JPS5816767B2 - A/d変換器 - Google Patents
A/d変換器Info
- Publication number
- JPS5816767B2 JPS5816767B2 JP11457277A JP11457277A JPS5816767B2 JP S5816767 B2 JPS5816767 B2 JP S5816767B2 JP 11457277 A JP11457277 A JP 11457277A JP 11457277 A JP11457277 A JP 11457277A JP S5816767 B2 JPS5816767 B2 JP S5816767B2
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- JP
- Japan
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- circuit
- oscillation
- difference
- pulse
- pulses
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Description
【発明の詳細な説明】
(1)発明の利用分野
本発明は、アナログ情報をディジタル情報に変換するA
/D変換器に関し、さらに詳しくは集積注入論理回路(
Integrated InjectionLogi
c以下I2Lと略記する)のす以下全2L用いた、IC
化可能なA/D変換器に関するものである。
/D変換器に関し、さらに詳しくは集積注入論理回路(
Integrated InjectionLogi
c以下I2Lと略記する)のす以下全2L用いた、IC
化可能なA/D変換器に関するものである。
(2)従来技術
■2して構成したリング発振器(例えば第1図のRO8
CO〜2)はインジェクタ端子(第1図のINJQ〜2
)に供給する電流■と発振周波数fが比例する特性(第
2図a)を有している。
CO〜2)はインジェクタ端子(第1図のINJQ〜2
)に供給する電流■と発振周波数fが比例する特性(第
2図a)を有している。
この特性を利用すると、従来の積分形A/D変換器で必
要とされた積分コンデンサ等の外付部品が不要となり、
完全なIC化A/D変換器を実現することができる。
要とされた積分コンデンサ等の外付部品が不要となり、
完全なIC化A/D変換器を実現することができる。
第1図はリング発振器を利用した一般的なA/D変換回
路である。
路である。
インジェクタ端子INJQ〜2に入力電流■0〜■2を
供給し各リング発振器RO8CO〜2の出力端子FO〜
F2に出力される発振パルスをカウンタCNTO〜2に
入力し、一定時間Tのパルス数NO〜N2を計数する。
供給し各リング発振器RO8CO〜2の出力端子FO〜
F2に出力される発振パルスをカウンタCNTO〜2に
入力し、一定時間Tのパルス数NO〜N2を計数する。
このときFO〜F2の発振パルスの周波数をfO〜f2
とすると、次式が成り立つ。
とすると、次式が成り立つ。
f・−α■・(i−0〜2) 、 (1
)1 Ni=fiT=αT・1l(i=o〜2) (2)
したがってアナログ入力電流Iiはディジタルカウンタ
値Niに変換される。
)1 Ni=fiT=αT・1l(i=o〜2) (2)
したがってアナログ入力電流Iiはディジタルカウンタ
値Niに変換される。
第1図においてINJOに基準電流IOを、INJIに
入力電流■1を供給して同時にカウンタCNTO,CN
Tl、をスタートさせ、一定時間T後にストップさせる
と、カウンタの値NO,Nlに対し次式が成り立ち、■
1はディジタル値に変換される。
入力電流■1を供給して同時にカウンタCNTO,CN
Tl、をスタートさせ、一定時間T後にストップさせる
と、カウンタの値NO,Nlに対し次式が成り立ち、■
1はディジタル値に変換される。
NO=αT・■0、N1−αT・■1
■0は基準量であり、NOは例えばカウンタのフルカウ
ント値2nとすれば、複雑な除算は不要となる。
ント値2nとすれば、複雑な除算は不要となる。
第2図aに示すように■2Lのリング発振器は発振出力
とインジェクタ電流の比例する範囲がかぎられておりこ
の方式によるA/D変換ではカウンタの全ビットが有効
に働いていないのが欠点である。
とインジェクタ電流の比例する範囲がかぎられておりこ
の方式によるA/D変換ではカウンタの全ビットが有効
に働いていないのが欠点である。
例えば比例関係が保たれているインジェクタ電流の最大
値をIMAX、最小値をIMINとし、その比rを、r
=IMIN/IMAXとすると、カウンタ値の最大NM
AX、最小NMINもこれに対応し NMIN/NMAX−r (4)となり、例
えばカウンタのフルカウント値2nに対しr・2n以上
の値だけがA/D変換に寄萼しているだけと(・うこと
になる。
値をIMAX、最小値をIMINとし、その比rを、r
=IMIN/IMAXとすると、カウンタ値の最大NM
AX、最小NMINもこれに対応し NMIN/NMAX−r (4)となり、例
えばカウンタのフルカウント値2nに対しr・2n以上
の値だけがA/D変換に寄萼しているだけと(・うこと
になる。
つぎに入力情報量がインジェクタ電流そのものでなく、
これとリニアな関係にある、第2図すの電圧Vである場
合、リング発振器の発振周波数と電圧Vの関係は同図C
となり、 f=βV十γ (5) で表わされる。
これとリニアな関係にある、第2図すの電圧Vである場
合、リング発振器の発振周波数と電圧Vの関係は同図C
となり、 f=βV十γ (5) で表わされる。
このとき入力電圧v2をA/D変換するには、パラメー
タβ、γを消去するため、二つの基準電圧vg、vlが
必要になる。
タβ、γを消去するため、二つの基準電圧vg、vlが
必要になる。
第1図において、三つのカウンタCNTO〜2を同時に
動作させたとき、そのカウント値NO〜N2は、N1−
fi−T(βvi十γ)T(i=0〜2)(6)となる
ので が成り立ち、アナログ入力電圧v2は二つの基準電圧v
o、viによってA/D変換されることになる。
動作させたとき、そのカウント値NO〜N2は、N1−
fi−T(βvi十γ)T(i=0〜2)(6)となる
ので が成り立ち、アナログ入力電圧v2は二つの基準電圧v
o、viによってA/D変換されることになる。
この方式ではカウンタがあらたに必要となること、(7
)式で示される減算、除算が必要であること等が、IC
化や変換速度の高速化に対する欠点となる。
)式で示される減算、除算が必要であること等が、IC
化や変換速度の高速化に対する欠点となる。
(3)発明の目的
本発明の目的は上記の問題を解決−1■2Lのリング発
振器を用いたA/D変換において、所要のカウンタを削
減し、かつ入力アナログ量のデイジタル変換値を得るた
めの補助的な演算処理および処理時間を簡単かつ短縮し
、IC化に適した高性能なA/D変換器を提供すること
にある。
振器を用いたA/D変換において、所要のカウンタを削
減し、かつ入力アナログ量のデイジタル変換値を得るた
めの補助的な演算処理および処理時間を簡単かつ短縮し
、IC化に適した高性能なA/D変換器を提供すること
にある。
(4)発明の総括説明
上記の目的を達成するため、本発明では二つの12L
リング発振器の発振パルスの差を出力する回路を設け、
この出力でカウンタを動作させA/D変換を行なう。
リング発振器の発振パルスの差を出力する回路を設け、
この出力でカウンタを動作させA/D変換を行なう。
この方式により(方式に示されるカウンタ値の減算、除
算が不要となり、かつカウンタを削減することができる
。
算が不要となり、かつカウンタを削減することができる
。
(5)実施例
以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明する。
第3図は本発明によるA/D変換器の回路ブロック図で
ある。
ある。
回路10はアナログ入力端子AO〜A2に入力されるア
ナログ量を電流10〜■2に変換し、リング発振器RO
S CO〜2のインジェクタ電流としてINJQ〜2に
供給する回路である。
ナログ量を電流10〜■2に変換し、リング発振器RO
S CO〜2のインジェクタ電流としてINJQ〜2に
供給する回路である。
回路11は二つの入力パルスの差を出力する回路であり
、FO,F1端子に出力されるリング発振器の発振パル
スの差がWOに、F2゜F1端子に出力されるパルスの
差がWlに出て、それぞれカウンタCNTO,CNTl
を駆動する。
、FO,F1端子に出力されるリング発振器の発振パル
スの差がWOに、F2゜F1端子に出力されるパルスの
差がWlに出て、それぞれカウンタCNTO,CNTl
を駆動する。
回路11の二つの入力パルスφ、ψの周波数をfφ、f
ψとすると、出力されるパルスωの周波数f(、、は、
。
ψとすると、出力されるパルスωの周波数f(、、は、
。
f、=fφ〜fψ (8)
で表わされる。
℃・ま、An、AIに基準電圧■0゜Vlを、A2に入
力電圧V2を入力し、回路10により、 I 1=aV i十b (9)(a、b
は定数) (i=0〜2) と変換されたとする。
力電圧V2を入力し、回路10により、 I 1=aV i十b (9)(a、b
は定数) (i=0〜2) と変換されたとする。
リング発振器の発振周波数f1〜f2は、11〜■2に
比例するから、電圧V1〜v2に対し、 f 1=a Ii−αaVi +ab =βV7+r
(10)すなわち(5j式が成り立つ。
比例するから、電圧V1〜v2に対し、 f 1=a Ii−αaVi +ab =βV7+r
(10)すなわち(5j式が成り立つ。
fOとflの差がWOに、f2とflの差がWlに出力
されるから、これらを一定時間TだけカウンタCNTO
。
されるから、これらを一定時間TだけカウンタCNTO
。
CNTlで計数するとその値、NO,N1はN0=(、
fO−、fl )T=β(VO−Vl )TOυ N1=(f2−fl)T=β(V2−Vl )T(12
) となり、V2は次式でA/D変換される。
fO−、fl )T=β(VO−Vl )TOυ N1=(f2−fl)T=β(V2−Vl )T(12
) となり、V2は次式でA/D変換される。
ここで、NOが2n(例えばCNTQのフルカウント値
)になる時間をカウント時間Tに選べば、となるので、
複雑な除算は不要である。
)になる時間をカウント時間Tに選べば、となるので、
複雑な除算は不要である。
しかも、VO,Vlをそれぞれ入力電圧範囲の最大値、
最小値となるように設定しておけば、N1をそのまま入
力電圧のA/D変換値に対応させることができる。
最小値となるように設定しておけば、N1をそのまま入
力電圧のA/D変換値に対応させることができる。
すなわちが成り立ち、Vinは規格化された入力電圧値
である。
である。
第4図は、複数個のアナログ入力から、所定の入力をマ
ルチプレクサMUXO,MUXIで選択し、A/D変換
を行なう回路のブロック図である。
ルチプレクサMUXO,MUXIで選択し、A/D変換
を行なう回路のブロック図である。
例えばAO〜A3に基準電圧を、BO〜B3にA/D変
換すべき入力電圧を供給し、マルチプレクサMUXO,
MUXIで、二つの基準電圧によるリング発振器の発振
出力を選択して、XQ。
換すべき入力電圧を供給し、マルチプレクサMUXO,
MUXIで、二つの基準電圧によるリング発振器の発振
出力を選択して、XQ。
Xlに、所定の入力電圧による発振出力を選択して、N
2に鳥えると、回路11およびカウンタCNTQ、CN
Tiにより、第3図の回路と同様に(13)あるいは(
14)式によるA/D変換が行なわれる。
2に鳥えると、回路11およびカウンタCNTQ、CN
Tiにより、第3図の回路と同様に(13)あるいは(
14)式によるA/D変換が行なわれる。
■2L リング発振器は所要面積が小さく、複数個並べ
てもIC化に不利とはなり得ない。
てもIC化に不利とはなり得ない。
第5図は第3図あるいは第4図のA/D変換器における
回路10をオペアンプ12を用いて具体化した実施例で
ある。
回路10をオペアンプ12を用いて具体化した実施例で
ある。
Q端子は12LI、lングオシレータのインジェクタ端
子に接続され、その電圧・V injはインジェクタ電
流■injによらずほぼ一定である。
子に接続され、その電圧・V injはインジェクタ電
流■injによらずほぼ一定である。
したがってトランジスタ130ベース・エミッタ電圧を
VBE とし、P端子の入力電圧をVinとすると、 となり、Vin は(9)式に対応した形で■injに
変換される。
VBE とし、P端子の入力電圧をVinとすると、 となり、Vin は(9)式に対応した形で■injに
変換される。
第6図はカレントミラー回路を用いて第3図、第4図の
回路10を具体化した実施例である。
回路10を具体化した実施例である。
入力電圧をVin、トランジスタ140ペース・エミッ
タ電圧なりBEとすると、Q端子から流れ出す電流■i
njは で与えられ、Q端子の電圧には依存しない電流値が得ら
れる。
タ電圧なりBEとすると、Q端子から流れ出す電流■i
njは で与えられ、Q端子の電圧には依存しない電流値が得ら
れる。
第5図、第6図の回路ともIC化は容易に実現でき、■
2Lとのチップ上の共存も可能である。
2Lとのチップ上の共存も可能である。
第7図は第3図および第4図における回路11すなわち
、二つの入力パルスφ、ψのパルス差ヲ出力する回路の
一ブロック図である。
、二つの入力パルスφ、ψのパルス差ヲ出力する回路の
一ブロック図である。
出力パルスωの一定時間Tのパルス数p(l、は、φ、
ψのそれをそれぞれpφ、pψとすると、 pω″″pφ−pψ (18)となる。
ψのそれをそれぞれpφ、pψとすると、 pω″″pφ−pψ (18)となる。
ここでφ、ψの周波数をfφ、fψとすれば
pco=Cfφfψ)T (191であり、ω
の平均周波数f(1)は となる。
の平均周波数f(1)は となる。
この例では、fφ〉fψとする。回路15は、φでψを
サンプリングし、ψのパルスの有無を検出し、回路16
では、ψのパルスが検出されたとき、φのパルスを消去
する。
サンプリングし、ψのパルスの有無を検出し、回路16
では、ψのパルスが検出されたとき、φのパルスを消去
する。
fφ〉fψ1であるから、φの〜サイクルにψは多くて
も一パルス検出されるか否かであり、−パルス検出すし
た場合は、φの一パルス分を消去してやれば所期の動作
が行なえる。
も一パルス検出されるか否かであり、−パルス検出すし
た場合は、φの一パルス分を消去してやれば所期の動作
が行なえる。
具体的には、第8図に示すよ5K、回路15はパルスφ
の立下がりごとに、パルスφの一つ前の立下がりから現
在のパルスφの立下がりまでの間にパルスψの立上がり
があったか否かを検出し、この立上がりが検出されたと
き(サイクル’ro、 TI+ T3t T4)に、パ
ルスφの次の立下がりまでの期間T1.T2.T4.T
5だけ消去信号を低レベルにする。
の立下がりごとに、パルスφの一つ前の立下がりから現
在のパルスφの立下がりまでの間にパルスψの立上がり
があったか否かを検出し、この立上がりが検出されたと
き(サイクル’ro、 TI+ T3t T4)に、パ
ルスφの次の立下がりまでの期間T1.T2.T4.T
5だけ消去信号を低レベルにする。
回路16は、この低レベルの信号が入力されている期間
に入力されるパルスφ、φ2.φ3.φ5.φ6を遮断
する。
に入力されるパルスφ、φ2.φ3.φ5.φ6を遮断
する。
パルスψの立上がりが検出されなかったときT2.T5
には、パルスφの次の立下がりまでの期間T3T6、消
去信号Cを高レベルにする。
には、パルスφの次の立下がりまでの期間T3T6、消
去信号Cを高レベルにする。
回路16はこの高レベルの信号が入力されて℃・る間に
入力されるパルスφ、φ1.φ4.φ7をそのまま通す
。
入力されるパルスφ、φ1.φ4.φ7をそのまま通す
。
こうして、パルスWは式(20)を満たす周波数を持つ
ことになる。
ことになる。
(6)まとめ
以上説明したごとく本発明によれば、I”L IJング
発振器のインジェクタ電流と発振周波数が比例する特性
を利用したA/D変倹器において二つの発振パルスの差
を出力する回路を設け、この出力でカウンタを動作させ
ることにより、従来の方式で必要とされた一連のディジ
タル減算、除算を不要とし、かつICにおいて占有面積
の比較的大きなカウンタを削減し、A/D変換の演算処
理を簡単化し、および処理時間を短縮して完全な1チツ
グA/D変撲器を実現することが可能であり、その効果
は太きい。
発振器のインジェクタ電流と発振周波数が比例する特性
を利用したA/D変倹器において二つの発振パルスの差
を出力する回路を設け、この出力でカウンタを動作させ
ることにより、従来の方式で必要とされた一連のディジ
タル減算、除算を不要とし、かつICにおいて占有面積
の比較的大きなカウンタを削減し、A/D変換の演算処
理を簡単化し、および処理時間を短縮して完全な1チツ
グA/D変撲器を実現することが可能であり、その効果
は太きい。
第1図はI2Lのリング発振器を利用した一般的なA/
D変換回路を示す図、第2図はI2Lのインジェクタ電
流Iと発振周波数fが比例する特性a、A/D変換器の
入力電圧Vとリング発振器のインジェクタ電流Iがリニ
アな場合すとこのときの入力電圧Vと発振周波数fの関
係Cを示す図、第3図は本発明のA/D変換器の回路ブ
ロックを示す図、第4図は複数個のアナログ入力を選択
してA/D変換する実施例の回路ブロックを示す図、第
5図、第6図は第3図あるいは第4図の回路10を具体
化した実施例を示す図、第7図は第3図あるいは第4図
の二つのパルスのパルス差を出力する回路110回路ブ
ロック例を示す図である。 第8図は第7図の回路のタイムチャートを示す。
D変換回路を示す図、第2図はI2Lのインジェクタ電
流Iと発振周波数fが比例する特性a、A/D変換器の
入力電圧Vとリング発振器のインジェクタ電流Iがリニ
アな場合すとこのときの入力電圧Vと発振周波数fの関
係Cを示す図、第3図は本発明のA/D変換器の回路ブ
ロックを示す図、第4図は複数個のアナログ入力を選択
してA/D変換する実施例の回路ブロックを示す図、第
5図、第6図は第3図あるいは第4図の回路10を具体
化した実施例を示す図、第7図は第3図あるいは第4図
の二つのパルスのパルス差を出力する回路110回路ブ
ロック例を示す図である。 第8図は第7図の回路のタイムチャートを示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 人力信号レベルの変化に比例して発振パルス周波数
を変化させる第1ないし第3の発振回路であって、該第
1、第2の発振回路にはそれぞれ第1、第2の基準レベ
ルの信号が入力され、該第3の発振回路にはA/D変換
されるべきレベルの信号が入力されるものと、該第1、
該第2の発振回路の出力パルスが入力され、これらのパ
ルスの周波数の差の周波数のパルスを発生する第1の差
回路と、該第1の差回路の出力パルスを計数する第1の
カウンタと、該第2と第3の発振回路の出力パルスが入
力され、これらのパルスの周波数の差のパルスを発生ず
る第2の差回路と、該第2の差回路の出力パルスを計数
する第20カウンタと、該第10カウンタがフルカウン
トしたときの該第2のカウンタの計数値をA/D変換結
果として出力する手段とよりなるA/D変換器。 2 該第1から第3の発振回路はそれぞれ、入力される
電圧信号レベルの変化に比例して発振パルス周波数を変
化させる回路であって、該入力電圧信号を対応する大き
さの電流に変換する回路と、該電流の大きさに依存した
周波数で発振するリング発振器とからなる第1項のA/
D変換器。 3 該リング発振器は注入論理回路にて構成されている
第3項のA/D変換器。 4 人力信号レベルの変化に比例して発振パルス周波数
を変化させる第1ないし第3の発振回路であって、該第
1、第2の発振回路にはそれぞれ第1、第2の基準レベ
ルの信号が入力され、該第3の発振回路にはA/D変換
されるべきレベルの信号が入力されるものと、該第1、
該第2の発振回路の出力パルスが入力され、これらのパ
ルスの周波数の差の周波数のパルスを発生する第1の差
回路と、該第1の差回路の出力パルスを所定の期間計数
する第1のカウンタと、該第2と第3の発振回路の出力
パルスが入力され、これらのパルスの周波数の差のパル
スを発生する第2の差回路と、該第2の差回路の出力パ
ルスを所定の期間計数する第2のカウンタと、該第1、
第2の基準レベルを表わすデジタル値をそれぞれV。 、■とし、該第1、第2のカウンタの計数値をそれぞれ
No。 N、とするときA/D変換結果v2を式 により算出して出力する手段とよりなるA/D変換器。 5 該第1から第3の発振回路はそれぞれ、入力される
電圧信号レベルの変化に比例して発振パルス周波数を変
化させる回路であって、該入力電圧信号を対応する大き
さの電流に変換する回路と、該電流の大きさに依存した
周波数で発振するリング発振器とからなる第4項のA/
D変換器。 6 該リング発振器は注入論理回路にて構成されている
第5項のA/D変換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11457277A JPS5816767B2 (ja) | 1977-09-26 | 1977-09-26 | A/d変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11457277A JPS5816767B2 (ja) | 1977-09-26 | 1977-09-26 | A/d変換器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5448149A JPS5448149A (en) | 1979-04-16 |
JPS5816767B2 true JPS5816767B2 (ja) | 1983-04-02 |
Family
ID=14641177
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11457277A Expired JPS5816767B2 (ja) | 1977-09-26 | 1977-09-26 | A/d変換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5816767B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS561162U (ja) * | 1979-06-19 | 1981-01-08 | ||
US9816872B2 (en) * | 2014-06-09 | 2017-11-14 | Qualcomm Incorporated | Low power low cost temperature sensor |
-
1977
- 1977-09-26 JP JP11457277A patent/JPS5816767B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5448149A (en) | 1979-04-16 |
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