JP2014090308A - Successive approximation register a/d converter and multi-bit delta-sigma modulator using the same - Google Patents

Successive approximation register a/d converter and multi-bit delta-sigma modulator using the same Download PDF

Info

Publication number
JP2014090308A
JP2014090308A JP2012238986A JP2012238986A JP2014090308A JP 2014090308 A JP2014090308 A JP 2014090308A JP 2012238986 A JP2012238986 A JP 2012238986A JP 2012238986 A JP2012238986 A JP 2012238986A JP 2014090308 A JP2014090308 A JP 2014090308A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
converter
capacitors
capacitance
potential
successive approximation
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.)
Granted
Application number
JP2012238986A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5695629B2 (en
Inventor
Junya Nakanishi
純弥 中西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Original Assignee
Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Kasei Electronics Co Ltd filed Critical Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Priority to JP2012238986A priority Critical patent/JP5695629B2/en
Publication of JP2014090308A publication Critical patent/JP2014090308A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5695629B2 publication Critical patent/JP5695629B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-bit delta-sigma modulator that can use a successive approximation register A/D converter in implementing quantizers for the purpose of suppressing an increase in quantizers.SOLUTION: Capacitors 806_1-806_n with respective output side ends connected together include a first capacitor having a capacitance set at a reference capacitance, second to (n-1)th capacitors set to capacitances which are the reference capacitance weighted stepwise with inverse numbers of powers of two, and an nth capacitor having a combined capacitance set at a predetermined capacitance value. Switch groups 505_1-505_(n-1) are connected to the other ends of the capacitors, respectively, and configured to switch connections of the capacitors between an input section for an analog signal and nodes of predetermined potentials. A comparator 504 compares an input potential based on potentials held in the capacitors with first and second reference potentials.

Description

本発明は、逐次比較型A/D変換器及びそれを用いたマルチビットデルタシグマ変調器に関し、より詳細には、消費電力を下げるために量子化器に入力される信号振幅を下げ、量子化器の増加を抑制するために量子化器を逐次比較型A/D変換器で実現することを可能としたマルチビットデルタシグマ変調器に関する。   The present invention relates to a successive approximation A / D converter and a multi-bit delta sigma modulator using the same, and more particularly, to reduce the signal amplitude input to a quantizer to reduce power consumption, and to perform quantization The present invention relates to a multi-bit delta sigma modulator that enables a quantizer to be realized by a successive approximation A / D converter in order to suppress an increase in the number of converters.

従来から、狭帯域のアナログ・デジタル変換を実現する代表的な手法として、デルタシグマ(ΔΣ)変調器がある。このデルタシグマ変調器内の量子化器について、変換後のデジタル信号のダイナミックレンジを向上させるため、複数ビットにより量子化するデルタシグマ変調器を、特に、マルチビットデルタシグマ変調器という。
図3は、従来のマルチビットデルタシグマ変調器の回路構成図で、特許文献2の図15に記載されている回路構成図である。図3に示すように、従来のマルチビットデルタシグマ変調器200は、アナログ信号X’からデジタル信号Y’を得るために、アナログ積分器101とマルチビット量子化器102とDAコンバータ103と加算器104とを備えている。マルチビット量子化器102の分解能は、2値ではなくマルチレベルとなっており、図4に示すように(特許文献2の図16参照)、各々の閾値(すなわち、比較電圧)Vth’1〜Vth’7は、互いの間隔が等電位(すなわち、等間隔の電位差)となるように設定されていた。
Conventionally, there is a delta-sigma (ΔΣ) modulator as a typical method for realizing narrow-band analog-digital conversion. Regarding the quantizer in the delta sigma modulator, the delta sigma modulator that performs quantization with a plurality of bits in order to improve the dynamic range of the converted digital signal is particularly referred to as a multi-bit delta sigma modulator.
FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a conventional multi-bit delta sigma modulator, and is a circuit configuration diagram described in FIG. As shown in FIG. 3, a conventional multi-bit delta sigma modulator 200 includes an analog integrator 101, a multi-bit quantizer 102, a DA converter 103, and an adder in order to obtain a digital signal Y ′ from the analog signal X ′. 104. The resolution of the multi-bit quantizer 102 is not binary but multi-level, and as shown in FIG. 4 (see FIG. 16 of Patent Document 2), each threshold value (that is, comparison voltage) Vth′1 to Vth′1. Vth′7 was set so that the interval between them became equal potential (that is, potential difference at equal intervals).

このようなデルタシグマ変調器200において、その構成を変えることなく、ADコンバータとしての変換精度を向上させる(すなわち、高いダイナミックレンジを得る)ためには、変換速度(すなわち、オーバーサンプリング比)を増加させるか、或いは、量子化器やコンパレータの数を増やしてマルチビット量子化器102の変換ビット数を増加させる必要があった。   In such a delta-sigma modulator 200, in order to improve the conversion accuracy as an AD converter (ie, obtain a high dynamic range) without changing the configuration, the conversion speed (ie, oversampling ratio) is increased. Alternatively, it is necessary to increase the number of conversion bits of the multi-bit quantizer 102 by increasing the number of quantizers and comparators.

一方、例えば、非特許文献1においては、量子化器として一般的なflash ADCを用いる代わりに逐次比較型A/D変換器(successive approximation register analog/digital converter;SAR−ADC)を用いることが提案され、量子化器の増加を抑制している。
図5は、一般的な逐次比較型A/D変換器の回路構成図である。この逐次比較型A/D変換器は、アナログ入力信号Ainを、nビット(nは3以上の自然数)のデジタル出力信号VoutへとA/D変換する。
On the other hand, for example, Non-Patent Document 1 proposes to use a successive approximation type A / D converter (SAR-ADC) instead of using a general flash ADC as a quantizer. The increase in the number of quantizers is suppressed.
FIG. 5 is a circuit configuration diagram of a general successive approximation A / D converter. This successive approximation A / D converter A / D converts an analog input signal Ain into a digital output signal Vout of n bits (n is a natural number of 3 or more).

図5に示すように、逐次比較型A/D変換器には、静電容量の値が所定の基準容量Cに設定された1個のキャパシタ506_1が設けられている。また、上述した基準容量Cを2の累乗の逆数で段階的に重み付けした各静電容量C/2,・・・,C/2(n−2)を持つようにそれぞれ設定された(n−2)個のキャパシタ506_2,・・・,506_(n−1)が設けられている。更に、静電容量が上述のキャパシタ506_(n−1)と同じく基準容量Cを1/2(n−2)で重み付けしたC/2(n−2)であるように設定された1個のキャパシタ506_nが設けられている。 As shown in FIG. 5, the successive approximation A / D converter is provided with a single capacitor 506_1 having a capacitance value set to a predetermined reference capacitance C. In addition, each of the above-described reference capacitances C is set to have respective capacitances C / 2,..., C / 2 (n−2) weighted stepwise by the reciprocal of a power of 2 (n−). 2) Capacitors 506_2,..., 506_ (n−1) are provided. Further, the capacitance is set to one C / 2 (n−2) obtained by weighting the reference capacitance C by ½ (n−2) as in the above-described capacitor 506_ (n−1). A capacitor 506_n is provided.

以上の複数のキャパシタ506_1〜506_nによってキャパシタアレイ506が構成され、このキャパシタアレイ506におけるキャパシタのうちの該当するキャパシタにおける保持電圧が順次選択的に適用されて、以下に説明するように、アナログ入力信号Ainと参照電圧との逐次比較が行われる。
また、キャパシタ506_1〜506_(n−1)と、キャパシタ506_nとの右端が、電荷を保存できるストレージノード(図5中のSN)に接続されている。
The capacitor array 506 is configured by the plurality of capacitors 506_1 to 506_n described above, and the holding voltage in the corresponding capacitor among the capacitors in the capacitor array 506 is selectively applied sequentially, and an analog input signal is described as described below. A successive comparison between Ain and the reference voltage is performed.
In addition, the right ends of the capacitors 506_1 to 506_ (n−1) and the capacitor 506_n are connected to a storage node (SN in FIG. 5) that can store charges.

キャパシタ506_1〜506_(n−1)の左端は、それぞれスイッチ群505_1,505_2,・・・,505_(n−1)の端子Oに接続されている。
スイッチ群505_1,505_2,・・・,505_(n−1)は、各スイッチ群毎に共通の端子Oとこれに対応する各別の端子C、P、Nとを有し、制御部501からの切替信号CTRLによってスイッチ503d_k(kは1〜(n−1)の自然数)がオンした場合は端子Cと端子Oとが短絡される。
The left ends of the capacitors 506_1 to 506_ (n-1) are connected to the terminals O of the switch groups 505_1, 505_2, ..., 505_ (n-1), respectively.
The switch groups 505_1, 505_2,..., 505_ (n−1) have a common terminal O for each switch group and separate terminals C, P, and N corresponding thereto. When the switch 503d_k (k is a natural number of 1 to (n-1)) is turned on by the switching signal CTRL, the terminal C and the terminal O are short-circuited.

また、スイッチ503e_kがオンした場合は、端子Pと端子Oとが短絡され、スイッチ503f_kがオンした場合は、端子Nと端子Oとが短絡される。また、スイッチ503d_kと、スイッチ503e_kと、スイッチ503f_kは、2つ以上が同時にオンすることはない。
スイッチ群505_1〜505_(n−1)の端子Cと、キャパシタ506_nの左端とは、スイッチ503bとスイッチ503cに接続されている。そして、スイッチ503cがオンした場合は、スイッチ505_1〜505_(n−1)の端子Cと、キャパシタ506_nの左端とは、入力ノード(図5中のAin)に接続されている。
Further, when the switch 503e_k is turned on, the terminal P and the terminal O are short-circuited, and when the switch 503f_k is turned on, the terminal N and the terminal O are short-circuited. Two or more of the switches 503d_k, 503e_k, and 503f_k are not turned on at the same time.
The terminals C of the switch groups 505_1 to 505_ (n−1) and the left end of the capacitor 506_n are connected to the switch 503b and the switch 503c. When the switch 503c is turned on, the terminals C of the switches 505_1 to 505_ (n−1) and the left end of the capacitor 506_n are connected to the input node (Ain in FIG. 5).

また、スイッチ503bがオンした場合は、スイッチ505_1〜505_(n−1)の端子Cと、キャパシタ506_nの左端とは、後述する参照電位であるアナログコモン電圧VCの電位点に接続されている。
スイッチ群505_1〜505_(n−1)の端子Pは、アナログコモン電圧VCを基準にした正極側のフルスケール基準電位VRPの電位点に接続され、スイッチ群505_1〜505_(n−1)の端子Nは、VCを基準にした負極側のフルスケール基準電位VRNの電位点に接続されている。
When the switch 503b is turned on, the terminals C of the switches 505_1 to 505_ (n−1) and the left end of the capacitor 506_n are connected to a potential point of an analog common voltage VC which is a reference potential described later.
The terminals P of the switch groups 505_1 to 505_ (n−1) are connected to the potential point of the full-scale reference potential VRP on the positive side with respect to the analog common voltage VC, and the terminals of the switch groups 505_1 to 505_ (n−1). N is connected to the potential point of the full-scale reference potential VRN on the negative electrode side with respect to VC.

キャパシタ506_1〜506_(n−1)の右端と、キャパシタ506_nの右端とは、ストレージノードSNを介してスイッチ503a及びコンパレータ504の反転入力端子に接続されている。スイッチ503aがオンした場合、ストレージノードSNは、VCの電位点に接続される。また、コンパレータ504の出力DOは、制御部501及び出力レジスタ502に入力される。   The right ends of the capacitors 506_1 to 506_ (n−1) and the right end of the capacitor 506_n are connected to the switch 503a and the inverting input terminal of the comparator 504 via the storage node SN. When the switch 503a is turned on, the storage node SN is connected to the potential point of VC. The output DO of the comparator 504 is input to the control unit 501 and the output register 502.

制御部501は、組み合わせ回路(論理回路)などで構成され、スイッチ群505_1〜505_(n−1)及びスイッチ503a〜503cの切替を制御する制御信号CTRLを出力する。
すなわち、制御部501は、判定信号DOに基づいて制御信号CTRLを生成してスイッチ群505_1〜505_(n−1)を順次切り替え、アナログ入力電圧Ainに対応する内部電圧(ストレージノードSNの電位)を得る制御信号CTRLを生成し出力する。
The control unit 501 includes a combinational circuit (logic circuit) or the like, and outputs a control signal CTRL that controls switching of the switch groups 505_1 to 505_ (n−1) and the switches 503a to 503c.
That is, the control unit 501 generates the control signal CTRL based on the determination signal DO and sequentially switches the switch groups 505_1 to 505_ (n−1), and the internal voltage corresponding to the analog input voltage Ain (the potential of the storage node SN). A control signal CTRL for obtaining the above is generated and output.

また、制御部501が生成するトリガクロックCLKがコンパレータ504に供給される。コンパレータ504ではこのトリガクロックCLKに同期してストレージノードSNの電位と入力ノード電圧VC(参照電位)との大小を判定し、SN<VCの場合はDO=H(1)を出力し、SN>VCの場合はDO=L(0)を出力する。
更に、制御部501からのトリガクロックCLKが出力レジスタ502に供給され、かつ、コンパレータ504からは判定信号DOがこの出力レジスタ502に供給される。
In addition, the trigger clock CLK generated by the control unit 501 is supplied to the comparator 504. The comparator 504 determines the magnitude of the potential of the storage node SN and the input node voltage VC (reference potential) in synchronization with the trigger clock CLK. If SN <VC, it outputs DO = H (1), and SN> In the case of VC, DO = L (0) is output.
Further, the trigger clock CLK from the control unit 501 is supplied to the output register 502, and the determination signal DO is supplied from the comparator 504 to the output register 502.

出力レジスタ502では、トリガクロックCLKに同期して、コンパレータ504からの判定信号DO=1のときDN=1(N:Nは「1〜n」の自然数)を保持し、また、判定信号DO=0のときDN=0を保持する。
そして、出力レジスタ502からは、コンパレータ504からn個の出力値である判定信号D1〜Dnが受信された後に、上述したように、保持されたD1〜Dnがデジタル出力信号Voutとして出力されるように構成されている。
The output register 502 holds DN = 1 (N: N is a natural number of “1 to n”) when the determination signal DO = 1 from the comparator 504 is synchronized with the trigger clock CLK, and the determination signal DO = When 0, DN = 0 is held.
Then, after receiving the determination signals D1 to Dn which are n output values from the comparator 504, the output register 502 outputs the held D1 to Dn as the digital output signal Vout as described above. It is configured.

次に、ビット数6(n=6)の場合の回路動作について説明する。
図6(a)乃至(d)は、一般的な逐次比較型A/D変換器における或る入力に関する被判定電圧の遷移とトリガクロックとコンパレータの判定出力信号の値及び上位6ビットの判定結果に基づく出力を例示する図である。
図6(a)は、被判定電圧であるストレージノードSNの電位の反転極性の電圧をプロットした一例を示す図で、縦軸が電圧、横軸が時間を表している。また、図6(b)は、制御部501から出力されるトリガクロックCLKの変化の一例を示す図で、コンパレータ504の一定間隔の判定タイミングを表している。更に、図6(c)は、コンパレータ504の判定出力信号DOの値の一例を示す図である。
Next, the circuit operation when the number of bits is 6 (n = 6) will be described.
FIGS. 6A to 6D show transitions of a voltage to be determined regarding a certain input in a general successive approximation A / D converter, a value of a trigger clock, a determination output signal of a comparator, and a determination result of upper 6 bits. It is a figure which illustrates the output based on.
FIG. 6A is a diagram illustrating an example in which the voltage of the inversion polarity of the potential of the storage node SN, which is the determination target voltage, is plotted, with the vertical axis representing voltage and the horizontal axis representing time. FIG. 6B is a diagram illustrating an example of a change in the trigger clock CLK output from the control unit 501, and illustrates determination timings at regular intervals of the comparator 504. Further, FIG. 6C is a diagram illustrating an example of the value of the determination output signal DO of the comparator 504.

また、図6(a)乃至(d)では、一例としてVRP−VC=VC−VRN=VRとし、この条件の下に、Ain=(10.8/16)×VRの入力電圧Ainがサンプリングされた場合について表している。
初期状態として、キャパシタ506_1〜506_nの電圧がアナログ入力電圧Ainに追従している場合、スイッチ503a及びスイッチ503cがオンになり、スイッチ503bがオフになる。また、スイッチ群スイッチ503d_1〜503d_(n−1)がオンになり、スイッチ503e_1〜503e_(n−1)及びスイッチ503f_1〜503f_(n−1)がオフになる。
In FIGS. 6A to 6D, VRP−VC = VC−VRN = VR is taken as an example. Under this condition, an input voltage Ain of Ain = (10.8 / 16) × VR is sampled. It represents the case.
As an initial state, when the voltage of the capacitors 506_1 to 506_n follows the analog input voltage Ain, the switch 503a and the switch 503c are turned on and the switch 503b is turned off. In addition, the switch group switches 503d_1 to 503d_ (n−1) are turned on, and the switches 503e_1 to 503e_ (n−1) and the switches 503f_1 to 503f_ (n−1) are turned off.

アナログ入力電圧Ainをキャパシタ506_1〜506_nによってサンプリング(離散化)する時刻において、制御部501からの制御信号CTRLによってスイッチ503aがオフし、ただちにスイッチ503cがオフする。その後にスイッチ503bがオンになることにより、サンプリングされたAinの極性が反転して−Ain[V]としてストレージノードSNに現れる。ここで、スイッチ503bとスイッチ503cとは同時にオンしないノンオーバーラップの関係が成り立っている。   At the time when the analog input voltage Ain is sampled (discretized) by the capacitors 506_1 to 506_n, the switch 503a is turned off by the control signal CTRL from the control unit 501, and the switch 503c is turned off immediately. Thereafter, when the switch 503b is turned on, the polarity of the sampled Ain is inverted and appears as -Ain [V] in the storage node SN. Here, the switch 503b and the switch 503c have a non-overlapping relationship that does not turn on at the same time.

上述したようなスイッチスイッチ503a、503b、及び、503cの切替後に電荷再分配が十分に行われ、便宜上、寄生容量を無視した場合、ストレージノードSNの電位が−Ainに十分に収束した時刻に、図6(b)における第1判定立ち上がりクロック(図6(a)中、「1st Judge」のタイミング)が、コンパレータ504に入力される。この第1判定立ち上がりクロックの入力に応答して、コンパレータ504において、ストレージノードSNの電位と参照電圧VCとが比較される。   When the charge redistribution is sufficiently performed after the switching of the switches 503a, 503b, and 503c as described above and the parasitic capacitance is ignored for convenience, at the time when the potential of the storage node SN sufficiently converges to −Ain, The first determination rising clock in FIG. 6B (the timing of “1st Judge” in FIG. 6A) is input to the comparator 504. In response to the input of the first determination rising clock, the comparator 504 compares the potential of the storage node SN with the reference voltage VC.

コンパレータ504におけるこの比較は、直接的にはストレージノードSNの電位と参照電圧VCとの比較であるが、上述した現象から容易に理解されるとおり、ストレージノードSNの電位を実質的に一義に決する−Ain(従って、Ain)と参照電圧VCとの比較であると見做すことができる。
従って、コンパレータ504からは、−Ain<VC、すなわち、Ain>VCである場合には、DO=1が出力され、−Ain>VC、すなわち、Ain<VCの場合にDO=0が第1判定結果として出力される。
This comparison in the comparator 504 is directly a comparison between the potential of the storage node SN and the reference voltage VC. However, as can be easily understood from the above-described phenomenon, the potential of the storage node SN is substantially uniquely determined. It can be regarded as a comparison between -Ain (and hence Ain) and the reference voltage VC.
Therefore, the comparator 504 outputs DO = 1 when -Ain <VC, that is, Ain> VC, and the first determination is DO = 0 when -Ain> VC, ie, Ain <VC. Output as a result.

上述における第1判定結果がDO=1である場合、制御部501によってスイッチ群505_1が制御され、スイッチ503d_1がオフし、スイッチ503e_1がオンする。その結果、既述の正極側のフルスケール基準電位VRPが端子Oに、すなわち、キャパシタ506_1の左端に印加される。このため、ストレージノードSNの電位は電荷再分配により−(Ain−VR/2)[V]になる。   When the first determination result in the above is DO = 1, the control unit 501 controls the switch group 505_1, the switch 503d_1 is turned off, and the switch 503e_1 is turned on. As a result, the above-described positive-side full-scale reference potential VRP is applied to the terminal O, that is, to the left end of the capacitor 506_1. Therefore, the potential of the storage node SN becomes − (Ain−VR / 2) [V] due to charge redistribution.

一方、第1判定結果がDO=0である場合、制御部501によってスイッチ群505_1が制御され、スイッチ503d_1がオフし、スイッチ503f_1がオンする。その結果、負極側のフルスケール基準電位VRNが端子Oに、すなわち、キャパシタ506_1の左端に印加される。このため、ストレージノードSNの電位は、電荷再分配により−(Ain+VR/2)[V]になる。   On the other hand, when the first determination result is DO = 0, the control unit 501 controls the switch group 505_1, the switch 503d_1 is turned off, and the switch 503f_1 is turned on. As a result, the negative-side full-scale reference potential VRN is applied to the terminal O, that is, the left end of the capacitor 506_1. Therefore, the potential of the storage node SN becomes − (Ain + VR / 2) [V] due to charge redistribution.

同様に、第y番目(yは2〜(n−1)の自然数)の判定立ち上がりクロックである第y判定立ち上がりクロックが入力された時刻において、ストレージノードSNの電位と参照電圧VCとを比較し、この判定結果に応じてスイッチ群505_yを制御する。
そして、第(n−1)判定立ち上がりクロックが入力された時刻においてストレージノードSNの電位と参照電圧VCとを比較し、その結果に応じてスイッチ群505_(n−1)を制御した後に、第n判定立ち上がりクロックが入力された時刻においてストレージノードSNの電位と参照電圧VCとが比較される。
以上のようなコンパレータ504における漸次の比較動作により、1〜nビットの逐次比較動作が完了し、出力レジスタ502からはnビットの出力データVoutが出力される。
Similarly, the potential of the storage node SN is compared with the reference voltage VC at the time when the yth determination rising clock, which is the yth determination rising clock (y is a natural number of 2 to (n-1)), is input. The switch group 505 — y is controlled according to the determination result.
Then, the potential of the storage node SN is compared with the reference voltage VC at the time when the (n−1) th determination rising clock is input, and the switch group 505_ (n−1) is controlled according to the result. At the time when the n determination rising clock is input, the potential of the storage node SN and the reference voltage VC are compared.
The gradual comparison operation in the comparator 504 as described above completes the 1-n bit successive comparison operation, and the output register 502 outputs n-bit output data Vout.

図6(a)に、一例として、ストレージノードSNの電位VSN=−(10.8/16)×VRがサンプリングされた場合の被判定信号の変遷が表わされている。第1判定立ち上がりクロックにおいて−(10.8/16)×VR<VCであるため、図6(c)に示すように、D1=1が出力される。その結果、スイッチ群505_1が制御され、ストレージノードSNの電位が、VSN=−(10.8/16)×VR+VR/2=−(2.8/16)×VRとなる。   FIG. 6A shows the transition of the determination target signal when the potential VSN = − (10.8 / 16) × VR of the storage node SN is sampled as an example. Since − (10.8 / 16) × VR <VC in the first determination rising clock, as shown in FIG. 6C, D1 = 1 is output. As a result, the switch group 505_1 is controlled, and the potential of the storage node SN becomes VSN = − (10.8 / 16) × VR + VR / 2 = − (2.8 / 16) × VR.

次いで、図6(b)における第2判定立ち上がりクロック(図6(a)中、「2nd Judge」のタイミング)において、−(2.8/16)×VR<VCであるため、図6(c)に示すように、D2=1が出力される。その結果、スイッチ群505_2が制御され、ストレージノードSNの電位が、VSN=−(2.8/16)×VR+VR/4=(1.2/16)×VRとなる。   Next, in the second determination rising clock in FIG. 6B (the timing of “2nd Judge” in FIG. 6A), − (2.8 / 16) × VR <VC is satisfied, so that FIG. ), D2 = 1 is output. As a result, the switch group 505_2 is controlled, and the potential of the storage node SN becomes VSN = − (2.8 / 16) × VR + VR / 4 = (1.2 / 16) × VR.

以降、同様の処理が(n−1)回まで繰り返され、第n判定立ち上がりクロックによってDnが決定されnビットの逐次比較動作が完了すると、出力レジスタ502は、格納されたD1〜Dnに基づき、nビットの出力データVoutを出力する。
図6(d)は、上位6ビットの判定結果D1〜D6に基づき出力されるVoutの一例を示す図である。図6(c)に示すように、上位6ビットの判定結果は、D1=「1」、D2=「1」、D3=「0」、D4=「1」、D5=「0」、D6=「1」となる。出力レジスタ502は、図6(d)に示すように、これらを上位ビットから順番に並べ、Voutの上位6ビット「110101」を出力する。ここで、出力レジスタ502は、例えば、シフトレジスタなどで構成されている。
Thereafter, the same processing is repeated up to (n−1) times, and when Dn is determined by the nth determination rising clock and the n-bit successive approximation operation is completed, the output register 502 is based on the stored D1 to Dn. Output n-bit output data Vout.
FIG. 6D is a diagram illustrating an example of Vout output based on the determination results D1 to D6 of the upper 6 bits. As shown in FIG. 6C, the determination result of the upper 6 bits is D1 = “1”, D2 = “1”, D3 = “0”, D4 = “1”, D5 = “0”, D6 = “1”. As shown in FIG. 6D, the output register 502 arranges these in order from the upper bits and outputs the upper 6 bits “110101” of Vout. Here, the output register 502 is configured by, for example, a shift register.

また、オペアンプの消費電力は出力振幅に比例することはよく知られており、ΔΣADコンバータにおいては量子化器に入力される信号振幅(図3において量子化器102の入力ノードの信号振幅)を故意に小さくする方法がしばしば取られる。
図7は、一般的な他の逐次比較A/D変換器において、入力信号振幅を1/k(k>1)に圧縮した場合の逐次比較A/D変換器の回路構成図である。図7において、VRP’=VC+(1/k)・(VRP−VC)、VRP’=VC−(1/k)・(VC−VRN)である。
Further, it is well known that the power consumption of the operational amplifier is proportional to the output amplitude. In the ΔΣ AD converter, the signal amplitude input to the quantizer (the signal amplitude of the input node of the quantizer 102 in FIG. 3) is intentionally set. Often, a smaller approach is taken.
FIG. 7 is a circuit configuration diagram of the successive approximation A / D converter when the input signal amplitude is compressed to 1 / k (k> 1) in another general successive approximation A / D converter. In FIG. 7, VRP ′ = VC + (1 / k) · (VRP−VC) and VRP ′ = VC− (1 / k) · (VC−VRN).

図7は、図5と同一の回路構成を具備し、基準電位VRPが基準電位VRP’となり、基準電位VRNが基準電位VRN’となっている。基準電位が図5に対し、1/k倍に圧縮されているため、同一回路構成にて入力信号振幅が1/k倍されているA/D変換が実現できる。
次に、図8(a)乃至(d)を参照してビット数6(n=6)、k=2の場合の回路動作について説明する。
FIG. 7 has the same circuit configuration as FIG. 5, wherein the reference potential VRP is the reference potential VRP ′ and the reference potential VRN is the reference potential VRN ′. Since the reference potential is compressed 1 / k times that of FIG. 5, A / D conversion in which the input signal amplitude is 1 / k times can be realized with the same circuit configuration.
Next, the circuit operation when the number of bits is 6 (n = 6) and k = 2 will be described with reference to FIGS.

図8(a)乃至(d)は、図7の逐次比較型A/D変換器における或る入力に関する被判定電圧の遷移とトリガクロックとコンパレータの判定出力信号の値及び上位6ビットの判定結果に基づく出力を例示する図である。
ここで、図8(a)は、被判定電圧であるストレージノードSNの電位の反転極性の電圧をプロットした一例を示す図で、縦軸が電圧、横軸が時間を表している。図8(a)乃至(c)の縦軸は、図6(a)乃至(c)の縦軸に対して1/2倍に圧縮されて表現されている。
8A to 8D show the transition of the voltage to be determined for a certain input in the successive approximation A / D converter of FIG. 7, the value of the trigger clock, the determination output signal of the comparator, and the determination result of the upper 6 bits. It is a figure which illustrates the output based on.
Here, FIG. 8A is a diagram showing an example of plotting the voltage of the inverted polarity of the potential of the storage node SN, which is the determination target voltage, where the vertical axis represents voltage and the horizontal axis represents time. The vertical axis in FIGS. 8A to 8C is expressed by being compressed 1/2 times the vertical axis in FIGS. 6A to 6C.

また、図8(b)は、制御部501から出力されるトリガクロックCLKの変化の一例を示す図で、コンパレータ504の一定間隔の判定タイミングを表している。更に、図8(c)は、コンパレータ504の判定出力信号DOの値の一例を示す図である。
また、図8(a)乃至(d)では、一例としてVRP−VC=VC−VRN=VRとし、この条件の下に、Ain=(10.8/16)×(1/2)VRの入力電圧Ainがサンプリングされた場合について表している。図8(a)乃至(d)のAinは、図6(a)乃至(d)のAinに対し1/2に圧縮されている。基準電位が図6(a)乃至(d)に対し、1/k倍に圧縮されているため、図6(a)乃至(d)と比較し入力信号振幅が1/k倍されているA/D変換が実現できる。
FIG. 8B is a diagram illustrating an example of a change in the trigger clock CLK output from the control unit 501, and illustrates determination timings at regular intervals of the comparator 504. Further, FIG. 8C is a diagram illustrating an example of the value of the determination output signal DO of the comparator 504.
Further, in FIGS. 8A to 8D, VRP-VC = VC-VRN = VR is taken as an example, and Ain = (10.8 / 16) × (1/2) VR is input under this condition. The case where the voltage Ain is sampled is shown. Ain in FIGS. 8A to 8D is compressed to ½ of Ain in FIGS. 6A to 6D. Since the reference potential is compressed 1 / k times that of FIGS. 6A to 6D, the input signal amplitude is 1 / k times that of FIGS. 6A to 6D. / D conversion can be realized.

このように、上述したデルタシグマ変調器200において、消費電力を下げるために量子化器102に入力される信号振幅を下げ、また、量子化器の増加を抑制するために量子化器102をSAR−ADCで実現した場合、SAR−ADCのリファレンス電圧も、量子化器102に入力される信号振幅を下げ率と同様に下げていた。   As described above, in the above-described delta-sigma modulator 200, the signal amplitude input to the quantizer 102 is reduced to reduce power consumption, and the quantizer 102 is set to SAR to suppress increase of the quantizer. When implemented with -ADC, the reference voltage of the SAR-ADC also lowered the signal amplitude input to the quantizer 102 in the same manner as the reduction rate.

特開平11−027145号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-027145 特開2012−023540号公報JP 2012-023540 A

『A Low−Power 1.92MHz CT ΔΣ Modulator With 5−bit Successive Approximation Quantizer』(IEEE 2009 Custom Intergrated Circuits Conference (CICC))“A Low-Power 1.92 MHz CT ΔΣ Modulator With 5-bit Successful Quantizer” (IEEE 2009 Custom Integrated Circuits (CICC))

しかしながら、上述したデルタシグマ変調器200において、消費電力を下げるために量子化器102に入力される信号振幅を下げ、また、量子化器の増加を抑制するために量子化器102をSAR−ADCで実現した場合、SAR−ADCのリファレンス電圧も、量子化器102に入力される信号振幅を下げ率と同様に下げる必要があったので、下げ率を伴った新たな電圧値を生成する回路が余分に必要となり、回路面積・消費電力の増大を避けて通れないという問題がある。   However, in the delta-sigma modulator 200 described above, the signal amplitude input to the quantizer 102 is decreased to reduce power consumption, and the quantizer 102 is set to SAR-ADC to suppress the increase of the quantizer. In this case, the reference voltage of the SAR-ADC also needs to reduce the signal amplitude input to the quantizer 102 in the same manner as the reduction rate. Therefore, a circuit that generates a new voltage value with a reduction rate is provided. There is a problem that it is necessary in excess and an increase in circuit area and power consumption cannot be avoided.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、回路面積・消費電力の増大と伴うことなく、デルタシグマ変調器において、消費電力を下げるために量子化器に入力される信号振幅を下げ、また、量子化器の増加を抑制するために量子化器を逐次比較型A/D変換器で実現することを可能としたマルチビットデルタシグマ変調器を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a quantizer for reducing power consumption in a delta-sigma modulator without increasing circuit area and power consumption. Provided is a multi-bit delta sigma modulator that can realize a quantizer by a successive approximation A / D converter in order to reduce the amplitude of a signal input to the signal and suppress an increase in the quantizer There is.

本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、第1及び第2の基準電位及び参照電位が所定値に設定されたとき、所定の条件を満たす電位で表されるアナログ入力信号をnビット(nは3以上の自然数)のデジタル出力信号に変換する電荷比較方式の逐次比較型A/D変換器(102)であって、出力側の一端がそれぞれ共通接続され、静電容量がそれぞれ基準容量に設定された第1のキャパシタ(806_1)と、該基準容量を2の累乗値の逆数で段階的に重み付けした容量に設定された第2乃至第(n−1)のキャパシタ(806_2,・・・,806_n−1)と、合成容量が所定の容量値に設定された第nのキャパシタ(806_n)とのn個のキャパシタ(806_1,・・・,806_n)と、該第1乃至第(n−1)のキャパシタ(806_1,・・・,806_n−1)の他端にそれぞれ接続され、前記第1乃至第(n−1)のキャパシタと前記アナログ信号の入力部及び所定電位のノードとの接続を切り替える第1乃至第(n−1)のスイッチ群(505_1,・・・,505_(n−1))と、前記n個のキャパシタの保持電位に基づく入力電位と前記第1及び第2の基準電位とを比較して、その比較結果に応じた判定信号を出力する比較器(504)と、所定ビットから順に前記比較判定動作が逐次実行されるように、前記第1乃至第(n−1)のスイッチ群のスイッチング動作及び前記比較器の比較判定動作を制御する制御部(501)とを備えていることを特徴とする。   The present invention has been made to achieve such an object, and the invention according to claim 1 is directed to a predetermined condition when the first and second reference potentials and the reference potential are set to predetermined values. A charge comparison type successive approximation A / D converter (102) for converting an analog input signal represented by a potential satisfying the above into an n-bit (n is a natural number of 3 or more) digital output signal, A first capacitor (806_1) having one end connected in common and an electrostatic capacity set to a reference capacity, and a second capacity set to a weight obtained by weighting the reference capacity stepwise by the reciprocal of a power of 2 Thru (n-1) capacitors (806_2,..., 806_n-1) and n capacitors (806_1,..., 806_1,. .., 806_ , And the first to (n−1) th capacitors (806_1,..., 806_n−1), respectively, and the first to (n−1) th capacitors and the analog signal The first to (n-1) th switch groups (505_1,... 505_ (n-1)) for switching the connection between the input portion and the node of a predetermined potential, and the holding potential of the n capacitors. The comparator (504) that compares the input potential based on the first reference potential and the second reference potential and outputs a determination signal according to the comparison result, and the comparison determination operation is sequentially executed in order from a predetermined bit. As described above, a control unit (501) for controlling the switching operation of the first to (n-1) th switch groups and the comparison determination operation of the comparator is provided.

また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記第1及び第2の基準電位がVRP,VRNに設定され、前記参照電位がVCに設定されたときに、VRP−VC=VC−VRN=VRを満たす電位VRで表されるアナログ入力信号(1/k)×VR×Ain(kは2以上の自然数)をnビット(nは3以上の自然数)のデジタル出力信号に変換することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, when the first and second reference potentials are set to VRP and VRN, and the reference potential is set to VC, VRP -VC = VC-VRN = A digital output of an analog input signal (1 / k) × VR × Ain (k is a natural number of 2 or more) represented by a potential VR satisfying VR (n is a natural number of 3 or more). It converts into a signal, It is characterized by the above-mentioned.

また、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記キャパシタ(806_1,・・・,806_n)が、前記出力側の一端がそれぞれ共通接続され、静電容量がそれぞれ、基準容量(1/k)×Cに設定された第1のキャパシタと、該基準容量(1/k)×Cを2の累乗値の逆数で段階的に重み付けした容量(1/k)×C/2,・・・,(1/k)×C/2(n−2)に設定された第2乃至第(n−1)のキャパシタと、合成容量が2Cとなるように(1/k)×C/2(n−2)+((k−1)/k)×2Cである容量に設定された第nのキャパシタとからなることを特徴とする。 Further, the invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the capacitors (806_1,..., 806_n) are connected in common at one end on the output side, and have a capacitance. A first capacitor set to a reference capacity (1 / k) × C, and a capacity (1 / k) obtained by weighting the reference capacity (1 / k) × C stepwise with an inverse of a power of 2 × C / 2,... (1 / k) × C / 2 (2nd to (n−1) th capacitors set to (n−2) and a combined capacitance of 2C (1 / K) × C / 2 (n−2) + ((k−1) / k) × 2C and the n-th capacitor set to a capacitance.

また、請求項4に記載の発明は、アナログ信号からデジタル信号を得るマルチビットデルタシグマ変調器(200)であって、前記アナログ信号が入力されるアナログ積分器(101)と、該アナログ積分器(101)に接続され、前記デジタル信号を出力するマルチビット量子化器としての請求項1に記載の逐次比較型A/D変換器(102)と、該逐次比較型A/D変換器(102)に接続されたDAコンバータ(103)と、該DAコンバータ(103)に接続されているとともに、前記アナログ積分器(101)に接続された加算器(104)とを備えていることを特徴とする。   The invention according to claim 4 is a multi-bit delta-sigma modulator (200) for obtaining a digital signal from an analog signal, the analog integrator (101) to which the analog signal is input, and the analog integrator The successive approximation A / D converter (102) of claim 1 as a multi-bit quantizer connected to (101) and outputting the digital signal, and the successive approximation A / D converter (102). And a DA converter (103) connected to the DA converter (103), and an adder (104) connected to the analog integrator (101). To do.

本発明によれば、回路面積・消費電力の増大と伴うことなく、デルタシグマ変調器において、消費電力を下げるために量子化器に入力される信号振幅を下げ、また、量子化器の増加を抑制するために量子化器をSAR−ADCで実現することを可能としたマルチビットデルタシグマ変調器を実現することができる。   According to the present invention, without increasing the circuit area and power consumption, in the delta-sigma modulator, the signal amplitude input to the quantizer is reduced in order to reduce power consumption, and the number of quantizers is increased. A multi-bit delta-sigma modulator that can realize the quantizer by SAR-ADC to suppress it can be realized.

本発明に係る逐次比較A/D変換器の実施例1を説明するための回路構成図である。It is a circuit block diagram for demonstrating Example 1 of the successive approximation A / D converter based on this invention. (a)乃至(d)は、本発明に係る逐次比較型A/D変換器における或る入力に関する被判定電圧の遷移とトリガクロックとコンパレータの判定出力信号の値及び上位6ビットの判定結果に基づく出力を例示する図である。(A) to (d) show the transition of the voltage to be determined for a certain input in the successive approximation A / D converter according to the present invention, the value of the trigger clock, the determination output signal of the comparator, and the determination result of the upper 6 bits. It is a figure which illustrates the output based on. 従来のマルチビットデルタシグマ変調器の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the conventional multibit delta-sigma modulator. 従来のマルチビット量子化器の複数の閾値の設定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a setting of the some threshold value of the conventional multibit quantizer. 一般的な逐次比較型A/D変換器の回路構成図である。It is a circuit block diagram of a general successive approximation type A / D converter. (a)乃至(d)は、一般的な逐次比較型A/D変換器における或る入力に関する被判定電圧の遷移とトリガクロックとコンパレータの判定出力信号の値及び上位6ビットの判定結果に基づく出力を例示する図である。(A) to (d) are based on a transition of a voltage to be determined for a certain input in a general successive approximation A / D converter, a value of a trigger clock, a determination output signal of a comparator, and a determination result of upper 6 bits. It is a figure which illustrates an output. 一般的な他の逐次比較A/D変換器において、入力信号振幅を1/k(k>1)に圧縮した場合の逐次比較A/D変換器の回路構成図である。FIG. 5 is a circuit configuration diagram of a successive approximation A / D converter when an input signal amplitude is compressed to 1 / k (k> 1) in another general successive approximation A / D converter. (a)乃至(d)は、図7の逐次比較型A/D変換器における或る入力に関する被判定電圧の遷移とトリガクロックとコンパレータの判定出力信号の値及び上位6ビットの判定結果に基づく出力を例示する図である。(A) to (d) are based on the transition of the voltage to be determined for a certain input in the successive approximation A / D converter of FIG. 7, the value of the trigger clock, the determination output signal of the comparator, and the determination result of the upper 6 bits. It is a figure which illustrates an output.

以下、図面を参照して本発明の各実施例について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明に係る逐次比較A/D変換器の実施例1を説明するための回路構成図である。なお、図5及び図7と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
本実施例1の逐次比較A/D変換器102は、第1及び第2の基準電位及び参照電位が所定値に設定されたとき、所定の条件を満たす電位で表されるアナログ入力信号をnビット(nは3以上の自然数)のデジタル出力信号に変換する電荷比較方式の逐次比較型A/D変換器である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram for explaining a first embodiment of a successive approximation A / D converter according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component which has the same function as FIG.5 and FIG.7.
The successive approximation A / D converter 102 according to the first embodiment outputs an analog input signal represented by a potential that satisfies a predetermined condition when the first and second reference potentials and the reference potential are set to predetermined values. It is a charge comparison type successive approximation A / D converter that converts a digital output signal of bits (n is a natural number of 3 or more).

また、n個のキャパシタ806_1,・・・,806_nは、出力側の一端がそれぞれ共通接続され、静電容量がそれぞれ基準容量に設定された第1のキャパシタ806_1と、この基準容量を2の累乗値の逆数で段階的に重み付けした容量に設定された第2乃至第(n−1)のキャパシタ806_2,・・・,806_n−1と、合成容量が所定の容量値に設定された第nのキャパシタ806_nとで構成されている。   The n capacitors 806_1,..., 806_n are connected in common at one end on the output side, and the first capacitor 806_1 whose capacitance is set to the reference capacitance, and this reference capacitance is a power of two. The second to (n−1) th capacitors 806_2,..., 806_n−1 set to capacities that are weighted stepwise by the reciprocal of the value, and the nth nth set that the combined capacitance is set to a predetermined capacitance value And a capacitor 806_n.

また、第1乃至第(n−1)のスイッチ群505_1,・・・,505_(n−1)は、第1乃至第(n−1)のキャパシタ806_1,・・・,806_n−1の他端にそれぞれ接続され、第1乃至第(n−1)のキャパシタとアナログ信号の入力部及び所定電位のノードとの接続を切り替えるように構成されている。
また、比較器504は、n個のキャパシタの保持電位に基づく入力電位と第1及び第2の基準電位とを比較して、その比較結果に応じた判定信号を出力するものである。
Further, the first to (n−1) th switch groups 505_1,..., 505_ (n−1) include the first to (n−1) th capacitors 806_1,. The first to (n-1) th capacitors, the analog signal input unit, and the node of a predetermined potential are connected to each other.
The comparator 504 compares the input potential based on the holding potential of the n capacitors with the first and second reference potentials and outputs a determination signal corresponding to the comparison result.

また、制御部501は、所定ビットから順に比較判定動作が逐次実行されるように、第1乃至第(n−1)のスイッチ群505_1,・・・,505_(n−1)のスイッチング動作及び比較器504の比較判定動作を制御するものである。
さらに、本実施例1の逐次比較型A/D変換器は、第1及び第2の基準電位がVRP,VRNに設定され、参照電位がVCに設定されたときに、VRP−VC=VC−VRN=VRを満たす電位VRで表されるアナログ入力信号(1/k)×VR×Ain(kは2以上の自然数)をnビット(nは3以上の自然数)のデジタル出力信号に変換するものである。
In addition, the control unit 501 performs the switching operations of the first to (n−1) th switch groups 505_1,..., 505_ (n−1) and the switching determination operations so that the comparison determination operation is sequentially performed from a predetermined bit. The comparison judgment operation of the comparator 504 is controlled.
Further, in the successive approximation A / D converter according to the first embodiment, when the first and second reference potentials are set to VRP and VRN and the reference potential is set to VC, VRP−VC = VC− An analog input signal (1 / k) × VR × Ain (k is a natural number of 2 or more) represented by a potential VR that satisfies VRN = VR is converted into a digital output signal of n bits (n is a natural number of 3 or more). It is.

また、キャパシタ(806_1,・・・,806_n)は、出力側の一端がそれぞれ共通接続され、静電容量がそれぞれ、基準容量(1/k)×Cに設定された第1のキャパシタと、この基準容量(1/k)×Cを2の累乗値の逆数で段階的に重み付けした容量(1/k)×C/2,・・・,(1/k)×C/2(n−2)に設定された第2乃至第(n−1)のキャパシタと、合成容量が2Cとなるように(1/k)×C/2(n−2)+((k−1)/k)×2Cである容量に設定された第nのキャパシタとからなるものである。 In addition, the capacitors (806_1,..., 806_n) are connected in common at one end on the output side, and each of the capacitances is set to a reference capacitance (1 / k) × C. Capacitance (1 / k) × C / 2,..., (1 / k) × C / 2 (n−2 ) in which the reference capacity (1 / k) × C is weighted stepwise by the reciprocal of the power of 2 ) To (1 / k) × C / 2 (n−2) + ((k−1) / k) so that the combined capacitance is 2C. It consists of the nth capacitor set to the capacity | capacitance which is * 2C.

つまり、図1に示すように、本実施例1の逐次比較型A/D変換器102には、静電容量の値が所定の基準容量(1/k)×Cに設定された1個のキャパシタ806_1が設けられている。ここでkは2以上の整数である。
また、上述した基準容量(1/k)×Cを2の累乗の逆数で段階的に重み付けした各静電容量(1/k)×C/2,・・・,(1/k)×C/2(n−2)を持つようにそれぞれ設定された(n−2)個のキャパシタ806_2,・・・,806_(n−1)が設けられている。
That is, as shown in FIG. 1, the successive approximation A / D converter 102 according to the first embodiment has one capacitance value set to a predetermined reference capacitance (1 / k) × C. A capacitor 806_1 is provided. Here, k is an integer of 2 or more.
In addition, each capacitance (1 / k) × C / 2,..., (1 / k) × C obtained by stepwise weighting the above-described reference capacitance (1 / k) × C by the reciprocal of the power of 2 / 2 (n-2) capacitors 806_2,..., 806_ (n-1), each set to have (n-2), are provided.

更に、キャパシタ806_1,・・・,806_nの合計容量が2Cとなるよう設定された(1/k)×C/2(n−2)で+((k−1)/k)×2Cであるように設定された1個のキャパシタ806_nが設けられている。
以上の複数のキャパシタ806_1〜806_nによってキャパシタアレイ806が構成され、このキャパシタアレイ806におけるキャパシタのうちの該当するキャパシタにおける保持電圧が順次選択的に適用されて、以下に説明するように、アナログ入力信号Ainと参照電圧との逐次比較が行われる。
Further, (1 / k) × C / 2 (n−2) is set to (1 / k) × C / 2 (n−2) so that the total capacitance of the capacitors 806_1,..., 806_n is 2C. One capacitor 806 — n set as described above is provided.
The capacitor array 806 is configured by the plurality of capacitors 806_1 to 806_n described above, and the holding voltage in the corresponding capacitor among the capacitors in the capacitor array 806 is selectively applied in order, and an analog input signal is described as described below. A successive comparison between Ain and the reference voltage is performed.

また、キャパシタ806_1〜806_(n−1)と、キャパシタ806_nとの右端が、電荷を保存できるストレージノード(図1中のSN)に接続されている。
キャパシタ806_1〜806_(n−1)の左端は、それぞれスイッチ群505_1,505_2,・・・,505_(n−1)の端子Oに接続されている。
スイッチ群505_1,505_2,・・・,505_(n−1)は、各スイッチ群毎に共通の端子Oとこれに対応する各別の端子C、P、Nとを有し、制御部501からの切替信号CTRLによってスイッチ503d_k(kは1〜(n−1)の自然数)がオンした場合は、端子Cと端子Oとが短絡される。
Further, the right ends of the capacitors 806_1 to 806_ (n−1) and the capacitor 806_n are connected to a storage node (SN in FIG. 1) that can store charges.
The left ends of the capacitors 806_1 to 806_ (n-1) are connected to the terminals O of the switch groups 505_1, 505_2, ..., 505_ (n-1), respectively.
The switch groups 505_1, 505_2,..., 505_ (n−1) have a common terminal O for each switch group and separate terminals C, P, and N corresponding thereto. When the switch 503d_k (k is a natural number of 1 to (n-1)) is turned on by the switching signal CTRL, the terminal C and the terminal O are short-circuited.

また、スイッチ503e_kがオンした場合は端子Pと端子Oとが短絡され、スイッチ503f_kがオンした場合は、端子Nと端子Oとが短絡される。また、スイッチ503d_kと、スイッチ503e_kと、スイッチ503f_kは、2つ以上が同時にオンすることはない。
スイッチ群505_1〜505_(n−1)の端子Cと、キャパシタ506_nの左端とは、スイッチ503bとスイッチ503cに接続されている。そして、スイッチ503cがオンした場合は、スイッチ505_1〜505_(n−1)の端子Cと、キャパシタ806_nの左端とは、入力ノード(図1中のAin)に接続されている。
Further, when the switch 503e_k is turned on, the terminal P and the terminal O are short-circuited, and when the switch 503f_k is turned on, the terminal N and the terminal O are short-circuited. Two or more of the switches 503d_k, 503e_k, and 503f_k are not turned on at the same time.
The terminals C of the switch groups 505_1 to 505_ (n−1) and the left end of the capacitor 506_n are connected to the switch 503b and the switch 503c. When the switch 503c is turned on, the terminal C of the switches 505_1 to 505_ (n−1) and the left end of the capacitor 806_n are connected to the input node (Ain in FIG. 1).

また、スイッチ503bがオンした場合は、スイッチ505_1〜505_(n−1)の端子Cと、キャパシタ806_nの左端とは、後述する参照電位であるアナログコモン電圧VCの電位点に接続されている。
スイッチ群505_1〜505_(n−1)の端子Pは、アナログコモン電圧VCを基準にした正極側のフルスケール基準電位VRPの電位点に接続され、スイッチ群505_1〜505_(n−1)の端子Nは、VCを基準にした負極側のフルスケール基準電位VRNの電位点に接続されている。
When the switch 503b is turned on, the terminals C of the switches 505_1 to 505_ (n−1) and the left end of the capacitor 806_n are connected to a potential point of an analog common voltage VC which is a reference potential described later.
The terminals P of the switch groups 505_1 to 505_ (n−1) are connected to the potential point of the full-scale reference potential VRP on the positive side with respect to the analog common voltage VC, and the terminals of the switch groups 505_1 to 505_ (n−1). N is connected to the potential point of the full-scale reference potential VRN on the negative electrode side with respect to VC.

キャパシタ806_1〜806_(n−1)の右端と、キャパシタ806_nの右端とは、ストレージノードSNを介してスイッチ503a及びコンパレータ504の反転入力端子に接続されている。スイッチ503aがオンした場合、ストレージノードSNは、VCの電位点に接続される。また、コンパレータ504の出力DOは、制御部501、及び出力レジスタ502に入力される。   The right ends of the capacitors 806_1 to 806_ (n−1) and the right end of the capacitor 806_n are connected to the switch 503a and the inverting input terminal of the comparator 504 via the storage node SN. When the switch 503a is turned on, the storage node SN is connected to the potential point of VC. The output DO of the comparator 504 is input to the control unit 501 and the output register 502.

制御部501は、組み合わせ回路(論理回路)などで構成され、スイッチ群505_1〜505_(n−1)及びスイッチ503a〜503cの切替を制御する制御信号CTRLを出力する。
すなわち、制御部501は、判定信号DOに基づいて制御信号CTRLを生成してスイッチ群505_1〜505_(n−1)を順次切り替え、アナログ入力電圧Ainに対応する内部電圧(本実施例では、ストレージノードSNの電位)を得る制御信号CTRLを生成し出力する。
The control unit 501 includes a combinational circuit (logic circuit) or the like, and outputs a control signal CTRL that controls switching of the switch groups 505_1 to 505_ (n−1) and the switches 503a to 503c.
That is, the control unit 501 generates the control signal CTRL based on the determination signal DO and sequentially switches the switch groups 505_1 to 505_ (n−1), and the internal voltage corresponding to the analog input voltage Ain (in this embodiment, storage A control signal CTRL that obtains the potential of the node SN is generated and output.

また、制御部501が生成するトリガクロックCLKがコンパレータ504に供給される。コンパレータ504では、このトリガクロックCLKに同期してストレージノードSNの電位と入力ノード電圧VC(参照電位)との大小を判定し、SN<VCの場合はDO=H(1)を出力し、SN>VCの場合はDO=L(0)を出力する。
更に、制御部501からのトリガクロックCLKが出力レジスタ502に供給され、かつ、コンパレータ504からは判定信号DOがこの出力レジスタ502に供給される。
In addition, the trigger clock CLK generated by the control unit 501 is supplied to the comparator 504. The comparator 504 determines the magnitude of the potential of the storage node SN and the input node voltage VC (reference potential) in synchronization with the trigger clock CLK, and outputs DO = H (1) if SN <VC. If> VC, DO = L (0) is output.
Further, the trigger clock CLK from the control unit 501 is supplied to the output register 502, and the determination signal DO is supplied from the comparator 504 to the output register 502.

出力レジスタ502では、トリガクロックCLKに同期して、コンパレータ504からの判定信号DO=1のときDN=1(N:Nは「1〜n」の自然数)を保持し、また、判定信号DO=0のときDN=0を保持する。
そして、出力レジスタ502からは、コンパレータ504からn個の出力値である判定信号D1〜Dnが受信された後に、上述したように、保持されたD1〜Dnがデジタル出力信号Voutとして出力されるように構成されている。
The output register 502 holds DN = 1 (N: N is a natural number of “1 to n”) when the determination signal DO = 1 from the comparator 504 is synchronized with the trigger clock CLK, and the determination signal DO = When 0, DN = 0 is held.
Then, after receiving the determination signals D1 to Dn which are n output values from the comparator 504, the output register 502 outputs the held D1 to Dn as the digital output signal Vout as described above. It is configured.

次に、図2(a)乃至(d)を参照してビット数6(n=6)の場合の回路動作について説明する。
図2(a)乃至(d)は、本発明に係る逐次比較型A/D変換器における或る入力に関する被判定電圧の遷移とトリガクロックとコンパレータの判定出力信号の値及び上位6ビットの判定結果に基づく出力を例示する図である。
Next, the circuit operation when the number of bits is 6 (n = 6) will be described with reference to FIGS.
2 (a) to 2 (d) show the transition of the voltage to be determined for a certain input, the value of the trigger clock and the determination output signal of the comparator, and the determination of the upper 6 bits in the successive approximation A / D converter according to the present invention. It is a figure which illustrates the output based on a result.

ここで、図2(a)は、被判定電圧であるストレージノードSNの電位の反転極性の電圧をプロットした一例を示す図で、縦軸が電圧、横軸が時間を表している。また、図2(b)は、制御部501から出力されるトリガクロックCLKの変化の一例を示す図で、コンパレータ504の一定間隔の判定タイミングを表している。更に、図2(c)は、コンパレータ504の判定出力信号DOの値の一例を示す図である。   Here, FIG. 2A is a diagram illustrating an example in which the voltage of the polarity of the storage node SN that is the voltage to be determined is plotted, with the vertical axis representing voltage and the horizontal axis representing time. FIG. 2B is a diagram illustrating an example of a change in the trigger clock CLK output from the control unit 501, and represents determination timings at regular intervals of the comparator 504. Further, FIG. 2C is a diagram illustrating an example of the value of the determination output signal DO of the comparator 504.

また、図2(a)乃至(d)では、一例としてVRP−VC=VC−VRN=VR、k=2とし、この条件の下に、Ain=(10.8/16)×1/2×VRの入力電圧Ainがサンプリングされた場合について表している。
初期状態として、キャパシタ806_1〜806_nの電圧がアナログ入力電圧Ainに追従している場合、スイッチ503a及びスイッチ503cがオンになり、スイッチ503bがオフになる。また、スイッチ群スイッチ503d_1〜503d_(n−1)がオンになり、スイッチ503e_1〜503e_(n−1)及びスイッチ503f_1〜503f_(n−1)がオフになる。
Further, in FIGS. 2A to 2D, VRP-VC = VC-VRN = VR and k = 2 are taken as an example, and under this condition, Ain = (10.8 / 16) × 1/2 × The case where the input voltage Ain of VR is sampled is shown.
As an initial state, when the voltages of the capacitors 806_1 to 806_n follow the analog input voltage Ain, the switches 503a and 503c are turned on and the switch 503b is turned off. In addition, the switch group switches 503d_1 to 503d_ (n−1) are turned on, and the switches 503e_1 to 503e_ (n−1) and the switches 503f_1 to 503f_ (n−1) are turned off.

アナログ入力電圧Ainをキャパシタ806_1〜806_nによってサンプリング(離散化)する時刻において、制御部501からの制御信号CTRLによってスイッチ503aがオフし、ただちにスイッチ503cがオフする。その後にスイッチ503bがオンになることにより、サンプリングされたAinの極性が反転して−Ain[V]としてストレージノードSNに現れる。ここで、スイッチ503bとスイッチ503cとは同時にオンしないノンオーバーラップの関係が成り立っている。   At the time when the analog input voltage Ain is sampled (discretized) by the capacitors 806_1 to 806_n, the switch 503a is turned off by the control signal CTRL from the control unit 501, and the switch 503c is turned off immediately. Thereafter, when the switch 503b is turned on, the polarity of the sampled Ain is inverted and appears as -Ain [V] in the storage node SN. Here, the switch 503b and the switch 503c have a non-overlapping relationship that does not turn on at the same time.

上述したようなスイッチスイッチ503a、503b及び503cの切替後に電荷再分配が十分に行われ、便宜上、寄生容量を無視した場合、ストレージノードSNの電位が−Ainに十分に収束した時刻に、図2(b)における第1判定立ち上がりクロック(図2(a)中、「1st Judge」のタイミング)が、コンパレータ504に入力される。この第1判定立ち上がりクロックの入力に応答して、コンパレータ504において、ストレージノードSNの電位と参照電圧VCとが比較される。   When the charge redistribution is sufficiently performed after the switching of the switches 503a, 503b, and 503c as described above and the parasitic capacitance is ignored for convenience, at the time when the potential of the storage node SN sufficiently converges to −Ain, FIG. The first determination rising clock in (b) (the timing of “1st Judge” in FIG. 2A) is input to the comparator 504. In response to the input of the first determination rising clock, the comparator 504 compares the potential of the storage node SN with the reference voltage VC.

コンパレータ504におけるこの比較は、直接的にはストレージノードSNの電位と参照電圧VCとの比較であるが、上述した現象から容易に理解されるとおり、ストレージノードSNの電位を実質的に一義に決する−Ain(従って、Ain)と参照電圧VCとの比較であると見做すことができる。
従って、コンパレータ504からは、−Ain<VC、すなわち、Ain>VCである場合には、DO=1が出力され、−Ain>VC、すなわち、Ain<VCの場合にDO=0が第1判定結果として出力される。
This comparison in the comparator 504 is directly a comparison between the potential of the storage node SN and the reference voltage VC. However, as can be easily understood from the above-described phenomenon, the potential of the storage node SN is substantially uniquely determined. It can be regarded as a comparison between -Ain (and hence Ain) and the reference voltage VC.
Therefore, the comparator 504 outputs DO = 1 when -Ain <VC, that is, Ain> VC, and the first determination is DO = 0 when -Ain> VC, ie, Ain <VC. Output as a result.

上述における第1判定結果がDO=1である場合、制御部501によってスイッチ群505_1が制御され、スイッチ503d_1がオフし、スイッチ503e_1がオンする。その結果、既述の正極側のフルスケール基準電位VRPが端子Oに、すなわち、キャパシタ806_1の左端に印加される。このため、ストレージノードSNの電位は電荷再分配により−(Ain−(VR/2)×(1/2))[V]になる。   When the first determination result in the above is DO = 1, the control unit 501 controls the switch group 505_1, the switch 503d_1 is turned off, and the switch 503e_1 is turned on. As a result, the positive-side full-scale reference potential VRP described above is applied to the terminal O, that is, to the left end of the capacitor 806_1. Therefore, the potential of the storage node SN becomes − (Ain− (VR / 2) × (1/2)) [V] by charge redistribution.

一方、第1判定結果がDO=0である場合、制御部501によってスイッチ群505_1が制御され、スイッチ503d_1がオフし、スイッチ503f_1がオンする。その結果、負極側のフルスケール基準電位VRNが端子Oに、すなわち、キャパシタ506_1の左端に印加される。このため、ストレージノードSNの電位は電荷再分配により−(Ain+(VR/2)×(1/2))[V]になる。   On the other hand, when the first determination result is DO = 0, the control unit 501 controls the switch group 505_1, the switch 503d_1 is turned off, and the switch 503f_1 is turned on. As a result, the negative-side full-scale reference potential VRN is applied to the terminal O, that is, the left end of the capacitor 506_1. Therefore, the potential of the storage node SN becomes − (Ain + (VR / 2) × (1/2)) [V] by charge redistribution.

同様に、第y番目(yは2〜(n−1)の自然数)の判定立ち上がりクロックである第y判定立ち上がりクロックが入力された時刻において、ストレージノードSNの電位と参照電圧VCとを比較し、この判定結果に応じてスイッチ群505_yを制御する。
そして、第(n−1)判定立ち上がりクロックが入力された時刻においてストレージノードSNの電位と参照電圧VCとを比較し、その結果に応じてスイッチ群505_(n−1)を制御した後に、第n判定立ち上がりクロックが入力された時刻においてストレージノードSNの電位と参照電圧VCとが比較される。
Similarly, the potential of the storage node SN is compared with the reference voltage VC at the time when the yth determination rising clock, which is the yth determination rising clock (y is a natural number of 2 to (n-1)), is input. The switch group 505 — y is controlled according to the determination result.
Then, the potential of the storage node SN is compared with the reference voltage VC at the time when the (n−1) th determination rising clock is input, and the switch group 505_ (n−1) is controlled according to the result. At the time when the n determination rising clock is input, the potential of the storage node SN and the reference voltage VC are compared.

以上のようなコンパレータ504における漸次の比較動作により、1〜nビットの逐次比較動作が完了し、出力レジスタ502からはnビットの出力データVoutが出力される。
図2(a)に、一例として、ストレージノードSNの電位VSN=−(10.8/16)×(1/2)×VRがサンプリングされた場合の被判定信号の変遷が表わされている。第1判定立ち上がりクロックにおいて−(10.8/16)×(1/2)×VR<VCであるため、図2(c)に示すように、D1=1が出力される。その結果、スイッチ群505_1が制御され、ストレージノードSNの電位が、VSN=−(10.8/16)×(1/2)×VR+(1/2)×(VR/2)=−(2.8/16)×(1/2)×VRとなる。
The gradual comparison operation in the comparator 504 as described above completes the 1-n bit successive comparison operation, and the output register 502 outputs n-bit output data Vout.
FIG. 2A shows the transition of the signal to be determined when the potential VSN of the storage node SN = − (10.8 / 16) × (1/2) × VR is sampled as an example. . Since − (10.8 / 16) × (1/2) × VR <VC in the first determination rising clock, as shown in FIG. 2C, D1 = 1 is output. As a result, the switch group 505_1 is controlled, and the potential of the storage node SN is VSN = − (10.8 / 16) × (1/2) × VR + (1/2) × (VR / 2) = − (2 .8 / 16) × (1/2) × VR.

次いで、図2(b)における第2判定立ち上がりクロック(図2(a)中、「2nd Judge」のタイミング)において、−(2.8/16)×(1/2)×VR<VCであるため、図2(c)に示すように、D2=1が出力される。その結果、スイッチ群505_2が制御され、ストレージノードSNの電位が、VSN=−(2.8/16)×(1/2)×VR+(1/2)×VR/4=(1.2/16)×(1/2)×VRとなる。   Next, in the second determination rising clock in FIG. 2B (the timing of “2nd Judge” in FIG. 2A), − (2.8 / 16) × (1/2) × VR <VC. Therefore, D2 = 1 is output as shown in FIG. As a result, the switch group 505_2 is controlled, and the potential of the storage node SN is VSN = − (2.8 / 16) × (1/2) × VR + (1/2) × VR / 4 = (1.2 / 16) × (1/2) × VR.

以降、同様の処理が(n−1)回まで繰り返され、第n判定立ち上がりクロックによってDnが決定されnビットの逐次比較動作が完了すると、出力レジスタ502は、格納されたD1〜Dnに基づき、nビットの出力データVoutを出力する。
図2(d)は、上位6ビットの判定結果D1〜D6に基づき出力されるVoutの一例を示す図である。図2(c)に示すように、上位6ビットの判定結果は、D1=「1」、D2=「1」、D3=「0」、D4=「1」、D5=「0」、D6=「1」となる。出力レジスタ502は、図2(d)に示すように、これらを上位ビットから順番に並べ、Voutの上位6ビット「110101」を出力する。ここで、出力レジスタ502は、例えば、シフトレジスタなどで構成される。
Thereafter, the same processing is repeated up to (n−1) times, and when Dn is determined by the nth determination rising clock and the n-bit successive approximation operation is completed, the output register 502 is based on the stored D1 to Dn. Output n-bit output data Vout.
FIG. 2D is a diagram illustrating an example of Vout output based on the determination results D1 to D6 of the upper 6 bits. As shown in FIG. 2C, the determination result of the upper 6 bits is D1 = “1”, D2 = “1”, D3 = “0”, D4 = “1”, D5 = “0”, D6 = “1”. As shown in FIG. 2D, the output register 502 arranges these in order from the upper bits, and outputs the upper 6 bits “110101” of Vout. Here, the output register 502 is configured by a shift register, for example.

以上より、入力信号振幅が1/k倍されたSAR−ADCにおいて、キャパシタアレイの重み付けを変更することにより、新たな基準電圧VRP’、VRN’を必要としないSAR−ADCを提供することができる。これにより新たな基準電圧VRP’、VRN’を生成する追加回路を不要とし、高効率な逐次比較型A/D変換器を実現することができる。   As described above, in the SAR-ADC in which the input signal amplitude is multiplied by 1 / k, the SAR-ADC that does not require the new reference voltages VRP ′ and VRN ′ can be provided by changing the weight of the capacitor array. . As a result, an additional circuit for generating new reference voltages VRP ′ and VRN ′ is not required, and a highly efficient successive approximation A / D converter can be realized.

本実施例1のように、量子化器の増加を抑制するために量子化器を逐次比較型A/D変換器を用いてマルチビットデルタシグマ変調器を実現することができる。つまり、アナログ信号からデジタル信号を得るマルチビットデルタシグマ変調器200は、アナログ信号が入力されるアナログ積分器101と、このアナログ積分器101に接続され、デジタル信号を出力するマルチビット量子化器としての上述した実施例1の逐次比較型A/D変換器102と、この逐次比較型A/D変換器102に接続されたDAコンバータ103と、このDAコンバータ103に接続されているとともに、アナログ積分器101に接続された加算器104とを備えている。   As in the first embodiment, a multi-bit delta sigma modulator can be realized by using a successive approximation A / D converter as a quantizer in order to suppress an increase in the number of quantizers. That is, the multi-bit delta sigma modulator 200 that obtains a digital signal from an analog signal is an analog integrator 101 to which the analog signal is input, and a multi-bit quantizer that is connected to the analog integrator 101 and outputs a digital signal. The successive approximation A / D converter 102 of the first embodiment described above, the DA converter 103 connected to the successive approximation A / D converter 102, and the analog converter connected to the DA converter 103. And an adder 104 connected to the device 101.

以上のように、本発明によれば、回路面積・消費電力の増大と伴うことなく、デルタシグマ変調器において、消費電力を下げるために量子化器に入力される信号振幅を下げ、また、量子化器の増加を抑制するために量子化器をSAR−ADCで実現することを可能としたマルチビットデルタシグマ変調器を実現することができる。   As described above, according to the present invention, without increasing the circuit area and power consumption, in the delta-sigma modulator, the signal amplitude input to the quantizer is reduced in order to reduce power consumption. Therefore, it is possible to realize a multi-bit delta sigma modulator that can realize the quantizer by SAR-ADC in order to suppress the increase of the quantizer.

501 制御部
502 出力レジスタ
503a,503b,503c スイッチ
503d_1,503e_1,503f_1,・・・,503d_n−1,503e_n−1,503f_n−1 スイッチ
504 コンパレータ(比較器)
505_1,・・・,505_(n−1) スイッチ群
806 キャパシタアレイ
806_1,・・・,806_n キャパシタ
501 Control unit 502 Output register 503a, 503b, 503c Switch 503d_1, 503e_1, 503f_1, ..., 503d_n-1, 503e_n-1, 503f_n-1 Switch 504 Comparator (comparator)
505_1,..., 505_ (n-1) Switch group 806 Capacitor array 806_1,.

Claims (4)

第1及び第2の基準電位及び参照電位が所定値に設定されたとき、所定の条件を満たす電位で表されるアナログ入力信号をnビット(nは3以上の自然数)のデジタル出力信号に変換する電荷比較方式の逐次比較型A/D変換器であって、
出力側の一端がそれぞれ共通接続され、静電容量がそれぞれ基準容量に設定された第1のキャパシタと、該基準容量を2の累乗値の逆数で段階的に重み付けした容量に設定された第2乃至第(n−1)のキャパシタと、合成容量が所定の容量値に設定された第nのキャパシタとのn個のキャパシタと、
該第1乃至第(n−1)のキャパシタの他端にそれぞれ接続され、前記第1乃至第(n−1)のキャパシタと前記アナログ信号の入力部及び所定電位のノードとの接続を切り替える第1乃至第(n−1)のスイッチ群と、
前記n個のキャパシタの保持電位に基づく入力電位と前記第1及び第2の基準電位とを比較して、その比較結果に応じた判定信号を出力する比較器と、
所定ビットから順に前記比較判定動作が逐次実行されるように、前記第1乃至第(n−1)のスイッチ群のスイッチング動作及び前記比較器の比較判定動作を制御する制御部と
を備えていることを特徴とする逐次比較型A/D変換器。
When the first and second reference potentials and reference potentials are set to predetermined values, an analog input signal represented by a potential satisfying a predetermined condition is converted into a digital output signal of n bits (n is a natural number of 3 or more). A charge comparison type successive approximation A / D converter,
A first capacitor in which one end on the output side is connected in common and the capacitance is set to a reference capacitance, and a second capacitor is set to a capacitance that is weighted stepwise by the reciprocal of a power of 2 Thirty (n-1) capacitors and n capacitors, the combined capacitance of which is set to a predetermined capacitance value,
The first to (n−1) th capacitors are connected to the other ends of the capacitors, respectively, and the first to (n−1) th capacitors, the analog signal input section, and the node of a predetermined potential are switched. 1st to (n-1) th switch groups;
A comparator that compares an input potential based on a holding potential of the n capacitors with the first and second reference potentials and outputs a determination signal according to the comparison result;
A control unit that controls the switching operation of the first to (n-1) th switch groups and the comparison determination operation of the comparator so that the comparison determination operation is sequentially performed in order from a predetermined bit. A successive approximation A / D converter characterized by the above.
前記第1及び第2の基準電位がVRP,VRNに設定され、前記参照電位がVCに設定されたときに、VRP−VC=VC−VRN=VRを満たす電位VRで表されるアナログ入力信号(1/k)×VR×Ain(kは2以上の自然数)をnビット(nは3以上の自然数)のデジタル出力信号に変換することを特徴とする請求項1に記載の逐次比較型A/D変換器。   When the first and second reference potentials are set to VRP and VRN and the reference potential is set to VC, an analog input signal represented by a potential VR that satisfies VRP−VC = VC−VRN = VR ( 2. The successive approximation type A / 2 according to claim 1, wherein 1 / k) × VR × Ain (k is a natural number of 2 or more) is converted into a digital output signal of n bits (n is a natural number of 3 or more). D converter. 前記キャパシタが、前記出力側の一端がそれぞれ共通接続され、静電容量がそれぞれ、基準容量(1/k)×Cに設定された第1のキャパシタと、該基準容量(1/k)×Cを2の累乗値の逆数で段階的に重み付けした容量(1/k)×C/2,・・・,(1/k)×C/2(n−2)に設定された第2乃至第(n−1)のキャパシタと、合成容量が2Cとなるように(1/k)×C/2(n−2)+((k−1)/k)×2Cである容量に設定された第nのキャパシタとからなることを特徴とする請求項1又は2に記載の逐次比較型A/D変換器。 The capacitor has a first capacitor in which one end of the output side is commonly connected, and a capacitance is set to a reference capacitance (1 / k) × C, and the reference capacitance (1 / k) × C , (1−k) × C / 2..., (1 / k) × C / 2 (n−2) , which are weighted stepwise by the reciprocal of the power of 2. The capacitor of (n-1) and the capacitance of (1 / k) * C / 2 (n-2) + ((k-1) / k) * 2C were set so that the combined capacity was 2C. The successive approximation A / D converter according to claim 1, wherein the successive approximation A / D converter is formed of an n-th capacitor. アナログ信号からデジタル信号を得るマルチビットデルタシグマ変調器であって、前記アナログ信号が入力されるアナログ積分器と、該アナログ積分器に接続され、前記デジタル信号を出力するマルチビット量子化器としての請求項1に記載の逐次比較型A/D変換器と、該逐次比較型A/D変換器に接続されたDAコンバータと、該DAコンバータに接続されているとともに、前記アナログ積分器に接続された加算器とを備えていることを特徴とするマルチビットデルタシグマ変調器。   A multi-bit delta-sigma modulator for obtaining a digital signal from an analog signal, the analog integrator receiving the analog signal, and a multi-bit quantizer connected to the analog integrator and outputting the digital signal The successive approximation A / D converter according to claim 1, a DA converter connected to the successive approximation A / D converter, and connected to the DA converter and connected to the analog integrator. And a multi-bit delta-sigma modulator.
JP2012238986A 2012-10-30 2012-10-30 Successive comparison type A / D converter and multi-bit delta-sigma modulator using the same Active JP5695629B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012238986A JP5695629B2 (en) 2012-10-30 2012-10-30 Successive comparison type A / D converter and multi-bit delta-sigma modulator using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012238986A JP5695629B2 (en) 2012-10-30 2012-10-30 Successive comparison type A / D converter and multi-bit delta-sigma modulator using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014090308A true JP2014090308A (en) 2014-05-15
JP5695629B2 JP5695629B2 (en) 2015-04-08

Family

ID=50791901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012238986A Active JP5695629B2 (en) 2012-10-30 2012-10-30 Successive comparison type A / D converter and multi-bit delta-sigma modulator using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5695629B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10411726B2 (en) 2017-12-14 2019-09-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Quantizer including capacitors and operating method of quantizer
JP2020088563A (en) * 2018-11-22 2020-06-04 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Ad conversion device and millimeter wave radar system equipped with the same
US11140346B2 (en) 2016-10-19 2021-10-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Analog-to-digital converter and image sensor having the same

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107171669B (en) 2016-03-08 2022-06-28 三星电子株式会社 Semiconductor device and method of operating semiconductor device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09266446A (en) * 1996-03-28 1997-10-07 Seiko Epson Corp Analog-digital converter and single-chip microcomputer incorporating the same
JP2007116337A (en) * 2005-10-19 2007-05-10 Oki Electric Ind Co Ltd Analog/digital converter
JP2011114577A (en) * 2009-11-26 2011-06-09 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Successive approximation type a/d converter
JP2012023540A (en) * 2010-07-14 2012-02-02 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Multi-bit delta-sigma modulator and ad converter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09266446A (en) * 1996-03-28 1997-10-07 Seiko Epson Corp Analog-digital converter and single-chip microcomputer incorporating the same
JP2007116337A (en) * 2005-10-19 2007-05-10 Oki Electric Ind Co Ltd Analog/digital converter
JP2011114577A (en) * 2009-11-26 2011-06-09 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Successive approximation type a/d converter
JP2012023540A (en) * 2010-07-14 2012-02-02 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Multi-bit delta-sigma modulator and ad converter

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11140346B2 (en) 2016-10-19 2021-10-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Analog-to-digital converter and image sensor having the same
US10411726B2 (en) 2017-12-14 2019-09-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Quantizer including capacitors and operating method of quantizer
JP2020088563A (en) * 2018-11-22 2020-06-04 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Ad conversion device and millimeter wave radar system equipped with the same
US11415666B2 (en) 2018-11-22 2022-08-16 Renesas Electronics Corporation AD converter device and millimeter wave radar system
JP7118867B2 (en) 2018-11-22 2022-08-16 ルネサスエレクトロニクス株式会社 AD converter and millimeter wave radar system provided with same

Also Published As

Publication number Publication date
JP5695629B2 (en) 2015-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11184017B2 (en) Method and circuit for noise shaping SAR analog-to-digital converter
JP6353267B2 (en) AD converter and AD conversion method
KR102103933B1 (en) Successive approximation analog to digital converter and method of analog to digital conversion
US9774345B1 (en) Successive approximation register analog-to-digital converter
JP5310222B2 (en) Charge distribution type digital-to-analog converter and successive approximation type analog-to-digital converter having the same
US9432046B1 (en) Successive approximation analog-to-digital converter
JP6514454B2 (en) Sequential comparison AD converter and sequential comparison AD conversion method
US9362939B1 (en) Reduction of input dependent capacitor DAC switching current in flash-SAR analog-to-digital converters
US7224306B2 (en) Analog-to-digital converter in which settling time of amplifier circuit is reduced
US11418209B2 (en) Signal conversion circuit utilizing switched capacitors
JPH1155121A (en) D/a converter and delta sigma type d/a converter
JP2010263399A (en) A/d conversion circuit, electronic apparatus, and a/d conversion method
US9748965B2 (en) Pipeline ADC and reference load balancing circuit and method to balance reference circuit load
JP5695629B2 (en) Successive comparison type A / D converter and multi-bit delta-sigma modulator using the same
TW201517523A (en) Analog to digital converter
JP2015171087A (en) Analog/digital conversion circuit
US10812098B1 (en) Analog-to-digital converter decision control
JP4684028B2 (en) Pipeline A / D converter
JP2009218964A (en) Analog-digital conversion circuit and imaging apparatus mounted with the same
KR101012684B1 (en) Analog to digital converter accumulating iterative divided-by-two reference voltage
US8957804B2 (en) Successive approximation A/D converter
US8653997B2 (en) Modulator
US20220368341A1 (en) Analog-to-digital converter
JP2011199403A (en) Successive approximation a/d converter
CN114095019A (en) Dynamic element matching method and circuit suitable for SAR ADC

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140424

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20141128

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20141202

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150116

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150203

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150206

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5695629

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350