JP2010246010A - A/d converter - Google Patents
A/d converter Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010246010A JP2010246010A JP2009095009A JP2009095009A JP2010246010A JP 2010246010 A JP2010246010 A JP 2010246010A JP 2009095009 A JP2009095009 A JP 2009095009A JP 2009095009 A JP2009095009 A JP 2009095009A JP 2010246010 A JP2010246010 A JP 2010246010A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse
- delay
- voltage
- input
- stage number
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Description
本発明は、アナログ入力電圧の大きさに応じた遅延時間でパルス信号を遅延させるパルス遅延回路を用いてアナログ入力電圧をデジタル値に変換するA/D変換装置に関する。 The present invention relates to an A / D converter that converts an analog input voltage into a digital value using a pulse delay circuit that delays a pulse signal by a delay time corresponding to the magnitude of the analog input voltage.
従来、簡単な構成で高分解能のデジタル値が得られるA/D変換装置として、図7に示すものが知られている(特許文献1参照)。図7に示すA/D変換装置300において、パルス遅延回路11は、それぞれが各種ゲート回路からなる複数の遅延ユニット(NAND1,BUF1,・・・,BUF15)をリング状に接続した構成を有している。各遅延ユニットの電源電圧として、A/D変換の対象となるアナログ入力電圧Vinが供給される。
2. Description of the Related Art Conventionally, an A / D conversion apparatus that can obtain a high-resolution digital value with a simple configuration is known as shown in FIG. 7 (see Patent Document 1). In the A /
このパルス遅延回路11にサンプリングパルス(SP)が入力されると、SPは、電源電圧に応じた遅延時間をかけて各遅延ユニットを順次通過し、パルス遅延回路11内を周回する。SPが通過した遅延ユニットの段数は、各遅延ユニットの遅延時間、すなわち、電源電圧として供給されたアナログ入力電圧Vinによって決まる。パルス通過段数検出回路21は、この通過段数(および周回数)を検出する。
When a sampling pulse (SP) is input to the
演算出力回路ユニット31は、SPの入力が開始してからサンプリング時間が経過した後にラッチパルス(LP)が入力されるタイミングで、パルス通過段数検出回路21による通過段数の検出結果を取り込む。さらに、演算出力回路ユニット31は、その通過段数をエンコードした値を、A/D変換後のデジタル値(out)として出力する。
The arithmetic
上記のA/D変換装置300では、遅延ユニットの遅延時間と電源電圧の関係が一次関数で表せない。このため、図8に示すように、アナログ入力電圧Vinと、そのA/D変換の結果であるデジタル値(out)との関係を示す入出力特性が曲線(図8の曲線L10)になる。
In the A /
これに対して、入出力特性を理想的な直線に近づける方法が特許文献2に開示されている。特許文献2に開示される方法では、アナログ入力電圧のとりうる電圧範囲が複数の領域に分割され、それらの領域毎に入出力特性が直線で近似される。図8では、アナログ入力電圧Vinが所定の入力電圧範囲(Vmin〜Vmax)にあり、その入力電圧範囲が2つの領域に分割される。
On the other hand,
さらに、特許文献2に開示される方法では、各領域の近似直線上の座標点を理想特性(図8の直線L11)上の点に変換する変換式を用いて、A/D変換後のデジタル値が補正される。このように補正されたA/D変換装置の入出力特性(Vinとoutの関係)は、アナログ入力電圧Vinが所定の入力電圧範囲(Vmin〜Vmax)にある場合において、図9の直線L12が示すように線形となる。
Furthermore, in the method disclosed in
しかしながら、図9の破線L13が示すように、入出力特性の直線部をVin=0[V]の位置まで伸ばしても、出力outは0[段]にならず、切片bが残ってしまう。つまり、Vinとoutの関係は、比例ではなく一次関数で表される関係となる。このため、上記のA/D変換装置では、A/D変換の結果をそのまま演算に用いると、切片bが誤差要因となることがある。 However, as indicated by the broken line L13 in FIG. 9, even if the linear portion of the input / output characteristics is extended to the position of Vin = 0 [V], the output out does not become 0 [stage], and the intercept b remains. That is, the relationship between Vin and out is not proportional but is represented by a linear function. For this reason, in the above A / D conversion apparatus, if the result of A / D conversion is directly used for calculation, the intercept b may be an error factor.
例えば、入出力特性がout=Vin×a+bという一次関数で表される場合に、Vinが2[V]の時の出力out2と、Vinが1[V]の時の出力out1との比を演算すると、以下の(1)式となる。
out2/out1=(2a+b)/(a+b)≠2 ・・・(1)
すなわち、A/D変換前の比(=2)と、A/D変換後の比が一致しなくなる。また、切片bは、温度等の環境要因によって大きく変動することから、精度劣化の原因にもなっている。
For example, when the input / output characteristics are expressed by a linear function out = Vin × a + b, the ratio of the output out2 when Vin is 2 [V] and the output out1 when Vin is 1 [V] is calculated. Then, the following equation (1) is obtained.
out2 / out1 = (2a + b) / (a + b) ≠ 2 (1)
That is, the ratio before A / D conversion (= 2) does not match the ratio after A / D conversion. In addition, the intercept b largely fluctuates due to environmental factors such as temperature, which causes deterioration in accuracy.
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、原点基準の入出力特性(入力が0の時に出力も0となる特性)を有するA/D変換装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an A / D conversion device having input / output characteristics based on the origin (characteristics in which the output is also zero when the input is zero). To do.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、アナログ入力電圧をデジタル値に変換するA/D変換装置であって、入力されるアナログ電圧の大きさに応じた遅延時間でパルス信号を遅延させる遅延ユニットを複数段接続したパルス遅延回路を有するパルス遅延回路ユニットと、前記パルス信号が前記パルス遅延回路ユニット内の遅延ユニットを通過した段数を検出するパルス通過段数検出回路を有するパルス通過段数検出回路ユニットと、前記パルス遅延回路ユニットに対して基準電圧を入力したときに前記パルス通過段数検出回路ユニットで検出される第1の段数と、前記パルス遅延回路ユニットに対して、前記基準電圧に前記アナログ入力電圧を加算した電圧を入力したときに前記パルス通過段数検出回路ユニットで検出される第2の段数との差に関する情報を演算し、当該演算の結果を、前記アナログ入力電圧に対応する前記デジタル値として出力する演算出力回路ユニットと、を有するA/D変換装置である。 The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and is an A / D conversion device that converts an analog input voltage into a digital value, and is pulsed with a delay time corresponding to the magnitude of the input analog voltage. A pulse having a pulse delay circuit unit having a pulse delay circuit in which a plurality of delay units for delaying signals are connected, and a pulse passing stage number detecting circuit for detecting the number of stages in which the pulse signal has passed through the delay unit in the pulse delay circuit unit A first stage number detected by the pulse passage stage number detection circuit unit when a reference voltage is input to the pulse delay circuit unit; and the reference stage for the pulse delay circuit unit. When the voltage obtained by adding the analog input voltage to the voltage is input, it is detected by the pulse passage stage number detection circuit unit. That second calculating information related to the difference between the number of stages, the result of the calculation, the arithmetic output circuit unit for outputting as the digital value corresponding to the analog input voltage, an A / D converter having a.
また、本発明のA/D変換装置は、前記基準電圧と、前記基準電圧に前記アナログ入力電圧を加算した電圧とが同一の前記パルス遅延回路に順に入力されることを特徴とする。 In the A / D converter according to the present invention, the reference voltage and a voltage obtained by adding the analog input voltage to the reference voltage are sequentially input to the same pulse delay circuit.
また、本発明のA/D変換装置は、前記アナログ入力電圧の電圧レベルを前記基準電圧のレベルだけシフトさせたレベルシフト電圧を出力するレベルシフト回路を更に有し、前記パルス遅延回路ユニットは、前記基準電圧の大きさに応じた遅延時間で第1のパルス信号を遅延させる第1の遅延ユニットを複数段接続した第1のパルス遅延回路と、前記レベルシフト電圧の大きさに応じた遅延時間で第2のパルス信号を遅延させる第2の遅延ユニットを複数段接続した第2のパルス遅延回路と、を有し、前記パルス通過段数検出回路ユニットは、前記第1のパルス信号が前記第1の遅延ユニットを通過した前記第1の段数を検出する第1のパルス通過段数検出回路と、前記第2のパルス信号が前記第2の遅延ユニットを通過した前記第2の段数を検出する第2のパルス通過段数検出回路と、を有することを特徴とする。 The A / D converter according to the present invention further includes a level shift circuit that outputs a level shift voltage obtained by shifting the voltage level of the analog input voltage by the level of the reference voltage, and the pulse delay circuit unit includes: A first pulse delay circuit in which a plurality of first delay units for delaying a first pulse signal with a delay time corresponding to the magnitude of the reference voltage are connected; and a delay time corresponding to the magnitude of the level shift voltage And a second pulse delay circuit in which a plurality of second delay units for delaying the second pulse signal are connected. The pulse passing stage number detection circuit unit has the first pulse signal as the first pulse signal. A first pulse passing stage number detection circuit for detecting the first stage number that has passed through the delay unit; and the second stage number in which the second pulse signal has passed through the second delay unit. A second pulse passage stage number detection circuit for detecting, and having a.
本発明のA/D変換装置は、パルス遅延回路ユニットに基準電圧を入力したときの第1の段数と、パルス遅延回路ユニットに対して、基準電圧にアナログ入力電圧を加算した電圧を入力したときの第2の段数との差に関する情報を演算し、当該演算の結果を、アナログ入力電圧に対応するデジタル値として出力する。アナログ入力電圧が0のときに第1の段数と第2の段数の差は0になるので、本発明のA/D変換装置によれば、入出力特性を原点基準とすることができる。 In the A / D converter according to the present invention, the first stage number when the reference voltage is input to the pulse delay circuit unit and the voltage obtained by adding the analog input voltage to the reference voltage are input to the pulse delay circuit unit. Information about the difference from the second stage number is calculated, and the result of the calculation is output as a digital value corresponding to the analog input voltage. Since the difference between the first stage number and the second stage number is 0 when the analog input voltage is 0, according to the A / D converter of the present invention, the input / output characteristics can be based on the origin.
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1の実施形態>
まず、本発明の第1の実施形態を説明する。図1は、本実施形態によるA/D変換装置の構成を示している。図1において、A/D変換装置100は、パルス遅延回路ユニット1と、パルス通過段数検出回路ユニット2と、演算出力回路ユニット41と、レベルシフト回路51から構成される。
<First Embodiment>
First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows the configuration of the A / D converter according to the present embodiment. In FIG. 1, the A /
パルス遅延回路ユニット1は、パルス遅延回路12とパルス遅延回路13から構成される。パルス遅延回路12は、Vin(アナログ入力電圧)+Vref(基準電圧)の大きさに応じた遅延時間でサンプリングパルス(SP)を遅延させる遅延ユニットを複数段接続した構成を有する。パルス遅延回路13は、Vrefの大きさに応じた遅延時間でSPを遅延させる遅延ユニットを複数段接続した構成を有する。
The pulse
パルス通過段数検出回路ユニット2は、パルス通過段数検出回路22とパルス通過段数検出回路23から構成される。パルス通過段数検出回路22は、SPがパルス遅延回路12内の遅延ユニットを通過した段数を検出する。パルス通過段数検出回路23は、SPがパルス遅延回路13内の遅延ユニットを通過した段数を検出する。
The pulse passage stage number
演算出力回路ユニット41は、ラッチパルス(LP)に基づいて、パルス通過段数検出回路22とパルス通過段数検出回路23の出力信号をラッチし、各出力信号を演算して、Vinに対応するデジタル値(out)を出力する。レベルシフト回路51は、Vrefと、VinおよびVrefを加算した電圧(Vin+Vref)とを出力する。
The arithmetic
以下、パルス遅延回路12の詳細な構成を説明する。パルス遅延回路12は、電源電圧に応じた遅延量を入力信号に与える16段の遅延ユニットがリング状に接続された構成を有し、この構成によりSPを周回させるリングディレイライン(RDL)である。初段の遅延ユニットNANDは2つの入力端子を有し、一方の入力端子にSPが入力され、もう一方の入力端子に16段目の遅延ユニットBUF15の出力が入力される。遅延ユニットNANDは、パルス遅延回路12が動作している時は常に16段目の遅延ユニットBUF15の出力の論理を反転する。
Hereinafter, the detailed configuration of the
また、2段目の遅延ユニットBUF1から16段目の遅延ユニットBUF15までの各遅延ユニットは、入力端子に入力された値を出力端子に出力するゲート回路(例えば、NOTゲートを2段接続したバッファ回路)である。各遅延ユニット(NAND1,BUF1,・・・,BUF15)には、Vin+Vrefが電源電圧として印加される。各遅延ユニットは、それぞれ前段の遅延ユニットから入力されたSPを、電源電圧(Vin+Vref)の電圧レベルに応じた遅延時間だけ遅延させて次段の遅延ユニットに出力する。リング状に接続された各遅延ユニットが同様に動作し、SPが前段から後段の遅延ユニットへ順次伝達されることにより、SPがパルス遅延回路12内を周回する。
Each delay unit from the second-stage delay unit BUF1 to the sixteenth-stage delay unit BUF15 has a gate circuit that outputs the value input to the input terminal to the output terminal (for example, a buffer in which two stages of NOT gates are connected). Circuit). Vin + Vref is applied as a power supply voltage to each delay unit (NAND1, BUF1,..., BUF15). Each delay unit delays the SP input from the preceding delay unit by a delay time corresponding to the voltage level of the power supply voltage (Vin + Vref) and outputs the delayed SP to the subsequent delay unit. Each delay unit connected in a ring shape operates in the same manner, and SP is sequentially transmitted from the preceding stage to the subsequent delay unit, so that the SP circulates in the
SPがパルス遅延回路12内を周回する過程を具体的に説明すると次の通りである。初段の遅延ユニットNANDの一方の入力端子にSPが入力されていない時(SPが“L”レベルの時)、遅延ユニットNANDの出力端子のレベルは、もう一方の入力端子の入力によらず、“H”レベルになる。2段目の遅延ユニットBUF1以降の各遅延ユニットの出力端子のレベルも、“H”レベルになる。
The process in which the SP circulates in the
続いて、初段の遅延ユニットNANDの一方の入力端子にSPが入力される(SPが“H”レベルになる)。遅延ユニットNANDのもう一方の入力端子のレベルは、最終段の遅延ユニットBUF15から出力されたSPにより“H”レベルとなっているため、遅延ユニットNANDの出力端子のレベルは、電源電圧(Vin+Vref)の電圧レベルに応じた遅延時間をかけて“L”レベルに切り替わる。2段目の遅延ユニットBUF1以降の各遅延ユニットの出力端子のレベルも、電源電圧(Vin+Vref)の電圧レベルに応じた遅延時間をかけて順次“L”レベルに切り替わる。 Subsequently, SP is input to one input terminal of the first-stage delay unit NAND (SP becomes “H” level). Since the level of the other input terminal of the delay unit NAND is “H” level by the SP output from the delay unit BUF15 in the final stage, the level of the output terminal of the delay unit NAND is the power supply voltage (Vin + Vref). It switches to the “L” level with a delay time corresponding to the voltage level. The level of the output terminal of each delay unit after the second-stage delay unit BUF1 is also sequentially switched to the “L” level with a delay time corresponding to the voltage level of the power supply voltage (Vin + Vref).
最終段の遅延ユニットBUF15の出力端子のレベルが“L”レベルに切り替わると、初段の遅延ユニットNANDの出力端子のレベルは、電源電圧(Vin+Vref)の電圧レベルに応じた遅延時間をかけて“H”レベルに切り替わる。2段目の遅延ユニットBUF1以降の各遅延ユニットの出力端子のレベルも、電源電圧(Vin+Vref)の電圧レベルに応じた遅延時間をかけて順次“H”レベルに切り替わる。 When the level of the output terminal of the last-stage delay unit BUF15 is switched to the “L” level, the level of the output terminal of the first-stage delay unit NAND is “H” over a delay time corresponding to the voltage level of the power supply voltage (Vin + Vref). “Switch to level. The level of the output terminal of each delay unit after the second-stage delay unit BUF1 is also sequentially switched to the “H” level with a delay time corresponding to the voltage level of the power supply voltage (Vin + Vref).
最終段の遅延ユニットBUF15の出力端子のレベルが“H”レベルに切り替わると、次の周回では初段の遅延ユニットNANDから順に出力端子のレベルが“L”レベルに切り替わる。以降、SPが入力されている間、最終段の遅延ユニットBUF15の出力端子のレベルが切り替わるごとに初段の遅延ユニットNANDから順次出力端子のレベルが逆のレベルに切り替わるという動作が繰り返し行われる。この結果、SPがパルス遅延回路12内を周回し続ける。
When the level of the output terminal of the final delay unit BUF15 is switched to the “H” level, the level of the output terminal is switched to the “L” level in order from the first delay unit NAND in the next round. Thereafter, while the SP is being input, an operation in which the level of the output terminal is sequentially switched from the first delay unit NAND to the opposite level every time the level of the output terminal of the delay unit BUF15 of the final stage is switched is repeated. As a result, the SP continues to circulate in the
各遅延ユニットの入力端子のレベルが切り替わってから出力端子のレベルが切り替わるまでに要する時間は、各遅延ユニットの電源電圧であるVin+Vrefに応じた遅延時間となる。このため、ある所定の時間内にSPが通過する遅延ユニットの段数は、アナログ電圧(Vin+Vref)に依存することとなる。 The time required from when the level of the input terminal of each delay unit is switched to when the level of the output terminal is switched is a delay time corresponding to Vin + Vref which is the power supply voltage of each delay unit. For this reason, the number of stages of the delay unit through which the SP passes within a predetermined time depends on the analog voltage (Vin + Vref).
パルス通過段数検出回路22は、SPがパルス遅延回路12内の遅延ユニットを通過した段数を検出する回路である。パルス通過段数検出回路22には、パルス遅延回路12内の各遅延ユニットの出力信号が入力される。
The pulse passage stage
パルス通過段数検出回路22は、パルス遅延回路12内の16段目の遅延ユニットBUF15の出力端子のレベルが“H”レベルから“L”レベル、または“L”レベルから“H”レベルに切り替わる回数をカウンタがカウントした結果を8ビットのカウント値として出力する。また、パルス通過段数検出回路22は、パルス遅延回路12の16段の各遅延ユニットの出力端子のレベルがそれぞれ“H”レベルまたは“L”レベルとなっている状態を表す16ビットのデータを出力する。
The pulse passing stage
パルス通過段数検出回路22から出力される上記の8ビットのカウント値と16ビットのデータは、SPがパルス遅延回路12内を何周周回して何段目の遅延ユニットまで進んだかを示している。例えば、上記カウント値が4回であり、5段目の遅延ユニットBUF4の出力が“L”レベル、6段目の遅延ユニットBUF5の出力が“H”レベルであった場合、SPが遅延ユニットを通過した段数は、16段×4回+5段=69段となる。
The above 8-bit count value and 16-bit data output from the pulse passage stage
以上のように、パルス通過段数検出回路22は、アナログ電圧(Vin+Vref)が電源電圧として印加された遅延ユニットで構成されたパルス遅延回路12をSPが通過した段数を8ビット+16ビットのデジタル信号で出力する。
As described above, the pulse passing stage
なお、パルス遅延回路13、パルス通過段数検出回路23の構成はそれぞれ、上記のパルス遅延回路12、パルス通過段数検出回路22の構成と同じである。パルス通過段数検出回路23は、アナログ電圧(Vref)が電源電圧として印加された遅延ユニットで構成されたパルス遅延回路13をSPが通過した段数を8ビット+16ビットのデジタル信号で出力する。
The configurations of the
次に、A/D変換装置100の処理手順について説明する。まず、レベルシフト回路51にVinが入力され、レベルシフト回路51からVin+VrefとVrefが出力される。Vrefは、変動が少ない電圧であればよく、特定の電圧である必要は無い(詳細な電圧値まで把握できなくてもよく、任意の電圧値でよい)。しかし、パルス遅延回路の入出力特性が線形となるような入力電圧範囲内の最小電圧(図9におけるVmin)付近の電圧をVrefとすることが本発明の効果を得るのに最適であると本願の発明者は考えている。
Next, a processing procedure of the A /
続いて、パルス遅延回路12とパルス遅延回路13へ同時にSPが入力される(SPのレベルが“L”レベルから“H”レベルに切り替わる)。SPは、パルス遅延回路12とパルス遅延回路13内を、それぞれ異なる遅延時間(パルス遅延回路12内はVin+Vrefに基づく遅延時間、パルス遅延回路13内はVrefに基づく遅延時間)で周回する。パルス通過段数検出回路22とパルス通過段数検出回路23は、SPがそれぞれの遅延ユニットを通過する段数を検出する。
Subsequently, SP is simultaneously input to the
続いて、SPが入力されてから一定時間(サンプリング時間)が経過した後に出力演算回路ユニット41にLPが入力される(LPのレベルが“L”レベルから“H”レベルに切り替わる)。出力演算回路ユニット41は、LPが入力されるタイミングで、パルス通過段数検出回路22とパルス通過段数検出回路23が検出した段数(カウント値と各遅延ユニットの出力値)をラッチし、その段数の差を12bitにエンコードして最終的なA/D変換結果(out)として出力する。
Subsequently, LP is input to the output
例えば、パルス通過段数検出回路22の出力(out_Vin)が1000段(1〜16段の各遅延ユニットの出力値=“0000000011111111”,カウント値=“00111110”)になり、パルス通過段数検出回路23の出力(out_Vref)が100段(1〜16段の各遅延ユニットの出力値=“0000111111111111”,カウント値=“00000110”)になった場合、出力outは(2)式のようになる。
out=out_Vin−out_Vref=900段(10進数)=“001110000001”(2進数) ・・・(2)
すなわち、出力演算回路ユニット41は、12bitのデジタル信号“001110000001”を出力する。
For example, the output (out_Vin) of the pulse passage stage
out = out_Vin−out_Vref = 900 stages (decimal number) = “001110000001” (binary number) (2)
That is, the output
次に、本実施形態によるA/D変換装置100の入出力特性について説明する。図2はA/D変換装置100の入出力特性を示している。図3は、A/D変換装置100の入出力特性が直線となるようにA/D変換結果を補正した場合の入出力特性を示している。図2、図3は、前述した従来のA/D変換装置300(図7)の入出力特性を示した図8、図9にそれぞれ対応している。
Next, input / output characteristics of the A /
Vinが0の時、パルス遅延回路12内の各遅延ユニットに印加される電源電圧(Vin+Vref)と、パルス遅延回路13内の各遅延ユニットに印加される電源電圧(Vref)とが等しくなる。このため、パルス通過段数検出回路22とパルス通過段数検出回路23が検出する段数が等しくなり、各段数の差であるA/D変換結果(out)は0となる。したがって、図2に示すように、入出力特性(曲線L1)は原点基準(入力が0の時に出力も0)となる。
When Vin is 0, the power supply voltage (Vin + Vref) applied to each delay unit in the
入出力特性が直線となるようにA/D変換結果を補正すると、図3に示すように、入力信号(アナログ入力電圧Vin)と出力信号(out)の関係は比例関係となる。なお、補正による効果の差が分かるように、図2には、図3に示した入出力特性に対応する直線L2が図示されている。 When the A / D conversion result is corrected so that the input / output characteristic is a straight line, the relationship between the input signal (analog input voltage Vin) and the output signal (out) is proportional as shown in FIG. 2 shows a straight line L2 corresponding to the input / output characteristics shown in FIG. 3 so that the difference in effect due to the correction can be understood.
上述したように、本実施形態によれば、A/D変換装置の入出力特性を原点基準とすることができ、A/D変換結果を直接演算に用いても切片が誤差要因にならないため、演算精度を向上することができる。 As described above, according to the present embodiment, the input / output characteristics of the A / D converter can be set as the origin reference, and the intercept does not become an error factor even when the A / D conversion result is directly used in the calculation. The calculation accuracy can be improved.
また、本実施形態によれば、以下の効果も得られる。入出力特性が直線となるようにA/D変換結果を補正するために、従来のA/D変換装置300(図7)においてn点で直線近似する場合、n点のサンプリングが必要になる。例えば、3点で直線近似する場合には、図8に示すように、Vin=Vmin,Vmax,(Vmin+Vmax)/2の3点のサンプリングが必要になる。 Moreover, according to this embodiment, the following effects are also acquired. In order to correct the A / D conversion result so that the input / output characteristic is a straight line, in the conventional A / D conversion apparatus 300 (FIG. 7), when performing linear approximation at n points, sampling at n points is required. For example, when performing linear approximation with three points, sampling of three points of Vin = Vmin, Vmax, (Vmin + Vmax) / 2 is required as shown in FIG.
これに対して、本実施形態によれば、n点のうちの1点を原点とすることができるため、n−1点のサンプリングを行えば、n点のサンプリングを行う場合と同等の補正が可能となる。例えば、3点で直線近似する場合には、図2に示すように、Vin=Vmax,Vmax/2の2点のサンプリングを行えば、補正が可能となる。したがって、サンプリング数が減るため、補正時間を短縮することができる。 On the other hand, according to the present embodiment, one of the n points can be set as the origin. Therefore, if sampling at n−1 points is performed, correction equivalent to that at the time of sampling at n points is performed. It becomes possible. For example, when linear approximation is performed at three points, correction is possible by sampling at two points Vin = Vmax and Vmax / 2 as shown in FIG. Therefore, since the number of samplings is reduced, the correction time can be shortened.
また、サンプリング数の減少に伴い、補正時に現れる補正誤差を低減することができる。例えば、補正を行うためにVin=Vminの条件でサンプリングを行う場合、実際の電圧がVin=Vmin+Δαであれば、Δα分は補正誤差の要因となり、当然ながら、サンプリング数が多い程、この補正誤差の影響は大きくなる。しかし、本実施形態によれば、サンプリング数が従来よりも少なくなるため、補正誤差の影響を抑えることができる。 Further, with the decrease in the number of samplings, it is possible to reduce the correction error that appears at the time of correction. For example, when sampling is performed under the condition Vin = Vmin in order to perform correction, if the actual voltage is Vin = Vmin + Δα, Δα becomes a factor of correction error. The effect of. However, according to the present embodiment, the number of samplings is smaller than in the prior art, so that the influence of correction errors can be suppressed.
<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態を説明する。図4は、本実施形態によるA/D変換装置の構成を示している。図4において、A/D変換装置200は、パルス遅延回路ユニット1と、パルス通過段数検出回路ユニット2と、演算出力回路ユニット42と、レベルシフト回路52から構成される。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 shows the configuration of the A / D converter according to the present embodiment. In FIG. 4, the A /
パルス遅延回路ユニット1は、パルス遅延回路14から構成される。パルス遅延回路14は、レベルシフト回路52の出力電圧の大きさに応じた遅延時間でサンプリングパルス(SP)を遅延させる遅延ユニットを複数段接続した構成を有する。パルス通過段数検出回路ユニット2は、パルス通過段数検出回路24から構成される。パルス通過段数検出回路24は、SPがパルス遅延回路14内の遅延ユニットを通過した段数を検出する。
The pulse
演算出力回路ユニット42は、ラッチパルス(LP)に基づいて、パルス通過段数検出回路24の出力信号をラッチし、出力信号を演算して出力する。レベルシフト回路52は、Vrefと、VinおよびVrefを加算した電圧(Vin+Vref)とを切り替えて出力する。本実施形態では、VrefとVin+Vrefが同一のパルス遅延回路14に順に入力され、各電圧に応じたA/D変換が順に行われる。
The arithmetic
なお、パルス遅延回路14、パルス通過段数検出回路24の構成はそれぞれ、第1の実施形態に係るパルス遅延回路12、パルス通過段数検出回路22の構成と同じである。また、パルス通過段数検出回路24は、レベルシフト回路52の出力電圧が電源電圧として印加された遅延ユニットで構成されたパルス遅延回路14をSPが通過した段数を、8ビット+16ビットのデジタル信号で出力する。
The configurations of the
次に、A/D変換装置200の処理手順について、図5を用いて説明する。まず、レベルシフト回路52の出力電圧がVrefに切り替わる(ステップS1)。
Next, the processing procedure of the A /
続いて、パルス遅延回路14にSPが入力される(SPのレベルが“L”レベルから“H”に切り替わる)と、SPは、Vrefに基づく遅延時間でパルス遅延回路14内の遅延ユニットを周回する。パルス通過段数検出回路24は、SPが遅延ユニットを通過する段数を検出する。SPの入力から一定時間(サンプリング時間)が経過した後、出力演算回路ユニット42にLPが入力される(LPのレベルが“L”レベルから“H”レベルに切り替わる)。出力演算回路ユニット42は、LPが入力されるタイミングで、パルス通過段数検出回路24が検出した段数(out_Vref)をラッチし、これを記憶する(ステップS2)。
Subsequently, when SP is input to the pulse delay circuit 14 (the SP level is switched from “L” level to “H”), the SP circulates around the delay unit in the
続いて、レベルシフト回路52の出力電圧がVin+Vrefに切り替わる(ステップS3)。この直後、パルス遅延回路14に再度SPが入力され、出力演算回路ユニット42は、ステップS2と同様に、再度LPが入力されるタイミングで、SPが遅延ユニットを通過する段数(out_Vin)をラッチする(ステップS4)。
Subsequently, the output voltage of the
続いて、出力演算回路ユニット42は、ステップS4で記憶したout_Vinから、ステップS2で検出したout_Vinを減算し、12bitにエンコードして、最終的なA/D変換結果(out)として出力する(ステップS5)。
Subsequently, the output
なお、本実施形態において、連続でA/D変換の処理を行う場合には、図6に示すように、out_Vrefの検出(ステップS1,S2)を一度だけ行い、out_Vinの検出動作(ステップS3〜S7)のみを繰り返してもよい。これにより、連続したA/D変換の処理速度の向上を図るとともに、消費電流の低減を図ることができる。 In the present embodiment, when the A / D conversion process is performed continuously, as shown in FIG. 6, the out_Vref is detected only once (steps S1 and S2), and the out_Vin detection operation (steps S3 to S3) is performed. Only S7) may be repeated. As a result, the processing speed of continuous A / D conversion can be improved and the current consumption can be reduced.
本実施形態によるA/D変換装置200の入出力特性も、第1の実施形態と同様であり、原点基準(入力が0の時に出力も0)となる。したがって、本実施形態によれば、A/D変換装置の入出力特性を原点基準とすることができ、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
The input / output characteristics of the A /
さらに、本実施形態においては、Vrefに基づくサンプリングと、Vin+Vrefに基づくサンプリングとを同一のパルス遅延回路により行うため、A/D変換結果の誤差を低減することができる。例えば、図1に示すA/D変換装置100において、パルス遅延回路12とパルス遅延回路13の特性が異なり、同じアナログ電圧を加えた時の遅延時間が異なっていると、それらの特性の差は誤差となって現れる。しかし、本実施形態によれば、2回のサンプリングで共通のパルス遅延回路を用いるため、この特性差による誤差は生じない。また、2回のサンプリングに用いるパルス遅延回路とパルス通過段数検出回路を共通化したことで、回路規模を縮小することができる。
Furthermore, in the present embodiment, sampling based on Vref and sampling based on Vin + Vref are performed by the same pulse delay circuit, so that an error in the A / D conversion result can be reduced. For example, in the A /
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the above-described embodiments, and includes design changes and the like without departing from the gist of the present invention. .
1・・・パルス遅延回路ユニット、2・・・パルス通過段数検出回路ユニット、11,12,13,14・・・パルス遅延回路、21,22,23,24・・・パルス通過段数検出回路、31,41,42・・・演算出力回路ユニット、51,52・・・レベルシフト回路、100,200,300・・・A/D変換装置
DESCRIPTION OF
Claims (3)
入力されるアナログ電圧の大きさに応じた遅延時間でパルス信号を遅延させる遅延ユニットを複数段接続したパルス遅延回路を有するパルス遅延回路ユニットと、
前記パルス信号が前記パルス遅延回路ユニット内の遅延ユニットを通過した段数を検出するパルス通過段数検出回路を有するパルス通過段数検出回路ユニットと、
前記パルス遅延回路ユニットに対して基準電圧を入力したときに前記パルス通過段数検出回路ユニットで検出される第1の段数と、前記パルス遅延回路ユニットに対して、前記基準電圧に前記アナログ入力電圧を加算した電圧を入力したときに前記パルス通過段数検出回路ユニットで検出される第2の段数との差に関する情報を演算し、当該演算の結果を、前記アナログ入力電圧に対応する前記デジタル値として出力する演算出力回路ユニットと、
を有するA/D変換装置。 An A / D converter for converting an analog input voltage into a digital value,
A pulse delay circuit unit having a pulse delay circuit in which a plurality of delay units for delaying a pulse signal with a delay time corresponding to the magnitude of an input analog voltage are connected;
A pulse passage stage number detection circuit unit having a pulse passage stage number detection circuit for detecting the number of stages that the pulse signal has passed through the delay unit in the pulse delay circuit unit;
A first stage number detected by the pulse passing stage number detection circuit unit when a reference voltage is input to the pulse delay circuit unit, and the analog input voltage as the reference voltage for the pulse delay circuit unit. When the added voltage is input, information on the difference from the second stage number detected by the pulse passing stage number detection circuit unit is calculated, and the result of the calculation is output as the digital value corresponding to the analog input voltage An arithmetic output circuit unit to
An A / D conversion device.
前記パルス遅延回路ユニットは、
前記基準電圧の大きさに応じた遅延時間で第1のパルス信号を遅延させる第1の遅延ユニットを複数段接続した第1のパルス遅延回路と、
前記レベルシフト電圧の大きさに応じた遅延時間で第2のパルス信号を遅延させる第2の遅延ユニットを複数段接続した第2のパルス遅延回路と、
を有し、
前記パルス通過段数検出回路ユニットは、
前記第1のパルス信号が前記第1の遅延ユニットを通過した前記第1の段数を検出する第1のパルス通過段数検出回路と、
前記第2のパルス信号が前記第2の遅延ユニットを通過した前記第2の段数を検出する第2のパルス通過段数検出回路と、
を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載のA/D変換装置。 A level shift circuit for outputting a level shift voltage obtained by shifting the voltage level of the analog input voltage by the level of the reference voltage;
The pulse delay circuit unit includes:
A first pulse delay circuit in which a plurality of first delay units that delay the first pulse signal with a delay time corresponding to the magnitude of the reference voltage are connected;
A second pulse delay circuit comprising a plurality of stages of second delay units that delay the second pulse signal by a delay time corresponding to the level shift voltage;
Have
The pulse passage stage number detection circuit unit is:
A first pulse passage stage number detection circuit that detects the first stage number that the first pulse signal has passed through the first delay unit;
A second pulse passage stage number detection circuit that detects the second stage number that the second pulse signal has passed through the second delay unit;
Having
The A / D converter according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009095009A JP2010246010A (en) | 2009-04-09 | 2009-04-09 | A/d converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009095009A JP2010246010A (en) | 2009-04-09 | 2009-04-09 | A/d converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010246010A true JP2010246010A (en) | 2010-10-28 |
Family
ID=43098506
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009095009A Withdrawn JP2010246010A (en) | 2009-04-09 | 2009-04-09 | A/d converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010246010A (en) |
-
2009
- 2009-04-09 JP JP2009095009A patent/JP2010246010A/en not_active Withdrawn
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5313008B2 (en) | Correction signal generator and A / D converter | |
JP4345854B2 (en) | A / D conversion circuit | |
JP2007104475A (en) | Method and device for a/d conversion | |
KR20180028894A (en) | Apparatus for time-to-digital converter and method of time-to-digital converting | |
KR101503732B1 (en) | Time to digital converter | |
JP5295844B2 (en) | A / D converter | |
JP4999955B2 (en) | Analog-to-digital converter operation test method, analog-to-digital converter, and analog-to-digital converter operation test apparatus | |
WO2018190401A1 (en) | Digitalization device | |
KR100294787B1 (en) | Sub-ranging analog-to-digital converter with open-loop differential amplifiers | |
KR101660416B1 (en) | Sar-adc apparatus using cds and sampling method thereof | |
JP6772998B2 (en) | A / D conversion circuit | |
JP2006121378A (en) | A/d converter | |
KR100884166B1 (en) | Ad/da conversion compatible device | |
US8384571B2 (en) | A/D conversion circuit and A/D conversion method | |
JP7344000B2 (en) | Analog-digital converter, analog-digital conversion method and displacement detection device | |
KR100845134B1 (en) | Digitally self-calibrating pipeline analog-to-digital converter and method of calibrating the same | |
JP5059968B2 (en) | A / D converter | |
JP2010246010A (en) | A/d converter | |
JP4349266B2 (en) | A / D converter | |
JP7119982B2 (en) | A/D conversion circuit | |
JP2007312195A (en) | Pipeline type a/d converter | |
JP2010239304A (en) | A/d conversion device | |
US7324027B2 (en) | Circuit and method for testing analog-digital converter | |
JP4993009B2 (en) | A / D conversion method and apparatus | |
US20230116954A1 (en) | Analog-to-digital converter circuit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20120703 |