JPH0795078A - A/d converter - Google Patents

A/d converter

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JPH0795078A
JPH0795078A JP23285693A JP23285693A JPH0795078A JP H0795078 A JPH0795078 A JP H0795078A JP 23285693 A JP23285693 A JP 23285693A JP 23285693 A JP23285693 A JP 23285693A JP H0795078 A JPH0795078 A JP H0795078A
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chopper
circuits
stage
comparison
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Saburoku Tsukamoto
三六 塚本
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Abstract

PURPOSE:To simplify the configuration and to attain multi-bit processing by using components of a comparator circuit in common for each comparator circuit. CONSTITUTION:A comparator circuit 211 corresponding to a reference voltage VR1 includes a selection means 221 and a 1-stage chopper circuit 231(1), a comparator circuit 212 corresponding to a reference voltage VR2 includes a selection means 222 and 2 stages of chopper circuits 232(1), 232(2),..., and a comparator circuit 21255 corresponding to a reference voltage VR255 includes a selection means 22255 and two-stage of chopper circuit 23255(1), 23255(2) Then some comparator circuit outputs having the two stages of chopper circuits are given to an input of a common chopper circuit 25 via a corresponding switch 24i, other comparator outputs are given to a control circuit 28 via latches 26, 27, from which a signal phiA used to turn on/off the switch 24i is outputted. Thus, some comparator circuits use chopper circuits of 3 and succeeding stages in common, then number of the chopper circuits is decreased to simplify the entire configuration and this A/D converter is useful for an application of 10-bits or over especially.

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、ディジタルビデオカメ
ラ等のディジタル映像機器に用いて好適な並列形又は直
並列形A−D変換器に係り、特に、チョッパ型の比較回
路(コンパレータ)を備えるA−D変換器の改良に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a parallel type or serial-parallel type AD converter suitable for use in digital video equipment such as a digital video camera, and more particularly to a chopper type comparator circuit. The present invention relates to improvement of an AD converter.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4はチョッパ回路の原理構成図であ
る。1はゲインGのCMOSインバータアンプ(以下
「アンプ」と略す)であり、このアンプ1の入力にはコ
ンデンサ2を通して第1の電圧VA又は第2の電圧VB
が与えられ、また、その入出力が負帰還スイッチ3によ
って接続可能になっている。
2. Description of the Related Art FIG. 4 is a block diagram showing the principle of a chopper circuit. Reference numeral 1 denotes a CMOS inverter amplifier (hereinafter abbreviated as "amplifier") having a gain G, and the input of this amplifier 1 is passed through a capacitor 2 to a first voltage VA or a second voltage VB.
, And its input / output can be connected by the negative feedback switch 3.

【0003】今、負帰還スイッチ3をオン状態にして第
1の電圧VAを与えると、コンデンサ2がVAでチャー
ジされると共に、アンプ1の出力VOがアンプ1のしき
い値VT (VT はアンプ1の電源電圧の1/2にほぼ等
しい)に収束する。以下、この収束動作を「リセット」
と言う。次に、負帰還スイッチ3をオフ状態にして第2
の電圧VBを与えると、アンプ1の出力VOがVO’へ
と変化し、その変化幅ΔVOは、次式で与えられる。
Now, when the negative feedback switch 3 is turned on and the first voltage VA is applied, the capacitor 2 is charged with VA, and the output VO of the amplifier 1 becomes the threshold value V T (V T of the amplifier 1). Is approximately equal to 1/2 of the power supply voltage of the amplifier 1). Hereafter, this convergence operation is reset.
Say Next, the negative feedback switch 3 is turned off and the second
When the voltage VB is applied, the output VO of the amplifier 1 changes to VO ′, and the change width ΔVO is given by the following equation.

【0004】ΔVO=G(VA−VB) …… すなわち、第2の電圧VBが第1の電圧VAよりも少し
でも高ければアンプ1の出力VOが低電位になり、この
逆に、第2の電圧VBが第1の電圧VAよりも少しでも
低ければアンプ1の出力VOが高電位になる。従って、
第1の電圧VAを基準とした第2の電圧VBの大小比較
を行うことができる。
ΔVO = G (VA-VB) ... That is, if the second voltage VB is slightly higher than the first voltage VA, the output VO of the amplifier 1 becomes a low potential, and vice versa. If the voltage VB is even lower than the first voltage VA, the output VO of the amplifier 1 becomes high potential. Therefore,
It is possible to compare the magnitude of the second voltage VB with the first voltage VA as a reference.

【0005】図5はチョッパ形比較器の実際の構成図で
ある(例えば特開昭63−51717号公報参照)。こ
の図において、VAは第1の電圧、VBは第2の電圧で
あり、これら2つの電圧VA、VBは、相補クロック信
号φ、φバー(φバーはφの逆相信号)に同期して逆相
でオン/オフする第1及び第2のスイッチ10、11に
よって択一的に選択されるようになっている。第1及び
第2のスイッチ10、11は選択手段12を構成する。
FIG. 5 is an actual configuration diagram of a chopper type comparator (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-51717). In this figure, VA is a first voltage, VB is a second voltage, and these two voltages VA and VB are synchronized with complementary clock signals φ and φ bar (φ bar is a reverse phase signal of φ). It is selectively selected by the first and second switches 10 and 11 which are turned on / off in reverse phase. The first and second switches 10 and 11 form a selection means 12.

【0006】選択手段12の出力には、複数段のチョッ
パ回路13、14、15、……が縦続接続されており、
これらのチョッパ回路13、14、15は、図4と同様
に、アンプ1i 、コンデンサ2i 及び負帰還スイッチ3
i から構成されている(iは13、14又は15)。各
段の負帰還スイッチ313、314、315、……は、相補ク
ロック信号φ、φバーに同期して逆相でオン/オフす
る。これは、アンプ1i のリセット動作を1段おきにし
て電源ノイズの低減を図るためである。すなわち、アン
プ1i はpMOSトランジスタとnMOSトランジスタ
を2電源(VCC、VDD)間に直列接続して構成するCM
OS形のインバータアンプであり、リセット時にはpM
OSトランジスタとnMOSトランジスタが共にオン状
態となって2電源間に貫通電流が流れるからである。ま
た、逆相でオン/オフするのは、初段の比較結果をクロ
ック信号に同期して順次に後段へと転送させ、全体でパ
イプライン動作を実現するためでもある。
A plurality of stages of chopper circuits 13, 14, 15, ... Are cascaded to the output of the selecting means 12,
These chopper circuits 13, 14 and 15 are similar to those shown in FIG. 4 in that the amplifier 1 i , the capacitor 2 i and the negative feedback switch 3 are provided.
It is composed of i (i is 13, 14 or 15). Negative feedback switch 313 in each stage, 3 14, 3 15, ... they are complementary clock signals phi, phi is turned on / off in opposite phases in synchronization with the bar. This is to reduce the power supply noise by making the reset operation of the amplifier 1 i every other stage. That is, the amplifier 1 i is a CM configured by connecting a pMOS transistor and an nMOS transistor in series between two power supplies (V CC , V DD ).
OS type inverter amplifier, pM at reset
This is because both the OS transistor and the nMOS transistor are turned on and a through current flows between the two power supplies. Further, the reason why they are turned on / off in reverse phase is that the comparison result of the first stage is sequentially transferred to the latter stage in synchronization with the clock signal to realize the pipeline operation as a whole.

【0007】かかるチョッパ形比較器の各段の出力電圧
の変化幅ΔV1 、ΔV2 、ΔV3 は、次式〜で与え
られ、クロックタイミングは、図6に示すように、t1
→ΔV1 、t2→Δ2、t3→ΔV3 である。 ΔV1 =G1 (VA−VB) …… ΔV2 =G2 (VA−VB) …… ΔV3 =G3 (VA−VB) …… Gはアンプ1i の利得である。全てのアンプ1i が同一
利得であるとすると、初段のΔV1 はG倍、2段目のΔ
2 はG×G=G2 倍、3段目のΔV3 はG×G×G=
3 倍となり、段数を経るに従ってG倍ずつ増幅されて
いることが分かる。
The change widths ΔV 1 , ΔV 2 , ΔV 3 of the output voltage of each stage of the chopper type comparator are given by the following equations (1) to ( 3) , and the clock timing is t1 as shown in FIG.
→ ΔV 1 , t2 → Δ2, t3 → ΔV 3 . ΔV 1 = G 1 (VA-VB) ...... ΔV 2 = G 2 (VA-VB) …… ΔV 3 = G 3 (VA-VB) …… G is the gain of the amplifier 1 i . If all amplifiers 1 i have the same gain, ΔV 1 in the first stage is G times and ΔV 1 in the second stage is
V 2 is G × G = G 2 times, and ΔV 3 in the third stage is G × G × G =
It can be seen that it becomes G 3 times and is amplified by G times as the number of stages increases.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる従来
のチョッパ形比較器にあっては、複数段のチョッパ回路
を逆モードで動作させることにより、電源ノイズの低減
とパイプライン動作の実現を意図するものであるが、A
−D変換器全体の構成を簡素化して多ビット化に対応す
るといった点で改善すべき余地がある。
By the way, in such a conventional chopper type comparator, it is intended to reduce power supply noise and realize pipeline operation by operating a plurality of stages of chopper circuits in the reverse mode. A thing
There is room for improvement in terms of simplifying the overall configuration of the -D converter and supporting multiple bits.

【0009】すなわち、nビット並列比較形A−D変換
器は、(a)フルスケール電圧(VH −VL =VFS)を
-nFSの刻みで分圧して2n−1個の基準電圧
(VRi:iは1,2,……,2n −1)を発生する基準
電位発生回路、(b)入力アナログ電圧Vinと各比較基
準電位VRiとを比較し、Vin>VRiの場合は“1”、V
in<VRiの場合は“0”となる2値信号を出力する2n
−1個の比較回路、(c)“1”出力群と“0”出力群
の境界を求めるゲート回路、(d)ゲート回路の出力を
nビットの2進化データに変換するエンコーダ回路を基
本構成とし、要件(b)は上述のチョッパ形比較器に相
当するから、2n −1個ものチョッパ形比較器を必要と
し、例えば、8ビットA−D変換器では28 −1=25
5個で済んだものが、10ビットA−D変換器では210
−1=1023個もの膨大な数になる。 [目的]そこで、本発明の目的は、比較回路の構成要素
をそれぞれの比較回路で共有化し、構成の簡素化を図る
ことにより、多ビット化に有用な技術を提供することに
ある。
That is, the n-bit parallel comparison type AD converter (a) divides the full-scale voltage (V H -V L = V FS ) by 2 −n V FS and divides it by 2 n −1. Of the reference potential (V Ri : i is 1, 2, ..., 2 n −1), and (b) the input analog voltage V in is compared with each comparison reference potential V Ri to obtain V If in > V Ri , “1”, V
When in <V Ri, a binary signal that becomes “0” is output 2 n
-1 basic comparison circuit, (c) a gate circuit for determining the boundary between the "1" output group and the "0" output group, (d) an encoder circuit for converting the output of the gate circuit into n-bit binary data Since the requirement (b) corresponds to the above-mentioned chopper type comparator, 2 n -1 chopper type comparators are required. For example, in an 8-bit A / D converter, 2 8 -1 = 25.
What is required with 5 is 2 10 with a 10-bit AD converter.
It is a huge number of -1 = 1023. [Object] Therefore, an object of the present invention is to provide a technique useful for increasing the number of bits by sharing the constituent elements of the comparison circuit with each comparison circuit and simplifying the configuration.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、m種類の基準電圧(VR1 、VR2 、…
…、VRm)を発生する基準電圧発生回路及び入力アナロ
グ電圧Vinと1つの基準電圧とを比較して2値信号を発
生するm組の比較回路を有し、前記比較回路は、各組毎
に、入力アナログ電圧Vinとその組に与えられた1つの
基準電圧とを択一的に選択する選択手段と、該選択手段
の出力をコンデンサを通して入力するインバータアンプ
及び該インバータアンプの入出力を接続可能なスイッチ
を含む複数段のチョッパ回路とを備えて構成し、幾つか
の比較回路の後段側のチョッパ回路を当該幾つかの比較
回路で共有化し、且つ、該幾つかの比較回路を除く他の
比較回路の出力論理に基づいてチョッパ回路の共有先を
決定する決定手段を設けたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides m kinds of reference voltages (V R1 , V R2 , ...).
, V Rm ) and m sets of comparator circuits for comparing the input analog voltage V in with one reference voltage to generate a binary signal. Selection means for selectively selecting the input analog voltage V in and one reference voltage given to the set, an inverter amplifier for inputting the output of the selection means through a capacitor, and an input / output of the inverter amplifier And a plurality of stages of chopper circuits each including a switch that can be connected to each other, the chopper circuits on the subsequent stage side of some comparison circuits are shared by the some comparison circuits, and the some comparison circuits are It is characterized in that a deciding means for deciding a sharing destination of the chopper circuit is provided on the basis of the output logics of the other comparison circuits.

【0011】[0011]

【作用】本発明では、2n −1個の比較回路のうちの幾
つかで後段側のチョッパ回路が共有化され、A−D変換
器全体の構成の簡素化が図られる。
In the present invention, the chopper circuit on the rear stage side is shared by some of the 2 n -1 comparison circuits, and the overall configuration of the AD converter can be simplified.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。第1実施例 図1、図2は本発明に係るA−D変換器の第1実施例を
示す図である。まず、構成を説明する。図1において、
20は、2n −1個(ここでは便宜的にn=8として2
55個)の抵抗R1 〜R255 をフルスケール電圧(VH
−VL=VFS)の間に直列接続し、VFSを2-nFSの刻
みで抵抗分圧して255個の基準電圧(VRi:iは1,
2,……,255;以下同様)を発生する基準電位発生
回路、21i は、入力アナログ電圧Vinと各比較基準電
位VRiとを比較し、Vin>VRiの場合は“0”、Vin
Riの場合は“1”となる2値信号を出力する255個
の比較回路である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First Embodiment FIGS. 1 and 2 are views showing a first embodiment of an AD converter according to the present invention. First, the configuration will be described. In FIG.
20 is 2 n −1 (here, for convenience, n = 8 and 2
55 resistors R 1 to R 255 are connected to full scale voltage (V H
-V L = V FS ) is connected in series, and V FS is resistance-divided at intervals of 2 −n V FS to form 255 reference voltages (V Ri : i is 1,
2, ..., 255; the same applies hereinafter), 21 i compares the input analog voltage V in with each comparison reference potential V Ri, and if V in > V Ri , “0”. , V in <
In the case of V Ri , there are 255 comparison circuits that output binary signals of “1”.

【0013】全ての比較回路21i は、冒頭の従来例と
同様なチョッパ形比較器(図5参照)で構成されるが、
チョッパ回路を幾つかの比較回路で共有化する点で従来
例と相違する。すなわち、基準電圧VR1に対応する比較
回路211 (以下「#1比較回路」)は選択手段221
と1段のチョッパ回路231(1)を含み、基準電圧VR2
対応する比較回路212 (以下「#2比較回路」)は、
選択手段222 と2段のチョッパ回路232(1)、23
2(2)を含み、基準電圧VR3に対応する比較回路21
3 (以下「#3比較回路」)は、選択手段223 と1段
のチョッパ回路231(1)を含み、・・・・、基準電圧V
R255 に対応する比較回路21255 (以下「#255比
較回路」)は、選択手段22255 と2段のチョッパ回路
23255(1)、23255(2)を含んで構成される。
All the comparison circuits 21 i are composed of chopper type comparators (see FIG. 5) similar to the conventional example at the beginning,
This is different from the conventional example in that the chopper circuit is shared by some comparison circuits. That is, the comparison circuit 21 1 (hereinafter “# 1 comparison circuit”) corresponding to the reference voltage V R1 is selected by the selection means 22 1.
And a one-stage chopper circuit 23 1 (1) , and the comparison circuit 21 2 (hereinafter “# 2 comparison circuit”) corresponding to the reference voltage V R2 is
Selector 22 2 and two-stage chopper circuit 23 2 (1) , 23
Comparing circuit 21 including 2 (2) and corresponding to reference voltage V R3
3 (hereinafter “# 3 comparison circuit”) includes a selection means 22 3 and a one-stage chopper circuit 23 1 (1) , ...
The comparison circuit 21 255 (hereinafter “# 255 comparison circuit”) corresponding to R255 is configured to include selection means 22 255 and two-stage chopper circuits 23 255 (1) and 23 255 (2) .

【0014】そして、2段のチョッパ回路23i(1)、2
i(2)を含む幾つかの比較回路(便宜的に#2比較回路
212 と#255比較回路21255 の2つ)の出力をス
イッチ242 、24255 を介して共有チョッパ回路25
の入力に与えて構成し、さらに、2段のチョッパ回路2
i(1)、23i(2)を含む幾つかの比較回路以外の比較回
路(便宜的に#1比較回路211 と#3比較回路213
の2つ)の出力をラッチ26、27に与えると共に、こ
のラッチ26、27の出力を制御回路28に与えて構成
する。
The two-stage chopper circuit 23 i (1) , 2
The outputs of several comparison circuits including 3 i (2) (for convenience, two of # 2 comparison circuit 21 2 and # 255 comparison circuit 21 255 ) are shared chopper circuit 25 via switches 24 2 and 24 255.
2 input chopper circuit 2
Comparison circuits other than some comparison circuits including 3 i (1) and 23 i (2) (for convenience, # 1 comparison circuit 21 1 and # 3 comparison circuit 21 3
(2) of the latches 26 and 27 and the outputs of the latches 26 and 27 to the control circuit 28.

【0015】制御回路(決定手段)28は、ラッチ2
6、27の出力(#1比較回路211と#3比較回路2
3 の出力)に基づいて、スイッチ242 又は24255
を選択的にオン/オフする制御信号φAを出力する。例
えば、ラッチ26、27の出力に“1”と“0”の境界
が存在する場合には、スイッチ242 がオンになり、#
2比較回路212 の後に共有チョッパ回路25が接続さ
れる。従って、この場合には#2比較回路212 は実質
的に3段のチョッパ回路を有することになる。
The control circuit (determining means) 28 includes the latch 2
Outputs of 6 and 27 (# 1 comparison circuit 21 1 and # 3 comparison circuit 2
Switch 24 2 or 24 255 based on the output of 1 3 )
A control signal φA for selectively turning on / off is output. For example, when there is a boundary between "1" and "0" in the outputs of the latches 26 and 27, the switch 24 2 is turned on and
The shared chopper circuit 25 is connected after the 2 comparison circuit 21 2 . Therefore, in this case, the # 2 comparison circuit 21 2 substantially has a three-stage chopper circuit.

【0016】次に、作用を説明する。今、入力アナログ
電圧Vinが、例えば、VR1よりも低く且つVR3よりも高
い場合を考える。まず、クロック信号φの正期間
(t0 ;図2参照)では、選択手段211 〜21255
よって全ての基準電圧VRiが選択される。同時に、この
選択電圧(VRi)が1段目のチョッパ回路231(1)〜2
255(1)のコンデンサ(図5のコンデンサ213参照)に
チャージされ、1段目のチョッパ回路231(1)〜23
255(1)が全てリセットされる。
Next, the operation will be described. Now, consider a case where the input analog voltage V in is lower than V R1 and higher than V R3 , for example. First, in the positive period (t 0 ; see FIG. 2) of the clock signal φ, all the reference voltages V Ri are selected by the selection means 21 1 to 21 255 . At the same time, the selected voltage (V Ri ) changes to the first stage chopper circuit 23 1 (1) to 2
3 255 (1) capacitor (see capacitor 2 13 in Fig. 5) is charged and the first stage chopper circuit 23 1 (1) to 23
All 255 (1) are reset.

【0017】次いで、クロック信号φの負期間(t1
では、1段目のチョッパ回路231( 1)〜23255(1)でΔ
1 =G(Vin−VRi)が演算される。同時に、この演
算結果(ΔV1 )が#2比較回路212 及び#255比
較回路21255 の各2段目のチョッパ回路232(2)、2
255(2)のコンデンサにチャージされ、各2段目のチョ
ッパ回路232(2)、23255(2)がリセットされる。
Next, the negative period (t 1 ) of the clock signal φ
Then, in the first stage chopper circuit 23 1 ( 1) to 23 255 (1) , Δ
V 1 = G (V in −V Ri ) is calculated. At the same time, the calculation result (ΔV 1 ) is the chopper circuit 23 2 (2) of the second stage of the # 2 comparison circuit 21 2 and the second stage of the # 255 comparison circuit 21 255 , 2
The capacitor of 3 255 (2) is charged, and the chopper circuits 23 2 (2) and 23 255 (2) of the second stage are reset.

【0018】このとき、#1比較回路211 の演算結果
(ΔV1 )はVin<VR1であるから“1”相当の高電位
であり、また、#3比較回路213 の演算結果(Δ
1 )はVin>VR3であるから“0”相当の低電位であ
る。従って、この場合には、ラッチ26、27の出力に
“1”と“0”の境界が存在するので、制御回路28で
はスイッチ242 のオンが決定され、#2比較回路21
2 の後に共有チョッパ回路25が接続される。
At this time, the operation result (ΔV 1 ) of the # 1 comparison circuit 21 1 is a high potential equivalent to “1” because V in <V R1 , and the operation result of the # 3 comparison circuit 21 3 ( Δ
V 1 ) is a low potential equivalent to “0” because V in > V R3 . Therefore, in this case, since there is a boundary between "1" and "0" in the outputs of the latches 26 and 27, the control circuit 28 determines that the switch 24 2 is turned on and the # 2 comparison circuit 21
After 2 , the shared chopper circuit 25 is connected.

【0019】次いで、クロック信号φが正期間(t2
になると、全ての1段目のチョッパ回路231(1)〜23
255(1)がリセットされると共に、2段目のチョッパ回路
23 2(2)、23255(2)でΔV2 =G2 (Vin−VRi)が
演算される。同時に、この演算結果(ΔV2 )が新たに
接続された共用チョッパ回路25のコンデンサにチャー
ジされ、共用チョッパ回路25がリセットされる。
Next, when the clock signal φ is in the positive period (t2)
Then, all the first stage chopper circuits 231 (1)~ 23
255 (1)Is reset and the second stage chopper circuit
23 2 (2), 23255 (2)At ΔV2= G2(Vin-VRi)But
Is calculated. At the same time, this calculation result (ΔV2) Is new
Char to the connected shared chopper circuit 25 capacitor
The common chopper circuit 25 is reset.

【0020】次いで、クロック信号φが負期間(t3
になると、1段目のチョッパ回路23i(1)で新たなΔV
1 が演算されると共に、その演算結果で2段目のチョッ
パ回路232(2)、23255(2)がリセットされ、それと同
時に、共有チョッパ回路25でΔV3 =G3 (Vin−V
R2)が演算される。そして、この演算結果(ΔV3 )が
出力用インバータアンプに与えられ、この出力用インバ
ータアンプのしきい値と比較され、しきい値よりもΔV
3 が大きいときに“0”、しきい値よりもΔV 3 が小さ
いときに“1”となる2値信号が取り出される。
Next, when the clock signal φ is in the negative period (t3)
Then, the first stage chopper circuit 23i (1)And a new ΔV
1Is calculated, and the result of the calculation
Circuit 232 (2), 23255 (2)Is reset and the same
Sometimes, the shared chopper circuit 25 causes ΔV3= G3(Vin-V
R2) Is calculated. Then, this calculation result (ΔV3)But
It is given to the output inverter amplifier and
It is compared with the threshold of the data amplifier and ΔV is higher than the threshold.
3Is 0 when the value is large, ΔV is greater than the threshold value 3Is small
When it is not present, a binary signal that becomes "1" is extracted.

【0021】従って、本実施例によれば、幾つかの比較
回路で3段目以降のチョッパ回路を共有化できるので、
チョッパ回路の数を減少してA−D変換器全体の構成を
簡素化でき、特に10ビット以上のA−D変換器に有用
な技術を提供できる。第2実施例 図3は本発明に係るA−D変換器の第2実施例を示す図
である。
Therefore, according to the present embodiment, the chopper circuits of the third and subsequent stages can be shared by some comparison circuits.
The number of chopper circuits can be reduced to simplify the overall configuration of the AD converter, and a technique useful for an AD converter of 10 bits or more can be provided. Second Embodiment FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the AD converter according to the present invention.

【0022】まず、構成を説明する。図3において、V
iは入力アナログ電圧、Vr1及びVr2は基準電圧
(但し、Vr1>Vr2)である。30は入力電圧Vr
1に対応した#1比較回路、31は入力電圧Vr2に対
応した#2比較回路であり、これらの#1比較回路30
と#2比較回路31の間には、2つの基準電圧Vr1、
Vr2の中間電圧〔(Vr2+Vr1)/2〕に対応し
た#1.5比較回路32が設けられている。
First, the structure will be described. In FIG. 3, V
i is an input analog voltage, and Vr1 and Vr2 are reference voltages (provided that Vr1> Vr2). 30 is the input voltage Vr
1 is a # 1 comparison circuit, 31 is a # 2 comparison circuit corresponding to the input voltage Vr2, and these # 1 comparison circuits 30
And the # 2 comparison circuit 31, there are two reference voltages Vr1,
A # 1.5 comparison circuit 32 corresponding to an intermediate voltage of Vr2 [(Vr2 + Vr1) / 2] is provided.

【0023】#1比較回路30は、相補クロック信号
φ、φバーに同期してViとVr1を択一的に選択する
選択手段30a、常にVr1を選択する選択手段30
b、これら2つの選択手段30a、30bの出力を取り
込む1段目のチョッパ回路30c、及び、1段目のチョ
ッパ回路30cの出力を取り込む2段目のチョッパ回路
30dを有し、#2比較回路31は、相補クロック信号
φ、φバーに同期してViとVr2を択一的に選択する
選択手段31a、常にVr1を選択する選択手段31
b、これら2つの選択手段31a、31bの出力を取り
込む1段目のチョッパ回路31c、及び、1段目のチョ
ッパ回路31cの出力を取り込む2段目のチョッパ回路
31dを有し、#1.5比較回路32は、2段目のチョ
ッパ回路32dのみを有している。なお、各比較回路3
0〜31の3段目以降のチョッパ回路は省略してある。
The # 1 comparison circuit 30 includes a selection means 30a for selectively selecting Vi and Vr1 in synchronization with the complementary clock signals φ and φ bar, and a selection means 30 for always selecting Vr1.
b, a first-stage chopper circuit 30c that captures the outputs of these two selecting means 30a and 30b, and a second-stage chopper circuit 30d that captures the outputs of the first-stage chopper circuit 30c. Reference numeral 31 is a selection means 31a for selectively selecting Vi and Vr2 in synchronization with the complementary clock signals φ and φ bar, and a selection means 31 for always selecting Vr1.
b, a first-stage chopper circuit 31c that captures the outputs of these two selecting means 31a and 31b, and a second-stage chopper circuit 31d that captures the outputs of the first-stage chopper circuit 31c. The comparison circuit 32 has only the second stage chopper circuit 32d. In addition, each comparison circuit 3
The chopper circuits of the third to third stages 0 to 31 are omitted.

【0024】全てのチョッパ回路30c、30d、31
c、31d及び32dは、相補入出力を持つ差動形のア
ンプ(以下「アンプ」))30e、30f、31e、3
1f及び32fを有しており、それぞれの相補入力には
コンデンサ30g、30h、30i、30j、31g、
31h、31i、31j、32i、32jを介して選択
手段又は前段のアンプからの出力が与えられ、また、ア
ンプの入出力の間にスイッチ30k、30m、30n、
30p、31k、31m、31n、31p、32n、3
2pが接続されている。
All chopper circuits 30c, 30d, 31
c, 31d and 32d are differential type amplifiers (hereinafter referred to as "amplifiers") 30e, 30f, 31e and 3 having complementary input / output.
1f and 32f, each of the complementary inputs has capacitors 30g, 30h, 30i, 30j, 31g,
The output from the selection means or the amplifier at the previous stage is given through 31h, 31i, 31j, 32i, and 32j, and the switches 30k, 30m, and 30n are provided between the input and output of the amplifier.
30p, 31k, 31m, 31n, 31p, 32n, 3
2p is connected.

【0025】例えば、#1比較回路30の1段目のチョ
ッパ回路30cは、選択手段30aの出力をコンデンサ
30gを介してアンプ30eの非反転入力(+入力)に
与えると共に、選択手段30bの出力をコンデンサ30
hを介してアンプ30eの反転入力(−入力)に与え、
さらに、非反転入力と負論理出力の間をスイッチ30k
で接続すると共に、反転入力と正論理出力の間をスイッ
チ30mで接続して構成している。
For example, the chopper circuit 30c in the first stage of the # 1 comparison circuit 30 applies the output of the selecting means 30a to the non-inverting input (+ input) of the amplifier 30e via the capacitor 30g and the output of the selecting means 30b. The condenser 30
is given to the inverting input (-input) of the amplifier 30e via h,
Furthermore, a switch 30k is provided between the non-inverting input and the negative logic output.
The switch 30m connects the inverting input and the positive logic output.

【0026】また、#1.5比較回路32のチョッパ回
路32dは、#1比較回路30の1段目のチョッパ回路
30cの正論理出力をコンデンサ32iを介してアンプ
32fの非反転入力に与えると共に、#2比較回路31
の1段目のチョッパ回路31cの負論理出力をコンデン
サ32jを介してアンプ32fの反転入力に与え、さら
に、非反転入力と負論理出力の間をスイッチ32nで接
続すると共に、反転入力と正論理出力の間をスイッチ3
0pで接続して構成している。
The chopper circuit 32d of the # 1.5 comparison circuit 32 applies the positive logic output of the chopper circuit 30c of the first stage of the # 1 comparison circuit 30 to the non-inverting input of the amplifier 32f via the capacitor 32i. , # 2 comparison circuit 31
The negative logic output of the first stage chopper circuit 31c is given to the inverting input of the amplifier 32f via the capacitor 32j, and the non-inverting input and the negative logic output are connected by the switch 32n, and the inverting input and the positive logic are connected. Switch 3 between outputs
It is configured by connecting with 0p.

【0027】ここで、それぞれのアンプの負論理出力と
正論理出力を、次表1に示す略号で識別する。 クロック信号φの1周期間における各出力の変化量は、
以下のとおりに与えられる。すなわちA1の変化量ΔV
A1は、
The negative logic output and the positive logic output of each amplifier are identified by the abbreviations shown in Table 1 below. The change amount of each output during one cycle of the clock signal φ is
Given as follows: That is, the change amount ΔV of A1
A1 is

【0028】[0028]

【数1】 [Equation 1]

【0029】A1バーの変化量ΔVA1バーは、The change amount ΔVA1 bar of A1 bar is

【0030】[0030]

【数2】 [Equation 2]

【0031】A2の変化量ΔVA2は、The change amount ΔVA2 of A2 is

【0032】[0032]

【数3】 [Equation 3]

【0033】A2バーの変化量ΔVA2バーは、A2 bar change amount ΔVA2 bar is

【0034】[0034]

【数4】 [Equation 4]

【0035】B2の変化量ΔVB2は、The change amount ΔVB2 of B2 is

【0036】[0036]

【数5】 [Equation 5]

【0037】B2バーの変化量ΔVB2バーは、The amount of change in B2 bar ΔVB2 bar is

【0038】[0038]

【数6】 [Equation 6]

【0039】C1の変化量ΔVC1は、The change amount ΔVC1 of C1 is

【0040】[0040]

【数7】 [Equation 7]

【0041】C1バーの変化量ΔVC1バーは、The change amount ΔVC1 bar of C1 bar is

【0042】[0042]

【数8】 [Equation 8]

【0043】C2の変化量ΔVC2は、The change amount ΔVC2 of C2 is

【0044】[0044]

【数9】 [Equation 9]

【0045】C2バーの変化量ΔVC2バーは、The change amount of C2 bar ΔVC2 bar is

【0046】[0046]

【数10】 [Equation 10]

【0047】で与えられる。従って、本実施例によれ
ば、上式(5)、(6)からも明らかなように、2つの
比較基準値Vr1、Vr2の中間電圧〔(Vr2+Vr
1)/2〕とViとの比較動作を行うことができ、基準
電圧の種類を実際に増やすことなく、多ビット化に対応
することができる。
Is given by Therefore, according to the present embodiment, as is clear from the above equations (5) and (6), the intermediate voltage [(Vr2 + Vr) of the two comparison reference values Vr1 and Vr2 is obtained.
1) / 2] can be compared with Vi, and it is possible to cope with the increase in the number of bits without actually increasing the types of reference voltages.

【0048】[0048]

【発明の効果】本発明によれば、比較回路の構成要素を
それぞれの比較回路で共有化するようにしたので、構成
を簡素化でき、多ビット化に有用な技術を提供すること
ができる。
According to the present invention, since the constituent elements of the comparison circuit are shared by the respective comparison circuits, the structure can be simplified and a technique useful for increasing the number of bits can be provided.

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

【図1】第1実施例の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment.

【図2】第1実施例の動作タイミングチャートである。FIG. 2 is an operation timing chart of the first embodiment.

【図3】第2実施例の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a second embodiment.

【図4】チョッパ回路の原理構成図である。FIG. 4 is a principle configuration diagram of a chopper circuit.

【図5】従来のチョッパ形比較器の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional chopper type comparator.

【図6】従来のチョッパ形比較器の動作タイミングチャ
ートである。
FIG. 6 is an operation timing chart of a conventional chopper type comparator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

in:入力アナログ電圧 VRi:基準電圧 1:インバータアンプ 2:コンデンサ 3:スイッチ 20:基準電圧発生回路 21i :比較回路 22i :選択手段 23i(1)、232(2)、23255(2):チョッパ回路 25:共有チョッパ回路 28:制御回路(決定手段)V in : Input analog voltage V Ri : Reference voltage 1: Inverter amplifier 2: Capacitor 3: Switch 20: Reference voltage generation circuit 21 i : Comparison circuit 22 i : Selection means 23 i (1) , 23 2 (2) , 23 255 (2) : Chopper circuit 25: Shared chopper circuit 28: Control circuit (determining means)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】m種類の基準電圧(VR1 、VR2 、……、
Rm)を発生する基準電圧発生回路及び入力アナログ電
圧Vinと1つの基準電圧とを比較して2値信号を発生す
るm組の比較回路を有し、 前記比較回路は、各組毎に、入力アナログ電圧Vinとそ
の組に与えられた1つの基準電圧とを択一的に選択する
選択手段と、 該選択手段の出力をコンデンサを通して入力するインバ
ータアンプ及び該インバータアンプの入出力を接続可能
なスイッチを含む複数段のチョッパ回路とを備えて構成
し、 幾つかの比較回路の後段側のチョッパ回路を当該幾つか
の比較回路で共有化し、 且つ、該幾つかの比較回路を除く他の比較回路の出力論
理に基づいてチョッパ回路の共有先を決定する決定手段
を設けたことを特徴とするA−D変換器。
1. M types of reference voltages (V R1 , V R2 , ...,
V Rm ) for generating a reference voltage and m sets of comparison circuits for comparing the input analog voltage V in with one reference voltage to generate a binary signal. , connected to the input analog voltage V in and selecting means for alternatively selecting the one reference voltage applied to the set, the output of the inverter amplifier and the inverter amplifier for receiving the output of said selection means through a capacitor And a plurality of stages of chopper circuits including a possible switch, and the chopper circuits on the subsequent stage side of some comparison circuits are shared by the some comparison circuits, and other than the some comparison circuits. An A-D converter, characterized in that a determining means is provided for determining a shared destination of the chopper circuit based on the output logic of the comparison circuit.
【請求項2】前記インバータアンプが、差動型のアンプ
であることを特徴とする請求項1記載のA−D変換器。
2. The A-D converter according to claim 1, wherein the inverter amplifier is a differential amplifier.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20030035804A (en) * 2001-10-29 2003-05-09 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 Chopper type analog-to-digital converter
CN1327287C (en) * 2002-12-23 2007-07-18 艾勒博科技股份有限公司 Image signal processing systems
CN111786660A (en) * 2020-07-16 2020-10-16 中国电子科技集团公司第二十四研究所 Chopper-stabilized comparison circuit

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