JPH042219A - 直並列型a/d変換器 - Google Patents

直並列型a/d変換器

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JPH042219A
JPH042219A JP10182890A JP10182890A JPH042219A JP H042219 A JPH042219 A JP H042219A JP 10182890 A JP10182890 A JP 10182890A JP 10182890 A JP10182890 A JP 10182890A JP H042219 A JPH042219 A JP H042219A
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禎浩 小松
Yoji Yoshii
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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】 [産業上の利用分野] 本発明は、直並列型A/D変換器に関し、特に比較電圧
発生用抵抗器の接続点からコンパレータに電流が流れる
ことにより生じる入出力特性の非直線性誤差を低減する
ようにした直並列型A/D変換器に関する。
〔発明の概要〕
本発明の直並列型A/D変換器は、入力端子を上位ビッ
トと下位ビットに分割してA/D変換するようにした直
並列型A/D変換器において、複数の下位ビット用コン
パレータのそれぞれを差動トランジスタ対及び上位ビッ
ト用コンパレータの対応する出力により制御される電流
スイッチとから構成すると共に前記差動トランジスタ対
の入力電極に流入する電流を補償する定電流源を複数の
抵抗群内の所定の抵抗器の接続点に接続し、入出力特性
の非直線誤差を低減することを特徴とする。
〔従来の技術] 従来、例えば特開昭58−15324号公報に記載され
ている如く、直並列型A/D変換器が知られている。
すなわち、第3図の従来の直並列型A/D変換器の一例
を示す回路図において、上位ビット用として3個のコン
パレータM1乃至M3が設けられると共に下位ビット用
としてコンパレータA4、(、=1〜4、 =1〜3)
が設けられる。このコンパレータA1Jは、それぞれが
差動トランジスタQ、 、Q、及びt流スイッチ用トラ
ンジスタQ3とから構成される。そして、前記コンパレ
ータM I−M 3は、それぞれが差動トランジスタQ
m+、Qs2及び定電流源S、とから構成される。なお
、N1〜N3はバッファ段であり、それぞれが差動トラ
ンジスタQ0、Qnz及び電流源Sゎから構成される。
また、電圧Vrbの基準電圧源■、と接地との間に16
個の互いに等しい抵抗値Rの抵抗器Rが直列接続されて
16ステツプの基準電圧■。〜■1、が形成される。そ
して、基準電圧■。〜VI5のうち、4ステツプ毎の基
準電圧■1□、V8、V。
がコンパレータM3〜M、のトランジスタQ1のベース
に供給され、■+3〜・■11、■、〜Vl+がコンパ
レータA44、A3JのトランジスタQ2のへ一スに供
給されると共に、電圧V、〜V、 、V、〜V、がコン
パレータA 2jx AljのトランジスタQ1のベー
スに供給される。さらに、コンパレータM3〜M、のト
ランジスタQ1□のベースと、コンパレータA i j
のトランジスタQ2のベースに入力電圧■、がそれぞれ
供給される。
以上の構成において、入力信号V i nのレベルに応
じたコンパレータM3〜M、の出力P3〜Pが上位ビッ
ト用エンコーダENCMに供給されて上位2ビツトのデ
ジタル出力り、 、D、が取り出される。また、コンパ
レータM1乃至M3のトランジスタQmzのコレクタ出
力P0乃至P3がハイレベルの時、コンパレータA、乃
至A4.の電流スイッチ用トランジスタQ3がオンし、
電流源S。
〜S3の電流がそれぞれ供給される。そして、下位ビッ
ト用コンパレータA、Jの出力をバッファ段N1〜N3
を通じて下位ビット用エンコーダENCMに供給するこ
とにより、下位2ビツトD1、Doのデジタル出力が得
られる。
〔発明が解決しようとする課題] しかしながら、前述した従来の直並列型A/D変換器に
おいて、下位ビット用コンパレータA0、のトランジス
タQ1またはQ2のベースに抵抗器Rの各接続点の電流
が入力電圧V i nの変化に応じて流れるため、入出
力特性の直線性が損なわれる欠点があった。
例えば、入力信号V i nが基準電圧■9に等しい場
合、コンパレータA 33のトランジスタQ1のベース
にはlb/2のベース電流が流れると共にコンパレータ
A3□及びコンパレータA3HのトランジスタQ1のベ
ースにはそれぞれI、のベース電流が流れる。
この場合、コンパレータA3.乃至A、 33のベース
電流の平均値をi、複数の抵抗器Rに流入する電流をI
、基準電圧源■1の電圧をVrbとすれば、次式が得ら
れる。
Vrb”’  16RI   7Ri−−−−−−−−
−−−−(1)(1)弐よりRIを求めると次式が得ら
れる。
RI = (Vrb  7Ri) /16−(2)(1
)式及び(2)式より■9を求めると、次式が得られる
V9  = 7 Vrl、/16 63Ri /I6−
、 (3)(3)式から明らかなように、基準電圧■、
の理想値からのエラーは一63Ri/16となり、人出
力特性に大幅な非直線誤差を発生する。
従って、本発明の目的は前記欠点を改良した直並列型A
/D変換器を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の直並列型A/D変換器は、異なる電位間に互い
に縦続接続された複数の抵抗器と、入力信号及び前記複
数の抵抗器を複数の抵抗群に分けた分割点の基準電圧が
それぞれ供給される複数の上位ビット用コンパレータと
、前記複数の抵抗器群内の分岐点の基準電圧がそれぞれ
供給される複数の下位ビット用コンパレータと、前記上
位ビット用コンパレータの出力が供給される上位ビット
用エンコーダと、前記下位ビット用コンパレータの出力
が供給される下位ビット用エンコーダとを有し、入力電
圧を上位ビットと下位ビットに分割してA/D変換する
ようにした直並列型A/D変換器において、前記複数の
下位ビット用コンパレータはそれぞれが差動トランジス
タ対及び前記上位ビット用コンパレータの対応する出力
により制御される電流スイッチとから成り、前記差動ト
ランジスタ対の一方のトランジスタの入力電極に流入す
る電流を補償する定電流源を前記複数の抵抗群内の所定
の抵抗器の分割点に接続して構成される。
〔作用〕
本発明の直並列型A/D変換器によれば、前記複数の下
位ビット用コンパレータの差動トランジスタ対の一方の
トランジスタの入力電極に流入する電流を補償する電流
を定電流源から前記複数の抵抗器の接続点に供給するこ
とにより前記複数の下位ビット用コンパレータに流れる
電流を補償し、入出力特性の非直線誤差を低減すること
ができる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。
第1図は本発明の直並列型A/D変換器の基本構成を示
す回路図であり、1は電圧■r、f (−例としてOV
)を供給する電源端子、2は電圧vrb(−例として負
電圧)を供給する電源端子である。
R8乃至PI6は(−例として下位2ビツトの場合を示
す)抵抗値Rを有する第1乃至第16の抵抗器であり、
電源端子1と電源端子2との間に縦続接続され、第1乃
至第16の抵抗器R1乃至RI、の接続点P、乃至PI
Sに複数の基準電圧を発生する。
3は上位ビット用コンパレータであり、第4の抵抗器R
4と第5の抵抗器R3の接続点P4の基準電圧、第8の
抵抗器R3と第9の抵抗器R7の接続点P8の基準電圧
及び第12の抵抗器R12と第13の抵抗器RI3の接
続点P、□の基準電圧がそれぞれ供給される。4は上位
ビット用コンパレータ3の出力に接続されたゲート回路
であり、5はゲート回路4の出力により制御され、−例
として2ビツトのデジタル信号り、(MSB) 、Dz
を出力する上位ビット用エンコーダである。6は全体と
して下位ビット用コンパレータを示し、第1乃至第12
のコンパレータCM 1 乃至CM r zを有し、各
コンパレータは前記接続点P、 、R2、P、 、P。
R6、R7、Pq 、P r。、P++、P1□、PI
3、P 14、PI5の基mW圧及び入力端子7の入力
信号V6..がそれぞれ供給される差動トランジスタ対
Q1、Q2と上位ビット用コンパレータ3の出力により
制御される電流スイッチ用トランジスタQ3とから構成
される。CC8乃至CC3は電流スイッチ用トランジス
タQ3の各エミッタにそれぞれ接続された電流値10を
有する共通電流源である。
そして、差動トランジスタ対Q、、Q、の電流スイッチ
用トランジスタQ、に接続された例えば共通電流源CC
Iの電流を10とすれば、入力端子7の入力信号V i
 nが第1の抵抗器R1と第2の抵抗器R2の接続点P
、の基準電圧に等しい時に差動トランジスタ対Q、 、
Q、が共にオンになり、コンパレータCM、のトランジ
スタQ、の入力電極(ベース)に流入する電流iはio
/2(i十り、・)になる。但し、Kfaはトランジス
タQ1のエミッタ接地電流増幅率である。CCS、乃至
CCS sは所定の差動トランジスタ対Q、、Q、の一
方のトランジスタQ1の入力電極(ベース)に流入する
電流iを補償する定電流源である。そして、第1乃至第
8の定電流源CCS、乃至CC88から複数の抵抗器の
接続点P1、R3、R6、p、 、R7、R9、pH、
PI3、pusにそれぞれ流入する電流は、後述する如
くi/4に設定される。8は下位ビット用コンパレータ
6の出力に接続されたバファ段、10はゲート回路9の
出力により制御され、例えば2ビツトのデジタル信号を
出力する下位ビット用エンコーダである。
以上の構成における動作について第2図の本発明の説明
に用いる主要部の回路図を参照しながら説明する。
第2図において、電源端子1から電源端子2に流れる電
流をIとし、入力端子7に供給される入力信号V、わが
接続点P、の基準電圧■1に等しい場合について説明す
る。V、=V、nの時、上位ビット用コンパレータ3の
出力によりコンパレータCM、〜CM、の各トランジス
タQ3がオンになり、CM、〜CM r zの各トラン
ジスタQ3はオフになる。そして、コンパレータCM、
の差動トランジスタ対Q、 、Q2は共にオンになると
同時にコンパレータCM2乃至CM + zの差動トラ
ンジスタQ1はオフとなり、コンパレータCM、のトラ
ンジスタQ、の入力電極に電流iが流れ、端子2の電圧
■、は次式で表される。
V −b =  16 RI   17 i R−−−
−−−−m−−−−−(4)但し、Rは第1乃至第16
の抵抗器R,乃至R16の抵抗値である。
(4)式よりR1を求めると、(5)式が得られる。
RI = (Vrb  171 R) /16−−−−
−−、 (5)(4)及び(5)弐より接続点P、の電
圧■。
を求めると、次式が得られる。
従って、第1のコンパレータCM、の差動トランジスタ
Q1の入力電極に電流iが流れることによる誤差電圧は
iR/16となり、定電流源CC31乃至CCS、がな
い時の誤差電圧−63Ri/16より大幅に低減するこ
とができる。
次に、入力端子7に供給される入力信号V i nが接
続点P3の基準電圧■、に等しい場合について説明する
。V、n=V、の時は、コンパレータCM3の差動トラ
ンジスタ対Q、 、Q、は同時にオンになると共にコン
パレータCM4乃至CM、2の差動トランジスタ対のト
ランジスタQ1はオフとなり、コンパレータCM 3の
トランジスタQ1の入力電極に電流iが流れる。この場
合、コンパレータCM、及びCM、のトランジスタQ1
もオンとなってベース電流が流れるが、トランジスタQ
1の平均電流をiとすれば、端子2の電圧■、は次式で
表される。
V rb =  16 RI   19 i R−−−
−−−−−−−−−−−−−・−(7)(7)式よりR
1を求めると、(8)式が得られる。
RT =  (−V、b−19i R) /16−−−
−−− (8)(7)及び(8)式より接続点P3の電
圧V。
を求めると、次式が得られる。
従って、第1乃至第3のコンパレータCM、〜CM、の
差動トランジスタ対のトランジスタQの入力電極に電流
iが流れることによる誤差電圧はiR/16となる。
以下、同様にしてV、、−V。、■、、、−■。、■1
0=■2、■8I、−V9、及びV、□n = V h
をそれぞれ求めると、(10)乃至(15)式が得られ
る。
前記(6)式乃至(15)式から明らかな通り、入力電
圧V inが■、から■ゎに変化した場合、第1乃至第
12のコンパレータCM、〜CM、□の差動トランジス
タ対のトランジスタQ1の入力電極に電流iが流れるこ
とによる誤差電圧はiR/16になり、従来例の一63
Ri/16に比べて大幅に減少することが可能になる。
なお、前述した実施例において、定電流源CC3,は接
続点P、に接続したが、接続点P2または接続点P3に
接続しても同様の効果が期待できる。
また、下位ビット用コンパレータ6の差動トランジスタ
対のトランジスタQ、の入力電極に流れる電流を補償す
る定電流源CCS。乃至CCS、□に加え、上位ビット
用コンパレータ3にも同様な定電流源を接続してもよい
さらに、前述した実施例において、下位ビット用コンパ
レータとして2ビツトの場合について述べたが、3ビツ
トまたは他の任意のビットにすることができる。この場
合、定電流源から複数の抵抗器の接続点に供給する補償
用電流を抵抗器群内でまとめて供給してもよい。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかな通り、本発明によれば複数の下
位ビット用コンパレータの差動トランジスタ対の一方の
トランジスタの入力電極に流入する電流を補償する電流
を定電流源から複数の抵抗器の接続点に供給することに
より複数の下位ビット用コンパレータに流れる電流を補
償し、入出力特性の非直線誤差を低減することができる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の直並列型A/D変換器の基本構成を示
す回路図、第2図は本発明の説明に用いる主要部の回路
図、第3図は従来の直並列型A/D変換器の一例を示す
回路図である。 1.2−−−−−−−−−・−−−−−一−−−電源端
子3−−−−−−−−−−−−・−・−一一一一−−−
−−−上位ビット用コンパレータ4.9−・−・−一−
−−−−−−−−−−−−ゲート回路5−−−−−−−
・−一一一−−−−−−−−−−−−−〜上位ビット用
エンコーダ6−−−−−−−−−−−−・−−−−m−
下位ビット用コンパレータ7−・−−一一一−−−−−
−−−−−−−−−−一入力端子10−・−一−−−−
−−−−−−−・−・−一−−−−上位ビット用エンコ
ーダCM、〜CM、□−・−第1乃至第12コンパレー
タCCS、〜CCS、一定電流源

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  異なる電位間に互いに縦続接続された複数の抵抗器と
    、入力信号及び前記複数の抵抗器を複数の抵抗群に分け
    た分割点の基準電圧がそれぞれ供給される複数の上位ビ
    ット用コンパレータと、前記複数の抵抗群内の各抵抗器
    の接続点の基準電圧がそれぞれ供給される複数の下位ビ
    ット用コンパレータと、前記上位ビット用コンパレータ
    の出力が供給される上位ビット用エンコーダと、前記下
    位ビット用コンパレータの出力が供給される下位ビット
    用エンコーダとを有し、入力電圧を上位ビットと下位ビ
    ットに分割してA/D変換するようにした直並列型A/
    D変換器において、前記複数の下位ビット用コンパレー
    タはそれぞれが差動トランジスタ対及び前記上位ビット
    用コンパレータの対応する出力により制御される電流ス
    イッチとから成り、前記差動トランジスタ対の一方のト
    ランジスタの入力電極に流入する電流を補償する定電流
    源を前記複数の抵抗群内の所定の抵抗器の接続点に接続
    したことを特徴とする直並列型A/D変換器。
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