JPH07264070A - アナログ/デジタル変換器 - Google Patents

アナログ/デジタル変換器

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JPH07264070A
JPH07264070A JP4755894A JP4755894A JPH07264070A JP H07264070 A JPH07264070 A JP H07264070A JP 4755894 A JP4755894 A JP 4755894A JP 4755894 A JP4755894 A JP 4755894A JP H07264070 A JPH07264070 A JP H07264070A
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JP
Japan
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voltage
potential
power supply
comparison circuit
comparison
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4755894A
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English (en)
Inventor
Katsuyoshi Yamamoto
克義 山本
Toshitaka Mizuguchi
寿孝 水口
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源電圧−接地電位間の全体に亘るアナログ
入力電圧をA/D変換することが可能なA/D変換器を
提供する。 【構成】 複数の参照電圧を参照してアナログ入力電圧
をデジタルデータに変換する並列比較部を有するアナロ
グ/デジタル変換器において、電源側電位から一定の電
位まで入力信号の許容電圧範囲を有する第1の比較回路
と、一定の電位から接地側電位まで入力信号の許容電圧
範囲を有する第2の比較回路とを有する。並列比較部分
の複数の参照電圧のうち、電源側電位から一定の電位ま
での参照電圧を参照する比較回路として第1の比較回路
を用いる。また、複数の参照電圧のうち一定の電位から
接地側電位まで参照電圧を参照する比較回路として第2
の比較回路を用いる。従って、アナログ入力電圧範囲と
して電源電圧−接地電位間をすべて変換し得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】近年、デジタル信号処理が普及す
るに伴い、自然界に普通に存するアナログ信号をデジタ
ルプロセスで処理できるよう、効率よくアナログ/デジ
タル変換(以下、A/D変換という。)を行う必要性が
高まっている。
【0002】A/D変換器としては、各種の変換方式が
提案され製品化されているが、特に、並列比較型のA/
D変換器は高速性に優れる。本発明は、この並列比較型
A/D変換器に係り、特にアナログ入力電圧許容範囲の
改善に関する。
【0003】
【従来の技術】並列比較型A/D変換器の基本回路とし
ては、図4に示す構成のものが知られている。
【0004】図4は、6ビットのA/D変換器に係り、
基準電圧VRT〜VRBを精度の高い基準抵抗器R1 〜R64
で分圧し、比較回路1〜63の参照電圧としている。各
比較回路1〜63には、デジタル変換すべき原信号たる
アナログ入力電圧VINが共通して入力されている。各比
較回路1〜63は、共通入力たるアナログ入力電圧V IN
と、自らに供給されている参照電圧とをそれぞれ比較
し、対応する比較結果を論理回路100に出力する。論
理回路100はANDゲート等で構成され、前記比較結
果の変化点に該当する比較器の出力のみを有効(例えば
‘1’)とする。エンコーダ回路200は、この有効に
なった比較出力の位置に対応するデジタルコード(例え
ば、PCM符号)に変換し、バッファ回路300はこの
デジタルコードを外部に出力する。
【0005】従来の並列比較型A/D変換器では、各比
較器としては、同一の回路構成であって同一の入力特性
を有する比較器がそれぞれ用いられていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
並列比較型A/D変換器では、アナログ入力信号の電圧
範囲に制約があった。
【0007】例えば、図2に示すNPN型トランジスタ
で構成された比較器を例に採る。この比較器を含む通常
のトランジスタによる電子回路の場合、トランジスタの
ベース端子−エミッタ端子間電圧(以下、VBEとい
う。)が0.5〜0.7〔V〕程度存在する。このた
め、変換可能なアナログ入力電圧範囲は更に狭くなり、
例えば、A/D変換器の電源電圧が5〔V〕であって、
BEを0.7〔V〕としたとき、アナログ入力電圧とし
て許容される電圧範囲は、通常、VCC(電源電圧)〜3
BEの範囲(5〜2.1〔V〕)の範囲となる。
【0008】従って、アナログ入力が0〜2〔V〕程度
の電圧範囲である場合には、別途オフセット回路が必要
とされていた。これでは、電源電圧−接地電圧間(0〜
5〔V〕)全体に亘って変化するアナログ入力信号を変
換できず、全ての範囲を変換しようとするとオフセット
を合わせるための回路を設ける必要がある等、回路経済
上好ましいとはいえなかった。
【0009】そこで、本発明の目的は、電源電圧−接地
電圧間の全体に亘る入力電圧の許容範囲を有するA/D
変換器を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、複数の参照電圧を参照して
アナログ入力電圧をデジタルデータに変換する並列比較
部を有するアナログ/デジタル変換器において、電源電
位から一定の電位までを入力信号の許容電圧範囲とする
第1の比較回路(1〜31)と、前記一定の電位から接
地電位までを入力信号の許容電圧範囲とする第2の比較
回路(32’〜63’)と、を有し、前記複数の参照電
圧のうち電源電位から一定の電位までの前記参照電圧を
参照する各比較回路として前記第1の比較回路(1〜3
1)を用い、前記複数の参照電圧のうち前記一定の電位
から接地電位までの前記参照電圧を参照する各比較回路
として前記第2の比較回路(32’〜63’)を用いる
こと、を特徴とする。
【0011】請求項2記載の発明は、請求項1記載のア
ナログ/デジタル変換器において、第1の比較回路(1
〜31)はNPN型トランジスタ(Q1 〜Q7 )により
構成され、第2の比較回路(32’〜63’)はPNP
型トランジスタ(Q10〜Q16)により構成されているこ
と、を特徴とする。
【0012】
【作用】請求項1記載の発明によれば、A/D変換に係
る比較器として、二種類の比較器を備えることとなる。
一つは、電源電位側にアナログ入力電圧の許容電圧範囲
を有する第1の比較回路1〜31であり、もう一つは接
地電位側にアナログ入力電圧の許容電圧範囲を有する第
2の比較回路32’〜63’である。
【0013】第1の比較回路1〜31は、電源電位側か
ら接地電位方向に、内部のトランジスタのVBE等で規定
されるアナログ入力電圧範囲を有し、この電源電位側か
らこのVBEで規定される一定の電圧までを有効にA/D
変換することが可能である。
【0014】また、第2の比較回路32’〜63’は、
接地電位側から電源電位方向に、内部のトランジスタの
BE等で規定されるアナログ入力電圧範囲を有し、接地
電位側から前記一定の電圧までを有効にA/D変換する
ことが可能である。
【0015】従って、複数個のA/D変換器を順番に並
列接続する並列比較部を有するA/D変換器において、
電源電位から一定の電位までの参照電圧を参照する各比
較回路として、電源電位側を有効にA/D変換し得る第
1の比較回路1〜31を用い、また、接地電位から一定
の電位までの参照電圧を参照する各比較回路として、接
地電位側を有効にA/D変換し得る第2の比較回路3
2’〜63’を用いれば、A/D変換器全体としては電
源電圧−接地電圧間の全範囲に亘って有効にデジタル変
換することが可能なA/D変換器を構成できる。
【0016】請求項2記載の発明によれば、各第1の比
較回路1〜31はNPN型トランジスタQ1 〜Q7 によ
り構成される比較回路であるので、アナログ入力電圧範
囲として電源電位側(電源電圧VCC)からNPN型トラ
ンジスタQ1 〜Q7 のVBEで規定される電圧までA/D
変換が可能である。
【0017】また、各第2の比較回路32’〜63’は
PNP型トランジスタQ10〜Q16により構成される比較
回路であるので、アナログ入力電圧範囲として接地電位
側(GND)からPNP型トランジスタQ10〜Q16のV
BEで規定される電圧までA/D変換が可能である。
【0018】よって、両者を参照電圧の電源電位側、接
地電位側で使い分ければ、電源電圧−接地電圧間の全範
囲に亘ってデジタル変換が可能なA/D変換器を構成で
きる。
【0019】
【実施例】本発明の並列比較型A/D変換器に係る好適
な実施例を図面を参照して説明する。
【0020】図1に本発明の実施例の構成を示す。本実
施例は、6ビットの並列比較型A/D変換器に本発明を
適用したものである。図1には、説明を簡単にするため
A/D変換器の比較部分の回路のみを示したが、各比較
回路の出力は、論理回路、エンコーダ回路による変換処
理し、最後にバッファ回路を経て外部へ出力される。こ
れらの働きは、図4に示す従来例のA/D変換器と変わ
るところがないので、図示及びその説明は省略する。
【0021】図1に示すように、本発明のA/D変換器
の比較部分は、基準電圧VRT−VRBを分圧して参照電圧
を生成する同じ抵抗値を有する基準抵抗器R1 〜R
64と、アナログ入力電圧VINを電源電位側の前記参照電
圧と比較するNPN型トランジスタで構成される各第1
比較回路1〜31と、同じくアナログ入力電圧VINを接
地電位側の前記参照電圧と比較するPNP型トランジス
タで構成される各第2比較回路32’〜63’と、を備
えて構成される。
【0022】図2に、第1比較回路を構成するNPN型
トランジスタによる比較回路を示す。図2に示すよう
に、第1比較回路は、アナログ入力電圧VINを入力する
トランジスタQ1 と、定電圧VREF を入力するトランジ
スタQ2 、Q5 及びQ7 と、参照電圧VR を入力するト
ランジスタQ6 と、差動対をなすトランジスタQ3 及び
4 と、各抵抗器と、を備える。
【0023】図3に、第2比較回路を構成するPNP型
トランジスタによる比較回路を示す。図3に示すよう
に、第2比較回路は、アナログ入力電圧VINを入力する
トランジスタQ10と、定電圧V’REF を入力するトラン
ジスタQ11、Q14及びQ15と、参照電圧VR ’を入力す
るトランジスタQ16と、差動対をなすトランジスタQ12
及びQ13と、各抵抗器と、を備える。
【0024】次に動作を説明する。図2に示すNPN型
トランジスタによる第1比較回路は、一般的なコンパレ
ータとして動作する。トランジスタQ2 、Q5 及びQ7
は定電圧VREF で規定されるバイアスに基づく定電流源
として働く。出力電圧VOUT は、アナログ入力電圧VIN
と参照電圧VR との大小関係によって変化する。
【0025】図3に示すPNP型トランジスタによる第
2比較回路も、上記と同様に一般的なコンパレータとし
て動作する。トランジスタQ11、Q14及びQ15は定電圧
RE F で規定されるバイアスに基づく定電流源として働
く。出力電圧VOUT は、アナログ入力電圧VINと参照電
圧VR ’との大小関係によって変化する。
【0026】図2のNPN型トランジスタによる第1比
較回路では、電源電圧VCC〜3VBEまでアナログ入力電
圧範囲を取ることができる。一方、図3のPNP型トラ
ンジスタによる第2比較回路では、グランドレベルから
CC−3VBEまでアナログ入力電圧範囲を取ることがで
きる。
【0027】例えば、電源電圧を5〔V〕、VBEを0.
7〔V〕とすると、第1比較回路のアナログ入力電圧範
囲V1 は 2.1〔V〕<V1 <5〔V〕 となり、第2比較回路のアナログ入力電圧範囲V2 は 0〔V〕<V2 <2.9〔V〕 となる。
【0028】従って、入力電圧の境界値を3VBE〜VCC
−3VBEの間で設定し、この設定電圧を境として電源電
位側をNPN型のトランジスタによる第1比較回路を用
い、接地電位側をPNP型のトランジスタによる第2比
較回路を用いれば、扱えるアナログ入力電圧範囲を、電
源電圧−接地電圧間の全範囲(本実施例では、0〜5
〔V〕)とすることができる。
【0029】図1では、基準抵抗R32の低電位側の端子
が2.5〔V〕であるものとし、この抵抗器を境として
第1比較回路と第2比較回路とを使い分けている。両比
較回路を使い分ける参照電圧の分岐点は、基準電圧の設
定如何により適宜変更することができる。また、本実施
例では、電源電圧VCCを5〔V〕、VBEを0.7〔V〕
としたが、これら電圧値にこだわらず回路設計により別
の電源電圧及びVBEを設定しても構わない。
【0030】本実施例によれば、A/D変換器のアナロ
グ入力電圧範囲VINをグランドレベルから電源電圧レベ
ルまでの全範囲に取ることができ、この電源電圧までの
値を持ち、別の回路等により生成されたさまざまなアナ
ログ信号をA/D変換できる。その他の態様 本発明は、上記実施例によらず他のA/D変換器にも適
用できる。
【0031】例えば、アナログ入力電圧を一旦サンプル
・ホールド回路で電圧保持してから、A/D変換を行う
並列比較部を有するA/D変換器に対しても、当該並列
比較部に対し本発明の第1比較回路及び第2比較回路を
そのまま適用できる。
【0032】また、上記実施例は、全並列の高速A/D
変換器であったが、前段の並列比較部と後段の並列比較
部とを設け、前段の並列比較部で第一回目の粗いA/D
変換を行った後、その値を元に後段の並列比較部で第二
回目の高精度のA/D変換を行う直並列型のA/D変換
器にも適用できる。
【0033】この場合も、参照電圧レベルに対応する比
較回路として、本発明の第1比較回路又は第2比較回路
を選択して使用すればよい。
【0034】
【発明の効果】以上の通り、請求項1記載の発明によれ
ば、電源電位側を有効範囲とする各第1の比較回路と、
接地電位側を有効範囲とする各第2の比較回路とを並用
して並列比較部を設けたので、接地電位側から電源電位
側までの全範囲に亘って、アナログ入力電圧をデジタル
データに変換することができる。
【0035】また、請求項2記載の発明によれば、NP
N型トランジスタで構成される比較回路を上記それぞれ
の第1の比較回路として用い、PNP型トランジスタで
構成される比較回路を上記それぞれの第2の比較回路と
して用いるので、接地電位側から電源電位側までの全範
囲に亘って、アナログ入力電圧をデジタルデータに変換
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例によるA/D変換器の比較部分
の回路図である。
【図2】NPN型トランジスタによる比較回路を示す回
路図である。
【図3】PNP型トランジスタによる比較回路を示す回
路図である。
【図4】従来のA/D変換器を示すブロック図である。
【符号の説明】
1〜63…第1比較回路 32’〜63’…第2比較回路 100…論理回路 200…エンコーダ回路 300…バッファ回路 R1 〜R64…基準抵抗器 Q1 〜Q7 …NPN型トランジスタ Q10〜Q16…PNP型トランジスタ VIN…アナログ入力電圧 VOUT …出力 VREF 、V’REF …定電圧 V1 …第1比較回路のアナログ入力電圧範囲 V2 …第2比較回路のアナログ入力電圧範囲 VR 、VR ’…参照電圧

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の参照電圧を参照してアナログ入力
    電圧をデジタルデータに変換する並列比較部を有するア
    ナログ/デジタル変換器において、 電源電位から一定の電位までを入力信号の許容電圧範囲
    とする第1の比較回路(1〜31)と、 前記一定の電位から接地電位までを入力信号の許容電圧
    範囲とする第2の比較回路(32’〜63’)と、を有
    し、 前記複数の参照電圧のうち電源電位から前記一定の電位
    までの前記参照電圧を参照する各比較回路として前記第
    1の比較回路(1〜31)を用い、前記複数の参照電圧
    のうち前記一定の電位から接地電位までの前記参照電圧
    を参照する各比較回路(32’〜63’)として前記第
    2の比較回路を用いること、 を特徴とするアナログ/デジタル変換器。
  2. 【請求項2】 請求項1のアナログ/デジタル変換器に
    おいて、 前記第1の比較回路(1〜31)はNPN型トランジス
    タ(Q1 〜Q7 )により構成され、前記第2の比較回路
    (32’〜63’)はPNP型トランジスタ(Q10〜Q
    16)により構成されていること、を特徴とするアナログ
    /デジタル変換器。
JP4755894A 1994-03-17 1994-03-17 アナログ/デジタル変換器 Withdrawn JPH07264070A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100335117B1 (ko) * 1998-07-07 2002-07-18 박종섭 저전압용 아날로그/디지탈 변환기

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100335117B1 (ko) * 1998-07-07 2002-07-18 박종섭 저전압용 아날로그/디지탈 변환기

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Effective date: 20010605