JP2919148B2 - A / D converter - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、A/D変換器に関し、
特に量子化誤差を補正する回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an A / D converter,
In particular, it relates to a circuit for correcting a quantization error.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のA/D変換器は図4に示すよう
に、入力端子Cを入力とするトランスファーゲート3の
出力と入力端子Dを入力とするトランスファーゲート4
の出力とを端子Iへ接続し、端子IはコンデンサCAP
4へ接続され、端子Iが接続するコンデンサCAP4の
逆性に接続される端子がコンパレータの入力端子Fへ接
続され、VCCとGND間に2つの抵抗R′をシリアル
に接続し、2つの抵抗の接続点が入力端子Eへ接続し、
入力端子Eを入力とするトランスファーゲート5の出力
は端子Jへ接続し端子JはコンデンサCAP5へ接続さ
れ、端子Jが接続するコンデンサCAP5の逆性に接続
される端子がコンパレータの入力端子Gへ接続される。2. Description of the Related Art As shown in FIG. 4, a conventional A / D converter has an output of a transfer gate 3 having an input terminal C as an input and a transfer gate 4 having an input terminal D as an input.
To the terminal I, and the terminal I is connected to the capacitor CAP.
4 is connected to the input terminal F of the comparator CAP4, the terminal I is connected to the input terminal F of the comparator, two resistors R 'are serially connected between VCC and GND, The connection point connects to input terminal E,
The output of the transfer gate 5 having the input terminal E as an input is connected to the terminal J, the terminal J is connected to the capacitor CAP5, and the terminal connected to the reverse of the capacitor CAP5 connected to the terminal J is connected to the input terminal G of the comparator. Is done.
【0003】VCCへ接続されるトランスファーゲート
7とトランスファーゲート7の出力はコンパレータの入
力端子Fへ接続され、VCCへ接続するトランスファー
ゲート6とトランスファーゲート6の出力はコンパレー
タの入力端子Gへ接続される。又、抵抗値Rの抵抗を2
n −1個直列に接続し、この直列に接続された抵抗の一
方の端とGNDとを抵抗値R/2の抵抗を介して接続
し、他方の端とVCCとを抵抗値3×R/2の抵抗を介
して接続する。The transfer gate 7 connected to VCC and the output of the transfer gate 7 are connected to the input terminal F of the comparator, and the transfer gate 6 connected to VCC and the output of the transfer gate 6 are connected to the input terminal G of the comparator. . The resistance of the resistance value R is 2
n-1 are connected in series, one end of this series connected resistor is connected to GND via a resistor having a resistance value of R / 2, and the other end is connected to VCC at a resistance value of 3 × R / 2 via a second resistor.
【0004】又、各抵抗の接続点の電圧は、(VCC/
2n )×1−VCC/2n+1 (GNDに近い接続点を1
=1とすると1=1,2,…,2n-1 )となり、コンパ
レータの出力により制御されるセレクタを介してこれら
の電圧は入力端子Dへ印加し、アナログ入力電圧(以下
VAと称す)を入力端子Cへ印加される構成となってい
る。The voltage at the connection point of each resistor is (VCC /
2 n ) × 1−VCC / 2 n + 1 (connection point close to GND is 1
= 1, 1 = 1, 2,..., 2 n−1 ), and these voltages are applied to the input terminal D via a selector controlled by the output of the comparator, and the analog input voltage (hereinafter referred to as VA) Is applied to the input terminal C.
【0005】次に、図4のA/D変換器の一例である分
解能2bitの逐次比較型のA/D変換器の構成を図5
に示す。FIG. 5 shows a configuration of a successive approximation type A / D converter having a resolution of 2 bits, which is an example of the A / D converter shown in FIG.
Shown in
【0006】コンパレータ部の端子CにVAを印加し、
VCCとGND間に直列につながれた抵抗の接点の電圧
は、A1=VCC/4−VCC/8,A2=(VCC/
4)×2−VCC/8,A3=(VCC/4)×3−V
CC/8となり、セレクタはコンパレータの出力によっ
て接点、A1,A2,A3、のいずれかの電圧をコンパ
レータの端子Dに印加する。(ここで、VCC/8の電
圧はVCCに対して2bitA/D変換したときに1/
2LSBに相当する電圧であり、nbitA/D変換器
においてVAと(VCC/2n )×1−VCC/2n+1
を比較する事によって最大VCC/2n+1 の電圧差でデ
ジタル値を求める事ができる。)次に、図5の分解能2
bitの逐次比較型のA/D変換器の動作を図6の動作
タイミングを用いて説明する。VA is applied to the terminal C of the comparator section,
The voltage at the contact point of the resistor connected in series between VCC and GND is A1 = VCC / 4−VCC / 8, A2 = (VCC /
4) × 2-VCC / 8, A3 = (VCC / 4) × 3-V
CC / 8, and the selector applies one of the voltages of the contacts A1, A2, and A3 to the terminal D of the comparator according to the output of the comparator. (Here, the voltage of VCC / 8 is 1 / when 2-bit A / D conversion is performed on VCC.
This is a voltage corresponding to 2LSB, and VA and (VCC / 2 n ) × 1−VCC / 2 n + 1 in the n -bit A / D converter.
, A digital value can be obtained with a maximum voltage difference of VCC / 2 n + 1 . Next, the resolution 2 in FIG.
The operation of the bit successive approximation type A / D converter will be described with reference to the operation timing of FIG.
【0007】(1)サンプリング期間中(t1期間)
は、トランスファーゲート3,5,6,7をONの状態
とし、トランスファーゲート4はOFFの状態とすると
入力端子Cからアナログ入力電圧VAが印加され端子I
の電位はVAとなり、入力端子Eから電圧VCC/2が
印加され端子Jの電位はVCC/2となり、コンパレー
タの入力端子F,GはVCCにプリチャージされる。こ
こで、VCC=5V,VA=1Vとし、容量CAP4,
5の容量値を1Fとすると容量CAP4には電荷4C,
容量CAP5の電荷は2.5Cが保持される。(1) During sampling period ( t1 period )
When the transfer gates 3, 5, 6, and 7 are turned on and the transfer gate 4 is turned off, the analog input voltage VA is applied from the input terminal C and the terminal I
Becomes VA, the voltage VCC / 2 is applied from the input terminal E, the potential of the terminal J becomes VCC / 2, and the input terminals F and G of the comparator are precharged to VCC. Here, VCC = 5V, VA = 1V, and the capacitance CAP4
Assuming that the capacitance value of 5 is 1F, the capacitance CAP4 has a charge of 4C,
The charge of the capacitor CAP5 is maintained at 2.5C.
【0008】(2)サンプリング期間(t1)に入力さ
れたアナログ信号に対するデジタル値を求める期間(t
2,t3の期間)は、まずt2の期間にトランスファー
ゲート3,6,7をOFFの状態とし、トランスファー
ゲート4,5をONの状態とする。またセレクタは接点
A2を選択し電圧1.875Vが入力端子Dに印加さ
れ、端子Iは1.875Vとなり、CAP4が電荷4C
を保持するため、コンパレータの入力端子Fの寄生容量
を0Fとすると、コンパレータの入力端子Fは5.87
5Vとなる。コンパレータの入力端子Gの電位は入力端
子E,端子Jの電位が変化していないために5Vのまま
であり、入力端子Fは入力端子Gよりも高い電位とな
る。そのため、コンパレータの出力OUTは論理的
“L”を出力する。(アナログ信号に対する、デジタル
値は最上位bitを論理的“0”と判定)。(2) A period (t) for obtaining a digital value for the analog signal input during the sampling period (t1)
During the period t2), the transfer gates 3, 6, 7 are turned off and the transfer gates 4, 5 are turned on during the period t2. Further, the selector selects the contact A2, a voltage of 1.875 V is applied to the input terminal D, the terminal I becomes 1.875 V, and the CAP4 has a charge of 4C.
Assuming that the parasitic capacitance of the input terminal F of the comparator is 0F, the input terminal F of the comparator is 5.87.
It becomes 5V. The potential of the input terminal G of the comparator remains at 5 V because the potentials of the input terminals E and J do not change, and the potential of the input terminal F becomes higher than that of the input terminal G. Therefore, the output OUT of the comparator outputs a logical “L”. (The digital value for an analog signal is determined to be logically “0” for the most significant bit.)
【0009】次に、t3の期間ではコンパレータの出力
がt2の期間“L”であったために、セレクタは端子A
1を選択し電圧0.625Vが入力端子Dに印加され、
端子Iは0.625Vとなり、CAP4の電荷4Cを保
存するため、コンパレータの入力端子Fの寄生容量を0
Fとすると、コンパレータの入力端子Fは4.625V
となる。コンパレータの入力端子Gの電位は入力端子
E、端子Jの電位が変化しないために5Vのままであ
り、入力端子Fは入力端子Gよりも低い電位となる。そ
のため、コンパレータの出力OUTは論理的“H”を出
力する。(アナログ信号に対する、デジタル値は最下位
bitを論理的“1”と判定)。以上の動作で、変換を
完了する。Next, during the period of t3, the output of the comparator is "L" during the period of t2.
1 is selected and a voltage of 0.625 V is applied to the input terminal D,
The terminal I becomes 0.625 V, and the parasitic capacitance of the input terminal F of the comparator is reduced to 0 to save the charge 4C of CAP4.
If F, the input terminal F of the comparator is 4.625V
Becomes The potential of the input terminal G of the comparator remains at 5 V because the potentials of the input terminals E and J do not change, and the potential of the input terminal F becomes lower than that of the input terminal G. Therefore, the output OUT of the comparator outputs a logical “H”. (The digital value for an analog signal is determined to be logically “1” for the least significant bit.) The above operation completes the conversion.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】この従来のA/D変換
器では、量子化誤差を1/2LSBとするための抵抗値
R/2を抵抗Rと抵抗R/2を合わせた抵抗値に対して
1/2n+1 の値で作らなければならないが全抵抗値を2
n ×R,1/2LSBを作るための抵抗値をR/2,1
/2LSBを作るための抵抗値のばらつきをrとすると
nbitA/D変換の1/2LSBのばらつきはr/
(R/2)となるが、分解能を1bit高くしたときの
(n+1)bitA/D変換の場合にはマスクレイアウ
ト面積が変化しないとすると、VCCとGND間に直列
に接続された抵抗の全抵抗値はnbitA/D変換時と
同じである。従って、各抵抗の抵抗値がnbitA/D
変換の時の1/2の値で作らなければならなくなり、1
/2LSBを作るための抵抗値のばらつきは変わらない
とすると、1/2LSBの誤差は{r/(R/2)}×
2となりnbitA/D変換の時と比べて量子化誤差の
1/2LSBの誤差が大きくなってしまいという問題点
があった。In this conventional A / D converter, the resistance value R / 2 for reducing the quantization error to 1/2 LSB is compared with the resistance value obtained by combining the resistance R and the resistance R / 2. Must be made with a value of 1/2 n + 1.
The resistance value for forming n × R, 1/2 LSB is R / 2, 1
Assuming that the variation of the resistance value for forming / 2 LSB is r, the variation of 1/2 LSB of the n-bit A / D conversion is r /
(R / 2), but in the case of (n + 1) -bit A / D conversion when the resolution is increased by 1 bit, if the mask layout area does not change, the total resistance of the resistors connected in series between VCC and GND The value is the same as in nbit A / D conversion. Therefore, the resistance value of each resistor is nbitA / D
It must be made with half the value of the conversion,
Assuming that the variation of the resistance value for forming / LSB remains unchanged, the error of 1 / 2LSB is {r / (R / 2)} ×
2, which is a problem that the error of 1/2 LSB of the quantization error becomes larger than that in the case of n-bit A / D conversion.
【0011】2bitA/D変換器を例に挙げて、図5
の回路図を用いて説明する。ここでVCC=5V,R=
100Ω,2R/2=50Ω,R/2の抵抗値の誤差r
=1Ωとすると、1/2LSBの誤差は最大1/2LS
B+1/100LSBとなるが、4bitA/D変換時
にはR=25Ω,R/2=12.5Ω、としてマスクレ
イアウト面積が2bitA/D変換器時と同じにすると
1/2LSBの誤差は最大1/2LSB+1/25LS
Bとなり2bitA/D変換時と比べて量子化誤差の1
/2LSBの誤差が大きくなってしまうという問題点が
あった。FIG. 5 shows a 2-bit A / D converter as an example.
This will be described with reference to the circuit diagram of FIG. Where VCC = 5V, R =
100Ω, 2R / 2 = 50Ω, error r of resistance value of R / 2
= 1Ω, the error of 1 / 2LSB is 1 / 2LS at the maximum.
B + 1/100 LSB, but when R = 25Ω and R / 2 = 12.5Ω at the time of 4-bit A / D conversion and the mask layout area is the same as at the time of the 2-bit A / D converter, the error of 1 / LSB is 最大 LSB + 1/2 at the maximum. 25LS
B, which is a quantization error of 1 compared to the 2-bit A / D conversion.
There is a problem that the error of / 2 LSB is increased.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明は、nビットのA
/D変換器であって、電源ラインと接地ラインとの間に
直列接続された複数の抵抗素子と、第1の所定の電圧を
受ける第1の端子と、第1の端子に一方の電極が接続さ
れた第1の容量素子と、アナログ入力電圧を受ける第1
の入力端子と、複数の抵抗素子同士の接続節点の電圧を
受ける第2の入力端子と、第1の入力端子および第2の
入力端子に共通に接続された第2の端子と、第2の端子
に一方の電極が接続された第2の容量素子と、第1の容
量素子の他方の電極および第2の容量素子の他方の電極
に共通に接続された第3の端子と、第2の所定の電圧を
受ける第4の端子と、第2の端子の電圧を基準にして第
1の端子の電圧と比較するコンパレータとを有し、第1
の所定の電圧×(第1の容量素子の容量値/第2の容量
素子の容量値)が(電源ラインと接地ラインとの間の電
圧/2 n )×1/2の電圧となっている。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an n-bit A
/ D converter, between a power line and a ground line
A plurality of resistance elements connected in series and a first predetermined voltage
Receiving the first terminal and one electrode connected to the first terminal.
A first capacitive element, and a first capacitive element for receiving an analog input voltage.
Input terminal and the voltage at the connection node between multiple resistance elements.
Receiving a second input terminal, a first input terminal and a second input terminal.
A second terminal commonly connected to the input terminal, and a second terminal
A second capacitance element having one electrode connected to the first capacitance and a first capacitance
Other electrode of the capacitive element and the other electrode of the second capacitive element
And a second terminal connected in common to the third terminal
Receiving a fourth terminal and a second terminal based on the voltage of the second terminal.
And a comparator for comparing the voltage of the first terminal with the voltage of the first terminal.
Predetermined voltage × (capacitance value of first capacitance element / second capacitance)
(The capacitance value of the element)
Pressure / 2n ) .times.1 / 2.
【0013】また、本発明では、第1の端子に接続され
第3の所定の電圧を受ける第3の入力端子と、第1の端
子に接続され第4の所定の電圧を受ける第4の入力端子
とをさらに有し、第1の所定の電圧は(第3の所定の電
圧−第4の所定の電圧)であり、アナログ入力電圧をA
/D変換器に入力するサンプリング期間には第1の端子
に第3の入力端子を選択的に接続しかつ第2の端子に第
1の入力端子を選択的に接続し、A/D変換を行う期間
には第1の端子に第4の入力端子を選択的に接続しかつ
第2の端子に第2の入力端子を選択的に接続する。 Further , according to the present invention, the first terminal is connected to the first terminal.
A third input terminal for receiving a third predetermined voltage, a first terminal;
A fourth input terminal connected to the terminal and receiving a fourth predetermined voltage
And the first predetermined voltage is (third predetermined voltage).
Voltage−fourth predetermined voltage), and the analog input voltage is A
During the sampling period for input to the / D converter, the first terminal
To the third input terminal and to the second terminal
Period during which A / D conversion is performed by selectively connecting input terminals 1
Selectively connects the fourth input terminal to the first terminal and
A second input terminal is selectively connected to the second terminal.
【0014】本発明の好適な実施態様によれば、サンプ
リング期間には、第3の端子および第4の端子に電源ラ
インの電圧が印加されている。また、複数の抵抗素子
は、各々が等しい抵抗値を有している。 According to a preferred embodiment of the present invention, a sump is provided.
During the ring period, the power supply is connected to the third terminal and the fourth terminal.
IN voltage is applied. In addition, multiple resistance elements
Have the same resistance value.
【0015】本発明は、さらに、第5の所定の電圧を受
ける第5の入力端子と、第5の入力端子に一方の電極が
接続され第4の端子に他方の電極が接続された第3の容
量素子とを有する。このとき、好適には、第3の容量素
子の容量値は、第1の容量素子の容量値と第2の容量素
子の容量値との和であり、第3の所定の電圧と第5の所
定の電圧は、(電源ラインと接地ラインとの間の電圧/
2)となっている。 The present invention further comprises receiving a fifth predetermined voltage.
A fifth input terminal, and one electrode connected to the fifth input terminal.
A third capacitor connected and the other electrode connected to the fourth terminal
And a quantity element. At this time, preferably, the third capacitor element
The capacitance value of the capacitor is the capacitance value of the first capacitance element and the capacitance value of the second capacitance element.
And the third predetermined voltage and the fifth point.
The constant voltage is (voltage between power supply line and ground line /
2).
【0016】[0016]
【実施例】図1は本発明のnbitA/D変換器の一実
施例であり、入力端子Aを入力とするトランスファーゲ
ート1の出力と入力端子Bを入力とするトランスファー
ゲート2の出力とを、端子Hへ接続する。端子Hはコン
デンサCAP1へ接続され、端子Hが接続するコンデン
サCAP1の逆性に接続される端子がコンパレータの入
力端子Fへ接続される。FIG. 1 shows an embodiment of an nbit A / D converter according to the present invention. The output of a transfer gate 1 having an input terminal A as an input and the output of a transfer gate 2 having an input terminal B as an input are shown in FIG. Connect to terminal H. The terminal H is connected to the capacitor CAP1, and the oppositely connected terminal of the capacitor CAP1 to which the terminal H is connected is connected to the input terminal F of the comparator.
【0017】入力端子Cを入力とするトランスファーゲ
ート3の出力と入力端子Dを入力とするトランスファー
ゲート4の出力とを、端子Iへ接続する。端子Iはコン
デンサCAP2へ接続され、端子Iが接続するコンデン
サCAP2の逆性に接続される端子がコンパレータの入
力端子Fへ接続される。The output of the transfer gate 3 receiving the input terminal C and the output of the transfer gate 4 receiving the input terminal D are connected to the terminal I. The terminal I is connected to the capacitor CAP2, and the oppositely connected terminal of the capacitor CAP2 to which the terminal I is connected is connected to the input terminal F of the comparator.
【0018】VCCとGNDの間に2つの抵抗R′をシ
リアルに接続し、2つの抵抗R′の接続点を入力とする
トランスファーゲート5の出力は端子Jへ接続する。端
子JはコンデンサCAP3へ接続され端子Jが接続する
コンデンサCAP3の逆性に接続される端子が前記コン
パレータの端子Gへ接続される。Two resistors R 'are serially connected between VCC and GND, and the output of the transfer gate 5 having a connection point between the two resistors R' as an input is connected to a terminal J. The terminal J is connected to the capacitor CAP3, and the terminal of the capacitor CAP3 to which the terminal J is connected is connected in reverse to the terminal G of the comparator.
【0019】VCCへ接続するトランスファーゲート6
とトランスファーゲート6の出力は前記コンパレータの
入力端子Gへ接続される。又、VCCへ接続するトラン
スファーゲート7とトランスファーゲート7の出力は前
記コンパレータの入力端子Fへ接続される。又、抵抗値
Rの抵抗を2n 個直列に接続し、この直列に接続された
抵抗の両端にVCCとGNDを接続する。又、各抵抗の
接続点の電圧は{(VCC/2n )×1}(GNDに近
い接続点を1=1とすると=1,2,…,2n-1 )とな
り、これらの電圧はコンパレータの出力により制御され
るセレクタを介して入力端子Dへ印加される。又、VA
を入力端子Cへ印加する構成となっている。Transfer gate 6 connected to VCC
And the output of the transfer gate 6 is connected to the input terminal G of the comparator. The transfer gate 7 connected to VCC and the output of the transfer gate 7 are connected to the input terminal F of the comparator. Further, 2 n resistors having a resistance value R are connected in series, and VCC and GND are connected to both ends of the resistors connected in series. Also, the voltage at the connection point of each resistor is {(VCC / 2 n ) × 1} (where 1 = 1 is the connection point near GND = 1, 2,..., 2 n−1 ), and these voltages are It is applied to input terminal D via a selector controlled by the output of the comparator. Also, VA
Is applied to the input terminal C.
【0020】次に、図1のA/D変換器の一例である分
解能2bitの逐次比較型のA/D変換器の構成を図2
に示す。コンパレータ部の端子CにVAを印加し、VC
CとGND間に直列につながれた抵抗の接点の電圧が、
A1=VCC/4,A2=(VCC/4)×2,A3=
(VCC/4)×3、となりセレクタはコンパレータの
出力によってA1,A2,A3のいずれかの電圧をコン
パレータの端子Dに印加する。Next, the configuration of a successive approximation type A / D converter having a resolution of 2 bits, which is an example of the A / D converter of FIG. 1, is shown in FIG.
Shown in Apply VA to the terminal C of the comparator section,
The voltage at the contact point of the resistor connected in series between C and GND is
A1 = VCC / 4, A2 = (VCC / 4) × 2, A3 =
(VCC / 4) × 3, and the selector applies one of the voltages A1, A2, and A3 to the terminal D of the comparator according to the output of the comparator.
【0021】次に、図2の分解能2bitの逐次比較型
のA/D変換器の動作を図3の動作タイミングを用いて
説明する。Next, the operation of the successive approximation type A / D converter having the resolution of 2 bits shown in FIG. 2 will be described with reference to the operation timing shown in FIG.
【0022】(1)サンプリング期間中(t1の期間)
は、トランスファーゲート1,3,5,6,7をONの
状態とし、トランスファーゲート2,4はOFFの状態
とする。入力端子Cからアナログ入力電圧VAが印加さ
れ端子Iの電位はVAとなり、入力端子Eから電圧VC
C/2が印加され端子Jの電位はVCC/2となり、コ
ンパレータの入力端子F,GはVCCにプリチャージさ
れる。また、入力端子Aから電圧V1を印加する事によ
って端子HはV1となる。ここで、VCC=5V,VA
=1V,V1=2.5Vとし、容量CAP1容量を1F
とし、CAP2の容量を2Fとし、CAP3の容量値を
3Fとすると、容量CAP1の電荷は2.5Cとなり、
容量CAP2の電荷は8Cとなり、容量CAP3の電荷
は7.5Cとなる。(1) During sampling period (period t1)
Turns on the transfer gates 1, 3, 5, 6, and 7, and turns off the transfer gates 2 and 4. The analog input voltage VA is applied from the input terminal C, the potential of the terminal I becomes VA, and the voltage VC from the input terminal E is applied.
When C / 2 is applied, the potential of the terminal J becomes VCC / 2, and the input terminals F and G of the comparator are precharged to VCC. When the voltage V1 is applied from the input terminal A, the terminal H becomes V1. Here, VCC = 5V, VA
= 1V, V1 = 2.5V and the capacity CAP1 capacity is 1F
Assuming that the capacitance of CAP2 is 2F and the capacitance value of CAP3 is 3F, the charge of the capacitance CAP1 is 2.5C,
The charge of the capacitor CAP2 is 8C, and the charge of the capacitor CAP3 is 7.5C.
【0023】(2)サンプリング期間(t1)に入力さ
れたアナログ信号に対するデジタル値を求める期間(t
2,t3の期間)は、まずt2の期間にトランスファー
ゲート1,3,6,7をOFFの状態とし、トランスフ
ァーゲート2,4,5をONの状態とする。またセレク
タは接点A2を選択し電圧2.5Vが入力端子Dに印加
され端子Iは2.5Vとなる。また入力端子Bに電圧
(V1−ΔV)を印加する事によって端子Hは(V1−
ΔV)となる。ここで、ΔV=1.25V(ここで、
1.25VはVCC=5Vでの2bitA/D変換にお
いての1LSBに相当する電圧)とするとCAP1,C
AP2が保持している電荷と端子Hの電位が(2.5V
−1.25V)、端子Iの電位が2.5V、端子Jの電
位が2.5Vという関係から、t2期間中のコンパレー
タの入力端子Fの寄生容量を0Fとするとコンパレータ
の入力端子Fの電位は、5.875Vとなる。又、入力
端子Gは5Vが保持されているため、コンパレータの出
力OUTは論理的“L”を出力する。(アナログ信号に
対する、デジタル値は最上位bitを論理的“0”と判
定)。(2) A period (t) for obtaining a digital value for an analog signal input during the sampling period (t1)
During the period of t2, the transfer gates 1, 3, 6, and 7 are turned off and the transfer gates 2, 4, and 5 are turned on. The selector selects the contact A2, a voltage of 2.5 V is applied to the input terminal D, and the voltage of the terminal I becomes 2.5 V. Further, by applying a voltage (V1-ΔV) to the input terminal B, the terminal H becomes (V1-ΔV).
ΔV). Here, ΔV = 1.25 V (where,
1.25 V is a voltage corresponding to 1 LSB in 2-bit A / D conversion when VCC = 5 V).
The electric charge held by AP2 and the potential of terminal H are (2.5 V
−1.25 V), since the potential of the terminal I is 2.5 V and the potential of the terminal J is 2.5 V, assuming that the parasitic capacitance of the input terminal F of the comparator during the period t2 is 0F, the potential of the input terminal F of the comparator is obtained. Becomes 5.875V. Further, since the input terminal G holds 5 V, the output OUT of the comparator outputs a logical “L”. (The digital value for an analog signal is determined to be logically “0” for the most significant bit.)
【0024】ここで、入力端子Fの電位は[入力端子F
の電位]=([t2期間の端子Iの電位]−[t1期間
の端子Iの電位])+{([t2期間の端子Hの電位]
−[t1期間の端子Hの電位])×[CAP1の容量
値]/[CAP2の容量値]}+[t1期間の端子Fの
電位]=(2.5V−1V)+(1.25V−2.5
V)×1/2+5V=5.875Vとして求めた。Here, the potential of the input terminal F is [input terminal F
Potential] = ([potential of terminal I in period t2] − [potential of terminal I in period t1]) + {([potential of terminal H in period t2]
− [Potential of the terminal H during the period t1] × [capacitance value of the CAP1] / [capacitance value of the CAP2]} + [potential of the terminal F during the period t1] = (2.5V-1V) + (1.25V− 2.5
V) × 1 / + 5V = 5.875V.
【0025】又、入力端子Fの電位の式の“([t2期
間の端子Hの電位]−[t1期間の端子Hの電位])×
[CAP1の容量値]/[CAP2の容量値]={(V
1−ΔV)−V1}×1F/2F”は2bitA/D変
換器の1/2LSBの値である。すなわち、従来のよう
に抵抗を用いて1/2LSBを作り出すのでは無く、本
発明はΔV及びCAP1とCAP2の容量値の比で1/
2LSBを作り出している。又、マスク上でCAP1と
CAP2を近傍に作成することが出来るためCAP1/
CAP2の比が変化しないようにする事が出来る。The expression for the potential of the input terminal F is "([potential of the terminal H during the period t2]-[potential of the terminal H during the period t1]). Times.
[Capacity value of CAP1] / [Capacity value of CAP2] = {(V
1−ΔV) −V1} × 1F / 2F ″ is the value of L LSB of the 2-bit A / D converter. That is, instead of using a resistor to create L LSB as in the conventional case, the present invention provides ΔV And the ratio of the capacitance values of CAP1 and CAP2 is 1 /
2LSB is being created. Further, since CAP1 and CAP2 can be created in the vicinity on the mask, CAP1 / CAP2
The ratio of CAP2 can be kept unchanged.
【0026】次に、t3の期間ではトランスファーゲー
ト1,3,6,7はOFFの状態で、トランスファーゲ
ート2,4,5がONの状態のままであるが、コンパレ
ータの出力がt2の期間“L”であったために、セレク
タは端子A1を選択し電圧1.25Vが入力端子Dに印
加され、端子Iは1.25Vとなり、t2期間のCAP
1,CAP2の保持している電荷と端子Hの電位が
(2.5V−1.25V)、端子Iの電位が1.25
V、端子Jの電位が2.5Vという関係からt3期間中
のコンパレータの入力端子Fの寄生容量を0Fとすると
コンパレータの入力端子Fの電位は、([t3期間の端
子Iの電位]−[t2期間の端子Iの電位])+[t2
期間の端子Fの電位]=(1.25V−2.5V)+
5.875V=4.625Vとなる。また、入力端子G
は、5Vが保持されているためにコンパレータの出力O
UTは論理的“H”を出力する。(アナログ信号に対す
る、デジタル値は最下位bitを論理的“1”と判
定)。Next, during the period t3, the transfer gates 1, 3, 6, and 7 are in the OFF state and the transfer gates 2, 4, and 5 are in the ON state. L ”, the selector selects the terminal A1, a voltage of 1.25V is applied to the input terminal D, the terminal I becomes 1.25V, and the CAP during the period t2
1, the charge held by CAP2 and the potential of terminal H are (2.5 V-1.25 V), and the potential of terminal I is 1.25
Assuming that the parasitic capacitance of the input terminal F of the comparator during the period t3 is 0F from the relation of V and the potential of the terminal J being 2.5 V, the potential of the input terminal F of the comparator becomes ([the potential of the terminal I during the period t3]-[ Potential of terminal I during t2]) + [t2
Potential of terminal F during period] = (1.25 V−2.5 V) +
5.875V = 4.625V. Also, the input terminal G
Is the output O of the comparator because 5 V is held.
The UT outputs a logical “H”. (The digital value for an analog signal is determined to be logically “1” for the least significant bit.)
【0027】[0027]
【発明の効果】以上のようにこの発明は量子化誤差の1
/2LSB(VCC/2n+1 )を、容量CAP1,CA
P2の容量値の比と電位差ΔVとの積を用いて作り出す
が、容量CAP1,CAP2をマスクレイアウト上で近
傍に作成することによりこの2つの容量の比を一定に保
つことが出来るために、量子化誤差を最小になるように
保証することが出来る。As described above, according to the present invention, one of the quantization errors
/ 2 LSB (VCC / 2 n + 1 ) with the capacitors CAP1, CA
The capacitance is created using the product of the ratio of the capacitance value of P2 and the potential difference ΔV. Since the capacitances CAP1 and CAP2 are formed close to each other on the mask layout, the ratio of these two capacitances can be kept constant. It is possible to guarantee that the conversion error is minimized.
【図1】本発明の実施例のA/D変換器の構成図FIG. 1 is a configuration diagram of an A / D converter according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1を用いた2bit逐次比較変換方式のA/
D変換器の構成図FIG. 2 is a diagram showing the A / A of the 2-bit successive approximation conversion method using FIG.
Configuration diagram of D converter
【図3】図2に示した構成図の動作タイミング図FIG. 3 is an operation timing chart of the configuration diagram shown in FIG. 2;
【図4】従来例のA/D変換器の構成図FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional A / D converter.
【図5】図4を用いた2bit逐次比較変換方式のA/
D変換器の構成図FIG. 5 is a diagram showing A / A of a 2-bit successive approximation conversion method using FIG.
Configuration diagram of D converter
【図6】図5に示した構成図の動作タイミング図FIG. 6 is an operation timing chart of the configuration diagram shown in FIG. 5;
【符号の説明】 1〜7 トランスファーゲート A〜E 入力端子 F〜J 端子 CAP1〜5 容量 R,R′ 抵抗 A1〜3 電源電圧分割点 VCC 電源 GND 接地[Description of Signs] 1-7 Transfer gates A-E Input terminals F-J terminals CAP1-5 Capacitance R, R 'Resistance A1-3 Power supply voltage division point VCC Power supply GND Ground
Claims (7)
ラインと接地ラインとの間に直列接続された複数の抵抗
素子と、第1の所定の電圧を受ける第1の端子と、前記
第1の端子に一方の電極が接続された第1の容量素子
と、アナログ入力電圧を受ける第1の入力端子と、前記
複数の抵抗素子同士の接続節点の電圧を受ける第2の入
力端子と、前記第1の入力端子および前記第2の入力端
子に共通に接続された第2の端子と、前記第2の端子に
一方の電極が接続された第2の容量素子と、前記第1の
容量素子の他方の電極および前記第2の容量素子の他方
の電極に共通に接続された第3の端子と、第2の所定の
電圧を受ける第4の端子と、前記第2の端子の電圧を基
準にして前記第1の端子の電圧と比較するコンパレータ
とを有し、 前記第1の所定の電圧×(前記第1の容量素子の容量値
/前記第2の容量素子の容量値)が(前記電源ラインと
前記接地ラインとの間の電圧/2 n )×1/2の電圧で
ある ことを特徴とするA/D変換器。1. An n-bit A / D converter, comprising: a power supply
Multiple resistors connected in series between the line and the ground line
An element, a first terminal receiving a first predetermined voltage,
A first capacitor having one electrode connected to the first terminal;
And a first input terminal for receiving an analog input voltage;
A second input for receiving a voltage at a connection node between the plurality of resistance elements;
Force terminal, the first input terminal and the second input terminal
A second terminal commonly connected to the second terminal and the second terminal
A second capacitive element to which one of the electrodes is connected;
The other electrode of the capacitor and the other of the second capacitor
A third terminal commonly connected to the electrodes of
A fourth terminal for receiving a voltage, and a voltage based on the voltage of the second terminal.
A comparator for comparing the voltage of the first terminal with the voltage of the first terminal
And the first predetermined voltage × (the capacitance value of the first capacitive element)
/ The capacitance value of the second capacitive element is
Voltage between the ground line / 2/2 ) × 1/2
A / D converter, characterized in that.
電圧を受ける第3の入力端子と、前記第1の端子に接続A third input terminal for receiving a voltage, connected to the first terminal;
され第4の所定の電圧を受ける第4の入力端子とをさらAnd a fourth input terminal receiving a fourth predetermined voltage.
に有し、前記第1の所定の電圧は(前記第3の所定の電And the first predetermined voltage is (the third predetermined voltage).
圧−前記第4の所定の電圧)であり、前記アナログ入力Pressure-the fourth predetermined voltage) and the analog input
電圧をA/D変換器に入力するサンプリング期間には前Before the sampling period when the voltage is input to the A / D converter,
記第1の端子に前記第3の入力端子を選択的に接続しかThe third input terminal is selectively connected to the first terminal.
つ前記第2の端子に前記第1の入力端子を選択的に接続Selectively connect the first input terminal to the second terminal
し、A/D変換を行う期間には前記第1の端子に前記第During the period for performing A / D conversion, the first terminal is connected to the first terminal.
4の入力端子を選択的に接続しかつ前記第2の端子に前4 input terminals and selectively connected to the second terminal.
記第2の入力端子を選択的に接続することを特徴とするThe second input terminal is selectively connected.
請求項1記載のA/D変換器。The A / D converter according to claim 1.
端子および前記第4の端子に前記電源ラインの電圧が印The voltage of the power line is marked on the terminal and the fourth terminal.
加されることを特徴とする請求項1または2記載のA/3. The method according to claim 1, wherein the A /
D変換器。D converter.
抗値を有していることを特徴とする請求項1,2または3. The method according to claim 1, wherein the first, second, and third components have a resistance value.
3記載のA/D変換器。3. The A / D converter according to 3.
子と、前記第5の入力Child and the fifth input 端子に一方の電極が接続され前記One electrode is connected to the terminal
第4の端子に他方の電極が接続された第3の容量素子とA third capacitor in which the other electrode is connected to the fourth terminal;
をさらに有することを特徴とする請求項1,2,3また4. The method according to claim 1, further comprising:
は4記載のA/D変換器。Is an A / D converter according to 4.
1の容量素子の容量値と前記第2の容量素子の容量値とThe capacitance value of the first capacitance element and the capacitance value of the second capacitance element
の和であることを特徴とする請求項5記載のA/D変換6. The A / D conversion according to claim 5, wherein
器。vessel.
の電圧は、(前記電源ラインと前記接地ラインとの間のIs the voltage between the power supply line and the ground line.
電圧/2)であることを特徴とする請求項5記載のA/Voltage / (2).
D変換器。D converter.
Priority Applications (1)
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JP811992A JP2919148B2 (en) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | A / D converter |
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JP811992A JP2919148B2 (en) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | A / D converter |
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---|---|
JPH05199117A JPH05199117A (en) | 1993-08-06 |
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