JPH02165727A - 逐次比較型a/dコンバータ及びそれを備えたマイクロコンピユータ - Google Patents

逐次比較型a/dコンバータ及びそれを備えたマイクロコンピユータ

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JPH02165727A
JPH02165727A JP32107488A JP32107488A JPH02165727A JP H02165727 A JPH02165727 A JP H02165727A JP 32107488 A JP32107488 A JP 32107488A JP 32107488 A JP32107488 A JP 32107488A JP H02165727 A JPH02165727 A JP H02165727A
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Tsunehiko Tanitsu
谷津 常彦
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は、逐次比較型A/Dコンバータに関し、特に所
定ビット分解能をユーザーオプションによって任意に切
換可能な逐次比較型A/Dコンバータに関し、更に該逐
次比較型A/Dコンバータヲ備えたマイクロコンピュー
タに関するものである。
(ロ)従来の技術 一般に、逐次比較型A/Dコンバータには、A/D変換
すべきアナログ信号と比較される他のアナログ信号を出
力するD/Aコンバータが内蔵されている。即ち該D/
Aコンバータは、n(n:自然数)ビット、つまり21
種類のデジタル選択データに対応すべく、直列接続され
ると共に両端に基準電圧Vddが印加された2″本のラ
ダー抵抗と、これ等21本のラダー抵抗の任意の接続点
における所定電圧を選択出力する為のデコーダを有して
いる。こうした構成のD/Aコンバータにおいて、nビ
ットのデジタル選択データがデコーダに印加されると、
該デジタル選択データに基づいて、21本のラダー抵抗
の任意の接続点における所定電圧がデコーダから選択出
力される訳であるが、ここで前記デジタル選択データが
どの様なデータとしてデコーダに印加されるかについて
説明する。
まず該デジタル選択データは21本のラダー抵抗を2分
割した接続点電位Vdd/2を選択するデータとしてデ
コーダに印加され、この時この接続点において得られた
アナログ信号Vdd/2とA/D変換すべきアナログ信
号のレベル差をコンパレータによって比較する。その後
、コンパレータの比較結果に基づいて、A/D変換すべ
きアナログ信号のレベルがデコーダから出力されるアナ
ログ信号レベルVdd/2よりも大なる場合、電圧Vd
d/2以上を与える2″−1本のラダー抵抗を2分割し
た接続点電位3Vdd/4を選択するデータとしてデジ
タル選択データはデコーダに印加され、この時この接続
点において得られたアナログ信号3Vdd/4とA/D
変換すべきアナログ信号のレベル差がコンパレータによ
って比較される。また反対に、A/D変換すべきアナロ
グ信号のレベルがデコーダから出力されるアナログ信号
レベルVdd/2よりも小なる場合、電圧Vdd/2以
下を与える2D−8本のラダー抵抗を2分割した接続点
電位Vdd/4を選択するデータとしてデジタル選択デ
ータはデコーダに印加され、同様にこの接続点において
得られたアナログ信号Vdd/4とA/D変換すべきア
ナログ信号のレベル差がコンパレータによって比較され
る。つまり上述した動作を繰り返す様なデータとして前
記デジタル選択データは発生するのである。詳しくは、
nビットのデジタル選択データならば、n種類のデジタ
ル選択データが発生することになり、A/D変換すべき
アナログ信号がn種類のアナログ信号(デコーダ出力)
と逐次n回比較されることになるのである。即ちこの逐
次比較型A/Dコンバータは、固定のnビット分解能を
持っているのである。
こうしてフンパレータから得られた「1」又は「OJの
n個の比較結果は、nビットのシフトレジスタの下位ビ
ットから上位ビットへ比較類に1ビツトづつシフトされ
る。これよりA/D変換用のサンプリング周期において
サンプリングされた、A/D変換すべきアナログ信号は
、シフトレジスタに蓄積されているnビットのデジタル
データに変換されたことになるのである。
上述から明らかな様に、こういった逐次比較型A/Dコ
ンバータでは、内蔵されたD/Aコンバータにおけるビ
ット分解能がnビットと固定されており、何なるアナロ
グ信号もnビット分解能でA/D変換されていた。
(ハ)発明が解決しようとする課題 しかしながら前記従来の技術の場合、逐次比較型A/D
コンバータの分解能はnビットに固定されてしまってい
る。そこでユーザーの希望によって分解能精度がnビッ
ト未満で充分な場合であっても、即ちA/I)R換すべ
きアナログ信号をnビット未満のデジタルデータに変換
するだけで充分な場合であっても、この逐次比較型A/
Dコンバークは、目的のアナログ信号をnビットのデジ
タルデータにまで変換してしまっていた。
従って、nビット分解能に固定された逐次比較型A/D
コンバータを用いて、nビット未満のA/D変換データ
を得る場合、不要とされる分解能までA/D変換が行な
われることから、A/D変換時間の無駄が生じてA/D
変換速度が遅くなり、更にシフトレジスタに蓄積されて
いる不要ビットのデジタルデータに対してもプログラム
処理を行なっていることから、不要なプログラムステッ
プがあることに起因して、必要とされるデジタルデータ
のプログラム処理を迅速に行なえなくなる等の問題点が
あった。
(ニ)課題を解決するための手段 本発明は、順次変化する所定ビットのデジタル選択デー
タ、及び所定の入力電圧が印加され、前記デジタル選択
データに対応する前記入力電圧の所定レベルを第1のア
ナログ信号として出力するD/Aコンバータと、該D/
Aコンバータから出力される第1のアナログ信号、及び
一定レベルの第2のアナログ信号が印加され、該第1及
び第2のアナログ信号をレベル比較するコンパレータと
、前記デジタル選択データに基づいて得られる前記コン
パレータの比較出力が順次蓄積される所定ビットのシフ
トレジスタとを備え、該シフトレジスタの蓄積内容を、
前記第2のアナログ信号に対応するデジタルデータとす
る逐次比較型A/Dコンバータにおいて、 前記D/Aコンバータへの前記デジタル選択データの印
加回数が設定される印加回数設定レジスタと、 前記逐次比較型A/DコンバータによるA/D変換を行
なう為のA/D変換クロックをカウントするカウンタと
、 前記カウンタのカウント値に対応すると共に、前記フン
パレータの比較出力に対応したデジタル選択データを発
生し、該デジタル選択データを前記D/Aコンバータに
印加させる選択データ発生回路と、 前記印加回数設定レジスタのレジスタ値及び前記カウン
タのカウント値との一致を検出する一致検出回路と、 該一致検出回路の一致検出出力によって、前記カウンタ
のカウント動作を禁止させるカウント制御回路と、 を備えたことによって、前記問題点を解決する。
(*)作用 本発明は、マイクロコンピュータに内蔵される逐次比較
型A/Dコンバータであり、従来に比して以下の如く有
効である。即ち前記(ニ)項記載の構成において、印加
回数設定レジスタには、逐次比較型A/Dコンバータの
ビット分解能を示すデータが、ユーザーオプシ≧ンL;
よ唯て任意L;段設定きる様になっている。そこで逐次
比較型A/DコンバータによるA/D変換を行なう為の
Δ/D変換クロックがカウンタによってカウントアツプ
されると、該カウンタのカウント値及び後述のコンパレ
ータの比較出力に対応したデジタル選択データが、選択
データ発生回路から発生してD/Aコンバータに印加き
れ、即ち該デジタル選択データに対応する第1のアナロ
グ信号がD/Aコンバータから出力される。この第1の
アナログ信号及びA/D変換すべき第2のアナログ信号
がコンパレータによってレベル比較され、該フンパレー
タから出力された「1.又は「0.の比較結果が、A/
D変換クロックに同期してシフトレジスタの下位ビット
から上位ビットへ比較類に順次シフトされる。
ここでカウンタによるカウント値と印加回数設定レジス
タのレジスタ値は、一致検出回路によって両者の一致を
常に監視きれており、そこで両者の値が一致した場合、
即ちデジタル選択データの発生回数が印加回数設定レジ
スタのレジスタ値と一致した場合、該一致検出回路の一
致検出出力を受けるカウント制御回路によって、前記カ
ウンタのカウント動作は禁止きれ、これより、選択デー
タ発生回路から得られるデジタル選択データは、ユーザ
ーの希望するビット分解能に等しい回数までしか発生し
なくなる。
これより逐次比較型A/Dコンバータの最大ビット分解
能を常に使用することなく、ユーザーオプションによっ
て設定される希望のビット分解能で、該逐次比較型A/
Dコンバータを効率よく駆動することができる。
(へ)実施例 本発明の詳細を図示の実施例により具体的に説明する。
図面は本発明の逐次比較型A/Dコンバータを示す回路
図であり、図面について符号及び構成を説明すると、−
点鎖線の(1)はD/Aコンバータであり、該D/Aコ
ンバータ(1)は256(=2″)本のラダー抵抗(2
)及びデコーダ(3)より成る。ここで前記ラダー抵抗
(2)の両端に設けた電源端子(4)(5)には入力電
圧VDDが印加されており、また前記デコーダ(3)は
、後述の8ビツトのデジタル選択データに対応した、2
56木の前記ラダー抵抗(2)の任意の接続点における
所定電位を第1のアナログ信号として出力する。(6)
はフンパレータであり、該コンパレータ(6)には、−
(反転入力)端子に前記デコーダ(3)から出力される
第1のアナログ信号が印加され、且つ+(非反転入力)
端子には入力端子(7)を介してA/D変換すべき第2
のアナログ信号が印加される。そして該コンパレータ(
6)によって前記第1及び第2のアナログ信号がレベル
比較され、第1のアナログ信号〉第2のアナログ信号の
時、該コンパレータ(6)からは比較結果としてl□、
が出力され、また第1のアナログ信号〈第2のアナログ
信号の時、該コンパレータ(6)からは比較結果として
「1.が出力される様になっている。(8)は8ビツト
で構成されるシフトレジスタであり、該シフトレジスタ
(8)はANDゲート(9)を介したA/D変換クロり
クCLの立下りに同期してシフト動作を行ない、該シフ
トレジスタ(8)には、前記コンパレータ(6)からの
rl、又は「O」の比較出力が下位ビット(LSB)か
ら上位ビット(MSB)に向かって比較類に順次1ビツ
トづつシフトされて蓄積されることになる。ここで前記
ラダー抵抗(2)を256本設けた理由は、8ビツトの
デジタル選択データによって、入力電圧0〜Vdd間を
21分割した所定電位を任意に選択可能だからである。
更にシフトレジスタ(8)が8ビツトである理由は、8
ビツトのデジタル選択データに基づいて前記デコーダ(
3)から出力される第1のアナログ信号は最大8種類で
あり、即ち前記コンパレータ(6)によって前記第1及
び第2のアナログ信号が逐次比較される最大回数は8回
であり、この8回に対応する前記コンパレータ(6)か
らの最大8ビット分の比較結果を順次蓄積させておくた
めである。
尚、前記8ビツトのデジタル選択データがどの様なデー
タとして前記デコーダ(3)に印加されるかについては
、前記(n)項の「従来の技術、で述べた内容と同様で
ある。即ち、まずデジタル選択データは、256本の前
記ラダー抵抗(2)を2分割した接続点電位Vdd/2
を選択するデータ「10000000Jとして前記デコ
ーダ(3)に印加され、この時この接続点において得ら
れた第1のアナログ信号Vdd/2とA/D変換すべき
第2のアナログ信号のレベル差を前記コンパレータ(6
)によって比較する。その後、前記コンパレータ(6)
の比較結果に基づいて、A/D変換すべき第2のアナロ
グ信号のレベルが前記デコーダ(3)から出力される第
1のアナログ信号レベルVdd/2よりも大なる場合、
電圧Vdd/2以上を与える128(−256/2)本
の前記ラダー抵抗(2)を2分割した接続点電位3Vd
d/4を選択するデータrttoooooo、としてデ
ジタル選択データは前記デコーダ(3)に印加され、こ
の時この接続点において得られた第1のアナログ信号V
dd/4とA/D変換すべき第2のアナログ信号3のレ
ベル差が前記フンパレータ(6)によって比較される。
また反対に、A/D変換すべき第2のアナログ信号のレ
ベルが前記デコーダ(3)から出力される第1のアナロ
グ信号レベルVdd/2よりも小なる場合、電圧vdd
/2以下を与える12B(−256/2 )本の前記ラ
ダー抵抗(2)を2分割した接続点電位Vdd/4を選
択するデータroio。
QOOOJとしてデジタル選択データは前記デユーザ(
3)に印加され、同様にこの接続点において得られた第
1のアナログ信号Vdd/4とA/D変換すべき第2の
アナログ信号のレベル差が前記コンパレータ(6)によ
って比較される。つまり上述した動作を繰り返す様なデ
ータとして前記デジタル選択データは発生するのである
。詳しくは、8ビツトのデジタル選択データならば、最
大8種類のデジタル選択データが発生することになり、
A/D変換すべき第2のアナログ信号が最大8種類の第
1のアナログ信号と逐次比較されるのである(R大8ビ
ット分解能)。
(10)は4ビツト構成の印加同数設定レジスタであり
、該印加回数設定レジスタ(10)には、前記D/Aコ
ンバータ(1)への前記デジタル選択データの印加回数
が、予めユーザーによってセットされる。 (11)は
4ビツト構成のカウンタであり、該カウンタ(11)は
、前記第2のアナログ信号のサンプリングパルスSPに
よってリセットされ、前記ANDゲート(9)の「1、
出力によってカウントアツプを行なう、 (12)は選
択データ発生回路であり、該選択データ発生回路(12
)は、前記コンパレータ(6)からの比較出力及び前記
カウンタ(11〉からのカウント出力に基づいて、上述
した8ビツトのデジタル選択データを発生する。つまり
該選択データ発生回路(12)は、該カウンタ(11)
がインクリメントされてカウントアツプされる度に該コ
ンパド−タ(6)の比較出力を考慮し、上述の様にデジ
タル選択データを発生する。(13)はRSフッツブフ
ロップ(カウント制御回路)であり、R(リセット)端
子には前記サンプリングパルスSPが印加される。つま
り該RSブリップフロップ(13)は、サンプリングパ
ルスSPによってリセットされると、Q(反転出力)端
子から「1.を出力することから、その後該RSフリッ
ププロップ(13)のS(セット)端子に「1」のセッ
ト入力が印加跡れる迄、前記ANDゲート(9)は該R
Sフリッププロップ(13)のQ端子出力によって動作
状態となり、前記カウンタ(11)が、前記ANDゲー
ト(9)を介したA/D変換変換クロックC型上りによ
ってカウントアツプを行なうのである。 (14)は一
致検出回路であり、該一致検出回路(14)は、前記カ
ウンタ(11)のカウント値が前記印加回数設定レジス
タ(10)のレジスタ値に一致する迄カウントアツプし
たか否かを検出し、一致検出が得られた時に該一致検出
回路〈14)は「1」を出力する。
つまり、該一致検出回路(14)によって一致検出出力
「1」が得られると、前記RSフリップフロップ(13
)は一致検出出力「1」によってセットされ、これより
該RSフリップフロップ(13)のr□、のQ端子出力
によって前記ANDゲート(9)の動作が禁止され、従
って前記カウンタ(11)は、その後のサンプリングパ
ルスSPが前記RSフリップフロップ(13)のR端子
に印加される迄、カウント動作が禁止されるのである。
以下、図面の動作について説明する。
図面番こおける逐次比較型A/Dコンバータのビット分
解能は上述の如く8ビツトであるが、この逐次比較型A
/Dコンバータを例えば4ビツト分解能として使用する
場合について説明する。
そこでまず、4ビツト分解能ということは、選択データ
発生回路(12)からデコーダ(3)へのデジタル選択
データの印加回数を4回で済ませることから、印加回数
設定レジスタ(10)に10進法のr4」を示す2進法
の’0100Jをセットしておく。モしてA/D変換す
べき第2のアナログ信号を一定周期でサンプリングする
為の「1」のサンプリングパルスSPが発生すると、カ
ウンタ(11)はroooo」にリセットされ、一方、
該サンプリングパルスSPがRSフリップフロップ(1
3)のR端子に印加されると、ANDゲート(9)が「
1」のQ端子出力によって動作し、カウンタ(11)は
該ANDゲート(9)を介したA/D変換変換クロック
C型上りに同期してカウントアツプを行なう。
ここで選択データ発生回路(12)は、カウンタ(11
)の内容及びコンパレータ(6)出力に基づいて、該選
択データ発生回路(12)の構成のところで説明した様
にデジタル選択データを発生する訳であるが、具体的に
は、カウンタ(11)の内容が「0001」の時、選択
データ発生回路(12)からは、「10000000J
(VDD/2)が発生する。その後カウンタ(11)の
内容が’0010.になった時、選択データ発生回路〈
12)からは、’01000000J(VDD/4)、
又ハ’ 11000000 J (3VDD/ 4 )
が発生する。その後カウンタ(11)のカウント値が’
0O11」になった時、選択データ発生回路(12)か
らは、rooiooo。
OJ (VDD/ 8 )、又は「01100000」
(3V oD/ 8 )、又は’10100000J(
5v on/ s )、又は’11100000」(7
Vo。
/8)が発生する。その後カウンタ(11)のカウント
値が「0100」になった時、選択データ発生回路(1
2)カラハ、’ 0OO100OOJ(VDD/16)
、又ハ’ 00110000 J (3VDD/ 16
)、又は’01010000J(5VDD/16)、又
4t’01110000」(7Von/16)、又は’
 10010000.(9Vto/16)、又ハ’ 1
0110000 J (11Via/ 16)、又は’
llQ100QOJ(13V−6/16)、又は「11
110000」(15vDD/16)の何れかが発生す
る。尚、カッコ内の電圧値は、夫々256本のラダー抵
抗(2)の所定の接続点に現れる電圧である。
そして選択データ発生回路(12)から、カウンタ(1
F)の内容に基づくデジタル選択データが発生し、該デ
ジタル選択データがデコーダ(3)に印加されると、該
デジタル選択データに対応する、ラダー抵抗(2)の所
定の接続点における電圧が、第1のアナログ信号として
デコーダ(3)から発生する。そして第1のアナログ信
号に対する、A/D変換すべき第2のアナログ信号のレ
ベル状態がコンパレータ(6)によって比較きれ、該コ
ンパレータ(6)から得られる「1」又はrO」の比較
結果が、前記A/D変換クロックCLの立下りに同期し
て、第1のシフトレジスタ(8)のLSBからMSB側
へ1ビツトづつシフトきれて蓄積されるのである。
この動作の繰り返しによって、カウンタ(11)が’o
ioo、までカウントアツプし、全体として選択データ
発生回路(12)から4種類のデジタル選択データが発
生すると、4種類の第1のアナログ信号がデコーダ(3
)から発生し、これよりコンパレータ(6)からの4種
類の比較結果が、第2のアナログ信号を4ビツト分解能
でA/D変換したデジタルデータとして、A/D変換ク
ロりクCLの立下りに同期して、第1のシフトレジスタ
(8)の下位4ビット分に蓄積される。
こうして上述の如くカウンタ(11)のカウント値が’
0100.になると、印加回数設定レジスタ(10)の
レジスタ値及びカウンタ(11)のカウント値が一致す
ることから、一致検出回路(14)から「1」の一致検
出出力が得られ、該一致検出出力によってRSフリップ
フロップ(13)はセットされ、これよりANDゲート
(9)は「0」のQ端子出力によって動作禁止状態とな
る。この結果、カウンタ(11)のカウント動作は禁止
され、即ち選択データ発生回路(12)からのデジタル
選択データの発生は、その後のサンプリングパルスSP
によってRSブリッププロップ(13)が再度リセット
される迄、禁止されている。
以上より、逐次比較型A/Dコンバータのビット分解能
を、最大ビット分解能の範囲内で、ユーザーオプション
によって希望のビット分解能に設定できることから、逐
次比較型A/Dコンバータは、最大ビット分解能で常に
A/D変換を行なうことなく、希望のビット分解能に応
じたA/D変換時間でA/D変換を行なえることになる
9、ゆえに最大ビット未満のA/D変換データを得たい
場合においても、A/D変換時間の無駄がなくなり、A
/D変換速度が速くなる。更にシフトレジスタ(8)に
必要データとしてプリセットされたデジタルデータのみ
に対して、後段でプログラム処理を行なえばよくなるこ
とから、プログラム処理を迅速に行なえることになる。
(ト)発明の舶来 本発明によれば、逐次比較型A/Dコンバータのビット
分解能を、最大ビット分解能の範囲内で、ユーザーオプ
ションによって希望のビット分解能に設定できることか
ら、逐次比較型A/Dコンバータは、最大ビット分解能
で常にA/D変換を行なうことなく、希望のビット分解
能に応じたA/D変換時間でA/D変換を行なえること
になる。ゆえに最大ビット未満のA/D変換データを得
たい場合においても、A/D変換時間の無駄がなくなり
、A/D変換速度が速くなる。更にシフトレジスタに必
要データとしてプリセットされたデジタルデータのみに
対して、後段でプログラム処理を行なえばよくなること
から、プログラム処理を迅速に行なえる等の利点が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の逐次比較型A/Dコンバータを示す回路
図である。 (1)・・・D/Aコンバータ、  (6)・・・コン
パレータ、(8)・・・シフトレジスタ、 (10)・
・・印加回数設定レジスタ、 (11)・・・カウンタ
、  (12)・・・選択データ発生回路、 (14)
・・・一致検出回路。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)順次変化する所定ビットのデジタル選択データ、
    及び所定の入力電圧が印加され、前記デジタル選択デー
    タに対応する前記入力電圧の所定レベルを第1のアナロ
    グ信号として出力するD/Aコンバータと、該D/Aコ
    ンバータから出力される第1のアナログ信号、及び一定
    レベルの第2のアナログ信号が印加され、該第1及び第
    2のアナログ信号をレベル比較するコンパレータと、前
    記デジタル選択データに基づいて得られる前記コンパレ
    ータの比較出力が順次蓄積される所定ビットのシフトレ
    ジスタとを備え、該シフトレジスタの蓄積内容を、前記
    第2のアナログ信号に対応するデジタルデータとする逐
    次比較型A/Dコンバータにおいて、 前記D/Aコンバータへの前記デジタル選択データの印
    加回数が設定される印加回数設定レジスタと、 前記逐次比較型A/DコンバータによるA/D変換を行
    なう為のA/D変換クロックをカウントするカウンタと
    、 前記カウンタのカウント値に対応すると共に、前記コン
    パレータの比較出力に対応したデジタル選択データを発
    生し、該デジタル選択データを前記D/Aコンバータに
    印加させる選択データ発生回路と、 前記印加回数設定レジスタのレジスタ値及び前記カウン
    タのカウント値との一致を検出する一致検出回路と、 該一致検出回路の一致検出出力によって、前記カウンタ
    のカウント動作を禁止させるカウント制御回路と、 を備えたことを特徴とする逐次比較型A/Dコンバータ
  2. (2)請求項(1)記載の前記逐次比較型A/Dコンバ
    ータを備えたことを特徴とするマイクロコンピュータ。
JP32107488A 1988-12-20 1988-12-20 逐次比較型a/dコンバータ及びそれを備えたマイクロコンピユータ Pending JPH02165727A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100360871B1 (ko) * 1994-12-14 2003-01-24 엘지전자 주식회사 디지탈비교회로

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100360871B1 (ko) * 1994-12-14 2003-01-24 엘지전자 주식회사 디지탈비교회로

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