JP3101503B2 - Successive approximation type AD converter - Google Patents

Successive approximation type AD converter

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JP3101503B2 JP06237495A JP23749594A JP3101503B2 JP 3101503 B2 JP3101503 B2 JP 3101503B2 JP 06237495 A JP06237495 A JP 06237495A JP 23749594 A JP23749594 A JP 23749594A JP 3101503 B2 JP3101503 B2 JP 3101503B2
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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、逐次比較型AD変換回
路に係わり、テスト時の測定を簡易化した同回路に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a successive approximation type A / D conversion circuit, and more particularly to a circuit for simplifying measurement in a test.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、逐次比較型AD変換回路を評価
する場合、比較器のオフセット,非直線性,単調増加性
を調べる必要がある。特に、内部のDA変換器としてR
−2Rラダー抵抗回路網を使用した場合には、抵抗のば
らつきと比較器のオフセットが変換誤差に影響を与え
る。そのため、従来は、印加するアナログ電圧を順次変
化させてAD変換器を動作させ、変化の毎にその変換結
果を観察することにより誤差を判定するようにしてい
た。
2. Description of the Related Art Generally, when evaluating a successive approximation type AD converter, it is necessary to examine the offset, non-linearity, and monotonous increase of a comparator. In particular, R as an internal DA converter
When a -2R ladder resistor network is used, the variation in resistance and the offset of the comparator affect the conversion error. For this reason, conventionally, an AD converter is operated by sequentially changing an applied analog voltage, and an error is determined by observing the conversion result at each change.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】逐次比較型AD変換回
路は、AD変換するビット幅と基準クロックに比例して
変換速度が決定され、基準クロックを速くすれば変換速
度を速くできるので、テスト時間を短くできる。ところ
が、逐次比較型AD変換回路では、内部で一旦DA変換
を行いその変換結果と印加されるアナログ電圧とを比較
器で比較するため、これらの処理にかなりの時間がかか
り、基準クロックを極端に速くすることはできず、無理
に速くすれば変換誤差が大きくなってしまう、という不
具合があった。従って、テストにおいて十分な精度を得
るためには多くの時間が必要であった。
In the successive approximation type AD conversion circuit, the conversion speed is determined in proportion to the bit width for AD conversion and the reference clock, and the conversion speed can be increased by increasing the reference clock. Can be shortened. However, in the successive approximation type AD conversion circuit, since the D / A conversion is once performed internally and the conversion result is compared with the applied analog voltage by a comparator, these processes take a considerable time, and the reference clock is extremely reduced. There was a problem that the speed could not be increased, and if the speed was forcibly increased, the conversion error would increase. Therefore, much time was required to obtain sufficient accuracy in the test.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、デジタル信号
が順次セットされる逐次比較レジスタと、該逐次比較レ
ジスタの出力をDA変換するDA変換器と、該DA変換
器の出力と入力アナログ信号とを比較し比較結果を前記
逐次比較レジスタに出力する比較器と、前記逐次比較レ
ジスタの出力をラッチするデータラッチとを備えた逐次
比較型AD変換回路において、第1外部端子から入力さ
れるデジタル信号と前記比較器の出力のいずれか一方を
選択的に出力し、テスト時に前記第1外部端子から入力
されるデジタル信号を前記逐次比較レジスタに送出する
第1セレクタと、テスト時に前記比較器の出力を第2外
部端子に導出するための第2セレクタとを設けることに
より上記課題を解決するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a successive approximation register in which digital signals are sequentially set, a DA converter for converting the output of the successive approximation register from digital to analog, an output of the DA converter and an input analog signal. And a data latch that latches the output of the successive approximation register, and a comparator that outputs a comparison result to the successive approximation register. A first selector for selectively outputting one of a signal and an output of the comparator, and transmitting a digital signal input from the first external terminal to the successive approximation register during a test; This object is achieved by providing a second selector for leading an output to a second external terminal.

【0005】また、本発明は、前記DA変換器の出力を
第3外部端子に導出するための第3セレクタを設けたも
のである。
The present invention further comprises a third selector for leading the output of the DA converter to a third external terminal.

【0006】[0006]

【作用】本発明では、テスト時に、第1外部端子から入
力されるデジタル信号を第1セレクタを介して直接逐次
比較レジスタにセットでき、且つ、比較器の比較結果を
第2セレクタを介して第2外部端子から出力できるよう
になり、入力したデジタル値と印加したアナログ信号
と、出力される比較結果から評価が可能となる。
According to the present invention, the digital signal input from the first external terminal can be directly set in the successive approximation register through the first selector during the test, and the comparison result of the comparator can be stored in the second successive selector through the second selector. 2 It is possible to output from an external terminal, and it is possible to evaluate from an input digital value, an applied analog signal, and an output comparison result.

【0007】また、第3外部端子から第3セレクタを介
して内部のDA変換器の出力が導出できるので、印加し
たアナログ電圧と第3外部端子から出力されるDA変換
結果を見れば、比較器のオフセットも評価できる。
Further, since the output of the internal D / A converter can be derived from the third external terminal via the third selector, if the analog voltage applied and the D / A conversion result output from the third external terminal are viewed, the comparator Can also be evaluated.

【0008】[0008]

【実施例】図1は、本発明の実施例の構成を示すブロッ
ク図であり、1は比較値としてのデジタル信号がセット
される逐次比較レジスタ、2は逐次比較レジスタの出力
をDA変換するR−2Rラダー抵抗回路網で構成された
DA変換器、3はDA変換器2の出力と入力アナログ信
号A/DINとを比較し比較結果COMPOUTを出力
する比較器、4は逐次比較レジスタ1の出力RD0〜R
D5をラッチするデータラッチ、50〜55はデータラ
ッチ4の各ビット出力Q0〜Q5を各々出力するための
外部端子、6は逐次比較レジスタ1にクロック信号を供
給するためのタイミング発生回路である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. Reference numeral 1 denotes a successive approximation register in which a digital signal as a comparison value is set; A D / A converter constituted by a -2R ladder resistor network, 3 is a comparator for comparing the output of the D / A converter 2 with the input analog signal A / DIN and outputting a comparison result COMPOUT, and 4 is an output of the successive approximation register 1 RD0-R
A data latch for latching D5, 50 to 55 are external terminals for outputting the respective bit outputs Q0 to Q5 of the data latch 4, and 6 is a timing generating circuit for supplying a clock signal to the successive approximation register 1.

【0009】タイミング発生回路6は、基準クロックC
Kにより動作する3個のT型フリップフロップよりなる
カウンタ7と、カウンタ7の3ビット出力A,B,Cを
8ビットのタイミング信号Y0〜Y7に変換する3ー8
デコーダ8と、デコード出力信号Y1〜Y6を各々一端
に入力し他端に基準クロックCKを入力するANDゲー
ト90,91,92,93,94,95とよりなり、各
ANDゲートの出力を逐次比較レジスタ1の各ビットを
構成するラッチ回路100,101,102,103,
104,105のクロック端子Cに入力している。ま
た、逐次比較レジスタの各ビットの反転Q出力は、対応
するタイミング信号Y6〜Y1と共にNORゲート20
0,201,202,203,204,205に各々入
力され、バッファ300,301,302,303,3
04,305を介してR−2Rラダー抵抗回路網2の各
ビットに入力されている。
[0009] The timing generation circuit 6 receives the reference clock C
A counter 7 comprising three T-type flip-flops operated by K, and 3-8 for converting the 3-bit outputs A, B, and C of the counter 7 into 8-bit timing signals Y0 to Y7.
A decoder 8 and AND gates 90, 91, 92, 93, 94, and 95 each having one end to which the decode output signals Y1 to Y6 are input and the other end receiving the reference clock CK, and sequentially comparing the outputs of the respective AND gates Latch circuits 100, 101, 102, 103, which constitute each bit of the register 1,
The clock signals are input to clock terminals 104 and 105. The inverted Q output of each bit of the successive approximation register is output to the NOR gate 20 together with the corresponding timing signals Y6 to Y1.
0, 201, 202, 203, 204, and 205, respectively, and output to buffers 300, 301, 302, 303, and 3
The data is input to each bit of the R-2R ladder resistance network 2 via the input lines 04 and 305.

【0010】更に、データラッチ4の各ビットを出力す
る出力ライン500,501,502,503,50
4,505には、出力バッファ600,601,60
2,603,604,605が各々挿入され、その制御
端子には、データ出力コントロール信号OEとテスト信
号TESTとを入力するNANDゲート20の出力が印
加されている。
Further, output lines 500, 501, 502, 503, 50 for outputting each bit of the data latch 4
4, 505, output buffers 600, 601, 60
2, 603, 604 and 605 are inserted, and the output of the NAND gate 20 for inputting the data output control signal OE and the test signal TEST is applied to the control terminal.

【0011】次に、本実施例における特有の構成につい
て説明する。即ち、本実施例では、外部端子55とDA
変換器2の出力端とは信号ライン21により接続され、
この信号ライン21にはテスト信号がHレベルのときの
みオンするトランスミッションゲート22が挿入され、
このゲート22と出力バッファ605によりセレクタ2
3が構成されている。一方、外部端子54は信号ライン
24により比較器3の出力端に接続されており、この信
号ラインにはテスト信号がHレベルのときのみオンする
出力バッファ25が挿入され、この出力バッファ25と
出力バッファ604によりセレクタ26が構成されてい
る。
Next, a specific configuration of the present embodiment will be described. That is, in this embodiment, the external terminal 55 and the DA
The output end of the converter 2 is connected by a signal line 21,
A transmission gate 22, which is turned on only when the test signal is at the H level, is inserted into this signal line 21,
The gate 2 and the output buffer 605 make the selector 2
3 are configured. On the other hand, the external terminal 54 is connected to the output terminal of the comparator 3 by a signal line 24. An output buffer 25 that is turned on only when the test signal is at the H level is inserted into this signal line. The buffer 604 forms the selector 26.

【0012】また、外部端子53には外部からデジタル
信号を入力するため信号ライン27が接続されており、
この入力デジタル信号は2個のANDゲートと1個のO
Rゲートからなるセレクタ28に入力され、このセレク
タにおいて、テスト時には外部端子53からの入力デジ
タル信号が選択され、通常時には比較器3の出力が選択
され、選択された信号が逐次比較レジスタ1に入力され
る。
The external terminal 53 is connected to a signal line 27 for inputting a digital signal from outside.
This input digital signal has two AND gates and one O
An input digital signal from the external terminal 53 is selected at the time of testing, an output of the comparator 3 is selected at normal times, and the selected signal is input to the successive approximation register 1. Is done.

【0013】以下、本実施例の動作を図2及び図3のタ
イミングチャートを参照しながら説明する。先ず、基準
クロックCKに応じてカウンタ7が動作すると、図2カ
〜スに示すように、基準クロックCKの1周期分だけ順
次Lレベルとなるタイミング信号Y1〜Y7が出力され
る。
The operation of this embodiment will be described below with reference to the timing charts of FIGS. First, when the counter 7 operates according to the reference clock CK, as shown in FIG. 2 to FIG. 2, timing signals Y1 to Y7 which sequentially become L level for one cycle of the reference clock CK are output.

【0014】通常動作時には、セレクタ28で比較器3
の出力が選択され、これが逐次比較レジスタ1の入力に
印加されるので、タイミング信号Y1〜Y7に応じて比
較結果(図2セ)が、図2ソ〜トに示すように、順次逐
次比較レジスタ1のラッチ回路105〜100にラッチ
されて行き、そのラッチ結果をDA変換した出力と入力
アナログ電圧との比較が順次繰り返される。ここでは、
逐次比較レジスタ1のビット数が6ビットなので、DA
変換及び比較動作が6回繰り返されて、逐次比較レジス
タ1のデジタル値が確定し、確定したデジタル値はAN
Dゲート90の出力に応じてデータラッチ4にラッチさ
れる。そして、図2ナに示すように、出力コントロール
信号OEがLレベルになると、出力ライン500〜50
5に挿入された全ての出力バッファ600〜605がオ
ンして、データラッチ4の各ビット出力Q0〜Q5が出
力D0〜D5として図2ニの如く、外部端子50〜55
へ出力されることとなる。
During normal operation, the selector 28 controls the comparator 3
2 is selected and applied to the input of the successive approximation register 1, so that the comparison result (FIG. 2) is sequentially changed according to the timing signals Y1 to Y7 as shown in FIG. The latched result is latched by one of the latch circuits 105 to 100, and the comparison between the output obtained by DA conversion of the latch result and the input analog voltage is sequentially repeated. here,
Since the number of bits of the successive approximation register 1 is 6 bits, DA
The conversion and comparison operations are repeated six times, and the digital value of the successive approximation register 1 is determined.
The data is latched by the data latch 4 according to the output of the D gate 90. When the output control signal OE goes low, as shown in FIG.
All the output buffers 600 to 605 inserted in the data latch 4 are turned on, and the respective bit outputs Q0 to Q5 of the data latch 4 are output D0 to D5 as shown in FIG.
Will be output to

【0015】一方、テスト時には、セレクタ28では外
部端子53に入力されるデジタル信号が選択されて逐次
比較レジスタ1に入力されるので、図3セに示すよう
に、シリアルデータRD5,RD4,RD3,RD2,
RD1,RD0を入力すると、これらのデータは、タイ
ミング信号Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6に応じ
て逐次比較レジスタ1の各ラッチ105、104、10
3、102、101、100に設定される。この設定
は、従来と異なりDA変換及び比較動作が伴わないの
で、極めて短時間に行われ、また、基準クロックCKと
して通常動作時より速いクロックを用いることにより、
より時間の短縮がはかれる。
On the other hand, at the time of testing, the selector 28 selects the digital signal input to the external terminal 53 and inputs it to the successive approximation register 1, so that the serial data RD5, RD4, RD3, as shown in FIG. RD2
When RD1 and RD0 are input, these data are stored in the latches 105, 104, 10 and 10 of the successive approximation register 1 according to the timing signals Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, and Y6.
3, 102, 101, and 100 are set. Since this setting does not involve the DA conversion and comparison operations unlike the related art, it is performed in a very short time, and by using a clock faster than that in the normal operation as the reference clock CK,
The time can be further reduced.

【0016】このようなデジタル信号の設定と共に、設
定したデジタル信号に対応するアナログ信号を比較器3
の一方に入力すると、設定したデジタル値をDA変換器
2で変換した変換結果と入力アナログ電圧が比較器3で
比較される。そして、テスト時には、セレクタ26では
出力バッファ25がオンして出力バッファ604がオフ
するので、外部端子54には比較器3の出力COMPO
UTが出力され、データラッチ4のQ4出力は外部端子
54には出力されない。また、セレクタ23では、テス
ト時にトランスミッションゲート22がオンして出力バ
ッファ605がオフするので、信号ライン21を介して
DA変換器2の変換結果が直接外部端子55に出力され
る。
In addition to the setting of the digital signal, an analog signal corresponding to the set digital signal is output to the comparator 3.
, The comparator 3 compares the conversion result obtained by converting the set digital value with the DA converter 2 with the input analog voltage. During the test, the output buffer 25 is turned on and the output buffer 604 is turned off in the selector 26, so that the output COMPO of the comparator 3 is connected to the external terminal 54.
The UT is output, and the Q4 output of the data latch 4 is not output to the external terminal 54. In the selector 23, the transmission gate 22 is turned on and the output buffer 605 is turned off at the time of the test, so that the conversion result of the DA converter 2 is directly output to the external terminal 55 via the signal line 21.

【0017】入力するデジタル信号及びアナログ信号を
変更して、同一の動作を繰り返せば、変換誤差及び比較
器3のオフセットが測定でき、AD変換器の評価が可能
となる。
By changing the input digital signal and analog signal and repeating the same operation, the conversion error and the offset of the comparator 3 can be measured, and the AD converter can be evaluated.

【0018】[0018]

【発明の効果】本発明によれば、AD変換器の評価精度
を保持しながら評価時間を大幅に短縮することができる
ようになる。しかも、内部の比較器のオフセットまでも
測定可能となる。従って、テストコストを低減して製品
単価を引き下げることができるようになる。
According to the present invention, the evaluation time can be greatly reduced while maintaining the evaluation accuracy of the AD converter. Moreover, even the offset of the internal comparator can be measured. Therefore, it is possible to reduce the test cost and the product unit price.

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

【図1】本発明の実施例の構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】実施例における通常動作を示すタイミングチャ
ートである。
FIG. 2 is a timing chart showing a normal operation in the embodiment.

【図3】実施例におけるテスト動作を示すタイミングチ
ャートである。
FIG. 3 is a timing chart illustrating a test operation in the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 逐次比較レジスタ 2 DA変換器 3 比較器 4 データラッチ 50〜55 外部端子 6 タイミング発生回路 7 カウンタ 8 デコーダ 21,24 信号ライン 23,26,28 セレクタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Successive approximation register 2 DA converter 3 Comparator 4 Data latch 50-55 External terminal 6 Timing generation circuit 7 Counter 8 Decoder 21, 24 Signal line 23, 26, 28 Selector

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 デジタル信号が順次セットされる逐次比
較レジスタと、該逐次比較レジスタの出力をDA変換す
るDA変換器と、該DA変換器の出力と入力アナログ信
号とを比較し比較結果を前記逐次比較レジスタに出力す
る比較器と、前記逐次比較レジスタの出力をラッチする
データラッチとを備えた逐次比較型AD変換回路におい
て、第1外部端子から入力されるデジタル信号と前記比
較器の出力のいずれか一方を選択的に出力し、テスト時
に前記第1外部端子から入力されるデジタル信号を前記
逐次比較レジスタに送出する第1セレクタと、テスト時
に前記比較器の出力を第2外部端子に導出するための第
2セレクタと、前記DA変換器の出力を第3外部端子に
導出するための第3セレクタとを設けたことを特徴とす
る逐次比較型AD変換回路。
1. A successive approximation register in which digital signals are sequentially set, a DA converter for DA-converting the output of the successive approximation register, and comparing the output of the DA converter with an input analog signal and comparing the comparison result with the input analog signal. In a successive approximation type AD conversion circuit having a comparator for outputting to a successive approximation register and a data latch for latching an output of the successive approximation register, a digital signal input from a first external terminal and an output of the comparator are output. A first selector for selectively outputting any one of them and sending a digital signal input from the first external terminal to the successive approximation register at the time of a test, and leading an output of the comparator to a second external terminal at the time of a test And the output of the DA converter to a third external terminal.
A successive approximation type A / D conversion circuit comprising a third selector for deriving the A / D converter.
【請求項2】 更にクロック信号を発生するタイミング
発生回路とを有し、前記第1セレクタからの単一の出力
ラインからのデータが前記クロック信号のタイミングに
基づいて前記逐次比較レジスタに順次セットされること
を特徴とする請求項1記載の逐次比較型AD変換回路。
2. A timing for further generating a clock signal.
A single output from the first selector.
Data from the line is synchronized with the clock signal timing.
Sequentially set in the successive approximation register based on
2. The successive approximation type AD conversion circuit according to claim 1, wherein
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