JP3074633B2 - Quantization circuit - Google Patents

Quantization circuit

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JP3074633B2
JP3074633B2 JP05256557A JP25655793A JP3074633B2 JP 3074633 B2 JP3074633 B2 JP 3074633B2 JP 05256557 A JP05256557 A JP 05256557A JP 25655793 A JP25655793 A JP 25655793A JP 3074633 B2 JP3074633 B2 JP 3074633B2
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Japan
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threshold
output
threshold circuit
voltage
closing means
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国梁 寿
直 高取
山本  誠
庶 大澤
晶 漆畑
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は量子化回路に係り、アナ
ログ電圧に対応して量子化した電圧を出力しうる量子化
回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a quantization circuit, and more particularly to a quantization circuit capable of outputting a quantized voltage corresponding to an analog voltage.

【0002】[0002]

【従来技術】コンピュータ科学におけるデジタル技術
は、微細加工技術の進歩にともなって著しい発展を遂げ
てきたが、その設備投資金額は加速度的に増加しつつあ
り、現在アナログ技術が注目されている。そしてアナロ
グデータの量子化には、従来は直列なレジスタンスによ
る分圧器を用いた回路が使用されていたが、常に電流が
生じているため消費電力が大であり、また基準電圧が変
動したときに出力値が大幅に変動するという問題があっ
た。
2. Description of the Related Art Digital technology in computer science has been remarkably developed with the progress of microfabrication technology. However, the amount of capital investment has been increasing at an accelerating rate, and analog technology is currently attracting attention. Conventionally, a circuit using a voltage divider with series resistance has been used to quantize analog data.However, since current is constantly generated, power consumption is large, and when the reference voltage fluctuates, There was a problem that the output value fluctuated significantly.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような従
来の問題点を解消すべく創案されたもので、省電力であ
るとともに量子化精度が良好な量子化回路を提供するこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a quantization circuit which is power-saving and has good quantization accuracy. I do.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明に係る量子化回路
は、複数の閾値回路を段階的に設け、ある閾値に対する
閾値回路が出力を生じたときに、より低い閾値の閾値回
路の出力を遮断するものである。
A quantizing circuit according to the present invention is provided with a plurality of threshold circuits in a stepwise manner. When a threshold circuit for a certain threshold generates an output, the output of the lower threshold circuit is output. It shuts off.

【0005】[0005]

【実施例】次にこの発明に係る量子化回路の1実施例を
図面に基づいて説明する。図1において、量子化回路は
複数(図1では4個示されている)の閾値回路TH1〜
TH4を有し、これらは最も低い閾値から最も高い閾値
まで段階的に閾値設定されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment of a quantization circuit according to the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, a plurality of (four in FIG. 1) threshold circuits TH1 to quantization circuits are shown.
TH4, which are thresholded stepwise from the lowest threshold to the highest threshold.

【0006】各閾値回路の出力はそれぞれ第1開閉手段
SW11〜SW14に入力され、閾値回路が出力を生じ
たときに、これらの第1開閉手段は閉成される。第1開
閉手段はその第1端子に電圧源(図1では電圧Vd1〜
Vd4で代表して示している)が接続され、閉成時には
これら電圧源の電圧が第2端子に生じる。
The outputs of the threshold circuits are respectively input to first switching means SW11 to SW14, and when the threshold circuits generate outputs, these first switching means are closed. The first switching means has a voltage source (voltages Vd1 to Vd1 in FIG. 1) connected to its first terminal.
Vd4) is connected, and when closed, the voltages of these voltage sources are generated at the second terminal.

【0007】第1開閉手段SW11〜SW13の第2端
子には、第2開閉手段SW21〜SW23が接続され、
これら開閉手段にはTH2〜TH4の出力がそれぞれ入
力されている。開閉手段SW21〜SW23はTH2〜
TH3の出力が生じたときに開放され、例えば、SW1
1〜SW14はpMOSで構成され、SW21〜SW2
3はnMOSで構成され、互いに逆の特性をもった素子
が使用される。そしてSW21ないしSW24の出力は
共通の出力端子(電圧Voutで代表する)に接続され
ている。
The second terminals of the first opening / closing means SW11 to SW13 are connected to the second opening / closing means SW21 to SW23, respectively.
Outputs of TH2 to TH4 are input to these opening / closing means. Opening / closing means SW21 to SW23 are TH2
Opened when the output of TH3 occurs, for example, SW1
SW1 to SW14 are formed of pMOS, and SW21 to SW2
Reference numeral 3 denotes an nMOS, and elements having characteristics opposite to each other are used. The outputs of SW21 to SW24 are connected to a common output terminal (represented by a voltage Vout).

【0008】閾値回路TH1〜TH4は同様の構成を有
し、その入力は入力電圧Vin、オフセット電圧Vof
f、バイアス電圧Vbおよびグランドに接続されてい
る。ここでTH1を例とって説明する。TH1は並列な
キャパシタンスC11〜C14よりなる容量結合と、反
転増幅器INV1とによって構成されており、Vin、
Voff、VbはそれぞれC11、C12、C13に接
続され、C14はグランドに接続されている。
The threshold circuits TH1 to TH4 have the same configuration, and the inputs are an input voltage Vin and an offset voltage Vof.
f, bias voltage Vb and ground. Here, TH1 will be described as an example. TH1 is composed of a capacitive coupling composed of parallel capacitances C11 to C14 and an inverting amplifier INV1.
Voff and Vb are connected to C11, C12, and C13, respectively, and C14 is connected to the ground.

【0009】容量結合の出力電圧V1、すなわちINV
1への入力電圧は、
The output voltage V1 of the capacitive coupling, that is, INV
The input voltage to 1 is

【数1】 で与えられ、この入力電圧VinがINV1の閾値以上
のときにINV1の出力はローレベルとなる。
(Equation 1) When the input voltage Vin is equal to or higher than the threshold value of INV1, the output of INV1 becomes low level.

【0010】すなわち、この閾値電圧をVthとする
と、
That is, if this threshold voltage is Vth,

【数2】 の条件によりINV1はローレベル出力を生じる。ここ
に、C12VoffはINV1のオフセットを解消し得
るように設定され、C13は一定のVbによって、閾値
回路TH1の閾値を規定する。
(Equation 2) Produces a low level output. Here, C12Voff is set so as to eliminate the offset of INV1, and C13 defines the threshold value of the threshold circuit TH1 by a constant Vb.

【0011】このようにC13が任意に設定されたとき
にも、Vthの係数(C11+C12+C13+C1
4)が一定になるように、C14の容量が設定されてい
る。たとえば基準の閾値をVth0とし、TH1〜TH
4の閾値Vth1、Vth2、Vth3、Vth4が、 Vth1=Vth0 Vth2=2×Vth0 Vth3=3×Vth0 Vth4=4×Vth0 であったとすると、 C13=Ct−1×C11(Vth0/Vb) C23=Ct−2×C11(Vth0/Vb) C33=Ct−3×C11(Vth0/Vb) C43=Ct−4×C11(Vth0/Vb)
As described above, even when C13 is arbitrarily set, the coefficient of Vth (C11 + C12 + C13 + C1
The capacity of C14 is set so that 4) becomes constant. For example, the reference threshold is Vth0, and TH1 to TH
Assuming that the thresholds Vth1, Vth2, Vth3, and Vth4 of 4 are Vth1 = Vth0 Vth2 = 2 × Vth0 Vth3 = 3 × Vth0 Vth4 = 4 × Vth0, C13 = Ct−1 × C11 (Vth0 / Vb) C23 = Ct -2 * C11 (Vth0 / Vb) C33 = Ct-3 * C11 (Vth0 / Vb) C43 = Ct-4 * C11 (Vth0 / Vb)

【数3】 となる。このようにC13の変化をC14で補償すれ
ば、TH1〜TH4の閾値設定が容易になる。
(Equation 3) Becomes If the change in C13 is compensated by C14 in this manner, the threshold values of TH1 to TH4 can be easily set.

【0012】ここで入力電圧Vinが0Vから上昇する
場合を考えると、Vin=Vth1のときにTH1はロ
ー出力を生じ、SW11が導通して、SW11のドレイ
ンに印加されたVd1がSW21に印加される。このと
きTH2はロー出力を生じていないので、SW21は導
通しており、Vd1がそのままSW2から出力される。
またTH3、TH4もロー出力を生じていないので、S
W13、SW14も開放されており、Vd1のみが共通
出力端子に出力される。従って、Vout=Vd1とな
る。 さらにVinが上昇し、Vin=Vth2となる
と、TH2の出力によってSW21が開放され、同時に
SW12が閉成される。このときTH3は未だロー出力
を生じていないのでSW22導通しており、Vd2がそ
のまま共通出力から出力されることになる。
Considering the case where the input voltage Vin rises from 0 V, when Vin = Vth1, TH1 produces a low output, SW11 conducts, and Vd1 applied to the drain of SW11 is applied to SW21. You. At this time, since TH2 does not generate a low output, SW21 is conducting, and Vd1 is output from SW2 as it is.
Also, since TH3 and TH4 also do not produce low output, S
W13 and SW14 are also open, and only Vd1 is output to the common output terminal. Therefore, Vout = Vd1. When Vin further rises and becomes Vin = Vth2, the output of TH2 opens SW21 and at the same time closes SW12. At this time, since TH3 has not yet generated a low output, the switch SW22 is conducting, and Vd2 is output from the common output as it is.

【0013】同様にして、VinがVth3、Vth4
に達したときにVd3、Vd4が順次出力されることに
なる。以上をまとめると以下の関係となる。図2はこの
関係をグラフで表示したものである。 Vth4≦Vin<Vd4 のとき Vout=Vd
4 Vth3≦Vin<Vth4 のとき Vout=Vd
3 Vth2≦Vin<Vth3 のとき Vout=Vd
2 Vth1≦Vin<Vth2 のとき Vout=Vd
Similarly, Vin is Vth3, Vth4
, Vd3 and Vd4 are sequentially output. The above is summarized as follows. FIG. 2 is a graph showing this relationship. When Vth4 ≦ Vin <Vd4, Vout = Vd
4 When Vth3 ≦ Vin <Vth4 Vout = Vd
3 When Vth2 ≦ Vin <Vth3 Vout = Vd
2 When Vth1 ≦ Vin <Vth2, Vout = Vd
1

【0014】なお、Vd1〜Vd4の関係は必ずしも上
記のように単調増加である必要はなく、、図3のように
単調減少とすることも可能であり、あるいは適宜増減を
生じる特性としてもよい。以上のように、量子化回路は
あらかじめ設定された閾値ごとに段階的な出力を生じ、
その閾値の設定は容量結合およびインバータを用いて行
われるので、従来にに比較して消費電力が大幅に節減さ
れる。またインバータおよび容量結合による閾値設定は
抵抗を用いる方法よりも精度が高い。
The relationship between Vd1 and Vd4 does not necessarily have to be monotonically increasing as described above, but may be monotonically decreasing as shown in FIG. 3, or may be a characteristic that causes an appropriate increase or decrease. As described above, the quantization circuit generates a stepwise output for each preset threshold,
Since the setting of the threshold value is performed by using the capacitive coupling and the inverter, the power consumption is greatly reduced as compared with the related art. Further, the threshold setting by the inverter and the capacitive coupling has higher accuracy than the method using the resistor.

【0015】[0015]

【発明の効果】前述のとおり、本発明に係る量子化回路
は、複数の閾値回路を段階的に設け、ある閾値に対する
閾値回路が出力を生じたときに、より低い閾値の閾値回
路の出力を遮断するので、省電力であるとともに量子化
精度が良好であるという優れた効果を有する。
As described above, in the quantization circuit according to the present invention, a plurality of threshold circuits are provided in stages, and when a threshold circuit for a certain threshold generates an output, the output of the threshold circuit having a lower threshold is output. Since the cutoff is performed, there is an excellent effect that power is saved and quantization accuracy is good.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る量子化回路の1実施例を示す回路
図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of a quantization circuit according to the present invention.

【図2】同実施例の入出力特性を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing input / output characteristics of the embodiment.

【図3】同実施例の他の入出力特性を示すグラフであ
る。
FIG. 3 is a graph showing another input / output characteristic of the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

TH1〜TH4 閾値回路 SW11〜SW14,SW21〜SW23 開閉手段 Vd1〜Vd4,Vout 電圧 Vin,V1〜V4 入力電圧 Voff オフセット電圧 Vb バイアス電圧 C11〜C14,C21〜C2,4C31〜C34,C
41〜C44キャパシタンス INV1〜INV4 反転増幅器 Vth 閾値電圧
TH1 to TH4 threshold circuit SW11 to SW14, SW21 to SW23 Opening / closing means Vd1 to Vd4, Vout voltage Vin, V1 to V4 Input voltage Voff Offset voltage Vb Bias voltage C11 to C14, C21 to C2, 4C31 to C34, C
41 to C44 capacitance INV1 to INV4 inverting amplifier Vth threshold voltage

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 誠 東京都世田谷区北沢3−5−18 鷹山ビ ル 株式会社鷹山内 (72)発明者 大澤 庶 東京都世田谷区北沢3−5−18 鷹山ビ ル 株式会社鷹山内 (72)発明者 漆畑 晶 東京都世田谷区北沢3−5−18 鷹山ビ ル 株式会社鷹山内 (56)参考文献 特開 昭64−81082(JP,A) 特開 平5−343997(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 1/00 - 1/88 H03K 5/00 - 5/26 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Makoto Yamamoto 3-5-18 Kitazawa, Setagaya-ku, Tokyo Takayama Building Takayamanai Co., Ltd. (72) Inventor Osamu 3-5-18 Kitazawa, Setagaya-ku, Tokyo Takayama Bi Le Takayamauchi Co., Ltd. (72) Inventor Akira Urushiba 3-5-18 Kitazawa, Setagaya-ku, Tokyo Takayama Building Takayamauchi Co., Ltd. (56) References JP-A-64-81082 (JP, A) JP-A-5-85 343997 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H03M 1/00-1/88 H03K 5/00-5/26

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 入力電圧、オフセット電圧、バイアス電
圧およびグランドがそれぞれ接続された容量結合と、こ
の容量結合の出力が入力されたインバータとを備えた複
数の閾値回路であって、前記容量結合におけるバイアス
電圧に接続されるキャパシタンスの容量は閾値回路の閾
値を段階的に設定するように設定された閾値回路と;各
閾値回路に対応してもうけられ、閾値回路が出力を生じ
たときに閉成される第1開閉手段と;各第1開閉手段の
第1端子に接続され、各閾値回路ごとに異なる電圧値に
設定された出力電圧源と;最も低い閾値の閾値回路を除
く全ての閾値回路に接続された第1開閉手段の第2端子
に第1端子が接続され、かつ次に高い閾値の閾値回路の
出力によって開放される第2開閉手段と;を有し、 全ての第2開閉手段の第2端子および、最も高い閾値の
閾値回路に接続された第1開閉手段の第2端子は共通の
出力端子に接続されている、量子化回路。
1. A threshold circuit comprising: a capacitive coupling to which an input voltage, an offset voltage, a bias voltage, and a ground are respectively connected; and an inverter to which an output of the capacitive coupling is input. A threshold circuit configured to set the threshold value of the threshold circuit in a stepwise manner; the capacitance of the capacitance connected to the bias voltage is provided for each threshold circuit, and is closed when the threshold circuit generates an output. First opening / closing means to be connected; an output voltage source connected to the first terminal of each first opening / closing means and set to a different voltage value for each threshold circuit; all threshold circuits except the lowest threshold circuit A first terminal connected to the second terminal of the first opening / closing means connected to the second opening / closing means, and being opened by the output of the next higher threshold circuit; of 2 terminals and, most second terminal of the high threshold first closing means connected to the threshold circuit is connected to a common output terminal, the quantization circuit.
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