JPH05259913A - A/d converter - Google Patents

A/d converter

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JPH05259913A
JPH05259913A JP5116392A JP5116392A JPH05259913A JP H05259913 A JPH05259913 A JP H05259913A JP 5116392 A JP5116392 A JP 5116392A JP 5116392 A JP5116392 A JP 5116392A JP H05259913 A JPH05259913 A JP H05259913A
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JP
Japan
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sampling
conversion
level
output
turned
Prior art date
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Pending
Application number
JP5116392A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasunori Kukisawa
安▲徳▼ 柊澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH05259913A publication Critical patent/JPH05259913A/en
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Abstract

PURPOSE:To always secure the constant conversion characteristic and to shorten the sampling period by initializing the potential set right before the sampling of a sampling/holding circuit. CONSTITUTION:The level of the END signal outputted from a control part 1 is changed to '1' from '0', and the result of the A/D conversion is written into a storage register 38 by a control function. At the same time, the output level of an inverter 6 is changed to '0' from '1' and the output levels of the NAND circuits 7 and 9-16 are all set at '1'. Then the transfer gates 22, 25, 26, 28 and 30 are turned on by the inverting functions of the inverters 8 and 17-21. Meanwhile the gates 23, 24, 27, 29, 31 and 32 are turned off. Under such conditions, the total charge capacity Q of the capacitors 33-36 are initialized. Therefore the state is reversed in a sampling state where the subsequent A/D converting operations are continuously carried out. Thus the potential level V0 of a B line is changed to Vr/2 at a sampling start time point.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はA/D変換装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an A / D converter.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のA/D変換装置の一例として、図
5に、一般によく知られているコンデンサ・アレイ型逐
次比較型A/D変換装置のブロック図を示す。ここで
は、特に簡単のために4ビットの場合を例として説明す
る。
2. Description of the Related Art As an example of a conventional A / D converter, FIG. 5 shows a block diagram of a generally well-known capacitor array type successive approximation A / D converter. Here, for the sake of simplicity, a case of 4 bits will be described as an example.

【0003】図5において、当該従来例のA/D変換装
置は、アナログ入力端子105およびアナログ・リファ
レンス電源端子106に対応して、制御部1と、コンパ
レータ37と、記憶レジスタ38と、トランスファ・ゲ
ート66〜76と、インバータ77と、コンデンサ・ア
レイ部を形成するコデンサ78〜81とを備えて構成さ
れている。ここにおいて、コンデンサ78(容量
1 )、79(容量C2 )、80(容量C3 )および8
1(容量C4 )の相対容量比は、次式のように設定され
ている。
In FIG. 5, the conventional A / D conversion device corresponds to an analog input terminal 105 and an analog reference power supply terminal 106, a control unit 1, a comparator 37, a storage register 38, a transfer register. The gates 66 to 76, an inverter 77, and capacitors 78 to 81 forming a capacitor array section are provided. Here, capacitors 78 (capacity C 1 ), 79 (capacity C 2 ), 80 (capacity C 3 ) and 8
The relative capacity ratio of 1 (capacity C 4 ) is set by the following equation.

【0004】 C1 :C2 :C3 :C4 =1:1/2:1/4:1/4 次に、図5のブロック図と、図6(a)、(b)、
(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)、
(i)、(j)および(k)に示される動作信号のタイ
ミング図を参照して、本従来例の動作について説明す
る。
C 1 : C 2 : C 3 : C 4 = 1: 1/2: 1/4: 1/4 Next, the block diagram of FIG. 5 and FIGS. 6 (a) and 6 (b),
(C), (d), (e), (f), (g), (h),
The operation of this conventional example will be described with reference to the timing diagrams of the operation signals shown in (i), (j) and (k).

【0005】先ず、サンプル期間T1 (図6を参照)に
おいては、制御部1より出力される制御信号S1
3 、S5 、S7 およびS9 の出力レベルが“1”とな
って、トランスファ・ゲート67、69、71、73お
よび75がオンの状態となり、また、制御部1より出力
される制御信号S2 、S4 、S6 およびS8 の出力レベ
ルおよびインバータ77の出力レベルが“0”となっ
て、トランスファ・ゲート66、68、70、72およ
び74がオフの状態となり、アナログ入力端子105よ
り入力されるアナログ信号は、トランスファ・ゲート7
5、67、69、71および73を経由して、コンデン
サ78、79、80および81に対する充放電が行われ
る。これにより、当該アナログ信号のアナログ値のサン
プリングが行われる。
First, in the sampling period T 1 (see FIG. 6), the control signal S 1 output from the control unit 1
The output levels of S 3 , S 5 , S 7 and S 9 become "1", the transfer gates 67, 69, 71, 73 and 75 are turned on, and the control output from the control unit 1 is performed. The output levels of the signals S 2 , S 4 , S 6 and S 8 and the output level of the inverter 77 become “0”, the transfer gates 66, 68, 70, 72 and 74 are turned off, and the analog input terminals are turned off. The analog signal input from 105 is the transfer gate 7
The capacitors 78, 79, 80 and 81 are charged and discharged via 5, 67, 69, 71 and 73. Thereby, sampling of the analog value of the analog signal is performed.

【0006】上記のサンプリング期間に続く次のホール
ド期間T2 においては、制御部1より出力される制御信
号S1 、S3 、S5 、S7 およびS9 の出力レベルが
“0”となって、トランスファ・ゲート67、69、7
1、73および75がオフの状態となり、サンプリング
期間T1 において取込まれた電荷がコンデンサ78、7
9、80および81にホールドされる。この時にコンパ
レータ37に入力されるコンペア・ラインの電位Vは、
アナログ入力端子105に入力されるアナログ電圧のレ
ベルをVi とすると、次式により示される。
In the next hold period T 2 following the above sampling period, the output level of the control signals S 1 , S 3 , S 5 , S 7 and S 9 output from the control section 1 becomes "0". Transfer gates 67, 69, 7
1 , 73 and 75 are turned off, and the charges taken in during the sampling period T 1 are transferred to the capacitors 78 and 7.
Holds at 9, 80 and 81. At this time, the potential V of the compare line input to the comparator 37 is
When the level of the analog voltage input to the analog input terminal 105 is V i , it is expressed by the following equation.

【0007】V=−Vi 次いでA/D変換動作に入り、先ず、変換動作の第1の
ステートにおいては、制御部1においては、制御信号S
3 の出力レベルは“1”となり、トランスファ・ゲート
67はオンの状態となる。これにより、コンデンサ78
の一方の端子にはアナログ・リファレンス電源端子10
6より入力されるリファレンス電圧Vrのレベルが印加
される。コンデンサ78の容量C1 は、コンデンサC1
〜C4 の全容量値の1/2であるから、コンパレータ3
7に入力されるコンペラ・ラインの電位Vは、次式によ
り与えられる。
V = -Vi  Next, the A / D conversion operation is started. First, the first conversion operation is performed.
In the state, in the control unit 1, the control signal S
3Output level becomes "1", and transfer gate
67 is turned on. This allows the condenser 78
One terminal has analog reference power supply terminal 10
Reference voltage V input from 6rApplied level
To be done. Capacitance C of capacitor 781Is the capacitor C1
~ CFourIs 1/2 of the total capacitance value of
The potential V of the compeller line input to 7 is calculated by the following equation.
Given.

【0008】V=−Vi +Vr /2 ここにおいて、V<0の場合には、制御部1に送られる
コンパレータ37の出力レベルは“0”となり、制御部
1より出力される制御信号S3 の出力レベルは“1”の
ままに保持され、これによりトランスファ・ゲート67
はオンの状態のままとなって、最上位ビットは“1”に
設定される。また、V>0の場合には、コンパレータ3
7の出力レベルは“1”となり、制御部1より出力され
る制御信号S2 の出力レベルは“1”、S3 の出力レベ
ルは“0”となって、トランスファ・ゲート66はオン
の状態、トランスファ・ゲート67はオフの状態となっ
て、最上位ビットは“0”に設定される。ここにおい
て、図6においては、S2 の出力レベルが“0”、S3
の出力レベルが“1”の状態において、最上位ビットに
は“1”が設定されている。
V = -V i + V r / 2 Here, when V <0, the output level of the comparator 37 sent to the control unit 1 becomes "0", and the control signal S output from the control unit 1 The output level of 3 is kept at "1", which causes the transfer gate 67
Remains on and the most significant bit is set to "1". When V> 0, the comparator 3
The output level of 7 becomes "1", the output level of the control signal S 2 output from the control unit 1 is "1", the output level of the S3, becomes "0", transfer gate 66 is turned on, The transfer gate 67 is turned off and the most significant bit is set to "0". Here, in FIG. 6, the output level of S 2 is “0”, S 3
In the state where the output level of 1 is "1", "1" is set in the most significant bit.

【0009】次に、最上位から2ビット目を決定する。
制御部1においては、制御信号S5の出力レベルを
“1”として、トランスファ・ゲート69をオンの状態
とし、これにより、コンパレータ37に入力されるコン
ペア・ラインの電位Vは、既に設定されている最上位ビ
ットの状態により、下記の2式の何れかにより示される
電位となる。
Next, the second most significant bit is determined.
In the control section 1, the output level of the control signal S 5 is set to "1" and the transfer gate 69 is turned on, whereby the potential V of the compare line input to the comparator 37 has already been set. Depending on the state of the most significant bit, the potential becomes one of the following two equations.

【0010】 V=−Vi +Vr /2+Vr /4(最上位ビットが
“1”の時) V=−Vi +Vr /4 (最上位ビットが
“0”の時) 図6のタイミング図に示される例においては、最上位ビ
ットは“1”に設定されているために、コンペア・ライ
ンの電位Vは、次式のように表わされる。
[0010] V = -V i + V r / 2 + V r / 4 ( when the most significant bit is "1") V = -V i + V r / 4 ( when the most significant bit is "0") the timing of Fig. 6 In the example shown in the figure, the most significant bit is set to "1", so the potential V of the compare line is expressed by the following equation.

【0011】V=−Vi +Vr +Vr /4 ここにおいても、最上位ビットを決定した時と同様に、
コンパレータ37と制御部1とによりV<0に場合に
は、最上位から2ビット目のビットは“1”に設定さ
れ、V>0に場合には“0”に設定される。以下、同様
の手順により、最下位ビットまで決定されると、(11
11)〜(0000)までの八つの状態の何れかに分類
される。図6のタイミング図においては、最終的に(1
100)となっている。
V = −V i + V r + V r / 4 Here, as in the case of determining the most significant bit,
When V <0 by the comparator 37 and the control unit 1, the second most significant bit is set to "1", and when V> 0, it is set to "0". Thereafter, when the least significant bit is determined by the same procedure, (11
11) to (0000). In the timing diagram of FIG. 6, finally (1
100).

【0012】次に、上述のようにしてA/D変換された
変換結果をレジスタ38に書込むステートにおいては、
A/D変換結果が制御部1を介してレジスタ38に書込
まれる。この書込みのステートにおいては、制御部1か
ら出力されて記憶レジスタ38に対する制御信号として
作用するEND信号のレベルは“1”となり、このEN
D信号を介して、制御部1からレジスタ38に入力され
るA/D変換結果が記憶レジスタ38内に書込まれる。
以下、同様にして、サンプリング、ホールド、A/D変
換およびレジスタに対する書込みという動作手順によ
り、A/D変換が繰返して実行される。
Next, in the state of writing the conversion result A / D converted as described above into the register 38,
The A / D conversion result is written in the register 38 via the control unit 1. In this write state, the level of the END signal output from the control unit 1 and acting as a control signal for the storage register 38 becomes "1", and this EN
The A / D conversion result input from the control unit 1 to the register 38 is written into the storage register 38 via the D signal.
Thereafter, similarly, the A / D conversion is repeatedly executed by the operation procedure of sampling, holding, A / D conversion, and writing to the register.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のA/D
変換装置は、サンプリング時においては低アナログ入力
インピーダンスであり、A/D変換を連続して実行する
場合に、サンプリング時にコンデンサ・アレイ部にチャ
ージまたはディスチャージする必要のある電荷容量は、
直前の変換時にサンプリングされた電荷容量により異な
っている。例えば、4ビットのA/D変換動作を2回連
続して行う場合には、その変換値が(0000)→(1
111)と変化する場合と、(1111)→(111
1)と変化する場合とでは、後者の場合においては、コ
ンデンサを、全く充電されていない状態からフルに充電
しなければならないために、アナログ入力端子105を
介して流れる充放電電流が余計に流れ込む状態となる。
このために、特に、アナログ入力端子105が高インピ
ーダンスで接続されている場合には、コンデンサに対す
る充放電時間はCRの時定数に反比例するため、コンデ
ンサ78〜81にチャージするための充電時間が余計に
必要となるが、限られた変換時間内においてA/D変換
を行うためには、サンプリング期間は所定時間内に限定
されるため、アナログ入力端子105に接続することの
できる抵抗値も制約される。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The above-mentioned conventional A / D
The conversion device has a low analog input impedance at the time of sampling, and when performing A / D conversion continuously, the charge capacity that needs to be charged or discharged to the capacitor array section at the time of sampling is
It depends on the charge capacity sampled during the last conversion. For example, when the 4-bit A / D conversion operation is performed twice consecutively, the conversion value is (0000) → (1
111) and (1111) → (111
In the case of changing to 1), in the latter case, since the capacitor has to be fully charged from a state where it is not charged at all, an extra charge / discharge current flows through the analog input terminal 105. It becomes a state.
Therefore, in particular, when the analog input terminal 105 is connected with high impedance, the charging / discharging time for the capacitor is inversely proportional to the time constant of CR, and therefore the charging time for charging the capacitors 78 to 81 is extra. However, in order to perform A / D conversion within a limited conversion time, the sampling period is limited to within a predetermined time, and the resistance value that can be connected to the analog input terminal 105 is also limited. It

【0014】即ち、或る限界値以上の抵抗値を有する抵
抗を、アナログ入力端子105に接続した場合には、コ
ンデンサ78〜81に対する充放電電流が、当該抵抗を
介して流れることになるために、実際にアナログ入力端
子105に印加されるアナログ入力電圧の電圧レベルが
シフトして、このレベル・ダウン分だけ変換誤差とな
る。このシフトする電位レベルは、コンデンサ78〜8
1に対する充放電電流により決まるが、この充放電電流
の電流値は、直前のA/D変換により、コンデンサ78
〜81にサンプル/ホールドされている電荷量に依存し
ている。従って、A/D変換結果は、同一レベルを入力
した場合においても前回の変換値により電位のシフト量
が変化するために、常に同一のA/D変換値が得られな
いという欠点がある。
That is, when a resistor having a resistance value equal to or higher than a certain limit value is connected to the analog input terminal 105, the charging / discharging current for the capacitors 78 to 81 flows through the resistor. The voltage level of the analog input voltage actually applied to the analog input terminal 105 is shifted, and a conversion error is caused by this level down. This shifting potential level is determined by the capacitors 78-8.
It depends on the charging / discharging current for 1 but the current value of this charging / discharging current is calculated by the A / D conversion immediately before.
Up to 81 depending on the amount of charge sampled / held. Therefore, the A / D conversion result has a drawback that the same A / D conversion value cannot always be obtained because the shift amount of the potential changes depending on the previous conversion value even when the same level is input.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明のA/D変換装置
は、サンプリング/ホールド回路を有するA/D変換装
置において、入力されるアナログ値をサンプリングする
直前のタイミングにおいて、前記サンプリング/ホール
ド回路の保持する電荷容量を、任意の容量値に設定する
初期値設定手段を備えて構成される。
The A / D converter of the present invention is an A / D converter having a sampling / holding circuit, wherein the sampling / holding circuit is provided at a timing immediately before sampling an input analog value. It is configured to include an initial value setting unit that sets the charge capacity held by the device to an arbitrary capacity value.

【0016】[0016]

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

【0017】図1は本発明の第1の実施例を示すブロッ
ク図である。図1に示されるように、本実施例は、アナ
ログ入力端子101およびアナログ・リファレンス電源
端子102に対応して、制御部1と、インバータ2〜
6、8および17〜21と、NAND回路7および9〜
16と、トランスファ・ゲート22〜32と、コンデン
サ・アレイ部を形成するコンデンサ33〜36と、コン
パレータ37と、記憶レジスタ38とを備えて構成され
ている。ここにおいて、前述の従来例の場合と同様に、
コンデンサ33(容量C1 )、34(容量C2 )、35
(容量C3 )および36(容量C4 )の相対容量比は、
次式のように設定されている。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, this embodiment corresponds to the analog input terminal 101 and the analog reference power supply terminal 102 and controls the controller 1 and the inverters 2 to 2.
6, 8 and 17 to 21 and NAND circuits 7 and 9 to
16, transfer gates 22 to 32, capacitors 33 to 36 forming a capacitor array section, a comparator 37, and a storage register 38. Here, as in the case of the above-mentioned conventional example,
Capacitors 33 (capacity C 1 ), 34 (capacity C 2 ), 35
The relative capacity ratio of (capacity C 3 ) and 36 (capacity C 4 ) is
It is set as the following formula.

【0018】 C1 :C2 :C3 :C4 =1:1/2:1/4:1/4 また、図2(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、
(f)、(g)、(h)、(i)、(j)および(k)
は、本実施例における動作信号を示すタイミング図であ
る。
C 1 : C 2 : C 3 : C 4 = 1: 1/2: 1/4: 1/4 Further, FIGS. 2A, 2B, 2C, 2D, and 2E ),
(F), (g), (h), (i), (j) and (k)
FIG. 4 is a timing diagram showing operation signals in this embodiment.

【0019】次に、図1のブロック図および図2
(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、
(g)、(h)、(i)、(j)および(k)のタイミ
ング図を参照して、本実施例の動作にていて説明する。
Next, the block diagram of FIG. 1 and FIG.
(A), (b), (c), (d), (e), (f),
The operation of this embodiment will be described with reference to the timing charts (g), (h), (i), (j) and (k).

【0020】制御部1より出力される制御信号S1 〜S
9 およびEND信号のタイミングについては、前述の従
来例の場合と同様に動作する。サンプリング、ホールド
およびA/D変換の動作中においては、END信号のレ
ベルは“0”となっており、従って、インバータ6の出
力レベルは“1”となり、これに伴ない、インバータ2
〜5、8および21の反転作用との関連において、NA
ND回路7、9〜16は全てインバータの機能として動
作するために、トランスファ・ゲート24〜32に対す
るゲート制御作用は、実質的には制御部1より出力され
る制御信号S1〜S9 により制御されることになる。こ
のために、制御信号S1 〜S9 を介して実行されるサン
プリング、ホールドおよびA/D変換に至るまでの一連
の動作については、前述の従来例の場合と同様に行われ
る。
Control signals S 1 to S output from the control unit 1
Regarding the timing of 9 and the END signal, the operation is the same as in the case of the above-mentioned conventional example. During the operations of sampling, holding and A / D conversion, the level of the END signal is "0", so that the output level of the inverter 6 becomes "1", and accordingly, the inverter 2
NA in the context of the inversion action of ~ 5, 8 and 21
Since the ND circuits 7 and 9 to 16 all operate as a function of an inverter, the gate control action on the transfer gates 24 to 32 is substantially controlled by the control signals S 1 to S 9 output from the control unit 1. Will be done. Therefore, the series of operations up to the sampling, holding, and A / D conversion performed via the control signals S 1 to S 9 are performed in the same manner as in the above-mentioned conventional example.

【0021】A/D変換が終了して、その変換結果を記
憶レジスタ38に書込むステートにおいては、制御部1
より出力されるEND信号のレベルは“0”より“1”
に変わり、このEND信号による制御作用を介してA/
D変換結果が記憶レジスタ38に書込まれるとともに、
インバータ6の出力レベルが“1”より“0”に変わる
ことにより、NAND回路7および9〜16の出力レベ
ルは全て“1”となって、これにより、インバータ8お
よび17〜21の反転作用を介して、トランスファ・ゲ
ート22、25、26、28および30の各ゲートは全
てオンの状態となり、またトランスファ・ゲート23、
24、27、29、31および32の各ゲートは全てオ
フの状態となる。この場合においては、コンデンサ33
〜36における総電荷容量Qは、次式に示されるように
初期化される。
In the state where the A / D conversion is completed and the conversion result is written in the storage register 38, the control unit 1
The level of the output END signal is from "0" to "1"
Changes to A / via the control action by this END signal.
The D conversion result is written in the storage register 38, and
When the output level of the inverter 6 changes from "1" to "0", the output levels of the NAND circuits 7 and 9 to 16 all become "1", which causes the inverting action of the inverters 8 and 17 to 21. Through the transfer gates 22, 25, 26, 28 and 30 are all turned on, and the transfer gate 23,
All the gates of 24, 27, 29, 31 and 32 are turned off. In this case, the capacitor 33
The total charge capacity Q in ~ 36 is initialized as shown in the following equation.

【0022】Q=C1 ・Vr 従って、連続して行われる次のA/D変換におけるサン
プリング・ステートにおいては、また、トランスファ・
ゲート22、24、26、28および30の各ゲートは
全てオフの状態となり、またトランスファ・ゲート2
3、25、27、29、31および32の各ゲートは全
てオンの状態となって、サンプリング開始時におけるB
ラインにおける電位レベルVo は、次式により与えられ
る。
Q = C1・ Vr  Therefore, the sample in the next A / D conversion that is continuously performed
In the pulling state, the transfer
The gates of gates 22, 24, 26, 28 and 30 are
All turned off, and transfer gate 2
All gates of 3, 25, 27, 29, 31 and 32 are all
Is turned on and B at the start of sampling
Potential level V on the lineoIs given by
It

【0023】 Vo =Vr ・C1 /(C1 +C2 +C3 +C4 ) =Vr /2 従って、アナログ入力端子101に印加されるアナログ
電圧値のコンデンサ33〜36に対するサンプリング
は、その前の変換時におけるサンプリング/ホールドさ
れている電荷容量に関係なく、常にVr /2のレベルか
らの充電または放電が行われることになるために、常に
同一レベルのアナログ入力電圧に対しては常に一定のA
/D変換特性が得られる。またコンデンサ33〜36に
対する充電または放電を行わなければならない最大電荷
量は、従来の場合においては、最大0〜Vr レベルの範
囲内に介在していたのに比較して、本実施例において
は、0〜Vr /2またはVr /2〜Vr の範囲内に介在
する状態となるために、電荷量としては1/2に低減さ
れる。従って、サンプリング期間が従来例と同じ場合に
おいては、アナログ入力端子101に接続する抵抗値に
対する許容値を2倍とすることが可能となり、またアナ
ログ入力端子に接続する抵抗値を同一とする場合におい
ては、サンプリング期間の長さを1/2に短縮すること
ができる。
V o = V r · C 1 / (C 1 + C 2 + C 3 + C 4 ) = V r / 2 Therefore, the sampling of the analog voltage value applied to the analog input terminal 101 to the capacitors 33 to 36 is Regardless of the charge capacity being sampled / held at the time of the previous conversion, charging or discharging is always performed from the level of V r / 2, so that analog input voltages of the same level are always processed. Constant A
The / D conversion characteristic is obtained. In addition, in the present embodiment, the maximum charge amount required to charge or discharge the capacitors 33 to 36 is in the range of 0 to V r level in the maximum in the conventional case. , to a state interposed within the 0 to V r / 2 or V r / 2~V r, it is reduced to 1/2 as a charge amount. Therefore, when the sampling period is the same as that of the conventional example, the allowable value with respect to the resistance value connected to the analog input terminal 101 can be doubled, and when the resistance value connected to the analog input terminal is the same. Can reduce the length of the sampling period to 1/2.

【0024】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0025】図3は本発明の第2の実施例を示すブロッ
ク図である。図3に示されるように、本実施例は、アナ
ログ入力端子103およびアナログ・リファレンス電源
端子104に対応して、制御部1と、インバータ6、
8、21および39と、NAND回路7および40〜6
3と、トランスファ・ゲート22〜32と、コンデンサ
・アレイ部を形成するコンデンサ33〜36と、コンパ
レータ37と、記憶レジスタ38と、初期値設定レジス
タ64と、デコーダ65とを備えて構成されている。こ
こにおいて、第1の実施例の場合と同様に、コンデンサ
33(容量C1 )、34(容量C2 )、35(容量
3 )および36(容量C4 )の相対容量比は、次式の
ように設定されている。
FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the present embodiment corresponds to the analog input terminal 103 and the analog reference power supply terminal 104, the control unit 1, the inverter 6,
8, 21 and 39 and NAND circuits 7 and 40 to 6
3, transfer gates 22 to 32, capacitors 33 to 36 forming a capacitor array section, a comparator 37, a storage register 38, an initial value setting register 64, and a decoder 65. .. Here, as in the case of the first embodiment, the relative capacitance ratio of the capacitors 33 (capacitance C 1 ), 34 (capacitance C 2 ), 35 (capacitance C 3 ) and 36 (capacitance C 4 ) is calculated by the following equation. It is set like.

【0026】 C1 :C2 :C3 :C4 =1:1/2:1/4:1/4 また、図4(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、
(f)、(g)、(h)、(i)、(j)、(k)およ
び(l)は、本実施例における動作信号を示すタイミン
グ図である。
C 1 : C 2 : C 3 : C 4 = 1: 1/2: 1/4: 1/4 Further, FIGS. 4A, 4B, 4C, 4D, and 4E ),
(F), (g), (h), (i), (j), (k) and (l) are timing charts showing operation signals in the present embodiment.

【0027】次に、図3のブロック図および図4
(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、
(g)、(h)、(i)、(j)、(k)および(l)
のタイミング図を参照して、本実施例の動作にていて説
明する。
Next, the block diagram of FIG. 3 and FIG.
(A), (b), (c), (d), (e), (f),
(G), (h), (i), (j), (k) and (l)
The operation of this embodiment will be described with reference to the timing chart of FIG.

【0028】制御部1より出力される制御信号S1 〜S
9 およびEND信号のタイミングについては、前述の従
来例および第1の実施例の場合と同様に動作する。サン
プリング、ホールドおよびA/D変換の動作中において
は、前記END信号のレベルは“0”となっており、従
って、インバータ6の出力レベルは“1”となり、これ
に伴ない、NAND回路40〜47からは、制御信号S
1 〜S9 の出力レベルの反転レベルが出力される。ま
た、この場合においては、インバータ39の出力レベル
が“0”となっているために、これに伴ないNAND回
路48〜55の出力レベルも“1”となる。従って、N
AND回路56〜63においては、NAND回路40〜
47の出力レベルを反転させて出力することになり、結
果的には、制御部1より出力される制御信号S1 〜S9
の出力レベルをそのまま出力することになる。従って、
コンデンサ33〜36に接続されるトランスファ・ゲー
ト24〜31に対するゲート制御作用は、前述した従来
例の場合において示したように、制御部1から出力され
る制御信号S1 〜S9 により同様に行われる。また、ト
ランスファ・ゲート22および23に対しても、第1の
実施例の場合と同様のゲート制御が行われるために、サ
ンプリングから変換に至るまでの一連の動作は、従来例
の場合と全く同様の手順において行われる。
Control signals S 1 to S output from the control unit 1
Regarding the timings of 9 and END signal, they operate in the same manner as in the above-mentioned conventional example and the first embodiment. During the operations of sampling, holding, and A / D conversion, the level of the END signal is "0", and therefore the output level of the inverter 6 becomes "1". From 47, control signal S
The inverted level of the output level of 1 to S9 is output. Further, in this case, since the output level of the inverter 39 is "0", the output levels of the NAND circuits 48 to 55 are also "1" accordingly. Therefore, N
In the AND circuits 56 to 63, the NAND circuits 40 to
The output level of 47 is inverted and then output. As a result, the control signals S1 to S9 output from the control unit 1 are output.
The output level of is output as it is. Therefore,
The gate control operation for the transfer gates 24 to 31 connected to the capacitors 33 to 36 is similarly performed by the control signals S1 to S9 output from the control unit 1, as shown in the case of the above-mentioned conventional example. Further, since the gate control similar to that in the first embodiment is performed on the transfer gates 22 and 23, the series of operations from sampling to conversion are exactly the same as in the conventional example. The procedure is performed.

【0029】なお、本実施例の第1の実施例との相違点
は、変換動作が終了して、その変換結果を記憶レジスタ
38に対する書込みステートに移り、制御部1より出力
されるEND信号のレベルが“0”より“1”になった
場合に、制御部1より記憶レジスタ38に入力される変
換結果の書込みが行われるとともに、インバータ6の出
力レベルが“1”より“0”に変化し、これにより、N
AND回路7および40〜47の出力レベルが全て
“1”となり、この結果、インバータ8の出力レベルが
“1”から“0”に変わり、またインバータ39の出力
レベルが“0”より“1”に変化することにより、NA
ND回路48〜55の出力レベルが、デコーダ65の出
力、即ち初期値設定レジスタ64から出力される設定値
により決定される点である。このように、初期値設定レ
ジスタ64を設けることにより、コンデンサ33〜36
に対する初期電荷量、即ちサンプリング開始時における
コンデンサ33〜36における電位を初期値設定レジス
タ64により選択的に設定することが可能となる。な
お、図4に示される例においては、Vr ・(5/8)が
初期化されている。ここで、NAND56〜63の出力
レベルと初期値設定電位との関係を、表1に示す。
The difference between this embodiment and the first embodiment is that the conversion operation is completed, the conversion result is moved to the write state for the storage register 38, and the END signal output from the control unit 1 is changed. When the level changes from "0" to "1", the conversion result input from the control unit 1 to the storage register 38 is written, and the output level of the inverter 6 changes from "1" to "0". And, as a result, N
The output levels of the AND circuits 7 and 40 to 47 all become "1", and as a result, the output level of the inverter 8 changes from "1" to "0", and the output level of the inverter 39 changes from "0" to "1". By changing to
The output level of the ND circuits 48 to 55 is determined by the output of the decoder 65, that is, the set value output from the initial value setting register 64. As described above, by providing the initial value setting register 64, the capacitors 33 to 36 are
It is possible to selectively set the initial charge amount for the above, that is, the potentials of the capacitors 33 to 36 at the start of sampling by the initial value setting register 64. Note that in the example shown in FIG. 4, V r · (5/8) is initialized. Table 1 shows the relationship between the output levels of the NANDs 56 to 63 and the initial value setting potential.

【0030】[0030]

【表1】 [Table 1]

【0031】なお、設定可能の初期設定電位は、A/D
変換精度の最少幅の単位において、任意に設定すること
ができる。
The settable initial potential is A / D
It can be arbitrarily set in the unit of the minimum width of conversion accuracy.

【0032】従って、アナログ入力端子103における
アナログ入力電圧のコンデンサ33〜36におけるサン
プリングは、その前の変換時にサンプリング/ホールド
されている電荷容量に関係なく、常に初期値設定レジス
タ64に設定された電位からの充電または放電が行われ
ることになる。例えば、アナログ入力端子103に、外
部において複数のアナログ入力をマルチプレクスしたア
ナログ電圧が入力されて、アナログ入力が1変換ごとに
連続して切替えられるような場合において、各アナログ
入力レベル変化が、アナログ変換周期(マルチプレクス
して選択された或る特定アナログ入力に対する1変数か
ら、次にマルチプレクスで選択されて1変換が行われる
までの周期)に比較して十分ゆっくりしているような場
合には、各アナログ入力に対して、初期値設定レジスタ
64における設定値を、前回の同一アナログ入力の変換
結果レベルからのサンプリングを行うように設定するこ
とにより、コンデンサ33〜36において充放電するた
めの電荷量を必要最小限の電荷量とすることができる。
従って、サンプリング期間が従来と同じ場合において
は、アナログ入力端子103に接続することのできる抵
抗の許容値を、より大きくすることができ、また、アナ
ログ入力端子103に接続する抵抗値を同じとした場合
には、サンプリング期間を、より短縮することができ
る。
Therefore, the sampling of the analog input voltage at the analog input terminal 103 in the capacitors 33 to 36 is always the potential set in the initial value setting register 64, regardless of the charge capacity sampled / held at the previous conversion. Will be charged or discharged. For example, when an analog voltage obtained by multiplexing a plurality of analog inputs is input to the analog input terminal 103 and the analog inputs are continuously switched for each conversion, each analog input level change is When it is slow enough compared to the conversion cycle (the cycle from one variable for a specific analog input selected by multiplexing to the next selection by multiplexing and one conversion) Sets the value set in the initial value setting register 64 for each analog input so as to perform sampling from the conversion result level of the same analog input of the previous time, so that the capacitors 33 to 36 are charged and discharged. The charge amount can be set to the minimum necessary charge amount.
Therefore, when the sampling period is the same as the conventional one, the allowable value of the resistance that can be connected to the analog input terminal 103 can be increased, and the resistance value that is connected to the analog input terminal 103 is the same. In some cases, the sampling period can be further shortened.

【0033】なお、上記の第1および第2の実施例にお
いては、共に、コンデンサ・アレイ型逐次比較A/D変
換装置を例として説明しているが、同様の効果は、サン
プリング/ホールド回路を内蔵するA/D変換装置にお
いて、サンプリング/ホールドをコンデンサを介して行
い、且つその入力がサンプリング期間中において低イン
ピーダンスとなる場合に、サンプリング/ホールド部に
おけるコンデンサの電荷容量を初期化する手段を有する
ことによっても実現可能である。
In each of the first and second embodiments described above, the capacitor array type successive approximation A / D converter is described as an example, but the same effect can be obtained by using the sampling / hold circuit. The built-in A / D converter has means for performing sampling / holding via a capacitor and initializing the charge capacity of the capacitor in the sampling / holding unit when the input has a low impedance during the sampling period. It can also be realized by

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、サンプ
リング/ホールド回路を内蔵するA/D変換装置に適用
されて、サプリング/ホールド回路におけるサンプリン
グ直前の電位を初期化することにより、一定レベルのア
ナログ入力に対応するA/D変換値として、直前の変換
値に影響されることなく常に一定の変換結果を得ること
ができるという効果が得られるとともに、サンプリング
直前の電位を常時最適レベルに初期化することにより、
サンプリング時に流れ込む電流を低減して、外部接続イ
ンピーダンスを高くすることができ、また、サンプリン
グ期間の短縮を図ることができるという効果がある。
As described above, the present invention is applied to an A / D converter incorporating a sampling / holding circuit and initializes the potential just before sampling in the sampling / holding circuit to obtain a constant level. As the A / D conversion value corresponding to the analog input of, the constant conversion result can be obtained without being affected by the conversion value immediately before, and the potential immediately before sampling is always initialized to the optimum level. By converting
There is an effect that the current flowing at the time of sampling can be reduced, the external connection impedance can be increased, and the sampling period can be shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施例における動作信号のタイミング図
である。
FIG. 2 is a timing diagram of operation signals in the first embodiment.

【図3】本発明の第2の実施例を示すブロック図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図4】第2の実施例における動作信号のタイミング図
である。
FIG. 4 is a timing diagram of operation signals in the second embodiment.

【図5】従来例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a conventional example.

【図6】従来例における動作信号のタイミング図であ
る。
FIG. 6 is a timing chart of operation signals in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 制御部 2〜6、8、17〜21、39、77 インバータ 7、9〜16、40〜63 NAND回路 22〜32、66〜76 トランスファ・ゲート 33〜36、78〜81 コンデンサ 37 コンパレータ 38 記憶レジスタ 64 初期値設定レジスタ 65 デコーダ 1 control part 2-6,8,17-21,39,77 inverter 7,9-16,40-63 NAND circuit 22-32,66-76 transfer gate 33-36,78-81 capacitor 37 comparator 38 memory Register 64 Initial value setting register 65 Decoder

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 サンプリング/ホールド回路を有するA
/D変換装置において、 入力されるアナログ値をサンプリングする直前のタイミ
ングにおいて、前記サンプリング/ホールド回路の保持
する電荷容量を、任意の容量値に設定する初期値設定手
段を備えることを特徴とするA/D変換装置。
1. A having a sampling / holding circuit
The A / D conversion device is provided with an initial value setting means for setting the charge capacity held by the sampling / hold circuit to an arbitrary capacity value at a timing immediately before sampling the input analog value. / D converter.
JP5116392A 1992-03-10 1992-03-10 A/d converter Pending JPH05259913A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6927723B2 (en) 2003-05-30 2005-08-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. A/D converter and A/D conversion method
US7986256B2 (en) 2006-08-18 2011-07-26 Panasonic Corporation A/D converter

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6927723B2 (en) 2003-05-30 2005-08-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. A/D converter and A/D conversion method
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Effective date: 19981208