JP5515183B2 - 基本セルの数を削減することにより改良された信号折り返し構造を有する高速アナログ−デジタル変換器 - Google Patents

基本セルの数を削減することにより改良された信号折り返し構造を有する高速アナログ−デジタル変換器 Download PDF

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Description

本発明は、所謂折り返し差動増幅器構造を用いる高解像度アナログ−デジタル変換器に関する。
信号折り返し構造の原理は、以下の通りである。変換対象アナログ入力信号が、規則的に分散された参照電圧を受け取る差動増幅器の群の入力に印加され、これらの増幅器は、変換対象振幅の有効範囲において分散された参照電圧の分離により定義される周期で、入力信号の振幅とともにほぼ正弦波形で変化する振幅を有する所謂「折り返し」信号を提供する。群における参照電圧の数により、この有効範囲における折り返し信号曲線の周期の数が定義される。入力電圧値についてのアナログ−デジタル変換のビットは、折り返し構造から生じる信号が、折り返し信号曲線のゼロ交差により定義される間隔の1つに属するかにより定義される。
参照電圧は、一定であるかまたは2つの参照電圧間で供給される参照電流により供給される1つ以上の抵抗器ブリッジにより生成される。高解像度変換を意図した高精度の構造は、差動式であるのがほとんどで、差動式構造の場合を以下で説明する。
図1は、信号折り返し構造の基礎的な構成を示す。信号折り返し構造は、変換対象電圧と参照電圧との間の差に依存する電流を設定する二重差動対のトランジスタで各々が構成される2つの基本差動回路と、これらの電流を電圧に変換する2つの負荷回路とを備える。信号折り返しブロックは、2つの差動回路のいくつかの群と、関連する負荷回路とを備える。折り返し構造は、いくつかの折り返しブロックを備えることが可能である。ブロックにおける回路の数により、このブロックにより生じる折り返し曲線の折り返し周期の数が決定される。ブロックの数により、同時に生じる平行な折り返し曲線の数が決定される。折り返し曲線は、規則的に離間され、それらのゼロ交差は、抵抗器ブリッジにより提供される電圧参照に対して高精度に定義されている。
差動回路は、各々、4つの入力(2対の差動入力)および2つの出力を備え、隣接する回路の出力は、以下で詳述する様式で互いに結合されている。各負荷回路は入力および出力を備えるものと考えられ、入力は、差動回路の出力に結合され、出力は、折り返しブロックの出力導体に結合されている。
理解されるであろうように、1つの同じ折り返しブロックにおいて、差動回路の第1の出力に接続された(同時に、連続体における直前の差動回路の第2の出力に接続された)入力を有する奇数ランクの負荷回路と、差動回路の第2の出力に接続された(同時に、直後の差動回路の第1の出力に接続された)入力を有する偶数ランクの負荷回路とが存在する。奇数ランクの負荷回路のすべての出力は、折り返しブロックの第1の出力導体に接続され、偶数ランクの負荷回路のすべての出力は、ブロックの第2の出力導体に接続されている。
図1は、上述のように接続され、1つの同じ折り返しブロックにおける他の差動回路に結合されることを意図した2つの隣接する差動回路CRおよびCRj+1と2つの対応する負荷回路CHおよびCHj+1との群の例示的構成を示す。指標jは、ブロックを構成する連続体における連続する回路のランクを表す。
CRなどの差動回路は、2つの差動対のトランジスタを備え、各対は、定電流源Iによる供給を受ける。電流は、2対について、およびすべての差動回路について、同じである。対をなすトランジスタは、それらのエミッタによりこの電流源に結合されている。以下、トランジスタはバイポーラトランジスタであるものと考えるが、本発明は、MOSトランジスタとも用いることが可能である。
回路CRは、2対を構成する4つのトランジスタのベースである4つの入力を有する。第1の対は、それぞれ、変換対象信号電圧Vinpと参照電圧Vrefpとを受け取る。第2の対は、それぞれ、変換対象信号電圧Vinnと参照電圧Vrefnとを受け取る。電圧Vinp、Vinnの群により、電圧変換Vrefp、Vrefnにより定義される差動参照電圧と比較される変換対象差動入力電圧が構成される。
すべての差動回路の対応するトランジスタに、同じ電圧VinpおよびVinnが印加される。電圧VinpおよびVinnは、サンプルアンドホールドユニットから、または単純な差動増幅器から生じさせることが可能である。参照電圧は、様々な差動回路について異なる。ランクj+1の回路CRj+1については、参照電圧は電圧Vrefpj+1およびVrefnj+1である。様々な差動回路についての参照電圧は、低い値と高い値との間で規則的に分散され、抵抗器ブリッジ(不図示)の中間タップから生じている。
差動対における入力電圧を受け取るトランジスタのコレクタは、他方の対における参照電圧を受け取るトランジスタのコレクタに結合されている。このように2つずつ連結されたコレクタにより、差動回路CRの2つの出力S1およびS2が構成される。
これらの出力S1およびS2は、一方では、連続する差動回路間の接続に供され、他方では、負荷回路への接続に供される。
ランクjの差動回路の第1の出力S1は、直前の、すなわちランクj−1(存在する場合)の差動回路の第2の出力(不図示)に接続されている。対して、ランクjの差動回路の第2の出力S2は、直後のランクj+1(存在する場合)の差動回路の第1の出力に結合されている。
ランクjの負荷回路(CH)は、その入力Ecが、同じランクの差動回路CRの第1の出力S1に結合されている。
これらから、負荷回路は、ランクjの回路の第1の出力とランクj−1の回路の第2の出力とに同時に接続されているため、各負荷回路は、2つの隣接する差動回路間で共有されていることになる。
ランクjの負荷回路の出力Scは、出力導体Anに結合されているが、直後のランクの負荷回路の出力は、別の出力導体Apに結合されている。これらの2つの導体は、折り返しブロックの全体に共通であり、ブロックの2つの出力(折り返し信号を提供する)を構成している。一連の負荷回路の出力は、導体Anと導体Apとに交互に接続されている。例えば、奇数ランクのすべての負荷回路は、それらの出力が導体Apに結合され、偶数ランクのすべての負荷回路は、それらの出力が導体Anに結合されている。
負荷回路は、その上、すべて同一であり、ランクjの負荷回路は、本例では、それぞれカスコードトランジスタおよびフォロワトランジスタである2つのトランジスタで構成され、カスコードトランジスタは、そのエミッタが入力Ecに結合され、そのベースが折り返しブロックの全体に共通な固定バイアス電位に結合され、そのコレクタが供給電圧による供給を受ける抵抗器(すべての回路について同一)により結合され、フォロワトランジスタは、そのベースがカスコードトランジスタのコレクタに結合され、そのエミッタが値Iの定電流源に結合され、そのコレクタが供給電圧に結合されている。負荷回路の出力Scは、フォロワトランジスタのエミッタ上で取り出される。カスコードトランジスタは、差動回路の出力上の電圧が、入力信号レベルVinp、Vinnの関数として過度に変化するのを防止するのに供される。
図2は、いくつかの差動回路と関連する負荷とを各々が備えるいくつかのブロックを有する折り返し構造の一般的構成を示す。本例は、4つの折り返し曲線を生じさせる(および、この目的のために、互いに上下に示す4つのブロックを備える)構造について与えられたものであり、各折り返し曲線は、変換対象アナログ電圧の有効範囲において2つの完全な周期を有する。
4つの異なる曲線を生じさせるため、ブロックは、各ブロックのためのそれぞれの抵抗器ブリッジ、またはすべてのブロックのための共通ブリッジ(ブリッジに沿う連続するタップが、様々なブロックに連続的に供される)のいずれかから生じる異なる電圧を受け取る。図を煩雑化しないように、抵抗器ブリッジは図示していない。
各ブロックは、対の出力を備える。第1のブロックについてはAp、Anであり、第2のブロックについてはBp、Bnであり、残りの2つについてはCp、Cn、Dp、Dnである。
これらの出力により、図3に見られる折り返し曲線が提供される。すなわち、入力電圧の関数として折り返された出力信号である。各ブロックは、折り返し曲線A、B、C、Dをそれぞれ提供する。曲線Aは、第1のブロックの出力導体ApおよびAn間で得られる電圧を表す。曲線B、C、Dは、その他のブロックの出力電圧を表す。折り返しブロックは、低電圧Vbと高電圧Vhとの間の入力範囲で使用可能である。この範囲では、正弦波形の折り返し曲線が真に規則的であり、それらの交点が規則的に離間されている。この範囲の外では、ブロックの末端の差動回路の負荷が2つの差動回路間で共有されていないという事実に関する縁効果により、曲線が変形されている。
有効範囲Vb、Vhにおいて2つの折り返し周期を生じさせるために各ブロックにおいて要求される差動回路の数は、4つである。これは、折り返し曲線の1つのゼロ交差が各差動回路に対応し、2つの周期を完成させるためには4つのゼロ交差が必要なためである。しかし、Vbにおけるゼロ交差およびVhにおけるゼロ交差を含めれば折り返し曲線Aは合計で5つのゼロ交差を含むため、第1の折り返しブロックは、4つではなく5つの差動回路を備える。有効範囲の限界値Vb、Vhを定義するため、VbおよびVhについてのこれらのゼロ交差が要求される。
従って、図2に戻って、各々が2つの完全な周期を有する4つの折り返し曲線A、B、C、Dの形成には、以下の回路が要求されると考えられる。
−第1のブロックについては、差動回路CR1〜CR5および対応する負荷回路CH1〜CH6
−その他のブロックの各々については、差動回路CR2〜CR5および対応する負荷回路CH2〜CH6
アナログ処理下流を考慮して有効範囲の限界付近における曲線の規則性を最良に保証するため、各側に少なくとも1つの追加差動回路と、関連する負荷回路とがさらに設けられている。第1のブロック(曲線A)については、これらの追加回路は、差動回路CRおよびCRならびに関連する負荷回路CHおよびCHである。その他のブロックについては、追加回路は、回路CRおよびCRならびに関連する負荷回路CHおよびCHである。最終的に、全体構造の大域的対称性(ならびにとりわけ負荷の対称性および均質性)を保証するため、すべてのブロックにおいて同数の差動回路および負荷が存在するように、曲線B、C、Dを提供する3つのブロックに他の追加回路CRおよびCHを含めている。これにより、すべての曲線A、B、C、Dが、正確に同じ振幅および規則的に離間されたゼロ交差を有することを可能にしている。
従って、図2の構造において、有効範囲の折り返し曲線を定義する差動回路および負荷回路は、図中に太線で表す回路であり、これらの曲線をより良好に調整するためにのみ供される追加回路は細線で表す。
追加回路の数は相当なもので、電流を大きく消費するとともに集積回路上で大きく嵩張る、ということが理解されよう。実際、本例では、所望の折り返し関数を設定する17個の差動回路および21個の負荷回路、ならびにこれらの曲線を改善する11個の差動回路および11個の追加負荷回路が存在している。
本発明は、折り返し構造を有するアナログ−デジタル変換器におけるこれらの追加回路の数を削減することを目的とする。
この目的のため、本発明は、少なくとも2つの折り返しブロックを備え、各ブロックは、ランク1〜N+1(Nは整数)のN+1個の差動回路の連続体と、各連続体の差動回路に関連するランク1〜N+2のN+2個の負荷回路の連続体とを備え、各ブロックの差動回路は、それらの出力により互いに並置および結合され、各差動回路は、4つの入力および2つの出力を有し、ランクjの差動回路の第1の出力は、連続体の先行するランクj−1の差動回路の第2の出力に結合され、当該差動回路の第2の出力は、後続するランクj+1の差動回路の第1の出力に結合され、ランクjの第1の負荷回路は、ランクjの当該差動回路の第1の出力に結合され、かかる負荷回路は、連続体の先行するランクj−1の差動回路と共有され、ランクj+1の第2の負荷回路は、ランクjの当該差動回路の第2の出力に結合され、かかる負荷回路は、連続体の後続するランクj+1の差動回路と共有され、偶数ランクの負荷回路は、出力が連続体の第1の共通出力に接続され、奇数ランクの負荷回路は、出力が連続体の第2の共通出力に接続されている、信号折り返し回路を有するアナログ−デジタル変換器であって、すべてのブロックについて、ランクN+2の追加差動回路と、追加差動回路の第2の出力に接続されたランクN+3の追加負荷回路とが設けられ、追加負荷回路の出力は、連続体の共通出力に結合されず、さらに、第1の折り返しブロックにおいて、ランク0の差動回路と、ランク0の差動回路の第1の出力に接続されたランク0の負荷回路とが設けられ、ランク0の負荷回路の出力は、第1のブロックの共通出力に結合されていないことを特徴とする、アナログ−デジタル変換器を提案する。
この構造により生じる積分非直線性誤差は、わずかに悪化しているが、基本差動回路の数および関連する負荷回路の数は、著しく削減されているので、変換器の動作速度に加え、消費および嵩の点で相当な利得が達成される。
変換対象電圧の有効範囲における折り返し曲線の周期の数は、N/2である。
負荷回路は、好ましくは、カスコードトランジスタおよびフォロワトランジスタで構成される。しかし、いずれの出力もブロックの出力に結合されていない負荷回路は、フォロワトランジスタを有する必要はない。
差動回路は、好ましくは、二重差動対のトランジスタで構成され、一方の対の1つのトランジスタは、そのコレクタが他方の対の1つのトランジスタのコレクタに結合され、逆もまた同様である。実際、変換対象電圧をそのベース上で受け取る一方の対の1つのトランジスタのコレクタは、参照電圧をそのベース上で受け取る他方の対の1つのトランジスタのコレクタに結合され、その他の2つのトランジスタについても同様である。
本発明の他の特徴および利点は、下記の添付図面を参照して与えられる後続の詳細な説明を読むことにより明らかになろう。
例示的信号折り返し構造を示す。 入力電圧の有効範囲において2つの折り返し周期を有する4つの折り返し曲線が所望される場合の従来技術の構造の一般的構成を示す。 図2の構造の折り返し曲線を示す。 本発明による折り返し構造の一般的構成を示す。 関連する折り返し曲線を示す。 図4の構造を用いるアナログ−デジタル変換器の場合の本発明による構造についての積分非直線性曲線を示す。
図4を図と比較する。図4は、図と同様に、図中で互いに上下に配置された4つの折り返しブロックを有する折り返し構造に対応している。各ブロックは、(差動構造のための)2つの出力を有し、かかる出力は、第1のブロックについてはAnおよびAp、第2のブロックについてはBnおよびBp、第3のブロックについてはCnおよびCp、ならびに第4のブロックについてはDnおよびDpである。
折り返しブロックは、各々、差動回路の連続体と負荷回路の連続体とを備える。差動回路は、参照符号CRにより示し、指標jは、連続体における差動回路のランクに対応している。負荷回路は、参照符号CHにより示し、指標jは、連続体における負荷回路のランクにやはり対応している。
差動回路および負荷回路は、図1によるものであってもよく、再度の説明は省略する。要約すると、差動回路は、二重差動対のトランジスタ、4つの入力、および2つの出力を備える。ランクjの差動回路CRの第1の出力は、ランクjの負荷回路CHの入力、およびランクj−1の差動回路CRj−1の第2の出力に結合されている。差動回路CRの第2の出力は、ランクj+1の差動回路の負荷回路CHj+1の入力、およびランクj+1の負荷回路の入力に結合されている。奇数ランクのすべての負荷回路の出力は、折り返しブロックの第1の出力(例えば、第1のブロックについては出力Ap)に結合され、偶数ランクのすべての負荷回路の出力は、折り返しブロックの第2の出力(例えば、第1のブロックについては出力An)に結合されている。負荷回路は、トランジスタのエミッタ(固定ベースバイアスを有する)上に電流用の入力を有するとともにフォロワトランジスタである別のトランジスタのエミッタ上に電圧用の入力を有するカスコード段であってもよい。
各折り返しブロックには、変換対象入力電圧Vinの有効範囲において折り返し曲線がゼロをN回通過するために必要な折り返しを発生させるのに供される少なくともN個の差動回路が存在する。正弦波状の折り返し曲線の周期の数が整数である一般的な場合であっても、Nは整数である。差動構造においては、電圧Vinが正の値Vinpおよび負の値Vinnである2つの値を有することが想起されるが、説明を単純化するため、差Ninp−Vinnを表す単一の値Vinについて考える。アナログ−デジタル変換では、この値を参照値Vrefと比較することによりVinのデジタル値を定義することが求められ、かかる参照値は、それら自体が差を示すものであり、差Vrefp−Vrefnである。
図4の例では、有効範囲Vb、Vhにおいて折り返し曲線の2つの完全な周期を発生させることが求められ、そのため、ブロックの各々について少なくともN=4個の差動回路が要求される。しかし、曲線の1つは値Vbと値Vhとの両方についてゼロと交差することが所望され、それにより、第1の曲線については実際にはN+1個の差動回路が要求される。
N回のゼロ交差を発生させるために必ず必要なこれらの差動回路を、図4において太線で表す。これらは、第1のブロックについては回路CR〜CR(ランク1〜N+1)であり、その他の3つのブロックについては回路CR〜CR(ランク2〜N+1)である。
しかし、対称性の理由から、これらの他の3つのブロックについても、N+1回のゼロ交差が想定される。そのため、その他の3つのブロックの各々について、ランク1の追加差動回路CRが存在する。
各ブロックにおける上記のN+1個の差動回路に関連する負荷は、同じランクにより示されるが、負荷は差動回路の2つの出力の各々に接続されるため、N+1個の差動回路に対してN+2個の負荷回路が存在する。必ず必要な差動回路に関連する負荷は、図4において太線で示す。これらは、第1のブロックについては負荷CH〜CH、その他の3つのブロックの各々については負荷CH〜CHである。前述の追加差動回路に関連する負荷は、細線で表す負荷CHである。
本発明によれば、ここまでに特定した差動回路および関連する負荷に加え、その他の差動回路とは異なるように接続された追加の差動回路が想定される。
−すべてのブロックは、ランクN+2の追加差動回路と、追加差動回路の第2の出力に接続された追加負荷回路とを有するが、ランクN+3のこの追加負荷回路は、いずれの出力もブロックの出力導体に結合されていない。図中、これらは回路CRおよびCHである。
−第1の折り返しブロックは、ランク0の差動回路CRと、ランク0の差動回路の第1の出力に接続されたランク0の負荷回路とを有するが、この追加負荷回路は、いずれの出力もブロックの出力導体に結合されていない。
そのため、ランク0およびランクN+3の追加負荷回路は、ランク0およびランクN+2の差動回路の出力から生じる電流を消費するが、それらの回路は、ブロックの出力導体上に存在する出力信号に直接寄与しない。
このような理由で、ランク0およびN+3の追加負荷回路は、ランク1〜N+2の負荷回路と必ずしも同一でない。例えば、負荷回路がカスコードトランジスタと出力導体に結合されたフォロワトランジスタとを備える図1の場合、ランク0およびN+3の負荷回路におけるフォロワトランジスタは、そのまま単純に省略することが可能である。ランク0およびN+2の追加差動回路は、ランク1〜N+1の差動回路とすべて同じである。
図5は、図4の構造から得られる折り返し曲線を示す。これらの曲線は、図3の曲線と完全には同一でないことが分かる。これらの曲線が生じるゼロ交差は、図3のものほど規則的に分散されていない、と言うことができるかもしれない。しかし、この編成により生じる追加の非直線性誤差は、アナログ−デジタル変換器において遭遇し得るその他の誤差、特に技術的不正確さによる誤差、例えば、折り返し曲線のゼロ交差を定義する抵抗器ブリッジの抵抗値における誤差または差動対のオフセット電圧値における誤差に対して非常に小さいものである。
典型的には、10ビットの解像度を有する変換器の具体例において下記のシミュレーションを行う。技術的変動の誤差により、ピークトゥピークで1.2LSB(LSB=最下位ビット)オーダの不正確さが生じ、本質的に図2の構造による積分非直線性誤差(INL)は、ピークトゥピークで0.025LSBを超えることはなく、同じ条件下(とりわけ差動増幅器の入力により消費される電流の値および抵抗器ブリッジにおける電流の値について)における図4の構造に関する積分非直線性誤差は、図2のものよりも大きいことが判明したが、0.050LSBを超えることはなく、技術的不正確さによる誤差と比較して完全に無視できるものである。
図5は、図2(点線)および図4(実線)について測定された積分非直線性曲線を示す。横座標に沿って、VbおよびVh間の有効範囲における4つの折り返し曲線のゼロ交差の16個の点が与えられている。10ビットの解像度について正規化された1000分の1LSBで目盛られた縦座標に沿って、折り返しを行うべく選択された構造により生じる系統的誤差が与えられている。
しかし、積分非直線性誤差は増加しているものの、差動回路および関連する負荷回路の数の点では、図4の構造の方が図2のものよりもはるかに有益である。嵩、電流消費、および速度の点で利得が達成される。
有効範囲において各々が2つの折り返し周期を有する4つの折り返し曲線のために、図2の構造は、28個の差動回路および32個の関連する負荷回路を用いている。図4の構造は、25個の差動回路および29個の関連する負荷回路を用いている。これらの29個の負荷回路のうち、24個のみが折り返しブロックの出力導体上で電流を消費する。嵩および放散に関しては約10%、折り返しブロックの出力の負荷に関しては25%の利得が達成される。
8つの折り返しブロックおよび曲線当たり2つの正弦周期を有する構造については、56個の差動回路および64個の負荷回路から、49個の差動回路および57個の負荷回路となる。
有効範囲において4つの正弦周期を有する折り返し曲線を提供する構造については、利得は低くなるがなお相当なものである。
本発明による差動構造は、特にアナログ−デジタル変換器の入力段として供されることが可能で、この入力段は、差動サンプルアンドホールドユニットの変換対象電圧Vinn、Vinpを直接受け取る。この変換器の入力段に続いて、第1の段階の出力に基づいて第1の段階において得られた曲線間の中間である折り返し曲線を発生させる補間構造を設けてもよい。この補間構造の下流には、別の折り返し段を想定してもよい。
本発明は、中解像度(6〜12ビット)の変換器において特に有用である。

Claims (3)

  1. 少なくとも2つの折り返しブロックを備え、各ブロックは、ランク1〜N+1(Nは整数)のN+1個の差動回路(CR)の連続体と、各連続体の前記差動回路に関連するランク1〜N+2のN+2個の負荷回路(CH)の連続体とを備え、各ブロックの前記差動回路は、それらの出力(S2、S1j+1)により互いに並置および結合され、各差動回路は、4つの入力および2つの出力を有し、ランクjの差動回路の第1の出力(S1)は、前記連続体の先行するランクj−1の差動回路の第2の出力に結合され、当該差動回路の第2の出力(S2)は、後続するランクj+1の差動回路の第1の出力に結合され、ランクjの第1の負荷回路(CH)は、ランクjの当該差動回路(CR)の第1の出力に結合され、かかる負荷回路は、前記連続体の先行するランクj−1の差動回路と共有され、ランクj+1の第2の負荷回路は、ランクjの当該差動回路の第2の出力に結合され、かかる負荷回路は、前記連続体の後続するランクj+1の差動回路と共有され、偶数ランクの負荷回路は、出力が前記連続体の第1の共通出力(An)に接続され、奇数ランクの負荷回路は、出力が前記連続体の第2の共通出力(Ap)に接続されている、信号折り返し回路を有するアナログ−デジタル変換器であって、すべての前記ブロックについて、ランクN+2の追加差動回路(CR)と、前記追加差動回路の第2の出力に接続されたランクN+3の追加負荷回路(CH)とが設けられ、前記追加負荷回路の出力は、前記連続体の共通出力に結合されず、さらに、第1の折り返しブロックにおいて、ランク0の差動回路(CR)と、ランク0の差動回路の第1の出力に接続されたランク0の負荷回路(CH)とが設けられ、ランク0の前記負荷回路の出力は、前記第1のブロックの共通出力に結合されていないことを特徴とする、アナログ−デジタル変換器。
  2. 前記差動回路は、二重差動対のトランジスタで構成され、一方の対の1つのトランジスタは、そのコレクタが他方の対の1つのトランジスタのコレクタに結合され、2つの異なる対のトランジスタは、それらのコレクタが逆もまた同様であることを特徴とする、請求項1に記載の変換器。
  3. 前記負荷回路は、カスコードトランジスタのみを備えるがフォロワトランジスタを備えないランクN+3およびランク0の負荷回路を例外として、カスコードトランジスタおよびフォロワトランジスタを備えることを特徴とする、請求項1および2のいずれか一項に記載の変換器。
JP2011502344A 2008-04-04 2009-03-26 基本セルの数を削減することにより改良された信号折り返し構造を有する高速アナログ−デジタル変換器 Active JP5515183B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4599602A (en) * 1983-08-03 1986-07-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Serial-type A/D converter utilizing folding circuit cells
US5307067A (en) * 1992-04-20 1994-04-26 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Folding circuit and analog-to-digital converter
US5392045A (en) * 1992-11-06 1995-02-21 National Semiconductor Corporation Folder circuit for analog to digital converter
EP0722633A1 (en) * 1994-07-07 1996-07-24 Koninklijke Philips Electronics N.V. Folding stage and folding analog-to-digital converter
JPH0969780A (ja) * 1995-09-01 1997-03-11 Tera Tec:Kk アナログ・ディジタル変換器
FR2797538B1 (fr) * 1999-08-13 2001-11-02 Thomson Csf Circuit de repliement de signal, et cellule d'interpolation serie convertisseur analogique-numerique utilisant un tel circuit
JP3520233B2 (ja) * 2000-01-21 2004-04-19 春夫 小林 Ad変換回路
WO2002065643A2 (en) * 2001-02-09 2002-08-22 Broadcom Corporation Capacitive folding circuit for use in a folding/interpolating analog-to-digital converter
JP4064437B2 (ja) * 2003-07-30 2008-03-19 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ クロスカップル型フォールディング回路及びこのようなフォールディング回路を有するアナログデジタル変換器
FR2887708B1 (fr) * 2005-06-28 2008-02-15 Atmel Grenoble Soc Par Actions Circuit electronique a reseau de paires differentielles disymetriques

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