JPH0728219B2 - A / D converter - Google Patents
A / D converterInfo
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- JPH0728219B2 JPH0728219B2 JP63188887A JP18888788A JPH0728219B2 JP H0728219 B2 JPH0728219 B2 JP H0728219B2 JP 63188887 A JP63188887 A JP 63188887A JP 18888788 A JP18888788 A JP 18888788A JP H0728219 B2 JPH0728219 B2 JP H0728219B2
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Description
【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> この発明は、変換誤差の少ないA/D変換装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an A / D converter having a small conversion error.
<従来の技術> 従来、A/D変換装置として第2図に示すようなものがあ
る。このA/D変換装置は6ビット並列比較形のA/D変換装
置であり、LSI(大規模集積回路)で構成する場合に面
積が大きくならないように、(26−1)個の比較器(C1
〜C63)を半分ずつ向かい合わせに2列に配置してい
る。また、26個の抵抗(r1〜r64)を上記各比較器に対
応して配値し直列に接続してラダー抵抗を形成してい
る。すなわち、抵抗r1〜抵抗r31および抵抗r32〜抵抗r6
4は連続して直線的に接続され、折り返し部の抵抗r31と
抵抗r32は離れているためアルミ配線によって接続され
ている。<Prior Art> Conventionally, there is an A / D converter as shown in FIG. This A / D converter is a 6-bit parallel comparison type A / D converter, and (2 6 -1) comparators are included so that the area does not become large when configured with an LSI (Large Scale Integrated Circuit). (C1
~ C63) are arranged in two rows, facing each other in half. The two six resistors (r1 to r64) to form a ladder resistor connected in series worth distribution corresponding to each comparator above. That is, resistors r1 to r31 and resistors r32 to r6
4 is continuously and linearly connected, and since the resistance r31 and the resistance r32 in the folded portion are separated from each other, they are connected by aluminum wiring.
上記抵抗r1の解放端は接地され、抵抗r1と図示しない抵
抗r2との間が比較器C1の一方の入力端子に接続されてい
る。以下同様にして、次々に2つの抵抗間が比較器の一
方の端子に接続され、さらに、アルミ配線に沿って折り
返して最後に抵抗r63と抵抗r64との間が比較器C63の一
方の端子に接続されている。そして、抵抗r64の解放端
には基準電圧Vrefが印加される。一方、上記各比較器
(C1〜C63)の他方の入力端子にはアナログ入力電圧Vin
が印加される。すなわち、比較器C1はアナログ入力電圧
Vinと比較電圧Vref・1/64とを比較し、比較器C29はアナ
ログ入力電圧Vinと比較電圧Vref・29/64とを比較し、以
下同じようにして比較器Cnはアナログ入力電圧Vinと比
較電圧Vref・n/64とを比較するようにするのである。し
たがって、ラダー抵抗の折り返し部にある抵抗r31と抵
抗r32による比較電圧は略Vref/2である。The open end of the resistor r1 is grounded, and the resistor r1 and a resistor r2 (not shown) are connected to one input terminal of the comparator C1. In the same manner, the two resistors are connected to one terminal of the comparator one after another, and then folded back along the aluminum wiring and finally between the resistors r63 and r64 to one terminal of the comparator C63. It is connected. Then, the reference voltage Vref is applied to the open end of the resistor r64. On the other hand, the analog input voltage Vin is applied to the other input terminal of each comparator (C1 to C63).
Is applied. That is, the comparator C1 has an analog input voltage
Vin compares the comparison voltage Vref-1 / 64, the comparator C29 compares the analog input voltage Vin and the comparison voltage Vref29 / 29/64, and in the same manner, the comparator Cn compares the analog input voltage Vin. The voltage Vref · n / 64 is compared. Therefore, the comparison voltage by the resistors r31 and r32 at the folded portion of the ladder resistor is approximately Vref / 2.
各比較器(C1〜C63)の出力端子は、上記各比較器(C1
〜C63)に対応して配置された(26−1)個のアンドゲ
ート(A1〜A63)の一方の入力端子にアクティブ“L"の
状態で接続されると共に、一つ後のアンドゲート(A2〜
A63)の他方の入力端子にアクティブ“H"の状態で接続
されている。The output terminal of each comparator (C1 to C63) is
~ C63) are connected to one of the input terminals of the (2 6 -1) AND gates (A1 to A63) arranged in an active "L" state, and the AND gate (1 A2-
It is connected to the other input terminal of A63) in the active “H” state.
上記2列に配列されたアンドゲート(A1〜A63)の相対
面するアンドゲート同士を結ぶ線と、上記2列に配列さ
れたアンドゲートの間に直角方向に6列に配列されたビ
ット線1〜ビット線6との交点にはNFET(n−チャンネ
ル電界効果トランジスタ)が配置されている。そして、
各NFETのドレイン端子は対応するビット線に接続され、
ソース端子は接地されている。さらに、各アンドゲート
の出力端子は、そのアンドゲートに対応する比較器の比
較結果を6ビットの変換データによって表現する際に
“1"をセットすべきビットのビット線にドレイン端子が
接続されているNFETのゲート端子に接続されている。Bit lines 1 arranged in 6 rows at a right angle between the lines connecting the facing AND gates of the AND gates (A1 to A63) arranged in the above 2 rows and the AND gates arranged in the above 2 rows ~ NFET (n-channel field effect transistor) is arranged at the intersection with the bit line 6. And
The drain terminal of each NFET is connected to the corresponding bit line,
The source terminal is grounded. Furthermore, the output terminal of each AND gate has a drain terminal connected to the bit line of the bit to which "1" is set when the comparison result of the comparator corresponding to the AND gate is expressed by 6-bit conversion data. Connected to the gate terminal of the NFET.
上記構成のA/D変換装置の1ビット目〜6ビット目に対
応するビット線1〜ビット線6が“H"にプリチャージさ
れ、入力端子にアナログ入力電圧Vinが印加される。そ
うすると、比較器C1〜比較器C63は比較電圧値とアナロ
グ入力電圧値Vinとを比較し、その結果、比較器Cn-1の
出力が“H"であり比較器Cnの出力信号が“L"であるとき
にアンドゲートAnの出力信号が“H"になる。したがっ
て、上記アンドゲートAnの出力信号“H"によって、上記
比較器Cnが担当する6ビットのディジタル変換値の“1"
をセットすべきビットに対応するビット線にドレイン端
子が接続されているNFETのゲート端子が“H"となり、そ
のNFETがオンとなる。そして、上記NFETのドレイン端子
に接続されたビット線のみが“L"となり、インバータに
よって反転されて変換データ“H"が出力されるのであ
る。他のビット線は“H"のままであるためインバータに
よって反転されて変換データ“L"が出力されるのであ
る。The bit lines 1 to 6 corresponding to the 1st to 6th bits of the A / D converter having the above configuration are precharged to "H", and the analog input voltage Vin is applied to the input terminal. Then, the comparators C1 to C63 compare the comparison voltage value with the analog input voltage value Vin, and as a result, the output of the comparator Cn- 1 is "H" and the output signal of the comparator Cn is "L". The output signal of the AND gate An becomes "H". Therefore, according to the output signal "H" of the AND gate An, the comparator Cn takes charge of "1" of the 6-bit digital conversion value.
The gate terminal of the NFET whose drain terminal is connected to the bit line corresponding to the bit to be set becomes "H", and the NFET is turned on. Then, only the bit line connected to the drain terminal of the NFET becomes "L", which is inverted by the inverter and converted data "H" is output. Since the other bit lines remain "H", they are inverted by the inverter and the converted data "L" is output.
<発明が解決しようとする課題> しかしながら、上記従来のA/D変換装置は、比較電圧が
略Vref/2となる抵抗r31と抵抗r32との間、換言すると、
出力する変換データの下位2ビットを“11"にするディ
ジタル変換回路と下位2ビットを“00"にするディジタ
ル変換回路との間(以下、このような箇所を変換データ
の下位2ビットが“11"から“00"になる箇所と言う)に
ラダー抵抗の折り返し部を設け、しかも、離れている抵
抗r31と抵抗r32とはアルミ配線で接続されているので、
この折り返し部における抵抗の端のレイアウト特性が他
の抵抗の端のレイアウト特性とは異なり、ノイズ等によ
って折り返し誤差が生じやすく、そのために大きな変換
誤差が生じるという問題がある。<Problems to be Solved by the Invention> However, in the conventional A / D conversion device, between the resistors r31 and r32 whose comparison voltage is approximately Vref / 2, in other words,
Between the digital conversion circuit that sets the lower 2 bits of the converted data to be output to "11" and the digital conversion circuit that sets the lower 2 bits to "00". The portion where the ladder resistance is turned up is provided at "from" 00 "), and since the separated resistors r31 and r32 are connected by aluminum wiring,
The layout characteristics of the ends of the resistors in the folded portion are different from the layout characteristics of the ends of the other resistors, so that a folding error is likely to occur due to noise or the like, which causes a problem that a large conversion error occurs.
すなわち、例えばアナログ入力電圧Vinの値がVin≒Vref
/2の場合に、折り返し誤差がなく正常であれば比較器C1
〜比較器C31の出力信号は“H"となり、比較器C32〜比較
器C63の出力信号は“L"となる。したがって、アンドゲ
ートA32のみの出力信号が“H"となってNFET8がオンとな
る。そうすると、“H"にプリチャージされたビット線1
〜ビット線6のうちビット線6のみが“L"に変化し、他
のビット線は“H"のままとなる。そして、このビット線
1〜ビット線6の信号は夫々インバータI1〜インバータ
I6によって反転され、出力される6ビットの変換データ
は“100000"となる。That is, for example, the value of the analog input voltage Vin is Vin ≈ Vref
In the case of / 2, if there is no aliasing error and it is normal, the comparator C1
The output signals of the comparator C31 are "H", and the output signals of the comparator C32 to the comparator C63 are "L". Therefore, the output signal of only the AND gate A32 becomes "H", and the NFET 8 is turned on. Then, bit line 1 precharged to "H"
~ Of the bit lines 6, only the bit line 6 changes to "L", and the other bit lines remain "H". The signals on the bit lines 1 to 6 are transmitted to the inverters I1 to I, respectively.
The 6-bit conversion data inverted and output by I6 becomes "100000".
ところが、入力電圧Vinの値がVin≒Vref/2であるにもか
かわらず、抵抗r31と抵抗r32との間の折り返し付近にお
けるレイアウト特性によりノイズ等が発生して、例えば
比較器C1〜比較器C30および比較器C32の出力信号が“H"
になり、比較器C31および比較器C33〜比較器C63の出力
信号は“L"になったとする。そうすると、アンドゲート
A31とアンドゲートA33の2つのアンドゲートの出力信号
が“H"となってしまい、NFET9〜NFET14およびNFET15が
オンとなる。そうすると、“H"にプリチャージされたビ
ット線1〜ビット線6総てが“L"に変化し、インバータ
I1〜インバータI6によって反転されて、出力される6ビ
ットの変換データは“111111"となる。したがって、こ
の場合の正しい変換値“100000"との変換誤差は31と大
きな変換誤差になる。However, even though the value of the input voltage Vin is Vin≈Vref / 2, noise or the like is generated due to the layout characteristic near the turnaround between the resistors r31 and r32, and for example, the comparator C1 to the comparator C30. And the output signal of the comparator C32 is "H"
Then, it is assumed that the output signals of the comparator C31 and the comparators C33 to C63 become "L". Then, AND gate
The output signals of the two AND gates A31 and A33 become "H", and NFET9 to NFET14 and NFET15 are turned on. Then, all the bit lines 1 to 6 precharged to "H" change to "L", and the inverter
The 6-bit conversion data which is inverted by I1 to inverter I6 and output is “111111”. Therefore, the conversion error with the correct conversion value "100000" in this case is 31, which is a large conversion error.
また、例えば比較器C1〜比較器C29および比較器C31の出
力信号が“H"になり、比較器C30および比較器C32〜比較
器C63の出力信号が“L"になったとする。その場合に
は、アンドゲートA30とアンドゲートA32の2つのアンド
ゲートの出力信号が“H"となってビット線2〜ビット線
6が“L"に変化し、出力される6ビットの変換データは
“111110"となる。したがって、この場合の正しい変換
値“100000"との変換誤差は30と大きな変換誤差にな
る。Further, for example, it is assumed that the output signals of the comparators C1 to C29 and the comparator C31 are “H”, and the output signals of the comparator C30 and the comparators C32 to C63 are “L”. In that case, the output signals of the two AND gates of AND gate A30 and AND gate A32 become "H", bit lines 2 to 6 change to "L", and the output 6-bit conversion data Becomes "111110". Therefore, the conversion error with the correct conversion value "100000" in this case is as large as 30.
さらに、例えば比較器C1〜比較器C31および比較器C33の
出力信号が“H"になり、比較器C32および比較器C34〜比
較器C63の出力信号は“L"になったとする。その場合に
は、同様にして出力される6ビットの変換データは“10
0010"となる。したがって、この場合の正しい変換値“1
00000"との変換誤差は2になるのである。Further, for example, it is assumed that the output signals of the comparators C1 to C31 and the comparator C33 become “H”, and the output signals of the comparator C32 and the comparators C34 to C63 become “L”. In that case, the 6-bit conversion data output in the same manner is "10
0010 ". Therefore, the correct conversion value" 1 "in this case.
The conversion error with 00000 "is 2.
そこで、この発明の目的は、ラダー抵抗の折り返し部に
おける変換誤差を最小限に押さえて、大きなエラーを生
じないA/D変換装置を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide an A / D conversion device that minimizes a conversion error in a folded portion of a ladder resistance and does not cause a large error.
<課題を解決するための手段> 上記目的を達成するため、この発明のA/D変換装置は、
唯一つの折り返し部を有するラダー抵抗によって基準電
圧を分圧して段階に設定された比較電圧を順次アナログ
入力電圧と比較する複数の比較器と、隣接した2以上の
比較器のうち最も高い分圧に対応した比較器の出力信号
が“L"であり他の比較器の出力信号が“H"の場合に、予
めプリチャージされたビット線のうち所定のビット線に
接続されているスイッチング素子を切り替えて上記所定
のビット線の出力信号を反転するための信号を出力する
アンドゲートを有して、アナログ入力信号をディジタル
信号に変換する並列比較形A/D変換装置において、変換
されたディジタル信号の下位2ビットを“11"にするた
めの信号を出力するアンドゲートと、このアンドゲート
に隣接し、変換されたディジタル信号の下位の2ビット
を“00"にするための信号を出力するアンドゲートとの
間に対応する箇所以外の箇所に、上記ラダー抵抗の折り
返し部を設けたことを特徴としている。<Means for Solving the Problems> In order to achieve the above object, the A / D conversion device of the present invention comprises:
The reference voltage is divided by the ladder resistor having only one turn-back portion, and the plurality of comparators that sequentially compare the reference voltage set in stages with the analog input voltage and the highest voltage division among the adjacent two or more comparators are selected. When the output signal of the corresponding comparator is "L" and the output signal of the other comparator is "H", the switching element connected to the predetermined bit line among the pre-charged bit lines is switched. And having an AND gate for outputting a signal for inverting the output signal of the predetermined bit line, in the parallel comparison type A / D conversion device for converting an analog input signal into a digital signal, the converted digital signal An AND gate that outputs a signal for setting the lower 2 bits to “11” and a signal that is adjacent to the AND gate and that sets the lower 2 bits of the converted digital signal to “00” It is characterized in that the folded-back portion of the ladder resistor is provided at a position other than the position corresponding to the AND gate for outputting.
<作用> アナログ入力電圧が複数の比較器に入力されると、折り
返し部を有するラダー抵抗によって基準電圧を分圧して
段階に設定された比較電圧と上記アナログ入力電圧とが
上記複数の比較器によって順次比較される。そして、隣
接した2以上の比較器のうち最も高い分圧に対応した比
較器の出力信号が“L"であり、かつ、他の比較器の出力
信号が“H"の場合に、所定のビット線に接続されている
スイッチング素子を切り替えるための信号がアンドゲー
トによって出力される。そうすると、上記アンドゲート
の出力信号によって上記スイッチング素子が切り替えら
れて、予めプリチャージされたビット線のうち上記所定
のビット線の信号が反転されて、アナログ入力信号がデ
ィジタル信号に変換される。<Operation> When the analog input voltage is input to the plurality of comparators, the reference voltage is divided by the ladder resistor having the folded portion and the comparison voltage set in stages and the analog input voltage are generated by the plurality of comparators. Compared sequentially. When the output signal of the comparator corresponding to the highest voltage division of the two or more adjacent comparators is “L” and the output signals of the other comparators are “H”, the predetermined bit A signal for switching the switching element connected to the line is output by the AND gate. Then, the switching element is switched by the output signal of the AND gate, the signal of the predetermined bit line of the pre-charged bit lines is inverted, and the analog input signal is converted into a digital signal.
その際に、上記ラダー抵抗における唯一つの折り返し部
は、変換されたディジタル信号の下位2ビットを“11"
にするための信号を出力するアンドゲートと、このアン
ドゲートに隣接し、変換されたディジタル信号の下位2
ビットを“00"にするための信号を出力するアンドゲー
トとの間に対応する箇所以外の箇所に設けられているた
め、ラダー抵抗の折り返し部においてノイズ等により折
り返し誤差が生じても、変換されて出力されるディジタ
ル信号は、正しく変換された場合のディジタル信号と大
きく掛け離れた値になることがない。At that time, the only folding part in the ladder resistor sets the lower 2 bits of the converted digital signal to "11".
And a gate for outputting a signal to output the signal and a lower 2 of the converted digital signal adjacent to the AND gate.
Since it is provided at a location other than the location corresponding to the AND gate that outputs the signal to set the bit to "00", even if a folding error occurs due to noise etc. at the folding section of the ladder resistance, it will be converted. The digital signal that is output as a result does not have a value that is significantly different from the digital signal that has been correctly converted.
<実施例> 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。<Example> Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to illustrated examples.
第1図はこの発明のA/D変換装置に係る6ビット並列比
較形A/D変換装置の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a 6-bit parallel comparison type A / D converter according to the A / D converter of the present invention.
(26−1)個の比較器(C1〜C63)は比較器C1〜比較器C
33と比較器C34〜比較器C63との2つのグループに分けら
れる。そして、この2つのグループの比較器は2列に配
列され、かつ、比較器C1〜比較器C29と比較器C34〜比較
器C62とが向かい合わせになるように配置されている。
また、26個の抵抗(r1〜r64)が上記各比較器に対応し
て配値され直列に接続されてラダー抵抗が形成されてい
る。すなわち、抵抗r1〜抵抗r33および抵抗r34〜抵抗r6
4は連続して直線的に接続され、折り返し部における抵
抗r33と抵抗r34は離れているため、アルミ配線によって
接続されている。(2 6 -1) comparators (C1 to C63) are comparators C1 to C
33 and comparators C34 to C63 are divided into two groups. The two groups of comparators are arranged in two rows, and the comparators C1 to C29 and the comparators C34 to C62 are arranged to face each other.
The two six resistors (r1 to r64) are connected in series is high value in correspondence with the respective comparators above with ladder resistor are formed. That is, the resistors r1 to r33 and the resistors r34 to r6.
Since 4 is connected continuously and linearly, and the resistors r33 and r34 in the folded portion are separated from each other, they are connected by aluminum wiring.
上記抵抗r1の解放端は接地され、抵抗r1と図示しない抵
抗r2との間が比較器C1の一方の入力端子に接続されてい
る。以下同様にして、次々に2つの抵抗間が比較器の一
方の入力端子に接続され、さらにアルミ配線に沿って折
り返して最後に抵抗r63と抵抗r64との間が比較器C63の
一方の端子に接続されている。そして、抵抗r64の解放
端には基準電圧Vrefが印加される。一方、上記各比較器
(C1〜C63)の他方の入力端子にはアナログ入力電圧Vin
が印加される。すなわち、比較器C1はアナログ入力電圧
Vinと比較電圧Vref・1/64とを比較して、アナログ入力
電圧が比較電圧より大きい場合に“H"を出力する。比較
器C28は入力電圧Vinと比較電圧Vref・28/64とを比較
し、以下同じようにして比較器Cnは入力電圧Vnと比較電
圧Vref・n/64とを比較するのである。The open end of the resistor r1 is grounded, and the resistor r1 and a resistor r2 (not shown) are connected to one input terminal of the comparator C1. In the same manner, the two resistors are connected to one input terminal of the comparator one after another, and then folded back along the aluminum wiring and finally between the resistor r63 and the resistor r64 to one terminal of the comparator C63. It is connected. Then, the reference voltage Vref is applied to the open end of the resistor r64. On the other hand, the analog input voltage Vin is applied to the other input terminal of each comparator (C1 to C63).
Is applied. That is, the comparator C1 has an analog input voltage
Compare Vin with the comparison voltage Vref · 1/64, and output “H” if the analog input voltage is higher than the comparison voltage. The comparator C28 compares the input voltage Vin with the comparison voltage Vref · 28/64, and in the same manner, the comparator Cn compares the input voltage Vn with the comparison voltage Vref · n / 64.
各比較器(C1〜C63)の出力端子は、上記各比較器(C1
〜C63)に対応して配置された(26−1)個のアンドゲ
ート(A1〜A63)の一方の入力端子にアクティブ“L"の
状態で接続されると共に、一つ後のアンドゲート(A2〜
A63)の他方の入力端子にアクティブ“H"の状態で接続
されている。The output terminal of each comparator (C1 to C63) is
~ C63) are connected to one of the input terminals of the (2 6 -1) AND gates (A1 to A63) arranged in an active "L" state, and the AND gate (1 A2-
It is connected to the other input terminal of A63) in the active “H” state.
上記2列に配列されたアンドゲート(A1〜A29およびA34
〜A63)の相対面するアンドゲート同士を結ぶ線と、上
記2列に配列されたアンドゲートの間に直角方向に6列
に配列されたビット線21〜ビット線26との交点にはNFET
が配置されている。そして、各NFETのドレイン端子は対
応するビット線に接続され、ソース端子は接地されてい
る。さらに、各アンドゲート(例えば、アンドゲートA2
8)の出力端子は、対応する比較器(例えば、比較器C2
8)の比較結果を6ビットの変換データ(例えば、“011
100")によって表現する際に“1"をセットすべきビット
に対応するビット線(例えば、ビット線23〜ビット線2
5)にドレイン端子が接続されているNFETのゲート端子
に接続されている。AND gates arranged in the above two rows (A1 to A29 and A34
~ A63) and a line connecting the facing AND gates to each other and the bit lines 21 to 26 arranged in 6 rows at a right angle between the AND gates arranged in the above 2 rows, the NFET is formed at the intersection.
Are arranged. The drain terminal of each NFET is connected to the corresponding bit line, and the source terminal is grounded. In addition, each AND gate (for example, AND gate A2
The output terminal of 8) is connected to the corresponding comparator (for example, comparator C2
The comparison result of 8) is converted into 6-bit conversion data (for example, “011
Bit line (eg, bit line 23 to bit line 2) corresponding to the bit to be set to "1" when expressed by 100 ")
Connected to the gate terminal of the NFET whose drain terminal is connected to 5).
また、アンドゲートA30の出力端子の延長線と上記ビッ
ト線21〜ビット線26との交点のうち、対応する比較器C3
0の一つ前の比較器C29との比較結果を6ビットの変換デ
ータ“011100"によって表現する際に“1"をセットすべ
きビットのビット線(すなわち、ビット線22〜ビット線
25)にNFETが配置される。そして、この各NFETのドレイ
ン端子が対応するビット線に接続される一方、このNFET
のソース端子は接地される。また、ゲート端子はアンド
ゲートA30の出力端子に接続される。Further, at the intersection of the extension line of the output terminal of the AND gate A30 and the bit line 21 to bit line 26, the corresponding comparator C3
The bit line of the bit to be set to "1" when the result of comparison with the comparator C29 immediately before 0 is represented by the 6-bit conversion data "011100" (that is, the bit lines 22 to 22).
NFET is placed in 25). Then, while the drain terminal of each NFET is connected to the corresponding bit line,
The source terminal of is grounded. The gate terminal is connected to the output terminal of the AND gate A30.
以下、同様にして、アンドゲートA31(A32,A33)の出力
端子の延長線と上記ビット線21〜ビット線26との交点の
うち、比較器C31(C32,C33)と一つ前の比較器C30(C3
1,C32)との比較結果を6ビットの変換データによって
表現する際に“1"をセットすべきビットに対応するビッ
ト線にNFETが配置される。そして、このNFETのドレイン
端子は対応するビット線に接続される一方、ソース端子
が接地される。また、ゲート端子はアンドゲートA31(A
32,A33)の出力端子に接続される。In the same manner, the comparator C31 (C32, C33) and the preceding comparator at the intersection of the extension line of the output terminal of the AND gate A31 (A32, A33) and the bit line 21 to bit line 26 are similarly processed. C30 (C3
NFET is arranged on the bit line corresponding to the bit for which "1" should be set when the comparison result with 1, C32) is expressed by the conversion data of 6 bits. The drain terminal of this NFET is connected to the corresponding bit line, while the source terminal is grounded. Also, the gate terminal is AND gate A31 (A
32, A33) output terminal.
すなわち、このA/D変換装置においては、出力される6
ビットの変換データのうち、下位2ビットを“00"にし
てMSB(最上位ビット)である6ビット目に1をセット
するディジタル変換回路の箇所(すなわち、抵抗r31と
抵抗r32との間)でラダー抵抗を折り返さずに、抵抗r33
と抵抗r34との間でラダー抵抗を折り返すようにする。
そして、ディジタル変換回路(比較器C32,アンドゲート
A32およびNFET27と、比較器C33,アンドゲートA33,NFET2
8およびNFET29)を上記抵抗r32および抵抗r33に対応し
て配置するのである。That is, in this A / D converter, the output 6
At the location of the digital conversion circuit (that is, between the resistance r31 and the resistance r32) that sets 1 to the 6th bit which is the MSB (the most significant bit) by setting the lower 2 bits to "00" in the conversion data of the bit. Without turning back the ladder resistance, the resistance r33
Ladder resistance should be folded back between the resistance r34 and the resistance r34.
Then, a digital conversion circuit (comparator C32, AND gate
A32 and NFET27, comparator C33, AND gate A33, NFET2
8 and NFET29) are arranged corresponding to the resistors r32 and r33.
上記構成のA/D変換装置は次のように動作してA/D変換を
行う。まず、出力される変換データの1ビット目〜6ビ
ット目に対応する各ビット線21〜ビット線26が“H"にプ
リチャージされ、入力端子にアナログ入力電圧Vinが入
力される。そうすると、各比較器C1〜比較器C63は比較
電圧値とアナログ入力電圧値Vinとを比較し、その比較
結果に基づいて、比較器の出力が“H"から“L"に変化す
る箇所のアンドゲートの出力信号を“H"にする。すなわ
ち、例えばアナログ入力電圧Vinが比較器Cn-1の比較電
圧以上であり比較器Cnの比較電圧以下であるとすると、
比較器Cn-1の出力信号は“H"となり比較器Cnの出力信号
は“L"となる。そして、比較器Cn-1の出力信号“H"と比
較器Cnの出力信号“L"とがアンドゲートAnの入力端子に
入力されると、アンドゲートAnの出力信号が“H"とな
る。そうすると、出力する6ビットの変換データの“1"
をセットすべきビットに対応したビット線にドレイン端
子が接続されたNFETのゲート端子が“H"となる。そし
て、そのNFETがオンとなりそのNFETのソース端子に接続
されたビット線のみが“L"となり、インバータによって
反転されて出力される変換データの所定のビットが“H"
となるのである。The A / D conversion device having the above configuration operates as follows to perform A / D conversion. First, the bit lines 21 to 26 corresponding to the 1st to 6th bits of the output converted data are precharged to "H", and the analog input voltage Vin is input to the input terminal. Then, each of the comparators C1 to C63 compares the comparison voltage value with the analog input voltage value Vin, and based on the comparison result, the AND of the portion where the output of the comparator changes from “H” to “L”. Set the gate output signal to “H”. That is, for example, assuming that the analog input voltage Vin is higher than or equal to the comparison voltage of the comparator Cn -1 and lower than or equal to the comparison voltage of the comparator Cn,
The output signal of the comparator Cn- 1 becomes "H" and the output signal of the comparator Cn becomes "L". When the output signal “H” of the comparator Cn −1 and the output signal “L” of the comparator Cn are input to the input terminal of the AND gate An, the output signal of the AND gate An becomes “H”. Then, "1" of the 6-bit conversion data to be output
The gate terminal of the NFET whose drain terminal is connected to the bit line corresponding to the bit to be set becomes "H". Then, the NFET turns on and only the bit line connected to the source terminal of the NFET becomes "L", and the predetermined bit of the converted data that is inverted and output by the inverter is "H".
It becomes.
次に、抵抗r33と抵抗r34との間の折り返し部におけるA/
D変換について、具体的な例を上げて詳細に説明する。Next, A / in the folded portion between the resistor r33 and the resistor r34
The D conversion will be described in detail with a specific example.
例えば入力電圧Vinの値がVin≒Vref/2の場合には、折り
返し誤差がなく正常であれば比較器C1〜比較器C33の出
力信号は“H"となり、比較器C34〜比較器C63の出力信号
は“L"となる。したがって、アンドゲートA34のみの出
力信号が“H"となってNFET30とNFET31がオンとなる。そ
うすると、“H"にプリチャージされたビット線21〜ビッ
ト線26のうちビット線22とビット線26とが“L"に変化
し、他のビット線は“H"のままである。そして、このビ
ット線21〜ビット線26の信号は夫々インバータI1〜イン
バータI6によって反転され、出力される6ビットの変換
データは“100010"となる。For example, when the value of the input voltage Vin is Vin≈Vref / 2, the output signals of the comparators C1 to C33 are “H” and the outputs of the comparators C34 to C63 are normal if there is no folding error and normal. The signal becomes "L". Therefore, the output signal of only the AND gate A34 becomes "H", and the NFET 30 and NFET 31 are turned on. Then, among the bit lines 21 to 26 precharged to "H", the bit line 22 and the bit line 26 change to "L", and the other bit lines remain "H". The signals on the bit lines 21 to 26 are inverted by the inverters I1 to I6, respectively, and the 6-bit conversion data output is "100010".
ところが、入力電圧Vinの値がVin≒Vref/2であるにもか
かわらず、抵抗r33と抵抗r34との間の折り返し部付近に
おけるレイアウト特性によりノイズ等が発生して、例え
ば比較器C1〜比較器C32および比較器C34の出力信号が
“H"になり、比較器C33および比較器C35〜比較器C63の
出力信号が“L"になったとする。そうすると、アンドゲ
ートA33とアンドゲートA35の2つのアンドゲートの出力
信号が“H"となり、NFET28およびNFET29とNFET32,NFET3
3およびNFET34がオンとなる。そうすると、“H"にプリ
チャージされたビット線21〜ビット線26のうちビット線
21,ビット線22およびビット線26の信号が“L"に変化
し、出力される6ビットの変換データは“100011"とな
る。したがって、この場合の正しい変換データ“10001
0"との変換誤差は1でありLSB(最下位ビット)のみが
影響を受ける。以下、このように、折り返し部が抵抗rk
と抵抗rk+1との間にある場合に、比較器C1〜比較器Ck
-1および比較器Ck+1の出力信号が“H"となり、比較器Ck
および比較器Ck+2〜比較器C63の出力信号が“L"とな
る場合を誤動作パターン1と言う。However, even though the value of the input voltage Vin is Vin≈Vref / 2, noise or the like is generated due to the layout characteristic near the turnaround portion between the resistors r33 and r34. It is assumed that the output signals of C32 and the comparator C34 become "H", and the output signals of the comparator C33 and the comparators C35 to C63 become "L". Then, the output signals of the two AND gates of AND gate A33 and AND gate A35 become "H", and NFET28 and NFET29 and NFET32, NFET3
3 and NFET 34 turn on. Then, of the bit lines 21 to 26 that are precharged to “H”, the bit line
21, the signals of the bit line 22 and the bit line 26 change to "L", and the output 6-bit conversion data becomes "100011". Therefore, in this case, the correct conversion data “10001
The conversion error with 0 "is 1, and only the LSB (least significant bit) is affected.
And the resistance rk + 1 , the comparators C1 to Ck
-1 and the output signal of comparator Ck +1 becomes "H", and comparator Ck
And the case where the output signals of the comparator Ck + 2 to the comparator C63 are "L" is called malfunction pattern 1.
また、例えば比較器C1〜比較器C31および比較器C33の出
力信号が“H"になり、比較器C32および比較器C34〜比較
器C63の出力信号は“L"になったとする。その場合に
は、アンドゲートA32とアンドゲートA34の2つのアンド
ゲートの出力信号が“H"となってビット線22およびビッ
ト線26の信号が“L"に変化し、出力される6ビットの変
換データは“100010"となる。したがって、この場合の
正しい変換データ“100010"と同じ値であり変換誤差は
出ない。以下、このように、折り返し部が抵抗rkと抵抗
rk+1との間にある場合に、比較器C1〜比較器Ck-2およ
び比較器Ckの出力信号が“H"となり、比較器Ck-1および
比較器Ck+1〜比較器C63の出力信号が“L"となる場合
を誤動作パターン2と言う。Further, for example, it is assumed that the output signals of the comparators C1 to C31 and the comparator C33 become “H”, and the output signals of the comparator C32 and the comparators C34 to C63 become “L”. In that case, the output signals of the two AND gates of the AND gate A32 and the AND gate A34 become "H", the signals of the bit line 22 and the bit line 26 change to "L", and the output 6-bit The conversion data will be "100010". Therefore, the conversion data has the same value as the correct conversion data “100010” in this case, and no conversion error occurs. Hereafter, in this way, the folded part has resistance rk and resistance
When it is between rk + 1 , the output signals of the comparator C1 to the comparator Ck -2 and the comparator Ck become "H", and the output signals of the comparator Ck -1 and the comparator Ck + 1 to the comparator C63 become When it becomes "L", it is called malfunction pattern 2.
さらに、例えば比較器C1〜比較器C33および比較器C35の
出力信号が“H"になり、比較器C34および比較器C36〜比
較器C63の出力信号は“L"になったとする。その場合に
は、上述と同様にして出力される6ビットの変換データ
は“100110"となるのである。したがって、この場合の
正しい変換データ“100010"との変換誤差は4になる。
以下、このように、折り返し部が抵抗rkと抵抗rk+1と
の間にある場合に、比較器C1〜比較器Ckおよび比較器Ck
+2の出力信号が“H"となり、比較器Ck+1および比較
器Ck+3〜比較器C63の出力信号が“L"となる場合を誤
動作パターン3と言う。Further, for example, it is assumed that the output signals of the comparators C1 to C33 and the comparator C35 are “H”, and the output signals of the comparator C34 and the comparators C36 to C63 are “L”. In that case, the 6-bit conversion data output in the same manner as described above is "100110". Therefore, the conversion error with the correct conversion data "100010" in this case is 4.
Hereinafter, when the folded portion is between the resistance rk and the resistance rk + 1 in this way, the comparator C1 to the comparator Ck and the comparator Ck are used.
+ 2 of the output signal becomes "H", say comparator Ck + 1 and comparator Ck + 3 ~ comparator malfunction pattern 3 if the output signal becomes "L" of the C63.
第1表は、この発明におけるA/D変換装置における誤動
作パターン1,誤動作パターン2および誤動作パターン3
の場合の変換誤差と、従来例における誤動作パターン1,
誤動作パターン2および誤動作パターン3の場合の変換
誤差とを示している。この表より本実施例のA/D変換装
置はいずれの誤動作パターンにおいても変換誤差が非常
に小さいことが分かる。Table 1 shows malfunction patterns 1, malfunction patterns 2 and malfunction patterns 3 in the A / D converter according to the present invention.
The conversion error in case of and the malfunction pattern 1,
The conversion error in the case of the malfunction pattern 2 and the malfunction pattern 3 is shown. From this table, it can be seen that the A / D converter of this embodiment has a very small conversion error in any malfunction pattern.
このように、本実施例においてはA/D変換装置をLSI化す
る場合に各ディジタル変換回路の配置において最も効率
の良いように、下位2ビットが“11"から“00"(本実施
例では、“011111"から“100000")になる箇所において
ラダー抵抗を折り返さずに、下位2ビットが“01"から
“10"(本実施例では“100001"から“100010")になる
箇所においてラダー抵抗を折り返すようにしている。As described above, in the present embodiment, when the A / D conversion device is formed into an LSI, the lower 2 bits are from “11” to “00” (in the present embodiment, so that the arrangement of each digital conversion circuit is most efficient). , "011111" to "100000"), the ladder resistance is not folded at the place where the lower 2 bits are "01" to "10"("100001" to "100010" in this embodiment). I'm trying to turn back.
こうすることによって、上述のような各誤動作パターン
において2つのアンドゲートの出力信号が“H"になって
も、その“H"となった2つのアンドゲートの出力信号に
基づく夫々の6ビットのディジタルデータはいずれも下
位ビットのみが異なるだけであるから、その2つのディ
ジタルデータを重ね合わせて出力される6ビットの変換
データは、正常な場合の変換データと掛け離れた値には
ならないのである。したがって、この発明のA/D変換装
置においては、各ディジタル変換回路の配置においては
若干不利であるが、変換誤差においては大いに有利であ
る。By doing so, even if the output signals of the two AND gates become "H" in each malfunction pattern as described above, the respective 6-bit signals based on the output signals of the two AND gates that become "H" Since all the digital data differ only in the lower bits, the 6-bit converted data that is output by superposing the two digital data does not have a value that is far from the converted data in the normal case. Therefore, in the A / D conversion device of the present invention, the arrangement of each digital conversion circuit is slightly disadvantageous, but the conversion error is greatly advantageous.
この発明による効果は、変換データの下位2ビットが
“11"から“00"になるディジタル変換回路の箇所以外の
箇所でラダー抵抗を折り返すことによって達成される。
したがって、上記実施例においては下位2ビットが“0
1"から“10"になる箇所をラダー抵抗の折り返し箇所と
しているが、この発明はこれに限定されるものではな
い。すなわち、下位2ビットが“00"から“01"になる箇
所あるいは下位2ビットが“10"から“11"になる箇所で
折り返してもよい。第1表にこの第2,第3実施例におけ
る誤動作パターン1,誤動作パターン2および誤動作パタ
ーン3の場合の変換誤差を示す。この表より、いずれの
実施例の場合にも従来例より変換誤差が非常に小さいこ
とが分かる。The effect of the present invention is achieved by folding the ladder resistance at a position other than the position of the digital conversion circuit in which the lower 2 bits of the conversion data change from "11" to "00".
Therefore, in the above embodiment, the lower 2 bits are "0".
The portion from 1 "to" 10 "is the turning point of the ladder resistance, but the present invention is not limited to this. That is, the lower 2 bits are from" 00 "to" 01 "or the lower 2 It may be folded back at the place where the bit changes from “10” to “11.” Table 1 shows the conversion errors in the case of malfunction pattern 1, malfunction pattern 2 and malfunction pattern 3 in the second and third embodiments. From this table, it can be seen that the conversion error is much smaller than that of the conventional example in any of the embodiments.
また、上記実施例においてMSBに1をセットするディジ
タル変換回路の箇所よりも後方において折り返すように
しているが、MSBに1をセットするディジタル変換回路
の箇所よりも前方において折り返すようにしてもよいこ
とは言うまでもない。Further, in the above-described embodiment, the folding is performed after the location of the digital conversion circuit that sets 1 to MSB, but it may be folded before the location of the digital conversion circuit that sets 1 to MSB. Needless to say.
<発明の効果> 以上より明らかなように、この発明のA/D変換装置は、
複数の比較器によってアナログ入力電圧と比較電圧とを
比較する際に用いる上記比較電圧を基準電圧を分圧して
段階に設定するためのラダー抵抗に設けられる唯一つの
折り返し部を、変換されたディジタル信号の下位2ビッ
トを“11"にするための信号を出力するアンドゲート
と、このアンドゲートに隣接し、変換されたディジタル
信号の下位2ビットを“00"にするための信号を出力す
るアンドゲートとの間に対応する箇所以外の箇所に設け
たので、ラダー抵抗の折り返し部においてノイズ等によ
り折り返し誤差が生じても、変換されて出力されるディ
ジタル信号は正しく変換された場合のディジタル信号と
大きく掛け離れた値になることがなく、大きな変換誤差
を生じることがない。<Effects of the Invention> As is clear from the above, the A / D conversion device of the present invention is
A digital signal obtained by converting only one folding portion provided in the ladder resistor for dividing the reference voltage and setting it in stages by comparing the analog input voltage with the comparison voltage by a plurality of comparators. AND gate that outputs a signal for setting the lower 2 bits of "11", and an AND gate that is adjacent to the AND gate and that outputs a signal for setting the lower 2 bits of the converted digital signal to "00" Since it is provided at a position other than the position corresponding to between and, even if a folding error occurs due to noise or the like at the folding portion of the ladder resistor, the digital signal converted and output is largely the same as the digital signal when correctly converted. The values do not become distant from each other, and a large conversion error does not occur.
第1図はこの発明の一実施例におけるA/D変換装置の回
路図、第2図は従来のA/D変換装置の回路図である。 21,22,23,24,25,26……ビット線、27,28,29,30,31,32,3
3,34……NFET、 r1〜r64……抵抗、C1〜C63……比較器、 A1〜A63……アンドゲート、 I1〜I6……インバータ。FIG. 1 is a circuit diagram of an A / D converter according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional A / D converter. 21,22,23,24,25,26 …… bit line, 27,28,29,30,31,32,3
3,34 …… NFET, r1-r64 …… resistor, C1-C63 …… comparator, A1-A63 …… AND gate, I1-I6 …… inverter.
Claims (1)
よって基準電圧を分圧して階段に設定された比較電圧を
順次アナログ入力電圧と比較する複数の比較器と、隣接
した2以上の比較器のうち最も高い分圧に対応した比較
器の出力信号が“L"であり他の比較器の出力信号が“H"
の場合に、予めプリチャージされたビット線のうち所定
のビット線に接続されているスイッチング素子を切り替
えて上記所定のビット線の出力信号を反転するための信
号を出力するアンドゲートを有して、アナログ入力信号
をディジタル信号に変換する並列比較型A/D変換装置に
おいて、 変換されたディジタル信号の下位2ビットを“11"にす
るための信号を出力するアンドゲートと、このアンドゲ
ートに隣接し、変換されたディジタル信号の下位2ビッ
トを“00"にするための信号を出力するアンドゲートと
の間に対応する箇所以外の箇所に、上記ラダー抵抗の折
り返し部を設けたことを特徴とするA/D変換装置。1. A plurality of comparators for dividing a reference voltage by a ladder resistor having only one folded portion and sequentially comparing a comparison voltage set in steps with an analog input voltage, and among two or more adjacent comparators. The output signal of the comparator corresponding to the highest voltage division is "L" and the output signals of other comparators are "H".
In the case of, a pre-charged bit line is provided with an AND gate for switching a switching element connected to a predetermined bit line and outputting a signal for inverting the output signal of the predetermined bit line. , In a parallel comparison type A / D converter that converts an analog input signal to a digital signal, an AND gate that outputs a signal for setting the lower 2 bits of the converted digital signal to "11" and adjacent to this AND gate However, the folded portion of the ladder resistor is provided at a position other than a position corresponding to an AND gate that outputs a signal for setting the lower 2 bits of the converted digital signal to "00". A / D conversion device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63188887A JPH0728219B2 (en) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | A / D converter |
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JP63188887A JPH0728219B2 (en) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | A / D converter |
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JPH0237838A JPH0237838A (en) | 1990-02-07 |
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JP63188887A Expired - Fee Related JPH0728219B2 (en) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | A / D converter |
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Families Citing this family (1)
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Family Cites Families (2)
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JPH0438602Y2 (en) * | 1985-12-20 | 1992-09-09 |
-
1988
- 1988-07-27 JP JP63188887A patent/JPH0728219B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH0237838A (en) | 1990-02-07 |
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