JPH0786937A - A/dコンバータ - Google Patents

A/dコンバータ

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JPH0786937A
JPH0786937A JP25241493A JP25241493A JPH0786937A JP H0786937 A JPH0786937 A JP H0786937A JP 25241493 A JP25241493 A JP 25241493A JP 25241493 A JP25241493 A JP 25241493A JP H0786937 A JPH0786937 A JP H0786937A
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signal
data
sweep
output
input terminal
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JP25241493A
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Hidekazu Ishii
英一 石井
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 A/D変換処理を高速に行うことが可能な回
路を小規模な回路構成で実現できるようにするととも
に、製造の途中工程でオフセット補正を行う必要のない
A/Dコンバータを提供することを目的とする。 【構成】 スィープデータ発生器1で発生させるディジ
タルのスィープデータVdに対応させたアナログのスィ
ープ電圧Vaをスィープ電圧発生器2で発生させ、外部
から与えられるアナログ入力信号SINと上記アナログの
スィープ電圧VaとをコンパレータCで比較し、両者が
一致したときにおける上記スィープデータの値Vdを上
記アナログ入力信号SINをA/D変換処理したディジタ
ル値としてそのまま出力できるようにするとともに、基
準信号VtをA/D変換し、そのA/D変換した結果の
ディジタル値をレジスタRに記憶しておくことにより、
コンパレータのオフセット補正を上記ディジタル値を用
いて外部回路で行うことができるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はA/Dコンバータに係わ
り、例えば、非常に多くの並列の画像信号を取り込むセ
ンサアレイのように、A/D変換するアナログ信号の数
が多数あるために、全体としてはA/D変換処理する信
号の情報が多い場合に用いて好適なものである。
【0002】
【従来の技術】周知の通り、例えば、温度、圧力、流量
などの物理量をディジタル機器により計測する場合や、
或いは上記物理量をコンピュータにより計算処理する場
合には、アナログ量をディジタル量に変換する必要があ
り、そのための変換回路として種々の方式のA/Dコン
バータが用いられている。
【0003】ところで、連続的に変化するアナログ量を
A/Dコンバータによりディジタル化するためには、先
ず、標本化を行って信号を適当な時間間隔で取り出すよ
うにしている。次に、上記標本化を行って取り出した信
号を量子化し、適当に四捨五入するようにしている。
【0004】ところで、A/D変換する方式は、積分方
式と比較方式とに大別され、上記積分方式としては、V
−T変換方式とV−F変換方式とが知られ、比較方式と
しては帰還比較方式と無帰還比較方式とが知られてい
る。
【0005】上記V−T変換方式にはシングルスロープ
積分型や2重積分型等があり、V−F変換方式には電荷
平衡型やリセット型がある。そして、この方式の特徴と
しては低速、低消費電力、高精度であること等があげら
れる。
【0006】また、上記帰還比較方式には逐次比較型、
追従比較型、計数型等があり、これらの型の特徴として
は中速、および比較的高精度であることなどがある。ま
た、上記無帰還比較方式には並列型、直並列型、縦続型
があり、これらの型の特徴としては高速であるが、精度
が低いこと等がある。
【0007】このように、従来より種々のA/Dコンバ
ータが知られているが、従来のA/Dコンバータの場合
には構成が複雑であり、したがって、回路を構成する場
合にかなり大きな設置面積が必要であった。このため、
例えば小型化および低コスト化を図るのに限界があっ
た。
【0008】また、最近は複数のアナログ入力を並列に
処理する並列型A/Dコンバータの需要が多くなってき
た。このような場合に、アナログ入力に対応する数だけ
A/Dコンバータを並列に接続して並列型A/Dコンバ
ータを構成すると、回路規模が膨大なものとなってしま
う。したがって、このような構成にすると、例えば、1
チップ上に多数のA/Dコンバータを集積化することが
できなくなってしまう問題があった。
【0009】このような問題を解決するために、図6に
示すように、1個のA/Dコンバータを設けただけで複
数のアナログ入力を並列に処理するようにした並列型A
/Dコンバータが実現されるに至った。
【0010】図6の並列型A/Dコンバータ20におい
て、複数のアナログ入力信号S1〜SNは、サンプルホ
ールド回路H1〜HNを介してマルチプレクサMPXに
供給される。そして、上記マルチプレクサMPXによっ
て選択された信号がA/Dコンバータ20に供給される
ようになされていた。
【0011】このような構成なので、図6の並列型A/
Dコンバータ20の場合は、上記マルチプレクサMPX
でアナログ入力信号S1〜SNを順次選択することによ
り、A/Dコンバータ20を1個設けただけのシンプル
な構成にも関わらず多数のアナログ入力信号をディジタ
ル信号に変換することができる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この場合はア
ナログ入力信号の処理を逐次的に行うので、入力信号の
数が増えると、上記A/Dコンバータ20に高速動作が
可能なものを用いても、A/D変換のサイクルが長くな
ってしまう問題があった。
【0013】また、入力信号の数が増えると、多数の信
号の変換のタイミングを合わせるために用いているサン
プルホールド回路HI〜HNでの入力信号の保持時間が
長くなってしまい、誤差が発生してしまう問題もあっ
た。
【0014】さらに、集積回路化において、A/Dコン
バータ20のオフセット補正を製造の途中工程で行う必
要があった。しかし、オフセット補正を製造の途中工程
で行うとチップへの影響が問題になるとともに、製造コ
ストが高くなるという問題もあった。
【0015】本発明は上述の問題点にかんがみ、A/D
変換処理を高速に行うことが可能な回路を小規模な回路
構成で実現できるようにするとともに、製造の途中工程
でオフセット補正を行う必要のないA/Dコンバータを
提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明のA/Dコンバー
タは、基準信号を発生させるための基準信号発生手段
と、外部から与えられるアナログ入力信号と上記基準信
号のどちらか一方を選択するための入力信号選択手段
と、時間経過に応じてデータ値が変化するディジタルの
スィープデータを発生させるスィープデータ発生器と、
上記スィープデータ発生器から出力されるディジタルの
スィープデータの変化に対応してその大きさが連続的に
変化するアナログ電圧を発生させるスィープ電圧発生器
と、上記入力信号選択手段によって選択された信号が与
えられる第1の入力端子、および上記スィープ電圧発生
器から出力されたアナログ電圧が与えられる第2の入力
端子を有し、上記第1の入力端子および第2の入力端子
に供給される信号の大きさが一致したときに一致検出信
号を出力するコンパレータと、上記コンパレータから出
力される一致検出信号が与えられるトリガー入力端子、
および上記スィープデータ発生器から出力されるディジ
タルのスィープデータが与えられるデータ入力端子を有
し、上記トリガー入力端子に一致検出信号が与えられた
時に、上記データ入力端子に与えられているスィープデ
ータをラッチして出力するラッチ回路と、上記ラッチ回
路から出力されたスィープデータを一時的に記憶するた
めのレジスタと、上記ラッチ回路から出力されたデータ
と上記レジスタに記憶されたデータのどちらか一方を選
択して出力する出力信号選択手段とを備えている。
【0017】また、本発明の他の特徴とするところは、
基準信号を発生させるための基準信号発生手段と、時間
経過に応じてデータ値が変化するディジタルのスィープ
データを発生させるスィープデータ発生器と、上記スィ
ープデータ発生器から出力されるディジタルのスィープ
データの変化に対応してその大きさが連続的に変化する
アナログ電圧を発生させるスィープ電圧発生器と、外部
から与えられる複数のアナログ入力信号に対応して設け
られた複数のアナログ信号入力端子と、上記アナログ入
力信号と上記基準信号のどちらか一方を選択するための
入力信号選択手段であって、上記複数のアナログ信号入
力端子に対応して設けられた複数の入力信号選択手段
と、上記入力信号選択手段によって選択された信号が与
えられる第1の入力端子、および上記スィープ電圧発生
器から出力されたアナログ電圧が与えられる第2の入力
端子を有し、上記第1の入力端子および第2の入力端子
に供給される信号の大きさが一致したときに一致検出信
号を出力するコンパレータであって、上記複数の入力信
号選択手段に対応して設けられた複数のコンパレータ
と、上記コンパレータから出力される一致検出信号が与
えられるトリガー入力端子、および上記スィープデータ
発生器から出力されるディジタルのスィープデータが与
えられるデータ入力端子を有し、上記トリガー入力端子
に一致検出信号が与えられた時に、データ入力端子に与
えられているスィープデータをラッチして出力するラッ
チ回路であって、上記複数のコンパレータに対応して設
けられている複数のラッチ回路と、上記ラッチ回路から
出力されたスィープデータを一時的に記憶するためのレ
ジスタであって、上記複数のラッチ回路に対応して設け
られている複数のレジスタと、上記ラッチ回路から出力
されたデータと上記レジスタに記憶されたデータのどち
らか一方を選択し出力する出力信号選択手段であって、
上記複数のラッチ回路に対応して設けられている複数の
出力信号選択手段とを備えている。
【0018】また、本発明の他の特徴とするところは、
上記基準信号発生手段は、複数種類の基準電圧を発生す
るように構成されている。
【0019】
【作用】本発明のA/Dコンバータは上記技術手段より
なるので、アナログ入力信号とアナログのスィープ電圧
とが同じ大きさになったときのスィープデータの値は、
上記アナログ入力信号の大きさに対応したものとなるの
で、上記アナログ入力信号をA/D変換処理した結果の
ディジタル値として上記スィープデータの値を出力する
ことができ、これにより、主要な構成要素としてスィー
プデータ発生器、スィープ電圧発生器、コンパレータお
よびラッチ回路を設けるだけでA/Dコンバータを構成
することが可能となる。
【0020】また、1つのアナログ入力信号に対応して
設けられている回路としてはコンパレータおよびラッチ
回路だけなので、これらのコンパレータおよびラッチ回
路を設けるだけで複数のアナログ入力信号を並列にA/
D変換処理して並列に出力するA/Dコンバータを構成
することが可能となる。
【0021】さらに、上記レジスタに基準信号をA/D
変換処理した結果のディジタル値を記憶しているので、
アナログ入力信号とアナログのスィープ電圧とを比較す
るコンパレータのオフセットを、上記ディジタル値を用
いて外部回路によって補正することが可能となり、コン
パレータのオフセット補正を製造の途中工程で行わなく
てむ済むようになる。
【0022】
【実施例】以下、本発明のA/Dコンバータの一実施例
を添付図面を参照して説明する。図1に示すように、本
実施例のA/Dコンバータはディジタルスィープデータ
発生器1、アナログスィープ電圧発生器2、基準電圧発
生器3、コンパレータC、ラッチ回路L、レジスタR、
マルチプレクサMPX1、切換器SW11、SW21、
制御回路4、5によって構成されている。
【0023】ディジタルスィープデータ発生器1は、図
示しないスタート信号の入力を合図に、ディジタルデー
タを系列的に発生させるためのもので、ディジタルスィ
ープデータ発生器1から出力されるスィープデータVd
は、アナログスィープ電圧発生器2およびラッチ回路L
のデータ入力端子Lbに供給される。
【0024】このディジタルスィープデータ発生器1
は、例えば、カウンタ回路で構成することができる。そ
して、カウンタ回路で構成した場合には、目的とするA
/D変換の分解能に相当するカウンターの段数と、変換
速度を満たすクロック信号の周波数とを選択するように
する。
【0025】例えば、8ビットの分解能で、変換速度を
1msecとすると、8段のバイナリーカウンタで、1
/28 =3.91μsec以下の周期のクロック信号を
カウントすることで実現することができる。
【0026】アナログスィープ電圧発生器2は、スィー
プデータVdに対応したアナログのスィープ電圧Vaを
発生させるためのもので、スィープ電圧Vaはコンパレ
ータCの第2の入力端子Cbに供給される。
【0027】このアナログスィープ電圧発生器2から出
力されるアナログのスィープ電圧Vaは、ディジタルス
ィープデータ発生器1から出力されるディジタルのスィ
ープデータVdに同期して出力されるようになされてい
る。このようなアナログのスィープ電圧Vaは、例え
ば、ディジタルのスィープデータVdをD/A変換して
生成することができる。
【0028】また、アナログスィープ電圧発生器2は、
上述したようにディジタルスィープデータ発生器1から
出力されるディジタルのスィープデータVdをD/A変
換するD/Aコンバータで構成したり、或いはディジタ
ルスィープデータ発生器1の出力サイクルに同期を取っ
た鋸歯発振器で構成することができる。なお、アナログ
スィープ電圧発生器2の出力範囲は、A/D変換を行う
アナログ入力信号のダイナミックレンジをカバーするよ
うにする。
【0029】基準電圧発生器3は、基準電圧Vtを発生
させるためのもので、この基準電圧Vtはマルチプレク
サMPX1に供給される。このような基準電圧Vtを発
生させる方法としては、定電圧回路を用いてもよいし、
太陽電池に均一の明るさの光を入射させて一定の電圧を
発生させるようにしてもよい。
【0030】マルチプレクサMPX1の入力側には、外
部入力端子TINと基準電圧発生器3の出力端とが接続さ
れており、制御回路4からの切り換え信号に従って、外
部入力端子TINから供給されるアナログ入力信号SIN
または基準電圧発生器3から供給される基準電圧Vtを
出力する。
【0031】コンパレータCは、第1の入力端子Caお
よび第2の入力端子Cbを有しており、第1の入力端子
CaとマルチプレクサMPX1の出力端とが接続されて
いて、マルチプレクサMPX1によって選択されたアナ
ログ入力信号SINまたは基準電圧Vtが第1の入力端子
Caに供給される。
【0032】また、第2の入力端子Cbとアナログスィ
ープ電圧発生器2の出力端とが接続されていて、アナロ
グスィープ電圧発生器2から出力されるアナログのスィ
ープ電圧Vaが第2の入力端子Cbに供給される。
【0033】コンパレータCは、マルチプレクサMPX
1によって選択されたアナログ入力信号SINまたは基準
電圧Vtと、スィープ電圧Vaとの大きさを比較する。
そして、両者が一致したときに一致検出信号Vcをラッ
チ回路Lに出力する。
【0034】ラッチ回路Lは、データを一時的に保持す
るために設けられているものであり、トリガー入力端子
Laおよびデータ入力端子Lbを有している。これらの
入力端子は、トリガー入力端子LaがコンパレータCの
出力に接続され、データ入力端子Lbがディジタルスィ
ープデータ発生器1の出力に接続されている。そして、
トリガー入力端子Laに一致検出信号Vcが入力された
時に、データ入力端子Lbからディジタルのスィープデ
ータVdを取り込み、出力端子OUTに出力する。
【0035】切換器SW11の入力側にはラッチ回路L
の出力端が接続されており、制御回路4からの切り換え
信号に従って、ラッチ回路Lから供給されるディジタル
データを切換器SW21、またはレジスタRに出力す
る。
【0036】このとき、切換器SW11の切り換え動作
はマルチプレクサMPX1と同期するようになってお
り、マルチプレクサMPX1によって基準電圧Vtが選
択されたときは、切換器SW11はレジスタRにラッチ
回路Lからのディジタルデータを供給する。また、マル
チプレクサMPX1によってアナログ入力信号SINが選
択されたときは、切換器SW11はラッチ回路Lからの
ディジタルデータを切換器SW21に直接供給するよう
に切り換え動作する。
【0037】切換器SW21の入力側には、切換器SW
11の出力端とレジスタRの出力端とが接続されてお
り、制御回路5からの切り換え信号によって、切換器S
W11から供給されるアナログ入力信号SINのA/D変
換値、またはレジスタRから供給される基準電圧Vtの
A/D変換値を出力端子OUTに出力する。
【0038】本実施例のA/Dコンバータは、以上説明
したような構成となっており、アナログ入力信号SIN
A/D変換するときは、マルチプレクサMPX1によっ
てアナログ入力信号SINがコンパレータCに入力される
ようにし、切換器SW11、切換器SW21によってラ
ッチ回路Lからのディジタルデータが直接出力端子OU
Tに出力されるようにする。
【0039】そして、図2に示すように、アナログ入力
信号SINのレベルと時間t0 から電圧Vをスィープして
行ったときのアナログスィープ電圧Vaとの大小関係を
コンパレータCで比較し、両者の電圧が時間t1 で一致
したときに一致検出信号Vcをラッチ回路Lのトリガー
入力端子Laに出力する。
【0040】この時、アナログのスィープ電圧Vaに対
応するディジタルのスィープデータVdがラッチ回路L
のデータ入力端子Lbから取り込まれてラッチされる。
このラッチされたディジタルのスィープデータVdが、
アナログ入力信号SINをA/D変換した結果として出力
端子OUTから出力される。
【0041】基準電圧VtをA/D変換するときは、マ
ルチプレクサMPX1によって基準電圧Vtがコンパレ
ータCに入力されるようにするとともに、切換器SW1
1によってラッチ回路Lからのディジタルデータがレジ
スタRに出力されるようにする。
【0042】そして、基準電圧VtをA/D変換した結
果のディジタルデータをレジスタRに記憶しておき、切
換器SW21を切り換えてレジスタRに記憶されたディ
ジタルデータを出力端子OUTから外部に読み出して演
算処理を行うことによって、コンパレータのオフセット
補正を行うことができるようにしている。
【0043】この演算処理は、例えば、基準電圧Vtを
A/D変換して得られたディジタルデータと、基準電圧
Vtの真のディジタルデータとの差分を取ってコンパレ
ータのオフセット値を求め、アナログ入力信号SINをA
/D変換して得られたディジタルデータからこのコンパ
レータのオフセット値を差し引くことによって行われ
る。
【0044】次に、図3に従って本発明の第2の実施例
を説明する。図3の場合は、上述したA/Dコンバータ
を用い、N個のアナログ入力信号S1〜SNを並列にA
/D変換処理する並列型A/Dコンバータを構成した例
を示している。
【0045】すなわち、この並列型A/Dコンバータ
は、ディジタルスィープデータ発生器1、アナログスィ
ープ電圧発生器2、基準電圧発生器3、制御回路4、
5、複数のアナログ入力信号S1〜SNを入力するため
にN個の外部入力端子T1〜TN、各外部入力端子T1
〜TNに対応したN個のマルチプレクサMPX1、各マ
ルチプレクサMPX1〜MPXNに対応したN個のコン
パレータC1〜CN、各コンパレータC1〜CNに対応
したN個のラッチ回路L1〜LN、各ラッチ回路L1〜
LNに対応したN個の切換器SW11〜SW1N、切換
器SW21〜SW2N、レジスタR1〜RNによって構
成されている。
【0046】このように構成された本実施例の並列型A
/Dコンバータにおいては、ディジタルスィープデータ
発生器1から出力されるディジタルのスィープデータV
dは、アナログスィープ電圧発生器2およびN個のラッ
チ回路L1〜LNのデータ入力端子Lbにそれぞれ供給
される。
【0047】アナログスィープ電圧発生器2は、スィー
プデータVdに対応した大きさのアナログのスィープ電
圧Vaを発生させ、このスィープ電圧VaをN個のコン
パレータC1〜CNの第2の入力端子Cbにそれぞれ供
給する。
【0048】基準電圧発生器3は、基準電圧Vtを発生
させるためのもので、この基準電圧VtはN個のマルチ
プレクサMPX1〜MPXNに共通に供給される。マル
チプレクサMPX1〜MPXNの入力側には、外部入力
端子T1〜TNと基準電圧発生器3の出力端とが接続さ
れており、制御回路4からの切り換え信号に従って、外
部入力端子T1〜TNから供給されるアナログ入力信号
S1〜SN、または基準電圧発生器3から供給される基
準電圧VtをコンパレータC1〜CNに出力する。
【0049】コンパレータC1〜CNは、第1の入力端
子Caおよび第2の入力端子Cbを有しており、第1の
入力端子CaとマルチプレクサMPX1〜MPXNの出
力端とが接続されていて、マルチプレクサMPX1〜M
PXNによって選択されたアナログ入力信号S1〜S
N、または基準電圧Vtが供給される。
【0050】また、第2の入力端子Cbとスィープ電圧
発生器2の出力端とが接続されていて、スィープ電圧発
生器2から出力されるアナログのスィープ電圧Vaが第
2の入力端子Cbに共通に供給される。
【0051】そして、マルチプレクサMPX1〜MPX
Nによって選択されたアナログ入力信号S1〜SN、ま
たは基準電圧Vtとスィープ電圧Vaとの大きさを比較
し、両者が一致したときに一致検出信号Vcをラッチ回
路L1〜LNのトリガー入力端子Laに出力する。
【0052】ラッチ回路L1〜LNはデータを一時的に
保持するためのものであり、トリガー入力端子Laはコ
ンパレータC1〜CNの出力に接続され、データ入力端
子Lbはディジタルスィープデータ発生器1の出力に接
続されている。そして、トリガー入力端子Laに一致検
出信号Vcが入力された時に、データ入力端子Lbから
ディジタルのスィープデータVdを取り込み、切換器S
W11〜SW1Nに出力する。
【0053】切換器SW11〜SW1Nの入力にはラッ
チ回路L1〜LNの出力端が接続されており、制御回路
4からの切り換え信号に従って、ラッチ回路L1〜LN
から供給されるディジタルデータを切換器SW21〜S
W2N、またはレジスタR1〜RNに出力する。
【0054】このとき、切換器SW11〜SW1Nの切
り換え動作はマルチプレクサMPX1〜MPXNと同期
するようになっており、マルチプレクサMPX1〜MP
XNによって基準電圧VtがコンパレータC1〜CNに
入力されたときは、切換器SW11〜SW1Nはレジス
タR1〜RNにラッチ回路L1〜LNからのディジタル
データを供給する。
【0055】また、マルチプレクサMPX1〜MPXN
によってアナログ入力信号S1〜SNがコンパレータC
1〜CNに入力されたときは、切換器SW11〜SW1
Nはラッチ回路L1〜LNからのディジタルデータを切
換器SW21〜SW2Nに直接供給するようになってい
る。
【0056】切換器SW21〜SW2Nの入力側には、
切換器SW11〜SW1Nの出力端とレジスタR1〜R
Nの出力端とが接続されており、制御回路5からの切り
換え信号に従って、切換器SW11〜SW1Nから供給
されるアナログ入力信号S1〜SNのA/D変換値、ま
たはレジスタR1〜RNから供給される基準電圧Vtの
A/D変換値を出力端子OUT1〜OUTNに出力す
る。
【0057】第2の実施例のA/Dコンバータは、以上
説明したような構成となっており、アナログ入力信号S
1〜SNをA/D変換するときは、マルチプレクサMP
X1〜MPXNによってアナログ入力信号S1〜SNが
コンパレータC1〜CNに入力され、切換器SW11〜
SW1Nと切換器SW21〜SW2Nとによってラッチ
回路L1〜LNからのディジタルデータが直接出力端子
OUT1〜OUTNに出力されるようにする。
【0058】そして、アナログ入力信号S1〜SNのレ
ベルとアナログスィープ電圧Vaとの大小関係をコンパ
レータC1〜CNで比較し、両者の電圧が一致したとき
に一致検出信号Vcがラッチ回路L1〜LNのトリガー
入力端子Laに出力される。この時、各コンパレータC
1〜CN毎に、アナログスィープ電圧Vaに対応するデ
ジタルスィープデータVdがラッチ回路L1〜LNのデ
ータ入力端子Lbから取り込まれてラッチされる。この
ラッチされたディジタルスィープデータVdがA/D変
換された結果として、出力端子OUT1〜OUTNから
出力される。
【0059】基準電圧VtをA/D変換するときは、マ
ルチプレクサMPX1〜MPXNによって基準電圧Vt
がコンパレータC1〜CNに入力され、切換器SW11
〜SW1Nによってラッチ回路L1〜LNからのディジ
タルデータがレジスタR1〜RNに出力されるようにす
る。
【0060】そして、基準電圧VtをA/D変換した結
果のディジタルデータをレジスタR1〜RNに記憶して
おき、切換器SW21〜SW2Nを切り換えてレジスタ
R1〜RNに記憶されたディジタルデータを読み出し、
演算処理を行うことによってコンパレータのオフセット
補正を行う。
【0061】以上説明したように、この第2の実施例に
よる並列型A/Dコンバータでは多数のアナログ入力信
号S1〜SNを同時にA/D変換することができるの
で、高速の処理が可能である。また、同時に入力される
アナログ信号をそのまま取り込むことができ、図6に示
すマルチプレクサMPXのような余分な直列化手段が不
要である。
【0062】また、A/D変換した後でディジタルデー
タ出力を並列に読み出すことができるので、後段の回路
で並列処理する場合には、読み出したデータを直接入力
することができ、余分な回路が不要であるとともに、高
速処理が可能となる。
【0063】さらに、A/D変換を行うための回路とし
て、各入力信号毎にはコンパレータとラッチ回路しか必
要としないので、小さな回路規模で多数の入力信号を同
時に並列処理することができる。したがって、集積回路
化において非常に多くのアナログ信号をA/D変換する
場合でも、チップサイズを小さくすることができる。ま
た、消費電力を下げられる利点も得られる。
【0064】そしてまた、センサアレイやプロセッサア
レイと1対1に結合したものを1つのLSIチップの中
に実現することも可能となり、例えば、視覚センサ装置
のLSIを実現する際に、グレイスケールの画像信号を
超高速に処理することを可能にする。
【0065】次に、図4に従って本発明の第3の実施例
を説明する。図4の場合は、上述した第2の実施例のA
/Dコンバータにストレートバイナリグレイコード変換
器6を付加して、ラッチ回路L1〜LNにデータがラッ
チされるときにミスしてエラーコードがラッチされるこ
とを防止するようにしたものである。
【0066】すなわち、ディジタルスィープデータ発生
器1から出力されるディジタルのスィープデータVd
は、ストレートバイナリグレイコード変換器3を通して
グレイ・コードVbに変換されてから各ラッチ回路L1
〜LNに供給されるようになっている。
【0067】グレイ・コードは、データの切り替わりに
おいての変化はデータの1ビットのみであるため、グレ
イ・コードを複数のラッチ回路に取り込む場合は、スト
レートバイナリグレイコード変換器3から出力されるグ
レイ・コードVbの各ビットの信号が各ラッチ回路L1
〜LNに伝達される時間に差が生じても問題にならず、
簡単な回路で誤動作をしないようにできる。
【0068】次に、図5に従って本発明の第4の実施例
を説明する。図5はN個のアナログ入力信号S1〜SN
を並列にA/D変換処理する並列型A/Dコンバータを
構成した例を示している。
【0069】すなわち、この並列型A/Dコンバータ
は、アナログスィープ電圧発生器2、基準電圧発生器
3、制御回路4、5、複数のアナログ入力信号S1〜S
Nを入力するためのN個の外部入力端子T1〜TN、各
外部入力端子T1〜TNに対応したN個のマルチプレク
サMPX1〜MPXN、各マルチプレクサMPX1〜M
PXNに対応したN個のコンパレータC1〜CN、各コ
ンパレータC1〜CNに対応したN個のゲート回路G1
〜GN、各ゲート回路G1〜GNに対応したN個のカウ
ンタ回路B1〜BN、各カウンタ回路B1〜BNに対応
したN個の切換器SW11〜SW1N、切換器SW21
〜SW2N、レジスタR1〜RNが設けられている。
【0070】アナログスィープ電圧発生器2は、鋸波形
状のアナログ電圧を発生させるためのもので、スタート
信号入力端子STから入力されるスタート信号の起動に
よって、クロック信号入力端子CKから入力されるクロ
ック信号と同期したアナログのスィープ電圧Vaを、各
コンパレータC1〜CNの第2の入力端子Cbにそれぞ
れ供給する。
【0071】基準電圧発生器3は、基準電圧Vtを発生
させるためのもので、この基準電圧VtはN個のマルチ
プレクサMPX1〜MPXNに供給される。マルチプレ
クサMPX1〜MPXNの入力には外部入力端子T1〜
TNと基準電圧発生器3の出力端とが接続されており、
制御回路4からの切り換え信号に従って、外部入力端子
T1〜TNから供給されるアナログ入力信号S1〜S
N、または基準電圧発生器3から供給される基準電圧V
tをコンパレータC1〜CNに出力する。
【0072】コンパレータC1〜CNは、第1の入力端
子Caおよび第2の入力端子Cbを有しており、第1の
入力端子CaとマルチプレクサMPX1〜MPXNの出
力端とが接続されており、マルチプレクサMPX1〜M
PXNによって選択されたアナログ入力信号S1〜S
N、または基準電圧Vtが第1の入力端子Caに供給さ
れる。
【0073】また、第2の入力端子Cbとスィープ電圧
発生器2の出力端とが接続されており、スィープ電圧発
生器2から出力されるアナログのスィープ電圧Vaが第
2の入力端子Cbに共通に供給される。
【0074】そして、マルチプレクサMPX1〜MPX
Nによって選択されたアナログ入力信号S1〜SNまた
は基準電圧Vtとスィープ電圧Vaとの大きさを比較
し、両者が一致したときに一致検出信号を各ゲート回路
G1〜GNのリセット端子Gaに出力する。
【0075】各ゲート回路G1〜GNの信号入力端子G
bには、クロック信号入力端子CKから入力されるクロ
ック信号が共通に供給され、各ゲート回路G1〜GNの
セット端子Gcには、スタート信号入力端子STから入
力されるスタート信号が共通に供給される。
【0076】そして、スタート信号の入力によって、信
号入力端子Gbに入力されるクロック信号をカウンタ回
路B1〜BNのクロック信号入力端子Baに出力し、コ
ンパレータC1〜CNから出力される一致検出信号が入
力された時点で、クロック信号をカウンタ回路B1〜B
Nのクロック信号入力端子Baに出力するのを遮断す
る。
【0077】各カウンタ回路B1〜BNのリセット端子
Bbには、スタート信号入力端子STから入力されるス
タート信号が共通に供給されており、スタート信号が入
力されることにより各カウンタ回路B1〜BNがリセッ
トされ、クロック信号入力端子Baに供給されるクロッ
ク信号のカウントを行う。そして、そのカウントした値
を各カウンタ回路B1〜BNに対応して設けられている
切換器SW11〜SW1Nに供給する。
【0078】切換器SW11〜SW1Nの入力側にはカ
ウンタ回路B1〜BNの出力端が接続されており、制御
回路4からの切り換え信号に従って、カウンタ回路B1
〜BNから供給されるディジタルデータを切換器SW2
1〜SW2N、またはレジスタR1〜RNに出力する。
【0079】このとき、切換器SW11〜SW1Nの切
り換え動作はマルチプレクサMPX1〜MPXNと同期
するようになっており、マルチプレクサMPX1〜MP
XNによって基準電圧VtがコンパレータC1〜CNに
入力されるときは、切換器SW11〜SW1Nはレジス
タR1〜RNにカウンタ回路B1〜BNからのディジタ
ルデータを出力する。
【0080】また、マルチプレクサMPX1〜MPXN
によってアナログ入力信号S1〜SNがコンパレータC
1〜CNに入力されるときは、切換器SW11〜SW1
Nはカウンタ回路B1〜BNからのディジタルデータを
直接切換器SW21〜SW2Nに出力するようになって
いる。
【0081】切換器SW21〜SW2Nの入力には、切
換器SW11〜SW1Nの出力端とレジスタR1〜RN
の出力端とが接続されており、制御回路5からの切り換
え信号に従って、切換器SW11〜SW1Nから供給さ
れるアナログ入力信号S1〜SNのA/D変換値、また
はレジスタR1〜RNから供給される基準電圧VtのA
/D変換値を出力端子OUT1〜OUTNに出力する。
【0082】第4の実施例のA/Dコンバータは、以上
説明したような構成となっており、アナログ入力信号S
1〜SNをA/D変換するときは、マルチプレクサMP
X1〜MPXNによってアナログ入力信号S1〜SNが
コンパレータC1〜CNに入力されるようにする。ま
た、切換器SW11〜SW1N、切換器SW21〜SW
2Nによってカウンタ回路B1〜BNからのディジタル
データが直接出力端子OUT1〜OUTNに出力される
ようにする。
【0083】そして、アナログ入力信号S1〜SNのレ
ベルとアナログスィープ電圧Vaとの大小関係をコンパ
レータC1〜CNで比較し、両者の電圧が一致したとき
に一致検出信号がゲート回路G1〜GNのリセット端子
Gaに出力される。この時、アナログスィープ電圧Va
に対応する各カウンタ回路B1〜BNでのカウント値
が、アナログ入力信号S1〜SNをA/D変換した結果
として出力端子OUT1〜OUTNから出力される。
【0084】一方、基準電圧VtをA/D変換するとき
は、マルチプレクサMPX1〜MPXNによって基準電
圧VtがコンパレータC1〜CNに入力され、切換器S
W11〜SW1Nによってカウンタ回路B1〜BNから
のディジタルデータがレジスタR1〜RNに出力される
ようにする。
【0085】そして、基準電圧VtをA/D変換した結
果のディジタルデータをレジスタR1〜RNに記憶して
おき、切換器SW21〜SW2Nを切り換えてレジスタ
R1〜RNに記憶されたディジタルデータを読み出し、
演算処理を行うことによってコンパレータのオフセット
補正を行う。
【0086】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、A/D
変換処理を高速に行うことが可能な回路を簡単で小規模
な回路構成で実現することができる。
【0087】また、アナログ入力信号をA/D変換処理
する回路として、1つのアナログ入力信号についてコン
パレータとラッチ回路とをそれぞれ設けるだけでよいの
で、多数のアナログ入力信号を同時にA/D変換処理す
る回路を構成する場合でも回路規模を小さくすることが
でき、製造コストが安価であるとともに高速処理が可能
な並列型A/Dコンバータを実現することができる。
【0088】また、基準信号を入力信号選択手段によっ
て選択してA/D変換を行い、そのA/D変換された結
果のディジタル値をレジスタに記憶するようにしたの
で、アナログ入力信号をA/D変換処理した結果の補正
を、上記基準信号のディジタル値を用いて行うことがで
きるようになり、コンパレータのオフセット補正を外部
回路によって行うようにすることができる。その結果、
コンパレータのオフセット補正を製造の途中工程で行う
必要がなく、製造コストを下げることができる。また、
温度変化や経時変化などによるコンパレータのオフセッ
トも補正することが可能となり、温度変化や経時変化等
による影響を排除してA/D変換処理を高精度に行うこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のA/Dコンバータの一実施例を示すブ
ロック図である。
【図2】アナログ入力信号とアナログのスィープ電圧と
の関係を示す特性図である。
【図3】本発明の第2の実施例を示し、並列型A/Dコ
ンバータの一実施例を示すブロック図である。
【図4】本発明の第3の実施例を示し、並列型A/Dコ
ンバータの一実施例を示すブロック図である。
【図5】本発明の第4の実施例を示し、並列型A/Dコ
ンバータの一実施例を示すブロック図である。
【図6】従来の並列型A/Dコンバータの一例を示すブ
ロック図である。
【符号の説明】
1 ディジタルスィープデータ発生器 2 アナログスィープ電圧発生器 3 基準電圧発生器 4、5 制御回路 6 ストレートバイナリグレイコード変換器 R、R1〜RN レジスタ C、C1〜CN コンパレータ Ca 第1の入力端子 Cb 第2の入力端子 L、L1〜LN ラッチ回路 La トリガー入力端子 Lb データ入力端子 G1〜GN ゲート回路 Ga リセット端子 Gb 信号入力端子 Gc セット端子 B1〜BN カウンタ回路 Ba クロック信号入力端子 Bb リセット端子 MPX マルチプレクサ SW 切換器 TIN、T1〜TN 外部入力端子 SIN、S1〜SN アナログ入力信号 Va スィープ電圧 Vb グレイ・コード Vd スィープデータ Vc 一致検出信号 Vt 基準電圧 CK クロック信号入力端子 ST スタート信号入力端子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基準信号を発生させるための基準信号発
    生手段と、 外部から与えられるアナログ入力信号と上記基準信号の
    どちらか一方を選択するための入力信号選択手段と、 時間経過に応じてデータ値が変化するディジタルのスィ
    ープデータを発生させるスィープデータ発生器と、 上記スィープデータ発生器から出力されるディジタルの
    スィープデータの変化に対応してその大きさが連続的に
    変化するアナログ電圧を発生させるスィープ電圧発生器
    と、 上記入力信号選択手段によって選択された信号が与えら
    れる第1の入力端子、および上記スィープ電圧発生器か
    ら出力されたアナログ電圧が与えられる第2の入力端子
    を有し、上記第1の入力端子および第2の入力端子に供
    給される信号の大きさが一致したときに一致検出信号を
    出力するコンパレータと、 上記コンパレータから出力される一致検出信号が与えら
    れるトリガー入力端子、および上記スィープデータ発生
    器から出力されるディジタルのスィープデータが与えら
    れるデータ入力端子を有し、上記トリガー入力端子に一
    致検出信号が与えられた時に、上記データ入力端子に与
    えられているスィープデータをラッチして出力するラッ
    チ回路と、 上記ラッチ回路から出力されたスィープデータを一時的
    に記憶するためのレジスタと、 上記ラッチ回路から出力されたデータと上記レジスタに
    記憶されたデータのどちらか一方を選択して出力する出
    力信号選択手段とを備えたことを特徴とするA/Dコン
    バータ。
  2. 【請求項2】 基準信号を発生させるための基準信号発
    生手段と、 時間経過に応じてデータ値が変化するディジタルのスィ
    ープデータを発生させるスィープデータ発生器と、 上記スィープデータ発生器から出力されるディジタルの
    スィープデータの変化に対応してその大きさが連続的に
    変化するアナログ電圧を発生させるスィープ電圧発生器
    と、 外部から与えられる複数のアナログ入力信号に対応して
    設けられた複数のアナログ信号入力端子と、 上記アナログ入力信号と上記基準信号のどちらか一方を
    選択するための入力信号選択手段であって、上記複数の
    アナログ信号入力端子に対応して設けられた複数の入力
    信号選択手段と、 上記入力信号選択手段によって選択された信号が与えら
    れる第1の入力端子、および上記スィープ電圧発生器か
    ら出力されたアナログ電圧が与えられる第2の入力端子
    を有し、上記第1の入力端子および第2の入力端子に供
    給される信号の大きさが一致したときに一致検出信号を
    出力するコンパレータであって、上記複数の入力信号選
    択手段に対応して設けられた複数のコンパレータと、 上記コンパレータから出力される一致検出信号が与えら
    れるトリガー入力端子、および上記スィープデータ発生
    器から出力されるディジタルのスィープデータが与えら
    れるデータ入力端子を有し、上記トリガー入力端子に一
    致検出信号が与えられた時に、データ入力端子に与えら
    れているスィープデータをラッチして出力するラッチ回
    路であって、上記複数のコンパレータに対応して設けら
    れている複数のラッチ回路と、 上記ラッチ回路から出力されたスィープデータを一時的
    に記憶するためのレジスタであって、上記複数のラッチ
    回路に対応して設けられている複数のレジスタと、 上記ラッチ回路から出力されたデータと上記レジスタに
    記憶されたデータのどちらか一方を選択し出力する出力
    信号選択手段であって、上記複数のラッチ回路に対応し
    て設けられている複数の出力信号選択手段とを備えたこ
    とを特徴とするA/Dコンバータ。
  3. 【請求項3】 上記基準信号発生手段は、複数種類の基
    準電圧を発生するように構成されていることを特徴とす
    る請求項1または請求項2記載のA/Dコンバータ。
JP25241493A 1993-09-14 1993-09-14 A/dコンバータ Withdrawn JPH0786937A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015220637A (ja) * 2014-05-19 2015-12-07 株式会社デンソー Ad変換装置
JP2021069107A (ja) * 2019-10-18 2021-04-30 シャープ株式会社 固体撮像素子

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