JPH10163873A - Successive approximation a/d converter - Google Patents

Successive approximation a/d converter

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JPH10163873A
JPH10163873A JP31660096A JP31660096A JPH10163873A JP H10163873 A JPH10163873 A JP H10163873A JP 31660096 A JP31660096 A JP 31660096A JP 31660096 A JP31660096 A JP 31660096A JP H10163873 A JPH10163873 A JP H10163873A
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voltage
circuit
output
comparator
bit
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JP31660096A
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Japanese (ja)
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Kazuo Hodaka
和夫 保高
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a digital signal of (m+1) bits with a resistance number of a serial resistance network that is conventionally needed to acquire a digital signal of (m) bit resolution. SOLUTION: When the most significant bit of a 9-bit digital signal is set in a data register 15, almost intermediate voltage VZ and analog voltage are compared by a comparator 14, and the comparison result is set as the most significant bit in a data register 15 through a successive approximation circuit 16. Either P or N-channel MOS transistors 4 or 5 is simultaneously turned on by a control signal CTL from the circuit 16 at this time, both ends of a serial resistance circuit network 1 are connected to AV+ or AV- and its intermediate voltage ((AV+)-(AV-))/2, and after that, residual eight bits are successively compared in and approximated in a range of both end voltages of the network 1.

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、mビット分解能の
抵抗数で(m+1)ビット分解能を実現するのに好適な
逐次比較型ADコンバータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a successive approximation type A / D converter suitable for realizing (m + 1) -bit resolution with the number of resistors having an m-bit resolution.

【0002】[0002]

【従来の技術】逐次比較型ADコンバータにおいて、ア
ナログ電圧をmビットのデジタル信号に変換する所謂m
ビット分解能を持たせるには、通常は、異なる2つの電
源の間に2のm乗本の抵抗を直列接続した直列抵抗回路
網と、この直列抵抗回路網の所定接続点から得られる電
圧を基準電圧としてアナログ電圧と比較して「1」又は
「0」のビット信号を出力するコンパレータと、コンパ
レータの出力が最上位ビットから最下位ビットへと順に
セットされるmビットレジスタとが必要である。直列抵
抗回路網の接続点は、コンパレータの出力結果に従って
逐次変更される。
2. Description of the Related Art In a successive approximation type AD converter, a so-called m-type converter for converting an analog voltage into an m-bit digital signal.
In order to provide bit resolution, a reference is usually made to a series resistor network in which 2 m resistors are connected in series between two different power supplies, and a voltage obtained from a predetermined connection point of the series resistor network. A comparator that outputs a bit signal of “1” or “0” as compared with an analog voltage as a voltage and an m-bit register in which the output of the comparator is set in order from the most significant bit to the least significant bit are required. The connection point of the series resistor network is sequentially changed according to the output result of the comparator.

【0003】さて、より高い分解能を要求され、mビッ
トから(m+1)ビットのデジタル信号に変換するAD
コンバータを作成する場合、直列抵抗回路網として、2
のm乗本の抵抗数から2の(m+1)乗本の抵抗数に変
更する必要があった。例えば、8ビット分解能のADコ
ンバータの場合、直列抵抗回路網の抵抗数は256本で
あるが、9ビット分解能のADコンバータを実現しよう
とすると、その2倍の512本の抵抗が必要となる。直
列抵抗回路網の抵抗数はビット分解能が高いほど顕著に
増加することになる。
[0003] Now, a higher resolution is required, and an AD converting from m bits to (m + 1) bits digital signal is required.
When creating a converter, a series resistor network of 2
It is necessary to change the number of resistances of the (m) th power to the number of resistances of the power of 2 (m + 1). For example, in the case of an AD converter with an 8-bit resolution, the number of resistors in the series resistor network is 256, but if an AD converter with a 9-bit resolution is to be realized, 512 resistors are required, which is twice as large. The number of resistors in the series resistor network will increase significantly with higher bit resolution.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記の逐次比較型AD
コンバータを集積化する場合、直列抵抗回路網を構成す
る抵抗が集積回路の大きさを決定づける。従って、ビッ
ト分解能を1ビット高くするだけで、抵抗数が2倍に増
加して、チップ面積が増加してしまい、これよりコスト
アップが素子数の増加に伴って避けられず、小型の電子
機器での適用性が低下する等の問題があった。
SUMMARY OF THE INVENTION The above successive approximation type AD
When integrating a converter, the resistors that make up the series resistor network determine the size of the integrated circuit. Therefore, simply increasing the bit resolution by one bit increases the number of resistors by a factor of two, and increases the chip area, which inevitably leads to an increase in cost as the number of elements increases. However, there was a problem that the applicability was reduced.

【0005】そこで、本発明は、ビット分解能をmビッ
トから(m+1)ビットへと1ビット高くする場合で
も、直列抵抗回路網の抵抗数がmビット分解能の抵抗数
で済む逐次比較型ADコンバータを提供することを目的
とする。
Therefore, the present invention provides a successive approximation type AD converter in which the number of resistors in the series resistor network is only the number of resistors having an m-bit resolution even when the bit resolution is increased by one bit from m bits to (m + 1) bits. The purpose is to provide.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記問題点を
解決する為に成されたものであり、その特徴とするとこ
ろは、アナログ電圧を複数の基準電圧と逐次比較してm
ビットのデジタル信号を得る為に必要な数の抵抗が直列
接続され、一端に第1電圧と該第1電圧より小なる第2
電圧との中間電圧が印加される直列抵抗回路網と、前記
直列抵抗回路網の他端に前記第1電圧又は前記第2電圧
の何れか一方を選択的に印加させるスイッチ回路と、前
記アナログ電圧と前記直列抵抗回路網の所定接続点から
発生する基準電圧とを比較し「1」又は「0」のビット
信号を出力するコンパレータと、前記コンパレータの出
力の状態を検出することにより、前記基準電圧が前記第
1及び第2電圧の中間電圧の時、前記スイッチ回路を前
記第1又は第2電圧の何れか一方と接続させる為の制御
信号を出力する検出回路と、前記スイッチ回路が前記第
1又は第2電圧の何れか一方と接続された後、前記制御
信号と前記コンパレータの出力との状態に応じて前記直
列抵抗回路網の何れか1つの接続点の電圧を基準電圧と
して選択出力させる選択出力回路と、前記コンパレータ
の出力が最上位ビットから最下位ビットへと順にセット
されるデータレジスタと、を備え、前記アナログ電圧を
(m+1)ビットのデジタル信号に変換する点である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the feature of the present invention is that an analog voltage is successively compared with a plurality of reference voltages to obtain a signal having a m.
A necessary number of resistors are connected in series to obtain a bit digital signal, and one end has a first voltage and a second voltage smaller than the first voltage.
A series resistance network to which an intermediate voltage is applied, a switch circuit for selectively applying one of the first voltage and the second voltage to the other end of the series resistance network, and the analog voltage And a reference voltage generated from a predetermined connection point of the series resistor network to output a bit signal of “1” or “0”; and detecting the state of the output of the comparator to obtain the reference voltage. A detection circuit that outputs a control signal for connecting the switch circuit to either one of the first and second voltages, when the signal is an intermediate voltage between the first and second voltages; Or, after being connected to one of the second voltages, the voltage at any one connection point of the series resistor network is selectively output as a reference voltage according to the state of the control signal and the output of the comparator. A selection output circuit, the output of the comparator is provided with a data register are sequentially set the most significant bit to least significant bit, and in that for converting the analog voltage to the (m + 1) bit digital signal.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】本発明の詳細を図面に従って具体
的に説明する。図1は本発明の逐次比較型ADコンバー
タを示す回路ブロック図である。尚、図1の逐次比較型
ADコンバータをマイクロコンピュータに内蔵した場合
について、以下に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit block diagram showing a successive approximation type AD converter of the present invention. The case where the successive approximation type AD converter of FIG. 1 is built in a microcomputer will be described below.

【0008】図1において、(1)は直列抵抗回路網で
あり、抵抗値Rを有する2のm乗−1本の抵抗を直列接
続すると共に、この抵抗値Rの直列抵抗体の両端に抵抗
値R/2の2本の抵抗を直列接続したものである。例え
ば、9ビットのデジタル信号を得る逐次比較型ADコン
バータの場合は、抵抗数は257本となる。図2は抵抗
数が257本の場合のアナログ−デジタル変換の特性を
示している。マイクロコンピュータには直列抵抗回路網
(1)に電圧を印加させる為の電源端子(2)(3)が
設けられており、電源端子(2)(3)には各々第1電
圧AV+及び該第1電圧より低い第2電圧AV−が印加
される。直列抵抗回路網(1)の一端と電源端子(2)
との間にはPチャンネル型MOSトランジスタ(4)の
ドレインソース路が接続され、且つ、直列抵抗回路網
(1)の一端と電源端子(3)との間にはNチャンネル
型MOSトランジスタ(5)のソースドレイン路が接続
されている、これらPチャンネル型及びNチャンネル型
MOSトランジスタ(4)(5)は後述する逐次比較回
路の1出力によって相補的にオンオフし、直列抵抗回路
網(1)の一端を電源端子(2)(3)の何れか一方と
接続させる。また、直列抵抗回路網(1)の他端には、
電圧フォロワ型の演算増幅器(6)の出力端子が接続さ
れている。この演算増幅器(6)の−端子はその出力端
子と接続され、+端子は抵抗値Rを有する抵抗(7)
(8)の接続点と接続されている。ここで、抵抗(7)
(8)の両端には第1電圧AV+及び第2電圧AV−が
印加されており、即ち、直列抵抗回路網(1)の他端に
は((AV+)−(AV−))/2という第1電圧AV
+と第2電圧AV−との中間電圧が印加されることにな
る。ここで、演算増幅器(6)として電圧フォロワ型を
用いる理由は、直列抵抗回路網(1)を構成する各抵抗
の抵抗値が変動したりばらついた場合であっても、一定
の電圧を出力できる特性を有しているからである。そし
て、直列抵抗回路網(1)は、Pチャンネル型MOSト
ランジスタ(4)がオンの時は、両端に第1電圧AV+
と中間電圧((AV+)−(AV−))/2とが印加さ
れ、即ち、直列抵抗回路網(1)の各接続点には上記中
間電圧((AV+)−(AV−))/2以上を分圧した
電圧が現れる。一方、直列抵抗回路網(1)は、Nチャ
ンネル型MOSトランジスタ(5)がオンの時は、両端
に第2電圧AV−と中間電圧((AV+)−(AV
−))/2とが印加され、即ち、直列抵抗回路網(1)
の各接続点には上記中間電圧((AV+)−(AV
−))/2以下を分圧した電圧が現れる。
In FIG. 1, (1) is a series resistor network, in which 2 @ m-1 resistors having a resistance value R are connected in series, and a resistor is connected across the series resistor having the resistance value R to both ends. It is obtained by connecting two resistors having a value of R / 2 in series. For example, in the case of a successive approximation type AD converter for obtaining a 9-bit digital signal, the number of resistors is 257. FIG. 2 shows the characteristics of analog-digital conversion when the number of resistors is 257. The microcomputer is provided with power supply terminals (2) and (3) for applying a voltage to the series resistance network (1), and the power supply terminals (2) and (3) have the first voltage AV + and the first voltage AV +, respectively. A second voltage AV- lower than one voltage is applied. One end of a series resistance network (1) and a power supply terminal (2)
Is connected to the drain-source path of the P-channel MOS transistor (4), and is connected between one end of the series resistance network (1) and the power supply terminal (3). ), The P-channel type and N-channel type MOS transistors (4) and (5) are turned on and off complementarily by one output of a successive approximation circuit to be described later, and the series resistance network (1). Is connected to one of the power supply terminals (2) and (3). Also, at the other end of the series resistance network (1),
The output terminal of a voltage follower type operational amplifier (6) is connected. The operational amplifier (6) has a negative terminal connected to its output terminal and a positive terminal connected to a resistor (7) having a resistance value R.
It is connected to the connection point of (8). Where the resistance (7)
A first voltage AV + and a second voltage AV- are applied to both ends of (8), that is, ((AV +)-(AV-)) / 2 is applied to the other end of the series resistance network (1). First voltage AV
+ And the intermediate voltage between the second voltage AV−. Here, the reason for using the voltage follower type as the operational amplifier (6) is that a constant voltage can be output even when the resistance values of the respective resistors constituting the series resistance network (1) fluctuate or vary. This is because it has characteristics. When the P-channel MOS transistor (4) is turned on, the series resistance network (1) has the first voltage AV + at both ends.
And the intermediate voltage ((AV +)-(AV-)) / 2, that is, the intermediate voltage ((AV +)-(AV-)) / 2 is applied to each connection point of the series resistance network (1). A voltage obtained by dividing the above voltage appears. On the other hand, when the N-channel MOS transistor (5) is on, the series resistance network (1) has the second voltage AV− and the intermediate voltage ((AV +) − (AV
−)) / 2, ie, a series resistor network (1)
Are connected to the intermediate voltage ((AV +) − (AV
−)) / 2 or less voltage appears.

【0009】尚、直列抵抗回路網(1)の両端に抵抗値
R/2の抵抗を接続した理由について図2の特性図を基
に述べる。図2において、横軸はAD変換されるアナロ
グ電圧を表し、縦軸はこのアナログ電圧に対応するAD
変換後のデジタル値を表している。更に、図2の特性図
において、横軸のa,b,c,・・・は直列抵抗回路網
(1)の接続点a,b,c,・・・に現れる電圧に対応
している。そして、直列抵抗回路網(1)の接続点が1
つ隣接する接続点にずれることによりデジタル値の最下
位ビットが+1又は−1だけ変化することになる。ここ
で、アナログ信号を示す実線の直線がデジタル値を示す
破線の階段波の中点と交われば、アナログ電圧を対応す
るデジタル値に確実に変換できる為、直列抵抗回路網
(1)の両端に抵抗値R/2の抵抗を接続してオフセッ
トをかけている。尚、一点鎖線を境に左側の領域は、N
チャンネル型MOSトランジスタ(5)がオンしている
場合であり、一点鎖線の右側の領域はPチャンネル型M
OSトランジスタ(4)がオンしている場合である。
The reason why a resistor having a resistance value of R / 2 is connected to both ends of the series resistor network (1) will be described with reference to the characteristic diagram of FIG. In FIG. 2, the horizontal axis represents an analog voltage to be AD-converted, and the vertical axis represents an AD voltage corresponding to the analog voltage.
It represents the digital value after conversion. Further, in the characteristic diagram of FIG. 2, a, b, c,... On the horizontal axis correspond to voltages appearing at connection points a, b, c,... Of the series resistance network (1). The connection point of the series resistance network (1) is 1
By shifting to the next adjacent connection point, the least significant bit of the digital value changes by +1 or -1. Here, if the solid straight line indicating the analog signal intersects the middle point of the broken staircase wave indicating the digital value, the analog voltage can be surely converted into the corresponding digital value, so that both ends of the series resistance network (1) Is connected to a resistor having a resistance value of R / 2 for offsetting. The area on the left side of the dashed line is N
The case where the channel type MOS transistor (5) is on is shown.
This is the case where the OS transistor (4) is on.

【0010】(9)は2のm乗個のトランスミッション
ゲートであり、直列抵抗回路網(1)の各接続点とその
ゲート入出力が接続されている。(10)は制御回路で
あり、全トランスミッションゲート(9)の制御端子と
接続されており、何れか1つのトランスミッションゲー
ト(9)を逐次比較結果に基づいて選択的にゲート開状
態とするものである。詳細動作については、後で説明す
る。
Reference numeral (9) denotes 2 m transmission gates, and each connection point of the series resistance network (1) is connected to its gate input / output. A control circuit (10) is connected to the control terminals of all the transmission gates (9), and selectively opens one of the transmission gates (9) based on the successive comparison result. is there. The detailed operation will be described later.

【0011】(11)はアナログ入力切換回路であり、
マイクロコンピュータに設けられた8個のアナログ入力
端子AD0〜AD7の何れか1個に印加されたアナログ
信号を切換出力するものである。(12)は3ビットの
チャンネルレジスタであり、アナログ入力端子AD0〜
AD7の何れか1個を選択する為の3ビットデータがA
D変換を行う際にROM(図示せず)から読み出された
プログラムデータの解読結果に従ってデータバス(1
3)を介してセットされるものである。アナログ入力切
換回路(11)はチャンネルレジスタ(12)の内容に
応じて何れか1個のアナログ入力端子を選択できるデコ
ード形式となっている。例えばチャンネルレジスタ
(3)の内容が「000」「001」「010」「01
1」「100」「101」「110」「111」の時
は、各々アナログ入力端子AD0、AD1、AD2、A
D3、AD4、AD5、AD6、AD7が選択される様
に、アナログ入力切換回路(11)の内部配線は接続さ
れている。(14)はコンパレータであり、直列抵抗回
路網(1)の所定接続点に現れ当該所定接続点と接続さ
れたトランスミッションゲート(9)を介して得られる
基準電圧とアナログ入力切換回路(11)から出力され
た1つのアナログ信号の電圧値とを比較し、アナログ信
号が基準電圧より大の時は論理「1」を出力し、アナロ
グ信号が基準電圧より小の時は論理「0」を出力するも
のである。(15)は9ビットのデータレジスタであ
り、コンパレータ(14)から逐次得られる9個の
「1」又は「0」のデジタル値が後述する逐次比較回路
を介して最上位ビット(MSB)側から最下位ビット
(LSB)側に向けて順次セットされるものである。具
体的には、データレジスタ(15)は、図示はしていな
いが、9個のラッチ回路が最上位ビットから最下位ビッ
トの各ビットに対応させて設けられており、前記ラッチ
回路の各ラッチ入力端子には前記逐次比較回路を介した
コンパレータ(14)の「1」又は「0」出力が共通し
て印加され、前記ラッチ回路の各クロック入力端子に
は、カウンタ(図示せず)の計数値をデコードするデコ
ーダの出力を用いてクロック入力の為のゲートを開くゲ
ート回路が設けられている。即ち、ゲート回路は各ラッ
チ回路のクロック入力端子毎に設けられており、各ゲー
ト回路の一方の入力にはクロックが共通印加され、その
他方の入力には前記デコーダが各々設けられている。例
えば、コンパレータ(14)から最上位ビットのデジタ
ル値が出力された時は、データレジスタ(15)の最上
位ビットに対応するラッチ回路のみにクロックが印加さ
れる様に前記デコーダの配線が組まれている。
(11) is an analog input switching circuit,
This is for switching and outputting an analog signal applied to any one of eight analog input terminals AD0 to AD7 provided in the microcomputer. (12) is a 3-bit channel register, which has analog input terminals AD0 to AD0.
The 3-bit data for selecting any one of AD7 is A
When performing the D conversion, the data bus (1) is read in accordance with the result of decoding the program data read from the ROM (not shown).
Set via 3). The analog input switching circuit (11) has a decoding format in which any one of the analog input terminals can be selected according to the contents of the channel register (12). For example, if the contents of the channel register (3) are “000”, “001”, “010”, “01”
1 ”,“ 100 ”,“ 101 ”,“ 110 ”,“ 111 ”, the analog input terminals AD0, AD1, AD2, A
The internal wiring of the analog input switching circuit (11) is connected so that D3, AD4, AD5, AD6, and AD7 are selected. Reference numeral (14) denotes a comparator, which is provided at a predetermined connection point of the series resistance network (1) and obtained from a reference voltage obtained through a transmission gate (9) connected to the predetermined connection point and an analog input switching circuit (11). The voltage value of one output analog signal is compared, and when the analog signal is higher than the reference voltage, the logic “1” is output, and when the analog signal is lower than the reference voltage, the logic “0” is output. Things. (15) is a 9-bit data register. Nine digital values of "1" or "0" sequentially obtained from the comparator (14) are transmitted from the most significant bit (MSB) side through a successive comparison circuit described later. These are sequentially set toward the least significant bit (LSB). Specifically, although not shown, the data register (15) is provided with nine latch circuits corresponding to each bit from the most significant bit to the least significant bit. The output terminal of the comparator (14) through the successive approximation circuit is commonly applied to the input terminal of the "1" or "0" output, and each clock input terminal of the latch circuit is provided with a counter (not shown). A gate circuit is provided for opening a gate for clock input using an output of a decoder for decoding a numerical value. That is, a gate circuit is provided for each clock input terminal of each latch circuit, a clock is commonly applied to one input of each gate circuit, and the decoder is provided to the other input. For example, when the digital value of the most significant bit is output from the comparator (14), the wiring of the decoder is arranged so that the clock is applied only to the latch circuit corresponding to the most significant bit of the data register (15). ing.

【0012】(16)は逐次比較回路であり、コンパレ
ータ(14)の出力をデータレジスタ(15)の最上位
ビットから最下位ビットへ順次セットさせる動作を行う
様に、後述するAD変換指示レジスタにより制御され
る。(19)はラッチ回路であり、L(ラッチ)端子に
はコンパレータ(14)の比較結果が逐次比較回路(1
6)を介して印加され、C(クロック)端子には、デー
タレジスタ(15)の最上位ビットにデジタル値をセッ
トする時に前記カウンタの計数結果をデコードした結果
最上位ビットに対応するラッチ回路のクロック入力端子
に印加されるべきクロックCKが印加される。また、R
(リセット)端子にはEOC信号が反転印加される。こ
のEOC信号は、前記AD変換指示レジスタが逐次比較
回路(16)からAD変換動作の終了を示すデータがセ
ットされた時、このセット内容がデータバス(13)を
介してマイクロコンピュータのCPUで解読され、
「0」となる。また、AD変換動作を開始する時、逐次
比較回路(16)は前記AD変換しじれ辞す他のセット
内容を受けてAD変換動作を開始するが、同時にEOC
信号は「1」となる。
Reference numeral (16) denotes a successive approximation circuit, which is controlled by an AD conversion instruction register described later so as to perform an operation of sequentially setting the output of the comparator (14) from the most significant bit to the least significant bit of the data register (15). Controlled. (19) is a latch circuit, and the comparison result of the comparator (14) is stored in the L (latch) terminal by the successive approximation circuit (1).
6), and the C (clock) terminal is connected to the latch circuit corresponding to the most significant bit as a result of decoding the counting result of the counter when setting the digital value to the most significant bit of the data register (15). The clock CK to be applied is applied to the clock input terminal. Also, R
The EOC signal is inverted and applied to the (reset) terminal. This EOC signal is decoded by the CPU of the microcomputer via the data bus (13) when the A / D conversion instruction register sets data indicating the end of the A / D conversion operation from the successive approximation circuit (16). And
It becomes "0". When the A / D conversion operation is started, the successive approximation circuit (16) starts the A / D conversion operation in response to the other set contents which are subjected to the A / D conversion.
The signal becomes "1".

【0013】(20)(21)はRSフリップフロップ
を構成するNANDゲートであり、RSフリップフロッ
プのセット端子となるNANDゲート(20)の一方の
入力はラッチ回路(19)の*Q(反転出力)端子と接
続され、リセット端子となるNANDゲート(21)の
一方の入力にはEOC信号が印加される。RSフリップ
フロップの出力となるNANDゲート(21)の出力
は、制御信号CTLとしてEXORゲート(17)の一
方の入力に印加されると共にPチャンネル型MOSトラ
ンジスタ(4)及びNチャンネル型MOSトランジスタ
(5)のゲートに共通印加される。また、EXORゲー
ト(17)の他方の入力にはデータレジスタ(15)に
印加されるデジタル値が印加される。このEXORゲー
ト(17)は、制御信号CTLとコンパレータ(14)
の出力との排他的論理和を演算し、その演算出力で制御
回路(10)を制御し、任意の何れか1つのトランスミ
ッションゲート(9)を開状態とさせるものである。以
上述べた如く、逐次比較回路(16)は、AD変換指示
レジスタ(18)によって制御される。つまり、ROM
から読み出されたプログラムデータがAD変換を実行さ
せる内容であり、当該プログラムデータの解読結果に基
づいてデータバス(13)を介してAD変換指示レジス
タ(18)にAD変換を開始させる為のデータがセット
されると、逐次比較回路(16)はこの時のAD変換指
示レジスタ(18)の内容によって動作を開始する。即
ち、逐次比較回路(16)は、コンパレータ(14)か
ら1ビット分ずつ出力されて印加されるデジタル値をデ
ータレジスタ(15)の最上位ビットから最下位ビット
に向けて順次セットさせる様に動作する。また、逐次比
較回路(16)にコンパレータ(14)から9ビット分
のデジタル値が印加され、即ちデータレジスタ(15)
にアナログ信号のAD変換後の9ビットのデジタル信号
がセットされると、逐次比較回路(16)からはAD変
換動作が終了したことを示すデータが出力されてAD変
換指示レジスタ(18)にセットされ、この時のAD変
換指示レジスタ(18)の内容はデータバス(13)を
介してCPUで解読される。尚、データレジスタ(1
5)にセットされた9ビットのデジタル信号はデータバ
ス(13)に転送され、所定の目的の為に前記CPUに
て論理演算される。
(20) and (21) are NAND gates constituting an RS flip-flop. One input of the NAND gate (20) serving as a set terminal of the RS flip-flop has * Q (inverted output) of the latch circuit (19). ) Terminal, and an EOC signal is applied to one input of a NAND gate (21) serving as a reset terminal. The output of the NAND gate (21), which is the output of the RS flip-flop, is applied as a control signal CTL to one input of the EXOR gate (17), and the P-channel MOS transistor (4) and the N-channel MOS transistor (5) ) Are commonly applied to the gates. A digital value applied to the data register (15) is applied to the other input of the EXOR gate (17). The EXOR gate (17) is provided between the control signal CTL and the comparator (14).
The exclusive-OR operation is performed with the output, and the control circuit (10) is controlled by the operation output to open any one of the transmission gates (9). As described above, the successive approximation circuit (16) is controlled by the AD conversion instruction register (18). That is, ROM
The program data read from the program is a content for executing the A / D conversion, and data for starting the A / D conversion in the A / D conversion instruction register (18) via the data bus (13) based on the result of decoding the program data. Is set, the successive approximation circuit (16) starts operating according to the contents of the AD conversion instruction register (18) at this time. That is, the successive approximation circuit (16) operates so as to sequentially set the digital value output and applied one bit at a time from the comparator (14) from the most significant bit to the least significant bit of the data register (15). I do. A 9-bit digital value is applied from the comparator (14) to the successive approximation circuit (16), that is, the data register (15).
When the 9-bit digital signal after the analog signal AD conversion is set to the analog signal, data indicating that the AD conversion operation has been completed is output from the successive approximation circuit (16) and set in the AD conversion instruction register (18). The contents of the AD conversion instruction register (18) at this time are decoded by the CPU via the data bus (13). The data register (1
The 9-bit digital signal set in 5) is transferred to the data bus (13), and is logically operated by the CPU for a predetermined purpose.

【0014】以下、図1の動作について説明する。ま
ず、ROMから読み出されたプログラムデータの解読結
果に基づき、AD変換動作の実行が開始されると、チャ
ンネルレジスタ(12)のセット内容に応じたアナログ
入力端子AD0〜AD7の何れか1つが選択され、選択
されたアナログ入力端子に印加されたアナログ電圧がコ
ンパレータ(14)の+端子に印加される。一方、AD
変換動作の初期状態においては、EOC信号が「1」と
なる為、RSフリップフロップを構成するNANDゲー
ト(21)の出力が「1」となり、即ち制御信号CTL
が「1」となってNチャンネル型MOSトランジスタ
(5)がオンし、直列抵抗回路網(1)は中間電圧
((AV+)−(AV−))/2とAV−との間に接続
される。そして、初期状態では、直列抵抗回路網(1)
の接続点Zに接続されたトランスミッションゲート
(9)のみがオンし、これよりコンパレータ(14)の
−端子には直列抵抗回路網(1)の接続点Zの略中間電
圧(以下VZと言う)が印加される。例えば、アナログ
電圧が直列抵抗回路網(1)の接続点Zに生じる電圧よ
り高い時、コンパレータ(14)出力は「1」となり、
この「1」出力は逐次比較回路(16)を介してデータ
レジスタ(15)の最上位ビットにクロックCKに同期
してセットされる。同時に、この最上位ビット「1」は
ラッチ回路(19)にもクロックCKに同期してラッチ
され、RSフリップフロップを構成するNANDゲート
(21)の出力即ち制御信号CTLは「0」となる。従
って、Nチャンネル型MOSトランジスタ(5)がオフ
してPチャンネル型MOSトランジスタ(5)がオンす
る。これより、直列抵抗回路網(1)は、第1電圧AV
+と中間電圧((AV+)−(AV−))/2との間に
接続される。更に、EXORゲート(17)からは
「1」が出力され、制御回路(10)はこの「1」出力
を受けて第1電圧AV+と前記中間電圧との中間に位置
するトランスミッションゲート(9)を開き、このトラ
ンスミッションゲート(9)から基準電圧として((A
V+)−VZ)/2が出力されてコンパレータ(14)
の−端子に印加される。そして、データレジスタ(1
5)の上位8ビット目のデジタル値を決定する為に、こ
の時のアナログ電圧と基準電圧((AV+)−VZ)/
2とがコンパレータ(14)にて次に比較されることに
なる。例えば、アナログ電圧が基準電圧((AV+)−
VZ)/2よりも低い場合は、コンパレータ(14)の
出力が「0」となる為、EXORゲート(17)の出力
は「0」となり、電圧((AV+)−VZ)/2と電圧
VZとの中間電圧を発生するトランスミッションゲート
(9)が制御回路(10)によって開き、この中間電圧
((AV+)−VZ)/4が基準電圧としてコンパレー
タ(14)の−端子に印加される。データレジスタ(1
5)の上位8ビット目には「0」がセットされる。以
下、この逐次比較動作をデータレジスタ(15)の最下
位ビットにデータがセットされるまで行う。これによっ
て、データレジスタ(15)には9ビットデータがセッ
トされることになる。
The operation of FIG. 1 will be described below. First, when the execution of the AD conversion operation is started based on the result of decoding the program data read from the ROM, one of the analog input terminals AD0 to AD7 is selected according to the set contents of the channel register (12). Then, the analog voltage applied to the selected analog input terminal is applied to the + terminal of the comparator (14). On the other hand, AD
In the initial state of the conversion operation, since the EOC signal is "1", the output of the NAND gate (21) constituting the RS flip-flop becomes "1", that is, the control signal CTL.
Becomes "1", the N-channel MOS transistor (5) is turned on, and the series resistance network (1) is connected between the intermediate voltage ((AV +)-(AV-)) / 2 and AV-. You. In the initial state, the series resistance network (1)
Only the transmission gate (9) connected to the connection point Z is turned on, so that the minus terminal of the comparator (14) has a substantially intermediate voltage (hereinafter referred to as VZ) at the connection point Z of the series resistance network (1). Is applied. For example, when the analog voltage is higher than the voltage generated at the connection point Z of the series resistance network (1), the output of the comparator (14) becomes “1”,
This "1" output is set to the most significant bit of the data register (15) via the successive approximation circuit (16) in synchronization with the clock CK. At the same time, the most significant bit "1" is also latched by the latch circuit (19) in synchronization with the clock CK, and the output of the NAND gate (21) constituting the RS flip-flop, that is, the control signal CTL becomes "0". Therefore, the N-channel MOS transistor (5) turns off and the P-channel MOS transistor (5) turns on. Thus, the series resistance network (1) is connected to the first voltage AV.
+ And the intermediate voltage ((AV +) − (AV −)) / 2. Further, "1" is output from the EXOR gate (17), and the control circuit (10) receives this "1" output and activates the transmission gate (9) located between the first voltage AV + and the intermediate voltage. Open the transmission gate (9) as a reference voltage ((A
V +)-VZ) / 2 is output to the comparator (14).
Is applied to the-terminal. Then, the data register (1
In order to determine the digital value of the upper 8 bits of 5), the analog voltage at this time and the reference voltage ((AV +)-VZ) /
2 will be compared next by the comparator (14). For example, if the analog voltage is equal to the reference voltage ((AV +) −
When the voltage is lower than (VZ) / 2, the output of the comparator (14) becomes "0", so that the output of the EXOR gate (17) becomes "0", and the voltage ((AV +)-VZ) / 2 and the voltage VZ A transmission gate (9) that generates an intermediate voltage between the two is opened by the control circuit (10), and the intermediate voltage ((AV +) − VZ) / 4 is applied as a reference voltage to the − terminal of the comparator (14). Data register (1
“0” is set in the upper 8 bits of 5). Hereinafter, this successive approximation operation is performed until data is set in the least significant bit of the data register (15). As a result, 9-bit data is set in the data register (15).

【0015】上記例は、Pチャンネル型MOSトランジ
スタ(4)をオンした場合について説明したが、Nチャ
ンネル型MOSトランジスタ(5)をオンして、直列抵
抗回路網(1)の両端に第2電圧AV−と((AV+)
−(AV−))/2とを印加した場合でも、同様の動作
で9ビットのデジタル値を得ることができる。以上よ
り、本発明の実施の形態では、AD変換の初期状態で、
略中間電圧VZをコンパレータ(14)に基準電圧とし
て印加してデジタル値の最上位ビットを得ると共に、P
チャンネル型MOSトランジスタ(4)又はNチャンネ
ル型MOSトランジスタ(5)の何れか一方をオンさせ
て直列抵抗回路網(1)の一端を第1電圧AV+又は第
2電圧AV−と接続する様にした為、9ビット分解能の
デジタル信号を得る場合であっても、8ビット分解能に
要する直列抵抗回路網(1)の抵抗数だけで十分に対応
できることになる。この結果、素子数を極限に抑えるこ
とができ、コストアップを抑えることができると共にチ
ップサイズが小さくなって小型の電子機器にも十分に対
応可能となる。
In the above example, the case where the P-channel MOS transistor (4) is turned on has been described. However, the N-channel MOS transistor (5) is turned on, and the second voltage is applied across the series resistor network (1). AV- and ((AV +)
− (AV −)) / 2, a 9-bit digital value can be obtained by the same operation. As described above, in the embodiment of the present invention, in the initial state of the AD conversion,
The intermediate voltage VZ is applied to the comparator (14) as a reference voltage to obtain the most significant bit of the digital value.
One of the channel type MOS transistor (4) and the N-channel type MOS transistor (5) is turned on so that one end of the series resistance network (1) is connected to the first voltage AV + or the second voltage AV-. Therefore, even when a 9-bit resolution digital signal is obtained, the number of resistors of the series resistor network (1) required for 8-bit resolution can be sufficiently satisfied. As a result, the number of elements can be minimized, the cost can be suppressed, and the chip size can be reduced, so that it is possible to sufficiently cope with small electronic devices.

【0016】[0016]

【発明の効果】本発明によれば、(m+1)ビット分解
能のデジタル信号を得る場合であっても、mビット分解
能に従来必要であった抵抗数を有する直列抵抗回路網を
使用することで、抵抗数を抑えることができる。この結
果、コストアップ及びチップサイズの大型化を抑えるこ
とができ、小型の電子機器にも十分に対応可能となる利
点が得られる。
According to the present invention, even when a digital signal having (m + 1) -bit resolution is obtained, a series resistor network having the number of resistors conventionally required for m-bit resolution can be used. The number of resistors can be reduced. As a result, it is possible to suppress an increase in cost and an increase in chip size, and to obtain an advantage that it can sufficiently cope with a small electronic device.

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

【図1】本発明の逐次比較型ADコンバータを示す回路
ブロック図である。
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a successive approximation type AD converter of the present invention.

【図2】本発明の逐次比較型ADコンバータの特性を示
す特性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing characteristics of the successive approximation type AD converter of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1) 直列抵抗回路網 (4) Pチャンネル型MOSトランジスタ (5) Nチャンネル型MOSトランジスタ (14) コンパレータ (15) データレジスタ (16) 逐次比較回路 (17) EXORゲート (1) Series resistor network (4) P-channel MOS transistor (5) N-channel MOS transistor (14) Comparator (15) Data register (16) Successive comparison circuit (17) EXOR gate

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アナログ電圧を複数の基準電圧と逐次比
較してmビットのデジタル信号を得る為に必要な数の抵
抗が直列接続され、一端に第1電圧と該第1電圧より小
なる第2電圧との中間電圧が印加される直列抵抗回路網
と、 前記直列抵抗回路網の他端に前記第1電圧又は前記第2
電圧の何れか一方を選択的に印加させるスイッチ回路
と、 前記アナログ電圧と前記直列抵抗回路網の所定接続点か
ら発生する基準電圧とを比較し「1」又は「0」のビッ
ト信号を出力するコンパレータと、 前記コンパレータの出力の状態を検出することにより、
前記基準電圧が前記第1及び第2電圧の中間電圧の時、
前記スイッチ回路を前記第1又は第2電圧の何れか一方
と接続させる為の制御信号を出力する検出回路と、 前記スイッチ回路が前記第1又は第2電圧の何れか一方
と接続された後、前記制御信号と前記コンパレータの出
力との状態に応じて前記直列抵抗回路網の何れか1つの
接続点の電圧を基準電圧として選択出力させる選択出力
回路と、 前記コンパレータの出力が最上位ビットから最下位ビッ
トへと順にセットされるデータレジスタと、を備え、 前記アナログ電圧を(m+1)ビットのデジタル信号に
変換することを特徴とする逐次比較型ADコンバータ。
An analog voltage is successively compared with a plurality of reference voltages to obtain an m-bit digital signal. A necessary number of resistors are connected in series, and one end has a first voltage and a first voltage smaller than the first voltage. A series resistance network to which an intermediate voltage between the two voltages is applied; and the other end of the series resistance network, the first voltage or the second voltage.
A switch circuit for selectively applying one of the voltages, and comparing the analog voltage with a reference voltage generated from a predetermined connection point of the series resistance network, and outputting a bit signal of “1” or “0”. By detecting the state of the output of the comparator and the comparator,
When the reference voltage is an intermediate voltage between the first and second voltages,
A detection circuit that outputs a control signal for connecting the switch circuit to one of the first or second voltage, and after the switch circuit is connected to one of the first or second voltage, A selection output circuit for selectively outputting a voltage at any one connection point of the series resistance network as a reference voltage in accordance with a state of the control signal and an output of the comparator; A successive approximation type AD converter comprising: a data register that is sequentially set to lower bits; and converting the analog voltage into a (m + 1) -bit digital signal.
【請求項2】 前記選択出力回路は、前記制御信号と前
記コンパレータの出力との論理演算を行うゲート回路
と、ゲート回路の出力に基づき前記直列抵抗回路網の何
れか1つの接続点の電圧を基準電圧として出力させる選
択回路と、から成ることを特徴とする請求項1記載の逐
次比較型ADコンバータ。
2. The selection output circuit, comprising: a gate circuit that performs a logical operation of the control signal and an output of the comparator; and a voltage at any one connection point of the series resistance network based on an output of the gate circuit. 2. The successive approximation type AD converter according to claim 1, further comprising a selection circuit for outputting the reference voltage.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6304203B1 (en) 1999-08-06 2001-10-16 Sanyo Electric Co., Ltd. Successive approximation AD converter and microcomputer incorporating the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6304203B1 (en) 1999-08-06 2001-10-16 Sanyo Electric Co., Ltd. Successive approximation AD converter and microcomputer incorporating the same

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