JPS59127419A - Ad変換器 - Google Patents

Ad変換器

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JPS59127419A
JPS59127419A JP221783A JP221783A JPS59127419A JP S59127419 A JPS59127419 A JP S59127419A JP 221783 A JP221783 A JP 221783A JP 221783 A JP221783 A JP 221783A JP S59127419 A JPS59127419 A JP S59127419A
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JP
Japan
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converter
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digital
error
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Pending
Application number
JP221783A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichi Hayashi
林 晋一
Kenji Maio
健二 麻殖生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS59127419A publication Critical patent/JPS59127419A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/34Analogue value compared with reference values
    • H03M1/38Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type
    • H03M1/46Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type with digital/analogue converter for supplying reference values to converter

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明はアナログディジタル変換器(略してAD変換器
)に関し、特に変換精度の悪いAD変換器の出力誤差を
外部論理回路により補正した高梢度AD変換器に関する
〔従来技術〕
変換時間が1ms/以下の比較的高速のAD変換器では
、変換方式として逐次比較方式、1頁並列変換方式が一
般的である。これらの変換方式全使用したAD変換器の
精度(特に線形精度)は、主として構成回路の1つであ
るDA変換回路の精度で決まる。このDA変換回路は荷
重回路から成り、抵抗やトランジスタ等の構成素子のば
らつきの程度により変換精度が決まる。従来、これらを
集積回路化する場合、集積回路の構成素子(抵抗、トラ
ンジスタ等)のばらつき等のために歩留り良く実現でき
るAD変換精度の上限は、0.1〜0.2%(10〜9
ビツトに相当)程度と悪い。問題点を明確にするために
精度の悪いAl)変換器の例として逐次比較方式の4ピ
ッ1−AD変換器を考え、下位3ピツトの荷重精度は正
確であり、上位1ビツトの荷重精度が理想値より20チ
低い場合を考える。4ビツトの各荷重が全て正確な場合
のアナログ入力と出力コードの関係は第1図(a)に示
す通シであるが、上記のような精度の悪いAD変換器を
使用した場合には、同図(b)のようになる。すなわち
該AD変換器の各ビットの荷重はフルスケールを100
とすると、それぞれ40.25,115゜6.25とな
シ、たとえば入力レベルが60の場合には、まず最上位
ビット(以下MSBと略す)の荷重く60であるからM
SB=1となり、AD入カレベルは6O−40=20と
なる。ついで、2ビツト目の荷重〉20であるから2ビ
ツト目=0とナシ、ついで3ビツト目=1となる。AD
入力レベルは20−12.5 = 7.5となるから、
4ビツト目=1となる。結局1011なる出力が得られ
る。
これに対し理想値は1001であるから、1011人力
に対して1001を出力するよう罠補正用メモリーを準
備すれば問題ない。しかし一方、入力レベルが83.7
5(40+25+12.5+6.25)以上の場合、出
力は全て1111となシ、理想値と1=1の対応がとれ
ないという問題を生ずる。
〔発明の目的〕
本発明は、上記AD変換器の変換精度の悪さを改善する
ことを目的とし、集積回路化に適した高速の高精度AD
変換器を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために、本発明は、’!lieの悪
いAD変換器の中に誤差補償ビットを設けて、アナログ
入力に対してディジタル出力が1対1対応になるように
し、また、該ディジタル出力に対応して正確な値を記憶
したメモリー回路に入力し、高精度出力を得るようにし
たことを特徴とする。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明する。第2
図は、本発明の実施例を示す回路ブロック図である。同
図において、21,22.23はそれぞれ比較器、ディ
ジタルアナログ変換器(略してDA変換器)、逐次レジ
スタを示し、これらにより逐次比較形AD変換器30を
構成する。従来回路と異なる点はI)A変換器22がM
SB〜LSB(最下位ビットの略)K対応する荷重の他
に誤差補償用の荷重を太線で示すように持ち、これに対
応して逐次レジスタ23も1ビツトだけ余分に持つ。荷
N誤差の重みの決定は、次のように行なう。通常、AD
変換器の非直線性誤差は、荷重の大きい上位ビット群に
集中し、下位ビット群の直線性は良い。そこでmピッ)
AD変換器において、上位nビットの精度が悪く、下位
(m−n)ビットの精度は良好であるとすると、誤差補
償ビットの荷重を(n+1 )ビット目の荷重に等しく
させる。この場合の逐次比較形AD変換器の動作は、次
のように行なわれる。まず逐次レジスタ23のMSBの
みを1とすると、それに対応するアナログ値がDA変換
器22の出力に現れ、入力電圧elを比較器21によ)
比較さnる。入力電圧elがDA変換器22の出力より
大の場合は、MSB=1のまま、2ビツト目も1となめ
よう逐次レジスタ23を制御する。逆に入力電圧e1が
DA変換器22の出力より小の場合、MSBを0とし、
2ビツト目を1とする。ここで再び入力電圧elとDA
変換器22の出力が比較され、逐次レジスタ23を上記
と同様に制御する。以下順に下位ノヒットを求めていく
。ここで誤差補償ビットの比較順位は、精度の悪い上位
nビットの次の(n+1)ビット目の後に挿入されてい
る。ただし、誤差補償ビットの荷重値は(n+1)ビッ
ト目の荷重値と同じである。今、第1図に示した例にお
いて、誤差補償ビットの荷重を25に設定した例を同図
(C)に示す。ただし、逐次比較の順序をMSB→2ビ
ット目→誤差備償ピット→3ビット目→4ビット目とし
た。たとえば入力レベルが90の場合、MSB=1とな
シ、入力レベルは9O−40=50となる。したがって
2ビツト目=1となり、入力レベルは5O−25=25
となる。ついで誤差補償ビット=1となり、入力レベル
は25−25=0となり、3ビツト目および4ビツト目
は両者とも0となる。結局11100なる出力信号を得
ることができ、理想値1110と1対1に対応する値を
得ることができ、前記問題点を解消できる。
次に第2図において、24は並列レジスタであシ、逐次
比較が終了した時点のAC)変換器30のディジタル出
力をセットする。25は加算器であ力のA加算するもの
である。この動作を第3図によシ説明する。同図(a)
は横軸をアナログ入力、縦軸をディジタル出力としたと
きの誤差補償ビットなしの場合とありの場合のAD変換
器の特性を示す。同図(a)の点線は、上位nビットの
荷重精度が悪いため飽和してしまった場合について示し
ている。nビット目の重みが本来t1の時刻で出るべき
ところが、t2の時刻までずれてしまったために飽和し
ている。同図<b)は誤差補償ビットを付加したときの
タイムチャートを示し、(n−1)ビット目以上と(f
l+2)ビット目以下は省略しである。誤差補償ビット
がt1〜t2の時間内で効いてくるようになシ、第2図
の加算器25により、同図(C)のように、nビット目
と(、n+1)ビット目のビットの切替シがt2から・
tlへ早くなっている。その結果、同図(a)の実線の
ようにAD変換器の特性が変化し、飽和状態という問題
点が解消される。しかし、時刻t2での段差を解決する
必要がある。この段差は、上位nビットが切替わる毎に
生じるので、第4図に示すごとく、精度の悪いAD変換
器の特性である実線から本発明に従がって理想特性を示
す点線へ補正する必要がある。上位nビットの荷重精度
が悪いと、第4図に示すアナログ入力・ディジタル出力
の特性が、点線に示す理想特性から実線に示す特性へず
れてしまう。この場合、上位nビットの切替えはDa 
Da 、Dsにおいて表われ、(n+1)ビット以下の
荷重は正確であるため実線は平行線となっている。この
時、εl =ε2.ε4=ε5.ε7−ε8.ε10”
εsl が保証されている。この実線が点線からどの程
度ずれているか、すなわち線形誤差εIを調べるために
は、上位11ピツトの切替シ点以外の、例えばDI ・
D2 ・D4 ・Ds ・DI・Ds ・Dlo”f)
11のディジタル出力に対するアナログ入力を求めれば
良い。ε1−0.ε2=0としたときの64は、次式に
従って計算すれば良い。
εa = A4−A2(D 2 D 1 ) + D 
2  D 4  ・・・・・・(1)2  At 同様にして、線形誤差ε5 ・ε7 ・ε8 ・εtG
・ε11を求めることができる。このアルゴリズムに従
って求める手段を示したのが第5図でおる。
51・52・53・54はそれぞれ第2図と同じく比較
器・DA変換器・逐次レジスタ・並列レジスタを示す。
加算器55においてディジタル出力を誤差補償ビットに
より補償する。58は高精度AD変換器であり、第4図
の点線のような理想特性を持つ。57は演算回路であシ
、上記(1)式により線形誤差εiを算出するものであ
る。即ち、加算器55のディジタル出力501がDI 
+ D2 +D4等の特定の値をとるように第5の入力
電圧AIを与えて、高精度AD変換器のディジタル出力
502を求め、このディジタル出力502と加算器55
からのディジタル出力501とを用いて演算回路57に
より線形誤差を計算・する。、即ち、上記(1)式にお
いて、入力電圧AIとしてディジタル出力502を用い
て線形誤差ε1をディジタル計算し、その結果503を
上位nビットからなる信号(加算器55において、誤差
補償ビットにより補償する前のディジタル出力)をアド
レス信号としてディジタルメモリ56に貯えておく。同
様にして入力電圧AIを1−次変化させて、上位nビッ
トから構成される2°種類のデータに対する線形誤差量
を全てメモリ56に書込む。本実施例によれば、演算回
路57はオフセット・ゲイン調整も計算可能であり、A
s =Dt 、A2 =Dzとなるようにゲイン調整を
行なうことにより、ディジタルメモリの容量’klKら
すことかできる。第5図に示した手段によって誤差量の
記憶を完了すれば、尚精度AD亥茨器58及び演算回路
57を切離しても、正確なディジタル出力を得ることが
できる。
すなわち、詔2図において、線形誤差はディジタルメモ
リ26に貯えられており、加算器25の出力に1上位n
ビットに対する線形誤差をディジクルメモリ26から読
出して補正すれば艮い。誤差補正回路27は、精度の悪
いAD変換器のディジタル出力が理想特性より下にある
場合は加算器として働き\、理想特性より上にある場合
は減算器として働く。28は、並列レジスタを示し、加
算器25、ディジタルメモリ26、誤差補正回路27の
時間遅れを合せるだめのものであり、最終的なAD変換
器のディジタル出力Doを発生する。
〔発明の効果〕
以上説明したごとく本発明によれば、精度の悪いAD変
換器に簡単な誤差補償ビットおよびディジタルメモリを
付加することにより、高精度AD変換器として使用でき
る利点を持ち、従来困難であったAD変換器の集積回路
化等に極めて有効な手段を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
WJ1図(a)(b)(C)は本発明の詳細な説明する
ための図、第2図は本−発明の一実施例を示す図、第3
図(a)(b)(C)は誤差補償ビットの補償効果を示
す図、第4図は精度の悪いAD変換器の特性と線形誤差
の関係を示す図、第5図は線形誤差・を求める手段の一
例を示す図である。 21.51・・・比較器、22.52・・・DA変換器
、23.53・・・逐次レジスタ、24.54・・・並
列レジスタ、25.55・・・加算器、26.56・・
・ディジタルメモリ、27・・・誤差補正回路、28川
並列レジスタ、57・・・演算回路、58・・・高精度
AD変換器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. AD変換回路と、上記AD変換回路の変換誤差を補正す
    るための値を記憶したディジタル・メモリ要素と、上記
    AD変換回路のディジタル出力のうち上位nビットを上
    記メモリ要素に入力する手段とからなり、上記メモリ要
    素の出力と上記AD変換回路の出力との和を出力とする
    AD変換器において、真記AD変換回路は、(n+x)
    ビット目と(n+2)ビット目の間に(n+1)ビット
    目の荷重と同じ荷重を持つ金偏ビットを有し、該金偏ビ
    ットの値を加算した結果を上記AD変換回路の出力とす
    ることを特徴とするAD変換器。
JP221783A 1983-01-12 1983-01-12 Ad変換器 Pending JPS59127419A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP221783A JPS59127419A (ja) 1983-01-12 1983-01-12 Ad変換器

Applications Claiming Priority (1)

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JP221783A JPS59127419A (ja) 1983-01-12 1983-01-12 Ad変換器

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JPS59127419A true JPS59127419A (ja) 1984-07-23

Family

ID=11523187

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP221783A Pending JPS59127419A (ja) 1983-01-12 1983-01-12 Ad変換器

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JP (1) JPS59127419A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6229318A (ja) * 1985-07-31 1987-02-07 Yamatake Honeywell Co Ltd A/d変換方法およびa/d変換器
JPH07193502A (ja) * 1993-12-25 1995-07-28 Nippon Columbia Co Ltd データー変換装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6229318A (ja) * 1985-07-31 1987-02-07 Yamatake Honeywell Co Ltd A/d変換方法およびa/d変換器
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