JP3415593B2 - A / D converter - Google Patents

A / D converter

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JP3415593B2
JP3415593B2 JP2001029248A JP2001029248A JP3415593B2 JP 3415593 B2 JP3415593 B2 JP 3415593B2 JP 2001029248 A JP2001029248 A JP 2001029248A JP 2001029248 A JP2001029248 A JP 2001029248A JP 3415593 B2 JP3415593 B2 JP 3415593B2
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親史 吉永
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、A/D変換器に関
し、より詳細には、デジタルの重みづけを容量素子を使
用して行うA/D変換器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an A / D converter, and more particularly to an A / D converter that performs digital weighting using a capacitive element.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近のLSIは、半導体製造プロセスの
進歩により集積度が向上し、夫々独立したチップに実装
されていた回路機能を1つのチップに統一するシステム
のLSI化が行われており、半導体チップが高性能化し
且つ大規模化する傾向にある。
2. Description of the Related Art Recent LSIs have been improved in the degree of integration due to the progress of semiconductor manufacturing processes, and LSIs have been implemented as a system that unifies the circuit functions mounted on independent chips into one chip. Semiconductor chips tend to have higher performance and larger scale.

【0003】例えば、信号処理用LSIに内蔵されるA
/D変換器では、CPUの高速化や高性能化に伴い、処
理速度の高速化や、複数のアナログ信号を処理する多チ
ャンネル化の要求がある。
For example, A built in a signal processing LSI
In the A / D converter, there is a demand for higher processing speed and more channels for processing a plurality of analog signals as the CPU speed and performance increase.

【0004】自動車のエンジン制御用のシステムLSI
に内蔵されるA/D変換器では、各種センサ(温度セン
サや圧力センサ等)からのアナログ信号をデジタル信号
に変換して、エンジンを制御している。このA/D変換
器では、O2センサ等のセラミック部品の出力インピー
ダンスが数MΩ程度と非常に高いため、入力容量を小さ
くしないと、変換誤差を生じるという問題があった。
System LSI for controlling engine of automobile
In the A / D converter built in, the analog signals from various sensors (temperature sensor, pressure sensor, etc.) are converted into digital signals to control the engine. In this A / D converter, since the output impedance of the ceramic parts such as the O 2 sensor is as high as several MΩ, there is a problem that a conversion error occurs unless the input capacitance is reduced.

【0005】図8は、特許第2952931号公報に記
載のA/D変換器の回路図である。このA/D変換器
は、第1DA変換部2及び第2DA変換部3を有し、且
つ3ビットの分解能を有する。第1DA変換部2及び第
2DA変換部3は、夫々、容量値の相対的な比率が1対
1対2対4である容量素子C1〜C4及びC5〜C8を夫々
有する。容量素子C1とC5、C2とC6、C3とC7、及
び、C4とC8は、大きさが夫々等しい。
FIG. 8 is a circuit diagram of an A / D converter described in Japanese Patent No. 2952931. This A / D converter has a first DA converter 2 and a second DA converter 3, and has a resolution of 3 bits. The first DA conversion unit 2 and the second DA conversion unit 3 respectively include capacitive elements C1 to C4 and C5 to C8 having a relative ratio of capacitance values of 1: 1: 2: 4. The capacitance elements C1 and C5, C2 and C6, C3 and C7, and C4 and C8 have the same size.

【0006】図示されないPROMがLレベルのセレク
ト信号Φsを発生すると、切換えスイッチS32及びS34
はオンし、切換えスイッチS31及びS33はオフする。第
1DA変換部2は、基準レベル電圧の設定部として動作
し、ロジック回路9からのコントロール信号104に基
づいて、入力電圧Vinをサンプリングし基準レベル電圧
を設定する。
When a PROM (not shown) generates an L level select signal Φs, changeover switches S32 and S34
Is turned on, and the changeover switches S31 and S33 are turned off. The first DA converter 2 operates as a reference level voltage setting unit, and samples the input voltage Vin based on the control signal 104 from the logic circuit 9 to set the reference level voltage.

【0007】第2DA変換部3は、差動入力平衡用の容
量負荷部として動作する。コンパレータ4の正相比較入
力端子及び逆相比較入力端子は、容量素子C1〜C4及び
C5〜C8を介して電源又はグランドに接続され、双方の
合成容量の大きさは等しい。コンパレータ4は、差動入
力の双方に有する容量負荷が、交流的に見ると平衡して
おり、同相信号成分を除去する。
The second DA conversion section 3 operates as a capacitive load section for differential input balancing. The positive phase comparison input terminal and the negative phase comparison input terminal of the comparator 4 are connected to the power supply or the ground via the capacitive elements C1 to C4 and C5 to C8, and the combined capacitances of both are equal. In the comparator 4, the capacitive loads on both the differential inputs are balanced when viewed in terms of alternating current, and remove the in-phase signal component.

【0008】A/D変換器は、初期化の動作及びバイナ
リーサーチの動作を行う。初期化の動作時、プリチャー
ジ信号Φbは、Hレベルになる。このとき、接地スイッ
チS9及びS10はオンする。コンパレータ4は、正相比
較入力端子及び逆相比較入力端子の双方がグランド電位
になり、入力電圧Vinと基準レベル電圧とを比較するた
めの動作点(比較基準電圧)が決定されるので、差動入
力がバイアスされる。
The A / D converter performs an initialization operation and a binary search operation. During the initialization operation, the precharge signal Φb becomes H level. At this time, the ground switches S9 and S10 are turned on. In the comparator 4, both the positive-phase comparison input terminal and the negative-phase comparison input terminal are at the ground potential, and the operating point (comparison reference voltage) for comparing the input voltage Vin and the reference level voltage is determined. The dynamic input is biased.

【0009】ロジック回路9は、コントロール信号10
4を発生する。このとき、容量スイッチS5〜S8は、グ
ランド電位を選択する。容量素子C5〜C8は、その電荷
が放電され、グランド電位を記憶する。容量スイッチS
1〜S4は、入力電圧Vinを選択する。また、容量素子C
1〜C4には、電荷が蓄えられ、入力電圧Vinをサンプリ
ングする。
The logic circuit 9 has a control signal 10
4 is generated. At this time, the capacitance switches S5 to S8 select the ground potential. The capacitors C5 to C8 have their electric charges discharged and store the ground potential. Capacity switch S
1 to S4 select the input voltage Vin. In addition, the capacitive element C
Electric charges are stored in 1 to C4 and the input voltage Vin is sampled.

【0010】バイナリーサーチの動作時、容量スイッチ
S1〜S3は、最初に基準電圧VF-を選択し、容量スイッ
チS4は基準電圧VF+を選択する。容量スイッチS1は、
3回のサーチが終了するまで、基準電圧VF-を選択す
る。バイナリーサーチでは、サーチが3回行われ、容量
スイッチS4〜S2が夫々選択する基準電圧がVF+又はV
F-の何れであるのか決定される。
In the binary search operation, the capacitance switches S1 to S3 first select the reference voltage VF-, and the capacitance switch S4 selects the reference voltage VF +. The capacitance switch S1 is
The reference voltage VF- is selected until the three searches are completed. In the binary search, the search is performed three times, and the reference voltage selected by each of the capacitance switches S4 to S2 is VF + or V
It is decided which of F- is.

【0011】第1DA変換部2は、容量スイッチS2〜
S4が基準電圧VF+又はVF-を選択することにより、基
準レベル電圧を設定する。第1DA変換部2は、設定し
た基準レベル電圧とサンプリングした入力電圧Vinとの
差の電圧を発生し、比較対象電圧Vcp1として、コンパ
レータ4の逆相比較入力端子に入力する。第2DA変換
部3は、グランド電位を比較基準電圧Vcp2として、コ
ンパレータ4の正相比較入力端子に入力する。
The first DA converter 2 includes a capacitance switch S2 ...
S4 selects the reference voltage VF + or VF- to set the reference level voltage. The first DA converter 2 generates a voltage that is a difference between the set reference level voltage and the sampled input voltage Vin, and inputs the voltage as a comparison target voltage Vcp1 to the negative phase comparison input terminal of the comparator 4. The second DA converter 3 inputs the ground potential as the comparison reference voltage Vcp2 to the positive phase comparison input terminal of the comparator 4.

【0012】コンパレータ4は、比較基準電圧Vcp1と
比較基準電圧Vcp2とを比較し、比較結果信号101を
発生する。ロジック回路6は、比較結果信号101に基
づいて、入力電圧Vinが基準レベル電圧に比して高いか
否か判断し、コントロール信号104を発生する。
The comparator 4 compares the comparison reference voltage Vcp1 with the comparison reference voltage Vcp2 and generates a comparison result signal 101. The logic circuit 6 determines whether the input voltage Vin is higher than the reference level voltage based on the comparison result signal 101, and generates the control signal 104.

【0013】1回目のサーチの場合、第1DA変換部2
は、基準電圧VF+と基準電圧VF-の中間の基準レベル電
圧を設定する。具体的に、容量スイッチS4は、基準電
圧VF+を選択し、容量スイッチS2及びS3は、基準電圧
VF-を選択する。入力電圧Vinは、設定された基準レベ
ル電圧と比較される。容量スイッチS4は、1回目のサ
ーチの比較結果に基づいて、選択する基準電圧を決定す
る。
In the case of the first search, the first DA converter 2
Sets a reference level voltage intermediate between the reference voltage VF + and the reference voltage VF-. Specifically, the capacitance switch S4 selects the reference voltage VF +, and the capacitance switches S2 and S3 select the reference voltage VF-. The input voltage Vin is compared with the set reference level voltage. The capacitance switch S4 determines the reference voltage to be selected based on the comparison result of the first search.

【0014】入力電圧Vinが基準レベル電圧より大きけ
れば、容量スイッチS4の選択が基準電圧VF+であるも
のと決定され、入力電圧Vinが基準レベル電圧より小さ
ければ、容量スイッチS4の選択が基準電圧VF-である
ものと決定される。
If the input voltage Vin is higher than the reference level voltage, it is determined that the selection of the capacitance switch S4 is the reference voltage VF +, and if the input voltage Vin is lower than the reference level voltage, the selection of the capacitance switch S4 is the reference voltage VF. -Determined to be

【0015】2及び3回目のサーチは、1回目のサーチ
と同様に行われ、容量スイッチS3及びS2が選択する基
準電圧が夫々決定される。A/D変換器は、3回のサー
チを行うと、変換動作を終了する。ロジック回路9は、
変換結果に基づいた変換結果信号105を発生する。
The second and third searches are performed in the same manner as the first search, and the reference voltages selected by the capacitance switches S3 and S2 are determined respectively. The A / D converter completes the conversion operation after performing three searches. The logic circuit 9 is
A conversion result signal 105 based on the conversion result is generated.

【0016】容量素子C1〜C4の相対精度が低いと、設
定される基準レベル電圧に誤差を生じ、AD変換の特性
に影響を与える。A/D変換器は、IC製造後に一度、
AD変換特性が測定される。測定結果が良好であれば、
そのまま放置され、測定結果が不良であれば、PROM
のデータが書き換えられる。
If the relative accuracy of the capacitive elements C1 to C4 is low, an error occurs in the reference level voltage that is set, which affects the characteristics of AD conversion. A / D converter is
The AD conversion characteristic is measured. If the measurement result is good,
If it is left as it is and the measurement result is bad, PROM
Is rewritten.

【0017】PROMは、測定結果が不良であると、H
レベルのセレクト信号Φsを発生する。第1DA変換部
2は、差動入力平衡用の容量負荷として動作し、第2D
A変換部3は、基準レベル電圧の設定部として動作す
る。第1DA変換部2の容量素子C1〜C4に比して、第
2DA変換部3の容量素子C5〜C8の相対精度が高けれ
ば、AD変換の特性が改善され、不良の発生を防ぐこと
ができる。
If the PROM has a bad measurement result, the H
A level select signal Φs is generated. The first DA converter 2 operates as a capacitive load for differential input balancing, and
The A conversion unit 3 operates as a reference level voltage setting unit. If the relative accuracy of the capacitive elements C5 to C8 of the second DA conversion section 3 is higher than that of the capacitive elements C1 to C4 of the first DA conversion section 2, the characteristics of AD conversion are improved and the occurrence of defects can be prevented. .

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】上記従来のA/D変換
器では、製造上の問題等でAD変換の特性が規格を満た
さないと、基準レベル電圧の設定部としての動作を一方
から他方のDA変換部に切り換えることにより、不良の
発生率を抑えるものである。
In the conventional A / D converter described above, if the characteristics of AD conversion do not satisfy the standard due to manufacturing problems or the like, the operation as the setting unit of the reference level voltage is changed from one to the other. By switching to the DA converter, the defect occurrence rate is suppressed.

【0019】A/D変換器は、多チャンネル化に対応す
るために、複数のアナログ入力端子を有するマルチプレ
クサが1つの入力アナログ信号を入力電圧Vinとして選
択する。入力電圧Vinが伝送される信号ラインには、ア
ナログ入力端子数に比例した寄生容量が存在する。信号
ライン上の寄生容量は、多チャンネル化に伴って増加す
る。信号ライン上の寄生容量が増加すると、高い出力イ
ンピーダンスの信号源からの入力電圧Vinの伝送速度が
低下し、入力電圧Vinを正確にサンプリングできない。
In the A / D converter, a multiplexer having a plurality of analog input terminals selects one input analog signal as the input voltage Vin in order to cope with the increase in the number of channels. The signal line through which the input voltage Vin is transmitted has a parasitic capacitance proportional to the number of analog input terminals. The parasitic capacitance on the signal line increases as the number of channels increases. When the parasitic capacitance on the signal line increases, the transmission speed of the input voltage Vin from the signal source having a high output impedance decreases, and the input voltage Vin cannot be sampled accurately.

【0020】信号ライン上の寄生抵抗を小さくする対策
としては、マルチプレクサを構成するトランジスタのサ
イズを増加し、オン抵抗を小さくする。トランジスタの
サイズを増加すると、寄生容量も増加することになり、
寄生抵抗を小さくすることと、寄生容量を小さくするこ
とはトレードオフの関係にあり、多チャンネル化及び高
速化の双方の条件を満足することは困難になる。
As a measure for reducing the parasitic resistance on the signal line, the size of the transistor forming the multiplexer is increased to reduce the on-resistance. Increasing the transistor size also increases the parasitic capacitance,
There is a trade-off relationship between reducing the parasitic resistance and reducing the parasitic capacitance, and it becomes difficult to satisfy the conditions for both multichannel and high speed.

【0021】また、IC製造後に一度測定され良好であ
ると判断されると、第2DA変換部3が基準レベル電圧
の設定部として十分に機能できる能力がありながら、未
使用のまま放置されることになり、有効的な利用がなさ
れない。
Further, once measured after the IC is manufactured and judged to be good, the second DA converter 3 is left unused without having the ability to sufficiently function as a reference level voltage setting unit. It will not be used effectively.

【0022】本発明は、上記したような従来の技術が有
する問題点を解決するためになされたものであり、多チ
ャンネル化及び高速化の双方の条件を満足できるA/D
変換器を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the problems of the above-mentioned conventional techniques, and is capable of satisfying both conditions of multichannel and high speed.
The purpose is to provide a converter.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のA/D変換器は、正相入力端子及び逆相入
力端子を有するコンパレータと、前記逆相入力端子及び
正相入力端子を夫々接地ラインに接続するための第1及
び第2スイッチと、一端が共通に且つ前記逆相入力端子
に接続された複数のキャパシタから成る第1のキャパシ
タ群と、一端が共通に且つ前記正相入力端子に接続され
た複数のキャパシタから成る第2のキャパシタ群と、前
記第1のキャパシタ群の各キャパシタの他端を、第1の
信号ライン、極性が相互に異なる2つの電源ライン、又
は、接地ラインに選択的に接続する複数のマルチプレク
サから成る第1のマルチプレクサ群と、前記第2のキャ
パシタ群の各キャパシタの他端を、第2の信号ライン、
前記2つの電源ライン、又は、接地ラインに選択的に接
続する複数のマルチプレクサから成る第2のマルチプレ
クサ群と、所定数の入力アナログ信号を選択的に前記第
1の信号ラインに接続する第1の入力マルチプレクサ
と、所定数の入力アナログ信号を選択的に前記第2の信
号ラインに接続する第2の入力マルチプレクサと、前記
コンパレータの出力の極性を判定する判定回路とを備
え、前記第1及び第2のスイッチをオンする初期化モー
ドと、前記第1及び第2のキャパシタ群の一方の群に属
する各キャパシタの他端を対応する信号ラインに接続
し、前記キャパシタ群の他方のキャパシタ群に属する各
キャパシタの各他端をグランドラインに接続するサンプ
リングモードと、前記一方の群に属するキャパシタの他
端を、一旦前記電源ラインの一方に接続し、次いで、選
択的に前記電源ラインの他方に順次に切り換え、且つ、
前記他方のキャパシタ群のキャパシタの各他端をグラン
ドラインに接続するバイナリモードとで順次に作動し、
前記判定回路は、前記バイナリモードで前記コンパレー
タの出力の極性変化を判定することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an A / D converter of the present invention comprises a comparator having a positive phase input terminal and a negative phase input terminal, and a negative phase input terminal and a positive phase input terminal. To a ground line, a first capacitor group including a plurality of capacitors having one end commonly connected to the negative-phase input terminal, and one end commonly connected to the positive switch. A second capacitor group composed of a plurality of capacitors connected to the phase input terminal and the other end of each capacitor of the first capacitor group are connected to a first signal line, two power supply lines having mutually different polarities, or A first multiplexer group consisting of a plurality of multiplexers selectively connected to a ground line, and the other end of each capacitor of the second capacitor group to a second signal line,
A second multiplexer group including a plurality of multiplexers selectively connected to the two power supply lines or the ground line, and a first multiplexer group for selectively connecting a predetermined number of input analog signals to the first signal line. An input multiplexer, a second input multiplexer that selectively connects a predetermined number of input analog signals to the second signal line, and a determination circuit that determines the polarity of the output of the comparator, An initialization mode in which the second switch is turned on, and the other end of each capacitor belonging to one of the first and second capacitor groups is connected to a corresponding signal line and belongs to the other capacitor group of the capacitor groups. The sampling mode in which the other end of each capacitor is connected to the ground line and the other end of the capacitors belonging to the one group are temporarily connected to the power supply line. Connected to one, then successively switched to other selectively the power supply line, and,
Operate sequentially in binary mode in which each other end of the capacitors of the other capacitor group is connected to the ground line,
The determination circuit determines a change in polarity of the output of the comparator in the binary mode.

【0024】本発明のA/D変換器では、入力アナログ
信号を発生する信号源とコンパレータとの間に入力マル
チプレクサ、マルチプレクサ群、及び、キャパシタ群か
ら成る2つの信号ラインが独立に存在することにより、
多チャンネル化に伴って発生するコンパレータの寄生容
量の増加を抑え、信号ラインの寄生容量を減少するの
で、多チャンネル化及び高速化の双方の条件を満足でき
る。
In the A / D converter of the present invention, the two signal lines consisting of the input multiplexer, the multiplexer group, and the capacitor group are independently provided between the signal source for generating the input analog signal and the comparator. ,
Since the increase in the parasitic capacitance of the comparator caused by the increase in the number of channels is suppressed and the parasitic capacitance of the signal line is reduced, it is possible to satisfy both the conditions of increasing the number of channels and increasing the speed.

【0025】本発明のA/D変換器では、前記コンパレ
ータは、正相出力端子及び逆相出力端子を備え、前記判
定回路は、該コンパレータの正相出力端子又は逆相出力
端子の一方を選択するセレクタを備えることが好まし
い。この場合、コンパレータの出力側に切換え機能を有
することにより、キャパシタ群とコンパレータの入力側
との間を直接接続できるので、コンパレータの入力側の
寄生抵抗、寄生容量を削減できる。
In the A / D converter of the present invention, the comparator has a positive phase output terminal and a negative phase output terminal, and the judging circuit selects one of the positive phase output terminal and the negative phase output terminal of the comparator. It is preferable to provide a selector that In this case, since the output side of the comparator has a switching function, the capacitor group and the input side of the comparator can be directly connected, so that the parasitic resistance and parasitic capacitance on the input side of the comparator can be reduced.

【0026】前記第1及び第2の入力マルチプレクサの
少なくとも一方の出力端子と、対応するキャパシタ群の
各キャパシタの他端との間に選択的に接続されるボルテ
ージフォロアを備え、該ボルテージフォロアは、前記サ
ンプリングモードに代えて別のサンプリングモードで作
動することも本発明の好ましい態様である。この場合、
ボルテージフォロアが作動することにより、高い出力イ
ンピーダンスの信号源からのアナログ入力信号も正確に
サンプリングできる。
There is provided a voltage follower selectively connected between the output terminal of at least one of the first and second input multiplexers and the other end of each capacitor of the corresponding capacitor group, and the voltage follower comprises: It is also a preferred embodiment of the present invention to operate in another sampling mode instead of the above sampling mode. in this case,
By operating the voltage follower, an analog input signal from a signal source having a high output impedance can be accurately sampled.

【0027】また、本発明のA/D変換器は、正相入力
端子及び逆相入力端子を有するコンパレータと、前記逆
相入力端子及び正相入力端子を夫々接地ラインに接続す
るための第1及び第2スイッチと、一端が前記逆相入力
端子に接続された第1のキャパシタと、一端が前記正相
入力端子に接続された第2のキャパシタと、正極電源と
負極電源との間に接続され複数の出力電圧を出力するタ
ップを備える抵抗ラダー回路と、前記第1のキャパシタ
の他端を、第1の信号ライン、接地ライン、又は、前記
抵抗ラダーの各タップに選択的に接続する第1のマルチ
プレクサと、前記第2のキャパシタの他端を、第2の信
号ライン、接地ライン、又は、前記抵抗ラダーの各タッ
プに選択的に接続する第2のマルチプレクサと、所定数
の入力アナログ信号を選択的に前記第1の信号ラインに
接続する第1の入力マルチプレクサと、所定数の入力ア
ナログ信号を選択的に前記第2の信号ラインに接続する
第2の入力マルチプレクサと、前記コンパレータの出力
の極性を判定する判定回路とを備え、前記第1及び第2
のスイッチをオンする初期化モードと、前記第1及び第
2のキャパシタの一方の他端を対応する信号ラインに接
続し、前記キャパシタの他方の他端をグランドラインに
接続するサンプリングモードと、前記一方のキャパシタ
の他端を、前記抵抗ラダーの各タップに順次に切り換
え、且つ、前記他方のキャパシタの他端をグランドライ
ンに接続するバイナリモードとで順次に作動し、前記判
定回路は、前記バイナリモードで前記コンパレータの出
力の極性変化を判定することを特徴とする。
Further, the A / D converter of the present invention comprises a comparator having a positive phase input terminal and a negative phase input terminal, and a first comparator for connecting the negative phase input terminal and the positive phase input terminal to the ground line, respectively. And a second switch, a first capacitor having one end connected to the negative phase input terminal, a second capacitor having one end connected to the positive phase input terminal, and a positive power supply and a negative power supply. A resistor ladder circuit having taps for outputting a plurality of output voltages, and a second end selectively connecting the other end of the first capacitor to a first signal line, a ground line, or each tap of the resistor ladder. 1 multiplexer and a second multiplexer for selectively connecting the other end of the second capacitor to a second signal line, a ground line, or each tap of the resistance ladder, and a predetermined number of input analog signals. A first input multiplexer for selectively connecting to the first signal line, a second input multiplexer for selectively connecting a predetermined number of input analog signals to the second signal line, and an output of the comparator A determination circuit for determining the polarity of the
An initialization mode of turning on the switch, a sampling mode in which one other end of the first and second capacitors is connected to a corresponding signal line, and the other end of the capacitor is connected to a ground line, The other end of one capacitor is sequentially switched to each tap of the resistor ladder, and the other end of the other capacitor is sequentially operated in a binary mode in which the other end is connected to a ground line. It is characterized in that the polarity change of the output of the comparator is determined in the mode.

【0028】本発明のA/D変換器では、抵抗ラダー回
路が基準レベル電圧を設定することにより、容量素子を
使用したDA変換部に比して抵抗素子を使用したDA変
換部の単調性が保証されるので、製造精度の要求が緩和
される。
In the A / D converter of the present invention, the resistance ladder circuit sets the reference level voltage, so that the DA conversion section using the resistance element is more monotonic than the DA conversion section using the capacitance element. As a result, the requirement for manufacturing accuracy is relaxed.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明のA
/D変換器の実施形態例に基づいて、本発明のA/D変
換器を更に詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施
形態例のA/D変換器の回路図である。このA/D変換
器は、8チャンネルの入力アナログ信号を3ビットの分
解能でデジタル量に変換する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A of the present invention will now be described with reference to the drawings.
The A / D converter of the present invention will be described in more detail based on an example embodiment of the / D converter. FIG. 1 is a circuit diagram of an A / D converter according to a first embodiment of the present invention. This A / D converter converts an input analog signal of 8 channels into a digital amount with a resolution of 3 bits.

【0030】8チャンネルの入力アナログ信号は、第1
入力グループに属する入力電圧Vin1〜Vin4と第2入力
グループに属する入力電圧Vin5〜Vin8とに割り当てら
れて処理される。
The 8 channel input analog signal is the first
The input voltages Vin1 to Vin4 belonging to the input group and the input voltages Vin5 to Vin8 belonging to the second input group are assigned and processed.

【0031】A/D変換器は、第1DA変換部2、第2
DA変換部3、コンパレータ4、セレクタ5、コントロ
ール回路6(判定回路)、第1入力マルチプレクサ7、
第2入力マルチプレクサ8、並びに接地スイッチS9及
びS10(第1及び第2スイッチ)で構成される。第1D
A変換部2は、容量スイッチS1〜S4(第1マルチプレ
クサ群)、及び、容量素子C1〜C4(第1のキャパシタ
群)で構成され、第2DA変換部3は、容量スイッチS
5〜S8(第2マルチプレクサ群)、及び、容量素子C5
〜C8(第2のキャパシタ群)で構成される。第1入力
マルチプレクサ7は、選択スイッチM1〜M4で構成さ
れ、第2入力マルチプレクサ8は、選択スイッチM5〜
M8で構成される。
The A / D converter includes a first DA conversion section 2 and a second DA conversion section.
DA converter 3, comparator 4, selector 5, control circuit 6 (determination circuit), first input multiplexer 7,
It comprises a second input multiplexer 8 and ground switches S9 and S10 (first and second switches). 1st D
The A conversion unit 2 includes capacitive switches S1 to S4 (first multiplexer group) and capacitive elements C1 to C4 (first capacitor group), and the second DA conversion unit 3 includes the capacitive switch S1.
5 to S8 (second multiplexer group) and the capacitive element C5
.About.C8 (second capacitor group). The first input multiplexer 7 is composed of selection switches M1 to M4, and the second input multiplexer 8 is composed of selection switches M5 to M4.
Composed of M8.

【0032】第1入力マルチプレクサ7及び第2入力マ
ルチプレクサ8は、4入力1出力の選択機能を有する。
第1入力マルチプレクサ7の出力端子は、入力電圧Vin
1〜Vin4が選択スイッチM1〜M4を経由して夫々入力さ
れる。第1入力マルチプレクサ7は、出力端子から入力
電圧VinAを第1DA変換部2に入力する。第2入力マ
ルチプレクサ8の出力端子は、入力電圧Vin5〜Vin8が
選択スイッチM5〜M8を経由して夫々入力される。第2
入力マルチプレクサ8は、出力端子から入力電圧VinB
を第2DA変換部3に入力する。
The first input multiplexer 7 and the second input multiplexer 8 have a function of selecting 4 inputs and 1 output.
The output terminal of the first input multiplexer 7 has an input voltage Vin
1 to Vin4 are input via the selection switches M1 to M4, respectively. The first input multiplexer 7 inputs the input voltage VinA from the output terminal to the first DA converter 2. Input voltages Vin5 to Vin8 are input to the output terminals of the second input multiplexer 8 via the selection switches M5 to M8, respectively. Second
The input multiplexer 8 receives the input voltage VinB from the output terminal.
Is input to the second DA converter 3.

【0033】第1DA変換部2の出力端子には、容量ス
イッチS1と容量素子C1を経由して、入力電圧VinA又
はグランド電位が入力され、容量スイッチS2と容量素
子C2、容量スイッチS3と容量素子C3、又は、容量ス
イッチS4と容量素子C4を経由して、入力電圧VinA、
基準電圧VF+、VF-、又は、グランド電位が入力され
る。
The input voltage VinA or the ground potential is input to the output terminal of the first DA conversion section 2 via the capacitance switch S1 and the capacitance element C1, and the capacitance switch S2 and the capacitance element C2, and the capacitance switch S3 and the capacitance element S3. Input voltage VinA, via C3 or capacitive switch S4 and capacitive element C4,
The reference voltage VF +, VF- or the ground potential is input.

【0034】第2DA変換部3の出力端子は、容量スイ
ッチS5と容量素子C5を経由して、入力電圧VinB又は
グランド電位が入力され、容量スイッチS6と容量素子
C6、容量スイッチS7と容量素子C7、又は、容量スイ
ッチS8と容量素子C8を経由して、入力電圧VinB、基
準電圧VF+、VF-、又は、グランド電位が入力される。
The output terminal of the second DA converter 3 receives the input voltage VinB or the ground potential via the capacitance switch S5 and the capacitance element C5, and the capacitance switch S6 and the capacitance element C6, and the capacitance switch S7 and the capacitance element C7. Alternatively, the input voltage VinB, the reference voltages VF +, VF−, or the ground potential is input via the capacitance switch S8 and the capacitance element C8.

【0035】第1DA変換部2の出力端子は、コンパレ
ータ4の逆相比較入力端子に接続され、接地スイッチS
9を介してグランドに接続される。第2DA変換部3の
出力端子は、コンパレータ4の正相比較入力端子に接続
され、接地スイッチS10を介してグランドに接続され
る。コンパレータ4は、正相出力端子から比較結果信号
101を、逆相出力端子から比較結果信号102を、セ
レクタ5に夫々入力する。比較結果信号102は、比較
結果信号101の反転信号である。
The output terminal of the first DA converter 2 is connected to the negative phase comparison input terminal of the comparator 4, and the ground switch S
Connected to ground through 9. The output terminal of the second DA converter 3 is connected to the positive phase comparison input terminal of the comparator 4, and is connected to the ground via the ground switch S10. The comparator 4 inputs the comparison result signal 101 from the positive phase output terminal and the comparison result signal 102 from the negative phase output terminal to the selector 5, respectively. The comparison result signal 102 is an inverted signal of the comparison result signal 101.

【0036】セレクタ5は、セレクト信号Φsに基づい
て、比較結果信号101又は比較結果信号102の何れ
か一方を選択し、選択信号103としてコントロール回
路6に入力する。コントロール回路6は、コントロール
信号104を第1DA変換部2又は第2DA変換部3に
入力し、変換結果信号105を発生する。
The selector 5 selects either the comparison result signal 101 or the comparison result signal 102 based on the select signal Φs and inputs it to the control circuit 6 as the selection signal 103. The control circuit 6 inputs the control signal 104 to the first DA converter 2 or the second DA converter 3, and generates a conversion result signal 105.

【0037】第1DA変換部2又は第2DA変換部3
は、コントロール信号104に基づいて、容量スイッチ
S1〜S4又はS5〜S8が基準電圧を選択することによ
り、基準レベル電圧を発生する。
First DA converter 2 or second DA converter 3
Generates a reference level voltage when the capacitance switches S1 to S4 or S5 to S8 select the reference voltage based on the control signal 104.

【0038】第1入力マルチプレクサ7は、使用する第
1入力グループのアナログ入力端子に対応する内部信号
sel1〜sel4の1つを発生し、選択スイッチM1〜M4の対
応する1つがオンし、入力電圧Vin1〜Vin4の対応する
1つが入力電圧VinAとして第1DA変換部2に入力す
る。
The first input multiplexer 7 is an internal signal corresponding to the analog input terminal of the first input group to be used.
One of sel1 to sel4 is generated, the corresponding one of the selection switches M1 to M4 is turned on, and the corresponding one of the input voltages Vin1 to Vin4 is input to the first DA conversion unit 2 as the input voltage VinA.

【0039】第2入力マルチプレクサ8は、使用する第
2入力グループのアナログ入力端子に対応する内部信号
sel5〜sel8の1つを発生し、選択スイッチM5〜M8の対
応する1つがオンし、入力電圧Vin5〜Vin8の対応する
1つが入力電圧VinBを第2DA変換部3に入力する。
The second input multiplexer 8 is an internal signal corresponding to the analog input terminal of the second input group to be used.
One of sel5 to sel8 is generated, the corresponding one of the selection switches M5 to M8 is turned on, and the corresponding one of the input voltages Vin5 to Vin8 inputs the input voltage VinB to the second DA converter 3.

【0040】図2は、使用するアナログ入力端子に応じ
て行われる処理を示す表である。A/D変換器は、使用
するアナログ入力端子に応じて、第1入力グループ又は
第2入力グループに属する処理を行う。
FIG. 2 is a table showing processing performed according to the analog input terminal used. The A / D converter performs processing belonging to the first input group or the second input group according to the analog input terminal used.

【0041】第1入力グループに属する処理の場合、入
力電圧Vin1〜Vin4の何れか1つが入力電圧VinAとし
て入力される。第1DA変換部2は、基準レベル電圧の
設定部として動作し、第2DA変換部3は、差動入力用
の容量負荷部として動作する。セレクト信号Φsは、L
レベルに設定される。
In the case of the process belonging to the first input group, any one of the input voltages Vin1 to Vin4 is input as the input voltage VinA. The first DA converter 2 operates as a reference level voltage setting unit, and the second DA converter 3 operates as a capacitive load unit for differential input. Select signal Φs is L
Set to level.

【0042】セレクタ5は、コンパレータ4の正相出力
端子からの比較結果信号101を選択し、選択信号10
3として発生する。コントロール回路6は、Lレベルの
セレクト信号Φsに基づいて、第1入力グループに属す
る動作を行うコントロール信号104を発生する。
The selector 5 selects the comparison result signal 101 from the positive phase output terminal of the comparator 4 and outputs the selection signal 10
Occurs as 3. The control circuit 6 generates a control signal 104 for performing an operation belonging to the first input group based on the L-level select signal Φs.

【0043】第2入力グループに属する処理の場合、入
力電圧Vin5〜Vin8の何れか1つが入力電圧VinBとし
て入力される。第1DA変換部2は、差動入力用の容量
負荷部として動作し、第2DA変換部3は、基準レベル
電圧の設定部として動作する。セレクト信号Φsは、H
レベルに設定される。
In the case of the process belonging to the second input group, any one of the input voltages Vin5 to Vin8 is input as the input voltage VinB. The first DA conversion section 2 operates as a capacitive load section for differential input, and the second DA conversion section 3 operates as a reference level voltage setting section. Select signal Φs is H
Set to level.

【0044】セレクタ5は、Hレベルのセレクト信号Φ
sに基づいて、コンパレータ4の逆相出力端子からの比
較結果信号102を選択し、選択信号103として発生
する。コントロール回路6は、Hレベルのセレクト信号
Φsに基づいて、第2入力グループに属する処理を行う
コントロール信号104を発生する。
The selector 5 has an H level select signal Φ.
Based on s, the comparison result signal 102 from the negative phase output terminal of the comparator 4 is selected and generated as the selection signal 103. The control circuit 6 generates a control signal 104 for performing a process belonging to the second input group based on the H-level select signal Φs.

【0045】ここで、AD変換の動作について詳細に説
明する。AD変換の動作では、初期化の動作及びバイナ
リーサーチの動作が行われる。最初に、A/D変換器
は、第1入力グループに属する処理を行い、第1のアナ
ログ入力端子を使用する。第1のアナログ入力端子から
の入力アナログ信号は、入力電圧Vin1として入力され
る。
Here, the operation of AD conversion will be described in detail. In the AD conversion operation, an initialization operation and a binary search operation are performed. First, the A / D converter performs a process belonging to the first input group and uses the first analog input terminal. The input analog signal from the first analog input terminal is input as the input voltage Vin1.

【0046】第1入力マルチプレクサ7は、内部信号se
l1を発生し、選択スイッチM1をオンさせ、入力電圧Vi
n1を入力電圧VinAとして、第1DA変換部2に入力す
る。
The first input multiplexer 7 has an internal signal se.
l1 is generated, the selection switch M1 is turned on, and the input voltage Vi
The n1 is input to the first DA converter 2 as the input voltage VinA.

【0047】初期化の動作時、A/D変換器は、Hレベ
ルのプリチャージ信号Φbを発生する。接地スイッチS9
及びS10は、オンする。コンパレータ4は、正相比較入
力端子の比較基準電圧Vcp2、及び、逆相比較入力端子
の比較対象電圧Vcp1の双方がグランド電位になる。
During the initialization operation, the A / D converter generates an H level precharge signal Φb. Ground switch S9
And S10 are turned on. In the comparator 4, both the comparison reference voltage Vcp2 at the positive phase comparison input terminal and the comparison target voltage Vcp1 at the negative phase comparison input terminal become the ground potential.

【0048】比較対象電圧Vcp1は、3回のサーチが行
われる毎に、設定される基準レベル電圧に基づいて値が
変化する。比較基準電圧Vcp2は、3回のサーチが終了
するまで、グランド電位に維持される。コンパレータ4
は、入力電圧VinAと基準レベル電圧とを比較するため
の動作点(比較基準電圧)が決定されるので、差動入力
がバイアスされる。
The value of the comparison target voltage Vcp1 changes based on the set reference level voltage each time three searches are performed. The comparison reference voltage Vcp2 is kept at the ground potential until the three searches are completed. Comparator 4
Since the operating point (comparison reference voltage) for comparing the input voltage VinA with the reference level voltage is determined, the differential input is biased.

【0049】図3は、初期化の動作時の第1DA変換部
2、第2DA変換部3、及び、コンパレータ4の等価回
路を示す。容量スイッチS5〜S8は、コントロール信号
104に基づいて、全てグランド電位を選択する。容量
素子C5〜C8から成る合成容量CBは、電荷が放電さ
れ、グランド電位をサンプリングする。
FIG. 3 shows an equivalent circuit of the first DA converter 2, the second DA converter 3, and the comparator 4 during the initialization operation. The capacitance switches S5 to S8 all select the ground potential based on the control signal 104. The combined capacitance CB including the capacitance elements C5 to C8 is discharged and samples the ground potential.

【0050】容量スイッチS1〜S4は、コントロール信
号104に基づいて、全て入力電圧VinAを選択する。
容量素子C1〜C4から成る合成容量CA0には、電荷Q1
が蓄えられ、第1DA変換部2が接続される側を正とし
て入力電圧VinAをサンプリングする。電荷Q1は、下記
のように示される。 Q1=CA0×VinA ・・・・(1)
The capacitance switches S1 to S4 all select the input voltage VinA based on the control signal 104.
The combined capacitance CA0 composed of the capacitive elements C1 to C4 has a charge Q1
Is stored, and the input voltage VinA is sampled with the side to which the first DA converter 2 is connected as positive. The charge Q1 is shown as follows. Q1 = CA0 × VinA ... (1)

【0051】バイナリーサーチの動作時、A/D変換器
は、Lレベルのプリチャージ信号Φbを発生する。接地
スイッチS9及びS10は、オフする。比較対象電圧Vcp1
は、第1DA変換部2が設定する基準レベル電圧に基づ
いて変化し、比較基準電圧Vcp2は、グランド電位にな
る。バイナリーサーチでは、3回のサーチが行われる。
During the binary search operation, the A / D converter generates an L level precharge signal Φb. The ground switches S9 and S10 are turned off. Comparison target voltage Vcp1
Changes according to the reference level voltage set by the first DA converter 2, and the comparison reference voltage Vcp2 becomes the ground potential. In the binary search, the search is performed three times.

【0052】図4は、バイナリーサーチの動作時の第1
DA変換部2、第2DA変換部3、及び、コンパレータ
4の等価回路を示す。合成容量CA1は、基準電圧VF+に
接続される容量素子C1〜C4で形成され、合成容量CA2
は、基準電圧VF-に接続される容量素子C1〜C4で形成
される。
FIG. 4 shows the first operation during the binary search.
An equivalent circuit of the DA converter 2, the second DA converter 3, and the comparator 4 is shown. The combined capacitance CA1 is formed of the capacitive elements C1 to C4 connected to the reference voltage VF +, and the combined capacitance CA2
Are formed of capacitive elements C1 to C4 connected to the reference voltage VF-.

【0053】コンパレータ4の正相比較入力端子は、合
成容量CBを介してグランドに接続され、コンパレータ
4の逆相比較入力端子は、合成容量CA1及びCA2を介し
て基準電圧に接続される。合成容量CBは、合成容量CA
1とCA2との合計に等しい。コンパレータ4は、差動入
力の双方に有する容量負荷が、交流的に見ると平衡し、
同相信号成分や電源電圧変動成分等が除去される。
The positive phase comparison input terminal of the comparator 4 is connected to the ground via the combined capacitance CB, and the negative phase comparison input terminal of the comparator 4 is connected to the reference voltage via the combined capacitors CA1 and CA2. The combined capacity CB is the combined capacity CA
Equal to the sum of 1 and CA2. The comparator 4 balances the capacitive loads on both the differential inputs when viewed as an alternating current,
Common-mode signal components, power supply voltage fluctuation components, etc. are removed.

【0054】合成容量CA1及びCA2は、基準電圧に接続
される側を正として、サンプリングした電圧を保持して
いる。合成容量CA1及びCA2が蓄える電荷Q2は、下記
のように示される。 Q2=CA1×{(VF+)−Vcp1}+CA2×{(VF-)−Vcp1} ・・・・(2) ここで、Q1=Q2及びCA0=CA1+CA2の関係があるの
で、式(1)及び(2)から、比較対象電圧Vcp1は、
下記のように示される。 Vcp1=[{CA1×(VF+)}+{CA2×(VF-)}]/CA0 − VinA ・・・・(3)
The combined capacitors CA1 and CA2 hold the sampled voltage with the side connected to the reference voltage being positive. The charge Q2 stored in the combined capacitors CA1 and CA2 is shown as follows. Q2 = CA1 × {(VF +) − Vcp1} + CA2 × {(VF −) − Vcp1} (2) Here, since there is a relation of Q1 = Q2 and CA0 = CA1 + CA2, the equations (1) and ( From 2), the comparison target voltage Vcp1 is
Shown below. Vcp1 = [{CA1 × (VF +)} + {CA2 × (VF-)}] / CA0−VinA ... (3)

【0055】図5は、第1DA変換部2が設定する基準
レベル電圧の詳細を示す。同図(a)は、容量スイッチ
S1〜S4が選択する基準電圧と合成容量CA0〜CA2との
関係を示す表である。第1DA変換部2は、コントロー
ル信号104に基づいて、合成容量CA1及びCA2の値を
変化させて、基準レベル電圧Vf0〜Vf7を設定する。
FIG. 5 shows details of the reference level voltage set by the first DA converter 2. FIG. 10A is a table showing the relationship between the reference voltage selected by the capacitance switches S1 to S4 and the combined capacitance CA0 to CA2. The first DA converter 2 changes the values of the combined capacitors CA1 and CA2 based on the control signal 104 to set the reference level voltages Vf0 to Vf7.

【0056】同図(b)は、基準レベル電圧Vf0〜Vf7
と基準電圧VF+及びVF-との関係を示す。基準レベル電
圧Vf0〜Vf7は、基準電圧VF+とVF-との間の電位差を
8等分し、負極側から正極側へ順に割り当てられた各電
位を示す。基準レベル電圧Vf4は、基準電圧VF+と基準
電圧VF-の中間の電位である。
FIG. 7B shows reference level voltages Vf0 to Vf7.
And the reference voltages VF + and VF- are shown. The reference level voltages Vf0 to Vf7 indicate potentials that are sequentially assigned from the negative electrode side to the positive electrode side by dividing the potential difference between the reference voltages VF + and VF− into eight equal parts. The reference level voltage Vf4 is an intermediate potential between the reference voltage VF + and the reference voltage VF-.

【0057】式(3)の第1項は、第1DA変換部2が
設定する基準レベル電圧Vf0〜Vf7である。比較対象電
圧Vcp1は、設定された基準レベル電圧に比して入力電
圧VinAが高ければ負になり、設定された基準レベル電
圧に比して入力電圧VinAが低ければ正になる。
The first term of the equation (3) is the reference level voltage Vf0 to Vf7 set by the first DA converter 2. The comparison target voltage Vcp1 becomes negative when the input voltage VinA is higher than the set reference level voltage, and becomes positive when the input voltage VinA is lower than the set reference level voltage.

【0058】コンパレータ4は、グランド電位である比
較基準電圧Vcp2と比較対象電圧Vcp1とを比較し、Vcp
2>Vcp1であれば、比較結果信号101及び102をH
及びLレベルに夫々設定し、Vcp2<Vcp1であれば、比
較結果信号101及び102をL及びHレベルに夫々設
定する。セレクタ5は、Lレベルのセレクト信号Φsに
基づいて、比較結果信号101を選択信号103として
選択する。
The comparator 4 compares the comparison reference voltage Vcp2, which is the ground potential, with the comparison target voltage Vcp1 to obtain Vcp
If 2> Vcp1, the comparison result signals 101 and 102 are set to H.
And L level, respectively, and if Vcp2 <Vcp1, the comparison result signals 101 and 102 are set to L level and H level, respectively. The selector 5 selects the comparison result signal 101 as the selection signal 103 based on the L level select signal Φs.

【0059】コントロール回路6は、選択信号103が
Hレベルであれば設定された基準レベル電圧に比して入
力電圧VinAが高いと判断し、選択信号103がLレベ
ルであれば設定された基準レベル電圧に比して入力電圧
VinAが低いと判断する。
The control circuit 6 determines that the input voltage VinA is higher than the set reference level voltage when the selection signal 103 is at the H level, and the set reference level when the selection signal 103 is at the L level. It is determined that the input voltage VinA is lower than the voltage.

【0060】コントロール回路6は、1回目のサーチ
で、容量スイッチS4が選択する基準電圧を決定し、2
回目のサーチで、容量スイッチS3が選択する基準電圧
を決定し、3回目のサーチで、容量スイッチS2が選択
する基準電圧を決定する。
The control circuit 6 determines the reference voltage selected by the capacitance switch S4 in the first search,
The reference voltage selected by the capacitance switch S3 is determined by the third search, and the reference voltage selected by the capacitance switch S2 is determined by the third search.

【0061】1回目のサーチの場合、入力電圧VinAが
基準レベル電圧Vf4と比較される。コントロール回路6
は、基準レベル電圧Vf4のコントロール信号104を発
生し、1回目のサーチを行う。容量スイッチS4は、基
準電圧VF+を選択し、容量スイッチS2及びS3は、基準
電圧VF-を選択する。
In the first search, the input voltage VinA is compared with the reference level voltage Vf4. Control circuit 6
Generates the control signal 104 of the reference level voltage Vf4 and performs the first search. The capacitance switch S4 selects the reference voltage VF +, and the capacitance switches S2 and S3 select the reference voltage VF-.

【0062】1回目のサーチ結果がVinA>Vf4の場
合、コントロール回路6は、容量スイッチS4の選択が
基準電圧VF+であると決定し、基準レベル電圧Vf6とし
て、2回目のサーチを行う。容量スイッチS3及びS4
は、基準電圧VF+を選択し、容量スイッチS2は、基準
電圧VF-を選択する。
When the first search result is VinA> Vf4, the control circuit 6 determines that the selection of the capacitance switch S4 is the reference voltage VF +, and performs the second search as the reference level voltage Vf6. Capacitance switch S3 and S4
Selects the reference voltage VF +, and the capacitance switch S2 selects the reference voltage VF-.

【0063】1回目のサーチ結果がVinA<Vf4の場
合、コントロール回路6は、容量スイッチS4の選択が
基準電圧VF-であると決定し、基準レベル電圧Vf2とし
て、2回目のサーチを行う。容量スイッチS3は、基準
電圧VF+を選択し、容量スイッチS2及びS4は、基準電
圧VF-を選択する。
When the result of the first search is VinA <Vf4, the control circuit 6 determines that the selection of the capacitance switch S4 is the reference voltage VF-, and performs the second search as the reference level voltage Vf2. The capacitance switch S3 selects the reference voltage VF +, and the capacitance switches S2 and S4 select the reference voltage VF-.

【0064】2回目のサーチ結果がVinA>Vf6の場
合、容量スイッチS3の選択が基準電圧VF+であると決
定し、基準レベル電圧Vf7として、3回目のサーチを行
う。容量スイッチS2〜S4は、基準電圧VF+を選択す
る。
If the second search result is VinA> Vf6, it is determined that the selection of the capacitance switch S3 is the reference voltage VF +, and the third search is performed as the reference level voltage Vf7. The capacitance switches S2 to S4 select the reference voltage VF +.

【0065】2回目のサーチ結果がVinA<Vf6の場
合、容量スイッチS3の選択が基準電圧VF-であると決
定し、基準レベル電圧Vf5として、3回目のサーチを行
う。容量スイッチS2及びS4は、基準電圧VF+を選択
し、容量スイッチS3は、基準電圧VF-を選択する。
When the second search result is VinA <Vf6, it is determined that the selection of the capacitance switch S3 is the reference voltage VF-, and the third search is performed with the reference level voltage Vf5. The capacitance switches S2 and S4 select the reference voltage VF +, and the capacitance switch S3 selects the reference voltage VF-.

【0066】2回目のサーチ結果がVinA>Vf2の場
合、容量スイッチS3の選択が基準電圧VF+であると決
定し、基準レベル電圧Vf3として、3回目のサーチを行
う。容量スイッチS2及びS3は、基準電圧VF+を選択
し、容量スイッチS4は、基準電圧VF-を選択する。
When the result of the second search is VinA> Vf2, it is determined that the selection of the capacitance switch S3 is the reference voltage VF +, and the third search is performed with the reference level voltage Vf3. The capacitance switches S2 and S3 select the reference voltage VF +, and the capacitance switch S4 selects the reference voltage VF-.

【0067】2回目のサーチ結果がVinA<Vf2の場
合、容量スイッチS3の選択が基準電圧VF-であると決
定し、基準レベル電圧Vf1として、3回目のサーチを行
う。容量スイッチS2は、基準電圧VF+を選択し、容量
スイッチS3及びS4は、基準電圧VF-を選択する。
When the second search result is VinA <Vf2, it is determined that the selection of the capacitance switch S3 is the reference voltage VF-, and the third search is performed with the reference level voltage Vf1. The capacitance switch S2 selects the reference voltage VF +, and the capacitance switches S3 and S4 select the reference voltage VF-.

【0068】3回目のサーチ結果がVinA>Vf7又はVi
nA<Vf7であると、容量スイッチS2の選択が基準電圧
VF+又はVF-であると夫々決定し、Vf7又はVf6に応じ
た変換結果信号105を発生して、サーチを終了する。
The third search result is VinA> Vf7 or Vi.
If nA <Vf7, it is determined that the selection of the capacitance switch S2 is the reference voltage VF + or VF-, respectively, and the conversion result signal 105 corresponding to Vf7 or Vf6 is generated, and the search is ended.

【0069】3回目のサーチ結果がVinA>Vf5又はVi
nA<Vf5であると、容量容量スイッチS2の選択が基準
電圧VF+又はVF-であると夫々決定し、Vf5又はVf4に
応じた変換結果信号105が発生して、サーチを終了す
る。
The third search result is VinA> Vf5 or Vi.
If nA <Vf5, it is determined that the selection of the capacitive switch S2 is the reference voltage VF + or VF-, respectively, the conversion result signal 105 corresponding to Vf5 or Vf4 is generated, and the search is ended.

【0070】3回目のサーチ結果がVinA>Vf3又はVi
nA<Vf3であると、容量スイッチS2の選択が基準電圧
VF+又はVF-であると夫々決定し、Vf3又はVf2に応じ
た変換結果信号105が発生して、サーチを終了する。
The result of the third search is VinA> Vf3 or Vi.
When nA <Vf3, it is determined that the selection of the capacitance switch S2 is the reference voltage VF + or VF-, respectively, the conversion result signal 105 corresponding to Vf3 or Vf2 is generated, and the search is ended.

【0071】3回目のサーチ結果がVinA>Vf1又はVi
nA<Vf1であると、容量スイッチS2の選択が基準電圧
VF+又はVF-であると夫々決定し、Vf1又はVf0に応じ
た変換結果信号105が発生して、サーチを終了する。
The third search result is VinA> Vf1 or Vi.
When nA <Vf1, it is determined that the selection of the capacitance switch S2 is the reference voltage VF + or VF-, respectively, and the conversion result signal 105 corresponding to Vf1 or Vf0 is generated, and the search is ended.

【0072】次に、A/D変換器は、第2入力グループ
に属する処理を行い、第5のアナログ入力端子を使用す
る。第5のアナログ入力端子からの入力アナログ信号
は、入力電圧Vin5として入力される。
Next, the A / D converter performs the process belonging to the second input group and uses the fifth analog input terminal. The input analog signal from the fifth analog input terminal is input as the input voltage Vin5.

【0073】第2入力マルチプレクサ8は、内部信号se
l5を発生し、選択スイッチM5をオンさせ、入力電圧Vi
n5を入力電圧VinBとして、第2DA変換部3に入力す
る。
The second input multiplexer 8 has an internal signal se.
l5 is generated, the selection switch M5 is turned on, and the input voltage Vi
The signal n5 is input to the second DA converter 3 as the input voltage VinB.

【0074】A/D変換器は、第2入力グループに属す
る処理として、初期化の動作及びバイナリーサーチの動
作を行う。初期化の動作及びバイナリーサーチの動作
は、第1入力グループに属する処理と同様になる。
The A / D converter performs an initialization operation and a binary search operation as a process belonging to the second input group. The initialization operation and the binary search operation are similar to the processing belonging to the first input group.

【0075】入力電圧は、マルチプレクサを経由した信
号ライン上を伝送する。マルチプレクサの出力端子は、
アナログ入力端子数に比例した寄生容量を有する。入力
電圧が伝送される信号ラインには、マルチプレクサの寄
生容量が存在する。
The input voltage is transmitted on the signal line via the multiplexer. The output terminal of the multiplexer is
It has a parasitic capacitance proportional to the number of analog input terminals. There is a parasitic capacitance of the multiplexer in the signal line through which the input voltage is transmitted.

【0076】8チャネルのアナログ入力端子に対応する
ため、図8のA/D変換器(従来技術)では、1つの8
入力マルチプレクサと1つの信号ラインが採用される。
図1のA/D変換器(本発明)では、2つの4入力マル
チプレクサと2本の信号ラインが採用される。
Since the A / D converter (prior art) of FIG. 8 corresponds to an analog input terminal of 8 channels, one 8
An input multiplexer and one signal line are adopted.
The A / D converter (present invention) of FIG. 1 employs two 4-input multiplexers and two signal lines.

【0077】例えば、マルチプレクサのアナログ入力端
子の1つ分の寄生容量を1pFにする。信号ラインの寄
生容量を1本当りに換算すると、図8のA/D変換器が
1pF×8=8pFになり、図1のA/D変換器が1p
F×4=4pFになる。本発明は、アナログ入力端子数
が等しい条件の基で、従来例に比して、信号ラインの寄
生容量が1/2になる。
For example, the parasitic capacitance for one analog input terminal of the multiplexer is set to 1 pF. When the parasitic capacitance of the signal line is converted into one, the A / D converter of FIG. 8 becomes 1 pF × 8 = 8 pF, and the A / D converter of FIG.
F × 4 = 4 pF. According to the present invention, under the condition that the number of analog input terminals is the same, the parasitic capacitance of the signal line is halved as compared with the conventional example.

【0078】図1のA/D変換器では、コンパレータの
出力側に切換え機能を有することにより、キャパシタ群
とコンパレータの入力側との間を直接接続できるので、
コンパレータの入力側の寄生抵抗、寄生容量を削減でき
る。
In the A / D converter of FIG. 1, since the output side of the comparator has a switching function, the capacitor group and the input side of the comparator can be directly connected.
It is possible to reduce the parasitic resistance and parasitic capacitance on the input side of the comparator.

【0079】例えば、選択スイッチM1〜M8と容量スイ
ッチS1〜S8とが信号ライン上に形成する直列抵抗分を
1KΩにし、D/A変換部の入力容量を4pFにする。
信号ラインの時定数を1本当りに換算すると、図8のA
/D変換器が(8pF+4pF)×1KΩ=120ns
になり、図1のA/D変換器が(4pF+4pF)×1
KΩ=80nsになる。
For example, the series resistance formed by the selection switches M1 to M8 and the capacitance switches S1 to S8 on the signal line is set to 1 KΩ, and the input capacitance of the D / A converter is set to 4 pF.
Converting the time constant of the signal line into one, A in Fig. 8
/ D converter is (8pF + 4pF) × 1KΩ = 120ns
And the A / D converter of FIG. 1 is (4 pF + 4 pF) × 1
KΩ = 80 ns.

【0080】A/D変換器は、10ビットの分解能を有
すると、アナログ入力端子からの入力電圧を正確にサン
プリングするために、信号ラインの時定数の10倍程度
のサンプリング時間を要する。本発明は、アナログ入力
端子数が等しい条件の基で、従来例に比して、サンプリ
ング時間が2/3になる。アナログ入力端子数が多い場
合は、サンプリング時間はさらに短縮することができ
る。
If the A / D converter has a resolution of 10 bits, a sampling time of about 10 times the time constant of the signal line is required to accurately sample the input voltage from the analog input terminal. According to the present invention, under the condition that the number of analog input terminals is equal, the sampling time becomes 2/3 as compared with the conventional example. When the number of analog input terminals is large, the sampling time can be further shortened.

【0081】上記実施形態例によれば、入力アナログ信
号を発生する信号源とコンパレータとの間に入力マルチ
プレクサ、マルチプレクサ群、及び、キャパシタ群から
成る2つの信号ラインが独立に存在することにより、多
チャンネル化に伴って発生するコンパレータの寄生容量
の増加を抑え、信号ラインの寄生容量を減少するので、
多チャンネル化及び高速化の双方の条件を満足できる。
According to the above-described embodiment, since the two signal lines consisting of the input multiplexer, the multiplexer group, and the capacitor group are independently present between the signal source for generating the input analog signal and the comparator, it is possible to increase the number of signals. Since the increase in the parasitic capacitance of the comparator that occurs with the channelization is suppressed and the parasitic capacitance of the signal line is reduced,
It is possible to satisfy the conditions of both multi-channel and high speed.

【0082】図6は、本発明の第2実施形態例のA/D
変換器の回路図である。本実施形態例は、第2入力グル
ープに属する処理に比して、第1入力グループに属する
処理が、高い出力インピーダンスの信号源に対応できる
点が先の実施形態例と異なる。第2入力グループに属す
る処理は、先の実施形態例と同じであり、その説明を省
略する。
FIG. 6 shows an A / D of the second embodiment of the present invention.
It is a circuit diagram of a converter. The present embodiment example is different from the previous embodiment example in that the process belonging to the first input group can deal with a signal source having a high output impedance as compared with the process belonging to the second input group. The process belonging to the second input group is the same as that of the previous embodiment, and the description thereof is omitted.

【0083】A/D変換器は、バッファアンプ10を有
する。バッファアンプ10は、ボルテージフォロワとし
て動作し、入力電圧VinAから入力電圧VinCを発生し
て、入力電圧VinCを第1DA変換部2に入力する。
The A / D converter has a buffer amplifier 10. The buffer amplifier 10 operates as a voltage follower, generates an input voltage VinC from the input voltage VinA, and inputs the input voltage VinC to the first DA converter 2.

【0084】A/D変換器は、第1入力グループに属す
る処理を行い、第1のアナログ入力端子を使用して、初
期化の動作及びバイナリーサーチの動作を行う。
The A / D converter performs the process belonging to the first input group, and performs the initialization operation and the binary search operation using the first analog input terminal.

【0085】初期化の動作時、コンパレータ4は、差動
入力がバイアスされる。最初に、容量スイッチS1〜S4
は、入力電圧VinCを選択する。容量素子C1〜C4から
成る合成容量CA0は、入力電圧Vin1に対する1回目の
サンプリングとして、入力電圧VinCをサンプリングす
る。次に、容量スイッチS1〜S4は、入力電圧VinAを
選択する。合成容量CA0は、入力電圧Vin1に対する2
回目のサンプリングとして、入力電圧VinAをサンプリ
ングする。入力電圧Vin1に対して、2回のサンプリン
グが行われる。その後、バイナリーサーチの動作は、先
の実施形態例と同様になる。
In the initialization operation, the differential input of the comparator 4 is biased. First, the capacitance switches S1 to S4
Selects the input voltage VinC. The combined capacitance CA0 including the capacitive elements C1 to C4 samples the input voltage VinC as the first sampling for the input voltage Vin1. Next, the capacitance switches S1 to S4 select the input voltage VinA. The combined capacitance CA0 is 2 with respect to the input voltage Vin1.
As the second sampling, the input voltage VinA is sampled. Sampling is performed twice for the input voltage Vin1. After that, the operation of the binary search becomes the same as that of the previous embodiment.

【0086】第1入力グループに属する入力電圧は、バ
ッファアンプ10を経由するサンプリング、及び、バッ
ファアンプ10を経由しないサンプリングの2回が行わ
れる。1回目のサンプリングでは、バッファアンプ10
がインピーダンス変換(ボルテージフォロワ)動作する
ことにより、信号源の高い出力インピーダンスの影響を
受けないので、入力電圧VinCを正確にサンプリングす
る。2回目のサンプリングでは、バッファアンプ10の
オフセット等の影響によるVinAとVinCとの誤差を抑え
るので、入力電圧VinAを正確にサンプリングする。
The input voltage belonging to the first input group is sampled twice through the buffer amplifier 10 and sampling not through the buffer amplifier 10. In the first sampling, the buffer amplifier 10
Since the impedance conversion (voltage follower) operation is not affected by the high output impedance of the signal source, the input voltage VinC is accurately sampled. In the second sampling, since the error between VinA and VinC due to the influence of the offset of the buffer amplifier 10 is suppressed, the input voltage VinA is accurately sampled.

【0087】第2入力グループに属する処理は、入力電
圧のサンプリングが1回行われるので、第1入力グルー
プに属する処理に比して、高速なサンプリングが行われ
る。
In the process belonging to the second input group, the sampling of the input voltage is performed once, so that the sampling speed is higher than that in the process belonging to the first input group.

【0088】A/D変換器は、第1入力グループに属す
る処理により、信号源の出力インピーダンスの影響を受
けない正確なサンプリングが行え、第2入力グループに
属する処理により、高速なサンプリングが行える。
The A / D converter can perform accurate sampling without being affected by the output impedance of the signal source by the process belonging to the first input group, and can perform high-speed sampling by the process belonging to the second input group.

【0089】上記実施形態例によれば、ボルテージフォ
ロアが作動することにより、高い出力インピーダンスの
信号源からのアナログ入力信号も正確にサンプリングで
きる。
According to the above embodiment, the voltage follower operates so that the analog input signal from the signal source having a high output impedance can be accurately sampled.

【0090】図7は、本発明の第3実施形態例のA/D
変換器の回路図である。本実施形態例は、複数の抵抗が
基準レベル電圧を設定する。A/D変換器は、抵抗ラダ
ー回路11、第1DA変換部12、及び、第2DA変換
部13を有する。
FIG. 7 shows an A / D of the third embodiment of the present invention.
It is a circuit diagram of a converter. In this embodiment, a plurality of resistors sets the reference level voltage. The A / D converter includes a resistance ladder circuit 11, a first DA conversion unit 12, and a second DA conversion unit 13.

【0091】抵抗ラダー回路11は、抵抗R1〜R8及び
抵抗スイッチS1〜S8で構成される。抵抗R1〜R8は、
基準電圧VF-から基準電圧VF+までの間を、この順に直
列に接続される。抵抗スイッチS1〜S8の一端は、直列
に接続された抵抗R1〜R8の各タップに夫々接続され、
抵抗スイッチS1〜S8の他端は、抵抗ラダー回路11の
出力端子に全て接続される。
The resistance ladder circuit 11 is composed of resistances R1 to R8 and resistance switches S1 to S8. The resistors R1 to R8 are
The reference voltage VF− to the reference voltage VF + are connected in series in this order. One ends of the resistance switches S1 to S8 are respectively connected to the taps of the resistances R1 to R8 connected in series,
The other ends of the resistance switches S1 to S8 are all connected to the output terminals of the resistance ladder circuit 11.

【0092】抵抗スイッチS1〜S8は、コントロール信
号104に基づいて、何れか1つがオンする。抵抗ラダ
ー回路11は、抵抗スイッチS1〜S8が設定した基準レ
ベル電圧Vf0〜Vf7を、出力端子から第1DA変換部1
2及び第2DA変換部13に入力する。
Any one of the resistance switches S1 to S8 is turned on based on the control signal 104. The resistance ladder circuit 11 outputs the reference level voltages Vf0 to Vf7 set by the resistance switches S1 to S8 from the output terminal to the first DA conversion unit 1.
2 and input to the second DA converter 13.

【0093】第1DA変換部12は、機能スイッチS11
〜S13(第1のマルチプレクサ)及び容量素子C11(第
1のキャパシタ)で構成される。容量素子C11の一端
は、機能スイッチS11を経由して入力電圧VinAが入力
され、機能スイッチS12を経由してグランド電位が入力
され、機能スイッチS13を経由して基準レベル電圧が入
力される。容量素子C11の他端は、コンパレータ4の逆
相比較入力端子に接続される。
The first DA converter 12 has a function switch S11.
To S13 (first multiplexer) and a capacitive element C11 (first capacitor). The input voltage VinA is input to one end of the capacitive element C11 via the functional switch S11, the ground potential is input via the functional switch S12, and the reference level voltage is input via the functional switch S13. The other end of the capacitive element C11 is connected to the negative phase comparison input terminal of the comparator 4.

【0094】第2DA変換部13は、機能スイッチS14
〜S16(第2のマルチプレクサ)及び容量素子C12(第
2のキャパシタ)で構成される。容量素子C12の一端
は、機能スイッチS14を経由して入力電圧VinBが入力
され、機能スイッチS15を経由してグランド電位が入力
され、機能スイッチS16を経由して基準レベル電圧が入
力される。容量素子C12の他端は、コンパレータ4の正
相比較入力端子に接続される。
The second DA converter 13 has a function switch S14.
.About.S16 (second multiplexer) and a capacitive element C12 (second capacitor). The input voltage VinB is input to the one end of the capacitive element C12 via the functional switch S14, the ground potential is input via the functional switch S15, and the reference level voltage is input via the functional switch S16. The other end of the capacitive element C12 is connected to the positive phase comparison input terminal of the comparator 4.

【0095】機能スイッチS11〜S13及びS14〜S16
は、A/D変換器が行う処理に応じて、何れか1つが夫
々オンする。容量素子C11又はC12は、合成容量CA又
はCBに相当する。
Function switches S11-S13 and S14-S16
One of the two turns on depending on the processing performed by the A / D converter. The capacitive element C11 or C12 corresponds to the combined capacitance CA or CB.

【0096】ここで、A/D変換器の動作について説明
する。第2入力グループに属する処理は、第1入力グル
ープに属する処理と同様に行われるので、その説明を省
略する。
Now, the operation of the A / D converter will be described. Since the process belonging to the second input group is performed in the same manner as the process belonging to the first input group, its description is omitted.

【0097】第1入力グループに属する処理の場合、第
1DA変換部12は、基準レベル電圧の設定部として動
作する。機能スイッチS12は、第1入力グループに属す
る処理が終了するまで、オフする。
In the case of processing belonging to the first input group, the first DA converter 12 operates as a reference level voltage setting unit. The function switch S12 is turned off until the processing belonging to the first input group is completed.

【0098】初期化の動作時、接地スイッチS9及びS1
0は、オンする。機能スイッチS11はオンし、機能スイ
ッチS13はオフする。容量素子C11は、入力電圧VinA
をサンプリングする。容量素子C12は、電荷が放電され
る。比較基準電圧Vcp2は、グランド電位になる。
During the initialization operation, the ground switches S9 and S1
0 turns on. The function switch S11 is turned on and the function switch S13 is turned off. The capacitive element C11 has an input voltage VinA
To sample. The electric charge is discharged to the capacitive element C12. The comparison reference voltage Vcp2 becomes the ground potential.

【0099】バイナリーサーチの動作時、接地スイッチ
S9及びS10は、オフする。機能スイッチS11はオフ
し、機能スイッチS13はオンする。容量素子C11は、抵
抗ラダー回路11からの基準レベル電圧が印加される。
比較対象電圧Vcp1は、設定された基準レベル電圧とサ
ンプリングした入力電圧VinAとの差の電圧になる。
During the binary search operation, the ground switches S9 and S10 are turned off. The function switch S11 turns off and the function switch S13 turns on. The reference level voltage from the resistance ladder circuit 11 is applied to the capacitive element C11.
The comparison target voltage Vcp1 is the difference voltage between the set reference level voltage and the sampled input voltage VinA.

【0100】第2DA変換部13は、差動入力用の容量
負荷部として動作する。機能スイッチS14及びS16は、
第1入力グループに属する処理が終了するまでオフす
る。機能スイッチS15は、第1入力グループに属する処
理が終了するまでオンする。
The second DA conversion section 13 operates as a capacitive load section for differential input. The function switches S14 and S16 are
It is turned off until the processing belonging to the first input group is completed. The function switch S15 is turned on until the processing belonging to the first input group is completed.

【0101】コンパレータ4、セレクタ5、及び、コン
トロール回路6は、先の実施形態例と同様に動作する。
The comparator 4, the selector 5, and the control circuit 6 operate in the same manner as in the previous embodiment.

【0102】上記実施形態例によれば、抵抗ラダー回路
が基準レベル電圧を設定することにより、容量素子を使
用したDA変換部に比して抵抗素子を使用したDA変換
部の単調性が保証されるので、製造精度の要求が緩和さ
れる。
According to the above embodiment, the resistance ladder circuit sets the reference level voltage, so that the monotonicity of the DA conversion section using the resistance element is guaranteed as compared with the DA conversion section using the capacitance element. Therefore, the requirement for manufacturing accuracy is relaxed.

【0103】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明したが、本発明のA/D変換器は、上記実施
形態例の構成にのみ限定されるものでなく、上記実施形
態例の構成から種々の修正及び変更を施したA/D変換
器も、本発明の範囲に含まれる。
Although the present invention has been described above based on its preferred embodiments, the A / D converter of the present invention is not limited to the configuration of the above-mentioned embodiments, and the above-mentioned embodiments are not limited thereto. The A / D converter in which various modifications and changes are made from the above configuration is also included in the scope of the present invention.

【0104】[0104]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のA/D変
換器では、複数のアナログ入力端子を2つのグループに
分割する2本の信号ラインが独立に存在し、1本当りの
信号ラインの寄生容量が半分に減少する。選択機能を有
するセレクタがコンパレータの後段に配置され、信号ラ
イン上の寄生容量及び寄生抵抗が減少する。この場合、
サンプリング時間を短くできるので、変換の動作を高速
化できる。
As described above, in the A / D converter of the present invention, two signal lines for dividing a plurality of analog input terminals into two groups are independently present, and one signal line is provided. The parasitic capacitance of is reduced by half. A selector having a selection function is arranged after the comparator to reduce the parasitic capacitance and parasitic resistance on the signal line. in this case,
Since the sampling time can be shortened, the conversion operation can be speeded up.

【0105】また、サンプリング時間を同程度に設計す
れば、アナログ入力端子数を2倍に増やすことができ、
且つ、分割した2つの入力グループの一方を高い出力イ
ンピーダンスの信号源からの入力電圧に対応させ、他方
を高速動作が要求される入力電圧に対応させることがで
きる。この場合、使用用途に対する適応性が良い処理が
可能になる。
If the sampling times are designed to be the same, the number of analog input terminals can be doubled,
Further, one of the two divided input groups can be made to correspond to the input voltage from the signal source having a high output impedance, and the other can be made to correspond to the input voltage required to operate at high speed. In this case, it is possible to perform processing that is highly adaptable to the intended use.

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

【図1】本発明の第1実施形態例のA/D変換器の回路
図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of an A / D converter according to a first embodiment of the present invention.

【図2】使用するアナログ入力端子に応じて行われる処
理を示す表である。
FIG. 2 is a table showing processing performed according to an analog input terminal used.

【図3】初期化の動作時の第1DA変換部2、第2DA
変換部3、及び、コンパレータ4の等価回路を示す。
FIG. 3 shows a first DA conversion unit 2 and a second DA during an initialization operation.
An equivalent circuit of the conversion unit 3 and the comparator 4 is shown.

【図4】バイナリーサーチの動作時の第1DA変換部
2、第2DA変換部3、及び、コンパレータ4の等価回
路を示す。
FIG. 4 shows an equivalent circuit of a first DA conversion unit 2, a second DA conversion unit 3 and a comparator 4 during a binary search operation.

【図5】第1DA変換部2が設定する基準レベル電圧の
詳細を示す。
FIG. 5 shows details of a reference level voltage set by the first DA converter 2.

【図6】本発明の第2実施形態例のA/D変換器の回路
図である。
FIG. 6 is a circuit diagram of an A / D converter according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3実施形態例のA/D変換器の回路
図である。
FIG. 7 is a circuit diagram of an A / D converter according to a third embodiment of the present invention.

【図8】特許第2952931号公報に記載のA/D変
換器の回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram of an A / D converter described in Japanese Patent No. 2952931.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2、12 第1DA変換部 3、13 第2DA変換部 4 コンパレータ 5 セレクタ 6 コントロール回路(判定回路) 7 第1入力マルチプレクサ 8 第2入力マルチプレクサ 9 ロジック回路 10 バッファアンプ 11 抵抗ラダー回路 101、102 比較結果信号 103 選択信号 104 コントロール信号 105 変換結果信号 C1〜C4、C5〜C8 容量素子(第1及び第2のキャパ
シタ群) C11、C12 容量素子(第1及び第2のキャパシタ) S1〜S4、S5〜S8 容量スイッチ(第1及び第2のマ
ルチプレクサ群) S11〜S13、S14〜S16 機能スイッチ(第1及び第2
のマルチプレクサ)
2, 12 First DA conversion unit 3, 13 Second DA conversion unit 4 Comparator 5 Selector 6 Control circuit (decision circuit) 7 First input multiplexer 8 Second input multiplexer 9 Logic circuit 10 Buffer amplifier 11 Resistance ladder circuit 101, 102 Comparison result Signal 103 Selection signal 104 Control signal 105 Conversion result signals C1 to C4, C5 to C8 Capacitive elements (first and second capacitor groups) C11, C12 Capacitive elements (first and second capacitors) S1 to S4, S5 to S8 capacitance switch (first and second multiplexer group) S11 to S13, S14 to S16 function switch (first and second multiplexer)
Multiplexer)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−231518(JP,A) 特開 昭63−300627(JP,A) 特開 平5−14202(JP,A) 特開2000−59220(JP,A) 特開2000−201077(JP,A) 特開 平7−193507(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 1/00 - 1/88 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-3-231518 (JP, A) JP-A-63-300627 (JP, A) JP-A-5-14202 (JP, A) JP-A 2000-59220 (JP, A) JP 2000-201077 (JP, A) JP 7-193507 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H03M 1/00-1/88

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 正相入力端子及び逆相入力端子を有する
コンパレータと、 前記逆相入力端子及び正相入力端子を夫々接地ラインに
接続するための第1及び第2スイッチと、 一端が共通に且つ前記逆相入力端子に接続された複数の
キャパシタから成る第1のキャパシタ群と、 一端が共通に且つ前記正相入力端子に接続された複数の
キャパシタから成る第2のキャパシタ群と、 前記第1のキャパシタ群の各キャパシタの他端を、第1
の信号ライン、極性が相互に異なる2つの電源ライン、
又は、接地ラインに選択的に接続する複数のマルチプレ
クサから成る第1のマルチプレクサ群と、 前記第2のキャパシタ群の各キャパシタの他端を、第2
の信号ライン、前記2つの電源ライン、又は、接地ライ
ンに選択的に接続する複数のマルチプレクサから成る第
2のマルチプレクサ群と、 所定数の入力アナログ信号を選択的に前記第1の信号ラ
インに接続する第1の入力マルチプレクサと、 所定数の入力アナログ信号を選択的に前記第2の信号ラ
インに接続する第2の入力マルチプレクサと、 前記コンパレータの出力の極性を判定する判定回路とを
備え、 前記第1及び第2のスイッチをオンする初期化モード
と、 前記第1及び第2のキャパシタ群の一方の群に属する各
キャパシタの他端を対応する信号ラインに接続し、前記
キャパシタ群の他方のキャパシタ群に属する各キャパシ
タの各他端をグランドラインに接続するサンプリングモ
ードと、 前記一方の群に属するキャパシタの他端を、一旦前記電
源ラインの一方に接続し、次いで、選択的に前記電源ラ
インの他方に順次に切り換え、且つ、前記他方のキャパ
シタ群のキャパシタの各他端をグランドラインに接続す
るバイナリモードとで順次に作動し、 前記判定回路は、前記バイナリモードで前記コンパレー
タの出力の極性変化を判定することを特徴とするA/D
変換器。
1. A comparator having a positive-phase input terminal and a negative-phase input terminal, first and second switches for connecting the negative-phase input terminal and the positive-phase input terminal to a ground line, respectively, and having one end commonly A first capacitor group composed of a plurality of capacitors connected to the negative phase input terminal; a second capacitor group composed of a plurality of capacitors having one end commonly connected to the positive phase input terminal; The other end of each capacitor of the first capacitor group is
Signal line, two power lines with different polarities,
Alternatively, a first multiplexer group including a plurality of multiplexers selectively connected to a ground line, and the other end of each capacitor of the second capacitor group are
Second multiplexer group consisting of a plurality of multiplexers selectively connected to the signal line, the two power supply lines, or the ground line, and a predetermined number of input analog signals are selectively connected to the first signal line A first input multiplexer, a second input multiplexer that selectively connects a predetermined number of input analog signals to the second signal line, and a determination circuit that determines the polarity of the output of the comparator, An initialization mode in which the first and second switches are turned on, and the other end of each capacitor belonging to one of the first and second capacitor groups is connected to a corresponding signal line, and the other of the capacitor groups is connected. A sampling mode in which the other end of each capacitor belonging to the capacitor group is connected to the ground line, and the other end of the capacitor belonging to the one group is Once connected to one of the power supply lines, then selectively switched to the other of the power supply lines in sequence, and in binary mode in which each other end of the capacitors of the other capacitor group is connected to the ground line. A / D, wherein the determination circuit is operable to determine the polarity change of the output of the comparator in the binary mode.
converter.
【請求項2】 前記コンパレータは、正相出力端子及び
逆相出力端子を備え、前記判定回路は、該コンパレータ
の正相出力端子又は逆相出力端子の一方を選択するセレ
クタを備える、請求項1に記載のA/D変換器。
2. The comparator includes a positive-phase output terminal and a negative-phase output terminal, and the determination circuit includes a selector that selects one of a positive-phase output terminal and a negative-phase output terminal of the comparator. A / D converter described in 1.
【請求項3】 前記第1及び第2の入力マルチプレクサ
の少なくとも一方の出力端子と、対応するキャパシタ群
の各キャパシタの他端との間に選択的に接続されるボル
テージフォロアを備え、該ボルテージフォロアは、前記
サンプリングモードに代えて別のサンプリングモードで
作動する、請求項1又は2に記載のA/D変換器。
3. A voltage follower selectively connected between at least one output terminal of the first and second input multiplexers and the other end of each capacitor of a corresponding capacitor group, the voltage follower. The A / D converter according to claim 1 or 2, which operates in another sampling mode instead of the sampling mode.
【請求項4】 正相入力端子及び逆相入力端子を有する
コンパレータと、 前記逆相入力端子及び正相入力端子を夫々接地ラインに
接続するための第1及び第2スイッチと、 一端が前記逆相入力端子に接続された第1のキャパシタ
と、 一端が前記正相入力端子に接続された第2のキャパシタ
と、 正極電源と負極電源との間に接続され複数の出力電圧を
出力するタップを備える抵抗ラダー回路と、 前記第1のキャパシタの他端を、第1の信号ライン、接
地ライン、又は、前記抵抗ラダーの各タップに選択的に
接続する第1のマルチプレクサと、 前記第2のキャパシタの他端を、第2の信号ライン、接
地ライン、又は、前記抵抗ラダーの各タップに選択的に
接続する第2のマルチプレクサと、 所定数の入力アナログ信号を選択的に前記第1の信号ラ
インに接続する第1の入力マルチプレクサと、 所定数の入力アナログ信号を選択的に前記第2の信号ラ
インに接続する第2の入力マルチプレクサと、 前記コンパレータの出力の極性を判定する判定回路とを
備え、 前記第1及び第2のスイッチをオンする初期化モード
と、 前記第1及び第2のキャパシタの一方の他端を対応する
信号ラインに接続し、前記キャパシタの他方の他端をグ
ランドラインに接続するサンプリングモードと、 前記一方のキャパシタの他端を、前記抵抗ラダーの各タ
ップに順次に切り換え、且つ、前記他方のキャパシタの
他端をグランドラインに接続するバイナリモードとで順
次に作動し、 前記判定回路は、前記バイナリモードで前記コンパレー
タの出力の極性変化を判定することを特徴とするA/D
変換器。
4. A comparator having a positive-phase input terminal and a negative-phase input terminal, first and second switches for connecting the negative-phase input terminal and the positive-phase input terminal to a ground line, respectively, one end of which is the reverse A first capacitor connected to the phase input terminal; a second capacitor having one end connected to the positive phase input terminal; and a tap connected between the positive power supply and the negative power supply for outputting a plurality of output voltages. A resistor ladder circuit, a first multiplexer that selectively connects the other end of the first capacitor to a first signal line, a ground line, or each tap of the resistor ladder, and the second capacitor A second multiplexer for selectively connecting the other end of the first signal line to a second signal line, a ground line, or each tap of the resistance ladder; and a predetermined number of input analog signals for selectively selecting the first signal. A first input multiplexer connected to the line; a second input multiplexer selectively connecting a predetermined number of input analog signals to the second signal line; and a determination circuit for determining the polarity of the output of the comparator. An initialization mode in which the first and second switches are turned on, one end of the first and second capacitors is connected to a corresponding signal line, and the other end of the capacitor is connected to a ground line. And a binary mode in which the other end of the one capacitor is sequentially switched to each tap of the resistance ladder and the other end of the other capacitor is connected to a ground line. The A / D is characterized in that the judging circuit judges a polarity change of the output of the comparator in the binary mode.
converter.
【請求項5】 前記コンパレータは、正相出力端子及び
逆相出力端子を備え、前記判定回路は、該コンパレータ
の正相出力端子又は逆相出力端子の一方を選択するセレ
クタを備える、請求項4に記載のA/D変換器。
5. The comparator includes a positive phase output terminal and a negative phase output terminal, and the determination circuit includes a selector that selects one of a positive phase output terminal and a negative phase output terminal of the comparator. A / D converter described in 1.
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