JP5807549B2 - 比較回路およびa/d変換回路 - Google Patents
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Description
また、二段式ダイナミックラッチ比較回路において、前段から後段への信号ノードに可変容量を接続して、信号変化の負荷を調整可能にして、比較回路の閾値を調整することが提案されている。
また、比較回路の閾値を調整するには、信号の電流パスに負荷として容量を付与するため電力が増加し、また動作速度も遅くなるという問題がある。
VIP−VINはオフセットに相当するので、VIP−VIN=所定値=0に設定することは、オフセットをゼロにすることになる。また、所定値≠0に設定すれば、閾値を所望の所定値に設定することになる。以下、閾値を所望の所定値に設定する場合を説明するが、同様の処理はオフセットをゼロにするにも適用可能である。
ステップS10で、キャリブレーションを開始する。なお、VINは、所定の値、例えば、1.0Vに設定される。
ステップS22では、ステップS20で格納した補正値を補正回路31および32にセットする。
ステップS23では、通常の比較処理を行う実動作を開始する。
第2実施形態の比較回路は、補正回路41および42におけるNMOSトランジスタNT41とスイッチSW41およびNMOSトランジスタNT42とスイッチSW42の接続順が、第1実施形態の比較回路の場合と異なり、他は同じである。補正回路41および42におけるトランジスタとスイッチの接続順を変更しても、第1実施例と同様に動作する。
第3実施形態の比較回路は、回路のテール部分のトランジスタの極性を変更したことが第1実施形態の比較回路の場合と異なり、他は同じである。第1実施形態では、入力信号VIPおよびVINは、NMOSトランジスタNT15およびNT16のゲートに入力した。これに対して、第3実施形態では、入力信号VIPおよびVINは、PMOSトランジスタPT56およびPT57のゲートに入力し、これに応じて、後段の回路も変更し、補正回路61および62のトランジスタをPMOSに変更している。言い換えれば、第3実施形態の比較回路は、第1実施形態の比較回路と極性を反転しており、極性を反転しても第1実施形態と同様に動作する。
第4実施形態の比較回路は、補正回路71および72におけるPMOSトランジスタPT71とスイッチSW71およびPMOSトランジスタPT72とスイッチSW72の接続順が、第3実施形態の比較回路の場合と異なり、他は同じである。補正回路71および72におけるトランジスタとスイッチの接続順を変更しても、第3実施例と同様に動作する。
第5実施形態のA/D変換回路は、ラダー抵抗80と、8個の比較回路81a−81hと、7個のNANDゲート82a−82gと、エンコーダ83と、を有する。ラダー抵抗80は、高電位電源AVDと低電位電源GNDの間に直列に接続した抵抗R0〜R8を有し、抵抗の接続ノードから参照電位V1−V8が得られる。比較回路81a−81hは、第1実施形態から第4実施形態のいずれかの比較回路であり、デジタル化するアナログ信号Vinが入力信号VIPとして入力され、参照電位V1−V8が入力信号VINとして入力される。NANDゲート82a−82gは、隣接する2個の比較回路の出力の値が同じであれば[1]を、異なる時に[0]を、出力する。エンコーダ83は、7個のNANDゲート82a−82gの出力のうち[0]になる位置を示すエンコードデータを出力する。以上のA/D変換回路の構成は、広く知られているのでこれ以上の説明は省略する。
第6実施形態のA/D変換回路は、比較的狭い入力範囲のアナログ信号を対象とする回路である。
第7実施形態のA/D変換回路は、第5および第6実施形態のA/D変換回路を組み合わせた回路である。
31,32,41,42 補正回路
80 ラダー抵抗
81a−81h 比較回路
82a−81g NANDゲート
83 エンコーダ
Claims (9)
- クロック信号に応じて動作状態が切り替えられ、第1入力信号と第2入力信号に対応した第1中間出力および第2中間出力を出力する差動増幅回路と、
前記クロック信号に応じて動作状態が切り替えられ、前記第1中間出力および前記第2中間出力に応じて状態が変化し、前記第1中間出力および前記第2中間出力の状態変化に対する感度が制御可能である差動ラッチ回路と、を備え、
前記差動ラッチ回路は、
直列に接続された第1PMOSトランジスタおよび第1NMOSトランジスタを有する第1の列と、直列に接続された第2PMOSトランジスタと第2NMOSトランジスタを有し、前記第1の列に並列に接続された第2の列と、を備え、前記第1PMOSトランジスタおよび前記第1NMOSトランジスタのゲートは、前記第2PMOSトランジスタと前記第2NMOSトランジスタの接続ノードに接続され、前記第2PMOSトランジスタおよび前記第2NMOSトランジスタのゲートは、前記第1PMOSトランジスタと前記第1NMOSトランジスタの接続ノードに接続されたラッチ回路と、
前記第1PMOSトランジスタおよび前記第2PMOSトランジスタのソースと高電位電源との間に接続され、ゲートに前記クロックの反転信号が印加される第3PMOSトランジスタと、
前記第1NMOSトランジスタに並列に接続された第1中間入力NMOSトランジスタと、
前記第2NMOSトランジスタに並列に接続された第2中間入力NMOSトランジスタと、
前記第1PMOSトランジスタに並列に接続され、接続個数が制御可能である複数の第1調整NMOSトランジスタと、
前記第2PMOSトランジスタに並列に接続され、接続個数が制御可能である複数の第2調整NMOSトランジスタと、を備え、
前記第1中間出力が、前記第1中間入力NMOSトランジスタおよび前記複数の第1調整NMOSトランジスタのゲートに印加され、
前記第2中間出力が、前記第2中間入力NMOSトランジスタおよび前記複数の第2調整NMOSトランジスタのゲートに印加され、
前記第1PMOSトランジスタと前記第1NMOSトランジスタの接続ノードおよび第2PMOSトランジスタと前記第2NMOSトランジスタの接続ノードから比較結果を出力することを特徴とする比較回路。 - 前記差動ラッチ回路における前記第1中間出力および前記第2中間出力の状態変化に対する感度を制御する制御回路、をさらに備える請求項1記載の比較回路。
- 前記複数の第1調整NMOSトランジスタのそれぞれは、前記制御回路により制御されるスイッチと直列に接続され、直列に接続された前記第1調整NMOSトランジスタと前記スイッチの列が、前記第1PMOSトランジスタに並列に接続され、
前記複数の第2調整NMOSトランジスタのそれぞれは、前記制御回路により制御されるスイッチと直列に接続され、直列に接続された前記第2調整NMOSトランジスタと前記スイッチの列が、前記第2PMOSトランジスタに並列に接続される請求項1または2記載の比較回路。 - クロック信号に応じて動作状態が切り替えられ、第1入力信号と第2入力信号に対応した第1中間出力および第2中間出力を出力する差動増幅回路と、
前記クロック信号に応じて動作状態が切り替えられ、前記第1中間出力および前記第2中間出力に応じて状態が変化し、前記第1中間出力および前記第2中間出力の状態変化に対する感度が制御可能である差動ラッチ回路と、を備え、
前記差動ラッチ回路は、
直列に接続された第1PMOSトランジスタおよび第1NMOSトランジスタを有する第1の列と、直列に接続された第2PMOSトランジスタと第2NMOSトランジスタを有し、前記第1の列に並列に接続された第2の列と、を備え、前記第1PMOSトランジスタおよび前記第1NMOSトランジスタのゲートは、前記第2PMOSトランジスタと前記第2NMOSトランジスタの接続ノードに接続され、前記第2PMOSトランジスタおよび前記第2NMOSトランジスタのゲートは、前記第1PMOSトランジスタと前記第1NMOSトランジスタの接続ノードに接続されたラッチ回路と、
前記第1NMOSトランジスタおよび前記第2NMOSトランジスタのソースと低電位電源との間に接続され、ゲートに前記クロックが印加される第3NMOSトランジスタと、
前記第1PMOSトランジスタに並列に接続された第1中間入力PMOSトランジスタと、
前記第2PMOSトランジスタに並列に接続された第2中間入力PMOSトランジスタと、
前記第1NMOSトランジスタに並列に接続され、接続個数が制御可能である複数の第1調整PMOSトランジスタと、
前記第2NMOSトランジスタに並列に接続され、接続個数が制御可能である複数の第2調整PMOSトランジスタと、を備え、
前記第1中間出力が、前記第1中間入力PMOSトランジスタおよび前記複数の第1調整PMOSトランジスタのゲートに印加され、
前記第2中間出力が、前記第2中間入力PMOSトランジスタおよび前記複数の第2調整PMOSトランジスタのゲートに印加され、
前記第1PMOSトランジスタと前記第1NMOSトランジスタの接続ノードおよび第2PMOSトランジスタと前記第2NMOSトランジスタの接続ノードから比較結果を出力することを特徴とする比較回路。 - 前記差動ラッチ回路における前記第1中間出力および前記第2中間出力の状態変化に対する感度を制御する制御回路、をさらに備える請求項4記載の比較回路。
- 前記複数の第1調整PMOSトランジスタのそれぞれは、前記制御回路により制御されるスイッチと直列に接続され、直列に接続された前記第1調整PMOSトランジスタと前記スイッチの列が、前記第1NMOSトランジスタに並列に接続され、
前記複数の第2調整PMOSトランジスタのそれぞれは、前記制御回路により制御されるスイッチと直列に接続され、直列に接続された前記第2調整PMOSトランジスタと前記スイッチの列が、前記第2NMOSトランジスタに並列に接続される請求項4または5記載の比較回路。 - 閾値が段階的に異なる複数の比較回路と、
アナログ入力信号に対する前記複数の比較回路の比較結果に基づいて、前記アナログ入力信号の電圧に対応するデジタルデータを生成する処理回路と、を備え、
前記複数の比較回路のそれぞれは、
クロック信号に応じて動作状態が切り替えられ、第1入力信号と第2入力信号に対応した第1中間出力および第2中間出力を出力する差動増幅回路と、
前記クロック信号に応じて動作状態が切り替えられ、前記第1中間出力および前記第2中間出力に応じて状態が変化し、前記第1中間出力および前記第2中間出力の状態変化に対する感度が制御可能である差動ラッチ回路と、を備え、
前記差動ラッチ回路は、
直列に接続された第1PMOSトランジスタおよび第1NMOSトランジスタを有する第1の列と、直列に接続された第2PMOSトランジスタと第2NMOSトランジスタを有し、前記第1の列に並列に接続された第2の列と、を備え、前記第1PMOSトランジスタおよび前記第1NMOSトランジスタのゲートは、前記第2PMOSトランジスタと前記第2NMOSトランジスタの接続ノードに接続され、前記第2PMOSトランジスタおよび前記第2NMOSトランジスタのゲートは、前記第1PMOSトランジスタと前記第1NMOSトランジスタの接続ノードに接続されたラッチ回路と、
前記第1PMOSトランジスタおよび前記第2PMOSトランジスタのソースと高電位電源との間に接続され、ゲートに前記クロックの反転信号が印加される第3PMOSトランジスタと、
前記第1NMOSトランジスタに並列に接続された第1中間入力NMOSトランジスタと、
前記第2NMOSトランジスタに並列に接続された第2中間入力NMOSトランジスタと、
前記第1PMOSトランジスタに並列に接続され、接続個数が制御可能である複数の第1調整NMOSトランジスタと、
前記第2PMOSトランジスタに並列に接続され、接続個数が制御可能である複数の第2調整NMOSトランジスタと、を備え、
前記第1中間出力が、前記第1中間入力NMOSトランジスタおよび前記複数の第1調整NMOSトランジスタのゲートに印加され、
前記第2中間出力が、前記第2中間入力NMOSトランジスタおよび前記複数の第2調整NMOSトランジスタのゲートに印加され、
前記第1PMOSトランジスタと前記第1NMOSトランジスタの接続ノードおよび第2PMOSトランジスタと前記第2NMOSトランジスタの接続ノードから比較結果を出力することを特徴とするアナログ・デジタル変換回路。 - 閾値が段階的に異なる複数の比較回路と、
アナログ入力信号に対する前記複数の比較回路の比較結果に基づいて、前記アナログ入力信号の電圧に対応するデジタルデータを生成する処理回路と、を備え、
前記複数の比較回路のそれぞれは、
クロック信号に応じて動作状態が切り替えられ、第1入力信号と第2入力信号に対応した第1中間出力および第2中間出力を出力する差動増幅回路と、
前記クロック信号に応じて動作状態が切り替えられ、前記第1中間出力および前記第2中間出力に応じて状態が変化し、前記第1中間出力および前記第2中間出力の状態変化に対する感度が制御可能である差動ラッチ回路と、を備え、
前記差動ラッチ回路は、
直列に接続された第1PMOSトランジスタおよび第1NMOSトランジスタを有する第1の列と、直列に接続された第2PMOSトランジスタと第2NMOSトランジスタを有し、前記第1の列に並列に接続された第2の列と、を備え、前記第1PMOSトランジスタおよび前記第1NMOSトランジスタのゲートは、前記第2PMOSトランジスタと前記第2NMOSトランジスタの接続ノードに接続され、前記第2PMOSトランジスタおよび前記第2NMOSトランジスタのゲートは、前記第1PMOSトランジスタと前記第1NMOSトランジスタの接続ノードに接続されたラッチ回路と、
前記第1NMOSトランジスタおよび前記第2NMOSトランジスタのソースと低電位電源との間に接続され、ゲートに前記クロックが印加される第3NMOSトランジスタと、
前記第1PMOSトランジスタに並列に接続された第1中間入力PMOSトランジスタと、
前記第2PMOSトランジスタに並列に接続された第2中間入力PMOSトランジスタと、
前記第1NMOSトランジスタに並列に接続され、接続個数が制御可能である複数の第1調整PMOSトランジスタと、
前記第2NMOSトランジスタに並列に接続され、接続個数が制御可能である複数の第2調整PMOSトランジスタと、を備え、
前記第1中間出力が、前記第1中間入力PMOSトランジスタおよび前記複数の第1調整PMOSトランジスタのゲートに印加され、
前記第2中間出力が、前記第2中間入力PMOSトランジスタおよび前記複数の第2調整PMOSトランジスタのゲートに印加され、
前記第1PMOSトランジスタと前記第1NMOSトランジスタの接続ノードおよび第2PMOSトランジスタと前記第2NMOSトランジスタの接続ノードから比較結果を出力することを特徴とするアナログ・デジタル変換回路。 - 前記複数の比較回路のそれぞれは、
前記差動ラッチ回路における前記第1中間出力および前記第2中間出力の状態変化に対する感度を制御する制御回路と、を備える請求項7または8記載のアナログ・デジタル変換回路。
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