JPH11145831A - アナログ・ディジタル変換器用の差動ペアに基づく電流及び折りたたみ補間回路 - Google Patents

アナログ・ディジタル変換器用の差動ペアに基づく電流及び折りたたみ補間回路

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JPH11145831A
JPH11145831A JP10229801A JP22980198A JPH11145831A JP H11145831 A JPH11145831 A JP H11145831A JP 10229801 A JP10229801 A JP 10229801A JP 22980198 A JP22980198 A JP 22980198A JP H11145831 A JPH11145831 A JP H11145831A
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transistor
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JP10229801A
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Michael P Flynn
ピー.フリン マイケル
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    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
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    • H03M1/14Conversion in steps with each step involving the same or a different conversion means and delivering more than one bit
    • H03M1/141Conversion in steps with each step involving the same or a different conversion means and delivering more than one bit in which at least one step is of the folding type; Folding stages therefore

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アナログ・ディジタル変換器が低い電源電圧
で高速動作することができるようにした差動ペアに基づ
く電流折りたたみ補間回路を提供する。 【解決手段】 電流折りたたみ及び補間回路(80)が
L個のフォルダーを有し、各フォルダーは、入力電圧に
よりバイアスされたN個の第1のトランジスタ(86〜
89、100〜103)、及び基準電圧によりバイアス
されたN個の第2のトランジスタを有するM個の差動ペ
ア(82、84)と、前記第1及び第2のトランジスタ
のソース端子に接続された電流源(110、112)と
を含む。2つのフォルダー(82、84)から選択され
た前記第1のトランジスタ(89、100)のドレイン
端子間、及び前記第2のトランジスタ(93、96)の
ドレイン端子間を相互に接続して、フォルダー間に補間
信号を発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、概して電子回路の
分野に関する。特に、本発明は、アナログ・ディジタル
変換器用の差動ペアに基づく電流折りたたみ及び補間回
路に関する。
【0002】
【従来の技術】家電における進歩は高精細度テレビジョ
ン(HDTV)、磁気記録サンプリング検出器、医療画
像、及び電気通信及びケーブル・ネットワーク用ディジ
タル伝送リンクのようなアプリケーションにおいて、高
速アナログ・ディジタル変換器に対する必要性を発生さ
せている。これらアプリケーションの多くのものは高価
なBiCMOS技術よりもCMOS(相補性金属酸化膜
半導体)により実施されている。
【0003】フラッシュ・アナログ・ディジタル変換器
(ADC)は超高速変換を実現するために採用されてい
た。そのアナログ入力電圧は、2N −1個の比較器に並
列に供給され、これらは抵抗ラダーに接続されており、
所定数の上昇基準電圧を発生させている。これらの比較
器は、基準電圧レベルと比較されて入力電圧レベルに従
って周期的な温度計コードを発生する。次いで、この温
度計コードはデコードされてディジタル出力を発生させ
る。フラッシュ・アナログ・ディジタル変換器は高速で
あるが、しかし多数の比較器を必要とし、これらは典型
的に大きな面積を必要とし、かつ高電力消費である。更
に、入力電圧に接続されている多数の比較器は、入力ノ
ードに大きな寄生負荷を発生させる原因となる。このよ
うな大きな容量性負荷は変換器の速度を制限する。
【0004】従って、技術はフラッシュ・アナログ・デ
ィジタル変換器で必要とされる比較器の数を少なくする
ことが求められていた。折りたたみ(folding)
はこの目的を達成するために用いられるアナログ前処理
ステップである。必要とする比較器の数は折りたたみの
度合いにより減少される。図1は折りたたみ係数4を有
する5ビット変換器に関する折りたたみ概念を示すグラ
フである。折りたたみ信号を発生するために用いられる
フォルダーは、典型的には、交差接続された差動ペアに
より実施される。補間は、折りたたみと組合わせて中間
折りたたみ信号を発生させることにより、同一数の折り
たたみ信号を発生するために必要とされるフォルダー数
を減少させることができるもう一つの技術である。図2
A及び2Bは補間の概念を示すグラフである。
【0005】従来、折りたたみ回路はバイポーラ半導体
技術により実施されて複数の折りたたみ電圧信号を発生
させていた。多数の差動ペアにより実施されたCMOS
電流折りたたみ回路は、フリン(Michael Fl
ynn)ほかによる「電流モード補間を有するCMOS
折りたたみADC(CMOS Folding ADC
with Current−Mode Interp
olation)」、IEEE国際半導体回路会議、1
995年2月17日、フリンほかによる「電流モード補
間を有するCMOS折りたたみA/D変換器(CMOS
Folding A/D Converters w
ith Current−Mode Interpol
ation)」、IEEE半導体回路ジャーナル、第3
1巻、第9号、1996年9月(いずれも引用により関
連され、以下では「フリンほかによる」と云う)。電流
ディバイダを用いた電流信号補間技術は、フリンほかに
より提案されている。アナログ・ディジタル変換器に折
りたたみ及び補間技術を共に採用すると、付加された回
路レイヤのために信号パスが更に長くなる。これは変換
器を遅くしてしまう恐れがある。更に、電流ディバイダ
おけるトランジスタは、デバイスを整合させるためにサ
イズを比較的大きくすることを必要とすることがある。
大きなデバイスを使用すれば、これに関連した大きな容
量が一層遅い回路にしてしまう恐れがある。この機構
は、低電源電圧レベルで機能するために、更に電流ミラ
ーのような付加的な回路を必要とすることにもなり得
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って、アナログ・デ
ィジタル変換器用に改善された折りたたみ及び補間回路
に対する必要性が存在する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、従来の
回路に関連した欠点を除去する又は実質的に減少させる
差動ペアに基づく電流折りたたみ補間回路が提供され
る。
【0008】本発明の第1の特徴において、アナログ・
ディジタル変換器における電流又は曲げ及び補間回路
は、L個のフォルダーを有し、各フォルダーは、相互に
接続されたソース端子を有し、かつ入力電圧によりバイ
アスされたN個の第1トランジスタ、及び相互に接続さ
れたソース端子を有し、かつ3つの基準電圧によりバイ
アスされたN個の第2のトランジスタをそれぞれ有する
M個の差動ペアと、前記第1及び第2のトランジスタの
ソース端子に接続された電流源とを含む。異なる差動ペ
アの第2のトランジスタは、異なる基準電圧によりバイ
アスされる。一方のフォルダーの選択された前記第1の
トランジスタのドレイン端子は、少なくとも一つの他方
のフォルダーの選択された前記第1のトランジスタのド
レイン端子に接続され、かつ一方のフォルダーの選択さ
れた前記第2のトランジスタのドレイン端子は、少なく
とも一つの他方のフォルダーの選択された前記第2のト
ランジスタのドレイン端子に接続される。2つのフォル
ダー間で1より多くの補間信号を発生することができ
る。
【0009】本発明の他の特徴において、アナログ・デ
ィジタル変換器用の電流折りたたみ及び補間回路は、F
3 フォルダーを含むL個のフォルダーを有し、前記F3
フォルダーは、入力電圧によりバイアスされ、かつ相互
に接続されたN個の第1のトランジスタのソース端子を
有する前記第1のトランジスタと、多数の所定基準電圧
によりバイアスされ、かつ前記第1のトランジスタのソ
ース端子に接続されたN個の第2のトランジスタのソー
ス端子を有する前記第2のトランジスタとを含む。第1
の電流源は、前記第1及び第2のトランジスタのソース
端子に接続されて、前記第1及び第2のトランジスタに
おける総電流量I、前記第1のトランジスタのそれぞれ
における電流量I1 /N、及び前記第2のトランジスタ
のそれぞれにおける電流量I2 /Nを発生する。ただ
し、I=I1 +I2 。F5 フォルダーは、多数の所定基
準電圧によりバイアスされ、かつ相互に接続されたN個
の第3のトランジスタのソース端子を有する前記第3の
トランジスタと、前記入力電圧によりバイアスされ、か
つ前記第3のトランジスタのソース端子に接続されたN
個の第4のトランジスタのソース端子を有する前記第4
のトランジスタと、前記第3及び第4のトランジスタの
ソース端子に接続されて、前記第3及び第4のトランジ
スタに流れる総電流量I、前記第1のトランジスタのそ
れぞれにおける電流量I3 /N、及び前記第2のトラン
ジスタのそれぞれにおける電流量I4 /Nを発生する第
2の電流源とを含む。ただし、I=I3 +I4 。前記第
2のトランジスタのうちの一つ及び前記第3のトランジ
スタのうちの一つのドレイン端子は、相互に接続されて
補間電流IF4+ =I2 /N+I3 /Nを発生させる結果
となり、前記第1のトランジスタのうちの2つの第2の
端子は、相互に接続されて電流IF3+ =2I1 /N+I
3 /Nを発生させる結果となり、前記第2のトランジス
タのうちの2つのドレイン端子は、相互に接続されて電
流IF3+ =2I2 /Nを発生させる結果となる。
【0010】ハード・ディスク読み出しチャネルにおけ
る本発明の更に他の特徴において、アナログ・ディジタ
ル変換器は、L個のフォルダーを有する折り曲げ補間回
路を含む。各フォルダーは、相互に接続されたソース端
子を有し、かつ入力電圧によりバイアスされたN個の第
1のトランジスタ、及び相互に接続されたソース端子を
有し、かつ基準電圧によりバイアスされたN個の第2の
トランジスタをそれぞれ有する異なるMペアと、前記第
1及び第2の前記ソース端子に接続された電流源とを有
する。異なる差動ペアの前記第2のトランジスタは、異
なる基準電圧によりバイアスされる。一方のフォルダー
の選択された前記第1のトランジスタのドレイン端子
は、少なくとも一つの他方のフォルダーの選択された前
記第1のトランジスタのドレイン端子に接続され、かつ
一方のフォルダーの選択された前記第2のトランジスタ
のドレイン端子は、少なくとも一つの他方のフォルダー
の選択された前記第2のトランジスタのドレイン端子に
接続されている。2L個の比較器は、前記L個のフォル
ダーの所定の前記第1及び第2のトランジスタのドレイ
ン端子に接続されている。前記比較器にデコーダが接続
されて前記入力電圧を表す周期的なディジタルの温度計
コードを発生する。
【0011】本発明の技術的な効果は、電流折りたたみ
及び補間回路における回路数及び内部ノードの数を減少
させる。デバイスの数も減少され、かつその結果の経路
指定の複雑さが低減する。従って、この簡単な回路が更
に高速で動作することができる。更に、本発明の折りた
たみ補間回路は非常に低い電源電圧で動作することがで
きる。
【0012】本発明のより良く理解するために、添付図
面を参照することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施例は図1〜
7に示されており、種々の図面において同一及び対応す
る部分を参照するために同一参照番号が使用されてい
る。
【0014】図3を参照すると、本発明の教えにより構
築された折りたたみ及び補間アナログ・ディジタル変換
器10のブロック図が示されている。この折りたたみ及
び補間アナログ・ディジタル変換器10は、例えば入力
アナログ電圧VIN、及び抵抗ラダー(図示なし)から得
た上昇基準電圧レベルを入力している折りたたみ及び補
間回路16を備えている。更に、折りたたみ及び補間回
路16は、折りたたみ及び補間アナログ・ディジタル変
換器10の精度を増加させるために、比較用の複数の折
りたたみ電流信号を発生する。これらの折りたたみ電流
信号、及びその補数電流信号は、補間又は中間折りたた
み電流信号、及び補数を発生するために使用される。粗
アナログ・ディジタル変換器18はディジタル出力の最
上位ビット(MSB)を発生するために使用される。折
りたたみ及び補間回路16により発生した中間折りたた
み電流信号及び補数と、オリジナルの折りたたみ信号及
び補数とは、多数の差動比較器20に入力される。これ
らの差動比較器20は周期的な温度計コードを発生し、
次にこの温度計コードはデコーダ24によりデコードさ
れてディジタル出力信号を発生させる。粗アナログ・デ
ィジタル変換器18に接続されているビット・シンクロ
ナイザ18は、ディジタル出力信号の最上位ビット及び
最下位ビットを同期するために使用される。折りたたみ
及び補間アナログ・ディジタル変換器10の実施例につ
いての更に詳細な説明は、フリンほかを参照することに
より得られる。
【0015】図4はフリンほかにおいて説明されている
電流折りたたみ及び補間回路50の概要回路である。図
5は、電流折りたたみ及び補間回路50の理解に役立つ
と思われる電流折りたたみ及び補間回路50の簡単なブ
ロック図である。電流折りたたみ及び補間回路50は、
折りたたみ及び補間回路16に接続された複数のフォル
ダー回路12を含む。これらのフォルダー回路12は、
一方の入力が入力電圧VINに接続され、また他方の入力
が基準電圧VREF3及びVREF5に接続された多数のNチャ
ネルMOSFET(nMOS)の差動ペア(フォルダー
回路)30及び52を含む。フォルダー回路12は折り
たたみ電流IF3を発生し、またフォルダー回路52は折
りたたみ電流IF5を発生する。フォルダー回路12は電
流ディバイダ回路51に接続されており、フォルダー回
路52は第2の電流ディバイダ回路54に接続されてい
る。電流ディバイダ回路51はほぼ同一サイズの4つの
nMOSトランジスタ56〜59を含み、これらのソー
ス端子は相互に接続され、かつ一方のドレインは差動ペ
ア30におけるnMOSトランジスタのうちの一つのド
レインに接続されている。nMOSトランジスタ56〜
59のゲート端子はバイアス電圧VBIASに接続されてい
る。nMOSトランジスタ57及び58のドレイン端子
は相互に接続され、かつnMOSトランジスタ56のド
レイン端子は隣接する電流ディバイダ(図示なし)に接
続されている。
【0016】フォルダー回路52は電流ディバイダ回路
54に接続されており、電流ディバイダ回路54は更に
4つのnMOSトランジスタ60〜63を含み、これら
のソース端子は相互に接続されている。nMOSトラン
ジスタ60〜63は更にバイアス電圧VBIASによりゲー
トされる。nMOSトランジスタ61及び62のドレイ
ン端子は相互に接続され、またnMOSトランジスタ6
3のドレインは隣接する電流ディバイダ(図示なし)に
接続されている。電流ディバイダ回路54のnMOSト
ランジスタ60のドレイン端子は、電流ディバイダ回路
51のnMOSトランジスタ59のドレイン端子に接続
されている。
【0017】動作において、差動ペア30は、コモン・
ソースのnMOSトランジスタ56〜59に流れる電流
の和である折りたたみ電流IF3を発生する。同様に、差
動ペア52は、コモン・ソースのnMOSトランジスタ
60〜63に流れる電流の和である折りたたみ電流IF5
を発生する。nMOSトランジスタ56〜59のサイズ
はほぼ同一であるので、IF3はnMOSトランジスタ5
6〜59間でほぼ等分される。従って、IF3の1/4が
各nMOSトランジスタ56〜59に流れる。同様に、
F5の1/4が各nMOSトランジスタ60〜63に流
れる。I4 はその結果の補間電流信号であり、IF3/4
及びIF5/4の和である。IF3/2=I 3 はフォルダー
3に対する折りたみ電流信号となり、IF5/2=I5
フォルダー5に対する折りたみ電流信号となる。この実
施において、補間の階数は2である。更に高い階数の補
間は、付加的な電流分割トランジスタを用いることによ
り実現されてもよい。この取り組み方に関連した欠点
は、その回路に付加的な内部ノードを付加することであ
り、これは直接、更に長い信号パス及び更に遅い速度に
変換する。更に、電流分割トランジスタは相対的に大き
くして整合させる必要があり、これが容量を大きくする
結果となり、更にこの回路をかなり低速にする恐れがあ
る。加えて、この実施は、付加的な電流折りたたみ及び
ミラー回路なしでは、2.5V近辺の低電源電圧で正し
く機能しない恐れがある。
【0018】図6を参照すると、本発明の実施例により
構築された電流折りたたみ及び補間回路80が示されて
いる。電流折りたたみ及び補間回路80の全体を明確に
示すのは困難と思われるので、その一部のみを図6に示
す。電流折りたたみ及び補間回路80は、フォルダー3
を表す一つの折りたたみ補間器の差動ペア82と、フォ
ルダー5を表す隣接の折りたたみ補間器の差動ペア84
とを含む。差動ペア82は8つのnMOSトランジスタ
86〜93を含み、かつこれらのソース端子は電流源1
10に接続されている。nMOSトランジスタ86〜8
9は、これらのゲート端子に印加されている入力電圧V
INによりバイアスされる。トランジスタ90〜93は、
抵抗ラダー回路(図示なし)のような回路により発生可
能とされる基準電圧VREF-3Eによりバイアスされる。同
じように、折りたたみ補間器の差動ペア84も8つのn
MOSトランジスタ96〜103を含み、かつこれらの
ソースは電流源112に接続されている。nMOSトラ
ンジスタ96〜99は基準電圧VREF-5Aによりバイアス
される。nMOSトランジスタ100〜103は入力ア
ナログ電圧VINによりバイアスされる。nMOSトラン
ジスタ86〜93は差動ペア構成により配列され、また
nMOSトランジスタ96〜103も差動ペア構成によ
り配列されている。
【0019】折りたたみ補間器の差動ペア82及び84
は折りたたみ電流IF2〜IF7用の比較器120〜126
に接続されており、これら比較器は、元の補間電流信号
と共に、折りたたみ補間器の差動ペア82及び84と、
隣接の折りたたみ補間器(図示なし)とにより発生され
た補間電流信号と、これらの補数とを入力して比較を行
っている。nMOSトランジスタ86のドレインは、I
F2比較器(図示なし)のIF2- 入力に接続されている。
nMOSトランジスタ87及び88のドレイン端子は共
に、IF3比較器122のIF3- 入力に接続されている。
nMOSトランジスタ89のドレインはIF4比較器12
4のIF4- 入力に接続されている。nMOSトランジス
タ90のドレインは、IF2比較器120のIF2+ 入力に
接続されている。nMOSトランジスタ91及び92の
ドレイン端子は共に、IF3比較器122のIF3+ 入力に
接続されている。フォルダー3のnMOSトランジスタ
93及びフォルダー5のnMOSトランジスタ96のド
レイン端子は共に、IF4比較器124のIF4+ 入力に接
続されている。nMOSトランジスタ97及び98のド
レイン端子は、IF5比較器126のIF5+ 入力に接続さ
れている。nMOSトランジスタ99のドレインは、I
F6比較器(図示なし)のIF6+ 入力に接続されている。
nMOSトランジスタ100のドレインは、IF4比較器
124のIF4 - 入力に接続されている。nMOSトラン
ジスタ101及び102のドレインは共に、IF5比較器
126のIF5- 入力に接続されている。
【0020】フォルダー3における電流信号はIF2、I
F3及びIF4比較器120〜124に接続され、またフォ
ルダー5における電流信号はIF4、IF5及びIF6比較器
124〜126(IF6比較器は図示なし)に接続されて
いることが理解されるであろう。従って、各フォルダー
により発生した電流信号は、電流それ自体の比較と共
に、近傍比較器等の比較に用いられる。図6に示す例に
おいて、IF4+ 及びIF4 - は、隣接するフォルダー3及
び5に発生する電流信号を用いた補間信号であり、2の
補間階数に帰結する。
【0021】このようにして構築された電流折りたたみ
及び補間回路80は、図5に示した実施により付加され
たフォルダーと電流ディバイダとの間に内部ノードを含
んでいない。これは、直接、より速い回路速度に変換す
る。更に、電流折りたたみ及び補間回路80は、デバイ
ス・カウントを減少させ、かつ経路指定をより簡単にし
ている。更に重要なことは、電流折りたたみ及び補間回
路80が低電源電圧により動作可能なことである。電流
折りたたみ及び補間回路80の他の実施例は、pチャネ
ルMOSFET(pMOS)の使用を含むということが
理解される。
【0022】図7は、本発明の差動ペアに基づく折りた
たみ及び補間アナログ・ディジタル変換器を採用するこ
とができるハード・ディスク・ドライブの読み出しチャ
ネル140の簡単なブロック図である。ディスク・プラ
ッタ142の特定セクタは読み出しヘッド144により
読み出される。読み出しチャネル140は、自動利得制
御(AGC)回路146に接続された前置増幅器145
であって、AGC回路146がロー・パス・フィルタ
(LPF)148に接続されている前置増幅器145
と、サンプル・ホールド回路(S/H)150と、アナ
ログ・ディジタル変換器(ADC)152と、有限イン
パルス応答(FIR)フィルタ154と、ビタビ検出器
(PR4)156と、信号を更に条件付ける読み出し回
路モジュール158とを含む。利得制御回路160は有
限インパルス応答フィルタ154の出力に接続されて、
制御信号を自動利得制御回路146に供給する。更に、
タイミング回路162がフェーズ・ロックド・ループ
(PLL)164に接続されており、フェーズ・ロック
ド・ループ164はその出力をサンプル・ホールド回路
150に供給している。本発明の教えによる、差動ペア
に基づく電流折りたたみ及び補間技術は、多くの他のア
プリケーションに加えて、ハード・ディスク・ドライブ
読み出しチャネル140のアナログ・ディジタル変換器
152に採用されてもよい。
【0023】読み出しヘッド144はディスク・プラッ
タ142の磁束における変化を検知して、対応するアナ
ログ読み出し信号を発生する。この読み出し信号はまず
前置増幅器145により増幅され、更に自動利得制御回
路146により適当なレベルに増幅される。自動利得制
御回路146は、有限インパルス応答フィルタ154の
出力からのフィードバック制御信号を入力しているの
で、読み出し信号の振幅即ち利得について適当な調整を
行うことができる。増幅されたアナログの読み出し信号
はロー・パス・フィルタ148に供給され、これが読み
出し信号をろ波して好ましくない高い周波数の雑音を除
去する。ロー・パス・フィルタ148は更に波形成形し
て振幅のブーストも行う。次いで、ろ波された読み出し
信号はサンプル・ホールド回路150に供給される。サ
ンプル・ホールド回路150は、連続時間の読み出し信
号を離散的な時間で同期的にサンプリングし、かつ次の
サンプリング時間までサンプリングした値を保持する。
フェーズ・ロックド・ループ164はサンプリング時点
を指示するクロック信号を供給することによってサンプ
ル・ホールド回路150を制御している。サンプル及び
ホールド回路150からの出力は離散的な時点のアナロ
グ信号である。各離散値は、前記信号がサンプル・ホー
ルド回路150によりサンプリングされた時点におけ
る、ろ波された出力信号の値即ち振幅に対応している。
【0024】アナログ・ディジタル変換器152は離散
的な時間のアナログ信号を受け取り、これをディジタル
信号に変換する。アナログ・ディジタル変換器152は
本発明の教えにより電流折りたたみ及び補間を利用して
いる。
【0025】有限インパルス応答フィルタ154は、ア
ナログ・ディジタル変換器152からのディジタル出力
を入力して、ビタビ検出器156の目標機能に等化され
ている離散的な被等化信号を供給する。ビタビ検出器1
56は有限インパルス応答フィルタ154から離散的な
被等化信号を入力し、かつこの信号を解析してディスク
・ドライブのディスク/ヘッド・アッセンブリ(図示な
し)に記憶したデータに対応する出力信号を発生する。
ビタビ検出器156は最尤検出器即ちビタビ・デコーダ
であって、有限インパルス応答フィルタ154から離散
的な被等化信号により供給されるパーシャル・レスポン
ス信号を解析するためのビタビ・アルゴリズムを実行す
る。次いで、ビタビ検出器156からの出力は読み出し
回路モジュール158に供給され、これが更にハード・
ディスク・ドライブから読み出されたユーザ・データを
導き出すように信号を条件付ける。ここではハード・デ
ィスク読み出しチャネルを説明したが、本発明のアナロ
グ・ディジタル変換器は他の多くの信号処理アプリケー
ションに適用可能である。
【0026】このようにして構築された電流信号は、通
常の電圧信号というよりも電流折りたたみ及び補間され
ている。加えて、内部ノード数及びデバイス数は減少さ
れているので、回路速度が大きく改善される。更に、折
りたたみ補間回路は非常に低い電源電圧により動作可能
である。
【0027】本発明のいくつかの実施例及び効果を詳細
に説明したが、本発明の教えから逸脱することなく、変
形、変化、置換、変換、変更、変動及び交換を行うこと
ができ、本発明の精神及び範囲は特許請求の範囲により
定義されることを理解すべきでる。
【0028】以上の項に関して更に以下の項を開示す
る。
【0029】(1)アナログ・ディジタル変換器におけ
る電流折りたたみ及び補間回路において、L個のフォル
ダーを備え、各フォルダーは、相互に接続されたソース
端子を有し、かつ入力電圧によりバイアスされたN個の
第1トランジスタ、及び相互に接続されたソース端子を
有し、かつ基準電圧によりバイアスされたN個の第2の
トランジスタを有するM個の差動ペアであって、前記差
動ペアの第2のトランジスタは異なる基準電圧によりバ
イアスされた前記差動ペアと、前記第1及び第2のトラ
ンジスタのソース端子に接続された電流源とを備え、一
方のフォルダーの選択された前記第1のトランジスタの
ドレイン端子は、少なくとも一つの他のフォルダーの選
択された前記第1のトランジスタのドレイン端子に接続
されて少なくとも一つの補間信号を発生し、かつ一方の
フォルダーの選択された前記第2のトランジスタのドレ
イン端子は、少なくとも一つの他のフォルダーの選択さ
れた前記第2のトランジスタのドレイン端子に接続され
て少なくとも一つの補間信号を発生する電流折りたたみ
及び補間回路。
【0030】(2)前記第1及び第2のトランジスタが
nチャネルMOSFETである第1項記載の電流折りた
たみ及び補間回路。
【0031】(3)前記第1及び第2のトランジスタは
pチャネルMOSFETである第1項記載の電流折りた
たみ及び補間回路。
【0032】(4)更に、前記L個のフォルダーの前記
第1及び第2のトランジスタの所定のドレイン端子に接
続された2L個の比較器を備えている第1項記載の電流
折りたたみ及び補間回路。
【0033】(5)各フォルダーの選択された前記第1
のトランジスタのドレイン端子は相互に接続されている
第1項記載の電流折りたたみ及び補間回路。
【0034】(6)各フォルダーの選択された前記第2
のトランジスタのドレイン端子は相互に接続されている
第1項記載の電流折りたたみ及び補間回路。
【0035】(7)アナログ・ディジタル変換器用の電
流折りたたみ及び補間回路において、M個の差動ペアを
有するF3 フォルダーを含むL個のフォルダーであっ
て、それぞれの差動ペアが、入力電圧によりバイアスさ
れ、かつ相互に接続されたN個の第1のトランジスタの
ソース端子を有する前記第1のトランジスタ、第1の所
定基準電圧によりバイアスされ、かつ前記第1のトラン
ジスタの前記ソース端子に接続された第2のトランジス
タのソース端子を有する前記第2のトランジスタ、及び
前記第1及び第2のトランジスタのソース端子に接続さ
れて、前記第1及び第2のトランジスタにおける総電流
量I、前記第1のトランジスタのそれぞれにおける電流
量I1 /N、及び前記第2のトランジスタのそれぞれに
おける電流量I 2 /Nを発生する第1の電流源(ただ
し、I=I1 +I2 )、を備えた前記フォルダーと、M
個の差動ペアを有するF5 フォルダーであって、それぞ
れの差動ペアが、第2の所定基準電圧によりバイアスさ
れ、かつ相互に接続されたN個の第3のトランジスタの
ソース端子を有する前記第3のトランジスタ、前記入力
電圧によりバイアスされ、かつ第3のトランジスタのソ
ース端子に接続されたN個の第4のトランジスタのソー
ス端子を有する前記第4のトランジスタ、及び前記第3
及び第4のトランジスタのソース端子に接続され、かつ
前記第3及び第4のトランジスタにおける総電流量I、
前記第1のトランジスタのそれぞれにおける電流量I3
/N、及び前記第2のトランジスタのそれぞれにおける
電流量I4 /Nを発生する第2の電流源(ただし、I=
3 +I4 )を備えた前記F5 フォルダーとを備え、異
なる差動ペアの前記第3のトランジスタは、異なる第2
の所定基準電圧によりバイアスされ、前記第2のトラン
ジスタのうちの一つ及び前記第3のトランジスタのうち
の一つのドレイン端子は、相互に接続されて補間電流I
F4+ =I2 /N+I3 /Nを発生する結果となり、前記
第1のトランジスタのうちの2つの前記ドレイン端子
は、相互に接続されて電流IF3- =2I1 /Nを発生す
る結果となり、かつ前記第2のトランジスタのうちの2
つのドレイン端子は、相互に接続されて電流IF3+ =2
2 /Nを発生する結果となる電流折りたたみ及び補間
回路。
【0036】(8)ハード・ディスク読み出しチャネル
におけるアナログ・ディジタル変換器において、折りた
たみ補間回路を備え、前記折りたたみ補間回路はL個の
フォルダーを備え、それぞれのフォルダーは、M個の差
動ペアであって、それぞれが入力電圧によりバイアスさ
れたN個の第1のトランジスタ、及び基準電圧によりバ
イアスされたN個の第2のトランジスタを有し、異なる
差動ペアの前記第2のトランジスタが異なる基準電圧に
よりバイアスされた前記差動ペアと、前記第1及び第2
のトランジスタの前記ソース端子に接続された電流源と
を備え、一方のフォルダーの選択された前記第1のトラ
ンジスタのドレイン端子は、少なくとも一つの他方のフ
ォルダーの選択された前記第1のトランジスタのドレイ
ン端子に接続されて少なくとも一つの補間信号を発生
し、一方のフォルダーの選択された前記第2のトランジ
スタのドレイン端子は、少なくとも一つの他方のフォル
ダーの選択された前記第2のトランジスタのドレイン端
子に接続されて少なくとも一つの補間信号を発生し、更
に前記フォルダーは、前記L個のフォルダーの前記第1
及び第2のトランジスタの所定のドレイン端子に接続さ
れた2L個の比較器と、前記比較器に接続されて前記入
力電圧を表す周期的なディジタルの温度計コードを発生
するデコーダとを備えたアナログ・ディジタル変換器。
【0037】(9)各フォルダーの選択された前記第1
のトランジスタのドレイン端子は、相互に接続されてい
る第10項記載のアナログ・ディジタル変換器。
【0038】(10)各フォルダーの選択された前記第
2のトランジスタのドレイン端子は、相互に接続されて
いる第10項記載のアナログ・ディジタル変換器。 (11)アナログ・ディジタル変換器10、152にお
ける電流折りたたみ及び補間回路80がL個のフォルダ
ーを有し、前記フォルダーのそれぞれは、入力電圧によ
りバイアスされたN個の第1のトランジスタ86〜8
9、100〜103、及び基準電圧によりバイアスされ
たN個の第2のトランジスタをそれぞれ有するM個の差
動ペア82、84と、前記第1及び第2のトランジスタ
のソース端子に接続された電流源110、112とを含
む。異なる差動ペアの第2のトランジスタは、異なる基
準電圧によりバイアスされる。一方のフォルダー82の
選択された前記第1のトランジスタ89のドレイン端子
は、少なくとも一つの他方のフォルダー84の選択され
た前記第1のトランジスタ100のドレイン端子に接続
され、かつ一方のフォルダー82の選択された前記第2
のトランジスタ93のドレイン端子は、少なくとも一つ
の他方のフォルダー84の選択された前記第2のトラン
ジスタ96のドレイン端子に接続されている。2つのフ
ォルダー間で1より多くの補間信号が発生されてもよ
い。
【0039】以下の米国特許はここで参照により関連さ
れている。「折りたたみアナログ・ディジタル変換器用
の折りたたみ段(Folding Stage for
aFolding Analog−to−Digit
al Converter)」と題し、ベネス(Ven
es)ほかに対して1997年5月27日に発行された
米国特許第5,633,638号、「アナログ・ディジ
タル変換器用のフォルダー回路(Folder Cir
cuit for Analog−to−Digita
l Converter)」と題し、イエー(Yee)
に対して1995年2月21日に発行された米国特許第
5,392,045号、「2つのフォルダー回路の内部
電圧からMSBをデコードするアナログ・ディジタル変
換器(Analog−to−Digital Conv
erter That Decodes MSBs f
rom Internal Voltage ofTw
o Folder Circuits)」と題し、イエ
ーに対して1994年6月7日に発行された米国特許第
5,319,372号、「アナログ・ディジタル変換器
に使用する補間回路(Circuit for Use
in anA/D Converter)」と題し、
ファン・デ・グリフト(van de Grift)ほ
かに対して1991年9月24日に発行された米国特許
第5,051,746号、「伝送遅延補償を有するコン
プリメンタリ電圧補間回路(Complemantar
y Voltage InterpolationCi
rcuit with Transmission D
elay Compensation)」と題し、ファ
ン・デ・プラシェ(van de Plassche)
ほかに対して1990年1月30日に発行された米国特
許第4,897,656号、「コンプリメンタリ電圧補
間回路(ComplemantaryVoltage
Interpolation Circuit)」と題
し、ファン・デ・プラシェに対して1989年5月16
日に発行された米国特許第4,831,379号。
【図面の簡単な説明】
【図1】折りたたみの概念を示すグラフ。
【図2】補間の概念を示すグラフ。
【図3】本発明の教えによる折りたたみ及び補間アナロ
グ・ディジタル変換器の簡単なブロック図。
【図4】既知の電流に基づく折りたたみ補間回路の概要
回路図。
【図5】図2の既知の電流に基づく折りたたみ補間回路
の簡単なブロック図。
【図6】本発明の一実施例による電流に基づく差動ペア
フォルダー及び補間の概略回路図。
【図7】マス・ストレージ装置のアプリケーションにお
ける折りたたみ及び補間アナログ・ディジタル変換器の
ブロック図。
【符号の説明】
3、5 フォルダー 10、152 アナログ・ディジタル変換器 12、30、51、52、82、84 フォルダー回路
(差動ペア) 16、54 折りたたみ及び補間回路(電流ディバイダ
回路) 56〜59、60〜63、86〜93、96〜103
nMOSトランジスタ 80 電流折りたたみ及び補間回路 86〜89、100〜103 第1のトランジスタ 90〜93、96〜99 第2のトランジスタ 110、112 電流源 122、124、126 比較器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アナログ・ディジタル変換器における電
    流折りたたみ及び補間回路において、 L個のフォルダーを備え、各フォルダーは、 相互に接続されたソース端子を有し、かつ入力電圧によ
    りバイアスされたN個の第1トランジスタ、及び相互に
    接続されたソース端子を有し、かつ基準電圧によりバイ
    アスされたN個の第2のトランジスタを有するM個の差
    動ペアであって、前記差動ペアの第2のトランジスタは
    異なる基準電圧によりバイアスされた前記差動ペアと、 前記第1及び第2のトランジスタのソース端子に接続さ
    れた電流源とを備え、 一方のフォルダーの選択された前記第1のトランジスタ
    のドレイン端子は、少なくとも一つの他のフォルダーの
    選択された前記第1のトランジスタのドレイン端子に接
    続されて少なくとも一つの補間信号を発生し、かつ一方
    のフォルダーの選択された前記第2のトランジスタのド
    レイン端子は、少なくとも一つの他のフォルダーの選択
    された前記第2のトランジスタのドレイン端子に接続さ
    れて少なくとも一つの補間信号を発生する電流折りたた
    み及び補間回路。
JP10229801A 1997-08-15 1998-08-14 アナログ・ディジタル変換器用の差動ペアに基づく電流及び折りたたみ補間回路 Pending JPH11145831A (ja)

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