法であって、
   前記被測定電圧源の電圧を固定した状態で、前記インピーダンス調整回路のインピーダンス値を変えて、インピーダンス値毎にそれぞれ複数回ＡＤ変換を行い、それぞれのインピーダンス値毎のＡＤ変換測定ばらつきを求める第一のステップと、
   前記第一のステップで最も測定ばらつきの少ないインピーダンス値を求める第二のステップと、
   前記第二のステップで求めたインピーダンス値を前記インピーダンス調整回路に設定し、前記被測定電圧源についてＡＤ変換を行う第三のステップを有することを特徴とするＡＤ変換方法。
8. 前記ＡＤ変換回路は、前記第１のサンプリング容量及び第２のサンプリング容量と前記基準電源との間に接続されたノイズ発生回路をさらに備え、前記第一のステップでは、前記ノイズ発生回路を動作させて測定ばらつきを求め、前記第三のステップでは、前記ノイズ発生回路を停止させてＡＤ変換を行うことを特徴とする請求項７記載のＡＤ変換方法。
9. 前記ノイズ発生回路が、動作クロックをノイズとして発生させるノイズ発生回路であることを特徴とする請求項８記載のＡＤ変換方法。

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