JPH06104760A - アナログデイジタル変換回路 - Google Patents

アナログデイジタル変換回路

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JPH06104760A
JPH06104760A JP27226892A JP27226892A JPH06104760A JP H06104760 A JPH06104760 A JP H06104760A JP 27226892 A JP27226892 A JP 27226892A JP 27226892 A JP27226892 A JP 27226892A JP H06104760 A JPH06104760 A JP H06104760A
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JP
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analog
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input
digital
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Yuuji Gendai
裕治 源代
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、アナログデイジタル変換回路におい
て、基準抵抗に求められる最下位桁の電位を小さくする
ことなく分解能を従来に比して一段と向上させる。 【構成】複数の比較手段に入力アナログ信号を並列に入
力し、各比較手段に与えられる比較基準電圧との比較結
果に基づいて入力アナログ信号をデイジタル信号に変換
するアナログデイジタル変換回路において、入力アナロ
グ信号を抵抗手段を介して減衰し、当該減衰された入力
アナログ信号をそれぞれ比較手段に供給する。これによ
り入力アナログ信号の振幅をアナログデイジタル変換回
路のフルスケールまで増幅しなくともフルスケールまで
増幅する場合と同じ出力結果を得ることができる。増幅
段によるSN比の低減を有効に回避することができ精度
を一段と向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術(図6及び図7) 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段(図1) 作用(図2) 実施例(図1〜図5) (1)第1の実施例(図1及び図2) (2)第2の実施例(図3〜図5) (3)他の実施例 発明の効果
【0002】
【産業上の利用分野】本発明はアナログデイジタル変換
回路に関し、特に並列(フラツシユ)型のアナログデイ
ジタル変換回路に適用して好適なものである。
【0003】
【従来の技術】従来、オーデイオ機器や計測器等の各分
野では録音又は再生対象であるオーデイオ信号等、各種
のアナログ信号をデイジタル的に信号処理するためアナ
ログデイジタル変換回路(以下A−D変換回路という)
を用いてデイジタル信号に変換している。ところでこれ
らA−D変換回路の場合、使用分野及び要求される精度
や速度に応じて種々の変換方式が提案されており、特に
高速動作が要求される分野では並列型のA−D変換回路
が用いられている。
【0004】ここで並列型A−D変換回路は入力信号V
INをコンパレータに対して並列に入力し、その比較出力
の論理値が反転する電位を求めて2値データに変換する
ものであり、例えば8ビツト分解能を有する並列型A−
D変換回路1は図6に示すように構成されている。
【0005】すなわち並列型A−D変換回路1は256
個の基準抵抗R1 〜R256 を直列接続し、その両端に基
準電圧VRT及びVRBを供給することにより各基準抵
抗R1 〜R256 に255個の参照電圧を発生させる。そ
してこれら各参照電圧が与えられるコンパレータCOM
P(C1 〜C255 )にアナログ入力信号VINを入力し、
各参照電圧との大小関係を比較するようになされている
(図7)。
【0006】その後A−D変換回路1は、コンパレータ
回路C1 〜C255 の比較出力をアンド回路AND1 〜A
ND255 によつて構成される微分回路2を介してエンコ
ーダ3に供給し、入力信号VINを8ビツトのデイジタル
データに変換するようになされている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで並列型A−D
変換回路の直線性は内部トランジスタのベースエミツタ
間電圧のばらつきや各基準抵抗間の比精度誤差より定ま
り、8ビツト分解能を有する並列型A−D変換回路の場
合、最下位桁(1LSB)電圧の値は8(mV)程度で
ある。従つて基準抵抗の許容誤差は通常±4(mV)程
度となる。
【0008】ところが最大振幅電圧(基準電圧VRT及
びVRBの差電位)を変えることなく並列型A−D変換
回路の分解能を上げようとするとビツト数が増加する分
最下位桁(1LSB)の値も小さくなり、基準抵抗に許
される許容誤差も小さくならざるを得ない。その結果、
許容誤差の値がプロセスばらつきに対して小さくなつて
歩留まりが悪くなるおそれがあつた。
【0009】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、基準抵抗に求められる精度は一定のまま分解能を従
来に比して一段と向上させることができるアナログデイ
ジタル変換回路を提案しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、複数の比較手段COMP1〜CO
MP256に入力アナログ信号VIN(又はVINi )を並
列に入力し、各比較手段COMPi(i=1……25
6)に与えられる比較基準電圧VRiとの比較結果に基づ
いて入力アナログ信号VINをデイジタル信号に変換して
出力するアナログデイジタル変換回路10、20におい
て、入力アナログ信号VINを抵抗手段rを介して減衰
し、当該減衰された入力アナログ信号VINを比較手段C
OMPi(i=1……256)に供給するようにする。
【0011】また本発明においては、複数の比較手段C
OMP1〜COMP256に入力アナログ信号VINを並
列に入力し、各比較手段COMPi(i=1……25
6)に与えられる比較基準電圧VRiとの比較結果に基づ
いて入力アナログ信号VINをデイジタル信号に変換して
出力するアナログデイジタル変換回路10において、第
1の抵抗値2rを有する複数の抵抗手段の直列接続より
なり、所定の電圧勾配を有する比較基準電圧VRiを順次
発生させる第1の抵抗手段列R1と、第2の抵抗値rを
有する複数の抵抗手段の直列接続よりなり、比較基準電
圧VRiの電圧勾配に対して異なる電圧勾配により入力ア
ナログ信号VINを順次減衰させる第2の抵抗手段列R2
とを備え、第1の抵抗手段列R1によつて発生された比
較基準電圧VRiと第2の抵抗手段列R2によつて発生さ
れた減衰アナログ信号VINi とを各比較手段COMPi
(i=1……256)によつて比較するようにする。
【0012】さらに本発明においては、複数の抵抗手段
rの直列接続よりなり、入力アナログ信号VINを所定の
電圧勾配によつて順次減衰し、複数の減衰アナログ信号
INi を発生させる抵抗手段列R2と、減衰アナログ信
号VINi にそれぞれ対応し、当該減衰アナログ信号V
INi をそれぞれ所定ビツトのデイジタル信号に変換する
複数のアナログデイジタル変換手段AD0〜AD7と、
複数のアナログデイジタル変換手段AD0〜AD7より
入力されるデイジタル信号を加算し、入力アナログ信号
INをアナログデイジタル変換手段AD0〜AD7の分
解能に対して高い分解能のデイジタル信号に変換して出
力する加算手段22とを備えるようにする。
【0013】
【作用】所定の電圧勾配で減衰する比較基準電圧VRi
対して異なる電圧勾配によつて入力アナログ信号VIN
減衰し、当該減衰アナログ信号VINi と比較基準電圧V
Riとを各比較手段COMPi(i=1……256)によ
つて比較することにより、入力アナログ信号VINの振幅
を小さいままフルスケール振幅の入力アナログ信号VIN
が入力される場合と同様の出力結果を得ることができ
る。これによりアナログデイジタル変換回路の駆動段に
求められる駆動能力を低減でき、SN比を一段と向上さ
せることができる。
【0014】また所定の電圧勾配によつて減衰された複
数の減衰アナログ信号VINi をそれぞれ所定ビツトのデ
イジタル信号に変換する複数のアナログデイジタル変換
手段ADiに供給し、各アナログデイジタル変換手段A
Diより出力されるデイジタル信号を加算することによ
り、各アナログデイジタル変換手段ADiの比較手段C
OMPiに要求される最下位桁(1LSB)電圧を小さ
くすることなく解像度を向上することができる。
【0015】
【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。
【0016】(1)第1の実施例 図6との対応部分に同一符号を付して示す図1におい
て、10は全体として8ビツト分解能を有する並列型A
−D変換回路を示し、入力信号VINを参照電圧VR1〜V
R256の電圧勾配に対して2分の1の電圧勾配によつて順
次減衰し、各コンパレータに入力することを除いて同様
の構成を有している。
【0017】この実施例の場合、入力信号VINが入力さ
れる信号線と接地電位間には256個の分圧抵抗RA1
〜RA256を直列接続した分圧抵抗列R2が接続され
るようになされ、各分圧抵抗RA1〜RA256によつ
て一定電圧づつ減衰された減衰信号VIN1 〜VIN(256)
をコンパレータCOMP(C1〜C256)に供給し、
参照電圧VR2〜VR(256)と比較するようになされてい
る。
【0018】ここで入力信号VINを減衰する256個の
分圧抵抗RA1〜RA256の抵抗値は基準抵抗列R1
を構成する基準抵抗RB11〜RB256の抵抗値(2
r)に対して半分の抵抗値rに設定されており、各抵抗
列R1(RB1〜RB256)及びR2(RA1〜RA
256)には一定電流Iを引き込む定電流源11がそれ
ぞれ接続されるようになされている。
【0019】これにより分圧抵抗RAi(i=1〜25
6)の1段当たりの電圧勾配の傾きは、図2に示すよう
に各基準抵抗RBi(i=1〜255)の1段当たりの
降下電圧の傾きに比して2分の1となり、当該減衰信号
と参照電圧との交点位置を微分回路2で求め、入力信号
INに対応するデイジタルデータにエンコーダ12を介
して信号化する。
【0020】以上の構成において、上位側の基準電圧V
RT及び下位側の基準電圧VRBをそれぞれ0〔V〕及び
(-2〔V〕)とし、入力電圧が-1〔V〕から0〔V〕の
範囲で変動する入力信号VINを入力することとする。
【0021】まず入力信号VINの電圧値が0〔V〕であ
る場合、各コンパレータに入力される減衰信号VIN1
IN(256) は、図2において破線で示すように各参照電
圧VR1〜VR(256)の値を結ぶ直線L0(図2において実
線で示す)に対して2分の1の傾きで減衰して減衰直線
と参照電圧直線は0〔V〕の位置で交差する。
【0022】続いて入力信号VINの電圧値を徐々に小さ
くすると、減衰直線も入力信号VINの電圧値に伴つて下
方に並行移動し、入力信号VINの電圧値が 0.5〔V〕に
なつたとき減衰直線(図2において一点鎖線で示す)と
参照電圧直線L0との交点電位は(-1〔V〕)まで右下
方に移動する。
【0023】さらに入力信号VINの電圧値を小さくする
と、減衰直線と参照電圧直線LOと交点は参照電圧直線
L0上をさらに右下方に移動し、入力信号VINの電圧値
が(-1.0〔V〕)になつたとき減衰直線(図2において
2点鎖線で示す)と参照電圧直線L0との交点電位は
(-2.0〔V〕)まで移動することになる。
【0024】このように並列型A−D変換回路10にお
いては、最大振幅に対して半分の信号振幅の入力信号V
INを入力することによつて最大振幅の入力信号VINを入
力する場合と同じ出力結果を得ることができる。
【0025】これにより従来入力信号VINをA−D変換
回路のフルスケールに一致させるために必要であつた増
幅段を必要なくし得、その分駆動回路の負荷が低減され
るため微分直線性誤差に影響を与えるベース・エミツタ
間電圧ΔVBEの影響を低減でき精度を一段と向上させる
ことができる。
【0026】以上の構成によれば、入力信号VINを参照
電圧VR1〜VR256の電圧勾配に対して2分の1の電圧勾
配によつて減衰させ、これら減衰された各減衰信号V
IN1 〜VIN(256) を各コンパレータC1〜C256にお
いて参照電圧VR1〜VR256と比較することにより、入力
信号VINのフルスケールを見かけ上A−D変換回路のフ
ルスケールまで拡大することができる。これによりA−
D変換回路を駆動する駆動段の負荷を軽くでき、基準抵
抗に求められる精度は従来のままでSN比を一段と向上
させることができる。
【0027】(2)第2の実施例 図3において、20は全体として6ビツト分解能を有す
る並列型A−D変換回路を示し、3ビツト分解能を有す
る並列型のA−D変換回路段AD0〜AD7を8組並列
に接続し、各A−D変換回路段AD0〜AD7に入力信
号VINを所定の電圧勾配によつて順次減衰した減衰信号
IN1 〜VIN8 を入力するようになされている。
【0028】この実施例の場合、各A−D変換回路段A
D0〜AD7は図6に示す並列型A−D変換回路1と同
様、8個のコンパレータC1〜C8に入力信号VINを並
列に入力し、各参照電圧VR1〜VR8との比較結果を3ビ
ツトのデイジタルデータとして出力するようになされて
いる。
【0029】ここで各A−D変換回路段AD0〜AD7
には基準電圧VRT及びVRBとしてそれぞれ7〔V〕及び
0〔V〕が与えられており、そのフルスケールは0
〔V〕〜7〔V〕である。
【0030】一方、入力信号VINを所定の電圧勾配によ
つて減衰させる8個の基準抵抗rの両端には各コンパレ
ータC1〜C8の最下位桁(1LSB)分の電位差、す
なわち1〔V〕の電位差が生じるようになされており、
同抵抗値を有する各基準抵抗rによつて入力信号VIN
最下位桁(1LSB)の電位差に対して8分の1の電圧
勾配によつて減衰させるようになされている。
【0031】これにより各A−D変換回路段AD0〜A
D7は図4に示すように入力信号VINを0.125 〔V〕き
ざみで減衰した減衰信号VIN1 〜VIN8 が入力され、3
ビツトに符号化されたデイジタルデータを各単位A−D
変換回路段AD0〜AD7より全加算回路22に供給す
るようになされている。
【0032】その後、並列型A−D変換回路20は8個
の変換出力を全加算回路22で加算することにより6ビ
ツトのアナログデイジタル変換出力として出力するよう
になされている。
【0033】以上の構成において、並列型A−D変換回
路20に 0.0〔V〕から 8.0〔V〕の範囲で変動する入
力信号VINを入力し、その際における各A−D変換回路
段AD0〜AD7の出力及び全加算回路22の出力につ
いて説明する。
【0034】まず並列型A−D変換回路段20に 1.0
〔V〕未満の入力信号VINが入力端より入力される場
合、各AD変換回路段AD0〜AD7に入力される減衰
信号VIN1 〜VIN8 の電圧値はいずれも最下位桁(1L
SB)未満となるため各A−D変換回路段AD0〜AD
7の変換出力は全て「0」となり、加算値も「0」とな
る(図5に示す図表1行目)。
【0035】次に入力信号VINの電圧値が 1.0〔V〕よ
り大きく 1.125〔V〕以下の場合、A−D変換回路段A
D0に入力される減衰信号VIN1 のみ最下位の参照電圧
( 1.0〔V〕)を越えるのに対して他のA−D変換回路
段AD1〜AD7に入力される減衰信号VIN2 〜VIN8
はこの電圧値を越えない。
【0036】従つてA−D変換回路段AD0の出力のみ
「1(8)」となり、他のA−D変換回路段AD1〜A
D7の出力は「0(8)」のままとなる。そして全加算
回路22からは「01(8)」が出力されることになる
(図5に示す図表2行目)。
【0037】同様に、入力信号VINの電圧値が 0.125
〔V〕の範囲で増加するに従つて減衰信号の電圧値が最
下位の参照電圧(1〔V〕)を越えるA−D変換回路段
の数も増加する。
【0038】例えば入力信号VINが 1.125〔V〕より大
きく 1.250〔V〕以下の場合には、上位2組のA−D変
換回路段AD0及びAD1の出力のみ「1(8)」とな
り、このとき全加算回路22より出力される値は「02
(8)」となる(図5に示す図表3行目)。
【0039】そして入力信号VINが 1.875〔V〕より大
きく 2.0〔V〕以下の場合、8個のA−D変換回路段A
D0〜AD7の出力は全て「1(8)」になり、全加算
回路22の出力は桁上がりして「10(8)」となる
(図5に示す図表9行目)。
【0040】以下同様に、入力信号VINの電圧値が 2.0
〔V〕から 3.0〔V〕、3.0〔V〕から 4.0〔V〕……
と増加するに従つて上述の動作を繰り返す。このように
並列型A−D変換回路20は全体として6ビツトの分解
能を有する並列型A−D変換回路として動作することに
なるが、このとき各A−D変換回路段AD0〜AD7に
要求される最下位桁LSBの電圧値は 1.0〔V〕と6ビ
ツト分解能を有する並列型A−D変換回路に本来要求さ
れる最下位桁電圧値(すなわち 0.125〔V〕)に比して
大きくとれる。
【0041】これにより通常の構成によつて6ビツト分
解能を有する並列型A−D変換回路を製造する場合に比
してスパークルの発生頻度を低減でき、かつ発生したと
してもその大きさを見かけ上小さくできる。
【0042】以上の構成によれば、フルスケールを1L
SBとする8個のA−D変換回路段AD0〜AD7を並
列に接続し、各A−D変換回路段AD0〜AD7に1L
SBの8分の1の電圧勾配によつて減衰された減衰信号
IN1 〜VIN8 を入力し、各A−D変換回路段AD0〜
AD7の変換出力を全加算することにより、1LSBの
大きさを3ビツト分解能相当のままで6ビツト相当の解
像度を容易に得ることができる。
【0043】(3)他の実施例 なお上述の第1の実施例においては、分圧抵抗によつて
減衰される入力信号VINの電圧勾配を各コンパレータに
与えられる参照電圧の電圧勾配に対して2分の1に設定
する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、分
圧抵抗による電圧勾配を参照電圧の電圧勾配に対して2
分の1より大きい値に設定する場合にも小さい値に設定
する場合にも広く適用し得る。
【0044】また上述の第1の実施例においては、分圧
抵抗及び基準抵抗の抵抗比を1対2とし、各抵抗列には
同一の一定電流Iを引き込む定電流源11を接続する場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、分圧抵抗
及び基準抵抗の抵抗値は同一の値とし、各抵抗列に接続
される定電流源に流れる一定電流の比を1対2に設定し
ても良い。
【0045】さらに上述の第1の実施例においては、本
発明を8ビツトの分解能を有する並列型のA−D変換回
路に用いる場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、他の分解能の場合にも広く適用し得る。
【0046】さらに上述の第1の実施例においては、並
列型A−D変換回路10の基準電圧VRT及びVRBをそれ
ぞれ0〔V〕及び−2〔V〕とする場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、基準電圧値として他の値を
とる場合にも広く適用し得る。
【0047】さらに上述の第2の実施例においては、単
位A−D変換回路の分解能を3ビツトとする場合につい
て述べたが、本発明はこれに限らず、2ビツトや4ビツ
ト以上の分解能を有する場合にも広く適用し得る。
【0048】さらに上述の第2の実施例においては、従
来型のA−D変換回路段を8個並列に接続する場合につ
いて述べたが、本発明はこれに限らず、フルスケールを
最下位桁電圧(1LSB)とするN(Nは自然数)個の
並列型A−D変換回路を並列に接続し、各並列型A−D
変換回路に順にN分の1LSBずつ減衰された減衰信号
供給するようにしても良い。
【0049】さらに上述の第2の実施例においては、入
力信号VINの電圧減衰勾配を並列接続されるA−D変換
回路の段数分の1(8分の1LSB)に設定する場合に
ついて述べたが、本発明はこれに限らず、さらに低い電
圧勾配で減衰するようにしても良い。
【0050】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、複数の比
較手段に入力アナログ信号を並列に入力し、各比較手段
に与えられる基準レベルとの比較結果に基づいて入力ア
ナログ信号をデイジタル信号に変換するアナログデイジ
タル変換回路において、入力アナログ信号を抵抗手段を
介して減衰し、当該減衰された入力アナログ信号をそれ
ぞれ比較手段に供給することにより、最下位桁の電位を
小さくすることなくSN比や解像度を向上させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明よるアナログデイジタル変換回路の一実
施例を示す接続図である。
【図2】その動作の説明に供する特性曲線図である。
【図3】本発明によるアナログデイジタル変換回路の他
の実施例の説明に供する接続図である。
【図4】その動作の説明に供する特性曲線図である。
【図5】入出力関係の説明に供する図表である。
【図6】従来のアナログデイジタル変換回路を示す接続
図である。
【図7】その動作の説明に供する特性曲線図である。
【符号の説明】
10、20……並列型A−D変換回路、11、21……
定電流源、12……エンコーダ、22……全加算回路。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の比較手段に入力アナログ信号を並列
    に入力し、各比較手段に与えられる比較基準電圧との比
    較結果に基づいて上記入力アナログ信号をデイジタル信
    号に変換して出力するアナログデイジタル変換回路にお
    いて、 上記入力アナログ信号を抵抗手段を介して減衰し、当該
    減衰された入力アナログ信号を上記比較手段に供給する
    ことを特徴とするアナログデイジタル変換回路。
  2. 【請求項2】複数の比較手段に入力アナログ信号を並列
    に入力し、各比較手段に与えられる比較基準電圧との比
    較結果に基づいて上記入力アナログ信号をデイジタル信
    号に変換して出力するアナログデイジタル変換回路にお
    いて、 第1の抵抗値を有する複数の抵抗手段の直列接続よりな
    り、所定の電圧勾配を有する比較基準電圧を順次発生さ
    せる第1の抵抗手段列と、 第2の抵抗値を有する複数の抵抗手段の直列接続よりな
    り、上記比較基準電圧の電圧勾配に対して異なる電圧勾
    配により上記入力アナログ信号を順次減衰させる第2の
    抵抗手段列とを具え、上記第1の抵抗手段列によつて発
    生された比較基準電圧と第2の抵抗手段列によつて発生
    された減衰アナログ信号とを上記各比較手段によつて比
    較することを特徴とするアナログデイジタル変換回路。
  3. 【請求項3】上記第1の抵抗手段列における上記第1の
    抵抗値と上記第2の抵抗手段列における上記第2の抵抗
    値との抵抗比を2対1に設定することを特徴とする請求
    項2に記載のアナログデイジタル変換回路。
  4. 【請求項4】複数の抵抗手段の直列接続よりなり、入力
    アナログ信号を所定の電圧勾配によつて順次減衰し、複
    数の減衰アナログ信号を発生させる抵抗手段列と、 上記減衰アナログ信号にそれぞれ対応し、当該減衰アナ
    ログ信号をそれぞれ所定ビツトのデイジタル信号に変換
    する複数のアナログデイジタル変換手段と、 上記複数のアナログデイジタル変換手段より入力される
    デイジタル信号を加算し、上記入力アナログ信号を上記
    アナログデイジタル変換手段の分解能に対して高い分解
    能のデイジタル信号に変換して出力する加算手段とを具
    えることを特徴とするアナログデイジタル変換回路。
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