JPH06112825A - A/d converter - Google Patents

A/d converter

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JPH06112825A
JPH06112825A JP4283625A JP28362592A JPH06112825A JP H06112825 A JPH06112825 A JP H06112825A JP 4283625 A JP4283625 A JP 4283625A JP 28362592 A JP28362592 A JP 28362592A JP H06112825 A JPH06112825 A JP H06112825A
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reference voltage
analog
vernier
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Masahiro Daibo
真洋 大坊
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  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain high noise immunity and to improve the resolution at a high speed with high accuracy, by devising the A/D converter such that quantization at a voltage interval larger than a voltage interval equivalent to 1LSB is implemented to prevent an analog signal in the circuit from being too small. CONSTITUTION:A reference voltage at A/D conversion of high-order m-bits is given to a main reference voltage array 1 and its voltage interval Vsm is equivalent to 1LSB of a high-order A/D converter. A comparator 3 compares a reference voltage having the voltage interval from the voltage array 1 with an analog input voltage to generate a thermometer code. A high-order encoder 4 encodes the thermometer code and converts the code into a digital signal in high-order m-bit. The high-order m-bit A/D conversion is implemented corresponding to an amplitude of the analog input signal by combining the voltage array 1, the comparator 3 and the encoder 4. On the other hand, a vernier reference voltage array 2 whose voltage interval is Vsb (relation to the voltage interval Vsm is expressed in 2<n>Vsb=(2<n>-1)Vsm) is used for a reference voltage for low-order n-bit A/D conversion.

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、アナログ信号をデジタ
ル信号に変換するアナログデジタル変換器(以下AD
C)に関し、詳しくは主基準電圧列と基準電圧列と比較
してわずかに電圧間隔が異なり入力電圧が重畳されたバ
ーニア電圧列とを比較し、最も近い電圧値になっている
バーニア電圧列の基準電圧列の位置を検出することを原
理とした、画像処理などに利用できる高速分解能のAD
Cに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an analog-digital converter (hereinafter AD) for converting an analog signal into a digital signal.
Regarding C), in detail, the main reference voltage train and the reference voltage train are compared with the vernier voltage train having a slightly different voltage interval and the input voltage is superimposed, and the vernier voltage train having the closest voltage value is compared. High-resolution AD that can be used for image processing, etc., based on the principle of detecting the position of the reference voltage train
Regarding C.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の典型的な直並列ADCを、図12
を参照して説明する。初めに上位ADC21で粗い電圧
間隔でA/D変換をして上位ビットのデジタル信号を得
る。つぎにその上位ビットのデジタル信号を内部に設け
たデジタルアナログ変換器22(以下内部DAC)でア
ナログ信号に戻して、その復元された信号をアナログ入
力信号から減算器23によって減算する。次にその減算
結果を必要に応じて増幅器24によって増幅し、下位A
DC25でA/D変換をして下位ビットのデジタル信号
を得る。最後に上位ビットと下位ビットのデジタル信号
をデジタル加算器26にて加算して全体のデジタル信号
を得る。
2. Description of the Related Art A typical conventional serial-parallel ADC is shown in FIG.
Will be described with reference to. First, the high-order ADC 21 performs A / D conversion at a coarse voltage interval to obtain a high-order bit digital signal. Next, the digital signal of the higher-order bits is returned to an analog signal by a digital-analog converter 22 (hereinafter referred to as an internal DAC) provided inside, and the restored signal is subtracted from an analog input signal by a subtractor 23. Then, the subtraction result is amplified by the amplifier 24 as necessary, and the lower A
A / D conversion is performed by the DC 25 to obtain a digital signal of lower bits. Finally, the high-order bit and the low-order bit digital signals are added by the digital adder 26 to obtain the entire digital signal.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の直並列型ADC
は内部DACと高精度の減算器及び高精度増幅器が必要
であるためADC全体の応答速度は、DACのセトリン
グタイムや高精度増幅器の応答速度が支配的であった。
また精度は減算器や増幅器のオフセットのバラツキによ
り、上位変換部と下位変換部のつながりが滑らかでない
場合はビデオやテレビなどの用途に使用したとき、微分
位相や微分利得が悪くなる問題が発生していた。また入
力の信号はアナログ信号であるので、上位ADCの結果
との差をとるために上位ADCの結果をアナログ信号に
変換するための内部DACが必要であったが、このDA
Cはクロック信号の切り替わりなどでたびたびグリッチ
が発生し、画像としてみた場合には画面がチラつき非常
に見づらくなるといった問題があった。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Conventional serial-parallel type ADC
Since an internal DAC, a high-precision subtractor and a high-precision amplifier are required, the settling time of the DAC and the response speed of the high-precision amplifier dominate the response speed of the entire ADC.
In addition, the accuracy causes a problem that the differential phase and differential gain deteriorate when used for video and TV applications when the connection between the upper conversion unit and the lower conversion unit is not smooth due to the variation in the offset of the subtractor and amplifier. Was there. Further, since the input signal is an analog signal, an internal DAC for converting the result of the higher ADC into an analog signal is necessary to take the difference from the result of the higher ADC.
C has a problem that glitches often occur due to switching of clock signals and the like, and when viewed as an image, the screen is flickering and is very difficult to see.

【0004】減算器の出力は上位変換の上位ADCの1
LSB以下の大きさであるので、下位ADCの入力前に
増幅器で増幅することが一般的である。このときの増幅
器は下位ADCの1LSB以下の精度でなさなければな
らない。増幅器のゲインがバラつくとオフセットの場合
と同様に直線性に段差ができる問題があった。また減算
器の出力と増幅器入力の間の過程は、信号レベルが上位
のADCの1LSB以下の大きさであるので、デジタル
ノイズに非常に弱い問題があった。増幅器の入力前に微
少なノイズが重畳すると、ノイズも増幅され下位ADC
で変換されてしまう。下位ADCでのメタステーブル状
態が頻繁に発生していた。ADCはデジタルとアナログ
が混在であるので、デジタルノイズのアナログ側への干
渉を完全に遮断することは極めて困難である。アナログ
の信号の最小振幅はできるだけ大きくするのが理想であ
るが、従来の方式ではビット数が増大すると2のべき乗
に比例してアナログで扱う最小振幅が小さくなってしま
う問題があった。
The output of the subtractor is 1 of the upper ADC of the upper conversion.
Since the size is equal to or smaller than LSB, it is common to amplify with an amplifier before inputting the lower ADC. The amplifier at this time must be accurate to within 1 LSB of the lower ADC. If the gain of the amplifier varies, there is a problem in that there is a step difference in linearity as in the case of offset. In addition, since the signal level of the process between the output of the subtractor and the input of the amplifier is less than 1 LSB of the higher ADC, there is a problem that digital noise is very weak. If a small amount of noise is superposed before the input of the amplifier, the noise is also amplified and the lower ADC
Will be converted by. The metastable state in the lower ADC frequently occurred. Since the ADC is a mixture of digital and analog, it is extremely difficult to completely block the interference of digital noise on the analog side. Ideally, the minimum amplitude of the analog signal should be as large as possible, but the conventional method has a problem that the minimum amplitude handled by the analog becomes smaller in proportion to a power of 2 as the number of bits increases.

【0005】さらに直並列型ADCは、上位変換と下位
変換の為に2つのADCが必要であった。このような理
由から、従来の方式でビデオや画像処理関連の高速A/
Dコンバータを実現するのは容易ではなく、トリミング
などの処理が必要となり、効果になる問題があった。近
年では、HDTVや超音波診断装置などの用途に、10
ビット分解能で30MHz程度のクロック周波数で動作
するADCの要求が高まっている。特にHDTVの一般
化には高速で高分解能のADCを安価で供給することが
必要不可欠である。また計測器の分野においては10〜
12ビットで100MHz以上の性能のADCが要求さ
れている。しかし現在のところこのような要求を満たす
ADCは産業用の非常に高価なものであり、民生用の安
価なものは殆どないのが現状である。
Further, the serial-parallel type ADC requires two ADCs for upper conversion and lower conversion. For this reason, high-speed A /
It is not easy to realize a D converter, and processing such as trimming is required, and there is a problem in that it is effective. In recent years, it has been used for applications such as HDTV and ultrasonic diagnostic equipment.
There is an increasing demand for an ADC that operates at a clock frequency of about 30 MHz with a bit resolution. In particular, for generalization of HDTV, it is essential to supply a high-speed, high-resolution ADC at a low cost. In the field of measuring instruments,
A 12-bit ADC with a performance of 100 MHz or higher is required. However, at present, ADCs that meet such requirements are very expensive for industrial use, and there are few inexpensive ones for consumer use.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】以上説明したような問題
を解決するために、本発明のアナログデジタル変換器
は、電圧間隔がVsmの主基準電圧列と、該主基準電圧
の各々の基準電圧とアナログ入力電圧のレベルを比較す
る上位mビットを求めるための比較器と、下位nビット
を求めるための電圧間隔がVsbでVsmとの関係を、 2nVsb=(2n−1)Vsm を満足するように設けたバーニア基準電圧列と、該バー
ニア基準電圧列の各々の基準電圧にアナログ入力信号を
加算する加算器と、前記主基準電圧列の各々の基準電圧
と前記加算器の各々の出力が最も近いところの前記バー
ニア基準電圧列の場所を検出する最近接検出手段と、前
記比較器の出力結果に基づいて前記アナログ入力信号に
対する上位mビットのデジタル信号を得る上位エンコー
ダと、前記最近接検出手段の出力結果に基づいて前記ア
ナログ入力信号に対する下位nビットのデジタル信号を
得る下位エンコーダを具備したものである。
In order to solve the problems as described above, the analog-digital converter of the present invention has a main reference voltage string having a voltage interval of Vsm and reference voltages of the main reference voltages. And a comparator for determining the upper m bits for comparing the levels of the analog input voltage and the voltage interval for determining the lower n bits are Vsb and Vsm, and 2 n Vsb = (2 n −1) Vsm A vernier reference voltage sequence provided so as to satisfy the conditions; an adder for adding an analog input signal to each reference voltage of the vernier reference voltage sequence; and a reference voltage for each of the main reference voltage sequences and each of the adders. The closest detection means for detecting the position of the vernier reference voltage train where the output is the closest, and the upper m-bit digital signal with respect to the analog input signal are obtained based on the output result of the comparator. The upper encoder, those provided with the lower encoder to obtain a digital signal of the lower n bits for the analog input signal based on the output result of the nearest detector.

【0007】[0007]

【作用】主基準電圧列は上位mビットのA/D変換する
時の基準電圧を与えるために使われる。この基準電圧の
電圧間隔Vsmは上位ADCの1LSBに相当する。比
較器は主基準電圧列から与えられる電圧間隔Vsmのそ
れぞれの基準電圧とアナログ入力電圧を比較して、サー
モメータコード(温度計の表示に類似しており基準電圧
の小さい方からロジック1状態またはロジック0状態か
らその反対のロジック状態への単一の遷移があるコー
ド)を発生する。上位エンコーダはサーモメータコード
をエンコードして上位mビットのデジタル信号に変換す
るように働く。上記の主基準電圧列と比較器と上位エン
コーダは組み合わされて、アナログ入力信号の大きさに
対応して上位mビットのA/D変換として働く。電圧間
隔がVsbでVsmとの関係を、 2nVsb=(2n−1)Vsm を満足するように設けたバーニア基準電圧列は、下位n
ビットのA/D変換をするための基準電圧として使われ
る。
The main reference voltage train is used to provide a reference voltage for A / D conversion of the upper m bits. The voltage interval Vsm of this reference voltage corresponds to 1 LSB of the high-order ADC. The comparator compares each reference voltage of the voltage interval Vsm given from the main reference voltage string with the analog input voltage, and outputs a thermometer code (similar to the display of the thermometer and from the smaller reference voltage to the logic 1 state or Code with a single transition from the logic 0 state to the opposite logic state). The high-order encoder works to encode the thermometer code and convert it into a high-order m-bit digital signal. The above main reference voltage series, the comparator and the upper encoder are combined to function as an upper m-bit A / D conversion corresponding to the magnitude of the analog input signal. The vernier reference voltage sequence provided so that the voltage interval is Vsb and Vsm satisfies 2 n Vsb = (2 n −1) Vsm is the lower n
It is used as a reference voltage for A / D conversion of bits.

【0008】加算器はバーニア基準電圧列の各々の基準
電圧にアナログ入力信号を加算して、アナログ入力信号
の大きさに応じてバーニア基準電圧列の各々の基準電圧
が移動するように働く。範囲セレクタは、上位ADCの
変換結果に基づいて、バーニア基準電圧列の各々の基準
電圧と、比較対象となる主基準電圧列の各々の基準電圧
の範囲を選択する。最近接検出手段は、範囲セレクタに
よって選択された主基準電圧列の各々の基準電圧と、加
算器の各々の出力が最も近いところの加算器の出力の場
所を検出するように働く。最近接検出手段によって検出
された加算器の出力の場所またはバーニア基準電圧列の
場所が下位ビットの値に相当する。下位エンコーダは最
近接検出手段の出力結果に基づいて前記アナログ入力信
号に対する下位nビットのデジタル信号を得るように働
く。デジタル加算器は、上位mビットの信号と下位nビ
ットの信号を合計して、(m+n)ビットの最終的なア
ナログデジタル変換の結果を出力する。
The adder adds the analog input signal to each reference voltage of the vernier reference voltage train, and operates so that each reference voltage of the vernier reference voltage train moves according to the magnitude of the analog input signal. The range selector selects a range of each reference voltage of the vernier reference voltage train and each reference voltage of the main reference voltage train to be compared, based on the conversion result of the higher-order ADC. The closest detection means operates to detect the reference voltage of each main reference voltage string selected by the range selector and the location of the output of the adder where the output of each adder is closest. The location of the output of the adder or the location of the vernier reference voltage sequence detected by the closest detection means corresponds to the value of the lower bit. The lower encoder operates to obtain a lower n-bit digital signal for the analog input signal based on the output result of the closest detection means. The digital adder sums the upper m-bit signal and the lower n-bit signal, and outputs the final (m + n) -bit analog-digital conversion result.

【0009】[0009]

【実施例】本発明が適用されてなるアナログデジタル変
換器の実施例を図面を参照して説明する。始めに本発明
のアナログデジタル変換器の原理の概要を図2をつかっ
て簡単に説明する。図2は本発明の原理の基本概念を説
明する図であり、主基準電圧列の各基準電圧とバーニア
基準電圧列の各基準電圧の値を示している。バーニア基
準電圧列のVb0の電圧はアナログ入力信号と等しくな
っている。Vm−1からVm9は主基準電圧列の基準電
圧であり、電圧間隔Vsmは8mVとする。Vb−1か
らVb9はバーニア基準電圧であり、電圧間隔Vsbは
7mVである。ここで、Vm0の電圧を3.000Vと
し、Vb0を入力電圧3.005Vと等しくすると、バ
ーニア基準電圧列の各々の基準電圧が、各々の主基準電
圧と最も電圧が近くなっている場所は、Vb5である。
このVb5の“5”は、入力電圧3.005Vの5mV
を意味する。電圧間隔8mVの基準電圧を使った一般的
な全並列型ADCの1LSBは8mV相当であり、電圧
分解能は8mVである。それに対して本発明では、8m
Vから1mVだけ小さい7mVの電圧間隔のバーニア基
準電圧を設けて電圧が最も近いところを検出することに
よって、1mVの電圧分解能を得ている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an analog-digital converter to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. First, the outline of the principle of the analog-digital converter of the present invention will be briefly described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining the basic concept of the principle of the present invention, and shows the values of the reference voltages of the main reference voltage train and the reference voltages of the vernier reference voltage train. The voltage of Vb0 in the vernier reference voltage train is equal to the analog input signal. Vm-1 to Vm9 are reference voltages of the main reference voltage train, and the voltage interval Vsm is 8 mV. Vb-1 to Vb9 are vernier reference voltages, and the voltage interval Vsb is 7 mV. Here, if the voltage of Vm0 is set to 3.000V and Vb0 is made equal to the input voltage of 3.005V, each reference voltage of the vernier reference voltage series has a position where the voltage is closest to each main reference voltage. It is Vb5.
“5” of Vb5 is 5 mV of input voltage 3.005V
Means 1LSB of a general all-parallel ADC using a reference voltage with a voltage interval of 8 mV is equivalent to 8 mV, and the voltage resolution is 8 mV. On the other hand, in the present invention, 8 m
By providing a vernier reference voltage with a voltage interval of 7 mV, which is smaller than V by 1 mV, and detecting the closest voltage, a voltage resolution of 1 mV is obtained.

【0010】第1図は本発明の一実施例であり、最低必
要となる機能を説明するための回路ブロック図である。
図において、1は抵抗または容量によって等間隔の基準
電圧を発生する主基準電圧列、2は主基準電圧列の電圧
間隔よりもわずかに小さい電圧間隔Vsbを発生するバ
ーニア基準電圧、3は主基準電圧列の各々の基準電圧と
アナログ入力電圧を比較して、電圧間隔Vsmで入力電
圧を量子化する比較器、4は比較器の結果をエンコード
する上位エンコーダである。
FIG. 1 is an embodiment of the present invention and is a circuit block diagram for explaining the minimum required function.
In the figure, 1 is a main reference voltage train that generates reference voltages at equal intervals by resistance or capacitance, 2 is a vernier reference voltage that generates a voltage gap Vsb that is slightly smaller than the voltage interval of the main reference voltage train, and 3 is a main reference. A comparator 4 which compares each reference voltage of the voltage series with the analog input voltage and quantizes the input voltage at the voltage interval Vsm is an upper encoder which encodes the result of the comparator.

【0011】主基準電圧列1と比較器3と上位エンコー
ダ4の組み合わせで、電圧間隔Vsmで量子化した並列
型ADCの働きをする。これが上位ADCとなる。Vs
mは上位ADCの1LSBに相当し、この上位1LSB
をこれから説明する方法でさらにnビットの量子化を行
う。下位量子化のビット数をn[bit]とすると、最
低必要となるバーニアの分割数は2n個である。ここで
VsbとVsmの関係を次のようにする。 Vsb・2n =(2n−1)Vsm ‥‥‥‥‥‥‥ (1) ここで重要なのは、Vsbのある整数倍のバーニア電圧
と、Vsmがそのある整数より1個分少ない倍数のVs
mからなる電圧と等しくなることである。上位ADCは
一般的な並列型で良い。この並列型ADCのそれぞれの
比較器に接続する各々異なった大きさの基準電圧の電圧
間隔がVsmである。並列型ADC比較器の出力はサー
モメータコードを出力する。
A combination of the main reference voltage train 1, the comparator 3 and the upper encoder 4 functions as a parallel type ADC quantized at the voltage interval Vsm. This is the upper ADC. Vs
m corresponds to 1 LSB of the upper ADC, and this upper 1 LSB
Further, n-bit quantization is performed by the method described below. Assuming that the number of bits of lower-order quantization is n [bit], the minimum required number of vernier divisions is 2 n . Here, the relationship between Vsb and Vsm is as follows. Vsb2 n = (2 n -1) Vsm ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ (1) Here, it is important that Vsb is an integral multiple of the vernier voltage and Vsm is a multiple of Vsm that is one less than the integer.
is equal to the voltage of m. The upper ADC may be a general parallel type. The voltage interval of the reference voltages of different magnitudes connected to the respective comparators of the parallel ADC is Vsm. The output of the parallel ADC comparator outputs a thermometer code.

【0012】図3に上位ADCにおける主基準電圧列と
比較器の一実施例を示す。図において図1または図2と
同一の符合は同一または相当するものを示し、9はコン
パレータ、10は排他的論理和のゲートを示す。図3で
は隣り合うコンパレータ出力の排他的論理和をゲート1
0でとって、隣り合うコンパレータの出力が異なる場合
だけ論理“1”がたつようにしている。この排他的論理
和の有無は本発明にとって本質的ではないが、後述する
範囲セレクタの論理を簡単にする為と、偶発的に起こる
ミスコードを減少させるために設けている。図4に加算
器とバーニア基準電圧の一実施例を示す。加算器はバー
ニア基準電圧列のある一つの基準電圧を基準として、各
々のバーニア基準電圧にアナログ入力電圧を加算する回
路である。同図では、Vb−4からVbxが加算器の出
力である。負帰還をした作動増幅器11の仮想短絡によ
ってVb0がアナログ入力電圧Vaと等しい電圧とな
る。定電流源の電流値Irは抵抗Rbの両端に発生する
電圧がVsbとなるようにし、電流値Ir、抵抗Rb、
および電圧Vsbの間には次のような関係が成立してい
る。 Ir = Vsb/Rb ‥‥‥‥‥‥‥ (2)
FIG. 3 shows an embodiment of the main reference voltage train and the comparator in the high-order ADC. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 or 2 indicate the same or corresponding ones, 9 indicates a comparator, and 10 indicates a gate of an exclusive OR. In FIG. 3, the gate of the exclusive OR of adjacent comparator outputs is
When it is 0, the logic "1" is set to be on only when the outputs of the adjacent comparators are different. The presence or absence of this exclusive OR is not essential to the present invention, but is provided in order to simplify the logic of the range selector described later and to reduce accidental miscodes. FIG. 4 shows an embodiment of the adder and the vernier reference voltage. The adder is a circuit that adds an analog input voltage to each vernier reference voltage with one reference voltage in the vernier reference voltage string as a reference. In the figure, Vb-4 to Vbx are outputs of the adder. Due to the virtual short circuit of the negative feedback operational amplifier 11, Vb0 becomes a voltage equal to the analog input voltage Va. The current value Ir of the constant current source is set so that the voltage generated across the resistor Rb becomes Vsb, and the current value Ir, the resistor Rb,
The following relationship is established between the voltage and the voltage Vsb. Ir = Vsb / Rb ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ (2)

【0013】図2において、入力信号の入力電圧Vaは
Vm0とVm1の間にある。主基準電圧列の各々の電圧
値は次のようになる。 : : : Vm−1 = Vm0 − 1Vsm Vm 0 = Vm0 1Vsm Vm 1 = Vm0 + 1Vsm Vm 2 = Vm0 + 2Vsm : : : : : : Vm x = Vm0 − xVsm ここでxは主基準電圧の端子番号である。
In FIG. 2, the input voltage Va of the input signal is between Vm0 and Vm1. The respective voltage values of the main reference voltage series are as follows. ::: Vm-1 = Vm0-1Vsm Vm0 = Vm0 1Vsm Vm1 = Vm0 + 1Vsm Vm2 = Vm0 + 2Vsm :::: Vmx = x at the main voltage, and at the Vmx == Vsm-the Vm0- is there.

【0014】バーニアの基準電圧Vb0を入力電圧Va
と等しくしているので、バーニア電圧の各々の値は次の
ようになる。 : : : Vb−1 = Va − 1Vsb Vb 0 = Va Vb 1 = Va + 1Vsb Vb 2 = Va + 2Vsb Vb 3 = Va + 3Vsb : : : : : : Vb x = Va + xVsb
The vernier reference voltage Vb0 is used as the input voltage Va.
And each value of the vernier voltage is as follows. ::: Vb-1 = Va-1Vsb Vb0 = Va Vb1 = Va + 1Vsb Vb2 = Va + 2Vsb Vb3 = Va + 3Vsb ::::: Vsx: = Vax.

【0015】図1の最近接検出手段6は、加算器の出力
結果と主基準電圧列の電圧を比較し、加算器の出力電圧
と主基準電圧列の各々の基準電圧が最も近接していると
ころの、加算器の出力端子を検出するものである。例え
ば図2において、Vm0とVb0を比較、Vm1とVb
1を、VmxとVbxを比較といった具合に比較する。
図においては、7Vsm=8Vsbであるから、式
(1)よりn=3となり下位の量子化レベルが3ビット
である例を示している。つまり、Vsmを8分割した電
圧で量子化が可能である。Vb0はVm0とVm1の間
にあり、一目盛りを1mVとするとVm0から5mVの
電圧となっている。この目盛りは説明の都合上書いたも
のであり、実際にはこの目盛りの間隔で基準となる電圧
があるわけではない。同じ端子番号のVmxとVbx
比較していくとVm5とVb5が最も電圧が近いこの結
果からアナログ入力信号の大きさはVm0+5[mV]
であることがわかる。このようにして、Vsmをさらに
8等分した分解能で量子化できる。分解能Vresは次
のようになる。 Vres = Vsm / 2n ‥‥‥‥‥‥‥ (3)
The closest detection means 6 of FIG. 1 compares the output result of the adder with the voltage of the main reference voltage series, and the output voltage of the adder and the reference voltages of the main reference voltage series are closest to each other. However, the output terminal of the adder is detected. For example, in FIG. 2, Vm0 and Vb0 are compared, Vm1 and Vb are compared.
1 is compared with Vmx and Vbx.
In the drawing, since 7Vsm = 8Vsb, n = 3 is obtained from the equation (1), and the lower quantization level is 3 bits. That is, quantization can be performed with a voltage obtained by dividing Vsm into eight. Vb0 is between Vm0 and Vm1, and when the scale is 1 mV, the voltage is Vm0 to 5 mV. This scale is written for convenience of explanation, and actually there is no reference voltage at the intervals of this scale. Vmx and Vbx with the same terminal number
Comparing with each other, Vm5 and Vb5 have the closest voltage. From this result, the magnitude of the analog input signal is Vm0 + 5 [mV].
It can be seen that it is. In this way, Vsm can be quantized with a resolution that is further divided into eight. The resolution Vres is as follows. Vres = Vsm / 2n ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ (3)

【0016】また、図11に示す下位エンコーダ7は、
最近接検出手段の出力をエンコードして下位ビットのデ
ジタル信号を得る回路であり、デジタル加算器8は上位
エンコーダの出力と下位エンコーダの出力をデジタル加
算する回路である。以上のような構成とすることによっ
て、(m+n)ビットのアナログデジタル変換ができ
る。
The lower encoder 7 shown in FIG.
The digital adder 8 is a circuit for encoding the output of the closest detection means to obtain a digital signal of the lower bit, and the digital adder 8 is a circuit for digitally adding the output of the upper encoder and the output of the lower encoder. With the above configuration, (m + n) -bit analog-digital conversion can be performed.

【0017】図5に加算器の出力と比較する主基準電圧
の範囲を選択する範囲セレクタを設けた他の実施例を示
す。この範囲のセレクタは、上位ADCの結果に応じて
加算器の出力電圧と比較するべき主基準電圧列の基準電
圧範囲を選択する。図において、図1と同一符合は同一
または相当するものであり、12は範囲セレクタであ
る。範囲セレクタ12を設けることによって、主基準電
圧のすべての範囲を比較対象とする必要がなくなるの
で、回路を簡単にできる。範囲セレクタ12は、上位A
DCの結果に応じて主基準電圧列の決められた範囲の基
準電圧を、正確に最近接検出手段6に含まれるウィンド
ーコンパレータの入力端子等へ伝達するスイッチであ
る。このスイッチはCMOSのトランスファゲートと論
理回路で簡単に実現できる。同図においては、範囲セレ
クタ12の制御信号は比較器3から直接入力している
が、上位エンコーダ4の出力を入力としても良い。
FIG. 5 shows another embodiment in which a range selector for selecting the range of the main reference voltage to be compared with the output of the adder is provided. The selector in this range selects the reference voltage range of the main reference voltage string to be compared with the output voltage of the adder according to the result of the high-order ADC. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 are the same or equivalent, and 12 is a range selector. By providing the range selector 12, it is not necessary to compare the entire range of the main reference voltage, so that the circuit can be simplified. Range selector 12 is the upper A
It is a switch for accurately transmitting a reference voltage in a predetermined range of the main reference voltage train in accordance with the result of DC to the input terminal of the window comparator included in the closest detection means 6 or the like. This switch can be easily realized by a CMOS transfer gate and a logic circuit. In the figure, the control signal of the range selector 12 is directly input from the comparator 3, but the output of the upper encoder 4 may be input.

【0018】図6に最近接検出手段にウィンドーコンパ
レータを使った実施例を示す。図において、図1または
図5と同一の符合は同一または相当するものを示し、1
3はウィンドーコンパレータ、14はウィンドー幅基準
電圧を示す。ウィンドーコンパレータ13のある定めら
れたウィンドー電圧であるウィンドー幅基準電圧14を
利用して、範囲セレクタ12の範囲セレクタの真理値表
の一実施例を図7に示す。図7はアナログ入力電圧に対
する上位ADCの出力と主基準電圧の参照範囲を示して
いる。M1からM26は主基準電圧の絶対端子番号であ
る。この場合、図3に示した主基準電圧列のVm−1か
らVm9はアナログ入力によって変わる相対位置による
電圧になる。本実施例では11個のバーニア基準電圧と
比較するので、主基準電圧参照範囲も11個を選択す
る。
FIG. 6 shows an embodiment using a window comparator as the closest detection means. In the drawings, the same reference numerals as those in FIG. 1 or 5 indicate the same or corresponding ones.
Reference numeral 3 is a window comparator, and 14 is a window width reference voltage. An example of the truth table of the range selector 12 of the range selector 12 is shown in FIG. 7 using the window width reference voltage 14 which is a predetermined window voltage of the window comparator 13. FIG. 7 shows the output range of the upper ADC and the reference range of the main reference voltage with respect to the analog input voltage. M1 to M26 are absolute terminal numbers of the main reference voltage. In this case, Vm-1 to Vm9 in the main reference voltage train shown in FIG. 3 are voltages according to the relative position that changes depending on the analog input. Since 11 vernier reference voltages are compared in this embodiment, 11 main reference voltage reference ranges are also selected.

【0019】一方バーニア基準電圧列は、式(1)で定
まるVsbの電圧間隔とし、必要となるバーニア基準電
圧の数は次のようになる。 Nb = 2n + K ‥‥‥‥‥‥‥ (4) ここでKは同時にオンするウィンドーコンパレータの個
数であり、奇数個である。奇数個の中心に位置するウィ
ンドーコンパレータの場所が下位ビットの値に相当す
る。Kの値が1より大きい時は、Nbの増加量はK−1
なので、K=1の時に比べて比較する電圧範囲は(K−
1)/2だけ上下に拡大する。
On the other hand, the vernier reference voltage train has a voltage interval of Vsb determined by the equation (1), and the required number of vernier reference voltages is as follows. Nb = 2 n + K (4) Here, K is the number of window comparators that are turned on at the same time, and is an odd number. The locations of the odd numbered window comparators correspond to the values of the lower bits. When the value of K is larger than 1, the increase amount of Nb is K-1.
Therefore, the voltage range to be compared is (K-
1) / 2 up and down.

【0020】例えば、K=3、n=1とした場合には主
基準電圧列の範囲がVm0からVm8、バーニア基準電
圧列の範囲がVb0からVb8であり、それぞれ9個の
基準電圧を比較する。K=3、n=3とした場合には主
基準電圧列の範囲がVm−1からVm、9、バーニア基
準電圧列の範囲がVb−1からVb9であり、それぞれ
11個の基準電圧を比較する。同様にK=5、n=3と
した場合には主基準電圧列の範囲がVm−2からVm1
0、バーニア基準電圧列の範囲がVb−2からVb10
であり、それぞれ13個の基準電圧を比較する。ウィン
ドーコンパレータのウィンドー電圧幅Vwは式(5)の
ように表わされる。 (K−1)(Vm−Vs)≦ Vw < K(Vm−Vs) ‥‥‥‥‥ (5)
For example, when K = 3 and n = 1, the range of the main reference voltage train is Vm0 to Vm8, the range of the vernier reference voltage train is Vb0 to Vb8, and nine reference voltages are compared. . When K = 3 and n = 3, the range of the main reference voltage train is Vm-1 to Vm, 9 and the range of the vernier reference voltage train is Vb-1 to Vb9, and 11 reference voltages are compared. To do. Similarly, when K = 5 and n = 3, the range of the main reference voltage train is from Vm-2 to Vm1.
0, the range of the vernier reference voltage train is Vb-2 to Vb10
And 13 reference voltages are compared with each other. The window voltage width Vw of the window comparator is expressed by the equation (5). (K-1) (Vm-Vs) ≤ Vw <K (Vm-Vs) ... (5)

【0021】Kの値は正の奇数であれば任意であるが、
実際には上位ビットを求めるためのADCの1LSBの
電圧幅程度までウィンドーコンパレータのウィンドー幅
が大きい方が良いので、nを下位ビット数とするとKの
値は、 K = 2n + 1 ‥‥‥‥‥‥‥ (6) または K = 2n − 1 ‥‥‥‥‥‥‥ (7) 近傍とするのが現実的である。Kの値は小さい方が回路
規模が小さくできるが、ウィンドー幅も小さくなる。
The value of K is arbitrary as long as it is a positive odd number.
Actually, it is better that the window width of the window comparator is as large as the voltage width of 1 LSB of the ADC for obtaining the upper bits, so when n is the number of lower bits, the value of K is K = 2 n +1. ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ (6) or K = 2 n -1 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ (7) It is realistic to set it near. The smaller the value of K, the smaller the circuit scale, but the smaller the window width.

【0022】本実施例では、n=3、K=3とした場合
について説明する。図8に本実施例の加算器とバーニア
基準電圧列とウィンドーコンパレータを示す。図8にお
いて、図4または図6と同一の符合は同一または相当す
るものを示し、Rbb及びRwhは抵抗を示す。加算器
5は図4に示したものと同様であるがウィンドー電圧を
供給するための抵抗Rwhが付加されている。図4にお
けるRbは図8では次のように表わされる。 Rb = Rbb + 2Rwh ‥‥‥‥‥‥‥ (8) バーニア基準電圧列の電圧間隔VbsとRbとIrの関
係は式(2)で示した関係と同様である。Vb0、Vb
1、・・・、Vbxが各々のバーニア基準電圧である。
ウィンドー電圧Vwは次のように与えられる。 Vw = 2Rwh Ir ‥‥‥‥‥‥‥ (9)
In this embodiment, the case where n = 3 and K = 3 will be described. FIG. 8 shows the adder, the vernier reference voltage train, and the window comparator of this embodiment. In FIG. 8, the same symbols as those in FIG. 4 or FIG. 6 indicate the same or corresponding ones, and Rbb and Rwh indicate resistance. The adder 5 is the same as that shown in FIG. 4, but a resistor Rwh for supplying a window voltage is added. Rb in FIG. 4 is represented as follows in FIG. Rb = Rbb + 2Rwh (8) The relationship between the voltage interval Vbs of the vernier reference voltage train, Rb, and Ir is the same as the relationship shown in equation (2). Vb0, Vb
, ..., Vbx are respective vernier reference voltages.
The window voltage Vw is given as follows. Vw = 2Rwh Ir ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ (9)

【0023】ウィンドー電圧Vwの中心電圧がバーニア
電圧Vb0、Vb1、・・・、Vbxとなるようにす
る。各々のウィンドーコンパレータ13におけるウィン
ドー電圧の上限電圧Vbxuと下限電圧Vbxdは、バ
ーニア電圧をVbxとすると、それぞれ次のようにな
る。 Vbxu=Vbx+Vw/2 ‥‥‥‥‥‥ (10) Vbxd=Vbx−Vw/2 ‥‥‥‥‥‥ (11)
The central voltage of the window voltage Vw is set to the vernier voltages Vb0, Vb1, ..., Vbx. The upper limit voltage Vbxu and the lower limit voltage Vbxd of the window voltage in each window comparator 13 are as follows when the vernier voltage is Vbx. Vbxu = Vbx + Vw / 2 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥ (10) Vbxd = Vbx-Vw / 2 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ (11)

【0024】図8のような構成とすることによって、バ
ーニア電圧とウィンドー電圧を精度良くウィンドーコン
パレータ13に供給することができる。範囲セレクタ1
2は上位ADCの結果に応じて主基準電圧列Vmxの範
囲を選択する。選択範囲はバーニア基準電圧の数Nbと
同じ数の主基準電圧である。ウィンドーコンパレータ1
3で比較するのは、VmxとVbxの同じサフィックス
xのもの同志を比較する。
With the configuration shown in FIG. 8, the vernier voltage and the window voltage can be accurately supplied to the window comparator 13. Range selector 1
2 selects the range of the main reference voltage string Vmx according to the result of the high-order ADC. The selection range is the same number of main reference voltages as the number Nb of vernier reference voltages. Window comparator 1
The comparison in 3 is to compare Vmx and Vbx having the same suffix x.

【0025】具体的な例をあげて説明すると次のように
なる。図9に入力条件を示す。例えば図3において、V
m0が3Vと定義されており、アナログ入力端子が3.
005VでVm0からVm1の間にあるとすると、EX
−ORゲート10の出力はS0端子だけがロジック
“1”の状態になる。この出力は範囲セレクタ12に入
力される。これは図7の一番下側の入力電圧が3.00
0Vの行に示した状態にある。範囲セレクタ12は図7
に示すようにM1からM11の主基準電圧列の電圧範囲
を選択する。範囲セレクタ12は図3の絶対位置M1か
らM11にある主基準電圧列の電圧を出力し、この電圧
が図8に示したウィンドーコンパレータ13の入力Vm
−1からVm10に印加される。バーニア基準電圧は、
図8の加算器5によりVb0をアナログ入力信号と等し
い電圧に保ちつつ、Vsbの電圧間隔でバーニア基準電
圧を発生する。
A specific example will be described below. FIG. 9 shows the input condition. For example, in FIG.
m0 is defined as 3V, and the analog input terminal is 3.
If 005V is between Vm0 and Vm1, EX
-Only the S0 terminal of the output of the OR gate 10 is in the logic "1" state. This output is input to the range selector 12. This is because the input voltage at the bottom of Fig. 7 is 3.00.
It is in the state shown in the 0V row. The range selector 12 is shown in FIG.
As shown in, the voltage range of the main reference voltage string of M1 to M11 is selected. The range selector 12 outputs the voltage of the main reference voltage string at the absolute positions M1 to M11 in FIG. 3, and this voltage is the input Vm of the window comparator 13 shown in FIG.
-1 to Vm10. Vernier reference voltage is
The adder 5 of FIG. 8 generates a vernier reference voltage at a voltage interval of Vsb while maintaining Vb0 at a voltage equal to that of the analog input signal.

【0026】図10に、主基準電圧列の各々の基準電圧
Vmxの値(範囲セレクタの出力電圧)と、バーニア基
準電圧の各々の基準電圧Vbxの値と、図8におけるウ
ィンドーコンパレータ13の出力の状態を示す。ウィン
ドーコンパレータ13の出力は、W5を中心に、W4、
W6でロジック“1”の状態となっている。これはこの
3つのウィンドーコンパレータ13のウィンドー電圧1
4の範囲内に範囲セレクタ12の出力電圧があることを
示している。3つのウィンドーコンパレータ13の出口
がロジック“1”となっているのは、K=3としてウィ
ンドー幅を分解能の3倍にしているためである。ロジッ
ク“1”を出力するウィンドーコンパレータ13の中心
の位置が、下位nビットのAD変換の結果を意味する。
この場合はW5の位置である。
FIG. 10 shows the value of each reference voltage Vmx of the main reference voltage series (the output voltage of the range selector), the value of each reference voltage Vbx of the vernier reference voltage, and the output of the window comparator 13 in FIG. Indicates the state of. The output of the window comparator 13 is W4, W4,
It is in the state of logic "1" at W6. This is the window voltage 1 of these three window comparators 13.
It is shown that the output voltage of the range selector 12 is within the range of 4. The reason why the exits of the three window comparators 13 are logic "1" is that K = 3 and the window width is three times the resolution. The center position of the window comparator 13 that outputs a logic "1" means the result of AD conversion of the lower n bits.
In this case, the position is W5.

【0027】それぞれのウィンドーコンパレータ13の
出力は、下位エンコーダ7に入力される。下位エンコー
タ7の真理値表を図11に示す。ウィンドーコンパレー
タ13の出力はW4、W5、W6がロジック“1”であ
るので、下位エンコータ7の出力は(0101)2とな
るようにする。これは下位A/D変換の結果が5LSB
であることを意味する。 この下位3ビットのADCの
結果と、上位mビットのADCの結果を、デジタル加算
器8によって合計して(m+3)ビットのADCの結果
を得る。以上説明したように、上位のADCによって
3.000から3.008Vの範囲内に入力信号のレベ
ルがあることがわかり、さらに下位の3ビットのA/D
変換によって0.005Vの電圧を1mVの分解能で得
ることができ、最終結果として入力電圧は3.005V
であることを知ることができる。
The output of each window comparator 13 is input to the lower encoder 7. FIG. 11 shows a truth table of the lower-order encoder 7. Since the outputs of the window comparator 13 are logic "1" for W4, W5, and W6, the output of the lower-order encoder 7 is set to (0101) 2. This is because the result of lower A / D conversion is 5 LSB
Means that. The result of the ADC of the lower 3 bits and the result of the ADC of the upper m bits are summed by the digital adder 8 to obtain the result of the ADC of (m + 3) bits. As described above, the upper ADC finds that the level of the input signal is within the range of 3.000 to 3.008 V, and the lower 3 bits of A / D
By conversion, 0.005V voltage can be obtained with 1mV resolution, and the final result is 3.005V input voltage.
You can know that.

【0028】本実施例では、K=3としたのでウィンド
ー電圧は3mVであり、回路中で扱われる最小の電圧は
3mVであるが、1mVの分解能を得ることができる。
例えば、窓電圧係数K=7とすると7mVの電圧間隔で
1mVの分解能を得ることができる。本実施例で示した
ように、本発明のアナログデジタル変換器では、Kの値
を大きくすることによってアナログ基準電圧として扱う
最小電圧を大きくすることができる。従来の方式では、
ビット数が1増えると回路中で扱う最小電圧は1/2と
なる。図12に示した従来の方式において減算器の出力
の大きさは、入力フルスケール電圧Vfを全体のビット
数(m+n)で割った値になりうる。
In this embodiment, since K = 3, the window voltage is 3 mV, and the minimum voltage handled in the circuit is 3 mV, but a resolution of 1 mV can be obtained.
For example, when the window voltage coefficient K = 7, a resolution of 1 mV can be obtained at a voltage interval of 7 mV. As shown in this embodiment, in the analog-digital converter of the present invention, the minimum voltage handled as the analog reference voltage can be increased by increasing the value of K. In the conventional method,
When the number of bits increases by 1, the minimum voltage handled in the circuit becomes 1/2. In the conventional method shown in FIG. 12, the magnitude of the output of the subtractor can be a value obtained by dividing the input full-scale voltage Vf by the total number of bits (m + n).

【0029】例えば、入力電圧が3.001Vであり、
上位ADCの電圧分解能が8mVで3.000から3.
008Vの基準電圧の間にあるとすると、減算器の出力
は1mVである。式(12)に従来アナログデジタル変
換器の回路中で扱う最小電圧Vmin1を示す。 Vmin1 = Vf/2(m+n) ‥‥‥‥‥‥ (12) 一方、本発明では回路中で扱う最小電圧Vmin2は、
式(13)のように表される。 Vmin2 = K Vsb = K(2(n-1)Vf / 2(m+n)) ‥‥‥‥‥‥ (13)
For example, if the input voltage is 3.001V,
2. The voltage resolution of the higher ADC is 8 mV and 3.000 to 3.
The output of the subtractor is 1 mV, assuming it is between the reference voltages of 008V. Equation (12) shows the minimum voltage Vmin1 handled in the circuit of the conventional analog-digital converter. Vmin1 = Vf / 2 (m + n) (12) On the other hand, in the present invention, the minimum voltage Vmin2 handled in the circuit is
It is expressed as in Expression (13). Vmin2 = K Vsb = K (2 (n-1) Vf / 2 (m + n) ) ‥‥‥‥‥‥‥‥ (13)

【0030】このように、下位のビット数の増加による
最小電圧の減少分だけKを大きくすることにより、回路
中で扱う最小電圧が小さくなり過ぎないようにすること
ができる。なお、前述の実施例の各部の構成は発明の趣
旨を逸脱しない限り周知の各種のものが利用可能であ
る。例えば、最近接検出手段として、範囲セレクタの出
力電圧と加算器の出力電圧の差をとる減算器と、その減
算結果を絶対値に変換する絶対値回路と、絶対値の出力
が最も小さいところのバーニア位置を検出する最小検出
回路から構成する方法が可能である。または他の最近接
検出手段として、範囲セレクタの出力電圧と加算器の出
力電圧との差をとる減算器と、その減算器の出力がゼロ
を横切る点に最も近いバーニア位置を検出するゼロクロ
ス検出回路から構成する方法も可能である。
As described above, by increasing K by the amount of decrease in the minimum voltage due to the increase in the number of lower bits, the minimum voltage handled in the circuit can be prevented from becoming too small. Various well-known configurations can be used as the configuration of each unit of the above-described embodiment without departing from the spirit of the invention. For example, as the closest detection means, a subtracter that takes the difference between the output voltage of the range selector and the output voltage of the adder, an absolute value circuit that converts the subtraction result into an absolute value, and the output of the absolute value is the smallest. A method of constructing a minimum detection circuit for detecting the vernier position is possible. Alternatively, as the closest detection means, a subtracter that takes the difference between the output voltage of the range selector and the output voltage of the adder, and a zero-cross detection circuit that detects the vernier position closest to the point where the output of the subtractor crosses zero It is also possible to use

【0031】他の加算器として、アナログ入力信号と各
バーニア基準電圧を加算する加算器をバーニア基準電圧
の数だけ用意し、それぞれを加算してアナログ入力電圧
が重畳したバーニア電圧を発生し、その各々のバーニア
電圧の上下にウィンドーコンパレータの上下の窓電圧を
発生させる加減算器を設ける方法も可能である。
As another adder, an adder for adding the analog input signal and each vernier reference voltage is prepared by the number of vernier reference voltages, and the respective adders are added to generate a vernier voltage in which the analog input voltage is superposed. It is also possible to provide an adder / subtractor that generates window voltages above and below the window comparator above and below each vernier voltage.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上の説明にて理解されるように、本発
明のアナログデジタル変換器は、1LSBの電圧間隔よ
りも大きな電圧間隔によって量子化ができ、回路中のア
ナログ信号が小さくなり過ぎないのでノイズ耐量が極め
て高く、高精度の内部DACや増幅器を必要としないた
め高速で精度が良く、分解能を従来の方式のADCより
も向上でき、HDTVなどの用途に幅広く利用できるも
のであり、産業上その利用範囲・価値は高い。
As can be understood from the above description, the analog-digital converter of the present invention can be quantized by a voltage interval larger than the voltage interval of 1LSB, and the analog signal in the circuit does not become too small. Since it has extremely high noise immunity and does not require a high-precision internal DAC or amplifier, it has high speed and high accuracy, and its resolution can be improved compared to the conventional ADC, and it can be widely used in applications such as HDTV. Above Use range and value are high.

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

【図1】本発明の一実施例を示す回路ブロック図であ
る。
FIG. 1 is a circuit block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】動作原理を説明するための主基準電圧列とバー
ニア基準電圧列の電圧分布図である。
FIG. 2 is a voltage distribution diagram of a main reference voltage train and a vernier reference voltage train for explaining the operation principle.

【図3】上位ビットのアナログデジタル変換部の回路図
である。
FIG. 3 is a circuit diagram of an analog-digital conversion unit for upper bits.

【図4】バーニア電圧と入力電圧を加算する加算器の回
路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram of an adder that adds a vernier voltage and an input voltage.

【図5】範囲セレクタを設けた他の実施例を示す回路ブ
ロック図である。
FIG. 5 is a circuit block diagram showing another embodiment provided with a range selector.

【図6】最近接検出手段にウィンドーコンパレータを使
った回路ブロック図である。
FIG. 6 is a circuit block diagram in which a window comparator is used as the closest detection means.

【図7】アナログ入力電圧と上位ビットのアナログデジ
タル変換部の出力と主基準電圧列の選択範囲の関係を示
すテーブル図である。
FIG. 7 is a table diagram showing a relationship between an analog input voltage, an output of an analog-to-digital converter of upper bits, and a selection range of a main reference voltage string.

【図8】ウィンドーコンパレータを使った場合の加算器
とウィンドーコンパレータの回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram of an adder and a window comparator when a window comparator is used.

【図9】入力条件を示すテーブル図である。FIG. 9 is a table showing input conditions.

【図10】ウィンドーコンパレータの出力の状態を示す
テーブル図である。
FIG. 10 is a table diagram showing an output state of a window comparator.

【図11】下位エンコーダの変換テーブル図である。FIG. 11 is a conversion table diagram of a lower encoder.

【図12】従来の直並列型アナログデジタル変換器の回
路ブロック図である。
FIG. 12 is a circuit block diagram of a conventional serial-parallel type analog-digital converter.

【符合の説明】[Explanation of sign]

1 主基準電圧列 2 バーニア基準電圧列 3 比較器 4 上位エンコーダ 5 加算器 6 最近接検出手段 7 下位エンコーダ 8 デジタル加算器 1 main reference voltage sequence 2 vernier reference voltage sequence 3 comparator 4 upper encoder 5 adder 6 closest detection means 7 lower encoder 8 digital adder

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アナログ信号をその振幅を表わすデジタ
ル信号に上位mビット+下位nビット(m、nはいずれ
も整数)で変換するアナログデジタル変換器において、
電圧間隔がVsmの主基準電圧列と、該主基準電圧の各
々の基準電圧とアナログ入力電圧のレベルを比較する上
位mビットを求めるための比較器と、下位nビットを求
めるための電圧間隔がVsbでVsmとの関係を、 2nVsb=(2n−1)Vsm を満足するように設けたバーニア基準電圧列と、該バー
ニア基準電圧列の各々の基準電圧にアナログ入力信号を
加算する加算器と、前記主基準電圧列の各々の基準電圧
と前記加算器の各々の出力が最も近いところの前記バー
ニア基準電圧列の場所を検出する最近接検出手段と、前
記比較器の出力結果に基づいて前記アナログ入力信号に
対する上位mビットのデジタル信号を得る上記エンコー
ダと、前記最近接検出手段の出力結果に基づいて前記ア
ナログ入力信号に対する下位nビットのデジタル信号を
得る下位エンコーダを具備したことを特徴とするアナロ
グデジタル変換器。
1. An analog-to-digital converter for converting an analog signal into a digital signal representing its amplitude with upper m bits + lower n bits (m and n are integers),
The main reference voltage train having a voltage interval of Vsm, a comparator for determining the upper m bits for comparing the level of the analog input voltage with each reference voltage of the main reference voltage, and the voltage interval for determining the lower n bits are provided. the relationship between Vsm with Vsb, 2 n Vsb = (2 n -1) and the vernier reference voltage column provided so as to satisfy the Vsm, addition for adding the analog input signal to each of the reference voltage of the vernier reference voltage columns Based on the output result of the comparator, the closest detection means for detecting the position of the vernier reference voltage train where the reference voltage of each of the main reference voltage trains and the output of each of the adders are closest. And an encoder for obtaining a digital signal of upper m bits for the analog input signal, and a lower n bits of data for the analog input signal based on an output result of the closest detection means. Analog-to-digital converter, characterized by comprising a lower encoder to obtain a barrel signals.
【請求項2】 前記比較器の出力結果に基づいて、前記
加算器の各々の出力と前記主基準電圧例の各々の基準電
圧を比較するために必要な前記基準電圧列の範囲を選択
する範囲セレクタを設け、前記バーニア基準電圧列と比
較する前記基準電圧列の範囲を限定することを特徴とす
る請求項1に記載のアナログデジタル変換器。
2. A range for selecting a range of the reference voltage series necessary for comparing the output of each of the adders and the reference voltage of each of the main reference voltage examples based on the output result of the comparator. The analog-digital converter according to claim 1, wherein a selector is provided to limit a range of the reference voltage sequence to be compared with the vernier reference voltage sequence.
【請求項3】 前記最近接検出手段は、窓電圧の幅Vw
を、 (K−1)(Vm−Vs)≦Vw<k(Vsm−Vs
b) (Kは窓電圧係数で正の奇数)としたウィンドーコンパ
レータからなり、前記範囲セレクタの出力は前記ウィン
ドーの入力に接続し、Vbxを各々のバーニア基準電圧
とすると、窓電圧の上限電圧Vwu、下限電圧Vwl
は、 Vwu=Vbx+Vw/2 Vwl=Vbx−Vw/2 の関係になるようにして、各々の前記ウィンドーコンパ
レータのウィンドー端子にVmuとVmlを接続し、k
個のオンとなったウィンドーコンパレータの中央に位置
する(k+1)/2番目のウィンドーコンパレータの場
所に対応した下位ビットのデジタル信号を出力すること
を特徴とする請求項1記載のアナログデジタル変換器。
3. The closest detection means is a window voltage width Vw.
(K-1) (Vm-Vs) ≤Vw <k (Vsm-Vs
b) (K is a window voltage coefficient and a positive odd number), the output of the range selector is connected to the input of the window, and Vbx is the vernier reference voltage, the upper limit voltage of the window voltage. Vwu, lower limit voltage Vwl
Is Vwu = Vbx + Vw / 2 Vwl = Vbx−Vw / 2, and Vmu and Vml are connected to the window terminals of the window comparators, respectively, and k
2. The analog-to-digital conversion according to claim 1, wherein the lower bit digital signal corresponding to the location of the (k + 1) / 2nd window comparator located in the center of the turned-on window comparators is output. vessel.
【請求項4】 前記加算器とバーニア基準電圧列は、分
割された複数の抵抗と増幅器と低電流源からなり、前記
抵抗は前記増幅器の負帰還ループ内に直列に配置し、前
記増幅器の出力と直列に定電流源を接続し、前記抵抗に
は両端にVsbが発生するように前記定電流源の電流と
前記抵抗値を設定し、前記増幅器の正転端子にはアナロ
グ入力信号を入力することによって、前記増幅器の仮想
短絡によりアナログ入力電圧と前記増幅器の反転端子に
接続された抵抗端子の電圧が等しくなり、アナログ入力
電圧を基準とした等電圧間隔のバーニア電圧が発生する
ことを特徴とする請求項1に記載のアナログデジタル変
換器。
4. The adder and the vernier reference voltage train are composed of a plurality of divided resistors, an amplifier and a low current source, the resistors being arranged in series in a negative feedback loop of the amplifier, and the output of the amplifier. A constant current source is connected in series with the resistor, the current of the constant current source and the resistance value are set so that Vsb is generated at both ends of the resistor, and an analog input signal is input to the non-inverting terminal of the amplifier. As a result, the analog input voltage and the voltage of the resistance terminal connected to the inverting terminal of the amplifier become equal due to the virtual short circuit of the amplifier, and vernier voltages at equal voltage intervals based on the analog input voltage are generated. The analog-digital converter according to claim 1.
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