JP2789697B2 - 並列型ａｄ変換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、アナログ信号をディジタル信号に変換する
並列型AD変換器に関するものである。

従来の技術 従来の並列型AD変換器の一例を第９図に示す。基準電
圧2Aは基準電圧2Bよりも高電位であり、これらを基準抵
抗列３で分圧して参照電圧列を生成する。それぞれ比較
器は、入力電圧１とそれぞれの参照電圧を比較し、入力
電圧の方が高電位であるときには論理１を、そうでない
ときには論理０を出力する。入力電圧１が基準電圧2Aと
基準電圧2Bとの間にあるときには、その参照電圧が入力
電圧１よりも高電位であり入力電圧１に最も近いような
比較器を境界として、その比較器およびそれよりも参照
電圧が高い比較器は論理０を、そうでない比較器は論理
１を出力する。

また、比較出力列の両端に仮想的な比較出力を配し、
基準電圧2Aの側に置いた仮想的な比較出力は、参照電圧
の方が入力電圧よりも高いような場合の比較出力すなわ
ち論理０であり、基準電圧2Bの側に置いた仮想的な比較
出力は、参照電圧の方が入力電圧よりも低いような場合
の比較出力すなわち論理１であるように固定してある。

論理回路列5Xをなす論力回路は、隣接する比較器のそ
れぞれの比較出力を入力として、予め決めておいた一方
が論理１を、もう一方が論理０を出力している場合のみ
論理１を出力するように構成されている。

したがって、論理回路列5Xの出力は、その参照電圧が
入力電圧１よりも高電位であり、入力電圧１に最も近い
ような比較器に対応した論理回路のみが論理１となり、
その他の論理回路は論理０となる。そこで、論理回路列
5Xの出力をエンコード回路６に入力すれば、論理１とな
った論理回路に対応するコードが出力端７に現われる。
このようにして、入力電圧１がAD変換される。

また、従来の並列型AD変換器の他の一例を第10図に示
す。基準電圧2Aは基準電圧2Bよりも高電位であり、入力
電圧１と基準電圧2A、2Bとの差電圧を、それぞれ差動増
幅器10A、10Bが互いに等しい利得で増幅し、基準抵抗列
3Aはその２つの差動増幅器の正出力を、基準抵抗列3Bは
負出力をそれぞれ分圧して２つの参照電圧列を生成す
る。

比較器列４は、基準抵抗列3Aから得た参照電圧の方
が、基準抵抗列3Bから得た参照電圧より高電位のとき論
理１を、そうでないときには論理０を出力する。論理回
路列5X、エンコード回路６は、第９図と同様に構成さ
れ、以下第９図と同様にしてAD変換が行なわれる。

また、従来の並列型AD変換器の論理回路の一例を第11
図に示す。比較出力列の両端には仮想的な比較出力を２
つずつ配し、基準電圧2Aの側に置いた２つの仮想的な比
較出力は、参照電圧の方が入力電圧よりも高いような場
合の比較出力すなわち論理０であり、基準電圧2Bの側に
置いた２つの仮想的な比較出力は、参照電圧の方が入力
電圧よりも低いような場合の比較出力すなわち論理１で
あるようにして固定してある。論理回路列5Yは、２つの
段階に分かれている。第１段は、間の一つの比較器を除
く２つの比較器のそれぞれの比較出力を入力として、予
め決めておいた一方が論理１を、もう一方が論理０を出
力している場合のみ論理１を出力する。第２段は、第１
段の論理出力の隣接する２つを入力として、予め決めて
おいた一方が論理１を、もう一方が論理０を出力してい
る場合のみ論理１を出力するように構成されている。

これを第９図または第10図の論理回路列5Xの代わりに
用いても、AD変換ができる。この場合、並列型AD変換器
全体の動作は論理回路列5Xを用いた場合と同様である
が、比較出力が論理１と論理０の中間段階であるような
場合にも誤った論理信号が出力されないように工夫され
ている。

次に、従来の並列型AD変換器の論理回路のもう一例を
第12図に示す。論理回路列5Zは、論理回路列5Yの第１段
のみを取り出したものである。エンコード回路の構成を
工夫することにより、これを第９図または第10図の論理
回路列5Xの代わりに用いても、AD変換ができる。このこ
とに関しては、本発明者の一人より出願された特願昭62
−105138に述べられている。

発明が解決しようとする課題 このような並列型AD変換器は、基準電圧2Aが基準電圧
2Bよりも低電位である場合には、出力端７に適正なコー
ドが現われない。そのため、直並列型AD変換器の第２段
目以降のように、基準抵抗列に与えられる電位差が第１
段目の変換結果によって代わるような場合には使用でき
ないという問題があった。

特に、入力電圧１が、基準電圧2Aと基準電圧2Bの間に
入っていない場合には、オーバーフローまたはアンダー
フローを示すコードが出力端７に現われることが必要で
あるが、従来の構成では、いかに論理回路列5Xを工夫し
てもオーバーフローであるのかアンダーフローであるの
かを区別することが出来なかった。

本発明は、以上のような従来の並列型AD変換器の欠点
について考案研究した結果によりなされたものであり、
回路の複雑さを増すことなしに、２つの基準電圧のうち
どちらが高電位であっても出力端に適正なコードが現わ
れるような並列型AD変換器を提供することを目的として
いる。

課題を解決するための手段 本発明は、上記の課題を解決するため、電圧が単調に
増加または減少する基準電圧列とアナログ入力電圧とを
それぞれ比較する比較器列と、その比較器列の論理出力
列を入力として論理信号列を出力する論理回路列と、そ
の論理回路列の出力論理信号列を入力として前記アナロ
グ入力電圧に対応するディジタル信号を出力するエンコ
ード回路とを備え、前記基準電圧列のどちら側が高電位
であるかを示す論理信号を前記論理回路列の両端に位置
する論理回路の入力として用い、前記論理回路列が排他
的論理和回路列を有することを特徴とする並列型AD変換
器である。

また本発明は、アナログ入力電圧と基準電圧に基づい
てそれぞれ生成された電圧が単調に増加する基準電圧列
と電圧が単調に減少する基準電圧列とをそれぞれ比較す
る比較器列と、その比較器列の論理出力列を入力として
論理信号列を出力する論理回路列と、その論理回路列の
出力論理信号列を入力として前記アナログ入力電圧に対
応するディジタル信号を出力するエンコード回路とを備
え、 ２つの基準電圧列のどちらが単調に増加しどちらか単
調に減少する電圧列であるかを示す論理信号を前記論理
回路列の両端に位置する論理回路の入力として用い、前
記論理回路列が排他的論理和回路列を有することを特徴
とする並列型AD変換器である。

作用 本発明は上述の構成により、従来の隣接する比較器の
比較出力を入力として、予め決めておいた一方が論理１
をもう一方が論理０を出力している場合のみ論理１が出
力するような論理回路の代わりに、２つの比較出力のう
ちどちらでも一方が論理１をもう一方が論理０を出力し
ている場合に論理１を出力するような論理回路、すなわ
ち排他的論理和回路を用いる。

また、従来の、比較器列の両端の固定された仮想的な
比較出力の代わりに基準電圧のどちらが高電位であるか
を示す外部からの論理信号を用い、その信号に応じて、
基準電圧の高い方の仮想的な比較出力は参照電圧の方が
入力電圧よりも高いような場合の比較出力すなわち論理
０となり、基準電圧の低い方の仮想的な比較出力は参照
電圧の方が入力電圧よりも低いような場合の比較出力す
なわち論理１となるように変化するように構成する。

以上により、２つの基準電圧のうちどちらが高電位で
あっても求めることが可能なAD変換出力が得られる。

実施例 第１図は本発明の一実施例における並列型AD変換器の
構成図である。以下、図面を参照しながら実施例を説明
する。

入力電圧１、基準電圧2A,2B、基準抵抗列３、比較器
列４は、第９図の従来例と同様に構成され、同様の動作
をする。ただし、基準電圧2A,2Bは、どちらが高電位で
あるかは決まっていない。

入力電圧１が基準電圧2Aと基準電圧2Bとの間にあると
きには、その参照電圧が入力電圧１よりも高電位であり
入力電圧１に最も近いような比較器を境界として、その
比較器およびそれよりも参照電圧が高い比較器は論理０
を、そうでない比較器は論力１を出力する。極性信号８
は、基準電圧2Aが基準電圧2Bよも高電位であるときには
論理１を、そうでないときには論理０となるものであ
る。

比較出力列の両端には仮想的な比較出力を配し、基準
電圧の高い方にある仮想的な比較出力は参照電圧の方が
入力電圧よりも高いような場合の比較出力すなわち論理
０になり、基準電圧の低い方にある仮想的な比較出力は
参照電圧の方が入力電圧よりも低いような場合の比較出
力すなわち論理１になるように、極性信号８を用いて制
御する。

論理回路列5Aをなす論理回路は、排他的論理和回路列
から成っており、隣接する比較器のそれぞれの比較出力
を入力として、一方が論理１をもう一方が論理０を出力
している場合のみ論理１を出力するように構成されてい
る。これにより、その参照電圧が入力電圧１よりも高電
位であり入力電圧１に最も近いような比較器に対応した
論理回路のみが論理１を出力し、その他の論理回路は論
理０を出力する。そこで、論理回路列5Aの出力をエンコ
ード回路６に入力すれば、論理１となった論理回路に対
応するコードが出力端７に現われる。これにより、入力
電圧１がAD変換された。

次に、本発明の実施例の他の一例を第２図に示す。第
２図は本発明の他の実施例における並列型AD変換器の構
成図である。入力電圧１、基準電圧2A,2B、差動増幅器1
0A,10B、基準抵抗列3A,3B、比較器列４は、第10図の従
来例と同様に構成され同様の動作をする。ただし、基準
電圧2A,2Bは、どちらが高電位であるかは決まっていな
い。論理回路列5A、エンコード回路６は、第１図と同様
に構成され、以下第１図と同様にしてAD変換が行なわれ
る。

また、本発明の並列型AD変換器の論理回路の一例を第
３図に示す。比較出力列の両端には仮想的な比較出力を
２つずつ配し、基準電圧の高い方にある２つの仮想的な
比較出力は参照電圧の方が入力電圧よりも高いような場
合の比較出力すなわち論理０になり、基準電圧の低い方
にある２つの仮想的な比較出力は参照電圧の方が入力電
圧よりも低いような場合の比較出力すなわち論理１にな
るように、第１図と同様な極性信号８によって制御す
る。

論理回路列5Bは、２つの段階に分かれている。第１段
は、間の一つの比較器を除く２つの比較器のそれぞれの
比較出力を入力として、どちらか一方が論理１をもう一
方が論理０を出力している場合のみ論理１を出力する。
第２段は、第１段の論理出力の隣接する２つの入力とし
て、予め決めておいた一方が論理１をもう一方が論理０
を出力している場合のみ論理１を出力するように構成さ
れている。この論理回路列5Bを第１図または第２図の論
理回路列5Aの代わりに用いても、AD変換ができる。この
場合、並列型AD変換器全体の動作は論理回路列5Aを用い
た場合と同様であるが、比較出力が論理１と論理０の中
間段階であるような場合にも誤った論理信号が出力され
ないように工夫されている。

次に、本発明の並列型AD変換器の論理回路のもう一例
を第４図に示す。論理回路列5Cは、論理回路列5Bの第１
段のみを取り出したものである。エンコード回路の構成
を工夫することにより、この論理回路列5Cを第１図また
は第２図の論理回路列5Aの代わりに用いても、AD変換が
できる。よって、以上述べた方法により、本実施例では
２つの基準電圧のうちどちらが高電位であってもAD変換
ができる。

さて、本発明の特徴の一つに、基準抵抗列、比較器列
だけでなくエンコード回路も変更の必要がないというこ
とが挙げられるが、そのため、基準電圧の高低に関わら
ず、一方の基準電圧から他方の基準電圧に向かって入力
電圧が変化するのに従って、出力端に現われるコードは
同一の変化をする。この様子を第５図（ア），（イ）に
示す。ただし、基準電圧2A、2Bの電圧を、それぞれV2
A、V2Bとした。

しかし、応用によっては、低い方の基準電圧から高い
方の基準電圧に向かって入力電圧が変化するのに従っ
て、出力端に現われるコードが同一の変化をすることが
望まれる。このような場合でも、エンコード回路の出力
コードがグレイコード、擬似グレイコードである場合に
は、簡単なコード変換回路の付加によって対応すること
ができる。

第６図にエンコード回路がグレイコードを出力すると
きのコード変換回路9Aをシす。グレイコードの特徴か
ら、最上位ビットを極性信号８により必要に応じて反転
するだけでよい。以上より、出力端７に表れるコードは
第５図（ウ），（エ）に示すようになる。第７図に、エ
ンコード回路が擬似グレイコードを出力するときのコー
ド変換回路9Bを示す。擬似グレイコードの特徴から、最
下位から数えて奇数に当たるビットを極性信号８により
必要に応じて反転するだけでよい。以上より、出力端７
に表れるコードは第５図（ウ），（エ）に示すようにな
る。第８図に、エンコード回路に発明者の一人によって
出願された特願昭62−105138の回路を用いたときのコー
ド変換回路を示す。エンコード回路の出力はグレイコー
ドであるので、第６図と同様のコード変換回路でよい。
よって、以上のように、本実施例ではコード変換回路は
簡単である。

発明の効果 以上説明したように、本発明の並列型AD変換器によれ
ば、わずかな回路の変更により２つの基準電圧のうちど
ちらが高電位であっても動作させることが可能となる。
したがって、本発明は極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における並列型AD変換器の構
成図、第２図は本発明の並列型AD変換器の構成図、第３
図は本発明の並列型AD変換器の論理回路列を示す図、第
４図は本発明の並列型AD変換器の論理回路列を示す図、
第５図は入力電圧の変化とエンコード回路の出力コード
の関係図、第６図はグレイコードを出力するエンコード
回路に対するコード変換回路図、第７図は擬似グレイコ
ードを出力するエンコード回路に対するコード変換回路
図、第８図は他のグレイコードを出力するエンコード回
路に対するコード変換回路図、第９図は従来の並列型AD
変換器の構成図、第10図は従来の並列型AD変換器の構成
図、第11図は従来の並列型AD変換器の論理回路列を示す
図、第12図は従来の並列型AD変換器の論理回路列を示す
図である。 １……入力電圧、2A,2B……基準電圧、3,3A,3B……基準
抵抗列、４……比較器列、5A,5B,5C……論理回路列、６
……エンコード回路、７……出力端、８……極性信号、
9A,9B……コード変換回路、10A,10B……差動増幅器。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電圧が単調に増加または減少する基準電圧
   列とアナログ入力電圧とをそれぞれ比較する比較器列
   と、その比較器列の論理出力列を入力として論理信号列
   を出力する論理回路列と、その論理回路列の出力論理信
   号列を入力として前記アナログ入力電圧に対応するディ
   ジタル信号を出力するエンコード回路とを備え、 前記基準電圧列のどちら側が高電位であるかを示す論理
   信号を前記論理回路列の両端に位置する論理回路の入力
   として用い、前記論理回路列が排他的論理和回路列を有
   することを特徴とする並列型AD変換器。
2. 【請求項２】アナログ入力電圧と基準電圧に基づいてそ
   れぞれ生成された電圧が単調に増加する基準電圧列と電
   圧が単調に減少する基準電圧列とをそれぞれ比較する比
   較器列と、その比較器列の論理出力列を入力として論理
   信号列を出力する論理回路列と、その論理回路列の出力
   論理信号列を入力として前記アナログ入力電圧に対応す
   るディジタル信号を出力するエンコード回路とを備え、 ２つの基準電圧列のどちらが単調に増加しどちらが単調
   に減少する電圧列であるかを示す論理信号を前記論理回
   路列の両端に位置する論理回路の入力として用い、前記
   論理回路列が排他的論理和回路列を有することを特徴と
   する並列型AD変換器。