JP3227337B2 - A / D converter - Google Patents

A / D converter

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JP3227337B2
JP3227337B2 JP08681695A JP8681695A JP3227337B2 JP 3227337 B2 JP3227337 B2 JP 3227337B2 JP 08681695 A JP08681695 A JP 08681695A JP 8681695 A JP8681695 A JP 8681695A JP 3227337 B2 JP3227337 B2 JP 3227337B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はマイクロコンピュータ等
のデータ処理用LSIに内蔵される逐次比較型A/D変
換器に於いて、低電圧動作時の精度と動作速度を向上さ
せることに対して有効な技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a successive approximation type A / D converter built in a data processing LSI such as a microcomputer for improving accuracy and operation speed at low voltage operation. It is about effective technology.

【0002】[0002]

【従来の技術】マイクロコンピュータのようなデータ処
理用LSIに内蔵される逐次比較型A/D変換器には、
ラダー抵抗を用いた抵抗分圧型やキャパシタアレイを用
いた電荷再分布型の回路がよく用いられる。
2. Description of the Related Art A successive approximation A / D converter built in a data processing LSI such as a microcomputer includes:
A resistance voltage division type circuit using a ladder resistor and a charge redistribution type circuit using a capacitor array are often used.

【0003】電荷再分布型のA/D変換器の基本動作原
理を図2に基づいて説明する。図2は8ビットの電荷再
分布型A/D変換器の概要図であり、キャパシタC0〜
C8で構成されるキャパシタアレイとコンパレータC
P、およびアナログスイッチS0〜S8,SA,SBで
構成される。また、アナログスイッチS0〜S8,S
A,SBの動作はコントロールロジックCLにより制御
される。アナログスイッチS0〜S8,SA,SBはN
MOSトランジスタとPMOSトランジスタから構成さ
れるトランスファゲートである。SAはアナログスイッ
チS0〜S8の入力を測定電圧SINまたはアナログ基
準電位VRに切り換え、SBはコンパレータCPの入力
と出力を短絡する。また、キャパシタC0〜C8の容量
は2進重み付けされており、それぞれの容量の比は以下
の表1のようになっている。
The basic operation principle of the charge redistribution type A / D converter will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic diagram of an 8-bit charge redistribution A / D converter, and includes capacitors C0 to C0.
Capacitor array composed of C8 and comparator C
P, and analog switches S0 to S8, SA, and SB. In addition, the analog switches S0 to S8, S
The operations of A and SB are controlled by the control logic CL. N for analog switches S0 to S8, SA and SB
It is a transfer gate composed of a MOS transistor and a PMOS transistor. SA switches the input of the analog switches S0 to S8 to the measurement voltage SIN or the analog reference potential VR, and SB short-circuits the input and output of the comparator CP. The capacitances of the capacitors C0 to C8 are weighted in binary, and the ratios of the respective capacitances are as shown in Table 1 below.

【0004】[0004]

【表1】 [Table 1]

【0005】コントロールロジックCLは基準クロック
CKに同期して動作しているものとする。初期状態では
アナログスイッチSBはON状態、またアナログスイッ
チSAはSIN側になっており、S0〜S8はすべてS
IN側に接続されている。したがって、キャパシタアレ
イの一方の電極はコンパレータのベータレシオで決定さ
れる平衡電圧V0に充電されており、もう一方の電極は
すべて測定電圧SINに充電されている。この初期の充
電時間は仮に基準クロックCKの1クロック分であると
する。
It is assumed that the control logic CL operates in synchronization with the reference clock CK. In the initial state, the analog switch SB is ON, and the analog switch SA is on the SIN side.
Connected to IN side. Therefore, one electrode of the capacitor array is charged to the equilibrium voltage V0 determined by the beta ratio of the comparator, and the other electrodes are all charged to the measurement voltage SIN. This initial charging time is assumed to be one clock of the reference clock CK.

【0006】初期の充電期間が終了した後、アナログス
イッチSBをOFF状態にし、SAをSINからVR側
に切り換え、次に続くCKの1クロック期間中、S8を
VR側にしたままS0〜S7をすべてGND側に切り換
える。このときキャパシタC8の一方の電極の電位はV
Rとなり、キャパシタC0〜C7の一方の電極の電位は
GNDとなる。またコンパレータCPの入力ノードはフ
ローティング状態となっているので、電荷の再分布によ
り最初に充電された電荷の量に応じて電位が変動する。
初期状態からこの第1回目の比較期間への遷移で電荷の
リークがないと仮定すれば、第1回目の比較では結局測
定電圧SINをVR/2と比較していることになり、コ
ンパレータはSIN>VR/2であれば“1”を出力
し、SIN<VR/2であれば“0”を出力する。この
ようにして最上位ビットのデータが確定する。
After the end of the initial charging period, the analog switch SB is turned off, SA is switched from SIN to VR, and S0 to S7 are kept at VR while S8 is kept at VR for one subsequent clock period of CK. All are switched to the GND side. At this time, the potential of one electrode of the capacitor C8 is V
R, and the potential of one electrode of the capacitors C0 to C7 becomes GND. Further, since the input node of the comparator CP is in a floating state, the potential changes according to the amount of charge initially charged due to the redistribution of charge.
Assuming that there is no electric charge leakage in the transition from the initial state to the first comparison period, the first comparison ends up comparing the measured voltage SIN with VR / 2, and the comparator operates as SIN. If> VR / 2, "1" is output, and if SIN <VR / 2, "0" is output. In this way, the data of the most significant bit is determined.

【0007】次に、第1回目の変換結果が“1”であれ
ばS8をVR側のままにし、“0”であればS8をGN
D側に切り換えて、S7をVR側に切り換える。また、
それ以外のアナログスイッチ(S0〜S6)はすべてG
ND側のままである。この第2回目の比較期間もやはり
CKの1クロック分であるとする。第1回目の比較期間
から第2回目の比較期間への状態遷移に伴う電荷の再分
布によってコンパレータの入力ノードの電位が変動し、
コンパレータはそれに応じたデータを出力する。このよ
うにして2ビット目のデータが確定する。以下、同様の
操作を8ビット分繰り返すことによってすべてのビット
のデータが確定する。変換したデータはコントロールロ
ジックの中にある逐次比較レジスタと呼ばれるレジスタ
に順次格納される。したがって、すべてのビットのデー
タが確定するまでには初期充電期間1クロックと第1回
目から第8回目までの比較期間8クロックで最低9クロ
ックを要することになる。もし、A/D変換のビット数
がさらに大きくなれば変換時間は(ビット数+1)クロ
ックとなる。
Next, if the first conversion result is "1", S8 is left on the VR side, and if "0", S8 is set to GN.
Switching to D side, S7 is switched to VR side. Also,
All other analog switches (S0 to S6) are G
It remains on the ND side. It is also assumed that this second comparison period is also equivalent to one clock of CK. The potential of the input node of the comparator fluctuates due to the redistribution of the charge accompanying the state transition from the first comparison period to the second comparison period,
The comparator outputs corresponding data. Thus, the data of the second bit is determined. Thereafter, the same operation is repeated for 8 bits, whereby data of all bits is determined. The converted data is sequentially stored in a register called a successive approximation register in the control logic. Therefore, at least nine clocks are required for one bit of the initial charging period and eight clocks of the comparison period from the first to the eighth times until the data of all the bits are determined. If the number of A / D conversion bits is further increased, the conversion time will be (number of bits + 1) clocks.

【0008】マイクロコンピュータの低電圧化に伴い、
上記のA/D変換器を低電圧で動作させる場合、その動
作速度が問題となる。特に、動作速度に最も影響を与え
るものはアナログスイッチのオン抵抗である。アナログ
スイッチはNMOSトランジスタとPMOSトランジス
タで構成されているため、測定電圧がアナログ基準電位
VRや接地電位GNDに近い場合は低電圧でもオン抵抗
はさほど問題にならないが、測定電圧がちょうどVRと
GNDの中間付近のときソース・ゲート間の電位差がト
ランジスタのスレッショルド電圧に近くなるため、低電
圧ではオン抵抗が極めて大きくなる。そのためキャパシ
タアレイを充電するのに長い時間を必要とし、もし充電
時間が不足すれば大幅に精度が低下することになる。ま
た、アナログ入力信号の入力インピーダンスが大きくな
る場合にも入力電流が小さくなるため、同様の問題が発
生する。この問題は低電圧になればさらに顕著になる。
[0008] With the low voltage of the microcomputer,
When operating the above-mentioned A / D converter at a low voltage, the operation speed becomes a problem. In particular, the one that most affects the operation speed is the on-resistance of the analog switch. Since the analog switch is composed of an NMOS transistor and a PMOS transistor, if the measured voltage is close to the analog reference potential VR or the ground potential GND, the on-resistance does not matter so much even if the measured voltage is low, but the measured voltage is just between VR and GND. Since the potential difference between the source and the gate is close to the threshold voltage of the transistor in the vicinity of the middle, the on-resistance is extremely large at a low voltage. Therefore, it takes a long time to charge the capacitor array, and if the charging time is insufficient, the accuracy is greatly reduced. Further, when the input impedance of the analog input signal increases, the input current decreases, and the same problem occurs. This problem becomes more pronounced at lower voltages.

【0009】以上のような問題を解決するため、従来よ
り次のような方法が用いられて来た。
In order to solve the above problems, the following methods have conventionally been used.

【0010】第1の方法はアナログスイッチのW/L比
を十分大きくすることである。しかし、この方法はチッ
プ面積の増大をもたらし、さらにはアナログスイッチの
ドレイン容量がキャパシタアレイの容量に比べて無視で
きないほど大きくなる場合には、寄生容量による精度の
低下が問題となる。
A first method is to make the W / L ratio of the analog switch sufficiently large. However, this method causes an increase in chip area, and when the drain capacitance of the analog switch becomes too large to be neglected as compared with the capacitance of the capacitor array, a decrease in accuracy due to parasitic capacitance becomes a problem.

【0011】第2の方法はキャパシタアレイの総容量を
小さくすることである。この方法により充電時間を短く
することができるが、相対的に寄生容量の影響が無視で
きなくなり、さらに製造時のばらつきの影響を受けやす
くなるため、精度が低下する。
A second method is to reduce the total capacitance of the capacitor array. Although the charging time can be shortened by this method, the influence of the parasitic capacitance can not be neglected relatively, and the influence of the variation at the time of manufacturing is more likely to occur, so that the accuracy is reduced.

【0012】第3の方法はクロックの周波数を低くして
変換時間全体を長くすることがである。A/D変換器の
使用条件によって必要な初期充電時間を確保できるよう
にクロック周波数を低くすればあらゆる条件に対応可能
である。この方法の応用例として、例えば、特開平2−
159814ではA/D変換器内部にクロック分周回路
とクロック各分周段から出力を取り出してそれらを選択
するクロック選択回路を設けることにより、A/D変換
器の使用条件に応じて十分な充電時間が得られるように
ユーザーが適当なクロック周波数を選択して任意の使用
条件に対応できると主張している。
A third method is to lower the frequency of the clock to increase the overall conversion time. Any condition can be met by lowering the clock frequency so that the required initial charging time can be secured depending on the use conditions of the A / D converter. As an application example of this method, for example,
In 159814, by providing a clock frequency dividing circuit and a clock selecting circuit for taking out the output from each clock frequency dividing stage and selecting them inside the A / D converter, sufficient charging is performed according to the use condition of the A / D converter. It claims that the user can select the appropriate clock frequency to get the time to meet any usage conditions.

【0013】第4の方法は昇圧回路を設けてアナログス
イッチのNMOSトランジスタのゲート電圧を電源電圧
以上に上げることである。この方法により低電圧でもア
ナログスイッチのオン抵抗を十分小さくすることができ
るが、入力インピーダンスが大きい場合にはこの1方法
だけでは対応できなくなり、必然的にクロック周波数を
低下せざるを得ない。
A fourth method is to provide a booster circuit and raise the gate voltage of the NMOS transistor of the analog switch to a power supply voltage or higher. With this method, the on-resistance of the analog switch can be sufficiently reduced even at a low voltage. However, when the input impedance is large, this method alone cannot cope with it, and inevitably lowers the clock frequency.

【0014】また 上述したように、図2のようなキャ
パシタアレイを用いた電荷再分布型A/D変換器では各
状態間の遷移に伴って電荷のリークがないことを前提と
している。しかし、特別な場合において電荷のリークが
発生し得ることを図3を用いて以下に説明する。上記初
期充電期間ではコンパレータを短絡するアナログスイッ
チSBがONとなっているため、コンパレータの入力ノ
ードはPMOSトランジスタとNMOSトランジスタの
ベータレシオで決定される平衡電圧に保たれている。こ
の平衡電圧をV0とすると、通常はV0=VR/2とな
るように設計される。しかし、製造時のばらつきや使用
温度によりトランジスタのスレッショルド電圧が変動す
るとそれに伴ってV0もVR/2から上下に変動する。
ここで、特別な場合として図3の(a)に示すように、
V0がVR/2より大きく、測定電圧SINがGNDで
ある場合を考えよう。このとき初期充電期間ではキャパ
シタアレイのコンパレータ側の電極はV0に充電され、
反対側の電極はすべてGNDに充電されている。したが
って、キャパシタアレイはV0の電位差で充電されてい
る。そして第1の比較期間ではキャパシタアレイのコン
パレータ側の電極はフローティング状態となり、反対側
の電極はC8のみVR、その他はすべてGNDとなる。
この状態におけるコンパレータの入力ノード電位をV1
とすると、C8はキャパシタアレイ全体の容量の1/2
の容量をもっているためV1はV0からVR/2だけ引
き上げられ、V1=V0+VR/2となる。いまV0>
VR/2の場合を考えているので結局V1>VRとな
る。アナログ基準電位VRは通常電源電位VDDと等し
いか、またはそれより低い電圧が用いられるが、ここで
は簡単のためにVR=VDDであるとするとV1は電源
電位を越えてしまうことになる。このような状況が起こ
るとコンパレータの入力側に接続されているアナログス
イッチSBのPMOSトランジスタから電荷のリークが
発生する可能性がある。このことは図4のPMOSトラ
ンジスタの断面図から明らかである。すなわち、バック
ゲートは電源電位に固定されており、ソースが電源電位
より高くなるのでpn接合を通して電荷がリークするこ
とがわかる。同様の問題は図3の(b)に示したよう
に、V0がVR/2より小さく、SINがVRに等しい
場合にも起こる。この場合は逆にV1が接地電位より低
くなり、アナログスイッチSBのNMOSトランジスタ
でp基板へのリークが発生し得る。しかし実際には、p
n接合の順方向耐圧が存在するため、ある程度はV1が
電源電位より高くなったり、接地電位より低くなったり
してもリークは発生しない。したがって、従来はこの点
に関して特に対策は行われて来なかった。
As described above, the charge redistribution type A / D converter using the capacitor array as shown in FIG. 2 is based on the premise that there is no leakage of charge with the transition between the states. However, the fact that charge leakage can occur in a special case will be described below with reference to FIG. Since the analog switch SB for short-circuiting the comparator is ON during the initial charging period, the input node of the comparator is kept at a balanced voltage determined by the beta ratio of the PMOS transistor and the NMOS transistor. Assuming that this balanced voltage is V0, it is usually designed so that V0 = VR / 2. However, when the threshold voltage of the transistor fluctuates due to manufacturing variations and operating temperatures, V0 also fluctuates up and down from VR / 2.
Here, as a special case, as shown in FIG.
Consider the case where V0 is greater than VR / 2 and the measured voltage SIN is GND. At this time, during the initial charging period, the electrode on the comparator side of the capacitor array is charged to V0,
The opposite electrodes are all charged to GND. Therefore, the capacitor array is charged with the potential difference of V0. Then, in the first comparison period, the electrode on the comparator side of the capacitor array is in a floating state, and the electrode on the opposite side is VR only for C8 and GND for all others.
In this state, the input node potential of the comparator is V1
Then, C8 is 1 / of the capacitance of the entire capacitor array.
V1 is raised from V0 by VR / 2, and V1 = V0 + VR / 2. Now V0>
Since the case of VR / 2 is considered, eventually V1> VR. As the analog reference potential VR, a voltage equal to or lower than the power supply potential VDD is normally used. Here, if VR = VDD for simplification, V1 exceeds the power supply potential. When such a situation occurs, there is a possibility that electric charge leaks from the PMOS transistor of the analog switch SB connected to the input side of the comparator. This is clear from the cross-sectional view of the PMOS transistor in FIG. That is, it can be seen that the back gate is fixed at the power supply potential, and the source is higher than the power supply potential, so that charge leaks through the pn junction. A similar problem also occurs when V0 is smaller than VR / 2 and SIN is equal to VR, as shown in FIG. In this case, on the contrary, V1 becomes lower than the ground potential, and leakage to the p substrate may occur in the NMOS transistor of the analog switch SB. But in practice, p
Since the forward breakdown voltage of the n-junction exists, even if V1 becomes higher than the power supply potential or lower than the ground potential to some extent, no leak occurs. Therefore, no special measures have been taken in this regard in the past.

【0015】この対策として、例えば特開平6ー622
3ではPchトランジスタのバックゲート電位を電源電位
VDDに固定する代わりにアナログ基準電位VRに固定
することによって、VRがVDDより高い場合でもpn
接合を通して電流が流れることを回避している。この場
合、VRとVDDの電位差によってはPchトランジスタ
がオフしきれなくなるため、アナログスイッチのPch 側
の制御信号のレベルをVRと同電位にするようなレベル
シフト回路が必要となる。なお、この方法はVRがVD
Dより高くなってもよい点に関してのみ有効な技術であ
り、トランジスタのスレッショルド電圧が変動した場合
にはやはり上述のような電荷のリークが起こり根本的な
解決にはならない。
As a countermeasure against this, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-622
In No. 3, the back gate potential of the Pch transistor is fixed to the analog reference potential VR instead of the power supply potential VDD, so that even when VR is higher than VDD, pn
Current is prevented from flowing through the junction. In this case, the Pch transistor cannot be completely turned off depending on the potential difference between VR and VDD. Therefore, a level shift circuit for setting the level of the control signal on the Pch side of the analog switch to the same potential as VR is required. In this method, VR is VD
This is an effective technique only with respect to the fact that it may be higher than D. When the threshold voltage of the transistor fluctuates, the above-described charge leakage also occurs, which is not a fundamental solution.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】低電圧化に伴う充電時
間の増大を解決するための手段として、上記第1および
第2の方法は本質的に精度の低下をもたらすため好まし
くない。そこで本発明では上記第3の方法を中心として
検討した。上記特開平2ー159814の方法ではクロ
ック周波数を選択的に変化させることにより充電時間を
伸縮している。また、上記特許では内部のD/A変換器
により各ビット毎に比較基準電位を発生させてサンプリ
ングキャパシタを充電し、測定電圧と比較する方式の逐
次比較型A/D変換器を対象としている。したがって、
各ビット毎の比較の際にはアナログ基準電位VRと接地
電位GNDとの間の任意の中間電位が常に発生するため
アナログスイッチのオン抵抗が大きくなり、クロック周
波数を低下させて各ビット毎の充電時間を延長させるこ
とは有効であった。しかし、本発明が対象としているよ
うな電荷再分布型の逐次比較型A/D変換器では、測定
電圧は最初に1回だけキャパシタに充電され、その後は
2進重み付けされたキャパシタアレイによる電荷の再分
布を利用して電圧の比較が行われるため、アナログスイ
ッチのオン抵抗が問題になるのは最初の充電のときだけ
となる。初期の充電期間以外ではアナログスイッチは常
にVRとGNDの切り換えのみに使用されるため、オン
抵抗は特に問題にならない。クロック周波数を低下させ
る方法ではオン抵抗が特に問題にならない期間まで延長
してしまうため、全体の変換時間が著しく増大する。A
/D変換のビット数が増加すればこの傾向は一層顕著に
なる。また、クロックの分周は通常2分の1もしくは整
数分の1で行われるため、クロックを選択する方式では
変換時間が2倍あるいは整数倍単位で大幅に増大するこ
とも問題である。
As means for solving the problem of an increase in the charging time due to the lowering of the voltage, the first and second methods are not preferable because they essentially lower the accuracy. Therefore, the present invention has been studied mainly on the third method. In the method of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-159814, the charging time is expanded or contracted by selectively changing the clock frequency. The above patent is directed to a successive approximation type A / D converter in which a comparison reference potential is generated for each bit by an internal D / A converter, a sampling capacitor is charged, and a comparison is made with a measured voltage. Therefore,
At the time of comparison for each bit, an arbitrary intermediate potential between the analog reference potential VR and the ground potential GND is always generated, so that the ON resistance of the analog switch increases, the clock frequency is reduced, and the charge for each bit is reduced. Prolonging the time was effective. However, in a charge redistribution successive approximation A / D converter such as the one to which the present invention is directed, the measured voltage is first charged only once to the capacitor, and then the charge is transferred by the binary weighted capacitor array. Since the voltage comparison is performed using the redistribution, the ON resistance of the analog switch becomes a problem only during the first charging. Since the analog switch is always used only for switching between VR and GND during periods other than the initial charging period, the on-resistance does not cause any particular problem. In the method of lowering the clock frequency, since the on-resistance is extended to a period where no particular problem occurs, the entire conversion time is significantly increased. A
This tendency becomes more remarkable as the number of bits of the / D conversion increases. In addition, since the clock frequency division is usually performed by one half or one half of an integer, the method of selecting a clock has a problem that the conversion time is greatly increased by a factor of two or an integer multiple.

【0017】また、前に述べたような電荷のリークに関
して、製造時のばらつきや使用温度によりV0がpn接
合の順方向耐圧の範囲を超えてVR/2から大きく外れ
たり、あるいはノイズその他の原因によってVRが瞬間
的に電源電位を超えて変動したような場合にはリークが
発生する恐れがあり、大幅に変換精度が低下する原因と
なる。
In addition, regarding the charge leakage as described above, V0 greatly deviates from VR / 2 beyond the range of the forward breakdown voltage of the pn junction due to manufacturing variations and operating temperatures, or noise or other causes. If the VR instantaneously fluctuates beyond the power supply potential, there is a possibility that a leak may occur, which causes a drastic reduction in conversion accuracy.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明のA/D変換器
は、キャパシタアレイとコンパレータとアナログスイッ
チとを用いて構成される電荷再分布型のA/D変換器に
於いて、サンプリングキャパシタに対するアナログ測定
電圧の初期充電時間の初期値設定手段と、所定のアナロ
グ電圧を発生させる手段と、該アナログ電圧のA/D変
換出力値と期待値とを比較し、その誤差を出力する比較
手段と、該比較手段の出力が所定範囲内の値となるま
で、初期充電時間を、比較期間とは独立に、順次変化さ
せる手段とを設けてなり、上記所定のアナログ電圧の値
が、アナログ基準電圧の1/2の値であることを特徴と
するものである。
An A / D converter according to the present invention comprises a capacitor array, a comparator, and an analog switch.
And a charge redistribution type A / D converter
Analog measurement on sampling capacitors
Means for setting an initial value of a voltage initial charging time;
Means for generating an analog voltage, and A / D conversion of the analog voltage.
Comparison that compares the output value with the expected value and outputs the error
Means until the output of the comparing means is within a predetermined range.
The initial charging time is changed sequentially, independent of the comparison period.
Means for making the value of the predetermined analog voltage
Is 1/2 of the analog reference voltage .

【0019】また、本発明のA/D変換器は、上記A/
D変換器において、更に、キャパシタアレイのコンパレ
ータ側ノードに接続されているアナログスイッチのPM
OSトランジスタのバックゲート電位を電源電圧以上の
所定電圧に設定する手段を設けてなることを特徴とする
ものである。
Further, the A / D converter of the present invention has the above-mentioned A / D converter.
In the D converter , the capacitor array
PM of analog switch connected to the data side node
When the back gate potential of the OS transistor is
It is characterized in that means for setting a predetermined voltage is provided.

【0020】[0020]

【0021】[0021]

【0022】[0022]

【作用】本発明により、ユーザーは電源電圧や入力イン
ピーダンスなどの外的条件に応じて最適な初期充電時間
を設定し、これらの外的条件にかかわらず常に一定の精
度を得られるため、一つのA/D変換器に汎用性をもた
せることができる。また、クロック周波数を変更しない
ので、全体の変換時間を著しく増大させることなく低電
圧でも十分な精度を得ることが可能となる。
According to the present invention, the user can set the optimum initial charging time according to external conditions such as the power supply voltage and the input impedance, and can always obtain a constant accuracy regardless of these external conditions. The A / D converter can have versatility. Further, since the clock frequency is not changed, sufficient accuracy can be obtained even at a low voltage without significantly increasing the overall conversion time.

【0023】更に、A/D変換器の使用条件が変わって
もユーザーが初期充電時間を設定しなおす必要がないの
で、ソフトフェア的な負担が減少する。
Further, since there is no need for the user to reset the initial charging time even when the use condition of the A / D converter changes, the burden on software is reduced.

【0024】また、本発明によれば、製造時のばらつき
や使用温度によりトランジスタのスレッショルド電圧が
大幅に変動したり、ノイズ等によってアナログ基準電位
が変動した場合でも、アナログスイッチからの電荷のリ
ークを防ぎ、精度の低下を防ぐことができる。
Further, according to the present invention, even if the threshold voltage of the transistor fluctuates significantly due to variations during manufacturing or the operating temperature, or if the analog reference potential fluctuates due to noise or the like, leakage of electric charge from the analog switch is prevented. Prevention and a decrease in accuracy can be prevented.

【0025】[0025]

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明
する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail based on embodiments.

【0026】(実施例1)以下、図1に示すような逐次
比較型A/D変換器について本発明の実施例を示す。な
お、本発明は本実施例に限定されるものではなく、例え
ばA/D変換のビット数や初期充電時間の長さなどは任
意であってよい。
(Embodiment 1) An embodiment of the present invention will be described below with respect to a successive approximation type A / D converter as shown in FIG. Note that the present invention is not limited to the present embodiment. For example, the number of bits for A / D conversion, the length of the initial charging time, and the like may be arbitrary.

【0027】図1は本発明によるA/D変換器のブロッ
ク図であり、図中のアナログブロックABは図2に示す
8ビットA/D変換器のアナログ部分APと全く同じも
のである。本A/D変換器きキャパシタアレイとコンパ
レータ、アナログスイッチからなるアナログブロックA
Bと、データレジスタDR、コントロールレジスタC
R、アドレスデコーダAD、逐次比較レジスタCMR、
カウンタCTから構成される。データレジスタは変換し
たデータをデータバスに出力するために一時保留する8
ビットレジスタであり、コントロールレジスタはA/D
変換器の動作に関する命令をデータバスから受け取った
り、逆にA/D変換器の状態をデータバスに返すための
レジスタである。また、コントロールレジスタには初期
充電時間を設定するためのビットが含まれている。アド
レスデコーダは入力されたアドレスがA/D変換器に対
するものであるとき、データバスとデータレジスタ、コ
ントロールレジスタとの間でデータをやりとりするため
の回路である。逐次比較レジスタは基準クロックCKに
同期して動作しており、アドレスブロックのコンパレー
タから出力されたデータに基づいてアナログスイッチの
動作を制御する回路であり、コントロールロジックCL
の主要部分である。変換されたデータはこの回路の内部
にあるレジスタに順次格納される。カウンタはコントロ
ールレジスタで設定されたクロック数だけ初期充電時間
を保持するための回路で、基準クロックCKを直接カウ
ントして逐次比較レジスタに対してウエイトをかけてい
る。カウンタのビット数は設定しょうとする最大の初期
充電時間に対応するクロック数の分だけあればよい。カ
ウンタの任意の出力を取り出せば1クロック単位で任意
のウエイトをかけられるので、カウンタの最大のカウン
ト数以下であれば初期充電時間は何種類でも設定するこ
とができる。
FIG. 1 is a block diagram of an A / D converter according to the present invention. The analog block AB in the figure is exactly the same as the analog part AP of the 8-bit A / D converter shown in FIG. Analog block A consisting of a capacitor array with A / D converter, comparator and analog switch
B, data register DR, control register C
R, address decoder AD, successive approximation register CMR,
It comprises a counter CT. The data register temporarily holds the converted data for output to the data bus 8
Bit register, control register is A / D
It is a register for receiving an instruction relating to the operation of the converter from the data bus and for returning the state of the A / D converter to the data bus. The control register includes a bit for setting an initial charging time. The address decoder is a circuit for exchanging data between a data bus, a data register, and a control register when an input address is for an A / D converter. The successive approximation register operates in synchronization with the reference clock CK, and is a circuit for controlling the operation of the analog switch based on data output from the comparator of the address block.
The main part of. The converted data is sequentially stored in a register inside the circuit. The counter is a circuit for holding the initial charging time for the number of clocks set in the control register. The counter directly counts the reference clock CK and waits for the successive approximation register. The number of bits of the counter need only be the number of clocks corresponding to the maximum initial charging time to be set. If an arbitrary output of the counter is taken out, an arbitrary wait can be applied in units of one clock, so that any initial charge time can be set as long as it is less than the maximum count of the counter.

【0028】また、図5は本発明によるA/D変換器の
動作タイミング図である。この図では初期充電充期間は
2クロック分になっているが、もちろんこれは何クロッ
ク分でもよい。
FIG. 5 is an operation timing chart of the A / D converter according to the present invention. In this figure, the initial charging / charging period is two clocks, but of course, this may be any number of clocks.

【0029】・コントロールレジスタの構成 コントロールレジスタ1ビット分の回路図を図9に示
す。ここでDLTRはリセット端子付きのDラッチ回路
であり、G,GBはクロック信号である。WRITE信
号が高レベルになったときにデータバス上のデータがラ
ッチされ、Qに出力される。この状態は再びWRITE
信号が入力されるかリセットされない限り保持される。
Qに出力されたデータはA/D変換器の内部コントロー
ル信号として使用される。コントロール信号として例え
ばA/D変換器がアクティブ状態であることを示すAD
E信号などがある。コントロール信号の数に応じて必要
なだけのビット数のコントロールレジスタを用意すれば
よい。また、READ信号が高レベルである期間中レジ
スタに書き込まれているデータがデータバス上に出力さ
れる。なお、RESET信号はシステムリセット時にす
べてのレジスタの内容を0にクリアするために使用され
る。
Configuration of Control Register FIG. 9 is a circuit diagram of one bit of the control register. Here, DLTR is a D latch circuit with a reset terminal, and G and GB are clock signals. When the WRITE signal goes high, the data on the data bus is latched and output to Q. This state is WRITE again
Retained unless a signal is input or reset.
The data output to Q is used as an internal control signal of the A / D converter. As a control signal, for example, AD indicating that the A / D converter is in an active state.
E signal and the like. What is necessary is just to prepare a control register of the necessary number of bits according to the number of control signals. In addition, the data written in the register during the period when the READ signal is at the high level is output on the data bus. The RESET signal is used to clear the contents of all registers to 0 at the time of system reset.

【0030】・逐次比較レジスタの構成 逐次比較レジスタの構成を図10に示す。ここでDFF
RはCKの立ち上がりのエッジでトリガされるリセット
端子付きのDフリップフロップ回路である。逐次比較レ
ジスタは一般にDFERフリップフロップ回路を直列に
多段接続したシフトレジスタによって構成される。これ
らのレジスタはシステムリセット時およびA/D変換が
終了した直後にすべて0にリセットされるものとする。
初段のDフリップフロップ回路のD端子は電源電位VD
Dに固定されており、START信号が立ち上がる瞬間
に出力Qが高レベルとなる。START信号はA/D変
換器の動作をスタートさせるためのトリガであり、一般
にA/D変換器がアクティブ信号であることを示すAD
E信号が用いられる。2段目以降のDフリップフロップ
回路のD端子は前段のQ端子に接続され、CK端子はA
DEとCKとのANDをとったものに接続されている。
したがって、クロックが入力されるたびに出力Qが1つ
ずつ次段に伝達されていく。
Structure of successive approximation register FIG. 10 shows the structure of the successive approximation register. Where DFF
R is a D flip-flop circuit with a reset terminal triggered by the rising edge of CK. The successive approximation register is generally constituted by a shift register in which DFER flip-flop circuits are connected in multiple stages in series. These registers are all reset to 0 at the time of system reset and immediately after A / D conversion is completed.
The D terminal of the first-stage D flip-flop circuit is connected to the power supply potential VD.
D, and the output Q becomes high level at the moment when the START signal rises. The START signal is a trigger for starting the operation of the A / D converter, and is generally an AD signal indicating that the A / D converter is an active signal.
The E signal is used. The D terminal of the second and subsequent D flip-flop circuits is connected to the Q terminal of the preceding stage, and the CK terminal is connected to the A terminal.
It is connected to an AND of DE and CK.
Therefore, each time a clock is input, the output Q is transmitted one by one to the next stage.

【0031】信号Bは図1のアナログスイッチSAおよ
びSBを制御するための信号であり、Bが低レベルであ
るときSAはSIN側に接続され、SBはオン状態にな
るものと定義する。すなわち、Bが低レベルであるとき
初期の充電が行われることになる。BはADE信号と任
意の段のDフリップフロップ回路の出力QBとのNAN
Dをとったものであり、ADEが立ち上がった瞬間にB
は低レベルとなり、Dフリップフロップ回路の出力QB
が0となった時点でBは再び高レベルとなる。したがっ
て、初期充電期間のクロック数はこのシフトレジスタの
段数によって決まることになる。
The signal B is a signal for controlling the analog switches SA and SB in FIG. 1. When B is at a low level, SA is connected to the SIN side, and SB is defined to be turned on. That is, when B is at a low level, the initial charging is performed. B is the NAN of the ADE signal and the output QB of the D flip-flop circuit at an arbitrary stage
D was taken, and at the moment ADE started, B
Goes low, and the output QB of the D flip-flop circuit
Becomes 0 again when B becomes 0. Therefore, the number of clocks in the initial charging period is determined by the number of stages of the shift register.

【0032】信号D0,D1,…はアナログスイッチS
0,S1,…を制御するための信号であり、これらの信
号が低レベルのときキャパシタの一方の電極はVRに接
続され、高レベルのときGNDに接続されるものと定義
する。ただし順序は逆であり、D0は最上位ビットのア
ナログスイッチを制御することに注意すべきである。す
なわち、図2の8ビットA/D変換器の例ではD0はア
ナログスイッチS8を制御することになる。一般にこれ
らの制御信号はキャパシタに接続されているアナログス
イッチの個数と同じだけ存在する。制御信号D0,D
1,…を発生する部分はDフリップフロップ回路2個と
AND回路およびNOR回路の組み合わせから構成され
ている。初期状態ではNORの一方の入力に接続されて
いるDフリップフロップ回路の出力Qは0であり、AN
Dの出力も0であるためD0は高レベルとなっている。
任意のクロック数の初期充電期間が終了し、信号Bが再
び高レベルになるとANDの出力は1となるためD0は
低レベルに変化する。さらに次のクロックが入力される
と一方のDフリップフロップ回路の出力Qが1となり、
アナログブロックからの変換データDATがもう一方の
Dフリップフロップ回路にラッチされる。このときAN
Dの出力は0となっているためNORの出力D0はラッ
チしたデータの反転となる。すなわちデータが0であれ
ばD0は高レベルとなり、データが1であればD0は低
レベルとなる。このようにして最上位ビットの変換結果
によってD0の次の状態が決定され、2ビット目のアナ
ログスイッチの制御信号D1が低レベルに変化する。以
下、同様の動作を繰り返して1クロックずつ変換が行わ
れ、結果は順序Dフリップフロップ回路に蓄えられてい
く。これらの様子を図示すると図11のようになる。た
だし、ここでは変換結果はすべて0であるとしている。
The signals D0, D1,...
0, S1,..., And when these signals are at a low level, one electrode of the capacitor is defined to be connected to VR, and when these signals are at a high level, it is defined to be connected to GND. Note that the order is reversed, with D0 controlling the most significant bit analog switch. That is, in the example of the 8-bit A / D converter in FIG. 2, D0 controls the analog switch S8. Generally, there are as many control signals as there are analog switches connected to the capacitors. Control signals D0, D
The portion generating 1,... Is composed of a combination of two D flip-flop circuits and an AND circuit and a NOR circuit. In the initial state, the output Q of the D flip-flop circuit connected to one input of the NOR is 0,
Since the output of D is also 0, D0 is at a high level.
When the initial charging period of an arbitrary number of clocks ends and the signal B goes high again, the output of AND goes to 1 so that D0 goes low. When the next clock is further input, the output Q of one D flip-flop circuit becomes 1, and
Conversion data DAT from the analog block is latched by the other D flip-flop circuit. At this time, AN
Since the output of D is 0, the output D0 of NOR is the inverse of the latched data. That is, if the data is 0, D0 is at a high level, and if the data is 1, D0 is at a low level. In this way, the next state of D0 is determined by the conversion result of the most significant bit, and the control signal D1 of the second-bit analog switch changes to low level. Hereinafter, the same operation is repeated to perform conversion one clock at a time, and the result is stored in the sequential D flip-flop circuit. FIG. 11 shows these states. Here, it is assumed that the conversion results are all zero.

【0033】・初期充電時間を設定するための回路 初期充電時間を設定する回路の一例として、図12に3
ビットの8進カウンタを利用した例を示す。ここでTF
FRはリセット端子付きのTフリップフロップ回路であ
り、これらはシステムリセット時およびA/D変換が終
了した直後にリセットされるものとする。図12は一般
的な非同期型8進UPカウンタであり、入力クロックが
ADEとCKのANDをとったものに接続されているた
め、A/D変換がスタートしてからのクロック数を0か
ら7までカウントしてQ1,Q2,Q3に出力する。ア
ナログスイッチ制御信号BはADEの立ち上がりと同時
に低レベルとなるため、このカウンタの値を検出して任
意のクロック数が経過した時点で逐次比較レジスタのS
TART信号にトリガをかければ信号Bの立ち上がりを
任意に遅らせることができる。初期充電時間はコントロ
ールレジスタ内の初期充電時間設定ビットに格納されて
おり、この例ではカウンタが3ビットであるから、最大
8通りの設定が可能である。一般にカウンタのビット数
がNであれば最大2N 通りの設定が可能である。コント
ロールレジスタ内の初期充電時間設定ビットのビット数
はカウンタのビット数以下であれば良い。また初期充電
時間設定ビットの値と実際のクロック数の関係は任意で
よい。例えば、カウンタのビット数と初期充電時間設定
ビットのビット数が同じであれば初期充電時間設定ビッ
トの値をそのままクロック数に対応させてもよいし、初
期充電時間設定ビットのビット数の方が少なければカウ
ンタの最大カウント数の範囲内で適当なクロック数を割
り当てればよい。このようにして初期充電時間設定ビッ
トの値を任意のクロック数に対応させ、可能な組み合わ
せの数だけデコード信号を発生させる。一般にビット数
がnであれば2n 本のデコード信号が存在し、いずれか
一本のデコード信号だけが高レベルとなるようにする。
そして図12に示すように、設定したクロック数を検出
できるように3入力AND回路の入力を接続する。すな
わち、カウンタの出力が設定したクロック数になったと
きにANDの出力が1となるような組み合わせで接続す
る。このようにしてすべての組み合わせで3入力AND
回路の入力を接続し、デコード信号で1本を選択すれば
初期充電時間設定ビットで指定したクロック数が経過し
たときにSTART信号が高レベルとなり、逐次比較レ
ジスタに対してトリガをかけることができる。参考のた
めに、従来技術によるA/D変換器のコントロールロジ
ックの回路構成を図13に示す。図13に示すように、
本発明に比べて逐次比較レジスタに対してウェイトをか
けるためのカウンタをもたないだけである。すなわち逐
次比較レジスタのトリガ信号として図12のように回路
を用いる代わりに通常のA/Dアクティブ信号ADEを
用いる。
Circuit for setting initial charging time As an example of a circuit for setting the initial charging time, FIG.
An example using a bit octal counter is shown. Where TF
FR is a T flip-flop circuit with a reset terminal, which is reset at the time of system reset and immediately after A / D conversion ends. FIG. 12 shows a general asynchronous octal UP counter. Since the input clock is connected to a signal obtained by ANDing ADE and CK, the number of clocks after A / D conversion starts is changed from 0 to 7. And outputs it to Q1, Q2, and Q3. Since the analog switch control signal B goes low at the same time as the rising edge of ADE, the value of this counter is detected and the value of S
If a trigger is applied to the TART signal, the rise of the signal B can be arbitrarily delayed. The initial charging time is stored in an initial charging time setting bit in the control register. In this example, since the counter is 3 bits, a maximum of 8 settings can be made. In general, if the number of bits of the counter is N, a maximum of 2 N settings can be made. The bit number of the initial charging time setting bit in the control register may be equal to or smaller than the bit number of the counter. The relationship between the value of the initial charge time setting bit and the actual number of clocks may be arbitrary. For example, if the number of bits of the counter and the number of bits of the initial charging time setting bit are the same, the value of the initial charging time setting bit may correspond to the number of clocks as it is, or the number of bits of the initial charging time setting bit may be larger. If it is small, an appropriate number of clocks may be assigned within the range of the maximum count of the counter. In this way, the value of the initial charging time setting bit is made to correspond to an arbitrary number of clocks, and decode signals are generated by the number of possible combinations. Generally, if the number of bits is n, there are 2 n decode signals, and only one of the decode signals is set to a high level.
Then, as shown in FIG. 12, the inputs of the three-input AND circuit are connected so that the set number of clocks can be detected. That is, the connections are made such that the output of the AND becomes 1 when the output of the counter reaches the set number of clocks. Thus, in all combinations, the three-input AND
If the input of the circuit is connected and one is selected by the decode signal, the START signal becomes high when the number of clocks specified by the initial charge time setting bit has elapsed, and the successive approximation register can be triggered. . For reference, a circuit configuration of a control logic of an A / D converter according to the related art is shown in FIG. As shown in FIG.
It simply has no counter for applying a wait to the successive approximation register as compared with the present invention. That is, a normal A / D active signal ADE is used as a trigger signal of the successive approximation register instead of using a circuit as shown in FIG.

【0034】以下、図1と図2および図5に基づいて本
A/D変換器の動作を説明する。まず、コントロールレ
ジスタに含まれる変換スタートフラグと、電源電圧や入
力インピダンスなどの外的条件に応じて必要な初期充電
時間をデータバス上にセットし、A/D変換器のコント
ロールレジスタが割り当てられているアドレスをアドレ
ス線に入力して、WRITE信号を入力することにより
データがコントロールレジスタに書き込まれ、A/D変
換がスタートする。
Hereinafter, the operation of the A / D converter will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 5. First, a conversion start flag included in a control register and an initial charging time required according to external conditions such as a power supply voltage and an input impedance are set on a data bus, and a control register of the A / D converter is allocated. The input address is input to the address line, and the WRITE signal is input, whereby data is written to the control register and A / D conversion starts.

【0035】A/D変換がスタートすると逐次比較レジ
スタはアナログブロックに対してSBをONにし、SA
をSIN側に切り換え、S0〜S8をすべてSIN側に
切り換えるようタイミング信号を出力する。この初期充
電期間はコントロールレジスタで設定されたクロック数
だけ継続される。
When the A / D conversion starts, the successive approximation register turns on SB for the analog block,
Is switched to the SIN side, and a timing signal is output so that S0 to S8 are all switched to the SIN side. This initial charging period continues for the number of clocks set in the control register.

【0036】設定されたクロック数の初期充電期間が終
了すると逐次比較レジスタはアナログブロックに対して
SBをOFFにし、SAをVR側に切り換え、S8をV
R側に、S0〜S7をGND側に切り換えるようタイミ
ング信号を出力する。この状態遷移によって電荷の再分
布が起こり、コンパレータの入力ノードの電位が変化し
てコンパレータは逐次比較レジスタに対してデータを出
力する。次のCKの立ち上がりで逐次比較レジスタはコ
ンパレータからのデータをラッチし、内部レジスタにデ
ータを格納する。そして、データが“1”であればS8
をVR側に切り換え、“0”であればS8をGND側に
切り換えて、S0〜S6をすべてGND側にしたままS
7をVR側に切り換える。このようにして第1回目の比
較が終了し、同時に第2回目の比較がスタートする。
When the initial charging period of the set number of clocks ends, the successive approximation register turns off SB for the analog block, switches SA to the VR side, and sets S8 to V
A timing signal is output to the R side to switch S0 to S7 to the GND side. Due to this state transition, redistribution of charges occurs, the potential of the input node of the comparator changes, and the comparator outputs data to the successive approximation register. At the next rising edge of CK, the successive approximation register latches the data from the comparator and stores the data in the internal register. If the data is "1", S8
Is switched to the VR side, and if "0", S8 is switched to the GND side, and S0 to S6 are all set to the GND side.
7 is switched to the VR side. Thus, the first comparison is completed, and at the same time, the second comparison starts.

【0037】以下、同様にして、各クロックの立ち上が
りでデータがラッチされ、逐次比較レジスタはそのデー
タから次の状態を決定してアナログブロックに対してタ
イミング信号を出力する。すなわち、ラッチしたデータ
が“1”であればそのビットに対応するキャパシタのア
ナログスイッチをVR側に切り換え、“0”であればG
ND側に切り換える。そして、1つ下位のビットに対応
するキャパシタのアナログスイッチをVR側に切り換
え、それより下位のビットに対応するキャパシタはすべ
てGND側のままにしておく。この操作を最下位ビット
まで繰り返せばすべてのビットのデータが逐次比較レジ
スに順次格納れる。
In the same manner, data is latched at the rising edge of each clock, and the successive approximation register determines the next state from the data and outputs a timing signal to the analog block. That is, if the latched data is “1”, the analog switch of the capacitor corresponding to the bit is switched to the VR side, and if the latched data is “0”, G is switched to G.
Switch to ND side. Then, the analog switch of the capacitor corresponding to the one lower bit is switched to the VR side, and all capacitors corresponding to the lower bits are left at the GND side. By repeating this operation up to the least significant bit, data of all bits is sequentially stored in the successive approximation register.

【0038】すべてのビットのデータが確定した時点で
コントロールレジスタの中にある変換スタートフラグが
リセットされ、変換が終了したことを示す。A/D変換
器のコントロールレジスタ側が割り当てられているアド
レスをアドレスをアドレス線に入力して、READ信号
を入力すればコントロールレジスタの内容をデータバス
に読み出すことができる、変換スタートフラグがリセッ
トされていればデータレジスタのアドレスをアドレス線
に入力してREAD信号を入力することにより変換され
たデータをデータバス上に読み出すことができる。
When the data of all the bits are determined, the conversion start flag in the control register is reset, indicating that the conversion has been completed. The address assigned to the control register side of the A / D converter is inputted to the address line, and the contents of the control register can be read out to the data bus by inputting the READ signal. The conversion start flag is reset. Then, by inputting the address of the data register to the address line and inputting the READ signal, the converted data can be read out on the data bus.

【0039】以上のようにして1回のA/D変換が終了
し、変換時間は(ビット数+初期充電期間のクロック
数)クロックとなる。前述したように、初期充電時間は
電源電圧や入力インピーダンスなどの外的条件に応じて
充電が十分に行われるのに必要なだけの時間を設定すれ
ばよい。もし、初期充電時間がビット数分の変換時間に
対して同程度以上になるような場合はクロックそのもの
の周波数を低くすることが望ましい。
As described above, one A / D conversion is completed, and the conversion time becomes (the number of bits + the number of clocks in the initial charging period) clocks. As described above, the initial charging time may be set to a time necessary for sufficient charging according to external conditions such as the power supply voltage and the input impedance. If the initial charging time is equal to or longer than the conversion time for the number of bits, it is desirable to lower the frequency of the clock itself.

【0040】(実施例2)図2に示すようなA/D変換
器を用いて請求項4の実施例を以下に示す。ここでは昇
圧回路を内蔵すること以外は実施例1の電荷再分布型A
/D変換器と動作方法は全く同じである。また、図6は
簡単な昇圧回路の一例である。CKはクロック入力であ
り、CKが高レベルのときキャパシタCの電極Aは接地
電位GNDに充電され、電極Bは電源電位VDDに充電
されている。次にCKが高レベルから低レベルとなった
とき、電極Bはフローティング状態となり、電極AB間
の電位差をVDDに保ったままで電極Aの電位がGND
からVDDに上昇するため、理想的にはノードHVの電
位はVDDの2倍まで上昇する。しかし、実際にはノー
ドHVにはゲート容量やnウェル容量のような負荷容量
が接続されるためVDDの2倍よりは低くなり、その度
合はキャパシタCの容量によって異なる。したがって昇
圧しようとする負荷容量が大きくなるほどキャパシタC
の容量を大きくする必要がある。また、PMOSトラン
ジスタTr1,Tr2のソースは昇圧されるため、バッ
クゲートも昇圧しておく必要がある。この昇圧回路単独
ではCKが低レベルの期間中しか昇圧できないため、連
続して昇圧するためにはこの回路を2個用いてCKを高
レベルが互いに重ならない2相クロックにそれぞれ接続
し、2つの昇圧回路で交互に充電/昇圧を繰り返すよう
にすればよい。
(Embodiment 2) An embodiment of claim 4 will be described below using an A / D converter as shown in FIG. Here, the charge redistribution type A according to the first embodiment except that a booster circuit is built in
The operation method is exactly the same as that of the / D converter. FIG. 6 shows an example of a simple booster circuit. CK is a clock input. When CK is at a high level, the electrode A of the capacitor C is charged to the ground potential GND, and the electrode B is charged to the power supply potential VDD. Next, when CK goes from a high level to a low level, the electrode B is in a floating state, and the potential of the electrode A is GND while the potential difference between the electrodes AB is kept at VDD.
From VDD to VDD, the potential of the node HV ideally rises to twice the VDD. However, since a load capacitance such as a gate capacitance or an n-well capacitance is actually connected to the node HV, the voltage is lower than twice VDD, and the degree depends on the capacitance of the capacitor C. Therefore, the larger the load capacitance to be boosted, the more the capacitor C
Capacity needs to be increased. Further, since the sources of the PMOS transistors Tr1 and Tr2 are boosted, the back gate also needs to be boosted. Since this booster circuit alone can boost only during the period when CK is at a low level, in order to boost continuously, two circuits are used to connect CK to two-phase clocks whose high levels do not overlap each other, and What is necessary is just to repeat charging / boosting alternately by the boosting circuit.

【0041】以上のような昇圧回路を電荷再分布型A/
D変換器に内蔵し、コンパレータの入力側に接続されて
いるアナログスイッチSBのPMOSトランジスタのバ
ックゲートを電源電圧以上に常時昇圧する。ただし、こ
の方法だけでは図4のbに示したようにNMOSトラン
ジスタ側でリークが発生する場合には対応できない。こ
れを防ぐにはV1が最も小さくなるような場合でもV1
がGND以下にならないようにV0をあらかじめVR/
2より高めに設計しておけばよい。もちろん、この場合
逆にV1が最も大きくなった場合でもバックゲートの電
位はそれより常に高くなるように昇圧回路のキャパシタ
Cの容量を設定しておく必要があるのは言うまでもな
い。
The above-described booster circuit is connected to the charge redistribution type A /
The back gate of the PMOS transistor of the analog switch SB built in the D converter and connected to the input side of the comparator is constantly boosted to the power supply voltage or more. However, this method alone cannot cope with the case where a leak occurs on the NMOS transistor side as shown in FIG. 4B. To prevent this, even if V1 becomes the smallest, V1
V0 is set to VR /
It may be designed to be higher than 2. Of course, in this case, needless to say, it is necessary to set the capacitance of the capacitor C of the booster circuit so that the potential of the back gate is always higher than V1 even when V1 becomes the largest.

【0042】この方法により製造時のばらつきや使用温
度によってV0が極端に変動したり、外部ノイズによっ
て瞬間的にアナログ基準電位が変動したような場合でも
アナログスイッチSBにおける電荷のリークを防ぐこと
ができ、精度を保ことが可能となる。
According to this method, even if V0 fluctuates extremely due to manufacturing variations or use temperature, or if the analog reference potential fluctuates instantaneously due to external noise, it is possible to prevent charge leakage in the analog switch SB. , Accuracy can be maintained.

【0043】本実施例では図6のような簡単な2倍昇圧
回路を用いたが、これに限らずあらゆる種類の昇圧回路
を利用できることは勿論である。回路は複雑になるが、
2倍以上に昇圧可能な昇圧回路を用いればさらに動作マ
ージンを広げる事ができる。
In this embodiment, a simple double boosting circuit as shown in FIG. 6 is used, but it is a matter of course that any kind of boosting circuit can be used. The circuit becomes complicated,
If a booster circuit capable of boosting the voltage by a factor of two or more is used, the operating margin can be further increased.

【0044】(実施例3)請求項1の応用として、以下
図7に基づいて本発明の請求項2及び3の実施例を示
す。図7は本実施例のA/D変換器のブロック図であ
り、図1に示されたA/D変換器に判定回路HCとVR
/2入力端子とを追加したものである。判定回路はデー
タレジスタに得られたA/D変換の結果を判定し、コン
トロールレジスタの内容を書き換えるための回路であ
る。また、VR/2入力端子は抵抗分割によって発生さ
れたアナログ基準電位VRの1/2の電圧に接続されて
おり、アナログ信号入力端子SINとVR/2はアナロ
グスイッチにより切り換えられるものとする。入力をV
R/2としたのはアナログスイッチのオン抵抗が最も大
きくなり、精度の低下が最も顕著になるからである。
(Third Embodiment) As an application of the first embodiment, the second and third embodiments of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a block diagram of the A / D converter of this embodiment. The A / D converter shown in FIG.
/ 2 input terminal. The determination circuit is a circuit for determining the result of the A / D conversion obtained in the data register and rewriting the contents of the control register. The VR / 2 input terminal is connected to a voltage of 1/2 of the analog reference potential VR generated by resistance division, and the analog signal input terminals SIN and VR / 2 are switched by an analog switch. Input V
The reason for setting R / 2 is that the ON resistance of the analog switch is the largest, and the accuracy is most significantly reduced.

【0045】本A/D変換器では、コントロールレジス
タ内に初期充電時間の自己調整機能スタートフラグを設
けて、これをセットすることにより自己調整機能がスタ
ートする。自己調整機能がスタートすると判定回路はま
ずコントロールレジスタ内の初期充電時間設定ビットを
最小の1クロックに設定してA/D変換スタートフラグ
をセットし、アナログ入力電圧をVR/2として実施例
1と同様にしてA/D変換を行い、結果がデータレジス
タに格納される。入力電圧がVR/2であるため、期待
される変換結果は最上位ビットのみが“1”でそれより
下位のビットはすべて“0”となるべきである。判定回
路は変換された結果とこの期待値との差を演算し、それ
があらかじめ設定された誤差の範囲内であれば自己調整
機能スタートフラグをリセットして自己調整機能が完了
したことを示す。もし、誤差の範囲外であれば判定回路
はコントロールレジスタ内の初期充電時間設定ビットを
1つ加算し、A/D変換スタートフラグをセットして再
びA/D変換をスタートさせる。このようにして、判定
回路は得られた変換結果があらかじめ設定された誤差の
範囲内になるまで初期充電時間を1つクロックずつ増加
させながらA/D変換を繰り返し、自己調整機能スター
トフラグをリセットして自己調整機能が完了したことを
示す。このようにして設定された初期充電時間設定ビッ
トは変更しない限りそのまま保持され、一度設定されれ
ば後はA/D変換スタートフラグをセットするだけでA
/D変換を行うことができる。したがって、ユーザーは
A/D変換器の使用条件が変わるたびに初期充電時間を
設定しなおす必要がないので応用範囲がさらに広がる。
また、誤差の許容範囲はコントロールレジスタ内に誤差
の許容範囲を設定するためのビットを設けてユーザーが
任意に選択できるようにしてもよい。
In this A / D converter, a self-adjustment function start flag for the initial charging time is provided in the control register, and the self-adjustment function is started by setting this flag. When the self-adjustment function starts, the determination circuit first sets the initial charge time setting bit in the control register to the minimum of one clock, sets the A / D conversion start flag, and sets the analog input voltage to VR / 2 as in the first embodiment. Similarly, A / D conversion is performed, and the result is stored in the data register. Since the input voltage is VR / 2, the expected conversion result should be that only the most significant bit is "1" and all lower bits are "0". The determination circuit calculates the difference between the converted result and the expected value. If the difference is within a preset error range, the self-adjustment function start flag is reset to indicate that the self-adjustment function is completed. If the error is out of the range of the error, the determination circuit adds one initial charging time setting bit in the control register, sets an A / D conversion start flag, and starts A / D conversion again. In this way, the determination circuit repeats the A / D conversion while increasing the initial charging time by one clock until the obtained conversion result falls within the range of a preset error, and resets the self-adjustment function start flag. To indicate that the self-adjustment function has been completed. The initial charge time setting bit set in this way is maintained as long as it is not changed, and once set, the A / D conversion start flag can be set by simply setting the A / D conversion start flag.
/ D conversion can be performed. Therefore, the user does not need to reset the initial charging time every time the use condition of the A / D converter changes, so that the application range is further expanded.
In addition, a bit for setting the allowable range of the error may be provided in the control register so that the user can arbitrarily select the allowable range of the error.

【0046】・判定回路の構成 判定回路は図14に示すように、データレジスタに格納
された変換結果と10…0(すなわちVR/2の理想的
A/D変換値)との差を演算する減算器SUBと、その
結果をあらかじめ設定された許容値と大小比較する比較
器CMP、初期充電時間を設定する内部カウンタIC
T、およびコントロールレジスタ、内部カウンタとアナ
ログ入力セレクタを制御するタイミング回路TCから構
成される。なお、ここで用いているA/D変換器は実施
例1で示したような初期充電時間変更機能をもつA/D
変換器であり、コントロールレジスタに所定の値を書き
込むことによりそれ単独で動作できるものとする。すな
わち、判定回路はA/D変換器の外部回路と考えること
ができる。
Configuration of Judgment Circuit As shown in FIG. 14, the judgment circuit calculates the difference between the conversion result stored in the data register and 10... 0 (ie, the ideal A / D conversion value of VR / 2). Subtractor SUB, comparator CMP for comparing the result with a preset allowable value, internal counter IC for setting initial charging time
T, a control register, an internal counter, and a timing circuit TC for controlling the analog input selector. The A / D converter used here is an A / D converter having an initial charging time changing function as described in the first embodiment.
It is a converter that can operate alone by writing a predetermined value to the control register. That is, the determination circuit can be considered as an external circuit of the A / D converter.

【0047】このA/D変換器はコントロールレジスタ
内にA/D変換スタートフラグADSTと初期充電時間
設定ビットPT0〜2、および自己調整動作スタートフ
ラグSTをもっている。STフラグが1にセットされる
とタイミング回路は内部カウンタを0にリセットしてコ
ントロールレジスタのPT0〜2に書き込み、ADST
フラグを1にセットしてA/D変換をスタートさせる。
また同時にアナログ入力セレクタをVR/2側に切り換
えるように制御信号を出力する。A/D変換が終了する
と変換器はEND信号を一定期間出力する。タイミング
回路はEND信号が高レベルになるタイミングで比較器
の出力をラッチし、比較器の出力が真(すなわち誤差が
許容値以下)であればSTフラグをリセットして自己調
整動作が終了したことを示し、同時にアナログ入力セレ
クタをSIN側に切り換える。また比較器の出力が偽
(すなわち誤差が許容値以上)であれば内部カウンタを
1つ加算してコントロールレジスタのPT0〜2に書き
込み、ADSTフラグを1にセットして再びA/D変換
をスタートさせる。このようにして誤差が許容値以下に
なるまで内部カウンタの値を1つずつ加算しながらA/
D変換を繰り返す。
This A / D converter has an A / D conversion start flag ADST, initial charge time setting bits PT0 to PT2, and a self-adjustment operation start flag ST in a control register. When the ST flag is set to 1, the timing circuit resets the internal counter to 0 and writes the data to the control registers PT0 to PT2.
The flag is set to 1 to start A / D conversion.
At the same time, it outputs a control signal to switch the analog input selector to the VR / 2 side. When the A / D conversion is completed, the converter outputs an END signal for a certain period. The timing circuit latches the output of the comparator at the timing when the END signal becomes high level, and resets the ST flag if the output of the comparator is true (that is, the error is equal to or less than the allowable value), thereby completing the self-adjustment operation. At the same time, the analog input selector is switched to the SIN side. If the output of the comparator is false (that is, the error is equal to or more than the allowable value), the internal counter is incremented by one and written into PT0 to PT2 of the control register, the ADST flag is set to 1, and the A / D conversion is started again. Let it. In this manner, the value of the internal counter is incremented by one until the error becomes equal to or less than the allowable value.
Repeat D conversion.

【0048】(実施例4)アナログ信号入力端子を2個
有し、2つのアナログ信号の大小比較機能を付加した実
施例について、以下説明する。
(Embodiment 4) An embodiment in which two analog signal input terminals are provided and a magnitude comparison function of two analog signals is added will be described below.

【0049】図8は本実施例のA/D変換器のブロック
図であり、図1のA/D変換器に制御回路CCとセレク
タSTを追加し、2つのアナログ信号入力端子SIN
1,SIN2をもたせたものである。セレクタは逐次比
較レジスタが発生するアナログスイッチ制御信号とデー
タレジスタに格納されているデータをアナログブロック
に対して選択的に与えるための切り換え回路で、制御回
路はこのセレクタの動作を制御し、コントロールレジス
タの内容を書き換えるための回路である。また、2つの
アナログ信号入力端子SIN1,SIN2はアナログス
イッチによって切り換えられるものとする。
FIG. 8 is a block diagram of the A / D converter of this embodiment. The control circuit CC and the selector ST are added to the A / D converter of FIG.
1, SIN2. The selector is a switching circuit for selectively giving an analog switch control signal generated by the successive approximation register and data stored in the data register to the analog block. The control circuit controls the operation of the selector, and Is a circuit for rewriting the contents of The two analog signal input terminals SIN1 and SIN2 are switched by analog switches.

【0050】本A/D変換器では2端子間比較モードを
スタートさせるための2端子間比較モードスタートフラ
グと、A/D変換モードと比較モードを切り換えるため
のモード切り換えフラグをコントロールレジスタ内に設
けている。A/D変換モードは通常のA/D変換を行う
ためのモードであり、比較モードはあらかじめデータレ
ジスタに設定されたディジタル値とアナログ入力電圧値
との大小を比較するためのモードである。モード切り換
えフラグが“0”のときA/D変換モード、“1”のと
き比較モードであるとする。
In the present A / D converter, a two-terminal comparison mode start flag for starting the two-terminal comparison mode and a mode switching flag for switching between the A / D conversion mode and the comparison mode are provided in the control register. ing. The A / D conversion mode is a mode for performing a normal A / D conversion, and the comparison mode is a mode for comparing the magnitude of a digital value previously set in a data register with an analog input voltage value. When the mode switching flag is “0”, the A / D conversion mode is set, and when the mode switching flag is “1”, the comparison mode is set.

【0051】2端子間比較モードスタートフラグがセッ
トされると制御回路はアナログ信号入力端子をSIN1
に切り換え、モード切り換えフラグを“0”とし、A/
D変換スタートフラグをセットしてA/D変換をスター
トさせる。このときセレクタは逐次比較レジスタが発生
したアナログスイッチ制御信号をそのままアナログブロ
ックに伝達する状態になっている。実施例1と同様にし
てA/D変換が行われ、入力SIN1の変換結果がデー
タレジスタに格納される。
When the two-terminal comparison mode start flag is set, the control circuit sets the analog signal input terminal to SIN1.
, The mode switching flag is set to “0”, and A /
A / D conversion is started by setting a D conversion start flag. At this time, the selector is in a state of transmitting the analog switch control signal generated by the successive approximation register to the analog block as it is. A / D conversion is performed in the same manner as in the first embodiment, and the conversion result of the input SIN1 is stored in the data register.

【0052】次に制御回路はアナログ信号入力端子をS
IN2に切り換え、モード切り換えフラグを“1”と
し、A/D変換スタートフラグをセットして比較モード
をスタートさせる。このときセレクタはデータレジスタ
に設定されたデータ(すなわちSIN1の変換結果)を
直接アナログブロックに伝達する状態になっている。比
較モードでは最初の充電はA/D変換モードと同様に行
われ、初期充電時間が終了した時点でアナログスイッチ
SBをOFFし、SAをVR側に切り換える。そして次
に続く1クロックの期間中データレジスタに設定された
データが“1”であるビットは対応するキャパシタのア
ナログスイッチをVR側に切り換え、“0”であるビッ
トは対応するキャパシタのアナログスイッチをGND側
に切り換える。このことにより、最初に充電された測定
電圧とデータレジスタに設定されたディジタル電圧値と
の大小比較が行われ、測定値が設定値より大きければコ
ンパレータは“1”を出力し、測定値が設定値より小さ
ければコンパレータは“0”を出力する。ここではデー
タレジスタに設定されているデータはSIN1の変換結
果であり、また比較対象電圧はSIN2である。したが
って、これで2つのアナログ電圧値SIN1とSIN2
との間の大小比較が行われたことになり、2端子比較モ
ードスタートフラグをリセットして比較が終了したこと
を示し、比較結果はコントロールレジスタ内に読み出し
専用のフラグを設けて格納すればよい。 ・制御回路の構成 図15に示すように、制御回路CCはA/D変換器から
のEND信号をカウントする3進カウンタ3CTとコン
トロールレジスタ及びアナログ入力セレクタを制御する
タイミング回路から構成される。なお、ここで用いてい
るA/D変換器はA/D変換モードとディジタルーアナ
ログ比較モードの2機能をもったA/D変換器であり、
コントロールレジスタに所定の値を書き込むことにより
それ単独で動作できるものとする。すなわち、制御回路
はA/D変換器の外部回路と考えることができる。
Next, the control circuit sets the analog signal input terminal to S
The mode is switched to IN2, the mode switching flag is set to "1", the A / D conversion start flag is set, and the comparison mode is started. At this time, the selector is in a state of transmitting the data set in the data register (ie, the conversion result of SIN1) directly to the analog block. In the comparison mode, the first charging is performed in the same manner as in the A / D conversion mode, and when the initial charging time has ended, the analog switch SB is turned off, and the SA is switched to the VR side. The bit whose data set in the data register is “1” during the next one clock period switches the analog switch of the corresponding capacitor to the VR side, and the bit “0” activates the analog switch of the corresponding capacitor. Switch to GND side. As a result, the magnitude of the initially charged measured voltage is compared with the digital voltage value set in the data register. If the measured value is larger than the set value, the comparator outputs “1” and the measured value is set. If the value is smaller than the value, the comparator outputs “0”. Here, the data set in the data register is the conversion result of SIN1, and the voltage to be compared is SIN2. Therefore, this results in two analog voltage values SIN1 and SIN2.
And the two-terminal comparison mode start flag is reset to indicate that the comparison has been completed. The comparison result may be stored by providing a read-only flag in the control register. . Configuration of Control Circuit As shown in FIG. 15, the control circuit CC includes a ternary counter 3CT for counting an END signal from the A / D converter, a control register, and a timing circuit for controlling an analog input selector. The A / D converter used here is an A / D converter having two functions of an A / D conversion mode and a digital-analog comparison mode.
By writing a predetermined value to the control register, it can operate independently. That is, the control circuit can be considered as an external circuit of the A / D converter.

【0053】このA/D変換器はコントロールレジスタ
内に動作モードを切り換えるためのフラグADMとA/
D変換スタートフラグADST及び2値比較モードスタ
ートフラグCOMPとその結果を格納する読み出し専用
フラグDATをもっている。ADMが0のときA/D変
換モードであり、ADMが1のときディジタルーアナロ
グ比較モードであるとする。また、図16に示すような
データセレクタをもっており、ADMが0のとき逐次比
較レジスタからのアナログスイッチ制御信号DD0,D
1,…がアナログブロックに対して出力され、ADMが
1のときデータレジスタに格納されているデータQ0,
Q1,…がアナログブロックに対して出力される。
This A / D converter has flags ADM and A / D for switching operation modes in a control register.
It has a D conversion start flag ADST, a binary comparison mode start flag COMP, and a read-only flag DAT for storing the result. When ADM is 0, the A / D conversion mode is set. When ADM is 1, the digital-analog comparison mode is set. The ADM also has a data selector as shown in FIG. 16. When ADM is 0, the analog switch control signals DD0, D0 from the successive approximation register are provided.
Are output to the analog block, and when ADM is 1, data Q0,
Q1,... Are output to the analog block.

【0054】COMPフラグがセットされるとタイミン
グ回路は3進カウンタをリセットし、コントロールレジ
スタのADMフラグを0に設定し、ADSTフラグを1
に設定してA/D変換モードをスタートさせる。また同
時にアナログ入力セレクタをSIN1側に切り換える。
A/D変換が終了したことを示すEND信号が入力され
るとアナログ入力SIN1の変換結果がデータレジスタ
に格納されている。また、このとき3進カウンタの値は
1となっている。タイミング回路はCOMPフラグが1
であり、かつ3進カウンタの値が1であればアナログ入
力セレクタをSIN2側に切り換え、ADMフラグを1
としてADSTフラグをセットすることによりディジタ
ルーアナログ比較モードをスタートさせる。このときA
DMが1なのでアナログブロックにはデータレジスタの
値、すなわちアナログ入力SIN1のA/D変換値が伝
達される。また逐次比較レジスタもADM信号によりデ
ィジタルーアナログ比較モードで動作する。そしてEN
D信号が出力されると比較結果はコントロールレジスタ
のDATに格納され、3進カウンタの値は2となる。タ
イミング回路はCOMPフラグが1で3進カウンタの値
が2であればCOMPフラグをリセットして2値比較モ
ードが終了したことを示す。
When the COMP flag is set, the timing circuit resets the ternary counter, sets the ADM flag of the control register to 0, and sets the ADST flag to 1
To start the A / D conversion mode. At the same time, the analog input selector is switched to the SIN1 side.
When the END signal indicating that the A / D conversion has been completed is input, the conversion result of the analog input SIN1 is stored in the data register. At this time, the value of the ternary counter is 1. The timing circuit sets the COMP flag to 1
If the value of the ternary counter is 1, the analog input selector is switched to the SIN2 side and the ADM flag is set to 1
To start the digital-analog comparison mode by setting the ADST flag. Then A
Since DM is 1, the value of the data register, that is, the A / D converted value of the analog input SIN1 is transmitted to the analog block. The successive approximation register also operates in the digital-analog comparison mode by the ADM signal. And EN
When the D signal is output, the comparison result is stored in DAT of the control register, and the value of the ternary counter becomes 2. If the COMP flag is 1 and the value of the ternary counter is 2, the timing circuit resets the COMP flag to indicate that the binary comparison mode has ended.

【0055】[0055]

【発明の効果】本発明によれば、クロック周波数を低く
することなく初期の充電時間のみを長くすることができ
るので、変換時間を著しく増大させることなく低電圧で
も十分な精度を得ることが可能である。また、A/D変
換器が使用される外的条件に応じて初期充電時間を任意
に設定することができるので一つのA/D変換器に汎用
性をもたせることができる。更にA/D変換器の使用条
件が変わるたびに初期充電時間を設定し直す必要がない
ので、ソフトウェアの負担を増やすことなくA/D変換
器の応用範囲をさらに広げることができる。また、本発
明によれば、製造時のばらつきや使用温度およびノイズ
等に対するマージンを広げることができるのでA/D変
換器の動作をより安定化することができる。
According to the present invention, since only the initial charging time can be extended without lowering the clock frequency, sufficient accuracy can be obtained even at a low voltage without significantly increasing the conversion time. It is. Also, the initial charging time can be set arbitrarily according to the external conditions in which the A / D converter is used, so that one A / D converter can have versatility. Further, since it is not necessary to reset the initial charging time every time the use condition of the A / D converter changes, the application range of the A / D converter can be further expanded without increasing the load on software. Further, according to the present invention, it is possible to widen a margin for manufacturing variations, operating temperatures, noises, and the like, so that the operation of the A / D converter can be further stabilized.

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

【図1】本発明によるA/D変換器のブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram of an A / D converter according to the present invention.

【図2】8ビット逐次比較型A/D変換器の概要図であ
る。
FIG. 2 is a schematic diagram of an 8-bit successive approximation type A / D converter.

【図3】第1回目の比較期間におけるコンパレータの入
力ノード電位の変化を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a change in input node potential of a comparator during a first comparison period.

【図4】PMOSトランジスタの断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a PMOS transistor.

【図5】本発明によるA/D変換器のタイミング図であ
る。
FIG. 5 is a timing diagram of an A / D converter according to the present invention.

【図6】昇圧回路の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a booster circuit.

【図7】本発明によるA/D変換器のブロック図であ
る。
FIG. 7 is a block diagram of an A / D converter according to the present invention.

【図8】本発明によるA/D変換器のブロック図であ
る。
FIG. 8 is a block diagram of an A / D converter according to the present invention.

【図9】コントロールレジスタの構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of a control register.

【図10】逐次比較レジスタの構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a successive approximation register.

【図11】コントロール信号の出力タイミング図であ
る。
FIG. 11 is an output timing chart of a control signal.

【図12】初期充電時間を設定するための回路の構成図
である。
FIG. 12 is a configuration diagram of a circuit for setting an initial charging time.

【図13】従来の逐次比較型A/D変換器のブロック図
である。
FIG. 13 is a block diagram of a conventional successive approximation A / D converter.

【図14】判定回路の構成図である。FIG. 14 is a configuration diagram of a determination circuit.

【図15】制御回路の構成図である。FIG. 15 is a configuration diagram of a control circuit.

【図16】セレクタの回路構成図である。FIG. 16 is a circuit configuration diagram of a selector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

C0〜C8 キャパシタ SA,SB,S0〜S8 アナログスイッチ(CMOS
トランスファーゲート) CP コンパレータ CL コントロールロジック AB アナログブロック DR データレジスタ CR コントロールレジスタ AD アドレスデコーダ CMR 逐次比較レジスタ CT カウンタ HC 判定回路
C0-C8 Capacitors SA, SB, S0-S8 Analog switch (CMOS
Transfer gate) CP comparator CL control logic AB analog block DR data register CR control register AD address decoder CMR successive approximation register CT counter HC judgment circuit

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−290310(JP,A) 特開 平2−200010(JP,A) 特開 平3−278717(JP,A) 特開 平6−6223(JP,A) 特開 昭60−182220(JP,A) 特開 平4−93774(JP,A) 特開 平7−46133(JP,A) 特開 平2−159814(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 1/00 - 1/88 G11C 27/02 Continuation of the front page (56) References JP-A-4-290310 (JP, A) JP-A-2-200010 (JP, A) JP-A-3-278717 (JP, A) JP-A-6-6223 (JP) JP-A-60-182220 (JP, A) JP-A-4-93774 (JP, A) JP-A-7-46133 (JP, A) JP-A-2-159814 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H03M 1/00-1/88 G11C 27/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 キャパシタアレイとコンパレータとアナ
ログスイッチとを用いて構成される電荷再分布型のA/
D変換器に於いて、サンプリングキャパシタに対するア
ナログ測定電圧の初期充電時間の初期値設定手段と、所
定のアナログ電圧を発生させる手段と、該アナログ電圧
のA/D変換出力値と期待値とを比較し、その誤差を出
力する比較手段と、該比較手段の出力が所定範囲内の値
となるまで、初期充電時間を、比較期間とは独立に、順
次変化させる手段とを設けてなり、上記所定のアナログ
電圧の値が、アナログ基準電圧の1/2の値であること
を特徴とするA/D変換器。
A capacitor array, a comparator and an analog circuit.
Charge redistribution type A /
In the D converter, the
Means for setting the initial value of the initial charge time of the analog measurement voltage;
Means for generating a constant analog voltage;
Compare the A / D conversion output value of
A comparing means to output a value within a predetermined range.
Until the initial charge time, the initial charge time is
Next changing means, and the predetermined analog
The voltage value is 1/2 of the analog reference voltage
A / D converter characterized by the above-mentioned.
【請求項2】 請求項に記載のA/D変換器に於い
て、キャパシタアレイのコンパレータ側ノードに接続さ
れているアナログスイッチのPMOSトランジスタのバ
ックゲート電位を電源電圧以上の所定電圧に設定する手
段を設けてなることを特徴とするA/D変換器。
2. The A / D converter according to claim 1 , wherein the back gate potential of the PMOS transistor of the analog switch connected to the comparator side node of the capacitor array is set to a predetermined voltage equal to or higher than the power supply voltage. A / D converter characterized by comprising means.
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