JP2012010072A - A/d converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、A(アナログ)/D(デジタル)変換を行うA/D変換器に関する。 The present invention relates to an A / D converter that performs A (analog) / D (digital) conversion.
図1は、従来のA/D変換器として、特開2008−103813号公報に記載された技術の構成を示している。 FIG. 1 shows a configuration of a technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-103813 as a conventional A / D converter.
従来のA/D変換器は、コンパレータ101と、逐次近似レジスタ102と、D/Aコンバータ103と、オフセット値生成部104と、オフセット情報格納レジスタ105と、不揮発性記憶部であるオフセット情報格納ROM(Read Only Memory)107とを具備している。
A conventional A / D converter includes a
逐次近似レジスタ102は、10ビット分の格納領域b0〜b9を有している。
The
コンパレータ101には、アナログ入力電圧V1が与えられる。
The
オフセット情報格納ROM107には、図2に示されるように、2ビット分のデジタル値と、アナログ入力電圧V1の範囲に応じてオフセット補正するためのオフセット調整値とが4パターン格納されている。ここで、4パターンのデジタル値は“00、01、10、11”であり、これに対して、4パターンのオフセット調整値は“+1、−1、−1、+1”である。不揮発性記憶部107に格納された4パターンのデジタル値“00、01、10、11”、オフセット調整値“+1、−1、−1、+1”は、電源起動時に、オフセット情報格納レジスタ105に格納される。
As shown in FIG. 2, the offset
D/Aコンバータ103は、電圧発生部103aと、基準電圧生成部103bとを具備している。電圧発生部103aは、第1、2の電源間に直列接続された抵抗素子により複数の電圧を発生する。基準電圧生成部103bは、複数の電圧のうちの中間電圧を1番目の基準電圧Vrefとしてコンパレータ101に出力する。
The D /
コンパレータ101は、アナログ入力電圧V1とi番目(iは1≦i≦10を満たす整数)の基準電圧Vrefとを比較し、その比較結果をi番目の比較結果として出力する。ここで、逐次近似レジスタ102のiビット目の格納領域には、i番目の比較結果が、i番目のデジタル値“1”又は“0”として格納される。
The
オフセット値生成部104は、オフセット情報格納レジスタ105に格納された4パターンのオフセット調整値“+1、−1、−1、+1”の中から、逐次近似レジスタ102の1、2ビット目の格納領域b0、b1に格納されたデジタル値に対応するオフセット調整値を選択オフセット調整値として出力する。
The offset
基準電圧生成部103bは、選択オフセット調整値に基づいてオフセット補正しながら、複数の電圧のうちの、逐次近似レジスタ102の1〜9ビット分の格納領域b0〜b9に格納されたデジタル値に対する電圧をそれぞれ2〜10番目の基準電圧Vrefとしてコンパレータ101に出力する。
The reference
逐次近似レジスタ102の10ビット分の格納領域b0〜b9の全てにデジタル値が格納された場合、そのデジタル値は、アナログ入力電圧V1に対するA/D変換結果である。
When digital values are stored in all the 10-bit storage areas b0 to b9 of the
図3は、従来のA/D変換器の変換特性を示している。 FIG. 3 shows the conversion characteristics of a conventional A / D converter.
従来のA/D変換器では、その変換特性として、アナログ入力電圧V1に対するA/D変換結果の誤差を補正するために、上述の構成により、アナログ入力電圧V1の範囲に応じて変換誤差の領域を複数分け、D/Aコンバータ103の制御を1LSB(Least Significant Bit)単位で行っている。
In the conventional A / D converter, as the conversion characteristic, in order to correct the error of the A / D conversion result with respect to the analog input voltage V1, the region of the conversion error according to the range of the analog input voltage V1 by the above-described configuration. The D /
従来のA/D変換器では、この変換特性により、1、2ビット目の格納領域b0、b1に格納されたデジタル値で定められた領域のオフセット調整値をD/Aコンバータ103に送り、基準電圧Vrefを調整することにより、精度を向上させている。
In the conventional A / D converter, due to this conversion characteristic, the offset adjustment value of the area defined by the digital values stored in the 1st and 2nd bit storage areas b0 and b1 is sent to the D /
しかし、従来のA/D変換器では、上述の構成及び変換特性により、1LSB単位の補正しかできない。 However, the conventional A / D converter can only perform correction in units of 1LSB due to the above-described configuration and conversion characteristics.
また、従来のA/D変換器では、アナログ入力電圧V1の範囲に応じて変換誤差の領域を分けて、A/D変換結果の誤差を補正しているため、補正を行う領域の境界でDNL(Differential−Non Linearity;微分非線形性)が悪化してしまう。 In the conventional A / D converter, the conversion error region is divided according to the range of the analog input voltage V1 and the error of the A / D conversion result is corrected. Therefore, the DNL is corrected at the boundary of the correction region. (Differential-Non Linearity; differential nonlinearity) deteriorates.
このように、従来のA/D変換器では、高精度のA/D変換を実現していない。 Thus, the conventional A / D converter does not realize highly accurate A / D conversion.
以下に、発明を実施するための形態で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 In the following, means for solving the problems will be described using the reference numerals used in the embodiments for carrying out the invention in parentheses. This symbol is added to clarify the correspondence between the description of the claims and the description of the mode for carrying out the invention, and the technical scope of the invention described in the claims. Must not be used to interpret
本発明のA/D変換器は、変換結果レジスタ(1)と、D/Aコンバータ(2)と、入力電圧出力回路(3;C30、SW31、SW32、SW33)と、補正データ格納メモリ(45)と、補正値選択回路(44)と、電圧発生部(41)と、コモン電圧出力回路(42;43、C40、SW41)と、コンパレータ(5)と、出力制御部(6)とを具備している。変換結果レジスタ(1)には、初期値として、D/Aコンバータ(2)に供給される第1、2の電源(AVref−GND)間の中間電圧である第1の中間電圧(AVref/2)を表すデジタル値が格納されている。D/Aコンバータ(2)は、変換結果レジスタ(1)に格納されたデジタル値を電圧に変換し、出力電圧(Vdj)として出力する。入力電圧出力回路(3;C30、SW31、SW32、SW33)は、コンパレータ(5)に供給される第3、2の電源(AVdd−GND)間の中間電圧である第2の中間電圧(AVdd/2)からアナログ入力電圧(Va)を減算して出力電圧(Vdj)を加算した電圧(AVdd/2−Va+Vdj)を入力電圧(Vin)として出力する。補正データ格納メモリ(45)には、設定電圧を表すデジタル設定値(“0000〜1111”)と、D/Aコンバータ(2)が設定デジタル値(“0000〜1111”)を設定電圧に変換するときの誤差を含む補正電圧(AVdd/2+Vhj)を表す補正値(“10、11、01、…、11、10”)とが予めに複数分格納されている。補正値選択回路(44)は、補正データ格納メモリ(45)に格納された複数の補正値(“10、11、01、…、11、10”)の中から、変換結果レジスタ(1)に格納されたデジタル値に対応する補正値を選択補正値として出力する。電圧発生部(41)は、第1、2の電源(AVref−GND)間に直列接続された抵抗素子により複数の電圧を発生する。コモン電圧出力回路(42;43、C40、SW41)は、複数の電圧のうちの、選択補正値が表す補正電圧(Vc=AVref/2+Vhj)を選択し、コモン電圧(Vcom=AVdd/2+Vhj)として出力する。コンパレータ(5)は、入力電圧(Vin)とコモン電圧(Vcom)とを比較し、その比較結果を出力する。出力制御部(6)は、コンパレータ(5)の比較結果に基づいて次のデジタル値を変換結果レジスタ(1)に格納する処理を実行し、上記処理をn回(nは1以上の整数)実行した結果、変換結果レジスタ(1)に格納されたデジタル値をアナログ入力電圧(Va)に対するA(アナログ)/D(デジタル)変換結果として出力する。 The A / D converter of the present invention includes a conversion result register (1), a D / A converter (2), an input voltage output circuit (3; C30, SW31, SW32, SW33), and a correction data storage memory (45 ), A correction value selection circuit (44), a voltage generation unit (41), a common voltage output circuit (42; 43, C40, SW41), a comparator (5), and an output control unit (6). is doing. In the conversion result register (1), as an initial value, a first intermediate voltage (AVref / 2) which is an intermediate voltage between the first and second power supplies (AVref-GND) supplied to the D / A converter (2) is stored. ) Is stored. The D / A converter (2) converts the digital value stored in the conversion result register (1) into a voltage and outputs it as an output voltage (Vdj). The input voltage output circuit (3; C30, SW31, SW32, SW33) is a second intermediate voltage (AVdd / AV) that is an intermediate voltage between the third and second power supplies (AVdd-GND) supplied to the comparator (5). A voltage (AVdd / 2−Va + Vdj) obtained by subtracting the analog input voltage (Va) from 2) and adding the output voltage (Vdj) is output as the input voltage (Vin). In the correction data storage memory (45), the digital set value ("0000 to 1111") representing the set voltage and the D / A converter (2) convert the set digital value ("0000 to 1111") into the set voltage. A plurality of correction values (“10, 11, 01,..., 11, 10”) representing the correction voltage (AVdd / 2 + Vhj) including an error in time are stored in advance. The correction value selection circuit (44) stores the correction value ("10, 11, 01, ..., 11, 10") stored in the correction data storage memory (45) into the conversion result register (1). A correction value corresponding to the stored digital value is output as a selected correction value. The voltage generator (41) generates a plurality of voltages by a resistance element connected in series between the first and second power supplies (AVref-GND). The common voltage output circuit (42; 43, C40, SW41) selects a correction voltage (Vc = AVref / 2 + Vhj) represented by a selection correction value from among a plurality of voltages, and sets it as a common voltage (Vcom = AVdd / 2 + Vhj). Output. The comparator (5) compares the input voltage (Vin) and the common voltage (Vcom) and outputs the comparison result. The output control unit (6) executes processing for storing the next digital value in the conversion result register (1) based on the comparison result of the comparator (5), and performs the above processing n times (n is an integer of 1 or more). As a result of the execution, the digital value stored in the conversion result register (1) is output as an A (analog) / D (digital) conversion result for the analog input voltage (Va).
本発明のA/D変換器によれば、コンパレータ(5)の比較結果をD/Aコンバータ(2)により出力電圧(Vdj)に変換し、コンパレータ(5)の入力側にフィードバックすることにより、アナログ入力電圧(Va)を、D/Aコンバータ(2)に供給される第1、2の電源(AVref−GND)間の中間電圧である第1の中間電圧(AVref/2)からバイナリーサーチを行う。この際、D/Aコンバータ(2)の誤差を考慮して、コンパレータ(5)のコモン側に供給されるコモン電圧(Vcom)を変化させることにより、高精度のA/D変換を実現することができる。 According to the A / D converter of the present invention, the comparison result of the comparator (5) is converted into the output voltage (Vdj) by the D / A converter (2) and fed back to the input side of the comparator (5). A binary search is performed on the analog input voltage (Va) from the first intermediate voltage (AVref / 2) which is an intermediate voltage between the first and second power supplies (AVref-GND) supplied to the D / A converter (2). Do. At this time, high accuracy A / D conversion is realized by changing the common voltage (Vcom) supplied to the common side of the comparator (5) in consideration of the error of the D / A converter (2). Can do.
以下に添付図面を参照して、本発明の実施形態によるA/D変換器について詳細に説明する。 Hereinafter, an A / D converter according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図4は、本発明の実施形態によるA/D変換器の構成を示している。 FIG. 4 shows a configuration of the A / D converter according to the embodiment of the present invention.
本発明の実施形態によるA/D変換器は、変換結果レジスタ1と、D/Aコンバータ2と、入力電圧出力回路3と、コモン電圧制御回路4と、コンパレータ5と、出力制御部6とを具備している。
The A / D converter according to the embodiment of the present invention includes a
変換結果レジスタ1は、nビット分(nは1以上の整数)の格納領域を有している。例えば、nが4である場合、格納領域はb3〜b0により表される。変換結果レジスタ1には、初期値として、第1の電源(電源電圧AVref)と第2の電源(接地電圧GND)間の中間電圧である第1の中間電圧AVref/2を表す二進数のデジタル値が格納される。この場合、変換結果レジスタ1には、第1の中間電圧AVref/2を表すデジタル値として、1ビット目の格納領域b3に1が格納され、それ以外の格納領域b2〜b0に0が格納されているものとする(図6のj=1を参照)。
The
D/Aコンバータ2は、変換結果レジスタ1のnビット分の格納領域b3〜b0に格納されたデジタル値を、“0〜AVref”までの範囲の設定電圧に変換し、j番目の出力電圧Vdj(jは1≦j≦nを満たす整数)として出力する。
The D /
入力電圧出力回路3は、アナログ入力電圧Vaを入力し、第3の電源(電源電圧AVdd)と第2の電源(接地電圧GND)間の中間電圧である第2の中間電圧AVdd/2からアナログ入力電圧Vaを減算してj番目の出力電圧Vdjを加算した電圧AVdd/2−Va+Vdjをj番目の入力電圧Vinとしてコンパレータ5に出力する。
The input
入力電圧出力回路3は、サンプリングコンデンサC30と、スイッチSW31、SW32、SW33とを具備している。ここで、サンプリングコンデンサC30、スイッチSW31、SW32、SW33については、動作の説明のときに述べる。
The input
コモン電圧制御回路4は、電圧発生部41と、コモン電圧出力回路42と、補正値選択回路44と、補正データ格納RAM(Random Access Memory)45とを具備している。
The common
電圧発生部41は、第1の電源(電源電圧AVref)と第2の電源(接地電圧GND)間に直列接続された抵抗素子により複数の電圧を発生(生成)する。 The voltage generation unit 41 generates (generates) a plurality of voltages by a resistance element connected in series between the first power supply (power supply voltage AVref) and the second power supply (ground voltage GND).
コモン電圧出力回路42は、補正電圧選択部43と、サンプリングコンデンサC40と、スイッチSW41とを具備している。ここで、サンプリングコンデンサC40、スイッチSW41については、動作の説明のときに述べる。
The common
補正データ格納RAM45には、設定デジタル値と、補正値とが予めに2nコード分格納されている。ここで、2nコード分の設定デジタル値は、設定電圧を表し、且つ、nビット分の二進数のデジタル値である。例えば、nが4である場合、図5に示されるように、2nコード分の設定デジタル値は、“0000〜1111”により表される。この場合、2nコード分の設定デジタル値“0000〜1111”が表す設定電圧はそれぞれ“0〜AVref”により表される。2nコード分の補正値は、補正電圧Vcを表している。例えば、図5に示されるように、2nコード分の補正値は、2nコード分の設定デジタル値“0000〜1111”に対して、それぞれ“10、11、01、…、11、10”により表される。また、2nコード分の補正値“10、11、01、…、11、10”が表す補正電圧Vcは、AVref/2+Vhjにより表される。補正電圧は、D/Aコンバータ2が設定デジタル値“0000〜1111”を設定電圧“0〜AVref”に変換するときの誤差を含んでいる。
In the correction
補正値選択回路44は、補正データ格納RAM45に格納された2nコード分の補正値“10、11、01、…、11、10”の中から、変換結果レジスタ1のnビット分の格納領域b3〜b0に格納されたデジタル値に対応する補正値を選択補正値として出力する。
The correction
コモン電圧出力回路42の補正電圧選択部43は、2nコード分の補正値に対応するスイッチ群を備え、複数の電圧のうちの、選択補正値が表す補正電圧Vc=AVref/2+Vhjを選択する。このとき、コモン電圧出力回路42は、その補正電圧Vc=AVref/2+Vhjをj番目のコモン電圧Vcom=AVdd/2+Vhjとしてコンパレータ5に出力する。
The correction
コンパレータ5は、j番目の入力電圧Vinとj番目のコモン電圧Vcomとを比較し、その比較結果をj番目の比較結果として出力制御部6に出力する。
The comparator 5 compares the jth input voltage Vin with the jth common voltage Vcom, and outputs the comparison result to the
出力制御部6は、コンパレータ5の比較結果に基づいて次のデジタル値を変換結果レジスタ1に格納する処理を実行する。その処理を以下に示す。
The
出力制御部6は、j番目の比較結果として、j番目の入力電圧Vinがj番目のコモン電圧Vcomより大きい場合、j番目のコモン電圧Vcomよりも低い電圧を表す二進数のデジタル値として、変換結果レジスタ1のjビット目の格納領域に0を格納する(図6を参照)。このとき、jがnではない場合、出力制御部6は、変換結果レジスタ1の(j+1)ビット目の格納領域に1を格納する(図6を参照)。
When the j-th input voltage Vin is larger than the j-th common voltage Vcom, the
出力制御部6は、j番目の比較結果として、j番目の入力電圧Vinがj番目のコモン電圧Vcom以下である場合、j番目のコモン電圧Vcomよりも高い電圧を表す二進数のデジタル値として、変換結果レジスタ1のjビット目の格納領域に1を格納する(図6を参照)。このとき、jがnではない場合、出力制御部6は、変換結果レジスタ1の(j+1)ビット目の格納領域に1を格納する(図6を参照)。
As a j-th comparison result, when the j-th input voltage Vin is equal to or lower than the j-th common voltage Vcom, the
出力制御部6は、上述の処理をn回実行した結果、即ち、jがnである場合、変換結果レジスタ1のnビット分の格納領域b3〜b0に格納されたデジタル値をアナログ入力電圧Vaに対するA(アナログ)/D(デジタル)変換結果として出力する(図6を参照)。
The
このように、本発明の実施形態によるA/D変換器によれば、第1の効果として、コンパレータ5の比較結果をD/Aコンバータ2により出力電圧Vdjに変換し、コンパレータ5の入力側にフィードバックすることにより、アナログ入力電圧Vaを、D/Aコンバータ2に供給される第1、2の電源(AVref−GND)間の中間電圧である第1の中間電圧AVref/2からバイナリーサーチを行う。この際、D/Aコンバータ2の誤差を考慮して、コンパレータ5のコモン側に供給されるコモン電圧Vcomを変化させることにより、高精度のA/D変換を実現することができる。
As described above, according to the A / D converter according to the embodiment of the present invention, as a first effect, the comparison result of the comparator 5 is converted into the output voltage Vdj by the D /
ここで、本発明では、上述のように、補正データ格納RAM45に格納された2nコード分の設定デジタル値“0000〜1111”、補正値“10、11、01、…、11、10”を用いてA/D変換器を動作させるモードを『ユーザモード』と称する。
In the present invention, as described above, the set digital values “0000 to 1111” and correction values “10, 11, 01,..., 11, 10” for 2 n codes stored in the correction
搭載される半導体集積回路毎にD/Aコンバータ2の誤差が異なる場合がある。このため、ユーザモードにおいて、固定された補正値ではなく、搭載される半導体集積回路に応じた補正値を用いることが好ましい。即ち、搭載される半導体集積回路毎に、補正値“10、11、01、…、11、10”が表す補正電圧を予め測定し、設定デジタル値“0000〜1111”と補正値“10、11、01、…、11、10”とを補正データ格納RAM45に予めに2nコード分格納するモードを実行しておくことが好ましい。本発明では、このモードを『テストモード』と称する。
The error of the D /
そのテストモードは、ユーザモードが実行される前に実行される。 The test mode is executed before the user mode is executed.
テストモードにおいて、変換結果レジスタ1には、2nコード分の設定デジタル値“0000〜1111”のうちの対象設定デジタル値が格納される。例えば、対象設定デジタル値は、“0100”であるものとする。 In the test mode, the conversion result register 1 stores the target setting digital value among the setting digital values “0000 to 1111” for 2 n codes. For example, it is assumed that the target setting digital value is “0100”.
次に、対象設定デジタル値“0100”に相当するアナログ電圧を高精度のLSIテスタ等を使用して、高精度なアナログ入力電圧Vaを入力する。このとき、D/Aコンバータ2は、変換結果レジスタ1に格納された対象設定デジタル値“0100”を電圧に変換し、出力電圧Vdjとして出力する。
Next, a high-precision analog input voltage Va is input to the analog voltage corresponding to the target setting digital value “0100” using a high-precision LSI tester or the like. At this time, the D /
入力電圧出力回路3は、アナログ入力電圧Vaを入力し、コンパレータ5に供給される第3、2の電源(AVdd−GND)間の中間電圧である第2の中間電圧AVdd/2からアナログ入力電圧Vaを減算して出力電圧Vdjを加算した電圧AVdd/2−Va+Vdjを入力電圧Vinとしてコンパレータ5に出力する。
The input
コンパレータ5は、入力電圧Vinとコモン電圧Vcomとを比較し、その比較結果を出力する。 The comparator 5 compares the input voltage Vin and the common voltage Vcom, and outputs the comparison result.
コモン電圧出力回路42の補正電圧選択部43には、2nコード分の補正値“10、11、01、…、11、10”のうちの対象補正値が与えられる。例えば、対象補正値は、“11”であるものとする。補正電圧選択部43は、複数の電圧のうちの、対象補正値“11”が表す補正電圧Vc=AVref/2+Vhjを選択する。このとき、コモン電圧出力回路42は、その補正電圧Vc=AVref/2+Vhjをコモン電圧Vcom=AVdd/2+Vhjとしてコンパレータ5に出力する。
The correction
比較結果として、入力電圧Vinとコモン電圧Vcomとが一致したとき、そのときの対象設定デジタル値“0100”と対象補正値“11”とが対応付けられて補正データ格納RAM45に格納される。
As a comparison result, when the input voltage Vin and the common voltage Vcom match, the target setting digital value “0100” and the target correction value “11” at that time are associated with each other and stored in the correction
いま、対象設定デジタル値を“0100”としてテストモードが実行されたが、2nコード分の設定デジタル値“0000〜1111”に対してテストモードが実行される。 Now, the test mode is executed with the target setting digital value “0100”, but the test mode is executed for the setting digital values “0000 to 1111” for 2 n codes.
このように、本発明の実施形態によるA/D変換器によれば、第2の効果として、搭載される半導体集積回路毎にD/Aコンバータ2の誤差が異なる場合があるため、テストモードにおいて、半導体集積回路毎に設定デジタル値“0000〜1111”に対してD/Aコンバータ2の誤差を考慮した補正電圧を予め測定して、それを表す補正値“10、11、01、…、11、10”を補正データ格納RAM45に予めに複数分格納しておくことにより、ユーザモードにおいて、固定された補正値ではなく、搭載される半導体集積回路に応じた補正値を用いることができ、高精度のA/D変換を実現することができる。
As described above, according to the A / D converter according to the embodiment of the present invention, the second effect is that the error of the D /
この場合、本発明の実施形態によるA/D変換器では、第2の効果を実現するために、対象補正値を変えながら、即ち、補正電圧を変えながら、入力電圧Vinとコモン電圧Vcomとが一致する対象補正値を対象設定デジタル値に対応付けて補正データ格納RAM45に格納しておくことが好ましい。
In this case, in the A / D converter according to the embodiment of the present invention, in order to realize the second effect, the input voltage Vin and the common voltage Vcom are changed while changing the target correction value, that is, changing the correction voltage. The matching target correction value is preferably stored in the correction
本発明では、補正データ格納RAM45については、半導体集積回路への電源を切っても、その内容を保持することができ、且つ、テストモード時に書き換え可能であれば、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリでもよい。
In the present invention, the contents of the correction
次に、本発明の実施形態によるA/D変換器の動作について説明する。 Next, the operation of the A / D converter according to the embodiment of the present invention will be described.
ここで、アナログ入力端子と接続ノード間には、入力電圧出力回路3のスイッチSW32が設けられている。D/Aコンバータ2と接続ノード間には、入力電圧出力回路3のスイッチSW33が設けられている。アナログ入力端子には、アナログ入力電圧Vaが供給される。接続ノードとコンパレータ5の入力側の端子間には、入力電圧出力回路3のサンプリングコンデンサC30が設けられている。第2の中間電圧AVdd/2を供給する電源とコンパレータ5の入力側の端子間には、入力電圧出力回路3のスイッチSW31が設けられている。スイッチSW31、SW32、SW33は制御信号に応じてオンする。
Here, the switch SW32 of the input
また、コモン電圧制御回路4内のコモン電圧出力回路42の補正電圧選択部43とコンパレータ5のコモン側の端子間には、コモン電圧出力回路42のサンプリングコンデンサC40が設けられている。第2の中間電圧AVdd/2を供給する電源とコンパレータ5のコモン側の端子間には、コモン電圧出力回路42のスイッチSW41が設けられている。スイッチSW41は制御信号に応じてオンする。
A sampling capacitor C 40 of the common
本発明の実施形態によるA/D変換器は、上述のテストモードとユーザモードとを実行する。 The A / D converter according to the embodiment of the present invention executes the above-described test mode and user mode.
『テストモード』
テストモードは、個々の半導体集積回路に対して実行される。テストモードでは、処理(a)、(b)、(c)がこの順で実行される。
"Test mode"
The test mode is executed for each semiconductor integrated circuit. In the test mode, the processes (a), (b), and (c) are executed in this order.
ここで、具体例として、設定デジタル値を4ビットとし、補正値を2ビットとし、設定電圧AVrefを3.2[V]とし、電源電圧AVddを3.2[V]とし、サンプリングコンデンサC30、C40の静電容量をC[F]とし、アナログ入力電圧Vaを0.8[V]とし、対象設定デジタル値Daを“0100”(2進数)とした場合について説明する。 Here, as a specific example, the set digital value is 4 bits, the correction value is 2 bits, the set voltage AVref is 3.2 [V], the power supply voltage AVdd is 3.2 [V], the sampling capacitor C30, A case where the capacitance of C40 is C [F], the analog input voltage Va is 0.8 [V], and the target setting digital value Da is “0100” (binary number) will be described.
また、1LSB=3.2V/24=0.2Vであるものとする。この場合、0.8Vに対する理想的なデジタル値は4である{0.8V/0.2V=4(2進数で0100)}。 Further, it is assumed that 1LSB = 3.2V / 2 4 = 0.2V. In this case, the ideal digital value for 0.8V is 4 {0.8V / 0.2V = 4 (binary 0100)}.
また、D/Aコンバータ2に4を与えた場合のD/Aコンバータ2の出力電圧Vdjを0.81V(誤差電圧Verr=+0.01V)とする。
Further, when 4 is applied to the D /
また、コモン電圧制御回路4内の補正電圧選択部43は、補正値が“11”である場合に補正電圧として1.61Vを出力し、補正値が“10”である場合に補正電圧として1.60Vを出力し、補正値が“01”である場合に補正電圧として1.59Vを出力し、補正値が“00”である場合に補正電圧として1.58Vを出力するものとする。
The correction
処理(a)
高精度のLSIテスタ等を使用して、高精度なアナログ電圧としてアナログ入力電圧Va=0.8Vをアナログ入力端子に供給する。
Process (a)
Using a high-precision LSI tester or the like, an analog input voltage Va = 0.8 V is supplied to the analog input terminal as a high-precision analog voltage.
コンパレータ5の入力側において、スイッチSW31、SW32に制御信号を供給する。このとき、スイッチSW31、SW32は制御信号に応じてオンし、サンプリングコンデンサC30の両電極には、アナログ入力電圧Va=0.8Vと第2の中間電圧AVdd/2=1.6Vとが供給され、サンプリングコンデンサC30には、電荷Qi=0.8Cが蓄えられる。 On the input side of the comparator 5, a control signal is supplied to the switches SW31 and SW32. At this time, the switches SW31 and SW32 are turned on according to the control signal, and the analog input voltage Va = 0.8V and the second intermediate voltage AVdd / 2 = 1.6V are supplied to both electrodes of the sampling capacitor C30. The sampling capacitor C30 stores a charge Qi = 0.8C.
一方、コンパレータ5のコモン側において、第1の中間電圧AVref/2を表す補正値を対象補正値として補正電圧選択部43に与え、スイッチSW41に制御信号を供給する。このとき、スイッチSW41は制御信号に応じてオンし、対象補正値が表す第1の中間電圧AVref/2が補正電圧として補正電圧選択部43から出力され、サンプリングコンデンサC40の両電極には、補正電圧である第1の中間電圧AVref/2=1.6Vと、第2の中間電圧AVdd/2=1.6Vとが供給され、サンプリングコンデンサC40には、電荷Qc=0Cが蓄えられる。
On the other hand, on the common side of the comparator 5, a correction value representing the first intermediate voltage AVref / 2 is given to the correction
処理(b)
コンパレータ5の入力側において、スイッチSW31、SW32への制御信号の供給を停止する。このとき、スイッチSW31、SW32はオフし、サンプリングコンデンサC30の電荷Qi=0.8Cが保持される。コンパレータ5の入力側の端子に供給される入力電圧Vinは、第2の中間電圧AVdd/2になる。
Process (b)
On the input side of the comparator 5, the supply of control signals to the switches SW31 and SW32 is stopped. At this time, the switches SW31 and SW32 are turned off, and the charge Qi = 0.8C of the sampling capacitor C30 is held. The input voltage Vin supplied to the input-side terminal of the comparator 5 becomes the second intermediate voltage AVdd / 2.
次に、アナログ入力電圧Va=0.8Vを表す理想的なデジタル値として対象設定デジタル値“0100”を変換結果レジスタ1に格納し、スイッチSW33に制御信号を供給する。このとき、スイッチSW33は制御信号に応じてオンし、D/Aコンバータ2から出力電圧Vdjが出力される。
Next, the target setting digital value “0100” is stored in the
サンプリングコンデンサC30には電荷Qi=0.8Cが保持されているため、入力電圧Vinは、0.8C=(Vin−0.81V)Cより、Vin=1.61Vとなる。 Since the sampling capacitor C30 holds the charge Qi = 0.8C, the input voltage Vin becomes Vin = 1.61V from 0.8C = (Vin−0.81V) C.
一方、コンパレータ5のコモン側において、スイッチSW41への制御信号の供給を停止する。このとき、スイッチSW41はオフし、サンプリングコンデンサC40の電荷Qc=0Cが保持される。コンパレータ5のコモン側の端子に供給されるコモン電圧Vcomは、補正電圧である第2の中間電圧AVdd/2=1.6Vの状態を維持している。 On the other hand, on the common side of the comparator 5, the supply of the control signal to the switch SW41 is stopped. At this time, the switch SW41 is turned off, and the charge Qc = 0C of the sampling capacitor C40 is held. The common voltage Vcom supplied to the common side terminal of the comparator 5 maintains the state of the second intermediate voltage AVdd / 2 = 1.6V, which is a correction voltage.
処理(c)
次に、入力電圧Vin=1.61Vを維持した状態で、誤差電圧Verrを0にするために、補正電圧選択部43に与える対象補正値を変えて、補正電圧、即ち、コモン電圧Vcomを変化させる。
Process (c)
Next, in order to make the
コンパレータ5から出力される比較結果として、入力電圧Vin=1.61Vがコモン電圧Vcom=1.61Vとなったところで、そのときの対象設定デジタル値“0100”と対象補正値“11”とを対応付けて補正データ格納RAM45に格納する。
As a comparison result output from the comparator 5, when the input voltage Vin = 1.61V becomes the common voltage Vcom = 1.61V, the target setting digital value “0100” and the target correction value “11” at that time correspond to each other. In addition, it is stored in the correction
24=16コード分、処理(a)〜(c)を実施する。 Processes (a) to (c) are performed for 2 4 = 16 codes.
『ユーザモード』
ユーザモードは、テストモードの後に実行される。
User mode
The user mode is executed after the test mode.
具体例として、設定デジタル値を4ビットとし、補正値を2ビットとし、設定電圧AVrefを3.2[V]とし、電源電圧AVddを3.2[V]とし、サンプリングコンデンサC30、C40の静電容量をC[F]とし、アナログ入力電圧Vaを0.8[V]とした場合について説明する。 As a specific example, the set digital value is 4 bits, the correction value is 2 bits, the set voltage AVref is 3.2 [V], the power supply voltage AVdd is 3.2 [V], and the sampling capacitors C30 and C40 are static. The case where the capacitance is C [F] and the analog input voltage Va is 0.8 [V] will be described.
また、1LSB=3.2V/24=0.2Vであるものとする。この場合、0.8Vに対する理想的なデジタル値は4である{0.8V/0.2V=4(2進数で0100)}。 Further, it is assumed that 1LSB = 3.2V / 2 4 = 0.2V. In this case, the ideal digital value for 0.8V is 4 {0.8V / 0.2V = 4 (binary 0100)}.
また、D/Aコンバータ2に8を与えた場合のD/Aコンバータ2の出力電圧Vdjを1.58V(誤差電圧Verr=−0.02V)とする。D/Aコンバータ2に4を与えた場合のD/Aコンバータ2の出力電圧Vdjを0.81V(誤差電圧Verr=+0.01V)とする。D/Aコンバータ2に5を与えた場合のD/Aコンバータ2の出力電圧Vdjを1.00V(誤差電圧Verr=0.00V)とする。
Further, the output voltage Vdj of the D /
また、コモン電圧制御回路4内の補正電圧選択部43は、補正値が“11”である場合に補正電圧として1.61Vを出力し、補正値が“10”である場合に補正電圧として1.60Vを出力し、補正値が“01”である場合に補正電圧として1.59Vを出力し、補正値が“00”である場合に補正電圧として1.58Vを出力するものとする。
The correction
また、ユーザモードでは、図7に示されるように、その動作は、「サンプリング期間」と「ホールド期間」とに分かれる。 In the user mode, as shown in FIG. 7, the operation is divided into a “sampling period” and a “hold period”.
また、サンプリング期間において、変換結果レジスタ1には、初期値であるデジタル値“1000”が設定(格納)される。即ち、サンプリング期間において、変換結果レジスタ1のデジタル値が“1000”にリセットされる。
In addition, in the sampling period, the
「サンプリング期間」
サンプリング期間では、処理(A)、(B)、(C)がこの順で実行される。
"Sampling period"
In the sampling period, the processes (A), (B), and (C) are executed in this order.
処理(A)
まず、スイッチSW31、SW41に制御信号を供給する。このとき、スイッチSW31、SW41は制御信号に応じてオンし、サンプリングコンデンサC30、C40には、第2の中間電圧AVdd/2=1.6Vが供給され、コンパレータ5の入力側の端子に供給される入力電圧Vinとコンパレータ5のコモン側の端子に供給されるコモン電圧Vcomとを第2の中間電圧AVdd/2=1.6Vに設定する。
Processing (A)
First, a control signal is supplied to the switches SW31 and SW41. At this time, the switches SW31 and SW41 are turned on in response to the control signal, and the second intermediate voltage AVdd / 2 = 1.6V is supplied to the sampling capacitors C30 and C40 and supplied to the input side terminal of the comparator 5. Input voltage Vin and the common voltage Vcom supplied to the common terminal of the comparator 5 are set to the second intermediate voltage AVdd / 2 = 1.6V.
処理(B)
コンパレータ5の入力側において、スイッチSW32に制御信号を供給する。このとき、スイッチSW32は制御信号に応じてオンし、サンプリングコンデンサC30の一電極には、アナログ入力電圧Vaと第2の中間電圧AVdd/2とが供給され、電荷Qi=(AVdd/2−Va)*C30=(1.6V−0.8V)*C=0.8Cが蓄えられる。
Processing (B)
On the input side of the comparator 5, a control signal is supplied to the switch SW32. At this time, the switch SW32 is turned on according to the control signal, the analog input voltage Va and the second intermediate voltage AVdd / 2 are supplied to one electrode of the sampling capacitor C30, and the charge Qi = (AVdd / 2−Va). ) * C30 = (1.6V−0.8V) * C = 0.8C is stored.
一方、コンパレータ5のコモン側において、変換結果レジスタ1に格納された初期値であるデジタル値“1000”に対して、補正値“00”が表す補正電圧(第1の中間電圧AVref/2=1.6V)がコモン電圧制御回路4から出力され、サンプリングコンデンサC40の他電極には、補正電圧である第2の中間電圧AVdd/2=1.6Vが供給され、サンプリングコンデンサC40には、電荷Qc=(AVdd/2−AVref/2)*C40=0が蓄えられる。
On the other hand, on the common side of the comparator 5, the correction voltage (first intermediate voltage AVref / 2 = 1) represented by the correction value “00” with respect to the digital value “1000” that is the initial value stored in the
処理(C)
次に、コンパレータ5の入力側において、スイッチSW31、SW32への制御信号の供給を停止する。このとき、スイッチSW31、SW32はオフし、サンプリングコンデンサC30の電荷Qi=0.8Cが保持される。
Processing (C)
Next, on the input side of the comparator 5, the supply of control signals to the switches SW31 and SW32 is stopped. At this time, the switches SW31 and SW32 are turned off, and the charge Qi = 0.8C of the sampling capacitor C30 is held.
一方、コンパレータ5のコモン側において、スイッチSW41への制御信号の供給を停止する。このとき、スイッチSW41はオフし、サンプリングコンデンサC40の電荷Qcが保持される。 On the other hand, on the common side of the comparator 5, the supply of the control signal to the switch SW41 is stopped. At this time, the switch SW41 is turned off, and the charge Qc of the sampling capacitor C40 is held.
以上でサンプリング期間が終了し、次にホールド期間となる。 This completes the sampling period, and then the hold period.
「ホールド期間」
ホールド期間では、処理(D)、(E)、(F)、…がこの順で実行される。
"Hold period"
In the hold period, processes (D), (E), (F),... Are executed in this order.
(1回目のバイナリーサーチ)
処理(D)
まず、コンパレータ5の入力側において、スイッチSW33に制御信号を供給する。このとき、スイッチSW33は制御信号に応じてオンし、変換結果レジスタ1に格納された初期値であるデジタル値“1000”に対して、D/Aコンバータ2から1番目の出力電圧Vd1=1.58V(誤差電圧Verr=−0.02V)が出力される。サンプリングコンデンサC30の他電極には、1番目の出力電圧Vd1=1.58Vが供給される。これにより、コンパレータ5の入力側の端子に供給される入力電圧Vinは、Vin=AVdd/2−Va+Vd1=1.6V−0.8V+1.58V=2.38Vにより表される。
(First binary search)
Processing (D)
First, a control signal is supplied to the switch SW33 on the input side of the comparator 5. At this time, the switch SW33 is turned on in response to the control signal, and the first output voltage Vd1 = 1... From the D /
一方、コンパレータ5のコモン側の端子に供給されるコモン電圧Vcomは、補正データ格納RAM45に格納された設定デジタル値“1000”と補正値“00”とに対して、Vcom=Vc=AVdd/2+Vh1=1.58Vにより表される。
On the other hand, the common voltage Vcom supplied to the common terminal of the comparator 5 is Vcom = Vc = AVdd / 2 + Vh1 with respect to the set digital value “1000” and the correction value “00” stored in the correction
そこで、コンパレータ5は、1番目の入力電圧Vin=2.38Vと1番目のコモン電圧Vcom=1.58Vとを比較し、その比較結果を1番目の比較結果として出力制御部6に出力する。
Therefore, the comparator 5 compares the first input voltage Vin = 2.38V with the first common voltage Vcom = 1.58V, and outputs the comparison result to the
出力制御部6は、1番目の比較結果として、1番目の入力電圧Vin=2.38Vが1番目のコモン電圧Vcom=1.58Vより大きいので、1番目のコモン電圧Vcom=1.58Vよりも低い電圧を表すデジタル値として、変換結果レジスタ1の1ビット目の格納領域に0を格納し、変換結果レジスタ1の2ビット目の格納領域に1を格納する(図6を参照)。
As a first comparison result, the
(2回目のバイナリーサーチ)
処理(E)
まず、コンパレータ5の入力側において、スイッチSW33に制御信号を供給する。このとき、スイッチSW33は制御信号に応じてオンし、変換結果レジスタ1に格納されたデジタル値“0100”に対して、D/Aコンバータ2から2番目の出力電圧Vd2=0.81V(誤差電圧Verr=+0.01V)が出力される。サンプリングコンデンサC30の他電極には、2番目の出力電圧Vd2=0.81Vが供給される。これにより、コンパレータ5の入力側の端子に供給される入力電圧Vinは、Vin=AVdd/2−Va+Vd2=1.6V−0.8V+0.81V=1.61Vにより表される。
(Second binary search)
Processing (E)
First, a control signal is supplied to the switch SW33 on the input side of the comparator 5. At this time, the switch SW33 is turned on in response to the control signal, and the second output voltage Vd2 = 0.81V (error voltage) from the D /
一方、コンパレータ5のコモン側の端子に供給されるコモン電圧Vcomは、補正データ格納RAM45に格納された設定デジタル値“0100”と補正値“11”とに対して、Vcom=Vc=AVdd/2+Vh2=1.61Vにより表される。
On the other hand, the common voltage Vcom supplied to the common terminal of the comparator 5 is Vcom = Vc = AVdd / 2 + Vh2 with respect to the set digital value “0100” and the correction value “11” stored in the correction
そこで、コンパレータ5は、2番目の入力電圧Vin=1.61Vと2番目のコモン電圧Vcom=1.61Vとを比較し、その比較結果を2番目の比較結果として出力制御部6に出力する。
Therefore, the comparator 5 compares the second input voltage Vin = 1.61 V with the second common voltage Vcom = 1.61 V, and outputs the comparison result to the
出力制御部6は、2番目の比較結果として、2番目の入力電圧Vin=1.61Vが2番目のコモン電圧Vcom=1.61Vと同じなので、2番目のコモン電圧Vcomよりも高い電圧を表すデジタル値として、変換結果レジスタ1の2ビット目の格納領域に1を格納し、変換結果レジスタ1の3ビット目の格納領域に1を格納する(図6を参照)。Vin=Vcomの場合は、格納領域に0を格納しても良い。
As the second comparison result, the
同様に、処理(F)では3回目のバイナリーサーチが実施され、処理(G)として4回目のバイナリーサーチが実施される。その結果、出力制御部6は、変換結果レジスタ1の4ビット分の格納領域b3〜b0に格納されたデジタル値をアナログ入力電圧Vaに対するA/D変換結果として出力する。
Similarly, in the process (F), the third binary search is performed, and in the process (G), the fourth binary search is performed. As a result, the
以上の説明により、本発明の実施形態によるA/D変換器は、以下の効果を実現する。 As described above, the A / D converter according to the embodiment of the present invention achieves the following effects.
本発明の実施形態によるA/D変換器によれば、コンパレータ5の比較結果をD/Aコンバータ2により出力電圧Vdjに変換し、コンパレータ5の入力側にフィードバックすることにより、アナログ入力電圧Vaを、D/Aコンバータ2に供給される第1、2の電源(AVref−GND)間の中間電圧である第1の中間電圧AVref/2からバイナリーサーチを行う。この際、D/Aコンバータ2の誤差を考慮して、コンパレータ5のコモン側に供給されるコモン電圧Vcomを変化させることにより、高精度のA/D変換を実現することができる。
According to the A / D converter according to the embodiment of the present invention, the comparison result of the comparator 5 is converted into the output voltage Vdj by the D /
本発明の実施形態によるA/D変換器によれば、搭載される半導体集積回路毎にD/Aコンバータ2の誤差が異なる場合があるため、テストモードにおいて、半導体集積回路毎に設定デジタル値“0000〜1111”に対してD/Aコンバータ2の誤差を考慮した補正電圧を予め測定して、それを表す補正値“10、11、01、…、11、10”を補正データ格納RAM45に予めに複数分格納しておくことにより、ユーザモードにおいて、固定された補正値ではなく、搭載される半導体集積回路に応じた補正値を用いることができ、高精度のA/D変換を実現することができる。
According to the A / D converter according to the embodiment of the present invention, the error of the D /
本発明の実施形態によるA/D変換器によれば、テストモードにおいて、対象補正値を変えながら、即ち、補正電圧を変えながら、入力電圧Vinとコモン電圧Vcomとが一致する対象補正値を対象設定デジタル値に対応付けて補正データ格納RAM45に格納しておくことにより、ユーザモードにおいて、高精度のA/D変換を実現することができる。
According to the A / D converter according to the embodiment of the present invention, in the test mode, the target correction value in which the input voltage Vin and the common voltage Vcom coincide with each other while changing the target correction value, that is, while changing the correction voltage. By storing the correction data in the correction
1 変換結果レジスタ、
2 D/Aコンバータ、
3 入力電圧出力回路、
4 コモン電圧制御回路、
5 コンパレータ、
6 出力制御部、
41 電圧発生部、
42 コモン電圧出力回路、
43 補正電圧選択部、
44 補正値選択回路、
45 補正データ格納RAM、
C30、C40 サンプリングコンデンサ、
SW31〜SW33、SW41 スイッチ、
AVref 電源電圧、
AVref 設定電圧、
AVref/2 第1の中間電圧、
AVdd 電源電圧、
AVdd/2 第2の中間電圧、
Va アナログ入力電圧、
Vc 補正電圧、
Vcom コモン電圧、
Vdj 出力電圧、
Vin 入力電圧、
101 コンパレータ、
102 逐次近似レジスタ、
103 D/Aコンバータ、
103a 電圧発生部、
103b 基準電圧生成部、
104 オフセット値生成部、
105 オフセット情報格納レジスタ、
107 オフセット情報格納ROM、
V1 アナログ入力電圧
1 Conversion result register,
2 D / A converter,
3 Input voltage output circuit,
4 Common voltage control circuit,
5 Comparator,
6 Output controller,
41 Voltage generator,
42 Common voltage output circuit,
43 correction voltage selector,
44 correction value selection circuit,
45 correction data storage RAM,
C30, C40 sampling capacitors,
SW31 to SW33, SW41 switch,
AVref power supply voltage,
AVref set voltage,
AVref / 2 first intermediate voltage,
AVdd power supply voltage,
AVdd / 2 second intermediate voltage,
Va analog input voltage,
Vc correction voltage,
Vcom common voltage,
Vdj output voltage,
Vin input voltage,
101 comparator,
102 successive approximation register,
103 D / A converter,
103a voltage generator,
103b reference voltage generator,
104 Offset value generation unit,
105 Offset information storage register,
107 Offset information storage ROM,
V1 Analog input voltage
Claims (7)
前記変換結果レジスタに格納されたデジタル値を電圧に変換し、出力電圧として出力するD/Aコンバータと、ここで、前記第1の中間電圧は、前記D/Aコンバータに供給される第1、2の電源間の中間電圧であり、
入力電圧とコモン電圧とを比較し、その比較結果を出力するコンパレータと、
第2の中間電圧からアナログ入力電圧を減算して前記出力電圧を加算した電圧を前記入力電圧として前記コンパレータに出力する入力電圧出力回路と、ここで、前記第2の中間電圧は、前記コンパレータに供給される第3の電源と前記第2の電源間の中間電圧であり、
設定電圧を表すデジタル設定値と、前記D/Aコンバータが前記設定デジタル値を前記設定電圧に変換するときの誤差を含む補正電圧を表す補正値とが予めに複数分格納された補正データ格納メモリと、
前記補正データ格納メモリに格納された前記複数の補正値の中から、前記変換結果レジスタに格納されたデジタル値に対応する補正値を選択補正値として出力する補正値選択回路と、
前記第1、2の電源間に直列接続された抵抗素子により複数の電圧を発生する電圧発生部と、
前記複数の電圧のうちの、前記選択補正値が表す前記補正電圧を選択し、前記コモン電圧として前記コンパレータに出力するコモン電圧出力回路と、
前記コンパレータの比較結果に基づいて次のデジタル値を前記変換結果レジスタに格納する処理を実行し、前記処理をn回(nは1以上の整数)実行した結果、前記変換結果レジスタに格納されたデジタル値を前記アナログ入力電圧に対するA(アナログ)/D(デジタル)変換結果として出力する出力制御部と
を具備するA/D変換器。 A conversion result register in which a digital value representing the first intermediate voltage is stored as an initial value;
A D / A converter that converts a digital value stored in the conversion result register into a voltage and outputs the voltage as an output voltage, wherein the first intermediate voltage is supplied to the D / A converter; An intermediate voltage between the two power supplies,
A comparator that compares the input voltage with the common voltage and outputs the comparison result;
An input voltage output circuit for subtracting an analog input voltage from a second intermediate voltage and adding the output voltage to output to the comparator as the input voltage; and wherein the second intermediate voltage is applied to the comparator An intermediate voltage between the supplied third power source and the second power source;
A correction data storage memory in which a plurality of digital set values representing set voltages and correction values representing correction voltages including errors when the D / A converter converts the set digital values into the set voltages are stored in advance. When,
Among the plurality of correction values stored in the correction data storage memory, a correction value selection circuit that outputs a correction value corresponding to a digital value stored in the conversion result register as a selection correction value;
A voltage generating section for generating a plurality of voltages by a resistance element connected in series between the first and second power supplies;
A common voltage output circuit that selects the correction voltage represented by the selection correction value from the plurality of voltages and outputs the correction voltage to the comparator as the common voltage;
Based on the comparison result of the comparator, a process of storing the next digital value in the conversion result register is executed, and as a result of executing the process n times (n is an integer of 1 or more), the result is stored in the conversion result register. An A / D converter comprising: an output control unit that outputs a digital value as an A (analog) / D (digital) conversion result with respect to the analog input voltage.
前記コンパレータの比較結果として前記入力電圧が前記コモン電圧より大きい場合、前記コモン電圧よりも低い電圧を表すデジタル値を前記変換結果レジスタに格納し、
前記コンパレータの比較結果として前記入力電圧が前記コモン電圧以下である場合、前記コモン電圧よりも高い電圧を表すデジタル値を前記変換結果レジスタに格納する
請求項1に記載のA/D変換器。 The output control unit, as the processing,
When the input voltage is larger than the common voltage as a comparison result of the comparator, a digital value representing a voltage lower than the common voltage is stored in the conversion result register,
The A / D converter according to claim 1, wherein when the input voltage is equal to or lower than the common voltage as a comparison result of the comparator, a digital value representing a voltage higher than the common voltage is stored in the conversion result register.
前記D/Aコンバータは、前記変換結果レジスタの前記nビット分の格納領域に格納されたデジタル値を電圧に変換し、j番目の前記出力電圧(jは1≦j≦nを満たす整数)として出力し、
前記入力電圧出力部は、前記第2の中間電圧から前記アナログ入力電圧を減算して前記j番目の出力電圧を加算した電圧をj番目の前記入力電圧として前記コンパレータに出力し、
前記補正データ格納メモリには、設定電圧を表し、且つ、nビット分の二進数のデジタル値である前記デジタル設定値と、前記D/Aコンバータが前記nビット分の設定デジタル値を前記設定電圧に変換するときの誤差を含む前記補正電圧を表す前記補正値とが2nコード分格納され、
前記補正値選択回路は、前記補正データ格納メモリに格納された前記2nコード分の補正値の中から、前記変換結果レジスタの前記nビット分の格納領域に格納されたデジタル値に対応する補正値を前記選択補正値として出力し、
前記コモン電圧出力回路は、前記複数の電圧のうちの、前記選択補正値が表す前記補正電圧を選択し、j番目の前記コモン電圧として前記コンパレータに出力し、
前記コンパレータは、前記j番目の入力電圧と前記j番目のコモン電圧とを比較し、その比較結果をj番目の比較結果として出力し、
前記出力制御部は、
前記j番目の比較結果として、前記j番目の入力電圧が前記j番目のコモン電圧より大きい場合、前記j番目のコモン電圧よりも低い電圧を表す二進数のデジタル値として、前記変換結果レジスタのjビット目の格納領域に0を格納し、且つ、jがnではない場合、前記変換結果レジスタの(j+1)ビット目の格納領域に1を格納し、
前記j番目の比較結果として、前記j番目の入力電圧が前記コモン電圧以下である場合、前記j番目のコモン電圧よりも高い電圧を表す二進数のデジタル値として、前記変換結果レジスタの前記jビット目の格納領域に1を格納し、且つ、jがnではない場合、前記変換結果レジスタの(j+1)ビット目の格納領域に1を格納し、
jがnである場合、前記変換結果レジスタの前記nビット分の格納領域に格納されたデジタル値を前記アナログ入力電圧に対するA/D変換結果として出力する
請求項2に記載のA/D変換器。 The conversion result register has a storage area for n bits, 1 is stored in the storage area of the first bit as a binary digital value representing the first intermediate voltage, and 0 is stored in the other storage areas. Is stored,
The D / A converter converts a digital value stored in the n-bit storage area of the conversion result register into a voltage, and sets the jth output voltage (j is an integer satisfying 1 ≦ j ≦ n). Output,
The input voltage output unit outputs the voltage obtained by subtracting the analog input voltage from the second intermediate voltage and adding the jth output voltage to the comparator as the jth input voltage,
In the correction data storage memory, the digital setting value that represents a setting voltage and is a binary digital value for n bits, and the D / A converter sets the setting digital value for the n bits as the setting voltage. And the correction value representing the correction voltage including an error when converted into 2 n codes are stored,
The correction value selection circuit selects a correction corresponding to a digital value stored in the storage area for n bits of the conversion result register from among the correction values for 2 n codes stored in the correction data storage memory. Output the value as the selection correction value,
The common voltage output circuit selects the correction voltage represented by the selection correction value from the plurality of voltages, and outputs the correction voltage as the j-th common voltage to the comparator.
The comparator compares the j-th input voltage with the j-th common voltage, and outputs the comparison result as a j-th comparison result;
The output control unit
As the j-th comparison result, when the j-th input voltage is larger than the j-th common voltage, the conversion result register j is represented as a binary digital value representing a voltage lower than the j-th common voltage. When 0 is stored in the storage area of the bit and j is not n, 1 is stored in the storage area of the (j + 1) -th bit of the conversion result register,
As the j-th comparison result, when the j-th input voltage is less than or equal to the common voltage, the j-bit of the conversion result register is represented as a binary digital value representing a voltage higher than the j-th common voltage. If 1 is stored in the second storage area and j is not n, 1 is stored in the storage area of the (j + 1) -th bit of the conversion result register,
3. The A / D converter according to claim 2, wherein when j is n, a digital value stored in the n-bit storage area of the conversion result register is output as an A / D conversion result for the analog input voltage. .
搭載される半導体集積回路毎に、前記補正値が表す前記補正電圧を予め測定し、前記デジタル設定値と前記補正値とを前記補正データ格納メモリに予めに複数分格納するモードであるテストモードが実行される
請求項1〜3のいずれかに記載のA/D変換器。 Before a user mode, which is a mode for operating the A / D converter using the digital set value and the correction value stored in the correction data storage memory, is executed.
A test mode is a mode in which the correction voltage represented by the correction value is measured in advance for each mounted semiconductor integrated circuit, and the digital setting value and the correction value are stored in advance in the correction data storage memory in a plurality of amounts. The A / D converter in any one of Claims 1-3 performed.
前記変換結果レジスタには、前記複数のデジタル設定値のうちの対象デジタル設定値が格納され、
前記D/Aコンバータは、前記変換結果レジスタに格納された前記対象デジタル設定値を電圧に変換し、前記出力電圧として出力し、
前記入力電圧出力回路は、前記アナログ入力電圧を入力し、前記第2の中間電圧から前記アナログ入力電圧を減算して前記出力電圧を加算した電圧を前記入力電圧として前記コンパレータに出力し、
前記コンパレータは、前記入力電圧と前記コモン電圧とを比較し、その比較結果を出力し、
前記コモン電圧出力回路には、前記複数の補正値のうちの対象補正値が与えられ、
前記コモン電圧出力回路は、前記対象補正値が表す前記補正電圧を前記コモン電圧として前記コンパレータに出力し、
前記コンパレータの比較結果として前記入力電圧と前記コモン電圧とが一致したとき、そのときの前記対象デジタル設定値と前記対象補正値とが対応付けられて前記補正データ格納メモリに格納される
請求項4に記載のA/D変換器。 In the test mode,
The conversion result register stores a target digital setting value among the plurality of digital setting values,
The D / A converter converts the target digital setting value stored in the conversion result register into a voltage and outputs the voltage as the output voltage,
The input voltage output circuit receives the analog input voltage, subtracts the analog input voltage from the second intermediate voltage, and outputs the input voltage to the comparator as the input voltage,
The comparator compares the input voltage and the common voltage, and outputs the comparison result,
The common voltage output circuit is provided with a target correction value among the plurality of correction values,
The common voltage output circuit outputs the correction voltage represented by the target correction value to the comparator as the common voltage,
5. When the input voltage and the common voltage match as a comparison result of the comparator, the target digital setting value and the target correction value at that time are associated with each other and stored in the correction data storage memory. A / D converter as described in 2.
前記テストモードにおいて、
前記変換結果レジスタには、前記2nコード分のデジタル設定値のうちの前記対象デジタル設定値が格納され、
前記コモン電圧出力回路には、前記2nコード分の補正値のうちの前記対象補正値が与えられる
請求項5に記載のA/D変換器。 The test mode is a mode in which the digital set value and the correction value are stored in advance in the correction data storage memory for 2 n codes for each semiconductor integrated circuit,
In the test mode,
The conversion result register stores the target digital setting value among the digital setting values for the 2n codes,
The A / D converter according to claim 5, wherein the target correction value among the correction values for the 2 n codes is given to the common voltage output circuit.
前記D/Aコンバータが、前記変換結果レジスタに格納されたデジタル値を電圧に変換し、出力電圧として出力する工程と、
コンパレータに供給される第3の電源と前記第2の電源間の中間電圧である第2の中間電圧からアナログ入力電圧を減算して前記出力電圧を加算した電圧を入力電圧として前記コンパレータに出力する工程と、
設定電圧を表すデジタル設定値と、前記D/Aコンバータが前記設定デジタル値を前記設定電圧に変換するときの誤差を含む補正電圧を表す補正値とが予めに複数分格納された補正データ格納メモリを参照して、前記複数の補正値の中から、前記変換結果レジスタに格納されたデジタル値に対応する補正値を選択補正値として出力する工程と、
前記第1、2の電源間で生成される複数の電圧のうちの、前記選択補正値が表す前記補正電圧を選択し、コモン電圧として前記コンパレータに出力する工程と、
前記コンパレータが、前記入力電圧と前記コモン電圧とを比較し、その比較結果を出力する工程と、
前記コンパレータの比較結果に基づいて次のデジタル値を前記変換結果レジスタに格納する処理を実行する工程と、
前記処理をn回(nは1以上の整数)実行した結果、前記変換結果レジスタに格納されたデジタル値を前記アナログ入力電圧に対するA(アナログ)/D(デジタル)変換結果として出力する工程と
を具備するA/D変換方法。 Storing, as an initial value, a digital value representing a first intermediate voltage, which is an intermediate voltage between the first and second power supplies supplied to the D / A converter, in a conversion result register;
The D / A converter converts the digital value stored in the conversion result register into a voltage and outputs it as an output voltage; and
A voltage obtained by subtracting the analog input voltage from the second intermediate voltage, which is an intermediate voltage between the third power source supplied to the comparator and the second power source, and adding the output voltage is output to the comparator as an input voltage. Process,
A correction data storage memory in which a plurality of digital set values representing set voltages and correction values representing correction voltages including errors when the D / A converter converts the set digital values into the set voltages are stored in advance. A step of outputting a correction value corresponding to a digital value stored in the conversion result register as a selected correction value from the plurality of correction values;
Selecting the correction voltage represented by the selection correction value from a plurality of voltages generated between the first and second power supplies, and outputting the correction voltage to the comparator as a common voltage;
The comparator compares the input voltage with the common voltage and outputs a comparison result;
Executing a process of storing the next digital value in the conversion result register based on the comparison result of the comparator;
A step of outputting the digital value stored in the conversion result register as an A (analog) / D (digital) conversion result for the analog input voltage as a result of executing the process n times (n is an integer of 1 or more). A / D conversion method provided.
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- 2010-06-24 JP JP2010143704A patent/JP2012010072A/en not_active Withdrawn
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