JPH0715331A - アナログ/デジタル変換回路 - Google Patents

アナログ/デジタル変換回路

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JPH0715331A
JPH0715331A JP15096993A JP15096993A JPH0715331A JP H0715331 A JPH0715331 A JP H0715331A JP 15096993 A JP15096993 A JP 15096993A JP 15096993 A JP15096993 A JP 15096993A JP H0715331 A JPH0715331 A JP H0715331A
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JP
Japan
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converter
reference voltage
analog
converters
voltage
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JP15096993A
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Naoya Inami
直哉 稲見
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NEC Engineering Ltd
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NEC Engineering Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明の目的は、比較的簡単なA/D変換
器と基準電源部を用いて、高精度、高安定度な高分解能
特性が得られ、しかも煩雑な調整作業が不要で、回路規
模も小さいA/D変換回路を提供することにある。 【構成】 この発明に係るA/D変換回路は、それぞれ
所定のビット数で上限基準電圧及び下限基準電圧の範囲
のアナログ入力電圧をデジタル値に変換する複数個のア
ナログ/デジタル変換器103,104と、アナログ入
力信号のレベルを検出するレベル検出部101と、この
レベル検出部101の検出レベルに応じて複数個のアナ
ログ/デジタル変換器103,104の各上限、下限基
準電圧を可変出力する基準電源部102とを具備し、複
数個のアナログ/デジタル変換器103,104の各ビ
ット出力を合わせてアナログ入力電圧のデジタル変換出
力を得るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、特に所定ビットの分
解能を持つアナログ/デジタル(以下、A/Dと略す)
変換器を複数個接続し、より高分解能なA/D変換を可
能とするA/D変換回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のA/D変換回路では、より高分解
能な変換を行う場合、それぞれ所定ビットの分解能を持
つ複数個のA/D変換器を並列に接続することによって
1つのA/D変換回路を構成している(例えば特開昭6
1−100026)。一例を図4に示す。
【0003】図4において、1,2はそれぞれ8ビット
の分解能を持つA/D変換器である。一方のA/D変換
器1はTOP(上限)=Vref 、BOTTOM(下限)
=(1/2)Vref を基準電圧として入力し、他方のA
/D変換器2はTOP=(1/2)Vref 、BOTTO
M=0Vを基準電圧として入力している。これらの基準
電圧は図示しない基準電源出力Vref を互いに値の等し
い抵抗R1,R2によって分圧することにより得てい
る。
【0004】ここで、Vref =5.0Vとすると、図5
に示すように、A/D変換器2は0〜2.5V未満、A
/D変換器1は2.5〜5.0Vのアナログ入力電圧を
8ビットでカバーすることになっている。A/D変換器
2はアナログ入力電圧Ainが2.5V未満のときLレベ
ル、2.5V以上のときHレベルとなるオフ(OF)出
力機能を有している。
【0005】一方、セレクタ3は、上記の例ではアナロ
グ入力が2.5V未満の場合(A/D変換器2のオフ出
力がLレベル)には、A/D変換器2の出力8ビットと
LレベルのMSBの9ビットを選択し、2.5V以上の
場合(A/D変換器2のオフ出力がHレベル)には、A
/D変換器1の出力8ビットとHレベルのMSBの9ビ
ットを選択し出力を行う。
【0006】このように2つのA/D変換器1,2を並
列に接続して各変換器出力を選択的に導出することでア
ナログ入力電圧Ainの範囲を拡大し、これによって最小
分解能が9ビットのA/D変換回路を構成している。
【0007】しかしながら、上記のように並列に接続し
たA/D変換器によってアナログ入力電圧の範囲を拡大
して見掛け上の分解能を向上させるA/D変換回路で
は、アナログ信号の入力電圧レベルに応じて複数個のA
/D変換器を切換えなければならない。このため、高精
度でかつ安定度の高いA/D変換回路を構成するには、
複数個のA/D変換器の特性(リニアリティ・ゲイン・
オフセット)を同一となるような調整が必要となってい
る。
【0008】また、高分解能のA/D変換回路を構成す
るには、分解能に応じた数のA/D変換器とその周辺回
路が必要となることから、回路規模及びそれぞれのA/
D変換器特性の調整時間が多くなるという問題点があ
る。
【0009】一方、従来のA/D変換回路には、図6に
示すように、並列接続する複数個のA/D変換器に印加
する各基準電圧を、個々のA/D変換器について各分解
能の個数分の1ずらす構成としたものがある(例えば特
開平3−79128)。
【0010】すなわち、このA/D変換回路は、2つの
A/D変換器4,5に入力する基準電圧を1/2ビット
分だけずらした電圧とし、アナログ入力電圧Ainに対応
した、A/D変換器4とA/D変換器5からそれぞれ出
力された8ビットの出力を、加算器(ADD)6によっ
て加算するようにしたものである。
【0011】一方のA/D変換器4のTOP、BOTT
OMの基準電圧は抵抗R3,R4,R5による分圧回路
により得ており、例えばVref =5.0VならばTOP
=3.5V、BOTTOM=1.5Vに設定される。ま
た、他方のA/D変換器5のTOP、BOTTOMの基
準電圧は抵抗R6,R7,R8による分圧回路により得
ており、例えばVref =5.0VならばTOP=3.4
9V、BOTTOM=1.49Vに設定される。図7に
各A/D変換器4,5が受け持つ範囲を示す。
【0012】この構成によれば、8ビットA/D変換器
4,5の分解能1/256がさらに1/2となった1/
512の分解能を有する9ビットのA/D変換回路を構
成することができる。
【0013】しかしながら、上記のように並列する複数
個のA/D変換器に印加する各基準電圧を分解能の複数
個分の1ずつずらし、複数個のA/D変換器出力を加算
するA/D変換回路では、分解能は向上するものの、高
精度な基準電圧とA/D変換器が多く必要である。
【0014】例えば、アナログ入力電圧が5Vの場合、
8ビットA/D変換器の1ビットは約20mVとなる。
したがって、9ビットの分解能を持たせるためには、1
0mVの差を持った基準電圧を2つのA/D変換器に入
力する必要がある。また、また、10ビットの分解能を
持たせるには5mVの差を持った基準電圧を4つのA/
D変換器に入力する必要がある。
【0015】このことから、本A/D変換回路を用いて
高分解能のA/D変換を行うためには、高精度な基準電
圧とA/D変換器が多く必要であることから、実現する
ためには非常に大きな規模の回路構成が必要であるとい
う問題があった。
【0016】これに加えて、図8(a)に示すように、
A/D変換を行う場合に必ず発生するA/D変換不確定
領域がある。このため、このA/D変換回路では、図8
(b)に示すように、加算時にA/D変換時の不確定領
域が複数個重なってしまうため、A/D変換時の高安定
性という点からも問題があった。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のA/D変換回路では、複数個のA/D変換器を用い
て高分解能を実現しようとしても、精度、安定度が共に
低いばかりか、煩雑な調整作業が必要であり、回路規模
も大きくなってしまっていた。また、高精度な基準電圧
とA/D変換器が多く必要であった。
【0018】この発明は上記の課題を解決するためにな
されたもので、比較的簡単なA/D変換器と基準電圧源
を用いて、高精度、高安定度な高分解能特性が得られ、
しかも煩雑な調整作業が不要で、回路規模も小さいA/
D変換回路を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明に係るA/D変換回路は、それぞれ所定のビ
ット数で上限基準電圧及び下限基準電圧の範囲のアナロ
グ入力信号をデジタル値に変換する複数個のアナログ/
デジタル変換器と、アナログ入力信号のレベルを検出す
るレベル検出部と、このレベル検出部の検出レベルに応
じて複数個のアナログ/デジタル変換器の各上限、下限
基準電圧を可変出力する基準電源部とを具備し、複数個
のアナログ/デジタル変換器のビット出力を合わせてア
ナログ入力電圧のデジタル変換出力を得るようにしたこ
とを特徴とする。
【0020】さらに、上記基準電源部は、所定の基準電
圧を均等に複数段階に分圧する分圧回路と、それぞれ互
いに1段階ずれた分圧基準電圧を入力して選択的に切換
出力する複数個の選択手段とを備え、複数個のアナログ
/デジタル変換器への上限基準電圧、下限基準電圧を生
成するようにしたことを特徴とする。
【0021】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
詳細に説明する。
【0022】図1はこの発明に係るA/D変換回路の構
成を示す図であり、図2は図1の基準電源部102の具
体的な構成を示す図である。
【0023】まずレベル検出部101は、アナログ入力
信号Ainが入力端子INに入力されると、このアナログ
入力信号Ainが図3に示す基準電圧V1〜V4のどの範
囲であるかを検出し、検出結果を2ビットのパラレル信
号で基準電源部102に出力する。
【0024】この基準電源部102はアナログ入力信号
Ainの信号レベルが基準電圧V1〜V4のどこにあるか
によって、A/D変換器103,104に対する基準電
圧Vref(TOP)、Vref(BOTTOM) の選択切換を第1、第2
のマルチプレクサ(MUX)105,106により行
う。
【0025】上記基準電源部102は、具体的には、互
いに等しい抵抗値を有する抵抗R11〜R14を直列に
接続し、Vref 〜GND間に介在させた分圧回路により
5つの基準値GND、(1/4)Vref 、(1/2)V
ref 、(3/4)Vref 、Vref を生成する。そして、
GND、(1/4)Vref 、(1/2)Vref 、(3/
4)Vref を第2のMUX106に、(1/4)Vref
、(1/2)Vref 、(3/4)Vref 、Vref を第
1のMUX105に入力し、各MUX105,106で
それぞれの基準値をV1〜V4の検出値に応じて選択的
に出力する。
【0026】上記Vref とGNDは、それぞれ、A/D
変換器103のVref(TOP)、Vref(BOTTOM) に供給さ
れ、MUX105,106の出力は、それぞれ、A/D
変換器104のVref(TOP)、Vref(BOTTOM) に供給され
る。
【0027】尚、上記A/D変換器103は2ビット出
力、A/D変換器104は8ビット出力とする。また、
アナログ信号レベルV1〜V4に対して基準電源部10
2が選択する基準電圧は以下のように設定されているも
のとする。
【0028】すなわち、アナログ信号レベルがV1のと
きVref(TOP)=(1/4)Vref 、Vref(BOTTOM) =G
ND(0V)、V2のときVref(TOP)=(1/2)Vre
f 、Vref(BOTTOM) =(1/4)Vref 、V3のときV
ref(TOP)=(3/4)Vref、Vref(BOTTOM) =(1/
2)Vref 、V4のときVref(TOP)=Vref 、Vref(BO
TTOM) =(3/4)Vref とする。
【0029】上記構成において、その動作を説明する
と、まず初期状態でA/D変換器104に対する基準電
圧を設定した後、A/D変換器103及びA/D変換器
104においてA/D変換を行う。この結果、A/D変
換器103の出力2ビットとA/D変換器104の出力
8ビットを合わせた10ビットがアナログ信号に対する
10ビット変換値となる。
【0030】したがって、上記構成によれば、並列接続
するA/D変換器に入力する基準電圧を入力するアナロ
グ信号レベルによって切換えることで、煩雑な調整作業
を不要とし、かつ高安定な高分解能A/D変換回路を実
現することができる。また、上記の実施例以上の分解能
を持たせる場合にも、レベル検出部と基準電源部のレベ
ル検出段階を増加することで対応が可能であることか
ら、小さな回路規模によって高分解能なA/D変換回路
が実現できる。
【0031】尚、上記実施例ではA/D変換分解能が1
0ビットのものの説明をしたが、これは一例を示したも
のであり、レベル検出部の検出を現在の4段階から増加
させることで、16ビットまでの任意のA/D変換分解
能を持たせることができる。
【0032】その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々変形しても同様に実施可能であることはいうまで
もない。
【0033】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、比
較的簡単なA/D変換器と基準電源部を用いて、高精
度、高安定度な高分解能特性が得られ、しかも煩雑な調
整作業が不要で、回路規模も小さいA/D変換回路を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例によるA/D変換回路の構
成を示すブロック回路図である。
【図2】同実施例のレベル検出部の構成を示す回路図で
ある。
【図3】同実施例のアナログ信号に対するレベル検出部
の検出結果を示す図である。
【図4】従来の高分解能A/D変換回路の構成を示すブ
ロック回路図である。
【図5】図4の回路動作を説明するための図である。
【図6】従来のA/D変換回路の構成を示すブロック回
路図である。
【図7】図6の回路動作を説明するための図である。
【図8】図6の回路動作を続きを説明するための図であ
る。
【符号の説明】
101 レベル検出部 102 基準電源部 103 A/D変換器 104 A/D変換器 105 マルチプレクサ(MUX) 106 マルチプレクサ(MUX)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれ所定のビット数で上限基準電圧
    及び下限基準電圧の範囲のアナログ入力信号をデジタル
    値に変換する複数個のアナログ/デジタル変換器と、 前記アナログ入力信号のレベルを検出するレベル検出部
    と、 このレベル検出部の検出レベルに応じて前記複数個のア
    ナログ/デジタル変換器の各上限、下限基準電圧を可変
    出力する基準電源部とを具備し、 前記複数個のアナログ/デジタル変換器のビット出力を
    合わせてアナログ入力電圧のデジタル変換出力を得るよ
    うにしたことを特徴とするアナログ/デジタル変換回
    路。
  2. 【請求項2】 前記基準電源部は、所定の基準電圧を均
    等に複数段階に分圧する分圧回路と、それぞれ互いに1
    段階ずれた分圧基準電圧を入力して選択的に切換出力す
    る複数個の選択手段とを備え、前記複数個のアナログ/
    デジタル変換器への上限基準電圧、下限基準電圧を生成
    するようにしたことを特徴とするアナログ/デジタル変
    換回路。
JP15096993A 1993-06-23 1993-06-23 アナログ/デジタル変換回路 Withdrawn JPH0715331A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08247465A (ja) * 1995-03-08 1996-09-27 Harman Co Ltd 加熱調理器
KR100517543B1 (ko) * 1998-03-09 2005-12-02 삼성전자주식회사 기준전압 제어기능을 갖는 아날로그/디지털 및 디지털/아날로그컨버터
JP2020195079A (ja) * 2019-05-29 2020-12-03 国立大学法人大阪大学 フラッシュ型ad変換器、無線受信機及び無線通信システム

Cited By (3)

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JPH08247465A (ja) * 1995-03-08 1996-09-27 Harman Co Ltd 加熱調理器
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Effective date: 20000905