JP3141265B2 - アナログ/ディジタル変換回路 - Google Patents

アナログ/ディジタル変換回路

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JP3141265B2
JP3141265B2 JP05045481A JP4548193A JP3141265B2 JP 3141265 B2 JP3141265 B2 JP 3141265B2 JP 05045481 A JP05045481 A JP 05045481A JP 4548193 A JP4548193 A JP 4548193A JP 3141265 B2 JP3141265 B2 JP 3141265B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【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アナログ/ディジタル(以下、A/
Dと略記する)変換回路に係り、特にアナログ信号を上
位および下位の2段階でディジタル信号に変換する直並
列方式のA/D変換回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は、従来のA/D変換回路の構成例
を示す回路図であって、アナログ信号VINを4ビットの
ディジタルコードに変換する回路構成を示している。図
6において、10はマトリクス回路、21〜23は上位
コンパレータ、30は上位エンコーダ、41〜47は下
位コンパレータ、50は下位エンコーダ、60は反転ゲ
ート、70は禁止ゲート、80は選択ゲート、90はイ
ンバータをそれぞれ示している。
【0003】マトリクス回路10は、28個のスイッチ
ングブロックS11〜S17,S21〜S 27,S31〜S37およ
びS41〜S47が4行7列のマトリクス状に配置されて構
成されている。各スイッチングブロックS11〜S17,S
21〜S27,S31〜S37およびS41〜S 47は、npn形ト
ランジスタQ1 ,Q2 およびQ3 からなる差動型のアン
プにより構成されている。一部を除くと、いわゆる差動
対を構成する一方のトランジスタQ1 のベースには基準
電圧VRT−VRBを基準抵抗素子R1 〜R16で分圧した基
準電圧が供給され、他方のトランジスタQ2 のベースに
は、ディジタルコードに変換すべきアナログ信号VIN
それぞれ供給される。また、トランジスタQ1 およびQ
2 のエミッタ同士は接続され、その接続中点は後述する
コントロール信号によってスイッチングされるトランジ
スタQ3 を介してそれぞれ電流源Iに接続されている。
また、トランジスタQ1 およびQ2 のコレクタには抵抗
rを介して電源電圧V DDが供給され、その出力端子は7
個の下位コンパレータ41〜47の比較器CD1〜CD7
それぞれ入力され、下位コンパレータ41〜47の初段
アンプを兼用している。
【0004】図中、斜線を引いたスイッチングブロック
11,S12,S16,S17,S21,S 22,S26,S27,S
31,S32,S36,S37,S41,S42,S46,S47は、2
ビットの下位変換コードに対してさらに2LSBの冗長
ビットを出力するものであり、特にこの中で、S11,S
12,S41,S42はコントロール信号によって能動化され
たときに、常に、一定の2値信号「H」または「L」が
出力されるように固定した入力信号が与えられている。
また、特に、スイッチングブロックの第2行と第4行の
トランジスタQ1,2のコレクタは、スイッチングブロ
ックの第1行、第3行のトランジスタQ1,2のコレク
タ出力と反対方向のラインに接続され、基準電位VRT
RBが印加される直列基準抵抗素子R1 〜R16のライン
が折り返しで作れるように工夫されている。
【0005】3個の上位コンパレータ21,22,23
は、それぞれ比較器CU1〜CU3,相補型の出力アンプC
AおよびアンドゲートAU1〜AU4を備えている。上位コ
ンパレータ21〜23の各比較器CU1〜CU3の一方の入
力にはアナログ信号VINが供給され、他方の入力には基
準電位VRT〜VRBを粗い量子化で分圧した基準電圧
1 ,V2 ,V3 が供給される。上位コンパレータ21
〜23の各比較器CU1〜CU3の出力は、サンプリングさ
れたアナログ信号のレベルに対応して「H」または
「L」のレベルとなり、各アンドゲートAU1〜AU4のい
ずれか1個のみが「1」レベルを出力するように構成さ
れている。
【0006】各アンドゲートAU1〜AU4の出力信号はワ
イヤード接続され、上位エンコーダ30を介してバイナ
リコードに変換され、後述する選択ゲート80におい
て、上位の2ビットのコードD1 ,D2 に修正が加えら
れる。
【0007】下位コンパレータ41〜47も上位コンパ
レータ21〜23と同様に構成されており、特に、下位
コンパレータ43,44,45は上位コンパレータによ
って選択された量子レベル内をさらに細かく数値化して
下位の2ビットのコードD3,4 を下位エンコーダ50
を介して出力する。
【0008】さらに、このA/D変換回路では、この下
位コンパレータの左右に2LSBの冗長コードを生じる
コンパレータ41,42および46,47が設けられ、
上位コンパレータ21〜23で特定した下位コンパレー
タの変換範囲外のアナログ信号VINに対してもコード変
換動作が行われるように構成されている。
【0009】このような構成において、たとえば、サン
プリングされたアナログ信号のサンプリング電圧Vs
RB<VS <V3 であれば、上位コンパレータ21,2
2,23の比較器CU1〜CU3の出力がすべて「L」とな
り、アンドゲートAU1〜AU3からは「0」、AU4からは
「1」の2値信号がそれぞれ出力される。その結果、
〔0001〕なる2値信号が上位エンコーダ30に入力
され、いわゆるワイヤードオア回路によって、最初の2
列のライン〔LN31〕には
〔00〕、次の2列のライン
〔LN32〕も
〔00〕、次の2列のライン〔LN33〕に
は〔01〕が出力される。
【0010】また、サンプリング電圧VS がV3 <VS
<V2 のときは、同様に上位側アンドゲートAU1
U2,AU4からは「0」、AU3からは「1」の2値信号
がそれぞれ出力される。その結果、〔0010〕なる2
値信号が上位エンコーダ30に入力され、ライン〔LN
31〕からは
〔00〕、ライン〔LN32〕からは〔0
1〕、ライン〔LN 33〕からは〔10〕が出力される。
以下、V2 <VS <V1 、V1 <VS <VRTの場合を含
めて上位エンコーダ30の入力と出力との関係を図7に
示してある。
【0011】これと並行して、各アンドゲートA
U(1,2,3,4)の中で2値出力信号が「1」となっているコ
ントロールライン(x1,2,3,4 )に接続されてい
る各スイッチングブロックのトランジスタQ3 がオンに
制御され、さらに量子化レベルの細かな数値化が実行さ
れる。
【0012】たとえば、アンドゲートAU3の出力のみが
「1」レベルになると、スイッチングブロックS31〜S
37のトランジスタQ3 がオンとなり、基準抵抗素子R7
〜R 13で分圧された基準電圧とサンプリング電圧VS
スイッチングブロックS31〜S37で差動的に増幅され、
下位コンパレータ41〜47によって比較される。同様
に、アンドゲートAU2の出力が「1」レベルのときはス
イッチングブロックS21〜S27が能動化され, 差動的な
増幅作用が行われて、下位コンパレータ41〜47によ
る比較が行われる。
【0013】このように、下位の変換コードはスイッチ
ングブロックの行単位で、サンプリングされた電圧VS
とその行の基準抵抗素子で分圧された基準電圧とが比較
され、下位コンパレータ41〜47のアンドゲートAD1
〜AD7およびAD8から図に示すように2値信号が出力
され、これら2値信号が下位エンコーダ50でエンコー
ドされることにより、下位コードライン〔LN51〕から
下位2ビットの変換コードD3 ,D4 が出力される。ま
た、同様に選択ラインLN52,LN53,LN54の出力レ
ベルも図8に示すように変化する。
【0014】そして、以下,,で示すように、こ
の選択ラインLN52,LN53,LN 54のいずれかに
「1」レベルの信号が出力されたときに、上位エンコー
ダ30におけるラインLN31,LN32,LN33からの上
位2ビットの変換コードD1 ,D 2 がオアゲートO
1 ,OR2 を介して選択的に出力される。
【0015】;選択ラインLN53(0ライン)に
「1」が生じる変換コード、すなわち、下位2ビットの
変換コードD3 ,D4 が上位の変換コードに対応して
〔00〕〔10〕〔11〕となるときは、禁止ゲート7
0を構成するアンドゲートA1 ,A 2 の出力が「0」に
なるため、選択ゲート80内にあるアンドゲートA1
3,A4 およびA6 の出力は「0」になる。その結
果、上位エンコーダ30から出力されるライン〔L
32〕の上位D1 ,D2 のコードが選択ゲート80のア
ンドゲートA2 ,A5 およびオアゲートOR 1 ,OR2
を介して、そのまま出力される。こののケースは、上
位2ビットの変換を行うときのアナログ信号のレベルが
下位2ビットの変換を行うときのアナログ信号と変化し
ていない場合を示しており修正が行われない。
【0016】;選択ラインLN52が「1」でアンドゲ
ートAU1またはAU3が「1」の場合、および選択ライン
LN54が「1」でアンドゲートAU4またはAU2が「1」
の場合には、禁止ゲート70を構成するアンドゲートA
1 およびA 2 が開く。その結果、アンドゲートA1 ,A
4 に入力されているラインLN31の上位2ビットのコー
ドD1 ,D2 がオアゲートOR1,OR2 を介して出力さ
れる。こののケースは、上位2ビットD1 ,D2 を数
値化したときのアナログ信号のレベルが、下位2ビット
3 ,D4 を数値化したときのアナログ信号より高い場
合に修正を行うものである。たとえば、図9に示すよう
に、アナログ信号のサンプリング値VS の真値がVA
あるときに、上位2ビットの変換コードが誤って〔1
0〕で出力され、下位コンパレータから正しい下位2ビ
ットの変換コード〔11〕で出力された時に、上位2ビ
ットの変換コード〔10〕から「1」を引いて〔01〕
に修正して正しいコード出力〔0111〕を得るもので
ある。すなわち、この場合はコントロールラインが間違
ってスイッチングブロックのラインを選択したことにな
るが、冗長ビットを検出する右側の下位コンパレータ4
6が
〔00〕を出力するために、上位2ビットの変換コ
ードが修正されることになる。
【0017】;選択ラインLN54が「1」でアンドゲ
ートAU1またはAU3が「1」の場合、および選択ライン
LN52が「1」でアンドゲートAU4またはAU2が「1」
の場合には、禁止ゲート70を構成するアンドゲートA
1 およびA 2 が開く。その結果、アンドゲートA1 ,A
4 に入力されているラインLN31の上位2ビットのコ禁
止ゲート70を構成するアンドゲートA2 の出力が
「1」となり、選択ゲート80のアンドゲートA3 およ
びA6 が開かれる。その結果、このアンドゲートA3
6 に入力されているラインLN33の上位2ビットのコ
ードD,D2 がオアゲートOR1 ,OR2 を介して出力
され、上位2ビットのコードに「+1」が加えられる。
すなわち、こののケースは、上位2ビットD1 ,D2
を数値化したときのアナログ信号のサンプルレベルがそ
のときの量子レベル範囲より低かった場合に修正を加え
るものである。たとえば、アナログ信号VINの真値が図
9のVB 点にあるときに、上位2ビットが
〔00〕とな
ったとき、下位2ビットの数値が
〔00〕で出力される
と、上位2ビット
〔00〕に「+1」を加えて〔01〕
とし、正しいアナログ信号のサンプル電圧VB に対応す
る〔0100〕を出力するようにしたものである。
【0018】このA/D変換回路は、上記したように下
位コンパレータに冗長ビットを検出するコンパレータを
加え、上位の変換コードの範囲外の下位変換コードが出
力されたときは(図9の斜線で示す領域)、選択ライン
LN52またはLN54に「1」レベルの信号を出力し、上
位変換コードの修正を行うので、高速のサンプリングに
よってサンプリング回路のセトリング特性が悪いときで
も、下位の時点で検出した正確な変換コードを得ること
ができるという利点がある。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の回路では、上位コードを補正するために、「1」を加
える「1」を減じるという考え方に基づいて補正を行っ
ている。そのため、上位データに、通常のデータと下の
冗長データ(通常データから1を減じたデータ)および
上の冗長データ(通常データに1を加えたデータ)をそ
れぞれグループにまとめ、下位エンコーダからの選択信
号で3グループのうちから1つを選びだすように構成さ
れている。ところが、抵抗列の右の部分が下の冗長にな
る列と上の冗長になる列とが交互に存在する。したがっ
て、抵抗列の右の部分に接続された下位エンコーダが下
の冗長データを選択する場合と上の冗長データを選択す
る場合とがある。したがって、どちらのデータを選択す
るかは、列ごとに異なることから、これを制御するため
に反転ゲート60や禁止ゲート70が必要であった。
【0020】しかしながら、下位エンコーダ50からの
選択信号(図中のLN52,LN53,LN54)は、反転ゲ
ート60、禁止ゲート70を通過した後に、選択ゲート
80に伝えられることから、選択信号の方が上位エンコ
ーダ30から出力される上位データより遅れて選択ゲー
ト80に入力されることになる。このため、変換コード
の出力処理に、反転ゲート60および禁止ゲート70の
存在による遅延が生じ、ひいてはA/D変換回路の変換
時間が増大するという問題がある。また、反転ゲートお
よび禁止ゲートが余分に必要となることに加えて、選択
信号が3つ必要となり、また選択される上位コードも3
組必要となり、選択ゲートにおける入力ゲート数も多く
なることから、チップ面積および消費電力の増大を招く
という問題もある。
【0021】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、変換処理の高速化、チップ面積
の縮小、消費電力の削減を図れるA/D変換回路を提供
することにある。
【0022】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、2つの基準電位間に直列に接続された
複数個の基準抵抗素子と、マトリクス状に配列され、か
つ、上位変換出力信号によって行単位で能動化され、上
記基準抵抗素子によって分圧した各基準電圧と被変換入
力信号とを比較し、下位ビットデータおよび冗長ビット
データの有無を検出する複数のスイッチングブロック
と、上記スイッチングブロックマトリクスの少なくとも
最上行または最下行を除く、各行の中間に位置するスイ
ッチングブロックに供給される基準電圧であって基準電
圧群における互いに隣接する基準電圧が、上位ビットの
変換コードが切り替わる基準電圧点を挟むように設定さ
れた電圧と被変換入力信号とを比較し、この比較結果に
応じてあらかじめ設定された被変換入力信号電圧が上記
変換コードの切り替わり前後のうち、前の上位変換コー
ドに対応した電圧範囲内である第1のモードと、後の上
位変換コードに対応した電圧範囲内である第2のモード
2モードに応じた上位ビットの変換コードの切り替わ
り前後の2つの変換コードを得、かつ、上記第1のモー
ドおよび第2のモードに応じて何れの分割グループでエ
ンコードを行うかを指示するための指示信号を発生する
上位エンコーダと、上記各スイッチングブロックの列単
位の出力を、上記上位エンコーダによる指示信号に従っ
て第1のモードおよび第2のモードに応じた2つのグル
ープに分割し、各分割グループ毎に下位ビットデータお
よび冗長ビットデータの有無に応じて所定の下位変換コ
ードを得るとともに、上記上位エンコーダの2つの上位
ビットの変換コードのうちからいずれか一方の変換コー
ドを選択するための選択信号を発生する下位エンコーダ
と、上記上位エンコーダから出力された2つの上位ビッ
トの変換コードのうちからいずれか一方の変換コード
を、上記下位エンコーダから出力された選択信号に基づ
いて選択的に出力する選択ゲートとを有するようにし
た。
【0023】本発明では、上記基準抵抗素子は、上記ス
イッチングブロックのマトリクス配列に対応するよう
に、所定の数ずつ複数行に亘るように折り返して配置さ
れ、マトリクス状に配列されているスイッチングブロッ
ク列が、奇数列と偶数列とで2つのグループに分割さ
れ、これら列グループ出力が上記下位エンコーダの2グ
ループに対応するように構成され、上記下位エンコーダ
は、複数の出力を有し、スイッチングブロック列の出力
を受けて所定の一の出力のみをアクティブとするリング
コンパレータと、リングコンパレータの各出力と分割グ
ループ並びにリングコンパレータ出力に応じた2値信号
を出力するようにワイヤード接続された下位コードライ
ンおよび選択ラインとから構成されている。
【0024】本発明では、上記下位エンコーダは、2つ
の分割グループに応じた2つの選択信号を発生するよう
に構成されている。
【0025】本発明では、上記下位エンコーダは、2つ
の分割グループのうちの一方のグループに応じた1つの
選択信号を発生するように構成されている。
【0026】本発明では、上記上位エンコーダは最小ビ
ットを除く上位ビットからなる2つの変換コードを得る
ように構成され、所定の選択信号が上位ビットにおける
最小ビットの変換コードとして出力される。
【0027】
【作用】本発明によれば、上位エンコーダにおいてアナ
ログ信号が入力されると、入力信号とスイッチングブロ
ックマトリクスの少なくとも最上行または最下行を除
く、各行の中間に位置するスイッチングブロックに供給
される基準電圧とが比較されて、この比較結果に応じた
上位ビットの2つの変換コードが選択ゲートに出力され
る。この上位ビットの変換動作と並行して、入力アナロ
グ信号は、マトリクス状に配置された各スイッチングブ
ロックのうち、上位変換出力信号によって能動化された
行の各スイッチングブロックにおいて、基準電位を基準
抵抗素子で分圧した各基準電圧と比較される。これらの
スイッチングブロックの比較結果は、下位ビットデータ
または冗長ビットデータとして下位エンコーダに出力さ
れる。下位エンコーダでは、能動化された各スイッチン
グブロックの出力データに基づいて、2モードに応じた
2つのグループへの分割が行われ、各分割グループ毎に
下位ビットデータおよび冗長ビットデータの有無に応じ
て所定の下位変換コードが得られ出力される。これと並
行して、上位エンコーダの2つの上位ビットの変換コー
ドのうちからいずれか一方の変換コードを選択するため
の選択信号が発生され、この選択信号は選択ゲートに出
力される。選択ゲートでは、上位エンコーダから出力さ
れた2つの上位ビットの変換コードのうちから1つの変
換コードが、下位エンコーダから出力された選択信号に
基づいて選択され、上位変換コードとして出力される。
【0028】本発明によれば、基準抵抗素子は、たとえ
ばスイッチングブロックのマトリクス配列に対応するよ
うに、所定の数ずつ複数行に亘るように折り返して配置
される。また、マトリクス状に配列されているスイッチ
ングブロック列が、奇数列と偶数列とで2つのグループ
に分割され、これら列グループ出力が下位エンコーダの
2グループに対応付けされる。各スイッチングブロック
列から出力されたデータはリングコンパレータに入力さ
れ、ここで所定の比較処理が行われ、その結果、所定の
一の出力のみがアクティブな状態で出力される。これに
伴い、分割グループ並びにリングコンパレータ出力に応
じた2値信号が下位コードラインおよび選択ラインに発
生され、下位コードラインに発生した信号は下位変換コ
ードとして出力され、選択ラインに発生した選択信号は
選択ゲートに入力され、上位変換コードの選択に用いら
れる。
【0029】また、本発明によれば、下位エンコーダで
は、2つの分割グループに応じた2つの選択信号が発生
される。
【0030】また、本発明によれば、下位エンコーダで
は、2つの分割グループのうちの一方のグループに応じ
た1つの選択信号が発生される。
【0031】また、本発明によれば、選択ゲートからは
上位データの最小ビットを除くビットの変換コードが出
力され、選択信号が上位データの最小ビットの上位変換
コードとして出力される。
【0032】
【実施例】図1は、本発明に係るA/D変換回路の第1
の実施例を示す回路図である。図1において、100は
マトリクス回路、111,112は上位コンパレータ、
120は上位エンコーダ、131〜138は下位コンパ
レータ、140は下位エンコーダ、150は選択ゲー
ト、160はインバータ、R1 〜R16は基準抵抗素子、
rは負荷用抵抗素子、BU1〜BU3,BD1〜BD8は多出力
ピンバッファ、ORU1〜ORU4は上位側の2入力オアゲ
ート、ORD1〜ORD2は下位側の2入力オアゲート、O
1 ,OR2 は変換コード出力用2入力オアゲートをそ
れぞれ示している。
【0033】マトリクス回路100は、16個のスイッ
チングブロックS12,S14,S16,S18、S21,S23
25,S27、S32,S34,S36,S38およびS41
43,S45,S47が、各列に2個のスイッチングブロッ
クが配列され、いわゆる千鳥状の4行8列のマトリクス
状に配置されて構成されている。具体的な配列は、スイ
ッチングブロックS12,S14,S16,S18が上段に、ス
イッチングブロックS21,S23,S25,S27が次段に、
スイッチングブロックS32,S34,S36,S38がその下
段に、スイッチングブロックS41,S43,S45,S47
最下段に配置され下から第1行目および第3行目に配
置されるスイッチングブロックS41,S43,S45,S47
およびS21,S23,S25,S27を組にして第1、第3、
第5および第7列が構成され、第2行目および第4行目
に配置されるスイッチングブロックS32,S34,S36
38およびS12,S14,S16,S18を組にして第2、第
4、第6および第8列が構成される。
【0034】各スイッチングブロックS12,S14
16,S18、S21,S23,S25,S27、S32,S34,S
36,S38およびS41,S43,S45,S47は、npn形ト
ランジスタQ1 ,Q2 およびQ3 からなる差動型のアン
プにより構成されている。各スイッチングブロックのい
わゆる差動対を構成する一方のトランジスタQ1のベー
スには基準電圧VRT−VRBを基準抵抗素子R1 〜R16
分圧した基準電圧e1 〜e15がそれぞれ供給され、他方
のトランジスタQ2 のベースには、ディジタルコードに
変換すべきアナログ信号VINがそれぞれ供給される。ま
た、トランジスタQ1 およびQ2 のエミッタ同士は接続
され、その接続中点はオアゲートORU1〜ORU4の出力
コントロール信号x1 〜x4 によってスイッチングされ
るトランジスタQ3 を介してそれぞれ電流源Iに接続さ
れている。トランジスタQ1 およびQ2 のコレクタには
抵抗素子rを介して電源電圧VDDが供給され、その出力
は後述するように8個の下位コンパレータ131〜13
8の比較器CD1〜CD8にそれぞれ入力され、下位コンパ
レータ131〜138の初段アンプを兼用している。
【0035】基準抵抗素子R1 〜R16は、2つの基準電
位VRTとVRBとの間に直列に接続され、マトリクス回路
100におけるスイッチングブロックのマトリクス配列
に対応するように、所定の数ずつ複数行、本実施例では
4行に亘るように折り返して配置されている。具体的に
は、図中下から第1行目には抵抗素子R16〜R13がスイ
ッチングブロックS41,S43,S45,S47に対応するよ
うに直列に接続され、第2行目には抵抗素子R12〜R9
がスイッチングブロックS32,S34,S36,S38に対応
するように直列に接続され、第3行目には抵抗素子R8
〜R5 がスイッチングブロックS21,S23,S25,S27
に対応するように直列に接続され、第4行目には抵抗素
子R4 〜R1 がスイッチングブロックS12,S14
16,S18に対応するように直列に接続されている。
【0036】また、下から第3行目の抵抗列を構成する
抵抗素子R6 とR7 との接続中点に発生する基準電圧e
6 (=V1 )および第2行目の抵抗列を構成する抵抗素
子R 10とR11との接続中点に発生する基準電圧e10(=
2 )は、基準電位VRT〜V RBを粗い量子化で分圧した
基準電圧として上位コンパレータ111,112にそれ
ぞれ供給される。図1の構成において、基準電位VRT
RB間の電圧をVREF とすると、各基準電圧V1 ,V2
は、それぞれ以下に示す値となる。 e6 =V1 =(10/16) ・VREF10=V2 =( 6/16) ・VREF
【0037】基準抵抗素子R1 〜R16で分圧された各基
準電圧e1 〜e15は、上述したように、所定のスイッチ
ングブロックのトランジスタQ1 のベースに供給される
ように配線されている。具体的には、抵抗素子R1 とR
2 との接続中点に発生する基準電圧e1 〔=(15/16) ・
REF 〕はスイッチングブロックS12のトランジスタQ
1 のベースに供給される。抵抗素子R2 とR3 との接続
中点に発生する基準電圧e2 〔=(14/16) ・VRE F 〕は
スイッチングブロックS14のトランジスタQ1 のベース
に供給される。抵抗素子R3 とR4 との接続中点に発生
する基準電圧e3 〔=(13/16) ・VRE F 〕はスイッチン
グブロックS16のトランジスタQ1 のベースに供給され
る。抵抗素子R4 とR5 との接続中点に発生する基準電
圧e4 〔=(12/16) ・VRE F 〕はスイッチングブロック
18のトランジスタQ1 のベースに供給される。抵抗素
子R5 とR6 との接続中点に発生する基準電圧e5 〔=
(11/16) ・VRE F 〕はスイッチングブロックS27のトラ
ンジスタQ1 のベースに供給される。抵抗素子R6 とR
7 との接続中点に発生する基準電圧e6 〔=V1 =(10/
16)・VREF 〕はスイッチングブロックS25のトランジ
スタQ1 のベースに供給される。抵抗素子R7 とR8
の接続中点に発生する基準電圧e7 〔=(9/16)・
REF〕はスイッチングブロックS23のトランジスタQ
1 のベースに供給される。抵抗素子R8 とR9 との接続
中点に発生する基準電圧e8 〔=(8/16)・VREF〕はス
イッチングブロックS21のトランジスタQ1 のベースに
供給される。抵抗素子R9 とR10との接続中点に発生す
る基準電圧e9 〔=(7/16)・VREF〕はスイッチングブ
ロックS32のトランジスタQ1 のベースに供給される。
抵抗素子R10とR11との接続中点に発生する基準電圧e
10〔=V2 =(6/16)・VREF 〕はスイッチングブロック
34のトランジスタQ1 のベースに供給される。抵抗素
子R11とR12との接続中点に発生する基準電圧e11〔=
(5/16)・VREF〕はスイッチングブロックS36のトラン
ジスタQ1 のベースに供給される。抵抗素子R12とR13
との接続中点に発生する基準電圧e12〔=(4/16)・V
REF〕はスイッチングブロックS38のトランジスタQ1
のベースに供給される。抵抗素子R13とR14との接続中
点に発生する基準電圧e13〔=(3/16)・VREF〕はスイ
ッチングブロックS47のトランジスタQ1 のベースに供
給される。抵抗素子R14とR15との接続中点に発生する
基準電圧e14〔=(2/16)・VREF〕はスイッチングブロ
ックS45のトランジスタQ1 のベースに供給される。抵
抗素子R15とR16との接続中点に発生する基準電圧e15
〔=(1/16)・VREF〕はスイッチングブロックS43のト
ランジスタQ1 のベースに供給される。
【0038】上位コンパレータ111,112は、それ
ぞれ比較器CU1,CU2、相補型の出力アンプCAおよび
アンドゲートAU1,AU2を備えている。上位コンパレー
タ111の比較器CU1の一方の入力にはアナログ信号V
INが供給され、他方の入力には基準電位VRT〜VRBを粗
い量子化で分圧した基準電圧V 1 〔=e6 = (10/16)・
REF 〕が供給される。上位コンパレータ112の比較
器CU2の一方の入力にはアナログ信号VINが供給され、
他方の入力には基準電位VRT〜VRBを粗い量子化で分圧
した基準電圧V 2 〔=e10= (6/16) ・VREF 〕が供給
される。
【0039】上位コンパレータ111の比較器CU1の出
力は出力アンプCAの入力に接続され、その正側出力は
2入力アンドゲートAU1の両入力に接続され、負側出力
は上位コンパレータ112の2入力アンドゲートAU2
一方の入力に接続されている。上位コンパレータ112
の比較器CU2の出力は出力アンプCAの入力に接続さ
れ、その正側出力は2入力アンドゲートAU2の他方の入
力に接続され、負側出力は2入力アンドゲートAU3の両
入力に接続されている。
【0040】このように構成される上位コンパレータ1
11,112の各比較器CU1,CU2の出力は、サンプリ
ングされたアナログ信号VINのレベルに対応して「H」
または「L」のレベルとなり、各アンドゲートAU1〜A
U3のいずれか1個のみが「1」レベルを出力する。
【0041】上位コンパレータ111のアンドゲートA
U1の出力はバッファBU1を介して上位エンコーダ120
およびインバータ160の入力並びに下位側の2入力オ
アゲートORD1に接続されるとともに、2入力オアゲー
トORU1の両入力および2入力オアゲートORU2の一方
の入力に接続されている。オアゲートORU1の出力はコ
ントロール信号x1 としてスイッチングブロックS12
14,S16,S18のトランジスタQ3 のベースに供給さ
れ、オアゲートORU2の出力はコントロール信号x2
してスイッチングブロックS21,S23,S 25,S27のト
ランジスタQ3 のベースに供給される。したがって、上
位コンパレータ111のアンドゲートAU1の出力が
「1」レベルとなった場合には(V1 <VIN<VRT)、
下から第3行目のスイッチングブロックS21,S23,S
25,S27と第4行目のスイッチングブロックS12
14,S 16,S18が能動化される。
【0042】上位コンパレータ112のアンドゲートA
U2の出力はバッファBU2を介して上位エンコーダ120
に接続されるとともに、2入力オアゲートORU2の他方
の入力および2入力オアゲートORU3の一方の入力に接
続されている。オアゲートORU2の出力は上述したよう
にコントロール信号x2 としてスイッチングブロックS
21,S23,S25,S27のトランジスタQ3 のベースに供
給され、オアゲートORU3の出力はコントロール信号x
3 としてスイッチングブロックS32,S34,S36,S38
のトランジスタQ3 のベースに供給される。したがっ
て、上位コンパレータ112のアンドゲートAU2の出力
が「1」レベルとなった場合には(V2 <VIN
1 )、下から第3行目のスイッチングブロックS21
23,S25,S27と第2行目のスイッチングブロックS
32,S34,S 36,S38が能動化される。
【0043】アンドゲートAU3の出力はバッファBU3
介して上位エンコーダ120およびインバータ160並
びに下位側の2入力オアゲートORD1の入力に接続され
るとともに、2入力オアゲートORU3の他方の入力およ
び2入力オアゲートORU4の両入力に接続されている。
オアゲートORU3の出力は上述したようにコントロール
信号x3 としてスイッチングブロックS32,S34
36,S38のトランジスタQ3 のベースに供給され、オ
アゲートORU4の出力はコントロール信号x4 としてス
イッチングブロックS41,S42,S43,S44のトランジ
スタQ3 のベースに供給される。したがって、アンドゲ
ートAU3の出力が「1」レベルとなった場合には(VRB
<VIN<V2 )、下から第2行目のスイッチングブロッ
クS32,S34,S36,S 28と第1行目のスイッチングブ
ロックS41,S43,S45,S47が能動化される。
【0044】上位エンコーダ120は、第1モード用デ
ータを発生するエンコーダラインLN121 と、第2モー
ド用データを発生するエンコーダラインLN122 とから
構成されている。すなわち、上位エンコーダ120は、
マトリクス回路100に配列されているスイッチングブ
ロックS12,S14,S16,S18、S21,S23,S25,S
27、S32,S34,S36,S38およびS41,S43,S45
47の中で、奇数列を構成するスイッチングブロック列
からなる第1グループと、偶数列を構成するスイッチン
グブロック列からなる第2グループに対応させて、各エ
ンコーダラインLN121 およびLN122 が設定されてい
る。
【0045】図2は、上位コンパレータ111,112
の各アンドゲートAU1,AU2およびAU3の出力と上位エ
ンコーダ120の各エンコーダラインLN121 およびL
12 2 の設定出力データコードパターンとの対応関係を
示している。データの設定は、基本的には後述する図3
のデータ配列により決定されるが、設定されるデータの
値は、基準電位VRB、基準電圧e2 およびe10の発生位
置を基準にして、各基準抵抗素子による基準電圧レベル
の遷移方向、具体的には基準電圧が低電位側から高電位
側へ遷移する方向性(以下、指向性という)が右方向で
あるか左方向であるかに合わせ、(第1モードのデー
タ)<(第2モードのデータ)、(第1モードのデー
タ)>(第2モードのデータ)となるように設定されて
いる。
【0046】したがって、VRB<VIN<e10(V2 )お
よびe6 (V1 )<VIN<VRTでアンドゲートAU3およ
びAU1が「1」レベルの場合のデータ設定レベルは、
(第1モードのデータ)<(第2モードのデータ)とな
るように設定されている。これに対して、e10(V2
<VIN<e6 (V1 )でアンドゲートAU2が「1」レベ
ルの場合のデータ設定レベルは、(第1モードのデー
タ)>(第2モードのデータ)となるように設定されて
いる。
【0047】下位コンパレータ131〜138は、それ
ぞれ比較器CD1〜CD8,相補型の出力アンプCAおよび
アンドゲートAD1〜AD8を備えている。下位コンパレー
タ131の比較器CD1の一方の入力にはマトリクス回路
100の第1列目のスイッチングブロックS21,s41
トランジスタQ1 のコレクタ出力が供給され、他方の入
力にはスイッチングブロックS21,S41のトランジスタ
2 のコレクタ出力が供給される。
【0048】下位コンパレータ132の比較器CD2の一
方の入力にはマトリクス回路100の第2列目のスイッ
チングブロックS12,S32のトランジスタQ1 のコレク
タ出力が供給され、他方の入力にはスイッチングブロッ
クS12,S32のトランジスタQ2 のコレクタ出力が供給
される。
【0049】下位コンパレータ133の比較器CD3の一
方の入力にはマトリクス回路100の第3列目のスイッ
チングブロックS23,S43のトランジスタQ1 のコレク
タ出力が供給され、他方の入力にはスイッチングブロッ
クS23,S43のトランジスタQ2 のコレクタ出力が供給
される。
【0050】下位コンパレータ134の比較器CD4の一
方の入力にはマトリクス回路100の第4列目のスイッ
チングブロックS14,S34のトランジスタQ1 のコレク
タ出力が供給され、他方の入力にはスイッチングブロッ
クS14,S34のトランジスタQ2 のコレクタ出力が供給
される。
【0051】下位コンパレータ135の比較器CD5の一
方の入力にはマトリクス回路100の第5列目のスイッ
チングブロックS25,S45のトランジスタQ1 のコレク
タ出力が供給され、他方の入力にはスイッチングブロッ
クS25,S45のトランジスタQ2 のコレクタ出力が供給
される。
【0052】下位コンパレータ136の比較器CD6の一
方の入力にはマトリクス回路100の第6列目のスイッ
チングブロックS16,S36のトランジスタQ1 のコレク
タ出力が供給され、他方の入力にはスイッチングブロッ
クS16,S36のトランジスタQ2 のコレクタ出力が供給
される。
【0053】下位コンパレータ137の比較器CD7の一
方の入力にはマトリクス回路100の第7列目のスイッ
チングブロックS27,S47のトランジスタQ1 のコレク
タ出力が供給され、他方の入力にはスイッチングブロッ
クS27,S47のトランジスタQ2 のコレクタ出力が供給
される。
【0054】下位コンパレータ138の比較器CD8の一
方の入力にはマトリクス回路100の第8列目のスイッ
チングブロックS18,S38のトランジスタQ1 のコレク
タ出力が供給され、他方の入力にはスイッチングブロッ
クS18,S38のトランジスタQ2 のコレクタ出力が供給
される。
【0055】下位コンパレータ131の比較器CD1の出
力は出力アンプCAの入力に接続され、その正側出力は
2入力アンドゲートAD1の一方の入力に接続され、負側
出力は2入力オアゲートORD1の一方の入力に接続され
ている。オアゲートORD1の他方の入力には上位側のア
ンドゲートAU1およびAU3の出力を受けたバッファBU1
およびBU3の出力が接続され、オアゲートORD1の出力
は下位コンパレータ132のアンドゲートAD2の一方の
入力に接続されている。
【0056】下位コンパレータ132の比較器CD2の出
力は出力アンプCAの入力に接続され、その正側出力は
2入力アンドゲートAD2の他方の入力に接続され、負側
出力は下位コンパレータ134の2入力アンドゲートA
D4の一方の入力に接続されている。
【0057】下位コンパレータ133の比較器CD3の出
力は出力アンプCAの入力に接続され、その正側出力は
2入力アンドゲートAD3の一方の入力に接続され、負側
出力は下位コンパレータ131の2入力アンドゲートA
D1の他方の入力に接続されている。
【0058】下位コンパレータ134の比較器CD4の出
力は出力アンプCAの入力に接続され、その正側出力は
2入力アンドゲートAD4の他方の入力に接続され、負側
出力は下位コンパレータ136の2入力アンドゲートA
D6の一方の入力に接続されている。
【0059】下位コンパレータ135の比較器CD5の出
力は出力アンプCAの入力に接続され、その正側出力は
2入力アンドゲートAD5の一方の入力に接続され、負側
出力は下位コンパレータ133の2入力アンドゲートA
D3の他方の入力に接続されている。
【0060】下位コンパレータ136の比較器CD6の出
力は出力アンプCAの入力に接続され、その正側出力は
2入力アンドゲートAD6の一方の入力に接続され、負側
出力は下位コンパレータ138の2入力アンドゲートA
D8の一方の入力に接続されている。
【0061】下位コンパレータ137の比較器CD7の出
力は出力アンプCAの入力に接続され、その正側出力は
2入力アンドゲートAD7の一方の入力に接続され、負側
出力は下位コンパレータ135の2入力アンドゲートA
D5の他方の入力に接続されている。
【0062】下位コンパレータ138の比較器CD8の出
力は出力アンプCAの入力に接続され、その正側出力は
2入力アンドゲートAD8の他方の入力に接続され、負側
出力は2入力オアゲートORD2の一方の入力に接続され
ている。オアゲートORD1の他方の入力には上位側のア
ンドゲートAU1およびAU3の出力を受けたバッファBU1
およびBU3の出力レベルを反転させるインバータ160
の出力が接続され、オアゲートORD2の出力は下位コン
パレータ137のアンドゲートAD7の他方の入力に接続
されている。
【0063】このように構成される下位コンパレータ1
31〜138により、いわゆるリングコンパレータが構
成され、各比較器CD1〜CD8の出力は、2入力のレベル
に対応して「H」または「L」のレベルとなり、各アン
ドゲートAD1〜AD8のいずれか1個のみがアクティブの
「1」レベルを出力する。下位コンパレータ131〜1
38のアンドゲートAD1〜AD8の出力はバッファBD1
D8を介して下位エンコーダ140に接続される。
【0064】下位エンコーダ140は、下位コードデー
タD3 ,D4 を発生するデータラインLN141 と、下位
コンパレータ131,133,135,137のアンド
ゲートAD1,AD3,AD5,AD7の出力のいずれかが
「1」になったことを示す選択信号SEL1 を発生する
選択ラインLN142 と、下位コンパレータ132,13
4,136,138のアンドゲートAD2,AD4,AD6
D8の出力のいずれかが「1」になったことを示す選択
信号SEL2 を発生する選択ラインLN143 とから構成
されている。
【0065】図3は、上位側のアンドゲートAU1〜AU3
および下位側のアンドゲートAD1〜AD8の出力と出力変
換コードデータとの対応関係を示している。図3に示す
ように、上位コードは、対応関係表の行により決まる。
すなわち、図表中、最下位行から順に
〔00〕,〔0
1〕,〔10〕,〔11〕となる。これに対して、下位
コードは、行に応じて
〔0000〕〜〔0011〕と
〔0100〕〜〔0111〕の2通りに分かれる。
【0066】以上より、上位側アンドゲートAU1〜AU3
のどれが「1」を出力したか、並びに、下位コンパレー
タ131〜138の各アンドゲートAD1〜AD8のうち、
奇数のアンドゲートAD1,AD3,AD5,AD7からなる第
1グループおよび偶数のアンドゲートAD2,AD4
D6,AD8からなる第2グループのいすれのグループの
アンドゲートが「1」を出力したかの2つの条件から上
位コードを選定することができる。たとえば、上位側ア
ンドゲートAU1が「1」を出力した場合、下位コンパレ
ータの第1グループのアンドゲートが「1」を出力した
ものがあれば、上位コードとして
〔00〕が選定され、
第2グループのアンドゲートが「1」を出力したものが
あれば上位コードとして〔01〕が選定される。この上
位コードの選定は選択ゲート150で行われる。
【0067】選択ゲート150は、アンドゲートA1
4 により構成され、下位エンコーダ140から出力さ
れる選択信号SEL1 およびSEL2 を用いて、上位エ
ンコーダ120から出力される第1モードおよび第2モ
ードの各上位データのうちから一方の上位データを選択
し、オアゲートOR1 ,OR2 を介して変換コード
1 ,D2 として出力する。
【0068】具体的には、アンドゲートA1 の一方の入
力端子は上位エンコーダ120の第1モード用データを
発生するエンコーダラインLN121 の一方のライン(上
位側)に接続され、他方の入力端子は下位エンコーダ1
40の選択信号SEL1 を出力する選択ラインLN142
に接続されている。アンドゲートA2 の一方の入力端子
は上位エンコーダ120の第2モード用データを発生す
るエンコーダラインLN122 の一方のライン(上位側)
に接続され、他方の入力端子は下位エンコーダ140の
選択信号SEL2 を出力する選択ラインLN143 に接続
されている。これらアンドゲートA1 およびA2 の出力
は2入力オアゲートOR1 の各入力端子に接続されてい
る。
【0069】アンドゲートA3 の一方の入力端子は上位
エンコーダ120の第1モード用データを発生するエン
コーダラインLN121 の他方のライン(下位側)に接続
され、他方の入力端子は下位エンコーダ140の選択信
号SEL1 を出力する選択ラインLN142 に接続されて
いる。アンドゲートA4 の一方の入力端子は上位エンコ
ーダ120の第2モード用データを発生するエンコーダ
ラインLN122 の他方のライン(下位側)に接続され、
他方の入力端子は下位エンコーダ140の選択信号SE
2 を出力する選択ラインLN143 に接続されている。
これらアンドゲートA3 およびA4 の出力は2入力オア
ゲートOR2 の各入力端子に接続されている。
【0070】次に、上記構成による動作を説明する。た
とえば、サンプリングされたアナログ信号のサンプリン
グ電圧Vs がVRB<VS <V2 (=e10)であれば、上
位コンパレータ111,112の比較器CU1,CU2の出
力が「L」となり、アンドゲートAU1,AU2からは
「0」、AU3からは「1」の2値信号がそれぞれ出力さ
れる。その結果、〔001〕なる2値信号がバッファB
U1〜BU3を介して上位エンコーダ120に入力される。
上位エンコーダ120では、いわゆるワイヤードオア回
路によって、第1モード用データを発生する2列のエン
コーダライン〔LN12 1 〕には
〔00〕、第2モード用
データを発生する2列のエンコーダライン〔LN122
には〔01〕の上位データがそれぞれが発生され、選択
ゲート150に出力される。
【0071】また、サンプリング電圧Vs がV2 <VS
<V1 (=e6 )であれば、上位コンパレータ111の
比較器CU1の出力が「L」、上位コンパレータ112の
比較器CU2の出力が「H」となり、上位コンパレータ1
11のアンドゲートAU1およびAU3からは「0」、上位
コンパレータ112のアンドゲートAU2からは「1」の
2値信号がそれぞれ出力される。その結果、〔010〕
なる2値信号がバッファBU1〜BU3を介して上位エンコ
ーダ120に入力される。上位エンコーダ120では、
いわゆるワイヤードオア回路によって、第1モード用デ
ータを発生する2列のエンコーダライン〔LN12 1 〕に
は〔10〕、第2モード用データを発生する2列のエン
コーダライン〔LN122 〕には〔01〕の上位データが
それぞれが発生され、選択ゲート150に出力される。
【0072】また、サンプリング電圧Vs がV1 <VS
<VRTであれば、上位コンパレータ111の比較器CU1
の出力が「H」、上位コンパレータ112の比較器CU2
の出力が「L」となり、上位コンパレータ111のアン
ドゲートAU1からは「1」、上位コンパレータ112の
アンドゲートAU2およびAU3からは「0」の2値信号が
それぞれ出力される。その結果、〔100〕なる2値信
号がバッファBU1〜BU3を介して上位エンコーダ120
に入力される。上位エンコーダ120では、いわゆるワ
イヤードオア回路によって、第1モード用データを発生
する2列のエンコーダライン〔LN12 1 〕には〔1
0〕、第2モード用データを発生する2列のエンコーダ
ライン〔LN122 〕には〔11〕の上位データがそれぞ
れが発生され、選択ゲート150に出力される。
【0073】これと並行して、各アンドゲートA
U(1,2,3)の中で2値出力信号が「1」となっているコン
トロールライン(x1,2,3,4 )に接続されている
マトリクス回路100の各スイッチングブロックのトラ
ンジスタQ3 が2行単位でオンに制御され、さらに量子
化レベルの細かな数値化が実行される。
【0074】たとえば、アンドゲートAU3の出力のみが
「1」レベルになると、第1グループを構成する図中下
から第1行目のスイッチングブロックS41,S43
45,S 47、並びにこれに隣接する第2グループを構成
する第2行目のスイッチングブロックS32,S34
46,S38の各トランジスタQ3 がオンとなり、基準抵
抗R9〜R16で分圧された基準電圧e9 〜e15とサンプ
リング電圧VS が、各スイッチングブロックS41
43,S45,S47並びにS32,S34,S46,S38で差動
的に増幅され、下位コンパレータ131〜138によっ
て比較される。同様に、アンドゲートAU2の出力が
「1」レベルのときには、第2行目のスイッチングブロ
ックS32,S34,S46,S38、並びにこれと隣接する第
3行目のスイッチングブロックS21,S23,S25,S27
が能動化され, 差動的な増幅作用が行われて、下位コン
パレータ131〜138による比較が行われる。たとえ
ば、アンドゲートAU2の出力が「1」レベルのときに
は、スイッチングブロックS21,S23,S32,S34によ
り下位変換コードが検出され、スイッチングブロックS
25,S27,S36,S38により下位変換コードの冗長ビッ
トが検出される。
【0075】このように、下位の変換コードは能動化さ
れたスイッチングブロックで、サンプリングされた電圧
S と基準抵抗素子で分圧された基準電圧とが比較さ
れ、下位コンパレータ131〜138のアンドゲートA
D1〜AD7およびAD8から比較結果に応じた2値信号が出
力されることになる。
【0076】このとき、第1グループを構成する下位コ
ンパレータ131,133,135,137アンドゲー
トAD1,AD3,AD5,AD7のうちの一のアンドゲートか
ら「1」レベルの信号が下位エンコーダ140に出力さ
れた場合、下位エンコーダ140では、選択ラインLN
142 が「1」となる。その結果、選択信号SEL1
「1」レベルで選択ゲート150に入力され、選択信号
SEL2 が「0」レベルで選択ゲート150に入力され
る。
【0077】選択ゲート150では、選択信号SEL1
のみを「1」レベルで入力したことに伴い、アンドゲー
トA1 およびA3 のみが活性化される。これらアンドゲ
ートA1 およびA3 には、上位エンコーダ120のライ
ンLN 121 に発生された第1モード用上位データの上位
側および下位側のビットデータがそれぞれ供給されてい
る。したがって、選択ゲート150では、第1モード時
の上位データの各ビットが選択され、その結果、オアゲ
ートOR1 ,OR2 を介して上位変換コードD1 ,D2
として出力される。
【0078】具体的には、アナログ信号VINのサンプリ
ング電圧Vs がVRB<VS <V2 のときには上位変換コ
ード〔D1 ,D2 〕は
〔00〕で、V2 <VS <V1
ときには上位変換コード〔D1 ,D2 〕は〔10〕で、
1 <VS <VRTのときには上位変換コード〔D1 ,D
2 〕は〔10〕で出力される。
【0079】また、下位エンコーダ140では、下位コ
ンパレータ131のアンドゲートA D1の出力が「1」の
ときには下位変換コードD3 ,D4
〔00〕で発生さ
れ、下位コンパレータ133のアンドゲートAD3の出力
が「1」のときには下位変換コードD3 ,D4 が〔0
1〕で発生され、下位コンパレータ135のアンドゲー
トAD5の出力が「1」のときには下位変換コードD3
4 が〔10〕で発生され、下位コンパレータ137の
アンドゲートAD7の出力が「1」のときには下位変換コ
ードD3 ,D4 が〔11〕で発生されて出力される。
【0080】また、第2グループを構成する下位コンパ
レータ132,134,136,138アンドゲートA
D2,AD4,AD6,AD8のうちの一のアンドゲートから
「1」レベルの信号が下位エンコーダ140に出力され
た場合、下位エンコーダ140では、選択ラインLN
143 が「1」となる。その結果、選択信号SEL2
「1」レベルで選択ゲート150に入力され、選択信号
SEL1 が「0」レベルで選択ゲート150に入力され
る。
【0081】選択ゲート150では、選択信号SEL2
のみを「1」レベルで入力したことに伴い、アンドゲー
トA2 およびA4 のみが活性化される。これらアンドゲ
ートA2 およびA4 には、上位エンコーダ120のライ
ンLN 122 に発生された第2モード用上位データの上位
側および下位側のビットデータがそれぞれ供給されてい
る。したがって、選択ゲート150では、第2モード時
の上位データの各ビットが選択され、その結果、オアゲ
ートOR1 ,OR2 を介して上位変換コードD1 ,D2
として出力される。
【0082】具体的には、アナログ信号VINのサンプリ
ング電圧Vs がVRB<VS <V2 のときには上位変換コ
ード〔D1 ,D2 〕は〔01〕で、V2 <VS <V1
ときには上位変換コード〔D1 ,D2 〕は〔01〕で、
1 <VS <VRTのときには上位変換コード〔D1 ,D
2 〕は〔11〕で出力される。
【0083】また、下位エンコーダ140では、下位コ
ンパレータ132のアンドゲートA D2の出力が「1」の
ときには下位変換コードD3 ,D4 が〔11〕で発生さ
れ、下位コンパレータ134のアンドゲートAD4の出力
が「1」のときには下位変換コードD3 ,D4 が〔1
0〕で発生され、下位コンパレータ136のアンドゲー
トAD6の出力が「1」のときには下位変換コードD3
4 が〔01〕で発生され、下位コンパレータ138の
アンドゲートAD8の出力が「1」のときには下位変換コ
ードD3 ,D4
〔00〕で発生されて出力される。
【0084】以上説明したように、本実施例によれば、
4行8列のマトリクス状に配置されたスイッチングブロ
ックのうち、第2行および第3行目の行方向の中間に位
置するスイッチングブロックに供給される基準電圧e6
(=V1 ),e10(=V2 )を上位コンパレータ111
および112にそれぞれ供給し、下位コードを2つのグ
ループに分割し、このグループの変換コードを得る下位
エンコーダ140から、第1モードデータおよび第2モ
ードデータを選択するための信号SEL1 およびSEL
2 を出力して、上位エンコーダ120から出力された第
1モードデータおよび第2モードデータを選択し上位変
換コードD1 ,D2 を得るようにしたので、従来の回路
のように反転ゲートや禁止ゲートを使用することなく、
直接選択信号を上位データの選択に用いることができ
る。したがって、選択信号の選択ゲート150への入力
が上位エンコーダ120の出力に対して遅延するこがな
く、変換処理の高速化を図れる。
【0085】また、反転ゲートおよび禁止ゲートが不要
となることに加えて、基準抵抗列数の増大を防止できる
とともに、選択信号数を2つに削減でき、選択される上
位コード数並びに選択ゲートの入力ゲート数も2つに削
減でき、さらにスイッチングブロックの数の削減を図れ
る。したがって、チップ面積の縮小および消費電力の削
減を図れるA/D変換回路を実現できる利点がある。
【0086】図4は、本発明に係るA/D変換回路の第
2の実施例を示す回路図である。本第2の実施例が上述
した第1の実施例と異なる点は、上位エンコーダ120
において、第1モードおよび第2モード共、上位コード
の下位側ビット(最小ビット)D2 を発生せず、上位側
ビットD1 のみを発生させ、下位側ビット(最小ビッ
ト)D2 は、下位エンコーダ140で発生される選択信
号SEL2 をそのまま使用して、上位変換コードD2
して出力するように構成したことにある。
【0087】図3からわかるように、上位最小ビット
(図3においては、4ビットデータの上位から2桁目)
は、行毎に交互に「0」と「1」を繰り返すが、これ
は、第2グループ対応の選択信号SEL2 と同様であ
る。したがって、下位エンコーダ140で発生される選
択信号SEL2 をそのまま使用して、上位変換コードD
2 として出力するように構成しても、上述した第1の実
施例の場合と同様の機能を有し、同様の効果を得られる
ことはもとより、選択される上位コード数の削減、選択
ゲート150におけるオアゲートの削減を図れることか
ら、一層のチップ面積の縮小および消費電力の削減を図
れる利点がある。
【0088】図5は、本発明に係るA/D変換回路の第
3の実施例を示す回路図である。本第3の実施例が上述
した第2の実施例と異なる点は、下位エンコーダ140
の選択ラインをLN143 の1本のみとして選択信号はS
EL2 の一つのみを発生させ、選択信号SEL2 をイン
バータ170でレベル反転させた信号を選択信号SEL
1 に代わる信号として、選択ゲート150のアンドゲー
トA1 の一方の入力に供給するように構成したことにあ
る。
【0089】すなわち、本第3の実施例においては、下
位エンコーダ140で上位最小データを生成し、そのデ
ータをインバータ170および選択ゲート150からな
るいわゆるデマルチプレクサの選択端子に加えることで
上位データの選択を行うように構成し、見かけ上、選択
信号を省略している。
【0090】本第2の実施例によれば、上記した第2の
実施例と同様の効果を得ることができる。
【0091】なお、上述した第1、第2および第3の実
施例では、4ビット対応のA/D変換回路を例に説明し
たが、さらに多ビット対応のA/D変換回路に本発明が
適用できることはいうまでもない。
【0092】また、上述した第1、第2および第3の実
施例では、上位エンコーダ120および下位エンコーダ
140の入力側に他出力ピンバッファBU1〜BU3および
D1〜BD8を配置した構成を示したが、これら他出力ピ
ンバッファBU1〜BU3,BD1〜BD8は、上位エンコーダ
120および下位エンコーダ140を確実にドライブす
るために設けられるものであり、いわゆる負荷となる上
位エンコーダ120および下位エンコーダ140の容量
などによっては設ける必要はない。
【0093】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来必要であった反転ゲートおよび禁止ゲートが不要と
なり、変換処理の高速化を図れる。また、反転ゲートお
よび禁止ゲートが不要となることに加えて、抵抗素子列
数の増大を防止できるとともに、選択信号数を削減で
き、選択される上位コード数並びに選択ゲートの入力ゲ
ート数を削減でき、さらに、スイッチングブロック数を
最小限に抑えることができることから、チップ面積の縮
小、消費電力の削減を図れる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るA/D変換回路の第1の実施例を
示す回路図である。
【図2】図1の回路の上位コンパレータの各アンドゲー
トの出力と上位エンコーダの各エンコーダの出力データ
との対応関係を示す図である。
【図3】図1の回路の下位および上位コンパレータのア
ンドゲートの出力と出力変換コードとの対応関係を示す
図である。
【図4】本発明に係るA/D変換回路の第2の実施例を
示す回路図である。
【図5】本発明に係るA/D変換回路の第3の実施例を
示す回路図である。
【図6】従来のA/D変換回路の構成例を示す回路図で
ある。
【図7】図6の回路の上位変換コードパターンを示す図
である。
【図8】図6の回路の下位変換コードパターンを示す図
である。
【図9】A/D変換回路の量子化レベルの関係を示す図
である。
【符号の説明】
100…マトリクス回路 111,112…上位コンパレータ AU1〜AU3…上位側アンドゲート 120…上位エンコーダ LN121 …第1モード用ライン LN122 …第2モード用ライン 131〜138…下位コンパレータ AD1〜AD8…下位側アンドゲート 140…下位エンコーダ LN141 …データライン LN142 ,LN143 …選択ライン 150…選択ゲート A1 〜A4 …アンドゲート 160,170…インバータ R1 〜R16…基準抵抗素子 ORU1,ORU4…上位側オアゲート ORD1,ORD2…下位側オアゲート OR1 ,OR2 …選択用オアゲート

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2つの基準電位間に直列に接続された複
    数個の基準抵抗素子と、 マトリクス状に配列され、かつ、上位変換出力信号によ
    って行単位で能動化され、上記基準抵抗素子によって分
    圧した各基準電圧と被変換入力信号とを比較し、下位ビ
    ットデータおよび冗長ビットデータの有無を検出する複
    数のスイッチングブロックと、 上記スイッチングブロックマトリクスの少なくとも最上
    行または最下行を除く、各行の中間に位置するスイッチ
    ングブロックに供給される基準電圧であって基準電圧群
    における互いに隣接する基準電圧が、上位ビットの変換
    コードが切り替わる基準電圧点を挟むように設定された
    電圧と被変換入力信号とを比較し、この比較結果に応じ
    てあらかじめ設定された被変換入力信号電圧が上記変換
    コードの切り替わり前後のうち、前の上位変換コードに
    対応した電圧範囲内である第1のモードと、後の上位変
    換コードに対応した電圧範囲内である第2のモードの
    モードに応じた上位ビットの変換コードの切り替わり前
    後の2つの変換コードを得、かつ、上記第1のモードお
    よび第2のモードに応じて何れの分割グループでエンコ
    ードを行うかを指示するための指示信号を発生する上位
    エンコーダと、 上記各スイッチングブロックの列単位の出力を、上記上
    位エンコーダによる指示信号に従って第1のモードおよ
    び第2のモードに応じた2つのグループに分割し、各分
    割グループ毎に下位ビットデータおよび冗長ビットデー
    タの有無に応じて所定の下位変換コードを得るととも
    に、上記上位エンコーダの2つの上位ビットの変換コー
    ドのうちからいずれか一方の変換コードを選択するため
    の選択信号を発生する下位エンコーダと、 上記上位エンコーダから出力された2つの上位ビットの
    変換コードのうちからいずれか一方の変換コードを、上
    記下位エンコーダから出力された選択信号に基づいて選
    択的に出力する選択ゲートとを有することを特徴とする
    アナログ/ディジタル変換回路。
  2. 【請求項2】 上記基準抵抗素子は、上記スイッチング
    ブロックのマトリクス配列に対応するように、所定の数
    ずつ複数行に亘るように折り返して配置され、 マトリクス状に配列されているスイッチングブロック列
    が、奇数列と偶数列とで2つのグループに分割され、こ
    れら列グループ出力が上記下位エンコーダの2グループ
    に対応するように構成され、 上記下位エンコーダは、複数の出力を有し、スイッチン
    グブロック列の出力を受けて所定の一の出力のみをアク
    ティブとするリングコンパレータと、リングコンパレー
    タの各出力と分割グループ並びにリングコンパレータ出
    力に応じた2値信号を出力するようにワイヤード接続さ
    れた下位コードラインおよび選択ラインとから構成され
    ている請求項1記載のアナログ/ディジタル変換回路。
  3. 【請求項3】 上記下位エンコーダは、2つの分割グル
    ープに応じた2つの選択信号を発生するように構成され
    ている請求項1または請求項2記載のアナログ/ディジ
    タル変換回路。
  4. 【請求項4】 上記下位エンコーダは、2つの分割グル
    ープのうちの一方のグループに応じた1つの選択信号を
    発生するように構成されている請求項1または請求項2
    記載のアナログ/ディジタル変換回路。
  5. 【請求項5】 上記上位エンコーダは最小ビットを除く
    上位ビットからなる2つの変換コードを得るように構成
    され、 所定の選択信号が上位ビットにおける最小ビットの変換
    コードとして出力される請求項1、2、3または4記載
    のアナログ/ディジタル変換回路。
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