JPH0250523A - A/d変換回路 - Google Patents
A/d変換回路Info
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- JPH0250523A JPH0250523A JP19984488A JP19984488A JPH0250523A JP H0250523 A JPH0250523 A JP H0250523A JP 19984488 A JP19984488 A JP 19984488A JP 19984488 A JP19984488 A JP 19984488A JP H0250523 A JPH0250523 A JP H0250523A
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- voltage
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- dynamic range
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 2
- 230000010365 information processing Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
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- Analogue/Digital Conversion (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、A/D (アナログ/ディジタル)変換回
路に関し、半導体集積回路装置に内蔵される0MO3構
造のA/D変換回路に利用して有効な技術に関するもの
である。
路に関し、半導体集積回路装置に内蔵される0MO3構
造のA/D変換回路に利用して有効な技術に関するもの
である。
A/D変換回路としては、例えばオーム社昭和6012
月25日発行rマイクロコンピュータハンドブックJ頁
8′7、頁354がある。
月25日発行rマイクロコンピュータハンドブックJ頁
8′7、頁354がある。
0MO3(相補型MO3)構成(7)A/D変換回路を
半導体集積回路装置に内蔵させる場合、入力ダイナミッ
クレンジを決定する基準電圧は、外部から供給する構成
を採とり、外部から入力ダイナミックレンジが設定でき
るようにしている。しかし、このようにすると、外部部
品が必要になりコスト高になる。
半導体集積回路装置に内蔵させる場合、入力ダイナミッ
クレンジを決定する基準電圧は、外部から供給する構成
を採とり、外部から入力ダイナミックレンジが設定でき
るようにしている。しかし、このようにすると、外部部
品が必要になりコスト高になる。
本発明者は、ディジタル回路とともに半導体集積回路装
置に内蔵されるA/D変換回路では、そのディジタル回
路に適合した特定用途向けになるため、上記基準電圧発
生回路も半導体集積回路装置に内蔵させることを考えた
。しかしながら、0MO3構成の場合、半導体集積回路
装置に内蔵されるCMOS演算増幅回路の電流供給能力
がせいぜい1mA程度が限界であり、従来の基準電圧発
生回路をそのまま半導体集積回路装置に内蔵できない、
上記基準電圧発生回路に比較的大きな電流供給能力を必
要とする理由は、分圧抵抗回路にある程度の電流を流す
ようにしないと、第2図に示すような比較回路を構成す
る差動MO3FETQ1、C2のゲートとソース間の寄
生容量C1,C2を介して、入力アナログ信号の変化分
が分圧抵抗で形成されるスレッショルド電圧VRを変動
させてA/D変換精度を悪化させるからである。
置に内蔵されるA/D変換回路では、そのディジタル回
路に適合した特定用途向けになるため、上記基準電圧発
生回路も半導体集積回路装置に内蔵させることを考えた
。しかしながら、0MO3構成の場合、半導体集積回路
装置に内蔵されるCMOS演算増幅回路の電流供給能力
がせいぜい1mA程度が限界であり、従来の基準電圧発
生回路をそのまま半導体集積回路装置に内蔵できない、
上記基準電圧発生回路に比較的大きな電流供給能力を必
要とする理由は、分圧抵抗回路にある程度の電流を流す
ようにしないと、第2図に示すような比較回路を構成す
る差動MO3FETQ1、C2のゲートとソース間の寄
生容量C1,C2を介して、入力アナログ信号の変化分
が分圧抵抗で形成されるスレッショルド電圧VRを変動
させてA/D変換精度を悪化させるからである。
この発明の目的は、半導体集積回路装置に適した0MO
3構成のA/D変換回路を提供することにある。
3構成のA/D変換回路を提供することにある。
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は
、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。
、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。
を簡単に説明すれば、下記の通りである。
すなわち、入力ダイナミックレンジのハイレベル側とロ
ウレベルの基準電圧を発生させる基準電圧発生回路と上
記基準電圧発生回路により形成されたハイレベル側及び
ロウレベル側の基準電圧を分圧抵抗回路に供給するボル
ティージフォロワ構成にされたCMO5演算増幅回路も
半導体集積回路装置に内蔵させる。
ウレベルの基準電圧を発生させる基準電圧発生回路と上
記基準電圧発生回路により形成されたハイレベル側及び
ロウレベル側の基準電圧を分圧抵抗回路に供給するボル
ティージフォロワ構成にされたCMO5演算増幅回路も
半導体集積回路装置に内蔵させる。
上記した手段によれば、基準電圧を供給するための外部
回路が不要となり、回路の簡素化が可能になる。
回路が不要となり、回路の簡素化が可能になる。
第1図は、この発明に係るA/D変換回路の一実施例の
要部回路図が示されている。同図の各回路素子及び回路
ブロックは、公知の半導体集積回路の製造技術によって
、特に制限されないが、単結晶シリコンのような1個の
半導体基板上において形成される。
要部回路図が示されている。同図の各回路素子及び回路
ブロックは、公知の半導体集積回路の製造技術によって
、特に制限されないが、単結晶シリコンのような1個の
半導体基板上において形成される。
直列形態にされた抵抗R1、R2及びR3は、所定の動
作電圧Vをその抵抗比に従い分圧して入力ダイナミック
レンジを決定するハイレベル側の基準電圧VRHと、ロ
ウレベル側の基準電圧VRLを形成する。上記抵抗R1
、R2及びR3は、そこに流れる直流電流を小さ(する
ために、比較的大きな抵抗値を持つようにされる。上記
抵抗R1、R2及びR3により形成された分圧電圧は、
インピーダンス変換動作を行うボルティージフォロワ形
態にされたCMOS演算増幅回路OPIとOF2を介し
て上記基準電圧VRHとVRLとして出力される0以上
の各回路が基準電圧発生出力回路REFを構成する。こ
の基準電圧発生出力回路REFは、次のようなA/D変
換回路を構成する分圧抵抗回路、電圧比較回路VC、デ
コーダ回路DEC及び論理回路LOG等とともに1つの
半導体集積回路装置に構成される。
作電圧Vをその抵抗比に従い分圧して入力ダイナミック
レンジを決定するハイレベル側の基準電圧VRHと、ロ
ウレベル側の基準電圧VRLを形成する。上記抵抗R1
、R2及びR3は、そこに流れる直流電流を小さ(する
ために、比較的大きな抵抗値を持つようにされる。上記
抵抗R1、R2及びR3により形成された分圧電圧は、
インピーダンス変換動作を行うボルティージフォロワ形
態にされたCMOS演算増幅回路OPIとOF2を介し
て上記基準電圧VRHとVRLとして出力される0以上
の各回路が基準電圧発生出力回路REFを構成する。こ
の基準電圧発生出力回路REFは、次のようなA/D変
換回路を構成する分圧抵抗回路、電圧比較回路VC、デ
コーダ回路DEC及び論理回路LOG等とともに1つの
半導体集積回路装置に構成される。
上記基準電圧VRHとVRLは、分圧抵抗回路の両端に
供給される0分圧抵抗回路を構成する抵抗Rは、上記基
準電圧VRH−VRLを2N等分して、Nビットのディ
ジタル信号Doutに変換するためのスレッショルド電
圧を形成する。
供給される0分圧抵抗回路を構成する抵抗Rは、上記基
準電圧VRH−VRLを2N等分して、Nビットのディ
ジタル信号Doutに変換するためのスレッショルド電
圧を形成する。
上記分圧抵抗回路により形成された各スレッショルド電
圧は、CMO5差動回路から構成される電圧比較回路V
CI〜VCnの一方の入力に供給される。電圧比較回路
の他方の入力には、入力アナログ信号Viaが共通に供
給される0例えば、上記のようにNビットのディジタル
信号Doutを得る場合、電圧比較回路の数nは、2’
−1の255個になる。そこで、同図に示すような全並
列型に代え、直並列型を用いるものとしてもよい、この
直並列型は、上位ビット群(例えば4ビツト)に対して
並列A/D変換を行い、その結果を入力アナログ信号か
らアナログ減算し、減算結果をまた下位ビット群(例え
ば4ビツト)として並列A/D変換動作を行う。この構
成では、比較部が実質的に2組の4ビツト構成の並列型
A/D変換回路に減算回路を加えるという簡単な構成に
できる。
圧は、CMO5差動回路から構成される電圧比較回路V
CI〜VCnの一方の入力に供給される。電圧比較回路
の他方の入力には、入力アナログ信号Viaが共通に供
給される0例えば、上記のようにNビットのディジタル
信号Doutを得る場合、電圧比較回路の数nは、2’
−1の255個になる。そこで、同図に示すような全並
列型に代え、直並列型を用いるものとしてもよい、この
直並列型は、上位ビット群(例えば4ビツト)に対して
並列A/D変換を行い、その結果を入力アナログ信号か
らアナログ減算し、減算結果をまた下位ビット群(例え
ば4ビツト)として並列A/D変換動作を行う。この構
成では、比較部が実質的に2組の4ビツト構成の並列型
A/D変換回路に減算回路を加えるという簡単な構成に
できる。
このような直並列型とすることによって、上記のように
8ビツトの出力信号を得る場合、電圧比較回路の数は(
2’−1)X2の30個のように全並列構成に比べて大
幅に低減できる。
8ビツトの出力信号を得る場合、電圧比較回路の数は(
2’−1)X2の30個のように全並列構成に比べて大
幅に低減できる。
上記電圧比較回路VC1〜VCnの出力信号は、デコー
ダ回路DECに入力され、ここでバイナリ−構成のディ
ジタル出力信号Doutに変化される。
ダ回路DECに入力され、ここでバイナリ−構成のディ
ジタル出力信号Doutに変化される。
このディジタル信号Doutは、所定のディジタル回路
LOGに入力され、ここで他のディジタル信号ととも論
理処理が行われる。
LOGに入力され、ここで他のディジタル信号ととも論
理処理が行われる。
この実施例では、上記基準電圧発生出力回路REFの出
力電流能力が約1mA程度と小さいことに対応して、動
作電源電圧に対して上記基準電圧VRH−VRLば比較
的小さくされる。言い換えるならば、絶対値的な入力ダ
イナミックレンジを小さく制限する。このような構成を
採ることにより、抵抗Rの抵抗値をそれ程大きくしなく
ても分圧抵抗回路に流れる電流を小さく抑えることがで
きる。これによって、単位の抵抗素子のサイズを小さく
できるから高集積化が可能になる。なお、上記のような
絶対値的な入力ダイナミックレンジを狭くすることに対
応して、入力アナログ信号■inは、必要に応じて分圧
回路等のレベル減衰回路を介して供給されるものである
。
力電流能力が約1mA程度と小さいことに対応して、動
作電源電圧に対して上記基準電圧VRH−VRLば比較
的小さくされる。言い換えるならば、絶対値的な入力ダ
イナミックレンジを小さく制限する。このような構成を
採ることにより、抵抗Rの抵抗値をそれ程大きくしなく
ても分圧抵抗回路に流れる電流を小さく抑えることがで
きる。これによって、単位の抵抗素子のサイズを小さく
できるから高集積化が可能になる。なお、上記のような
絶対値的な入力ダイナミックレンジを狭くすることに対
応して、入力アナログ信号■inは、必要に応じて分圧
回路等のレベル減衰回路を介して供給されるものである
。
このようなことが出来るのは、この実施例のA/D変換
回路が、同一半導体集積回路装置に形成される特定のデ
ィジタル回路LOGの入力信号を形成するものであり、
A/D変換回路の用途が特定されてているから、それに
応じて上記のように入力ダイナミックレンジを固定的に
設定しても何等問題にならない。
回路が、同一半導体集積回路装置に形成される特定のデ
ィジタル回路LOGの入力信号を形成するものであり、
A/D変換回路の用途が特定されてているから、それに
応じて上記のように入力ダイナミックレンジを固定的に
設定しても何等問題にならない。
このi成においては、入力ダイナミックレンジを設定す
る外部回路及び外部端子を削減できる。
る外部回路及び外部端子を削減できる。
これによって、A/D変換回路を内蔵する半導体集積回
路装置の外部端子数を低減できるともに、それに接続さ
れる外部部品を低減できる。
路装置の外部端子数を低減できるともに、それに接続さ
れる外部部品を低減できる。
この実施例においては、上記のように基準電圧発生出力
回路REFの電流供給能力が比較的小さいことを補うた
めに、例えば第2図に示すような電圧比較回路を構成す
る差動MOS F ET回路における差動MO3FET
QIとC2の必要最小にサイズを小さく形成する。これ
によって、そのゲートとソース間のオーバーラツプ容量
も低減できるから、入力アナログ信号Vinの変化分が
上記ゲート、ソース間のオーバーランプ容量(寄生容り
C1と02を介してスレッショルド電圧VR側へのリー
ク量を低減できる。これによって、上記のらな内蔵され
た比較的小さな電流供給能力しか持たない基準電圧発生
出力回路REFを用いつつ、所望の精度のA/D変換動
作を維持することができる。
回路REFの電流供給能力が比較的小さいことを補うた
めに、例えば第2図に示すような電圧比較回路を構成す
る差動MOS F ET回路における差動MO3FET
QIとC2の必要最小にサイズを小さく形成する。これ
によって、そのゲートとソース間のオーバーラツプ容量
も低減できるから、入力アナログ信号Vinの変化分が
上記ゲート、ソース間のオーバーランプ容量(寄生容り
C1と02を介してスレッショルド電圧VR側へのリー
ク量を低減できる。これによって、上記のらな内蔵され
た比較的小さな電流供給能力しか持たない基準電圧発生
出力回路REFを用いつつ、所望の精度のA/D変換動
作を維持することができる。
なお、上記差動MOS F ET回路は、Nチャンネル
MO3FETQIとC2が差動形態にされ、そのドレイ
ンには電流ミラー形態にされたPチャンネルMO3FE
TQ3とC4が設けられ、アクティブ負荷回路を構成す
る。上記差動MO3FETQIとC2の共通ソースには
、定電流源1oが設けられる。差動MO3FETQ2の
ドレイン出力OUTは、適当な出力回路を介してデコー
ダ回路DECに供給される。
MO3FETQIとC2が差動形態にされ、そのドレイ
ンには電流ミラー形態にされたPチャンネルMO3FE
TQ3とC4が設けられ、アクティブ負荷回路を構成す
る。上記差動MO3FETQIとC2の共通ソースには
、定電流源1oが設けられる。差動MO3FETQ2の
ドレイン出力OUTは、適当な出力回路を介してデコー
ダ回路DECに供給される。
上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りであ
る。すなわち、 (1)入力ダイナミックレンジのハイレベル側とロウレ
ベルの基準電圧を発生させる基準電圧発生回路及び上記
基準電圧発生回路により形成されたハイレベル側及びロ
ウレベル側の基準電圧を分圧抵抗回路に供給するボルテ
ィージフォロワ構成にされたCMOS演算増幅回路も半
導体集積回路装置に内蔵させることにより、基準電圧を
供給するための外部回路が不要となり、回路の簡素化が
可能になるという効果が得られる。
る。すなわち、 (1)入力ダイナミックレンジのハイレベル側とロウレ
ベルの基準電圧を発生させる基準電圧発生回路及び上記
基準電圧発生回路により形成されたハイレベル側及びロ
ウレベル側の基準電圧を分圧抵抗回路に供給するボルテ
ィージフォロワ構成にされたCMOS演算増幅回路も半
導体集積回路装置に内蔵させることにより、基準電圧を
供給するための外部回路が不要となり、回路の簡素化が
可能になるという効果が得られる。
(2)入力ダイナミックレンジを決定するハイレベルと
ロウレベルの差電圧を比較的小さな値に設定することに
よって、分圧抵抗回路の抵抗値を大きく設定することな
く、出力回路を構成するCMOS演算増幅回路の電流供
給能力を小さく抑えることができるという効果が得られ
る。
ロウレベルの差電圧を比較的小さな値に設定することに
よって、分圧抵抗回路の抵抗値を大きく設定することな
く、出力回路を構成するCMOS演算増幅回路の電流供
給能力を小さく抑えることができるという効果が得られ
る。
(3)上記伐)により、分圧抵抗回路における単位抵抗
の抵抗値が小さくできるから高集積化が可能になるとい
う効果が得られる。
の抵抗値が小さくできるから高集積化が可能になるとい
う効果が得られる。
(4)電圧比較回路を構成する差動MO3FETのサイ
ズを必要最小に設定することによって、入力アナログ信
号の変化分によって、スレッショルド電位側へのリーク
を小さくできる。これによって、上記比較的電流能力の
小さな基準電圧を用いつつ、所望のA/D変換精度を得
ることができるという効果が得られる。
ズを必要最小に設定することによって、入力アナログ信
号の変化分によって、スレッショルド電位側へのリーク
を小さくできる。これによって、上記比較的電流能力の
小さな基準電圧を用いつつ、所望のA/D変換精度を得
ることができるという効果が得られる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない0例えば、基準電圧発生
回路は、直列抵抗R1〜R3を用いるもの他、適当な定
電電圧素子を含む構成としてもよい、また、温度補償や
電源補償用機能を持つ定電圧回路を用いるものであてっ
もよい。
体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない0例えば、基準電圧発生
回路は、直列抵抗R1〜R3を用いるもの他、適当な定
電電圧素子を含む構成としてもよい、また、温度補償や
電源補償用機能を持つ定電圧回路を用いるものであてっ
もよい。
この発明は、半導体集積回路装置により構成されるCM
OS構成のA/D変換回路として広く利用できるもので
ある。
OS構成のA/D変換回路として広く利用できるもので
ある。
本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。すなわち、入力ダイナミックレンジのハイレベル側と
ロウレベルの基準電圧を発生させる基準電圧発生回路と
上記基準電圧発生回路により形成されたハイレベル側及
びロウレベル側の基準電圧を上記分圧抵抗に供給するボ
ルティージフォロワ構成にされたCMOS演算増幅回路
も半導体集積回路装置に内蔵させることにより、基準電
圧を供給するための外部回路及び外部端子が不要となり
回路の簡素化が可能になる。
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。すなわち、入力ダイナミックレンジのハイレベル側と
ロウレベルの基準電圧を発生させる基準電圧発生回路と
上記基準電圧発生回路により形成されたハイレベル側及
びロウレベル側の基準電圧を上記分圧抵抗に供給するボ
ルティージフォロワ構成にされたCMOS演算増幅回路
も半導体集積回路装置に内蔵させることにより、基準電
圧を供給するための外部回路及び外部端子が不要となり
回路の簡素化が可能になる。
第1図は、この発明に係るA/D変換回路の一実施例を
示す要部回路図、 第2図は、電圧比較回路を構成する差動MO5FET回
路の一例を示す回路図である。 REF・・基準電圧発生出力回路、OPI、OF2・・
CMO5演算増幅回路、VC1〜vCn・・CMOS電
圧比較回路、DEC・・デコーダ回路、LOG・・ディ
ジタル回路 第1図 第2図
示す要部回路図、 第2図は、電圧比較回路を構成する差動MO5FET回
路の一例を示す回路図である。 REF・・基準電圧発生出力回路、OPI、OF2・・
CMO5演算増幅回路、VC1〜vCn・・CMOS電
圧比較回路、DEC・・デコーダ回路、LOG・・ディ
ジタル回路 第1図 第2図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、同一の半導体基板上において構成され、入力ダイナ
ミックレンジのハイレベル側とロウレベルの基準電圧を
発生させる基準電圧発生回路と、上記基準電圧発生回路
により形成されたハイレベル側及びロウレベル側の基準
電圧をそれぞれ受るボルティージフォロワ構成にされた
CMOS演算増幅回路と、上記CMOS演算増幅回路の
出力端子の両端に設けられた分圧抵抗回路と、上記分圧
抵抗により形成された各分圧電圧と入力アナログ信号を
受ける電圧比較回路とを含むことを特徴とするA/D変
換回路。 2、上記基準電圧発生回路により形成されるハイレベル
側とロウレベル側の基準電圧差は、電源電圧に対して比
較的小さく設定されるものであり、電圧比較回路を構成
する差動MOSFETは、そのサイズが比較的小さく設
定されるものであることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載のA/D変換回路。 3、上記A/D変換回路は、その出力信号を受けるディ
ジタル情報処理回路とともに1チップの半導体集積回路
装置に形成されるものであることを特徴とする特許請求
の範囲第1又は第2項記載のA/D変換回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19984488A JPH0250523A (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | A/d変換回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19984488A JPH0250523A (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | A/d変換回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0250523A true JPH0250523A (ja) | 1990-02-20 |
Family
ID=16414590
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19984488A Pending JPH0250523A (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | A/d変換回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0250523A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6633247B2 (en) | 2000-02-14 | 2003-10-14 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Logarithmic a/d converter, method of logarithmic a/d conversion logarithmic d/a converter, method of logarithmic d/a conversion, and system for measuring physical quantity |
EP1372268A2 (en) * | 2002-06-14 | 2003-12-17 | Broadcom Corporation | A reference ladder having improved feedback stability |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5455155A (en) * | 1977-10-12 | 1979-05-02 | Fujitsu Ltd | Analog-to-digital converter |
JPS58138122A (ja) * | 1982-02-12 | 1983-08-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 並列型アナログ・デイジタル変換器 |
JPS58181311A (ja) * | 1982-04-16 | 1983-10-24 | Toshiba Corp | 基準電位発生回路 |
-
1988
- 1988-08-12 JP JP19984488A patent/JPH0250523A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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