JPH09326699A - A/d converter - Google Patents

A/d converter

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JPH09326699A
JPH09326699A JP14148496A JP14148496A JPH09326699A JP H09326699 A JPH09326699 A JP H09326699A JP 14148496 A JP14148496 A JP 14148496A JP 14148496 A JP14148496 A JP 14148496A JP H09326699 A JPH09326699 A JP H09326699A
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JP
Japan
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resistance value
circuit
resistance
resistors
value selection
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP14148496A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Yamamoto
紳一 山本
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Priority to JP14148496A priority Critical patent/JPH09326699A/en
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  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an A/D converter capable of suppressing the rapid increase of a circuit area while improving a resolution. SOLUTION: A resistor voltage divider circuit 21 divides a reference power source Vref by the serially connected plural resistors of the same resistance value and generates plural reference voltages Vr1-Vrn. Plural comparators 1 compares the plural reference voltages Vr1-Vrn with analog input signals Ain inputted from the outside and an encoder 22 converts the output signals of the comparators 1 to digital signals D0-Dn. The resistor voltage divider circuit 21 is provided with a reference voltage shift circuit 23 for shifting the reference voltages Vr1-Vrn by a potential difference for which the potential difference of the respective reference voltages Vr1-Vrn is equally divided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、アナログ信号を
デジタル信号に高速に変換するA/D変換器に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an A / D converter that converts an analog signal into a digital signal at high speed.

【0002】近年の半導体集積回路装置は、益々高集積
化及び多機能化が進み、同一チップ上にA/D変換器を
搭載するものもある。このようなA/D変換器では、動
作速度を高速化及び回路面積の縮小を図るためにハーフ
フラッシュ型のA/D変換器が搭載されることが多い。
そして、そのA/D変換器の動作速度及び分解能を向上
させながら、回路面積を縮小することが必要となってい
る。
Recent semiconductor integrated circuit devices have become more highly integrated and have more and more functions, and some of them have an A / D converter mounted on the same chip. In such an A / D converter, a half flash type A / D converter is often mounted in order to increase the operating speed and reduce the circuit area.
Then, it is necessary to reduce the circuit area while improving the operating speed and resolution of the A / D converter.

【0003】[0003]

【従来の技術】従来の4ビットのハーフフラッシュ型A
/D変換器の一例を図5に示す。抵抗ラダーを構成する
ために、直列に接続された多数の抵抗R1〜R16は、
同一抵抗値であり、4本ずつが一列となるようにマトリ
クス状に配置される。抵抗R1側の端部に高電位側の基
準電源Vref1が供給され、抵抗R16側の他端に低電位
側の基準電源Vref2が供給される。
2. Description of the Related Art A conventional 4-bit half flash type A
An example of the / D converter is shown in FIG. A large number of resistors R1 to R16 connected in series to form a resistor ladder are
They have the same resistance value, and are arranged in a matrix so that four lines form one row. The high-potential-side reference power supply Vref1 is supplied to the end on the resistance R1 side, and the low-potential-side reference power supply Vref2 is supplied to the other end on the resistance R16 side.

【0004】従って、前記抵抗R1〜R16間であるノ
ードN1〜N15では、基準電圧Vref1と同Vref2の電
位差を16等分した電位が生成される。6個の比較器1
a〜1fの一方の入力端子には、アナログ入力信号Ain
が入力される。前記比較器1aの他方の入力端子は、ノ
ードN4に接続され、前記比較器1bの他方の入力端子
は、ノードN8に接続され、前記比較器1cの他方の入
力端子は、ノードN12に接続される。
Therefore, at the nodes N1 to N15 between the resistors R1 to R16, a potential obtained by dividing the potential difference between the reference voltage Vref1 and the reference voltage Vref2 into 16 equal parts is generated. 6 comparators 1
The analog input signal Ain is connected to one of the input terminals a to 1f.
Is entered. The other input terminal of the comparator 1a is connected to the node N4, the other input terminal of the comparator 1b is connected to the node N8, and the other input terminal of the comparator 1c is connected to the node N12. It

【0005】従って、比較器1a〜1fはアナログ入力
信号Ainと基準電源Vref1と同Vref2の電位差を4等分
した電位とをそれぞれ比較して、その比較結果を上位2
ビットエンコーダ2に出力する。
Therefore, the comparators 1a to 1f respectively compare the analog input signal Ain and the potential obtained by dividing the potential difference between the reference power source Vref1 and the reference power source Vref2 into four equal parts, and the comparison result is the upper two.
Output to bit encoder 2.

【0006】前記上位2ビットエンコーダ2は、比較器
1a〜1cの出力信号に基づいて上位2ビットのデジタ
ル信号D2,D3を生成して出力する。前記比較器1d
の他方の入力端子には、ノードN1,N7,N9,N1
5のいずれかがスイッチSW1,SW7,SW9,SW
15のいずれかを介して接続される。
The high-order 2-bit encoder 2 generates and outputs high-order 2-bit digital signals D2 and D3 based on the output signals of the comparators 1a to 1c. The comparator 1d
To the other input terminal of nodes N1, N7, N9, N1.
Any one of 5 switches SW1, SW7, SW9, SW
It is connected via any one of 15.

【0007】前記比較器1eの他方の入力端子には、ノ
ードN2,N6,N10,N14のいずれかがスイッチ
SW2,SW6,SW10,SW14のいずれかを介し
て接続される。
One of the nodes N2, N6, N10 and N14 is connected to the other input terminal of the comparator 1e through one of the switches SW2, SW6, SW10 and SW14.

【0008】前記比較器1fの他方の入力端子には、ノ
ードN3,N5,N11,N13のいずれかがスイッチ
SW3,SW5,SW11,SW13のいずれかを介し
て接続される。
To the other input terminal of the comparator 1f, any one of the nodes N3, N5, N11, N13 is connected via any one of the switches SW3, SW5, SW11, SW13.

【0009】前記スイッチSW1〜SW3、同SW5〜
SW7、同SW9〜SW11、同SW13〜SW15
は、制御回路(図示しない)から出力される制御信号C
S1〜CS4に基づいて、スイッチSW1〜SW3、同
SW5〜SW7、同SW9〜SW11、同SW13〜S
W15の各グループのいずれか一つずつが同期して導通
する。
The switches SW1 to SW3 and SW5 to SW5
SW7, SW9 to SW11, SW13 to SW15
Is a control signal C output from a control circuit (not shown).
Based on S1 to CS4, the switches SW1 to SW3, SW5 to SW7, SW9 to SW11, and SW13 to S13.
Any one of the groups of W15 becomes conductive in synchronization.

【0010】そして、比較器1aの出力信号に基づい
て、アナログ入力信号AinがノードN4より高いレベル
であると判定されると、制御信号CS1に基づいてスイ
ッチSW1〜SW3のみが導通する。
When it is determined that the analog input signal Ain is higher than the node N4 based on the output signal of the comparator 1a, only the switches SW1 to SW3 are rendered conductive based on the control signal CS1.

【0011】また、比較器1a,1bの出力信号に基づ
いて、アナログ入力信号AinがノードN4より低く、ノ
ードN8より高いレベルであると判定されると、制御信
号CS2に基づいてスイッチSW5〜SW7のみが導通
する。
When it is determined that the analog input signal Ain is lower than the node N4 and higher than the node N8 based on the output signals of the comparators 1a and 1b, the switches SW5 to SW7 are controlled based on the control signal CS2. Only conductive.

【0012】また、比較器1b,1cの出力信号に基づ
いて、アナログ入力信号AinがノードN8より低く、ノ
ードN12より高いレベルであると判定されると、制御
信号CS3に基づいてスイッチSW9〜SW11のみが
導通する。
When it is determined that the analog input signal Ain is lower than the node N8 and higher than the node N12 based on the output signals of the comparators 1b and 1c, the switches SW9 to SW11 are controlled based on the control signal CS3. Only conductive.

【0013】また、比較器1cの出力信号に基づいて、
アナログ入力信号AinがノードN12より低いレベルで
あると判定されると、制御信号CS4に基づいてスイッ
チSW13〜SW15のみが導通する。
Further, based on the output signal of the comparator 1c,
When it is determined that the analog input signal Ain has a level lower than that of the node N12, only the switches SW13 to SW15 are rendered conductive based on the control signal CS4.

【0014】前記比較器1d〜1fの出力信号は、下位
2ビットエンコーダ3に出力される。そして、前記下位
2ビットエンコーダ3は、比較器1d〜1fの出力信号
に基づいて下位2ビットのデジタル信号D0,D1を生
成して出力する。
The output signals of the comparators 1d-1f are output to the lower 2 bit encoder 3. Then, the lower 2 bit encoder 3 generates and outputs lower 2 bit digital signals D0 and D1 based on the output signals of the comparators 1d to 1f.

【0015】上記のように構成されたA/D変換器で
は、アナログ入力信号Ainがサンプリングされて入力さ
れると、そのアナログ入力信号AinとノードN4,N
8,N12とが比較器1a〜1cで比較される。そし
て、その比較結果に基づいて、上位2ビットエンコーダ
2から2ビットの上位デジタル信号D2,D3が出力さ
れる。
In the A / D converter configured as described above, when the analog input signal Ain is sampled and input, the analog input signal Ain and the nodes N4, N are input.
8 and N12 are compared by the comparators 1a to 1c. Then, based on the comparison result, the 2-bit high-order digital signals D2 and D3 are output from the high-order 2-bit encoder 2.

【0016】次いで、比較器1a〜1cの出力信号に基
づいて、制御回路から制御信号CS1〜CS4が出力さ
れ、スイッチSW1〜SW3、SW5〜SW7、SW9
〜SW11、SW13〜SW15のいずれかのグループ
が導通し、比較器1d〜1fにはノードN1〜N3、ノ
ードN5〜N7、ノードN9〜N11、ノードN13〜
N15のいずれかが入力されてアナログ入力信号Ainと
比較される。
Then, control signals CS1 to CS4 are output from the control circuit based on the output signals of the comparators 1a to 1c, and the switches SW1 to SW3, SW5 to SW7, and SW9.
To SW11, SW13 to SW15 become conductive, and comparators 1d to 1f have nodes N1 to N3, nodes N5 to N7, nodes N9 to N11, and nodes N13 to.
One of N15 is input and compared with the analog input signal Ain.

【0017】そして、その比較結果に基づいて、下位2
ビットエンコーダ3から下位2ビットのデジタル信号D
0,D1が出力される。このようにして、上位2ビット
のデジタル信号D2,D3と、下位2ビットのデジタル
信号D0,D1とを得るために2回の比較動作が行わ
れ、十分な動作速度と分解能とが確保される。
Then, based on the comparison result, the lower 2
Digital signal D of lower 2 bits from bit encoder 3
0 and D1 are output. In this way, the comparison operation is performed twice to obtain the digital signals D2 and D3 of the upper 2 bits and the digital signals D0 and D1 of the lower 2 bits, and a sufficient operating speed and resolution are secured. .

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
たハーフフラッシュ型A/D変換器では、分解能を向上
させるためには、直列に接続された抵抗の数を増大さ
せ、それにともなって比較器の数を増大させる必要があ
る。
In the half flash type A / D converter configured as described above, in order to improve the resolution, the number of resistors connected in series is increased, and accordingly, the comparison is performed. It is necessary to increase the number of vessels.

【0019】ところが、分解能を1ビット向上させる毎
に2倍の数の抵抗が必要となり、かつ比較器の数も増大
する。すなわち、分解能をNビット増大させようとする
と、回路面積は約2N 倍となる。
However, each time the resolution is improved by 1 bit, twice the number of resistors is required and the number of comparators also increases. That is, if an attempt is made to increase the resolution by N bits, the circuit area becomes about 2 N times.

【0020】従って、上記のようなハーフフラッシュ型
A/D変換器を高分解能化しようとすると、回路面積が
飛躍的に増大するため、このハーフフラッシュ型A/D
変換器が搭載される半導体集積回路装置の集積度が低下
するという問題点がある。
Therefore, if an attempt is made to increase the resolution of the half flash type A / D converter as described above, the circuit area will increase dramatically.
There is a problem that the degree of integration of the semiconductor integrated circuit device on which the converter is mounted is reduced.

【0021】この発明の目的は、分解能を向上させなが
ら、回路面積の飛躍的な増大を抑制し得るA/D変換器
を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an A / D converter capable of suppressing a dramatic increase in circuit area while improving resolution.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】請求項1は、本発明の原
理説明図である。すなわち、抵抗分圧回路21は、直列
に接続された複数の同一抵抗値の抵抗で基準電源Vref
を分圧して複数の基準電圧Vr1〜Vrnを生成する。複数
のコンパレータ1は、前記複数の基準電圧Vr1〜Vrn
と、外部から入力されるアナログ入力信号Ainとを比較
する。エンコーダ22は、前記コンパレータ1の出力信
号をデジタル信号D0〜Dnに変換する。前記抵抗分圧
回路21には、前記各基準電圧Vr1〜Vrnの電位差を等
分した電位差で該基準電圧Vr1〜Vrnをシフトする基準
電圧シフト回路23が備えられる。
A first aspect of the present invention is an explanatory view of the principle of the present invention. That is, the resistance voltage dividing circuit 21 is composed of a plurality of resistors having the same resistance value connected in series and having the reference power source Vref.
To generate a plurality of reference voltages Vr1 to Vrn. The plurality of comparators 1 are connected to the plurality of reference voltages Vr1 to Vrn.
And an analog input signal Ain input from the outside are compared. The encoder 22 converts the output signal of the comparator 1 into digital signals D0 to Dn. The resistance voltage dividing circuit 21 includes a reference voltage shift circuit 23 that shifts the reference voltages Vr1 to Vrn by a potential difference obtained by equally dividing the potential differences of the reference voltages Vr1 to Vrn.

【0023】請求項2では、前記基準電圧シフト回路
は、抵抗分圧回路と高電位側基準電源及び低電位側基準
電源との間にそれぞれ介在させた第一の抵抗値選択回路
と第二の抵抗値選択回路とで構成され、前記第一の抵抗
値選択回路と第二の抵抗値選択回路はそれぞれ抵抗値を
選択可能とされ、前記第一の抵抗値選択回路と第二の抵
抗値選択回路とで選択した抵抗値の和が、前記抵抗分圧
回路を構成する抵抗の抵抗値と一致するように選択され
る。
According to another aspect of the present invention, the reference voltage shift circuit includes a first resistance value selection circuit and a second resistance value selection circuit which are interposed between the resistance voltage dividing circuit and the high potential side reference power source and the low potential side reference power source, respectively. A first resistance value selection circuit and a second resistance value selection circuit, wherein the first resistance value selection circuit and the second resistance value selection circuit each have a selectable resistance value. The sum of the resistance values selected for the circuit and the circuit is selected so as to match the resistance value of the resistors forming the resistance voltage dividing circuit.

【0024】請求項3では、前記第一及び第二の抵抗値
選択回路は、抵抗値の異なる複数の抵抗の中から一つを
選択することにより抵抗値を選択可能とした。請求項4
では、前記第一及び第二の抵抗値選択回路は、直列に接
続される同一抵抗値の抵抗の数を選択することにより抵
抗値を選択可能とした。
According to a third aspect of the present invention, the first and second resistance value selection circuits can select a resistance value by selecting one from a plurality of resistors having different resistance values. Claim 4
In the first and second resistance value selection circuits, the resistance value can be selected by selecting the number of resistors of the same resistance value connected in series.

【0025】(作用)請求項1では、基準電圧シフト回
路23により、抵抗分圧回路21で生成された各基準電
圧Vr1〜Vrnの電位差を等分した電位差で、各基準電圧
Vr1〜Vrnがシフトされる。
(Operation) In the first aspect, the reference voltage shift circuit 23 shifts the reference voltages Vr1 to Vrn by a potential difference obtained by equally dividing the potential difference between the reference voltages Vr1 to Vrn generated by the resistance voltage dividing circuit 21. To be done.

【0026】請求項2では、第一の抵抗値選択回路と第
二の抵抗値選択回路とで選択する抵抗は、その抵抗値の
和が抵抗分圧回路を構成する抵抗の抵抗値と一致するよ
うに選択されて、この抵抗を介して抵抗分圧回路に基準
電源が供給されることにより、各基準電圧の電位差を等
分した電位差で、各基準電圧がシフトされる。
In the second aspect, the resistances selected by the first resistance value selection circuit and the second resistance value selection circuit have the sum of the resistance values equal to the resistance values of the resistors forming the resistance voltage dividing circuit. Thus, the reference power source is supplied to the resistance voltage dividing circuit via this resistor, whereby each reference voltage is shifted by a potential difference obtained by equally dividing the potential difference between the reference voltages.

【0027】請求項3では、第一の抵抗値選択回路と第
二の抵抗値選択回路とで選択する抵抗は、抵抗値の異な
る複数の抵抗の中から一つの抵抗が選択され、かつその
抵抗値の和が抵抗分圧回路を構成する抵抗の抵抗値と一
致するように選択されて、この抵抗を介して抵抗分圧回
路に基準電源が供給されることにより、各基準電圧の電
位差を等分した電位差で、各基準電圧がシフトされる。
In the third aspect, as the resistors selected by the first resistance value selection circuit and the second resistance value selection circuit, one resistance is selected from a plurality of resistances having different resistance values, and the resistance is selected. The sum of the values is selected so that it matches the resistance value of the resistors that make up the resistor voltage divider circuit, and the reference voltage is supplied to the resistor voltage divider circuit via this resistor, so that the potential difference of each reference voltage is equalized. Each reference voltage is shifted by the divided potential difference.

【0028】請求項4では、第一の抵抗値選択回路と第
二の抵抗値選択回路とで選択する抵抗は、直列に接続さ
れる同一抵抗値の抵抗の数が選択され、かつその抵抗値
の和が抵抗分圧回路を構成する抵抗の抵抗値と一致する
ように選択されて、この抵抗を介して抵抗分圧回路に基
準電源が供給されることにより、各基準電圧の電位差を
等分した電位差で、各基準電圧がシフトされる。
According to a fourth aspect of the present invention, as the resistors selected by the first resistance value selection circuit and the second resistance value selection circuit, the number of resistors having the same resistance value connected in series is selected, and the resistance values thereof are selected. Is selected so that it matches the resistance value of the resistors that make up the resistor voltage divider circuit, and the reference voltage is supplied to the resistor voltage divider circuit via this resistor, so that the potential difference of each reference voltage is equally divided. Each reference voltage is shifted by the potential difference.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(第一の実施の形態)図2は、この発明を具体化した第
一の実施の形態を示す。この実施の形態は、前記従来例
の4ビットのA/D変換器の構成に基準電圧シフト回路
等を付加して、6ビットのA/D変換器を構成したもの
であり、前記従来例と同一構成部分は、同一符号を付し
て説明する。
(First Embodiment) FIG. 2 shows a first embodiment of the present invention. In this embodiment, a 6-bit A / D converter is configured by adding a reference voltage shift circuit or the like to the configuration of the 4-bit A / D converter of the conventional example. The same components will be described with the same reference numerals.

【0030】抵抗R1a〜R1dの一端には高電位側の
基準電源Vref1が供給され、他端はそれぞれスイッチ1
1a〜11dを介して前記抵抗R2に接続される。前記
抵抗R1a〜R1dの抵抗値は、R1a:R1b:R1
c:R1dが1:3/4:2/4:1/4に設定され
る。そして、抵抗R1a〜R1dと、スイッチ11a〜
11dとにより、抵抗値選択回路が構成される。
The reference power source Vref1 on the high potential side is supplied to one ends of the resistors R1a to R1d, and the other ends thereof are respectively connected to the switch 1
It is connected to the resistor R2 via 1a to 11d. The resistance values of the resistors R1a to R1d are R1a: R1b: R1.
c: R1d is set to 1: 3/4: 2/4: 1/4. Then, the resistors R1a to R1d and the switches 11a to 11a.
A resistance value selection circuit is configured by 11d.

【0031】抵抗R17b〜R17dの一端には低電位
側の基準電源Vref2が供給され、他端はそれぞれスイッ
チ12b〜12dを介して前記抵抗R16に接続され
る。前記抵抗R17b〜R17dの抵抗値は、前記抵抗
R16の抵抗値を「1」としたとき、R17b:R17
c:R17dが1/4:2/4:3/4に設定される。
The reference power source Vref2 on the low potential side is supplied to one end of the resistors R17b to R17d, and the other ends are connected to the resistor R16 via the switches 12b to 12d, respectively. The resistance values of the resistors R17b to R17d are R17b: R17 when the resistance value of the resistor R16 is "1".
c: R17d is set to 1/4: 2/4: 3/4.

【0032】また、前記基準電源Vref2はスイッチ12
aを介して前記抵抗R16に供給される。そして、抵抗
R17b〜R17dと、スイッチ12a〜12dとによ
り抵抗値選択回路が構成される。
The reference power source Vref2 is a switch 12
It is supplied to the resistor R16 via a. The resistors R17b to R17d and the switches 12a to 12d constitute a resistance value selection circuit.

【0033】前記抵抗R16と前記スイッチ12a〜1
2dの接続点であるノードN16は、スイッチ13a〜
13dを介して比較器1gの一方の入力端子に接続さ
れ、同比較器1gの他方の入力端子には前記アナログ入
力信号Ainが入力される。
The resistor R16 and the switches 12a-1.
The node N16, which is the connection point of 2d, includes the switches 13a to
It is connected to one input terminal of the comparator 1g via 13d, and the analog input signal Ain is input to the other input terminal of the comparator 1g.

【0034】前記スイッチSW1〜SW15,11a〜
11d,12a〜12d,13a〜13dの開閉動作
は、制御回路(図示しない)により制御される。前記ス
イッチSW1〜SW15は前記従来例と同様に制御され
る。
The switches SW1 to SW15 and 11a to
Opening / closing operations of 11d, 12a to 12d, and 13a to 13d are controlled by a control circuit (not shown). The switches SW1 to SW15 are controlled similarly to the conventional example.

【0035】前記スイッチ11a〜11d,12a〜1
2dはいずれか一つずつが導通し、スイッチ11a,1
2aと、同11b,12bと、同11c,12cと、同
11d,12dとが対となって導通する。
The switches 11a to 11d and 12a to 1
Any one of 2d becomes conductive, and the switches 11a, 1
2a, 11b and 12b, 11c and 12c, and 11d and 12d form a pair and conduct electricity.

【0036】このような動作により、ノードN1と基準
電源Vref1との間に接続される抵抗と、ノードN16と
基準電源Vref2との間に接続される抵抗の抵抗値の和
は、抵抗R2〜R16の抵抗値と等しくなる。
With this operation, the sum of the resistance values of the resistor connected between the node N1 and the reference power supply Vref1 and the resistance connected between the node N16 and the reference power supply Vref2 is equal to the resistances R2 to R16. Is equal to the resistance value of.

【0037】前記比較器1d〜1gの出力信号は、最下
位2ビットエンコーダ14に入力される。そして、最下
位2ビットエンコーダ14は前記比較器1d〜1gの出
力信号に基づいて最下位2ビットのデジタル信号D0,
D1を出力する。
The output signals of the comparators 1d-1g are input to the least significant 2-bit encoder 14. The least significant 2 bit encoder 14 is based on the output signals of the comparators 1d to 1g, and the least significant 2 bit digital signal D0,
D1 is output.

【0038】なお、上位2ビットエンコーダ2は上位2
ビットのデジタル信号D4,D5を出力し、下位2ビッ
トエンコーダ3はデジタル信号D2,D3を出力する。
次に、上記のように構成されたA/D変換器の動作を説
明する。
The upper 2 bit encoder 2 is the upper 2
Bit digital signals D4 and D5 are output, and the lower 2-bit encoder 3 outputs digital signals D2 and D3.
Next, the operation of the A / D converter configured as described above will be described.

【0039】まず、スイッチ11a,12aが導通した
状態で、アナログ入力信号Ainがサンプリングされて入
力される。この状態では抵抗ラダーはR1a〜R16で
構成され、前記従来例と同様な構成である。
First, the analog input signal Ain is sampled and input while the switches 11a and 12a are conducting. In this state, the resistance ladder is composed of R1a to R16 and has the same structure as the conventional example.

【0040】そして、従来例と同様に比較器1a〜1c
の出力信号に基づいて、上位2ビットエンコーダ2から
デジタル信号D5,D4が出力される。次いで、比較器
1a〜1cの出力信号に基づいて、制御回路から出力さ
れる制御信号CS1〜CS4に基づいて、スイッチSW
1〜SW3、SW5〜SW7、SW9〜SW11、SW
13〜SW15のいずれかのグループが導通し、比較器
1d〜1fにはノードN1〜N3、ノードN5〜N7、
ノードN9〜N11、ノードN13〜N15のいずれか
が入力されてアナログ入力信号Ainと比較される。
Then, as in the conventional example, the comparators 1a to 1c are used.
Based on the output signal of, the high-order 2-bit encoder 2 outputs digital signals D5 and D4. Then, based on the output signals of the comparators 1a to 1c, the switch SW based on the control signals CS1 to CS4 output from the control circuit.
1-SW3, SW5-SW7, SW9-SW11, SW
One of the groups 13 to SW15 becomes conductive, and the comparators 1d to 1f have nodes N1 to N3, nodes N5 to N7,
Any one of the nodes N9 to N11 and the nodes N13 to N15 is input and compared with the analog input signal Ain.

【0041】そして、その比較結果に基づいて、下位2
ビットエンコーダ3から下位2ビットのデジタル信号D
3,D2が出力される。次いで、スイッチ11a〜11
d、12a〜12d,13a〜13dの制御により最下
位2ビットのデジタル信号D0,D1を生成するための
比較動作が行われる。
Then, based on the comparison result, the lower 2
Digital signal D of lower 2 bits from bit encoder 3
3, D2 is output. Next, the switches 11a to 11
By the control of d, 12a to 12d, and 13a to 13d, a comparison operation for generating the least significant 2 bits of the digital signals D0 and D1 is performed.

【0042】すなわち、図3に示すように基準電圧Vre
f2が0Vであって、例えばアナログ入力信号AinがVre
f1/2より僅かに高いレベルであるとき、比較器1a〜
1cの比較動作により、アナログ入力信号Ainがノード
N4とノードN8の間のレベルであることが判別され
て、上位2ビットエンコーダ2から出力されるデジタル
信号D4,D5は「10」となる。
That is, as shown in FIG. 3, the reference voltage Vre
When f2 is 0V, for example, the analog input signal Ain is Vre
When the level is slightly higher than f1 / 2, the comparators 1a to
By the comparison operation of 1c, it is determined that the analog input signal Ain is at the level between the node N4 and the node N8, and the digital signals D4 and D5 output from the upper 2-bit encoder 2 become "10".

【0043】次いで、制御信号CS2によりスイッチS
W5〜SW7が導通し、比較器1d〜1fの比較動作に
より、アナログ入力信号AinとノードN5,N6,N7
とが比較される。そして、アナログ入力信号Ainがノー
ドN7とノードN8の間のレベルであることが判別され
て、下位2ビットエンコーダ3から出力されるデジタル
信号D2,D3は「00」となる。
Then, the switch S is activated by the control signal CS2.
W5-SW7 become conductive, and the analog input signal Ain and the nodes N5, N6, N7 are activated by the comparison operation of the comparators 1d-1f.
Is compared with Then, it is determined that the analog input signal Ain is at the level between the node N7 and the node N8, and the digital signals D2 and D3 output from the lower 2-bit encoder 3 become "00".

【0044】次いで、制御回路によりスイッチ11a,
12aが不導通とされるとともに、スイッチ11c,1
2cが導通状態となり、スイッチ13bが導通状態とな
る。すると、抵抗R1aはその1/2の抵抗値の抵抗R
1cに置き換えられ、抵抗R16と基準電圧Vref2との
間に抵抗R1cと同一抵抗値の抵抗R17cが接続され
る。
Next, the control circuit causes the switch 11a,
12a is made non-conductive, and switches 11c, 1
2c becomes conductive and switch 13b becomes conductive. Then, the resistance R1a has a resistance R having a resistance value of ½ thereof.
1c, and a resistor R17c having the same resistance value as the resistor R1c is connected between the resistor R16 and the reference voltage Vref2.

【0045】この結果、ノードN1〜N16の電位はL
SB/2に相当する分だけ高電位側へシフトされ、この
状態で比較器1gにより比較動作が行われる。比較器1
gにはノードN8が入力され、ノードN8がLSB/2
上昇して、アナログ入力信号Ainより高電位となると、
比較器1gの出力信号が反転されて、アナログ入力信号
Ainはシフトされる前のノードN7,N8の電位の中間
電位より低いレベルであることが判別される。そして、
比較器1gの出力信号に基づいて、最下位2ビットエン
コーダ14から「0」のデジタル信号D1が出力され
る。
As a result, the potentials of the nodes N1 to N16 are L
It is shifted to the high potential side by an amount corresponding to SB / 2, and in this state, the comparison operation is performed by the comparator 1g. Comparator 1
The node N8 is input to g, and the node N8 outputs LSB / 2.
When the voltage rises and becomes higher than the analog input signal Ain,
The output signal of the comparator 1g is inverted, and it is determined that the analog input signal Ain is at a level lower than the intermediate potential of the potentials of the nodes N7 and N8 before being shifted. And
Based on the output signal of the comparator 1g, the least significant 2 bit encoder 14 outputs the digital signal D1 of "0".

【0046】デジタル信号D1が「0」であることか
ら、制御回路によりスイッチ11c,12cが不導通と
されるとともに、スイッチ11b,12bが導通され
る。すると、ノードN1〜N16の電位はLSB/4に
相当する分だけ低電位側へシフトされ、この状態で比較
器1gにより比較動作が行われる。
Since the digital signal D1 is "0", the control circuit turns off the switches 11c and 12c and turns on the switches 11b and 12b. Then, the potentials of the nodes N1 to N16 are shifted to the low potential side by an amount corresponding to LSB / 4, and the comparator 1g performs the comparison operation in this state.

【0047】比較器1gにはノードN8が入力され、ノ
ードN8がLSB/4低下して、アナログ入力信号Ain
より低電位となると、比較器1gの出力信号が反転され
て、アナログ入力信号Ainはシフトされる前のノードN
7,N8の電位の中間電位とノードN8の電位との中間
値より高いレベルであることが判別される。そして、比
較器1gの出力信号に基づいて、最下位2ビットエンコ
ーダ14から「1」のデジタル信号D0が出力される。
The node N8 is input to the comparator 1g, the node N8 is lowered by LSB / 4, and the analog input signal Ain
When the potential becomes lower, the output signal of the comparator 1g is inverted and the analog input signal Ain is shifted to the node N before being shifted.
It is determined that the level is higher than the intermediate value between the intermediate potential of the potentials of 7 and N8 and the potential of the node N8. Then, based on the output signal of the comparator 1g, the least significant 2 bit encoder 14 outputs the digital signal D0 of "1".

【0048】このような動作により、アナログ入力信号
Ainは6ビットのデジタル信号D5〜D0に変換され
る。また、アナログ入力信号Ainが例えばノードN6と
同N7との間のレベルであれば、比較器1dの出力信号
に基づいて、最下位2ビットのデジタル信号D0,D1
が出力される。
By such an operation, the analog input signal Ain is converted into 6-bit digital signals D5 to D0. If the analog input signal Ain has a level between the nodes N6 and N7, for example, the least significant 2 bits of the digital signals D0 and D1 are based on the output signal of the comparator 1d.
Is output.

【0049】上記のようなA/D変換器では、次のよう
な作用効果を得ることができる。 (イ)4ビットのハーフフラッシュ型A/D変換器に、
その基準電圧をシフトする基準電圧シフト回路と、比較
器1gと、最下位2ビットエンコーダ14を付加するこ
とにより、分解能を2ビット向上させた6ビットのハー
フフラッシュ型A/D変換器を構成することができる。 (ロ)基準電圧シフト回路と、比較器1gと、最下位2
ビットエンコーダ14を付加する必要はあるが、ストリ
ング抵抗を構成する抵抗の数を増大させることなく分解
能を向上させることができるので、回路面積の飛躍的な
増大を抑制しながら、A/D変換器の分解能を向上させ
ることができる。 (ハ)基準電圧シフト回路による基準電圧のシフト動作
を行わなければ、4ビットのハーフフラッシュ型A/D
変換器として使用することもできる。
With the A / D converter as described above, the following operational effects can be obtained. (A) In a 4-bit half flash type A / D converter,
By adding a reference voltage shift circuit for shifting the reference voltage, a comparator 1g, and a least significant 2 bit encoder 14, a 6-bit half flash type A / D converter with a resolution improved by 2 bits is configured. be able to. (B) Reference voltage shift circuit, comparator 1g, and lowest 2
Although it is necessary to add the bit encoder 14, the resolution can be improved without increasing the number of resistors forming the string resistor, so that the A / D converter can be suppressed while suppressing a dramatic increase in the circuit area. The resolution of can be improved. (C) If the reference voltage shift operation by the reference voltage shift circuit is not performed, a 4-bit half flash type A / D
It can also be used as a converter.

【0050】なお、前記基準電圧シフト回路を構成する
抵抗R1a〜R1d,R17b〜R17dの抵抗値を、
配線層をパターニングするマスクの改版により調整可能
とすると望ましい。
The resistance values of the resistors R1a to R1d and R17b to R17d forming the reference voltage shift circuit are
It is desirable that the adjustment can be made by modifying the mask for patterning the wiring layer.

【0051】すなわち、抵抗値選択回路を構成するスイ
ッチ11a〜11d,12a〜12dは、転送ゲートで
構成されるので、その転送ゲートを構成するトランジス
タのオン抵抗と各抵抗の抵抗値の和が所定の抵抗値とな
るように設定することが望ましい。また、電源電圧の変
化により転送ゲートのオン抵抗が異なるため、使用する
電源電圧に応じて、抵抗R1a〜R1d,R17b〜R
17dの抵抗値を調整することが望ましい。 (第二の実施の形態)図4は、第二の実施の形態を示
す。この実施の形態は、フラッシュ型A/D変換器の基
準電圧を生成するストリング抵抗に基準電圧シフト回路
を付加したものである。
That is, since the switches 11a to 11d and 12a to 12d forming the resistance value selecting circuit are formed by transfer gates, the sum of the on resistance of the transistors forming the transfer gates and the resistance value of each resistance is predetermined. It is desirable to set so that the resistance value becomes. Further, since the on-resistance of the transfer gate differs depending on the change of the power supply voltage, the resistances R1a to R1d and R17b to R1 are changed according to the power supply voltage to be used.
It is desirable to adjust the resistance value of 17d. (Second Embodiment) FIG. 4 shows a second embodiment. In this embodiment, a reference voltage shift circuit is added to a string resistor that generates a reference voltage of a flash type A / D converter.

【0052】すなわち、ストリング抵抗の両端に抵抗値
選択回路が接続され、その抵抗値選択回路は直列に接続
された抵抗R18の各接続点がそれぞれスイッチ15a
〜15c,16a〜16cを介してストリング抵抗の端
部に接続される。
That is, a resistance value selection circuit is connected to both ends of the string resistance, and in the resistance value selection circuit, each connection point of the resistors R18 connected in series is the switch 15a.
15c, 16a to 16c are connected to the ends of the string resistor.

【0053】前記抵抗R18の抵抗値は、ストリング抵
抗を構成する抵抗R19の抵抗値の1/4に設定され
る。前記スイッチ15a〜15c,16a〜16cは、
スイッチ15a,16aと、同15b,16bと、同1
5c,16cとが対となって導通するように制御され
る。
The resistance value of the resistor R18 is set to 1/4 of the resistance value of the resistor R19 which constitutes the string resistor. The switches 15a to 15c and 16a to 16c are
Switches 15a and 16a, switches 15b and 16b, and switch 1
It is controlled so that 5c and 16c form a pair and become conductive.

【0054】このような構成により、多数の比較器1に
入力される基準電圧をシフトすることができるので、ス
トリング抵抗を構成する抵抗の数を飛躍的に増大させる
ことなく、A/D変換動作の分解能を向上させることが
できる。
With such a configuration, the reference voltage input to a large number of comparators 1 can be shifted, so that the A / D conversion operation can be performed without dramatically increasing the number of resistors constituting the string resistor. The resolution of can be improved.

【0055】上記実施の形態から把握できる前記請求項
以外の技術思想を以下にその効果とともに記載する。 (1)直列に接続された複数の同一抵抗値の抵抗で基準
電源を分圧して複数の基準電圧を生成する抵抗ラダー
と、前記複数の基準電圧と、外部から入力されるアナロ
グ入力信号とを二回に別けて比較する複数のコンパレー
タと、前記コンパレータの出力信号に基づいて上位ビッ
ト及び下位ビットのデジタル信号をそれぞれ生成する複
数のエンコーダと、前記各基準電圧の電位差を等分した
電位差で該基準電圧をシフトする基準電圧シフト回路と
を備えたハーフフラッシュ型A/D変換器を半導体集積
回路装置に設けた。半導体集積回路装置の集積度の低下
を抑制しながら、ハーフフラッシュ型A/D変換器の分
解能を向上させることができる。
Technical ideas other than the above claims, which can be understood from the above embodiment, will be described below along with their effects. (1) A resistor ladder that divides a reference power source by a plurality of resistors of the same resistance value connected in series to generate a plurality of reference voltages, the plurality of reference voltages, and an analog input signal input from the outside. A plurality of comparators that are compared twice separately, a plurality of encoders that respectively generate digital signals of upper bits and lower bits based on the output signal of the comparator, and a potential difference obtained by equally dividing the potential difference of each reference voltage. A half flash type A / D converter provided with a reference voltage shift circuit for shifting a reference voltage is provided in a semiconductor integrated circuit device. It is possible to improve the resolution of the half-flash type A / D converter while suppressing a decrease in the degree of integration of the semiconductor integrated circuit device.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上詳述したように、この発明は分解能
を向上させながら、回路面積の飛躍的な増大を抑制し得
るA/D変換器を提供することができる。
As described above in detail, the present invention can provide an A / D converter capable of suppressing a dramatic increase in circuit area while improving resolution.

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

【図1】 本発明の原理説明図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention.

【図2】 第一の実施の形態を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a first embodiment.

【図3】 第一の実施の形態の動作を示す説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an operation of the first embodiment.

【図4】 第二の実施の形態を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a second embodiment.

【図5】 従来例を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 コンパレータ 21 抵抗分圧回路 22 エンコーダ 23 基準電圧シフト回路 Vref 基準電源 Vr1〜Vrn 基準電圧 Ain アナログ入力信号 D0〜Dn デジタル信号 1 Comparator 21 Resistance Divider Circuit 22 Encoder 23 Reference Voltage Shift Circuit Vref Reference Power Supply Vr1 ~ Vrn Reference Voltage Ain Analog Input Signal D0 ~ Dn Digital Signal

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直列に接続された複数の同一抵抗値の抵
抗で基準電源を分圧して複数の基準電圧を生成する抵抗
分圧回路と、 前記複数の基準電圧と、外部から入力されるアナログ入
力信号とを比較する複数のコンパレータと、 前記コンパレータの出力信号をデジタル信号に変換する
エンコーダとを備えたA/D変換器であって、 前記抵抗分圧回路には、前記各基準電圧の電位差を等分
した電位差で該基準電圧をシフトする基準電圧シフト回
路を備えたことを特徴とするA/D変換器。
1. A resistance voltage dividing circuit that divides a reference power source by a plurality of resistors having the same resistance value connected in series to generate a plurality of reference voltages, the plurality of reference voltages, and an analog input from the outside. An A / D converter including a plurality of comparators for comparing an input signal and an encoder for converting an output signal of the comparator into a digital signal, wherein the resistance voltage dividing circuit includes a potential difference between the reference voltages. An A / D converter comprising a reference voltage shift circuit that shifts the reference voltage with a potential difference obtained by equally dividing.
【請求項2】 前記基準電圧シフト回路は、抵抗分圧回
路と高電位側基準電源及び低電位側基準電源との間にそ
れぞれ介在させた第一の抵抗値選択回路と第二の抵抗値
選択回路とで構成し、前記第一の抵抗値選択回路と第二
の抵抗値選択回路はそれぞれ抵抗値を選択可能とし、前
記第一の抵抗値選択回路と第二の抵抗値選択回路とで選
択した抵抗値の和が前記抵抗分圧回路を構成する抵抗の
抵抗値と一致するように選択することを特徴とする請求
項1記載のA/D変換器。
2. The reference voltage shift circuit includes a first resistance value selection circuit and a second resistance value selection circuit interposed between a resistance voltage dividing circuit and a high potential side reference power source and a low potential side reference power source, respectively. Circuit, the first resistance value selection circuit and the second resistance value selection circuit each have a selectable resistance value, and the first resistance value selection circuit and the second resistance value selection circuit select the resistance values. 2. The A / D converter according to claim 1, wherein the sum of the resistance values selected is selected so as to match the resistance value of the resistors forming the resistance voltage dividing circuit.
【請求項3】 前記第一及び第二の抵抗値選択回路は、
抵抗値の異なる複数の抵抗の中から一つを選択すること
により抵抗値を選択可能としたことを特徴とする請求項
2記載のA/D変換器。
3. The first and second resistance value selection circuits,
The A / D converter according to claim 2, wherein the resistance value can be selected by selecting one from a plurality of resistors having different resistance values.
【請求項4】 前記第一及び第二の抵抗値選択回路は、
直列に接続される同一抵抗値の抵抗の数を選択すること
により抵抗値を選択可能としたことを特徴とする請求項
2記載のA/D変換器。
4. The first and second resistance value selection circuits,
The A / D converter according to claim 2, wherein the resistance value is selectable by selecting the number of resistors having the same resistance value connected in series.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013050404A (en) * 2011-08-31 2013-03-14 Anden Current detection circuit
DE10361676B4 (en) * 2003-11-26 2015-05-28 Magnachip Semiconductor, Ltd. Analog / digital converter and corresponding system
JPWO2020194481A1 (en) * 2019-03-26 2020-10-01

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