JPH10107632A - Two-stage analog digital converter - Google Patents

Two-stage analog digital converter

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JPH10107632A
JPH10107632A JP23814296A JP23814296A JPH10107632A JP H10107632 A JPH10107632 A JP H10107632A JP 23814296 A JP23814296 A JP 23814296A JP 23814296 A JP23814296 A JP 23814296A JP H10107632 A JPH10107632 A JP H10107632A
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JP
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analog
fine
coarse
voltage
digital
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JP23814296A
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Japanese (ja)
Inventor
Shoko Shu
曙光 周
Gakubu Ko
學武 高
Eiyu Rin
永裕 林
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Industrial Technology Research Institute ITRI
Original Assignee
Industrial Technology Research Institute ITRI
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the A/D converter that converts an analog input signal into an n-bit digital output code. SOLUTION: A reference voltage generator 540 generates a plurality of reference voltages being equal division voltages of an input voltage range with minimum resolution. A plurality of most significant bits and a plurality of least significant bits are included in n-bits. The most significant bits are produced by encoding a set of digital signals generated by a set of rough comparators 520 that compare analog input signals with rough reference voltages 547. The digital output code of the rough comparators 520 is used to select an accurate reference voltage 549. The least significant bits are produced by encoding a set of digital signals generated by a set of accurate comparators 530 that compare analog input signals with accurate reference voltages 547. The most significant bit of the digital code is corrected and the corrected code is encoded with the least significant bit into a digital output code 575.

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】本発明は、一般的にはアナロ
グ・デジタル(A/D)変換器及び変換方法に関し、よ
り詳しく述べれば、変換の第1段を使用して入力電圧の
粗範囲を決定し、爾後の段がアナログ入力信号をより精
な増分に分解する多段階並列型変換器に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to analog-to-digital (A / D) converters and methods, and more particularly, to use a first stage of conversion to reduce the coarse range of the input voltage. The subsequent stages relate to a multi-stage parallel converter that resolves the analog input signal into finer increments.

【0002】[0002]

【従来の技術】アナログ情報にディジタル処理及び伝送
方法を適用するには、信号をそれらのアナログ形状から
ディジタル表現に変換する必要がある。公知の型のA/
D変換器は、ディジタル・アナログ変換器を使用して入
力に対する連続試行錯誤近似を繰り返してディジタル出
力を発生する連続近似型、及び複数の参照電圧と入力電
圧とを比較して入力電圧に最も近い参照電圧を表すディ
ジタルコードをエンコーディング論理回路から1動作で
出力する並列コンパレータ型またはフラッシュ(FLA
SH)変換器を含む。図1に、フラッシュ型のA/D変
換器を示す。典型的に出力は、エンコーダ論理回路30
において構成される2進コードであり、従って入力信号
のnビットの分解能が得られる。この構造は、典型的に
は2n レベルの参照電圧10と、2n 個のコンパレータ
20とを必要とする。この型の変換器の分解能を改善し
ようとすると(出力ビットの数を増加させようとするる
と)設計が極めて複雑になる。
BACKGROUND OF THE INVENTION Applying digital processing and transmission methods to analog information requires that signals be converted from their analog form to a digital representation. Known types of A /
The D converter uses a digital-to-analog converter to repeat a continuous trial and error approximation to the input to generate a digital output, and a plurality of reference voltages are compared with the input voltage to be closest to the input voltage. A parallel comparator type or flash (FLA) that outputs a digital code representing a reference voltage from the encoding logic circuit in one operation.
SH) converter. FIG. 1 shows a flash type A / D converter. Typically the output is the encoder logic 30
, So that an n-bit resolution of the input signal can be obtained. This structure typically requires 2 n levels of reference voltage 10 and 2 n comparators 20. Attempts to improve the resolution of this type of converter (increasing the number of output bits) add to the complexity of the design.

【0003】フラッシュA/D変換器の設計を簡略化す
るための2つの技術が公知である。これらの技術は共
に、多段階変換を使用してA/D変換を達成する。第1
の技術では、米国特許第 5,302,869号( Hosotaniら)、
米国特許第 5,389,929号( Nayebiら) 、米国特許第 5,3
53,027号( Vorenkamp ら) 、米国特許第 5,369,309号(B
acraniaら) 、及び米国特許第 5,387,914号( Mangelsdo
rf ) に開示されているように、第1段階が粗分解能フ
ラッシュA/D変換であり、ディジタル・アナログ変換
器を有する第2段階が電圧コンパレータの参照電圧を調
整して最終分解能変換を達成している。2つの変換器の
結果がエンコードされ、アナログ入力電圧の大きさを表
すディジタル出力ワードに形成される。第2の技術で
は、米国特許第 5,291,198号( Dingwallら) 、米国特許
第 5,223,836号( Komatsu ) 、米国特許第 5,400,029号
( Kobayashi ) 、米国特許第 4,733,217号( Dingwall
)、米国特許第 5,349,354号( Hoら) に開示されている
ように、複数の変換段階が存在していて、決定論理回路
が先行比較段階の結果に基づいて各段への参照電圧を適
切に切り替える。
[0003] Two techniques are known for simplifying the design of flash A / D converters. Both of these techniques achieve A / D conversion using a multi-stage conversion. First
No. 5,302,869 (Hosotani et al.)
U.S. Pat.No. 5,389,929 (Nayebi et al.); U.S. Pat.
No. 53,027 (Vorenkamp et al.), U.S. Pat.No. 5,369,309 (B
acrania et al.) and U.S. Pat.No. 5,387,914 (Mangelsdo
rf), the first stage is a coarse-resolution flash A / D converter, and the second stage with a digital-to-analog converter adjusts the reference voltage of the voltage comparator to achieve the final resolution conversion. ing. The results of the two converters are encoded and formed into a digital output word representing the magnitude of the analog input voltage. No. 5,291,198 (Dingwall et al.), US Pat. No. 5,223,836 (Komatsu), US Pat. No. 5,400,029
(Kobayashi), U.S. Patent No. 4,733,217 (Dingwall
), As disclosed in U.S. Pat.No. 5,349,354 (Ho et al.), Where there are multiple conversion stages and the decision logic circuit appropriately adjusts the reference voltage to each stage based on the results of the pre-comparison stage. Switch.

【0004】多段階変換の第2の技術の例として図2に
示す米国特許第 4,903,028号( Fukashima ) の回路で
は、Vrefbot(最低値)からVreftop(最高値)まで増
分的に増加する値を有する1組の電圧源1を設けること
によって、電圧入力(Vin)の変換の範囲を決める。電
圧入力は1組の粗サブレンジコンパレータ2に印加さ
れ、また上記1組の参照電圧も離散的な間隔で粗サブレ
ンジコンパレータ2に印加されてVinの粗サブレンジ1
a、1bを決めている。粗サブレンジコンパレータの出
力5は、舵取り論理及びスイッチユニット3への入力で
あり、ユニット3は1組の精サブレンジコンパレータ4
を上記1組の参照電圧1の適切なサブレンジに接続す
る。1組の参照電圧1aは精の増分で分割され、Vin
らディジタル出力(D0 、D1 、D2 、・・・、Dn )
への変換の最大分解能を決める。Vinが変化すると、出
力コード5、即ち粗サブレンジコンパレータの値が変化
し、舵取り論理及びスイッチユニット3が精サブレンジ
コンパレータ4を次のサブレンジへ(1aから1bへ)
移動させる。
[0004] In the circuit of the multi-stage transform second U.S. Patent No. 4,903,028 shown in Figure 2 as an example of the technique (Fukashima), a value that increases incrementally from V refbot (minimum value) to V reftop (maximum value) The range of conversion of the voltage input (V in ) is determined by providing a set of voltage sources 1 with Voltage input a set of applied in crude Subrange comparator 2, also the set of reference coarse subranges voltage discrete intervals being applied to crude sub-range comparator 2 V in 1
a and 1b are determined. The output 5 of the coarse sub-range comparator is the input to the steering logic and switch unit 3, which comprises a set of fine sub-range comparators 4.
To the appropriate subrange of the set of reference voltages 1. 1 set of reference voltages 1a is divided in fine increments, the digital output from the V in (D0, D1, D2 , ···, Dn)
Determines the maximum resolution for conversion to. If V in is changed, the output code 5, i.e. the value of the crude sub-range comparator changes, steering logic and the switch unit 3 is seminal Subrange comparator 4 Next subrange (from 1a to 1b)
Move.

【0005】構成要素選択の許容差及びプロセスの変動
に起因して、粗サブレンジコンパレータ2の出力コード
5は誤差を発生し得る。この誤差を検出するために、V
inによって決定されたサブレンジ1aまたは1bの上下
に極精サブレンジコンパレータ4a及び4bが設けられ
ている。極精コンパレータ4a及び4bの出力は、誤差
コード7を形成する。精サブレンジコンパレータの出力
コード6、1組の誤差コード7、及び1組の粗サブレン
ジコード5は出力エンコーディング論理回路8によって
解釈され、電圧入力Vinの出力ディジタル表現(D0 、
D1 、D2 、・・・、Dn )が決定される。以上の説明
では、2組の誤差検出回路が存在する。精サブレンジコ
ンパレータの各比較サイクル中の誤差修正動作は、粗サ
ブレンジの一方の側だけから指令される。この型の構成
は付加的な電力を消費し、物理的な構造に付加的な複雑
さを加える。特別なコンパレータの数を減少させ、物理
的構造を簡略化するために、本願と同一譲渡人に譲渡さ
れた特許出願一連番号第 081 497 881号では、図3に示
すように1組の埋込み型粗サブレンジコンパレータ14
0を使用する。これらの埋込み型粗サブレンジコンパレ
ータが生成する参照コードは、精サブレンジコンパレー
タ160のための適切な参照電圧範囲を決定する。粗サ
ブレンジコンパレータ120からのコード170、埋込
み型粗サブレンジコンパレータ140からのコード18
0、及び精サブレンジコンパレータ160からのコード
190がエンコードされ、出力ディジタルコードに形成
される。埋込み型粗サブレンジコンパレータ140の接
続位置を選択するための参照電圧131は、埋込み型粗
サブレンジ選択スイッチ及び論理回路130によって、
粗サブレンジコンパレータ120の出力コード170か
ら決定される。精サブレンジコンパレータ参照電圧15
1の接続位置は、精サブレンジ選択スイッチ及び論理回
路150によって、粗サブレンジコンパレータからの入
力170及び埋込み型粗サブレンジコンパレータからの
入力180を用いて決定される。
[0005] Due to component selection tolerances and process variations, the output code 5 of the coarse subrange comparator 2 can produce errors. To detect this error, V
Gokusei Subrange comparators 4a and 4b are provided on the upper and lower sub-range 1a or 1b which has been determined by in. The outputs of the extreme comparators 4a and 4b form an error code 7. Seminal Subrange output codes 6,1 set of error codes 7 comparators, and a set of coarse sub range code 5 is interpreted by the output encoding logic circuit 8, the output digital representation of the voltage input V in (D0,
D1, D2,..., Dn) are determined. In the above description, there are two sets of error detection circuits. Error correction operations during each comparison cycle of the fine subrange comparator are commanded from only one side of the coarse subrange. This type of configuration consumes additional power and adds additional complexity to the physical structure. In order to reduce the number of special comparators and simplify the physical structure, Patent Application Serial No. 081 497 881, assigned to the same assignee as the present application, provides a set of embedded molds as shown in FIG. Coarse subrange comparator 14
Use 0. The reference codes generated by these embedded coarse sub-range comparators determine the appropriate reference voltage range for fine sub-range comparator 160. Code 170 from coarse subrange comparator 120, code 18 from embedded coarse subrange comparator 140
The 0 and the code 190 from the fine subrange comparator 160 are encoded and formed into an output digital code. The reference voltage 131 for selecting the connection position of the embedded coarse sub-range comparator 140 is set by the embedded coarse sub-range selection switch and the logic circuit 130.
It is determined from the output code 170 of the coarse subrange comparator 120. Fine subrange comparator reference voltage 15
The connection position of 1 is determined by the fine subrange selection switch and logic circuit 150 using the input 170 from the coarse subrange comparator and the input 180 from the embedded coarse subrange comparator.

【0006】[0006]

【発明の概要】本発明の目的は、並列アナログ・デジタ
ル変換器の物理的構造の複雑さを減少させることであ
る。本発明の別の目的は、不要な回路を排除することに
よって電力消費を減少させることである。図9は、本発
明のタイミング図である。粗A/D変換器730及び精
A/D変換器760は、第1のクロックサイクルの第1
の半クロックサイクル705の間に入力信号をそれぞれ
サンプルし、入力データサンプル735及び765を生
成する。第1のクロックサイクルの第2の半サイクル7
10の間に、粗A/D変換器730は入力データサンプ
ル735の比較動作740を遂行する。この比較動作7
40の結果、入力データサンプル735の粗ディジタル
コードが決定され、精A/D変換器760のために必要
な参照電圧が選択される。第1のクロックサイクルの第
2の半サイクル710の後半に、精A/D変換器760
は入力データサンプル765を比較し、精ディジタルコ
ードを決定する。このようにして「データ1」805
(粗ディジタルコードと、入力データサンプル735及
び765との組合せ)を、1クロックサイクル中に決定
することができる。粗A/D変換器730及び精A/D
変換器760は、第2のクロックサイクルの第1の半サ
イクル715中に入力信号の第2のサンプル745、7
75をそれぞれ生成することが可能であり、第2の精A
/D変換器は不要である。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to reduce the complexity of the physical structure of a parallel analog-to-digital converter. Another object of the invention is to reduce power consumption by eliminating unnecessary circuitry. FIG. 9 is a timing chart of the present invention. The coarse A / D converter 730 and the fine A / D converter 760 perform the first clock cycle.
The input signal is sampled during half clock cycle 705 of, respectively, to generate input data samples 735 and 765. Second half cycle 7 of first clock cycle
During 10, coarse A / D converter 730 performs a comparison operation 740 of input data samples 735. This comparison operation 7
As a result of 40, the coarse digital code of the input data sample 735 is determined and the required reference voltage for the fine A / D converter 760 is selected. In the second half of the second half cycle 710 of the first clock cycle, a fine A / D converter 760
Compares the input data samples 765 to determine a fine digital code. Thus, “data 1” 805
(The combination of the coarse digital code and the input data samples 735 and 765) can be determined in one clock cycle. Coarse A / D converter 730 and fine A / D
The converter 760 provides a second sample 745, 7 of the input signal during the first half cycle 715 of the second clock cycle.
75, respectively, and a second refinement A
No / D converter is required.

【0007】上述した目的を達成するために、本発明に
よる2段階A/D変換器は、粗分解能A/D変換器及び
精A/D変換器を有している。サンプルホールド回路
は、印加されるアナログ入力電圧を離散した時点にサン
プルし、このアナログ入力電圧のサンプルを、粗A/D
変換器及び精A/D変換器のための入力信号源として保
持する。参照電圧発生器が2つの参照電圧源の間に接続
されていて、複数の参照電圧を生成する。
In order to achieve the above-mentioned object, a two-stage A / D converter according to the present invention has a coarse resolution A / D converter and a fine A / D converter. The sample and hold circuit samples the applied analog input voltage at discrete points in time, and
Hold as an input signal source for the converter and the fine A / D converter. A reference voltage generator is connected between the two reference voltage sources and generates a plurality of reference voltages.

【0008】サンプルされたアナログ入力信号は粗A/
D変換器に印加され、参照電圧発生器からの粗の組の参
照電圧と比較されて粗ディジタルコードを生成する。粗
ディジタルコードは、参照電圧選択論理手段へ印加され
る。この手段は、1組の複数の参照電圧(精参照電圧)
を選択する参照電圧選択スイッチに接続されている。サ
ンプルされたアナログ入力信号は精A/D変換器にも印
加され、精参照電圧と比較されて精ディジタルコードが
生成される。粗ディジタルコード及び精ディジタルコー
ドは出力エンコーデイング手段において変換され、また
粗ディジタルコードは修正されて出力ディジタルコード
が形成される。
[0008] The sampled analog input signal is a coarse A /
It is applied to a D-converter and compared to a coarse set of reference voltages from a reference voltage generator to generate a coarse digital code. The coarse digital code is applied to the reference voltage selection logic. This means comprises a set of a plurality of reference voltages (fine reference voltages)
Is connected to a reference voltage selection switch for selecting The sampled analog input signal is also applied to a fine A / D converter and compared with a fine reference voltage to generate a fine digital code. The coarse digital code and the fine digital code are converted in output encoding means, and the coarse digital code is modified to form an output digital code.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】図4を参照する。アナログ入力電
圧(Vin)500はサンプルホールド回路505へ印加
される。回路505は、Vin500を周期的にサンプル
し、それをサンプルされたアナログ入力電圧510とし
て保持する。参照電圧発生器540が、参照電圧源VRB
541とVRT546との間に接続されている。参照電圧
発生器540は、参照電圧源VRB541とVRT546と
の間で増分的に増加する複数の参照電圧544を発生す
る。参照電圧544の増分は (VRT−VRB)/2n として決定される。ここに、nはディジタル出力コード
575内のビット数である。複数の参照電圧544は、
複数のスイッチ543からなる参照電圧スイッチング回
路網に接続されている。これらの複数の参照電圧544
から、粗の組の参照電圧547が取り出され、粗の組の
電圧コンパレータ520に恒久的に接続されている。サ
ンプルされたアナログ入力電圧510は、粗の組の参照
電圧547と比較される。この比較の結果が粗温度計コ
ード527である。温度計コード527は2進コードで
あり、この2進コードは、例えば 0000 コードの最低値 0001 0011 0111 1111 コードの最高値 のように、コードが増加するとコードの各連続ディジッ
トが「1」に変化するようになっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIG. The analog input voltage (V in ) 500 is applied to the sample and hold circuit 505. Circuit 505, a V in 500 periodically samples and holds it as an analog input voltage 510 samples. Reference voltage generator 540 provides a reference voltage source V RB
541 and V RT 546. Reference voltage generator 540 generates a plurality of reference voltages 544 that increase incrementally between reference voltage sources V RB 541 and V RT 546. The increment of the reference voltage 544 is determined as (V RT -V RB ) / 2 n . Here, n is the number of bits in the digital output code 575. The plurality of reference voltages 544 are
It is connected to a reference voltage switching network consisting of a plurality of switches 543. These plurality of reference voltages 544
, A coarse set of reference voltages 547 is extracted and permanently connected to the coarse set of voltage comparators 520. The sampled analog input voltage 510 is compared to a coarse set of reference voltages 547. The result of this comparison is the coarse thermometer code 527. The thermometer code 527 is a binary code, and each binary digit of the code changes to “1” as the code increases, for example, the lowest value of the 0000 code, 0001 0011 0111 1111 the highest value of the code. It is supposed to.

【0010】粗温度計コード527は、適切なスイッチ
選択線545を選択させるのに使用される。スイッチ選
択線545は複数のスイッチ543からなる参照電圧ス
イッチング回路網に接続されていて適切なスイッチ54
3を作動させ、1組の複数の参照電圧544を接続して
精参照電圧549を供給させる。粗ディジタルコード5
55及び精ディジタルコード565は出力エンコーダ5
70へ転送され、出力エンコーダ570はそれらを出力
ディジタルコード575に変換する。この出力ディジタ
ルコード575は、アナログ入力電圧(Vin)500の
大きさを表す2進数である。粗ディジタルコード555
は1組の2進数の最上位ビットに割当てられ、精ディジ
タルコード565は1組の2進数の最下位ビットに割当
てられる。精ディジタルコード565は、最上位ビット
のための誤差修正係数をも供給する。
The coarse thermometer code 527 is used to cause the appropriate switch select line 545 to be selected. Switch select line 545 is connected to a reference voltage switching network comprising a plurality of switches
3 is operated to connect a set of a plurality of reference voltages 544 to supply a fine reference voltage 549. Coarse digital code 5
55 and the fine digital code 565 are output encoder 5
The output encoder 570 converts them to output digital codes 575. This output digital code 575 is a binary number representing the magnitude of the analog input voltage (V in ) 500. Coarse digital code 555
Is assigned to the most significant bit of a set of binary numbers, and the fine digital code 565 is assigned to the least significant bit of a set of binary numbers. The fine digital code 565 also provides an error correction factor for the most significant bit.

【0011】図5に参照電圧発生器(図4の540)を
示す。参照電圧源VRB541は抵抗542aに接続さ
れ、参照電圧源VRT546は抵抗542bに接続されて
いる。複数の抵抗542が分圧器として直列に接続され
ており、抵抗542の各接合点に発生する電圧が参照電
圧の1つになっている(図4の544)。粗コンパレー
タ(図4の520)のための参照電圧は偶数列580と
奇数列585との接合点から取り出され、これらの参照
電圧は粗コンパレータ520に恒久的に印加されてい
る。精コンパレータへ印加する予定の参照電圧549
は、個々の抵抗542の各接合点から取り出される。こ
れらの参照電圧549の選択は粗温度計コード527に
よって決定され、選択された参照電圧は複数のスイッチ
543からなる参照電圧スイッチング回路網を通して精
コンパレータ(図4の530)へ印加される。
FIG. 5 shows a reference voltage generator (540 in FIG. 4). The reference voltage source V RB 541 is connected to a resistor 542a, and the reference voltage source V RT 546 is connected to a resistor 542b. A plurality of resistors 542 are connected in series as a voltage divider, and the voltage generated at each junction of the resistors 542 is one of the reference voltages (544 in FIG. 4). The reference voltage for the coarse comparator (520 in FIG. 4) is taken from the junction of the even column 580 and the odd column 585, and these reference voltages are permanently applied to the coarse comparator 520. Reference voltage 549 to be applied to fine comparator
Are taken from each junction of the individual resistors 542. The selection of these reference voltages 549 is determined by the coarse thermometer code 527, and the selected reference voltage is applied to a fine comparator (530 in FIG. 4) through a reference voltage switching network consisting of a plurality of switches 543.

【0012】図6に、図5の参照電圧発生器540の奇
数枝路585内の接合点を選択する例を示す。1組の精
コンパレータ539(図4の530)は、図4の参照電
圧選択スイッチ543を通して精参照電圧577に接続
される。サンプルされたVin510が精参照電圧577
と比較され、サンプルされたVin510の大きさに依存
する温度計コード537を発生する。精温度計コード5
37に基づいて、図4の精エンコーダ560は図6の精
ディジタルコード590を形成する。またもし偶数枝路
580が選択されれば(図7参照)、精参照電圧579
が精コンパレータ539に印加される。上述したよう
に、精温度計コード537のための精コンパレータ53
9は、これらの精参照電圧579とサンプルされたVin
510とを比較する。この場合は、精温度計コード53
7に基づいて、図4の精エンコーダ560は図7の精デ
ィジタルコード595を形成する。
FIG. 6 shows an example of selecting a junction in the odd-numbered branch 585 of the reference voltage generator 540 of FIG. One set of the fine comparator 539 (530 in FIG. 4) is connected to the fine reference voltage 577 through the reference voltage selection switch 543 in FIG. Sample is V in 510 was the fine voltage references 577
It is compared with, for generating a thermometer code 537 depends on the magnitude of V in 510, which is a sample. Precision thermometer code 5
Based on 37, the fine encoder 560 of FIG. 4 forms the fine digital code 590 of FIG. If the even-numbered branch 580 is selected (see FIG. 7), the fine reference voltage 579 is set.
Is applied to the fine comparator 539. As described above, the fine comparator 53 for the fine thermometer code 537
9, these fine voltage references 579 and sampled V in
Compare with 510. In this case, the thermometer code 53
7, the fine encoder 560 of FIG. 4 forms the fine digital code 595 of FIG.

【0013】図8に、図4の精エンコーダ560を示
す。図8に示すように、精の組の参照電圧549は、コ
ンパレータ535においてサンプルされたVin510と
比較され、精温度計コード537が生成される。これら
の温度計コードは、NANDゲートアレイ600の入力
に印加される。NANDゲートアレイ600内の1つの
ゲートは、温度計コード537の隣り合う2つのビット
を論理的に組合せる。NANDゲートアレイ600の出
力は、もし温度計コード537の隣り合う2つのビット
が等しければ論理「0」であり、等しくなければ論理
「1」である。このコードの構造は、温度計コード53
7の隣り合う2つのビットの1組だけが等しくならない
ようにしてあるので、NANDゲートアレイ600の出
力を論理「1」にする温度計コード537の論理「0」
と論理「1」との間の境界以外のNANDゲートアレイ
600の全ての出力は論理「0」になる。
FIG. 8 shows the fine encoder 560 of FIG. As shown in FIG. 8, fine set of reference voltage 549 is compared to V in 510, which is sampled at the comparator 535, seminal thermometer code 537 is generated. These thermometer codes are applied to the inputs of NAND gate array 600. One gate in NAND gate array 600 logically combines two adjacent bits of thermometer code 537. The output of NAND gate array 600 is a logic "0" if two adjacent bits of thermometer code 537 are equal, and a logic "1" if they are not equal. The structure of this code is thermometer code 53
Since only one set of two adjacent bits of 7 is not equal, the logic "0" of the thermometer code 537 which makes the output of the NAND gate array 600 a logic "1"
All outputs of the NAND gate array 600 other than the boundary between the logic "1" and the logic "1" become logic "0".

【0014】線B0 、B1 、及びB2 610は、図4の
精エンコーダ560の出力のための基本ROMコードを
含んでいる。コード選択回路650は、この基本ROM
コードを変更して図4の修正された出力精ディジタルコ
ード565を形成する。コード選択回路650は、線B
0 、B1 、及びB2 610の論理値を変更するように構
成されている複数のNチャネル金属酸化物半導体トラン
ジスタ(NMOST)を含んでいる。もし温度計コード
537が、NANDゲート605の出力を論理「1」に
するような値を有していれば、NMOST 632、6
36、及び640が導通状態にされる。もし、図4の粗
温度計コード527の評価の結果、奇数枝路620が選
択されればNMOST 630及び634が導通させら
れ、精エンコーダ(図4の560)は奇数枝路コード5
90の値<100>を出力するようになる。しかしなが
ら、もし図4の粗温度計コード527の評価の結果、偶
数枝路625が選択されればNMOST 638が導通
させられ、精エンコーダ(図4の560)は、偶数枝路
コード595の値<011>を出力するようになる。こ
れらのコード590及び595が、図4の最終的な精デ
ィジタルコード565である。
Lines B0, B1, and B2 610 contain the basic ROM code for the output of fine encoder 560 of FIG. The code selection circuit 650 uses the basic ROM
The code is modified to form the modified output digital code 565 of FIG. The code selection circuit 650 uses the line B
0, B1, and B2 610 including a plurality of N-channel metal oxide semiconductor transistors (NMOSTs) configured to change logic values. If the thermometer code 537 has a value that causes the output of NAND gate 605 to be a logical "1", NMOSTs 632,6
36 and 640 are made conductive. If the odd branch 620 is selected as a result of the evaluation of the coarse thermometer code 527 of FIG. 4, the NMOSTs 630 and 634 are turned on, and the fine encoder (560 of FIG.
A value <100> of 90 is output. However, if the evaluation of the coarse thermometer code 527 of FIG. 4 indicates that the even branch 625 is selected, the NMOST 638 is turned on and the fine encoder (560 of FIG. 4) sets the value of the even branch code 595 <011> is output. These codes 590 and 595 are the final fine digital codes 565 of FIG.

【0015】図9を参照する。クロック700は、図4
のサンプルホールド回路505のサンプル時間を決定
し、また図4の粗コンパレータ520及び精コンパレー
タ530が比較を遂行する時点を決定する。第1のクロ
ックサイクルの第1の半サイクル705に、入力電圧の
サンプル735及び765が粗A/D変換器730及び
精A/D変換器760へ印加される。粗A/D変換器7
30の比較動作740は、第1のクロックサイクルの第
2の半サイクル710の前半に遂行される。この比較の
結果は、図4の粗ディジタルコード555を決定するた
めと、図4の複数のスイッチ543を設定するためとに
使用される。これにより、精A/D変換器760はサン
プルされたVin510と図4の精参照電圧549とを比
較することができるようになる。この比較770は、第
1のクロックサイクルの第2の半サイクル710の後半
に遂行され、結果が図4の精ディジタルコード565で
ある。図4の精ディジタルコード565と粗ディジタル
コード555とは、第2のクロックサイクルの第1の半
サイクル715中に図4の出力コーディング及び誤差修
正論理回路570において組合され、修正され(79
0)て図4の出力ディジタルコード575にされる。こ
の出力ディジタルコード575は、第2のクロックサイ
クルの第2の半サイクル720以降「データ1」805
として使用可能になる。
Referring to FIG. The clock 700 is shown in FIG.
Of the sample-and-hold circuit 505 of FIG. 4 and the time when the coarse comparator 520 and the fine comparator 530 of FIG. 4 perform the comparison. During the first half cycle 705 of the first clock cycle, input voltage samples 735 and 765 are applied to coarse A / D converter 730 and fine A / D converter 760. Rough A / D converter 7
Thirty comparison operations 740 are performed in the first half of the second half cycle 710 of the first clock cycle. The result of this comparison is used to determine the coarse digital code 555 of FIG. 4 and to set a plurality of switches 543 of FIG. Thus, so fine A / D converter 760 may compare the fine reference voltage 549 V in 510 and 4, which is a sample. This comparison 770 is performed in the second half of the second half cycle 710 of the first clock cycle, and the result is the fine digital code 565 of FIG. The fine digital code 565 and the coarse digital code 555 of FIG. 4 are combined and corrected (79) in the output coding and error correction logic 570 of FIG. 4 during the first half cycle 715 of the second clock cycle.
0) is output to the output digital code 575 of FIG. This output digital code 575 is the "data 1" 805 after the second half cycle 720 of the second clock cycle.
Will be available as

【0016】このプロセスは、第2のクロックサイクル
の第1の半サイクル715の間に遂行される粗A/D変
換器サンプリング745及び精A/D変換器サンプリン
グ775と重なり合うことができる。粗比較750及び
精比較780を遂行して図4の精及び粗ディジタルコー
ド555、565を生成するのは、第2のクロックサイ
クルの第2の半サイクル720に遂行される。図4の精
及び粗ディジタルコード555及び565は、第3のク
ロックサイクルの第1の半サイクル725の間に795
で示されているように組合され、修正され、図4の出力
ディジタルコード575が形成される。この出力ディジ
タルコード「データ2」810は、次の半サイクル、即
ち第3のクロックサイクルの第2の半サイクル以降使用
可能になる。
This process can overlap the coarse A / D converter sampling 745 and the fine A / D converter sampling 775 performed during the first half cycle 715 of the second clock cycle. Performing the coarse comparison 750 and the fine comparison 780 to generate the fine and coarse digital codes 555, 565 of FIG. 4 is performed in the second half cycle 720 of the second clock cycle. The fine and coarse digital codes 555 and 565 of FIG. 4 are 795 during the first half cycle 725 of the third clock cycle.
4 are combined and modified to form the output digital code 575 of FIG. This output digital code "data 2" 810 is available after the next half cycle, the second half cycle of the third clock cycle.

【0017】サンプリング、比較、及び出力修正及びエ
ンコーディングは、第1のクロックサイクル705及び
710の後の全てのクロックサイクル700において、
出力ディジタルコードが使用可能になるように、重なり
合っている。以上に本発明を好ましい実施形態に関して
説明したが、当業者ならば本発明の思想及び範囲から逸
脱することなく形状及び細部に種々の変更を考案するこ
とが可能であることを理解されたい。
The sampling, comparison, and output correction and encoding are performed in every clock cycle 700 after the first clock cycles 705 and 710.
The output digital codes overlap so that they can be used. Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, it will be understood that those skilled in the art can devise various modifications in shape and detail without departing from the spirit and scope of the invention.

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

【図1】従来の技術による並列またはフラッシュA/D
変換器の回路図である。
FIG. 1 shows a parallel or flash A / D according to the prior art.
It is a circuit diagram of a converter.

【図2】従来の技術による2段A/D変換器の回路図で
ある。
FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional two-stage A / D converter.

【図3】従来の技術による埋込み型サブレンジングA/
D変換器の回路図である。
FIG. 3 shows a conventional embedded subranging A /
It is a circuit diagram of a D converter.

【図4】本発明による2段A/D変換器の回路図であ
る。
FIG. 4 is a circuit diagram of a two-stage A / D converter according to the present invention.

【図5】本発明による参照電圧発生器の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of a reference voltage generator according to the present invention.

【図6】図6の参照電圧回路網の奇数枝路選択を示す図
である。
FIG. 6 is a diagram illustrating odd branch selection of the reference voltage network of FIG. 6;

【図7】図6の参照電圧回路網の偶数枝路選択を示す図
である。
FIG. 7 is a diagram illustrating even branch selection of the reference voltage network of FIG. 6;

【図8】本発明による精エンコーダの回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram of a fine encoder according to the present invention.

【図9】本発明の変換サイクルのタイミング図である。FIG. 9 is a timing diagram of a conversion cycle according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

500 入力アナログ電圧(Vin) 505 サンプルホールド回路 520 粗コンパレータ 530 精コンパレータ 540 参照電圧発生器 541,546 参照電圧源 542 抵抗 543 参照電圧選択スイッチ 544 参照電圧 547 粗の組の参照電圧 549 精の組の参照電圧 550 粗コンパレータ 560 精コンパレータ 570 出力コーディング及び誤差修正論理回路 575 出力ディジタルコード 600 NANDゲートアレイ500 Input analog voltage (V in ) 505 Sample hold circuit 520 Coarse comparator 530 Fine comparator 540 Reference voltage generator 541, 546 Reference voltage source 542 Resistance 543 Reference voltage selection switch 544 Reference voltage 547 Coarse set reference voltage 549 Fine set Reference voltage 550 Coarse comparator 560 Fine comparator 570 Output coding and error correction logic circuit 575 Output digital code 600 NAND gate array

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【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成8年12月3日[Submission date] December 3, 1996

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図4[Correction target item name] Fig. 4

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図4】 FIG. 4

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図5[Correction target item name] Fig. 5

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図5】 FIG. 5

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図6[Correction target item name] Fig. 6

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図6】 FIG. 6

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図7[Correction target item name] Fig. 7

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図7】 FIG. 7

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図8[Correction target item name] Fig. 8

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図8】 FIG. 8

Claims (29)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アナログ入力信号電圧を、その大きさを
xビットで表す出力ディジタルコードに変換する2段階
アナログ・デジタル変換器において、 a)第1の半クロックサイクル中に上記アナログ入力信
号電圧を入手し、その瞬時サンプルを保持する入力サン
プリング手段と、 b)第2の半クロックサイクル期間の前半に、上記アナ
ログ入力信号電圧の瞬時サンプルと複数の粗参照電圧と
を比較し、上記アナログ入力信号電圧の瞬時サンプルの
大きさの粗推定を表す粗ディジタル温度計コードを生成
する粗比較手段と、 c)上記第2の半クロックサイクル周期の後半に、上記
アナログ入力信号電圧の瞬時サンプルと複数の精参照電
圧の部分集合とを比較し、上記アナログ入力信号電圧の
瞬時サンプルの大きさの上記粗推定の細かい区分を表す
精ディジタル温度計コードを生成する精比較手段と、 d)第1の参照電圧源と第2の参照電圧源との間に接続
され、複数の粗参照電圧及び複数の精参照電圧を発生す
る参照電圧発生器と、 e)上記複数の精参照電圧の適切な部分集合を、上記精
比較手段に選択的に接続する参照電圧選択スイッチ回路
網と、 f)上記粗ディジタル温度計コードによる決定に従って
上記参照電圧選択スイッチ回路網の一部を作動させる参
照電圧スイッチ論理回路手段と、 g)上記粗ディジタル温度計コードを、上記出力ディジ
タルコードの最上位部分に変換する粗エンコーダと、 h)上記精ディジタル温度計コードを、上記出力ディジ
タルコードの最下位部分に変換する精エンコーダと、 i)上記出力ディジタルコードの最上位部分を調整して
上記粗比較手段が発生する何等かの誤差を修正し、調整
された出力ディジタルコードを上記2段階アナログ・デ
ジタル変換器の外部回路へ転送する出力コード修正手段
と、を有することを特徴とするアナログ・デジタル変換
器。
1. A two-stage analog-to-digital converter for converting an analog input signal voltage into an output digital code whose magnitude is represented by x bits: a) converting said analog input signal voltage during a first half clock cycle Input sampling means for obtaining and holding the instantaneous sample; b) comparing the instantaneous sample of the analog input signal voltage with a plurality of coarse reference voltages during the first half of a second half clock cycle period; Coarse comparison means for generating a coarse digital thermometer code representing a coarse estimate of the magnitude of the instantaneous sample of voltage; c) in the second half of said second half clock cycle period, an instantaneous sample of said analog input signal voltage and a plurality of Compare with the subset of the fine reference voltage and display the fine division of the coarse estimation of the magnitude of the instantaneous sample of the analog input signal voltage. Fine comparison means for generating a fine digital thermometer code; d) connected between the first reference voltage source and the second reference voltage source to generate a plurality of coarse reference voltages and a plurality of fine reference voltages. A reference voltage generator; e) a reference voltage selection switch network for selectively connecting an appropriate subset of the plurality of fine reference voltages to the fine comparison means; f) as determined by the coarse digital thermometer code. Reference voltage switch logic means for activating a portion of the reference voltage selection switch network; g) a coarse encoder for converting the coarse digital thermometer code into a most significant portion of the output digital code; A fine encoder for converting the digital thermometer code into the least significant part of the output digital code; and i) adjusting the most significant part of the output digital code to perform the coarse comparison. Output code correcting means for correcting any error generated by the stage and transferring the adjusted output digital code to an external circuit of the two-stage analog-digital converter. vessel.
【請求項2】 上記入力サンプリング手段は、クロック
パルスの規則的な周期で上記瞬時サンプルを入手して保
持し、上記クロックパルスの周期は先行する第1の半サ
イクルと、後続する第2の半サイクルとからなる請求項
1に記載のアナログ・デジタル変換器。
2. The input sampling means acquires and holds the instantaneous sample at a regular period of a clock pulse, wherein the period of the clock pulse is a first half cycle preceding and a second half cycle following. 2. The analog to digital converter according to claim 1, comprising a cycle.
【請求項3】 上記粗比較手段は複数の粗電圧コンパレ
ータからなり、上記各電圧コンパレータは、上記アナロ
グ入力信号電圧の瞬時サンプルが印加されるサンプル入
力ポートと、上記粗参照電圧が印加される参照電圧ポー
トと、比較出力ポートとを備え、上記比較出力ポート
は、上記アナログ入力信号電圧の瞬時サンプルが上記粗
参照電圧よりも大きい場合には第1の論理状態を出力
し、上記アナログ入力信号電圧の瞬時サンプルが上記粗
参照電圧よりも小さい場合には第2の論理状態を出力す
る請求項1に記載のアナログ・デジタル変換器。
3. The coarse comparison means comprises a plurality of coarse voltage comparators, each of which comprises a sample input port to which an instantaneous sample of the analog input signal voltage is applied, and a reference to which the coarse reference voltage is applied. A voltage port and a comparison output port, wherein the comparison output port outputs a first logic state when an instantaneous sample of the analog input signal voltage is greater than the coarse reference voltage; 2. The analog-to-digital converter according to claim 1, wherein the second logic state is output if the instantaneous sample of the second reference signal is smaller than the coarse reference voltage.
【請求項4】 上記複数の粗電圧コンパレータは、nを
上記出力ディジタルコードの最上位部分のビット数とし
て、2n 個のコンパレータを更に有する請求項3に記載
のアナログ・デジタル変換器。
4. The analog-to-digital converter according to claim 3, wherein said plurality of coarse voltage comparators further comprise 2 n comparators, where n is the number of bits of a most significant part of said output digital code.
【請求項5】 上記精比較手段は複数の精電圧コンパレ
ータからなり、上記各電圧コンパレータは、上記アナロ
グ入力信号電圧の瞬時サンプルが印加されるサンプル入
力ポートと、上記精参照電圧が印加される参照電圧ポー
トと、比較出力ポートとを備え、上記比較出力ポート
は、上記アナログ入力信号電圧の瞬時サンプルが上記精
参照電圧よりも大きい場合には第1の論理状態を出力
し、上記アナログ入力信号電圧の瞬時サンプルが上記精
参照電圧よりも小さい場合には第2の論理状態を出力す
る請求項1に記載のアナログ・デジタル変換器。
5. The fine comparison means comprises a plurality of fine voltage comparators, each of the voltage comparators being a sample input port to which an instantaneous sample of the analog input signal voltage is applied, and a reference to which the fine reference voltage is applied. A voltage port, and a comparison output port, wherein the comparison output port outputs a first logic state when an instantaneous sample of the analog input signal voltage is greater than the fine reference voltage; 2. The analog-to-digital converter according to claim 1, wherein the second logic state is output when the instantaneous sample of the second reference signal is smaller than the fine reference voltage.
【請求項6】 上記複数の精電圧コンパレータは、n−
xを上記出力ディジタルコードの最下位部分のビット数
として、2n-x 個のコンパレータを更に有する請求項5
に記載のアナログ・デジタル変換器。
6. The plurality of fine voltage comparators, wherein n-
6. A circuit according to claim 5, further comprising 2 nx comparators, wherein x is the number of bits of the least significant part of said output digital code.
2. An analog-to-digital converter according to claim 1.
【請求項7】 上記参照電圧発生器は、第1の参照電圧
源と第2の参照電圧源との間に分圧回路網を形成するよ
うに直列に接続されている複数の抵抗からなり、上記複
数の粗参照電圧及び上記複数の精参照電圧の中の電圧の
1つを、上記複数の抵抗の各接合点に発生する請求項1
に記載のアナログ・デジタル変換器。
7. The reference voltage generator comprises a plurality of resistors connected in series to form a voltage divider network between a first reference voltage source and a second reference voltage source. 2. The method of claim 1, wherein one of the plurality of coarse reference voltages and the plurality of fine reference voltages is generated at each junction of the plurality of resistors.
2. An analog-to-digital converter according to claim 1.
【請求項8】 上記複数の抵抗の各接合点に発生する電
圧が同じ大きさになるように、上記複数の抵抗内の各抵
抗は等しい大きさの抵抗値を有している請求項7に記載
のアナログ・デジタル変換器。
8. The resistance of each of the plurality of resistors has an equal magnitude so that the voltage generated at each junction of the plurality of resistors has the same magnitude. Analog-to-digital converter as described.
【請求項9】 上記複数の抵抗内の抵抗の数は2x 個で
ある請求項7に記載のアナログ・デジタル変換器。
9. The analog-to-digital converter according to claim 7, wherein the number of resistors in said plurality of resistors is 2 × .
【請求項10】 上記粗参照電圧は、上記分圧回路網に
よって2n 増分ずつ離間されている請求項1に記載のア
ナログ・デジタル変換器。
10. The analog-to-digital converter of claim 1, wherein the coarse reference voltages are separated by 2 n increments by the voltage divider network.
【請求項11】 上記精参照電圧は、上記各粗参照電圧
の間に2n-x 増分ずつ離間している請求項1に記載のア
ナログ・デジタル変換器。
11. The analog-to-digital converter according to claim 1, wherein said fine reference voltage is separated by 2 nx increments between each said coarse reference voltage.
【請求項12】 上記複数の抵抗は複数の抵抗の列に編
成されており、上記粗参照電圧は各列の頂部及び底部か
ら取り出され、上記精電圧は上記複数の抵抗の列の各列
にまたがって分布している請求項1に記載のアナログ・
デジタル変換器。
12. The plurality of resistors are organized in a plurality of resistor columns, the coarse reference voltage is taken from the top and bottom of each column, and the fine voltage is provided in each column of the plurality of resistor columns. 2. The analog according to claim 1, which is distributed over
Digital converter.
【請求項13】 上記複数の抵抗の列は更に1組の偶数
列及び1組の奇数列からなり、上記偶数列と上記奇数列
とが交互に配列されている請求項12に記載のアナログ
・デジタル変換器。
13. The analog amplifier according to claim 12, wherein said plurality of resistor columns further comprise a set of even columns and a set of odd columns, wherein said even columns and said odd columns are alternately arranged. Digital converter.
【請求項14】 上記参照電圧選択スイッチ回路網は複
数のスイッチからなり、上記各スイッチは上記精参照電
圧の1つに接続されるようになっていて上記参照電圧選
択論理回路手段による決定に従って上記精参照電圧の1
つを上記複数の精電圧コンパレータの1つに選択的に印
加する請求項1に記載のアナログ・デジタル変換器。
14. The reference voltage selection switch network comprises a plurality of switches, each of said switches being connected to one of said fine reference voltages, wherein said switches are responsive to a determination by said reference voltage selection logic circuit means. 1 of fine reference voltage
2. The analog-to-digital converter according to claim 1, wherein one of the plurality of voltage comparators is selectively applied to one of the plurality of fine voltage comparators.
【請求項15】 上記粗ディジタル温度計コードは、上
記参照電圧選択スイッチ回路網によって上記精比較手段
に接続される上記複数の列の中の列の選択を決定する請
求項1に記載のアナログ・デジタル変換器
15. The analog digital thermometer code of claim 1, wherein said coarse digital thermometer code determines a selection of a column among said plurality of columns connected to said fine comparison means by said reference voltage selection switch network. Digital converter
【請求項16】 上記精ディジタルエンコーダは、 a)上記精ディジタル温度計コードが印加される複数の
温度計コード入力と、上記精ディジタル温度計コードの
第1の論理状態と第2の論理状態との間の境界ビットを
決定する論理決定手段のアレイと、上記境界ビットを伝
送する出力とを有する温度計コードインタプリタと、 b)上記出力ディジタルコードの考え得る全ての最下位
部分を格納している読み出し専用メモリを備え、 上記境界ビット、及び偶数または奇数選択ビットは上記
出力ディジタルコードの適切な最下位部分を選択する請
求項1に記載のアナログ・デジタル変換器。
16. The fine digital encoder comprises: a) a plurality of thermometer code inputs to which the fine digital thermometer code is applied; a first logic state and a second logic state of the fine digital thermometer code. B) a thermometer code interpreter having an array of logic determining means for determining the boundary bits between: and an output transmitting said boundary bits; b) storing all possible least significant parts of said output digital code. The analog-to-digital converter of claim 1, comprising a read-only memory, wherein said boundary bits and even or odd selection bits select an appropriate least significant portion of said output digital code.
【請求項17】 サンプルされたアナログ入力信号電圧
を、その大きさをxビットで表す出力ディジタルコード
に2段階で変換するアナログ・デジタル変換器におい
て、 a)第1の半クロックサイクル中に、間隔をおいた周期
で瞬時的にアナログ入力信号電圧から上記サンプルされ
たアナログ入力信号電圧を入手して保持する入力サンプ
リング手段と、 b)第2の半クロックサイクルの前半に、上記サンプル
されたアナログ入力信号電圧と複数の粗参照電圧とを比
較し、上記サンプルされたアナログ入力信号電圧の大き
さの粗推定を表す粗ディジタル温度計コードを生成する
粗アナログ・デジタル変換器と、 c)上記第2の半クロックサイクルの後半に、上記サン
プルされたアナログ入力信号電圧と複数の精参照電圧の
一部とを比較し、上記サンプルされたアナログ入力信号
電圧の上記粗推定の細かい区分を表す精ディジタル温度
計コードを生成する精アナログ・デジタル変換器と、 d)第1の参照電圧源と第2の参照電圧源との間に分圧
回路網を形成するように直列に接続された複数の抵抗か
らなり、上記直列接続された2個の抵抗の接合点に上記
複数の粗参照電圧及び上記複数の精参照電圧の中の電圧
の1つを発生する参照電圧発生器と、 e)複数のスイッチからなり、上記スイッチは上記複数
の直列接続された抵抗の中の2つの抵抗の接合点に接続
されるようになっていて上記複数の精参照電圧の1つを
上記精アナログ・デジタル変換器に選択的に接続する参
照電圧選択スイッチ回路網と、 f)上記粗ディジタル温度計コードによる決定に従っ
て、上記参照電圧選択スイッチ回路網の選択された部分
を作動させる参照電圧選択スイッチ論理回路手段と、 g)上記粗ディジタル温度計コードを、上記出力ディジ
タルコードの最上位部分に変換する粗アナログ・デジタ
ル変換器エンコーダと、 h)上記精ディジタル温度計コードを、上記出力ディジ
タルコードの最下位部分に変換する精アナログ・デジタ
ル変換器エンコーダであって、この精アナログ・デジタ
ル変換器エンコーダが、上記精ディジタル温度計コード
が印加される複数の温度計コード入力と、上記精ディジ
タル温度計コードの上記第1の論理状態と第2の論理状
態との間の境界ビットを決定する論理決定手段のアレイ
と、上記境界ビットを転送するインタプリタ出力とを有
する温度計コードインタプリタアレイ、及び上記出力デ
ィジタルコードの考え得る全ての最下位部分を格納して
いる読み出し専用メモリを備え、上記境界ビット、及び
偶数または奇数選択ビットが上記出力ディジタルコード
の適切な最下位部分を選択するようになっている精アナ
ログ・デジタル変換器エンコーダと、 i)上記出力ディジタルコードの最上位部分を調整して
上記粗アナログ・デジタル変換器が発生する何等かの誤
差を修正し、調整された出力ディジタルコードを上記2
段階アナログ・デジタル変換器の外部回路へ転送する出
力コード修正手段と、を備えていることを特徴とするア
ナログ・デジタル変換器。
17. An analog-to-digital converter for converting a sampled analog input signal voltage into an output digital code whose magnitude is represented in x bits in two steps: a) during a first half clock cycle, Input sampling means for obtaining and holding the sampled analog input signal voltage instantaneously from the analog input signal voltage at a period of: b) in the first half of the second half clock cycle, A coarse analog-to-digital converter that compares the signal voltage with a plurality of coarse reference voltages and generates a coarse digital thermometer code representing a coarse estimate of the magnitude of the sampled analog input signal voltage; In the second half of the half clock cycle of the above, the sampled analog input signal voltage is compared with a part of a plurality of fine reference voltages, and A fine analog-to-digital converter that produces a fine digital thermometer code representing the coarse fraction of the coarse estimate of the sampled analog input signal voltage; and d) between a first reference voltage source and a second reference voltage source. A plurality of resistors connected in series so as to form a voltage-dividing network, and a junction between the two resistors connected in series is connected to the plurality of coarse reference voltages and the plurality of fine reference voltages. A reference voltage generator for generating one of the voltages; and e) a plurality of switches, the switches being connected to a junction of two of the plurality of serially connected resistors. A reference voltage selection switch network for selectively connecting one of the plurality of fine reference voltages to the fine analog to digital converter; f) the reference voltage selection switch, as determined by the coarse digital thermometer code. Reference voltage selection switch logic means for activating selected portions of the network; g) a coarse analog-to-digital converter encoder for converting the coarse digital thermometer code into a most significant portion of the output digital code; A) a fine analog-to-digital converter encoder for converting said fine digital thermometer code to the least significant part of said output digital code, said fine analog-to-digital converter encoder receiving said fine digital thermometer code; A plurality of thermometer code inputs, an array of logic determining means for determining a boundary bit between the first logic state and the second logic state of the fine digital thermometer code, and transferring the boundary bit. Thermometer code interpreter array having an interpreter output, and possible output digital code A read-only memory storing all least significant parts of the output digital code, wherein said boundary bits and even or odd select bits select an appropriate least significant part of said output digital code. A converter encoder; i) adjusting the most significant part of the output digital code to correct any errors generated by the coarse analog-to-digital converter;
Output code correcting means for transferring the output code to an external circuit of the step analog-to-digital converter.
【請求項18】 上記入力サンプリング手段は、クロッ
クパルスの規則的な周期で上記瞬時サンプルを入手して
保持し、上記クロックパルスは先行する第1の半サイク
ルと、後続する第2の半サイクルとからなる請求項1に
記載のアナログ・デジタル変換器。
18. The input sampling means obtains and holds the instantaneous sample at a regular period of a clock pulse, wherein the clock pulse includes a preceding first half cycle and a succeeding second half cycle. The analog-to-digital converter according to claim 1, comprising:
【請求項19】 上記粗アナログ・デジタル変換器は複
数の粗電圧コンパレータからなり、上記各電圧コンパレ
ータは、上記アナログ入力信号電圧の瞬時サンプルが印
加されるサンプル入力ポートと、上記粗参照電圧が印加
される参照電圧ポートと、比較出力ポートとを備え、上
記比較出力ポートは、上記アナログ入力信号電圧の瞬時
サンプルが上記粗参照電圧よりも大きい場合には第1の
論理状態を出力し、上記アナログ入力信号電圧の瞬時サ
ンプルが上記粗参照電圧よりも小さい場合には第2の論
理状態を出力する請求項17に記載のアナログ・デジタ
ル変換器。
19. The coarse analog-to-digital converter comprises a plurality of coarse voltage comparators, wherein each of the voltage comparators has a sample input port to which an instantaneous sample of the analog input signal voltage is applied, and a coarse input voltage to which the coarse reference voltage is applied. A reference voltage port, and a comparison output port, wherein the comparison output port outputs a first logic state when an instantaneous sample of the analog input signal voltage is greater than the coarse reference voltage; 18. The analog-to-digital converter according to claim 17, wherein a second logic state is output if the instantaneous sample of the input signal voltage is less than the coarse reference voltage.
【請求項20】 上記複数の粗電圧コンパレータは、n
を上記出力ディジタルコードの最上位部分のビット数と
して、2n 個のコンパレータを更に有する請求項19に
記載のアナログ・デジタル変換器。
20. The plurality of coarse voltage comparators, wherein n
20. The analog-to-digital converter according to claim 19, further comprising 2 n comparators, where is the number of bits of the most significant part of the output digital code.
【請求項21】 上記精アナログ・デジタル変換器は複
数の精電圧コンパレータからなり、上記各電圧コンパレ
ータは、上記アナログ入力信号電圧の瞬時サンプルが印
加されるサンプル入力ポートと、上記精参照電圧が印加
される参照電圧ポートと、比較出力ポートとを備え、上
記比較出力ポートは、上記アナログ入力信号電圧の瞬時
サンプルが上記精参照電圧よりも大きい場合には第1の
論理状態を出力し、上記アナログ入力信号電圧の瞬時サ
ンプルが上記精参照電圧よりも小さい場合には第2の論
理状態を出力する請求項17に記載のアナログ・デジタ
ル変換器。
21. The fine analog-to-digital converter comprises a plurality of fine voltage comparators, wherein each of the voltage comparators has a sample input port to which an instantaneous sample of the analog input signal voltage is applied, and a fine reference voltage applied thereto. A reference voltage port, and a comparison output port, wherein the comparison output port outputs a first logic state when an instantaneous sample of the analog input signal voltage is greater than the fine reference voltage; 18. The analog-to-digital converter according to claim 17, wherein a second logic state is output if the instantaneous sample of the input signal voltage is less than the fine reference voltage.
【請求項22】 上記複数の精電圧コンパレータは、n
−xを上記出力ディジタルコードの最下位部分のビット
数として、2n-x 個のコンパレータを更に有する請求項
21に記載のアナログ・デジタル変換器。
22. The plurality of fine voltage comparators, wherein n
22. The analog-to-digital converter according to claim 21, further comprising 2nx comparators, where -x is the number of bits of the least significant part of the output digital code.
【請求項23】 上記複数の抵抗の各接合点に発生する
電圧が同じ大きさになるように、上記複数の抵抗内の各
抵抗は等しい大きさの抵抗値を有している請求項17に
記載のアナログ・デジタル変換器。
23. The method according to claim 17, wherein each of the plurality of resistors has an equal resistance value such that voltages generated at respective junctions of the plurality of resistors have the same magnitude. Analog-to-digital converter as described.
【請求項24】 上記複数の抵抗内の抵抗の数は2x
である請求項17に記載のアナログ・デジタル変換器。
24. The analog-to-digital converter according to claim 17, wherein the number of resistors in said plurality of resistors is 2 × .
【請求項25】 上記粗参照電圧は、上記分圧回路網に
よって2n 増分ずつ離間されている請求項17に記載の
アナログ・デジタル変換器。
25. The analog-to-digital converter according to claim 17, wherein the coarse reference voltages are separated by 2 n increments by the voltage divider network.
【請求項26】 上記精参照電圧は、上記各粗参照電圧
の間に2n-x 増分ずつ離間している請求項17に記載の
アナログ・デジタル変換器。
26. The analog-to-digital converter according to claim 17, wherein the fine reference voltages are spaced by 2 nx increments between each of the coarse reference voltages.
【請求項27】 上記複数の抵抗は、複数の抵抗の列に
編成されており、上記粗参照電圧は各列の頂部及び底部
から取り出され、上記精電圧は上記複数の抵抗の列の各
列にまたがって分布している請求項17に記載のアナロ
グ・デジタル変換器。
27. The plurality of resistors are organized in a plurality of resistor columns, the coarse reference voltage is taken from the top and bottom of each column, and the fine voltage is provided in each column of the plurality of resistor columns. 18. The analog-to-digital converter according to claim 17, which is distributed over
【請求項28】 上記複数の抵抗の列は、1組の偶数列
及び1組の奇数列からなり、上記偶数列と上記奇数列と
が交互に配列されている請求項17に記載のアナログ・
デジタル変換器。
28. The analog circuit according to claim 17, wherein said plurality of resistor columns are composed of one set of even columns and one set of odd columns, and wherein said even columns and said odd columns are alternately arranged.
Digital converter.
【請求項29】 上記粗ディジタル温度計コードは、上
記参照電圧選択スイッチ回路網によって上記精コンパレ
ータに接続される上記複数の列内の中の列の選択を決定
する請求項17に記載のアナログ・デジタル変換器。
29. The analog digital thermometer of claim 17, wherein said coarse digital thermometer code determines a selection of a column in said plurality of columns connected to said fine comparator by said reference voltage selection switch network. Digital converter.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6963299B2 (en) 2003-09-10 2005-11-08 Renesas Technology Corp. AD conversion method
JP2013157769A (en) * 2012-01-30 2013-08-15 Toppan Printing Co Ltd Ad conversion circuit

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