JPH04129332A - Successive approximation a/d converter - Google Patents

Successive approximation a/d converter

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JPH04129332A
JPH04129332A JP25063590A JP25063590A JPH04129332A JP H04129332 A JPH04129332 A JP H04129332A JP 25063590 A JP25063590 A JP 25063590A JP 25063590 A JP25063590 A JP 25063590A JP H04129332 A JPH04129332 A JP H04129332A
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JP
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conversion
successive approximation
timing
converter
bit
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JP25063590A
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Japanese (ja)
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Sadahiro Yasuda
安田 貞宏
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NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
Original Assignee
NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To reduce the A/D conversion time by providing a successive approximation timing control circuit to the A/D converter and controlling a successive approximation timing for each bit of binary data conversion. CONSTITUTION:When a register value of SCR, B7R-B4R in a timing control circuit 7 is set to '00' in binary notation, a register value of B3R-B0R is set to '01' in binary notation, and a register value of DR is set similarly to '10' in binary notation, a timing generating circuit 6 generates an A/D conversion timing signal in the mode 1. Thus, in this case, clocks required for 8-bit A/D conversion are 29 clocks and the conversion time is 75% in comparison with 40 clocks in a conventional A/D converter. The D/A conversion time, the D/A output and the comparison time of an input data vary with the quantity of a change in an analog quantity of the D/A conversion output and the time is reduced when a change in the analog quantity is small.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 本発明は逐次比較型A/D変換装置に関し、特に半導体
基板上に構成された逐次比較型A/D変換装置に関する
。 〔従来の技術〕 従来のかかる逐次比較型A/D変換装置は、サンプル・
ホールド回路や、抵抗ラダーを備えたD/A変換器およ
び各種のレジスタ等をもって構成されている。 第8図はかかる従来の一例を示す逐次比較型A/D変換
装置のブロック図である。 第8図に示すように、従来のA/D変換装置、例えば8
ビツトの逐次比較型A/D変換装置(以下、単にA/D
変換装置と称す)は、外部アナログ入力端子AvrNに
接続されたサンプル・ホールド回路lと、抵抗ラダー1
0および抵抗ラダー選択デコーダ回路9により構成され
且つ基準電源AV*gpと基板電源A V ssを供給
されるD/A変換器2と、このD/A変換器2の出力A
NCおよびサンプル・ホールド回路1の出力を比較する
比較器3と、この比較器3の比較結果出力により制御さ
れるD/A変換入力レジスタ4外部クロック入力端子C
LKに接続され且つその外部クロックを分周する分周器
5と、A/D変換結果を格納するA/D変換結果格納レ
ジスタ8と、サンプル・ホールド回路1へ外部から入力
されるアナログデータを格納するタイミングSや前記ア
ナログデータを2進表示のデジタルデータのビットごと
にD/A変換したアナログ値と逐次比較する逐次比較タ
イミング信号37〜BOおよびA/D変換結果をA/D
変換結果格納レジスタ8へ格納す第9図(a)、 (b
)はそれぞれ第8図に示すA/D変換装置のタイミング
発生回路図である。 第9図(a)に示すように、このタイミング発生回路6
はNORゲート12と10個のシフトレジスタ13で構
成したりングカウンタを利用したものであり、A/D変
換スタート信号(スタートパルス)が入力された後、2
分周回路5A、5Bを介した分周クロックにより制御さ
れてS、B7〜BO,Dの各信号を発生する。 また、第9図(b)に示すように、このタイミング発生
回路6は4ビツトのバイナリ−カウンタ20を利用した
ものであり、デコーダ21により第1表の真理値のよう
にS、B7〜BO,Dの各種信号をデコード出力する。 以下余白 第   1   表 第10図は第8図に示すA/D変換装置の動作を説明す
るためのタイミング図である。 第10図に示すように、上述したA/D変換装置におい
て、A/D変換開始信号が外部より入力されると、逐次
比較タイミング発生回路6およびD/A変換入カレジス
タ4は初期化され、しかる後に外部クロックの入力によ
りS、B7〜BO。 Dの各種タイミング信号が順次発生される。まず、A/
D変換開始信号が入力された後、最初に発生するタイミ
ング信号Sで外部端子ANINに与えられているアナロ
グ電圧をサンプル・ホールド回路lに入力し格納する。 次に、逐次比較タイミング信号B7はD/A変換入力レ
ジスタ4ビツト目を1にセットする。また、D/A変換
入カレジスタ4は7ビツト目を1にセットされた2進デ
ータ〔10000000〕に相当するアナログデータを
抵抗ラダー10および抵抗ラダー選択デコーダ回路9で
構成したD/A変換器2から得る。 そして、その出力ANCを比較器3へ入力し、先にサン
プル・ホールド回路1に格納したアナログ電圧と比較す
る。 この比較器3における比較の結果、サンプル・ホールド
回路1に格納されたアナログ値がD/A変換器2の圧力
ANCのアナログ値より太きければ、D/A変換入カレ
ジスタ4のビット7のデータ「1」を保持させ、逆にサ
ンプル・ホールド回路lに格納されたアナログ値がD/
A変換器2のアナログ値よりも小さければ、D/A変換
入力レジスタ4ット7のデータを「0」にする。次に、
逐次比較タイミング発生回路6はB66倍をアクティブ
にし、比較器3でサンプル・ホールド回路1に格納され
たアナログ値と、D/A変換入力レジスタ4ビツト目に
1を設定した値をD/A変換器2に入力して得られるア
ナログ値との比較を行う。このビット6も前述したビッ
ト7の時と同様の手順でD/A変換入力レジスタ4ビツ
ト目に比較結果を格納する。以下、かかる比較および格
納動作を順次逐次比較タイミングに基づきピッ)Oまで
行なうと、A/D変換は終了する。 る。 第11図は第8図に示すD/A変換器の抵抗ラダーおよ
び選択デコーダ回路の構成図である。 第11図に示すように、このD/A変換器2はDA変換
レジスタ40ビット出力XBO〜XB7およびビット反
転出力XBO〜XB7を入力し、抵抗ラダー10の接続
点X r +〜Xrzs*のうちのいずれか一つの接続
点kを選択すると、アナログの基準電位A V Rオか
ら以下の式で表わすアナログ電圧を抵抗ラダー選択テコ
ーダ回路9の出力端子ANCから出力する。 従って、D/A変換入力レジスタ4納された2進表示の
テジタルデータをこのD/A変換器2に入力することに
より、その圧力であるANCからそのデジタル値に相当
したアナログ値を得ることができる。 第12図は第8図に示すA/D変換装置の動作を説明す
るための各ビットとD/A変換出力との特性図である。 第12図に示すように、ここでは第10図で説明した一
連の動作を表わしている。すなわち、実線は外部端子A
 N ryから最大のアナログ入力(A V agyと
同電位)を入力した場合のA/D変換の動作を表わして
おり、A/D変換が終了した時D/A変換入カレジスタ
4にはオールl、16進表示でIFFJの値が格納され
ることを表わす。 また、点線は外部端子から最小のアナログ入力を入力し
た場合のA/D変換動作を表わしており、A/D変換が
終了した時D/A変換入カレジスタ4にはオール0.1
6進表示で「00」の値が格納されていることを表わし
ている。 以上のような動作で8ビツトのA/D変換を終了すると
、D/A変換入カレジスタ4は格納されているデータを
A/D変換結果格納ンジスタ8ヘタイミングDの信号で
格納し、一連のA/D 変換動作を終了する。 〔発明が解決しようとする課題〕 上述した従来の逐次比較型A/D変換装置は、逐次比較
タイミング発生回路の出力信号は第10図に示すように
一定であるので、1ビツトの変換速度がM〔μS〕であ
る時のNビットの変換時間はMX (N+2)CμS〕
を必要としている。従って、従来の逐次比較型A/D変
換装置において、外部から入力されるタコツクレートが
、一定のときには、A/D変換精度およびA/D変換時
間は定まってしまうという欠点がある。 また、最近の半導体基板上に形成されるA/D変換装置
は、半導体技術の向上により10ビツト、12ピツ)、
16ビツト等の高精度のものが開発されているが、従来
方式の逐次比較型A/D変換装置では、A/D変換精度
の向上(ビット数の増加)とともに、A/D変換時間の
増加が発生するという欠点がある。すなわち、1ビツト
の変換速度が10μsである8ビツトのA/D変換装置
のA/D変換時間は100μs必要であるが、12ビツ
トのA/D変換装置の変換時間は140μsと1,4倍
の時間が必要になり、このA/D変換装置を8ビツトの
A/D変換精度の性能で使用する場合でも、A/D変換
時間が1.4倍となる。 本発明の目的は、かかるA/D変換時間を短縮し、しか
も高精度に実現できる逐次比較型A/D変換装置を提供
することにある。 〔課題を解決するための手段〕 本発明の逐次比較型A/D変換装置は、外部から入力さ
hるアナログ値を一時蓄えるサンプル・ホールド回路と
、D/A変換入力レジスタ前記D/A変換入カレジスタ
に接続され抵抗ラダーおよびその選択デコーダ回路を備
えたD/A変換器と、前記サンプル・ホールド回路に格
納されたアナ四グ・データおよび前記D/A変換入力レ
ジスタ定された2進のデジタル・データを前記=D/A
変換器に入力して得られたアナログ値を逐次比較方式に
より比較し且つその結果により前記D/A変換入カレジ
スタを制御する比較器と、前記D/A変換入カレジスタ
への逐次比較タイミング信号を送出する逐次比較タイミ
ング発生回路と、前記逐次比較タイミング発生回路で発
生させる逐次比較タイミング時間をビット単位に変更す
る手段とを有して構成される。 〔実施例〕 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。 第1図は本発明の概略を示す逐次比較型A/D変換装置
のブロック図である。 第1図に示すように、本実施例はサンプル・ホールド回
路lと、抵抗ラダー10や抵抗ラダー選択デコーダ回路
9からなるD/A変換器2と、比較器3と、D/A変換
入カレジスタ4と、クロック分周器5と、逐次比較タイ
ミング発生回路6およびA/D変換結果格納レジスタ8
とは前述した第8図の従来例と同一の構成であり、異な
る薇は分周器5および逐次比較タイミング発生回路6の
タイミングを制御するための逐次比較タイミング制御回
路7を有することにある。以下、この詳細を第2図〜第
6図により説明する。 第2図は本発明の第一の実施例を説明するための逐次比
較型A/D変換器に内蔵されるタイミング発生回路とタ
イミング制御回路の構成図である。 第2図に示すように、本実施例はシフトレジスタ13か
らなるリングカウンタおよびNOR回路12を備えた逐
次比較タイミング発生回路6は、タイミング制御回路7
によりクロックソース回路11の分周比を変えた周期の
異なる3種のクロックを入力とし、A/D変換スタート
信号により起動されると、外部アナログ入力サンプリン
グタイミング信号S、逐次比較タイミング信号B7〜B
OおよびA/D変換結果格納タイミングDをタイミング
制御回路7により制御されたタイミングで順次発生する
。 まず、リング・カウンタからなるタイミング発生回路6
は10個のシフトレジスタ(SL)13を縦続接続して
構成され、シフトクロックSCLにより1ビツト毎にシ
フトレジスタ(SL)13に格納されたデータをシフト
アウトする。このタイミング発生回路6はA/D変換ス
タート信号により内部のシフトレジスタ13のすべてを
クリアし、しかる後第一番目のシフトクロックSCLの
入力により第一番目のシフトレジスタSL1にNOR論
理回路12の出力の「1」を取り込む。このように、シ
フトクロックSCLの入力でもって順次1をシフトする
ことにより、逐次比較タイミングS、B7.B6.B5
.B4.B3.B2゜Bl、BO,Dを順次出力する。 一方、タイミング制御回路7はタイミングモードを設定
するタイミング制御レジスタ14と、そのレジスタ値を
ビット毎にデコードするデコーダ回路15とにより構成
される。この例では、制御レジスタ14は各タイミング
の制御を2ビツトのレジスタSCR,B7R,B6R,
B5R,B4R,B3R,B2R,BIR,BOR,D
Rで構成している。この2ビツトの各制御レジスタ14
の値を変えることにより、上述した各逐次比較タイミン
グを変えることができる。すなわち、デコーダ回路15
を第2表の真理値表の論理で構成することにより、タイ
ミング信号S、B7〜BO,Dを変えることができる。 尚、第2表において、aは4分周圧力、bは2分周圧力
、Cは原クロツク出力、dは変換停止のクロックを選択
する制御出力である。 以下余白 第   2   表 また、第3図は第1図に示す逐次比較型A/D変換装置
の動作を説明するためのタイミング図である。 例えば、上述したタイミング制御回路7におけるSCR
,B7R−B4Rのレジスタ値を2進値で
[Industrial Application Field] The present invention relates to a successive approximation type A/D conversion device, and particularly to a successive approximation type A/D conversion device configured on a semiconductor substrate. [Prior art] Such a conventional successive approximation type A/D conversion device
It consists of a hold circuit, a D/A converter equipped with a resistance ladder, various registers, and the like. FIG. 8 is a block diagram of a successive approximation type A/D conversion device showing an example of such a conventional device. As shown in FIG. 8, a conventional A/D converter, e.g.
Bit successive approximation type A/D converter (hereinafter simply referred to as A/D converter)
(referred to as a converter) includes a sample-and-hold circuit l connected to an external analog input terminal AvrN, and a resistor ladder l.
0 and a resistor ladder selection decoder circuit 9, and is supplied with a reference power supply AV*gp and a substrate power supply A V ss, and an output A of this D/A converter 2.
A comparator 3 that compares the outputs of the NC and sample/hold circuits 1, and a D/A conversion input register 4 that is controlled by the comparison result output of this comparator 3. An external clock input terminal C.
A frequency divider 5 that is connected to the LK and divides the frequency of the external clock, an A/D conversion result storage register 8 that stores the A/D conversion result, and an analog data input from the outside to the sample and hold circuit 1. The storage timing S, the successive comparison timing signals 37 to BO for successively comparing the analog data with analog values obtained by D/A converting each bit of digital data in binary representation, and the A/D conversion results are A/D.
The conversion result is stored in the storage register 8.
) are timing generation circuit diagrams of the A/D converter shown in FIG. 8, respectively. As shown in FIG. 9(a), this timing generation circuit 6
uses a switching counter composed of a NOR gate 12 and 10 shift registers 13, and after an A/D conversion start signal (start pulse) is input,
Each signal S, B7 to BO, and D is generated under the control of a frequency dividing clock via frequency dividing circuits 5A and 5B. Further, as shown in FIG. 9(b), this timing generation circuit 6 uses a 4-bit binary counter 20, and a decoder 21 generates S, B7 to BO as the truth values in Table 1. , D are decoded and output. 10 is a timing chart for explaining the operation of the A/D converter shown in FIG. 8. As shown in FIG. 10, in the above-mentioned A/D conversion device, when an A/D conversion start signal is input from the outside, the successive approximation timing generation circuit 6 and the D/A conversion input register 4 are initialized. After that, S, B7 to BO are input by external clock. D various timing signals are generated sequentially. First, A/
After the D conversion start signal is input, the analog voltage applied to the external terminal ANIN is input to the sample-and-hold circuit l and stored in the timing signal S generated first. Next, the successive approximation timing signal B7 sets the fourth bit of the D/A conversion input register to 1. Further, the D/A conversion input register 4 converts analog data corresponding to binary data [10000000] with the 7th bit set to 1 into a D/A converter 2 configured by a resistor ladder 10 and a resistor ladder selection decoder circuit 9. Get from. The output ANC is then input to the comparator 3 and compared with the analog voltage previously stored in the sample-and-hold circuit 1. As a result of the comparison in the comparator 3, if the analog value stored in the sample/hold circuit 1 is thicker than the analog value of the pressure ANC of the D/A converter 2, the data in bit 7 of the D/A converter input register 4 "1" is held, and conversely, the analog value stored in the sample and hold circuit l is
If it is smaller than the analog value of the A converter 2, the data in the D/A conversion input register 4-7 is set to "0". next,
The successive approximation timing generation circuit 6 activates B66 times, and uses the comparator 3 to D/A convert the analog value stored in the sample/hold circuit 1 and the value set to 1 in the 4th bit of the D/A conversion input register. A comparison is made with the analog value obtained by inputting it to the device 2. For bit 6, the comparison result is stored in the fourth bit of the D/A conversion input register in the same procedure as for bit 7 described above. Thereafter, when such comparison and storage operations are performed in sequence based on the successive approximation timing up to B)O, the A/D conversion is completed. Ru. FIG. 11 is a configuration diagram of the resistance ladder and selection decoder circuit of the D/A converter shown in FIG. 8. As shown in FIG. 11, this D/A converter 2 inputs the 40-bit outputs XBO to XB7 and the bit inverted outputs XBO to XB7 of the DA conversion register, and outputs the outputs of the connection points X r + to Xrzs* of the resistance ladder 10. When any one connection point k is selected, an analog voltage expressed by the following equation is output from the output terminal ANC of the resistance ladder selection decoder circuit 9 from the analog reference potential AVR. Therefore, by inputting the digital data in binary representation stored in the D/A conversion input register 4 to this D/A converter 2, it is possible to obtain an analog value corresponding to the digital value from the pressure ANC. can. FIG. 12 is a characteristic diagram of each bit and D/A conversion output for explaining the operation of the A/D converter shown in FIG. 8. As shown in FIG. 12, the series of operations explained in FIG. 10 is shown here. In other words, the solid line is external terminal A
This shows the A/D conversion operation when the maximum analog input (same potential as A V agy) is input from Nry. , indicates that the value of IFFJ is stored in hexadecimal notation. Moreover, the dotted line represents the A/D conversion operation when the minimum analog input is input from the external terminal, and when the A/D conversion is completed, the D/A conversion input register 4 contains all 0.1
This indicates that a value of "00" is stored in hexadecimal notation. When the 8-bit A/D conversion is completed with the above operation, the D/A conversion input register 4 stores the stored data in the A/D conversion result storage register 8 with a signal at timing D, and a series of A/D conversion operation ends. [Problems to be Solved by the Invention] In the conventional successive approximation type A/D converter described above, since the output signal of the successive approximation timing generation circuit is constant as shown in FIG. The conversion time of N bits when M[μS] is MX (N+2)CμS]
need. Therefore, the conventional successive approximation type A/D converter has a drawback that when the externally input tack rate is constant, the A/D conversion accuracy and A/D conversion time are fixed. In addition, recent A/D converters formed on semiconductor substrates have improved in semiconductor technology (10 bits, 12 bits),
High precision devices such as 16 bits have been developed, but with conventional successive approximation type A/D converters, as well as improving A/D conversion accuracy (increasing the number of bits), the A/D conversion time also increases. The disadvantage is that it occurs. In other words, the A/D conversion time of an 8-bit A/D converter with a conversion speed of 10 μs per bit is 100 μs, but the conversion time of a 12-bit A/D converter is 140 μs, which is 1.4 times faster. Even if this A/D conversion device is used with 8-bit A/D conversion accuracy, the A/D conversion time will be 1.4 times longer. An object of the present invention is to provide a successive approximation type A/D conversion device that can shorten the A/D conversion time and achieve high accuracy. [Means for Solving the Problems] A successive approximation type A/D conversion device of the present invention includes a sample/hold circuit that temporarily stores analog values input from the outside, and a D/A conversion input register. A D/A converter connected to the input register and equipped with a resistor ladder and its selection decoder circuit; analog data stored in the sample and hold circuit; Digital data = D/A
A comparator that compares analog values obtained by inputting to the converter using a successive approximation method and controls the D/A conversion input register based on the result, and a successive approximation timing signal to the D/A conversion input register. The apparatus is configured to include a successive approximation timing generation circuit that outputs data, and means for changing the successive approximation timing time generated by the successive approximation timing generation circuit bit by bit. [Example] Next, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a successive approximation type A/D conversion device showing an outline of the present invention. As shown in FIG. 1, this embodiment includes a sample/hold circuit 1, a D/A converter 2 consisting of a resistance ladder 10 and a resistance ladder selection decoder circuit 9, a comparator 3, and a D/A conversion input register. 4, a clock frequency divider 5, a successive approximation timing generation circuit 6, and an A/D conversion result storage register 8
This is the same configuration as the prior art example shown in FIG. The details will be explained below with reference to FIGS. 2 to 6. FIG. 2 is a configuration diagram of a timing generation circuit and a timing control circuit included in a successive approximation type A/D converter for explaining the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, in this embodiment, a successive approximation timing generation circuit 6 including a ring counter consisting of a shift register 13 and a NOR circuit 12 is connected to a timing control circuit 7.
When three types of clocks with different periods obtained by changing the frequency division ratio of the clock source circuit 11 are input, and when activated by the A/D conversion start signal, the external analog input sampling timing signal S and successive approximation timing signals B7 to B are input.
O and A/D conversion result storage timings D are sequentially generated at timings controlled by the timing control circuit 7. First, a timing generation circuit 6 consisting of a ring counter
is constructed by cascading ten shift registers (SL) 13, and shifts out data stored in the shift register (SL) 13 bit by bit using a shift clock SCL. This timing generation circuit 6 clears all of the internal shift register 13 by the A/D conversion start signal, and then outputs the output from the NOR logic circuit 12 to the first shift register SL1 by inputting the first shift clock SCL. Take in "1". In this way, by sequentially shifting 1 with the input of the shift clock SCL, successive approximation timings S, B7 . B6. B5
.. B4. B3. B2°Bl, BO, and D are output in sequence. On the other hand, the timing control circuit 7 includes a timing control register 14 that sets a timing mode, and a decoder circuit 15 that decodes the register value bit by bit. In this example, the control register 14 controls each timing using 2-bit registers SCR, B7R, B6R,
B5R, B4R, B3R, B2R, BIR, BOR, D
It is composed of R. Each of these 2-bit control registers 14
By changing the value of , the timing of each successive approximation described above can be changed. That is, the decoder circuit 15
The timing signals S, B7 to BO, D can be changed by configuring them using the logic of the truth table shown in Table 2. In Table 2, a is the 4-frequency division pressure, b is the 2-frequency division pressure, C is the original clock output, and d is the control output for selecting the conversion stop clock. The following is a margin. Table 2 Also, FIG. 3 is a timing diagram for explaining the operation of the successive approximation type A/D converter shown in FIG. 1. For example, the SCR in the timing control circuit 7 described above
, B7R-B4R register value in binary value

〔00〕、B
3R〜FORのレジスタ値を2進値で〔01〕、またD
Bのレジスタ値を同様に〔10〕とすると、タイミング
発生回路6は、第3図に示すように、モード1のA/D
変換タイミング信号を発生する。従って、この場合の8
ビツトのA/D変換に要するクロックは29クロツクと
なり、従来の40クロツクに比ベア5%の変換時間とな
る。 しかるに、前述した第10図の従来例のタイミングに示
すように、従来は2進テシタルテータの各ヒツトのA/
D変換に要する時間を一定に定めていた。これは1ヒツ
トのA/D変換に必要な時間がD/A変換入カレジスタ
4へのデータセット時間と、D/A変換時間と、D/A
出力と入力データの比較時間および比較結果のD/A変
換入カレジスタ4への格納時間との総和になるからであ
る。 しかしながら、D/A変換時間と、D/A出力と入力デ
ータの比較時間とはD/A変換出力のアナログ量の変化
の大小により変化し、アナログ量の変化が小さい場合は
その時間を小さくすることができる。すなわち、本実施
例では、逐次比較するデジタル・ビットのうち下位のビ
ットはA/D変換に必要な時間が小さくてよいがらであ
る。 従って、第2図に示すタイミング制御レジスタ14の値
をかえることにより、各種の逐次比較タイミングを発生
することができる。 第4図乃至第6図はそれぞれ第3図と同様に第1図に示
す逐次比較型A/D変換装置の動作を説明するためのタ
イミング図である。 第4図乃至第6図に示すように、発生する各種の逐次比
較タイミングはそれぞれ23クロツク。 25クロツクおよび16クロツクの例である。このよう
に、タイミング制御レジスタ14の値を変えることによ
り、各種の逐次比較タイミングを発生することができる
が、特に第5図と第6図においては、6ビツトのA/D
精度を必要とする場合の逐次比較タイミングの制御例を
示す。すなわち、第5図と第6図は下位2ビツトのA/
D変換タイミングを省略し、6ビツトのA/D変換結果
をA/D変換結果格納レジスタ8に格納するタイミング
を示している。 要するに、第3図に示すタイミングで制御した場合は、
従来例のA/D変換時間に比べて約72%のA/D変換
時間でA/D変換を終了することができ、以下同様に第
4図に示すタイミングで制御した場合は約57%、第5
図に示すタイミングで制御した場合は約62%、第6図
に示すタイミンクで制御した場合は40%のA/D変換
時間でそれぞれA/D変換を終了することができる。 次に、第7図は本発明の第二の実施例を説明するための
逐次比較型A/D変換装置に内蔵されるタイミング発生
回路と制御回路の構成図である。 第7図に示すように、本実施例は、スタートパルスによ
ってリセットされ且つクロックを入力してカウントする
バイナリ−カウンタ16と、NAND回路17.NOR
回路18およびデコードした符号をエンコードするエン
コーダ回路19を備えたタイミング発生回路6とを含ん
でいる。すなわち、バイナリ−カウンタ16をタイミン
グ発生回路として利用したものであり、その特徴はバイ
ナリ−カウンタ16から順次出力されるバイナリ−コー
ドを外部よりの制御信号(モード1〜モード4)により
デコードし、その出力をエンコードした出力を逐次比較
タイミングとして発生させるものである。この第7図に
おけるモード1、モード2.モード3.モード4の逐次
比較タイミング発生回路6の真理値はそれぞれ第3表乃
至第6表に示すとおりであり、その発生タイミングはそ
れぞれ前述した第一の実施例と同様に第3図乃至第6図
に示すとおりである。 以下余白 空白は論理0を示す 第 表 (モード1) 空白は論理0を示す 第 表 (モード2) 空白は論理0を示す 第 表 (モード3) 空白は論理Oを示す 第 表 (モード4) 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明の逐次比較型A/D変換装
置は、逐次比較タイミング制御回路を設け、逐次比較タ
イミンクを2進データに変換するビット毎に制御するこ
とによ弘A/D変換時間能で使用する場合、下位ビット
のA/D変換タイミングを削除することができるので、
A/D変換時間の短縮を図ることができる。
[00], B
The register values from 3R to FOR are binary values [01], and D
Similarly, if the register value of B is set to [10], the timing generation circuit 6 generates the A/D in mode 1 as shown in FIG.
Generates a conversion timing signal. Therefore, in this case, 8
The clock required for A/D conversion of bits is 29 clocks, which is a conversion time of 5% compared to the conventional 40 clocks. However, as shown in the timing of the conventional example shown in FIG.
The time required for D conversion was fixed. This means that the time required for one A/D conversion is the data setting time to the D/A conversion input register 4, the D/A conversion time, and the D/A conversion time.
This is because it is the sum of the time for comparing the output and input data and the time for storing the comparison result in the D/A conversion input register 4. However, the D/A conversion time and the comparison time between the D/A output and input data vary depending on the magnitude of change in the analog amount of the D/A conversion output, and when the change in the analog amount is small, the time is reduced. be able to. That is, in this embodiment, the time required for A/D conversion of the lower bits among the digital bits to be successively compared is small. Therefore, by changing the value of the timing control register 14 shown in FIG. 2, various successive approximation timings can be generated. 4 to 6 are timing charts for explaining the operation of the successive approximation type A/D converter shown in FIG. 1, respectively, similarly to FIG. 3. As shown in FIGS. 4 to 6, the various successive approximation timings that occur are 23 clocks each. Examples of 25 clocks and 16 clocks. In this way, by changing the value of the timing control register 14, various successive approximation timings can be generated.
An example of controlling successive approximation timing when precision is required is shown. That is, in FIGS. 5 and 6, the lower two bits of A/
The D conversion timing is omitted, and the timing at which the 6-bit A/D conversion result is stored in the A/D conversion result storage register 8 is shown. In short, if the control is performed at the timing shown in Figure 3,
A/D conversion can be completed in about 72% of the A/D conversion time of the conventional example, and when control is similarly performed at the timing shown in FIG. 4, about 57%, Fifth
The A/D conversion can be completed in approximately 62% of the A/D conversion time when controlled using the timing shown in the figure, and 40% when controlled using the timing shown in FIG. Next, FIG. 7 is a configuration diagram of a timing generation circuit and a control circuit built in a successive approximation type A/D converter for explaining a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, this embodiment includes a binary counter 16 that is reset by a start pulse and counts by inputting a clock, and a NAND circuit 17. NOR
The timing generating circuit 6 includes a circuit 18 and an encoder circuit 19 for encoding the decoded code. That is, the binary counter 16 is used as a timing generation circuit, and its feature is that the binary code sequentially output from the binary counter 16 is decoded by an external control signal (mode 1 to mode 4), and the The encoded output is generated as successive approximation timing. Mode 1, mode 2 in this FIG. Mode 3. The truth values of the successive approximation timing generation circuit 6 in mode 4 are as shown in Tables 3 to 6, respectively, and the generation timings are shown in FIGS. 3 to 6, respectively, as in the first embodiment described above. It is shown. Blank spaces below indicate a logical 0 (mode 1) Blank spaces indicate a logical 0 (mode 2) Blank spaces indicate a logical 0 (mode 3) Blank spaces indicate a logical O (mode 4) [Effects of the Invention] As explained above, the successive approximation type A/D converter of the present invention is provided with a successive approximation timing control circuit and controls the successive approximation timing for each bit converted into binary data. When used with the Hiro A/D conversion time function, the A/D conversion timing of the lower bits can be deleted, so
A/D conversion time can be shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の概略を示す逐次比較型A/D変換装置
のブロック図、第2図は本発明の第一の実施例を説明す
るための逐次比較型A/D変換装置に内蔵されるタイミ
ング発生回路とタイミンク制御回路の構成図、第3図乃
至第6図はそれぞれ第1図に示す逐次比較型A/D変換
装置の動作を説明するためのタイミング図、第7図は本
発明の第二の実施例を説明するための逐次比較型A/D
変換装置に内蔵されるタイミング発生回路と制御回路の
構成図、第8図は従来の一例を示す逐次比較型A/D変
換装置のブロック図、第9図(a)。 (b)はそれぞれ第8図に示す逐次比較型A/D変換装
置のタイミング発生回路図、第10図は第8図に示す逐
次比較型A/D変換装置の動作を説明するためのタイミ
ング図、第11図は第8図に示すD/A変換器の抵抗ラ
ダーおよび選択デコーダ回路の構成図、第12図は第8
図に示す逐次比較型A/D変換装置の動作を説明するた
めの各ビットとD/A変換出力との特性図である。 1・・・・・・サンプル・ホールド回路、2・・・・・
・D/A変換器、3・・・・・・比較器、4・・・・・
・D/A変換入力レジスタ、5A、5B・・・・・・ク
ロック分周器、6・・・・・・逐次比較タイミング発生
回路(タイミング発生回路)、7・・・・・・逐次比較
タイミング制御回路(タイミング制御回路)、8・・・
・・・A/D変換結果格納レジスタ、9・・・・・・選
択デコーダ回路、10・・・・・・抵抗ラダー 11・
・・・・・クロックソース回路、12・・・・・・NO
R回路、13・・・・・・シフトレジスタ(SLI〜5
LIO)、14・・・・・・タイミング制御レジスタ、
15・・・・・・エンコーダ回!、16・・・・・・バ
イナリ−カウンタ、17・・・・・・NAND回路、1
8・・・・・・NOR回路、19・・・・・・デコーダ
回路、ANrN・・・・外部アナログ入力端子、CLK
・・・・・・外部クロック入力端子、AYオ、・・・・
・・D/A変換器の基準電源、A V s s・・・・
・・D/A変換器の基板電源、ANC・・・・・・アナ
ログ出力、S・・・・・・サンプル・ホールドタイミン
グ信号、BO〜B7・・・・・・各ビットのA/D変換
逐次比較タイミング信号、D・・・・・A/D変換結果
をレジスタへ格納するタイミング信号、SCL・・・・
・・リングカウンタのシフトク四ツク、a〜d・・・・
・・選択信号。 代理人 弁理士  内 原   晋 へc/)ト望−寸的へ−00 0コ  0コ  Oコ  Oコ  0コ  COOコ 
 aコ(の) 第q図 弼11区 第12区
FIG. 1 is a block diagram of a successive approximation type A/D conversion device showing an outline of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a successive approximation type A/D conversion device for explaining the first embodiment of the present invention. 3 to 6 are timing diagrams for explaining the operation of the successive approximation type A/D converter shown in FIG. 1, and FIG. Successive approximation type A/D for explaining the second embodiment of
FIG. 8 is a block diagram of a successive approximation type A/D conversion device showing an example of a conventional conversion device, and FIG. 9(a) is a block diagram of a timing generation circuit and a control circuit built into the conversion device. (b) is a timing generation circuit diagram of the successive approximation type A/D converter shown in FIG. 8, and FIG. 10 is a timing diagram for explaining the operation of the successive approximation type A/D converter shown in FIG. , FIG. 11 is a configuration diagram of the resistance ladder and selection decoder circuit of the D/A converter shown in FIG. 8, and FIG.
FIG. 2 is a characteristic diagram of each bit and a D/A conversion output for explaining the operation of the successive approximation type A/D conversion device shown in the figure. 1...Sample/hold circuit, 2...
・D/A converter, 3... Comparator, 4...
・D/A conversion input register, 5A, 5B...Clock frequency divider, 6...Successive approximation timing generation circuit (timing generation circuit), 7...Successive approximation timing Control circuit (timing control circuit), 8...
...A/D conversion result storage register, 9...Selection decoder circuit, 10...Resistance ladder 11.
...Clock source circuit, 12...NO
R circuit, 13...Shift register (SLI~5
LIO), 14...timing control register,
15...Encoder times! , 16... Binary counter, 17... NAND circuit, 1
8...NOR circuit, 19...Decoder circuit, ANrN...External analog input terminal, CLK
...External clock input terminal, AY O, ...
・・D/A converter reference power supply, A Vss・・・・・
...D/A converter board power supply, ANC...analog output, S...sample/hold timing signal, BO to B7...A/D conversion of each bit Successive approximation timing signal, D...timing signal for storing A/D conversion results in register, SCL...
・Ring counter shift keys, a to d...
...Selection signal. Agent Patent Attorney Susumu Uchiharac/)Tomo-Sunto-00 0ko 0ko Oko Oko 0ko COOko
ako (of) Figure q \ 11th ward 12th ward

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 外部から入力されるアナログ値を一時蓄えるサンプル・
ホールド回路と、D/A変換入力レジスタと、前記D/
A変換入力レジスタに接続され抵抗ラダーおよびその選
択デコーダ回路を備えたD/A変換器と、前記サンプル
・ホールド回路に格納されたアナログ・データおよび前
記D/A変換入力レジスタに設定された2進のデジタル
・データを前記D/A変換器に入力して得られたアナロ
グ値を逐次比較方式により比較し且つその結果により前
記D/A変換入力レジスタを制御する比較器と、前記D
/A変換入カレジスタへの逐次比較タイミング信号を送
出する逐次比較タイミング発生回路と、前記逐次比較タ
イミング発生回路で発生させる逐次比較タイミング時間
をビット単位に変更する手段とを有することを特徴とす
る逐次比較型A/D変換装置。
A sample that temporarily stores analog values input from the outside.
A hold circuit, a D/A conversion input register, and the D/A conversion input register.
A D/A converter connected to the A conversion input register and equipped with a resistance ladder and its selection decoder circuit; analog data stored in the sample and hold circuit; and binary data set in the D/A conversion input register. a comparator for inputting digital data into the D/A converter and comparing obtained analog values using a successive approximation method, and controlling the D/A conversion input register according to the result;
A successive approximation timing generating circuit that sends out a successive approximation timing signal to the /A conversion input register, and means for changing the successive approximation timing time generated by the successive approximation timing generation circuit bit by bit. Comparison type A/D conversion device.
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