JPH1131968A - Ad変換器 - Google Patents

Ad変換器

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JPH1131968A
JPH1131968A JP18494197A JP18494197A JPH1131968A JP H1131968 A JPH1131968 A JP H1131968A JP 18494197 A JP18494197 A JP 18494197A JP 18494197 A JP18494197 A JP 18494197A JP H1131968 A JPH1131968 A JP H1131968A
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Takashi Naiki
崇 内貴
Koji Ninomiya
光司 二宮
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 AD変換器において低消費電力化を図る。 【解決手段】 AD変換器は、トリガ(TG)に基づい
て変換期間と休止期間を設けるための休止信号(STB
Y)を出力する制御部4と、前記変換期間にタイミング
信号を出力するタイミング制御回路3と、アナログ信号
Vaを所定の基準電圧と比較器で比較することによりA
D変換を行うAD変換部8とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はAD変換器に関し、
特にIC(Integrated Circuit)等により低消費電力が
求められているAD変換器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のAD変換器について説明する。図
7は従来のAD変換器の構成例を示すブロック図であ
る。クロック入力端子60よりクロックが入力される
と、タイミング制御回路61は動作タイミングをとるた
めの各種のタイミング信号を生成する。これらの信号
は、以下に説明する各ブロックの具体的な構成によって
それぞれ必要な信号が異なるので、それらに基づいて生
成されることになる。
【0003】入力端子63より動作を指定する信号が入
力される。この信号により制御部62は切換回路65に
信号を送って複数の入力端子64より入力されるアナロ
グ信号から1つを選択する。選択されたアナログ信号V
aは切換回路65よりAD変換部66に送られる。AD
変換部66では入力されるアナログ信号Vaを量子化
し、デジタル信号に変換する。このデジタル信号を量子
化値出力インターフェース67でラッチ等を行い、出力
端子68より出力する。
【0004】AD変換部66は例えば図8に示すよう
に、入力されるアナログ信号Vaを比較器70で基準電
圧発生回路72より出力される基準電圧Vthと比較
し、制御回路71では、この比較結果に基づいて基準電
圧Vthを変更するための信号を基準電圧発生回路72
に送ったり、AD変換を行った結果としてデジタル信号
を出力したりする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】携帯電話等のシステム
上に用いられるAD変換器は、電池駆動で動作するため
低消費電力であることが望ましい。AD変換器の低消費
電力化を目的として、例えば動作クロックを遅くするこ
とが行われている。クロックを遅くすることにより、A
D変換器ではデジタル部での消費電力は低減されるが、
次述のように比較器70や基準電圧発生回路72は定常
的に電流が流れる構造となっている場合が多いので、消
費電力低減の大きな効果は望めない。
【0006】基準電圧発生回路72の一例を図9に示
す。この基準電圧発生回路72は2種類の抵抗Rと2R
をはしご型に組み合わせた構造をしている。複数の抵抗
Rが直列に接続され、各抵抗Rの接続中点及び両方の端
点に抵抗2Rの一端が接続される。直列に接続された抵
抗Rの一端に接続されている抵抗2Rは接地され、それ
以外の抵抗2RにはそれぞれスイッチS0、S1…Sn
(ただし、nは整数)が接続される。
【0007】スイッチS0〜Snは制御回路71(図8
参照)によりオン/オフ制御され、電源電圧かグランド
レベルのいずれかに接続をする。このような構成によ
り、基準電圧発生回路72ではAD変換が必要でないと
きでもスイッチS0〜Snの状態によっては定常的に電
流が流れることがあった。
【0008】本発明はこのような実情に鑑みなされたも
のであり、更に低消費電力とするAD変換器を提供する
ことを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第1の構成では、変換期間と休止期間を設
けるための休止信号を出力する制御部と、前記変換期間
にタイミング信号を出力するタイミング制御回路と、ア
ナログ信号を所定の基準電圧と比較器で比較することに
よりAD変換を行うAD変換部とを有するようにしてい
る。
【0010】このような構成によると、制御部は例えば
トリガの入力により一定の変換期間を設ける休止信号を
出力する。休止信号によりAD変換器はAD変換期間
と、AD変換を休止する休止期間に動作を分ける。AD
変換を行わない休止期間ではスイッチ等を用いてAD変
換部等の動作を停止することにより消費電力の低減を図
ることができる。一方、変換期間では、AD変換器はA
D変換部で比較器を用いて例えば逐次基準電圧と比較す
ることによりAD変換をする。
【0011】また、本発明の第2の構成では、上記第1
の構成において、前記休止信号生成部にはカウンタが設
けられており、前記カウンタでクロックをカウントする
ことによって前記休止信号を生成している。
【0012】このような構成によると、カウンタが例え
ば外部より入力されるクロックをカウントすることによ
り、一定の周期でトリガを生成し、このトリガに基づい
て前記休止信号を生成する。
【0013】また、本発明の第3の構成では、上記第2
の構成において、外部から与えられる設定信号により前
記インターバル用カウンタは前記休止信号の発生周期を
可変している。
【0014】このような構成によると、AD変換器は設
定信号の入力により例えばインターバル用カウンタの設
定値を変更する。これにより、AD変換器はトリガ発生
の周期を可変する。トリガ発生の周期が長期化するにつ
れて変換期間の割合が小さくなるので低消費電力とな
る。
【0015】本発明の第4の構成では、上記第1の構成
乃至上記第3の構成のいずれかにおいて、トリガを入力
するための入力端子が設けられており、前記トリガに基
づいて前記休止信号生成部では前記休止信号を生成して
いる。
【0016】このような構成によると、AD変換器は外
部から入力されるトリガによりAD変換を行うようにな
る。尚、本構成のAD変換器は外部から入力されるトリ
ガにのみAD変換の動作をするものであってもよいし、
例えばインターバル用カウンタを備えたもので内部でト
リガを発生させることができるものでもよい。内外のい
ずれのトリガでも使用することができるものでもよい。
【0017】また、本発明の第5の構成では、上記第1
の構成乃至上記第4の構成のいずれかにおいて、前記A
D変換部は、前記基準電圧を発生する基準電圧発生回路
と、前記基準電圧発生回路を制御する制御回路とを有
し、前記休止信号でオン/オフ制御されるスイッチによ
り、前記休止期間では前記基準電圧発生回路は電流が流
れない状態となるようにしている。
【0018】このような構成によると、AD変換器は、
基準電圧発生回路で制御回路からの信号に応じて抵抗分
圧等の方法により基準電圧を発生し、比較器でアナログ
信号と比較する。そして、比較結果を制御回路に入力
し、例えば逐次基準電圧を変更させながら比較器の比較
結果を読み込んでAD変換を行う。一方、休止期間で
は、AD変換器は前記スイッチにより基準電圧発生回路
では例えば電流を遮断する。
【0019】また、本発明の第6の構成では、上記第5
の構成において、前記基準電圧発生回路は2種類の抵抗
をはしご型に組み合わせ、各段にそれぞれ前記スイッチ
が設けられた構造をしており、前記休止期間では全ての
前記スイッチは特定のスイッチ状態となるようにしてい
る。
【0020】このような構成によると、基準電圧発生回
路は2種類の抵抗をはしご型に組み合わせたものであ
り、休止期間ではこれらの抵抗間に電流が流れないよう
にするために、休止信号により例えば全てのスイッチを
グランドレベルに接地した状態としている。
【0021】また、本発明の第7の構成では、上記第1
の構成乃至上記第6の構成のいずれかにおいて、前記休
止期間では、前記タイミング制御回路は前記タイミング
信号の供給を停止している。
【0022】このような構成によると、AD変換器は休
止期間では例えばクロックをタイミング制御回路に入力
しないようにすることにより、タイミング信号の供給を
停止している。そのため、制御部等のようにタイミング
制御回路以外では動作しなくなる。
【0023】また、本発明の第8の構成では、上記第2
の構成において、トリガを入力するための入力端子が設
けられており、前記トリガに基づいて前記休止信号生成
部では前記休止信号が生成され、前記休止期間では前記
カウンタへの前記クロック入力を遮断する手段を備えて
いる。
【0024】このような構成によると、AD変換器はイ
ンターバル用カウンタによって内部でトリガを発生させ
ることができるが、外部から入力されるトリガによりA
D変換を行うときには、例えばクロックと休止信号とを
アンド(AND)回路に入力し、そのアンド回路の出力
をインターバル用カウンタに入力する。これにより、休
止期間ではインターバル用カウンタは動作せず、変換期
間のみAD変換できるようになる。
【0025】
【発明の実施の形態】
<第1の実施形態>本発明の第1の実施形態について説
明する。図1は第1の実施形態のAD変換器のブロック
図である。クロック入力端子1から入力されたクロック
(CLK)はインターバル用カウンタ2でカウントさ
れ、例えば毎秒1回の発生周期でトリガ(TG)が制御
部4に出力される。また、クロック(CLK)はそのま
まタイミング制御回路3に出力される。
【0026】タイミング制御回路3は各部の動作タイミ
ングをとるための各種のタイミング信号を分割等により
生成する。タイミング信号は各部の具体的な構成によっ
て異なる。制御部4には入力端子5より動作を指示する
信号が入力される。この信号により制御部4は切換回路
7に信号を送って複数の入力端子6より入力されるアナ
ログ信号から1つを選択する。切換回路7では例えば制
御部4からの信号によってオン/オフ動作をするアナロ
グスイッチを用いることにより切換動作を実現すること
ができる。そして、選択されたアナログ信号VaはAD
変換部8に送られる。
【0027】切換回路7では、一通りスキャンして全て
のチャンネルを変換していく場合もある。その場合は各
入力チャンネルに対応する量子化データを格納する場所
を設ける必要がある。
【0028】AD変換部8は後述するように図3に示す
回路構成となっており、アナログ信号Vaを量子化し、
デジタル信号に変換する。そして、このデータ信号を量
子化値出力インターフェース9に出力する。量子化値出
力インターフェース9は入力されたデジタル信号のラッ
チ等を行い、出力端子10より出力する。
【0029】また、制御部4ではトリガ(TG)に基づ
いて休止信号(STBY)を出力する。タイミング制御
回路3では、図2に示すようにインターバル用カウンタ
2(図1参照)からのクロック(CLK)と休止信号
(STBY)をアンド回路20に入力し、アンド回路2
0の出力をタイミング制御部21に入力する。タイミン
グ制御部21はクロック(CLK)から分周等により各
種のタイミング信号を生成する。
【0030】これにより、休止信号(STBY)がハイ
レベルのときにクロック(CLK)がタイミング制御部
21に入力され、一方、ロウレベルのときにクロック
(CLK)はタイミング制御部21に入力されない。そ
のため、休止信号(STBY)がロウレベルのとき、タ
イミング制御回路3はタイミング信号の供給を停止す
る。
【0031】AD変換部8(図1参照)でも休止信号
(STBY)により動作状態が制御されるように、例え
ば図3に示すような回路とする。AD変換部8はブロッ
ク的には上述の図8に示す回路と同様の構成をしてい
る。
【0032】制御回路25は8ビットのデジタルデータ
AD0〜AD7を出力する。各データAD0〜AD7と
休止信号(STBY)はそれぞれナンド(NAND)回
路30〜37に入力される。ナンド回路30〜37のそ
れぞれ出力側にはCMOS(Complementary Metal Oxid
e Semiconductor)インバータ40〜47が接続され
る。
【0033】周知のように、CMOSインバータ47は
PチャネルMOSFET28とNチャネルMOSFET
29が組み合わされたもので、MOSFET28、29
の両ゲートが接続されて入力側となり、MOSFET2
8、29の両ドレインが接続されて出力側となってい
る。CMOSインバータ39〜46についても同様であ
る。
【0034】CMOSインバータ39〜47の出力側に
はそれぞれ抵抗2Rが接続されている。尚、CMOSイ
ンバータ39の入力側は電源電圧に接続されている。そ
して、各抵抗2Rは直列に接続されたラダー抵抗Rの接
続中点や両端点に接続される。このように、2種類の抵
抗Rと2Rをはしご型に組み合わせた構成の一例であ
り、データAD0〜AD7に応じて基準電圧発生回路2
6から基準電圧Vthが出力される。
【0035】基準電圧Vthは比較器27でアナログ信
号Vaと比較され、比較結果が制御回路25に入力され
る。ただし、図面では矢印aで接続関係を省略して図示
している。制御回路25はデジタルデータAD0〜AD
7を逐次変更を加えながら比較器27の比較結果に基づ
いて量子化値を決定する。
【0036】休止信号(STBY)がロウレベルのとき
には、スイッチ動作をするCMOSインバータ40〜4
7の出力はナンド回路30〜37によって全てグランド
レベルに固定されるので、基準電圧発生回路26はオフ
状態となり、回路に電流が流れない。一方、休止信号
(STBY)がハイレベルのときには、デジタルデータ
AD0〜AD7によってCMOSインバータ40〜47
のスイッチ状態が変更され、それに応じて基準電圧Vt
hが出力される。
【0037】次にトリガとAD変換器での動作の状態を
図4に示す波形図を用いて説明する。図4(a)はイン
ターバル用カウンタ2(図1参照)より出力される変換
スタート用トリガ(TG)である。このトリガ(TG)
は一定の時間間隔Taで発生する。時間間隔Taは例え
ば1秒である。
【0038】このトリガにより制御部4(図1参照)は
図4(b)に示すように休止信号(STBY)をAD変
換部8でAD変換が完了するまでの期間Tsでハイレベ
ルとし、その後、次回のトリガが入力されるまでの期間
Trではロウレベルとする。休止信号(STBY)がハ
イレベルの時は前述したように変換期間であり、ロウレ
ベルの時はタイミング制御回路3や基準電圧発生回路7
2等では動作が休止する休止期間である。
【0039】以上説明したように本実施形態によれば、
基準電圧発生回路26は間欠動作をし、休止期間では消
費電流がほとんど流れないので、AD変換器は低消費電
力となる。トリガ(TG)の発生周期は本実施形態のよ
うに毎秒1回等に固定されるのでなく、外部から設定信
号をAD変換器に入力することによりインターバル用カ
ウンタ2で設定値が変更されるように構成し、発生周期
が可変されるようにすることも可能である。
【0040】この設定信号は直接インターバル用カウン
タ2に入力するようにしてもよいし、制御部4を経由し
てもよい。この周期が長くなれば、AD変換を行う一定
期間における回数が少なくなり、低消費電力となる。し
たがって、適切な発生周期となるように設定信号をAD
変換器に入力することは消費電力低減にとって有効であ
る。
【0041】当然、マイクロコンピュータ等のICにお
いて、このAD変換器含めるようにすることができる。
その際にクロック(CLK)を発生するクロックジェネ
レータ等もそのICに含めることができる。尚、基準電
圧発生回路26は図3に示す構成に限定されず、単純な
抵抗分圧等のようにデータAD0〜AD7に応じて基準
電圧を発生させるものであればよいが、本実施形態のよ
うに2種類の抵抗Rと2Rではしご型に構成することに
よりIC化が容易となる。また、ビット数も8ビットに
制限するものでなく、任意のビット数でAD変換をする
ことも可能である。その他、ΔΣ型等の様々なAD変換
器に本発明を適用することができる。
【0042】<第2の実施形態>本発明の第2の実施形
態について説明する。図5は第2の実施形態のAD変換
器のブロック図である。図5において上記第1の実施形
態を示す図1と同一の部分については同一符号を付して
説明を省略する。上記第1の実施形態ではトリガ発生用
に設けられていたインターバル用カウンタ2が、本実施
形態では取り除かれている点が主に異なる。
【0043】それにともない、クロック入力端子1から
入力されるクロック(CLK)はタイミング制御回路3
に直接入力される。また、トリガ入力端子49が設けら
れており、ここにトリガが入力され、制御部4に送られ
る。これにより、AD変換すべき時にトリガ(TG)を
AD変換器のトリガ入力端子49に入力すれば、変換後
に休止期間に移行するので上記第1の実施形態のAD変
換器よりも更に低消費電力とすることができる。
【0044】<第3の実施形態>本発明の第3の実施形
態について説明する。図6は第3の実施形態のAD変換
器のブロック図である。図6において上記第1の実施形
態を示す図1と同一部分については同一符号を付して説
明を省略する。本実施形態は上記第1の実施形態のAD
変換器にいくらかの変更を加えて、外部からトリガ(T
G)を入力できるようにしたものである。
【0045】クロック入力端子1に入力されるクロック
(CLK)と、制御部4から出力される休止信号(ST
BY)はアンド回路50に入力され、アンド回路50の
出力がインターバル用カウンタ2に入力される。また、
外部からトリガ入力端子49に入力されるトリガ(T
G)と、休止信号(STBY)をインバータ53で論理
否定をとったものがアンド回路52に入力される。そし
て、アンド回路52の出力と、インターバル用カウンタ
2から出力されるトリガとがオア(OR)回路51に入
力され、OR回路51の出力が制御部4に入力される。
【0046】これにより、外部からのトリガ入力は休止
期間のみ有効となる。この休止期間ではアンド回路50
によりインターバル用カウンタ2にクロック(CLK)
が入力されないので、タイミング制御回路3等は動作し
なくなる。変換期間ではクロック(CLK)が必要なの
でインターバル用カウンタ2にクロック(CLK)が入
力される。これにより、変換期間のみインターバル用カ
ウンタ2が動作するので消費電力が低減される。アンド
回路50は休止期間にインターバル用カウンタ2へのク
ロック(CLK)の入力を遮断する手段である。
【0047】以上説明したように本実施形態では、外部
からのトリガ入力によりAD変換でき、また、入力端子
1から入力されるクロック(CLK)をアンド回路50
を介しないで直接インターバル用カウンタ2に入力する
ことにより、AD変換器の内部でトリガを発生させて一
定の周期でAD変換を行うようにすることができる。
【0048】<第4の実施形態>上述の実施形態では、
図10(a)に示す変換動作期間と休止期間とを図10
(b)に示すようにトリガに基づいて設けるようにして
いたが、本実施形態ではAD変換に必要な時間を図10
(c)に示すようなイネーブル信号を用いて生成する。
【0049】イネーブル信号を生成するための回路例を
図11に示す。クロック(CLK)をバイナリカウンタ
80に入力し、例えば出力(Q7〜Q11)をNOR回
路81で否定論理和をとることによりイネーブル信号
(ENABLE)を生成する。このとき、クロック(C
LK)のカウント値が0〜127ではイネーブルとな
り、カウント値が128〜4095ではディゼーブルと
なる。AD変換器では、イネーブルのときにAD変換を
行い、ディゼーブルのときに休止をする。
【0050】上述の第1乃至第3の実施形態では、イン
ターバル用カウンタ又は外部からトリガを取り込み、こ
のトリガによって制御部で休止信号(STBY)を生成
するようにしていたが、本実施形態では、カウンタ80
を用いてイネーブル信号(ENABLE)を生成し、こ
れにより変換動作期間と休止期間を設けるようにしてい
る。
【0051】
【発明の効果】
<請求項1の効果>以上説明したように本発明によれ
ば、変換期間と休止期間が設けられ、AD変換器は変換
期間でAD変換動作をし、一方、休止期間では休止信号
によりAD変換部等の動作をスイッチ等を用いて停止す
るようにすることができるので、低消費電力とすること
ができる。
【0052】<請求項2の効果>AD変換器はカウンタ
を用いて休止信号を生成するので、休止期間ではAD変
換部等の動作を停止することにより低消費電力とするこ
とができる。
【0053】<請求項3の効果>AD変換器はAD変換
の動作回数が減少するにつれて低消費電力とすることが
できるので、AD変換器が用いられるシステム等におい
て変換周期を適切に設定すると消費電力の低減化の点で
有効である。
【0054】<請求項4の効果>AD変換が必要となっ
たときに、外部よりトリガをAD変換器に入力すればよ
いので、不必要なAD変換を行わないようにすることが
できる。これにより、AD変換器は更に低消費電力とな
る。
【0055】<請求項5の効果>休止信号により設けら
れる休止期間では、スイッチにより基準電圧発生回路は
電流が流れない状態となる。そのため、消費電力が低減
される。
【0056】<請求項6の効果>休止期間ではスイッチ
が例えば全てグランドレベルに接地された状態となるこ
とにより、AD変換部では定常的に電流が流れないよう
になる。そのため、変換期間のみAD変換部が動作する
ので低消費電力となる。また、2種類の抵抗で基準電圧
発生回路が構成されるので容易にIC化を実現すること
ができる。
【0057】<請求項7の効果>休止期間ではタイミン
グ制御回路からタイミング信号の供給が停止するので、
制御部等のようにタイミング制御回路以外では動作しな
くなる。これによっても低消費電力の効果をもたらすこ
とができる。
【0058】<請求項8の効果>クロックにより内部で
も変換期間と休止期間を設けることができるAD変換器
であるが、トリガを外部から入力する場合には、変換期
間のみタイミング制御回路が動作するので回路各部の動
作時間が縮小され、更に低消費電力となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態のブロック図。
【図2】 そのタイミング制御回路3の一例の回路図。
【図3】 そのAD変換部8の一例の回路図。
【図4】 そのトリガ(TG)と休止信号(STBY)
の関係を示す波形図。
【図5】 本発明の第2の実施形態のブロック図。
【図6】 本発明の第3の実施形態のブロック図。
【図7】 従来のAD変換器のブロック図。
【図8】 そのAD変換部66のブロック図。
【図9】 その基準電圧発生回路72の回路図。
【図10】 本発明の第4の実施形態のイネーブル信号
を説明する波形図。
【図11】 そのイネーブル信号を生成する回路のブロ
ック図。
【符号の説明】
1 クロック入力端子 2 インターバル用カウンタ 3 タイミング制御回路 4 制御部 6 入力端子 7 切換回路 8 AD変換部 9 量子化値出力インターフェース 10 出力端子 25 制御回路 26 基準電圧発生回路 27 比較器 30〜37 ナンド回路 39〜47 CMOSインバータ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 変換期間と休止期間を設けるための休止
    信号を出力する休止信号生成部と、前記変換期間にタイ
    ミング信号を出力するタイミング制御回路と、アナログ
    信号を所定の基準電圧と比較器で比較することによりA
    D変換を行うAD変換部とを有することを特徴とするA
    D変換器。
  2. 【請求項2】 前記休止信号生成部にはカウンタが設け
    られており、前記カウンタでクロックをカウントするこ
    とによって前記休止信号を生成することを特徴とする請
    求項1に記載のAD変換器。
  3. 【請求項3】 外部から与えられる設定信号により前記
    インターバル用カウンタは前記休止信号の発生周期を可
    変することを特徴とする請求項2に記載のAD変換器。
  4. 【請求項4】 トリガを入力するための入力端子が設け
    られており、前記トリガに基づいて前記休止信号生成部
    では前記休止信号を生成することを特徴とする請求項1
    に記載のAD変換器。
  5. 【請求項5】 前記AD変換部は、前記基準電圧を発生
    する基準電圧発生回路と、前記基準電圧発生回路を制御
    する制御回路とを有し、前記休止信号でオン/オフ制御
    されるスイッチにより、前記休止期間では前記基準電圧
    発生回路は電流が流れない状態となることを特徴とする
    請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のAD変換器。
  6. 【請求項6】 前記基準電圧発生回路は2種類の抵抗を
    はしご型に組み合わせ、各段にそれぞれ前記スイッチが
    設けられた構造をしており、前記休止期間では全ての前
    記スイッチは特定のスイッチ状態となることを特徴とす
    る請求項5に記載のAD変換器。
  7. 【請求項7】 前記休止期間では、前記タイミング制御
    回路は前記タイミング信号の供給を停止することを特徴
    とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のAD変
    換器。
  8. 【請求項8】 トリガを入力するための入力端子が設け
    られており、前記トリガに基づいて前記休止信号生成部
    では前記休止信号が生成され、前記休止期間では前記カ
    ウンタへの前記クロック入力を遮断する手段を備えたこ
    とを特徴とする請求項2に記載のAD変換器。
JP18494197A 1997-07-10 1997-07-10 Ad変換器 Expired - Fee Related JP3812992B2 (ja)

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