JP3141832B2 - A / D converter and A / D converter using the same - Google Patents

A / D converter and A / D converter using the same

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JP3141832B2
JP3141832B2 JP09332252A JP33225297A JP3141832B2 JP 3141832 B2 JP3141832 B2 JP 3141832B2 JP 09332252 A JP09332252 A JP 09332252A JP 33225297 A JP33225297 A JP 33225297A JP 3141832 B2 JP3141832 B2 JP 3141832B2
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はA/D変換器及びそ
れを用いたA/D変換装置に関し、特に高分解能で高速
、かつ回路の簡単化を図ったA/D変換器及びそれを
用いたA/D変換装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an A / D converter and an A / D converter using the same, and more particularly , to an A / D converter with high resolution, high speed , and simplified circuit, and an A / D converter. The present invention relates to an A / D converter used.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般にA/D変換器は、入力されたアナ
ログ信号をディジタルデータに変換するものである。従
来のA/D変換器について図8,図9,図10を参照し
て説明する。従来、この種のA/D変換器は、例えば、
Bryan Acklandらの「Camera on
Chip」(ISSCC96 DIGEST OFT
ECNICAL PAPERS TA1.2 1996
年)に示されているように、一般のアナログ信号をディ
ジタル信号に変換するA/D変換器において、高分解
能、高速、回路の簡単化を目的として用いられている。
2. Description of the Related Art Generally, an A / D converter converts an input analog signal into digital data. A conventional A / D converter will be described with reference to FIGS. 8, 9, and 10. FIG. Conventionally, this type of A / D converter is, for example,
"Camera on" by Bryan Ackland et al.
Chip "(ISSCC96 DIGEST OFT
ECNICAL PAPERS TA1.2 1996
As shown in FIG. 1, an A / D converter for converting a general analog signal into a digital signal is used for the purpose of high resolution, high speed, and simplification of a circuit.

【0003】図8は、従来のシングルスロープ型と呼ば
れるA/D変換器の構成図である。同図では2次元に配
置された画素231を有するセンサ部230から1行ご
との画素信号が同時に出力される場合に適用したA/D
変換器を示している。破線で示されている領域201
a,201b、…は全て同じ構成であり、各画素列ごと
に形成されている。
FIG. 8 is a block diagram of a conventional single slope type A / D converter. In the figure, A / D applied when pixel signals for each row are simultaneously output from the sensor unit 230 having the pixels 231 arranged two-dimensionally.
4 shows a converter. Area 201 indicated by broken line
a, 201b,... have the same configuration, and are formed for each pixel column.

【0004】A/D変換器の基本回路は、クロック回路
からのクロック数をカウントするカウンタ回路205
と、その出力ディジタルデータを入力として負極性の振
幅が単調に増加するアナログデータを出力するD/A変
換器206と、破線で示されている領域201aとから
構成されている。そして、領域201aは、アナログ入
力信号をサンプリングしてホールドするサンプル&ホー
ルド回路(以後、“S/H回路”と略称する)207a
と、このS/H回路の出力とD/A変換器206からの
出力との大きさを比較する比較器208aと、この比較
器の出力をラッチ制御信号としカウンタ回路205から
の出力ディジタルデータを入力データとするラッチ回路
209aとを含んで構成されている。
The basic circuit of the A / D converter is a counter circuit 205 for counting the number of clocks from the clock circuit.
, A D / A converter 206 that receives the output digital data as input, and outputs analog data of which the amplitude of the negative polarity monotonically increases, and an area 201a indicated by a broken line. A region 201a is a sample-and-hold circuit (hereinafter abbreviated as "S / H circuit") 207a for sampling and holding an analog input signal.
And a comparator 208a for comparing the magnitude of the output of this S / H circuit with the output of the D / A converter 206, and using the output of this comparator as a latch control signal to output digital data from the counter circuit 205. And a latch circuit 209a for input data.

【0005】次に、かかる構成からなるA/D変換器の
動作について説明する。なお、破線で示した領域201
a,201b…は同じ動作であるため、以下は、領域2
01aの動作についてのみ説明する。
Next, the operation of the A / D converter having the above configuration will be described. Note that the area 201 indicated by a broken line
a, 201b... perform the same operation, so that
Only the operation of 01a will be described.

【0006】センサ部230に形成された画素231か
ら出力される負極性信号は、領域201aのA/D変換
器のアナログ入力信号となる。このアナログ入力信号
は、所定の周期で発生するφS/Hパルスにより、S/
H回路207aにおいてサンプル&ホールドされる。サ
ンプル&ホールドされた後に、カウンタ回路205にお
いてディジタルデータを出力し始める。
The negative signal output from the pixel 231 formed in the sensor section 230 becomes an analog input signal of the A / D converter in the area 201a. This analog input signal is generated by the S / H pulse generated in a predetermined cycle,
Sampled and held in the H circuit 207a. After being sampled and held, the counter circuit 205 starts outputting digital data.

【0007】このディジタルデータを入力とするD/A
変換器206の出力とS/H回路207aの出力との大
きさを比較器208aにより比較する。そして、D/A
変換器206の出力の振幅がS/H回路207aの出力
に比べて大きくなった時に比較器208aの出力信号は
HレベルからLレベルに変化する(以後、“H→L”と
略称する)。この比較器の出力をラッチ制御信号として
いるラッチ回路209aは、比較器出力がLレベルにな
ったときに、カウンタ回路205の出力であるディジタ
ルデータをラッチして保持する。
D / A using this digital data as input
The magnitude of the output of the converter 206 and the output of the S / H circuit 207a are compared by a comparator 208a. And D / A
When the amplitude of the output of converter 206 becomes larger than the output of S / H circuit 207a, the output signal of comparator 208a changes from H level to L level (hereinafter abbreviated as “H → L”). A latch circuit 209a using the output of the comparator as a latch control signal latches and holds digital data output from the counter circuit 205 when the output of the comparator becomes L level.

【0008】以上の動作により、ラッチ回路209aか
らラッチして出力されるディジタルデータが、画素23
1から出力されるアナログ入力信号のA/D変換後のデ
ィジタルデータとなる。
By the above operation, the digital data latched and output from the latch circuit 209a is output to the pixel 23
It becomes digital data after A / D conversion of the analog input signal output from 1.

【0009】図9は、従来のA/D変換器の動作を示す
模式図である。ここでは説明を簡単にするために、3ビ
ットA/D変換器の例を示す。同図には、A/D変換器
に入力されたアナログ入力信号が、サンプルされてホー
ルドされS/H回路207aの出力として振幅がV0 の
場合が示されている。
FIG. 9 is a schematic diagram showing the operation of a conventional A / D converter. Here, for the sake of simplicity, an example of a 3-bit A / D converter will be described. FIG. 7 shows a case where an analog input signal input to the A / D converter is sampled and held, and the output of the S / H circuit 207a has an amplitude of V0.

【0010】カウンタ回路205のディジタルデータが
100の時に、S/H回路207aの出力V0 よりD/
A変換器206の出力の振幅が大きくなり(電圧として
は小さくなり)、比較器208aの出力がH→Lとなり
(図示せず)、ラッチ回路209aはラッチ動作を行
い、A/D変換の結果としてディジタルデータ100が
得られる。このとき、A/D変換された結果は、アナロ
グデータとしては振幅V3 である。電圧ΔV=V3 −V
0 は、A/D変換による量子化誤差である。
When the digital data of the counter circuit 205 is 100, D / D is output from the output V0 of the S / H circuit 207a.
The amplitude of the output of the A converter 206 increases (decreases as a voltage), the output of the comparator 208a changes from H to L (not shown), the latch circuit 209a performs a latch operation, and the result of the A / D conversion is performed. As a result, digital data 100 is obtained. At this time, the result of the A / D conversion has the amplitude V3 as analog data. Voltage ΔV = V3−V
0 is a quantization error due to A / D conversion.

【0011】図10はA/D変換器を高分解能にするた
めの構成図である。この種のA/D変換器は、例えば特
開平1−253319号公報に示されている。
FIG. 10 is a configuration diagram for making the A / D converter have a high resolution. An A / D converter of this type is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-253319.

【0012】同図に示されている回路は、アナログ入力
を粗くA/D変換するA/D変換器301と、この変換
結果をD/A変換するD/A変換器302と、入力アナ
ログデータとの差分を求めるための減算器303と、求
めた差分を増幅するアンプ304と、そして差分データ
をA/D変換するためのA/D変換器305と、このA
/D変換の結果を細かいA/D変換の結果にするために
ビットずらしを行う乗算器306と、A/D変換器30
1の粗いA/D変換結果と細かいA/D変換結果とを合
成する加算器307とを含んで構成されている。
The circuit shown in FIG. 1 includes an A / D converter 301 for roughly A / D converting an analog input, a D / A converter 302 for D / A converting the conversion result, and input analog data. , An A / D converter 305 for A / D converting the difference data, and an A / D converter 305 for amplifying the obtained difference.
A multiplier 306 that performs bit shifting to make the result of the / D conversion into a fine A / D conversion result, and an A / D converter 30
1 and an adder 307 that combines the coarse A / D conversion result and the fine A / D conversion result.

【0013】かかる構成とされた回路の動作は、以下の
ようになる。すなわち、A/D変換器301で粗いA/
D変換を行い、この粗いA/D変換結果をD/A変換器
302でD/A変換する。そして、このD/A変換結果
とアナログ入力との差分を減算器303で求め、この差
分結果をアンプ304で増幅する。この増幅後、A/D
変換器305で細かいA/D変換を行い、乗算器306
でビットずらしを行う。最後に、加算器307でビット
合成を行う。こうすることによって、高分解能のA/D
変換を実現することができる。
The operation of the circuit having such a configuration is as follows. That is, the A / D converter 301
D / A conversion is performed, and the coarse A / D conversion result is D / A converted by the D / A converter 302. Then, the difference between the D / A conversion result and the analog input is obtained by the subtractor 303, and the difference result is amplified by the amplifier 304. After this amplification, A / D
The converter 305 performs a fine A / D conversion, and a multiplier 306
To shift the bit. Finally, the adder 307 performs bit synthesis. By doing so, high resolution A / D
Conversion can be realized.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術にお
いては、例えば、N(Nは2以上の整数、以下同じ)ビ
ットのA/D変換を行う場合に、Nビットを全て同じ方
式でA/D変換を行うために、2N 個のカウント数を要
する。このため、シングルスロープ型A/D変換器では
高分解能にするほど変換時間が長くなる。したがって、
高分解能で変換時間が短い用途には適用できないという
欠点がある。
In the prior art described above, for example, when performing A / D conversion of N (N is an integer of 2 or more, the same applies hereinafter) bits, all N bits are A / D converted in the same manner. To perform D conversion, 2 N counts are required. For this reason, in a single-slope A / D converter, the higher the resolution, the longer the conversion time. Therefore,
There is a drawback that it cannot be applied to applications with high resolution and short conversion time.

【0015】また従来、例えばNビットのA/D変換を
行う場合に2N 個のカウント数を短時間で発生させるた
めには、クロック周波数を高める必要がある。このた
め、シングルスロープ型A/D変換器において変換時間
を短くするには、クロック周波数を高くする必要があ
り、アナログ回路等では、回路のクロック周波数の制限
等により、適用できない場合があるという欠点がある。
Conventionally, for example, when performing N-bit A / D conversion, it is necessary to increase the clock frequency in order to generate 2 N counts in a short time. For this reason, in order to shorten the conversion time in the single-slope A / D converter, it is necessary to increase the clock frequency, and in an analog circuit or the like, it may not be applicable due to the limitation of the clock frequency of the circuit. There is.

【0016】さらにまた、従来、細かいA/D変換を行
うためには、差分データを求める必要があり、粗いA/
D変換と同時に、D/A変換を行い差分データを求める
ことができない。このため、高分解能にしようとする
と、はじめに粗いA/D変換を行った後に、ビット数が
同等以上のD/A変換を行い差分データを求めた後、さ
らに細かいA/D変換を行う必要がある。このため、D
/A変換を行うための時間が必要であり、高分解能のA
/D変換を行うための変換時間が長くなるという欠点が
ある。
Furthermore, conventionally, in order to perform fine A / D conversion, it is necessary to obtain difference data, and coarse A / D conversion is required.
At the same time as D conversion, D / A conversion cannot be performed to obtain difference data. For this reason, in order to increase the resolution, it is necessary to perform coarse A / D conversion first, then perform D / A conversion with the same number of bits or more to obtain difference data, and then perform finer A / D conversion. is there. For this reason, D
/ A conversion requires time, and high resolution A
There is a disadvantage that the conversion time for performing the / D conversion becomes long.

【0017】さらに、複数のデータについてのA/D変
換を行う際、各列ごとに形成したA/D変換器ごとに、
高分解能化のために粗いA/D変換器、D/A変換器、
細かいA/D変換器等を設ける必要があり、回路の共有
化ができない等、回路規模を小さくすることができな
い。このため、センサ等の同時に複数のデータが出力さ
れる場合に、各列ごとに高分解能なA/D変換器を形成
すると、回路規模が大きくなるという欠点がある。した
がって、オンチップ化等、面積が制限される場合には、
回路規模を小さくするために分解能を低くしなければな
らないか、分解能を維持するために時系列で順次にA/
D変換を行うために変換時間が長くなるという欠点があ
った。
Further, when performing A / D conversion on a plurality of data, each A / D converter formed for each column has:
Coarse A / D converter, D / A converter for higher resolution,
It is necessary to provide a fine A / D converter and the like, and the circuit scale cannot be reduced, for example, the circuit cannot be shared. For this reason, when a plurality of data are simultaneously output from a sensor or the like, forming a high-resolution A / D converter for each column has a disadvantage in that the circuit scale becomes large. Therefore, when the area is limited, such as on-chip,
Either the resolution must be lowered to reduce the circuit scale, or A /
There is a drawback that the conversion time becomes longer due to the D conversion.

【0018】本発明は上述した従来技術の欠点を解決す
るためになされたものであり、その目的は低クロック周
波数で高速に動作し、かつ、高分解能なA/D変換器及
びそれを用いたA/D変換装置を提供することである。
また、本発明の他の目的は、回路規模が小さく、オンチ
ップ化に適したA/D変換器及びそれを用いたA/D変
換装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and an object of the present invention is to provide an A / D converter which operates at a high speed at a low clock frequency and has a high resolution, and uses the A / D converter. An object of the present invention is to provide an A / D converter.
It is another object of the present invention to provide an A / D converter which has a small circuit scale and is suitable for on-chip implementation, and an A / D converter using the same.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明によるA/D変換
器は、ディジタルデータに変換すべき入力アナログ信号
と値が順次変化する基準ディジタルデータに相当するア
ナログ信号とを順次比較する第1の比較手段と、前記第
1の比較手段の比較結果の内容が変化した変化時点にお
ける前記基準ディジタルデータをラッチする第1のラッ
チ手段とを有し、このラッチされているデータを変換結
果として出力する第1のA/D変換部と、前記入力アナ
ログ信号と前記基準ディジタルデータに相当するアナロ
グ信号との差を常時出力する差分検出手段を有し、前記
変化時点における前記差分検出手段の出力をディジタル
データに変換して出力する第2のA/D変換部と、前記
第1のA/D変換部の出力と前記第2のA/D変換部の
出力とを合成し前記入力アナログ信号を変換した変換後
のディジタルデータとして出力する合成手段とを含み、
前記第2のA/D変換部は、前記変化時点における前記
差分検出手段の出力を保持する保持手段と、前記基準デ
ィジタルデータに相当するアナログ信号を、自変換手段
の出力の最大値が前記第1のA/D変換部の最小分解能
の大きさに等しくなるように減衰させて出力する減衰手
段と、前記保持手段の保持内容と前記減衰手段の出力と
を順次比較する第2の比較手段と、前記第2の比較手段
の比較結果の内容が変化した変化時点における前記基準
ディジタルデータをラッチする第2のラッチ手段とを有
し、このラッチされているデータを変換結果として出力
することを特徴とする。
An A / D converter according to the present invention first compares an input analog signal to be converted into digital data with an analog signal corresponding to reference digital data whose value sequentially changes. Comparing means, and first latch means for latching the reference digital data at the time when the content of the comparison result of the first comparing means changes, and outputs the latched data as a conversion result A first A / D converter, and a difference detecting means for constantly outputting a difference between the input analog signal and an analog signal corresponding to the reference digital data, wherein an output of the difference detecting means at the time of the change is digitally output. A second A / D converter that converts the data into data and outputs the data, and combines the output of the first A / D converter and the output of the second A / D converter before combining them. And a synthesizing means for outputting as the digital data after conversion obtained by converting the input analog signal,
The second A / D converter is configured to perform the conversion at the time of the change.
Holding means for holding the output of the difference detecting means;
An analog signal equivalent to digital data
Is the minimum resolution of the first A / D converter.
Attenuator that attenuates the output to equal the size of
A step, a holding content of the holding means, and an output of the damping means.
Second comparing means for sequentially comparing
The reference at the time when the content of the comparison result changes
Second latch means for latching digital data.
And outputs the latched data as a conversion result.
It is characterized by doing.

【0020】[0020]

【0021】また、本発明による他のA/D変換器は、
前記入力アナログ信号と前記保持手段の保持内容とを択
一的に出力する第1のスイッチ手段と、前記基準ディジ
タルデータに相当するアナログ信号と前記減衰手段の出
力とを択一的に出力する第2のスイッチ手段と、前記第
1及び第2のスイッチ手段からの出力に応じて前記入力
アナログ信号と前記基準ディジタルデータに相当するア
ナログ信号とを比較する第1の比較動作並びに前記保持
手段の保持内容と前記減衰手段の出力とを比較する第2
の比較動作のいずれか一方の動作を行う共用比較回路
と、前記共用比較回路の比較結果の内容が変化した変化
時点における前記基準ディジタルデータをラッチする共
用ラッチ回路とを含み、前記共用比較回路を前記第1の
比較手段及び前記第2の比較手段として用い、前記共用
ラッチ回路を前記第1のラッチ手段及び前記第2のラッ
チ手段として用いるようにしたことを特徴とする。
Further, another A / D converter according to the present invention includes:
A first switch for selectively outputting the input analog signal and the content held by the holding unit; and a second switch for selectively outputting an analog signal corresponding to the reference digital data and an output of the attenuating unit. 2 switch means, a first comparing operation for comparing the input analog signal with an analog signal corresponding to the reference digital data according to an output from the first and second switch means, and holding of the holding means. A second comparing the content with the output of said damping means;
And a shared latch circuit that latches the reference digital data at the time when the content of the comparison result of the shared comparison circuit changes, the shared comparison circuit comprising: The shared latch circuit is used as the first latch means and the second latch means, and the shared latch circuit is used as the first latch means and the second latch means.

【0022】本発明によるA/D変換装置は、N行(N
は正の整数、以下同じ)及びM列(Mは2以上の整数、
以下同じ)に配置され配置されたセンサ素子群からなる
二次元センサの出力信号をディジタルデータに変換する
A/D変換装置であって、上記A/D変換器を、前記M
列のセンサ素子群に対し1対1に対応させて設けたこと
を特徴とする。
The A / D converter according to the present invention has N rows (N
Is a positive integer, the same applies hereinafter) and M columns (M is an integer of 2 or more,
An A / D converter for converting an output signal of a two-dimensional sensor comprising a group of sensor elements arranged and arranged in the same manner into digital data.
The sensor elements are provided in a one-to-one correspondence with the sensor element groups in a row.

【0023】また、本発明による他のA/D変換装置
は、N行及びM列に配置され配置されたセンサ素子群か
らなる二次元センサの出力信号をディジタルデータに変
換するA/D変換装置であって、請求項1〜6のいずれ
かに記載のA/D変換器を、前記M列のセンサ素子群の
うち複数列に対して共通に設け、この共通に設けたA/
D変換器を前記複数列のセンサ素子群に対して時分割に
接続するようにしたことを特徴とする。
Another A / D converter according to the present invention is an A / D converter for converting an output signal of a two-dimensional sensor comprising sensor elements arranged in N rows and M columns into digital data. Wherein the A / D converter according to any one of claims 1 to 6 is provided in common for a plurality of rows of the M rows of sensor element groups, and the commonly provided A / D converter is provided.
The D converter is connected to the plurality of rows of sensor element groups in a time-division manner.

【0024】[0024]

【0025】[0025]

【0026】要するに本変換器は、Nビットのシングル
スロープ型A/D変換器であり、粗くA/D変換する上
位ビット用A/D変換(ビット数P)と、細かくA/D
変換する下位ビット用A/D変換(ビット数Q)とを行
う。このため、従来A/D変換に2N 個必要だったカウ
ント数を、(2P +2Q )個に減少させることができ
る。このため、高速で高分解能なA/D変換器を実現で
きる。なお、P及びQは共に正の整数であり、P+Q=
Nであるものとする。
In short, the present converter is an N-bit single-slope A / D converter, in which A / D conversion for upper bits (bit number P) for coarse A / D conversion and fine A / D conversion are performed.
A / D conversion (bit number Q) for lower bits to be converted is performed. For this reason, the number of counts conventionally required for A / D conversion, which is 2 N, can be reduced to (2 P +2 Q ). Therefore, a high-speed and high-resolution A / D converter can be realized. Note that P and Q are both positive integers, and P + Q =
N.

【0027】また、同じ変換時間で同じ分解能を実現す
る場合に、クロック周波数を低くすることができる。
When the same resolution is realized in the same conversion time, the clock frequency can be reduced.

【0028】さらにまた、本発明では、上位ビットのA
/D変換の動作と同時に下位ビット用A/D変換の差分
データを検出している。すなわち、この検出した差分デ
ータを直接、下位ビットのA/D変換対象としているた
め、上位ビット用A/D変換処理の終了後に、上位ビッ
ト用A/D変換データをD/A変換して、アナログ入力
信号と上位ビット用A/D変換データとの差分検出を行
うことがない。このため、上位ビット用A/D変換処理
終了後の所定の時間後に、下位ビット用A/D変換処理
を行うことができ、A/D変換に要する処理時間を短縮
することができるのである。
Further, in the present invention, the upper bits A
At the same time as the / D conversion operation, difference data of the A / D conversion for lower bits is detected. That is, since the detected difference data is directly subjected to the A / D conversion of the lower bits, the A / D conversion data for the upper bits is D / A-converted after the A / D conversion processing for the upper bits is completed. There is no need to detect the difference between the analog input signal and the A / D conversion data for upper bits. Therefore, the A / D conversion processing for the lower bits can be performed a predetermined time after the A / D conversion processing for the upper bits is completed, and the processing time required for the A / D conversion can be reduced.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の一形態につ
いて図面を参照して説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0030】図1は、本発明の第1の実施形態によるA
/D変換器の構成例を示すブロック図である。同図にお
いて、本発明の第1の実施形態によるA/D変換器は、
Nビットのシングルスロープ型A/D変換器である。そ
して、本変換器は、アナログ入力信号をサンプリングし
てホールドするS/H回路7と、クロック回路からのク
ロック数をカウントするカウンタ回路5と、カウンタ回
路5の出力ディジタルデータを入力としその値の変化に
応じて負極性の信号振幅が単調に増加するアナログデー
タを出力するD/A変換器6と、S/H回路7の出力と
D/A変換器6の出力との大きさを比較することにより
ディジタルデータの上位ビットを得るために粗いA/D
変換を行う上位ビット用A/D変換部2(ビット数P)
と、この変換結果と入力信号との差分をA/D変換して
ディジタルデータの下位ビットを得るために細かいA/
D変換を行う下位ビット用A/D変換部3(ビット数
Q)と、変換後の上位ビットと下位ビットとを合成して
Nビットのディジタルデータを生成するビット合成回路
4とを含んで構成されている。
FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention.
It is a block diagram which shows the example of a structure of a / D converter. Referring to FIG. 1, an A / D converter according to a first embodiment of the present invention includes:
This is an N-bit single-slope A / D converter. The converter includes an S / H circuit 7 for sampling and holding the analog input signal, a counter circuit 5 for counting the number of clocks from the clock circuit, and an output digital data of the counter circuit 5 which receives the digital data as an input. The magnitude of the output of the S / H circuit 7 and the magnitude of the output of the D / A converter 6 are compared with the D / A converter 6 that outputs analog data whose signal amplitude of the negative polarity monotonically increases according to the change. In order to obtain the upper bits of digital data, a coarse A / D
A / D converter 2 for upper bits for conversion (number of bits P)
And A / D conversion of the difference between the conversion result and the input signal to obtain a small A / D
A / D converter 3 for lower bits for performing D conversion (number of bits Q) and a bit combining circuit 4 for combining upper bits and lower bits after conversion to generate N-bit digital data Have been.

【0031】上位ビット用A/D変換部2(ビット数
P)は、S/H回路7の出力とD/A変換器6の出力と
の大きさを比較してその比較結果をLレベル又はHレベ
ルで出力する比較器8と、この比較器8の出力を反転す
るインバータ15と、この反転出力を入力の1つとする
ORゲート16と、このゲート16から出力される制御
信号S7に応じてラッチ動作をし、カウンタ5からのデ
ィジタルデータを入力データとする上位ビット用ラッチ
回路9から構成されている。
The upper bit A / D converter 2 (number of bits P) compares the magnitude of the output of the S / H circuit 7 with the magnitude of the output of the D / A converter 6, and compares the comparison result with the L level or The comparator 8 outputs at the H level, the inverter 15 inverts the output of the comparator 8, an OR gate 16 having the inverted output as one of its inputs, and a control signal S7 output from the gate 16. It comprises a latch circuit 9 for upper bits that performs a latch operation and uses digital data from the counter 5 as input data.

【0032】一方、下位ビット用A/D変換部3(ビッ
ト数Q)は、D/A変換器6の出力信号とS/H回路7
の出力信号との差分を出力する差分検出回路10と、そ
の差分出力をサンプリングしてホールドするS/H回路
11と、自回路の出力の最大値がD/A変換器6の最小
分解能(LSB;Least Significant
Bit)の大きさに等しくなるように所定のゲインK
をかけてD/A変換器6の出力を減衰させるアンプ回路
12と、このアンプ回路12の出力とS/H回路11の
出力との大きさを比較してその比較結果をLレベル又は
Hレベルで出力する比較器13と、この比較器13の出
力を反転するインバータ17と、この反転出力を入力の
1つとするORゲート18と、このゲート18から出力
される制御信号S12に応じてラッチ動作をし、カウン
タ5からのディジタルデータを入力データとする下位ビ
ット用ラッチ回路14とを含んで構成されている。
On the other hand, the lower bit A / D converter 3 (the number of bits Q) outputs the output signal of the D / A converter 6 and the S / H circuit 7
, An S / H circuit 11 that samples and holds the difference output, and that the maximum value of the output of its own circuit is the minimum resolution (LSB) of the D / A converter 6. ; Least Significant
Predetermined gain K such that it is equal to the magnitude of
And an amplifier circuit 12 that attenuates the output of the D / A converter 6, compares the magnitude of the output of the amplifier circuit 12 with the output of the S / H circuit 11, and compares the comparison result with the L level or the H level. , An inverter 17 for inverting the output of the comparator 13, an OR gate 18 having the inverted output as one of its inputs, and a latch operation in response to a control signal S12 output from the gate 18. And a lower-bit latch circuit 14 that receives digital data from the counter 5 as input data.

【0033】なお比較器8及び13は、周知のコンパレ
ータ等を用いて構成することができる。また、差分検出
回路10は、周知の演算増幅器等を用いて構成すること
ができる。
The comparators 8 and 13 can be configured using a well-known comparator or the like. Further, the difference detection circuit 10 can be configured using a known operational amplifier or the like.

【0034】ビット合成回路4は、ラッチ回路9、ラッ
チ回路14のディジタルデータを夫々上位ビット、下位
ビットとしてラッチすることにより、Nビットのディジ
タルデータとして合成する2つのラッチ回路によって構
成されている。
The bit synthesizing circuit 4 is composed of two latch circuits that synthesize digital data of N bits by latching digital data of the latch circuits 9 and 14 as upper bits and lower bits, respectively.

【0035】また本変換器では、ラッチ回路9及び4へ
のラッチ制御信号S7及びS12並びにビット合成回路
4内のラッチ回路へのラッチ制御信号を生成するため
に、インバータ21及び22並びにORゲート20及び
21を用いている。
In this converter, the inverters 21 and 22 and the OR gate 20 are used to generate the latch control signals S7 and S12 to the latch circuits 9 and 4 and the latch control signal to the latch circuit in the bit synthesizing circuit 4. And 21 are used.

【0036】なお、後述するが、センサ等、複数のアナ
ログ信号が同時に出力され、センサ各列ごとにA/D変
換部を有する場合には、破線で示されている領域1内の
S/H回路7、上位ビット用A/D変換部2、下位ビッ
ト用A/D変換部3及びビット合成回路4が各列ごとに
形成される。一方、カウンタ回路5とD/A変換器6は
チップ全体で1組だけ形成すれば良い。
As will be described later, when a plurality of analog signals such as sensors are output simultaneously and an A / D converter is provided for each sensor column, the S / H in the area 1 indicated by the broken line is provided. A circuit 7, an upper bit A / D converter 2, a lower bit A / D converter 3, and a bit synthesizing circuit 4 are formed for each column. On the other hand, only one set of the counter circuit 5 and the D / A converter 6 is required for the entire chip.

【0037】かかる構成において、上位ビット用A/D
変換部2の動作と同時に下位ビット用A/D変換部3用
の差分データを検出し、上位ビット用A/D変換終了後
の一定の時間後に下位ビット用A/D変換部の処理を行
う。このとき、上位ビット用A/D変換処理後に、上位
ビット用A/D変換ディジタルデータをD/A変換して
入力アナログ信号との差分検出を行わない。
In such a configuration, the A / D for the upper bit
Simultaneously with the operation of the converter 2, the differential data for the lower bit A / D converter 3 is detected, and the lower bit A / D converter is processed after a fixed time after the completion of the upper bit A / D conversion. . At this time, after the upper-bit A / D conversion processing, the upper-bit A / D-converted digital data is D / A-converted and the difference from the input analog signal is not detected.

【0038】つまり本変換器によるA/D変換方法は、
粗くA/D変換する第1のA/D変換ステップと、細か
くA/D変換する第2のA/D変換ステップとを行い、
入力アナログ信号をディジタルデータに変換するA/D
変換方法であり、第1のA/D変換ステップにおける変
換終了時点における変換結果と入力アナログ信号との差
分信号を第2のA/D変換ステップにおける変換対象と
しているのである。つまり、検出した差分データを直
接、下位ビットのA/D変換対象としているため、上位
ビット用A/D変換処理の終了後に、上位ビット用A/
D変換データをD/A変換して、アナログ入力信号と上
位ビット用A/D変換データとの差分検出を行うことが
ない。このため、上位ビット用A/D変換処理終了後の
所定の時間後に、下位ビット用A/D変換処理を行うこ
とができ、A/D変換に要する処理時間を短縮すること
ができるのである。
That is, the A / D conversion method by this converter is as follows.
Performing a first A / D conversion step for coarsely A / D conversion and a second A / D conversion step for fine A / D conversion;
A / D for converting input analog signal to digital data
This is a conversion method in which a difference signal between a conversion result at the end of conversion in the first A / D conversion step and an input analog signal is set as a conversion target in the second A / D conversion step. That is, since the detected difference data is directly subjected to A / D conversion of the lower bits, the A / D conversion for the upper bits is completed after the A / D conversion processing for the upper bits is completed.
The D / A conversion is performed on the D conversion data, and the difference between the analog input signal and the A / D conversion data for upper bits is not detected. Therefore, the A / D conversion processing for the lower bits can be performed a predetermined time after the A / D conversion processing for the upper bits is completed, and the processing time required for the A / D conversion can be reduced.

【0039】より具体的なA/D変換方法は、以下の通
りである。すなわち、ディジタルデータに変換すべき入
力アナログ信号と値が順次変化する基準ディジタルデー
タに相当するアナログ信号とを順次比較する比較し、入
力アナログ信号と基準ディジタルデータに相当するアナ
ログ信号との差分データを出力し、上記比較結果の内容
が変化した変化時点における差分データをディジタルデ
ータに変換し、上記変化時点における基準ディジタルデ
ータと上記変換の結果とを合成しているのである。
A more specific A / D conversion method is as follows. That is, an input analog signal to be converted to digital data is sequentially compared with an analog signal corresponding to reference digital data whose value sequentially changes, and the difference data between the input analog signal and the analog signal corresponding to the reference digital data is calculated. Then, the difference data at the time when the content of the comparison result changes is converted into digital data, and the reference digital data at the time of the change and the result of the conversion are combined.

【0040】また、本A/D変換器は、上位ビット用A
/D変換器2、及び下位ビット用A/D変換部3で少な
くとも、カウンタ及びD/A変換器を共用する回路構成
になっている。以上により高速、高分解、小型化が可能
なA/D変換器を実現することができる。なお、後述す
るように、A/D変換用の比較器、ラッチ制御回路、及
びディジタルデータ用ラッチ回路を共用することも可能
である。
The present A / D converter has an A
The / D converter 2 and the A / D converter 3 for lower bits have a circuit configuration that shares at least a counter and a D / A converter. As described above, an A / D converter capable of high speed, high resolution, and downsizing can be realized. As will be described later, a comparator for A / D conversion, a latch control circuit, and a latch circuit for digital data can be shared.

【0041】かかる構成からなるA/D変換器の動作に
ついて図2及び図3を参照して説明する。図2は、A/
D変換器の動作を示す波形図である。また、図3はA/
D変換器の動作を示す模式図である。これら図2及び図
3において、A/D変換のビット数について制限はない
が、ここでは説明を簡単にするため、上位ビット用A/
D変換部2、下位ビット用A/D変換部3ともに、ビッ
ト数を3ビットとし、合計6ビットの場合が示されてい
る。また、アナログ入力信号がS/H回路11によりS
/Hされた信号が負極性の振幅V0 として示されてい
る。
The operation of the A / D converter having such a configuration will be described with reference to FIGS. FIG.
FIG. 6 is a waveform chart showing the operation of the D converter. FIG. 3 shows A /
It is a schematic diagram which shows operation | movement of a D converter. 2 and 3, there is no limitation on the number of bits for A / D conversion, but for simplicity of description here, A / D
Each of the D conversion unit 2 and the A / D conversion unit 3 for lower bits has a bit number of 3 bits and a total of 6 bits is shown. Further, the analog input signal is sent to the S / H circuit 11
The / H signal is shown as the amplitude V0 of the negative polarity.

【0042】信号S1は、上位ビット用A/D変換部2
と下位ビット用A/D変換部3の動作切替えのため信号
である。カウンタ5のカウント数が8(2進数「11
1」)になったときに、HレベルとLレベルとが切替わ
り、上位ビット用A/D変換部2の動作時にはHレベ
ル、下位ビット用A/D変換部3の動作時にはLレベル
である。
The signal S1 is supplied to the A / D converter 2 for the upper bit.
And a signal for switching the operation of the A / D converter 3 for lower bits. If the count number of the counter 5 is 8 (binary "11
1 "), the level is switched between the H level and the L level, and is at the H level when the A / D converter 2 for the upper bit operates and at the L level when the A / D converter 3 for the lower bit operates. .

【0043】信号S2は、アナログ入力信号をサンプル
&ホールドするための制御信号φS/Hである。この制
御信号φS/HがLレベルの時にアナログ入力信号をサ
ンプル&ホールドし、Hレベルに変化した後にカウンタ
5がカウントを開始する。
The signal S2 is a control signal φS / H for sampling and holding the analog input signal. When the control signal φS / H is at the L level, the analog input signal is sampled and held, and after changing to the H level, the counter 5 starts counting.

【0044】信号S3は、図1中のクロック信号CLK
である。
The signal S3 is the clock signal CLK in FIG.
It is.

【0045】信号S4は、カウンタ回路5の出力ディジ
タルデータである。カウンタ回路5では、「000」か
ら「111」までの8クロックをアップカウント、この
カウント結果がディジタルデータとして出力される。ま
た、本例では「111」の後、3クロック期間だけカウ
ント動作を停止し、その後、再び「000」から「11
1」までの8クロックをアップカウントする。以後、同
様の動作を繰返す。なお、ここでは「000」から「1
11」までの8クロックをアップカウントした後に、カ
ウンタ回路5は3クロック期間だけカウント動作を停止
している。もっとも、この停止期間については、3クロ
ックに限定されるものではなく、任意なクロック数で良
い。
The signal S4 is digital data output from the counter circuit 5. The counter circuit 5 counts up eight clocks from "000" to "111", and outputs the count result as digital data. Further, in this example, after “111”, the counting operation is stopped for three clock periods, and thereafter, from “000” to “11” again.
The 8 clocks up to "1" are counted up. Thereafter, the same operation is repeated. Here, “000” to “1”
After up-counting eight clocks up to "11", the counter circuit 5 stops counting for three clock periods. However, this suspension period is not limited to three clocks, but may be any number of clocks.

【0046】信号S5は、S/H回路7から出力される
アナログ信号であり、信号S2のタイミングでサンプル
&ホールドされたものである。ここで、S/H回路7か
ら出力されるアナログ信号は負極性で振幅はV0 であ
る。
The signal S5 is an analog signal output from the S / H circuit 7, and is sampled and held at the timing of the signal S2. Here, the analog signal output from the S / H circuit 7 has a negative polarity and an amplitude of V0.

【0047】信号S6は、比較器8の出力である。図3
に示されているように、カウンタ5からの信号S4が
「100」になった時刻t5(図2参照)においてD/
A変換器6の出力振幅が信号S5よりも大きくなり、比
較器8の出力信号S6はHレベルからLレベルに変化す
る(以後、“H→L”と略称する)。なお、制御信号T
G1がLレベルの期間は、動作に影響はないため無視し
て良い。
The signal S6 is the output of the comparator 8. FIG.
At time t5 (see FIG. 2) when the signal S4 from the counter 5 becomes "100",
The output amplitude of the A converter 6 becomes larger than the signal S5, and the output signal S6 of the comparator 8 changes from the H level to the L level (hereinafter, abbreviated as “H → L”). The control signal T
The period when G1 is at the L level has no effect on the operation and can be ignored.

【0048】信号S7は、上位ビット用ラッチ回路9の
ラッチ制御信号である。信号S7がLレベルの時に、上
位ビット用ラッチ回路9がラッチ動作を行い、H→Lに
変化した時の入力データを保持し出力する。一方、Hレ
ベルに固定されている状態では、データは変化しない。
この信号S7は、制御信号TG1,クロックCLK(信
号S3)及び信号S6をインバータ15,21やゲート
16,19によって処理することにより、信号S6がL
レベルになる(信号S5よりD/A変換器出力の振幅が
大きくなる)時には、Lレベルとならない。したがっ
て、その1クロック前のディジタルデータ「011」が
上位ビット用ラッチ回路9にラッチされることになる。
The signal S7 is a latch control signal for the upper-bit latch circuit 9. When the signal S7 is at the L level, the upper bit latch circuit 9 performs a latch operation, and holds and outputs the input data when the signal changes from H to L. On the other hand, in the state where the data is fixed at the H level, the data does not change.
The signal S7 is processed by the control signals TG1, the clock CLK (signal S3) and the signal S6 by the inverters 15, 21 and the gates 16, 19, so that the signal S6 becomes low.
When the level becomes (the amplitude of the D / A converter output becomes larger than the signal S5), the level does not become L level. Therefore, the digital data “011” one clock before that is latched by the upper-bit latch circuit 9.

【0049】信号S8は、上位ビット用ラッチ回路9の
出力ディジタルデータである。信号S7により、信号S
6がLレベルになる1クロック前のディジタルデータ
「011」が、このラッチ回路9ラッチされている。こ
のディジタルデータ「011」が本A/D変換器の上位
ビットのデータであり、図3中に示されているアナログ
電圧V1 に相当する。
The signal S8 is digital data output from the upper-bit latch circuit 9. By the signal S7, the signal S
Digital data “011” one clock before the signal 6 becomes L level is latched by the latch circuit 9. The digital data "011" is the data of the upper bits of the A / D converter, and corresponds to the analog voltage V1 shown in FIG.

【0050】信号S9は、差分検出器10の出力アナロ
グデータである。この信号S9は、S/H回路7の出力
信号S5とD/A変換器6の出力信号との差分を示して
いる。なお、差分検出器10の動作は、上位ビット用A
/D変換部2の動作中に同時に行われている。
The signal S9 is analog data output from the difference detector 10. This signal S9 indicates the difference between the output signal S5 of the S / H circuit 7 and the output signal of the D / A converter 6. Note that the operation of the difference detector 10 is based on A
This is performed simultaneously during the operation of the / D conversion unit 2.

【0051】信号S10は、S/H回路11の出力信号
である。S/H回路11の制御信号は信号S7であるた
め、時刻t5(図2参照)以後は、入力アナログ電圧V
0 と上位ビット用A/D変換の結果であるアナログ電圧
V1 との差分であるアナログ電圧V2 を出力し続ける。
The signal S10 is an output signal of the S / H circuit 11. Since the control signal of the S / H circuit 11 is the signal S7, after the time t5 (see FIG. 2), the input analog voltage V
An analog voltage V2 which is a difference between 0 and an analog voltage V1 which is a result of the A / D conversion for the upper bits is continuously output.

【0052】信号S11は、比較器13の出力である。
図3に示されているように、カウンタ5からの信号S4
が「011」になった時刻t15(図2参照)におい
て、アンプ回路12により減衰されたD/A変換器6の
出力振幅が信号S10よりも大きくなり、比較器13の
出力信号S11はH→Lに変化する。なお、制御信号T
G1がHレベルの期間は、動作に影響はないため無視し
て良い。
The signal S11 is the output of the comparator 13.
As shown in FIG. 3, the signal S4 from the counter 5
At time t15 (see FIG. 2) at which the signal becomes "011", the output amplitude of the D / A converter 6 attenuated by the amplifier circuit 12 becomes larger than the signal S10, and the output signal S11 of the comparator 13 becomes H → Changes to L. The control signal T
The period when G1 is at the H level has no effect on the operation and can be ignored.

【0053】信号S12は、下位ビット用ラッチ回路1
4のラッチ制御信号である。信号S12がLレベルの時
に、下位ビット用ラッチ回路14がラッチ動作を行い、
H→Lに変化した時の入力データを保持し出力する。一
方、Hレベルに固定されている状態では、データは変化
しない。この信号S12は、制御信号TG1,クロック
CLK(信号S3)及び信号S10をインバータ17や
ゲート18,20によって処理することにより、信号S
11がLレベルになる時にはLレベルとならない。した
がって、その1クロック前のディジタルデータ「01
0」が下位ビット用ラッチ回路14にラッチされること
になる。
The signal S12 is the low-order bit latch circuit 1
4 is a latch control signal. When the signal S12 is at L level, the lower bit latch circuit 14 performs a latch operation,
Holds and outputs input data when H → L changes. On the other hand, in the state where the data is fixed at the H level, the data does not change. The signal S12 is obtained by processing the control signal TG1, the clock CLK (signal S3) and the signal S10 by the inverter 17 and the gates 18 and 20, thereby obtaining the signal S12.
When 11 goes low, it does not go low. Therefore, the digital data “01” one clock before that,
"0" is latched by the lower bit latch circuit 14.

【0054】信号S13は、下位ビット用ラッチ回路1
4の出力ディジタルデータである。信号S12により、
信号S11がLレベルになる1クロック前のディジタル
データ「010」が、このラッチ回路14にラッチされ
ている。このディジタルデータ「010」が本A/D変
換器の下位ビットのデータであり、図3中に示されてい
るアナログ電圧V2 に相当する。
The signal S13 is the lower bit latch circuit 1
4 is the output digital data. By the signal S12,
Digital data “010” one clock before the signal S 11 becomes L level is latched by the latch circuit 14. This digital data "010" is the lower bit data of the A / D converter, and corresponds to the analog voltage V2 shown in FIG.

【0055】ディジタル出力信号S14は、ビット合成
回路4から出力されるディジタルデータである。
The digital output signal S14 is digital data output from the bit synthesizing circuit 4.

【0056】かかる構成において、制御信号TG1をイ
ンバータ22により反転したラッチ制御データがLレベ
ルとなる時刻t20に、上位ビット用ラッチ回路9の出
力データである信号S8と下位ビット用ラッチ回路14
の出力データである信号S13とが、ビット合成回路4
にラッチされる。なお、ビット合成回路4を用いずに、
上位ビット用ラッチ9回路及び下位ビット用ラッチ回路
14の出力データを、時刻t15から時刻t20までの
期間に使用すれば、ビット合成回路4の出力データと同
じ結果を得ることができる。また、インバータ15,1
7,21及び22やゲート16,18,19,20を用
いた各論理回路は、図1に示されている構成に限定され
ることはなく、図2に示されている信号S7及び信号S
12が得られれば他の構成の論理回路を用いても良い。
In this configuration, at time t20 when the latch control data obtained by inverting the control signal TG1 by the inverter 22 becomes L level, the signal S8, which is the output data of the upper bit latch circuit 9, and the lower bit latch circuit 14
The signal S13 which is the output data of the bit synthesizing circuit 4
Latched. In addition, without using the bit synthesis circuit 4,
If the output data of the upper bit latch circuit 9 and the lower bit latch circuit 14 are used during the period from time t15 to time t20, the same result as the output data of the bit synthesis circuit 4 can be obtained. In addition, inverters 15 and 1
Each of the logic circuits using the gates 7, 21, and 22 and the gates 16, 18, 19, and 20 is not limited to the configuration shown in FIG. 1, but the signal S7 and the signal S7 shown in FIG.
As long as 12 is obtained, a logic circuit having another configuration may be used.

【0057】図3に示されているように、「011」が
上位ビット、「010」が下位ビットとして夫々ラッチ
される間、「000」から「111」までのクロック数
に相当する時間と、回路のリセット等に要する時間と、
再び「000」から「111」までのクロック数に相当
する時間とを合計した時間がA/D変換1回に要する時
間となる。具体的には、時間T1 ,時間T2 ,時間T3
を全て合計した時間となる。したがって、クロック数2
3 +3+23 に相当する時間を要することになる。
As shown in FIG. 3, while "011" is latched as an upper bit and "010" is latched as a lower bit, a time corresponding to the number of clocks from "000" to "111" is obtained. The time required for resetting the circuit, etc.
Again, the time obtained by adding the time corresponding to the number of clocks from “000” to “111” is the time required for one A / D conversion. Specifically, time T1, time T2, time T3
Is the total time. Therefore, the number of clocks 2
It takes 3 + 3 + 2 3 time corresponding to.

【0058】ここで、図1中のビット合成回路4からデ
ータが出力されるタイミングについて図4を参照して説
明する。図4には、図2中の信号TG1,S7,S8,
S12,S13,S14の他、図1中のビット合成回路
4の内容(上位ビット及び下位ビット)が示されてい
る。同図において、信号TG1がHレベルの期間Aにお
いては、上位ビットデータが上位ビット用ラッチ回路9
にラッチ可能である。また、信号TG1がLレベルの期
間Bにおいては、下位ビットデータが下位ビット用ラッ
チ回路14にラッチ可能である。
Here, the timing at which data is output from the bit synthesizing circuit 4 in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows the signals TG1, S7, S8,
In addition to S12, S13, and S14, the contents (upper bits and lower bits) of the bit combining circuit 4 in FIG. 1 are shown. In the figure, during a period A in which the signal TG1 is at the H level, the upper bit data is
Can be latched. In the period B in which the signal TG1 is at the L level, the lower bit data can be latched by the lower bit latch circuit 14.

【0059】信号S8は当初過渡状態であり、時刻t4
の立下りタイミングにおいて、上位ビット用ラッチ回路
9に「011」がラッチされる。また、信号S13も当
初過渡状態であるが、時刻t14の立下りタイミングに
おいて、下位ビット用ラッチ回路14に「010」がラ
ッチされる。したがって、期間Cにおいては、上位ビッ
トデータが信号S8として出力され、下位ビットデータ
が信号S13として出力されていることになる。
The signal S8 is in a transient state at the beginning, and at time t4
"011" is latched in the upper-bit latch circuit 9 at the falling timing of. The signal S13 is also in a transient state at first, but “010” is latched by the lower-bit latch circuit 14 at the falling timing at the time t14. Therefore, in the period C, the upper bit data is output as the signal S8 and the lower bit data is output as the signal S13.

【0060】そして、時刻t20においては、ビット合
成回路4に、上位ビット用ラッチ回路9の「011」と
下位ビット用ラッチ回路14の「010」とがラッチさ
れる。よって、ビット合成回路4から「011010」
が出力されることになる。
At time t20, "011" of the upper-bit latch circuit 9 and "010" of the lower-bit latch circuit 14 are latched by the bit synthesizing circuit 4. Therefore, the bit synthesizing circuit 4 outputs “011010”
Is output.

【0061】なお、信号TG1は、以後もHレベルの期
間AとLレベルの期間Bとを交互に繰返すので、以上と
同様の動作によってA/D変換が引続き行われる。
Since the signal TG1 repeats the H-level period A and the L-level period B alternately thereafter, A / D conversion is continuously performed by the same operation as described above.

【0062】図1に戻り、本A/D変換器では、上位ビ
ット用A/D変換及び下位ビット用A/D変換において
少なくとも、カウンタ及びD/A変換器を共用している
ので、回路規模を小さくでき、オンチップ化が容易にな
るのである。
Returning to FIG. 1, the present A / D converter shares at least the counter and the D / A converter in the A / D conversion for the upper bits and the A / D conversion for the lower bits, so that the circuit scale is large. Can be reduced, and the on-chip implementation becomes easy.

【0063】次に、本発明の第2の実施の形態について
図面を参照して説明する。図5は本発明の第2の実施形
態によるA/D変換器の構成を示すブロック図である。
同図において、図1と同等部分は同一符号により示され
ており、その部分の詳細な説明は省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the A / D converter according to the second embodiment of the present invention.
In the figure, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description of those parts will be omitted.

【0064】同図において、本実施形態によるA/D変
換器は、アナログ入力信号をサンプリングしてホールド
するS/H回路7と、クロック回路からのクロック数を
カウントするカウンタ回路5と、このカウンタ回路5の
出力ディジタルデータを入力としその値の変化に応じて
負極性の信号振幅が単調に増加するアナログデータを出
力するD/A変換器6と、制御信号TG1により接続状
態が切替わるスイッチ124と、目的とするディジタル
データの上位ビット及び下位ビットを順次変換するため
のA/D変換部102と、差分検出回路10と、S/H
回路11と、上位ビットと下位ビットを合成してNビッ
トのディジタルデータを生成するビット合成回路4とを
含んで構成されている。
In the figure, the A / D converter according to the present embodiment includes an S / H circuit 7 for sampling and holding an analog input signal, a counter circuit 5 for counting the number of clocks from a clock circuit, A digital-to-analog (D / A) converter 6 that receives digital data output from the circuit 5 and outputs analog data whose signal amplitude monotonically increases in accordance with a change in the value, and a switch 124 whose connection state is switched by a control signal TG1. An A / D converter 102 for sequentially converting upper bits and lower bits of target digital data, a difference detection circuit 10, an S / H
The circuit includes a circuit 11 and a bit combining circuit 4 that combines upper bits and lower bits to generate N-bit digital data.

【0065】A/D変換部102は、比較器8と、この
比較器8の出力を入力とするインバータ15と、この出
力及び制御信号TG1を入力とするORゲート16と、
この出力に応答してラッチ動作を行いカウンタ5からの
ディジタルデータを入力データとするラッチ回路109
から構成される。なお後述するが、同様に、センサ等の
複数のアナログ信号が同時に出力され、センサ各列ごと
にA/D変換器を有する場合には、破線で示されている
領域101が各列ごとに形成されるものとする。一方、
カウンタ回路5及びD/A変換器6は、チップ全体で1
組だけ形成すれば良い。
The A / D converter 102 includes a comparator 8, an inverter 15 receiving the output of the comparator 8, and an OR gate 16 receiving the output and the control signal TG1.
In response to this output, a latch operation is performed, and latch circuit 109 using digital data from counter 5 as input data.
Consists of As will be described later, similarly, when a plurality of analog signals from the sensors and the like are simultaneously output and an A / D converter is provided for each column of the sensor, an area 101 indicated by a broken line is formed for each column. Shall be performed. on the other hand,
The counter circuit 5 and the D / A converter 6 have 1
Only a pair need be formed.

【0066】かかる構成において、はじめに、スイッチ
124が端子Aと接続して、S/H回路7の出力とD/
A変換器6の出力との大きさを比較することで、A/D
変換部102は図1の上位ビット用A/D変換部として
動作し、粗いA/D変換を行う。これと同時に、差分検
出回路10及びS/H回路11により差分検出を行う。
次に、スイッチ124が端子Bとの接続して、差分検出
回路10の出力とD/A変換器6の出力を減衰させたア
ンプ回路12の出力との大きさを比較することで、図1
の下位ビット用A/D変換部として動作する。最後にビ
ット合成回路4では制御信号TG1により、上位ビット
用A/D変換の終了時に上位ビット用ラッチにA/D変
換結果をラッチし、同様に下位ビット用A/D変換の終
了時にA/D変換結果をラッチする。以上の動作によ
り、Nビットのディジタルデータが生成され保持され
る。
In such a configuration, first, the switch 124 is connected to the terminal A, and the output of the S / H circuit 7 and the D /
By comparing the magnitude with the output of the A converter 6, the A / D
The conversion unit 102 operates as an A / D conversion unit for upper bits in FIG. 1 and performs coarse A / D conversion. At the same time, difference detection is performed by the difference detection circuit 10 and the S / H circuit 11.
Next, the switch 124 is connected to the terminal B, and compares the magnitude of the output of the difference detection circuit 10 with the magnitude of the output of the amplifier circuit 12 in which the output of the D / A converter 6 is attenuated.
Operate as an A / D conversion unit for lower bits of. Finally, the bit synthesizing circuit 4 latches the A / D conversion result in the upper bit latch at the end of the upper bit A / D conversion by the control signal TG1. Similarly, at the end of the lower bit A / D conversion, the A / D conversion is performed. Latch the D conversion result. With the above operation, N-bit digital data is generated and held.

【0067】本A/D変換器の特徴は、図1の下位ビッ
ト用A/D変換部3の比較器13、インバータ17、O
Rゲート18、下位ビット用ラッチ14を、スイッチ1
24を用いることで上位ビット用A/D変換部2と共用
したことである。このため、A/D変換器の回路規模を
小さくすることができるのである。
This A / D converter is characterized in that the comparator 13, the inverter 17, and the O / D converter of the A / D converter 3 for lower bits in FIG.
The R gate 18 and the lower bit latch 14 are connected to the switch 1
24 is shared with the A / D converter 2 for the upper bits. For this reason, the circuit scale of the A / D converter can be reduced.

【0068】ここで、図5中のビット合成回路4からデ
ータが出力されるタイミングについて図6を参照して説
明する。図6には、図5中の信号TG1の他、ラッチ回
路109の出力、図5中のビット合成回路4の内容(上
位ビット及び下位ビット)、ビット合成回路4の出力が
示されている。同図において、信号TG1がHレベルの
期間Aにおいては、上位ビットデータがラッチ回路10
9にラッチ可能である。また、信号TG1がLレベルの
期間Bにおいては、下位ビットデータがラッチ回路10
9にラッチ可能である。
Here, the timing at which data is output from bit combination circuit 4 in FIG. 5 will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows, in addition to the signal TG1 in FIG. 5, the output of the latch circuit 109, the contents (upper bits and lower bits) of the bit synthesizing circuit 4 in FIG. In the figure, during the period A in which the signal TG1 is at the H level, the upper bit data
9 can be latched. In the period B in which the signal TG1 is at the L level, the lower bit data is
9 can be latched.

【0069】ラッチ回路109の出力は当初過渡状態で
あり、図4の場合と同様に「011」がラッチされた
後、信号TG1の立下りタイミングで上位ビットとして
ビット合成回路4にラッチされる。その後、ラッチ回路
109の出力は再び過渡状態となり、図4の場合と同様
に「010」がラッチされた後、信号TG1の立上りタ
イミングで下位ビットとしてビット合成回路4にラッチ
される。
The output of the latch circuit 109 is initially in a transient state, and after "011" is latched as in the case of FIG. 4, it is latched by the bit synthesizing circuit 4 as an upper bit at the falling timing of the signal TG1. Thereafter, the output of the latch circuit 109 is again in a transient state, and "010" is latched in the same manner as in FIG. 4, and then latched by the bit synthesizing circuit 4 as a lower bit at the rising timing of the signal TG1.

【0070】したがって、「010」がラッチされる信
号TG1の立上りタイミングから次の立下りタイミング
までの間においては、ビット合成回路4からは正しいデ
ータ「011010」が出力されることになる。
Therefore, during the period from the rising timing of signal TG1 at which "010" is latched to the next falling timing, correct data "011010" is output from bit synthesizing circuit 4.

【0071】本実施の形態においては、比較器、ラッチ
制御回路、及びディジタルデータ用ラッチ回路をも共用
しているので、図1の場合よりも回路を小型化でき、よ
りオンチップ化に適したA/D変換器を実現できるので
ある。
In this embodiment, since the comparator, the latch control circuit and the latch circuit for digital data are also used in common, the circuit can be made smaller than in the case of FIG. 1 and more suitable for on-chip implementation. An A / D converter can be realized.

【0072】次に、本発明の第3の実施の形態について
図面を参照して説明する。図7は本発明の第3の実施形
態によるA/D変換装置の構成を示すブロック図であ
る。同図において、図1及び図2と同等部分は同一符号
により示されており、その部分の詳細な説明は省略す
る。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an A / D converter according to the third embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description of those parts will be omitted.

【0073】同図には、二次元(N行×M列)に配置さ
れた画素31―11〜31―NMを有するセンサ部30
から1行ごとの画素信号が同時に出力されるセンサ部に
接続されるA/D変換器の構成例が示されている。同図
中の破線で示されている領域1a,1b…,1nは、上
述した第1の実施形態である図1中のA/D変換器の領
域1に相当する。これらの各領域は、上位ビット用A/
D変換部2a,2b…と、下位ビット用A/D変換部3
a,3b…と、ビット合成回路4a,4b…とを夫々内
蔵し、各画素の列(31―11〜31―N1,…,31
―1M〜31―NM)ごとに形成されている。なお、カ
ウンタ回路5及びD/A変換器6は1組のみ形成されて
いる。
FIG. 7 shows a sensor unit 30 having pixels 31-11 to 31 -NM arranged two-dimensionally (N rows × M columns).
1 shows a configuration example of an A / D converter connected to a sensor unit from which pixel signals for each row are simultaneously output. The areas 1a, 1b,..., 1n indicated by broken lines in the figure correspond to the area 1 of the A / D converter in FIG. 1 according to the first embodiment described above. Each of these areas has A / A
.. And a lower bit A / D converter 3
, and bit combination circuits 4a, 4b,..., respectively, and each pixel column (31-11-31-N1,.
-1M to 31-NM). Note that only one set of the counter circuit 5 and the D / A converter 6 is formed.

【0074】同図に示されているように、カウンタ回路
5及びD/A変換器6を1組のみ形成し、各画素列ごと
に上位ビット用A/D変換部、下位ビット用A/D変換
部、ビット合成回路のみを内蔵した回路を形成すること
で、従来例のようにカウンタ回路及びD/A変換器を多
数内蔵する必要はなく、回路規模を小さくすることがで
きる。このため、高分解能なA/D変換器を、回路規模
を大きくすることなく実現でき、オンチップ化が可能で
ある。さらに、同図には示されていないが、領域1a,
1b…において、上述した第2の実施形態である図5に
示されているA/D変換器を用いれば、さらに回路規模
を小さくすることができ、オンチップ化により好適であ
る。
As shown in the figure, only one set of the counter circuit 5 and the D / A converter 6 is formed, and the A / D converter for the upper bit and the A / D for the lower bit are provided for each pixel column. By forming a circuit including only the conversion unit and the bit synthesizing circuit, it is not necessary to incorporate many counter circuits and D / A converters as in the conventional example, and the circuit scale can be reduced. Therefore, a high-resolution A / D converter can be realized without increasing the circuit scale, and it can be implemented on-chip. Further, although not shown in FIG.
In 1b, if the A / D converter shown in FIG. 5 of the second embodiment described above is used, the circuit scale can be further reduced, which is more suitable for on-chip implementation.

【0075】ここで、センサ等の信号出力が1行分同時
に出力され、夫々の信号に対しA/D変換が必要な場合
には、A/D変換器が各列毎に形成されるのが一般的で
ある。このような場合においても、本実施形態では、全
A/D変換器に対して、1組のカウンタ及びD/A変換
器のみを設けるだけで良いのである。したがって、回路
規模を小さくでき、センサ部30と領域1a,1b…と
を1チップにしたオンチップ化が容易になる。さらに、
比較器、ラッチ制御回路及びディジタルデータ用ラッチ
回路をも共用することができ、回路規模を小さくできオ
ンチップ化が容易になる。
Here, when the signal outputs of the sensors and the like are output simultaneously for one row and A / D conversion is required for each signal, an A / D converter is formed for each column. General. Even in such a case, in this embodiment, it is only necessary to provide only one set of counters and D / A converters for all A / D converters. Therefore, the circuit scale can be reduced, and the on-chip integration of the sensor unit 30 and the regions 1a, 1b,. further,
The comparator, the latch control circuit, and the latch circuit for digital data can be shared, and the circuit scale can be reduced and the on-chip implementation can be facilitated.

【0076】以上はCCD(Charge Coupl
ed Device)等、複数の画素を有するセンサの
場合について説明したが、これに限らずN行及びM列に
配置され配置されたセンサ素子群からなる他の二次元セ
ンサについて本発明が広く適用できることは明らかであ
る。
The above is a description of a CCD (Charge Couple).
ed Device) and the like, the case of a sensor having a plurality of pixels has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be widely applied to other two-dimensional sensors including sensor elements arranged and arranged in N rows and M columns. Is clear.

【0077】そして、二次元センサの場合に、任意の複
数のセンサ素子列に対して1つの割合でA/D変換器を
共通に設け、各センサ素子からの出力信号をスイッチ等
によって時分割に切替えてA/D変換器に接続して、夫
々A/D変換を行っても良い。このような構成にするこ
とで、A/D変換器の回路数を少なくすることができる
ため、回路規模の小型化及び低消費電力化が可能とな
る。なお、1つのセンサ素子列に対して1つのA/D変
換器が接続されている状態においては、そのセンサ素子
列に含まれている各センサ素子の出力が順にA/D変換
器に接続されて順にA/D変換される。このA/D変換
の順序は、ランダムでも良いし、1行おき(複数行につ
いて奇数番目の行と偶数番目の行とを交互に行う等)で
も良い。
In the case of a two-dimensional sensor, one A / D converter is provided in common for a plurality of arbitrary sensor element rows, and output signals from each sensor element are time-divided by a switch or the like. A / D conversion may be performed by switching and connecting to the A / D converter. With such a configuration, the number of circuits of the A / D converter can be reduced, so that the circuit size can be reduced and the power consumption can be reduced. When one A / D converter is connected to one sensor element row, the outputs of the sensor elements included in the sensor element row are sequentially connected to the A / D converter. Are sequentially A / D converted. The order of the A / D conversion may be random or every other row (for example, odd-numbered rows and even-numbered rows are alternately performed for a plurality of rows).

【0078】さらに、上述した画素信号を直接A/D変
換するのとは異なり、画素信号を入力とする各画素列又
は所定の複数の画素列に対して1個の割合で形成された
読出し回路(例えば、バイアス成分除去回路、フィルタ
回路、積分回路、増幅回路等の機能を有する回路)の出
力信号に対して上述のA/D変換を行うこともできる。
このような構成にすることで、画素信号に含まれる不要
な成分(バイアス成分、ノイズ等)を除去し、有効な成
分のみをA/D変換することができる。例えば、CCD
センサの出力信号からリセットレベルの電圧を差し引い
て有効なレベルのみを抽出することができるのである。
また、A/D変換器以後の処理が容易になる。
Further, different from the above-described direct A / D conversion of a pixel signal, a readout circuit formed at a rate of one for each pixel column or a plurality of predetermined pixel columns to which a pixel signal is input. The above-described A / D conversion can be performed on an output signal of a circuit having a function such as a bias component removal circuit, a filter circuit, an integration circuit, or an amplification circuit.
With such a configuration, unnecessary components (bias components, noise, and the like) included in the pixel signal can be removed, and only effective components can be A / D converted. For example, CCD
By subtracting the reset level voltage from the output signal of the sensor, only the effective level can be extracted.
Further, processing after the A / D converter becomes easy.

【0079】以上のように、粗くA/D変換する上位ビ
ット用A/D変換(ビット数P)と、細かくA/D変換
する下位ビット用A/D変換(ビット数Q)とを行うこ
とにより、A/D変換に要するカウント数を減少させる
ことができるのである。具体的には、従来では2N 個だ
ったものを、(2P +2Q )個に減少させることができ
る。
As described above, A / D conversion for upper bits (bit number P) for coarse A / D conversion and A / D conversion for lower bits (bit number Q) for fine A / D conversion are performed. As a result, the number of counts required for A / D conversion can be reduced. More specifically, what was conventionally 2 N pieces can be reduced to (2 P +2 Q ) pieces.

【0080】また、上位ビット用A/D変換部の動作と
同時に下位ビット用A/D変換部用の差分データを検出
しているため、上位ビット用A/D変換部処理の終了後
に、従来の上位ビット用A/D変換データをD/A変換
することなしに、下位ビット用A/D変換部処理を行っ
ている。さらに、上位ビット用A/D変換と、下位ビッ
ト用A/D変換のビット数を、A/D変換に要するカウ
ント数が最小になるように決定しているため、A/D変
換に要する変換時間が最小となる。以上のことから、低
クロック周波数で、高速かつ高分解能なA/D変換器を
実現できるのである。
Further, since the differential data for the lower bit A / D converter is detected simultaneously with the operation of the upper bit A / D converter, the conventional data is processed after the upper bit A / D converter processing is completed. Without performing D / A conversion on the A / D conversion data for the upper bits of the data. Further, since the number of bits of the A / D conversion for the upper bit and the A / D conversion for the lower bit is determined so that the count number required for the A / D conversion is minimized, the conversion required for the A / D conversion is performed. Time is minimized. From the above, a high-speed and high-resolution A / D converter with a low clock frequency can be realized.

【0081】さらにまた、上位ビット用A/D変換部及
び下位ビット用A/D変換部において、少なくともカウ
ンタ及びD/A変換器を共用しているので、画素が各列
毎に並列に形成されているセンサ等の信号出力後のA/
D変換を行う場合にも回路規模の小型化、オンチップ化
に適したA/D変換器を実現できる。さらに、比較器、
ラッチ制御回路、及びディジタルデータ用ラッチ回路を
共用することもでき、回路規模のより小型化及びオンチ
ップ化に適したA/D変換器を実現できる。
Furthermore, since the A / D converter for the upper bits and the A / D converter for the lower bits share at least a counter and a D / A converter, pixels are formed in parallel for each column. A /
Even when performing D conversion, it is possible to realize an A / D converter suitable for downsizing the circuit scale and on-chip. In addition, a comparator,
The latch control circuit and the digital data latch circuit can be shared, and an A / D converter suitable for further downsizing of the circuit scale and on-chip implementation can be realized.

【0082】請求項の記載に関連して本発明は更に次の
態様をとりうる。
The present invention can take the following aspects in connection with the description of the claims.

【0083】(1)前記保持手段は、前記変化時点にお
いて前記差分検出手段の出力をサンプリングしてホール
ドするサンプルホールド回路であることを特徴とする請
求項2記載のA/D変換器。
(1) The A / D converter according to claim 2, wherein said holding means is a sample and hold circuit which samples and holds the output of said difference detecting means at the time of said change.

【0084】(2)前記カウンタは、外部から入力され
るクロックに応じてカウント動作を行い、このカウント
値を前記基準ディジタルデータとして出力することを特
徴とする請求項5記載のA/D変換器。
(2) The A / D converter according to claim 5, wherein the counter performs a counting operation in accordance with an externally input clock and outputs the count value as the reference digital data. .

【0085】[0085]

【発明の効果】以上のように本発明は、粗くA/D変換
する上位ビット用A/D変換と、細かくA/D変換する
下位ビット用A/D変換とを行い、これらのA/D変換
結果を合成することにより、A/D変換に要するカウン
ト数を減少させることができ、A/D変換に要する変換
時間が最小となり、低クロック周波数で、高速かつ高分
解能なA/D変換器を実現できるという効果がある。ま
た、上位ビット用A/D変換部及び下位ビット用A/D
変換部において、少なくともカウンタ及びD/A変換器
を共用しているので、画素が各列毎に並列に形成されて
いるセンサ等の信号出力後のA/D変換を行う場合等に
おいても回路規模の小型化、オンチップ化に適したA/
D変換器を実現できるという効果がある。
As described above, the present invention performs A / D conversion for upper bits for coarse A / D conversion and A / D conversion for lower bits for fine A / D conversion. By synthesizing the conversion results, the number of counts required for A / D conversion can be reduced, the conversion time required for A / D conversion is minimized, and a low clock frequency, high speed and high resolution A / D converter is used. There is an effect that can be realized. Also, an A / D converter for upper bits and an A / D converter for lower bits
Since the conversion unit shares at least the counter and the D / A converter, the circuit scale is also used when performing A / D conversion after signal output from a sensor or the like in which pixels are formed in parallel for each column. A / suitable for miniaturization and on-chip
There is an effect that a D converter can be realized.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態によるA/D変換器
の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an A / D converter according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のA/D変換器の各部の動作を示す波形図
である。
FIG. 2 is a waveform chart showing the operation of each part of the A / D converter of FIG.

【図3】図1のA/D変換器の動作を示す模式図であ
る。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an operation of the A / D converter of FIG. 1;

【図4】図1中のビット合成回路からデータが出力され
るタイミングを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a timing at which data is output from the bit synthesizing circuit in FIG. 1;

【図5】本発明の第2の実施の形態によるA/D変換器
の構成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of an A / D converter according to a second embodiment of the present invention.

【図6】図5中のビット合成回路からデータが出力され
るタイミングを示す図である。
6 is a diagram showing a timing at which data is output from the bit synthesizing circuit in FIG. 5;

【図7】本発明の第3の実施の形態によるA/D変換器
の構成を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of an A / D converter according to a third embodiment of the present invention.

【図8】シングルスロープ型A/D変換器の従来例の構
成を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a conventional example of a single slope type A / D converter.

【図9】従来例の動作を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing an operation of a conventional example.

【図10】従来例の高分解能なA/D変換器の構成図で
ある。
FIG. 10 is a configuration diagram of a conventional high-resolution A / D converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2,2a,2b… 上位ビット用A/D変換部 3,3a,3b… 下位ビット用A/D変換部 4,4a,4b… ビット合成回路 5 カウンタ回路 6 D/A変換器 7,11 S/H回路 8,13 比較器 9 上位ビット用ラッチ回路 10 差分検出回路 12 アンプ回路 14 下位ビット用ラッチ回路 2, 2a, 2b ... A / D converters for upper bits 3, 3a, 3b ... A / D converters for lower bits 4, 4a, 4b ... Bit synthesis circuit 5 Counter circuit 6 D / A converter 7, 11 S / H circuit 8, 13 Comparator 9 Upper bit latch circuit 10 Difference detection circuit 12 Amplifier circuit 14 Lower bit latch circuit

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ディジタルデータに変換すべき入力アナ
ログ信号と値が順次変化する基準ディジタルデータに相
当するアナログ信号とを順次比較する第1の比較手段
と、前記第1の比較手段の比較結果の内容が変化した変
化時点における前記基準ディジタルデータをラッチする
第1のラッチ手段とを有し、このラッチされているデー
タを変換結果として出力する第1のA/D変換部と、 前記入力アナログ信号と前記基準ディジタルデータに相
当するアナログ信号との差を常時出力する差分検出手段
を有し、前記変化時点における前記差分検出手段の出力
をディジタルデータに変換して出力する第2のA/D変
換部と、 前記第1のA/D変換部の出力と前記第2のA/D変換
部の出力とを合成し前記入力アナログ信号を変換した変
換後のディジタルデータとして出力する合成手段とを含
み、 前記第2のA/D変換部は、前記変化時点における前記
差分検出手段の出力を保持する保持手段と、前記基準デ
ィジタルデータに相当するアナログ信号を、自変換手段
の出力の最大値が前記第1のA/D変換部の最小分解能
の大きさに等しくなるように減衰させて出力する減衰手
段と、前記保持手段の保持内容と前記減衰手段の出力と
を順次比較する第2の比較手段と、前記第2の比較手段
の比較結果の内容が変化した変化時点における前記基準
ディジタルデータをラッチする第2のラッチ手段とを有
し、このラッチされているデータを変換結果として出力
する ことを特徴とするA/D変換器。
A first comparing means for sequentially comparing an input analog signal to be converted into digital data with an analog signal corresponding to reference digital data whose value sequentially changes, and a comparison result of the first comparing means. A first A / D converter for latching the reference digital data at the time when the content has changed, a first A / D converter for outputting the latched data as a conversion result, and the input analog signal A second analog-to-digital (A / D) converter for constantly outputting a difference between the analog signal corresponding to the reference digital data and an analog signal corresponding to the reference digital data. And a converted digital signal obtained by combining the output of the first A / D converter and the output of the second A / D converter and converting the input analog signal. Including a combining means for outputting as Rudeta
Only, the second A / D conversion unit performs the conversion at the time of the change.
Holding means for holding the output of the difference detecting means;
An analog signal equivalent to digital data
Is the minimum resolution of the first A / D converter.
Attenuator that attenuates the output to equal the size of
A step, a holding content of the holding means, and an output of the damping means.
Second comparing means for sequentially comparing
The reference at the time when the content of the comparison result changes
Second latch means for latching digital data.
And outputs the latched data as a conversion result.
An A / D converter.
【請求項2】 前記第1のA/D変換部は前記入力アナ
ログ信号をPビット(Pは正の整数)のディジタルデー
タに変換し、前記第2のA/D変換部は前記保持手段の
保持内容をQビット(Qは正の整数)のディジタルデー
タに変換し、前記合成手段はNビット(N=P+Q)の
ディジタルデータを出力することを特徴とする請求項1
記載のA/D変換器。
2. The input / output converter according to claim 1, wherein
The log signal is converted to P-bit (P is a positive integer) digital data.
And the second A / D converter is connected to the holding unit.
The held contents are Q-bit (Q is a positive integer) digital data.
And the synthesizing means converts the data into N bits (N = P + Q).
2. The digital data output device according to claim 1, wherein the digital data is output.
The A / D converter according to claim.
【請求項3】 前記合成手段は、前記第1のA/D変換
部の出力を上位ビットとし前記第2のA/D変換部の出
力を下位ビットとして合成することを特徴とする請求項
1〜2のいずれかに記載のA/D変換器。
3. The first A / D converter according to claim 1 , wherein
The output of the second A / D converter is set as the upper bit of the output of the second A / D converter.
The power is combined as lower bits.
The A / D converter according to any one of claims 1 to 2 .
【請求項4】 前記基準ディジタルデータを生成するカ
ウンタと、このカウ ンタの出力である基準ディジタルデ
ータをアナログ信号に変換するD/A変換手段とを更に
含み、前記入力アナログ信号とD/A変換手段による変
換後のアナログ信号との差を前記差分検出手段から常時
出力することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記
載のA/D変換器。
4. A power supply for generating the reference digital data.
And counter, the reference digital de which is the output of the counter
D / A conversion means for converting the data into an analog signal.
And conversion by the input analog signal and D / A conversion means.
The difference from the converted analog signal is always determined from the difference detection means.
The A / D converter according to claim 1, wherein the A / D converter outputs the signal.
【請求項5】 前記入力アナログ信号と前記保持手段の
保持内容とを択一的に出力する第1のスイッチ手段と、
前記基準ディジタルデータに相当するアナログ信号と前
記減衰手段の出力とを択一的に出力する第2のスイッチ
手段と、前記第1及び第2のスイッチ手段からの出力に
応じて前記入力アナログ信号と前記基準ディジタルデー
タに相当するアナログ信号とを比較する第1の比較動作
並びに前記保持手段の保持内容と前記減衰手段の出力と
を比較する第2の比較動作のいずれか一方の動作を行う
共用比較回路と、前記共用比較回路の比較結果の内容が
変化した変化時点における前記基準ディジタルデータを
ラッチする共用ラッチ回路とを含み、前記共用比較回路
を前記第1の比較手段及び前記第2の比較手段として用
い、前記共用ラッチ回路を前記第1のラッチ手段及び前
記第2のラッチ手段として用いるようにしたことを特徴
とする請求項〜4のいずれかに記載のA/D変換器。
5. An apparatus according to claim 1, wherein said input analog signal and said holding means are connected to each other.
First switch means for selectively outputting the held content;
An analog signal corresponding to the reference digital data and
A second switch for selectively outputting the output of the attenuation means
Means and an output from said first and second switch means.
Corresponding to the input analog signal and the reference digital data.
Comparison operation for comparing an analog signal corresponding to the
And the holding content of the holding means and the output of the damping means
Perform one of the second comparison operations for comparing
The content of the comparison result of the shared comparison circuit and the shared comparison circuit is
The reference digital data at the time of the change
A shared latch circuit for latching, and the shared comparison circuit
Are used as the first comparing means and the second comparing means.
The shared latch circuit is connected to the first latch means and the first latch means.
5. The A / D converter according to claim 2 , wherein the A / D converter is used as a second latch means .
【請求項6】 N行(Nは正の整数、以下同じ)及びM
列(Mは2以上の整数、以下同じ)に配置され配置され
たセンサ素子群からなる二次元センサの出力信号をディ
ジタルデータに変換するA/D変換装置であって、請求
項1〜5のいずれかに記載のA/D変換器を、前記M列
のセンサ素子群に対し1対1に対応させて設けたことを
特徴とするA/D変換装置
6. N rows (N is a positive integer, the same applies hereinafter) and M rows
Arranged and arranged in columns (M is an integer of 2 or more, the same applies hereinafter)
The output signal of the two-dimensional sensor consisting of
A / D converter for converting digital data into digital data
Item 6. The A / D converter according to any one of Items 1 to 5,
To the sensor element group is one-to-one correspondence with A / D converter, characterized in that provided.
【請求項7】 N行及びM列に配置され配置されたセン
サ素子群からなる二次元センサの出力信号をディジタル
データに変換するA/D変換装置であって、請求項1〜
5のいずれかに記載のA/D変換器を、前記M列のセン
サ素子群のうち複数列に対して共通に設け、この共通に
設けたA/D変換器を前記複数列のセンサ素子群に対し
て時分割に接続するようにしたことを特徴とするA/D
変換装置。
7. Sensors arranged and arranged in N rows and M columns.
Digital output signal of a two-dimensional sensor consisting of
An A / D converter for converting data into data, wherein:
5. The A / D converter according to claim 5,
Provided in common for a plurality of columns in the
A / D converter provided for the plurality of rows of sensor element groups
A / D characterized by connecting in a time-sharing manner
Conversion device.
【請求項8】 前記A/D変換器に対して設けた1列の
センサ素子群を構成するN個のセンサ素子を、前記A/
D変換器に対して時分割に接続するようにし たことを特
徴とする請求項6又は7記載のA/D変換装置。
8. A one-line converter provided for the A / D converter.
The N sensor elements constituting the sensor element group are referred to as A /
JP that it has to be connected to the time division with respect to D converter
The A / D converter according to claim 6 or 7, wherein
【請求項9】 請求項1〜5のいずれかに記載のA/D
変換器が前記二次元センサと共に1チップ化されている
ことを特徴とするA/D変換装置。
9. The A / D according to claim 1,
The converter is integrated into one chip together with the two-dimensional sensor.
A / D converter characterized by the above-mentioned .
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