JPH0795079A - 量子化回路 - Google Patents

量子化回路

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JPH0795079A
JPH0795079A JP25655893A JP25655893A JPH0795079A JP H0795079 A JPH0795079 A JP H0795079A JP 25655893 A JP25655893 A JP 25655893A JP 25655893 A JP25655893 A JP 25655893A JP H0795079 A JPH0795079 A JP H0795079A
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JP
Japan
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circuit
voltage
threshold
circuits
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JP25655893A
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Kokuriyou Kotobuki
国梁 寿
Sunao Takatori
直 高取
Makoto Yamamoto
山本  誠
Chikashi Oosawa
庶 大澤
Akira Urushibata
晶 漆畑
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TAKAYAMA KK
TAKAYAMA KK
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TAKAYAMA KK
TAKAYAMA KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 回路規模が小さく、消費電力が小さい量子化
回路を提供することを目的とする。 【構成】 並列に接続された8つの閾値回路N0〜N7を
主体に構成され、各閾値回路N0〜N7は、それぞれ並列
に接続された4つのキャパシターと2つのMOS型トラ
ンジスタから構成される増幅回路とから構成され、各閾
値回路の入力電圧X、オフセット電圧Voffが印加され
るキャパシターはそれぞれ互いに同一容量であり、基準
電圧Vbが印加されるキャパシターは、入力電圧Xの上
昇、下降に応じて閾値回路の出力が順次反転するように
容量が段階的に設定されており、各閾値回路N1〜N7の
出力は、それぞれ同一容量のキャパシターC2を介して
互いに接続され、その接続点からキャパシターC3を介
して各閾値回路の出力の和が量子化された信号aとして
出力される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、入力されたアナログ
データを量子化する量子化回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のディジタルコンピュータは、入力
されたアナログデータをA/Dコンバータを用いること
によりディジタルデータに変換し、量子化している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の構成では、A/Dコンバータが電流駆動型であ
るために消費電力が大きく、かつ、回路規模が大型化す
るという問題がある。
【0004】
【発明の目的】この発明は、上述した従来技術の課題に
鑑みてなされたものであり、回路規模が小さく、消費電
力が小さい量子化回路を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる量子化
回路は、上記の目的を達成させるため、入力電圧と基準
電圧とをそれぞれキャパシターの一端に印加し、これら
のキャパシターの他端を共に一定閾値で出力が反転する
増幅回路に接続して構成される複数の並列に設けられた
閾値回路を有し、各閾値回路の少なくとも1つのキャパ
シターの容量を段階的に設定することにより、入力電圧
の上昇、下降に応じて閾値回路の出力が順次反転するよ
う構成し、複数の閾値回路の出力に基づいて量子化され
た信号を得ることを特徴とする。
【0006】
【実施例】以下、この発明にかかる量子化回路の実施例
を説明する。図1は、実施例1にかかる量子化回路を示
す。
【0007】図1に示すように、実施例1の量子化回路
は、並列に接続された8つの閾値回路N0〜N7を主体に
構成されており、それぞれの閾値回路には入力電圧X、
オフセット電圧Voff、基準電圧Vbが印加されている。
【0008】量子化回路を構成する各閾値回路N0〜N7
は、それぞれ並列に接続された4つのキャパシターと、
2つのMOS型トランジスタから構成される増幅回路と
から構成される。
【0009】例えば、閾値回路N0は、入力電圧Xが印
加されるキャパシターC01、オフセット電圧Voffが印
加されるキャパシターC02、基準電圧Vbが印加される
キャパシターC03、接地されたキャパシターC04の4つ
のキャパシターが並列に接続され、これらの出力端が共
通出力として増幅回路に入力される。
【0010】増幅回路を構成するnMOS型トランジス
タTr01のドレインにはバイアス電圧Vddが印加され、
そのソースはpMOS型トランジスタTr02のドレイン
に接続されている。このバイアス電圧Vddは、全ての閾
値回路について同一の値であり、各閾値回路が発火した
際の出力が同一となるよう設定されている。両トランジ
スタのゲートは、互いに接続されてキャパシターの接続
点に接続されており、pMOS型トランジスタTr02の
ソースは接地電圧Vssに保たれている。他の閾値回路N
1〜N7も同様にそれぞれ4つのキャパシターと2つのト
ランジスタとから構成されている。
【0011】各閾値回路の入力電圧Xが印加されるキャ
パシターC01、C11、C21、C31、C41、C51、C61、
C71は互いに同一容量であり、かつ、オフセット電圧が
印加されるキャパシターC02、C12、C22、C32、C4
2、C52、C62、C72も互いに同一容量である。なお、
オフセット電圧は、各閾値回路の閾値を同時にシフトさ
せて量子化すべき電圧の範囲をシフトさせるために設定
される。すなわち、オフセット電圧Voffを高く設定す
れば、比較的低い入力電圧Xの印加により各閾値回路の
閾値を越えて発火し、反対にオフセット電圧Voffを低
く設定すれば、入力電圧Xが比較的高くならなければ発
火しないこととなる。
【0012】一方、基準電圧が印加されるキャパシター
C03、C13、C23、C33、C43、C53、C63、C73の容
量は、段階的に設定されており、入力電圧Xの上昇、下
降に応じて閾値回路の出力が順次反転する構成となって
いる。また、接地されたキャパシターC04、C14、C2
4、C34、C44、C54、C64、C74の容量は、基準電圧
が印加されるキャパシターの変化分を相殺するよう定め
られている。
【0013】すなわち、全ての閾値回路のキャパシター
をより一般化してCk0、Ck1、Ck2、Ck3(k:0〜7)で
表すと、全ての閾値回路について以下の(1)式が成り立
っており、並列に接続されたキャパシターの出力電圧V
cは(2)式のとおりとなる。
【0014】
【数1】 Ck0+Ck1+Ck2+Ck3=K (K:定数) …(1) Vc=(Ck0X+CK1Voff+Ck2Vb)/(Ck0+Ck1+Ck2+Ck3) …(2)
【0015】各閾値回路の発火の閾値を変更するために
は、キャパシターCk3を設けずにキャパシターCk2の容
量を変えるのみでもよいが、この場合には各閾値回路の
電圧Vcを求める(2)式の分子と分母とが共に変化するこ
ととなって微小な設定が容易でなくなると共に、各閾値
回路毎にキャパシターの合計容量が異なることとなるた
めに、この量子化回路をLSIとして形成する場合に設
計が繁雑となる。実施例1では、このような不具合を避
けるため、(1)式を満たすよう各キャパシターの容量を
定めている。
【0016】各閾値回路N1〜N7の出力側には、それぞ
れ同一容量のキャパシターC2が接続されると共に、こ
れらのキャパシターの出力側は互いに接続されて、その
接続点からnMOS型トランジスタTr1とpMOS型ト
ランジスタTr2とが並列に接続して構成されるソースフ
ォロワを介して各閾値回路の出力の和が量子化された信
号aとして出力される。なお、この例では、各閾値回路
に印加されるオフセット電圧Voffは、2.5Vに相当
する。
【0017】
【表1】 入力電圧X(V) 多値割当 出力 多値割当 X≧6.0 7 Vdd 7 6.0>X≧5.5 6 7Vdd/8 6 5.5>X≧5.0 5 6Vdd/8 5 5.0>X≧4.5 4 5Vdd/8 4 4.5>X≧4.0 3 4Vdd/8 3 4.0>X≧3.5 2 3Vdd/8 2 3.5>X≧3.0 1 2Vdd/8 1 3.0>X≧2.5 0 Vdd/8 0 2.5>X
【0018】次に、表1および図2に基づいて実施例の
量子化回路の作用について説明する。入力電圧X、オフ
セット電圧Voff、基準電圧Vbを各閾値回路N0〜N7に
印加する。入力電圧が2.5V以上となると閾値回路N
7が発火し、以後入力電圧Xが0.5V上昇する毎に閾
値回路N6〜N0が順に発火する。
【0019】1つの閾値回路が発火すると、その出力は
Vddとなるため、発火した閾値回路の数をkとすると、
出力電圧はk・Vddとなる。
【0020】この例では、入力電圧Xに表1に示す範囲
で0〜7の値を割り当て、これを出力電圧aに対してV
dd〜8Vddの段階的な値として割り当てている。これに
より、図2に示すように所定の幅を持つ入力が8つの段
階的な値に振分けられ、量子化が実現する。
【0021】なお、上記の実施例では、8つの閾値回路
を設けることにより、アナログデータを8つの値に割り
当てる回路についてのみ説明したが、閾値回路の数を増
やすことにより、より割り当てられる値を増やすことも
可能であるし、反対に閾値回路の数を減らして割り当て
られる値を減らすこともできる。
【0022】また、各閾値回路の出力側に接続されたキ
ャパシターC2の容量は、上記の例のように同一値とし
て量子化される入力電圧の範囲を等ピッチに設定するの
みでなく、それぞれ異なる値として入力電圧の範囲を量
子化される値毎に異なるよう設定してもよい。
【0023】次に、図3に基づいてこの発明の実施例2
にかかる量子化回路を説明する。実施例2の量子化回路
は、実施例1と同様に8つの閾値回路N0〜N7を主体に
構成されている。
【0024】各閾値回路N0〜N7は、それぞれ並列に接
続された3つのキャパシターと、2つのMOS型トラン
ジスタから構成される増幅回路とから構成される。実施
例2の閾値回路が実施例1のそれと異なるのは、接地さ
れたキャパシターが設けられていない点のみである。
【0025】各閾値回路の入力電圧Xが印加されるキャ
パシターC01、C11、C21、C31、C41、C51、C61、
C71は互いに同一容量であり、かつ、オフセット電圧が
印加されるキャパシターC02、C12、C22、C32、C4
2、C52、C62、C72も互いに同一容量である。
【0026】一方、基準電圧が印加されるキャパシター
C03、C13、C23、C33、C43、C53、C63、C73の容
量は、段階的に設定されており、入力電圧Xの上昇、下
降に応じて閾値回路の出力が順次反転する構成となって
いる。また、増幅回路に供給されるバイアス電圧、すな
わち、各nMOS型トランジスタのドレイン電圧Vd0、
Vd1、Vd2、Vd3、Vd4、Vd5、Vd6、Vd7は、後述の
表2に示されるとおり、各閾値回路の発火時の出力電圧
が段階的になるように、この順で段階的に低くなるよう
設定されている。
【0027】また、各閾値回路N1〜N7の出力側には、
より出力電圧の高い側の閾値回路が発火したときにそれ
より低い閾値回路の出力を遮断するスイッチング素子と
してのpMOS型トランジスタTr03、Tr13、Tr23、
Tr33、Tr43、Tr53、Tr63、Tr73が設けられてい
る。この構成により、発火している閾値回路のうち、最
も出力電圧が高いものの電圧が、量子化回路の出力aと
して得られる。
【0028】
【表2】 入力電圧X(V) 多値割当 出力 出力電圧a(V) 多値割当 X≧3.00 7 Vd0 6.00 7 3.00>X≧2.75 6 Vd1 5.50 6 2.75>X≧2.50 5 Vd2 5.00 5 2.50>X≧2.25 4 Vd3 4.50 4 2.25>X≧2.00 3 Vd4 4.00 3 2.00>X≧1.75 2 Vd5 3.50 2 1.75>X≧1.50 1 Vd6 3.00 1 1.50>X≧1.25 0 Vd7 2.50 0 1.25>X
【0029】次に、表2に基づいて実施例2の量子化回
路の作用について説明する。入力電圧X、オフセット電
圧Voff、基準電圧Vbを各閾値回路N0〜N7に印加す
る。入力電圧が2.5Vより小さいと不定であるが、p
MOS型トランジスタTr03、Tr13、Tr23、Tr33、T
r43、Tr53、Tr63、Tr73はすべてONしている。
【0030】1.25V以上となると閾値回路N7が発
火し、以後入力電圧Xが0.25V上昇する毎に閾値回
路N6〜N0が順に発火する。1.50>X≧1.25の
ときには、閾値回路N7のみが発火するため、出力電圧
aは2.50Vである。1.75>X≧1.50となる
と、閾値回路N7、N6が発火するが、N6の発火により
スイッチング素子としてのpMOS型トランジスタTr7
3がOFFし、閾値回路N6の出力電圧である3.00Vが
出力電圧aとなる。また、入力電圧が3.00V以上と
なると、全ての閾値回路が発火するが、スイッチング素
子としてのpMOS型トランジスタTr03、Tr13、Tr2
3、Tr33、Tr43、Tr53、Tr63、Tr73が全てOFFする
ため、閾値回路N0の出力電圧6.00Vが量子化回路
の出力電圧aとして得られる。
【0031】この例では、入力電圧Xに表2に示す範囲
で0〜7の値を割り当て、これを出力電圧aに対して
2.50V〜6.00Vの段階的な値として割り当てて
いる。これにより、所定の幅を持つ入力が8つの段階的
な値に振分けられ、量子化が実現する。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、キャパシターを用いた複数の閾値回路により入力さ
れた電圧を量子化する構成とすることにより、電流駆動
型と比較して消費電力を小さく抑え、かつ、少ない素子
数で多値のデータを得ることができ、回路の小規模化を
促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明にかかる量子化回路の実施例1を示
す回路図である。
【図2】 量子化の概念を示すグラフである。
【図3】 この発明にかかる量子化回路の実施例2を示
す回路図である。
【符号の説明】
N0〜N7 閾値回路 C01,C11,C21,C31,C41,C51,C61,C71 入力電圧
Xが印加されるキャパシター C02,C12,C22,C32,C42,C52,C62,C72 オフセッ
ト電圧Voffが印加されるキャパシター C03,C13,C23,C33,C43,C53,C63,C73 基準電圧
Vbが印加されるキャパシター C04,C14,C24,C34,C44,C54,C64,C74 接地され
たキャパシター
フロントページの続き (72)発明者 大澤 庶 東京都世田谷区北沢3−5−18 鷹山ビル 株式会社鷹山内 (72)発明者 漆畑 晶 東京都世田谷区北沢3−5−18 鷹山ビル 株式会社鷹山内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力電圧と基準電圧とをそれぞれキャパ
    シターの一端に印加し、これらのキャパシターの他端を
    共に一定閾値で出力が反転する増幅回路に接続して構成
    される複数の並列に設けられた閾値回路を有し、前記各
    閾値回路の少なくとも1つのキャパシターの容量を段階
    的に設定することにより、前記入力電圧の上昇、下降に
    応じて前記閾値回路の出力が順次反転するよう構成し、
    前記複数の閾値回路の出力に基づいて量子化された信号
    を得ることを特徴とする量子化回路。
  2. 【請求項2】 前記量子化回路は、前記各閾値回路の出
    力側にそれぞれ接続されたキャパシター有すると共に、
    該キャパシターの出力側を互いに接続し、その接続点か
    ら前記各閾値回路の出力の和として量子化された信号を
    得ることを特徴とする請求項1に記載の量子化回路。
  3. 【請求項3】 前記各閾値回路の出力側に接続されたキ
    ャパシターの容量は全て同一であることを特徴とする請
    求項2に記載の量子化回路。
  4. 【請求項4】 前記量子化回路には、前記入力電圧と前
    記基準電圧とが印加される2つのキャパシターと並列
    に、量子化すべき電圧範囲をシフトさせるオフセット電
    圧を印加するキャパシターが設けられていることを特徴
    とする請求項1に記載の量子化回路。
  5. 【請求項5】 前記増幅回路は、pMOS型トランジス
    タとnMOS型トランジスタとを並列に接続して構成さ
    れることを特徴とする請求項1に記載の量子化回路。
  6. 【請求項6】 前記量子化回路は、前記各閾値回路の発
    火時の出力電圧が段階的になるよう前記増幅回路に段階
    的に異なるバイアス電圧を供給し、前記各閾値回路の出
    力側に、より出力電圧の高い側の閾値回路が発火したと
    きにそれより出力電圧が低い閾値回路の出力を遮断する
    スイッチング素子を有し、単一の閾値回路の出力を選択
    して量子化された信号を得ることを特徴とする請求項1
    に記載の量子化回路。
JP25655893A 1993-04-01 1993-09-20 量子化回路 Pending JPH0795079A (ja)

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JP25655893A JPH0795079A (ja) 1993-09-20 1993-09-20 量子化回路
US08/262,059 US5666080A (en) 1993-06-17 1994-06-17 Computational circuit
CN94115394A CN1117172A (zh) 1993-06-17 1994-09-16 计算电路
US08/468,762 US5617053A (en) 1993-06-17 1995-06-06 Computational circuit
US08/467,827 US5568080A (en) 1993-06-17 1995-06-06 Computational circuit
US08/487,154 US5563544A (en) 1993-06-17 1995-06-07 Computational circuit
US08/766,875 US5774008A (en) 1993-04-01 1996-12-13 Computational circuit

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008205285A (ja) * 2007-02-21 2008-09-04 Hokkaido Univ 半導体装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008205285A (ja) * 2007-02-21 2008-09-04 Hokkaido Univ 半導体装置

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