JPH0529941A - A/d converter - Google Patents

A/d converter

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JPH0529941A
JPH0529941A JP18425191A JP18425191A JPH0529941A JP H0529941 A JPH0529941 A JP H0529941A JP 18425191 A JP18425191 A JP 18425191A JP 18425191 A JP18425191 A JP 18425191A JP H0529941 A JPH0529941 A JP H0529941A
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analog input
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Hiroyuki Obata
弘之 小畑
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Abstract

PURPOSE:To reduce the area of configuration and power consumption by using a voltage comparator circuit used for the step 1 also for the step 2 in common so as to form the voltage comparator circuits whose number is a half of number of serial parallel D/A converters. CONSTITUTION:Switch circuits SA0/SA2 are closed and an input VAIN is inputted to voltage comparator circuits C0-C2. After the end of sampling, a switch circuit SB1 is closed and then the circuit SB0 is closed to impress an output of a D/A converter to the voltage comparator circuits C0, C1 and the output is compared with an analog input. Then the switch circuits SC0-SC2 are closed and switches S0--S3 are closed to impress the output of the D/A converter to the voltage comparator of conversion of 4-bit accuracy. In this case, since a voltage C1. Since the charge is not lost nor injected for the period of the result of conversion of 4-bit accuracy. In this case, since a voltage Va is not negative, a charge is not injected in a capacitive element step 1 in the capacitive element of the output of the voltage comparator circuit used for the period in the step 1, the voltage comparator circuit is used in common for the step 2.

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変換器に関し、特
に直並列型A/D変換器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an A / D converter, and more particularly to a serial / parallel A / D converter.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のA/D変換器の実施例として図6
に示したように、アナログ入力端子(AIN),ディジタ
ル出力端子(DOUT ),D/A変換器,6個の電圧比較
回路(C0 〜C5 )及びエンコーダを備え、電圧比較回
路(C0 〜C5 )の入力はスイッチ回路(SA0〜SA
5)を介してアナログ入力端子(AIN)に接続されると
共に、スイッチ回路(SB0〜SB2,SC3〜SC
5)を介してD/A変換器の出力に接続され、電圧比較
回路(C0 〜C5 )の出力はエンコーダに入力され、エ
ンコーダの出力はD/A変換器に入力されると共にディ
ジタル出力端子(DOUT )に接続して構成された4bi
tの直並列型A/D変換器がある。本A/D変換器を構
成しているD/A変換器は+VREF 〜−VREF 間に接続
された抵抗素子(R)をエンコーダの出力で制御される
スイッチ(S0 〜S3 )で構成されている。尚電圧比較
回路(C0 〜C5 )は図5(a)に示したようにPチャ
ネル型MOS−FET(P1 )とNチャネル型MOS−
FET(N1 )より成るインバータと、インバータの入
力〜出力(OUT)間に接続されゲートにサンプリング
信号(φS )が印加されたNチャネル型MOS−FET
(N2 )と、インバータの入力〜出力(OUT)間に接
続されゲートに反転されたゲート信号が印加されたPチ
ャネル型MOS−FET(P2 )及びインバータの入力
〜入力(IN)間に接続された容量素子(C1 )で構成
されている。又図5(b)に示したように、差動増幅器
(DAMP)と、差動増幅器(DAMP)の2入力(−
及び+)をゲートにサンプリング信号(φS )が印加さ
れたNチャネルMOS−FET(N3 及びN4 )とゲー
トに反転されたサンプリング信号が印加されたPチャネ
ル型MOS−FET(P3 及びP4 )を介してバイアス
電圧端子(VB )に接続されると共に容量素子(C2
びC3 )を介して入力(IN)及びGNDに接続して構
成された電圧比較回路を用いてもよい。
2. Description of the Related Art FIG. 6 shows an example of a conventional A / D converter.
As shown in, the analog input terminal (A IN ), the digital output terminal (D OUT ), the D / A converter, the six voltage comparison circuits (C 0 to C 5 ) and the encoder are provided, and the voltage comparison circuit ( The inputs of C 0 to C 5 are switch circuits (SA0 to SA).
5) is connected to the analog input terminal (A IN ) via the switch circuit (SB0 to SB2, SC3 to SC).
5) is connected to the output of the D / A converter, the output of the voltage comparison circuit (C 0 to C 5 ) is input to the encoder, and the output of the encoder is input to the D / A converter and digital output. 4bi configured by connecting to the terminal (D OUT )
There are t serial-parallel A / D converters. The D / A converter that constitutes the present A / D converter is a switch (S 0 to S 3 ) in which the resistance element (R) connected between + V REF and −V REF is controlled by the output of the encoder. It is configured. The voltage comparison circuits (C 0 to C 5 ) are, as shown in FIG. 5A, a P-channel MOS-FET (P 1 ) and an N-channel MOS-.
An inverter composed of an FET (N 1 ), and an N-channel MOS-FET connected between the input and output (OUT) of the inverter and having a gate to which a sampling signal (φ S ) is applied.
(N 2 ) and the input-output (OUT) of the inverter, and between the input-input (IN) of the P-channel MOS-FET (P 2 ) and the inverter to which the inverted gate signal is applied to the gate. It is composed of connected capacitive elements (C 1 ). Further, as shown in FIG. 5B, the differential amplifier (DAMP) and the two inputs (-of the differential amplifier (DAMP))
And +) are applied to the gates of the N-channel MOS-FETs (N 3 and N 4 ) to which the sampling signal (φ S ) is applied, and to the gates of the P-channel MOS-FETs (P 3 and N 4 ) to which the inverted sampling signal is applied. It is also possible to use a voltage comparison circuit that is connected to the bias voltage terminal (V B ) via P 4 ) and to the input (IN) and GND via the capacitive elements (C 2 and C 3 ). Good.

【0003】次に図5乃至図7を参照しながら動作につ
いて説明する。まずサンプリング期間、スイッチ回路
(SA0〜SA5)を閉じてアナログ入力端子(AIN
に入力されているアナログ入力(VAIN )が電圧比較回
路(C0 〜C5 )の入力に印加される。ここで電圧比較
回路(C0 〜C5 )として図5(a)に示した回路を使
用した場合、サンプリング信号(φS )がハイに、反転
されたサンプリング信号がロウとなり、Nチャネル型M
OS−FET(N2 )及びPチャネル型MOS−FET
(P2 )がオンしてインバータの入力を出力(OUT)
が短絡され、インバータの論理しきい値電圧(約1/2
CC)にバイアスされ、容量素子(C1 )にはアナログ
入力(VAIN )に比例した電荷:(VAIN −1/2
CC)×C1 が蓄えられる。又電圧比較回路(C0 〜C
5 )として図5(b)に示した回路を使用した場合はサ
ンプリング信号(φS )がハイに反転されたサンプリン
グ信号がロウとなりNチャネル型MOS−FET(N3
及びN4 )及びPチャネル型MOS−FET(P3 及び
4 )がオンして差動増幅器(DAMP)の入力(−及
び+)はバイアス電圧(VB )にバイアスされ、容量素
子(C2 )にはアナログ入力(VAIN )に比例した電
荷:(VAIN −VB )×C2 が蓄えられる。そして、ス
イッチ回路(SA0〜SA5)が開くと共にサンプリン
グ信号(φS )がロウに、反転されたサンプリング信号
がハイになってNチャネル型MOS−FET(N2 )P
チャネル型MOS−FET(P2 )及びNチャネル型M
OS−FET(N3 及びN4 )がオフしてサンプリング
が終了する。
Next, the operation will be described with reference to FIGS. First, during the sampling period, the switch circuits (SA0-SA5) are closed to close the analog input terminal (A IN ).
The analog input (V AIN ) input to is applied to the inputs of the voltage comparison circuits (C 0 to C 5 ). When the circuit shown in FIG. 5A is used as the voltage comparison circuit (C 0 to C 5 ), the sampling signal (φ S ) becomes high and the inverted sampling signal becomes low, and the N-channel type M
OS-FET (N 2 ) and P-channel MOS-FET
(P 2 ) turns on and the inverter input is output (OUT)
Are short-circuited, and the logical threshold voltage of the inverter (about 1/2
V CC ) and the capacitor (C 1 ) has a charge proportional to the analog input (V AIN ): (V AIN −1/2)
V CC ) × C 1 is stored. In addition, the voltage comparison circuit (C 0 to C
5 ), when the circuit shown in FIG. 5B is used, the sampling signal (φ S ) is inverted to high and the sampling signal becomes low, and the N-channel MOS-FET (N 3
, N 4 ) and P-channel type MOS-FETs (P 3 and P 4 ) are turned on, the inputs (− and +) of the differential amplifier (DAMP) are biased to the bias voltage (V B ), and the capacitive element (C In 2 ), a charge proportional to the analog input (V AIN ): (V AIN −V B ) × C 2 is stored. Then, when the switch circuits (SA0 to SA5) are opened, the sampling signal (φ S ) becomes low, and the inverted sampling signal becomes high, so that the N-channel MOS-FET (N 2 ) P
Channel type MOS-FET (P 2 ) and N channel type M
Sampling ends OS-FET (N 3 and N 4) are turned off.

【0004】続いてステップ1でスイッチ回路(SB0
〜SB2)が閉じて2bit精度のD/A変換器出力が
電圧比較回路(C0 〜C2 )の入力に印加され、アナロ
グ入力とD/A変換器出力が電圧比較回路(C0
2 )で比較される。ここでD/A変換器出力がアナロ
グ入力よりも低い場合はハイが、D/A変換器出力がア
ナログ入力よりも高い場合にはロウが電圧比較回路(C
0 〜C2 )から出力され、エンコーダでエンコードされ
て2bit精度の荒い変換結果が得られる。
Then, in step 1, a switch circuit (SB0
~SB2) is applied to the input of 2bit accuracy of the D / A converter output voltage comparator circuit (C 0 ~C 2) closed, the analog input and the D / A converter output voltage comparator circuit (C 0 ~
C 2 ). Here, if the D / A converter output is lower than the analog input, a high signal is output. If the D / A converter output is higher than the analog input signal, a low signal is output from the voltage comparison circuit (C
0 to C 2 ) and encoded by an encoder to obtain a rough conversion result with 2-bit precision.

【0005】次にステップ2でスイッチ回路(SC3〜
SC5)が閉じると共に、ステップ1で得られた変換結
果によりS0 かS1 がS2 か若しくはS3 の何れか1組
のスイッチを閉じて4bit精度のD/A変換器出力が
電圧比較回路(C3 〜C5 )の入力に印加され、電圧比
較回路(C3 〜C5 )の出力がエンコーダでエンコード
されて4ビット精度の変換結果が得られる。
Next, in step 2, a switch circuit (SC3 ...
SC5) is closed, and one of the switches S 0, S 1 is S 2 or S 3 is closed according to the conversion result obtained in step 1 to output a 4-bit precision D / A converter output to a voltage comparison circuit. (C 3 ~C 5) is applied to the input of a voltage comparator circuit (C 3 ~C 5) outputs encoded in 4-bit precision of the conversion result by the encoder of the resulting.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】この従来のA/D変換
器において、図5(a)に示した電圧比較回路を用いた
場合、サンプリング期間容量素子(C1 )の入力(I
N)側の電圧はアナログ入力(VAIN )にインバータ側
の電圧はインバータの論理しきい値電圧(約1/2
CC)にバイアスされ、続くステップ1で入力(IN)
側の電圧が所定のD/A変換器の出力電圧(VD/A )と
なった場合インバータ側の電圧(va )は次式(1)で
与えられる。
[Problems that the Invention is to Solve In this conventional A / D converter, the case of using the voltage comparator circuit shown in FIG. 5 (a), the input of the sampling period the capacitor element (C 1) (I
The voltage on the N side is the analog input (V AIN ) and the voltage on the inverter side is the logical threshold voltage of the inverter (about 1/2).
Biased to V CC ) and input (IN) in subsequent step 1
Voltage side is given D / A converter output voltage (V D / A) and became when the inverter side voltage (v a) is given by the following equation (1).

【0007】 [0007]

【0008】上式より、例えばVAIN =0[V]の場合
D/A >1/2VCCでva は電源電圧(VCC)以上とな
りPチャネル型MOS−FET(P2 )のドレイン(P
型拡散層)が順方向バイアスされ容量素子(C1 )に蓄
えられた電荷が失われ、VAIN =VCCの場合VD/A <1
/2VCCでva は負電圧となりNチャネル型MOS−F
ET(N2 )のドレイン(N型拡散層)が順方向バイア
スされ容量素子(C1 )に電荷が注入される。又、図5
(b)に示した電圧比較回路を用いた場合、サンプリン
グ期間容量素子(C2 )の入力(IN)側の電圧はアナ
ログ入力(VAIN )に、差動増幅器(DAMP)側はバ
イアス電圧(VB )にバイアスされ、続いてステップ1
で入力(IN)側の電圧がD/A変換器の出力電圧(V
D/A )となった場合差動増幅器(DAMP)側の電圧
(VB )は次式(2)で与えられる。
From the above equation, for example, when V AIN = 0 [V], V D / A > 1/2 V CC and v a becomes equal to or higher than the power supply voltage (V CC ) and the drain of the P-channel type MOS-FET (P 2 ). (P
Type diffusion layer) is forward biased, the electric charge stored in the capacitive element (C 1 ) is lost, and V DIN / A <1 when V AIN = V CC
At / 2V CC , v a becomes a negative voltage and N-channel MOS-F
The drain (N-type diffusion layer) of ET (N 2 ) is forward-biased and charges are injected into the capacitive element (C 1 ). Also, FIG.
When the voltage comparison circuit shown in (b) is used, the voltage on the input (IN) side of the capacitive element (C 2 ) for the sampling period is the analog input (V AIN ), and the voltage on the differential amplifier (DAMP) side is the bias voltage ( Biased to V B ), followed by step 1
And the voltage on the input (IN) side is the output voltage of the D / A converter (V
D / A ), the voltage (V B ) on the differential amplifier (DAMP) side is given by the following equation (2).

【0009】 [0009]

【0010】上式より、VAIN =0[V]の場合VD/A
>(VCC−VB )でvb は電源電圧(VCC)以上となり
Pチャネル型MOS−FET(P3 )のドレイン(P型
拡散層)が順方向バイアスされ容量素子(C2 )に蓄え
られた電荷が失われ、VAIN =VCCの場合VD/A <(V
CC−VB )でvb は負電圧となりNチャネル型MOS−
FET(N3 )のドレイン(N型拡散層)が順方向バイ
アスされ容量素子(C2 )に電荷が注入される。
From the above equation, when VAIN = 0 [V], V D / A
> (V CC −V B ), v b becomes equal to or higher than the power supply voltage (V CC ), and the drain (P type diffusion layer) of the P channel type MOS-FET (P 3 ) is forward biased to the capacitive element (C 2 ). When the stored charge is lost and V AIN = V CC , V D / A <(V
CC -V B) in v b becomes negative voltage N-channel type MOS-
The drain (N-type diffusion layer) of the FET (N 3 ) is forward-biased and charges are injected into the capacitive element (C 2 ).

【0011】前述したように、ステップ1で使用される
電圧比較回路の容量素子においてステップ1の期間で、
電荷の散失若しくは注入があり、容量素子に蓄えられた
アナログ入力値が破壊される為、ステップ1で使用され
た電圧比較回路をステップ2で使用することができずス
テップ1で使用する電圧比較回路の他にステップ2で使
用する電圧比較回路を構成しなければならないという問
題点があった。
As described above, in the capacitive element of the voltage comparison circuit used in step 1, during the period of step 1,
The voltage comparison circuit used in step 1 cannot be used in step 2 because the analog input value stored in the capacitive element is destroyed due to the dissipation or injection of charges, and the voltage comparison circuit used in step 1 In addition to this, there is a problem that the voltage comparison circuit used in step 2 must be configured.

【0012】さらに、MOS−FETのドレインから基
板にキャリアが注入され、この注入されたキャリアがイ
ンピーダンスの高い接続点に吸収され変換精度を低下さ
せるという問題点もあった。
Further, there is a problem that carriers are injected into the substrate from the drain of the MOS-FET, and the injected carriers are absorbed by the connection point having a high impedance and the conversion accuracy is lowered.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明のA/D変換器
は、アナログ入力端子,ディジタル出力端子,D/A変
換器,入力が容量素子を介して印加される複数の電圧比
較回路及びエンコーダを備え、複数の電圧比較回路の入
力はそれぞれ第1のスイッチ回路を介してアナログ入力
端子に接続されると共に複数のスイッチ回路で構成され
た第2のスイッチ回路群を介してD/A変換器の出力に
接続され、複数の電圧比較回路の出力はエンコーダに入
力され、エンコーダの出力はD/A変換器に入力される
と共にディジタル出力端子に接続されて構成され、第1
のスイッチ回路を閉じてアナログ入力端子に印加された
アナログ入力をサンプリングした後、第2のスイッチ回
路群を構成する複数のスイッチ回路を順次閉じることに
よりD/A変換器の出力とサンプリングされたアナログ
入力を比較する複数のステップを経て変換結果を得る直
並列型A/D変換器において、アナログ入力をサンプリ
ングした直後にD/A変換器の所定の出力とサンプリン
グ期間を設けると共に、D/A変換器の出力とサンプリ
ングされたアナログ入力を比較する最初のステップにお
いて、サンプリングされたアナログ入力がD/A変換器
の所定の出力よりも低い場合にはD/A変換器の所定の
出力よりも低いD/A変換器の出力のみを、又サンプリ
ングされたアナログ入力がD/A変換器の所定の出力よ
りも高い場合にはD/A変換器の所定の出力よりも高い
D/A変換器の出力のみを第2のスイッチ回路群を介し
て電圧比較回路の入力に印加する。
The A / D converter of the present invention comprises an analog input terminal, a digital output terminal, a D / A converter, a plurality of voltage comparison circuits and encoders to which inputs are applied via capacitive elements. Each of the plurality of voltage comparators has an input connected to an analog input terminal via a first switch circuit, and a D / A converter via a second switch circuit group including a plurality of switch circuits. The output of the plurality of voltage comparison circuits is input to the encoder, the output of the encoder is input to the D / A converter and is also connected to the digital output terminal.
Of the D / A converter and the sampled analog by sequentially closing a plurality of switch circuits that constitute the second switch circuit group after closing the switch circuit of 4 to sample the analog input applied to the analog input terminal. In a serial-parallel A / D converter that obtains a conversion result through a plurality of steps of comparing inputs, a predetermined output and sampling period of the D / A converter are provided immediately after sampling an analog input, and the D / A conversion is performed. In the first step of comparing the output of the converter with the sampled analog input, if the sampled analog input is lower than the predetermined output of the D / A converter, it is lower than the predetermined output of the D / A converter. Only the output of the D / A converter, or if the sampled analog input is higher than the predetermined output of the D / A converter. / A converter of high D / A converter than a predetermined output of the output only through the second switch circuit group is applied to the input of the voltage comparator circuit.

【0014】[0014]

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
The present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】図1は本発明による第1の実施例を示す回
路図であり、アナログ入力端子(AIN),ディジタル出
力端子(DOUT ),D/A変換器,3個の電圧比較回路
(C0 〜C2 )及びエンコーダを備え、電圧比較回路
(C0 〜C2 )の入力はスイッチ回路(SA0〜SA
2)を介してアナログ入力端子(AIN)に接続されると
共にスイッチ回路(SB0〜SB2及びSC0〜SC
2)で構成されたスイッチ回路群(SG0〜SG2)を
介してD/A変換器の出力に接続され、電圧比較回路
(C0 〜C2 )の出力はエンコーダに入力され、エンコ
ーダの出力はD/A変換器に入力されると共にディジタ
ル出力端子(DOUT )に接続して構成された4bitの
直並列型D/A変換器を示している。本実施例における
D/A変換器は+VREF 〜−VREF 間に接続された抵抗
素子(R)とエンコーダの出力で制御されるスイッチ
(S0 〜S3 )で構成されている。尚電圧比較回路(C
0 〜C2 )は図5(a)に示したようにPチャネル型M
OS−FET(P1 )とNチャネル型MOS−FET
(N1 )より成るインバータと、インバータの入力〜出
力(OUT)間に接続されゲートにサンプリング信号
(φS )が印加されたNチャネル型MOS−FET(N
2 )と、インバータの入力〜出力(OUT)間に接続さ
れゲートに反転されたサンプリング信号が印加されたP
チャネル型MOS−FET(P2 )及びインバータの入
力〜入力(IN)間に接続された容量素子(C1 )で構
成されている。又図5(b)に示したように、差動増幅
器(DAMP)と、差動増幅器の2入力(−及び+)を
ゲートにサンプリング信号(φS )が印加されたNチャ
ネル型MOS−FET(N3 及びN4 )とゲートに反転
されたサンプリング信号が印加されたPチャネル型MO
S−FET(P3 及びP4 )を介してバイアス電圧端子
(VB )に接続されると共に容量素子(C2 及びC3
を介して入力(IN)及びGNDに接続して構成された
電圧比較回路を用いてもよい。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment according to the present invention. An analog input terminal (A IN ), a digital output terminal (D OUT ), a D / A converter, and three voltage comparison circuits ( C 0 -C 2) and provided with an encoder, the input switch circuit of the voltage comparator circuit (C 0 ~C 2) (SA0~SA
2) is connected to the analog input terminal (A IN ) via a switch circuit (SB0 to SB2 and SC0 to SC).
2) is connected to the output of the D / A converter via the switch circuit group (SG0 to SG2) composed of 2), the output of the voltage comparison circuit (C 0 to C 2 ) is input to the encoder, and the output of the encoder is 4 shows a 4-bit serial-parallel D / A converter that is input to the D / A converter and is connected to a digital output terminal (D OUT ). The D / A converter in this embodiment is composed of a resistance element (R) connected between + V REF and -V REF and switches (S 0 to S 3 ) controlled by the output of the encoder. The voltage comparison circuit (C
0 to C 2 ) are P channel type M as shown in FIG.
OS-FET (P 1 ) and N-channel MOS-FET
(N 1 ) and an N-channel type MOS-FET (N- S connected to the input-output (OUT) of the inverter and having a gate to which the sampling signal (φ S ) is applied.
2 ) and the input signal to the output (OUT) of the inverter, and the inverted sampling signal is applied to the gate of P
It is composed of a channel type MOS-FET (P 2 ) and a capacitive element (C 1 ) connected between the input and input (IN) of the inverter. Further, as shown in FIG. 5B, a differential amplifier (DAMP) and an N-channel MOS-FET in which a sampling signal (φ S ) is applied to the gates of the two inputs (− and +) of the differential amplifier. (N 3 and N 4 ) and a P-channel MO with the inverted sampling signal applied to the gate
It is connected to the bias voltage terminal (V B ) through the S-FETs (P 3 and P 4 ) and the capacitive elements (C 2 and C 3 ).
A voltage comparison circuit configured by connecting to the input (IN) and GND via the may be used.

【0016】次に図1,図2及び図5を参照しながら動
作について説明する。まずサンプリング期間,スイッチ
回路(SA0〜SA2)を閉じてアナログ入力端子(A
IN)に入力されているアナログ入力(VAIN )が電圧比
較回路(C0 〜C2 )の入力に印加される。ここで電圧
比較回路(C0 〜C2 )として図4(a)に示した回路
を使用した場合、サンプリング信号(φS )がハイに、
反転されたサンプリング信号がロウとなりNチャネル型
MOS−FET(N2 )及びPチャネル型MOS−FE
T(P2 )がオンしてインバータの入力と出力(OU
T)が短絡され、インバータの論理しきい値電圧(約1
/2VCC)にバイアスされ、容量素子(C1 )にはアナ
ログ入力(VAIN )に比例した電荷:(VAIN −1/2
CC)×C1 が蓄えられる。又電圧比較回路(C0 〜C
2 )として図5(b)に示した回路を使用した場合はサ
ンプリング信号(φS )がハイに、反転されたサンプリ
ング信号がロウとなり、Nチャネル型MOS−FET
(N3 及びN4 )及びPチャネル型MOS−FET(P
3 及びP4 )がオンして差動増幅器(DAMP)の入力
(−及び+)はバイアス電圧(VB )にバイアスされ、
容量素子(C2 )にはアナログ入力(VAIN )に比例し
た電荷:(VAIN −VB )×C2 が蓄えられる。そして
スイッチ回路(SA0〜SA2)が開くと共に、サンプ
リング信号(φS )がロウに、反転されたサンプリング
信号がハイになってNチャネル型MOS−FET(N3
及びN4 )及びPチャネル型MOS−FET(P3 及び
4 )がオフしてサンプリングが終了する。
Next, the operation will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 5. First, during the sampling period, the switch circuits (SA0 to SA2) are closed to close the analog input terminal (A
The analog input (V AIN ) input to ( IN ) is applied to the inputs of the voltage comparison circuits (C 0 to C 2 ). When the circuit shown in FIG. 4A is used as the voltage comparison circuit (C 0 to C 2 ), the sampling signal (φ S ) becomes high,
The inverted sampling signal becomes low and the N-channel type MOS-FET (N 2 ) and the P-channel type MOS-FE are used.
T (P 2 ) is turned on and the input and output (OU
T) is short-circuited, and the logical threshold voltage of the inverter (about 1
/ 2V CC) is biased to the capacitive element (C 1) to the charge proportional to the analog input (V AIN): (V AIN -1/2
V CC ) × C 1 is stored. In addition, the voltage comparison circuit (C 0 to C
When the circuit shown in FIG. 5B is used as 2 ), the sampling signal (φ S ) becomes high and the inverted sampling signal becomes low, so that the N-channel MOS-FET
(N 3 and N 4 ) and P-channel MOS-FET (P
3 and P 4 ) are turned on and the inputs (− and +) of the differential amplifier (DAMP) are biased to the bias voltage (V B ),
A charge: (V AIN -V B ) × C 2 proportional to the analog input (V AIN ) is stored in the capacitive element (C 2 ). Then, as the switch circuits (SA0 to SA2) are opened, the sampling signal (φ S ) becomes low and the inverted sampling signal becomes high, so that the N-channel MOS-FET (N 3
And N 4 ) and P-channel type MOS-FETs (P 3 and P 4 ) are turned off, and the sampling is completed.

【0017】サンプリング終了後スイッチ回路(SB
1)を閉じてD/A変換器の出力:1/2{(+
REF )−(−VREF )}とサンプリングされたアナロ
グ入力(VAIN )を比例する期間(ステップ0)を新た
に設け、続くステップ1において、ステップ0における
比較結果がVAIN <1/2{+VREF )−(−
REF )}ならばスイッチ回路(SB1)の他にスイッ
チ回路(SB0)を閉じて2bit精度のD/A変換器
出力を電圧比較回路(C0 及びC1 )の入力に印加する
ことによりアナログ入力と比較する。ここでD/A変換
器出力がアナログ入力よりも低い場合はハイが、D/A
変換器出力がアナログ入力よりも高い場合にはロウが電
圧比較回路(C0 )から出力され、エンコーダでエンコ
ードされて2bit精度の荒い変換結果が得られる。こ
の場合、スイッチ回路(SB2)は開いており電圧比較
回路(C2 )の入力にはD/A変換器の出力が印加され
ていないが、ステップ0でVAIN <1/2{(+
REF )−(−VREF )}であることが判明している
為、電圧比較回路(C2 )からはロウが出力されること
が期待され、エンコーダに電圧比較回路(C2 )の比較
結果としてロウを入力すればエンコードされた変換結果
は正しい。又ステップ0における比較結果がVAIN >1
/2{(+VREF )−(−VREF )}ならばスイッチ回
路(SB1)の他にスイッチ回路(SB2)を閉じて2
bit精度のD/A変換器出力を電圧比較回路(C1
びC2 )の入力に印加することにより同様にして2bi
t精度の荒い変換結果が得られる。この場合、スイッチ
回路(SB0)は開いており電圧比較回路(C0 )の入
力にはD/A変換器の出力が印加されていないが、ステ
ップ0でVAIN >1/2{(+VREF )−(−
REF ))であることが判明している為、電圧比較回路
(C0 )からはハイが出力されることが期待され、エン
コーダに電圧比較回路(C0 )の比較結果としてハイを
入力すればエンコードされた変換結果は正しい。
After the sampling is completed, the switch circuit (SB
Output of D / A converter with 1) closed: 1/2 {(+
V REF ) − (− V REF )} and a sampled analog input (V AIN ) are newly provided with a proportional period (step 0), and in the subsequent step 1, the comparison result in step 0 is V AIN <1/2. {+ V REF )-(-
If V REF )}, the switch circuit (SB1) and the switch circuit (SB0) are closed and the 2-bit precision D / A converter output is applied to the input of the voltage comparison circuit (C 0 and C 1 ) to obtain an analog signal. Compare with input. Here, if the D / A converter output is lower than the analog input, a high
When the converter output is higher than the analog input, a low is output from the voltage comparison circuit (C 0 ) and encoded by the encoder to obtain a rough conversion result with 2-bit accuracy. In this case, the output of the switch circuit (SB2) is the input of the open and the voltage comparator circuit (C 2) D / A converter is not applied, V AIN <1/2 at step 0 {(+
Since it is known that V REF ) − (− V REF )}, the voltage comparison circuit (C 2 ) is expected to output low, and the encoder compares the voltage comparison circuit (C 2 ). If a row is input as a result, the encoded conversion result is correct. The comparison result in step 0 is V AIN > 1
If it is / 2 {(+ V REF )-(-V REF )}, the switch circuit (SB2) is closed in addition to the switch circuit (SB1), and 2
Similarly, by applying the output of the D / A converter of bit accuracy to the input of the voltage comparison circuit (C 1 and C 2 ),
A conversion result with rough t-precision can be obtained. In this case, the switch circuit (SB0) is open and the output of the D / A converter is not applied to the input of the voltage comparison circuit (C 0 ), but in step 0 V AIN > 1/2 {(+ V REF ) − (−
V REF )), it is expected that a high voltage will be output from the voltage comparison circuit (C 0 ), and high will be input to the encoder as the comparison result of the voltage comparison circuit (C 0 ). If so, the encoded conversion result is correct.

【0018】次にステップ2でスイッチ回路(SC0〜
SC2)が閉じると共に、ステップ1で得られた変換結
果によりS0 からS1 かS2 か若しくはS3 の何れか1
組のスイッチを閉じて4bit精度のD/A変換器出力
が電圧比較回路(C0 〜C2 )の入力に印加され、電圧
比較回路(C0 〜C2 )の出力がエンコーダでエンコー
ドされて4bit精度の変換結果が得られる。
Next, in step 2, switch circuits (SC0-SC0)
SC2) closes, and either S 0 to S 1 or S 2 or S 3 depending on the conversion result obtained in step 1 1
D / A converter output of 4bit accuracy closes the set of switches is applied to the input of a voltage comparator circuit (C 0 ~C 2), the output of the voltage comparator circuit (C 0 ~C 2) is encoded by the encoder A 4-bit precision conversion result is obtained.

【0019】本発明による第1の実施例において、図5
(a)に示した電圧比較回路を用いた場合、ステップ1
で容量素子(C1 )におけるインバータ側の電圧
(va )は前述したように(式1)で与えられる。ここ
で例えばVAIN =0[V]の場合、本発明による第1の
実施例では1/2{(+VREF )−(−VREF )}より
高い電圧が電圧比較回路の入力に印加されることはな
い。+VREF =VCC,−VREF =0[V]の場合、電圧
比較回路の入力に1/2VCCより高い電圧は印加され
ず、従って(式1)よりvaは電源電圧(VCC)以上に
なることがない為、Pチャネル型MOS−FET
(P2 )のドレイン(P型拡散層)が順方向バイアスさ
れることがなく、容量素子(C1 )に蓄えられた電荷が
失われることがない。又VAIN =VCCの場合、本発明に
よる第1の実施例では1/2{(+VREF )−(−V
REF )}より低い電圧が電圧比較回路の入力に印加され
ることはない。+VREF =VCC,−VREF =0[V]の
場合、電圧比較回路の入力に1/2VCCより低い電圧は
印加されず、従って(式1)よりva は負電圧になるこ
ともない為、Nチャネル型MOS−FET(N2 )のド
レイン(N型拡散層)が順方向バイアスされることもな
く、容量素子(C1 )に電荷が注入されることもない。
又図5(b)に示した電圧比較回路を用いた場合、ステ
ップ1で容量素子(C2 )における差動増幅器(DAM
P)側の電位(vb )は前述したように(式2)で与え
られ、バイアス電圧(VB )=1/2VCCに設定すれば
(式2)は(式1)と同様となる。従って図5(b)に
示した電圧比較回路を用いた場合も、前述したように容
量素子(C2 )に蓄えられた電荷が失われたり、容量素
子(C2 )に電荷が注入されることがない。
In a first embodiment according to the present invention, FIG.
When the voltage comparison circuit shown in (a) is used, step 1
In the capacitive element (C 1) the inverter side of the voltage at the (v a) is given by As described above (Equation 1). Here, for example, when V AIN = 0 [V], in the first embodiment according to the present invention, a voltage higher than 1/2 {(+ V REF ) − (− V REF )} is applied to the input of the voltage comparison circuit. There is no such thing. When + V REF = V CC, −V REF = 0 [V], a voltage higher than 1/2 V CC is not applied to the input of the voltage comparison circuit, and therefore va is equal to or higher than the power supply voltage (V CC ) according to (Equation 1). Since it does not become a P-channel MOS-FET
The drain (P-type diffusion layer) of (P 2 ) is not forward-biased, and the charge accumulated in the capacitive element (C 1 ) is not lost. When V AIN = V CC, in the first embodiment of the present invention, 1/2 {(+ V REF )-(-V
No voltage lower than REF )} is applied to the input of the voltage comparison circuit. When + V REF = V CC and −V REF = 0 [V], a voltage lower than 1/2 V CC is not applied to the input of the voltage comparison circuit, and therefore, according to (Equation 1), v a may be a negative voltage. Therefore, the drain (N-type diffusion layer) of the N-channel MOS-FET (N 2 ) is not forward biased, and no charge is injected into the capacitive element (C 1 ).
When the voltage comparison circuit shown in FIG. 5B is used, in step 1, the differential amplifier (DAM) in the capacitive element (C 2 ) is used.
The potential (v b ) on the P side is given by (Equation 2) as described above, and if the bias voltage (V B ) is set to 1/2 V CC , (Equation 2) becomes the same as (Equation 1). . Therefore, even when the voltage comparison circuit shown in FIG. 5B is used, as described above, the charge stored in the capacitive element (C 2 ) is lost or the charge is injected into the capacitive element (C 2 ). Never.

【0020】前述したように、ステップ1で使用した電
圧比較回路の容量素子においてステップ1の期間で電荷
の散失若しくは注入がなく、容量素子に蓄えられたアナ
ログ入力値が破壊されることもない為、本発明による第
1の実施例で示したようにステップ1で使用した電圧比
較回路をステップ2でも共用できる。
As described above, in the capacitive element of the voltage comparison circuit used in step 1, no charge is dissipated or injected during the period of step 1, and the analog input value stored in the capacitive element is not destroyed. As described in the first embodiment of the present invention, the voltage comparison circuit used in step 1 can be shared in step 2.

【0021】さらに、MOS−FETのドレインから基
板にキャリアの注入がない為、基板に注入されたキャリ
アがインピーダンスの高い接続点に吸収されて変換精度
を低下させるという問題もなくなる。
Furthermore, since there is no carrier injection from the drain of the MOS-FET to the substrate, there is no problem that the carriers injected into the substrate are absorbed by the connection point with high impedance and the conversion accuracy is lowered.

【0022】図3(a)は本発明による第2の実施例を
示す回路図であり、(2i+1)個の電圧比較回路(C
0 〜C2i)を備え、電圧比較回路(C0 〜C2i)の入力
はスイッチ回路(SA0〜SA2i)を介してアナログ
入力端子(AIN)に接続されると共にスイッチ回路(S
B0〜SB2i及びSC0〜SC2i)で構成されたス
イッチ回路群(SG0〜SG2i)を介してD/A変換
器の出力に接続されて構成されている。又電圧比較回路
(C0 〜C2i)は図3(a)に示したようにPチャネル
型MOS−FET(P1 )とNチャネル型MOS−FE
T(N1 )より成りPチャネル型MOS−FET
(P1 )のgm をNチャネル型MOS−FET(N1
のgm よりも大きく設定することにより論理しきい値電
圧を電源電圧(VCC)の半分の値(1/2VCC)よりも
高く設定した(例えば2/3VCC)インバータと、イン
バータの入力〜出力(OUT)間に接続されゲートにサ
ンプリング信号(φS )が印加されたNチャネル型MO
S−FET(N2 )及びインバータの入力〜入力(I
N)間に接続された容量素子(C1 )で構成されてい
る。又図3(b)に示したように差動増幅器(DAM
P)と、差動増幅器の2入力(−及び+)をゲートにサ
ンプリング信号(φS )が印加されたNチャネル型MO
S−FET(N2 及びN4 )を介して電源電圧(VCC
の半分の値(1/2VCC)よりも高く設定した(例えば
2/3VCC)バイアス電圧端子(VB )に接続されると
共に、容量素子(C2 及びC3 )を介して入力(IN)
及びGNDに接続して構成された電圧比較回路を用いて
もよい。尚他の部分の構成は前述した本発明による第1
の実施例と同様であるので説明を省略すると共に、図3
(a)においてもディジタル出力端子(DOUT )及びエ
ンコーダが省略されている。
FIG. 3A is a circuit diagram showing a second embodiment according to the present invention, in which (2i + 1) voltage comparison circuits (C
0 to C 2i ), the inputs of the voltage comparison circuit (C 0 to C 2i ) are connected to the analog input terminal (A IN ) via the switch circuits (SA 0 to SA 2i ) and the switch circuit (S
B0 to SB2i and SC0 to SC2i) are connected to the output of the D / A converter via the switch circuit group (SG0 to SG2i). Further, the voltage comparison circuit (C 0 to C 2i ) has a P-channel type MOS-FET (P 1 ) and an N-channel type MOS-FE as shown in FIG.
P-channel MOS-FET consisting of T (N 1 )
G m of (P 1 ) is an N-channel type MOS-FET (N 1 )
And higher the set (e.g., 2 / 3V CC) inverter than the logic threshold voltage supply voltage (V CC) half value (1 / 2V CC) of by setting larger than g m of the input of the inverter To the output (OUT) and the sampling signal (φ S ) is applied to the gate of the N-channel MO
Input to input of the S-FET (N 2 ) and the inverter (I
It is composed of a capacitive element (C 1 ) connected between N). Further, as shown in FIG. 3B, a differential amplifier (DAM
P) and the two inputs (-and +) of the differential amplifier to the gate, and the sampling signal (φ S ) is applied to the N-channel MO.
Power supply voltage (V CC ) via S-FET (N 2 and N 4 ).
Is connected to a bias voltage terminal (V B ) set higher than half the value (1/2 V CC ) (for example, 2/3 V CC ) and input (IN) through the capacitive elements (C 2 and C 3 ). )
And a voltage comparison circuit configured to be connected to GND. The structure of other parts is the same as the first embodiment of the present invention described above.
3 is the same as the embodiment of FIG.
Also in (a), the digital output terminal (D OUT ) and the encoder are omitted.

【0023】次に図3及び図4を参照しながら動作につ
いて説明する。まずサンプリング期間、スイッチ回路
(SA0〜SA2i)を閉じてアナログ入力端子
(AIN)に入力されているアナログ入力(VAIN )が電
圧比較回路(C0 〜C2i)の入力に印加される。ここで
電圧比較回路(C0 〜C2i)として図4(a)に示した
回路を使用した場合、サンプリング信号(φS )がハイ
になりNチャネル型MOS−FET(N2 )がオンして
インバータの入力と出力が短絡され、インバータの論理
しきい値電圧(2/3VCC)にバイアスされ、容量素子
(C1 )にはアナログ入力(VAIN )に比例した電荷:
(VAIN −2/3VCC)×C1 が蓄えられる。又電圧比
較回路(C0 〜C2i)として図4(b)に示した回路を
使用した場合は、サンプリング信号(φS )がハイにな
りNチャネル型MOS−FET(N3 及びN4 )がオン
して差動増幅器(DAMP)の入力(−及び+)はバイ
アス電圧(VB =2/3VCC)にバイアスされ、容量素
子(C2 )にはアナログ入力(VAIN )に比例した電荷
(VAIN −VB )×C2が蓄えられる。そしてスイッチ
回路(SA0〜SA2i)が開くと共にサンプリング信
号(φS )がロウになってNチャネル型MOS−FET
(N3 及びN4 )がオフしてサンプリングが終了する。
Next, the operation will be described with reference to FIGS. 3 and 4. First, during the sampling period, the switch circuits (SA0 to SA2i) are closed and the analog input (V AIN ) input to the analog input terminal (A IN ) is applied to the input of the voltage comparison circuit (C 0 to C 2i ). When the circuit shown in FIG. 4A is used as the voltage comparison circuit (C 0 to C 2i ), the sampling signal (φ S ) becomes high and the N-channel MOS-FET (N 2 ) turns on. The input and output of the inverter are short-circuited, biased to the logical threshold voltage (2 / 3V CC ) of the inverter, and the charge proportional to the analog input (V AIN ) is applied to the capacitive element (C 1 ):
(V AIN −2 / 3V CC ) × C 1 is stored. When the circuit shown in FIG. 4B is used as the voltage comparison circuit (C 0 to C 2i ), the sampling signal (φ S ) becomes high and the N-channel type MOS-FET (N 3 and N 4 ) becomes. Is turned on, the inputs (-and +) of the differential amplifier (DAMP) are biased to the bias voltage (V B = 2 / 3V CC ), and the capacitive element (C 2 ) is proportional to the analog input (V AIN ). The electric charge (V AIN −V B ) × C2 is stored. Then, as the switch circuits (SA0 to SA2i) are opened, the sampling signal (φ S ) becomes low, and the N-channel MOS-FET
(N 3 and N 4 ) are turned off and the sampling is completed.

【0024】サンプリング終了後スイッチ回路(SB
i)を閉じ例えばD/A変換器の出力:1/2{(+V
REF )−(−VREF )}とサンプリングされたアナログ
入力(VAIN )を比較する期間(ステップ0)が設けら
れ、続くステップ1においてステップ0における比較結
果がVAIN <1/2{(+VREF )−(−VREF )}な
らばスイッチ回路(SBi)の他にスイッチ回路(SB
0〜SBi+1)を閉じてlog2(2i+2)bit
精度のD/A変換器出力を電圧比較回路(C0
i+1 )の入力に印加することによりアナログ入力と比
較する。ここでD/A変換器出力がアナログ入力よりも
低い場合はハイが、D/A変換器出力がアナログ入力よ
りも高い場合にはロウが電圧比較回路(C0 〜Ci+1
から出力され、エンコーダでエンコードされてlog2
(2i+2)bit精度の荒い変換結果が得られる。こ
の場合、スイッチ回路(SBi+2〜SB2i)は開い
ており電圧比較回路(Ci+2 〜C2i)の入力にはD/A
変換器の出力が印加されていないが、ステップ0でV
AIN <1/2{(+VREF )−(−VREF )}であるこ
とが判明している為、電圧比較回路(Ci+2 〜C2i)か
らはロウが出力されることが期待され、エンコーダに電
圧比較回路(Ci+2 〜C2i)の比較結果としてロウを入
力すればエンコードされた変換結果は正しい。又ステッ
プ0における比較結果がVAIN >1/2{(+VREF
−(−VREF )}ならばスイッチ回路(SBi)の他g
スイッチ回路(SBi−1〜SB2i)を閉じてlog
2(2i+2)bit精度のD/A変換器出力を電圧比
較回路(Ci-1 〜C2 :)の入力に印加することにより
同様にしてlog2(2i+2)bit精度の荒い変換
結果が得られる。この場合、スイッチ回路(SB0〜S
Bi−2)は開いており電圧比較回路(C0 〜Ci-2
の入力にはD/A変換器の出力が印加されていないが、
ステップ0でVAIN >1/2{(+VREF)−(−V
REF )}であることが判明している為、電圧比較回路
(C0 〜Ci-2 )からはハイが出力されることが期待さ
れ、エンコーダに電圧比較回路(C0 〜Ci-2 )の比較
結果としてハイを入力すればエンコードされた結果は正
しい。次にステップでスイッチ回路(SC0〜SC2
i)が閉じると共にステップ1で得られた変換結果によ
り2log2(2i+2)bit精度のD/A変換器出
力が電圧比較回路(C0 〜C2i)の入力に印加され、電
圧比較回路(C0 〜C2i)の出力がエンコーダでエンコ
ードされて2log(2i+2)bit精度の変換結果
が得られる。
After the sampling is completed, the switch circuit (SB
i) is closed, for example, the output of the D / A converter: 1/2 {(+ V
REF ) − (− V REF )} and a sampled analog input (V AIN ) are provided in a period (step 0). In the subsequent step 1, the comparison result in step 0 is V AIN <1/2 {(+ V REF )-(-V REF )}, the switch circuit (SBi) and the switch circuit (SB
0 to SBi + 1) is closed and log2 (2i + 2) bit
The accuracy of the D / A converter output is compared with the voltage comparison circuit (C 0 ~
C i + 1 ) applied to the input to compare with the analog input. Here, if the D / A converter output is lower than the analog input, a high voltage is output, and if the D / A converter output is higher than the analog input, a low voltage is detected by the voltage comparison circuit (C 0 to C i + 1 ).
Output from and encoded by the encoder log2
A rough conversion result with (2i + 2) bit precision can be obtained. In this case, the switch circuit (SBi + 2~SB2i) is the input of which open voltage comparator (C i + 2 ~C 2i) D / A
The output of the converter is not applied, but V
Since it is known that AIN <1/2 {(+ V REF ) − (− V REF )}, it is expected that the voltage comparator circuit (C i + 2 to C 2i ) outputs a low. If the row is input to the encoder as the comparison result of the voltage comparison circuits (C i + 2 to C 2i ), the encoded conversion result is correct. The comparison result in step 0 is V AIN > 1/2 {(+ V REF ).
If-(-V REF )}, the switch circuit (SBi) and other g
Close the switch circuits (SBi-1 to SB2i) and log
Similarly, a rough conversion result with log2 (2i + 2) bit precision is obtained by applying the output of the D / A converter with 2 (2i + 2) bit precision to the input of the voltage comparison circuit (C i-1 to C 2 :). . In this case, the switch circuit (SB0-S
Bi-2) is open and the voltage comparison circuit (C 0 to C i-2 ).
The output of the D / A converter is not applied to the input of
In step 0, V AIN > 1/2 {(+ V REF ) − (− V
Because it has proven REF)}, a voltage comparator circuit (C 0 ~C i-2) is expected to high is output from the voltage comparator circuit to the encoder (C 0 ~C i-2 If you enter high as the result of the comparison, the encoded result is correct. Next, in steps, switch circuits (SC0 to SC2
When i) is closed, the output of the D / A converter with 2log2 (2i + 2) bit precision is applied to the input of the voltage comparison circuit (C 0 to C 2i ) according to the conversion result obtained in step 1, and the voltage comparison circuit (C 0 The output of ~ C 2i ) is encoded by the encoder to obtain a conversion result with 2log (2i + 2) bit precision.

【0025】本発明による第2の実施例において、図4
(a)に示した電圧比較回路を用いた場合、サンプリン
グ期間容量素子(C1 )の入力(IN)側はアナログ入
力(VAIN )にインバータ側の電圧はインバータの論理
しきい値電圧(2/3VCC)にバイアスされ、続くステ
ップ1で入力(IN)側の電圧が所定のD/A変換器の
出力電圧(VD/A )となった場合、インバータ側の電圧
(vi )は次式(3)で与えられる。
In a second embodiment according to the present invention, FIG.
When the voltage comparison circuit shown in (a) is used, the input (IN) side of the capacitive element (C 1 ) for the sampling period is the analog input (V AIN ) and the voltage on the inverter side is the logical threshold voltage (2) of the inverter. / 3 V CC ), and when the voltage on the input (IN) side becomes the output voltage (V D / A ) of the predetermined D / A converter in the subsequent step 1, the voltage (v i ) on the inverter side becomes It is given by the following equation (3).

【0026】 [0026]

【0027】ここで例えばVAIN =VCCの場合、本発明
による第2の実施例では1/2{(+VREF )−(−V
REF))−α(αはlog2(2i+2)bit精度で
の1[LSB]に相当する電圧)より低い電圧が電圧比
較回路の入力に印加されることはない。+VREF
CC,−VREF =0[V]の場合、電圧比較回路の入力
に(1/2VCC−α)より低い電圧は印加されず、従っ
て式(3)よりvc >1/6VCC−αとなってα<1/
6VCCとなるように設定しておけばvc が負電圧になる
ことがない為、Nチャネル型MOS−FET(N2 )の
ドレイン(N型拡散層)が順方向バイアスされることが
なく、容量素子(C1 )に電荷が注入されることがな
い。又、例えばVAIN =0[V]の場合、vc は電源電
圧(VCC)以上になるが容量素子(C1)のインバータ
側にPチャネル型MOS−FETは接続されておらず順
方向バイアスされるP型拡散層が無い為、容量素子(C
1 )に蓄えられた電荷が失われることもない。又図4
(b)に示した電圧比較回路を用いた場合、VB =2/
3VCCであればステップ1における容量素子(C2 )の
差動増幅器(DAMP)側の電位は(式3)で示された
c と等しく、従って容量素子(C2 )に電荷が注入さ
れることも、容量素子(C2 )に蓄えられた電荷が失わ
れることもない。
Here, for example, when V AIN = V CC , in the second embodiment of the present invention, 1/2 {(+ V REF )-(-V
REF ))-α (α is a voltage corresponding to 1 [LSB] in log2 (2i + 2) bit precision) is not applied to the input of the voltage comparison circuit. + V REF =
When V CC , -V REF = 0 [V], a voltage lower than (1/2 V CC -α) is not applied to the input of the voltage comparison circuit, so that from the equation (3), v c > 1/6 V CC- α becomes α <1 /
If it is set to be 6 V CC , v c will not become a negative voltage, so that the drain (N type diffusion layer) of the N channel type MOS-FET (N 2 ) will not be forward biased. , No charge is injected into the capacitive element (C 1 ). Further, for example, when V AIN = 0 [V], v c becomes equal to or higher than the power supply voltage (V CC ) but the P-channel type MOS-FET is not connected to the inverter side of the capacitive element (C 1 ) and the forward direction. Since there is no biased P-type diffusion layer, the capacitive element (C
There is no loss of charge stored in 1 ). See also FIG.
When the voltage comparison circuit shown in (b) is used, V B = 2 /
If it is 3 V CC , the potential on the differential amplifier (DAMP) side of the capacitive element (C 2 ) in step 1 is equal to v c shown in (Equation 3), so that the electric charge is injected into the capacitive element (C 2 ). And the electric charge stored in the capacitive element (C 2 ) is not lost.

【0028】前述したように、ステップ1で使用した電
圧比較回路の容量素子においてステップ1の期間で電荷
の散失若しくは注入がなく、容量素子に蓄えられたアナ
ログ値が破壊されることもない為、本発明による第1の
実施例と同様にステップ1で使用した電圧比較回路をス
テップ2でも共用できる。又MOS−FETのドレイン
から基板にキャリアの注入がない為、基板に注入された
キャリアがインピーダンスの高い接続点に吸収されて変
換精度を低下させることもない。さらに本発明による第
2の実施例では、ステップ0で電圧比較回路(Ci )で
の比較結果がハイの場合ステップ1で電圧比較回路(C
0 〜Ci )の他に電圧比較回路(Ci+1 )でもアナログ
入力とD/A変換器の出力を比較し、ステップ0で電圧
比較回路(Ci )での比較結果がロウの場合ステップ1
で電圧比較回路(Ci 〜C2i)の他に電圧比較回路(C
i-1 )でもアナログ入力とD/A変換器の出力を比較し
ている為、ステップ0における比較結果がlog2(2
i+2)bitにおける1[LSB]以下の誤差を含ん
でいてもステップ1で正しい変換結果が得られる。つま
り、ステップ0を短時間で終了した場合、比較結果に誤
差を含むがステップ1で正しい変換結果が得られるので
ステップ0の期間が短縮可能となり、高速化が図れると
いう利点もある。
As described above, in the capacitive element of the voltage comparison circuit used in step 1, no charge is dissipated or injected during the period of step 1, and the analog value stored in the capacitive element is not destroyed. Similar to the first embodiment according to the present invention, the voltage comparison circuit used in step 1 can be shared in step 2. In addition, since carriers are not injected from the drain of the MOS-FET into the substrate, the carriers injected into the substrate are not absorbed by the connection point with high impedance and the conversion accuracy is not lowered. Further, in the second embodiment according to the present invention, when the comparison result in the voltage comparison circuit (C i ) is high in step 0, the voltage comparison circuit (C
0 to C i ) In addition to the voltage comparison circuit (C i + 1 ), the analog input is compared with the output of the D / A converter, and if the comparison result in the voltage comparison circuit (C i ) is low in step 0. Step 1
In addition to the voltage comparison circuit (C i to C 2i ), the voltage comparison circuit (C i
i-1 ) also compares the analog input and the output of the D / A converter, the comparison result in step 0 is log2 (2
Even if the error in i + 2) bit is less than 1 [LSB], the correct conversion result can be obtained in step 1. In other words, when step 0 is completed in a short time, the comparison result includes an error, but a correct conversion result is obtained in step 1, so that the period of step 0 can be shortened and the speed can be increased.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ステップ
1で使用した電圧比較回路をステップ2でも共用できる
為、電圧比較回路が従来の直並列型D/A変換器の半分
の個数で構成可能となり、構成面積及び消費電力が低減
できるという効果を有する。
As described above, according to the present invention, since the voltage comparison circuit used in step 1 can be shared in step 2, the voltage comparison circuit is composed of half the number of conventional serial-parallel type D / A converters. This has the effect of enabling reduction of the configuration area and power consumption.

【0030】さらに、基板にキャリアが注入されること
がないので、基板に注入されたキャリアがインピーダン
スの高い接続点に吸収されて変換精度を低下させること
もない。
Further, since the carriers are not injected into the substrate, the carriers injected into the substrate are not absorbed by the connection points having high impedance and the conversion accuracy is not lowered.

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

【図1】本発明による第1の実施例を示す回路図であ
る。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment according to the present invention.

【図2】図1のタイミングチャートである。FIG. 2 is a timing chart of FIG.

【図3】本発明による第2の実施例を示す回路図及びタ
イミングチャートである。
FIG. 3 is a circuit diagram and a timing chart showing a second embodiment according to the present invention.

【図4】本発明による第2の実施例における電圧比較回
路を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a voltage comparison circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図5】電圧比較回路を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a voltage comparison circuit.

【図6】従来のA/D変換器を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a conventional A / D converter.

【図7】図6のタイミングチャートである。FIG. 7 is a timing chart of FIG.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アナログ入力端子,ディジタル出力端
子,D/A変換器,入力が容量素子を介して印加される
複数の電圧比較回路及びエンコーダを備え、前記複数の
電圧比較回路の入力はそれぞれ第1のスイッチ回路を介
して前記アナログ入力端子に接続されると共に複数のス
イッチ回路で構成された第2のスイッチ回路群を介して
前記D/A変換器の出力に接続され、前記複数の電圧比
較回路の出力は前記エンコーダに入力され、前記エンコ
ーダの出力は前記D/A変換器に入力されると共に前記
ディジタル出力端子に接続されて構成され、前記第1の
スイッチ回路を閉じて前記アナログ入力端子に印加され
たアナログ入力をサンプリングした後、前記第2のスイ
ッチ回路群を構成する複数のスイッチ回路を順次閉じる
ことにより前記D/A変換器の出力とサンプリングされ
たアナログ入力を比較する複数のステップを経て変換結
果を得る直並列型A/D変換器において、アナログ入力
をサンプリングした直後に前記D/A変換器の所定の出
力とサンプリングされたアナログ入力を比較する期間を
設けると共に、前記D/A変換器の出力とサンプリング
されたアナログ入力を比較する最初のステップにおい
て、サンプリングされたアナログ入力が前記D/A変換
器の所定の出力よりも低い場合には前記D/A変換器の
所定の出力よりも低い前記D/A変換器の出力のみを、
又サンプリングされたアナログ入力が前記D/A変換器
の所定の出力よりも高い場合には前記D/A変換器の所
定の出力よりも高い前記D/A変換器の出力のみを前記
第2のスイッチ回路群を介して前記電圧比較回路の入力
に印加することを特徴とするA/D変換器。
1. An analog input terminal, a digital output terminal, a D / A converter, a plurality of voltage comparison circuits to which inputs are applied via capacitive elements, and an encoder. One switch circuit is connected to the analog input terminal, and a second switch circuit group composed of a plurality of switch circuits is connected to the output of the D / A converter, and the plurality of voltage comparison circuits are connected. The output of the circuit is input to the encoder, the output of the encoder is input to the D / A converter and connected to the digital output terminal, and the first switch circuit is closed to close the analog input terminal. After sampling the analog input applied to the D / A circuit, the plurality of switch circuits forming the second switch circuit group are sequentially closed. In a serial-parallel A / D converter that obtains a conversion result through a plurality of steps of comparing an output of a converter and a sampled analog input, a predetermined output of the D / A converter is provided immediately after sampling the analog input. In the first step of providing a period for comparing the sampled analog input and comparing the output of the D / A converter with the sampled analog input, the sampled analog input is If the output is lower than the output, only the output of the D / A converter lower than the predetermined output of the D / A converter,
When the sampled analog input is higher than the predetermined output of the D / A converter, only the output of the D / A converter higher than the predetermined output of the D / A converter is output by the second An A / D converter which is applied to an input of the voltage comparison circuit via a switch circuit group.
【請求項2】 サンプリングされたアナログ入力が前記
D/A変換器の所定の出力よりも低い場合には前記D/
A変換器の所定の出力よりも低い前記D/A変換器の出
力だけでなく前記D/A変換器の所定の出力よりも所望
の値だけ高い前記D/A変換器の出力を、又サンプリン
グされたアナログ入力が前記D/A変換器の所定の出力
よりも高い場合には前記D/A変換器の所定の出力より
も高い前記D/A変換器の出力だけでなく前記D/A変
換器の所定の出力よりも所望の値だけ低い前記D/A変
換器の出力を前記スイッチ回路群を介して前記電圧比較
回路に印加することを特徴とする請求項1に記載のA/
D変換器。
2. The D / A when the sampled analog input is lower than a predetermined output of the D / A converter.
Sampling not only the output of the D / A converter which is lower than the predetermined output of the A converter, but also the output of the D / A converter which is higher than the predetermined output of the D / A converter by a desired value. If the analog input is higher than the predetermined output of the D / A converter, not only the output of the D / A converter higher than the predetermined output of the D / A converter but also the D / A conversion The A / A converter according to claim 1, wherein an output of the D / A converter that is lower than a predetermined output of the voltage converter by a desired value is applied to the voltage comparison circuit via the switch circuit group.
D converter.
【請求項3】 前記入力が容量素子を介して印加される
電圧比較回路はインバータ及び容量素子より成り、前記
インバータの入力に前記容量素子を介して入力が印加さ
れると共に出力が前記インバータの出力から取り出され
る電圧比較回路において、前記インバータの論理しきい
値電圧を電源電圧の半分の値よりも高く設定すると共
に、前記インバータの入力と出力間に接続されゲートに
サンプリング信号が印加された一導電型の第1のMOS
−FETで構成されるか、若しくは前記インバータの論
理しきい値電圧を電源電圧の半分の値よりも低く設定す
ると共に、前記インバータの入力と出力間に接続されゲ
ートに前記サンプリング信号を反転した信号が印加され
た前記第1のMOS−FETと逆導電型の第2のMOS
−FETで構成されたことを特徴とする請求項1又は2
に記載のA/D変換器。
3. The voltage comparison circuit to which the input is applied via a capacitive element comprises an inverter and a capacitive element, the input of which is applied to the input of the inverter through the capacitive element, and the output of which is the output of the inverter. In the voltage comparison circuit taken out from the above, the logic threshold voltage of the inverter is set higher than half the value of the power supply voltage, and the one conductivity type connected between the input and the output of the inverter and having the sampling signal applied to the gate. Type first MOS
A signal which is composed of a FET or which sets the logical threshold voltage of the inverter lower than half the value of the power supply voltage and which is connected between the input and output of the inverter and has the gate inverted from the sampling signal. And a second MOS of opposite conductivity type to the first MOS-FET
3. A FET according to claim 1 or 2, characterized in that
A / D converter described in 1.
【請求項4】 前記入力が容量素子を介して印加される
電圧比較回路は差動増幅器とバイアス電圧端子と第1及
び第2の容量素子より成り、前記差動増幅器の第1の入
力に前記第1の容量素子を介して入力が印加され、前記
差動増幅器の第2の入力は前記第2の容量素子を介して
電源端子若しくは前記バイアス電圧端子に接続されると
共に、出力が前記差動増幅器の出力から取り出される電
圧比較回路において、前記バイアス電圧端子の電圧を電
源電圧の半分の値よりも高く設定すると共に、前記差動
増幅器の第1及び第2の入力と前記バイアス電圧端子間
に接続されゲートにサンプリング信号が印加された一導
電型の第1及び第2のMOS−FETで構成されるか、
若しくは前記バイアス電圧端子の電圧を電源電圧の半分
の値よりも低く設定すると共に、前記差動増幅器の第1
及び第2の入力と前記バイアス電圧端子間に接続されゲ
ートに前記サンプリング信号を反転した信号が印加され
た前記第1及び第2のMOS−FETと逆導電型の第3
及び第4のMOS−FETで構成されたことを特徴とす
る請求項1又は2に記載のA/D変換器。
4. The voltage comparison circuit, to which the input is applied via a capacitive element, comprises a differential amplifier, a bias voltage terminal, first and second capacitive elements, and the differential amplifier has a first input and the first and second capacitive elements. An input is applied via a first capacitive element, a second input of the differential amplifier is connected to a power supply terminal or the bias voltage terminal via the second capacitive element, and an output is applied to the differential amplifier. In the voltage comparison circuit extracted from the output of the amplifier, the voltage at the bias voltage terminal is set higher than half the value of the power supply voltage, and the voltage between the first and second inputs of the differential amplifier and the bias voltage terminal is set. It is composed of first and second MOS-FETs of one conductivity type that are connected and have a sampling signal applied to their gates,
Alternatively, the voltage of the bias voltage terminal is set lower than half the value of the power supply voltage, and the first voltage of the differential amplifier is set.
And a third conductivity type opposite to the first and second MOS-FETs connected between the second input and the bias voltage terminal and having a gate applied with a signal obtained by inverting the sampling signal.
And the fourth MOS-FET. 4. The A / D converter according to claim 1, wherein
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