JPH0472818A - Serial/parallel analog/digital converter - Google Patents

Serial/parallel analog/digital converter

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JPH0472818A
JPH0472818A JP18639790A JP18639790A JPH0472818A JP H0472818 A JPH0472818 A JP H0472818A JP 18639790 A JP18639790 A JP 18639790A JP 18639790 A JP18639790 A JP 18639790A JP H0472818 A JPH0472818 A JP H0472818A
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voltages
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Abstract

PURPOSE:To obtain a serial parallel A/D converter with high speed and high accuracy suitable for monolithic IC with simple constitution by comparing a voltage divided by a voltage division means with a voltage selected by a 2nd selection means to apply low-order A/D conversion. CONSTITUTION:The A/D converter is provided with a differential conversion circuit array 1 comprising plural differential conversion circuits numbered in order of levels of reference voltages to apply subtraction and differential amplification to an analog input signal and each reference voltage. Moreover, a selection means to select a specific output current among plural output currents and a switch means 7 to switch the selected output current and to supply it to a load resistor are provided to generate a voltage required for low-order A/D conversion. Furthermore, the low-order A/D conversion is implemented by comparing an output voltage selected by a selection means selecting a specific output voltage from voltages generated across a load resistor with a voltage divided by a voltage division means 10 dividing the output voltage of the load resistor. Thus, the serial/parallel A/D converter with high speed and high accuracy suitable for monolithic IC with simple constitution is realized.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、 直並列型アナログ・デジタル変換器に関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a series/parallel type analog-to-digital converter.

従来の技術 第8図に代表的な従来の直並列型A/D変換器を示す。Conventional technology FIG. 8 shows a typical conventional series-parallel type A/D converter.

アナログ入力信号2は上位A/D変換回路13において
粗く上位A/D変換が行なわれ 上位A/D変換変換子
カフ生ずる。更に この上位A/D変換出力はD/A変
挽回路14でD/A変換されてアナログ電圧に戻され 
減算器15でアナログ入力信号2七このD/A変換の出
力間の減算と増幅が行なわれ この減算増幅出力は下位
のA/D変換回路16で更に細かく下位A/D変換か行
なわれ 下位A/D変換出力12を得る。
The analog input signal 2 is roughly subjected to upper A/D conversion in the upper A/D conversion circuit 13 to produce an upper A/D conversion converter cuff. Furthermore, this upper A/D conversion output is D/A converted by the D/A conversion circuit 14 and returned to an analog voltage.
The subtracter 15 performs subtraction and amplification between the analog input signal 2 and the output of this D/A conversion, and this subtracted amplified output is further finely converted into a lower A/D in the lower A/D conversion circuit 16. /D conversion output 12 is obtained.

このような直並列型A/D変換器は従来用いられてきた
並列型A/D変換器に比べて回路規模が極めて小さくな
るという利点がある。例えば分解能10ビツトの構成に
おいて比較器の数が16分の1と極めて少なく大幅な低
消費電力化と低デツプサイズ化を図ることができる。
Such a series/parallel type A/D converter has the advantage that the circuit scale is extremely small compared to the conventionally used parallel type A/D converter. For example, in a configuration with a resolution of 10 bits, the number of comparators is extremely small to one-sixteenth, making it possible to significantly reduce power consumption and depth size.

発明が解決しようとする課題 しかしながらこのような従来の直並列型A/D変換器に
おいては減算器15の利得やオフセット電圧を下位A/
D変換回路16のフルスケール電圧やオフセット電圧と
正確に合わせ込む必要があることや、同様に内部のD/
A変換回路14のフルスケール電圧やオフセット電圧を
合わせ込む必要があるため調整箇所か多く、変換精度の
安定性を欠いており、特にモノリシック化が困難である
Problems to be Solved by the Invention However, in such a conventional series-parallel type A/D converter, the gain and offset voltage of the subtracter 15 are not controlled by the lower A/D converter.
It is necessary to accurately match the full scale voltage and offset voltage of the D conversion circuit 16, and the internal D/
Since it is necessary to match the full-scale voltage and offset voltage of the A conversion circuit 14, there are many adjustment points, and the conversion accuracy lacks stability, making monolithic implementation particularly difficult.

第9図を用いてこのような従来の直並列型A/D変換器
のDC精度を満足するための困難さについてより具体的
に説明する。
The difficulty in satisfying the DC precision of such a conventional series/parallel type A/D converter will be explained in more detail using FIG. 9.

第9図は、 第8図に示した直並列型A/D変換器の各
部の電圧関係を示している。
FIG. 9 shows the voltage relationship of each part of the series-parallel type A/D converter shown in FIG.

第1に必要な電圧精度は上位A/D変換回路の参照電圧
とD/A変換回路の出力電圧間の相対精度である。変換
の原理からアナログ入力信号Vinが上位A/D変換回
路の参照電圧Vr、iよりも大きく■r、i+1よりも
小さい時、D/A変挽回路の出力はVd、iを発生する
と仮定すると、この二つの電圧の誤差△Vo、i (−
Vd、1−Vr、i)は通常コノ直並列型A/D変換器
の最終精度を満足する必要があり、例えば10ビット粘
度のA/D変換器の場合この電圧誤差△■o、iはD/
A変換回路の出力のフルスケール電圧に対し0.05%
の精度を必要とする。このような精度は何らかの電圧調
整手段が無ければ実現が困難で、 しかも上位A、/D
変換回路の参照電圧は外部信号により可変できることが
望ましいた八たとえある条件で満足しても外部信号によ
り参照電圧を変化させる場合この信号に追随して精度を
確保するのはより困難である。
The first required voltage accuracy is the relative accuracy between the reference voltage of the upper A/D conversion circuit and the output voltage of the D/A conversion circuit. From the principle of conversion, suppose that when the analog input signal Vin is greater than the reference voltage Vr,i of the upper A/D converter circuit and smaller than r,i+1, the output of the D/A converter circuit generates Vd,i. , the error between these two voltages △Vo,i (-
Vd, 1-Vr, i) usually needs to satisfy the final accuracy of a serial-parallel type A/D converter. For example, in the case of a 10-bit viscosity A/D converter, this voltage error △■o, i is D/
0.05% of the full scale voltage of the A conversion circuit output
accuracy is required. This kind of accuracy is difficult to achieve without some kind of voltage adjustment means, and moreover,
It is desirable that the reference voltage of the conversion circuit can be varied by an external signal, but even if certain conditions are satisfied, when the reference voltage is varied by an external signal, it is more difficult to follow this signal and ensure accuracy.

第2に必要な電圧精度はD/A変換回路の出力電圧の単
位電圧に減算器の利得を乗じた電圧と、下位A/D変換
回路の参照電圧間の相対精度である。
The second required voltage accuracy is the relative accuracy between the voltage obtained by multiplying the unit voltage of the output voltage of the D/A conversion circuit by the gain of the subtracter and the reference voltage of the lower A/D conversion circuit.

いま減算器の利得をに、D/A変換回路の出力電圧の単
位電圧をVu (= Vd、i+1−Vcl、i)、下
位A/D変換回路の参照電圧のフルスケール電圧をvf
Sとすると、この二つの電圧間の誤差Δ■02(二■f
s−Vu)は少なくとも下位A/D変換回路の分解能に
見合う精度でなければならず、例えば下位A/D変換回
路が5ビツトの分解能の場合ΔVo2は下位A/D変換
回路のフルスケール電圧Vfsに対し1.5%以内に設
定する必要がある。これはD/A変換回路の出力電圧の
単位電圧Vu、  減算器の利得K、下位A/D変換回
路のフルスケール電圧Vfsの3個の変数を合わせる必
要があり必ずしも容易ではない。
Now let us consider the gain of the subtracter, the unit voltage of the output voltage of the D/A conversion circuit as Vu (= Vd, i+1-Vcl, i), and the full-scale voltage of the reference voltage of the lower A/D conversion circuit as vf.
S, the error between these two voltages Δ■02(2■f
s-Vu) must have an accuracy at least commensurate with the resolution of the lower A/D converter circuit; for example, if the lower A/D converter circuit has a resolution of 5 bits, ΔVo2 is the full-scale voltage Vfs of the lower A/D converter circuit. It is necessary to set the value within 1.5%. This is not necessarily easy because it is necessary to match three variables: the unit voltage Vu of the output voltage of the D/A conversion circuit, the gain K of the subtracter, and the full-scale voltage Vfs of the lower A/D conversion circuit.

その[k  減算器のオフセット電圧も直並列型A/D
変換器の最終精度を満足する必要がある。
The offset voltage of the [k subtracter is also a series-parallel type A/D.
It is necessary to satisfy the final accuracy of the converter.

次にAC的な精度を満足する必要があるので、このこと
を第10図を用いて簡単に説明する。第1O図は下位A
/D変換回路の入力電圧の過渡応答を示している。入力
端子は時間の経過に従いある一定電圧範囲に収まってい
く力丈 一定のセトリング時間が必要で、特に減算器は
大量の負帰還がかかった演算増幅器なので位相特性が悪
く、セトリング時間が長くなりやすい。このため直並列
型A/D変換器の変換速度が遅くなる(1  場合によ
っては発振をひき起こ机 更に下位A/D変換回路から
漏れてくるシステムノイズなどのノイズが混入し変換精
度を劣化させ高速高精度変換を困難にしていれ 本発明(戴 かかる課題に鑑みてなされたもので、簡単
な構成でモノリシックIC化に適した高速高精度の直並
列型A/D変換器を提供することを目的としている。
Next, it is necessary to satisfy AC accuracy, so this will be briefly explained using FIG. 10. Figure 1O is lower A
It shows the transient response of the input voltage of the /D conversion circuit. The input terminal has a power level that falls within a certain voltage range over time.A certain settling time is required.The subtracter in particular is an operational amplifier with a large amount of negative feedback, so it has poor phase characteristics and tends to take a long settling time. . This slows down the conversion speed of the series-parallel A/D converter (1) In some cases, this may cause oscillation, and noise such as system noise leaking from the lower A/D conversion circuit may enter, reducing conversion accuracy. The present invention has been made in view of the above problem, and aims to provide a high-speed, high-precision series-parallel type A/D converter with a simple configuration and suitable for use in monolithic ICs. The purpose is

課題を解決するための手段 本発明は 複数の参照電圧を発生ずる参照電圧発生手段
と、一方の入力端には共通にアナログ入力信号力(他方
の入力端には各々の参照電圧が入力されており、入力端
間の電位差を出力電流に変換する、参照電圧の大きさ順
に番号を付けられた複数の差動変換回路(但し 比較極
性は、 偶数番号の差動変換回路と奇数番号の差動変換
回路で、逆である)からなる差動変換回路列と、前記差
動変換回路の出力電流の負荷となる負荷抵抗列と、アナ
ログ入力信号と参照電圧を直接もしくは間接に比較して
上位の変換を行なう上位A/D変換回路と、これら複数
の出力電流のうち特定の連続した番号を付された複数個
の差動変換回路の出力電流を選択する第1の選択手段と
、選択された出力電流をスイッチして前記負荷抵抗列に
供給する第1のスイッチ手段と、前記負荷抵抗列に発生
した電圧のうちの特定の出力電圧を選択する第2の選択
手段と、選択された出力電圧をスイッチして次段に送る
第2のスイッチ手段と、前記負荷抵抗列の出力電圧間を
分圧する電圧分圧手段と、前記電圧分圧手段により分圧
された電圧と前記第2の選択手段により選択された電圧
を比較して下位のA/D変換を行う下位A/D変換回路
とを有する直並列型A/D変換器である。
Means for Solving the Problems The present invention includes a reference voltage generating means that generates a plurality of reference voltages, and an analog input signal input common to one input terminal (each reference voltage is input to the other input terminal). There are multiple differential conversion circuits numbered in order of reference voltage magnitude that convert the potential difference between the input terminals into an output current (however, the comparison polarity is the even-numbered differential conversion circuit and the odd-numbered differential conversion circuit). The analog input signal and the reference voltage are directly or indirectly compared with a differential conversion circuit array consisting of a differential conversion circuit (which is the opposite) and a load resistance array that loads the output current of the differential conversion circuit, and the upper an upper A/D conversion circuit that performs conversion; a first selection means that selects output currents of a plurality of differential conversion circuits to which specific consecutive numbers are attached from among the plurality of output currents; a first switching means for switching an output current and supplying it to the load resistance string; a second selection means for selecting a specific output voltage from among the voltages generated in the load resistance string; and a selected output voltage. a voltage dividing means for dividing the voltage between the output voltages of the load resistor array, and a voltage divided by the voltage dividing means and the second selecting means. This is a series/parallel type A/D converter having a lower A/D conversion circuit that performs lower A/D conversion by comparing the voltages selected by the lower A/D converters.

作用 本発明において上位のA/D変換は、 従来例と同様に
行なわれる。しかしながらD/A変換回路と減算器は設
けずミ 一方の入力端には共通にアナログ入力信号が他
方の入力端には各々の参照電圧が入力され 一方の入力
端と他方の入力端の電位差を出力電流に変換する、参照
電圧の大きさ順に番号を付けられた複数の差動変換回路
(但し 比較極性cL  偶数番号の差動変換回路と奇
数番号の差動変換回路で、逆である)からなる差動変換
回路列を設けることにより、アナログ入力信号と各々の
参照電圧の減算および差動増幅を行し\ これら複数の
出力電流のうち特定の出力電流を選択する選択手段と、
選択された出力電流をスイッチして負荷抵抗に供給する
スイッチ手段を備えることにより下位のA/D変換に必
要な電圧を生成する。さら凶 負荷抵抗に発生した電圧
のうちの特定の出力電圧を選択する選択手段により選択
された出力電圧と、負荷抵抗列の出力電圧との間を分圧
する電圧分圧手段により分圧された電圧を比較して下位
のA/D変換を行なうことによって、下位のA/D変換
のための特別な参照電圧を不要にし 差動変換回路の利
得精度が変換精度に与える影響をなくしている。また差
動変換回路は演算増幅器のような負帰還型の回路でなく
とも差動増幅回路のような非負帰還型の回路で十分なた
め無調整で非常に安定かつ高速な直並列型A/D変換器
を実現できる。
Operation In the present invention, upper A/D conversion is performed in the same manner as in the conventional example. However, a D/A conversion circuit and a subtracter are not provided, and the analog input signal is commonly input to one input terminal, and each reference voltage is input to the other input terminal, and the potential difference between one input terminal and the other input terminal is From a plurality of differential conversion circuits numbered in order of magnitude of the reference voltage that is converted into an output current (however, the comparison polarity cL is reversed for even-numbered differential conversion circuits and odd-numbered differential conversion circuits). a selection means for subtracting and differentially amplifying the analog input signal and each reference voltage by providing a differential conversion circuit array, and selecting a specific output current from among the plurality of output currents;
A voltage necessary for lower-order A/D conversion is generated by providing a switch means for switching a selected output current and supplying it to a load resistor. Even worse, the voltage divided by the voltage dividing means that divides the voltage between the output voltage selected by the selection means that selects a specific output voltage from among the voltages generated in the load resistor and the output voltage of the load resistor string. By comparing and performing lower-order A/D conversion, a special reference voltage for lower-order A/D conversion is unnecessary, and the influence of the gain accuracy of the differential conversion circuit on conversion accuracy is eliminated. In addition, the differential conversion circuit does not need to be a negative feedback type circuit such as an operational amplifier, but a non-negative feedback type circuit such as a differential amplifier circuit is sufficient, so it is a series-parallel type A/D converter that is very stable and high speed without adjustment. A converter can be realized.

実施例 本発明第1の実施例における直並列型A/D変換器の回
路図を第1図に示1鬼 一方の入力端と他方の入力端の電位差を出力電流に変換
する複数の差動変換回路からなる差動変換回路列1の一
方の入力端には共通にアナログ入力信号2が入力され 
他方の入力端には参照電圧発生手段を構成する基準電圧
3の電圧を基準抵抗4で分圧することにより発生させた
各々の参照電圧が入力されている。上位比較器列5を有
し 各々の比較器の一方の入力端には基準抵抗4の各々
の分圧点の電圧力丈 他方の入力端には共通にアナログ
入力信号2が入力され その比較出力は上位論理回路6
に入力され上位論理回路6の出力が確定するととも?Q
  複数の出力電流のうち特定の出力電流を選択する信
号を第1のスイッチ手段7に与えることにより負荷抵抗
列8に電圧が発生する。
Embodiment A circuit diagram of a series-parallel type A/D converter according to a first embodiment of the present invention is shown in FIG. An analog input signal 2 is commonly input to one input terminal of a differential conversion circuit array 1 consisting of conversion circuits.
Each reference voltage generated by dividing the voltage of the reference voltage 3 constituting the reference voltage generating means by a reference resistor 4 is input to the other input terminal. It has an upper comparator array 5, and one input terminal of each comparator has the voltage level at each voltage division point of the reference resistor 4, and the other input terminal commonly inputs the analog input signal 2, and its comparison output. is upper logic circuit 6
When the output of the upper logic circuit 6 is determined? Q
A voltage is generated across the load resistor array 8 by applying a signal to the first switch means 7 to select a specific output current from among the plurality of output currents.

発生した電圧は電圧分圧手段1oに送られ ここで分圧
される。下位比較器列12を構成する各々の比較器(瓜
 分圧された電圧と、分圧された電圧のうちの特定の電
圧を選択する第2の選択手段をその一部分として含む上
位論理回路6の出力によりスイッチされる第2のスイッ
チ手段11の出力電圧を比較しその比較出力は下位論理
回路13に入力され下位論理回路13の出力が確定する
。上位論理回路6及び下位論理回路13の確定した出力
を加算器14において加算することにより、A/D変換
出力15を得る。
The generated voltage is sent to voltage dividing means 1o and divided there. Each of the comparators constituting the lower comparator array 12 has a divided voltage and an upper logic circuit 6 which includes as a part a second selection means for selecting a specific voltage from the divided voltage. The output voltage of the second switching means 11 which is switched by the output is compared, and the comparison output is input to the lower logic circuit 13 to determine the output of the lower logic circuit 13. By adding the outputs in an adder 14, an A/D conversion output 15 is obtained.

次に第2は 第3図を用いて、本発明の第1の実施例の
動作を詳細に説明する。
Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be explained in detail with reference to FIG.

第2図はアナログ入力信号Vsに対する(a)各差動変
換回路AO,A4.  ・・・、A16の出力■aO,
Ia4.  ・・・、  Iala、  および、各差
動変換回路A2.A6.  ・・・、A18の出力I 
b2.  I b6゜・・、  Ibl&  (b)各
比較器co−07の比較出力、(c)スイッチSad、
  Sc4. − ・−、5a16.  Sb2、  
Sb6.  ・・+、  5b18.  Sca、Sc
bの選択状態を示している。
FIG. 2 shows (a) each differential conversion circuit AO, A4 . ..., A16 output ■aO,
Ia4. ..., Iala, and each differential conversion circuit A2. A6. ..., output I of A18
b2. Ib6゜..., Ibl& (b) Comparison output of each comparator co-07, (c) Switch Sad,
Sc4. -・-, 5a16. Sb2,
Sb6. ...+, 5b18. Sca, Sc
b shows the selected state.

第2図の(a)に示したように 各差動変換回路AO,
A2.  ・・t、  A18ノ参照電圧をVO,V2
゜・・・、Vi8とすると、各出力IaO,Ia4. 
 ・・Ia16.  Ib2.  Ib6.  ・・+
、  Ib181友  各々の参照電圧の近傍でL(1
−1)および(]−2)式で与えられる。
As shown in FIG. 2(a), each differential conversion circuit AO,
A2. ...t, A18 reference voltage is VO, V2
゜..., Vi8, each output IaO, Ia4 .
...Ia16. Ib2. Ib6.・・+
, Ib181 friend L(1
-1) and (]-2).

Iai=  g (Vs−Vi) +Ib   (i=
o。
Iai= g (Vs-Vi) +Ib (i=
o.

4、・・・、16)   (1−1) Ibi=−g (Vs−Vi) +Ib   (i=2
゜6、・・・、18)   (1−2) ただし 上式において、gは差動変換回路の相互コンダ
クタンスであり、 Ibはバイアス電流である。
4,...,16) (1-1) Ibi=-g (Vs-Vi) +Ib (i=2
゜6,...,18) (1-2) However, in the above equation, g is the mutual conductance of the differential conversion circuit, and Ib is the bias current.

第2図の(b)で示した 上位比較器列5を構成する比
較器02〜C16の比較出力は下記の(2)式で与えら
れる。
The comparison outputs of the comparators 02 to C16 forming the upper comparator array 5 shown in FIG. 2(b) are given by the following equation (2).

Ci=sgn (Vs−Vi) (i= 2 、4 、・・・、16)     (2)
ただし 上式において、sgn関数を次のように定義し
て用いた sgn(x)=1   :x≧O sgn(x) =O:  x<0 (2)式から明らかに 各比較器の比較出力は入力信号
が各々の参照電圧よりも大きい時ζζ [1]をとる。
Ci=sgn (Vs-Vi) (i= 2, 4,..., 16) (2)
However, in the above equation, the sgn function is defined and used as follows: sgn(x)=1 :x≧O sgn(x) =O: x<0 From equation (2), it is clear that the comparison output of each comparator takes ζζ [1] when the input signal is larger than each reference voltage.

そこで、これらの比較出力を論理回路6に入力ずれば 
上位A/D変換出力を得ることができる。
Therefore, if these comparison outputs are input to the logic circuit 6,
Upper A/D conversion output can be obtained.

第2図の(3)ti  スイッチ手段7の各スイッチの
開閉状態およびスイッチ手段11の各スイッチの接続状
態を示している。図において[1]はON状態を、 [
0]はOFF状態を示し また[+]は十端子への接続
状態を、 [−]は一端子への接続状態を示′?l−0 以上で述べたように差動変換回路はアナログ入力信号の
電圧レベルに応じて、線形な出力電流を発生し 選択的
にスイッチングされる。
(3) ti in FIG. 2 shows the open/close states of each switch of the switch means 7 and the connection state of each switch of the switch means 11. In the figure, [1] indicates the ON state, [
0] indicates the OFF state, [+] indicates the connection state to the 10th terminal, and [-] indicates the connection state to the 1st terminal'? l-0 As described above, the differential conversion circuit generates a linear output current and is selectively switched depending on the voltage level of the analog input signal.

装置 上述のようにして発生させた出力電流を用いて下
位A/D変換を行なう方法について説明する。
Apparatus A method for performing lower A/D conversion using the output current generated as described above will be described.

差動変換回路の出力電流は第1のスイッチ手段7により
負荷抵抗に導かれ電圧に変換される。
The output current of the differential conversion circuit is guided to a load resistor by the first switch means 7 and converted into a voltage.

第3図はアナログ入力信号2に対する電圧分圧手段内の
各節点の電圧を示している。この例では、下位A/D変
換の分解能は3ビツトを想定し アナログ入力信号2の
電圧がV2とVsの間にある場合を示している。電圧分
圧手段としては同一抵抗を縦続接続したものを用いてい
る。選択された隣接する4つの差動変換回路の出力電流
を負荷抵抗により電圧に変換したものの間を分圧L  
VAI〜VA3およびVBI〜VB3を生成する。VA
O−VA4の増減極性およびVBO−Vs4の増減極性
はアナログ入力信号のレベルにより一意に決定される。
FIG. 3 shows the voltage at each node within the voltage dividing means for the analog input signal 2. In this example, the resolution of the lower A/D conversion is assumed to be 3 bits, and the case where the voltage of the analog input signal 2 is between V2 and Vs is shown. As the voltage dividing means, the same resistors are connected in series. The output currents of four selected adjacent differential conversion circuits are converted into voltages by load resistances, and a voltage division L is established between them.
Generate VAI-VA3 and VBI-VB3. V.A.
The increasing/decreasing polarity of O-VA4 and the increasing/decreasing polarity of VBO-Vs4 are uniquely determined by the level of the analog input signal.

その増減極性を考慮して、全入力端子範囲にわたるVA
O〜VA4およびVBO〜VB4の様子を第4図に示す
。以上のように構成ずれは」二値A/D変換の最小電圧
範囲を2倍に拡大して3ビツトの下位A/D変換を行な
う直並列型A/D変換器を実現できる。
VA over the entire input terminal range, taking into account its increase/decrease polarity.
The states of O to VA4 and VBO to VB4 are shown in FIG. As described above, the configuration difference can realize a series-parallel type A/D converter that doubles the minimum voltage range of binary A/D conversion and performs 3-bit lower A/D conversion.

な抵 第5図のように負荷抵抗列8と電圧分圧手段IO
の間にバッファ手段9を挿入した構成の場合、上記第1
図に示した方法に加えてバッファ手段9を挿入したこと
によって、負荷抵抗列8の出力電圧が電圧分圧手段1o
に流れる電流の影響を受けにくくなり、第1図に示した
構成の直並列型A/D変換器よりさらに高精度の直並列
型A/D変換器が得られる。
As shown in Figure 5, the load resistor string 8 and voltage dividing means IO
In the case of a configuration in which a buffer means 9 is inserted between
By inserting the buffer means 9 in addition to the method shown in the figure, the output voltage of the load resistor string 8 is reduced by the voltage dividing means 1o.
This makes it possible to obtain a series-parallel type A/D converter with higher accuracy than the series-parallel type A/D converter having the configuration shown in FIG. 1.

次に 本発明第2の実施例における直並列型A/D変換
器の回路図を第7図に示す。これは、 負荷抵抗の有無
以外は本発明の第1の実施例のA/D変換器と同じ構成
であり、第1の実施例のA/D変換器における負荷抵抗
による電流・電圧変換の作用が省かれたものとみなせる
Next, FIG. 7 shows a circuit diagram of a series-parallel type A/D converter according to a second embodiment of the present invention. This has the same configuration as the A/D converter of the first embodiment of the present invention except for the presence or absence of a load resistor, and the effect of current/voltage conversion by the load resistor in the A/D converter of the first embodiment. can be considered as having been omitted.

次に第3の実施例について第11図を用い説明する。第
1図及び第5図の回路では上位比較器列と下位比較器列
を各々設けていた力丈 第11図のように第3の選択手
段により制御される第3のスイッチ手段104を、基準
抵抗4の分圧点および電圧分圧手段10と比較器列10
5の間に設ければ 比較器列を時分割で上位の変換と下
位の変換に使い分けることができるので、第1図及び第
5図に示した回路よりも比較器の数を削減L  A/D
変換器の回路規模を縮小することができる。な抵第3の
スイッチ手段104(唄 第1図の実施例における第2
のスイッチ手段11の機能を含むものであり、また 変
換論理回路106は、 第1の実施例における上位論理
回路6と下位論理回路13と加算器14の機能とを含む
ものである。
Next, a third embodiment will be explained using FIG. 11. In the circuits of FIGS. 1 and 5, an upper comparator row and a lower comparator row are respectively provided. As shown in FIG. 11, the third switch means 104 controlled by the third selection means is Voltage dividing point of resistor 4, voltage dividing means 10 and comparator array 10
5, the comparator array can be used time-divisionally for upper and lower conversions, so the number of comparators can be reduced compared to the circuits shown in Figures 1 and 5. D
The circuit scale of the converter can be reduced. The third switch means 104 (song)
The conversion logic circuit 106 includes the functions of the upper logic circuit 6, the lower logic circuit 13, and the adder 14 in the first embodiment.

最後に第4の実施例について第1−6:図を用いて説明
する。第1図および第5図の各回路構成において下位の
変換を行なう際(、−比較器列の各比較器の一方の入力
端は必ず電圧分圧手段である分圧用抵抗体の端部の電圧
をスイッチ手段を介して供給されている力丈 場合によ
っては端部の電圧である必要はなく、補間のための比較
器の入力電圧を複数の差動回路の出力を用いて発生する
という本発明の思想のひとつに従えば 第12図のよう
な構成により下位の変換を行なう際に第6図に示すよう
な下位比較器の入力電圧の交差点を持つように電圧分圧
手段の各分圧点の電圧を比較器の入力として与えてもよ
い。電圧分圧手段10の各分圧点の電圧を下位比較器の
入力とするので、第1図及び第5図の実施例における第
2のスイッチ手段11は おのずから不要となる。
Finally, the fourth embodiment will be described using Figures 1-6. When performing low-order conversion in each of the circuit configurations shown in Figs. In the present invention, the input voltage of the comparator for interpolation is generated using the outputs of a plurality of differential circuits. According to one of the ideas of may be given as the input of the comparator.Since the voltage at each voltage dividing point of the voltage dividing means 10 is used as the input of the lower comparator, the second switch in the embodiments of FIGS. Means 11 becomes unnecessary.

発明の効果 本発明によれは 以下のような効果が得られる。Effect of the invention According to the present invention, the following effects can be obtained.

(1)従来のようにD/A変換回路のフルスケール電圧
と上位A/D変換回路のフルスケール電圧の合わせ込み
が不要なため高精度なA/D変換を実現できると同時へ
 合わせ込みのための回路手段が不要で構成が簡潔にな
り、また 参照電圧を外部信号により自由に可変でき便
利である。
(1) It is not necessary to match the full-scale voltage of the D/A converter circuit and the full-scale voltage of the host A/D converter circuit as in the past, so high-precision A/D conversion can be achieved. This method simplifies the configuration because no circuit means is required for this purpose, and it is convenient because the reference voltage can be freely varied by an external signal.

(2)従来のような高精度な演算増幅器を用い槓差動変
換回路列を用いている力(隣接する差動変換回路間の相
対利得精度は必要であるが絶対精度は不要である。この
ため差動変換回路は、 演算増幅器を用いずとも通常の
エミッタ結合のトランジスタ対で十分である。また差動
増幅回路の相対利得精度は集積回路技術を用いることで
十分達成可能である。高精度な演算増幅器を用いないこ
とにより調整箇所が不要であるため集積回路に適し従来
よりも更に高速な直並列型A/D変換器を構成できる。
(2) The power of using conventional high-precision operational amplifiers and differential conversion circuit arrays (relative gain accuracy between adjacent differential conversion circuits is necessary, but absolute accuracy is not required). Therefore, a normal emitter-coupled transistor pair is sufficient for the differential conversion circuit without using an operational amplifier.In addition, the relative gain accuracy of the differential amplifier circuit can be sufficiently achieved by using integrated circuit technology.High precision By not using an operational amplifier, there is no need for adjustment points, so it is possible to construct a series-parallel type A/D converter that is suitable for integrated circuits and is faster than the conventional one.

(3)さらに従来のように下位A/D変換回路の参照電
圧のフルスケール電圧を合わせる必要がない。
(3) Furthermore, there is no need to match the full-scale voltage of the reference voltage of the lower A/D conversion circuit as in the conventional case.

これは本実施例の下位A/D変換力(従来のような固定
化した参照電圧を用いずミ 選択された複数の差動出力
電圧間を分圧する電圧分圧手段を備えこの分圧された電
圧を比較して下位のA/D変換を行なうためで、言い換
えれば下位のA/D変換の入力アナログ信号に対する参
照電圧は上位A/D変換の参照電圧間を均等に分圧した
ものになっているからである。このことから下位A/D
変換と上位A/D変換の整合性は極めて良好で、より高
精度の変換が可能となる。
This is due to the lower A/D conversion power of this embodiment (without using a fixed reference voltage as in the conventional case). This is to compare the voltages and perform lower A/D conversion.In other words, the reference voltage for the input analog signal of the lower A/D conversion is the same voltage divided between the reference voltages of the upper A/D conversion. This is because the lower A/D
The compatibility between the conversion and the upper A/D conversion is extremely good, making it possible to perform conversion with higher precision.

(4)加うるに 本実施例では下位のA/D変換の入力
信号が差動形式になっているため電源ノイズなどのコモ
ンモードノイズの除去作用があり、従来よりも高精度か
つ安定な直並列型A/D変換器を実現できる。
(4) In addition, in this example, the input signal of the lower A/D conversion is in a differential format, which has the effect of removing common mode noise such as power supply noise, and provides a more accurate and stable direct signal than before. A parallel A/D converter can be realized.

(5)下位A/D変換器の変換電圧範囲を上位比較器1
単位の比較範囲を包含してかつより広く取ることにより
、時間的に変動している入力信号に対しても更に正確な
変換が行え よりいっそうのA/D変換の安定(L  
高速高精度化を図ることができる。
(5) Set the conversion voltage range of the lower A/D converter to the upper comparator 1.
By including and widening the comparison range of units, more accurate conversion can be performed even for input signals that fluctuate over time, and further stability of A/D conversion (L
High speed and high precision can be achieved.

(6)更に 隣接する上位比較器1単位間で入力信号が
変化したときに切り換えられる差動増幅回路の入力電圧
はその隣接する電圧から最も離れた電圧であることによ
り、上位比較器1単位の比較範囲の両端における下位A
/D変換の比較器の入力電圧の発生方法が一意であるこ
とが保証されているので、隣接する上位比較器1単位間
において変換出力コードの一様性(すなわち一意性)を
確保することができる。
(6) Furthermore, since the input voltage of the differential amplifier circuit that is switched when the input signal changes between adjacent upper comparator units is the voltage that is farthest from the adjacent voltage, Lower A at both ends of the comparison range
Since the method of generating the input voltage of the /D conversion comparator is guaranteed to be unique, it is possible to ensure uniformity (i.e., uniqueness) of the conversion output code between adjacent upper comparator units. can.

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

第1図は本発明の第1の実施例の回路構成医第2図の(
a)は実施例のA/D変換器の内部の差動変換回路の出
力を示す説明図 第2図の(b)は各比較器の比較出力
を示す説明@ 第2図の(C)はスイッチの状態を示す
説明は 第3図は実施例における下位A/D変換の様子
を示す説明@ 第4図は全入力端子範囲にわたる下位変
換の様子を示す説明@ 第5図は実施例1に電圧のバッ
ファ手段を含む実施例の回路構成図 第6図は下位変換
の比較器の入力端子の交差点を第1図に示す実施例と異
なる点に設定した場合の説明@ 第7図は本発明の第2
の実施例の回路構成@ 第8図は従来の直並列型A/D
変換器の回路構成図 第9図は従来の直並列型A/D変
換器の各部の電圧関係図 第1O図は従来の直並列型A
/D変換器の下位A/D変換回路の入力電圧の過渡応答
を示す電圧波形@ 第11図は本発明箱3の実施例の回
路構成図 第12図は本発明箱4の実施例の回路構成図
である。 1・・・差動変換回路ダ14・・・基準抵仇冗− 5・・・」二値比較諸処 6・・・上位論理回路、7・
・・第1のスイッチ手R10・・・電圧分圧手段、 1
1・・・第2のスイッチ手段、 12・・・下位比較器
夕L13・・・下位論理口Ii&14・・・加算a
FIG. 1 shows the circuit configuration diagram of the first embodiment of the present invention.
(a) is an explanatory diagram showing the output of the differential conversion circuit inside the A/D converter of the example. (b) in Figure 2 is an explanation diagram showing the comparison output of each comparator. Figure 3 shows the state of the lower A/D conversion in the embodiment @ Figure 4 shows the state of the lower conversion over the entire input terminal range @ Figure 5 shows the state of the lower A/D conversion in the example 1 A circuit configuration diagram of an embodiment including a voltage buffer means. FIG. 6 is an explanation of the case where the intersection of the input terminals of the comparator for lower conversion is set at a different point from the embodiment shown in FIG. 1. @ FIG. 7 is the invention of the present invention. the second of
The circuit configuration of the example shown in Figure 8 is a conventional series-parallel type A/D.
Converter circuit diagram Figure 9 is a voltage relationship diagram of each part of a conventional series-parallel type A/D converter Figure 1O is a conventional series-parallel type A/D converter
Voltage waveform showing the transient response of the input voltage of the lower A/D conversion circuit of the /D converter @ Fig. 11 is a circuit diagram of the embodiment of Invention Box 3 Fig. 12 is the circuit of the embodiment of Invention Box 4 FIG. 1... Differential conversion circuit 14... Reference resistance redundancy 5... Binary comparison processing 6... Upper logic circuit, 7.
...First switch hand R10... Voltage dividing means, 1
1... Second switch means, 12... Lower comparator L13... Lower logical port Ii & 14... Addition a

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)複数の参照電圧を発生する参照電圧発生手段と、
一方の入力端には共通にアナログ入力信号が、他方の入
力端には各々の参照電圧が入力されており、入力端間の
電位差を出力電流に変換する、参照電圧の大きさ順に番
号を付けられた複数の差動変換回路(但し、比較極性は
、偶数番号の差動変換回路と奇数番号の差動変換回路で
、逆である)からなる差動変換回路列と、前記差動変換
回路の出力電流の負荷となる負荷抵抗列と、アナログ入
力信号と参照電圧を直接もしくは間接に比較して上位の
変換を行なう上位A/D変換回路と、これら複数の出力
電流のうち特定の連続した番号を付された複数個の差動
変換回路の出力電流を選択する第1の選択手段と、選択
された出力電流をスイッチして前記負荷抵抗列に供給す
る第1のスイッチ手段と、前記負荷抵抗列に発生した電
圧のうちの特定の出力電圧を選択する第2の選択手段と
、選択された出力電圧をスイッチして次段に送る第2の
スイッチ手段と、前記負荷抵抗列の出力電圧間を分圧す
る電圧分圧手段と、前記電圧分圧手段により分圧された
電圧と前記第2の選択手段により選択された電圧を比較
して下位のA/D変換を行う下位A/D変換回路とを有
する直並列型A/D変換器
(1) Reference voltage generation means that generates a plurality of reference voltages;
A common analog input signal is input to one input terminal, and each reference voltage is input to the other input terminal.The reference voltages, which convert the potential difference between the input terminals into an output current, are numbered in order of magnitude. (However, the comparison polarity is reversed between the even-numbered differential conversion circuit and the odd-numbered differential conversion circuit) and the differential conversion circuit. A load resistor string that acts as a load for the output current of a first selection means for selecting an output current of a plurality of numbered differential conversion circuits; a first switch means for switching the selected output current and supplying the selected output current to the load resistor string; a second selection means for selecting a specific output voltage from among the voltages generated in the resistor string; a second switch means for switching the selected output voltage and sending it to the next stage; and an output voltage of the load resistance string. and lower A/D conversion for performing lower A/D conversion by comparing the voltage divided by the voltage dividing means and the voltage selected by the second selection means. A series-parallel A/D converter with a circuit
(2)複数の参照電圧を発生する参照電圧発生手段と、
一方の入力端には共通にアナログ入力信号が、他方の入
力端には各々の参照電圧が入力されており、入力端間の
電位差を出力電圧に変換する、参照電圧の大きさ順に番
号を付けられた複数の差動変換回路(但し、比較極性は
、偶数番号の差動変換回路と奇数番号の差動変換回路で
、逆である)からなる差動変換回路列と、アナログ入力
信号と参照電圧を直接もしくは間接に比較して上位の変
換を行なう上位A/D変換回路と、これら複数の出力電
圧のうち特定の連続した番号を付された複数個の差動変
換回路の出力電圧を選択する第1の選択手段と、選択さ
れた出力電圧をスイッチして次段に供給する第1のスイ
ッチ手段と、選択された複数の出力電圧のうちの特定の
出力電圧を選択する第2の選択手段と、選択された出力
電圧をスイッチして次段に送る第2のスイッチ手段と、
前記第1の選択手段により選択された出力電圧間を分圧
する電圧分圧手段と、前記電圧分圧手段により分圧され
た電圧と前記第2の選択手段により選択された電圧を比
較して下位のA/D変換を行う下位A/D変換回路とを
有する直並列型A/D変換器。
(2) reference voltage generation means that generates a plurality of reference voltages;
A common analog input signal is input to one input terminal, and each reference voltage is input to the other input terminal.The reference voltages are numbered in order of magnitude, converting the potential difference between the input terminals into an output voltage. A differential conversion circuit array consisting of a plurality of differential conversion circuits (however, the comparison polarity is reversed for even-numbered differential conversion circuits and odd-numbered differential conversion circuits), and an analog input signal and reference Select the output voltages of the upper A/D conversion circuit that directly or indirectly compares the voltages and performs higher conversion, and of the multiple differential conversion circuits that are given specific consecutive numbers from among these multiple output voltages. a first selection means for switching the selected output voltage and supplying it to the next stage; and a second selection means for selecting a specific output voltage from among the plurality of selected output voltages. means, and second switch means for switching the selected output voltage to the next stage;
Voltage dividing means divides the output voltages selected by the first selecting means, and compares the voltage divided by the voltage dividing means and the voltage selected by the second selecting means, A serial-parallel type A/D converter having a lower A/D conversion circuit that performs A/D conversion.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010258685A (en) * 2009-04-23 2010-11-11 Sony Corp A/d converter

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