JP3530349B2 - Subtraction amplification circuit and analog-digital conversion circuit - Google Patents
Subtraction amplification circuit and analog-digital conversion circuitInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、減算増幅回路およ
びそれを備えたアナログ−デジタル変換回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention is, subtracting amplifier circuit Oyo
Beauty analog with the same - to digital converter.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、ビデオ信号のデジタル処理技術の
進歩に伴い、ビデオ信号処理用のアナログ−デジタル変
換回路(A/Dコンバータ)の需要が大きくなってい
る。ビデオ信号処理用のアナログ−デジタル変換回路に
は高速変換動作が要求されるため、従来、2ステップフ
ラッシュ(2ステップパラレル)方式が広く用いられて
いた。2. Description of the Related Art In recent years, with the progress of digital processing technology for video signals, the demand for analog-to-digital conversion circuits (A / D converters) for processing video signals has been increasing. Conventionally, a two-step flash (two-step parallel) system has been widely used because an analog-to-digital converter for video signal processing requires a high-speed conversion operation.
【0003】しかし、変換ビット数の増大に伴い、2ス
テップフラッシュ方式では十分な変換精度が得られなく
なってきたため、多段パイプライン(ステップフラッシ
ュ)構成を有するアナログ−デジタル変換回路が開発さ
れた。However, with the increase in the number of conversion bits, sufficient conversion accuracy cannot be obtained with the two-step flash method. Therefore, an analog-to-digital conversion circuit having a multi-stage pipeline (step flash) configuration has been developed.
【0004】この多段パイプライン構成を有するアナロ
グ−デジタル変換回路では、各段がA/Dコンバータ
(デジタル−アナログ変換器)、D/Aコンバータ(デ
ジタル−アナログ変換器)および差分増幅器からなる。In the analog-digital conversion circuit having the multi-stage pipeline configuration, each stage includes an A / D converter (digital-analog converter), a D / A converter (digital-analog converter), and a difference amplifier.
【0005】各段において、A/DコンバータおよびD
/Aコンバータのビット数(ビット構成)nは同じに設
定されている。また、各段のA/Dコンバータは、アナ
ログ−デジタル変換回路全体と区別するために、サブA
/Dコンバータと呼ばれる。サブA/Dコンバータに
は、高速変換動作が可能な全並列比較(フラッシュ)方
式が用いられる。In each stage, an A / D converter and D
The number of bits (bit configuration) n of the / A converter is set to be the same. The A / D converter in each stage has a sub-A converter for distinguishing from the entire analog-digital conversion circuit.
It is called a / D converter. For the sub A / D converter, an all-parallel comparison (flash) method capable of high-speed conversion operation is used.
【0006】このアナログ−デジタル変換回路では、ま
ず、アナログ入力信号に対して、1段目のサブA/Dコ
ンバータを用いてA/D変換を行う。次に、1段目のA
/DコンバータのA/D変換結果を1段目のD/Aコン
バータに入力し、D/A変換を行う。続いて、1段目の
D/AコンバータのD/A変換結果とアナログ入力信号
とを1段目の差分増幅器に入力し、それらの差分を増幅
する。In this analog-to-digital conversion circuit, first, A / D conversion is performed on an analog input signal using a first-stage sub A / D converter. Next, the first stage A
The A / D conversion result of the / D converter is input to the first stage D / A converter to perform D / A conversion. Subsequently, the D / A conversion result of the first stage D / A converter and the analog input signal are input to the first stage differential amplifier, and the difference therebetween is amplified.
【0007】その1段目の差分増幅器の出力に対して、
2段目のサブA/Dコンバータを用いてA/D変換を行
う。次に、2段目のサブA/DコンバータのA/D変換
結果を2段目のD/Aコンバータに入力し、D/A変換
を行う。続いて、2段目のD/AコンバータのD/A変
換結果と1段目の差分増幅器の出力とを2段目の差分増
幅器に入力し、それらの差分を増幅する。この後は、同
様の動作を各段で順次行う。With respect to the output of the first-stage differential amplifier,
A / D conversion is performed using the second-stage sub A / D converter. Next, the A / D conversion result of the second-stage sub A / D converter is input to the second-stage D / A converter, and D / A conversion is performed. Subsequently, the D / A conversion result of the second-stage D / A converter and the output of the first-stage differential amplifier are input to the second-stage differential amplifier, and the difference therebetween is amplified. Thereafter, the same operation is sequentially performed in each stage.
【0008】ただし、最終段はサブA/Dコンバータの
みから構成され、前段の差分増幅器の出力をA/D変換
する。However, the last stage is composed of only the sub-A / D converter, and A / D-converts the output of the preceding-stage differential amplifier.
【0009】例えば、3段パイプライン構成で1〜3段
目のサブA/Dコンバータのビット数(ビット構成)が
それぞれa,b,cの場合には、1段目のサブA/Dコ
ンバータから上位aビット、2段目のサブA/Dコンバ
ータから中位bビット、3段目のサブA/Dコンバータ
から下位cビットのデジタル出力が得られる。For example, when the number of bits (bit configuration) of the sub-A / D converters of the first to third stages in the three-stage pipeline configuration are a, b, and c, respectively, the first-stage sub-A / D converter , A middle b bit from the second sub-A / D converter and a lower c-bit digital output from the third sub-A / D converter.
【0010】このように、多段パイプライン構成をとれ
ば、各段において、アナログ入力信号または前段の差分
増幅器の出力と、その段のデジタル出力のD/A変換結
果との差分が、その段の差分増幅器によって増幅され
る。そのため、変換ビット数が増大してLSB(Least
Significant Bit)が小さくなっても、サブA/Dコンバ
ータを構成する各コンパレータの分解能を実質的に向上
させることが可能になり、十分な変換精度が得られる。As described above, in the multistage pipeline configuration, in each stage, the difference between the analog input signal or the output of the preceding stage differential amplifier and the D / A conversion result of the digital output of the stage is determined by the difference of the stage. It is amplified by a difference amplifier. Therefore, the number of conversion bits increases and LSB (Least
Even if the Significant Bit is reduced, the resolution of each comparator constituting the sub A / D converter can be substantially improved, and sufficient conversion accuracy can be obtained.
【0011】このような多段パイプライン構成を有する
アナログ−デジタル変換回路の各段の差分増幅器として
減算増幅回路が用いられる。A subtraction amplifier circuit is used as a differential amplifier at each stage of the analog-digital conversion circuit having such a multi-stage pipeline configuration.
【0012】図15は従来の減算増幅回路の一例を示す
回路図である。また、図16は図15の減算増幅回路の
動作を説明するための図である。FIG. 15 is a circuit diagram showing an example of a conventional subtraction amplifier circuit. FIG. 16 is a diagram for explaining the operation of the subtraction amplifier circuit of FIG.
【0013】図15において、演算増幅器1の反転入力
端子はノードnbに接続され、非反転入力端子は接地さ
れている。また、演算増幅器1の出力端子はノードno
に接続されるとともにコンデンサ2を介して反転入力端
子に接続されている。演算増幅器1の反転入力端子と非
反転入力端子との間にはスイッチSW1が接続され、ノ
ードnbとノードnaとの間にコンデンサ3が接続され
ている。ノードnaは、スイッチSW2を介してノード
n1に接続され、かつスイッチSW3を介してノードn
2に接続されている。In FIG. 15, the inverting input terminal of the operational amplifier 1 is connected to the node nb, and the non-inverting input terminal is grounded. The output terminal of the operational amplifier 1 is connected to the node no.
And via a capacitor 2 to an inverting input terminal. The switch SW1 is connected between the inverting input terminal and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 1, and the capacitor 3 is connected between the node nb and the node na. Node na is connected to node n1 via switch SW2, and connected to node n via switch SW3.
2 are connected.
【0014】ノードn1に電圧V1 が入力され、ノード
n2に電圧V2 が入力され、ノードnoから電圧VO が
出力される。[0014] voltages V 1 to the node n1 is input, the voltage V 2 is input to the node n2, the voltage V O output from the node no.
【0015】ここで、図16を参照しながら図15の減
算増幅回路の動作を説明する。なお、コンデンサ2の容
量値をCとし、コンデンサ3の容量値をKCとし、接地
電位をVG とする。Kは定数である。Here, the operation of the subtraction amplifier circuit of FIG. 15 will be described with reference to FIG. Incidentally, the capacitance value of the capacitor 2 is C, a capacitance value of the capacitor 3 and KC, the ground potential V G. K is a constant.
【0016】まず、スイッチSW1およびスイッチSW
2をオンにし、スイッチSW3をオフにする。それによ
り、ノードnaの電圧はV1 となる。また、ノードno
の電圧は0となる。このとき、ノードnbの電荷Qaは
次式のようになる。First, the switch SW1 and the switch SW
2 is turned on and the switch SW3 is turned off. Thereby, the voltage of the node na becomes V 1. Also, the node no
Becomes zero. At this time, the charge Qa of the node nb is as follows.
【0017】Qa=(VG −V1 )KC
次に、スイッチSW1をオフにした後、スイッチSW2
をオフにし、かつスイッチSW3をオンにする。それに
より、ノードnaの電圧はV2 となる。また、ノードn
oの電圧はVO となる。このとき、ノードnbは仮想接
地するため、ノードnbの電荷Qbは次式のようにな
る。[0017] Qa = (V G -V 1) KC Then, after turning off the switch SW1, the switch SW2
Is turned off, and the switch SW3 is turned on. Thereby, the voltage of the node na becomes V 2. Node n
The voltage of o becomes V O. At this time, since the node nb is virtually grounded, the charge Qb of the node nb is expressed by the following equation.
【0018】
Qb=(VG −V2 )KC+(VG −VO )C
ノードnbには電荷が抜け出る経路がないので、電荷保
存則によりQa=Qbとなる。したがって、次式が成立
する。[0018] Since the Qb = (V G -V 2) KC + (V G -V O) C node no route charge exits the nb, the Qa = Qb by the charge conservation law. Therefore, the following equation is established.
【0019】(VG −V1 )KC=(VG −V2 )KC
+(VG −VO )C
上式から、ノードnoの電圧VO は次式のようになる。[0019] (V G -V 1) KC = (V G -V 2) KC
+ (V G −V O ) C From the above equation, the voltage V O at the node no is as follows.
【0020】VO =VG +(V1 −V2 )K
このようにして、電圧V1 から電圧V2 が減算され、そ
の減算値がK倍に増幅される。V O = V G + (V 1 −V 2 ) K In this manner, the voltage V 2 is subtracted from the voltage V 1 , and the subtracted value is amplified by a factor of K.
【0021】[0021]
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の減算増幅
回路においては、上記のように、ノードnaに入力する
電圧V1 ,V2 を切り替えるためにスイッチSW2,S
W3が必要となる。これらのスイッチSW2,SW3
は、通常CMOS(相補型金属酸化物半導体)電界効果
トランジスタからなるCMOSスイッチにより構成され
る。In the above-described conventional subtraction amplifier circuit, as described above, the switches SW2 and S2 are used to switch the voltages V 1 and V 2 input to the node na.
W3 is required. These switches SW2, SW3
Is usually constituted by a CMOS switch composed of a CMOS (complementary metal oxide semiconductor) field effect transistor.
【0022】このCMOSスイッチは、低電圧動作時に
確実にオンオフすることができないという特性を有し、
特に、電源電圧と接地電圧の中間レベルは通しにくく、
または通せない。そのため、アナログ−デジタル変換回
路の低電圧化を図ることが難しい。This CMOS switch has a characteristic that it cannot be reliably turned on and off at the time of low voltage operation.
In particular, it is difficult to pass the intermediate level between the power supply voltage and the ground voltage,
Or can not pass. Therefore, it is difficult to reduce the voltage of the analog-digital conversion circuit.
【0023】また、アナログ入力信号である電圧V1 ,
V2 がスイッチSW2,SW3を介してコンデンサ3に
入力されるので、不特定なアナログ信号が入力される場
合、アナログ入力信号にそのアナログ入力信号レベルに
依存するスイッチ雑音が発生する。The voltage V 1 , which is an analog input signal,
Since V 2 is input to the capacitor 3 via the switch SW2, SW3, if unspecified analog signal is inputted, switches the noise which depends on the analog input signal level to the analog input signal is generated.
【0024】これらの結果、低電圧動作が可能でかつ高
精度なアナログ−デジタル変換回路を実現することがで
きない。As a result, a high-precision analog-to-digital conversion circuit that can operate at a low voltage and cannot be realized.
【0025】本発明の目的は、低電圧動作が可能でかつ
雑音が低減された減算増幅回路およびそれを備えたアナ
ログ−デジタル変換回路を提供することである。An object of the present invention is to provide a subtraction amplifier circuit capable of operating at a low voltage and reducing noise, and an analog-to-digital conversion circuit including the same.
【0026】本発明の他の目的は、低電圧動作が可能で
かつ雑音が低減された減算増幅回路の動作方法を提供す
ることである。It is another object of the present invention to provide a method of operating a subtraction amplifier circuit capable of operating at a low voltage and reducing noise.
【0027】[0027]
【課題を解決するための手段および発明の効果】(1)
第1の発明
第1の発明に係る減算増幅回路は、演算増幅器の一方の
入力端子と出力端子との間に第1の容量が接続され、演
算増幅器の一方の入力端子に第2および第3の容量が並
列に接続され、演算増幅器の一方の入力端子と他方の入
力端子との間が短絡状態にされるとともに、第2の容量
の入力端に入力電圧が与えられ、かつ第3の容量の入力
端に任意の設定電圧が与えられた後、演算増幅器の一方
の入力端子と他方の入力端子との間が開放状態にされる
とともに、第2の容量の入力端に上記設定電圧が与えら
れ、かつ第3の容量の入力端に第2の入力電圧が与えら
れるものである。 Means for Solving the Problems and Effects of the Invention (1)
1st invention The subtraction amplifier circuit according to the 1st invention is one of the operational amplifiers.
A first capacitor is connected between the input terminal and the output terminal, and
The second and third capacitors are connected to one input terminal of the operational amplifier.
Connected to one input terminal of the operational amplifier and the other
Short-circuited to the input terminal and the second capacitor
Input voltage is applied to the input terminal of the
After an arbitrary set voltage is applied to one end, one of the operational amplifiers
Between the input terminal and the other input terminal is open
At the same time, the set voltage is applied to the input terminal of the second capacitor.
And the second input voltage is applied to the input terminal of the third capacitor.
It is what is done.
【0028】[0028]
【0029】[0029]
【0030】[0030]
【0031】[0031]
【0032】本発明に係る減算増幅回路においては、ス
イッチを用いて第1および第2の入力電圧を切り替える
ことなく、設定電圧を媒介として第1の入力電圧と第2
の入力電圧とが減算され、その減算値が増幅される。In the subtraction amplifier circuit according to the present invention, the first input voltage and the second input voltage are interposed via the set voltage without switching between the first and second input voltages using a switch.
Is subtracted, and the subtracted value is amplified.
【0033】この場合、スイッチを介することなく第1
および第2の入力電圧を入力することができ、かつ設定
電圧を任意に設定することができるので、雑音が低減さ
れるとともに、低電圧動作が可能となる。In this case, the first
And the second input voltage can be input and the set voltage can be arbitrarily set, so that noise can be reduced and low-voltage operation can be performed.
【0034】(2)第2の発明 第2
の発明に係る減算増幅回路は、第1の発明に係る減
算増幅回路の構成において、第3の容量が、演算増幅器
の一方の入力端子に並列に接続された複数の容量を含
み、演算増幅器の一方の入力端子と他方の入力端子との
間が開放状態にされたときに複数の容量の入力端に複数
の入力電圧がそれぞれ与えられるものである。 (2) Second Invention In the subtraction amplifier circuit according to the second invention, in the configuration of the subtraction amplifier circuit according to the first invention, the third capacitor is connected in parallel to one input terminal of the operational amplifier. Including a plurality of connected capacitors, a plurality of input voltages are respectively applied to input terminals of the plurality of capacitors when an open state is established between one input terminal and the other input terminal of the operational amplifier. .
【0035】この場合、第3の容量を複数の容量に分割
することにより、任意の複数の入力電圧を用いて第2の
入力電圧を設定することが可能となる。In this case, by dividing the third capacitor into a plurality of capacitors, it is possible to set the second input voltage using an arbitrary plurality of input voltages.
【0036】[0036]
【0037】[0037]
【0038】[0038]
【0039】[0039]
【0040】(3)第3の発明 第3
の発明に係る減算増幅回路は、演算増幅器の一方お
よび他方の入力端子と一方および他方の出力端子との間
にそれぞれ第1および第2の容量が接続され、演算増幅
器の一方の入力端子に第3および第4の容量が並列に接
続され、演算増幅器の他方の入力端子に第5および第6
の容量が並列に接続され、演算増幅器の一方および他方
の入力端子が所定の基準電位に接続されるとともに、第
3および第5の容量の入力端に第1および第2の入力電
圧がそれぞれ与えられ、かつ第4および第6の容量の入
力端に任意の第1の設定電圧がそれぞれ与えられた後、
演算増幅器の一方および他方の入力端子が基準電位から
遮断されるとともに、第3および第5の容量の入力端に
任意の第2の設定電圧がそれぞれ与えられ、かつ第4お
よび第6の容量の入力端に第3および第4の入力電圧が
それぞれ与えられるものである。 (3) Third Invention A subtraction amplifier circuit according to a third invention is characterized in that the first and second capacitors are respectively provided between one and the other input terminals of the operational amplifier and the one and the other output terminals. The third and fourth capacitors are connected in parallel to one input terminal of the operational amplifier, and the fifth and sixth capacitors are connected to the other input terminal of the operational amplifier.
Are connected in parallel, one and the other input terminals of the operational amplifier are connected to a predetermined reference potential, and the first and second input voltages are applied to the input terminals of the third and fifth capacitors, respectively. And an arbitrary first set voltage is applied to the input terminals of the fourth and sixth capacitors, respectively,
One and the other input terminals of the operational amplifier are cut off from the reference potential, an arbitrary second set voltage is applied to the input terminals of the third and fifth capacitors, respectively, and the input terminals of the fourth and sixth capacitors are The third and fourth input voltages are respectively supplied to the input terminals.
【0041】本発明に係る減算増幅回路においては、ス
イッチを用いて第1および第3の入力電圧を切り替える
ことなく、かつスイッチを用いて第2および第4の入力
電圧を切り替えることなく、第1および第2の設定電圧
を媒介として第1および第3の入力電圧の差分電圧と第
2および第4の入力電圧の差分電圧とが減算され、その
減算値が増幅される。In the subtraction amplifier circuit according to the present invention, the first and third input voltages are not switched by using the switch, and the first and third input voltages are not switched by using the switch. The difference voltage between the first and third input voltages and the difference voltage between the second and fourth input voltages are subtracted via the second set voltage and the second set voltage, and the subtracted value is amplified.
【0042】この場合、スイッチを介することなく第
1、第2、第3および第4の入力電圧を入力することが
でき、かつ第1および第2の設定電圧を任意に設定する
ことができるので、雑音が低減されるとともに、低電圧
動作が可能となる。In this case, the first, second, third, and fourth input voltages can be input without using a switch, and the first and second set voltages can be arbitrarily set. In addition, noise can be reduced and low-voltage operation can be performed.
【0043】(4)第4の発明 第4
の発明に係る減算増幅回路は、第3の発明に係る減
算増幅回路の構成において、第4および第6の容量は、
演算増幅器の一方および他方の入力端子にそれぞれ並列
に接続された複数の容量をそれぞれ含み、演算増幅器の
一方および他方の入力端子が基準電位から遮断されたと
きに複数の容量の入力端に複数の入力電圧がそれぞれ与
えられるものである。 (4) Fourth Invention In the subtraction amplifier circuit according to the fourth invention, in the configuration of the subtraction amplifier circuit according to the third invention, the fourth and sixth capacitors are:
A plurality of capacitors respectively connected in parallel to one and the other input terminals of the operational amplifier, and a plurality of capacitors connected to the input terminals of the plurality of capacitors when one and the other input terminals of the operational amplifier are cut off from the reference potential; The input voltages are respectively given.
【0044】この場合、複数の容量の入力端に任意の複
数の入力電圧をそれぞれ与えることにより第3および第
4の入力電圧を設定することが可能となる。In this case, it is possible to set the third and fourth input voltages by respectively applying arbitrary plural input voltages to the input terminals of plural capacitors.
【0045】(5)第5の発明 第5
の発明に係るアナログ−デジタル変換回路は、複数
段からなる多段パイプライン構成を有し、各段がアナロ
グ−デジタル変換器、デジタル−アナログ変換器および
差分増幅器を含み、各差分増幅器が第1〜第4のいずれ
かの発明に係る減算増幅回路からなるものである。 (5) Fifth Invention The analog-to-digital conversion circuit according to the fifth invention has a multi-stage pipeline configuration including a plurality of stages, and each stage has an analog-to-digital converter, a digital-to-analog converter, and Each of the differential amplifiers includes a differential amplifier according to any one of the first to fourth inventions.
【0046】本発明に係るアナログ−デジタル変換回路
においては、各差分増幅器が第1〜第8のいずれかの発
明に係る減算増幅回路からなるので、雑音が低減される
とともに、低電圧動作が可能となる。したがって、ビッ
ト数が多くかつ分解能が高く、低電圧動作が可能で高精
度なアナログ−デジタル変換回路が実現される。In the analog-to-digital converter according to the present invention, since each differential amplifier comprises the subtraction amplifier according to any one of the first to eighth aspects, noise is reduced and low-voltage operation is possible. It becomes. Therefore, a high-precision analog-to-digital conversion circuit having a large number of bits, high resolution, low-voltage operation, and a high accuracy is realized.
【0047】(8)第6の発明 第6
の発明に係るアナログ−デジタル変換回路は、第5
の発明に係るアナログ−デジタル変換回路の構成におい
て、各段の差分増幅器の設定電圧として前段の出力を用
いたものである。[0047] (8) analog according to the sixth aspect sixth invention - digital conversion circuit, fifth
In the configuration of the analog-digital conversion circuit according to the invention, the output of the preceding stage is used as the set voltage of the differential amplifier of each stage.
【0048】この場合、設定電圧を与えるためのスイッ
チまたは回路が不要となるので、雑音がさらに低減され
るとともに回路構成が簡単になる。In this case, since a switch or circuit for applying the set voltage is not required, noise is further reduced and the circuit configuration is simplified.
【0049】(7)第7の発明 第7
の発明に係るアナログ−デジタル変換回路は、第5
または第6の発明に係るアナログ−デジタル変換回路の
構成において、各段のアナログ−デジタル変換器が複数
のコンパレータを有するフラッシュ方式であり、各段の
デジタル−アナログ変換器が複数のスイッチおよび複数
の容量がアレイ状に接続された容量アレイ方式であるこ
とを特徴とする。 (7) Seventh Invention The analog-to-digital conversion circuit according to the seventh invention has a fifth
Alternatively, in the configuration of the analog-to-digital conversion circuit according to the sixth invention, the analog-to-digital converter in each stage is a flash method having a plurality of comparators, and the digital-to-analog converter in each stage includes a plurality of switches and a plurality of switches. It is characterized by a capacity array system in which capacitors are connected in an array.
【0050】この場合、高速変換動作が可能でビット数
が多くかつ分解能が高く、しかも低電圧動作が可能で高
精度なアナログ−デジタル変換回路が実現される。In this case, a high-precision analog-digital conversion circuit capable of high-speed conversion operation, having a large number of bits and high resolution, and capable of low-voltage operation is realized.
【0051】[0051]
【0052】[0052]
【0053】[0053]
【0054】[0054]
【0055】[0055]
【0056】[0056]
【0057】[0057]
【発明の実施の形態】図1は本発明の第1の実施例にお
ける減算増幅回路の回路図である。また、図2は図1の
減算増幅回路の動作を説明するための図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a subtraction amplifier circuit according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the subtraction amplifier circuit of FIG.
【0058】図1において、演算増幅器1の反転入力端
子はノードNBに接続され、非反転入力端子は接地され
ている。また、演算増幅器1の出力端子はノードNOに
接続されるとともに、コンデンサ2を介して反転入力端
子に接続されている。演算増幅器1の反転入力端子と非
反転入力端子との間にはスイッチSW1が接続されてい
る。ノードNBは、コンデンサ3を介してノードN1に
接続され、かつコンデンサ4を介してノードN2に接続
されている。In FIG. 1, the inverting input terminal of the operational amplifier 1 is connected to the node NB, and the non-inverting input terminal is grounded. The output terminal of the operational amplifier 1 is connected to the node NO, and is connected to the inverting input terminal via the capacitor 2. A switch SW1 is connected between the inverting input terminal and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 1. Node NB is connected to node N1 via capacitor 3 and to node N2 via capacitor 4.
【0059】ノードN1にはV1 からVA に変化する電
圧が入力され、ノードN2にはVAからV2 に変化する
電圧が入力される。VA は任意の設定電圧である。ノー
ドNOからは電圧VO が出力される。 A voltage that changes from V 1 to V A is input to node N 1, and a voltage that changes from V A to V 2 is input to node N 2 . VA is an arbitrary set voltage. The voltage V O is output from the node NO.
【0060】次に、図2を参照しながら図1の減算増幅
回路の動作を説明する。ここでは、コンデンサ2の容量
値をCとし、コンデンサ3,4の容量値をそれぞれKC
とする。Kは定数である。また、接地電位をVG とす
る。Next, the operation of the subtraction amplifier circuit of FIG. 1 will be described with reference to FIG. Here, the capacitance value of the capacitor 2 is C, and the capacitance values of the capacitors 3 and 4 are KC
And K is a constant. In addition, the ground potential and V G.
【0061】まず、スイッチSW1をオンにする。そし
て、ノードN1に電圧V1 を入力し、ノードN2に設定
電圧VA を入力する。ノードNOは接地電位VG とな
る。このとき、ノードNBの電荷Qaは次式のようにな
る。First, the switch SW1 is turned on. Then, enter the voltages V 1 to the node N1, and inputs the set voltage V A at the node N2. Node NO is set to the ground potential V G. At this time, the charge Qa of the node NB is as follows.
【0062】
Qa=(VG −V1 )KC+(VG −VA )KC
次に、スイッチSW1をオフにする。そして、ノードN
1に設定電圧VA を入力し、ノードN2に電圧V2 を入
力する。ノードNOの電圧はVO となる。このとき、ノ
ードNBの電荷Qbは次式のようになる。[0062] Qa = (V G -V 1) KC + (V G -V A) KC Next, turn off the switch SW1. And node N
Enter the set voltage V A to 1, to input the voltage V 2 to the node N2. The voltage at the node NO becomes V O. At this time, the charge Qb of the node NB is as follows.
【0063】Qb=(VG −VA )KC+(VG −
V2 )KC+(VG −VO )KC
ノードNBには電荷が抜け出る経路がないので、電荷保
存則によりQa=Qbとなり、次式が成立する。[0063] Qb = (V G -V A) KC + (V G -
Since V 2) KC + (V G -V O) no route charge exits the KC node NB, Qa = Qb, and the following equation is established by the charge conservation law.
【0064】(VG −V1 )KC+(VG −VA )KC
=(VG −VA )KC+(VG −V2 )KC+(VG −
VO )KC
上式より、ノードNOの電圧VO は次式のようになる。[0064] (V G -V 1) KC + (V G -V A) KC
= (V G -V A) KC + (V G -V 2) KC + (V G -
V O ) KC From the above equation, the voltage V O at the node NO is as follows.
【0065】VO =VG +(V1 −V2 )K
このように、図1の減算増幅回路から出力される電圧V
O は、図15の従来の減算増幅回路から出力される電圧
VO と等しくなる。V O = V G + (V 1 -V 2 ) K As described above, the voltage V output from the subtraction amplifier circuit of FIG.
O becomes equal to the voltage V O output from the conventional subtraction amplifier circuit of FIG.
【0066】本実施例の減算増幅回路では、アナログ入
力信号である電圧V1 ,V2 がスイッチを介することな
くそれぞれノードN1,N2に入力され、かつ設定電圧
VAを任意に設定することができるので、雑音が低減さ
れるとともに、低電圧動作が可能となる。In the subtraction amplifier circuit of this embodiment, the voltages V 1 and V 2 , which are analog input signals, are inputted to the nodes N 1 and N 2 without passing through a switch, and the set voltage VA can be set arbitrarily. Therefore, noise can be reduced and low-voltage operation can be performed.
【0067】図3は本発明の第2の実施例における減算
増幅回路の回路図である。また、図4は図3の減算増幅
回路の動作を説明するための図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a subtraction amplifier circuit according to a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the subtraction amplifier circuit of FIG.
【0068】図3の減算増幅回路が図1の減算増幅回路
と異なるのは次の点である。ノードNBは、コンデンサ
3を介してノードN1に接続されるとともに、コンデン
サ4Aを介してノードN21に接続され、かつコンデン
サ4Bを介してノードN22に接続されている。すなわ
ち、本実施例の減算増幅回路では、図1の減算増幅回路
におけるコンデンサ4がコンデンサ4A,4Bに2分割
されている。The difference between the subtraction amplifier circuit of FIG. 3 and the subtraction amplifier circuit of FIG. 1 is as follows. Node NB is connected to node N1 via capacitor 3, connected to node N21 via capacitor 4A, and connected to node N22 via capacitor 4B. That is, in the subtraction amplifier circuit of the present embodiment, the capacitor 4 in the subtraction amplifier circuit of FIG. 1 is divided into two capacitors 4A and 4B.
【0069】ノードN1にはV1 からVA に変化する電
圧が入力され、ノードN21にはV A からVT に変化す
る電圧が入力され、ノードN22にはVA からVB に変
化する電圧が入力される。V is applied to node N1.1To VAChange into electricity
Is input to the node N21. ATo VTChange to
Voltage is input to the node N22.ATo VBStrange
Is input.
【0070】次に、図4を参照しながら図3の減算増幅
回路の動作を説明する。ここでは、コンデンサ2の容量
値をCとし、コンデンサ3の容量値をKCとし、コンデ
ンサ4A,4Bの容量値をそれぞれKC/2とする。K
は定数である。また、図4(a)に示すように、V 2 =
(V T +V B )/2である。Next, the operation of the subtraction amplifier circuit of FIG. 3 will be described with reference to FIG. Here, the capacitance value of the capacitor 2 is C, the capacitance value of the capacitor 3 is KC, and the capacitance values of the capacitors 4A and 4B are each KC / 2. K
Is a constant. Also, as shown in FIG. 4A, V 2 =
(V T + V B ) / 2 .
【0071】まず、スイッチSW1をオンにする。そし
て、ノードN1に電圧V1 を入力し、ノードN21に設
定電圧VA を入力し、ノードN22に設定電圧VA を入
力する。ノードNOは接地電位VG となる。このとき、
ノードNBの電荷Qaは次式のようになる。First, the switch SW1 is turned on. Then, enter the voltages V 1 to the node N1, and inputs the setting voltage V A at the node N21, and inputs the set voltage V A at the node N22. Node NO is set to the ground potential V G. At this time,
The charge Qa of the node NB is as follows.
【0072】Qa=(VG −V1 )KC+(VG −
VA )×(KC/2)×2
次に、スイッチSW1をオフにする。そして、ノードN
1に設定電圧VA を入力し、ノードN21に電圧VT を
入力し、ノードN22に電圧VB を入力する。ノードN
Oの電圧はVO となる。このとき、ノードNBの電荷Q
bは次式のようになる。[0072] Qa = (V G -V 1) KC + (V G -
V A ) × (KC / 2) × 2 Next, the switch SW1 is turned off. And node N
Enter the set voltage V A to 1, enter the voltage V T to node N21, and inputs the voltage V B to the node N22. Node N
The voltage of O becomes V O. At this time, the charge Q of the node NB
b becomes as follows.
【0073】Qb=(VG −VA )KC+(VG −
VT )×(KC/2)+(VG −VB )×(KC/2)
+(VG −VO )C
ノードNBには電荷の抜け出る経路がないため、電荷保
存則からQa=Qbとなり、次式が成立する。[0073] Qb = (V G -V A) KC + (V G -
V T) × (KC / 2 ) + (V G -V B) × (KC / 2)
+ (V G −V O ) C Since there is no path for the charge to escape from the node NB, Qa = Qb from the charge conservation law, and the following equation holds.
【0074】VO =VG +{V1 −(VT +VB )/
2}K=VG +(V1 −V2 )K
このように、図3の減算増幅回路から出力される電圧V
O は図1の減算増幅回路から出力される電圧VO と等し
くなる。すなわち、ノードNBに接続されるコンデンサ
を2分割することにより、電圧V2 を電圧VT と電圧V
B との中間点に設定することができる。ノードNBに接
続されるコンデンサを4分割した場合には図5に示すよ
うに、電圧V2 を電圧VT と電圧VB との間の4分割点
のいずれかに設定することが可能となる。V O = V G + {V 1- (V T + V B ) /
2} K = V G + ( V 1 -V 2) K Thus, the voltage V output from the subtracting amplifier circuit of FIG. 3
O becomes equal to the voltage V O output from the subtraction amplifier circuit of FIG. That is, by bisecting the capacitor connected to the node NB, the voltage a voltage V 2 V T and the voltage V
It can be set at an intermediate point with B. As shown in FIG. 5 when divided into four capacitor connected to the node NB, it is possible to set the voltage V 2 to one of the 4 division point between the voltage V T and the voltage V B .
【0075】同様にして、ノードNBに接続されるコン
デンサを任意の数に分割することにより電圧V2 を電圧
VT と電圧VB との間の任意の電圧に設定することがで
きる。[0075] In the same manner, it can be set to any voltage between the voltage V 2 and the voltage V T and the voltage V B by dividing the capacitor connected to the node NB to any number.
【0076】これらの場合、電圧VT および電圧VB と
して外部電圧を用いることができる。したがって、電圧
V2 を外部電圧を用いて生成することが可能となる。[0076] In these cases, it is possible to use an external voltage as the voltage V T and the voltage V B. Therefore, it is possible to generate a voltage V 2 with the external voltage.
【0077】図6は本発明の第3の実施例における減算
増幅回路の回路図である。また、図7は図6の減算増幅
回路の動作を説明するための図である。この減算増幅回
路は完全差動方式の減算増幅回路である。FIG. 6 is a circuit diagram of a subtraction amplifier circuit according to a third embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the subtraction amplifier circuit of FIG. This subtraction amplifier circuit is a fully differential subtraction amplifier circuit.
【0078】図6において、演算増幅器1の反転入力端
子はノードNaに接続され、非反転入力端子はノードN
bに接続されている。また、演算増幅器1の反転出力端
子は、ノードNO1に接続されるとともに、コンデンサ
2aを介して反転入力端子に接続されている。非反転出
力端子は、ノードNO2に接続されるとともに、コンデ
ンサ2bを介して非反転入力端子に接続されている。In FIG. 6, the inverting input terminal of the operational amplifier 1 is connected to the node Na, and the non-inverting input terminal is connected to the node N.
b. The inverting output terminal of the operational amplifier 1 is connected to the node NO1 and to the inverting input terminal via the capacitor 2a. The non-inverting output terminal is connected to the node NO2 and to the non-inverting input terminal via the capacitor 2b.
【0079】ノードNaはスイッチSW11を介して接
地され、ノードNbはスイッチSW12を介して接地さ
れている。また、ノードNaは、コンデンサ3aを介し
てノードN11に接続され、かつコンデンサ4aを介し
てノードN12に接続されている。ノードNbは、コン
デンサ3bを介してノードN21に接続され、かつコン
デンサ4bを介してノードN22に接続されている。ノ
ードNO1,NO2間には、スイッチSW13が接続さ
れている。このスイッチSW13は、スイッチSW1
1,SW12と同じタイミングで作動する。Node Na is grounded via switch SW11, and node Nb is grounded via switch SW12. The node Na is connected to the node N11 via the capacitor 3a, and is connected to the node N12 via the capacitor 4a. Node Nb is connected to node N21 via capacitor 3b, and to node N22 via capacitor 4b. The switch SW13 is connected between the nodes NO1 and NO2. This switch SW13 is connected to the switch SW1
1, and operate at the same timing as SW12.
【0080】ノードN11にはV1 (+)からVA に変
化する電圧が入力され、ノードN12にはVA からV2
(+)に変化する電圧が入力される。ノードN21には
V1(−)からVA に変化する電圧が入力され、ノード
N22にはVA からV2 (−)に変化する電圧が入力さ
れる。VA は任意の設定電圧である。ノードNO1から
電圧VO (+)が出力され、ノードNO2から電圧VO
(−)が出力される。ノードNO1,NO2間の差分電
圧ΔVO は次式で表される。 A voltage that changes from V 1 (+) to V A is input to the node N11, and a voltage from V A to V 2 is input to the node N12.
A voltage that changes to (+) is input. A voltage that changes from V 1 (−) to V A is input to the node N21, and a voltage that changes from V A to V 2 (−) is input to the node N22. VA is an arbitrary set voltage. Voltage V O from node NO1 (+) is output, the voltage V O from node NO2
(-) Is output. The difference voltage ΔV O between the nodes NO1 and NO2 is expressed by the following equation.
【0081】ΔVO =VO (+)−VO (−)
次に、図7を参照しながら図6の減算増幅回路の動作を
説明する。ここでは、コンデンサ2a,bの容量値をそ
れぞれCとし、コンデンサ3a,3b,4a,4bの容
量値をそれぞれKCとする。Kは定数である。また、接
地電位をVG とする。ΔV O = V O (+) − V O (−) Next, the operation of the subtraction amplifier circuit of FIG. 6 will be described with reference to FIG. Here, the capacitance values of the capacitors 2a and 2b are each C, and the capacitance values of the capacitors 3a, 3b, 4a and 4b are each KC. K is a constant. In addition, the ground potential and V G.
【0082】まず、スイッチSW11,SW12をオン
にする。このとき、スイッチSW13もオンにする。そ
して、ノードN11に電圧V1 (+)を入力し、ノード
N12に設定電圧VA を入力し、ノードN21に電圧V
1 (−)を入力し、ノードN22に設定電圧VA を入力
する。ノードNO1,NO2は接地電位VG となる。こ
のとき、ノードNaの電荷QAAは次式のようになる。First, the switches SW11 and SW12 are turned on. At this time, the switch SW13 is also turned on. Then, the voltage V 1 (+) is input to the node N11, the set voltage VA is input to the node N12, and the voltage V 1 is input to the node N21.
1 (−) is input, and the set voltage VA is input to the node N22. Node NO1, NO2 becomes the ground potential V G. At this time, the charge QAA of the node Na is expressed by the following equation.
【0083】QAA={VG −V1 (+)}KC+(V
G −VA )KC
また、ノードNbの電荷QABは次式のようになる。[0083] QAA = {V G -V 1 ( +)} KC + (V
G− V A ) KC The charge QAB of the node Nb is expressed by the following equation.
【0084】QAB={VG −V1 (−)}KC+(V
G −VA )KC
次に、スイッチSW11,SW12をオフにする。この
とき、スイッチSW13もオフにする。そして、ノード
N11に設定電圧VA を入力し、ノードN12に電圧V
2 (+)を入力し、ノードN21に設定電圧VA を入力
し、ノードN22に電圧V2 (−)を入力する。ノード
NO1,NO2の電圧はそれぞれVO (+)およびVO
(−)になる。このとき、ノードNaの電荷QBAは次
式のようになる。[0084] QAB = {V G -V 1 ( -)} KC + (V
G− V A ) KC Next, the switches SW11 and SW12 are turned off. At this time, the switch SW13 is also turned off. Then, the set voltage VA is input to the node N11, and the voltage V
2 (+) is input, the set voltage VA is input to the node N21, and the voltage V 2 (−) is input to the node N22. The voltages at nodes NO1 and NO2 are V O (+) and V O, respectively.
(-). At this time, the charge QBA of the node Na is expressed by the following equation.
【0085】QBA=(VG −VA )KC+{VG −V
2 (+)}KC+{VG −VO (+)}C
また、ノードNbの電荷QBBは次式のようになる。[0085] QBA = (V G -V A) KC + {V G -V
2 (+)} KC + { V G -V O (+)} C The charge QBB node Nb is as follows.
【0086】QBB=(VG −VA )KC+{VG −V
2 (−)}KC+(VG −VO (−))C
ノードNa,Nbには電荷の抜け出る経路がないため、
電荷保存則よりQAA=QBAおよびQAB=QBBと
なり、次式が成立する。QBB = (V G -V A ) KC + ΔV G -V
2 (−)} KC + (V G −V O (−)) C Since there is no path for the charge to escape from the nodes Na and Nb,
According to the law of conservation of charge, QAA = QBA and QAB = QBB, and the following equation holds.
【0087】 VO (+)=VG +{V1 (+)−V2 (+)}K VO (−)=VG +{V1 (−)−V2 (−)}K したがって、差分電圧ΔVO は次式のようになる。V O (+) = V G + {V 1 (+) − V 2 (+)} K V O (−) = V G + {V 1 (−) − V 2 (−)} K , And the differential voltage ΔV O is given by the following equation.
【0088】
ΔVO =VO (+)−VO (−)
={V1 (+)−V1 (−)}K−{V2 (+)−V2 (−)}K
=(ΔV1 −ΔV2 )K
なお、ΔV1 =V1 (+)−V1 (−)、ΔV2 =V2
(+)−V2 (−)である。ΔV O = V O (+) − V O (−) = {V 1 (+) − V 1 (−)} K− {V 2 (+) − V 2 (−)} K = (ΔV 1− ΔV 2 ) K Note that ΔV 1 = V 1 (+) − V 1 (−), ΔV 2 = V 2
(+) − V 2 (−).
【0089】このように、本実施例の減算増幅回路にお
いては、差分電圧ΔV1 と差分電圧ΔV2 との減算およ
び増幅を行うことが可能となる。As described above, in the subtraction amplifier circuit of the present embodiment, it is possible to perform subtraction and amplification of the difference voltage ΔV 1 and the difference voltage ΔV 2 .
【0090】この減算増幅回路においても、電圧V
1 (+),V2 (+)がスイッチを介さずそれぞれノー
ドN11,N12に入力され、電圧V1 (−),V
2 (−)がスイッチを介さずそれぞれノードN21,N
22に入力され、かつ設定電圧VA を任意に設定するこ
とができるので、雑音が低減されるとともに、低電圧動
作が可能となる。In this subtraction amplifier circuit, the voltage V
1 (+) and V 2 (+) are input to the nodes N11 and N12 without passing through the switches, and the voltages V 1 (−) and V
2 (−) indicates that the nodes N21 and N
22 and the set voltage VA can be arbitrarily set, so that noise can be reduced and low-voltage operation can be performed.
【0091】図8は本発明の第4の実施例における減算
増幅回路の回路図である。また、図9は図8の減算増幅
回路の動作を説明するための図である。図8の減算増幅
回路も完全差動方式の減算増幅回路である。FIG. 8 is a circuit diagram of a subtraction amplifier circuit according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the subtraction amplifier circuit of FIG. The subtraction amplification circuit in FIG. 8 is also a fully differential subtraction amplification circuit.
【0092】図8の減算増幅回路が図6の減算増幅回路
と異なるのは、ノードN11にV1(+)からVA1に変
化する電圧が入力され、ノードN12にVA2からV
2 (+)に変化する電圧が入力され、ノードN21にV
1 (−)からVA1に変化する電圧が入力され、ノードN
22にVA2からV2 (−)に変化する電圧が入力される
点である。VA1,VA2はそれぞれ任意の設定電圧であ
る。その他の構成は図6に示される構成と同様である。The difference between the subtraction amplifier circuit of FIG. 8 and the subtraction amplifier circuit of FIG. 6 is that a voltage that changes from V 1 (+) to V A1 is input to the node N11 and V A2 to V A
2 A voltage that changes to (+) is input, and V
1 A voltage that changes from (−) to V A1 is input, and the node N
22 is that a voltage that changes from V A2 to V 2 (−) is input. VA1 and VA2 are arbitrary set voltages, respectively. Other configurations are the same as those shown in FIG.
【0093】次に、図9を参照しながら図8の減算増幅
回路の動作を説明する。ここでは、コンデンサ2a,2
bの容量値をそれぞれCとし、コンデンサ3a,3b,
4a,4bの容量値をそれぞれKCとする。Kは定数で
ある。また、接地電位をVGとする。Next, the operation of the subtraction amplifier circuit of FIG. 8 will be described with reference to FIG. Here, the capacitors 2a, 2
b, and the capacitors 3a, 3b,
The capacitance values of 4a and 4b are each represented by KC. K is a constant. In addition, the ground potential and V G.
【0094】まず、スイッチSW11,SW12をオン
にする。このとき、スイッチSW13もオンにする。そ
して、ノードN11に電圧V1 (+)を入力し、ノード
N12に設定電圧VA2を入力し、ノードN21に電圧V
1 (−)を入力し、ノードN22に設定電圧VA2を入力
する。ノードNO1,NO2はそれぞれ接地電位VGと
なる。First, the switches SW11 and SW12 are turned on. At this time, the switch SW13 is also turned on. Then, the voltage V 1 (+) is inputted to the node N11, the set voltage V A2 is inputted to the node N12, and the voltage V 1 is inputted to the node N21.
1 (−) is input, and the set voltage V A2 is input to the node N22. Node NO1, NO2 is respectively ground potential V G.
【0095】次に、スイッチSW11,SW12をオフ
にする。このとき、スイッチSW13もオフにする。そ
して、ノードN11に設定電圧VA1を入力し、ノードN
12に電圧V2 (+)を入力し、ノードN21に設定電
圧VA1を入力し、ノードN22に電圧V2 (−)を入力
する。ノードNO1,NO2の電圧はそれぞれV
O (+)およびVO (−)となる。Next, the switches SW11 and SW12 are turned off. At this time, the switch SW13 is also turned off. Then, the set voltage V A1 is input to the node N11, and the node N11
12, the voltage V 2 (+) is input, the set voltage V A1 is input to the node N21, and the voltage V 2 (−) is input to the node N22. The voltages at nodes NO1 and NO2 are V
O (+) and V O (-).
【0096】第3の実施例と同様にして電荷保存則によ
りノードNO1,NO2の電圧VO(+),VO (−)
を求めると次式のようになる。In the same manner as in the third embodiment, the voltages V O (+) and V O (−) of the nodes NO1 and NO2 are calculated according to the law of conservation of electric charge.
Is obtained as follows.
【0097】VO (+)=VG +{V1 (+)−V
2 (+)}K+(VA1−VA2)K
VO (−)=VG +{V1 (−)−V2 (−)}K+
(VA1−VA2)K
したがって、差分電圧ΔVO は次式のようになる。V O (+) = V G + {V 1 (+) − V
2 (+)} K + (V A1 −V A2 ) K V O (−) = V G + {V 1 (−) − V 2 (−)} K +
(V A1 −V A2 ) K Therefore, the difference voltage ΔV O is expressed by the following equation.
【0098】
ΔVO =VO (+)−VO (−)
={V1 (+)−V1 (−)}K−{V2 (+)−V2 (−)}K
=ΔV1 −ΔV2
このように、本実施例の減算増幅回路においては、任意
の設定電圧VA1およびVA2が等しくない場合でも差分電
圧ΔV1 と差分電圧ΔV2 との減算および増幅を行うこ
とができる。ΔV O = V O (+) − V O (−) = {V 1 (+) − V 1 (−)} K− {V 2 (+) − V 2 (−)} K = ΔV 1 -ΔV 2 As described above, in the subtraction amplifier circuit of the present embodiment, the subtraction and amplification of the difference voltage ΔV 1 and the difference voltage ΔV 2 can be performed even when the arbitrary set voltages V A1 and V A2 are not equal. .
【0099】また、電圧V1 (+),V2 (+)をそれ
ぞれノードN11,N12にスイッチを介さずに入力す
ることができ、かつ電圧V1 (−),V2 (−)をそれ
ぞれノードN21,N22にスイッチを介さずに入力す
ることができ、かつ設定電圧VA1,VA2をそれぞれ任意
に設定することができるので、雑音が低減されるととも
に、低電圧動作が可能となる。Further, the voltages V 1 (+) and V 2 (+) can be inputted to the nodes N11 and N12 without using a switch, and the voltages V 1 (−) and V 2 (−) can be respectively inputted. Since the signals can be input to the nodes N21 and N22 without using a switch, and the set voltages V A1 and V A2 can be set arbitrarily, noise can be reduced and low-voltage operation can be performed.
【0100】図10は本発明の第5の実施例におけるア
ナログ−デジタル変換回路の構成を示すブロック図であ
る。図10のアナログ−デジタル変換回路は、10ビッ
ト4段パイプライン構成を有する。FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of an analog-to-digital converter according to a fifth embodiment of the present invention. The analog-digital conversion circuit of FIG. 10 has a 10-bit 4-stage pipeline configuration.
【0101】図10において、アナログ−デジタル変換
回路101は、サンプルホールド回路102、1段目の
回路103、2段目の回路104、3段目の回路10
5、4段目の回路106、複数のラッチ回路107およ
び出力回路108から構成されている。In FIG. 10, the analog-digital conversion circuit 101 includes a sample-hold circuit 102, a first-stage circuit 103, a second-stage circuit 104, and a third-stage circuit 10.
The circuit includes fifth and fourth stage circuits 106, a plurality of latch circuits 107, and an output circuit 108.
【0102】1段目(初段)〜3段目の回路103〜1
05は、サブA/Dコンバータ109、D/Aコンバー
タ110、および差分増幅器111を備える。後述する
ように、差分増幅器111として第4の実施例の減算増
幅回路が用いられる。4段目(最終段)の回路106は
サブA/Dコンバータ109のみを備える。First-stage (initial-stage) to third-stage circuits 103-1
05 includes a sub A / D converter 109, a D / A converter 110, and a difference amplifier 111. As described later, the subtraction amplifier circuit of the fourth embodiment is used as the difference amplifier 111. The circuit 106 at the fourth stage (final stage) includes only the sub A / D converter 109.
【0103】1段目の回路103は4ビット構成、2〜
4段目の回路104〜106はそれぞれ2ビット構成で
ある。1〜3段目の回路103〜105において、サブ
A/Dコンバータ109およびD/Aコンバータ110
のビット数(ビット構成)nは同じに設定されている。The first-stage circuit 103 has a 4-bit configuration,
The fourth-stage circuits 104 to 106 each have a 2-bit configuration. In the first to third circuits 103 to 105, the sub A / D converter 109 and the D / A converter 110
Are set to be the same.
【0104】次に、アナログ−デジタル変換回路101
の動作を説明する。サンプルホールド回路102は、ア
ナログ入力信号Vinをサンプリングして一定時間保持す
る。サンプルホールド回路102から出力されたアナロ
グ入力信号Vinは、1段目の回路3へ転送される。Next, the analog-digital conversion circuit 101
Will be described. The sample hold circuit 102 samples the analog input signal Vin and holds it for a certain period of time. The analog input signal Vin output from the sample and hold circuit 102 is transferred to the first stage circuit 3.
【0105】1段目の回路103において、サブA/D
コンバータ109はアナログ入力信号Vinに対してA/
D変換を行う。サブA/Dコンバータ109のA/D変
換結果である上位4ビットのデジタル出力(29 ,
28 ,27 ,26 )は、D/Aコンバータ110へ転送
されるとともに、4つのラッチ回路107を介して出力
回路108へ転送される。差分増幅器111は、D/A
コンバータ110のD/A変換結果とアナログ入力信号
Vinとの差分を増幅する。その差分増幅器111の出力
は2段目の回路104へ転送される。In the first-stage circuit 103, the sub A / D
The converter 109 converts the analog input signal Vin into A /
Perform D conversion. Upper 4 bits of digital output (2 9 ,
2 8 , 2 7 , 2 6 ) are transferred to the D / A converter 110 and are also transferred to the output circuit 108 via the four latch circuits 107. The difference amplifier 111 has a D / A
The difference between the D / A conversion result of the converter 110 and the analog input signal Vin is amplified. The output of the difference amplifier 111 is transferred to the circuit 104 in the second stage.
【0106】2段目の回路104においては、1段目の
回路103の差分増幅器111の出力に対して、1段目
の回路103と同様の動作が行われる。また、3段目の
回路105においては、2段目の回路104の差分増幅
器111の出力に対して、1段目の回路103と同様の
動作が行われる。そして、2段目の回路104から中上
位2ビットのデジタル出力(25 ,24 )が得られ、3
段目の回路105から中下位2ビットのデジタル出力
(23 ,22 )が得られる。In the second-stage circuit 104, the same operation as that of the first-stage circuit 103 is performed on the output of the difference amplifier 111 of the first-stage circuit 103. In the third-stage circuit 105, the same operation as that of the first-stage circuit 103 is performed on the output of the difference amplifier 111 of the second-stage circuit 104. Then, a digital output (2 5 , 2 4 ) of the middle and upper 2 bits is obtained from the second stage circuit 104,
From the circuit 105 at the stage, a digital output (2 3 , 2 2 ) of middle and lower 2 bits is obtained.
【0107】4段目の回路106においては、3段目の
回路105の差分増幅器111の出力に対して、サブA
/Dコンバータ109がA/D変換を行い、下位2ビッ
トのデジタル出力(21 ,20 )が得られる。In the circuit 106 at the fourth stage, the output of the differential amplifier 111 of the circuit 105 at the third stage is
The / D converter 109 performs A / D conversion, and a digital output (2 1 , 2 0 ) of lower 2 bits is obtained.
【0108】1〜4段目の回路103〜106のデジタ
ル出力は各ラッチ回路107を経て同時に出力回路10
8に到達する。すなわち、各ラッチ回路107は各回路
103〜106のデジタル出力の同期をとるために設け
られている。The digital outputs of the circuits 103 to 106 of the first to fourth stages pass through the respective latch circuits 107 and are simultaneously output to the output circuit 10.
Reach 8. That is, each latch circuit 107 is provided to synchronize the digital output of each of the circuits 103 to 106.
【0109】出力回路108はアナログ入力信号Vinの
10ビットのデジタル出力Dout を必要な場合はデジタ
ル補正処理後パラレル出力する。The output circuit 108 outputs a 10-bit digital output Dout of the analog input signal Vin and outputs it in parallel after digital correction processing.
【0110】このように、アナログ−デジタル変換回路
101においては、各段の回路103〜105におい
て、アナログ入力信号Vinまたは前段の回路103,1
04の差分増幅器111の出力と、その段の回路103
〜105のデジタル出力のD/A変換結果との差分が差
分増幅器111によって増幅される。As described above, in the analog-digital conversion circuit 101, in each of the circuits 103 to 105, the analog input signal Vin or the preceding circuits 103, 1
04, the output of the differential amplifier 111 and the circuit 103 at that stage.
The difference between the D / A conversion result of the digital output and the D / A conversion result is amplified by the difference amplifier 111.
【0111】そのため、変換ビット数が増大してLSB
が小さくなっても、サブA/Dコンバータ109を構成
する各コンパレータの分解能を実質的に向上させること
が可能になり、十分な変換精度が得られる。Therefore, the number of conversion bits increases and LSB
Is smaller, the resolution of each comparator constituting the sub A / D converter 109 can be substantially improved, and sufficient conversion accuracy can be obtained.
【0112】図11は図10のアナログ−デジタル変換
回路101における差分増幅器111の回路図である。
図11の差分増幅器111は、図8の減算増幅回路と同
様の構成を有する。FIG. 11 is a circuit diagram of the difference amplifier 111 in the analog-digital conversion circuit 101 of FIG.
The difference amplifier 111 in FIG. 11 has the same configuration as the subtraction amplifier circuit in FIG.
【0113】この差分増幅器111には、アナログ入力
信号Vinまたは前段の回路103〜105の差分増幅器
111の出力が差分電圧ΔVi として与えられる。ΔV
i =Vi (+)−Vi (−)である。また、この差分増
幅器111には、同じ段のD/Aコンバータ110のD
/A変換結果が差分電圧ΔVDAとして与えられる。
ΔVDA=VDA(+)−VDA(−)である。[0113] The difference amplifier 111, the output of the differential amplifier 111 of the analog input signal Vin or upstream circuit 103 to 105 is supplied as differential voltage [Delta] V i. ΔV
i = V i (+) - a - V i (). The difference amplifier 111 has a D / A converter 110 of the same stage.
The / A conversion result is given as a difference voltage ΔVDA. ΔVDA = VDA (+) − VDA (−).
【0114】ノードN11にはVi (+)からVA1に変
化する電圧が入力され、ノードN12にはVA2からVD
A(+)に変化する電圧が入力され、ノードN21には
Vi(−)からVA1に変化する電圧が入力され、ノード
N22にはVA2からVDA(−)に変化する電圧が入力
される。A voltage that changes from V i (+) to V A1 is input to the node N11, and a voltage from V A2 to V D2 is input to the node N12.
A voltage that changes to A (+) is input, a voltage that changes from V i (−) to V A1 is input to the node N21, and a voltage that changes from V A2 to VDA (−) is input to the node N22. You.
【0115】次に、図12を参照しながら図11の差分
増幅器111の動作を説明する。まず、スイッチSW1
1,SW12をオンにする。このとき、スイッチSW1
3もオンにする。そして、ノードN11に電圧V
i (+)を入力し、ノードN12に設定電圧VA2を入力
し、ノードN21に電圧Vi (−)を入力し、ノードN
22に設定電圧VA2を入力する。それにより、ノードN
O1,NO2は接地電位VG となる。Next, the operation of the difference amplifier 111 of FIG. 11 will be described with reference to FIG. First, switch SW1
1, SW12 is turned on. At this time, the switch SW1
Also turn on 3. Then, the voltage V is applied to the node N11.
i (+), the set voltage V A2 is input to the node N12, the voltage V i (−) is input to the node N21, and the node N
The set voltage V A2 is input to 22. Thereby, the node N
O1, NO2 becomes the ground potential V G.
【0116】次に、スイッチSW11,SW12をオフ
にする。このとき、スイッチSW13もオフにする。そ
して、ノードN11に設定電圧VA1を入力し、ノードN
12に電圧VDA(+)を入力し、ノードN21に設定
電圧VA1を入力し、ノードN22に電圧VDA(−)を
入力する。それにより、ノードNO1,NO2の電圧は
それぞれVO (+),VO (−)となる。Next, the switches SW11 and SW12 are turned off. At this time, the switch SW13 is also turned off. Then, the set voltage V A1 is input to the node N11, and the node N11
Enter the voltage VDA (+) to 12, enter the set voltage V A1 to the node N21, the voltage VDA at node N22 - enter a (). Thereby, the voltages of the nodes NO1 and NO2 become V O (+) and V O (−), respectively.
【0117】図8の減算増幅回路と同様にして差分電圧
ΔVO を求めると、次式のようになる。When the difference voltage ΔV O is obtained in the same manner as in the subtraction amplifier circuit of FIG. 8, the following equation is obtained.
【0118】
ΔVO =VO (+)−VO (−)
={Vi (+)−Vi (−)}K−{VDA(+)−VDA(−)}K
=(ΔVi −ΔVDA)K
このように、図11の差分増幅器111においては、前
段から与えられる差分電圧ΔVi と同じ段のD/Aコン
バータ110から与えられる差分電圧ΔVDAとの減算
および増幅が行われる。ΔV O = V O (+) − V O (−) = {V i (+) − V i (−)} K− {VDA (+) − VDA (−)} K = (ΔV i − ΔVDA) K Thus, the difference amplifier 111 of FIG. 11, subtraction and amplification of the differential voltage DerutaVDA provided from D / a converter 110 of the same stage and the differential voltage [Delta] V i supplied from the preceding stage is carried out.
【0119】この場合、設定電圧VA1,VA2は任意に設
定することができる。したがって、設定電圧VA1として
前段のサンプルホールド回路102の出力または差分増
幅器111の出力のイコライズ(等電位化)時の電圧を
用いることができる。また、設定電圧VA2として外部電
圧を用いることができる。In this case, the set voltages V A1 and V A2 can be set arbitrarily. Therefore, the voltage at the time of equalizing (equalizing) the output of the sample-hold circuit 102 at the preceding stage or the output of the difference amplifier 111 can be used as the set voltage V A1 . Further, an external voltage can be used as the set voltage VA2 .
【0120】このように、アナログ入力信号である電圧
Vi (+),Vi (−)をノードN11,N21にスイ
ッチを介することなく入力することができるので、雑音
が低減されるとともに、低電圧動作が可能となる。した
がって、アナログ−デジタル変換回路101の低電圧化
および高精度化を図ることができる。As described above, the voltages V i (+) and V i (−), which are analog input signals, can be input to the nodes N11 and N21 without passing through the switches. Voltage operation becomes possible. Therefore, the voltage and accuracy of the analog-to-digital conversion circuit 101 can be reduced.
【0121】図13は図10のアナログ−デジタル変換
回路101におけるサブA/Dコンバータ109および
D/Aコンバータ110の回路図である。図13のサブ
A/Dコンバータ109は全並列比較(フラッシュ)方
式サブA/Dコンバータであり、D/Aコンバータ11
0は容量アレイ方式D/Aコンバータである。FIG. 13 is a circuit diagram of the sub A / D converter 109 and the D / A converter 110 in the analog-to-digital converter 101 of FIG. A sub-A / D converter 109 shown in FIG. 13 is an all-parallel comparison (flash) type sub-A / D converter.
Reference numeral 0 denotes a capacitance array type D / A converter.
【0122】サブA/Dコンバータ109は、n個の抵
抗R、およびn個のコンパレータD1〜Dnから構成さ
れる。すべての抵抗Rは同じ抵抗値を有し、高電位側基
準電圧VRTを受けるノードN31と低電位側基準電圧
VRBを受けるノードN32との間に直列に接続されて
いる。ここで、ノードN32とノードN31との間のn
個の抵抗R間のノードN41〜N4nの電位をそれぞれ
VR(1)〜VR(n)とする。The sub-A / D converter 109 comprises n resistors R and n comparators D1 to Dn. All resistors R have the same resistance value, and are connected in series between node N31 receiving high-potential-side reference voltage VRT and node N32 receiving low-potential-side reference voltage VRB. Here, n between the node N32 and the node N31
The potentials of the nodes N41 to N4n between the resistors R are denoted by VR (1) to VR (n), respectively.
【0123】各コンパレータD1〜Dnの正入力端子に
は入力信号VI(アナログ入力信号Vinまたは前段の回
路103〜105の差分増幅器111の出力)が入力さ
れる。また、各コンパレータD1〜Dnの負入力端子に
は、それぞれノードN41〜N4nの電位VR(1)〜
VR(n)が印加される。The input signal VI (analog input signal Vin or the output of the differential amplifier 111 of the preceding circuits 103 to 105) is input to the positive input terminals of the comparators D1 to Dn. Negative input terminals of the comparators D1 to Dn are respectively connected to potentials VR (1) to VR4 of nodes N41 to N4n.
VR (n) is applied.
【0124】それにより、各コンパレータD1〜Dnの
出力は、それぞれ入力信号VIが電位VR(1)〜VR
(n)よりも高い場合には、ハイレベルとなり、それぞ
れ入力信号VIが電位VR(1)〜VR(n)よりも低
い場合には、ローレベルとなる。As a result, the output of each of the comparators D1 to Dn is determined by the input signal VI corresponding to the potential VR (1) to VR (1).
When the input signal VI is higher than (n), the input signal VI is at a high level. When the input signal VI is lower than the potentials VR (1) to VR (n), the input signal VI is at a low level.
【0125】D/Aコンバータ110は、アレイ状に接
続されたそれぞれn個のスイッチE1〜En,F1〜F
n,G1〜Gn,H1〜Hn、n個の正側コンデンサB
1〜Bn、およびn個の負側コンデンサC1〜Cnから
構成される。The D / A converter 110 has n switches E1 to En, F1 to F1 connected in an array.
n, G1 to Gn, H1 to Hn, n positive-side capacitors B
1 to Bn and n negative-side capacitors C1 to Cn.
【0126】コンデンサB1〜Bn,C1〜Cnはすべ
て同じ容量値cを有する。コンデンサB1〜Bnの一方
の端子(以下、出力端子と呼ぶ)からは差動正側出力電
圧VDA(+)が生成され、コンデンサC1〜Cnの一
方の端子(以下、出力端子という)からは差動負側出力
電圧VDA(−)が生成される。なお、各コンデンサB
1〜Bn,C1〜Cnの他方の端子を入力端子と呼ぶ。The capacitors B1 to Bn and C1 to Cn all have the same capacitance value c. A differential positive output voltage VDA (+) is generated from one terminal (hereinafter, referred to as an output terminal) of the capacitors B1 to Bn, and is different from one terminal (hereinafter, referred to as an output terminal) of the capacitors C1 to Cn. The negative output voltage VDA (−) is generated. Note that each capacitor B
The other terminals of 1 to Bn and C1 to Cn are called input terminals.
【0127】各スイッチE1〜Enの一方の端子はノー
ドN31に接続され、他方の端子はコンデンサB1〜B
nの入力端子に接続されている。各スイッチF1〜Fn
の一方の端子はノードN31に接続され、他方の端子は
コンデンサC1〜Cnの入力端子に接続されている。各
スイッチG1〜Gnの一方の端子はノードN32に接続
され、他方の端子はコンデンサB1〜Bnの入力端子に
接続されている。各スイッチH1〜Hnの一方の端子は
ノードN32に接続され、他方の端子はコンデンサC1
〜Cnの入力端子に接続されている。One terminal of each of switches E1 to En is connected to node N31, and the other terminal is connected to capacitors B1 to B2.
n input terminals. Each switch F1 to Fn
Is connected to the node N31, and the other terminal is connected to the input terminals of the capacitors C1 to Cn. One terminal of each of the switches G1 to Gn is connected to the node N32, and the other terminal is connected to input terminals of the capacitors B1 to Bn. One terminal of each of the switches H1 to Hn is connected to the node N32, and the other terminal is connected to the capacitor C1.
To Cn.
【0128】各スイッチE1〜En,F1〜Fn,G1
〜Gn,H1〜Hnはそれぞれ同一番号のスイッチで4
連スイッチを構成する。例えば、スイッチE1,F1,
G1,H1は1連であり、スイッチEn,Fn,Gn,
Hnも1連である。そして、各スイッチE1〜En,F
1〜Fn,G1〜Gn,H1〜Hnはそれぞれ各コンパ
レータD1〜Dnの出力レベルに従ってオンオフ動作す
る。例えば、コンパレータDnの出力がハイレベルの場
合、スイッチEn,Hnがオンし、スイッチGn,Fn
はオフする。逆に、コンパレータDnの出力がローレベ
ルの場合、スイッチEn,Hnがオフし、スイッチG
n,Fnがオンする。Each of the switches E1 to En, F1 to Fn, G1
To Gn and H1 to Hn are switches of the same number, respectively.
Construct a continuous switch. For example, switches E1, F1,
G1 and H1 are connected in series, and switches En, Fn, Gn,
Hn is also one. Then, each of the switches E1 to En, F
1 to Fn, G1 to Gn, and H1 to Hn turn on and off according to the output levels of the comparators D1 to Dn, respectively. For example, when the output of the comparator Dn is at a high level, the switches En and Hn are turned on, and the switches Gn and Fn are turned on.
Turns off. Conversely, when the output of the comparator Dn is at low level, the switches En and Hn are turned off and the switch G
n and Fn are turned on.
【0129】サブA/Dコンバータ109を構成するコ
ンパレータD1の出力はオープン状態になっている。ま
た、スイッチE1,F1が所定のタイミングでオン状態
に固定され、スイッチG1,H1が所定のタイミングで
オフ状態に固定される。The output of the comparator D1 constituting the sub A / D converter 109 is open. Further, the switches E1 and F1 are fixed to an ON state at a predetermined timing, and the switches G1 and H1 are fixed to an OFF state at a predetermined timing.
【0130】サブA/Dコンバータ109の入力信号V
Iの電圧範囲は高電位側基準電圧VRTから低電位側基
準電圧VRBまでである。すなわち、サブA/Dコンバ
ータ109の入力信号VIが低電位側基準電圧VRBを
下回ることはない。したがって、コンパレータD1の出
力は必ずハイレベルになる。そこで、コンパレータD1
の出力に関係なく、各スイッチE1,G1,F1,H1
のオフ状態を所定のタイミングで固定することができ
る。Input signal V of sub A / D converter 109
The voltage range of I is from the high potential side reference voltage VRT to the low potential side reference voltage VRB. That is, the input signal VI of the sub-A / D converter 109 does not fall below the low potential side reference voltage VRB. Therefore, the output of the comparator D1 always goes to the high level. Therefore, the comparator D1
Switch E1, G1, F1, H1
Can be fixed at a predetermined timing.
【0131】次に、D/Aコンバータ110の動作を説
明する。初期条件では、各コンデンサB1〜Bnの入力
端子および出力端子の電位が共に0Vであり、各スイッ
チE1〜En,F1〜Fn,G1〜Gn,H1〜Hnは
すべてオフしている。したがって、初期条件では、すべ
てのコンデンサB1〜Bn,C1〜Cnに蓄えられた電
荷(電気量)Q1=0である。Next, the operation of the D / A converter 110 will be described. In the initial condition, the potentials of the input terminals and the output terminals of the capacitors B1 to Bn are both 0 V, and the switches E1 to En, F1 to Fn, G1 to Gn, and H1 to Hn are all off. Therefore, in the initial condition, the electric charge (electric quantity) Q1 = 0 stored in all the capacitors B1 to Bn and C1 to Cn.
【0132】ここで、n個のコンパレータD1〜Dnの
うちm個の出力がハイレベルになった場合、各スイッチ
E1〜Enのうちm個がオンして(n−m)個がオフ
し、各スイッチG1〜Gnのうち(n−m)個がオンし
てm個がオフする。この各スイッチE1〜En,G1〜
Gnのオンオフ動作に従って、すべてのコンデンサB1
〜Bnに蓄えられる電荷Q2は次式(A1)で表され
る。Here, when the outputs of m of the n comparators D1 to Dn become high level, m of the switches E1 to En are turned on and (nm) switches are turned off, Of the switches G1 to Gn, (nm) switches are on and m switches are off. These switches E1 to En, G1 to
According to the on / off operation of Gn, all the capacitors B1
The electric charge Q2 stored in Bn is represented by the following equation (A1).
【0133】
Q2=m(VRT−VDA(+))c+(n−m)(VRB−VDA(+))
c…(A1)
電荷保存則より、Q1=Q2である。したがって、差動
正側出力電圧VDA(+)は次式(A2)で表される。Q2 = m (VRT−VDA (+)) c + (nm) (VRB−VDA (+)) c (A1) According to the law of conservation of charge, Q1 = Q2. Therefore, the differential positive output voltage VDA (+) is expressed by the following equation (A2).
【0134】
VDA(+)=VRB+m(VRT−VRB)/n…(A2)
一方、n個のコンパレータD1〜Dnのうちm個の出力
がハイレベルになった場合、各スイッチH1〜Hnのう
ちm個がオンして(n−m)個がオフし、各スイッチF
1〜Fnのうち(n−m)個がオンしてm個がオフす
る。この各スイッチH1〜Hn,F1〜Fnのオンオフ
動作に従って、すべてのコンデンサC1〜Cnに蓄えら
れる電荷Q3は次式(A3)で表される。VDA (+) = VRB + m (VRT−VRB) / n (A2) On the other hand, when m outputs of the n comparators D1 to Dn become high level, among the switches H1 to Hn, m switches on, (nm) switches off, and each switch F
(Nm) of 1 to Fn are turned on and m are turned off. According to the on / off operations of the switches H1 to Hn and F1 to Fn, the electric charge Q3 stored in all the capacitors C1 to Cn is represented by the following equation (A3).
【0135】
Q2=(n−m)(VRT−VDA(−))c+m(VRB−VDA(−))
c…(A3)
電荷保存則より、Q1=Q3である。したがって、差動
負側出力電圧VDA(−)は次式(A4)で表される。Q2 = (nm) (VRT−VDA (−)) c + m (VRB−VDA (−)) c (A3) According to the law of conservation of charge, Q1 = Q3. Therefore, the differential negative output voltage VDA (-) is represented by the following equation (A4).
【0136】
VDA(−)=VRB−(m−1)(VRT−VRB)/n…(A4)
したがって、上式(A2),(A4)より、差分電圧Δ
VDAは式(A5)で表される。VDA (−) = VRB− (m−1) (VRT−VRB) / n (A4) Therefore, according to the above equations (A2) and (A4), the difference voltage Δ
VDA is represented by equation (A5).
【0137】
ΔVDA=VDA(+)−VDA(−)
=VRB−VRT+(m−1)(VRT−VRB)/n−(VRT−VRB)
/n…(A5)
図14は第4の実施例の減算増幅回路を図10のアナロ
グ−デジタル変換回路101の差分増幅器111に用い
た場合のD/Aコンバータ110および差分増幅器11
1の具体的な構成を示す回路図である。ΔVDA = VDA (+) − VDA (−) = VRB−VRT + (m−1) (VRT−VRB) / n− (VRT−VRB) / n (A5) FIG. 14 shows a fourth embodiment. D / A converter 110 and difference amplifier 11 when the subtraction amplification circuit shown in FIG.
1 is a circuit diagram showing a specific configuration of FIG.
【0138】図14において、D/Aコンバータ110
のノードN30は、スイッチS1〜Snを介してそれぞ
れコンデンサB1〜Bnの入力端子に接続されている。
また、このノードN30は、スイッチT1〜Tnを介し
てそれぞれコンデンサC1〜Cnの入力端子に接続され
ている。ノードN30には設定電圧VA2が入力され、ノ
ードN31には高電位側基準電圧VRTが入力され、ノ
ードN32には低電位側基準電圧VRBが入力される。
コンデンサB1〜Bnの出力端子は差分増幅器111の
ノードNaに接続され、コンデンサC1〜Cnの出力端
子は差分増幅器111のノードNbに接続されている。In FIG. 14, D / A converter 110
Is connected to input terminals of capacitors B1 to Bn via switches S1 to Sn, respectively.
The node N30 is connected to input terminals of capacitors C1 to Cn via switches T1 to Tn, respectively. The set voltage V A2 is input to the node N30, the high-potential-side reference voltage VRT is input to the node N31, and the low-potential-side reference voltage VRB is input to the node N32.
Output terminals of the capacitors B1 to Bn are connected to a node Na of the difference amplifier 111, and output terminals of the capacitors C1 to Cn are connected to a node Nb of the difference amplifier 111.
【0139】差分増幅器111のノードNaはコンデン
サ3aを介してノードN11に接続され、ノードNbは
コンデンサ3bを介してノードN21に接続されてい
る。ノードN11には電圧Vi (+)が入力され、ノー
ドN21には電圧Vi (−)が入力される。The node Na of the difference amplifier 111 is connected to the node N11 via the capacitor 3a, and the node Nb is connected to the node N21 via the capacitor 3b. Voltage V i (+) is inputted to the node N11, the node N21 voltage V i (-) is input.
【0140】コンデンサ2a,2bの容量値はそれぞれ
Cであり、コンデンサ3a,3bの容量値はKCであ
る。また、コンデンサB1〜Bn,C1〜Cnの容量値
はそれぞれKC/nである。Kは定数である。The capacitance value of each of the capacitors 2a and 2b is C, and the capacitance value of each of the capacitors 3a and 3b is KC. The capacitance values of the capacitors B1 to Bn and C1 to Cn are respectively KC / n. K is a constant.
【0141】次に、図14のD/Aコンバータ110お
よび差分増幅器111の動作を説明する。Next, the operation of the D / A converter 110 and the difference amplifier 111 in FIG. 14 will be described.
【0142】まず、スイッチSW11,SW12をオン
にする。このとき、スイッチSW13もオンにする。そ
して、スイッチS1〜Sn,T1〜Tnをオンにする。
それにより、コンデンサB1〜Bn,C1〜Cnの入力
端子に設定電圧VA2が入力される。また、ノードN11
に電圧Vi (+)が入力され、ノードN21に電圧V i
(−)が入力される。それにより、ノードNO1,NO
2は接地電位となる。First, the switches SW11 and SW12 are turned on.
To At this time, the switch SW13 is also turned on. So
Then, the switches S1 to Sn and T1 to Tn are turned on.
Thereby, the inputs of the capacitors B1 to Bn and C1 to Cn
Set voltage V to terminalA2Is entered. Also, the node N11
Voltage Vi(+) Is input and the voltage V is applied to the node N21. i
(-) Is input. As a result, the nodes NO1, NO
2 is the ground potential.
【0143】次に、スイッチSW11,SW12をオフ
にする。このとき、スイッチSW13もオフにする。そ
して、スイッチS1〜Sn,T1〜Tnをオフにする。
各スイッチE1〜En,F1〜Fn,G1〜Gn,H1
〜Hnが、それぞれ図13の各コンパレータD1〜Dn
の出力レベルに従ってオンまたはオフし、コンデンサB
1〜Bn,C1〜Cnの入力端子にそれぞれ電圧が印加
される。Next, the switches SW11 and SW12 are turned off. At this time, the switch SW13 is also turned off. Then, the switches S1 to Sn and T1 to Tn are turned off.
Each switch E1 to En, F1 to Fn, G1 to Gn, H1
To Hn are the comparators D1 to Dn in FIG.
ON or OFF according to the output level of the capacitor B
Voltages are applied to input terminals 1 to Bn and C1 to Cn, respectively.
【0144】このとき、ノードN11,N21に入力さ
れる電圧Vi (+),Vi (−)は、図12に示すよう
に、共に等しい電圧VA1にイコライズされている。これ
により、ノードNO1,NO2間の差分電圧ΔVO は、
図12を用いて説明したように、次式のようになる。At this time, the voltages V i (+) and V i (−) input to the nodes N11 and N21 are equalized to the same voltage V A1 as shown in FIG. As a result, the difference voltage ΔV O between the nodes NO1 and NO2 becomes
As described with reference to FIG. 12, the following expression is obtained.
【0145】
ΔVO =VO (+)−VO (−)=ΔVi −ΔVDA
このように、ノードN11,N21に入力する設定電圧
VA1として前段の差分増幅器111の出力を用いること
ができるので、ノードN11にスイッチを用いることな
く電圧Vi (+)および設定電圧VA1を入力することが
でき、かつノードN21にスイッチを用いることなく電
圧Vi (−)および設定電圧VA1を入力することができ
る。ΔV O = V O (+) − V O (−) = ΔV i −ΔVDA Thus, the output of the preceding-stage differential amplifier 111 can be used as the set voltage V A1 input to the nodes N11 and N21. because, the voltage V i without using a switch voltage V i (+) and can enter the set voltage V A1, and a node N21 without using the switch node N11 - enter and set voltage V A1 () can do.
【0146】また、ノードN30に入力する設定電圧V
A2として任意の電圧を用いることができる。例えば、設
定電圧VA2として高電位側基準電圧VRTまたは低電位
側基準電圧VRBを用いることもできる。The set voltage V input to the node N30 is
Any voltage can be used as A2 . For example, it is also possible to use a high-potential reference voltage VRT or lower reference voltage VRB as the set voltage V A2.
【0147】また、これらの設定電圧VA1,VA2を電源
電圧または接地電圧の付近に設定できる。これにより、
CMOSスイッチを使用しても低電圧動作が可能にな
る。Further, these set voltages V A1 and V A2 can be set near the power supply voltage or the ground voltage. This allows
Even if a CMOS switch is used, low-voltage operation is possible.
【0148】これらの結果、スイッチ雑音が低減される
とともに、低電圧動作が可能な高精度なアナログ−デジ
タル変換回路が実現される。As a result, a high-precision analog-to-digital conversion circuit capable of low-voltage operation while reducing switch noise is realized.
【図1】本発明の第1の実施例における減算増幅回路の
回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a subtraction amplifier circuit according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1の減算増幅回路の動作を説明するための図
である。FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the subtraction amplifier circuit of FIG. 1;
【図3】本発明の第2の実施例における減算増幅回路の
回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a subtraction amplifier circuit according to a second embodiment of the present invention.
【図4】図3の減算増幅回路の動作を説明するための図
である。FIG. 4 is a diagram for explaining an operation of the subtraction amplifier circuit of FIG. 3;
【図5】容量分割の他の例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing another example of the capacity division.
【図6】本発明の第3の実施例における減算増幅回路の
回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a subtraction amplifier circuit according to a third embodiment of the present invention.
【図7】図6の減算増幅回路の動作を説明するための図
である。FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the subtraction amplifier circuit of FIG. 6;
【図8】本発明の第4の実施例における減算増幅回路の
回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram of a subtraction amplifier circuit according to a fourth embodiment of the present invention.
【図9】図8の減算増幅回路の動作を説明するための図
である。FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the subtraction amplifier circuit of FIG. 8;
【図10】本発明の第5の実施例における多段パイプラ
イン構成を有するアナログ−デジタル変換回路の構成を
示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of an analog-digital conversion circuit having a multi-stage pipeline configuration according to a fifth embodiment of the present invention.
【図11】図10のアナログ−デジタル変換回路におけ
る差分増幅器の回路図である。11 is a circuit diagram of a difference amplifier in the analog-to-digital conversion circuit of FIG.
【図12】図11の差分増幅器の動作を説明するための
図である。FIG. 12 is a diagram for explaining the operation of the differential amplifier in FIG. 11;
【図13】図10のアナログ−デジタル変換回路におけ
るサブA/DコンバータおよびD/Aコンバータの回路
図である。13 is a circuit diagram of a sub-A / D converter and a D / A converter in the analog-to-digital converter of FIG.
【図14】第5の実施例の減算増幅回路を図10のアナ
ログ−デジタル変換回路の差分増幅器に用いた場合のD
/Aコンバータおよび差分増幅器の回路図である。FIG. 14 illustrates a case where the subtraction amplifier circuit of the fifth embodiment is used as a difference amplifier of the analog-to-digital conversion circuit of FIG. 10;
FIG. 3 is a circuit diagram of an / A converter and a differential amplifier.
【図15】従来の差分増幅器の一例を示す回路図であ
る。FIG. 15 is a circuit diagram showing an example of a conventional difference amplifier.
【図16】図15の差分増幅器の動作を説明するための
図である。FIG. 16 is a diagram for explaining the operation of the differential amplifier in FIG.
1 演算増幅器
2,2a,2b,3a,3b,4a,4b,B1〜B
n,C1〜Cn コンデンサ
101 アナログ−デジタル変換回路
102 サンプルホールド回路
103〜106 1段目〜4段目の回路
109 サブA/Dコンバータ
110 D/Aコンバータ
111 差分増幅器
SW1,SW11〜SW12,E1〜En,G1〜G
n,S1〜Sn,F1〜Fn,H1〜Hn,T1〜Tn
スイッチ1 operational amplifiers 2, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, B1 to B
n, C1 to Cn Capacitor 101 Analog-digital conversion circuit 102 Sample hold circuit 103 to 106 First to fourth stage circuit 109 Sub A / D converter 110 D / A converter 111 Difference amplifiers SW1, SW11 to SW12, E1 En, G1 to G
n, S1 to Sn, F1 to Fn, H1 to Hn, T1 to Tn
switch
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 1/00 - 1/88 G09G 7/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H03M 1/00-1/88 G09G 7/00
Claims (7)
との間に第1の容量が接続され、前記演算増幅器の前記
一方の入力端子に第2および第3の容量が並列に接続さ
れ、 前記演算増幅器の前記一方の入力端子と他方の入力端子
との間が短絡状態にされるとともに、前記第2の容量の
入力端に第1の入力電圧が与えられ、かつ前記第3の容
量の入力端に任意の設定電圧が与えられた後、 前記演算増幅器の前記一方の入力端子と前記他方の入力
端子との間が開放状態にされるとともに、前記第2の容
量の入力端に前記設定電圧が与えられ、かつ前記第3の
容量の入力端に第2の入力電圧が与えられることを特徴
とする減算増幅回路。A first capacitor connected between one input terminal and an output terminal of the operational amplifier; a second capacitor and a third capacitor connected in parallel to the one input terminal of the operational amplifier; The one input terminal and the other input terminal of the operational amplifier are short-circuited, a first input voltage is applied to an input terminal of the second capacitor, and After an arbitrary setting voltage is applied to the input terminal, the connection between the one input terminal and the other input terminal of the operational amplifier is opened, and the setting terminal is connected to the input terminal of the second capacitor. A subtraction amplifier circuit to which a voltage is applied and a second input voltage is applied to an input terminal of the third capacitor.
記一方の入力端子に並列に接続された複数の容量を含
み、前記演算増幅器の前記一方の入力端子と前記他方の
入力端子との間が開放状態にされたときに前記複数の容
量の入力端に複数の入力電圧がそれぞれ与えられること
を特徴とする請求項1記載の減算増幅回路。2. The method according to claim 1, wherein the third capacitor includes a plurality of capacitors connected in parallel to the one input terminal of the operational amplifier, and includes a plurality of capacitors connected between the one input terminal and the other input terminal of the operational amplifier. 2. The subtraction amplifier circuit according to claim 1 , wherein a plurality of input voltages are respectively applied to input terminals of the plurality of capacitors when the gap is opened.
と一方および他方の出力端子との間にそれぞれ第1およ
び第2の容量が接続され、前記演算増幅器の前記一方の
入力端子に第3および第4の容量が並列に接続され、前
記演算増幅器の前記他方の入力端子に第5および第6の
容量が並列に接続され、 前記演算増幅器の前記一方および他方の入力端子が所定
の基準電位に接続されるとともに、前記第3および第5
の容量の入力端に第1および第2の入力電圧がそれぞれ
与えられ、かつ前記第4および第6の容量の入力端に任
意の第1の設定電圧がそれぞれ与えられた後、 前記演算増幅器の前記一方および他方の入力端子が前記
基準電位から遮断されるとともに、前記第3および第5
の容量の入力端に任意の第2の設定電圧がそれぞれ与え
られ、かつ前記第4および第6の容量の入力端に第3お
よび第4の入力電圧がそれぞれ与えられることを特徴と
する減算増幅回路。3. A first and a second capacitor are respectively connected between one and the other input terminals of the operational amplifier and the one and the other output terminals, and a third and a third capacitor are respectively connected to the one input terminal of the operational amplifier. A fourth capacitor is connected in parallel, a fifth and a sixth capacitor are connected in parallel to the other input terminal of the operational amplifier, and the one and other input terminals of the operational amplifier are set to a predetermined reference potential. Connected and the third and fifth
Given the first and second input voltage to the input terminal of the capacitor, respectively, and after the fourth and first specified voltage for any input terminal of the sixth capacitor is al provided respectively, the operational amplifier Is disconnected from the reference potential, and the third and fifth input terminals are
Subtraction amplification characterized in that an arbitrary second set voltage is applied to the input terminal of the first capacitor and third and fourth input voltages are applied to the input terminals of the fourth and sixth capacitors, respectively. circuit.
増幅器の前記一方および他方の入力端子にそれぞれ並列
に接続された複数の容量をそれぞれ含み、前記演算増幅
器の前記一方および他方の入力端子が前記基準電位から
遮断されたときに前記複数の容量の入力端に複数の入力
電圧がそれぞれ与えられることを特徴とする請求項3記
載の減算増幅回路。4. The fourth and sixth capacitors each include a plurality of capacitors respectively connected in parallel to the one and the other input terminals of the operational amplifier, and the one and the other inputs of the operational amplifier. 4. The subtraction amplifier circuit according to claim 3 , wherein a plurality of input voltages are respectively applied to input terminals of the plurality of capacitors when a terminal is cut off from the reference potential.
有し、各段がアナログ−デジタル変換器、デジタル−ア
ナログ変換器および差分増幅器を含み、各差分増幅器が
請求項1〜4のいずれかに記載の減算増幅回路からなる
ことを特徴とするアナログ−デジタル変換回路。5. A multi-stage pipeline configuration comprising a plurality of stages, each stage including an analog-to-digital converter, a digital-to-analog converter, and a differential amplifier, wherein each differential amplifier is
An analog-digital conversion circuit comprising the subtraction amplifier circuit according to claim 1 .
して前段の出力を用いたことを特徴とする請求項5記載
のアナログ−デジタル変換回路。6. The analog-to-digital conversion circuit according to claim 5 , wherein an output of a preceding stage is used as said set voltage of said differential amplifier of each stage.
複数のコンパレータを有するフラッシュ方式であり、各
段の前記デジタル−アナログ変換器は複数のスイッチお
よび複数の容量がアレイ状に接続された容量アレイ方式
であることを特徴とする請求項5または6記載のアナロ
グ−デジタル変換回路。7. The analog-to-digital converter of each stage is of a flash type having a plurality of comparators, and the digital-to-analog converter of each stage is a capacitor in which a plurality of switches and a plurality of capacitors are connected in an array. 7. The analog-to-digital conversion circuit according to claim 5 , wherein the analog-to-digital conversion circuit is an array type.
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