JPH08102675A - A/d変換器 - Google Patents

A/d変換器

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JPH08102675A
JPH08102675A JP23717594A JP23717594A JPH08102675A JP H08102675 A JPH08102675 A JP H08102675A JP 23717594 A JP23717594 A JP 23717594A JP 23717594 A JP23717594 A JP 23717594A JP H08102675 A JPH08102675 A JP H08102675A
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JP
Japan
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converter
output
circuit
input
inverter
Prior art date
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Withdrawn
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JP23717594A
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Inventor
Yasuko Yamamoto
泰子 山本
Atsushi Okita
篤志 沖田
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 A/D変換動作に無関係な電力の消費を防止
する。 【構成】 電源スイッチ強制オフ信号(STOP信号)
を、”1”にセットし、OR回路OR2 の出力(デジタル
入力コードD7)を、”1”とする。また、AND回路AN
D2の出力が”0”となるので、NAND回路NAND2 の出
力は”1”となり、デジタル入力コードD6は、”1”と
なる。同様に、デジタル入力コードD0〜D5も”1”にセ
ットされるので、デジタル入力コードD0〜D7は、全
て、”1”にセットされる。 【効果】 A/D変換動作を行わないとき、A/D変換
動作と無関係に抵抗ラダー形D/A変換器のラダー抵抗
で消費される電力をカットすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、逐次比較形のA/D変
換器に関するもので、特に、低消費電力化を実現するた
めの構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の逐次比較形のA/D変換器の概略
構成図を図3に基づいて説明する。図で、1は2進符号
の各桁に相当する8ビット分のレジスタを備えた逐次比
較レジスタ、2は逐次比較レジスタ1の各レジスタ内容
を電圧に変換して出力する抵抗ラダー形D/A変換器、
3は抵抗ラダー形D/A変換器2の出力電圧が外部から
入力されるアナログ入力電圧に一致するように比較を行
うコンパレータである。
【0003】逐次比較レジスタ1は、A/D変換開始信
号がSTART 端子に入力されると、デジタル入力コードD1
〜D7を上位ビットから順に抵抗ラダー形D/A変換器2
に出力し、抵抗ラダー形D/A変換器2を駆動する。抵
抗ラダー形D/A変換器2は、入力されたデジタル入力
コードD1〜D7に応じた電圧を出力端子DACOUTからコンパ
レータ3の非反転入力に出力する。VREFP ,VREFM は、
それぞれ、高電位側の電源端子、低電位側の電源端子で
ある。
【0004】コンパレータ3は、抵抗ラダー形D/A変
換器2の出力電圧と、入力端子VINより反転入力に入力
されたアナログ入力とを比較して、その結果を出力端子
COMPOUT から逐次比較レジスタ1に出力する。
【0005】抵抗ラダー形D/A変換器2は、コンパレ
ータ3で比較した結果をうけて、抵抗ラダー形D/A変
換器2の出力電圧がアナログ入力より大きかったか否か
を判定し、その結果に基づいて、デジタル入力コードD1
〜D7と出力レジスタOUT0〜OUT7に、確定した2進符号の
各桁を上位ビットから順に保持していく。そして、比較
動作が完了するとA/D変換終了信号をEOC 端子から出
力する。
【0006】抵抗ラダー形D/A変換器2の一例を図4
に示す。図4で、4は2進符号の各ビットに対応して設
けられた電源スイッチで、電源スイッチ4には、電源端
子VREFP ,VREFM より電流が供給されている。5はラダ
ー抵抗で、デジタル入力コードD1〜D7の状態に応じて、
ラダー抵抗5を介して電源端子VREFP とADJ 端子間に電
流が流れ、それによって生じる電圧を、出力端子DACOUT
から出力するように構成されている。
【0007】次に、コンパレータ3の一例として、イン
バーターラッチッドコンパレータを用いて構成した回路
例を図5に示す。図5(a)で、6は端子CLOCK 端子
(クロック入力)に入力されるクロック信号がHIGH(”
1”)である場合に、入力端子VIN に入力されたアナロ
グ入力と、入力端子DACOUTに入力された電圧とを、イン
バーターラッチッドコンパレータ7に出力するゲート部
である。
【0008】インバーターラッチッドコンパレータ7
と、出力段のインバータ8で構成される部分は、入力端
子VIN に入力されたアナログ入力が、入力端子DACOUTに
入力された電圧より大きい場合に、出力端子COMPOUT か
らHIGHの信号を出力する回路である。インバーターラッ
チッドコンパレータ7とインバータ8で構成される部分
の回路を書き換えると、図5(b)に示すようになり、
互いに逆向きに、並列に接続されたインバータ7a,7
bの並列回路の一方の端子が入力端子VIN 、他方の端子
が入力端子DACOUTとなる。入力端子VIN に入力されたア
ナログ入力が、入力端子DACOUTに入力された電圧より大
きい場合、入力端子VIN 側がHIGH、入力端子DACOUT側が
LOW の状態に安定し、その状態が保持されるようにな
る。
【0009】次に、逐次比較レジスタの一例を図6に示
す。図で、OR回路OR1 の一方の入力へ入力されるHOLD
信号が解除”0”され、START 信号がセット”1”され
ると、レジスタR1を介してNAND回路NAND1 の一方の
入力が”1”となる。EOC 端子は、変換開始時点で
は、”1”となっているので、NAND回路NAND1 の出
力は”0”となり、インバータ回路INV1及びNOR回路
NOR1を介して、最上位のデジタル入力コードD7は、”
0”にセットされ、NAND回路NAND1 の出力に接続さ
れたNAND回路NAND2 によりデジタル入力コードD6
は、”0”にセットされる。同様に、その他のデジタル
入力コードD5〜D0も”0”にセットされて、比較が開始
される。
【0010】コンパレータ3での比較の結果、コンパレ
ータ3の出力COMPOUT が”1”であれば、最上位のデジ
タル入力コードD7は、”0”に確定され、出力レジスタ
OUT7は”1”にセットされる。つまり、出力COMPOUT
が”1”であれば、セレクタSELECTのA 入力は、”1
“となり、セレクタSELECTはセレクタSELECTのSEL 端子
が”1”であれば、A 入力の状態を出力するので、レジ
スタR2には”1”がセットされ、出力レジスタOUT7は”
1”にセットされ、最上位のデジタル入力コードD7
は、”0”に確定されることになる。反対に、コンパレ
ータ3の出力COMPOUT が”0”であれば、最上位のデジ
タル入力コードD7は、”1”に確定され、出力レジスタ
OUT7は”0”にセットされる。変換が開始されると、EO
C 端子は”0”にセットされ、NAND回路NAND1 の出
力は”1”となり、インバータ回路INV1の出力は”0”
となるので、セレクタSELECTはB 入力の状態を出力する
ことになるが、B 入力にはレジスタR2の出力が接続され
ているので、レジスタR2の値が保持されることになる。
【0011】変換が開始されると、インバータ回路INV1
の出力は”1”、NOR回路NOR2の出力は”0”、OR
回路OR1 の出力は、”0”となり、次のクロック信号
で、EOC 端子は”0”にセットされる。
【0012】次に、EOC 端子が、”0”にセットされる
ことにより、NAND回路NAND1 の出力は”1”とな
り、NAND回路NAND2 の一方の入力は”1”となる。
一方、変換開始時にレジスタR3には”0”が入力されて
いたので、レジスタR3の出力は、”0”であり、NAN
D回路NAND3 の出力は”1”となるので、NAND回路
NAND2 の出力は”0”となり、デジタル入力コードD6
は、”0”にセットされて、2ビット目の比較が行われ
ることになる(3ビット目以降は全て”1”)。
【0013】以上に説明したように、上位ビットから順
に、レジスタR3からレジスタR4、さらにそれ以降の、レ
ジスタR4の出力に接続されたレジスタに”0”を、順に
送ることによって、さらに下位のビットを1つずつ選択
して、そのビットのデジタル入力コードに”0”をセッ
トして比較を行っていき、最下位ビットまで確定して変
換終了を示すEOC 信号を出力する。変換終了時点での出
力レジスタOUT0〜OUT7の値が、コンパレータ3に入力さ
れたアナログ入力のデジタル変換値となる。
【0014】A/D変換器のビット数が8ビットの場合
のA/D変換動作の一例を図7に示す。図に示すよう
に、START 信号が、”1”にセットされると、EOC 信号
が”1”から”0”に変化し、A/D変換動作が開始さ
れる。デジタル入力コードD0〜D7には、最上位のデジタ
ル入力コードD7から順に”0”がセットされて、コンパ
レータ3での比較結果(COMPOUT 信号)が、”1”であ
れば、その桁のデジタル入力コードは、”0”となり、
出力レジスタは”1”に確定される。比較結果(COMPOU
T 信号)が、”0”であれば、その桁のデジタル入力コ
ードは、”1”となり、出力レジスタは”0”に確定さ
れる。最下位の桁まで確定するとEOC 信号は”0”か
ら”1”に変化する。図7に示すA/D変換の例の場
合、アナログ入力のA/D変換値は、”1000101
1”となる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】従来の逐次比較レジス
タは、図6に示したような構成であるので、比較動作を
終了しても、デジタル入力コードD0〜D7が保持されたま
まである。従って、抵抗ラダー形D/A変換器におい
て、デジタル入力コードが、”1”に保持されている桁
に対応した部分の抵抗に電流が流れ、A/D変換動作に
無関係な電力がラダー抵抗で消費されるという問題点が
あった。また、インバータラッチッドコンパレータにお
いても、クロックがLOW の時、すなわち、比較動作を行
っていないとき、インバータラッチ7の各トランジスタ
のゲート電圧が不安定で、リーク電流が流れやすいとい
う問題点があった。
【0016】本発明は、上記のような問題点を解消する
ためなされたもので、その目的とするところは、A/D
変換動作に無関係な電力の消費を防止することができ
る、A/D変換器の構造を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載のA/D変換器は、抵抗ラダー形D/
A変換器と、この抵抗ラダー形D/A変換器の出力が外
部から入力されるアナログ入力に一致するように比較を
行うコンパレータと、このコンパレータの出力に基づ
き、前記抵抗ラダー形D/A変換器を制御する逐次比較
レジスタとを備えたA/D変換器において、前記抵抗ラ
ダー形D/A変換器のラダー抵抗の各電源スイッチを全
て強制的にオフさせる制御信号を設けたことを特徴とす
るものである。
【0018】また、請求項2記載のA/D変換器は、抵
抗ラダー形D/A変換器と、この抵抗ラダー形D/A変
換器の出力が外部から入力されるアナログ入力に一致す
るように比較を行うインバーターラッチッドコンパレー
タと、このインバーターラッチッドコンパレータの出力
に基づき、前記抵抗ラダー形D/A変換器を制御する逐
次比較レジスタとを備えたA/D変換器において、前記
インバーターラッチッドコンパレータの電源電圧及びG
ND電圧の供給をスイッチングする素子を設けたことを
特徴とするものである。
【0019】
【作用】本発明に係るA/D変換器に用いる逐次比較レ
ジスタ1は、A/D変換動作を行わない時、抵抗ラダー
形D/A変換器2の、ラダー抵抗の各電源スイッチ4を
全て強制的にオフさせる制御ビットを設けたことを特徴
とするものである。このように構成することにより、A
/D変換器は、A/D変換動作を行わないとき、電源ス
イッチ4が全てオフされるので、ラダー抵抗5には電流
は流れない。
【0020】また、本発明に係るA/D変換器に用いる
インバータラッチッドコンパレータは、インバータラッ
チ7のインバータ7a,7b及び出力段のインバータ8
の電源電圧及びGND電圧の供給をスイッチングする素
子を備えたことを特徴とするものである。このように構
成することによって、インバータラッチッドコンパレー
タは、クロック入力がLOW 、すなわち、比較動作を行わ
ないとき、インバータ7a,7bには電源が供給されな
くなるので、リーク電流の発生を防止することができ
る。
【0021】
【実施例】本発明に係る逐次比較レジスタの一実施例を
図1に示す。図1に示す回路が、図6に示した従来の回
路と異なる点は、インバータ回路INV2と、AND回路AN
D2,AND3と、OR回路OR2 の回路が付加されている点で
ある。インバータ回路INV2の入力には、A/D変換動作
を行わない場合に”1”となるSTOP信号(電源スイッチ
強制オフ信号)を入力する。インバータ回路INV2の入力
は、OR回路OR2 の一方の入力に接続され、OR回路OR
2 の他方の入力はNOR回路NOR1の出力に接続され、O
R回路OR2 の出力はデジタル入力コードD7の出力端子に
接続されている。
【0022】また、インバータ回路INV2の出力は、AN
D回路AND2,AND3、それぞれの一方の入力に接続されて
いる。AND回路AND2の他方の入力は、NAND回路NA
ND1の出力に接続され、AND回路AND3の他方の入力
は、NAND回路NAND1 の出力に接続されている。AN
D回路AND2の出力は、図6に示した従来回路で、NAN
D回路NAND1 の出力に接続されていた、デジタル入力コ
ードD6〜D0の各回路に接続されている。さらに、AND
回路AND3の出力は、図6に示した従来回路で、NAND
回路NAND1 の出力に接続されていた、AND回路AND1の
入力に接続されている。
【0023】以上に説明したように構成した回路で、A
/D変換動作を行わないときは、電源を強制的にオフさ
せる制御信号である、電源スイッチ強制オフ信号(STOP
信号)を、”1”にセットする。これにより、OR回路
OR2 の出力、つまり、デジタル入力コードD7は、”1”
となる。また、AND回路AND2の出力が”0”となるの
で、NAND回路NAND2 の出力は”1”となり、デジタ
ル入力コードD6は、”1”となる。同様に、デジタル入
力コードD0〜D5も”1”にセットされるので、デジタル
入力コードD0〜D7は、全て、”1”にセットされること
になる。これにより、図4に示した抵抗ラダー形D/A
変換器で、ADJ 端子は、同電位の低電位側電源端子VREF
M と接続されるのでラダー抵抗5に電流が流れなくな
る。
【0024】A/D変換動作を行うときは、電源スイッ
チ強制オフ信号(STOP信号)を”0”にセットすれば、
図1に示す回路は、図6に示した従来回路と等価な回路
となるので、従来回路と同じ変換動作を行うことができ
る。
【0025】次に、図2に基づいて本発明のA/D変換
器の異なる実施例について説明する。本実施例が、従来
のA/D変換器の回路と異なる点は、インバータラッチ
ッドコンパレータの回路の部分であるので、図2には、
本発明のA/D変換器の用いるインバータラッチッドコ
ンパレータの回路のみを示すこととする。図2に示す回
路は、図5に示した従来回路に、電源電圧及びGND電
圧をスイッチングする素子として、pチャネル形トラン
ジスタ9と、nチャネル形トランジスタ10を付加した
回路である。pチャネル形トランジスタ9のゲートは、
ゲート部6のインバータ回路INV3の出力に接続され、p
チャネル形トランジスタ9のソースは、インバータ7a
及びインバータ7bの高電位側電源入力端子に接続さ
れ、pチャネル形トランジスタ9のドレインは、電源の
高電位側に接続されている。また、nチャネル形トラン
ジスタ10のゲートは、ゲート部6のインバータ回路IN
V4の出力に接続され、nチャネル形トランジスタ10の
ソースは、電源の低電位側に接続され、nチャネル形ト
ランジスタ9のドレインは、インバータ7a及びインバ
ータ7bの低電位側電源入力端子に接続されている。こ
のように構成することによって、CLOCK 入力が、”0”
の時、pチャネル形トランジスタ9及びnチャネル形ト
ランジスタ10はオフ状態となるので、インバータ7a
及びインバータ7bには電源電圧及びGND電圧が供給
されなくなるので、インバータラッチ7及び、出力段の
インバータ8でリーク電流が発生するのを防止すること
ができる。
【0026】なお、逐次比較レジスタの実施例では、8
ビットのものを示したが、ビット数は実施例に限定され
ない。また、逐次比較レジスタの電源スイッチを強制的
にオフ状態とする付加回路も実施例に限定されるもので
はない。さらに、インバータラッチッドコンパレータに
設けた、電源電圧及びGND電圧をスイッチングする素
子も実施例に限定されない。
【0027】
【発明の効果】以上に説明したように、請求項1記載の
A/D変換器によれば、A/D変換動作を行わないと
き、抵抗ラダー形D/A変換器のラダー抵抗の電源スイ
ッチを強制的にオフする制御信号をHIGH(”1”)にセ
ットすれば、A/D変換動作と無関係に抵抗ラダー形D
/A変換器のラダー抵抗で消費される電力をカットする
ことができる。これにより、従来の逐次比較形のA/D
変換器よりも低消費電力化が図れる。また、本発明のA
/D変換器を有するアナログデジタル混載LSI において
は、消費電力測定テストの際、ラダー抵抗の電源スイッ
チの強制オフ信号がHIGH(”1”)になるようにしてお
けば、A/D変換器では、電力は消費されないので、フ
ルデジタルLSI と同様に、消費電力測定でチップの良否
判定を行うことが可能となる。
【0028】請求項2記載のA/D変換器によれば、イ
ンバータラッチッドコンパレータのインバータラッチと
出力段のインバータの電源電圧及びGND電圧の供給を
スイッチングする素子を設けたので、比較動作を行わな
い時には、スイッチングする素子をオフさせることによ
り、リーク電流をカットすることができる。これによ
り、従来の逐次比較形のA/D変換器よりも低消費電力
化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のA/D変換器に用いる逐次比較レジス
タの一実施例を示す回路図である。
【図2】本発明のA/D変換器に用いるインバータラッ
チッドコンパレーターの一実施例を示す回路図である。
【図3】A/D変換器の概略構成図である。
【図4】抵抗ラダー形D/A変換器の一例を示す回路図
である。
【図5】従来のA/D変換器に用いられたインバータラ
ッチッドコンパレータの一例を示す回路図である。
【図6】従来のA/D変換器に用いられた逐次比較レジ
スタの一例を示す回路図である。
【図7】A/D変換動作を説明するための説明図であ
る。
【符号の説明】
1 逐次比較レジスタ 2 抵抗ラダー形D/A変換器 3 コンパレータ 4 電源スイッチ 9 pチャネル形トランジスタ(スイッチ
ングする素子) 10 pチャネル形トランジスタ(スイッチ
ングする素子)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 抵抗ラダー形D/A変換器と、この抵抗
    ラダー形D/A変換器の出力が外部から入力されるアナ
    ログ入力に一致するように比較を行うコンパレータと、
    このコンパレータの出力に基づき、前記抵抗ラダー形D
    /A変換器を制御する逐次比較レジスタとを備えたA/
    D変換器において、前記抵抗ラダー形D/A変換器のラ
    ダー抵抗の各電源スイッチを全て強制的にオフさせる制
    御信号を設けたことを特徴とするA/D変換器。
  2. 【請求項2】 抵抗ラダー形D/A変換器と、この抵抗
    ラダー形D/A変換器の出力が外部から入力されるアナ
    ログ入力に一致するように比較を行うインバーターラッ
    チッドコンパレータと、このインバーターラッチッドコ
    ンパレータの出力に基づき、前記抵抗ラダー形D/A変
    換器を制御する逐次比較レジスタとを備えたA/D変換
    器において、前記インバーターラッチッドコンパレータ
    の電源電圧及びGND電圧の供給をスイッチングする素
    子を設けたことを特徴とするA/D変換器。
JP23717594A 1994-09-30 1994-09-30 A/d変換器 Withdrawn JPH08102675A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0824291A2 (en) * 1996-08-09 1998-02-18 Nec Corporation Power saving a/d converter

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Effective date: 20020115