JPH04363917A - A/d converter - Google Patents
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- JPH04363917A JPH04363917A JP18654391A JP18654391A JPH04363917A JP H04363917 A JPH04363917 A JP H04363917A JP 18654391 A JP18654391 A JP 18654391A JP 18654391 A JP18654391 A JP 18654391A JP H04363917 A JPH04363917 A JP H04363917A
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Landscapes
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、アナログ・ディジタル
変換器(以下、A/D変換器と略す)、特にサンプルア
ンドホールド回路を用いて入力電圧を保持した後に、入
力電圧と所定電圧と比較を行う方式のA/D変換器、例
えば逐次比較型A/D変換器等に関する。[Industrial Application Field] The present invention is an analog-to-digital converter (hereinafter abbreviated as an A/D converter), in particular, a sample-and-hold circuit is used to hold an input voltage, and then the input voltage is compared with a predetermined voltage. The present invention relates to an A/D converter of a type that performs the following, such as a successive approximation type A/D converter.
【0002】0002
【従来の技術】従来の逐次比較型A/D変換器の構成を
図25に示す。図において、A1〜Anはアナログ入力
信号であり、例えば複数の入力チャネルから入力される
もの、1はマルチプレクサであり、チャネル選択信号C
HSによりアナログ入力信号A1〜An内の1つのアナ
ログ入力信号を選択するもの、2はサンプルアンドホー
ルド回路(以下、S/H回路と略す)であり、マルチプ
レクサ1から出力されるアナログ入力信号のある時点で
の電圧をサンプリングしてその電圧を保持するもの、3
は比較回路であり、S/H回路2で保持されている電圧
AN1に対してディジタル・アナログ変換器(以下、D
/A変換器と略す)からのアナログ出力電圧AN2が大
か、小かを比較するもの、4はコントロール回路であり
、比較回路3からの比較結果に基づきS/H回路2で保
持されている電圧AN1に対応するディジタル信号B1
〜Bmを生成するもの、5は逐次比較レジスタであり、
コントロール回路4から出力されるディジタル信号B1
〜Bmを一時的に保持するもの、6と出力格納レジスタ
であり、逐次比較レジスタ5の内容の最終結果(ディジ
タル信号B1〜Bm)を保持するもの、9はD/A変換
回路であり、逐次比較レジスタ5に保持されているディ
ジタル信号B1〜Bmに対応したアナログ出力電圧AN
2を生成するものである。2. Description of the Related Art The configuration of a conventional successive approximation type A/D converter is shown in FIG. In the figure, A1 to An are analog input signals, for example those input from multiple input channels, 1 is a multiplexer, and channel selection signal C
The HS selects one analog input signal from among the analog input signals A1 to An. 2 is a sample-and-hold circuit (hereinafter abbreviated as S/H circuit), which selects one analog input signal from the multiplexer 1. One that samples the voltage at a point in time and holds that voltage, 3
is a comparison circuit, which converts the voltage AN1 held in the S/H circuit 2 into a digital-to-analog converter (hereinafter referred to as D).
4 is a control circuit that compares whether the analog output voltage AN2 from the A/A converter is large or small, and is held in the S/H circuit 2 based on the comparison result from the comparison circuit 3. Digital signal B1 corresponding to voltage AN1
〜Bm is generated, 5 is a successive approximation register,
Digital signal B1 output from control circuit 4
~ Bm is temporarily held, 6 is an output storage register that holds the final result of the contents of the successive approximation register 5 (digital signals B1 to Bm), and 9 is a D/A conversion circuit that sequentially Analog output voltage AN corresponding to digital signals B1 to Bm held in comparison register 5
2.
【0003】図25の逐次比較型A/D変換器のより詳
細な構成としては、図26に示す構成が考えられる。図
26において、図25と同一部分には同一符号が付けら
れている。As a more detailed configuration of the successive approximation type A/D converter shown in FIG. 25, the configuration shown in FIG. 26 can be considered. In FIG. 26, the same parts as in FIG. 25 are given the same reference numerals.
【0004】図26の逐次比較型A/D変換器は、3つ
の入力チャンネルch1〜ch3を持ち、アナログ入力
電圧に対して6ビットのディジタル信号B1〜B6を出
力するよう構成されている。D/A変換回路9は、キャ
パシタC1〜C6の一方の電極X1〜X6に対してディ
ジタル制御信号に基づいて電荷の充放電を行うディジタ
ル入力部14と、キャパシタC1〜C6,C6(C1,
C2,C3,C4,C5の容量値はそれぞれC6の容量
値の25 ,2 4,23 ,22 ,21 倍である
)を有する容量部12とで構成されている。S/H2は
、スイッチ15と、D/A変換回路9の容量部12とを
共用して構成されている。比較部13は、インバータI
VIとインバータIVIの入力と出力を短絡するための
トランジスタN7とで構成された1段の比較回路COM
1がキャパシタC10,C11を介して3段(COM2
,COM3)直列に接続され、高い増幅度を得ている。The successive approximation type A/D converter shown in FIG. 26 has three input channels ch1 to ch3 and is configured to output 6-bit digital signals B1 to B6 in response to an analog input voltage. The D/A conversion circuit 9 includes a digital input section 14 that charges and discharges charges to one electrodes X1 to X6 of the capacitors C1 to C6 based on a digital control signal, and a digital input section 14 that charges and discharges charges to one electrode X1 to X6 of the capacitors C1 to C6, and capacitors C1 to C6, C6 (C1,
The capacitance portions 12 have capacitance values of C2, C3, C4, and C5 that are 25 times, 24 times, 23 times, 22 times, and 21 times the capacitance value of C6, respectively. The S/H 2 is configured by sharing the switch 15 and the capacitor section 12 of the D/A conversion circuit 9. The comparator 13 includes an inverter I
A one-stage comparison circuit COM composed of VI and a transistor N7 for shorting the input and output of the inverter IVI.
1 is connected to three stages (COM2
, COM3) are connected in series to obtain high amplification.
【0005】次に、図26の逐次比較型A/D変換器の
動作を図27の波形図を用いながら順を追って説明する
。Next, the operation of the successive approximation type A/D converter shown in FIG. 26 will be explained step by step using the waveform diagram shown in FIG.
【0006】(1) 比較すべきアナログ入力電圧のサ
ンプリングとその入力電圧の保持。(1) Sampling of analog input voltage to be compared and holding of that input voltage.
【0007】〔1〕 サンプリング期間M1(サンプ
リングパルスが“H”レベルの期間)において、マルチ
プレクサ1は、チャネル選択信号CHSに基づいてスイ
ッチSW1〜SW3を制御し、入力チャンネルch1〜
ch3中から例えばch2を選択する。入力チャンネル
ch2に入力されたアナログ入力信号は図27(A)に
示す如くサンプリング期間M1中は5Vであり、スイッ
チ15の各々6ビット分のスイッチS1〜S6に共通に
与えられる。サンプリング期間M1では、スイッチS1
〜S6が閉じられるため、容量部12のキャパシタC1
〜C6の一方の電極X1〜X6にアナログ入力信号の電
圧に対応した電荷が蓄えられる。図27(C)は電極X
1〜X6での電圧を示す。[1] During the sampling period M1 (period in which the sampling pulse is at "H" level), the multiplexer 1 controls the switches SW1 to SW3 based on the channel selection signal CHS, and selects the input channels ch1 to
For example, select ch2 from ch3. The analog input signal input to the input channel ch2 is 5V during the sampling period M1 as shown in FIG. During the sampling period M1, switch S1
~S6 is closed, so the capacitor C1 of the capacitive part 12
A charge corresponding to the voltage of the analog input signal is stored in one of the electrodes X1 to X6 of C6. Figure 27(C) shows the electrode
1 to X6 are shown.
【0008】〔2〕 その後、任意時点(ここでは、
サンプリング期間M1の終了時点)でスイッチS1〜S
6が開かれ、一方の電極X1〜X6にアナログ入力信号
の電圧に対応した電荷が保持される。なお、このときに
は、ディジタル入力制御部17からはディジタル制御信
号(D1a〜D6aには“H”レベル、D1b〜D6b
には“L”レベル)が供給されているが、ディジタル入
力部14のトランジスタP1〜P6,N1〜N6が全て
オフとされているので、一方の電極X1〜X6はディジ
タル入力部14から電気的に分離されている。一方、他
方の電極Y1〜Y6でも、サンプリング期間M1におい
て、比較部13のトランジスタN7〜N9がオンしてい
ることから一方の電極X1〜X6の電荷量と同等の電荷
が蓄えられている。このとき、インバータIVIの入力
端及び出力端はトランジスタN7により短絡されている
ので、略インバータIVIの論理しきい値電圧(例えば
、論理しきい値電圧が2.5V)となっている。そして
、任意時点において、他方の電極Y1〜Y6には負の電
荷が、一方の電極X1〜X6の電荷量と同等の電荷量だ
けサンプリング保持される。
(2) 逐次比較レジスタのディジタル値とアナログ入
力電圧との1回目の比較。
〔3〕 図27(B)の逐次比較期間m1(サンプリ
ングパルスφSMP が“L”レベルの期間)になると
、比較部13のトランジスタN7〜N9がオフとなり、
比較動作状態となる。コントロール回路4は最上位ビッ
トB1のみを“1”(このD/A変換回路9が出力する
アナログ信号の最小−最大電圧の1/2電圧)として、
逐次比較レジスタ5にディジタル信号B1〜B6(“1
00000”)をセットする。逐次比較レジスタ5はデ
ィジタル信号B1〜B6をディジタル制御信号D1a,
D1bが“H”レベルであるように、D2a〜D6a,
D2b〜D6bが“L”レベルであるようにディジタル
入力部14に与える。ディジタル入力部14ではディジ
タル制御信号に基づき、トランジスタP1〜P6,N1
〜N6を制御し、キャパシタC1〜C6の一方の電極X
1にのみ正の電荷を蓄えさせ、X2〜X6を接地して電
荷を放電する。これによって、他方の電極Y1には一方
の電極X1に蓄えられた電荷量と同等の負の電荷が蓄え
られるが、上述の〔2〕のサンプリング時に全てのキャ
パシタC1〜C6の各々の他方の電極Y1〜Y6に蓄え
られている電荷の総電荷量はその一方の電極X1〜X6
に蓄えられた電荷量よりも大きいので、他方の電極Y6
の電圧は低くなる様に変化する。比較部13のインバー
タIVIのゲート電圧はサンプリング期間M1時のとき
の論理しきい値よりも低くなり、トランジスタP10が
オンして“1”の比較結果REFSをコントロール回路
4へ出力する。[2] After that, at any point in time (here,
At the end of the sampling period M1), the switches S1 to S
6 is opened, and charges corresponding to the voltage of the analog input signal are held in one of the electrodes X1 to X6. At this time, the digital input control unit 17 outputs digital control signals (“H” level for D1a to D6a,
However, since the transistors P1 to P6 and N1 to N6 of the digital input section 14 are all turned off, one electrode X1 to X6 is not electrically connected to the digital input section 14. separated into On the other hand, since the transistors N7 to N9 of the comparator 13 are turned on during the sampling period M1, the other electrodes Y1 to Y6 also store electric charges equivalent to the amount of electric charge of one of the electrodes X1 to X6. At this time, since the input terminal and the output terminal of the inverter IVI are short-circuited by the transistor N7, the logic threshold voltage of the inverter IVI is approximately equal to that of the inverter IVI (for example, the logic threshold voltage is 2.5V). Then, at an arbitrary time point, negative charges are sampled and held on the other electrodes Y1 to Y6 by an amount of charge equivalent to the amount of charge on one of the electrodes X1 to X6. (2) First comparison between the digital value of the successive approximation register and the analog input voltage. [3] When the successive approximation period m1 (period in which the sampling pulse φSMP is at “L” level) in FIG.
It enters the comparison operation state. The control circuit 4 sets only the most significant bit B1 to "1" (1/2 voltage of the minimum-maximum voltage of the analog signal output by this D/A conversion circuit 9).
Successive approximation register 5 receives digital signals B1 to B6 (“1
00000"). The successive approximation register 5 converts the digital signals B1 to B6 into the digital control signals D1a,
D2a to D6a, so that D1b is at “H” level.
D2b to D6b are applied to the digital input section 14 so that they are at "L" level. In the digital input section 14, based on the digital control signal, the transistors P1 to P6, N1
~N6, one electrode X of capacitors C1 to C6
A positive charge is stored only in X2 to X6, and the charge is discharged by grounding X2 to X6. As a result, a negative charge equivalent to the amount of charge stored in one electrode X1 is stored in the other electrode Y1, but at the time of sampling in [2] above, The total amount of charge stored in Y1 to Y6 is one of the electrodes X1 to X6.
Since it is larger than the amount of charge stored in the other electrode Y6
The voltage changes to become lower. The gate voltage of the inverter IVI of the comparator 13 becomes lower than the logic threshold value during the sampling period M1, and the transistor P10 is turned on to output the comparison result REFS of "1" to the control circuit 4.
【0009】〔4〕 第2回目の比較動作。[4] Second comparison operation.
【0010】コントロール回路4は、〔2〕の比較結果
REFSが“1”のときは、ディジタル信号の最上位か
ら2ビット目B2を“1”(D/A変換回路9が出力す
るアナログ信号の最小−最大電圧の3/4電圧)として
、ディジタル信号B1〜B6(“110000”)を逐
次比較レジスタ部5に入力する。一方、〔2〕の比較結
果REFSが“0”のときは、ディジタル信号の最上位
ビットB1を“0”、2ビット目B2を“1”(D/A
変換回路9が出力するアナログ信号の最小−最大電圧の
1/4電圧)として、ディジタル信号B1〜B6(“0
10000”)を逐次比較レジスタ部5に入力する。デ
ィジタル信号B1〜B6は、逐次比較レジスタ部5から
ディジタル入力部14を介して一方の電極X1〜X6に
対してディジタル信号B1〜B6に相当する電荷を与え
る。これにより、他方の電極Y1には一方の電極X1,
X2に蓄えられた電荷量と同等の負の電荷が蓄えれら、
各々の他方の電極Y1〜Y6に蓄えられている電荷の総
電荷量はその一方の電極X1〜X6に蓄えられた電荷量
との関係により、他方の電極の電圧を高く又は低くなる
様に変化させる。そして、比較部13では、他方の電極
の電圧とインバータIVIの論理しきい値との高低関係
から比較結果REFSがコントロール回路4に出力され
る。When the comparison result REFS in [2] is "1", the control circuit 4 sets the second bit B2 from the most significant of the digital signal to "1" (the analog signal output from the D/A conversion circuit 9). The digital signals B1 to B6 (“110000”) are input to the successive approximation register unit 5 as 3/4 voltage (minimum-maximum voltage). On the other hand, when the comparison result REFS in [2] is "0", the most significant bit B1 of the digital signal is "0" and the second bit B2 is "1" (D/A
Digital signals B1 to B6 (“0
10000") is input to the successive approximation register section 5. The digital signals B1 to B6 correspond to the digital signals B1 to B6 from the successive approximation register section 5 to one of the electrodes X1 to X6 via the digital input section 14. By this, one electrode X1,
If a negative charge equivalent to the amount of charge stored in X2 is stored,
The total amount of charge stored in each of the other electrodes Y1 to Y6 changes so that the voltage of the other electrode becomes higher or lower depending on the relationship with the amount of charge stored in one of the electrodes X1 to X6. let The comparator 13 then outputs a comparison result REFS to the control circuit 4 based on the level relationship between the voltage of the other electrode and the logical threshold of the inverter IVI.
【0011】〔5〕 第3回目〜第6回目の比較動作
。[5] Third to sixth comparison operations.
【0012】以下、上記〔3〕〔4〕の動作同様に、比
較部13の比較結果REFSを基にして、3ビット,4
ビット,…,6ビットまで繰り返し比較を行う。最下位
ビットまでの6回の比較が終了すると、コントロール回
路4は、比較終了時のディジタル信号を逐次比較レジス
タ5を介して出力格納レジスタ6に格納する。そのディ
ジタル信号は、例えばマイクロコンピュータのデータと
して使用される。Hereinafter, similarly to the operations [3] and [4] above, based on the comparison result REFS of the comparator 13, 3 bits and 4 bits are
Repeated comparisons are made for bits, ..., up to 6 bits. When the six comparisons up to the least significant bit are completed, the control circuit 4 stores the digital signal at the end of the comparison in the output storage register 6 via the successive approximation register 5. The digital signal is used, for example, as data for a microcomputer.
【0013】〔6〕 そして、再び次のA/D変換サ
イクルになると、上記の〔1〕〜〔5〕の動作を繰り返
すことで、連続したA/D変換を行う。[6] Then, in the next A/D conversion cycle, continuous A/D conversion is performed by repeating the operations [1] to [5] above.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】このような逐次比較型
A/D変換器は、例えばマイクロプロセッサと共に1チ
ップ化され、温度制御や流量制御等の処理を行うため、
温度センサや流量センサ等の各種センサからのアナログ
信号をディジタル信号化するのに使用されることがある
。図26のように、センサ10は外部からの温度や流量
の変化を検知してその結果をアナログ信号として出力す
るが、このアナログ信号は必要な信号の他に小さなノイ
ズ成分を含んでいるので、そのノイズを除去するために
キャパシタCS と抵抗RS を並列接続したフィルタ
をセンサ10自身、又はセンサ10の外付けとして用い
、ノイズの除去を行っている。図示の例では、フィルタ
がセンサ10の内部回路11に接続されている。[Problems to be Solved by the Invention] Such a successive approximation type A/D converter is integrated into one chip together with, for example, a microprocessor, and performs processing such as temperature control and flow rate control.
It is sometimes used to convert analog signals from various sensors such as temperature sensors and flow rate sensors into digital signals. As shown in FIG. 26, the sensor 10 detects changes in temperature and flow rate from the outside and outputs the results as an analog signal, but this analog signal contains a small noise component in addition to the necessary signal. In order to remove the noise, a filter in which a capacitor CS and a resistor RS are connected in parallel is used in the sensor 10 itself or as an external device to the sensor 10 to remove the noise. In the illustrated example, the filter is connected to the internal circuit 11 of the sensor 10.
【0015】ところが、ノイズ成分が比較的大きいセン
サを用いる場合、キャパシタCS の容量、抵抗RS
の抵抗を共に大きなものにしてノイズ除去をする。例え
ば、キャパシタCS の容量が10μFで抵抗RS の
抵抗値が10kΩのフィルタを用いるような場合もある
。However, when using a sensor with relatively large noise components, the capacitance of the capacitor CS and the resistance RS
Both resistors are made large to eliminate noise. For example, a filter may be used in which the capacitance of the capacitor CS is 10 μF and the resistance value of the resistor RS is 10 kΩ.
【0016】このようなセンサ10からのアナログ信号
を逐次比較型A/D変換器を使用して連続したA/D変
換をしようとすると、ある任意回のA/D変換のとき、
即ちN+1回目のA/D変換サイクルの移行時に、N回
目でS/H回路で保持された電圧とN+1回目に保持さ
れる電圧との電圧差が大きいことにより、N回目にS/
H回路に保持されていた電荷が、N+1回目に保持され
るべきアナログ入力電圧値に相当する電荷量まで速やか
に切り替わらないことがある。When attempting to perform continuous A/D conversion of the analog signal from such a sensor 10 using a successive approximation type A/D converter, at a certain arbitrary A/D conversion,
That is, at the transition of the N+1st A/D conversion cycle, due to the large voltage difference between the voltage held in the S/H circuit at the Nth time and the voltage held at the N+1th time, the S/H circuit at the Nth time is
The charge held in the H circuit may not be quickly switched to the amount of charge corresponding to the analog input voltage value that should be held the N+1 time.
【0017】その問題を図27を用いて以下に説明する
。The problem will be explained below using FIG. 27.
【0018】N回目(サンプリング期間M1、逐次比較
期間m1)のA/D変換サイクルについて、図27(A
)の如く、アナログ入力電圧が例えばこの逐次比較型A
/D変換器の入力信号の最大値である5Vであり、サン
プリング期間M1でその5Vの電圧に相当する電荷を容
量部13で保持(前述の〔2〕の動作)すると、図27
(C)の如くキャパシタC1〜C6の他方の電極Y1〜
Y6にも同等の電荷が保持される。保持された電荷は、
逐次比較時間m1に、前述の〔3〕〜〔5〕の動作でア
ナログ入力信号5Vに相当するディジタル信号を生成す
る。逐次比較時間m1中、〔5〕の動作の終了時(6回
目の比較動作終了時)は、逐次比較されてキャパシタC
1〜C6の一方の電極X1〜X6に容量部12で保持さ
れた5Vの電圧とほぼ同等の電荷を保持している。Regarding the Nth A/D conversion cycle (sampling period M1, successive approximation period m1), FIG.
), the analog input voltage is, for example, this successive approximation type A.
The maximum value of the input signal of the /D converter is 5V, and if the charge corresponding to the 5V voltage is held in the capacitor 13 during the sampling period M1 (operation [2] described above), the result will be as shown in FIG.
As shown in (C), the other electrode Y1~ of the capacitors C1~C6
Equivalent charge is also held in Y6. The charge held is
During the successive approximation time m1, a digital signal corresponding to the analog input signal 5V is generated by the operations [3] to [5] described above. During the successive approximation time m1, at the end of the operation [5] (at the end of the sixth comparison operation), the capacitor C is
One of the electrodes X1 to X6 of the electrodes X1 to C6 holds a charge approximately equal to the voltage of 5V held by the capacitor section 12.
【0019】図27(A)の如く、次のN回目(サンプ
リング期間M2、逐次比較期間m2)のA/D変換サイ
クルでアナログ入力信号が、例えばこの逐次比較型A/
D変換器の入力信号の最小値0Vであったとすると、サ
ンプリング期間M2において、ディジタル入力部14は
キャパシタC1〜C6から電気的に分離されており、ス
イッチS1〜S6が閉とされることで、一方の電極X1
〜X6の電荷はセンサ10側に放電しようとするが、キ
ャパシタCS の容量、抵抗RS の抵抗が大きいので
、その放電は抑制される。As shown in FIG. 27A, in the next N-th A/D conversion cycle (sampling period M2, successive approximation period m2), the analog input signal is converted into, for example, this successive approximation type A/D conversion cycle.
Assuming that the minimum value of the input signal to the D converter is 0V, the digital input section 14 is electrically isolated from the capacitors C1 to C6 during the sampling period M2, and the switches S1 to S6 are closed, so that One electrode X1
Although the charges of ~X6 try to discharge toward the sensor 10 side, the discharge is suppressed because the capacitance of the capacitor CS and the resistance of the resistor RS are large.
【0020】よって、図27(C)のサンプリング期間
M2が短いと、入力信号0Vまで十分に下がる前にサン
プリング期間M2が終了し、入力信号0VよりもφV分
だけ上昇した誤った電圧を保持してしまう。このことは
、N回目のA/D変換サイクルでアナログ入力信号が0
Vであり、N+1回目のA/D変換サイクルでアナログ
入力信号か5Vであった場合も同様であり、その場合は
サンプリング期間M2において5Vまで上昇する前にサ
ンプリング期間M2が終了してしまう。Therefore, if the sampling period M2 in FIG. 27(C) is short, the sampling period M2 ends before the input signal drops sufficiently to 0V, and an incorrect voltage that is higher than the input signal 0V by φV is held. It ends up. This means that the analog input signal becomes 0 at the Nth A/D conversion cycle.
The same is true when the analog input signal is 5V in the N+1th A/D conversion cycle, and in that case, the sampling period M2 ends before the voltage rises to 5V in the sampling period M2.
【0021】一方で、サンプリング期間M1,…,Mn
を十分長くすれば、時間と共にφVはキャパシタCS抵
抗RSを介して徐々に放電されるため略0Vに近づくが
、これではA/D変換サイクルを長くせねばならず、高
速のA/D変換を行うことが難しくなる。On the other hand, the sampling period M1,...,Mn
If φV is made long enough, φV will gradually be discharged through the capacitor CS resistor RS and approach approximately 0V over time. However, this requires a longer A/D conversion cycle, making it difficult to perform high-speed A/D conversion. becomes difficult to do.
【0022】従って、本発明は、各回のA/D変換の切
り換わり時に、S/H回路で保持された電荷の入力端子
への放電又は充電が抑制されることにより生じるA/D
変換時間の長期化や誤った入力電圧のサンプリングを低
減するA/D変換器を提供することを目的とする。Therefore, in the present invention, the A/D conversion caused by suppressing the discharge or charging of the charge held in the S/H circuit to the input terminal at the time of each A/D conversion switch is achieved.
An object of the present invention is to provide an A/D converter that reduces conversion time and erroneous input voltage sampling.
【0023】[0023]
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理説明
図であり、図25と同一部分には同一符号を付し、その
説明は省略する。[Means for Solving the Problems] FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention, and the same parts as in FIG. 25 are given the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted.
【0024】図1においては、図25に示す要素に加え
て初期設定回路7が設けられており、この初期設定回路
7はS/H回路2に接続されている。この初期設定回路
7は、N回目のA/D変換前にS/H回路2に保持され
ている電荷を強制的に基準電圧にまで充放電して設定す
る。In FIG. 1, an initial setting circuit 7 is provided in addition to the elements shown in FIG. 25, and this initial setting circuit 7 is connected to the S/H circuit 2. The initial setting circuit 7 sets the voltage by forcibly charging and discharging the charge held in the S/H circuit 2 to a reference voltage before the N-th A/D conversion.
【0025】[0025]
【作用】N回目のA/D変換前にS/H回路2にアナロ
グ入力電圧が保持されていても、初期設定回路7は保持
されているアナログ入力電圧を強制的に瞬時に略基準電
圧とする初期化を行う。従って、連続するA/D変換を
するときに、任意回目(N回路,N=1,2,…)のA
/D変換時に保持したアナログ入力電圧がA/D変換器
の許容最大入力電圧(または最小入力電圧)であって、
N+1回目に入力するアナログ入力電圧がA/D変換器
の許容最小入力電圧(または最大入力電圧)である様な
電圧差の大きい場合であっても、N回目に保持したアナ
ログ入力電圧は初期設定回路7により瞬時に略基準電圧
にされるので、N+1回目の所定時点までに略基準電圧
から最小入力電圧に到達すればよい。つまり、N+1回
目に入力するアナログ入力電圧と略基準電圧との電圧差
は上記の場合よりも小さくなるので、N回目に保持され
た電圧からN+1回目に入力するアナログ入力電圧への
移行は、従来同様抑制されても従来よりも速くする事が
できる。よって、誤ったアナログ入力電圧を保持せずに
A/D変換サイクルを短くすることが可能となる。[Operation] Even if the analog input voltage is held in the S/H circuit 2 before the N-th A/D conversion, the initial setting circuit 7 forcibly and instantly converts the held analog input voltage into approximately the reference voltage. Perform initialization. Therefore, when performing continuous A/D conversion, the A
The analog input voltage held during /D conversion is the maximum allowable input voltage (or minimum input voltage) of the A/D converter,
Even if there is a large voltage difference such that the analog input voltage input the N+1st time is the minimum allowable input voltage (or maximum input voltage) of the A/D converter, the analog input voltage held the Nth time will be the default setting. Since the circuit 7 instantaneously changes the input voltage to approximately the reference voltage, it is only necessary to reach the minimum input voltage from the approximately reference voltage by the N+1th predetermined time. In other words, the voltage difference between the analog input voltage inputted the N+1st time and the approximate reference voltage is smaller than in the above case, so the transition from the voltage held at the Nth time to the analog input voltage inputted the N+1th time is Even if it is similarly suppressed, it can be made faster than before. Therefore, it is possible to shorten the A/D conversion cycle without holding an incorrect analog input voltage.
【0026】これにより、A/D変換器を高速動作させ
ると共に、誤ったアナログ信号電圧のサンプリングを低
減することができ、A/D変換器の性能を向上させるこ
とができる。[0026] This makes it possible to operate the A/D converter at high speed, reduce erroneous sampling of analog signal voltages, and improve the performance of the A/D converter.
【0027】[0027]
【実施例】図2は、本発明になるA/D変換器の第1実
施例を示し、図26と同一部分には同一符号を付し、そ
の説明は省略する。本実施例では、本発明が逐次比較型
のA/D変換器に適用されており、初期設定回路7がス
イッチ18を介してディジタル入力部14に接続されて
いる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 2 shows a first embodiment of an A/D converter according to the present invention, and the same parts as those in FIG. 26 are denoted by the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted. In this embodiment, the present invention is applied to a successive approximation type A/D converter, and the initial setting circuit 7 is connected to the digital input section 14 via the switch 18.
【0028】初期設定回路7は、A/D変換サイクル(
サンプリング期間と逐次比較期間)のサンプリング期間
前、つまり従来技術で述べた如き〔1〕の動作前に、容
量の一方の電極X1〜X6の初期化を行うものである。
この初期化は一方の電極X1〜X6を一時的に略基準電
圧にするものである。なお、この基準電圧は、入力する
アナログ入力電圧の最大値及び最小値内、またはA/D
変換器の入力許容電圧内の所定の電圧である。The initial setting circuit 7 performs an A/D conversion cycle (
One of the capacitor electrodes X1 to X6 is initialized before the sampling period (sampling period and successive approximation period), that is, before the operation [1] as described in the prior art. This initialization temporarily sets one of the electrodes X1 to X6 to approximately the reference voltage. Note that this reference voltage is within the maximum and minimum values of the input analog input voltage, or within the A/D
This is a predetermined voltage within the input permissible voltage of the converter.
【0029】実施例において、具体的には、初期設定回
路7は、容量の一方の電極X1〜X6に蓄えられるべき
各々の電位状態を決定するディジタル入力部14のトラ
ンジスタP1〜P6,N1〜N6の各々のゲート電極に
与えるディジタル制御信号D1a〜D6a,D1b〜D
6bを生成するものである。一方でまた、初期設定回路
7は、前記初期化時の一方の電極X1〜X6の電荷の移
動を速やかに行うために他方の電極Y1〜Y6も初期化
する。具体的には、初期設定回路7は、初期化時に、比
較部制御信号g1〜g3を生成して比較部13のトラン
ジスタN7〜N9のゲート電極に印加してこれらを開成
し、容量の他方の電極Y1〜Y6をトランジスタN7、
そして、インバータIVIのCMOSトランジスタP1
0とN10を介して電源線VCCとGNDに接続する。
なお、CMOSトランジスタP10,N10はその相互
インダクタンスgmが比較的小さく形成されているので
、他方の電極Y1〜Y6に蓄えられた電荷の充放電は速
やかに行われる。In the embodiment, specifically, the initial setting circuit 7 controls the transistors P1 to P6, N1 to N6 of the digital input section 14, which determine the potential state of each of the capacitor electrodes X1 to X6. Digital control signals D1a to D6a, D1b to D given to each gate electrode of
6b. On the other hand, the initial setting circuit 7 also initializes the other electrodes Y1 to Y6 in order to quickly move the charge of one of the electrodes X1 to X6 during the initialization. Specifically, at the time of initialization, the initial setting circuit 7 generates comparison unit control signals g1 to g3 and applies them to the gate electrodes of the transistors N7 to N9 of the comparison unit 13 to open them, and to open the other of the capacitors. The electrodes Y1 to Y6 are connected to the transistor N7,
Then, the CMOS transistor P1 of the inverter IVI
0 and N10 to the power supply lines VCC and GND. Note that since the CMOS transistors P10 and N10 are formed so that their mutual inductance gm is relatively small, the charges stored in the other electrodes Y1 to Y6 are quickly charged and discharged.
【0030】スイッチ18は、A/D変換サイクルでは
比較レジスタ部5から出力されるディジタル制御信号D
1a〜D6a,D1b〜D6bをディジタル入力部14
に伝える様に、逐次比較レジスタ部5とディジタル入力
部14を接続する。一方、各回のA/D変換動作間に行
われる初期化時には、初期設定回路7から出力するディ
ジタル制御信号d1a〜d6a,d1b〜d6bをディ
ジタル入力部14に伝える様に、初期設定回路7とディ
ジタル入力部14とを接続する。The switch 18 receives the digital control signal D output from the comparison register section 5 in the A/D conversion cycle.
1a to D6a, D1b to D6b to the digital input section 14
The successive approximation register section 5 and the digital input section 14 are connected so as to convey the following information. On the other hand, at the time of initialization performed between each A/D conversion operation, the initial setting circuit 7 and the digital It is connected to the input section 14.
【0031】次に、図2のA/D変換器の動作を図3を
用いながら説明する。なお、図27と同様のものには同
じ符号がつけてある。Next, the operation of the A/D converter shown in FIG. 2 will be explained using FIG. 3. Components similar to those in FIG. 27 are given the same reference numerals.
【0032】なお、図26と同様に、本実施例のA/D
変換器は、3つの入力チャネルch1〜ch3を持ち、
アナログ入力電圧に対して6ビットのディジタル信号B
1〜B6を出力するよう構成されている。また、D/A
変換器9は、キャパシタC1〜C6の一方の電極に対し
てディジタル制御信号に基づいて電荷を供給するディジ
タル入力部14と、キャパシタC1〜C6,C6(C1
,C2,C3,C4,C5の容量値はそれぞれC6の容
量値の25 ,24,23 ,22 ,21 倍である
)を有する容量部12とで構成されている。電源電圧V
CCは5Vであり、他方の電源電圧は接続され0Vであ
る。また、この逐次比較型A/D変換器に入力するアナ
ログ入力電圧の入力電圧範囲は0〜5Vであるものとす
る。Note that, similarly to FIG. 26, the A/D of this embodiment
The converter has three input channels ch1 to ch3,
6-bit digital signal B for analog input voltage
It is configured to output 1 to B6. Also, D/A
The converter 9 includes a digital input section 14 that supplies charge to one electrode of the capacitors C1 to C6 based on a digital control signal, and a digital input section 14 that supplies charge to one electrode of the capacitors C1 to C6, C6 (C1
, C2, C3, C4, and C5 are respectively 25, 24, 23, 22, and 21 times the capacitance of C6). Power supply voltage V
CC is 5V, and the other power supply voltage is connected and 0V. Further, it is assumed that the input voltage range of the analog input voltage input to this successive approximation type A/D converter is 0 to 5V.
【0033】(本実施例の動作を順を追って説明する。
)
(1) 初期化設定回路7でS/H回路2内に保持され
ている電荷を基準電圧まで初期化する。(The operation of this embodiment will be explained step by step.) (1) The initialization setting circuit 7 initializes the charges held in the S/H circuit 2 to a reference voltage.
【0034】〔1〕 図3(C)に示す初期化期間パ
ルスDRを一時的に“H”レベルとする。この初期化パ
ルスDRの“H”レベル期間R1は、S/H回路2の初
期化期間である。この初期化期間パルスDRの“H”レ
ベルの立ち上がりに応答して、スイッチ18はディジタ
ル入力部14と逐次比較レジスタ部5との接続を、ディ
ジタル入力部14と初期設定回路7側の接続に切り替え
る。これにより、初期設定回路7から出力されるディジ
タル制御信号d1a〜d6a,d1b〜d6bがディジ
タル入力部14に入力する。例えば、アナログ入力電圧
範囲が0〜5Vであるので、入力するアナログ入力電圧
が最も大きく変化する場合(0→5V,5→0Vへの移
行)についても、何れのアナログ入力電圧状態から基準
電圧への移行に偏りがなく同じ様に移行できるようにす
る理由から、基準電圧はアナログ入力電圧範囲の1/2
電圧(ここでは、2.5V)とすると、d1a,d1b
を“L”レベルとしてトランジスタP1,N1に入力し
、それ以外はd2a〜d6aを“H”レベルとしてそれ
ぞれP2〜P6に、d2b〜d6bを“H”レベルとし
てそれぞれN2〜N6に入力する。[1] The initialization period pulse DR shown in FIG. 3(C) is temporarily set to "H" level. The “H” level period R1 of this initialization pulse DR is an initialization period of the S/H circuit 2. In response to the rise of the “H” level of the initialization period pulse DR, the switch 18 switches the connection between the digital input section 14 and the successive approximation register section 5 to the connection between the digital input section 14 and the initial setting circuit 7 side. . As a result, digital control signals d1a to d6a and d1b to d6b output from the initial setting circuit 7 are input to the digital input section 14. For example, since the analog input voltage range is 0 to 5V, even when the input analog input voltage changes the most (transition from 0 to 5V, 5 to 0V), it is possible to change from any analog input voltage state to the reference voltage. The reference voltage is set to 1/2 of the analog input voltage range in order to ensure that the transitions are uniform and the same.
Assuming the voltage (here, 2.5V), d1a, d1b
is input to the transistors P1 and N1 at "L" level, otherwise d2a to d6a are set to "H" level and input to P2 to P6, respectively, and d2b to d6b are set to "H" level and input to N2 to N6, respectively.
【0035】よって、トランジスタP1がオン、N1が
オフとなり、一方の電極X1には電源電圧5Vが印加さ
れ、所定の電荷量が蓄えられる。それ以外の一方の電極
X2〜X6は全て接地され、蓄えられていた電荷を放電
する。Therefore, the transistor P1 is turned on and the transistor N1 is turned off, a power supply voltage of 5V is applied to one electrode X1, and a predetermined amount of charge is stored. The other electrodes X2 to X6 are all grounded to discharge the stored charges.
【0036】一方で、比較部13のトランジスタN7〜
N9のゲート電極G1〜G3にも比較部制御信号g1〜
g3として“H”レベルが印加されて、トランジスタN
7〜N9はオンとなる。これにより、他方の電極Y1〜
Y6に保持されていた電荷は、トランジスタN7〜N9
及びインバータIVIのCMOSトランジスタP10,
N10を介して、一方の電極X1にのみ蓄えられた電荷
量と同等の電荷量となるように放電または充電される。On the other hand, the transistors N7 to N7 of the comparator 13
Comparison section control signals g1~ are also applied to the gate electrodes G1~G3 of N9.
“H” level is applied to g3, and transistor N
7 to N9 are turned on. As a result, the other electrode Y1~
The charge held in Y6 is transferred to transistors N7 to N9.
and CMOS transistor P10 of inverter IVI,
It is discharged or charged via N10 so that the amount of charge becomes the same as the amount of charge stored only in one electrode X1.
【0037】〔2〕 初期化期間の終了と共に、スイ
ッチ18がディジタル入力部14と逐次比較レジスタ部
5を接続する様に切り替わる。逐次比較レジスタ部5か
らは、ディジタル入力部14に対してディジタル入力部
14のトランジスタP1〜P6,N1〜N6が全てオフ
するように、ディジタル制御信号D1a〜D6a,D1
b,D6bが入力される。但し、比較部13のトランジ
スタN7〜N9は、次回のサンプリング期間時点までオ
ンの状態とされる。[2] At the end of the initialization period, the switch 18 is switched to connect the digital input section 14 and the successive approximation register section 5. The successive approximation register unit 5 sends digital control signals D1a to D6a, D1 to the digital input unit 14 so that all transistors P1 to P6, N1 to N6 of the digital input unit 14 are turned off.
b, D6b are input. However, the transistors N7 to N9 of the comparator 13 are kept on until the next sampling period.
【0038】これにより、電極X1〜X6は期間r1中
、一種のフローティング状態となり、初期化期間は期間
R1及びこの期間r1からなる。As a result, the electrodes X1 to X6 are in a kind of floating state during the period r1, and the initialization period consists of the period R1 and this period r1.
【0039】(2) A/D変換動作の設定。(2) Setting of A/D conversion operation.
【0040】スイッチ18を、逐次比較レジスタ部5と
ディジタル入力部14とが接続されるように切り替える
。The switch 18 is switched so that the successive approximation register section 5 and the digital input section 14 are connected.
【0041】(3) 比較すべきアナログ入力電圧のサ
ンプリングとその入力電圧の保持。(3) Sampling the analog input voltage to be compared and holding that input voltage.
【0042】〔3〕 図3のサンプリング期間M1(
図3(B)のサンプリングパルスφSMP が“H”レ
ベルの期間)において、チャネル選択信号CHSに基き
、入力チャンネルch2をマルチプレクサ1で選択する
。入力チャンネルch2には図3(A)の如き、5Vの
アナログ入力電圧が入力され、6ビット分のスイッチS
1〜S6に共通に与えられる。[3] Sampling period M1 (
During the period in which the sampling pulse φSMP is at the "H" level in FIG. 3(B), the input channel ch2 is selected by the multiplexer 1 based on the channel selection signal CHS. An analog input voltage of 5V is input to the input channel ch2 as shown in Fig. 3(A), and the switch S for 6 bits is input.
Commonly given to S1 to S6.
【0043】〔4〕 そして、スイッチS1〜S6が
閉じられ、容量部12のキャパシタC1〜C6の一方の
電極X1〜X6にアナログ入力電圧に対応した正の電荷
が蓄えられる。一方、他方の電極Y1〜Y6では、比較
部13のトランジスタN7〜N9がオンされ、一方の電
極X1〜X6の電荷量と同等の電荷量の負の電荷が蓄え
られる。この時点には、ディジタル制御信号(D1a〜
D6aには“H”レベル、DF1b〜D6bには“L”
レベル)が供給されてディジタル入力部14のトランジ
スタP1〜P6,N1〜N6が全てオフとされているの
で、ディジタル入力部14は一方の電極X1〜X6から
電気的に切り離されている。[4] Then, the switches S1 to S6 are closed, and positive charges corresponding to the analog input voltage are stored in one electrodes X1 to X6 of the capacitors C1 to C6 of the capacitive section 12. On the other hand, in the other electrodes Y1 to Y6, the transistors N7 to N9 of the comparison section 13 are turned on, and negative charges of an amount equivalent to that of the one electrodes X1 to X6 are stored. At this point, the digital control signals (D1a~
“H” level for D6a, “L” for DF1b to D6b
Since the transistors P1 to P6 and N1 to N6 of the digital input section 14 are all turned off, the digital input section 14 is electrically isolated from one of the electrodes X1 to X6.
【0044】〔5〕 その後、サンプリング期間M1
の任意時点で(ここではサンプリング期間M1の終了時
点)、スイッチS1〜S6が開かれることにより、任意
時点直前のアナログ入力電圧に対応した正の電荷が一方
の電極X1〜X6に保持される。他方の電極Y1〜Y6
には、一方の電極X1〜X6と同等の電荷量の負の電荷
が現れている。[5] After that, the sampling period M1
At an arbitrary point in time (in this case, at the end of the sampling period M1), the switches S1 to S6 are opened, so that positive charges corresponding to the analog input voltage immediately before the arbitrary point in time are held in one of the electrodes X1 to X6. The other electrode Y1 to Y6
, a negative charge of the same amount as that of one of the electrodes X1 to X6 appears.
【0045】(4) アナログ入力電圧と逐次比較レジ
スタ5のディジタル値との逐次比較。(4) Successive comparison between the analog input voltage and the digital value of the successive approximation register 5.
【0046】〔6〕 逐次比較期間m1(図3(B)
のサンプリングパルスφSMP が“L”レベルの期間
)において、逐次比較期間m1へ切り替わりと共に、比
較部13のトランジスタN7〜N9がオフとなり、比較
可能な状態となる。[6] Successive approximation period m1 (FIG. 3(B)
During the period in which the sampling pulse φSMP is at the "L" level), the switching to the successive approximation period m1 occurs, and the transistors N7 to N9 of the comparator 13 are turned off, making comparison possible.
【0047】〔7〕 コントロール回路4は最上位ビ
ットB1のみを“1”(このD/A変換回路9が出力す
るアナログ信号の最小−最大電圧の1/2電圧、即ち2
.5V)として、逐次比較レジスタ5にディジタル信号
B1〜B6(“100000”)をセットする。逐次比
較レジスタ5はそのディジタル信号B1〜B6を基にし
てディジタル制御信号D1a,D1bを“H”レベルと
して、D2a〜D6a,D2b〜D6bを“L”レベル
としてディジタル入力部14に与える。ディジタル入力
部14ではディジタル制御信号に基づき、トランジスタ
P1〜P6,N1〜N6を制御する。D1a,F1bが
“H”レベルであるから、キャパシタC1〜C6の一方
の電極X1にのみに電源線から電源電圧5Vが印加され
、それ以外の一方の電極X2〜X6は接地されて電荷を
放電することでD/A変換回路9が出力するアナログ信
号電圧2.5Vに対応する電荷を蓄えさせる。[7] The control circuit 4 sets only the most significant bit B1 to "1" (1/2 voltage of the minimum to maximum voltage of the analog signal output by this D/A conversion circuit 9, that is, 2
.. 5V), and digital signals B1 to B6 ("100000") are set in the successive approximation register 5. Based on the digital signals B1 to B6, the successive approximation register 5 sets the digital control signals D1a and D1b at "H" level and outputs D2a to D6a and D2b to D6b at "L" level to the digital input section 14. The digital input section 14 controls the transistors P1 to P6 and N1 to N6 based on the digital control signal. Since D1a and F1b are at the "H" level, a power supply voltage of 5V is applied from the power line to only one electrode X1 of the capacitors C1 to C6, and the other electrodes X2 to X6 are grounded to discharge the charge. By doing so, charges corresponding to the analog signal voltage of 2.5V output by the D/A conversion circuit 9 are stored.
【0048】〔8〕 他方の電極Y1には一方の電極
X1に蓄えられた電荷量と同等の負の電荷が蓄えられる
が、サンプリング時に全てのキャパシタC1〜C6の各
々の他方の電極Y1〜Y6に蓄えられている電荷の総電
荷量はその一方の電極X1〜X6に蓄えられた電荷量よ
りも大きいので、他方の電極Y6の電圧は低くなる様に
変化する。比較部13のインバータIVIのゲート電圧
はサンプリング期間M1時のときの論理しきい値よりも
低くなり、トランジスタP10がオンして“1”の比較
結果REFSをコントロール回路4へ出力する。[8] Negative charges equivalent to the amount of charge stored in one electrode X1 are stored in the other electrode Y1, but at the time of sampling, the other electrodes Y1 to Y6 of each of all capacitors C1 to C6 are Since the total amount of charges stored in the electrodes is larger than the amount of charges stored in one of the electrodes X1 to X6, the voltage of the other electrode Y6 changes to become lower. The gate voltage of the inverter IVI of the comparator 13 becomes lower than the logic threshold value during the sampling period M1, and the transistor P10 is turned on to output the comparison result REFS of "1" to the control circuit 4.
【0049】[0049]
〔9〕 第2回目の逐次比較動作。[9] Second successive approximation operation.
【0050】コントロール回路4は、〔8〕の比較結果
REFSが“0”のときは、ディジタル信号の最上位か
ら2ビット目B2を“1”(D/A変換器が出力するア
ナログ信号の最小−最大電圧の3/4電圧、即ち3.7
5V)として、ディジタル信号B1〜B6(“1100
00”)を逐次比較レジスタ部5に入力する。一方、〔
8〕の比較結果REFSが“1”のときは、ディジタル
信号の最上位ビットB1を”0”、2ビット目B2を“
1”(D/A変換器が出力するアナログ信号の最小−最
大電圧の1/4電圧、即ち1.25V)として、ディジ
タル信号B1〜B6(“010000”)を逐次比較レ
ジスタ部5に入力する。When the comparison result REFS in [8] is "0", the control circuit 4 sets the second most significant bit B2 of the digital signal to "1" (the minimum value of the analog signal output by the D/A converter). - 3/4 voltage of the maximum voltage, i.e. 3.7
5V), digital signals B1 to B6 (“1100
00”) is input to the successive approximation register section 5. On the other hand, [
8] When the comparison result REFS is “1”, the most significant bit B1 of the digital signal is set to “0”, and the second bit B2 is set to “0”.
The digital signals B1 to B6 ("010000") are input to the successive approximation register section 5 as "1" (1/4 voltage of the minimum-maximum voltage of the analog signal output by the D/A converter, that is, 1.25 V). .
【0051】〔10〕 ディジタル信号B1〜B6は
、ディジタル入力部14を介して一方の電極X1〜X6
に対してディジタル信号B1〜B6に相当する電圧を与
える。これにより、他方の電極Y1には一方の電極X1
,X2に蓄えられた電荷量と同等の負の電荷が蓄えられ
、各々の他方の電極Y1〜Y6に蓄えられている電荷の
総電荷量はその一方の電極X1〜X6に蓄えられた電荷
量との関係により、他方の電極の電圧を高く又は低くな
る様に変化させる。そして、比較部13では、他方の電
極の電圧とインバータIVIの論理しきい値との高低関
係から比較結果REFSがコントロール回路4に出力さ
れる。[10] The digital signals B1 to B6 are sent to one of the electrodes X1 to X6 via the digital input section 14.
A voltage corresponding to the digital signals B1 to B6 is applied to the terminals. As a result, one electrode X1 is connected to the other electrode Y1.
, X2, and the total amount of charge stored in each of the other electrodes Y1 to Y6 is the amount of charge stored in one of the electrodes X1 to X6. The voltage of the other electrode is changed to become higher or lower depending on the relationship between the two electrodes. The comparator 13 then outputs a comparison result REFS to the control circuit 4 based on the level relationship between the voltage of the other electrode and the logical threshold of the inverter IVI.
【0052】〔11〕 第3回目〜第6回目の逐次比
較動作。[11] Third to sixth successive approximation operations.
【0053】以下、上記〔7〕〜〔8〕の動作同様に、
比較部13の比較結果REFSを基にして、3ビット,
4ビット,…,6ビットまで繰り返し比較を行う。最下
位ビットまでの6回の比較が終了すると、コントロール
回路4は、比較終了時のディジタル信号を逐次比較レジ
スタ5を介して出力格納レジスタ6に格納する。なお、
出力格納レジスタ6に格納されたディジタル信号は、例
えばマイクロコンピュータ(図示せず)のデータとして
使用される。[0053] Hereinafter, similar to the operations [7] to [8] above,
Based on the comparison result REFS of the comparator 13, 3 bits,
Repeated comparisons are made up to 4 bits, ..., 6 bits. When the six comparisons up to the least significant bit are completed, the control circuit 4 stores the digital signal at the end of the comparison in the output storage register 6 via the successive approximation register 5. In addition,
The digital signal stored in the output storage register 6 is used, for example, as data for a microcomputer (not shown).
【0054】(5) 上記の(1) 〜(4) の動作
が初期化期間とA/D変換サイクルからなる一回のA/
D変換である。そして、(4) の動作の後、ふたたび
(1) の初期化が開始され、連続したA/D変換が行
われる。(5) The operations (1) to (4) above are performed in one A/D conversion cycle consisting of an initialization period and an A/D conversion cycle.
This is D conversion. After the operation (4), the initialization (1) is started again, and continuous A/D conversion is performed.
【0055】上述のようにして、1回のA/D変換が行
われるが、1回のA/D変換において(1) の如き初
期化動作を設けることで、連続したA/D変換が行われ
るとき、入力するアナログ入力電圧が最も大きく変化す
る場合(0→5V、5→0Vへの移行)においても速や
かに移行させることが可能となる。それを、図3を用い
て説明する。As described above, one A/D conversion is performed, but by providing an initialization operation such as (1) in one A/D conversion, consecutive A/D conversions can be performed. When the input analog input voltage changes the most (transition from 0 to 5 V, 5 to 0 V), it is possible to make the transition quickly. This will be explained using FIG.
【0056】サンプリング期間M1において、図3(A
)の如くアナログ入力電圧が5Vであり、コンプリング
期間M1の終了と共にアナログ入力電圧5Vを一方の電
極X1〜X6に保持する。その後、逐次比較期間m1に
おいて、前記保持したアナログ入力電圧5Vは逐次比較
される。サンプリング期間M1に、チャンネルch2に
印加されるアナログ入力電圧は0V側に変化している。During the sampling period M1, FIG.
), the analog input voltage is 5V, and at the end of the compiling period M1, the analog input voltage of 5V is held at one of the electrodes X1 to X6. Thereafter, in the successive approximation period m1, the held analog input voltage 5V is successively compared. During the sampling period M1, the analog input voltage applied to channel ch2 changes to the 0V side.
【0057】従来であれば、逐次比較期間m1の終了と
共に次のサンプリング期間M2が開始され、逐次比較期
間m1の終了時点で保持したアナログ入力電圧に相当す
る電荷がアナログ入力電圧0Vの入力により、その放電
経路でありセンサ10側で抑制されながら図27(C)
の如く放電される。Conventionally, the next sampling period M2 is started at the end of the successive approximation period m1, and the charge corresponding to the analog input voltage held at the end of the successive approximation period m1 is inputted by the analog input voltage 0V. This is the discharge path and is suppressed on the sensor 10 side as shown in FIG. 27(C).
It is discharged as follows.
【0058】しかし、本実施例では、サンプリング期間
前に初期化期間R1を設け、一方の電極X1〜X6に保
持されている電荷を基準電圧(2.5V)へ強制的に充
放電させて移行させている。よって、図3(D)の如く
、一方の電極X1〜X6に保持されている電荷は基準電
圧まで瞬時に移行するので、次のサンプリング期間M2
では、基準電圧からアナログ入力電圧は0Vまでの電位
差2.5Vのみの移行ですむ。このときは、サンプリン
グ期間M2で、アナログ入力電圧は0Vと一方の電極X
1〜X6に保持されている電荷量に相当する電圧との電
位差(図27(C)に示されるφV)が略0Vとなるま
での時間が短くて済むことを意味する。その後、逐次比
較期間m2において、チャンネルch2に印加されるア
ナログ入力電圧は2.5V側に変化している。初期化期
間R2において、初期設定回路7により一方の電極X1
〜X6、他方の電極Y1〜Y6が初期化されて基準電圧
2.5Vになる。サンプリング期間M3では、図3(D
)の如く、一方の電極X1〜X6の電圧は基準電圧とチ
ャネルch2のアナログ入力電圧が同じ2.5Vとなっ
ている。However, in this embodiment, an initialization period R1 is provided before the sampling period, and the charges held in one of the electrodes X1 to X6 are forcibly charged and discharged to the reference voltage (2.5V) and transferred. I'm letting you do it. Therefore, as shown in FIG. 3(D), the charges held in one of the electrodes X1 to X6 instantly transfer to the reference voltage, so that the next sampling period M2
Then, the analog input voltage only needs to shift by a potential difference of 2.5V from the reference voltage to 0V. At this time, during the sampling period M2, the analog input voltage is 0V and one electrode
This means that it takes only a short time for the potential difference (φV shown in FIG. 27C) with the voltage corresponding to the amount of charge held in 1 to X6 to reach approximately 0V. After that, in the successive approximation period m2, the analog input voltage applied to channel ch2 changes to the 2.5V side. During the initialization period R2, the initial setting circuit 7 selects one electrode X1.
~X6, the other electrodes Y1 to Y6 are initialized to a reference voltage of 2.5V. In the sampling period M3, Fig. 3 (D
), the voltage of one electrode X1 to X6 is 2.5V, which is the same as the reference voltage and the analog input voltage of channel ch2.
【0059】図4及び5は夫々初期設定回路7の実施例
を示す。FIGS. 4 and 5 show embodiments of the initial setting circuit 7, respectively.
【0060】図4において、6つのフリップフロップ(
F/F)RE1〜RE6からなる6ビットのシフトレジ
スタには、例えばマイクロコンピュータ(図示せず)か
ら指示された初期値データDATAクロックCLKに応
答して入力される。初期値データDATAは任意の“0
”または“1”のディジタル信号で入力され、入力する
アナログ入力電圧の電圧範囲(0〜5V)に対して1/
2電圧(2.5V)であれば、シフトレジスタには“1
00000”が入力され、入力するアナログ入力電圧の
電圧範囲(0〜2.5V)に対して1/2電圧(1.2
5V)であれば、シフトレジスタには“01000”が
入力される。セレクタSE1〜SE6は、シフトレジス
タのF/FRE1〜RE6の各々に対応した出力値を受
けて、ディジタル制御信号(d1a,d1b)〜(d6
a,d6b)のペアの信号を生成する。例えば、シフト
レジスタのF/FRE1の内容が“1”のときは、ディ
ジタル制御信号d1a,d1bには共に“L”レベルが
出力され、“0”のときは、ディジタル制御信号d1a
,d1bには共に“H”レベルが出力される。このディ
ジタル制御信号は図2のスイッチ18に入力される。な
お、セレクタSE1〜SE6で生成されるディジタル制
御信号のレベルは、ディジタル入力部14の構成により
適宜変えられる。In FIG. 4, six flip-flops (
The 6-bit shift register consisting of F/F) RE1 to RE6 receives initial value data DATA clock CLK instructed by a microcomputer (not shown), for example. Initial value data DATA is any “0”
” or “1” digital signal, and the voltage range (0 to 5 V) of the input analog input voltage is 1/1.
2 voltage (2.5V), the shift register has “1”.
00000" is input, and 1/2 voltage (1.2
5V), “01000” is input to the shift register. Selectors SE1 to SE6 receive output values corresponding to F/FRE1 to RE6 of the shift register, and output digital control signals (d1a, d1b) to (d6).
a, d6b) pair signals are generated. For example, when the content of F/FRE1 of the shift register is "1", the digital control signals d1a and d1b are both output at "L" level, and when the content is "0", the digital control signal d1a
, d1b are both output at "H" level. This digital control signal is input to switch 18 in FIG. Note that the levels of the digital control signals generated by the selectors SE1 to SE6 can be changed as appropriate depending on the configuration of the digital input section 14.
【0061】このように、シフトレジスタ及びセレクタ
SE1〜SE6を用いてディジタル制御信号を生成する
と、マイクロコンピュータと共に1チップ化したときに
、A/D変換器の入力電圧の電圧範囲であって、外部か
らのアナログ入力電圧の電圧範囲が任意であるものに対
しても、外部からのアナログ入力電圧の電圧範囲の1/
2電圧に設定可能とすることができる。つまり、A/D
変換器を1チップに内蔵するとき、A/D変換器に入力
されるアナログ入力電圧の電圧範囲を0〜5Vと設定し
、基準電圧を2.5Vと設定してしまうと、外部に接続
されるセンサ等の出力するアナログ電圧の電圧範囲が0
〜3Vであるような場合には、基準電圧をその1/2電
圧である1.5Vにすることが出来ない。しかし、シフ
トレジスタを用い、マイクロコンピュータの指示でその
内容を変えることで任意に基準電圧を設定できるので、
汎用性を持たせることができる。In this way, when a digital control signal is generated using the shift register and selectors SE1 to SE6, when it is integrated into one chip with a microcomputer, it is possible to generate a digital control signal within the voltage range of the input voltage of the A/D converter. Even if the voltage range of the analog input voltage from the outside is arbitrary, the voltage range of the analog input voltage from the outside is 1/1
It can be set to two voltages. In other words, A/D
When a converter is built into one chip, if the voltage range of the analog input voltage input to the A/D converter is set to 0 to 5V and the reference voltage is set to 2.5V, it will not be connected externally. The voltage range of the analog voltage output from the sensor, etc.
~3V, the reference voltage cannot be set to 1.5V, which is half the voltage. However, by using a shift register and changing its contents according to instructions from a microcomputer, the reference voltage can be set arbitrarily.
It can provide versatility.
【0062】図5の実施例では、セレクタSE1〜SE
6自身に基準電圧に相当する出力すべきディジタル制御
信号を固定化させて生成するものである。つまり、基準
電圧値は可変ではないが、ディジタル制御信号はセレク
タ内で電源電圧VCC又は接地電位GNDの何れかに接
続されて生成される。この場合は回路構成が簡単にでき
る。In the embodiment of FIG. 5, selectors SE1 to SE
6 itself to generate a fixed digital control signal to be output corresponding to the reference voltage. That is, although the reference voltage value is not variable, the digital control signal is generated within the selector by being connected to either the power supply voltage VCC or the ground potential GND. In this case, the circuit configuration can be simplified.
【0063】なお、図4の初期設定回路7では、ディジ
タル入力部14へディジタル制御信号を与えるための回
路は各ビットに対してシフトレジスタ、セレクタを設け
ているが、任意のビットのみ設定可能としてもよい。こ
れは、A/D変換器自体が持つ許容入力電圧範囲が例え
ば0〜5Vであり、A/D変換器に入力するアナログ電
圧値範囲が例えば0〜2.5Vであったとすると、初期
化のための基準電圧は1.25Vでよく、よって初期化
設定回路を図4のように構成するときは下位3ビットの
シフトレジスタRE3〜RE6のみを設ければ良いため
にシフトレジスタのビット数を減らせる。In the initial setting circuit 7 shown in FIG. 4, the circuit for providing a digital control signal to the digital input section 14 is provided with a shift register and a selector for each bit, but it is assumed that only any bit can be set. Good too. This is because the allowable input voltage range of the A/D converter itself is, for example, 0 to 5 V, and the analog voltage value range input to the A/D converter is, for example, 0 to 2.5 V. 1.25V is sufficient as the reference voltage for the initialization, so when configuring the initialization setting circuit as shown in Figure 4, only the lower 3 bits of shift registers RE3 to RE6 need to be provided, so the number of bits in the shift register can be reduced. Ru.
【0064】上述のように、本実施例では、逐次比較後
に初期化期間R1を設け、一方の電極X1〜X6に保持
されている電荷を基準電圧(2.5V)へ強制的に充放
電して移行させている。よって、次のサンプリング期間
M2では、基準電圧からアナログ入力電圧までの電位差
のみの移行でよくなる。基準電圧は任意の電圧でもよい
が、入力されるアナログ入力電圧範囲の1/2電圧とす
ることにより、アナログ入力電圧の最高値から最低値、
またはその逆へのアナログ入力電圧の変化に対して、何
れの場合にも基準電圧への移行は偏りなく同じように行
われるため、初期化期間R1を短くすることができる。As described above, in this embodiment, an initialization period R1 is provided after the successive approximation, and the charges held in one of the electrodes X1 to X6 are forcibly charged and discharged to the reference voltage (2.5V). I am migrating it. Therefore, in the next sampling period M2, only the potential difference from the reference voltage to the analog input voltage needs to be shifted. The reference voltage may be any voltage, but by setting it to 1/2 the voltage of the input analog input voltage range, the reference voltage can be set to 1/2 of the input analog input voltage range.
With respect to changes in the analog input voltage or vice versa, the transition to the reference voltage is performed in the same way without bias in any case, so the initialization period R1 can be shortened.
【0065】また、本実施例では、初期化期間(上述の
(1) の動作)がサンプリング期間の直前にあるが、
1回のA/D変換(上述の(4) の動作)直後に行っ
てもよい。ただし、この場合は、1回目のA/D変換を
行うときにはS/H回路内の保持された電荷の初期化は
できない。Furthermore, in this embodiment, the initialization period (operation (1) above) is immediately before the sampling period;
It may be performed immediately after one A/D conversion (operation (4) above). However, in this case, the charges held in the S/H circuit cannot be initialized when performing the first A/D conversion.
【0066】更に、本実施例は例えば、特公平2−25
295号公報で提案された逐次比較型A/D変換方式を
用いる逐次比較型A/D変換に適用すると、初期設定回
路の設定が容易になる。つまり、前記公報記載の方式に
おいて、レジスタSARに対し予備比較をするための専
用レジスタを新たに設けらている場合、その専用レジス
タを本実施例の初期化期間に初期設定回路として使用で
きるよう制御すればよく、また、予備比較のためのディ
ジタル信号の上位の2ビットが“1”である場合は上記
から2ビット目の“1”を“0”に変えるよう制御する
だけでよい。Furthermore, this embodiment is applicable to, for example, Japanese Patent Publication No. 2-25
When applied to successive approximation type A/D conversion using the successive approximation type A/D conversion method proposed in Japanese Patent No. 295, setting of the initial setting circuit becomes easy. In other words, in the method described in the above publication, if a dedicated register is newly provided for preliminary comparison with the register SAR, the dedicated register is controlled so that it can be used as an initial setting circuit during the initialization period of this embodiment. Furthermore, if the upper two bits of the digital signal for preliminary comparison are "1", it is only necessary to control the second bit from the above to change "1" to "0".
【0067】次に、本発明になるA/D変換器の第2実
施例を図6と共に説明する。同図中、図2と同一部分に
は同一符号を付し、その説明は省略する。Next, a second embodiment of the A/D converter according to the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, the same parts as in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted.
【0068】図6中、A/D変換器は一点鎖線の右側に
示されており、このA/D変換器はデータバス52及び
アドレスバス53を介して中央処理装置(以下、CPU
と言う)50に接続されている。例えば、A/D変換器
とCPU50は単一のLSIチップ上に設けられている
。A/D変換器はデコーダ51を有し、このデコーダ5
1にはCPU50からのリード信号RD、ライト信号W
R及びアドレス信号とクロックCLKとが供給されてい
る。デコーダ51はこれらの信号に基づいて図11(H
)に示すスタートクロックφAD、リードクロックφR
D及びライトクロックφWRを発生する。デコーダ51
は必要なデコーディングを行い、A/D変換器所望の回
路部分を動作せしめる。サンプリングパルスφSMP
はスタートクロックφADに基づいて発生される。出力
格納レジスタ6は、出力格納レジスタ6に格納されてい
るデータがデータバス52を介して出力可能なるように
、バッファ56を介してデータバス52に接続されてい
る。In FIG. 6, the A/D converter is shown on the right side of the dashed line, and this A/D converter is connected to the central processing unit (hereinafter referred to as CPU) via the data bus 52 and address bus 53.
) 50. For example, the A/D converter and CPU 50 are provided on a single LSI chip. The A/D converter has a decoder 51, and this decoder 5
1 has a read signal RD and a write signal W from the CPU 50.
R, an address signal, and a clock CLK are supplied. Based on these signals, the decoder 51 performs the
) The start clock φAD and read clock φR shown in
D and a write clock φWR are generated. Decoder 51
performs necessary decoding and operates a desired circuit portion of the A/D converter. Sampling pulse φSMP
is generated based on the start clock φAD. The output storage register 6 is connected to the data bus 52 via a buffer 56 so that the data stored in the output storage register 6 can be output via the data bus 52.
【0069】サンプリングパルスφSMP 及び初期化
パルスDRは、CPU50、デコーダ51又はタイミン
グ発生器(図示せず)から発生されても良い。サンプリ
ングパルスφSMP は図11(B)に、初期化パルス
DRは図11(F)に示す。The sampling pulse φSMP and the initialization pulse DR may be generated from the CPU 50, the decoder 51, or a timing generator (not shown). The sampling pulse φSMP is shown in FIG. 11(B), and the initialization pulse DR is shown in FIG. 11(F).
【0070】初期選定回路7は各路部71 〜76 か
らなるが、図6では便宜上回路部71 の構成のみ示す
。回路部71 は図示の如く接続された3つの素子70
0からなる。回路部71 〜76 はキャパシタC1〜
C6の電極X1〜X6の電位を決定する初期化データを
供給されるが、ここではこの初期化データはCPU50
よりデータバス52を介して供給される。スイッチ18
は回路部181 〜186 からなるが、便宜上回路部
181 の回路構成のみが図示されている。回路部18
1 は図示の如く接続された2つのアンドゲート180
、2つのノアゲート181及び1つのナンドゲート18
2からなる。図6において、図7に示す如き各素子70
0は、図8に示す4つの4つのトランジスタTr1〜T
r4からなる回路構成を有する。Although the initial selection circuit 7 is composed of circuit sections 71 to 76, only the configuration of the circuit section 71 is shown in FIG. 6 for convenience. The circuit section 71 has three elements 70 connected as shown in the figure.
Consists of 0. Circuit portions 71 to 76 are capacitors C1 to
Initialization data that determines the potentials of electrodes X1 to X6 of C6 is supplied, but here this initialization data is supplied to the CPU 50.
is supplied via the data bus 52. switch 18
consists of circuit sections 181 to 186, but for convenience only the circuit configuration of circuit section 181 is illustrated. Circuit section 18
1 is two AND gates 180 connected as shown.
, two Noah gates 181 and one NAND gate 18
Consists of 2. In FIG. 6, each element 70 as shown in FIG.
0 is the four transistors Tr1 to T shown in FIG.
It has a circuit configuration consisting of r4.
【0071】図9は、図6のコントロール回路4及び逐
次比較レジスタ5をより詳細に示す。コントロール回路
4は回路部41 〜46 からなるが、便宜上回路部4
1 ,46 の回路構成のみが図示されている。コント
ロール回路4の各回路部は、図示の如く接続された2つ
のラッチ回路400及び1つのアンドゲート401から
なる。各ラッチ回路400は、基本的には前記素子70
0と同じ素子を3つ有する。1ビットが比較される毎に
ハイレベルのスタートクロックφADが回路部4iのラ
ッチ回路400でラッチされ回路部4i+1のラッチ回
路400へ順次シフトされる(但し、i=1〜6)。従
って、6つの比較結果はクロックφ2 の6つのパルス
に応答して出力される。FIG. 9 shows the control circuit 4 and successive approximation register 5 of FIG. 6 in more detail. The control circuit 4 consists of circuit parts 41 to 46, but for convenience, the circuit part 4
Only circuit configurations 1 and 46 are shown. Each circuit section of the control circuit 4 consists of two latch circuits 400 and one AND gate 401 connected as shown. Each latch circuit 400 basically consists of the element 70
It has the same three elements as 0. Every time one bit is compared, a high-level start clock φAD is latched by the latch circuit 400 of the circuit section 4i and sequentially shifted to the latch circuit 400 of the circuit section 4i+1 (where i=1 to 6). Therefore, six comparison results are output in response to six pulses of clock φ2.
【0072】他方、逐次比較レジスタ5は回路部51
〜56 からなるが、便宜上回路部51 ,56 の回
路構成のみを示す。逐次比較レジスタ5の各回路部はS
Rフリップフロップ500からなる。ディジタル制御信
号SAR1〜SAR6は、逐次比較レジスタの回路部5
1〜56 から夫々出力される。本実施例では、ディジ
タル制御信号SAR1〜SAR6は夫々第2実施例のデ
ィジタル制御信号D1a〜D6aに対応しており、ディ
ジタル制御信号D1b〜D6bに対応するディジタル制
御信号は出力されない。On the other hand, the successive approximation register 5
56, but for convenience only the circuit configurations of the circuit sections 51 and 56 are shown. Each circuit section of the successive approximation register 5 is S
It consists of an R flip-flop 500. The digital control signals SAR1 to SAR6 are supplied to the circuit section 5 of the successive approximation register.
1 to 56 are output respectively. In this embodiment, the digital control signals SAR1 to SAR6 correspond to the digital control signals D1a to D6a of the second embodiment, respectively, and the digital control signals corresponding to the digital control signals D1b to D6b are not output.
【0073】クロックφ1 及びφ2 はCPU50、
デコーダ51またはタイミング発生器(図示せず)から
発生されても良い。クロックφ1 及びφ2 は夫々図
11(I)及び図11(J)に示す。[0073] The clocks φ1 and φ2 are the CPU 50,
It may be generated from the decoder 51 or a timing generator (not shown). Clocks φ1 and φ2 are shown in FIGS. 11(I) and 11(J), respectively.
【0074】図10は、図6の比較部13の要部をより
詳細に示す。図10に示す比較部13は、図示の如く接
続されたデコーダ60及びn個のフリップフロップ61
1 〜61n からなる。スタートクロックφADは各
フリップフロップ611 〜61n のリセット端子R
に供給され、システムクロックCLKはn段のうち第1
段目に設けられたフリップフロップ611 に供給され
る。デコーダ60はフリップフロップ611 〜61n
の出力をデコードして比較部制御信号g1 〜g3
を出力する。これらの比較部制御信号g1 〜g3 は
、図2の比較部13内の対応するトランジスタN7〜N
9のゲート電極G1〜G3に印加される。比較部制御信
号g1 〜g3 は夫々図11(C)〜図11(E)に
示す。FIG. 10 shows the main part of the comparing section 13 of FIG. 6 in more detail. The comparator 13 shown in FIG. 10 includes a decoder 60 and n flip-flops 61 connected as shown in the figure.
Consists of 1 to 61n. The start clock φAD is connected to the reset terminal R of each flip-flop 611 to 61n.
The system clock CLK is supplied to the first stage of n stages.
The signal is supplied to a flip-flop 611 provided in each stage. The decoder 60 includes flip-flops 611 to 61n
Decodes the output of and generates comparison unit control signals g1 to g3.
Output. These comparison unit control signals g1 to g3 are applied to the corresponding transistors N7 to N in the comparison unit 13 in FIG.
9 gate electrodes G1 to G3. Comparison unit control signals g1 to g3 are shown in FIGS. 11(C) to 11(E), respectively.
【0075】図11(A),(B),(F)及び(G)
は夫々図3(A),(B),(C)及び(D)に対応し
ており、その説明は省略する。FIGS. 11(A), (B), (F) and (G)
correspond to FIGS. 3A, 3B, 3C, and 3D, respectively, and their explanation will be omitted.
【0076】次に、本発明になるA/D変換器の第3実
施例を図12と共に説明する。同図中、図6と同一部分
には同一符号を付し、その説明は省略する。図12に示
すLSIチップは、データバス52及びアドレスバス5
3により図示の如く、接続されたA/D変換器70、C
PU50、割込処理部72、ROM73、RAM74、
クロック発生器75、タイマ/カウンタ76、シリアル
入力/出力インタフェース77及び入力/出力ポート7
8からなる。クロック発生器75はLSIチップ内で使
用される各種クロックを発生する。Next, a third embodiment of the A/D converter according to the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, the same parts as those in FIG. 6 are designated by the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted. The LSI chip shown in FIG. 12 has a data bus 52 and an address bus 5.
3, a connected A/D converter 70, C
PU50, interrupt processing unit 72, ROM73, RAM74,
Clock generator 75, timer/counter 76, serial input/output interface 77 and input/output port 7
Consists of 8. A clock generator 75 generates various clocks used within the LSI chip.
【0077】A/D変換器70は、図示の如く接続され
たマルチプレクサ1、スイッチ15、ディジタル入力部
14、初期設定回路7、バッファ56、出力格納レジス
タ6、逐次比較レジスタ5、コントロール部4、比較部
13、容量部12、ラッチ回路71及びデコーダ51か
らなる。デコーダ51はCPU50からのリード信号R
D、ライト信号WR及びアドレス信号をデコードしてこ
れらの信号に基づいた各種クロックを発生する。ラッチ
回路71は、デコーダ51からのクロックに応答してC
PU50からのチャネル選択信号をラッチし、ラッチ回
路71によりラッチされたデータは所望のチャネルを選
択するためのチャネル選択信号としてマルチプレクサ1
へ供給される。The A/D converter 70 includes a multiplexer 1, a switch 15, a digital input section 14, an initial setting circuit 7, a buffer 56, an output storage register 6, a successive approximation register 5, a control section 4, and a switch 15 connected as shown in the figure. It consists of a comparison section 13, a capacitance section 12, a latch circuit 71, and a decoder 51. The decoder 51 receives the read signal R from the CPU 50.
D. Decodes the write signal WR and address signal and generates various clocks based on these signals. The latch circuit 71 responds to the clock from the decoder 51 to
A channel selection signal from the PU 50 is latched, and the data latched by the latch circuit 71 is sent to the multiplexer 1 as a channel selection signal for selecting a desired channel.
supplied to
【0078】初期設定回路7の初期化動作は、各A/D
変換が行われる前に各チャンネルch1〜chnに対し
て行っても良い。又、初期化動作は、LSIチップの電
源VCCがオンとされた直後に行っても良い。The initialization operation of the initial setting circuit 7 is performed for each A/D
It may be performed for each channel ch1 to chn before the conversion is performed. Further, the initialization operation may be performed immediately after the power supply VCC of the LSI chip is turned on.
【0079】初期化動作は種々の方法で行うことが可能
であり、以下に初期化動作の各実施例について説明する
。The initialization operation can be performed in various ways, and each embodiment of the initialization operation will be described below.
【0080】図13に示す初期化動作によれば、CPU
50はステップS1でデータバス52を介してラッチ回
路71にチャネル選択データを供給することによりチャ
ンネルch1〜chnからチャネルchiを選択する。
チャネル選択データはラッチ回路71でラッチされ、チ
ャネルchiを選択するチャネル選択信号としてマルチ
プレクサ1へ供給される。CPU50はステップS2で
データバス52を介してRAM74のi番目の領域から
チャネルchiの前回の変換データを読み出す。次に、
CPU50はステップS3で読み出された前回の変換デ
ータをデータバス52を介して初期設定回路7へ供給す
る。ステップS4でA/D変換が開始され、CPU50
はステップS5で出力格納レジスタ6に格納されている
変換結果をバッファ56及びデータバス52を介して読
み出す。又、CPU50は変換結果をデータバス52を
介してRAM74のi番目の領域に格納して処理が終わ
る。上記の処理は、任意のチャネルについて行われる。According to the initialization operation shown in FIG.
50 selects channel chi from channels ch1 to chn by supplying channel selection data to latch circuit 71 via data bus 52 in step S1. The channel selection data is latched by the latch circuit 71 and supplied to the multiplexer 1 as a channel selection signal for selecting channel chi. In step S2, the CPU 50 reads the previous conversion data of the channel chi from the i-th area of the RAM 74 via the data bus 52. next,
The CPU 50 supplies the previous conversion data read in step S3 to the initial setting circuit 7 via the data bus 52. A/D conversion is started in step S4, and the CPU 50
reads the conversion result stored in the output storage register 6 via the buffer 56 and the data bus 52 in step S5. Further, the CPU 50 stores the conversion result in the i-th area of the RAM 74 via the data bus 52, and the process ends. The above processing is performed for any channel.
【0081】従って、図13の初期化動作によれば、キ
ャパシタC1〜C6の電源X1〜X6の初期電圧は、A
/D変換器に入力されるアナログ入力信号の電圧範囲の
平均又は中心の電圧に設定される。1回目のA/D変換
の変換結果はRAM74に格納され、この変換結果は2
回目のA/D変換を行う際の初期電圧として用いられる
。この初期化動作は、特にアナログ入力信号の電圧変化
が比較的小さい場合に正確な変換結果を得る時に効果的
である。Therefore, according to the initialization operation shown in FIG. 13, the initial voltage of the power supplies X1 to X6 of the capacitors C1 to C6 is A.
/D converter is set to the average or center voltage of the voltage range of the analog input signal input to the D converter. The conversion result of the first A/D conversion is stored in the RAM 74, and this conversion result is
This is used as the initial voltage when performing the second A/D conversion. This initialization operation is effective in obtaining accurate conversion results, especially when the voltage change of the analog input signal is relatively small.
【0082】図14に示す初期化動作によれば、全ての
チャネルch1〜chnに対するアナログ入力信号の電
圧範囲の平均又は中心の電圧が予めROM73に格納さ
れている。通常、各チャネルの用途はユーザによって決
められていることが多く、この様な場合、各チャネルに
入力されるアナログ入力信号の電圧範囲は予めわかって
いる。従って、全てのチャネルch〜chnに対するア
ナログ入力信号の電圧範囲の平均又は中心の電圧を予め
ROM73に格納しておくことは可能である。図14中
、図13と同一ステップには同一符号を付し、その説明
は省略する。According to the initialization operation shown in FIG. 14, the average or center voltage of the voltage range of analog input signals for all channels ch1 to chn is stored in the ROM 73 in advance. Usually, the purpose of each channel is often determined by the user, and in such cases, the voltage range of the analog input signal input to each channel is known in advance. Therefore, it is possible to store in advance in the ROM 73 the average or center voltage of the voltage range of analog input signals for all channels ch to chn. In FIG. 14, steps that are the same as those in FIG. 13 are given the same reference numerals, and their explanations will be omitted.
【0083】図14中、ステップS6がステップS1の
後に行われる。CPU50はステップS6でチャネルc
hiの初期電圧をデータバス52を介してROM73の
i番目の領域より読み出す。ステップS3及びS4はス
テップS6に続いて行われ、処理が終わる。上記の処理
は、任意のチャネルについて行われる。In FIG. 14, step S6 is performed after step S1. The CPU 50 selects channel c in step S6.
The initial voltage hi is read from the i-th area of the ROM 73 via the data bus 52. Steps S3 and S4 are performed following step S6, and the process ends. The above processing is performed for any channel.
【0084】図15に示す初期化動作によれば、全ての
チャネルch1〜chnに対するアナログ入力信号の電
圧範囲の平均又は中心の電圧が予めROM73に格納さ
れており、初期化動作は電源VCCがONとされた直後
に行われる。図15中、図13と同一ステップには同一
符号を付し、その説明は省略する。According to the initialization operation shown in FIG. 15, the average or center voltage of the voltage range of analog input signals for all channels ch1 to chn is stored in advance in the ROM 73, and the initialization operation is performed when the power supply VCC is turned on. It is carried out immediately after the In FIG. 15, steps that are the same as those in FIG. 13 are given the same reference numerals, and their explanations will be omitted.
【0085】図15において、CPU50はステップS
7で電源VCCがオンであるか否かを判定する。ステッ
プS7の判定結果がYESとなると、ステップS6,S
1及びS4が順に行われる。初期電圧は1回目のA/D
変換の始めにのみ一度初期設定回路7へ供給され、その
後ステップS1及びS4が繰り返される。上記の処理は
、任意のチャネルについて行われる。In FIG. 15, the CPU 50 performs step S
At step 7, it is determined whether the power supply VCC is on. If the determination result in step S7 is YES, steps S6 and S
1 and S4 are performed in order. The initial voltage is the first A/D
It is supplied once to the initialization circuit 7 only at the beginning of the conversion, after which steps S1 and S4 are repeated. The above processing is performed for any channel.
【0086】図15に示す初期化動作は、特にアナログ
入力信号の変化が比較的速い場合に効果的である。The initialization operation shown in FIG. 15 is particularly effective when the analog input signal changes relatively quickly.
【0087】図16に示す初期化動作によれば、前回の
変換結果がA/D変換が始まる前に、自動的に初期設定
回路7へ供給される。図16中、図13と同一ステップ
には同一符号を付し、その説明は省略する。According to the initialization operation shown in FIG. 16, the previous conversion result is automatically supplied to the initial setting circuit 7 before A/D conversion starts. In FIG. 16, steps that are the same as those in FIG. 13 are given the same reference numerals, and their explanations will be omitted.
【0088】図16において、ステップS8はステップ
S1及びS4の後に行われる。A/D変換の開始時には
、出力格納レジスタ6内のデータがデータバス52及び
CPU50を介することなく初期設定回路7へ供給され
る。つまり、ステップS8は少なくとも初期化期間中、
前回の変換結果を自動的に初期設定回路7へ供給する。
上記の処理は、任意のチャネルについて行われる。In FIG. 16, step S8 is performed after steps S1 and S4. At the start of A/D conversion, the data in the output storage register 6 is supplied to the initial setting circuit 7 without going through the data bus 52 and CPU 50. In other words, step S8 is performed at least during the initialization period.
The previous conversion result is automatically supplied to the initial setting circuit 7. The above processing is performed for any channel.
【0089】次に、本発明になるA/D変換器の第4実
施例を図17と共に説明する。図17は第4実施例の要
部を示し、図6と同一部分には同一符号を付し、その発
明は省略する。本実施例によれば、出力格納レジスタ6
に格納されたデータに基づいて所望のチャネルについて
初期電圧を自動的に設定することができる。Next, a fourth embodiment of the A/D converter according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 17 shows the main parts of the fourth embodiment, and the same parts as those in FIG. 6 are given the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. According to this embodiment, the output storage register 6
The initial voltage can be automatically set for the desired channel based on data stored in the .
【0090】図17において、初期設定回路7は出力格
納レジスタ6に接続されており、チャネル選択信号SE
L及びクロックφsel が初期設定回路7に供給され
る。
例えば、クロックφsel は図10の比較部13のデ
コーダ60により発生しても良い。図18は本実施例に
おける比較部13の要部を示し、図19はクロックφs
el のタイミングを比較部制御信号g1 〜g3 及
びスタートクロックφADと共に示す。In FIG. 17, the initial setting circuit 7 is connected to the output storage register 6, and receives the channel selection signal SE.
L and the clock φsel are supplied to the initial setting circuit 7. For example, the clock φsel may be generated by the decoder 60 of the comparator 13 in FIG. FIG. 18 shows the main part of the comparison section 13 in this embodiment, and FIG. 19 shows the clock φs
The timing of el is shown together with comparison unit control signals g1 to g3 and start clock φAD.
【0091】本実施例によれば、2回目以降のA/D変
換のサンプリング期間を大幅に減少することができる。
又、2回目以降のA/D変換については所定上位ビット
の比較を省略して、2回目以降のA/D変換については
下位ビットについてのみ比較を行っても良い。この様な
動作を繰り返すことにより、より正確な比較を行うこと
が可能となる。例えば、1回目のA/D変換では、最上
位ビットから4番目までの上位ビット変換して粗い変換
を行い、2回目のA/D変換では3番目から10番目の
ビットを変換して標準の変換を行い、3回目のA/D変
換では5番目から10番目のビットを変換して細かい変
換を行っても良い。According to this embodiment, the sampling period for the second and subsequent A/D conversions can be significantly reduced. Further, for the second and subsequent A/D conversions, the comparison of the predetermined upper bits may be omitted, and for the second and subsequent A/D conversions, only the lower bits may be compared. By repeating such operations, it becomes possible to perform more accurate comparisons. For example, in the first A/D conversion, the upper bits from the most significant bit to the 4th bit are converted to perform a rough conversion, and in the second A/D conversion, the 3rd to 10th bits are converted and the standard Conversion may be performed, and in the third A/D conversion, the 5th to 10th bits may be converted to perform fine conversion.
【0092】次に、本発明になるA/D変換器の第5実
施例を図20と共に説明する。図20中、図2と同一部
分には同一符号を付し、その説明は省略する。Next, a fifth embodiment of the A/D converter according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 20, the same parts as in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted.
【0093】本実施例では、初期設定回路700がマル
チプレクサ1とスイッチ15との間に設けられている。
初期設定回路700は、図示の如く接続されたゲインが
約1である差動増幅器DIFF及びトランジスタTr1
1とTr12からなる。トランジスタTr11は初期化
パルスDRにより制御され、トランジスタTr12はサ
ンプリングパルスφSMP の反転パルスにより制御さ
れる。トランジスタTr11及びTr12の出力は差動
増幅器DIFFの反転入力端子にフィードバックされる
。
マルチプレクサ1の出力は差動増幅器DIFFの非反転
入力端子に供給される。In this embodiment, an initial setting circuit 700 is provided between the multiplexer 1 and the switch 15. The initial setting circuit 700 includes a differential amplifier DIFF with a gain of about 1 and a transistor Tr1 connected as shown in the figure.
1 and Tr12. The transistor Tr11 is controlled by the initialization pulse DR, and the transistor Tr12 is controlled by the inverted pulse of the sampling pulse φSMP. The outputs of the transistors Tr11 and Tr12 are fed back to the inverting input terminal of the differential amplifier DIFF. The output of multiplexer 1 is supplied to the non-inverting input terminal of differential amplifier DIFF.
【0094】次に、本実施例の動作を、チャネルch1
で受けたアナログ入力信号についてのA/D変換が終了
し、チャネルch2で受けたアナログ入力信号のサンプ
リングが始まる場合について説明する。この場合、容量
部12のキャパシタC1〜C6はチャネルch1で受け
た前回のアナログ入力信号の電位を保持する。Next, the operation of this embodiment will be explained for channel ch1.
A case will be described in which the A/D conversion of the analog input signal received at channel ch2 ends and sampling of the analog input signal received at channel ch2 begins. In this case, the capacitors C1 to C6 of the capacitive section 12 hold the potential of the previous analog input signal received by the channel ch1.
【0095】先ず、チャネルch2を選択するチャネル
選択信号CHS2 がアクティブとなり、チャネルch
2で受けたアナログ入力信号がマルチプレクサ1より出
力される。内部配線の容量は小さいので、アナログ入力
信号の電位は実質的に変化しない。トランジスタTr1
1は初期化パルスDRに応答してオンとされ、マルチプ
レクサ1より出力されるアナログ入力信号に対応する電
荷がスイッチ15を介して容量部12のキャパシタC1
〜C6に保持される。差動増幅器DIFFのゲインは約
1であるので、初期設定回路700のフィードバックル
ープにより初期設定回路700の出力電位とキャパシタ
C1〜C6の電極X1〜X6での電位との誤差を補償で
きる。First, the channel selection signal CHS2 for selecting the channel ch2 becomes active, and the channel selection signal CHS2 for selecting the channel ch2 becomes active.
The analog input signal received at 2 is output from multiplexer 1. Since the capacitance of the internal wiring is small, the potential of the analog input signal does not substantially change. Transistor Tr1
1 is turned on in response to the initialization pulse DR, and the charge corresponding to the analog input signal output from the multiplexer 1 is transferred to the capacitor C1 of the capacitor section 12 via the switch 15.
- held at C6. Since the gain of the differential amplifier DIFF is approximately 1, the feedback loop of the initial setting circuit 700 can compensate for the error between the output potential of the initial setting circuit 700 and the potentials at the electrodes X1 to X6 of the capacitors C1 to C6.
【0096】電極X1〜X6での電位が初期設定回路7
00の出力電位と同じになると、トランジスタTr11
が初期化パルスに応答してオフとなり、トランジスタT
r12がサンプリングパルスφSMP の反転パルスに
応答してオンとなる。この結果、チャネルch2で受け
たアナログ入力信号の電位に正確に対応する電荷が容量
部12のキャパシタC1〜C6に保持される。従って、
電極X1〜X6での電位は、チャネルch2で受けたア
ナログ入力信号に応答して大きく変化させる必要がなく
、A/D変換器に入力されるアナログ入力信号がハイイ
ンピーダンスを有する回路から得られるものであっても
サンプルホールド動作を短い時間で行なうことができる
。即ち、A/D変換器に入力されるアナログ入力信号が
ハイインピーダンスを有する回路から得られる場合であ
っても、同じアナログ入力信号を複数回サンプリングす
る必要がない。The potential at the electrodes X1 to X6 is determined by the initial setting circuit 7.
When the output potential becomes the same as that of 00, the transistor Tr11
turns off in response to the initialization pulse, and the transistor T
r12 is turned on in response to the inverted pulse of the sampling pulse φSMP. As a result, charges that accurately correspond to the potential of the analog input signal received at channel ch2 are held in capacitors C1 to C6 of capacitive section 12. Therefore,
The potentials at the electrodes X1 to X6 do not need to change significantly in response to the analog input signal received at channel ch2, and the analog input signal input to the A/D converter can be obtained from a circuit having high impedance. However, the sample and hold operation can be performed in a short time. That is, even if the analog input signal input to the A/D converter is obtained from a circuit with high impedance, there is no need to sample the same analog input signal multiple times.
【0097】次に、本発明になるA/D変換器の第6実
施例を説明する。本実施例では、図12のラッチ回路7
1に加えてシフトレジスタを設けることによりチャネル
を順次選択することが可能となる。つまり、1つのモー
ドではCPU50からの所望のチャネル選択信号がラッ
チされ、他のモードではシフトレジスタがCPU50か
らのチャネル選択信号(1つのビットのみが“1”で他
のビットは“0”)に応答してチャネルを順次選択する
。Next, a sixth embodiment of the A/D converter according to the present invention will be described. In this embodiment, the latch circuit 7 in FIG.
By providing a shift register in addition to 1, it becomes possible to sequentially select channels. That is, in one mode, the desired channel selection signal from the CPU 50 is latched, and in the other mode, the shift register is latched to the channel selection signal from the CPU 50 (only one bit is "1" and the other bits are "0"). In response, channels are selected in sequence.
【0098】図21は第6実施例の要部を示す。本実施
例では、図12のラッチ回路71に加えてシフトレジス
タ900が設けられており、デコーダ51及びコントロ
ール回路4も図12と比べて多少変更されている。ラッ
チ回路71及びシフトレジスタ900の要部は図21の
如き回路構成を有し、クロックφREP 及びその反転
クロックはクロック発生器901から発生される。信号
REPMODEは選択信号発生器902から発生される
。信号FINはコントロール回路4から発生される。FIG. 21 shows the main part of the sixth embodiment. In this embodiment, a shift register 900 is provided in addition to the latch circuit 71 in FIG. 12, and the decoder 51 and control circuit 4 are also slightly modified compared to FIG. 12. The main parts of the latch circuit 71 and shift register 900 have a circuit configuration as shown in FIG. 21, and the clock φREP and its inverted clock are generated from the clock generator 901. Signal REPMODE is generated by selection signal generator 902. Signal FIN is generated from control circuit 4.
【0099】データバス52に接続されたラッチ回路7
1は、デコーダ51から発生されるクロックφWR3
に応答してチャネル選択データをラッチする。図22に
示す如く、クロックφWR3 はCPU50が用いるア
ドレスに基づいて発生されてラッチ回路71を動作させ
る。スタートクロックφADを発生する回路部510は
、デコーダ51の一部であっても、図22に示す如くデ
コーダ51に外部接続されていても良い。ラッチ回路7
1の出力はマルチプレクサ1に供給される。Latch circuit 7 connected to data bus 52
1 is the clock φWR3 generated from the decoder 51
latches channel selection data in response to As shown in FIG. 22, the clock φWR3 is generated based on the address used by the CPU 50 to operate the latch circuit 71. The circuit unit 510 that generates the start clock φAD may be a part of the decoder 51, or may be externally connected to the decoder 51 as shown in FIG. Latch circuit 7
The output of 1 is fed to multiplexer 1.
【0100】他方、ラッチ回路71の出力はクロックφ
REP の反転クロックに応答してシフトレジスタ90
0へ供給される。クロックφREP及びその反転クロッ
クは、シフトレジスタモードにおけるA/D変換の終り
を示す。これらのクロックφREP 及びその反転クロ
ックに応じて、CPU50からラッチ回路71に入力さ
れるデータがシフトレジスタ900のラッチ部へ入力さ
れる。これにより、“0”なる値がインバータ及びハッ
チ回路71を介して順次シフトされ、チャネルch1〜
chnを順次選択することが可能となる。On the other hand, the output of the latch circuit 71 is clock φ
In response to the inverted clock of REP, the shift register 90
0. Clock φREP and its inverted clock indicate the end of A/D conversion in shift register mode. Data input from the CPU 50 to the latch circuit 71 is input to the latch section of the shift register 900 in accordance with these clocks φREP and its inverted clock. As a result, the value "0" is sequentially shifted through the inverter and the hatch circuit 71, and channels ch1 to
chn can be selected sequentially.
【0101】選択信号発生器902により発生される信
号REPMODEは、CPU50がシフトレジスタ90
0の出力を用いてチャネルを選択するのか(シフトレジ
スタモード)、CPU50が出力するデータを用いて直
接チャネルを選択するのか(直接選択モード)を決定す
る信号REPMODEは、CPU50からデータバス5
2を介して得られる選択信号に基づいて、図22のデコ
ーダ51からのクロックφWR2 に応答して選択信号
発生器902から発生される。The signal REPMODE generated by the selection signal generator 902 is transmitted by the CPU 50 to the shift register 90.
The signal REPMODE, which determines whether to select a channel using the output of 0 (shift register mode) or directly select a channel using the data output from the CPU 50 (direct selection mode),
Based on the selection signal obtained via 2, the selection signal generator 902 generates the selection signal in response to the clock φWR2 from the decoder 51 of FIG.
【0102】信号FINは、図23に示す如く、コント
ロール回路4の回路部46 に接続された回路部903
から発生される。図23中、図9と同一部分には同一符
号を付し、その説明は省略する。この信号FINは、ラ
ッチ回路400を順次シフトされるスタートクロックφ
AD(=“1”)に基づいて発生され、一定のパルス幅
を有する。クロックφREP は、ラッチ回路71の出
力のうち1つが“1”であるとクロック発生器901の
多入力オア回路の出力を“1”とする。信号REPMO
DEが“1”でありシフトレジスタモードを示す場合、
クロック発生器901はA/D変換の終りを示す信号F
INに応答してクロックφREP 及びその反転クロッ
クを発生する。他方、信号REPMODEが“0”であ
ると、直接選択モードが示される。As shown in FIG. 23, the signal FIN is applied to a circuit section 903 connected to the circuit section 46 of the control circuit 4.
generated from. In FIG. 23, the same parts as in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted. This signal FIN is a start clock φ that is sequentially shifted through the latch circuit 400.
It is generated based on AD (="1") and has a constant pulse width. The clock φREP sets the output of the multi-input OR circuit of the clock generator 901 to "1" when one of the outputs of the latch circuit 71 is "1". Signal REPMO
When DE is “1” indicating shift register mode,
A clock generator 901 generates a signal F indicating the end of A/D conversion.
In response to IN, a clock φREP and its inverted clock are generated. On the other hand, when signal REPMODE is "0", direct selection mode is indicated.
【0103】クロックφREP は、シフトレジスタモ
ードにおいてのみ発生される。図24は、本実施例で用
いられる主な信号を示す。図24(A)はスタートクロ
ックφAD、図24(B)はクロックφ1 、図24(
C)はクロックφ2 、図24(D)は信号FIN、図
24(E)はクロックφREP を示す。Clock φREP is generated only in shift register mode. FIG. 24 shows the main signals used in this example. 24(A) is the start clock φAD, FIG. 24(B) is the clock φ1, FIG. 24(
C) shows the clock φ2, FIG. 24(D) shows the signal FIN, and FIG. 24(E) shows the clock φREP.
【0104】なお、本発明を実施例と共に説明したが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本
発明の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明から
これを排除するものではない。[0104] Although the present invention has been explained along with examples,
The present invention is not limited to these examples, and various modifications can be made in accordance with the gist of the present invention, and these are not excluded from the present invention.
【0105】[0105]
【発明の効果】本発明によれば、サンプルアンドホール
ド手段で保持されたアナログ入力信号及びディジタル・
アナログ変換手段より出力されるアナログ信号を基準電
圧に初期化する初期設定手段を設けているので、アナロ
グ入力信号がその電圧範囲の最高値から最低値に変化し
た場合(又はその逆の場合)であっても、A/D変換を
高速に行うことができ、更に、誤ったアナログ信号のサ
ンプリングを低減することができるのでA/D変換器の
性能を向上させることが可能となり、実用的には極めて
有用である。According to the present invention, the analog input signal and the digital input signal held by the sample-and-hold means
Since an initial setting means is provided to initialize the analog signal output from the analog conversion means to a reference voltage, even if the analog input signal changes from the highest value to the lowest value of the voltage range (or vice versa), Even if there is, A/D conversion can be performed at high speed, and erroneous sampling of analog signals can be reduced, making it possible to improve the performance of the A/D converter. Extremely useful.
【図1】本発明の原理説明図である。FIG. 1 is a diagram explaining the principle of the present invention.
【図2】本発明の第1実施例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図3】第1実施例の動作説明用タイミングチャートで
ある。FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the first embodiment.
【図4】第1実施例における初期設定回路の実施例を示
すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing an example of an initial setting circuit in the first example.
【図5】第1実施例における初期設定回路の他の実施例
を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing another embodiment of the initial setting circuit in the first embodiment.
【図6】本発明の第2実施例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図7】図6中の素子を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the elements in FIG. 6;
【図8】図7に示す素子の回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram of the element shown in FIG. 7.
【図9】第2実施例におけるコントロール回路及び逐次
比較レジスタを示す回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram showing a control circuit and a successive approximation register in a second embodiment.
【図10】第2実施例における比較部の要部を示す回路
図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing main parts of a comparison section in a second embodiment.
【図11】第2実施例の動作説明用タイミングチャート
である。FIG. 11 is a timing chart for explaining the operation of the second embodiment.
【図12】本発明の第3実施例を示すブロック図である
。FIG. 12 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図13】第3実施例の初期化処理の実施例を示すフロ
ーチャートである。FIG. 13 is a flowchart showing an example of initialization processing according to the third example.
【図14】第3実施例の初期化処理の実施例を示すフロ
ーチャートである。FIG. 14 is a flowchart showing an example of initialization processing according to the third example.
【図15】第3実施例の初期化処理の実施例を示すフロ
ーチャートである。FIG. 15 is a flowchart showing an example of initialization processing according to the third example.
【図16】第3実施例の初期化処理の実施例を示すフロ
ーチャートである。FIG. 16 is a flowchart showing an example of initialization processing in the third example.
【図17】本発明の第4実施例の要部を示すブロック図
である。FIG. 17 is a block diagram showing main parts of a fourth embodiment of the present invention.
【図18】第4実施例の比較部の要部を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing main parts of a comparison section of a fourth embodiment.
【図19】第4実施例の動作説明用タイミンチャートで
ある。FIG. 19 is a timing chart for explaining the operation of the fourth embodiment.
【図20】本発明の第5実施例の要部を示すブロック図
である。FIG. 20 is a block diagram showing main parts of a fifth embodiment of the present invention.
【図21】本発明の第6実施例の要部を示すブロック図
である。FIG. 21 is a block diagram showing main parts of a sixth embodiment of the present invention.
【図22】第6実施例のデコーダ部分を示す図である。FIG. 22 is a diagram showing a decoder portion of a sixth embodiment.
【図23】第6実施例のコントロール回路及び逐次比較
レジスタを示す回路図である。FIG. 23 is a circuit diagram showing a control circuit and a successive approximation register in a sixth embodiment.
【図24】第6実施例の動作説明用タイミングチャート
である。FIG. 24 is a timing chart for explaining the operation of the sixth embodiment.
【図25】従来のA/D変換器の一例を示すブロック図
である。FIG. 25 is a block diagram showing an example of a conventional A/D converter.
【図26】図25のA/D変換器の考えられる構成を示
すブロック図である。FIG. 26 is a block diagram showing a possible configuration of the A/D converter of FIG. 25;
【図27】図26のA/D変換器の動作説明用タイミン
グチャートである。27 is a timing chart for explaining the operation of the A/D converter in FIG. 26. FIG.
1 マルチプレクサ 2 サンプルアンドホールド回路 3 比較回路 4 コントロール回路 5 逐次比較レジスタ 6 出力格納レジスタ 7 初期設定回路 9 A/D変換回路 10 センサ 12 容量部 13 比較部 14 ディジタル入力部 15,18 スイッチ 1 Multiplexer 2 Sample and hold circuit 3 Comparison circuit 4 Control circuit 5 Successive approximation register 6 Output storage register 7 Initial setting circuit 9 A/D conversion circuit 10 Sensor 12 Capacity part 13 Comparison section 14 Digital input section 15, 18 switch
Claims (13)
するサンプルホールド手段(2)と、該サンプルアンド
ホールド手段で保持されたアナログ入力信号と入力信号
とを比較して出力信号を発生する比較手段(3)と、該
比較手段の出力信号に基づいてディジタル信号を発生す
る制御手段(4,5)と、該制御手段により発生された
ディジタル信号をアナログ信号に変換してこのアナログ
信号を前記入力信号として該比較手段へ供給するディジ
タル・アナログ変換手段(9)と、該サンプルアンドホ
ールド手段で保持されたアナログ入力信号及び該ディジ
タル・アナログ変換手段より出力される前記入力信号を
基準電圧に初期化する初期設定手段(7)とを有するこ
とを特徴とするアナログ・ディジタル変換器。1. Sample and hold means (2) for sampling and holding an analog input signal, and comparison means (3) for generating an output signal by comparing the analog input signal held by the sample and hold means with the input signal. ), control means (4, 5) for generating a digital signal based on the output signal of the comparison means, converting the digital signal generated by the control means into an analog signal and using the analog signal as the input signal. A digital-to-analog conversion means (9) supplied to the comparison means, an analog input signal held by the sample-and-hold means, and an initial stage for initializing the input signal output from the digital-to-analog conversion means to a reference voltage. An analog-to-digital converter comprising: setting means (7).
の電圧範囲内に選定されていることを特徴とする請求項
1のアナログ・ディジタル変換器。2. The analog-to-digital converter according to claim 1, wherein said reference voltage is selected within a voltage range of said analog input signal.
と最小値の約1/2の電圧に選定されていることを特徴
とする請求項2のアナログ・ディジタル変換器。3. The analog-to-digital converter according to claim 2, wherein the reference voltage is selected to be approximately 1/2 of the maximum and minimum values of the voltage range.
)はサンプリング期間中にアナログ入力信号をサンプル
及び保持し、前記初期設定手段(7)はサンプリング期
間より前の初期化期間中に初期化を行うことを特徴とす
る請求項1〜3のうちいずれか1項のアナログ・ディジ
タル変換器。4. The sample and hold means (2)
) samples and holds the analog input signal during a sampling period, and the initialization means (7) performs initialization during an initialization period before the sampling period. or 1 analog-to-digital converter.
段(4,5)により発生されたディジタル信号基づいて
前記基準電圧を設定することを特徴とする請求項1〜4
のうちいずれか1項のアナログ・ディジタル変換器。5. The initial setting means (7) sets the reference voltage based on a digital signal generated by the control means (4, 5).
Any one of these analog-to-digital converters.
置(50)からの初期化データに応答して前記基準電圧
を設定することを特徴とする請求項1〜4のうちいずれ
か1項のアナログ・ディジタル変換器。6. Any one of claims 1 to 4, wherein the initial setting means (7) sets the reference voltage in response to initialization data from a central processing unit (50). analog to digital converter.
・ディジタル変換器と同一集積回路チップ上に設けられ
ていることを特徴とする請求項6のアナログ・ディジタ
ル変換器。7. Analog-to-digital converter according to claim 6, characterized in that the central processing unit (50) is provided on the same integrated circuit chip as the analog-to-digital converter.
も前記初期設定手段(7)が初期化を行う初期化期間中
に自動的に初期化データをメモリ(73,74)より読
み出して該初期設定手段へ供給することを特徴とする請
求項6又は7のアナログ・ディジタル変換器。8. The central processing unit (50) automatically reads initialization data from the memory (73, 74) at least during an initialization period in which the initialization means (7) initializes the initialization data. 8. An analog-to-digital converter according to claim 6 or 7, characterized in that the analog-to-digital converter is supplied to the means.
回路チップの電源がオンにされた直後にメモリ(73,
74)より初期化データを読み出して前記初期設定手段
(7)へ供給することを特徴とする請求項7のアナログ
・ディジタル変換器。9. The central processing unit (50) stores the memory (73,
8. The analog-to-digital converter according to claim 7, wherein the initialization data is read from the initialization section 74) and supplied to the initialization means (7).
2)は、アナログ入力信号を所定のタイミングでサンプ
ルするサンプル手段と、該サンプル手段と接続されてお
り各サンプル電圧を保持するホールド手段とからなり、
該サンプル手段及び該ホールド手段はサンプリング期間
中にサンプル及び保持動作を行うことを特徴とする請求
項1〜9のうちいずれか1項のアナログ・ディジタル変
換器。10. The sample and hold means (
2) consists of a sample means for sampling an analog input signal at a predetermined timing, and a hold means connected to the sample means and holding each sample voltage,
10. An analog-to-digital converter according to claim 1, wherein said sample means and said hold means perform sample and hold operations during a sampling period.
(1)を更に有し、前記サンプリング期間中、前記ホー
ルド手段は前記初期設定手段(7)を介して該入力手段
に電気的に接続され、前記比較手段(3)からは電気的
に分離されることを特徴とする請求項10のアナログ・
ディジタル変換器。11. Further comprising input means (1) for receiving an analog input signal, during the sampling period the holding means is electrically connected to the input means via the initialization means (7), 11. The analog converter according to claim 10, characterized in that it is electrically isolated from the comparison means (3).
Digital converter.
行う初期化期間中、前記ホールド手段は前記入力手段(
1)及び前記比較手段(3)から電気的に分離されるこ
とを特徴とする請求項11のアナログ・ディジタル変換
器。12. During an initialization period in which the initial setting means (7) performs initialization, the holding means (7)
12. An analog-to-digital converter according to claim 11, characterized in that it is electrically isolated from the comparison means (3).
ング期間の後の逐次比較期間中に比較動作を行い、該逐
次比較期間中、前記ホールド手段は前記入力手段(1)
から電気的に分離され、該比較手段に電気的に接続され
ることを特徴とする請求項11又は12のアナログ・デ
ィジタル変換器。13. The comparing means (3) performs a comparison operation during a successive approximation period after the sampling period, and during the successive approximation period, the holding means
13. The analog-to-digital converter according to claim 11 or 12, wherein the analog-to-digital converter is electrically isolated from the converter and electrically connected to the comparing means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18654391A JPH04363917A (en) | 1990-07-26 | 1991-07-25 | A/d converter |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2-200648 | 1990-07-26 | ||
JP20064890 | 1990-07-26 | ||
JP18654391A JPH04363917A (en) | 1990-07-26 | 1991-07-25 | A/d converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04363917A true JPH04363917A (en) | 1992-12-16 |
Family
ID=26503833
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18654391A Pending JPH04363917A (en) | 1990-07-26 | 1991-07-25 | A/d converter |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH04363917A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009025392A (en) * | 2007-07-17 | 2009-02-05 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Image forming apparatus |
-
1991
- 1991-07-25 JP JP18654391A patent/JPH04363917A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009025392A (en) * | 2007-07-17 | 2009-02-05 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Image forming apparatus |
JP4605190B2 (en) * | 2007-07-17 | 2011-01-05 | コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 | Image forming apparatus |
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