JP2018064188A - Successive approximation type ad conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、逐次比較型AD変換装置に関する。 The present invention relates to a successive approximation AD converter.
アナログデジタル変換装置(ADC)として、フラッシュ(Flash)型、デルタシグマ(ΔΣ)型、パイプライン型、逐次比較型(SAR)など、様々な方式の装置がある。このうち、逐次比較型AD変換装置は、フラッシュ型のものより速度が劣り、デルタシグマ型のものより精度が劣るが、速度と精度とのバランスが良く、低消費電力で多入力(多チャネル)にしやすいことから、マイコン、家電、自動車など、多くの分野で使用されている。 As an analog-digital converter (ADC), there are various types of devices such as a flash type, a delta-sigma (ΔΣ) type, a pipeline type, and a successive approximation type (SAR). Among them, the successive approximation type AD converter is inferior in speed to the flash type and inferior in accuracy to the delta sigma type, but has a good balance between speed and accuracy, low power consumption and multiple inputs (multichannel). It is used in many fields such as microcomputers, home appliances, and automobiles.
従来の逐次比較型AD変換装置は、例えば、図13に示すように、一端が共通端子Cnに接続され、他端にそれぞれ入力電圧VINと正側基準電圧VHと負側基準電圧VLとを選択的に入力可能に設けられた、容量がそれぞれCS、CS/21、・・・、CS/2n−1、CS/2n−1の複数のコンデンサ(nは2以上の整数)と、共通端子Cnの電位VCnと基準電圧VREFとを比較する比較部CMPと、比較部CMPの前段で、共通端子Cnに対して基準電圧VREFの入力をON/OFF可能に設けられたスイッチSW1とを有している。 For example, as shown in FIG. 13, a conventional successive approximation AD converter has one end connected to a common terminal Cn and the other end connected to an input voltage VIN , a positive reference voltage VH, and a negative reference voltage VL. preparative provided to be selectively inputted, the capacitance respectively C S, C S / 2 1 , ···, the C S / 2 n-1, C S / 2 a plurality of capacitors (n (n-1) ON and an integer of 2 or more), a comparator CMP which compares the potential V Cn and the reference voltage V REF of the common terminal Cn, in front of the comparison unit CMP, the input of the reference voltage V REF to the common terminal Cn / The switch SW1 is provided so that it can be turned off.
図13に示す逐次比較型AD変換装置でAD変換を行う際には、まず、サンプルモードとして、スイッチSW1をONにした状態で、各コンデンサの他端を入力電圧VINに接続し、各コンデンサに入力電圧VINを充電(サンプリング)する。これにより、共通端子Cnに、電荷量Q=2CS(VREF−VIN)が保存される。次に、その電荷量を再分配する電荷再分配モードを行う。電荷再分配モードでは、スイッチSW1をOFFの状態に維持する。 When AD conversion is performed by the successive approximation AD converter shown in FIG. 13, first, as a sample mode, with the switch SW1 turned on, the other end of each capacitor is connected to the input voltage VIN , and each capacitor is connected. The input voltage VIN is charged (sampled). Thereby, the charge amount Q = 2C S (V REF −V IN ) is stored in the common terminal Cn. Next, a charge redistribution mode for redistributing the charge amount is performed. In the charge redistribution mode, the switch SW1 is maintained in the OFF state.
電荷再分配モードの第1変換ステップとして、最上位の容量CSのコンデンサを正側基準電圧VHに接続し、それより下位の各コンデンサを負側基準電圧VLに接続する。このとき、共通端子Cnの電荷量Qは不変であるため、
Q=2CS(VREF−VIN)=CS(VCn−VH)+CS(VCn−VL)
であり、
VCn=(VH+VL)/2+VREF−VIN
となる。
As a first conversion step charge redistribution mode, by connecting a capacitor of capacitance C S of the top-level positive side reference voltage V H, to connect it from the lower the capacitor to the negative side reference voltage V L. At this time, since the charge amount Q of the common terminal Cn is not changed,
Q = 2C S (V REF -V IN) = C S (V Cn -V H) + C S (V Cn -V L)
And
V Cn = (V H + V L ) / 2 + V REF −V IN
It becomes.
比較部CMPで、共通端子Cnの電位VCnと基準電圧VREFとを比較し、VREF>VCnのとき、VIN>(VH+VL)/2となり、比較部CMPの出力cout=1とし、最上位の容量CSのコンデンサを正側基準電圧VHに接続する。また、VREF<VCnのとき、VIN<(VH+VL)/2となり、cout=0とし、最上位の容量CSのコンデンサを負側基準電圧VLに接続する。なお、最上位の容量CSのコンデンサは、以降の電荷再分配モードの全ての変換ステップで、そのまま正側基準電圧VHまたは負側基準電圧VLに接続し続ける。 The comparison unit CMP compares the potential V Cn of the common terminal Cn with the reference voltage V REF, and when V REF > V Cn , V IN > (V H + V L ) / 2, and the output cout = 1, and a capacitor of the capacitance C S of the top-level positive side reference voltage V H. Further, when V REF <V Cn , V IN <(V H + V L ) / 2 is established, cout = 0, and the capacitor having the uppermost capacitor C S is connected to the negative reference voltage V L. The capacitor of the capacitance C S of the uppermost, every conversion step after the charge redistribution mode continues directly connected to the higher reference voltage V H or negative reference voltage V L.
次に、電荷再分配モードの第2変換ステップとして、2番目の容量CS/21のコンデンサを正側基準電圧VHに接続し、それより下位の各コンデンサを負側基準電圧VLに接続する。第1変換ステップと同様に、比較部CMPで、共通端子Cnの電位VCnと基準電圧VREFとを比較し、VREF>VCnのとき、cout=1とし、2番目の容量CS/21のコンデンサを正側基準電圧VHに接続する。また、VREF<VCnのとき、cout=0とし、2番目の容量CS/21のコンデンサを負側基準電圧VLに接続する。なお、2番目の容量CS/21のコンデンサは、以降の電荷再分配モードの全ての変換ステップで、そのまま正側基準電圧VHまたは負側基準電圧VLに接続し続ける。 Next, as a second conversion step in the charge redistribution mode, the capacitor of the second capacitor C S / 2 1 is connected to the positive reference voltage V H , and each lower capacitor is set to the negative reference voltage V L. Connecting. Similar to the first conversion step, the comparison unit CMP compares the potential V Cn of the common terminal Cn with the reference voltage V REF, and when V REF > V Cn , cout = 1 and the second capacitor C S / connecting two first capacitor to the positive side reference voltage V H. Further, when the V REF <V Cn, and cout = 0, connecting the second capacitor C S / 2 1 capacitors to the negative reference voltage V L. Note that the capacitor having the second capacity C S / 2 1 continues to be connected to the positive reference voltage V H or the negative reference voltage V L as it is in all the conversion steps in the subsequent charge redistribution mode.
以下同様に、第3変換ステップから第n(最終)変換ステップまで行い、各コンデンサを正側基準電圧VHまたは負側基準電圧VLに接続する。このようにして、各コンデンサに対応するcoutの値(1または0)により、AD変換されたデジタル信号を得ることができる。 Similarly, the third conversion step to the nth (final) conversion step are performed, and each capacitor is connected to the positive reference voltage V H or the negative reference voltage V L. In this way, an AD converted digital signal can be obtained based on the value of cout (1 or 0) corresponding to each capacitor.
サンプルモードおよび電荷再分配モードの第1変換ステップから第n変換ステップにおける、基準電圧VREFに対する、共通端子Cnの電位VCnが取り得る値の範囲を、図14(a)に示す。また、一般的に、正側基準電圧VH=VDD(電源電位)とし、負側基準電圧VL=0Vとし、VREF=VDD/2とすることが多いため、そのときの基準電圧VREFに対する、共通端子Cnの電位VCnが取り得る値の範囲を、図14(b)に示す。図14(a)および(b)に示すように、変換ステップを進めるたびに、共通端子Cnの電位VCnが基準電圧VREFに収束し、AD変換が進む様子が確認できる。 FIG. 14A shows a range of values that the potential V Cn of the common terminal Cn can take with respect to the reference voltage V REF in the first conversion step to the n-th conversion step in the sample mode and the charge redistribution mode. In general, the positive reference voltage V H = VDD (power supply potential), the negative reference voltage V L = 0V, and V REF = VDD / 2 are often used. Therefore, the reference voltage V REF at that time is often used. FIG. 14B shows a range of values that the potential V Cn of the common terminal Cn can take. As shown in FIGS. 14A and 14B, each time the conversion step is advanced, it can be confirmed that the potential V Cn of the common terminal Cn converges to the reference voltage V REF and AD conversion proceeds.
しかし、このような従来の逐次比較型AD変換装置では、サンプルモードから電荷再分配モードの第1変換ステップに切り替わる際に、共通端子Cnの電位VCnが最大電位[図14(a)では、VREF+(VH−VL)/2、図14(b)では、VDD]を超えるオーバーシュートや、共通端子の電位VCnが最小電位[図14(a)では、VREF−(VH−VL)/2、図14(b)では、0V]を下回るアンダーシュートが発生することがある。オーバーシュートやアンダーシュートは、スイッチSW1における共通端子Cnからの電荷抜けや、共通端子Cnへの電荷注入により発生し、AD変換誤差を引き起こしてしまうという問題があった。 However, in such a conventional successive approximation AD converter, when the sample mode is switched to the first conversion step in the charge redistribution mode, the potential V Cn of the common terminal Cn is set to the maximum potential [in FIG. V REF + (V H −V L ) / 2, in FIG. 14B, overshoot exceeding VDD], or the potential V Cn of the common terminal is the minimum potential [in FIG. 14A, V REF − (V H− V L ) / 2, and in FIG. 14B, an undershoot lower than 0V] may occur. Overshoot and undershoot occur due to charge loss from the common terminal Cn in the switch SW1 and charge injection to the common terminal Cn, causing AD conversion errors.
そこで、オーバーシュートやアンダーシュートによるAD変換誤差を低減するために、最上位のコンデンサを2分割して第1変換モードの比較動作を2回行うことにより、最上位のコンデンサのcoutを得るようにしたもの(例えば、特許文献1参照)や、第1変換モードを行わず、最上位のコンデンサのcoutを、入力電圧が負側基準電圧付近のとき0とし、入力電圧が正側基準電圧付近のとき1とするもの(例えば、特許文献2参照)が提案されている。 Therefore, in order to reduce an AD conversion error due to overshoot or undershoot, the uppermost capacitor is divided into two and the comparison operation in the first conversion mode is performed twice, so that cout of the uppermost capacitor is obtained. (For example, see Patent Document 1) or the first conversion mode is not performed, and cout of the uppermost capacitor is set to 0 when the input voltage is near the negative reference voltage, and the input voltage is near the positive reference voltage. What is sometimes referred to as 1 (for example, see Patent Document 2) has been proposed.
しかしながら、特許文献1に記載の逐次比較型AD変換装置では、第1変換モードでの比較動作が2回になるため、変換時間が長くなるという課題があった。また、特許文献2に記載の逐次比較型AD変換装置では、入力電圧が負側基準電圧付近であるか否か、および、入力電圧が正側基準電圧付近であるか否かを判定するための入力電圧判定回路が必要であるため、回路構成が複雑になるとともに、消費電力も大きくなるという課題があった。なお、特許文献1および2に記載の逐次比較型AD変換装置は、オーバーシュートおよびアンダーシュートを防ぐものであるが、オーバーシュートおよびアンダーシュートの発生を許容して対策を行ったものは存在しない。
However, the successive approximation AD converter described in
また、従来の逐次比較型AD変換装置では、正側基準電圧VH=VDDとし、負側基準電圧VL=0Vとし、VREF=VDD/2とすることが多く、基準電圧VREFを正確にVDD/2とするために、VREF=(VH+VL)/2に設定している。しかし、VREFが正確にVDD/2でないと、第1変換ステップで振幅が最大に振れた場合、オーバーシュートやアンダーシュートが発生しなくても、電荷抜けや注入が起きてしまう。また、変換途中でVREFがノイズ等で変動してしまうと、精度が悪化してしまう。そこで、安定したVREFを生成する必要があるが、そのためには、低出力インピーダンスを持つ高ゲインのアンプを使用しなければならず、高電力になってしまうという課題があった。また、低電力のアンプを使用することも可能ではあるが、ノイズ等の変動を受けやすいため、高精度でAD変換を行うためには、低速になってしまうという課題があった。 Further, in the conventional successive approximation AD converter, the positive reference voltage V H = VDD, the negative reference voltage V L = 0V, and V REF = VDD / 2 are often set, and the reference voltage V REF is accurately set. Therefore, V REF = (V H + V L ) / 2 is set to VDD / 2. However, if V REF is not exactly VDD / 2, when the amplitude swings to the maximum in the first conversion step, charge loss or injection occurs even if no overshoot or undershoot occurs. Further, if V REF fluctuates due to noise or the like during the conversion, the accuracy deteriorates. Therefore, it is necessary to generate a stable V REF, and for this purpose, a high gain amplifier having a low output impedance must be used, which causes a problem of high power. In addition, although it is possible to use a low-power amplifier, there is a problem that it is slow to perform AD conversion with high accuracy because it is susceptible to fluctuations such as noise.
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、比較的簡単な回路構成で、高速かつ低消費電力でAD変換を行うことができ、低電力マイコンへの搭載に適し、オーバーシュートやアンダーシュートによる変換誤差を抑制可能な逐次比較型AD変換装置を提供することを目的とする。また、基準電圧を内部で生成したり、外から供給したりする必要がなく、安定した基準電圧を用いて、低電力で、高速かつ高精度でAD変換を行うことができる逐次比較型AD変換装置を提供することも目的とする。 The present invention has been made paying attention to such problems, and can perform AD conversion at a high speed and with low power consumption with a relatively simple circuit configuration, and is suitable for mounting on a low power microcomputer, and has an overshoot. Another object of the present invention is to provide a successive approximation AD converter capable of suppressing a conversion error due to undershoot. In addition, it is not necessary to generate a reference voltage internally or supply it from the outside, and using a stable reference voltage, it is possible to perform AD conversion with low power, high speed and high accuracy at a low power consumption. It is also an object to provide an apparatus.
上記目的を達成するために、本発明に係る逐次比較型AD変換装置は、一端が共通端子に接続され、他端にそれぞれ入力電圧(VIN)と正側基準電圧(VH)と負側基準電圧(VL)とを選択的に入力可能に設けられた、容量がそれぞれCS,CS/21,・・・,CS/2n−1のn個の変換用コンデンサ(nは2以上の整数)と、前記共通端子の電位(VCn)と基準電圧(VREF)とを比較する比較部と、前記比較部の前段で、前記共通端子に対して前記基準電圧の入力をON/OFF可能に設けられたスイッチとを有する逐次比較型AD変換装置であって、前記スイッチは、MOSトランジスタと、一端が前記MOSトランジスタの基板電圧(VPS)に接続され、他端にそれぞれ前記入力電圧(VIN)と前記正側基準電圧(VH)と前記負側基準電圧(VL)とを選択的に入力可能に設けられた、容量がそれぞれCP,CP/21,・・・,CP/2m−1のm個の基板用コンデンサ(mは2以上n以下の整数)とを有し、前記入力電圧をサンプリングするとき、ONになって前記共通端子に前記基準電圧を入力するとともに、前記基板電圧と前記共通端子とを接続し、CP,CP/21,・・・,CP/2m−1のm個の前記基板用コンデンサの他端に前記入力電圧を入力し、前記比較部により逐次比較を行うとき、OFFになるとともに、前記基板電圧と前記共通端子との接続を解除し、CP,CP/21,・・・,CP/2m−1のm個の前記基板用コンデンサの他端に入力される電圧が、それぞれ対応するCS,CS/21,・・・,CS/2m−1のm個の前記変換用コンデンサの他端に入力される電圧と同じ電圧になるよう、前記基板用コンデンサの他端の接続を切替可能に構成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a successive approximation AD converter according to the present invention has one end connected to a common terminal and the other end connected to an input voltage (V IN ), a positive reference voltage (V H ), and a negative side, respectively. a reference voltage (V L) is selectively enterable in provided, capacity respectively C S, C S / 2 1 , ···, C S / 2 n-1 of n conversion capacitors (n Is an integer greater than or equal to 2), a comparison unit that compares the potential (V Cn ) of the common terminal and a reference voltage (V REF ), and an input of the reference voltage to the common terminal at a stage preceding the comparison unit Is a successive approximation AD converter having a switch that can be turned ON / OFF, the switch being connected to a MOS transistor and one end of which is connected to the substrate voltage (V PS ) of the MOS transistor, and to the other end. each of said input voltage (V IN) and before Positive reference voltage (V H) and the negative side reference voltage (V L) and a is selectively enterable in provided, capacitance C P respectively, C P / 2 1, ··· , C P / 2 m-1 m board capacitors (m is an integer not smaller than 2 and not larger than n), and when the input voltage is sampled, the reference voltage is input to the common terminal by turning on, and Connecting the substrate voltage and the common terminal, and inputting the input voltage to the other ends of the m capacitors for the substrate of C P , C P / 2 1 ,..., C P / 2 m−1 , When the successive approximation is performed by the comparison unit, the comparison unit is turned OFF and the connection between the substrate voltage and the common terminal is released, and C P , C P / 2 1 ,..., C P / 2 m−1 The voltages input to the other ends of the m board capacitors are respectively corresponding C S , C The connection of the other end of the substrate capacitor is switched so that the voltage is the same as the voltage input to the other ends of the m conversion capacitors of S / 2 1 ,..., C S / 2 m−1. It is configured to be possible.
本発明に係る逐次比較型AD変換装置は、入力電圧をサンプリングするサンプルモードおよび比較部により逐次比較を行う電荷再分配モードのとき、m個の基板用コンデンサの他端に、対応するm個の変換用コンデンサの他端と同じ電圧を接続することにより、サンプルモードから電荷再分配モードの第m変換ステップまで、基板電圧VPSを共通端子の電位VCnの変動と同様に変動させることができる。これにより、基板電圧VPSが、共通端子の電位VCnと同じタイミングでオーバーシュートやアンダーシュートとなるため、電荷の注入や引き抜きが発生せず、オーバーシュートやアンダーシュートによる変換誤差を抑制することができる。このように、本発明に係る逐次比較型AD変換装置は、オーバーシュートおよびアンダーシュートの発生を許容して対策を行うものであり、特許文献1や特許文献2に記載のような特殊な回路構成を追加することなく、比較的簡単な回路構成で、高速かつ低消費電力でAD変換を行うことができる。
In the successive approximation type AD converter according to the present invention, in the sample mode for sampling the input voltage and the charge redistribution mode in which the comparison is performed by the comparator, by connecting the same voltage as the other end of the converting capacitor, from sample mode to the m conversion step charge redistribution mode, it can be varied similarly to the variation in potential V Cn of the common terminal of the substrate voltage V PS . Thus, the substrate voltage V PS is, since the overshoot or undershoot at the same timing as the potential V Cn of the common terminal, not generated injection or extraction of electric charge, to suppress the conversion error due to overshoot or undershoot Can do. As described above, the successive approximation AD converter according to the present invention takes measures against the occurrence of overshoot and undershoot, and has a special circuit configuration as described in
本発明に係る逐次比較型AD変換装置で、前記基準電圧は前記負側基準電圧であることが好ましい。この場合、基準電圧を生成する回路が不要であるため、基準電圧VREFを内部で生成したり、外から供給したりする必要がなく、より簡単な回路構成にすることができる。また、基準電圧のバラツキがなくなるため、安定した基準電圧VREFを用いて、低電力で、高速かつ高精度でAD変換を行うことができる。本発明に係る逐次比較型AD変換装置は、回路構成をさらに簡単にするために、前記負側基準電圧を0Vにしてもよい。 In the successive approximation AD converter according to the present invention, the reference voltage is preferably the negative reference voltage. In this case, since a circuit for generating the reference voltage is unnecessary, it is not necessary to generate the reference voltage VREF internally or supply it from the outside, and a simpler circuit configuration can be achieved. Further, since there is no variation in the reference voltage, it is possible to perform AD conversion with low power, high speed and high accuracy using a stable reference voltage VREF . In the successive approximation AD converter according to the present invention, the negative reference voltage may be set to 0 V in order to further simplify the circuit configuration.
本発明に係る逐次比較型AD変換装置で、基板用コンデンサの個数mは、共通端子の電位VCnの変動の振幅(VH−VL)/2m−1が、MOSトランジスタの順方向バイアスよりも小さく、変換誤差が無視できる程度になる値であることが好ましく、例えば、mは3以上であることが好ましい。 In the successive approximation AD converter according to the present invention, the number m of the substrate capacitors is such that the amplitude (V H −V L ) / 2 m−1 of the fluctuation of the potential V Cn of the common terminal is the forward bias of the MOS transistor. It is preferable that the conversion error is negligible and the conversion error is negligible. For example, m is preferably 3 or more.
本発明に係る逐次比較型AD変換装置で、前記スイッチは、所定の電源電位で稼働し、前記電源電位を入力したとき前記電源電位を出力し、接地電位を入力したとき前記基準電圧以下の電圧を出力するよう設けられた第1レベルシフト回路と、ゲートに前記第1レベルシフト回路の出力が接続され、ドレインに前記基板電圧が接続され、ソースに前記基準電圧が接続された第1のMOSトランジスタと、ゲートに前記第1レベルシフト回路の出力が接続され、ドレインに前記共通端子が接続され、ソースに前記基準電圧が接続された第2のMOSトランジスタとを有し、前記入力電圧をサンプリングするとき、前記第1レベルシフト回路の入力を前記電源電位とし、前記第1のMOSトランジスタのドレインとソースとを接続するとともに、前記第2のMOSトランジスタのドレインとソースとを接続し、前記比較部により逐次比較を行うとき、前記第1レベルシフト回路の入力を前記接地電位とし、前記第1のMOSトランジスタのドレインとソースとの接続を解除するとともに、前記第2のMOSトランジスタのドレインとソースとの接続を解除するよう構成されていてもよい。この場合、特に簡単な回路構成で、高速かつ低消費電力でAD変換を行うことができる。また、第2のMOSトランジスタにおいて、基板電圧VPSと共通端子の電位VCnとの間のジャンクション容量が実質的になくなるため、共通端子の寄生容量が小さくなり、変換精度を高めることができる。 In the successive approximation AD converter according to the present invention, the switch operates at a predetermined power supply potential, outputs the power supply potential when the power supply potential is input, and a voltage equal to or lower than the reference voltage when the ground potential is input. A first level shift circuit provided so as to output the first level shift circuit, a gate connected to the output of the first level shift circuit, a drain connected to the substrate voltage, and a source connected to the reference voltage A second MOS transistor having a transistor, a gate connected to the output of the first level shift circuit, a drain connected to the common terminal, and a source connected to the reference voltage; and sampling the input voltage When the input of the first level shift circuit is the power supply potential, the drain and source of the first MOS transistor are connected, When the drain and source of the second MOS transistor are connected and the comparison unit performs successive comparisons, the input of the first level shift circuit is set to the ground potential, and the drain and source of the first MOS transistor are connected to each other. And the connection between the drain and the source of the second MOS transistor may be released. In this case, AD conversion can be performed with a particularly simple circuit configuration at high speed and with low power consumption. In the second MOS transistor, the junction capacitance between the substrate voltage VPS and the common terminal potential V Cn is substantially eliminated, so that the parasitic capacitance of the common terminal is reduced and the conversion accuracy can be improved.
この第1レベルシフト回路を有する場合、前記第1レベルシフト回路は、前記電源電位より低い低電源電位により稼働し、前記電源電位を入力したとき接地電位を出力し、接地電位を入力したとき前記低電源電位を出力するよう設けられたインバータ部と、前記インバータ部に前記電源電位を入力したとき接地電位を出力し、前記インバータ部に接地電位を入力したとき、前記基板電圧および接地電位の低い方の電位を出力する電圧変換回路と、前記インバータ部の出力を入力とし、前記電圧変換回路の出力に接続され、前記接地電位を入力したとき前記電圧変換回路の出力を出力し、前記低電源電位を入力したとき前記低電源電位を出力するよう設けられた第1シフト部と、前記第1シフト部の出力を入力とし、前記電圧変換回路の出力に接続され、前記電圧変換回路の出力を入力したとき前記電源電位を出力し、前記低電源電位を入力したとき前記電圧変換回路の出力を出力するよう設けられた第2シフト部とを、有していてもよい。これにより、第1レベルシフト回路で使用するMOSトランジスタなどの素子として、許容電圧が低いものを使用することができ、低価格かつ低消費電力にすることができる。 In the case of including the first level shift circuit, the first level shift circuit operates with a low power supply potential lower than the power supply potential, and outputs a ground potential when the power supply potential is input, and outputs the ground potential when the ground potential is input. An inverter unit provided to output a low power supply potential, and when the power supply potential is input to the inverter unit, a ground potential is output, and when the ground potential is input to the inverter unit, the substrate voltage and the ground potential are low. A voltage conversion circuit for outputting one of the potentials, and an output of the inverter unit as an input, connected to the output of the voltage conversion circuit, and outputting the output of the voltage conversion circuit when the ground potential is input, and the low power supply A first shift unit provided to output the low power supply potential when a potential is input, and an output of the first shift unit as an input, to the output of the voltage conversion circuit; And a second shift unit provided to output the power supply potential when the output of the voltage conversion circuit is input and to output the output of the voltage conversion circuit when the low power supply potential is input. It may be. As a result, an element having a low allowable voltage can be used as an element such as a MOS transistor used in the first level shift circuit, and the cost and power consumption can be reduced.
また、前記電圧変換回路は、ドレインを出力とし、ゲートに接地電位が接続され、ソースに前記基板電圧が接続された第3のMOSトランジスタと、ゲートに前記基板電圧が接続され、ドレインに前記第3のMOSトランジスタのドレインが接続され、ソースに接地電位が接続された第4のMOSトランジスタとを有し、前記第3のMOSトランジスタおよび前記第4のMOSトランジスタのバルクがフローティングされていてもよい。これにより、第3のMOSトランジスタおよび第4のMOSトランジスタのバルクの電位が、基板電圧または接地電位の低い方に自動的に変わるため、電圧変換回路は、基板電圧が接地電位以下のとき基板電圧を出力し、基板電圧が接地電位より大きいとき接地電位を出力することができる。 The voltage conversion circuit has a drain as an output, a gate connected to a ground potential, a source connected to the substrate voltage, a gate connected to the substrate voltage, and a drain connected to the first voltage. And a third MOS transistor having a drain connected to a ground potential and a source connected to a ground potential, and the bulk of the third MOS transistor and the fourth MOS transistor may be floating. . As a result, the bulk potentials of the third MOS transistor and the fourth MOS transistor automatically change to the lower one of the substrate voltage or the ground potential. When the substrate voltage is higher than the ground potential, the ground potential can be output.
第1レベルシフト回路を有する場合、ゲートに前記第1レベルシフト回路の入力が接続され、ドレインに前記基準電圧が接続され、ソースに前記基板電圧が接続された第5のMOSトランジスタを有し、前記入力電圧をサンプリングするとき、前記基準電圧に前記基板電圧を接続し、前記比較部により逐次比較を行うとき、前記第1のMOSトランジスタと同期して、前記基準電圧への前記基板電圧の接続を解除するよう設けられた第1スイッチ回路と、ゲートに前記第1レベルシフト回路の入力が接続され、ドレインに前記基準電圧が接続され、ソースに前記共通端子が接続された第6のMOSトランジスタを有し、前記入力電圧をサンプリングするとき、前記基準電圧に前記共通端子を接続し、前記比較部により逐次比較を行うとき、前記第2のMOSトランジスタと同期して、前記基準電圧への前記共通端子の接続を解除するよう設けられた第2スイッチ回路とを、有していてもよい。これにより、第1スイッチ回路が、第1のMOSトランジスタと同じ動作をするため、基準電圧と基板電圧との間の接続動作や接続解除動作を、より確実に行うことができる。また、第2スイッチ回路が、第2のMOSトランジスタと同じ動作をするため、基準電圧と共通端子との間の接続動作や接続解除動作を、より確実に行うことができる。 In the case of having the first level shift circuit, it has a fifth MOS transistor in which the input of the first level shift circuit is connected to the gate, the reference voltage is connected to the drain, and the substrate voltage is connected to the source. When sampling the input voltage, the substrate voltage is connected to the reference voltage, and when the successive comparison is performed by the comparison unit, the substrate voltage is connected to the reference voltage in synchronization with the first MOS transistor. And a sixth MOS transistor having a gate connected to the input of the first level shift circuit, a drain connected to the reference voltage, and a source connected to the common terminal When the input voltage is sampled, the common terminal is connected to the reference voltage, and the comparison unit performs a sequential comparison, In synchronization with the second MOS transistor, and a second switching circuit provided so as to release the connection of the common terminal to the reference voltage may have. Thereby, since the first switch circuit performs the same operation as the first MOS transistor, the connection operation and the connection release operation between the reference voltage and the substrate voltage can be performed more reliably. Further, since the second switch circuit performs the same operation as the second MOS transistor, the connection operation and the connection release operation between the reference voltage and the common terminal can be performed more reliably.
また、ゲートに前記電源電位と前記低電源電位と接地電位とを選択的に接続可能であり、ドレインに前記基準電圧が接続され、ソースに前記基板電圧が接続された第5のMOSトランジスタを有し、前記入力電圧をサンプリングするとき、前記ゲートに接地電位を接続して前記基準電圧に前記基板電圧を接続し、前記比較部による逐次比較に移行する前に、前記ゲートに前記低電源電位を接続し、さらに前記ゲートに前記電源電位を接続し、前記第1のMOSトランジスタと同期して、前記基準電圧への前記基板電圧の接続を解除するよう設けられた第1スイッチ回路と、ゲートに前記電源電位と前記低電源電位と接地電位とを選択的に接続可能であり、ドレインに前記基準電圧が接続され、ソースに前記共通端子が接続された第6のMOSトランジスタを有し、前記入力電圧をサンプリングするとき、前記ゲートに接地電位を接続して前記基準電圧に前記共通端子を接続し、前記比較部による逐次比較に移行する前に、前記ゲートに前記低電源電位を接続し、さらに前記ゲートに前記電源電位を接続し、前記第2のMOSトランジスタと同期して、前記基準電圧への前記共通端子の接続を解除するよう設けられた第2スイッチ回路とを、有していてもよい。これにより、第5のMOSトランジスタおよび第6のMOSトランジスタをそれぞれONからOFFに切り換えるとき、それぞれのゲート電圧を接地電位→低電源電位→電源電位とすることができ、基板電圧や共通端子が受けるノイズを抑制することができる。 Further, the power supply potential, the low power supply potential, and the ground potential can be selectively connected to the gate, the fifth MOS transistor having the drain connected to the reference voltage and the source connected to the substrate voltage is provided. When the input voltage is sampled, a ground potential is connected to the gate, the substrate voltage is connected to the reference voltage, and the low power supply potential is applied to the gate before proceeding to successive comparison by the comparison unit. A first switch circuit provided to connect the power supply potential to the gate and to release the connection of the substrate voltage to the reference voltage in synchronization with the first MOS transistor; A sixth MOS in which the power supply potential, the low power supply potential, and the ground potential can be selectively connected, the reference voltage is connected to the drain, and the common terminal is connected to the source When the input voltage is sampled, a ground potential is connected to the gate, the common terminal is connected to the reference voltage, and the low voltage is applied to the gate before proceeding to successive comparison by the comparison unit. A second switch circuit provided to connect a power supply potential, further connect the power supply potential to the gate, and release the connection of the common terminal to the reference voltage in synchronization with the second MOS transistor; May be included. As a result, when the fifth MOS transistor and the sixth MOS transistor are switched from ON to OFF, the respective gate voltages can be changed from the ground potential → the low power supply potential → the power supply potential, and the substrate voltage and the common terminal receive. Noise can be suppressed.
また、前記第1スイッチ回路は、前記第5のMOSトランジスタのソースと前記基板電圧との間に、前記第5のMOSトランジスタと直列に接続された第7のMOSトランジスタを有し、前記第2スイッチ回路は、前記第6のMOSトランジスタのソースと前記共通端子との間に、前記第6のMOSトランジスタと直列に接続された第8のMOSトランジスタを有していてもよい。これにより、第5〜第8のMOSトランジスタなどの素子に、大きな電圧がかからなくなるため、これらの素子として、さらに許容電圧が低いものを使用することができる。 The first switch circuit includes a seventh MOS transistor connected in series with the fifth MOS transistor between the source of the fifth MOS transistor and the substrate voltage. The switch circuit may include an eighth MOS transistor connected in series with the sixth MOS transistor between the source of the sixth MOS transistor and the common terminal. Thereby, since a large voltage is not applied to the elements such as the fifth to eighth MOS transistors, it is possible to use elements having a lower allowable voltage as these elements.
第1レベルシフト回路を有する場合、前記入力電圧をサンプリングするとき、前記第1のMOSトランジスタのソースおよび前記第2のMOSトランジスタのソースを前記基準電圧に接続し、前記比較部により逐次比較を行うとき、前記第1のMOSトランジスタのソースおよび前記第2のMOSトランジスタのソースの、前記基準電圧への接続を解除するよう設けられた第3スイッチ回路を有していてもよい。また、前記入力電圧のサンプリングの状態から前記比較部による逐次比較の状態に切り換えるとき、前記第1レベルシフト回路の入力を前記電源電位から接地電位に切り換えた後、前記第3スイッチ回路を切り換えるよう構成されていてもよい。第3スイッチ回路がなければ、基板電圧VPSが基準電圧VREFより大きいとき、第1のMOSトランジスタおよび第2のMOSトランジスタのソース側がバルクに対して順方向バイアスになるため、基板電圧VPSが基準電圧VREFに低下してしまう。そこで、第3スイッチ回路を設けることにより、電荷再分配モードのとき、基板電圧VPSが基準電圧VREFより大きな電位になることができ、共通端子の電位VCnと同じ動作が可能となるため、変換誤差を抑制することができる。 In the case of having the first level shift circuit, when sampling the input voltage, the source of the first MOS transistor and the source of the second MOS transistor are connected to the reference voltage, and the comparison unit sequentially performs comparison. In some cases, a third switch circuit may be provided so as to disconnect the source of the first MOS transistor and the source of the second MOS transistor from the reference voltage. Further, when switching from the sampling state of the input voltage to the state of successive comparison by the comparator, the third switch circuit is switched after the input of the first level shift circuit is switched from the power supply potential to the ground potential. It may be configured. Without the third switch circuit, when the substrate voltage V PS is higher than the reference voltage V REF , the source side of the first MOS transistor and the second MOS transistor is forward biased with respect to the bulk, and thus the substrate voltage V PS Decreases to the reference voltage VREF . Therefore, by providing the third switch circuit, the substrate voltage V PS can be higher than the reference voltage V REF in the charge redistribution mode, and the same operation as the common terminal potential V Cn is possible. Conversion errors can be suppressed.
本発明に係る逐次比較型AD変換装置では、基板電圧VPSを共通端子の電位VCnの変動と同様に変動させても、各素子の特性のバラツキや遅延差等で、基板電圧VPSが共通端子の電位VCnより大きくなる可能性がある。そこで、変動中に基板電圧VPSをVFPだけ下げるために、前記スイッチは、前記比較部により逐次比較を行うとき、前記基板電圧がVFP [ここで、VFP>0]低くなるよう構成されていてもよい。これにより、基板電圧VPSが共通端子の電位VCnより大きくなるのを防ぎ、電荷の注入や引き抜きの発生を防止して変換誤差を抑制することができる。また、この場合、基板電圧VPSをマイナスにすることもでき、そのためには、例えば、Deep−Nwellを利用して、Nチャネル型のMOSトランジスタのPwellの電位をマイナスにすることにより設定することができる。 In the successive approximation type AD converter according to the present invention may be varied similarly to the variation in potential V Cn of the common terminal of the substrate voltage V PS, with variations and delay difference and the like characteristics of the elements, the substrate voltage V PS is The potential may be higher than the potential V Cn of the common terminal. Therefore, in order to lower the substrate voltage V PS by V FP during the fluctuation, the switch is configured such that the substrate voltage becomes lower by V FP [where V FP > 0] when performing the successive comparison by the comparison unit. May be. This prevents the substrate voltage V PS is greater than the potential V Cn of the common terminal, it is possible to suppress the conversion error to prevent the occurrence of implantation or extraction of charge. In this case, it can also be a substrate voltage V PS negatively. For this purpose, for example, by using the Deep-Nwell, be set by setting the potential of the Pwell of N-channel type MOS transistor to the negative Can do.
また、第1レベルシフト回路を有する場合、前記スイッチは、所定の電源電位で稼働し、前記電源電位を入力したとき前記電源電位を出力し、接地電位を入力したとき前記基準電圧以下の電圧を出力するよう設けられた第2レベルシフト回路と、ゲートに前記第2レベルシフト回路の出力が接続され、ドレインに前記基板電圧が接続された第9のMOSトランジスタと、一端が前記第9のMOSトランジスタのソースに接続された蓄電部と、前記入力電圧をサンプリングするとき、前記蓄電部の他端に前記正側基準電圧を接続し、前記比較部により逐次比較を行うとき、前記蓄電部の他端に前記負側基準電圧を接続するよう設けられた第4スイッチ回路とを有し、前記第2のMOSトランジスタは、ゲートに前記第1レベルシフト回路の代わりに、前記第2レベルシフト回路の出力が接続されており、前記比較部により逐次比較を行うとき、前記基板電圧がVFP [ここで、VFP>0]低くなるよう構成されていてもよい。このときにも、変動中に基板電圧VPSが共通端子の電位VCnより大きくなるのを防ぎ、電荷の注入や引き抜きの発生を防止して変換誤差を抑制することができる。また、第1レベルシフト回路と第2レベルシフト回路とを異なるタイミングで動かすことができる。 When the first level shift circuit is included, the switch operates at a predetermined power supply potential, outputs the power supply potential when the power supply potential is input, and outputs a voltage equal to or lower than the reference voltage when the ground potential is input. A second level shift circuit provided to output, a ninth MOS transistor having the gate connected to the output of the second level shift circuit, the drain connected to the substrate voltage, and one end of the ninth MOS transistor When sampling the input voltage with the power storage unit connected to the source of the transistor, the positive reference voltage is connected to the other end of the power storage unit, and when the comparison unit performs successive comparisons, And a fourth switch circuit provided to connect the negative reference voltage to an end, and the second MOS transistor has a gate instead of the first level shift circuit. To the output is connected to the second level shift circuit, when performing the successive approximation by the comparing unit, [wherein, V FP> 0] The substrate voltage V FP so as may be configured lower . In this case, it is possible to the substrate voltage V PS in the variation is prevented from increasing than the potential V Cn of the common terminal, to suppress the conversion error to prevent the occurrence of implantation or extraction of charge. Further, the first level shift circuit and the second level shift circuit can be moved at different timings.
この蓄電部を有する場合、前記第2レベルシフト回路は、前記第1レベルシフト回路と同じ構成を有していてもよい。また、前記第2レベルシフト回路は、前記電源電位より低い低電源電位により稼働し、前記電源電位を入力したとき接地電位を出力し、接地電位を入力したとき前記低電源電位を出力するよう設けられたインバータ部と、前記インバータ部に前記電源電位を入力したとき接地電位を出力し、前記インバータ部に接地電位を入力したとき、前記基板電圧および接地電位の低い方の電位を出力する電圧変換回路と、前記インバータ部の出力を入力とし、前記電圧変換回路の出力に接続され、前記接地電位を入力したとき前記電圧変換回路の出力を出力し、前記低電源電位を入力したとき前記低電源電位を出力するよう設けられた第1シフト部と、前記第1シフト部の出力を入力とし、前記電圧変換回路の出力に接続され、前記電圧変換回路の出力を入力したとき、前記第4スイッチ回路が前記蓄電部の他端に前記正側基準電圧を接続している間は、前記電源電位を出力し、前記第4スイッチ回路が前記蓄電部の他端に前記負側基準電圧を接続している間は、前記低電源電位を出力し、前記低電源電位を入力したとき前記電圧変換回路の出力を出力するよう設けられた第2シフト部とを、有していてもよい。これにより、第2レベルシフト回路で使用するMOSトランジスタなどの素子として、許容電圧が低いものを使用することができ、低価格かつ低消費電力にすることができる。なお、第2レベルシフト回路をなくし、第1レベルシフト回路の出力を第2レベルシフト回路の出力として利用してもよい。 When the power storage unit is included, the second level shift circuit may have the same configuration as the first level shift circuit. The second level shift circuit is provided so as to operate with a low power supply potential lower than the power supply potential, to output a ground potential when the power supply potential is input, and to output the low power supply potential when the ground potential is input. And a voltage converter that outputs a ground potential when the power supply potential is input to the inverter unit, and outputs a lower potential of the substrate voltage and the ground potential when the ground potential is input to the inverter unit. And an output of the inverter unit as an input, connected to the output of the voltage conversion circuit, outputs the output of the voltage conversion circuit when the ground potential is input, and outputs the low power supply when the low power supply potential is input A first shift unit provided to output a potential; and an output of the first shift unit is connected to an output of the voltage conversion circuit, and an output of the voltage conversion circuit When input, the power supply potential is output while the fourth switch circuit connects the positive reference voltage to the other end of the power storage unit, and the fourth switch circuit is connected to the other end of the power storage unit. A second shift unit provided to output the low power supply potential while the negative reference voltage is connected and to output the output of the voltage conversion circuit when the low power supply potential is input; You may do it. As a result, an element having a low allowable voltage can be used as an element such as a MOS transistor used in the second level shift circuit, and the cost and power consumption can be reduced. Note that the second level shift circuit may be omitted, and the output of the first level shift circuit may be used as the output of the second level shift circuit.
また、第2レベルシフト回路の前記電圧変換回路は、ドレインを出力とし、ゲートに接地電位が接続され、ソースに前記基板電圧が接続された第10のMOSトランジスタと、ゲートに前記基板電圧が接続され、ドレインに前記第10のMOSトランジスタのドレインが接続され、ソースに接地電位が接続された第11のMOSトランジスタとを有し、前記第10のMOSトランジスタおよび前記第11のMOSトランジスタのバルクがフローティングされていてもよい。これにより、第10のMOSトランジスタおよび第11のMOSトランジスタのバルクの電位が、基板電圧または接地電位の低い方に自動的に変わるため、電圧変換回路は、基板電圧が接地電位以下のとき基板電圧を出力し、基板電圧が接地電位より大きいとき接地電位を出力することができる。 The voltage conversion circuit of the second level shift circuit has a drain as an output, a gate connected to a ground potential, a source connected to the substrate voltage, and a gate connected to the substrate voltage. And an eleventh MOS transistor having a drain connected to the drain of the tenth MOS transistor and a source connected to a ground potential, and the bulk of the tenth MOS transistor and the eleventh MOS transistor is It may be floating. As a result, the bulk potentials of the tenth MOS transistor and the eleventh MOS transistor are automatically changed to the lower one of the substrate voltage or the ground potential. When the substrate voltage is higher than the ground potential, the ground potential can be output.
蓄電部を有する場合、前記蓄電部の容量をCXとすると[ここで、CX>0]、
CX=2×CP×(VFP−VREF)/(VH−VL+VREF−VFP)
であることが好ましい。これにより、蓄電部の容量を調節して、VFPを所望の値に設定することができる。
In the case of having a power storage unit, if the capacity of the power storage unit is C X [where C X > 0],
C X = 2 × C P × (V FP −V REF ) / (V H −V L + V REF −V FP )
It is preferable that Thus, the capacity of the power storage unit can be adjusted to set V FP to a desired value.
また、蓄電部を有する場合、前記入力電圧をサンプリングするとき、前記第1のMOSトランジスタのソースおよび前記第2のMOSトランジスタのソースを前記基準電圧に接続し、前記比較部により逐次比較を行うとき、前記第1のMOSトランジスタのソースおよび前記第2のMOSトランジスタのソースの、前記基準電圧への接続を解除するよう設けられた第3スイッチ回路を有していてもよい。これにより、共通端子の電位VCnが基準電圧VREFを基準として変動するのに対し、基板電圧VPSを、VREF−VFPを基準として変動させることができる。また、第3スイッチ回路がなければ、基板電圧VPSが基準電圧VREFより大きいとき、第1のMOSトランジスタおよび第2のMOSトランジスタのソース側がバルクに対して順方向バイアスになるため、基板電圧VPSが基準電圧VREFに低下してしまう。そこで、第3スイッチ回路を設けることにより、電荷再分配モードのとき、基板電圧VPSが基準電圧VREFより大きな電位になることができ、共通端子の電位VCnと同じ動作が可能となるため、変換誤差を抑制することができる。 Further, when the power storage unit is included, when the input voltage is sampled, the source of the first MOS transistor and the source of the second MOS transistor are connected to the reference voltage, and the comparison unit sequentially performs comparison. A third switch circuit may be provided to disconnect the source of the first MOS transistor and the source of the second MOS transistor from the reference voltage. As a result, the potential V Cn of the common terminal varies with reference to the reference voltage V REF , whereas the substrate voltage V PS can be varied with reference to V REF −V FP . Without the third switch circuit, when the substrate voltage V PS is larger than the reference voltage V REF , the source side of the first MOS transistor and the second MOS transistor is forward biased with respect to the bulk. V PS falls to the reference voltage V REF . Therefore, by providing the third switch circuit, the substrate voltage V PS can be higher than the reference voltage V REF in the charge redistribution mode, and the same operation as the common terminal potential V Cn is possible. Conversion errors can be suppressed.
また、前記第1のMOSトランジスタは、ソースに前記基準電圧の代わりに接地電位を接続可能であり、前記入力電圧をサンプリングするとき、前記第1のMOSトランジスタのソースを接地電位に接続するとともに、前記第2のMOSトランジスタのソースを前記基準電圧に接続し、前記比較部により逐次比較を行うとき、前記第1のMOSトランジスタのソースの接地電位への接続を解除するとともに、前記第2のMOSトランジスタのソースの前記基準電圧への接続を解除するよう設けられた第3スイッチ回路を有していてもよい。これにより、共通端子の電位VCnが基準電圧VREFを基準として変動するのに対し、基板電圧VPSを、−VFPを基準として変動させることができる。また、第3スイッチ回路がなければ、基板電圧VPSが接地電位より大きいとき、第1のMOSトランジスタのソース側がバルクに対して順方向バイアスになるため、基板電圧VPSが接地電位に低下してしまう。また、基板電圧VPSが基準電圧VREFより大きいとき、第2のMOSトランジスタのソース側がバルクに対して順方向バイアスになるため、共通端子の電位VCnが基準電圧VREFに固定されてしまう。そこで、第3スイッチ回路を設けることにより、電荷再分配モードのとき、基板電圧VPSが基準電圧VREFより大きな電位になることができるとともに、共通端子の電位VCnが基準電圧VREFに固定されるのを防ぐことができ、基板電圧VPSが共通端子の電位VCnと同じ動作が可能となるため、変換誤差を抑制することができる。 The first MOS transistor can be connected to a ground potential instead of the reference voltage at a source, and when sampling the input voltage, the source of the first MOS transistor is connected to the ground potential, When the source of the second MOS transistor is connected to the reference voltage and the successive comparison is performed by the comparison unit, the connection of the source of the first MOS transistor to the ground potential is canceled and the second MOS transistor You may have the 3rd switch circuit provided so that the connection to the said reference voltage of the source | sauce of a transistor might be cancelled | released. As a result, the potential V Cn of the common terminal varies with reference to the reference voltage V REF , whereas the substrate voltage V PS can be varied with reference to −V FP . Without the third switch circuit, when the substrate voltage VPS is larger than the ground potential, the source side of the first MOS transistor is forward biased with respect to the bulk, so that the substrate voltage VPS decreases to the ground potential. End up. Further, when the substrate voltage V PS is higher than the reference voltage V REF , the source side of the second MOS transistor is forward biased with respect to the bulk, so that the potential V Cn of the common terminal is fixed to the reference voltage V REF. . Therefore, by providing the third switch circuit, the substrate voltage V PS can be higher than the reference voltage V REF in the charge redistribution mode, and the common terminal potential V Cn is fixed to the reference voltage V REF . is the the can be prevented, because the substrate voltage V PS is enabled the same operation as the electric potential V Cn of the common terminal, it is possible to suppress the conversion error.
また、前記入力電圧のサンプリングの状態から前記比較部による逐次比較の状態に切り換えるとき、前記第1レベルシフト回路の入力を前記電源電位から接地電位に切り換え、前記第4スイッチ回路を切り換え、前記第2レベルシフト回路の入力を前記電源電位から接地電位に切り換え、前記第3スイッチ回路を切り換えるよう構成されていてもよい。これにより、共通端子の電位VCnおよび基板電圧VPSを、基準電圧VREFや接地電位0Vから確実に切り離してから、電荷再分配モードに移行することができる。また、前記第2レベルシフト回路の入力を前記電源電位から接地電位に切り換えるとき、前記第2のMOSトランジスタによる前記共通端子と前記基準電圧との接続と、前記第9のMOSトランジスタによる前記基板電圧と前記蓄電部との接続とが、異なるタイミングで解除されるよう構成されていてもよい。これにより、第9のMOSトランジスタによる基板電圧と蓄電部との接続の解除で生じるノイズが、共通端子の電位VCnに影響を与えるのを防ぐことができる。
When switching from the sampling state of the input voltage to the successive approximation state by the comparison unit, the input of the first level shift circuit is switched from the power supply potential to the ground potential, the fourth switch circuit is switched, and the fourth switch circuit is switched. The input of the two-level shift circuit may be switched from the power supply potential to the ground potential, and the third switch circuit may be switched. As a result, the potential V Cn and the substrate voltage V PS of the common terminal can be reliably separated from the reference voltage V REF and the
本発明に係る逐次比較型AD変換装置は、CP/21,・・・,CP/2m−1のm−1個の前記基板用コンデンサに対応して設けられたm−1個の付加容量を有し、各付加容量は、それぞれ対応する基板用コンデンサの容量に比例した大きさを有し、一端が接地され、他端が対応する基板用コンデンサの他端に接続されていてもよい。この場合、各付加容量により、基板電圧VPSのアンダーシュートの大きさや残留時間を、共通端子の電位VCnのアンダーシュートの大きさや残留時間よりも大きくすることができ、電荷の引き抜きの発生を確実に防ぐことができる。 The successive approximation type AD converter according to the present invention includes m−1 pieces corresponding to m−1 pieces of the substrate capacitors of C P / 2 1 ,..., C P / 2 m−1. Each additional capacitor has a size proportional to the capacity of the corresponding substrate capacitor, one end is grounded, and the other end is connected to the other end of the corresponding substrate capacitor. Also good. In this case, the respective additional capacitor, the size and residence time undershoot of the substrate voltage V PS, can be larger than the size and residence time undershoot of potential V Cn of the common terminal, the occurrence of withdrawal of charge It can be surely prevented.
本発明に係る逐次比較型AD変換装置は、前記共通端子の配線を囲むよう、前記基板電圧の配線が配置されていてもよい。この場合、共通端子の配線での寄生容量は、ほぼ基板電圧の配線との間の容量のみとなるが、共通端子の電位VCnと基板電圧VPSとはほぼ同じ電位で変動するため、その容量は非常に小さくなる。これにより、変換誤差を小さくすることができ、変換精度を高めることができる。 In the successive approximation AD converter according to the present invention, the substrate voltage wiring may be arranged so as to surround the wiring of the common terminal. In this case, the parasitic capacitance in the wiring of the common terminal is almost only the capacitance between the wiring of the substrate voltage, but the potential V Cn of the common terminal and the substrate voltage V PS fluctuate at substantially the same potential. The capacity becomes very small. Thereby, the conversion error can be reduced and the conversion accuracy can be increased.
本発明によれば、比較的簡単な回路構成で、高速かつ低消費電力でAD変換を行うことができ、オーバーシュートやアンダーシュートによる変換誤差を抑制可能な逐次比較型AD変換装置を提供することができる。また、基準電圧を内部で生成したり、外から供給したりする必要がなく、安定した基準電圧を用いて、低電力で、高速かつ高精度でAD変換を行うことができる逐次比較型AD変換装置を提供することもできる。また、低電圧電源として、同一チップにロジック等の低電圧電源を使用する回路が搭載されていれば利用することができるため、チップ内に降圧電源回路を設ける必要がなく、低電力マイコンのようなSOCを実現するのに適した、逐次比較型AD変換装置を提供することもできる。 According to the present invention, it is possible to provide a successive approximation AD converter capable of performing AD conversion at a high speed and low power consumption with a relatively simple circuit configuration and capable of suppressing a conversion error due to overshoot or undershoot. Can do. In addition, it is not necessary to generate a reference voltage internally or supply it from the outside, and using a stable reference voltage, it is possible to perform AD conversion with low power, high speed and high accuracy at a low power consumption. An apparatus can also be provided. In addition, it can be used as a low-voltage power supply if a circuit that uses a low-voltage power supply such as logic is mounted on the same chip. It is also possible to provide a successive approximation AD converter that is suitable for realizing a simple SOC.
[第1の実施の形態の逐次比較型AD変換装置10]
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
図1乃至図6は、本発明の第1の実施の形態の逐次比較型AD変換装置を示している。
図1に示すように、本発明の第1の実施の形態の逐次比較型AD変換装置10は、基準電圧VREFを有するシングルエンド型入力のAD変換装置であり、容量がそれぞれCS、CS/21、・・・、CS/2n−1、CS/2n−1のn+1個の変換用コンデンサ(nは2以上の整数)と、各変換用コンデンサに対応して設けられたn+1個の変換用切替スイッチS[n-1]、S[n-2]、・・・、S[0]、Sdと、比較部CMPとスイッチS1とを有している。
[Successive Approximation
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 6 show a successive approximation AD converter according to a first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the successive
各変換用コンデンサは、一端がそれぞれ共通端子Cnに接続され、他端が対応する変換用切替スイッチに接続されている。各変換用切替スイッチS[n-1]、S[n-2]、・・・、S[0]は、対応する変換用コンデンサの他端を、入力電圧VINと正側基準電圧VHと負側基準電圧VLとに選択的に接続可能に設けられている。また、変換用切替スイッチSdは、対応する変換用コンデンサの他端を、入力電圧VINと負側基準電圧VLとに選択的に接続可能に設けられている。 Each of the conversion capacitors has one end connected to the common terminal Cn and the other end connected to the corresponding conversion changeover switch. Each of the conversion switches S [n-1], S [n-2],..., S [0] connects the other end of the corresponding conversion capacitor to the input voltage VIN and the positive reference voltage VH. And a negative reference voltage VL are selectively connectable. The conversion switch Sd is provided so that the other end of the corresponding conversion capacitor can be selectively connected to the input voltage VIN and the negative reference voltage VL .
比較部CMPは、比較器から成り、共通端子Cnの電位VCnと基準電圧VREFとを比較するよう設けられている。スイッチS1は、比較部CMPの前段で、共通端子Cnと基準電圧VREFとに接続されており、共通端子Cnに対して基準電圧VREFの入力をON/OFF可能に設けられている。
なお、以下では、基準電圧VREFを、負側基準電圧VLに設定している。
The comparison unit CMP includes a comparator, and is provided to compare the potential V Cn of the common terminal Cn with the reference voltage V REF . Switch S1 is in front of the comparison unit CMP, the common terminal Cn and are connected to a reference voltage V REF, is provided to the input of the reference voltage V REF ON / OFF can with respect to the common terminal Cn.
In the following description, the reference voltage V REF is set to the negative reference voltage VL .
[スイッチS1の構成]
図1(b)に示すように、スイッチS1は、容量がそれぞれCP,CP/21,・・・,CP/2m−1,CP/2m−1のm+1個の基板用コンデンサ(mは2以上n以下の整数)と、各基板用コンデンサに対応して設けられたm+1個の基板用切替スイッチS[n-1]、S[n-2]、・・・、S[n-m]、Sdと、第1レベルシフト回路LS1と第1のMOSトランジスタNS0と第2のMOSトランジスタNS1と第1スイッチ回路11と第2スイッチ回路12と第3スイッチ回路SW1とを有している。
[Configuration of Switch S1]
As shown in FIG. 1B, the switch S1 includes m + 1 substrates having capacitances C P , C P / 2 1 ,..., C P / 2 m−1 , C P / 2 m−1 , respectively. Capacitors (m is an integer from 2 to n) and m + 1 substrate switches S [n-1], S [n-2],... Provided corresponding to each substrate capacitor. S [nm], Sd, a first level shift circuit LS1, a first MOS transistor NS0, a second MOS transistor NS1, a
各基板用コンデンサは、一端がそれぞれMOSトランジスタの基板ノードPSの基板電圧VPSに接続され、他端が対応する基板用切替スイッチに接続されている。各基板用切替スイッチS[n-1]、S[n-2]、・・・、S[n-m]は、対応する基板用コンデンサの他端を、入力電圧VINと正側基準電圧VHと負側基準電圧VLとに選択的に接続可能に設けられている。また、基板用切替スイッチSdは、対応する基板用コンデンサの他端を、入力電圧VINと負側基準電圧VLとに選択的に接続可能に設けられている。 Each substrate capacitor has one end connected to the substrate voltage V PS substrate node PS of each MOS transistor, the other end is connected to a corresponding selector switch board. Each board changeover switch S [n-1], S [n-2],..., S [nm] is connected to the other end of the corresponding board capacitor with the input voltage VIN and the positive reference voltage VH. And a negative reference voltage VL are selectively connectable. The board changeover switch Sd is provided so that the other end of the corresponding board capacitor can be selectively connected to the input voltage VIN and the negative reference voltage VL .
また、CP,CP/21,・・・,CP/2m−1の各基板用コンデンサは、CS、CS/21、・・・、CS/2m−1の各変換用コンデンサに対応し、各基板用切替スイッチS[n-1]、S[n-2]、・・・、S[n-m]、Sdは、各変換用切替スイッチS[n-1]、S[n-2]、・・・、S[n-m]、Sdに対応するよう設けられている。スイッチS1は、各基板用切替スイッチが対応する各変換用切替スイッチの動きに同期して切り替えられるよう構成されている。これにより、スイッチS1は、各基板用コンデンサの他端に入力される電圧が、それぞれ対応する各変換用コンデンサの他端に入力される電圧と同じ電圧になるようになっている。
Also, C P, C P / 2 1, ···, C P / 2 m-1 the
図2に示すように、第1レベルシフト回路LS1は、インバータ部IV1と電圧変換回路21と第1シフト部22と第2シフト部23とを有している。インバータ部IV1は、スイッチSW0aにより、電源電位VDDと接地電位0Vとを選択的に切り換えて入力可能になっている。インバータ部IV1は、電源電位VDDより低い低電源電位VDDLにより稼働し、電源電位VDDを入力したとき接地電位0Vを出力し、接地電位0Vを入力したとき低電源電位VDDLを出力するよう構成されている。
As shown in FIG. 2, the first level shift circuit LS1 includes an inverter unit IV1, a
電圧変換回路21は、第3のMOSトランジスタN20と第4のMOSトランジスタN21とpMOSトランジスタP20と2つのnMOSトランジスタN22,N23とを有している。第3のMOSトランジスタN20は、nMOSトランジスタから成り、ドレインを出力とし、ゲートに接地電位0Vが接続され、ソースに基板電圧VPSが接続されている。第4のMOSトランジスタN21は、ゲートに基板電圧VPSが接続され、ドレインに第3のMOSトランジスタN20のドレイン(出力)が接続され、ソースに接地電位0Vが接続されている。また、第3のMOSトランジスタN20および第4のMOSトランジスタN21は、バルクPS3がフローティングされており、これにより、それらのバルクPS3の電位が、基板電圧VPSまたは接地電位0Vの低い方に自動的に変わるようになっている。
The
また、P20、N22およびN23は、この順番で互いに直列に接続されている。P20は、ゲートにインバータ部IV1の出力の反転が接続され、ソースに低電源電位VDDLが接続され、ドレインにN22のドレインが接続されている。N22は、ゲートにインバータ部IV1の出力が接続され、ソースにN23のソースおよび第3のMOSトランジスタN20のドレイン(出力)が接続されている。N23は、ドレインに接地電位0Vが接続され、ゲートにP20のドレインおよびN22のドレインが接続され、バルクにN22のソースが接続されている。
P20, N22 and N23 are connected in series in this order. In P20, the inversion of the output of the inverter unit IV1 is connected to the gate, the low power supply potential VDDL is connected to the source, and the drain of N22 is connected to the drain. N22 has a gate connected to the output of inverter IV1, and a source connected to the source of N23 and the drain (output) of third MOS transistor N20. N23 has a drain connected to the
これにより、インバータ部IV1に電源電位VDDを入力したとき、電圧変換回路21は、N23がONになり、接地電位0Vを出力するようになっている。また、インバータ部IV1に接地電位0Vを入力したとき、電圧変換回路21は、第3のMOSトランジスタN20および第4のMOSトランジスタN21のバルクPS3がフローティングされていることにより、基板電圧VPSが接地電位(実際には、しきい値電圧VTN)以下のとき、N20がONになって基板電圧VPSを出力し、基板電圧VPSが接地電位(実際には、しきい値電圧VTN)より大きいとき、N21がONになって接地電位0Vを出力するようになっている。
Thus, when the power supply potential VDD is input to the inverter unit IV1, the
第1シフト部22は、2つのpMOSトランジスタP12、P13と2つのnMOSトランジスタN12、N13とインバータとを有している。P12は、ゲートにインバータ部IV1の出力の反転が接続され、ソースに低電源電位VDDLが接続されている。P13は、ゲートにインバータIV3を介してインバータ部IV1の出力が接続され、ソースに低電源電位VDDLが接続されている。N12は、ゲートにP13のドレインが接続され、ソースに電圧変換回路21の出力が接続され、ドレインにP12のドレインが接続されている。N13は、ゲートにP12のドレインが接続され、ソースに電圧変換回路21の出力が接続され、ドレインにP13のドレインが接続されている。第1シフト部22は、P13のドレインが出力となっている。
The
第1シフト部22は、インバータ部IV1に電源電位VDDを入力したとき、インバータ部IV1から接地電位0Vが入力され、電圧変換回路21の出力電圧VPS2を出力するようになっている。また、インバータ部IV1に接地電位0Vを入力したとき、インバータ部IV1から低電源電位VDDLが入力され、低電源電位VDDLを出力するようになっている。また、第1シフト部22は、N12のソースおよびN13のソースから、電圧変換回路21の出力電圧VPS2を出力するようになっている。
When the power supply potential VDD is input to the inverter unit IV1, the
第2シフト部23は、スイッチSW0aに接続されたインバータIV4と、互いに直列に接続された2つのpMOSトランジスタP14、P15と、nMOSトランジスタN14とを有している。P15は、ゲートにインバータIV4の出力が接続され、ソースに電源電位VDDが接続されている。P14は、ゲートに接地電位0Vが接続され、ソースにP15のドレインが接続されている。N14は、ゲートに第1シフト部22の出力が接続され、ソースにN12のソースおよびN13のソース、すなわち電圧変換回路21の出力が接続され、ドレインにP14のドレインが接続されている。第2シフト部23は、P14およびN14のドレインに出力端子SXが接続されている。第2シフト部23は、第1シフト部22から電圧変換回路21の出力電圧VPS2を入力したとき電源電位VDDを出力し、低電源電位VDDLを入力したとき電圧変換回路21の出力電圧VPS2を出力するようになっている。
The
以上から、第1レベルシフト回路LS1は、スイッチSW0aにより電源電位VDDを入力したとき、出力端子SXから電源電位VDDを出力し、スイッチSW0aにより接地電位0Vを入力したとき、出力端子SXから電圧変換回路21の出力電圧VPS2、すなわち基板電圧VPSが接地電位0V以下のとき基板電圧VPSを出力し、基板電圧VPSが接地電位0Vより大きいとき接地電位0Vを出力するようになっている。
From the above, the first level shift circuit LS1 outputs the power supply potential VDD from the output terminal SX when the power supply potential VDD is input by the switch SW0a, and converts the voltage from the output terminal SX when the
図1(b)に示すように、第1のMOSトランジスタNS0は、ゲートに第1レベルシフト回路LS1の出力端子SXが接続され、ドレインに基板電圧VPSが接続され、ソースに第3スイッチ回路SW1を介して基準電圧VREF(=VL)が接続されている。また、第2のMOSトランジスタNS1は、ゲートに第1レベルシフト回路LS1の出力端子SXが接続され、ドレインに共通端子Cnが接続され、ソースに第3スイッチ回路SW1を介して基準電圧VREF(=VL)が接続されている。 As shown in FIG. 1B, the first MOS transistor NS0 has the gate connected to the output terminal SX of the first level shift circuit LS1, the drain connected to the substrate voltage VPS , and the source connected to the third switch circuit. A reference voltage V REF (= V L ) is connected via SW1. The second MOS transistor NS1 has a gate connected to the output terminal SX of the first level shift circuit LS1, a drain connected to the common terminal Cn, and a source connected to the reference voltage V REF (via the third switch circuit SW1). = V L ) is connected.
これにより、第1のMOSトランジスタNS0および第2のMOSトランジスタNS1は、第1レベルシフト回路LS1に電源電位VDDが入力されて電源電位VDDを出力するとき、それぞれのドレインとソースとが接続されて、共通端子Cnに基準電圧VREF(=VL)を入力するとともに、基板電圧VPSと共通端子Cnとを接続するようになっている。また、第1レベルシフト回路LS1に接地電位0Vが入力されて電圧変換回路21の出力電圧VPS2、すなわち基準電圧0V以下の電圧を出力するとき、それぞれのドレインとソースとの接続が解除されて、共通端子Cnと基準電圧VREF(=VL)との接続を解除するとともに、基板電圧VPSと共通端子Cnとの接続も解除するようになっている。
Thereby, when the power supply potential VDD is input to the first level shift circuit LS1 and the power supply potential VDD is output, the first MOS transistor NS0 and the second MOS transistor NS1 have their drains and sources connected to each other. The reference voltage V REF (= V L ) is input to the common terminal Cn, and the substrate voltage V PS and the common terminal Cn are connected. In addition, when the
図1(b)に示すように、第1スイッチ回路11は、インバータIV5と第5のMOSトランジスタPS0と第7のMOSトランジスタPS0aとを有している。第5のMOSトランジスタPS0は、pMOSから成り、ゲートにインバータIV5を介してスイッチSW0a(第1レベルシフト回路LS1の入力)が接続され、ドレインに基準電圧VREF(=VL)が接続されている。第7のMOSトランジスタPS0aは、pMOSから成り、ゲートに接地電位0Vが接続され、ドレインに基板電圧VPSが接続され、ソースに第5のMOSトランジスタPS0のソースが接続されている。
As shown in FIG. 1B, the
第1スイッチ回路11は、スイッチSW0aにより電源電位VDDが入力されたとき、基準電圧VREF(=VL)に基板電圧VPSを接続し、スイッチSW0aにより接地電位0Vが入力されたとき、第1のMOSトランジスタNS0と同期して、基準電圧VREF(=VL)への基板電圧VPSの接続を解除するようになっている。
The
第2スイッチ回路12は、インバータIV6と第6のMOSトランジスタPS1と第8のMOSトランジスタPS1aとを有している。第6のMOSトランジスタPS1は、pMOSから成り、ゲートにインバータIV6を介してスイッチSW0a(第1レベルシフト回路LS1の入力)が接続され、ドレインに基準電圧VREF(=VL)が接続されている。第8のMOSトランジスタPS1aは、pMOSから成り、ゲートに接地電位0Vが接続され、ドレインに共通端子Cnが接続され、ソースに第6のMOSトランジスタPS1のソースが接続されている。
The
第2スイッチ回路12は、スイッチSW0aにより電源電位VDDが入力されたとき、基準電圧VREF(=VL)に共通端子Cnを接続し、スイッチSW0aにより接地電位0Vが入力されたとき、第2のMOSトランジスタNS1と同期して、基準電圧VREF(=VL)への共通端子Cnの接続を解除するようになっている。
The
図1(b)に示すように、第3スイッチ回路SW1は、基準電圧VREF(=VL)と、第1のMOSトランジスタNS0のソース、第2のMOSトランジスタNS1のソース、第5のMOSトランジスタPS0のドレイン、および第6のMOSトランジスタPS1のドレインとの接続をON/OFF可能に設けられている。 As shown in FIG. 1B, the third switch circuit SW1 includes a reference voltage V REF (= V L ), a source of the first MOS transistor NS0, a source of the second MOS transistor NS1, and a fifth MOS. The connection between the drain of the transistor PS0 and the drain of the sixth MOS transistor PS1 is provided so as to be ON / OFF.
[スイッチS1の動作]
図3に示すように、スイッチS1は、入力電圧VINをサンプリングするサンプルモードのとき(スイッチS1がONの状態のとき)、スイッチSW0aをH(High)に、第3スイッチ回路SW1をHにしておく。このとき、第1レベルシフト回路LS1の出力端子SXが電源電位VDDを出力するため、第1のMOSトランジスタNS0、第2のMOSトランジスタNS1、第1スイッチ回路11および第2スイッチ回路12により、共通端子Cnに基準電圧VREF(=VL)が入力されるとともに、基板電圧VPSと共通端子Cnとが接続される。また、このとき、CP,CP/21,・・・,CP/2m−1,CP/2m−1の各基板用コンデンサの他端に入力電圧VINが入力される。
[Operation of switch S1]
As shown in FIG. 3, when the switch S1 is in the sample mode for sampling the input voltage VIN (when the switch S1 is in the ON state), the switch SW0a is set to H (High), and the third switch circuit SW1 is set to H. Keep it. At this time, since the output terminal SX of the first level shift circuit LS1 outputs the power supply potential VDD, it is shared by the first MOS transistor NS0, the second MOS transistor NS1, the
次に、サンプルモードから、比較部CMPにより逐次比較を行う電荷再分配モードに切り換えるとき、スイッチS1は、まず、スイッチSW0aをHからL(Low)に切り換える(図3中の丸数字1)。このとき、第1レベルシフト回路LS1の出力端子SXが、電圧変換回路21の出力VPS2、すなわち基板電圧VPSおよび接地電位0Vのうちの低い方の電位を出力する。このため、第1のMOSトランジスタNS0、第2のMOSトランジスタNS1、第1スイッチ回路11および第2スイッチ回路12により、共通端子Cnへの基準電圧VREF(=VL)の入力が解除されるとともに、基板電圧VPSと共通端子Cnとの接続も解除される。
Next, when switching from the sample mode to the charge redistribution mode in which successive comparison is performed by the comparison unit CMP, the switch S1 first switches the switch SW0a from H to L (Low) (
次に、スイッチS1は、第3スイッチ回路SW1をLにする(図3中の丸数字3)。これにより、基準電圧VREF(=VL)と第1のMOSトランジスタNS0および第2のMOSトランジスタNS1との接続が解除されるため、基板電圧VPSが基準電圧VREF(=VL)より大きな電位になることが可能になる。また、これにより、確実に電荷再分配モードに切り換えることができる。 Next, the switch S1 sets the third switch circuit SW1 to L (circle numeral 3 in FIG. 3). As a result, the connection between the reference voltage V REF (= V L ) and the first MOS transistor NS0 and the second MOS transistor NS1 is released, so that the substrate voltage V PS becomes higher than the reference voltage V REF (= V L ). A large potential can be obtained. This also makes it possible to reliably switch to the charge redistribution mode.
電荷再分配モード中は、CP,CP/21,・・・,CP/2m−1の各基板用コンデンサの他端に入力される電圧が、それぞれ対応するCS、CS/21、・・・、CS/2m−1の各変換用コンデンサの他端に入力される電圧と同じ電圧になるよう、各基板用切替スイッチS[n-1]、S[n-2]、・・・、S[n-m]、Sdを対応する各変換用切替スイッチS[n-1]、S[n-2]、・・・、S[n-m]、Sdの動きに同期して切り替える。また、このとき、第1レベルシフト回路LS1の出力端子SXが、電圧変換回路21の出力VPS2、すなわち基板電圧VPSおよび接地電位0V(図2の場合)のうちの低い方の電位を出力し、共通端子Cnへの基準電圧VREF(=VL)の入力が解除された状態を維持するとともに、基板電圧VPSと共通端子Cnとの接続も解除された状態を維持する。
During the charge redistribution mode, the voltages input to the other ends of the capacitors for substrates of C P , C P / 2 1 ,..., C P / 2 m−1 correspond respectively to C S and C S. / 2 1, ..., so that the C S / 2 the same voltage as the voltage input to the other end of each conversion capacitor m-1, the substrate for the changeover switch S [n-1], S [n -2],..., S [nm], Sd are synchronized with the movements of the corresponding conversion switches S [n-1], S [n-2], ..., S [nm], Sd. To switch. At this time, the output terminal SX of the first level shift circuit LS1 outputs the lower potential of the output V PS2 of the
以上のスイッチS1の動作による、サンプルモードおよび電荷再分配モードにおける、共通端子Cnの電位VCn、基板電圧VPS、および、第1レベルシフト回路LS1の出力端子SXからの出力電圧VSXの変動の一例を、図4に示す。 Variations in the potential V Cn of the common terminal Cn , the substrate voltage V PS , and the output voltage V SX from the output terminal SX of the first level shift circuit LS1 in the sample mode and the charge redistribution mode due to the operation of the switch S1 described above. An example is shown in FIG.
[逐次比較型AD変換装置10の作用効果]
逐次比較型AD変換装置10は、入力電圧をサンプリングするサンプルモードおよび比較部CMPにより逐次比較を行う電荷再分配モードのとき、各基板用コンデンサの他端に、対応する各変換用コンデンサの他端と同じ電圧を接続するため、図4に示すように、サンプルモードから電荷再分配モードの第m変換ステップまで、基板電圧VPSを共通端子Cnの電位VCnの変動と同様に変動させることができる。これにより、基板電圧VPSが、共通端子Cnの電位VCnと同じタイミングでオーバーシュートやアンダーシュートとなるため、電荷の注入や引き抜きが発生せず、オーバーシュートやアンダーシュートによる変換誤差を抑制することができる。このように、逐次比較型AD変換装置10は、オーバーシュートおよびアンダーシュートの発生を許容して対策を行うものであり、特許文献1や特許文献2に記載のような特殊な回路構成を追加することなく、比較的簡単な回路構成で、高速かつ低消費電力でAD変換を行うことができる。
[Operational effect of successive approximation AD converter 10]
In the successive approximation
逐次比較型AD変換装置10は、基準電圧VREF=VLとしているため、基準電圧VREFを生成する回路が不要である。このため、基準電圧VREFを内部で生成したり、外から供給したりする必要がなく、より簡単な回路構成にすることができる。また、基準電圧VREFのバラツキがなくなるため、安定した基準電圧VREFを用いて、低電力で、高速かつ高精度でAD変換を行うことができる。
Since the successive
逐次比較型AD変換装置10は、第2のMOSトランジスタNS1において、基板電圧VPSと共通端子Cnの電位VCnとの間のジャンクション容量が実質的になくなるため、共通端子Cnの寄生容量が小さくなり、変換精度を高めることができる。また、逐次比較型AD変換装置10は、第3スイッチ回路SW1がなければ、基板電圧VPSが基準電圧VREF(=VL)より大きいとき、第1のMOSトランジスタNS0および第2のMOSトランジスタNS1のソース側がバルクに対して順方向バイアスになるため、基板電圧VPSが基準電圧VREF(=VL)に低下してしまう。そこで、第3スイッチ回路SW1を設けることにより、電荷再分配モードのとき、基板電圧VPSが基準電圧VREF(=VL)より大きな電位になることができ、共通端子Cnの電位VCnと同じ動作が可能となるため、変換誤差を抑制することができる。
Successive approximation
逐次比較型AD変換装置10では、第1レベルシフト回路LS1が低電源電位VDDLを利用する構成を有しているため、第1レベルシフト回路LS1で使用するMOSトランジスタなどの素子として、許容電圧が低いものを使用することができ、低価格かつ低消費電力にすることができる。例えば、第1シフト部22のP12、P13、N12、N13にかかる最大電圧は、VDDL−[VREF−(VH−VL)/2]+VUN(アンダーシュートの電位)であり、VREF=VL=0Vのとき、VDDL+VH/2+VUNとなる。ここで、VDDL=1V、VH=VDD=3Vとすると、上記の最大電圧は、2.5V+VUNとなり、耐圧が3VのMOSトランジスタを使用することができる。また、サンプルモードで、スイッチSW0aからの入力がVDDのとき(図3の丸数字1より前の期間)、第2シフト部23の出力端子SXからの出力がVDD、基板電圧VPSが接地電位0Vであるため、第2シフト部23のP14、P15、N14にかかる最大電圧は、VDDである。このため、VDD=3Vとすると、耐圧が3VのMOSトランジスタを使用することができる。
In the successive
また、第1スイッチ回路11および第2スイッチ回路12の構成により、第5のMOSトランジスタPS0、第6のMOSトランジスタPS1、第7のMOSトランジスタPS0a、第8のMOSトランジスタPS1aなどの素子に、大きな電圧がかからなくなるため、これらの素子として、さらに許容電圧が低いものを使用することができ、低価格かつ低消費電力にすることができる。例えば、電荷再分配モード(図3の丸数字3以降の期間)で、共通端子Cnの電位VCn<0、基板電圧VPS<0となる場合でも、第7のMOSトランジスタPS0aおよび第8のMOSトランジスタPS1aのソースの電位が、低くてもしきい値電圧VTP程度に保たれる。このため、第5のMOSトランジスタPS0および第6のMOSトランジスタPS1にかかる最大電圧はVDD、第7のMOSトランジスタPS0aおよび第8のMOSトランジスタPS1aにかかる最大電圧は、VTP−[VREF−(VH−VL)/2]+VUNとなり、VREF=VL=0Vのとき、VTP+VH/2+VUNとなる。このため、例えば、VH=VDD=3Vとすると、上記の最大電圧は、それぞれ、3Vおよび約2.2V+VFPとなり、耐圧が3VのMOSトランジスタを使用することができる。
In addition, due to the configuration of the
逐次比較型AD変換装置10で、各基板用コンデンサの個数m+1は、共通端子Cnの電位VCnの変動の振幅(VH−VL)/2m−1が、MOSトランジスタの順方向バイアスよりも小さく、変換誤差が無視できる程度になる値であることが好ましく、例えば、mは3以上であることが好ましい。
In the successive
[第1スイッチ回路11および第2スイッチ回路12の変形例]
図5(a)に示すように、第1スイッチ回路11および第2スイッチ回路12は、インバータを有さず、互いに直列に接続されたpMOSトランジスタP17およびnMOSトランジスタN15と、pMOSトランジスタP18とNAND回路NA1とを有していてもよい。なお、図5には、第2スイッチ回路12のみが記載されているが、第1スイッチ回路11も同じ構成を有することになる。
[Modification of
As shown in FIG. 5A, the
P17は、ゲートにスイッチSW0bが接続され、ソースに電源電位VDDが接続されている。N15は、ゲートにスイッチSW0aが接続され、ソースにP17のドレインが接続され、ドレインに接地電位0Vが接続されている。P18は、ゲートにNAND回路NA1の出力が接続され、ソースに低電源電位VDDLが接続され、ドレインにP17のドレインおよび第5のMOSトランジスタPS0(第1スイッチ回路11の場合)または第6のMOSトランジスタPS1(第2スイッチ回路12の場合)のゲートが接続されている。NAND回路NA1は、入力として、スイッチSW0aの反転信号と、スイッチSW0bとが接続されている。
In P17, the switch SW0b is connected to the gate, and the power supply potential VDD is connected to the source. N15 has a gate connected to the switch SW0a, a source connected to the drain of P17, and a drain connected to the
図6(a)に示すように、第1スイッチ回路11および第2スイッチ回路12は、サンプルモードで、スイッチSW0aが電源電位VDDを接続している間(図6(a)の丸数字1より前の期間)は、第5のMOSトランジスタPS0および第6のMOSトランジスタPS1のゲートに接地電位0Vを接続して、基準電圧VREF(=VL)に基板電圧VPSを接続すると共に、基準電圧VREF(=VL)に共通端子Cnを接続するよう構成されている。また、スイッチSW0aが接地電位0Vを接続し、スイッチSW0bがHの間(図6(a)の丸数字1〜2の期間)は、第5のMOSトランジスタPS0および第6のMOSトランジスタPS1のゲートに低電源電位VDDLを接続するよう構成されている。また、スイッチSW0bがLの間(図6(a)の丸数字2以降の期間)は、第5のMOSトランジスタPS0および第6のMOSトランジスタPS1のゲートに電源電位VDDを接続して、基準電圧VREF(=VL)への基板電圧VPSの接続を解除すると共に、基準電圧VREF(=VL)への共通端子Cnの接続を解除するよう構成されている。
As shown in FIG. 6A, the
これにより、第1スイッチ回路11および第2スイッチ回路12は、第5のMOSトランジスタPS0および第6のMOSトランジスタPS1をONからOFFに切り換えるとき、それぞれのゲート電圧を0V→VDDL→VDDとすることができ、基板電圧VPSや共通端子Cnが受けるノイズを抑制することができる。なお、図5(a)に示す場合でも、図1に示す第1スイッチ回路11および第2スイッチ回路12と同様に、許容電圧が低いMOSトランジスタを使用することができ、低価格かつ低消費電力にすることができる。
Thus, when the
また、図5(b)に示すように、第1スイッチ回路11および第2スイッチ回路12は、第5のMOSトランジスタPS0および第6のMOSトランジスタPS1のゲートに、インバータIV5(第1スイッチ回路11の場合)またはインバータIV6(第2スイッチ回路12の場合)を介して、スイッチSW0bが接続されていてもよい。この場合、図6(b)に示すように、スイッチSW0bがHの間(図6(b)の丸数字2より前の期間)は、第5のMOSトランジスタPS0および第6のMOSトランジスタPS1のゲートに接地電位0Vを接続することができる。また、スイッチSW0bがLの間(図6(b)の丸数字2以降の期間)は、図5(a)および図6(a)と同様に、第5のMOSトランジスタPS0および第6のMOSトランジスタPS1のゲートに電源電位VDDを接続して、基準電圧VREF(=VL)への基板電圧VPSの接続を解除すると共に、基準電圧VREF(=VL)への共通端子Cnの接続を解除することができる。
As shown in FIG. 5B, the
[第2の実施の形態の逐次比較型AD変換装置30]
図7乃至図10は、本発明の第2の実施の形態の逐次比較型AD変換装置30を示している。
本発明の第2の実施の形態の逐次比較型AD変換装置30は、本発明の第1の実施の形態の逐次比較型AD変換装置10と同様に、基準電圧VREFを有するシングルエンド型入力のAD変換装置であり、容量がそれぞれCS、CS/21、・・・、CS/2n−1、CS/2n−1のn+1個の変換用コンデンサ(nは2以上の整数)と、各変換用コンデンサに対応して設けられたn+1個の変換用切替スイッチS[n-1]、S[n-2]、・・・、S[0]、Sdと、比較部CMPとスイッチS1とを有している。なお、以下の説明では、本発明の第1の実施の形態の逐次比較型AD変換装置10と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
[Successive Approximation
7 to 10 show the successive
Similar to the successive
[スイッチS1の構成]
図7に示すように、スイッチS1は、CP,CP/21,・・・,CP/2m−1,CP/2m−1のm+1個の基板用コンデンサと、各基板用コンデンサに対応して設けられたm+1個の基板用切替スイッチS[n-1]、S[n-2]、・・・、S[n-m]、Sdと、第1レベルシフト回路LS1と第2レベルシフト回路LS2と第1のMOSトランジスタNS0と第2のMOSトランジスタNS1と第1スイッチ回路11と第2スイッチ回路12と第3スイッチ回路SW1と第9のMOSトランジスタNS2と、容量がCXの蓄電部と、第4スイッチ回路SW2とを有している。また、スイッチS1は、Deep−Nwellを利用して、Pwellの電位をマイナスにすることにより、内蔵するMOSトランジスタ(nMOSおよびpMOS)の基板電圧VPSをマイナスに設定している。具体的には、基板電圧VPSを−VFP [ここで、VFP>0]に設定している。
[Configuration of Switch S1]
As shown in FIG. 7, the switch S <b> 1 includes m + 1 board capacitors of C P , C P / 2 1 ,..., C P / 2 m−1 , C P / 2 m−1 and each board. , S [n-2],..., S [nm], Sd, and the first level shift circuit LS1 and The two-level shift circuit LS2, the first MOS transistor NS0, the second MOS transistor NS1, the
図8に示すように、第2レベルシフト回路LS2は、以下の点を除いて、図2に示す第1レベルシフト回路LS1と同じ構成を有している。すなわち、電圧変換回路21は、インバータ部IV2を有し、P20のゲートにインバータ部IV2の出力が接続され、N22のゲートにインバータ部IV2の出力が接続されている。インバータ部IV2は、スイッチSW0bにより切り替えられる他は、インバータ部IV1と同じ構成を有している。
As shown in FIG. 8, the second level shift circuit LS2 has the same configuration as the first level shift circuit LS1 shown in FIG. 2 except for the following points. That is, the
また、第2シフト部23は、インバータIV4がスイッチSW0bに接続され、pMOSトランジスタP16とNAND回路NA2とを有している。P16は、ゲートにNAND回路NA2の出力が接続され、ソースに低電源電位VDDLが接続され、ドレインにP14のドレインが接続されている。NAND回路NA2は、入力として、スイッチSW0bの反転信号と、スイッチSW0cとが接続されている。第2シフト部23は、第1シフト部22から電圧変換回路21の出力電圧VPS2を入力したとき、SW0bがHで電源電位VDDを出力し、SW0bがLで低電源電位VDDLを出力し、第1シフト部22から低電源電位VDDLを入力したとき、電圧変換回路21の出力電圧VPS2を出力するようになっている。
In the
以上から、第2レベルシフト回路LS2は、スイッチSW0cにより電源電位VDDを入力したとき、出力端子SX1から、SW0bがHで電源電位VDDを出力し、SW0bがLで低電源電位VDDLを出力するようになっている。また、スイッチSW0cにより接地電位0Vを入力したとき、出力端子SX1から電圧変換回路21の出力電圧VPS2、すなわち基板電圧VPSが接地電位0V以下のとき基板電圧VPSを出力し、基板電圧VPSが接地電位0Vより大きいとき接地電位0Vを出力するようになっている。
From the above, when the power supply potential VDD is input by the switch SW0c, the second level shift circuit LS2 outputs the power supply potential VDD when SW0b is H and the low power supply potential VDDL when SW0b is L and output from the output terminal SX1. It has become. Also, when inputting the
図7に示すように、第1のMOSトランジスタNS0は、ソースに第3スイッチ回路SW1を介して、基準電圧VREFの代わりに接地電位0Vが接続されている。また、第2のMOSトランジスタNS1は、ゲートに第1レベルシフト回路LS1の代わりに、第2レベルシフト回路LS2の出力端子SX1が接続されている。また、第2スイッチ回路12は、図5(a)に示す構成を有している。
As shown in FIG. 7, the
第3スイッチ回路SW1は、基準電圧VREF(=VL)と、第2のMOSトランジスタNS1のソースおよび第6のMOSトランジスタPS1のドレインとの接続をON/OFF可能に設けられたスイッチsh2と、接地電位0Vと、第1のMOSトランジスタNS0のソースおよび第5のMOSトランジスタPS0のドレインとの接続をON/OFF可能に設けられたスイッチsh3とを有している。スイッチsh2およびスイッチsh3は、同じ動作を行うようになっている。
The third switch circuit SW1 includes a switch sh2 provided so that the connection between the reference voltage V REF (= V L ) and the source of the second MOS transistor NS1 and the drain of the sixth MOS transistor PS1 can be turned on / off. The switch sh3 is provided so that the connection between the
図7に示すように、第9のMOSトランジスタNS2は、ゲートに第2レベルシフト回路LS2の出力端子SX1が接続され、ドレインに基板電圧VPSが接続されている。容量CXの蓄電部は、一端が第9のMOSトランジスタNS2のソースに接続されている。蓄電部は、容量CXを、CX=2×CP×(VFP−VREF)/(VH−VL+VREF−VFP)=2CP(VFP−VL)/(VH−VFP) とする。第4スイッチ回路SW2は、スイッチSW0bと同じ動作をし、蓄電部の他端に正側基準電圧VHと負側基準電圧VLとを選択的に接続可能に設けられている。 As shown in FIG. 7, MOS transistor NS2 The ninth output terminal SX1 of the second level shift circuit LS2 is connected to the gate, the substrate voltage V PS is connected to the drain. One end of the power storage unit of the capacitor CX is connected to the source of the ninth MOS transistor NS2. The power storage unit sets the capacity C X to C X = 2 × C P × (V FP −V REF ) / (V H −V L + V REF −V FP ) = 2C P (V FP −V L ) / (V H− V FP ). The fourth switch circuit SW2 operates in the same manner as the switch SW0b, and is provided so that the positive reference voltage VH and the negative reference voltage VL can be selectively connected to the other end of the power storage unit.
[スイッチS1の動作]
図9(a)に示すように、スイッチS1は、入力電圧VINをサンプリングするサンプルモードのとき(スイッチS1がONの状態のとき)、スイッチSW0a、SW0b、SW0cをHに、第3スイッチ回路SW1(sh2およびsh3)および第4スイッチ回路SW2をHにしておく。このとき、第1レベルシフト回路LS1の出力端子SXおよび第2レベルシフト回路LS2の出力端子SX1が電源電位VDDを出力するため、第1のMOSトランジスタNS0および第1スイッチ回路11により、基板電圧VPSが接地電位0Vになるとともに、第2のMOSトランジスタNS1および第2スイッチ回路12により、共通端子Cnに基準電圧VREF(=VL)が入力される。また、このとき、CP,CP/21,・・・,CP/2m−1,CP/2m−1の各基板用コンデンサの他端に入力電圧VINが入力されるとともに、第4スイッチ回路SW2により、容量CXの蓄電部の他端に正側基準電圧VHが接続される。
[Operation of switch S1]
As shown in FIG. 9A, when the switch S1 is in the sample mode for sampling the input voltage VIN (when the switch S1 is in the ON state), the switches SW0a, SW0b, and SW0c are set to H, and the third switch circuit SW1 (sh2 and sh3) and the fourth switch circuit SW2 are set to H. At this time, since the output terminal SX of the first level shift circuit LS1 and the output terminal SX1 of the second level shift circuit LS2 output the power supply potential VDD, the first MOS transistor NS0 and the
次に、サンプルモードから、比較部CMPにより逐次比較を行う電荷再分配モードに切り換えるとき、スイッチS1は、まず、スイッチSW0aをHからLに切り換える(図9(a)中の丸数字1)。このとき、第1レベルシフト回路LS1の出力端子SXが、接地電位0Vを出力するため、第1のMOSトランジスタNS0および第1スイッチ回路11により、基板電圧VPSが接地電位0Vから開放される。
Next, when switching from the sample mode to the charge redistribution mode in which successive comparison is performed by the comparison unit CMP, the switch S1 first switches the switch SW0a from H to L (circled
次に、スイッチS1は、第4スイッチ回路SW2およびスイッチSW0bをHからLに切り換える(図9(a)中の丸数字2)。このとき、容量CXの蓄電部の他端に負側基準電圧VLが接続される。切替前後で、基板ノードPSでの総電荷量QPは保存されるため、
QP=−2CPVIN−CXVH=2CP(VPS−VIN)+CX(VPS−VL)
となり、基板電圧VPSが、
VPS=−CX(VH−VL)/(2CP+CX)
となる。ここで、CX=2CP(VFP−VL)/(VH−VFP)を代入すると、
VPS=−VFP
となる。
Next, the switch S1 switches the fourth switch circuit SW2 and the switch SW0b from H to L (
Q P = -2C P V IN -C X V H = 2C P (V PS -V IN) + C X (V PS -V L)
And the substrate voltage V PS is
V PS = −C X (V H −V L ) / (2C P + C X )
It becomes. Here, substituting C X = 2C P (V FP −V L ) / (V H −V FP ),
V PS = −V FP
It becomes.
また、このとき、第1レベルシフト回路LS1の出力端子SXが、基板電圧VPS(=−VFP)を出力し、第2レベルシフト回路LS2の出力端子SX1が、低電源電位VDDLを出力する。 At this time, the output terminal SX of the first level shift circuit LS1 outputs the substrate voltage V PS (= −V FP ), and the output terminal SX1 of the second level shift circuit LS2 outputs the low power supply potential VDDL. .
次に、スイッチS1は、スイッチSW0cをHからLに切り替える(図9(a)中の丸数字3)。このとき、第2レベルシフト回路LS2の出力端子SX1が、基板電圧VPS(=−VFP)を出力するため、第2のMOSトランジスタNS1および第2スイッチ回路12により、共通端子Cnへの基準電圧VREF(=VL)の接続が解除される。また同様に、第9のMOSトランジスタNS2により、容量CXの蓄電部が基板ノードPSから切り離される。これにより、以降の電荷再分配モードにおいて、基板電圧VPSがCP,CP/21,・・・,CP/2m−1の各基板用コンデンサで決まるようになるため、正確な基板電圧VPSを得ることができる。
Next, the switch S1 switches the switch SW0c from H to L (circle numeral 3 in FIG. 9A). At this time, since the output terminal SX1 of the second level shift circuit LS2 outputs the substrate voltage V PS (= −V FP ), the reference to the common terminal Cn is set by the second MOS transistor NS1 and the
次に、スイッチS1は、第3スイッチ回路SW1をLにする(図9(a)中の丸数字4)。これにより、基準電圧VREF(=VL)と第2のMOSトランジスタNS1との接続、および、接地電位0Vと第1のMOSトランジスタNS0との接続が解除されるため、基板電圧VPSが接地電位0Vに固定されたり、共通端子Cnの電位VCnが基準電圧VREF(=VL)に固定されたりするのを防ぐようになっている。また、これにより、電荷再分配モードに切り換えることができる。
Next, the switch S1 sets the third switch circuit SW1 to L (circle numeral 4 in FIG. 9A). As a result, the connection between the reference voltage V REF (= V L ) and the second MOS transistor NS1 and the connection between the
電荷再分配モード中は、CP,CP/21,・・・,CP/2m−1の各基板用コンデンサの他端に入力される電圧が、それぞれ対応するCS、CS/21、・・・、CS/2m−1の各変換用コンデンサの他端に入力される電圧と同じ電圧になるよう、各基板用切替スイッチS[n-1]、S[n-2]、・・・、S[n-m]、Sdを対応する各変換用切替スイッチS[n-1]、S[n-2]、・・・、S[n-m]、Sdの動きに同期して切り替える。 During the charge redistribution mode, the voltages input to the other ends of the capacitors for substrates of C P , C P / 2 1 ,..., C P / 2 m−1 correspond respectively to C S and C S. / 2 1, ..., so that the C S / 2 the same voltage as the voltage input to the other end of each conversion capacitor m-1, the substrate for the changeover switch S [n-1], S [n -2],..., S [nm], Sd are synchronized with the movements of the corresponding conversion switches S [n-1], S [n-2], ..., S [nm], Sd. To switch.
以上のスイッチS1の動作による、サンプルモードおよび電荷再分配モードにおける、共通端子Cnの電位VCn、基板電圧VPS、および、第1レベルシフト回路LS1の出力端子SXからの出力電圧VSXの変動の一例を、図10に示す。 Variations in the potential V Cn of the common terminal Cn , the substrate voltage V PS , and the output voltage V SX from the output terminal SX of the first level shift circuit LS1 in the sample mode and the charge redistribution mode due to the operation of the switch S1 described above. An example is shown in FIG.
[逐次比較型AD変換装置30の作用効果]
逐次比較型AD変換装置30は、比較部CMPにより逐次比較を行うとき(実際には、図9(a)中の丸数字2以降)、基板電圧VPSをVFPだけ下げることができるため、図10に示すように、サンプルモードから電荷再分配モードの第m変換ステップまで、基板電圧VPSを共通端子の電位VCnよりもVFPだけ低い位置で、共通端子の電位VCnの変動と同様に変動させることができる。これにより、第1の実施の形態の逐次比較型AD変換装置10よりも確実に、基板電圧VPSが共通端子の電位VCnより大きくなるのを防ぐことができ、電荷の注入や引き抜きの発生を防止して変換誤差を抑制することができる。
[Operational effect of successive approximation AD converter 30]
The successive
逐次比較型AD変換装置30では、第2レベルシフト回路LS2が、図2に示す第1レベルシフト回路LS1や図5(a)に示す回路と同様に、低電源電位VDDLを利用する構成を有しているため、第2レベルシフト回路LS2で使用するMOSトランジスタなどの素子として、許容電圧が低いものを使用することができ、低価格かつ低消費電力にすることができる。
The successive
[第2レベルシフト回路LS2の変形例]
第2レベルシフト回路LS2は、第1レベルシフト回路LS1と同じ構成を有していてもよい。また、この場合、図1(b)に示すスイッチS1と同様に、第1レベルシフト回路LS1と第2レベルシフト回路LS2とが、1つの回路から成り、その回路の出力を第1レベルシフト回路LS1および第2レベルシフト回路LS2の出力として利用してもよい。また、第1レベルシフト回路LS1と第2レベルシフト回路LS2とが、別々の回路から成り、第1レベルシフト回路LS1と第2レベルシフト回路LS2とを異なるタイミングで動かしてもよい。
[Modification of Second Level Shift Circuit LS2]
The second level shift circuit LS2 may have the same configuration as the first level shift circuit LS1. In this case, similarly to the switch S1 shown in FIG. 1B, the first level shift circuit LS1 and the second level shift circuit LS2 are formed of one circuit, and the output of the circuit is sent to the first level shift circuit. You may use as an output of LS1 and 2nd level shift circuit LS2. Further, the first level shift circuit LS1 and the second level shift circuit LS2 may be composed of separate circuits, and the first level shift circuit LS1 and the second level shift circuit LS2 may be moved at different timings.
また、第2レベルシフト回路LS2は、第2のMOSトランジスタNS1と第9のMOSトランジスタNS2とを異なるタイミングでOFFさせるよう構成されていてもよい。特に、第9のMOSトランジスタNS2を第2のMOSトランジスタNS1より先にOFFさせることが好ましい。この場合、例えば、第2レベルシフト回路LS2が2つから成り、それぞれ第2のMOSトランジスタNS1と第9のMOSトランジスタNS2とに別々に接続されて、異なるタイミングでOFFするようになっていてもよく、また、2レベルシフト回路LS2の出力端子SX1と、第2のMOSトランジスタNS1または第9のMOSトランジスタNS2との間に、遅延回路が設けられていてもよい。第2のMOSトランジスタNS1と第9のMOSトランジスタNS2とを同時にOFFさせると、第9のMOSトランジスタNS2のOFFで生じる基板ノードPSのノイズが、共通端子Cnの電位VCnに影響を与え、誤差の原因になってしまう。そこで、第2のMOSトランジスタNS1と第9のMOSトランジスタNS2とを異なるタイミングでOFFすることにより、基板ノードPSのノイズが、共通端子Cnの電位VCnに影響を与えるのを防ぐことができる。 The second level shift circuit LS2 may be configured to turn off the second MOS transistor NS1 and the ninth MOS transistor NS2 at different timings. In particular, it is preferable to turn off the ninth MOS transistor NS2 before the second MOS transistor NS1. In this case, for example, the second level shift circuit LS2 is composed of two, which are respectively connected to the second MOS transistor NS1 and the ninth MOS transistor NS2 and are turned off at different timings. In addition, a delay circuit may be provided between the output terminal SX1 of the two-level shift circuit LS2 and the second MOS transistor NS1 or the ninth MOS transistor NS2. When the second MOS transistor NS1 and the ninth MOS transistor NS2 are turned off simultaneously, the noise at the substrate node PS generated by turning off the ninth MOS transistor NS2 affects the potential V Cn of the common terminal Cn, resulting in an error. It becomes the cause of. Therefore, by turning OFF the second MOS transistor NS1 and ninth MOS transistors NS2 at different timings, the noise of the substrate node PS can be prevented from affecting the electric potential V Cn of the common terminal Cn.
[第3スイッチ回路SW1の変形例]
第3スイッチ回路SW1は、図1(b)に示すスイッチS1と同様に、基準電圧VREF(=VL)と、第1のMOSトランジスタNS0のソース、第2のMOSトランジスタNS1のソース、第5のMOSトランジスタPS0のドレイン、および第6のMOSトランジスタPS1のドレインとの接続をON/OFF可能に設けられていてもよい。これにより、共通端子の電位VCnが基準電圧VREF(=VL)を基準として変動するのに対し、基板電圧VPSを、VREF−VFP(=VL−VFP)を基準として変動させることができる。
[Modification of Third Switch Circuit SW1]
Similarly to the switch S1 shown in FIG. 1B, the third switch circuit SW1 includes the reference voltage V REF (= V L ), the source of the first MOS transistor NS0, the source of the second MOS transistor NS1, The connection between the drain of the fifth MOS transistor PS0 and the drain of the sixth MOS transistor PS1 may be provided so as to be ON / OFF. Thereby, the potential V Cn of the common terminal fluctuates with reference to the reference voltage V REF (= V L ), whereas the substrate voltage V PS is changed with reference to V REF −V FP (= V L −V FP ). Can be varied.
この場合、図9(b)に示すように、スイッチSW0bをHからLに切り換えたとき(図9(b)中の丸数字2)、基板電圧VPSが、VL−VFPとなる。このため、スイッチSW0bをHからLに切り換えたとき(図9(b)中の丸数字2)の、第1レベルシフト回路LS1の出力端子SXが、VL−VFP<0[実際には、−VTN(しきい値電圧)]のとき、VL−VFPを出力し、VL−VFP≧0[実際には、−VTN(しきい値電圧)]のとき、0Vを出力することができる。また、スイッチSW0cをHからLに切り換えたとき(図9(b)中の丸数字3)の、第2レベルシフト回路LS2の出力端子SX1が、VL−VFP<0[実際には、−VTN(しきい値電圧)]のとき、VL−VFPを出力し、VL−VFP≧0[実際には、−VTN(しきい値電圧)]のとき、0Vを出力することができる。
In this case, as shown in FIG. 9 (b), when switching the switch SW0b from H to L (circled
なお、逐次比較型AD変換装置10は、第3のスイッチ回路SW1として、図7に示す第3のスイッチ回路SW1を使用し、図7と同様に、第1のMOSトランジスタNS0のソースに第3スイッチ回路SW1を介して接地電位0Vが接続されていてもよい。
Note that the successive
[逐次比較型AD変換装置10および逐次比較型AD変換装置30の変形例]
図11(a)に示すように、スイッチS1は、CP/21,・・・,CP/2m−1,CP/2m−1のm個の基板用コンデンサに対応して設けられたm−1個の付加容量CPP/21,・・・,CPP/2m−1,CPP/2m−1を有し、各付加容量は、それぞれ対応する基板用コンデンサの容量に比例した大きさを有し、一端が接地され、他端が対応する基板用コンデンサの他端に接続されていてもよい。
[Modifications of the successive
As shown in FIG. 11 (a), the switch S1 corresponds to m substrate capacitors of C P / 2 1 ,..., C P / 2 m−1 , C P / 2 m−1. additional capacitance of m-1 pieces provided C PP / 2 1, ···, C PP / 2 m-1, has a C PP / 2 m-1, each additional capacitor is the corresponding capacitor substrate The other end of the substrate capacitor may be connected to the other end of the corresponding substrate capacitor.
この場合のサンプルモードおよび電荷再分配モードにおける、共通端子Cnの電位VCn、基板電圧VPS、および、第1レベルシフト回路LS1の出力端子SXからの出力電圧VSXの変動の一例を、図11(b)に示す。図11(b)に示すように、各付加容量により、基板電圧VPSのアンダーシュートの大きさや残留時間を、共通端子Cnの電位VCnのアンダーシュートの大きさや残留時間よりも大きくすることができ(図11(b)中の丸で囲んだ部分参照)、電荷の引き抜きの発生をより確実に防ぐことができる。特に、第1の実施の形態の逐次比較型AD変換装置10で利用されると効果的である。
An example of fluctuations in the potential V Cn of the common terminal Cn, the substrate voltage V PS , and the output voltage V SX from the output terminal SX of the first level shift circuit LS1 in the sample mode and the charge redistribution mode in this case is shown in FIG. 11 (b). As shown in FIG. 11 (b), each additional capacitor, the size and residence time undershoot of the substrate voltage V PS, be larger than the size and residence time undershoot of potential V Cn of the common terminal Cn (See the portion surrounded by a circle in FIG. 11B), and it is possible to more reliably prevent the occurrence of charge extraction. In particular, it is effective when used in the successive
また、図12に示すように、逐次比較型AD変換装置10および逐次比較型AD変換装置30は、共通端子Cnの配線を囲むよう、基板電圧VPSの配線が配置されていてもよい。この場合、基板電圧VPSの配線で、共通端子Cnの配線の上下左右をできるだけ覆うことが好ましい。このとき、共通端子Cnの配線での寄生容量Cγは、ほぼ基板電圧VPSの配線との間の容量のみとなるが、共通端子の電位VCnと基板電圧VPSとはほぼ同じ電位で変動するため、その寄生容量Cγは非常に小さくなる。これにより、変換誤差を小さくすることができ、変換精度を高めることができる。
Further, as shown in FIG. 12, successive approximation
10 逐次比較型AD変換装置
11 第1スイッチ回路
12 第2スイッチ回路
21 電圧変換回路
22 第1シフト部
23 第2シフト部
30 逐次比較型AD変換装置
LS1 第1レベルシフト回路
LS2 第2レベルシフト回路
NS0 第1のMOSトランジスタ
NS1 第2のMOSトランジスタ
N20 第3のMOSトランジスタ
N21 第4のMOSトランジスタ
PS0 第5のMOSトランジスタ
PS1 第6のMOSトランジスタ
PS0a 第7のMOSトランジスタ
PS1a 第8のMOSトランジスタ
NS2 第9のMOSトランジスタ
S[n-1]、S[n-2]、・・・、S[0]、Sd 変換用切替スイッチ
S[n-1]、S[n-2]、・・・、S[n-m]、Sd 基板用切替スイッチ
CMP 比較部
S1,SW0a,SW0b,SW0c,sh2,sh3 スイッチ
SW1 第3スイッチ回路
SW2 第4スイッチ回路
P12〜P18,P20 pMOSトランジスタ
N12〜N15,N22,N23 nMOSトランジスタ
IV1,IV2 インバータ部
IV3,IV4,IV5,IV6 インバータ
NA1,NA2 NAND回路
DESCRIPTION OF
30 successive approximation AD converter
LS1 first level shift circuit LS2 second level shift circuit NS0 first MOS transistor NS1 second MOS transistor N20 third MOS transistor N21 fourth MOS transistor PS0 fifth MOS transistor PS1 sixth MOS transistor PS0a second
S [n-1], S [n-2], ..., S [0], Sd conversion selector switch S [n-1], S [n-2], ..., S [nm] , Sd substrate changeover switch CMP comparator S1, SW0a, SW0b, SW0c, sh2, sh3 switch SW1 third switch circuit SW2 fourth switch circuit P12 to P18, P20 pMOS transistors N12 to N15, N22, N23 nMOS transistors IV1, IV2 Inverter part IV3, IV4, IV5, IV6 Inverter NA1, NA2 NAND circuit
Claims (23)
前記スイッチは、
MOSトランジスタと、一端が前記MOSトランジスタの基板電圧(VPS)に接続され、他端にそれぞれ前記入力電圧(VIN)と前記正側基準電圧(VH)と前記負側基準電圧(VL)とを選択的に入力可能に設けられた、容量がそれぞれCP,CP/21,・・・,CP/2m−1のm個の基板用コンデンサ(mは2以上n以下の整数)とを有し、
前記入力電圧をサンプリングするとき、ONになって前記共通端子に前記基準電圧を入力するとともに、前記基板電圧と前記共通端子とを接続し、CP,CP/21,・・・,CP/2m−1のm個の前記基板用コンデンサの他端に前記入力電圧を入力し、
前記比較部により逐次比較を行うとき、OFFになるとともに、前記基板電圧と前記共通端子との接続を解除し、CP,CP/21,・・・,CP/2m−1のm個の前記基板用コンデンサの他端に入力される電圧が、それぞれ対応するCS,CS/21,・・・,CS/2m−1のm個の前記変換用コンデンサの他端に入力される電圧と同じ電圧になるよう、前記基板用コンデンサの他端の接続を切替可能に構成されていることを
特徴とする逐次比較型AD変換装置。 One end is connected to a common terminal, and the other end is provided with a capacitor capable of selectively inputting an input voltage (V IN ), a positive reference voltage (V H ), and a negative reference voltage (V L ), respectively. C S , C S / 2 1 ,..., C S / 2 n−1 n conversion capacitors (n is an integer of 2 or more), the potential (V Cn ) of the common terminal, and a reference voltage A successive approximation AD converter having a comparison unit that compares (V REF ) and a switch that is provided in a preceding stage of the comparison unit so that the input of the reference voltage can be turned on / off with respect to the common terminal. There,
The switch is
The MOS transistor has one end connected to the substrate voltage (V PS ) of the MOS transistor and the other end connected to the input voltage (V IN ), the positive reference voltage (V H ), and the negative reference voltage (V L), respectively. ), And M capacitors for substrates having capacitances C P , C P / 2 1 ,..., C P / 2 m−1 (m is 2 to n) Integer), and
When sampling the input voltage, the reference voltage is turned on to input the reference voltage to the common terminal, and the substrate voltage and the common terminal are connected to each other, and C P , C P / 2 1 ,. The input voltage is input to the other end of the m number of capacitors for the substrate of P / 2 m−1 .
When the successive approximation is performed by the comparison unit, the comparison unit is turned OFF and the connection between the substrate voltage and the common terminal is released, and C P , C P / 2 1 ,..., C P / 2 m−1 In addition to the m conversion capacitors of C S , C S / 2 1 ,..., C S / 2 m−1 , the voltages input to the other ends of the m capacitors for the substrate are respectively corresponding. A successive approximation AD converter characterized in that the connection of the other end of the substrate capacitor can be switched so as to be the same voltage as the voltage inputted to the end.
所定の電源電位で稼働し、前記電源電位を入力したとき前記電源電位を出力し、接地電位を入力したとき前記基準電圧以下の電圧を出力するよう設けられた第1レベルシフト回路と、
ゲートに前記第1レベルシフト回路の出力が接続され、ドレインに前記基板電圧が接続され、ソースに前記基準電圧が接続された第1のMOSトランジスタと、
ゲートに前記第1レベルシフト回路の出力が接続され、ドレインに前記共通端子が接続され、ソースに前記基準電圧が接続された第2のMOSトランジスタとを有し、
前記入力電圧をサンプリングするとき、前記第1レベルシフト回路の入力を前記電源電位とし、前記第1のMOSトランジスタのドレインとソースとを接続するとともに、前記第2のMOSトランジスタのドレインとソースとを接続し、
前記比較部により逐次比較を行うとき、前記第1レベルシフト回路の入力を前記接地電位とし、前記第1のMOSトランジスタのドレインとソースとの接続を解除するとともに、前記第2のMOSトランジスタのドレインとソースとの接続を解除するよう構成されていることを
特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の逐次比較型AD変換装置。 The switch is
A first level shift circuit provided to operate at a predetermined power supply potential, to output the power supply potential when the power supply potential is input, and to output a voltage equal to or lower than the reference voltage when the ground potential is input;
A first MOS transistor having a gate connected to the output of the first level shift circuit, a drain connected to the substrate voltage, and a source connected to the reference voltage;
A second MOS transistor having a gate connected to the output of the first level shift circuit, a drain connected to the common terminal, and a source connected to the reference voltage;
When sampling the input voltage, the input of the first level shift circuit is set to the power supply potential, the drain and source of the first MOS transistor are connected, and the drain and source of the second MOS transistor are connected. connection,
When performing the successive comparison by the comparator, the input of the first level shift circuit is set to the ground potential, the connection between the drain and the source of the first MOS transistor is released, and the drain of the second MOS transistor The successive approximation AD converter according to any one of claims 1 to 3, wherein the connection between the source and the source is released.
前記電源電位より低い低電源電位により稼働し、前記電源電位を入力したとき接地電位を出力し、接地電位を入力したとき前記低電源電位を出力するよう設けられたインバータ部と、
前記インバータ部に前記電源電位を入力したとき接地電位を出力し、前記インバータ部に接地電位を入力したとき、前記基板電圧および接地電位の低い方の電位を出力する電圧変換回路と、
前記インバータ部の出力を入力とし、前記電圧変換回路の出力に接続され、前記接地電位を入力したとき前記電圧変換回路の出力を出力し、前記低電源電位を入力したとき前記低電源電位を出力するよう設けられた第1シフト部と、
前記第1シフト部の出力を入力とし、前記電圧変換回路の出力に接続され、前記電圧変換回路の出力を入力したとき前記電源電位を出力し、前記低電源電位を入力したとき前記電圧変換回路の出力を出力するよう設けられた第2シフト部とを、
有することを特徴とする請求項4記載の逐次比較型AD変換装置。 The first level shift circuit includes:
An inverter unit provided to operate with a low power supply potential lower than the power supply potential, to output a ground potential when the power supply potential is input, and to output the low power supply potential when a ground potential is input;
A voltage conversion circuit that outputs a ground potential when the power supply potential is input to the inverter unit, and outputs a lower potential of the substrate voltage and the ground potential when a ground potential is input to the inverter unit;
The output of the inverter unit is input, connected to the output of the voltage conversion circuit, the output of the voltage conversion circuit is output when the ground potential is input, and the low power supply potential is output when the low power supply potential is input A first shift unit provided to
The output of the first shift unit is input, connected to the output of the voltage conversion circuit, the power supply potential is output when the output of the voltage conversion circuit is input, and the voltage conversion circuit is input when the low power supply potential is input A second shift unit provided to output the output of
5. The successive approximation AD converter according to claim 4, further comprising:
ドレインを出力とし、ゲートに接地電位が接続され、ソースに前記基板電圧が接続された第3のMOSトランジスタと、
ゲートに前記基板電圧が接続され、ドレインに前記第3のMOSトランジスタのドレインが接続され、ソースに接地電位が接続された第4のMOSトランジスタとを有し、
前記第3のMOSトランジスタおよび前記第4のMOSトランジスタのバルクがフローティングされていることを
特徴とする請求項5記載の逐次比較型AD変換装置。 The voltage conversion circuit includes:
A third MOS transistor having a drain as an output, a gate connected to a ground potential, and a source connected to the substrate voltage;
A fourth MOS transistor having a gate connected to the substrate voltage, a drain connected to the drain of the third MOS transistor, and a source connected to a ground potential;
6. The successive approximation AD converter according to claim 5, wherein bulks of the third MOS transistor and the fourth MOS transistor are floating.
ゲートに前記第1レベルシフト回路の入力が接続され、ドレインに前記基準電圧が接続され、ソースに前記共通端子が接続された第6のMOSトランジスタを有し、前記入力電圧をサンプリングするとき、前記基準電圧に前記共通端子を接続し、前記比較部により逐次比較を行うとき、前記第2のMOSトランジスタと同期して、前記基準電圧への前記共通端子の接続を解除するよう設けられた第2スイッチ回路とを、
有することを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載の逐次比較型AD変換装置。 A fifth MOS transistor having a gate connected to an input of the first level shift circuit, a drain connected to the reference voltage, and a source connected to the substrate voltage; When the substrate voltage is connected to a reference voltage, and the successive comparison is performed by the comparison unit, the connection of the substrate voltage to the reference voltage is released in synchronization with the first MOS transistor. 1 switch circuit,
A sixth MOS transistor having a gate connected to the input of the first level shift circuit, a drain connected to the reference voltage, and a source connected to the common terminal; A second terminal provided to disconnect the connection of the common terminal to the reference voltage in synchronization with the second MOS transistor when the common terminal is connected to a reference voltage and the comparison unit performs successive comparisons; Switch circuit,
The successive approximation AD converter according to claim 4, wherein the successive approximation AD converter is provided.
ゲートに前記電源電位と前記低電源電位と接地電位とを選択的に接続可能であり、ドレインに前記基準電圧が接続され、ソースに前記共通端子が接続された第6のMOSトランジスタを有し、前記入力電圧をサンプリングするとき、前記ゲートに接地電位を接続して前記基準電圧に前記共通端子を接続し、前記比較部による逐次比較に移行する前に、前記ゲートに前記低電源電位を接続し、さらに前記ゲートに前記電源電位を接続し、前記第2のMOSトランジスタと同期して、前記基準電圧への前記共通端子の接続を解除するよう設けられた第2スイッチ回路とを、
有することを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載の逐次比較型AD変換装置。 The power supply potential, the low power supply potential, and the ground potential can be selectively connected to the gate, the reference voltage is connected to the drain, and the substrate voltage is connected to the source. When sampling the input voltage, a ground potential is connected to the gate, the substrate voltage is connected to the reference voltage, and the low power supply potential is connected to the gate before proceeding to successive comparison by the comparison unit. A first switching circuit provided to connect the power supply potential to the gate and to release the connection of the substrate voltage to the reference voltage in synchronization with the first MOS transistor;
The power supply potential, the low power supply potential, and the ground potential can be selectively connected to the gate, the reference voltage is connected to the drain, and the sixth MOS transistor is connected to the common terminal. When sampling the input voltage, the ground potential is connected to the gate, the common terminal is connected to the reference voltage, and the low power supply potential is connected to the gate before shifting to the successive approximation by the comparison unit. A second switch circuit provided to connect the power supply potential to the gate and to release the connection of the common terminal to the reference voltage in synchronization with the second MOS transistor;
The successive approximation AD converter according to claim 4, wherein the successive approximation AD converter is provided.
前記第2スイッチ回路は、前記第6のMOSトランジスタのソースと前記共通端子との間に、前記第6のMOSトランジスタと直列に接続された第8のMOSトランジスタを有していることを
特徴とする請求項7または8記載の逐次比較型AD変換装置。 The first switch circuit includes a seventh MOS transistor connected in series with the fifth MOS transistor between the source of the fifth MOS transistor and the substrate voltage.
The second switch circuit includes an eighth MOS transistor connected in series with the sixth MOS transistor between the source of the sixth MOS transistor and the common terminal. The successive approximation AD converter according to claim 7 or 8.
所定の電源電位で稼働し、前記電源電位を入力したとき前記電源電位を出力し、接地電位を入力したとき前記基準電圧以下の電圧を出力するよう設けられた第2レベルシフト回路と、
ゲートに前記第2レベルシフト回路の出力が接続され、ドレインに前記基板電圧が接続された第9のMOSトランジスタと、
一端が前記第9のMOSトランジスタのソースに接続された蓄電部と、
前記入力電圧をサンプリングするとき、前記蓄電部の他端に前記正側基準電圧を接続し、前記比較部により逐次比較を行うとき、前記蓄電部の他端に前記負側基準電圧を接続するよう設けられた第4スイッチ回路とを有し、
前記第2のMOSトランジスタは、ゲートに前記第1レベルシフト回路の代わりに、前記第2レベルシフト回路の出力が接続されており、
前記比較部により逐次比較を行うとき、前記基板電圧がVFP [ここで、VFP>0]低くなるよう構成されていることを
特徴とする請求項4乃至9のいずれか1項に記載の逐次比較型AD変換装置。 The switch is
A second level shift circuit provided to operate at a predetermined power supply potential, to output the power supply potential when the power supply potential is input, and to output a voltage equal to or lower than the reference voltage when the ground potential is input;
A ninth MOS transistor having a gate connected to the output of the second level shift circuit and a drain connected to the substrate voltage;
A power storage unit having one end connected to the source of the ninth MOS transistor;
When sampling the input voltage, connect the positive reference voltage to the other end of the power storage unit, and connect the negative reference voltage to the other end of the power storage unit when performing sequential comparison by the comparison unit. A fourth switch circuit provided,
The second MOS transistor has a gate connected to the output of the second level shift circuit instead of the first level shift circuit,
10. The device according to claim 4, wherein the substrate voltage is configured to be lower than V FP [where V FP > 0] when the comparison unit performs successive comparisons. Successive comparison AD converter.
前記電源電位より低い低電源電位により稼働し、前記電源電位を入力したとき接地電位を出力し、接地電位を入力したとき前記低電源電位を出力するよう設けられたインバータ部と、
前記インバータ部に前記電源電位を入力したとき接地電位を出力し、前記インバータ部に接地電位を入力したとき、前記基板電圧および接地電位の低い方の電位を出力する電圧変換回路と、
前記インバータ部の出力を入力とし、前記電圧変換回路の出力に接続され、前記接地電位を入力したとき前記電圧変換回路の出力を出力し、前記低電源電位を入力したとき前記低電源電位を出力するよう設けられた第1シフト部と、
前記第1シフト部の出力を入力とし、前記電圧変換回路の出力に接続され、前記電圧変換回路の出力を入力したとき、前記第4スイッチ回路が前記蓄電部の他端に前記正側基準電圧を接続している間は、前記電源電位を出力し、前記第4スイッチ回路が前記蓄電部の他端に前記負側基準電圧を接続している間は、前記低電源電位を出力し、前記低電源電位を入力したとき前記電圧変換回路の出力を出力するよう設けられた第2シフト部とを、
有することを特徴とする請求項13記載の逐次比較型AD変換装置。 The second level shift circuit includes:
An inverter unit provided to operate with a low power supply potential lower than the power supply potential, to output a ground potential when the power supply potential is input, and to output the low power supply potential when a ground potential is input;
A voltage conversion circuit that outputs a ground potential when the power supply potential is input to the inverter unit, and outputs a lower potential of the substrate voltage and the ground potential when a ground potential is input to the inverter unit;
The output of the inverter unit is input, connected to the output of the voltage conversion circuit, the output of the voltage conversion circuit is output when the ground potential is input, and the low power supply potential is output when the low power supply potential is input A first shift unit provided to
When the output of the first shift unit is an input, is connected to the output of the voltage conversion circuit, and receives the output of the voltage conversion circuit, the fourth switch circuit is connected to the positive reference voltage at the other end of the power storage unit. Is output, while the fourth switch circuit is connected to the negative reference voltage to the other end of the power storage unit, the low power supply potential is output, A second shift unit provided to output the output of the voltage conversion circuit when a low power supply potential is input;
14. The successive approximation AD converter according to claim 13, further comprising:
ドレインを出力とし、ゲートに接地電位が接続され、ソースに前記基板電圧が接続された第10のMOSトランジスタと、
ゲートに前記基板電圧が接続され、ドレインに前記第10のMOSトランジスタのドレインが接続され、ソースに接地電位が接続された第11のMOSトランジスタとを有し、
前記第10のMOSトランジスタおよび前記第11のMOSトランジスタのバルクがフローティングされていることを
特徴とする請求項15記載の逐次比較型AD変換装置。 The voltage conversion circuit includes:
A tenth MOS transistor having a drain as an output, a gate connected to a ground potential, and a source connected to the substrate voltage;
An eleventh MOS transistor having a gate connected to the substrate voltage, a drain connected to the drain of the tenth MOS transistor, and a source connected to a ground potential;
The successive approximation AD converter according to claim 15, wherein the bulks of the tenth MOS transistor and the eleventh MOS transistor are floating.
CX=2×CP×(VFP−VREF)/(VH−VL+VREF−VFP)
であることを特徴とする請求項13乃至16のいずれか1項に記載の逐次比較型AD変換装置。 When the capacity of the power storage unit is C X [where C X > 0],
C X = 2 × C P × (V FP −V REF ) / (V H −V L + V REF −V FP )
The successive approximation AD converter according to any one of claims 13 to 16, wherein
前記入力電圧をサンプリングするとき、前記第1のMOSトランジスタのソースを接地電位に接続するとともに、前記第2のMOSトランジスタのソースを前記基準電圧に接続し、前記比較部により逐次比較を行うとき、前記第1のMOSトランジスタのソースの接地電位への接続を解除するとともに、前記第2のMOSトランジスタのソースの前記基準電圧への接続を解除するよう設けられた第3スイッチ回路を有することを特徴とする請求項13乃至17のいずれか1項に記載の逐次比較型AD変換装置。 In the first MOS transistor, a ground potential can be connected to a source instead of the reference voltage,
When sampling the input voltage, the source of the first MOS transistor is connected to the ground potential, the source of the second MOS transistor is connected to the reference voltage, and the comparison unit performs a sequential comparison, A third switch circuit provided to release the connection of the source of the first MOS transistor to the ground potential and to release the connection of the source of the second MOS transistor to the reference voltage; The successive approximation AD converter according to any one of claims 13 to 17.
各付加容量は、それぞれ対応する基板用コンデンサの容量に比例した大きさを有し、一端が接地され、他端が対応する基板用コンデンサの他端に接続されていることを
特徴とする請求項1乃至21のいずれか1項に記載の逐次比較型AD変換装置。 .., C P / 2 1 ,..., C P / 2 m−1 having m−1 additional capacitors provided corresponding to the m−1 board capacitors.
Each of the additional capacitors has a size proportional to the capacitance of the corresponding substrate capacitor, one end is grounded, and the other end is connected to the other end of the corresponding substrate capacitor. The successive approximation AD converter according to any one of 1 to 21.
23. The successive approximation AD converter according to claim 1, wherein the substrate voltage wiring is arranged so as to surround the common terminal wiring.
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