JP3264758B2 - Analog-to-digital converter - Google Patents

Analog-to-digital converter

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JP3264758B2
JP3264758B2 JP29032593A JP29032593A JP3264758B2 JP 3264758 B2 JP3264758 B2 JP 3264758B2 JP 29032593 A JP29032593 A JP 29032593A JP 29032593 A JP29032593 A JP 29032593A JP 3264758 B2 JP3264758 B2 JP 3264758B2
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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、映像信号などのアナロ
グ信号をデジタル信号に変換するフラッシュ型のアナロ
グ・デジタル変換器(以下、AD変換器と記載する)に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flash type analog / digital converter (hereinafter, referred to as an AD converter) for converting an analog signal such as a video signal into a digital signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的に映像信号などの速い変換時間を
要求されるAD変換器はフラッシュ型と呼ばれるAD変
換器が使われる。フラッシュ型と呼ばれるAD変換器
は、電圧比較器をパラレルに数多く並べ、一度にデジタ
ルに変換するので変換スピードの高速性が実現できる。
2. Description of the Related Art Generally, an A / D converter called a flash type is used as an A / D converter requiring a fast conversion time for a video signal or the like. An AD converter called a flash type has a number of voltage comparators arranged in parallel and converts them into digital data at a time, so that high conversion speed can be realized.

【0003】図2は従来のnビットのフラッシュ型AD
変換器の構成を示すブロック図である。COM1、CO
M2、COM(n−1)は電圧比較器であり、高い電圧
に対応するコンパレータから順にCOM1、COM2、
COM(n−1)と記号を付してある。
FIG. 2 shows a conventional n-bit flash type AD.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a converter. COM1, CO
M2, COM (n-1) are voltage comparators, and COM1, COM2, COM2,
The symbol COM (n-1) is attached.

【0004】各電圧比較器はリファレンス抵抗R1・R
2・R(n−1)・R(n)により分割されるリファレ
ンス信号の電圧を基準にアナログ入力の電圧と比較す
る。電圧比較器は”ロー”または”ハイ”のデジタル信
号を出力する。各電圧比較器の出力は各電圧比較器に対
応したラッチ回路LT1・LT2・LT(n−1)に保
持され、ラッチ回路の出力はエンコーダーENC1を介
してデジタルコード化され出力される。
Each voltage comparator has a reference resistor R1 · R
The voltage of the reference signal divided by 2 · R (n−1) · R (n) is compared with the voltage of the analog input based on the reference signal. The voltage comparator outputs a "low" or "high" digital signal. The output of each voltage comparator is held in a latch circuit LT1, LT2, LT (n-1) corresponding to each voltage comparator, and the output of the latch circuit is digitally coded and output via an encoder ENC1.

【0005】エンコーダENC1の出力でnビットの情
報を得るという事はアナログ量を2のn乗の状態に分解
するということであり、2のn乗−1個の電圧比較器が
必要となる。各電圧比較器はすべて同じ回路で構成をし
ており、リファレンス抵抗により分割された各リファレ
ンス信号の電圧とアナログ入力の電圧とを比較してデジ
タル信号を出力する。
To obtain n-bit information from the output of the encoder ENC1 means to decompose the analog quantity into 2 n power states, which requires 2 n -1 voltage comparators. Each voltage comparator has the same circuit, and compares the voltage of each reference signal divided by the reference resistor with the voltage of an analog input to output a digital signal.

【0006】図3は従来のAD変換器における電圧比較
器の構成を示す回路図である。つぎに、図3を用いて図
2で示したCOM1などの電圧比較器の回路構成につい
て説明する。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a voltage comparator in a conventional AD converter. Next, a circuit configuration of a voltage comparator such as COM1 shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG.

【0007】制御クロックを反転出力する第1のインバ
ータ回路301と、リファレンス信号の電圧とアナログ
入力の電圧とを比較した結果をデジタル信号として出力
する第2のインバータ回路305と、制御クロックと第
1のインバータ回路301により反転出力した制御クロ
ックの反転クロックにより開閉(オン−オフ)が切り替
わる第1の半導体スイッチ302、第2の半導体スイッ
チ303、第3の半導体スイッチ304と、直流カット
(以下、DCカットと記載する)用コンデンサであるD
Cカット用コンデンサ306と、第2のインバータ回路
305のゲート容量と第3の半導体スイッチ304の入
力側拡散層と基板間の接合容量による寄生容量である寄
生容量307とで構成する。
[0007] A first inverter circuit 301 for inverting and outputting the control clock, a second inverter circuit 305 for outputting the result of comparing the voltage of the reference signal with the voltage of the analog input as a digital signal, A first semiconductor switch 302, a second semiconductor switch 303, and a third semiconductor switch 304, which are opened and closed (on-off) by an inverted clock of a control clock inverted and output by the inverter circuit 301 of FIG. D)
It is composed of a C-cut capacitor 306, a parasitic capacitance 307 which is a parasitic capacitance due to a gate capacitance of the second inverter circuit 305 and a junction capacitance between the input side diffusion layer of the third semiconductor switch 304 and the substrate.

【0008】また第1の半導体スイッチ302、第2の
半導体スイッチ303、第3の半導体スイッチ304の
構成は、電界効果型のP型トランジスタとN型トランジ
スタで構成されるトランスミッションゲートが一般的で
ある。
The first semiconductor switch 302, the second semiconductor switch 303, and the third semiconductor switch 304 generally have a transmission gate composed of a field-effect P-type transistor and an N-type transistor. .

【0009】図3に示す従来のAD変換器における電圧
比較器の回路動作について説明する。制御クロックが”
ハイ”のとき、第1の半導体スイッチ302、第3の半
導体スイッチ304が”オン”し、第2の半導体スイッ
チ303は”オフ”することによって、DCカット用コ
ンデンサ306の一方の端子A点の電位をリファレンス
信号の電圧にし、また第2のインバータ回路305の入
出力を短絡することにより、DCカット用コンデンサ3
06他方の端子B点の電位を1/2VDDとしDCカッ
ト用コンデンサ306に電荷を蓄積する。
The circuit operation of the voltage comparator in the conventional AD converter shown in FIG. 3 will be described. Control clock is "
When “high”, the first semiconductor switch 302 and the third semiconductor switch 304 are turned “on”, and the second semiconductor switch 303 is turned “off”. By setting the potential to the voltage of the reference signal and short-circuiting the input and output of the second inverter circuit 305, the DC cut capacitor 3
06 The potential of the other terminal B point is set to V VDD, and the electric charge is accumulated in the DC cut capacitor 306.

【0010】つぎに制御クロックが”ロー”になると、
第1の半導体スイッチ302、第3の半導体スイッチ3
04が”オフ”し、第2の半導体スイッチ303は”オ
ン”する。DCカット用コンデンサ306の一方の端子
A点の電位はアナログ入力の電圧に変化することによ
り、DCカット用コンデンサ306他方の端子B点およ
び第2のインバータ回路305の入力端子の電位が変化
する。よって第2のインバータ回路305の入力端子の
電位が変化することにより、第2のインバータ回路30
5の出力が変化し比較結果をデジタル信号で出力する。
Next, when the control clock goes low,
First semiconductor switch 302, third semiconductor switch 3
04 is turned off, and the second semiconductor switch 303 is turned on. The potential at one terminal A of the DC cut capacitor 306 changes to the analog input voltage, so that the potential at the other terminal B of the DC cut capacitor 306 and the input terminal of the second inverter circuit 305 change. Therefore, when the potential of the input terminal of the second inverter circuit 305 changes, the second inverter circuit 30
5 changes and outputs the comparison result as a digital signal.

【0011】図5に従来のAD変換器における電圧比較
器のパターンレイアウト図を示す。図5に示したパター
ンレイアウトはP型半導体基板による相補性金属酸化膜
半導体(以下、CMOSと記載する)構造で構成し、V
DD配線503、VSS配線504により回路に電源を
供給する。
FIG. 5 shows a pattern layout diagram of a voltage comparator in a conventional AD converter. The pattern layout shown in FIG. 5 has a complementary metal oxide semiconductor (hereinafter referred to as CMOS) structure using a P-type semiconductor substrate.
Power is supplied to the circuit by the DD wiring 503 and the VSS wiring 504.

【0012】図3に示す第1の半導体スイッチ302
は、図5に示す第1の半導体スイッチ508であり、リ
ファレンス信号配線506を入力する。また図3に示す
第2の半導体スイッチ303は、図5に示す第2の半導
体スイッチ509であり、アナログ入力配線507を入
力する。さらに図3に示す第3の半導体スイッチ304
は、図5に示す第3の半導体スイッチ502である。
First semiconductor switch 302 shown in FIG.
Is a first semiconductor switch 508 shown in FIG. The second semiconductor switch 303 shown in FIG. 3 is the second semiconductor switch 509 shown in FIG. Further, the third semiconductor switch 304 shown in FIG.
Is a third semiconductor switch 502 shown in FIG.

【0013】図5に示す第1の半導体スイッチ508、
第2の半導体スイッチ509、第3の半導体スイッチ5
02のP型トランジスタは、Nウエル領域501上に形
成する。またDCカット用コンデンサ505もNウエル
領域501上に形成する。
A first semiconductor switch 508 shown in FIG.
Second semiconductor switch 509, third semiconductor switch 5
The P-type transistor 02 is formed on the N-well region 501. The DC cut capacitor 505 is also formed on the N-well region 501.

【0014】ここで、DCカット用コンデンサ505と
第3の半導体スイッチ502は、Nウエル領域501を
分離する必要があるため、デザインルールに従ってある
一定の距離を離す必要がある。
Here, since the DC cut capacitor 505 and the third semiconductor switch 502 need to separate the N-well region 501, they must be separated by a certain distance in accordance with the design rules.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図2に
示す従来のnビットのフラッシュ型のAD変換器は2の
n乗−1個の電圧比較器をパラレルに並べるため、エン
コーダーENC1を1ビット増やすと電圧比較器の数は
2倍に増加する。それゆえパターンレイアウト面積が増
大するという問題がある。特に図3に示すDCカット用
のコンデンサ306の面積がレイアウト面積に大きく起
因する。
However, the conventional n-bit flash A / D converter shown in FIG. 2 increases the encoder ENC1 by one bit because 2 n-1 voltage comparators are arranged in parallel. And the number of voltage comparators doubles. Therefore, there is a problem that the pattern layout area increases. In particular, the area of the DC cut capacitor 306 shown in FIG. 3 largely depends on the layout area.

【0016】また、回路的には電圧比較器が増加するこ
とにより総DCカット用コンデンサと総寄生容量も増加
しアナログ入力側から見た入力インピーダンスが低下す
る。そのためAD変換回路にアナログ信号を入力するア
ナログ出力回路のドライブ能力が必要となる。
Further, in terms of a circuit, an increase in the number of voltage comparators also increases the total DC cut capacitor and the total parasitic capacitance, and lowers the input impedance as viewed from the analog input side. Therefore, the drive capability of an analog output circuit that inputs an analog signal to the AD conversion circuit is required.

【0017】しかし、図3に示すDCカット用コンデン
サ306の容量を小さくするとDCカットコンデンサ3
06の容量に対して寄生容量307の割合が大きくな
リ、AD変換器の精度に影響を及ぼす。
However, if the capacity of the DC cut capacitor 306 shown in FIG.
The ratio of the parasitic capacitance 307 to the capacitance of 06 is large, which affects the accuracy of the AD converter.

【0018】本発明の目的は上記課題を解決して、寄生
容量を小さくすることによりAD変換の精度を向上さ
せ、かつDCカット用コンデンサを小さくし、入力イン
ピーダンスを高くし面積効率を上げたAD変換回路を提
供することをである。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to improve the accuracy of AD conversion by reducing the parasitic capacitance, and to reduce the DC cut capacitor, increase the input impedance, and increase the area efficiency. It is to provide a conversion circuit.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では相補性金属酸化膜半導体により構成さ
れるフラッシュ型のAD変換器で、そのAD変換器を構
成するオートバランス型の電圧比較器において、電圧を
比較するインバータ回路の入出力を接続し、動作点を決
定する半導体スイッチは半導体基板と相反する導電型の
トランジスタにより構成することを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention relates to a flash A / D converter composed of a complementary metal oxide semiconductor, and an auto-balanced A / D converter constituting the A / D converter. In the voltage comparator, a semiconductor switch for connecting the input and output of an inverter circuit for comparing voltages and determining an operating point is constituted by a transistor of a conductivity type opposite to a semiconductor substrate.

【0020】[0020]

【作用】電圧を比較するインバータ回路の動作点を決定
する半導体スイッチを半導体基板と相反する導電型のト
ランジスタにより構成することにより、寄生容量をより
小さくすることが可能でありAD変換器の精度が向上す
る。さらにDCカット用コンデンサをより小さくするこ
とが可能となり、入力インピーダンスを高くし面積効率
を上げることが可能である。
By configuring the semiconductor switch for determining the operating point of the inverter circuit for comparing voltages with transistors of the opposite conductivity type to the semiconductor substrate, it is possible to further reduce the parasitic capacitance and improve the accuracy of the AD converter. improves. Further, the DC cut capacitor can be made smaller, and the input impedance can be increased to increase the area efficiency.

【0021】[0021]

【実施例】以下に本発明の実施例のAD変換器における
電圧比較器の回路図を図1に示す。図1はP型半導体基
板を用いた場合のCMOS構造による電圧比較器の回路
図である。つぎに、図1を用いて電圧比較器の回路構成
について説明する。
FIG. 1 is a circuit diagram of a voltage comparator in an AD converter according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a circuit diagram of a voltage comparator having a CMOS structure when a P-type semiconductor substrate is used. Next, the circuit configuration of the voltage comparator will be described with reference to FIG.

【0022】制御クロックを反転出力する第1のインバ
ータ回路101と、リファレンス信号の電圧とアナログ
入力の電圧とを比較した結果をデジタル信号として出力
する第2のインバータ回路105と、制御クロックと第
1のインバータ回路101により反転出力した制御クロ
ックの反転クロックにより開閉(オン−オフ)が切り替
わる第1の半導体スイッチ102、第2の半導体スイッ
チ103、第3の半導体スイッチ104と、直流カット
(以下、DCカットと記載する)用コンデンサであるD
Cカット用コンデンサ106と、第2のインバータ回路
105のゲート容量と第3の半導体スイッチ104の入
力側拡散層と基板間の接合容量による寄生容量である寄
生容量107とで構成する。
A first inverter circuit 101 for inverting and outputting the control clock, a second inverter circuit 105 for outputting the result of comparing the voltage of the reference signal and the voltage of the analog input as a digital signal, a control clock and the first A first semiconductor switch 102, a second semiconductor switch 103, and a third semiconductor switch 104, which are opened and closed (on-off) by an inverted clock of a control clock inverted and output by the inverter circuit 101 of FIG. D)
It comprises a C-cut capacitor 106, a parasitic capacitance 107 which is a parasitic capacitance due to a gate capacitance of the second inverter circuit 105 and a junction capacitance between the input side diffusion layer of the third semiconductor switch 104 and the substrate.

【0023】また第1の半導体スイッチ102、第2の
半導体スイッチ103は、電界効果型のP型トランジス
タとN型トランジスタでトランスミッションゲートを構
成し、第3の半導体スイッチ104は第2のインバータ
回路105の入出力を短絡するだけであり、抵抗の線形
性は問われないので半導体基板と相反する導電型のトラ
ンジスタ、つまり図1ではN型トランジスタで構成す
る。
The first semiconductor switch 102 and the second semiconductor switch 103 form a transmission gate with a field-effect P-type transistor and an N-type transistor, and the third semiconductor switch 104 is a second inverter circuit 105. Is short-circuited, and the linearity of the resistance does not matter. Therefore, the transistor is formed of a conductive type transistor which is opposite to the semiconductor substrate, that is, an N-type transistor in FIG.

【0024】以下に、各素子の接続状態について説明す
る。制御クロックは、第1のインバータ回路101の入
力端子と、第1の半導体スイッチ102のP型トランジ
スタの制御端子と、および第2の半導体スイッチ103
のN型トランジスタの制御端子とに接続する。
The connection state of each element will be described below. The control clock is supplied to the input terminal of the first inverter circuit 101, the control terminal of the P-type transistor of the first semiconductor switch 102, and the second semiconductor switch 103
To the control terminal of the N-type transistor.

【0025】第1のインバータ回路101の出力は、第
1の半導体スイッチ102のN型トランジスタの制御端
子と、第2の半導体スイッチ103のP型トランジスタ
の制御端子と、および第3の半導体スイッチ104の制
御端子とに接続する。
The output of the first inverter circuit 101 is the control terminal of the N-type transistor of the first semiconductor switch 102, the control terminal of the P-type transistor of the second semiconductor switch 103, and the third semiconductor switch 104. To the control terminal.

【0026】リファレンス信号は、第1の半導体スイッ
チ102の一方の端子に接続する。またアナログ入力
は、第2の半導体スイッチ103の一方の端子に接続す
る。
The reference signal is connected to one terminal of the first semiconductor switch 102. The analog input is connected to one terminal of the second semiconductor switch 103.

【0027】第1の半導体スイッチ102の他方の端子
および第2の半導体スイッチ103の他方の端子は、お
のおのDCカット用コンデンサ106の一方の端子A点
に接続する。
The other terminal of the first semiconductor switch 102 and the other terminal of the second semiconductor switch 103 are each connected to one terminal A of the DC cut capacitor 106.

【0028】DCカット用コンデンサ106の他方の端
子は、第2のインバータ回路105の入力端子と、第3
の半導体スイッチ104の一方の端子と、および寄生容
量107の一方の端子とに接続する。寄生容量107の
他方の端子は、AD変換器のアースに接続する。
The other terminal of the DC cut capacitor 106 is connected to the input terminal of the second inverter circuit 105 and the third terminal.
To one terminal of the semiconductor switch 104 and one terminal of the parasitic capacitance 107. The other terminal of the parasitic capacitance 107 is connected to the ground of the AD converter.

【0029】第3の半導体スイッチ104の他方の端子
は、第2のインバータ回路105の出力端子と接続して
いる。
The other terminal of the third semiconductor switch 104 is connected to the output terminal of the second inverter circuit 105.

【0030】図1に示す本発明のAD変換器における電
圧比較器の回路動作について説明する。制御クロック
が”ロー”のとき、第1の半導体スイッチ102と第3
の半導体スイッチ104が”オン”し、第2の半導体ス
イッチ103は”オフ”する。DCカット用コンデンサ
106の一方の端子A点の電圧は、第1の半導体スイッ
チ102が”オン”するためにリファレンス信号の電圧
に短絡する。この時の電圧をVR1とする。
The circuit operation of the voltage comparator in the AD converter of the present invention shown in FIG. 1 will be described. When the control clock is “low”, the first semiconductor switch 102 and the third
Of the second semiconductor switch 103 is turned on, and the second semiconductor switch 103 is turned off. The voltage at one terminal A of the DC cut capacitor 106 is short-circuited to the voltage of the reference signal because the first semiconductor switch 102 is turned on. The voltage at this time is VR1.

【0031】同時に第3の半導体スイッチ104も”オ
ン”するので第2のインバータ回路105の入出力が短
絡し、第2のインバータ回路105のN型トランジスタ
及びP型トランジスタの電界効果型トランジスタの出力
インピーダンスが同じだとすると、第2のインバータ回
路105はDCカット用コンデンサ106と寄生容量1
07に電荷を充電し電源電圧の半分の電圧1/2VDD
がDCカットコンデンサ106の他方の端子および寄生
容量107に発生する。これはオートバランスと呼ば
れ、この電圧はインバータ回路のスレッシュホルド電圧
になる。
At the same time, the third semiconductor switch 104 is also turned on, so that the input and output of the second inverter circuit 105 are short-circuited, and the outputs of the N-type transistor and the P-type field effect transistor of the second inverter circuit 105 are output. Assuming that the impedance is the same, the second inverter circuit 105 includes the DC cut capacitor 106 and the parasitic capacitance 1
07 is charged and the voltage is 1/2 VDD which is half of the power supply voltage.
Is generated in the other terminal of the DC cut capacitor 106 and the parasitic capacitance 107. This is called auto-balancing, and this voltage becomes the threshold voltage of the inverter circuit.

【0032】よってDCカット用コンデンサ106の両
端にはVR1−1/2VDDの電圧が印加され、DCカ
ット用コンデンサ106の静電容量をC1とするとDC
カット用コンデンサ106に蓄積される電荷q1は、C
1×(VR1−1/2VDD)となる。寄生容量107
の静電容量をC2とすると寄生容量107に蓄積される
電荷q2は、C2×1/2VDDとなる。
Therefore, a voltage of VR1-1 / 2VDD is applied to both ends of the DC cut capacitor 106, and if the capacitance of the DC cut capacitor 106 is C1, DC
The electric charge q1 stored in the cutting capacitor 106 is C
It becomes 1 × (VR1-1 / 2VDD). Parasitic capacitance 107
Is C2, the electric charge q2 stored in the parasitic capacitance 107 is C2 × 1 / VDD.

【0033】制御クロックが”ハイ”のとき、第1の半
導体スイッチ102と第3の半導体スイッチ104が”
オフ”し、第2の半導体スイッチ103は”オン”す
る。第3の半導体スイッチ104が”オフ”となるので
第2のインバータ回路105の入出力は分離し、またC
MOSの入力インピーダンスは非常に高いので、寄生容
量107の充放電電流の流れる経路はなくなる。
When the control clock is "high", the first semiconductor switch 102 and the third semiconductor switch 104 are "high".
The second semiconductor switch 103 is turned "off" and the second semiconductor switch 103 is turned "on." The input and output of the second inverter circuit 105 are separated because the third semiconductor switch 104 is turned "off."
Since the input impedance of the MOS is very high, there is no path through which the charge / discharge current of the parasitic capacitance 107 flows.

【0034】よって、寄生容量107の電荷はDCカッ
ト用コンデンサ106へしか移動しない。つまりDCカ
ット用コンデンサ106と寄生容量107の電荷の差
(q1−q2)は保存される。
Therefore, the electric charge of the parasitic capacitance 107 moves only to the DC cut capacitor 106. That is, the difference (q1-q2) between the charges of the DC cut capacitor 106 and the parasitic capacitance 107 is preserved.

【0035】すなわち、(q1−q2)=VR1×C1
−1/2(C1+C2)×VDDは、つぎに第3の半導
体スイッチ104が”オン”するまで変わらない。アナ
ログ入力の電圧をVinとすると、制御クロックが”ハ
イ”となることによりDCカット用コンデンサ106の
一方の端子A点の電圧は、第1の半導体スイッチ102
が”オフ”、第2の半導体スイッチ103が”オン”に
なるために、VR1からVinに変化する。
That is, (q1-q2) = VR1 × C1
−1/2 (C1 + C2) × VDD does not change until the third semiconductor switch 104 is turned on next time. Assuming that the voltage of the analog input is Vin, the voltage of one terminal A of the DC cut capacitor 106 is changed to the first semiconductor switch 102 by the control clock becoming “High”.
Is turned off and the second semiconductor switch 103 is turned on, so that VR1 changes to Vin.

【0036】このときの第2のインバータ回路105の
入力電圧すなわち寄生容量107の両端にかかる電圧を
考える。まず、DCカット用コンデンサ106、寄生容
量107は直列にVinが印加されるので、Vin=q
1/C1+q2/C2が成り立つ。
At this time, consider the input voltage of the second inverter circuit 105, that is, the voltage applied to both ends of the parasitic capacitance 107. First, Vin is applied to the DC cut capacitor 106 and the parasitic capacitance 107 in series, so that Vin = q
1 / C1 + q2 / C2 holds.

【0037】この式と前述の(q1−q2)の式をq2
で整理するとq2=1/2C2×VDD+C1C2/
(C1+C2)×(Vin−VR1)となり寄生容量1
07の両端の電圧をV2とするとV2=q2/C2であ
るからV2=1/2VDD+{C1/(C1+C2)}
(Vin−VR1)となる。
This equation and the above equation (q1-q2) are expressed by q2
If rearranged as follows, q2 = 1 / 2C2 × VDD + C1C2 /
(C1 + C2) × (Vin−VR1) and the parasitic capacitance 1
Assuming that the voltage at both ends of 07 is V2, V2 = q2 / C2, so V2 = 1 / 2VDD + {C1 / (C1 + C2)}.
(Vin-VR1).

【0038】ここでC1/(C1+C2)が1に近づく
ほどAD変換器の精度は向上することは明らかであり、
つまり寄生容量107の容量C2が限りなくゼロに近づ
けば良いことがわかる。
Here, it is clear that the accuracy of the AD converter improves as C1 / (C1 + C2) approaches 1.
That is, it is understood that the capacitance C2 of the parasitic capacitance 107 should be as close as possible to zero.

【0039】寄生容量107は、第2のインバータ回路
105のゲート容量や第3の半導体スイッチ104の入
力側の拡散容量からなり、本発明では第3の半導体スイ
ッチ104をN型トランジスタ単体により構成している
ため、従来のN型トランジスタ及びP型トランジスタに
より構成した図3に示す第3の半導体スイッチ304に
比べ図1に示す第3の半導体スイッチ104の入力側の
寄生容量107が減少することにより、アナログ・デジ
タル変換器の精度は向上する。
The parasitic capacitance 107 comprises the gate capacitance of the second inverter circuit 105 and the diffusion capacitance on the input side of the third semiconductor switch 104. In the present invention, the third semiconductor switch 104 is constituted by a single N-type transistor. Therefore, the parasitic capacitance 107 on the input side of the third semiconductor switch 104 shown in FIG. 1 is reduced as compared with the third semiconductor switch 304 shown in FIG. 3 constituted by the conventional N-type transistor and P-type transistor. The accuracy of the analog-to-digital converter is improved.

【0040】また、寄生容量107が小さければ、DC
カット用コンデンサ106の容量も小さくすることも可
能であり、パターンレイアウト面積の縮小化も可能であ
る。
If the parasitic capacitance 107 is small, DC
The capacity of the cutting capacitor 106 can be reduced, and the pattern layout area can be reduced.

【0041】図4に本発明による電圧比較器のパターン
レイアウトを示す。図4に示したパターンレイアウトは
P型半導体基板によるCMOS構造で構成し、VDD配
線403、VSS配線404により回路に電源を供給し
ている。
FIG. 4 shows a pattern layout of the voltage comparator according to the present invention. The pattern layout shown in FIG. 4 has a CMOS structure using a P-type semiconductor substrate, and power is supplied to the circuit by a VDD wiring 403 and a VSS wiring 404.

【0042】図1に示す第1の半導体スイッチ102
は、図4に示す第1の半導体スイッチ408であり、リ
ファレンス信号配線406を入力する。また図1に示す
第2の半導体スイッチ103は、図4に示す第2の半導
体スイッチ409であり、アナログ入力配線407を入
力する。さらに図1に示す第3の半導体スイッチ104
は、図4に示す第3の半導体スイッチ402である。
The first semiconductor switch 102 shown in FIG.
Is a first semiconductor switch 408 shown in FIG. The second semiconductor switch 103 shown in FIG. 1 is the second semiconductor switch 409 shown in FIG. Further, the third semiconductor switch 104 shown in FIG.
Is a third semiconductor switch 402 shown in FIG.

【0043】図4に示す第1の半導体スイッチ408、
第2の半導体スイッチ409のP型トランジスタはNウ
エル領域401上に形成し、またDCカット用コンデン
サ405もNウエル領域401上に形成する。
The first semiconductor switch 408 shown in FIG.
The P-type transistor of the second semiconductor switch 409 is formed on the N-well region 401, and the DC cut capacitor 405 is also formed on the N-well region 401.

【0044】また、図4に示す第3の半導体スイッチ4
02は、半導体基板と相反するN型トランジスタだけで
構成しているため、半導体基板と相反するNウエル領域
を形成する必要がない。したがって、従来例に比べDC
カット用コンデンサ405に対してウエルとウエルの距
離を離す必要がなくなり、それによりパターンレイアウ
ト面積は小さくなる。
The third semiconductor switch 4 shown in FIG.
02 is composed of only N-type transistors which are opposite to the semiconductor substrate, so that there is no need to form an N-well region which is opposite to the semiconductor substrate. Therefore, compared to the conventional example, DC
It is not necessary to keep the distance between the wells with respect to the cutting capacitor 405, thereby reducing the pattern layout area.

【0045】また、従来例に比べてトランジスタが一つ
少ないのでパターンレイアウト面積はさらに小さくな
る。
Further, since the number of transistors is one less than that of the conventional example, the pattern layout area is further reduced.

【0046】このことは、電圧比較器1個に関して見る
と、大きなレイアウト面積の減少というわけではない
が、例えば8ビットのAD変換器では255個の電圧比
較器が必要となり8ビットのAD変換器全体のレイアウ
ト面積はかなり縮小する。
This does not mean that a large layout area is reduced in terms of one voltage comparator. For example, an 8-bit AD converter requires 255 voltage comparators and an 8-bit AD converter. The overall layout area is considerably reduced.

【0047】また、図1における寄生容量107が小さ
くなれば、DCカット用コンデンサ106に蓄積された
電荷がアナログからデジタルに変換される間に維持でき
るだけの容量さえあれば、DCカット用コンデンサ10
6はできるかぎり小さくすることが可能であり、寄生容
量107を小さくすることで全体のパターンレイアウト
面積の減少に大きく寄与し、またAD変換器の入力イン
ピーダンスを高くすることができる。
Further, if the parasitic capacitance 107 in FIG. 1 is reduced, the DC cut capacitor 10 can be maintained as long as the charge accumulated in the DC cut capacitor 106 can be maintained during the conversion from analog to digital.
6 can be made as small as possible. By making the parasitic capacitance 107 small, it greatly contributes to the reduction of the whole pattern layout area, and the input impedance of the AD converter can be made high.

【0048】なお、本発明における実施例では、P型半
導体基板を用いた場合であるが、もちろんN型半導体基
板を用いた場合には、第3の半導体スイッチ104をN
型半導体基板と相反する導電型のP型トランジスタで構
成し、制御端子には制御クロックを入力することで、本
発明の実施例と同じ効果を得ることができる。
In the embodiment of the present invention, a P-type semiconductor substrate is used. However, when an N-type semiconductor substrate is used,
The same effect as that of the embodiment of the present invention can be obtained by using a P-type transistor of the opposite conductivity type to the type semiconductor substrate and inputting a control clock to the control terminal.

【0049】さらに、本発明における実施例では、P型
半導体基板を用いたCMOS構造の場合であるが、トラ
ンジスタのスレッシュホルド電圧を正確に調整するため
に、Pウエル領域とNウエル領域とを持つCMOS構造
を生成することでも、本発明の実施例と同じ効果を得る
ことができる。
Further, although the embodiment of the present invention has a CMOS structure using a P-type semiconductor substrate, it has a P-well region and an N-well region in order to accurately adjust the threshold voltage of the transistor. By producing a CMOS structure, the same effect as that of the embodiment of the present invention can be obtained.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
AD変換器によれば、電圧を比較するインバータ回路の
動作点を決定する半導体スイッチを半導体基板と相反す
る導電型のトランジスタにより構成することにより、寄
生容量をより小さくすることが可能でありAD変換器の
精度が向上する。また寄生容量をより小さくすることに
より、DCカット用コンデンサをより小さくすることが
可能となり、入力インピーダンスを高くでき、面積効率
を上げることにより、効率の良いAD変換回路を構成で
きる。
As is apparent from the above description, according to the AD converter of the present invention, the semiconductor switch for determining the operating point of the inverter circuit for comparing the voltages is constituted by transistors of the conductivity type opposite to the semiconductor substrate. By doing so, it is possible to further reduce the parasitic capacitance and improve the accuracy of the AD converter. Further, by reducing the parasitic capacitance, the DC cut capacitor can be further reduced, the input impedance can be increased, and the area efficiency can be increased, whereby an efficient AD conversion circuit can be configured.

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

【図1】本発明のAD変換器における電圧比較器の構成
を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a voltage comparator in an AD converter according to the present invention.

【図2】従来のnビットのフラッシュ型AD変換器の構
成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a conventional n-bit flash AD converter.

【図3】従来のAD変換器における電圧比較器の構成を
示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a voltage comparator in a conventional AD converter.

【図4】本発明によるAD変換器における電圧比較器の
パターンレイアウト図である。
FIG. 4 is a pattern layout diagram of a voltage comparator in the AD converter according to the present invention.

【図5】従来のAD変換器における電圧比較器のパター
ンレイアウト図である。
FIG. 5 is a pattern layout diagram of a voltage comparator in a conventional AD converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 第1のインバータ回路 102 第1の半導体スイッチ 103 第2の半導体スイッチ 104 第3の半導体スイッチ 105 第2のインバータ回路 106 DCカット用コンデンサ 107 寄生容量 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 1st inverter circuit 102 1st semiconductor switch 103 2nd semiconductor switch 104 3rd semiconductor switch 105 2nd inverter circuit 106 DC cut capacitor 107 parasitic capacitance

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 電圧を比較するインバータ回路と 該イン
バータ回路の入出力間に接続し動作点を決定する半導体
スイッチと 該インバータの入力端に一方の端子が接続さ
れた直流カット用コンデンサとを有するオートバランス
型の電圧変換器により構成され、かつ相補性金属酸化膜
半導体により構成されるフラッシュ型のアナログ・デジ
タル変換器において、前記直流カット用コンデンサは半導体基板と相反する導
電型のウエルを一方の端子とし、酸化膜を介して該ウエ
ル上に設けられた導電部材を他の一方の端子とするもの
であり、当該他の一方の端子を前記インバータの入力端
に接続し、 前記 半導体スイッチは、前記半導体基板と相反する導電
型の1つのトランジスタのみにより構成したことを特徴
とするアナログ・デジタル変換器。
[Claim 1] inverter circuit for comparing the voltage and the in-
A semiconductor connected between the input and output of the barter circuit to determine the operating point
One terminal is connected to the switch and the input terminal of the inverter.
-Balanced with a DC cut capacitor
Metal oxide film composed of a voltage converter of the type
Flash type analog / digital
In the Tal converter , the DC cut capacitor is a conductor opposite to the semiconductor substrate.
An electric well is used as one terminal, and the well is connected via an oxide film.
Using the conductive member provided on the terminal as the other terminal
And the other terminal is an input terminal of the inverter.
Connected to said semiconductor switch, analog-to-digital converter, characterized by being configured only by one transistor of the opposite conductivity type to the semiconductor substrate.
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