JPS58165421A - Ａ／ｄ変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発＠Ｏ技術分野〕 本発＠杜高遭Ｋｌｌ１ｍＦの高いの変換を行い得る簡易
で実用性の高い構成ＯＡ／ｂ変換器に関すゐ。

〔発Ｗ１４０技術的背景〕 高速動作置のυ変換器として従来より第１１１に示す並
列比較ＩｔＯものが知られている。この並列比較蓋のυ
変換器は、量子化レベルの数だけ電圧比較器１ｍ、Ｉｂ
〜１墓を並列的に設け、これらの比較＠Ｊａ、ｆｌ＋〜
１ｍの一方の入力゛にアナログ電圧ＶＩＭを印加すると
共に、例えば直列接続され九抵抗ｊａ、ｊｂ−１ｍ＋１
により分圧設定され丸上記各量子化レベルに相当し九基
拳電圧を前記電圧比較器１ｍ、ｌｂ〜１ｎの他方の入力
に印加してヒれら０間の電圧比較を同時に行わしめるも
のである。そしてこれらの比較結果をｒ−）回路１を介
して符号化回路４に入力して、前記アナログ電圧Ｖｌｌ
ｌに相当し九ディジタル出力を得るものである。

この場合、例え＃ｉｌｏビットのディジタル符号化を行
う場合、（ｇ”−ｔ）個の電圧比較器が、つ壕に一般的
には（２−１）個Ｏ電圧比着器を用いてＮビットのディ
ジタル符号化が行われる。

そして前記基準電圧は、直列抵抗回路２の各抵杭ｊａ、
ｊｌｓ〜ｊＢ＋１　０値を全て等しく設定し、その両端
にディジタル変換Ｏダイナミックレンジを規定する上限
電圧Ｖｌ？、下限電圧Ｖ１ｍｌを印加することにより設
定されている。

〔背景技術の問題点〕

ところが各電圧比較器１ｍ、１ｂ〜ＩＮは、理想的には
そＯ入カインピーダンスが無限大であるが、１ＩｌｉＫ
は各電圧埠較器１＊、Ｉｂ〜１鳳の入力段を構成してい
る工（２ツクホロア回路に魚なるペース電流が流れ込む
。この為、直列抵抗回路ＩＫよって設定される基準電圧
特性は、第２図に示されるようＫ１１ｉｌ！的ｔＣａ点
曽となるべきものが実線で示すように弧を描く。このよ
うな電圧誤差はＶｂ蜜換一度の劣化を招くものであ）、
一般的には直列’＊に’Ｉ回路１に流す電流量を多くす
る等して上鮎ニー圧誤差が最小量子化レベル（Ｌｌｌｌ
）０３Ａ以下□に１にるように抑えられる。然し乍ら、
仁のように電流量を多くすること杜、υ蜜換ＩＩＯ実用
化上好ｔしくない。

そこで従来、１ｌｔｌｌに示すように電流補償回路５を
設け、直列抵抗回路２の数個所における抵抗接続点に前
記比較器１ｍ、Ｉｂ〜Ｉｙａへの流れ込みによって失わ
れた電流に相幽する電流を供給することが行われている
。このような電流補償によれば第３１１に示すように数
個所の基準電圧を理想電圧に一歇させることができるの
で、その分だけ全体に夏って比較基準電圧の誤差を低減
することが可能とな如、変換精度の向上を図り得る。

然し乍ら、このような電流補償副路５を構成する電流増
幅器６ｍ、１ｂ＝ｉｋは、例えば第４図に示すように一
般に差動増幅回路によって実現される。しかも前述し九
ようにこの種のυ変換器は非常に多くの電圧比較器１　
＊、１ｂ〜１ｍを用い讐構成される。しかるＫＡ／ｂ変
換器の実用化に際しては、トランジスタ等の構成素子数
、消費−（カ、チップ面積を極力小さくして生愈歩留り
０向上をｌ１ｉｎ、低コスト化を図ることが大きな唾題
であに、上述し九従来構成では未だに幾つかの問題が６
つ九。即ち、例えば従来の電流補償回路Ｃでは、第４図
に示す回路構成から明らかなように、アンｆＯ電源電圧
ｖＣＣに対して、トランジスタＴｒｙの負荷抵抗ＲＬに
よって生じる電圧降下Ｖ鳳り、およびトランジスタＴｒ
ｙ　（）ペース・エミッタ間電圧Ｖｌ１分だけ出力電圧
の最大値が下がる。この為、例えばＷＩＴとＶＣＣとを
同−ｉ電圧に設定し九場合には、電流補償がなされる１
点の電圧を Ｖｃｃ　−Ｖｍｍ　−ＶＩＬ 以下にすることが必要となる等の制約を受け、υ変換器
の実用化設計上問題があった。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情を考慮してなされ九もので、そ
の目的とするところは、回路構成素子数の低減と低消費
電力化を図り、しか４蜜換精度を十分に高め九簡易な構
成の実用性の為いい変換器を提供するととにある。

〔発＠１）概略〕 本発明は複数Ｏ電圧比較器の動作電流を決定する・々イ
アスミ圧を利用して上記動作電流に比例し要電流を発生
させ、これを基準電圧を生成する直列抵抗回路の抵抗接
続点に供給するととによって、簡易に且つ効果的に上記
直列抵抗回路の電流補償を行わしめゐようにし丸もので
ある。

〔発明の効果〕

従って本発明によれば、電圧比較器の動作電流に比例し
要電流を上記電圧比較器のバイアス電圧を利用して発生
し、これを補償電流とするので、簡易に電流補償回路を
構成することができる。しかも、電流動作だ１によって
直列抵抗回路の電流補償を確実に行うことができ、従来
の電位的な問題が生じゐことがない。故に、構成素子数
の低減、低消費電力化を図って高精度な変換を可能とす
ゐ簡易で実用性の高いの変換器を１１！現することがで
き、その利点は絶大である。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照し工事発明の一実施例につき説明する
っ 第５図は実施例に係るυ変換器の要部を示す概略構成図
であシ、第６図はその全体構成を示す図である。尚、実
施例において、前述し九従来構成と同一部分には同一符
号を付し、その詳しい説明は省略する。

本発Ｗｉ４に係るＡ／１）変換器は、その構成要素を例
えば１つの半導体テップ上に同時集積して実現されるも
のである。第５図には、その１つの電圧比較器Ｃと、ノ
苛イアス電圧設定回路Ｂ、そして補償電流回路ムの構成
が示さ゛れる。このように同−集積塔れて構成されるの
変換器は、電源電圧ｖｃｃ　、　Ｖｌｍを受けて動作す
る。

電圧比較器ムは工電ツタ・ホロア・トランジスタＴｒｌ
、　Ｔｒ４によ砂構成され、これを介して入力され良信
号、即ちアナログト入力電圧ＷＩＮおよび比較基準電圧
ＶＩＸはト９′）、′：）ジメタＴｒＢ　、　Ｔｒ４〜
Ｔｒ＠　６ｃよ〉構成されえ差動−一回路に与えられる
。この差動増幅回路は、ターツタ信号ｃｐを受けてトラ
ンジスタＴｒ＠　、　Ｔｒ４によ、り上記入力電圧ＶＩ
Ｗ　ｅ　ＶＩＫのレベル比較を行い、この比較結果をク
ロツタ信号ｉ下を受叶てトランジスタ？ｒ、　、　Ｔｒ
＠　Ｋより正帰還的に高利得増幅し、これをラッチする
如く構成される。そして、これらのトランジスタＴｒｔ
−Ｔｒ・の動作電流は、前記ノ４イアス電圧設定■路１
が設定し九バイアス電圧Ｖ−によって作動制御されるト
ランジスタＴｒ＠。

Ｔｒ、・、　ＴｒＨから１に為電流源により、それぞれ
決定されるようＫなっている。並列的に設けられる他の
電圧比較器も同様に構成され、前゛記バイアス電圧ＶＩ
Ｋよってその動作電流が相互に等しく設定されている。

ところで、バイア×電圧設定回路Ｂにおけゐバイアス電
圧ｖ腸を設定するトランジスタテＦｉｌのペース電流１
ｂは、トランジスタＴｒＨにょ〕供給されるようになっ
て′ハる。このトランジスタＴｒ１ｇ１′１ は定電流源を構成す・るものであシ、これによシ曽記ト
ランジスタ？ｒ、−□−に前記電圧Ｖｃｃ　＊　Ｖｍｍ
　Ｋ□よって規定され九一定Ｏノ青イアス電圧ｖ１が生
起されるようＫなっている。そして、仁のようにして生
起されｆ−／４イアス電圧ｖｌは、前記ブロックＣＫ示
す電圧比較量と共に、他Ｏ電′圧比較器にそれぞれ同時
に供給される。従って、豪数の電圧比較器１＊、１に、
〜１ｍには、上記共通に供給されるバイアス電圧ＶｍＫ
よって、それぞれ同じ動作電流１が設定されるようにな
っている。以上壕での構成につ１゛ては、従来のυ変換
器とそＯ構成を同じくするところである。

さて、本発明に係るυ変換器は、次に説明する電流補償
開路ム（第６図中符号１で示されるプルツク）に大きな
特徴を有している。この電流補償回路ムはダイオード接
続され九マルチエイツタのトランジスタＴｒＢ４および
電流出力用のマルチコレクタトランジスタ’ｒｒｔｓ　
＊　’ｒｒ１・、〜テｒｉマからなるカレント建ツーー
路によって構成される。このカレントｚラー（ロ）路は
、前記バイアス電圧ＶｍＫよって設定される各電圧比較
器にそれぞれ設定され九動作電流！に比例し要電流を上
記トランジスタＴｒ１４によって得、更にこれに比例し
要電流を前記各トランジスタ”ｓｓ　＋　Ｔｒｙ＠　。

〜丁ｒａｙに生起すゐものである。即ちここでは、！ル
チェイツタトツンゾスタＴｒ１４は、他のトランジスタ
テ’１１　＊　’ｒｒｌ・〜Ｔｒ１ｇに対して、そのエ
ミッタｍ積をｍ倍に定めておシ、トランジスタＴｒｌｌ
＊Ｔｒｙ＠　−ＴｒＨはそれぞれ１傭のコレクタ端−子
を備え友ものとなっている。そして、これらのマルチコ
レクタの１つは電源電圧Ｖｍｍ　（或いは基準電圧設定
用の電圧Ｖａｎ’　）に接続し、他のコレクタを直列抵
抗回路ｌの抵抗接続端に与える補償電流供給源としてい
る。

かくしてこのようにカレントミラー回路によって構成さ
れ要電流補償回路Ａ　Ｃ７）Ｋよれば、トランジスタテ
ｒ１ａＫｌｌれる電流紘前配トランジスタＴｒＢ　Ｋ与
えｂペース電流■ｂと等しいから、トランジスタＴｒＨ
ｔテｒｌ・〜ＴｒｌマＯ補償電流供給源（コレクタ）か
ら取出される電１ｉｄｓ　　Ｉｂ／１ａｒｎとなる。従
って今、１０ビツト変換ｍＭＯの変換−であって、直列
抵抗回路２０４等分され九電位点の抵抗接続端にそれぞ
れ補償電流を供給する４０′とすると、各電圧比較＠Ｊ
ａ、Ｊｌ＊〜１１１の動作電流をｉとした場合、上記補
償電流として　１０２３／４・ｌ＆る電流を供給してや
ればよい。従って、仁のような補償電流を得るべく、１
ｂ／ｍ、、−１０２４／４　ａ　ｌ となるようにマルチェ建ツタトランジスタＴｒ１４のエ
ミッタ数鵬、トランジスタ’ｒｒｌｌ　ｓ丁ｒ１８〜Ｔ
ｒａｙのコレクタ数ｎおよびバイアス電圧ｖｂを生起す
る為の電流！ｂをそれすれ設定するようにすればよい。

つｔシ、直列抵抗回路ＩＫは、電圧比較儀１ｍ、１ｂｗ
ｌ＊Ｏ動作電流亀に比例し九補償電流が供給され、前記
第３図に示す如き特性の比較基準電圧Ｖ富Ｘがそれぞれ
得られることに愈る。

以上のように本発明に係るの変換器によれば、非常Ｋｌ
易にして電１．−補償を行って各電圧］ 比較＠　Ｊ　ａ　、　１　ｂ〜１鼾娯与える比較基準電
圧１゜ を精度良く設定すゐζ牛声できる。しか・も上述したカ
レント建ツー回路によって構成される電流補償回路によ
れば、外気温変質化によって各トランジスタの直流電流
増幅度（ｂｙ■）が変化して、各電圧比較＠１　ｍ　、
　１　ｋ−１ｍの動作電流亀が変化しても、これＫよっ
てトランジスタ’！’ｔ４に流れゐ電＊Ｉｂがこれに比
例して変化する。

従って、回路定数を合せておくだけで、補償電流が追随
して変化し、これを補償することになるので変換精度に
全く悪影響を及はすことがないっま走電ｔＩＬＩｂＯ値
そのものが小さいものであるから、前記第１１１１１に
示し九もののように消費電流の増大を招くこともない。

ま九電流補償回路五による電流補償能力は、ｉルチコレ
クタトランジスタテｒ＋ｓ　＊　？ｒ、・、〜Ｔｒａｙ
が飽和する直前壜で有効でＴｏ）、しかもその値は０．
２〜０．３ｖＳ度である。従って、Ｖｃｃ　　（０，２
〜０．３Ｖ）の量子化レベルまで電流補償による比較基
準電圧の較正を行、うことができ、従来のものに比し゛
・。

て広範１１に変］換精度の直纏性を確保することができ
る。　　−− 以上のように本発Ｗｉ４によれば、υ変換器を簡易に構
成することができ、しかも構成素子数、消費電流、チッ
プ面積の減少をＷＡり得る勢、集用上絶大なる効果を貴
すゐ。

尚、本発明は上記１１ｍ１ｌＫ＠定されるものではない
。例えば電流！ｂの設定中、エミッタ数鵬、コレクタ数
論の設定線、直列抵抗回路２の構成等に応じて定めれば
よいものである。ま九電圧比較器の構成、量子化ステツ
ブ数等も仕様に応じて定めればよいものである。以上要
するに本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形し
て奥施す、ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の一例を示すυ変換器の構成図、第２Ｉ１
１および第３図は比較電圧特性を示す図、第４図は電流
アンｆｔ）構成例を示す図、第５図は本発ＷＡの一実施
例に係るの変換器の要部概略構成図、第６図は実施例の
全体構成を示す図である。 １ｍ、１ｂ〜Ｊａ・・・電圧比較器、２・・・直列抵抗
回路、３・・・ｒ−）−路、４・・・符号化回路、５゜
ｒ・・・電流補償−路、Ｃ・・・電流アンプ、Ａ・・・
電流補償回路（カレントミラー−路）、ｌ・・・・童イ
アス電圧設定回路、Ｃ・・・電圧比較器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　並列に設けられ九複数の比較器と、直列接続
   され九複数の抵抗からなシ、その両端に印加され九電圧
   を分圧して前記各比□較器の比較動作電位をそれでれ設
   定する直列抵抗１路と、前記各比較器に設定される動作
   電流に比例し要電流を発生して前記直列抵抗−絡め抵抗
   線”続的に供給する比較動作′電位−償回路□とを具備
   し九ことを特徴とする船Φ変換器。・（２）比較器に設
   定される動作電流に比′例し要電流は、比較器の動作電
   流を決定するバイアス電圧を共通入力して動作するカレ
   ント・建う−回路によ）生成される４０である特許請求
   の範′−第１項記載の４＋変換器。