JPS59153324A - Analog-digital converter - Google Patents

Analog-digital converter

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JPS59153324A
JPS59153324A JP2820883A JP2820883A JPS59153324A JP S59153324 A JPS59153324 A JP S59153324A JP 2820883 A JP2820883 A JP 2820883A JP 2820883 A JP2820883 A JP 2820883A JP S59153324 A JPS59153324 A JP S59153324A
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switch
terminal
capacitor
output
inverting amplifier
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Makoto Imamura
誠 今村
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Yokogawa Hokushin Electric Corp
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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

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

Abstract

PURPOSE:To obtain a switched capacitor type A/D converter where offset of a comparator does not give effect on the accuracy by providing plural switched capacitors, an inverse amplifier and a control circuit. CONSTITUTION:Switches S21, S23 connected to an input signal terminal 21, a switch S22 connected to a reference voltage terminal 22, a switch S24 connected to a common terminal, a capacitor C21 connected to the other end of the switches S21, S22, a capacitor C22 connected to the other end of the switches S23, S24, and the inverse amplifier whose input is connected to the other end of the capacitors C21, C22 are provided to this A/D converter. Further, said A/D converter is provided with a switch S25 whose one end is connected to an output terminal of the amplifier 23 and whose other end is connected to the other end of the capacitor C21, a switch S26 whose one end is connected to the output terminal 23 of the amplifier 23 and whose other end is connected to the input terminal, a switch S27 whose one end is connected to a feedback input terminal 25 and whose other end is connected to the capacitor C22, and a control circuit 27 inputting a comparison output Vc and an external clock and generating a control signal to the switches S21-S27.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明(−1スイ、チドギャバ/り形A / D変換器
の改良に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical field to which the invention pertains] The present invention (-1) relates to an improvement of a Chidogaba/reverse type A/D converter.

〔従来技術〕[Prior art]

第1図は従来の電荷内分布形D/A変換器の11911
でカリフAルニア大が試作したものの原理を示す原理説
明図である。′8泉の等しい2つのキャパ/りC1l、
 C12を初めけ放′屯させでおく。1ず全スイッチを
開き、LST3から変換を始める。LSBの状態d =
1.のときスイッチ812を瞬間的に閉じてキャパシタ
C1lを基準電圧V−で充電する。d□−0のときは、
スイッチS13を閉じる。次にスイッチSllだけを瞬
間的に閉じて、電荷を再分布きせる。
Figure 1 shows 11911 of a conventional charge distribution type D/A converter.
It is an explanatory diagram showing the principle of a prototype made by Caliph A. Runia University. '8 Two equal capacitors / C1l,
C12 is initially left alone. 1. Open all switches and start conversion from LST3. LSB state d =
1. At this time, the switch 812 is momentarily closed and the capacitor C1l is charged with the reference voltage V-. When d□-0,
Close switch S13. Next, only switch Sll is momentarily closed to redistribute the charge.

このときキャパシタC1l、 C12の端子電圧Vll
(1)。
At this time, the terminal voltage Vll of capacitors C1l and C12
(1).

V12 (1)  はdiVR/ 2となる。続イテ、
LSB(7)−ツ上のビットの状態d2によってスイッ
チS12か813を瞬間的に閉じる。その後スイッチS
llだけをIRIじて電荷を再分布させると、キヤ・く
シタC11,,C12の端子電圧Vll(2)、 V1
2(2)  は次のようにガる。
V12 (1) becomes diVR/2. Continuation,
The state d2 of the bit on LSB(7)-2 momentarily closes switch S12 or 813. Then switch S
If the charge is redistributed only by IRI, the terminal voltages of the capacitors C11, C12 will be Vll(2), V1
2(2) is expressed as follows.

Vll(2) = V12(2) −T (d2+ T
 dl)VR(1)上記のような動作を繰返し行なうと
、k回目の電荷再分布の終了後にキャノくシタC1l、
 C12の端子電圧Vll (K) 、 V12 (K
)は、) となり、kビ、トのD / A変換が終わる。
Vll(2) = V12(2) −T (d2+T
dl) VR (1) When the above operation is repeated, after the completion of the k-th charge redistribution, the capacitor C1l,
The terminal voltage of C12 Vll (K), V12 (K
) becomes ), and the k-bit D/A conversion is completed.

上記のようなり / A変換器はキャノく/夕2 (1
/Iとアナログ・スイッチから構成され、本14成〃す
+1ji1iでIC化に向くが、この回路を使って逐次
比較方式のスイ、チドキャパノタ形人/D変換器を組む
と、変換時間が遅く、比較器のオフセットが精度に影響
するため高精度用に適さないなどの欠点がめった。
As above / A converter can be used / Yu 2 (1
It consists of a /I and an analog switch, and is suitable for IC implementation, but if you use this circuit to assemble a successive approximation type SUI, CHIDOKAPANOTA/D converter, the conversion time will be slow, It rarely has drawbacks such as being unsuitable for high-precision applications because the offset of the comparator affects accuracy.

1だ電子通信学会論文誌’ 81/9 + Vol 、
J64−C+ No 9 +5601565  に掲載
の井阪らKよるスイッチドキャパシタ形A/D変換器の
場合も比較器、演算器などのオフセットが誤差に影響を
与えている。
1. Journal of the Institute of Electronics and Communication Engineers' 81/9 + Vol.
In the case of the switched capacitor type A/D converter by Isaka et al. K. published in J64-C+ No. 9 +5601565, the offset of the comparator, arithmetic unit, etc. affects the error.

〔目的〕〔the purpose〕

本発明に上記の問題点を解決するため罠なされたもので
、比較器などのオフセットが精度に影響しない、スイッ
チドキャパシタ形A / D変換器を実現することを目
的とする3゜ 〔概要〕 上記の目的を達成するために本発明の第1の要旨とする
ところは、入力信号が加わる入力信号端子と、この入力
信号端子にその一端が接続する第1、第5のスイッチと
、基準電圧が加わる基準電圧端子と、このノん準電圧端
子にその一端が接続する第2のスイッチと、コモンにそ
の一端が接続する第4のスイッチと、前記第1.第2の
スイッチの他端がその一端に関連して接続する第1のキ
ャパシタと、前記第6.第4のスイッチの他端がその一
端に関連して接続する第2のキャパシタと、前記第1.
第2のキャパシタの他端がその入力端子に接続する反転
増幅器と、この反転増幅器の出力端子にその一端が接続
し前記第1のキャパシタの一端に関連してその他端が接
続する第5のスイッチと、前記反転増幅器の前記出力端
子にその一端が接続し前記反転増幅器の入力端子にその
他端が接続する第6のスイッチと、前記反転増幅器から
の剰余出力に関連する信号が加わる帰還端子と、この帰
還端子にその一端が接続し前記第2のキャパシタの前記
一端にその他端が接続する第7のスイッチと、前記反転
増幅器の出力信号を人力[7少くともAft記各クイッ
チの開閉を制御する制御回路とを備えたことをQ!j徴
とする1ビ、トA/D変(め器に存する。
This invention was made in order to solve the above problems, and aims to realize a switched capacitor type A/D converter in which the offset of the comparator etc. does not affect the accuracy. [Summary] In order to achieve the above object, the first gist of the present invention is to provide an input signal terminal to which an input signal is applied, first and fifth switches whose ends are connected to the input signal terminal, and a reference voltage. a reference voltage terminal to which is applied, a second switch whose one end is connected to the non-quasi-voltage terminal, a fourth switch whose one end is connected to the common; a first capacitor, the other end of the second switch being connected in relation to one end thereof; a second capacitor, the other end of the fourth switch being connected in relation to one end thereof;
an inverting amplifier, the other end of which is connected to the input terminal of the second capacitor; and a fifth switch, one end of which is connected to the output terminal of the inverting amplifier, and the other end of which is connected in relation to one end of the first capacitor. a sixth switch, one end of which is connected to the output terminal of the inverting amplifier and the other end connected to the input terminal of the inverting amplifier; and a feedback terminal to which a signal related to the residual output from the inverting amplifier is applied. A seventh switch, one end of which is connected to the feedback terminal, and the other end of which is connected to the one end of the second capacitor, and the output signal of the inverting amplifier is connected manually to the opening and closing of each switch. Q! Is it equipped with a control circuit? There is a 1-bit signal with a J characteristic, and an A/D conversion.

本発明の第2の要旨とするところし」、上記の第1の要
旨の1ビツトA/D変換器を複数個縦続接続した縦続彫
A/D変換器に存する。
A second aspect of the present invention resides in a cascaded A/D converter in which a plurality of 1-bit A/D converters according to the first aspect are connected in cascade.

本発明の第6の要旨とするところは、上記の第1の要旨
の1ビ、トA/D変換器とサンプル・ボールド回路を組
み合わせて構成した循環形A / D変換器に存する。
The sixth aspect of the present invention resides in a cyclic A/D converter constructed by combining the 1-bit A/D converter of the first aspect and the sample bold circuit.

〔実施例の説明〕[Explanation of Examples]

以下図面を用いて本発明を説明する3゜第2図は本発明
に係る1ビ、)A/D変換器の実施例を示す電気回路図
でるる。主回路2oにおいて、21は入力信号V工が加
えられる入力信号端子、321、323はこの入力信号
端子21にその一端が接続するスイッチ、22は基準電
圧v11が加えられる基準電圧端子、322はこの基準
電圧端子22にその一端が接続するスイッチ、S24は
コモンにその一端が接続するスイッチ、C21は前記ス
イッチ821. S22の他端がその一端に接続するS
Aiのキャパシタ、C22はこの第1のキャパシタC2
1と容量がほぼ同じで、前記スイッチ823.824の
他端がその一端に接続する第2のキャパ/り、23は前
記キャパシタC21,C22の他端がその入力端子に接
続する反転増幅器、S25はこの反転増幅器23の出力
端子がその一端に接続し前記キャパシタC21の前記一
端がその他端に接続するスイッチ、826は前記反転増
幅器23の前記出力端子がその一端に接続し前記反転増
幅器23の前記入力端子にその他端が接続するスイッチ
、24は前記反転増幅器23の出力が加わる出力端子、
25はこの出力端子24からの剰余出力に関連する帰還
信号FBを入力する帰還入力端子、827はこの帰還入
力端子25にその一端が接続し前記キャパシタC22の
前記一端にその他端が接続するスイッチ、26は前記キ
ャパシタC21の前記一端に接続する循環入力端子(循
環形とする場合のみ必要)である。27は上記の主回路
20からの比較出力VCおよび外部からのクロックを入
力して、上記主回路20の各スイッチ321〜327−
\の制御信号を発生する制御回路である。
The present invention will be explained below with reference to the drawings. Figure 2 is an electrical circuit diagram showing an embodiment of an A/D converter according to the present invention. In the main circuit 2o, 21 is an input signal terminal to which an input signal V is applied, 321 and 323 are switches whose ends are connected to this input signal terminal 21, 22 is a reference voltage terminal to which a reference voltage v11 is applied, and 322 is this terminal. A switch whose one end is connected to the reference voltage terminal 22, S24 is a switch whose one end is connected to the common, and C21 is the switch 821. S to which the other end of S22 connects to one end
Ai capacitor C22 is this first capacitor C2
A second capacitor having substantially the same capacity as 1 and connected to one end of the switch 823 and 824; 23 is an inverting amplifier S25 to which the other ends of the capacitors C21 and C22 are connected to its input terminal; 826 is a switch to which the output terminal of the inverting amplifier 23 is connected to one end and the one end of the capacitor C21 is connected to the other end; and 826 is a switch to which the output terminal of the inverting amplifier 23 is connected to the other end. a switch whose other end is connected to the input terminal; 24 is an output terminal to which the output of the inverting amplifier 23 is applied;
25 is a feedback input terminal for inputting a feedback signal FB related to the residual output from this output terminal 24; 827 is a switch whose one end is connected to this feedback input terminal 25 and whose other end is connected to the one end of the capacitor C22; 26 is a circulation input terminal (necessary only when a circulation type is used) connected to the one end of the capacitor C21. Reference numeral 27 inputs the comparison output VC from the main circuit 20 and an external clock, and connects each switch 321 to 327- of the main circuit 20.
This is a control circuit that generates a control signal.

第5図は上記のような構成の1ピツ) A / D変換
器の動作を説明するための動作説明図である。
FIG. 5 is an operational explanatory diagram for explaining the operation of the one-piece A/D converter configured as described above.

以下第5図(A)〜(D)の各ステ、プにしたがって動
作を説明する。
The operation will be explained below according to each step in FIGS. 5(A) to 5(D).

(A)  最初にスイッチ821.323.326のみ
をONとして入力電圧VTをキャパシタC21,C22
に保持させる。
(A) First, only switch 821.323.326 is turned on and input voltage VT is applied to capacitors C21 and C22.
hold it.

反転増幅器23の入力端子は仮想接地となるがオフヒツ
ト(またけしきい電圧)VTにより電位はvTとなる。
The input terminal of the inverting amplifier 23 becomes virtual ground, but the potential becomes vT due to an off-hit (threshold voltage) VT.

(B)  次にスイッチS24. S25のみをONと
し、キャパシタC22の宮、荷を021−\移送する。
(B) Next, switch S24. Only S25 is turned on, and the capacitor C22's load is transferred to 021-\.

キャパシタC22の端子間電圧v−■から−VTになる
ので電T 荷C22VTがキャパシタC21に移る。この結果キャ
パシタC21の端子間電圧v1は 22 (1+ 7,7.− )V、 −VT となる。
Since the voltage between the terminals of the capacitor C22 changes from v-■ to -VT, the electric charge C22VT is transferred to the capacitor C21. As a result, the voltage v1 between the terminals of the capacitor C21 becomes 22 (1+7,7.-)V, -VT.

(C)  スイッチ322のみをONとすると反転増幅
器23はしきい値Vの比較器として動作し、その入力電
位■は V=V−(1+亜)V+V RC21,IT となる。この結果入力電圧■工は と比較きれることになる。
(C) When only the switch 322 is turned on, the inverting amplifier 23 operates as a comparator with a threshold value V, and its input potential (2) becomes V=V-(1+sub)V+V RC21,IT . As a result, the input voltage can be compared with .

21 vT〈C21±C22vR のときは反転増幅器23からの比較出力はL(論理0の
データ出力に対応)となり次のD1ステ。
When 21 vT<C21±C22vR, the comparison output from the inverting amplifier 23 becomes L (corresponding to the data output of logic 0), and the next D1 step occurs.

プヘ進む。Proceed to Puhe.

21 v工≧C21+C22vR のときは反転増幅器23からの比較出力はH(論理1の
データ出力に対応)となり次のD2ステップへ進む。
When 21v ≧C21+C22vR, the comparison output from the inverting amplifier 23 becomes H (corresponding to data output of logic 1), and the process proceeds to the next step D2.

■) スイッチS25のみをONとし、反転増幅器23
からの剰余出力として C22(3) Vo=V工(:t+−面丁) ″−2V工 を得る。
■) Only switch S25 is turned ON, and the inverting amplifier 23
As the residual output from C22 (3) Vo=V (:t+-mento) ''-2V is obtained.

(D2)  スイッチ822. S27のみをONとし
て、キャノζシタC21の電荷をキャパ/りC22に移
送して剰余出力 C21C21 Vo=(1”−,5丁)Vニーて!2 ”R(4)共2
Vニー VR を得る。
(D2) Switch 822. Turn ON only S27, transfer the charge of the capacitor C21 to the capacitor C22, and output the residual output C21C21 Vo=(1"-, 5th)V knee!2"R(4) both 2
Get V Knee VR.

第4図に上記の回路の人出力特性を示す特性曲線図を示
す。
FIG. 4 shows a characteristic curve diagram showing the human output characteristics of the above circuit.

このような構成の1ピツ)A/D変換器において、反転
増幅器のオフセット(甘たはしきい電圧)は原理的に、
出力の精度に影響しないので、インバータのように簡単
なものを用いることができる。
In an A/D converter with such a configuration, the offset (or threshold voltage) of the inverting amplifier is, in principle,
Since it does not affect the accuracy of the output, something as simple as an inverter can be used.

1だ動作ステ、ブ数も4と比較的少ないので変換速度も
比較的速い。壕だ、スイッチドキャパンタ形なので平衡
状態では電流が流れないため、スイッチのオン抵抗によ
る誤差を生じない。
Since there are only 1 operation step and 4 steps, which is relatively small, the conversion speed is also relatively fast. Since it is a switched capantor type, no current flows in the balanced state, so there is no error caused by the on-resistance of the switch.

第5図は本発明の第2実施例を示すブロック図で、第2
図の1ビ、トA/D変換回路を複数個縦続接続すること
により複数ヒツトのA / D変換器を((°q成した
ものである。基準電圧VRは基準電圧端子52を介して
n個の1ピツ) A / D変換回路の主回路20(第
2図)の各基準電圧端子22に加えられている。入力端
子51に加えられる入力信号vINは初段の前記主回路
20の入力端子21(第2図)に加えられる。初段の主
回路2oからの出力は剰余出力Vooが帰還入力端子2
5(第2図)に帰還されるとした個数の主回路20に接
続する3、各主回路20からの比較出力Vcm −Vc
n、およびクロック入力端子53を介して入力されるク
ロ、りは制御回路54に加えられ、各スイッチへの制御
信号を発生する。前記比較出力Vco −Vcrl 、
はシフトレジスタ・アレイ55でそれぞれ遅延(Dは遅
れ回路)されて並列のA / D変換出力データdo−
dn−0となる。
FIG. 5 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
A plurality of A/D converters are constructed by connecting a plurality of 1-bit A/D converters in cascade as shown in the figure. The input signal vIN applied to the input terminal 51 is applied to each reference voltage terminal 22 of the main circuit 20 (FIG. 2) of the A/D conversion circuit. 21 (Fig. 2).The output from the first stage main circuit 2o is the remainder output Voo, which is added to the feedback input terminal 2.
The comparison output Vcm -Vc from each main circuit 20 connected to the number of main circuits 20 that are fed back to
n, and the clock input through the clock input terminal 53 are applied to a control circuit 54 to generate control signals for each switch. The comparison output Vco −Vcrl,
are each delayed by the shift register array 55 (D is a delay circuit) and output the parallel A/D conversion output data do-
It becomes dn-0.

このような構成のA/D変換器は、前記第1の実施例の
諸特徴を備えるとともに、高精度・″6I数ビットのA
 / D変換器を前記1ピツ)A/D変換器と同一のサ
ンプル・レートで得ることができる(後述の循環形より
も約n倍サンプル・レートが〜jい)。
The A/D converter with such a configuration has the features of the first embodiment, and also has high precision and ``6I several bits of A/D converter.
/D converter can be obtained at the same sample rate as the A/D converter (the sample rate is about n times higher than that of the cyclic type described later).

第6図は本発明の第5の実施例を示すブロック図で、第
2図の1ビ、トA/D変換回路を循環的に繰返し動作さ
せることにより複数ビットのA/D変換器を構成したも
のである。図において主回路20(第2図)−\は入力
端子61を介して入力信号V□、が、〃−準電圧端子6
2を介して基準電圧鮮か加えられる。主回路2oからの
剰余出力VoはスイッチS64.ギャパンタc64.バ
ッファ641より成るす’/ フル・ホールド回路64
に加えられ、このサンプル・ホールド回路64からの出
力は前記主回路2oの帰還入力端子および、スイッチ3
61を介して循環入力端子に帰還される。制御回路65
はクロック入力端子63を介してり0.りを、前記主回
路2oがらの比較出力Vcを入力して、スイッチ制御信
号およびA / D変換データ出力doヘーdn−1(
nビットの場n )を発生する。
FIG. 6 is a block diagram showing a fifth embodiment of the present invention, in which a multi-bit A/D converter is constructed by cyclically and repeatedly operating the 1-bit A/D converter circuit of FIG. This is what I did. In the figure, the main circuit 20 (FIG. 2) -\ receives the input signal V□ through the input terminal 61, but the -quasi-voltage terminal 6
A reference voltage is applied via 2. The surplus output Vo from the main circuit 2o is connected to the switch S64. Gapanta c64. Consisting of buffer 641 / full hold circuit 64
The output from the sample and hold circuit 64 is applied to the feedback input terminal of the main circuit 2o and the switch 3.
61 to the circulating input terminal. Control circuit 65
is input via the clock input terminal 63. The comparison output Vc from the main circuit 2o is inputted, and the switch control signal and the A/D conversion data output terminal dn-1 (
generate an n-bit field n).

このような構成のA/D変換器の動作は次のようになる
0、主回路でまず1ピツ) (+、(SB )分のA/
D変換を行ない、第6図のΦ)のステップでスイッチ3
64をONにしてその剰余出力v00をサンプル・ホー
ルド回路64に保持する(第5図(D)のステップでH
点にサンプル・ホールド回路が挿入された形になる)3
、次のステップ(第5図(A)のステップ)で、スイッ
チ861をONとして前回の剰余出力Vooをキャパ/
りC21に保持させる。このときギャパシタC22にも
前回の剰余出力Vooが保持されているので、以下第5
図(B)〜(D)のステップを実行することにより、次
の変換を行なうことができる。このような動作を1回繰
返して各変換ごとに得られる一連の比較出力Vc=Vc
o −Van−0は制御回路65から出力されるデータ
出力do−dn、に対応している。。
The operation of the A/D converter with such a configuration is as follows:
Perform D conversion and switch 3 at step Φ in Figure 6.
64 is turned ON and its residual output v00 is held in the sample/hold circuit 64 (H in the step of FIG. 5(D)).
A sample/hold circuit is inserted at the point) 3
, In the next step (step in FIG. 5(A)), the switch 861 is turned on and the previous surplus output Voo is transferred to the capacitor/
It is held by C21. At this time, since the previous residual output Voo is also held in the gap capacitor C22, the fifth
By performing the steps shown in FIGS. (B) to (D), the following conversion can be performed. A series of comparison outputs Vc=Vc obtained for each conversion by repeating this operation once
o-Van-0 corresponds to the data output do-dn output from the control circuit 65. .

このような構成のA / D変換器は、前記第1の実施
例の諸特徴を備えるとともに、高精度・複数ビットのA
 / D変換器を簡単な構成で実現できるという利点を
有する。また手順の繰返しを増やすだけでビット数を容
易に1広張することができ乙、。
The A/D converter with such a configuration has the features of the first embodiment, and also has high-precision, multi-bit A/D converter.
/D converter has the advantage that it can be realized with a simple configuration. Also, the number of bits can be easily increased by 1 simply by increasing the number of repetitions of the procedure.

また第6図で用いられたサンプル・ホールド回路は閉ル
ープ内に含まれるのでオフセ、ト、ゲイ/特性などは問
われず簡単なものでよい12例えばバフ7了641とし
てソース・7オロワーなどの簡単なものを用いることが
できる。
Also, since the sample/hold circuit used in Figure 6 is included in a closed loop, it does not matter what offset, gage, or characteristic it is, and can be simple. can be used.

第7図は本発明の第4の実施例を示す電気回路図で、第
1の実施例(第2図)に示したA / D変換回路にス
・1.チS78.879を追加してD/A変換回路とし
ても動作するようにしたものである(第7図と第2図の
各符号の1桁目が対応。制御回路の図は省略、、)、、
第7図の回路をA / D変換器として動作させる場合
は第2図の場合と同様である。
FIG. 7 is an electrical circuit diagram showing a fourth embodiment of the present invention, in which the A/D converter circuit shown in the first embodiment (FIG. 2) is combined with the A/D conversion circuit shown in FIG. This circuit is made to operate as a D/A conversion circuit by adding a circuit S78.879 (the first digit of each code in Fig. 7 and Fig. 2 corresponds. The diagram of the control circuit is omitted.) ,,
The operation of the circuit shown in FIG. 7 as an A/D converter is the same as that shown in FIG. 2.

第8図は第7図の回路をD / A変換器とし7て動作
させる場合の模様を示す動作説明図でめる3、以下第8
図(A)〜(c)icもとづいて各動作ステップを説明
する。
Figure 8 is an operation explanatory diagram showing the operation when the circuit in Figure 7 is operated as a D/A converter.
Each operation step will be explained based on FIGS.

(A)  人力データのサンプル スイッチ876をONとして、反転増幅器の入力端子1
「圧を反転増幅器のオフセット(またはしきい′電圧)
vTに保つ1.変換しようとするlビ。
(A) Turn on the manual data sample switch 876 and input terminal 1 of the inverting amplifier.
Inverting the voltage offset (or threshold voltage) of the amplifier
Keep at vT1. lbi trying to convert.

ト目のデータ人力Piが1のと@はスイッチ872合′
、pi=oのときはスイッチ378をONとしてキャパ
ンタC71の端子間電圧v1を定電圧v1−VRPi 
−VT に充電する3、入力データがLSBの場合(+ =+)
はスイッチS74をONとしてキャバ/りC72の端子
間電圧v2を    T に充電する。入力データがLSBでない場合(il’l
’)はスイッチS74 Vi、d−−ブ7−Ill’ 
キー、、パ/りC72はAiJ回(循東式)または前段
(縦統式)の変換結果 v2= Voi−1−VT を保持した1才となる。
If the data of the th eye is 1, @ is the switch 872.
, when pi=o, turn on the switch 378 and set the voltage v1 between the terminals of the capantor C71 to a constant voltage v1 - VRPi
-Charge to VT 3, if the input data is LSB (+ = +)
turns on the switch S74 and charges the voltage v2 between the terminals of the cable C72 to T. If the input data is not LSB (il'l
') is switch S74 Vi, d--B7-Ill'
The key, par C72 is one year old holding the conversion result v2=Voi-1-VT of the AiJ times (circular style) or the previous stage (vertical style).

(B)  電荷再分布 次にスイッチS79. S76をオンとして(A、)で
ギャパシタC71,C72に保持した電荷を再分布させ
る。
(B) Charge redistribution then switch S79. S76 is turned on to redistribute the charges held in the gap capacitors C71 and C72 at (A,).

再分布後のキャパンタC71,C72の端子電圧すなわ
ち変換電圧Voiは、 となる。キャパンタC71とC72の値はほぼ等しくと
っであるので(5)式は、 1 Voi ”、 7− (VRPi+Voi−1)   
        (6)となる。(6)式は電荷再分布
形D / A変換の一般式を表わしている。循環形の場
合にはこのときのvつ= Voi −VTがキャパシタ
C72に保持されたーまま次のど、ト変換に用いられる
The terminal voltage of the capantors C71 and C72 after redistribution, that is, the converted voltage Voi, is as follows. Since the values of capantors C71 and C72 are almost equal, equation (5) is as follows: 1 Voi'', 7- (VRPi+Voi-1)
(6) becomes. Equation (6) represents a general equation for charge redistribution type D/A conversion. In the case of the cyclic type, the value v = Voi -VT at this time is held in the capacitor C72 and used for the next conversion.

(C)  変換出力 これは縦続形の場合で、スイッチS77をONとして上
記の変換電圧Voi (il−、バッファとして反転増
幅器73を介して出力電圧Vとして出力し、仄段の入力
v1となる。
(C) Conversion output This is the case of the cascade type, and when the switch S77 is turned on, the above conversion voltage Voi (il-) is output as the output voltage V via the inverting amplifier 73 as a buffer, and becomes the input v1 of the second stage.

上記のような構成のD / A変換器を前記1ビ。The D/A converter configured as described above is used as the 1-bit converter.

) A/D変換器の1局合と同様に縦続形−または循環
形とすることにより袂数ビットのデータ入力に対するD
 / A変換器を構成することができる6゜このような
構成ODA変換器は反転増幅器のオフセット(1だはし
きい電圧)が出力の精度に影清しない、スイッチのON
抵抗が誤差にならない、IC化に向いているなどの利点
を有している。
) Similarly to one station of an A/D converter, by using a cascade type or a circular type, D for several bits of data input is
/A converter can be configured 6゜Such a configuration ODA converter is such that the offset (1 or threshold voltage) of the inverting amplifier does not affect the accuracy of the output, and the switch is ON.
It has advantages such as resistance does not cause errors and it is suitable for IC implementation.

このように第7図に示すような構成とするととにより人
/D変換とD/A変換とを同一の回路で実行することが
できるため、例えばプロセス用コンビュータンステムの
入出力インタフェースを大幅に簡素化することができる
With the configuration shown in Figure 7, human/D conversion and D/A conversion can be performed in the same circuit, which greatly simplifies the input/output interface of, for example, a process computer system. can be converted into

なお、第2図、第7図の回路において第9図に示すよう
にキャパシタC21,C22またはC71,C72のま
えにバッファ91.92を挿入することにより、外部か
らの入力何月v1でキャパシタを充電する際の速度を上
げることができる。このときの剰余出力を表わす式は(
第2図の回路にバッファを追加した場合)比較出力がL
のときは Vo=(1+−餞旦)V            (7
)βIC21I となり、比較出力がHのときは Vo−(1十〜浬麩−)v−浬吠■(8)βIC22I
  β2C22R となる。但しβ1.β2はバッファ91.92のゲイン
である。すなわちバッファ91.92のオフセットd出
力精度に影響せず、ゲインもβ1とβ2の飴がそろって
いればよい。
In the circuits of FIGS. 2 and 7, by inserting buffers 91 and 92 in front of capacitors C21 and C22 or C71 and C72 as shown in FIG. You can increase the speed of charging. The formula representing the remainder output in this case is (
When a buffer is added to the circuit in Figure 2) the comparison output is L.
When , Vo=(1+-Handan)V (7
)βIC21I, and when the comparison output is H, Vo-(10~浬麩-)v-浬庩■(8)βIC22I
Becomes β2C22R. However, β1. β2 is the gain of the buffer 91.92. That is, it does not affect the accuracy of the offset d output of the buffers 91 and 92, and it is sufficient that the gains are the same for β1 and β2.

〔発明の効宋〕[Efficacy of invention Song Dynasty]

以上述べたように本発明によれは、比較器などのオフセ
ットが精度に影響しない、スイ、チドギャパンタ形A/
D変換器を実現できる。
As described above, according to the present invention, the offset of the comparator etc. does not affect the accuracy.
A D converter can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の電荷再分布形A / D変換器の原理回
路図、第2図は本発明に係るA / D変換器の実施例
を示す1狂気回路図、第5図は第2図の回路の動作を説
明するだめの動作説明図、第4図は第2図の回路の入出
力特性を示す特性曲線図、シ35図れj本発明の第2の
実施例を示すプロ、り図、第6図は本発明の第3の実施
例を示すプロ、り図、第7図は本発明の第4の実施例を
示す電気回路図、第8図は第7図の回路をD / A変
換器として動作させたときのり・11作説明図、第9図
は第2図、第7図の回路における変形例を示す部分回路
図でを〕る、。 20、70・・主回路、21.71・・人力信号端子、
22゜72・・基準1ざ圧端子、23.73・・・反転
増幅器、25.75帰遠端子、27.54.65・・制
御回路、64・・・サンプル・ホールド回路、vvv−
v   ・入力信IN’ I’ Io   In−1
Fig. 1 is a principle circuit diagram of a conventional charge redistribution type A/D converter, Fig. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of an A/D converter according to the present invention, and Fig. 5 is a circuit diagram showing the principle of an A/D converter according to the present invention. FIG. 4 is a characteristic curve diagram showing the input/output characteristics of the circuit in FIG. 2, and FIG. 35 is a diagram showing the second embodiment of the present invention. , FIG. 6 is a diagram showing the third embodiment of the present invention, FIG. 7 is an electric circuit diagram showing the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a diagram showing the circuit of FIG. 7. FIG. 9 is a partial circuit diagram showing a modification of the circuits in FIGS. 2 and 7. 20, 70... Main circuit, 21.71... Human power signal terminal,
22゜72...Reference 1 pressure terminal, 23.73...Inverting amplifier, 25.75 Return terminal, 27.54.65...Control circuit, 64...Sample/hold circuit, vvv-
v ・Input signal IN'I' Io In-1

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)  入力信号が加わる入力信号端子と、この入力
信号端子にその一端が接続する第1、第5のスイッチと
、基準電圧が加わる基準電圧端子と、この基準電圧端子
にその一端が接続する第2のスイッチと、コモンにその
一端が接続する第4のスイッチと、前記第1.82のス
イッチの他端がその一端に関連して接続するm 1のキ
ャパシタと、前記第3.第4のスイッチの他端がその一
端に関連して接続する第2のキャパシタと、前記第1.
第2のキャパシタの他端がその入力端子に接続する反転
増幅器と、この反転増幅器の出力端子にその一端が接続
し前記第1のキャパシタの一端に関連してその他端が接
続する−5のスイッチと、前記反転増幅器の前記出力端
子にその一端が接続し前記反転増幅器の入力端子にその
他端が接続する第6のスイッチと、前記反転増幅器から
の剰余出力に関連する信号が加わる帰還端子と、この帰
還端子にその一端が接続し前記第2のキャパシタの前記
一端にその他端が接続する第7のスイッチと、前記反転
増幅器の出力信号を入力し少くとも前記各スイ。 チの開閉を制御する制御回路とを備えたことを特徴とす
る1ビ、トh/D変換器。
(1) An input signal terminal to which an input signal is applied, first and fifth switches whose ends are connected to this input signal terminal, a reference voltage terminal to which a reference voltage is applied, and one end of which is connected to this reference voltage terminal. a second switch, a fourth switch having one end connected to the common, a m 1 capacitor having the other end connected in relation to the other end of the 1.82 switch; a second capacitor, the other end of the fourth switch being connected in relation to one end thereof;
an inverting amplifier, the other end of which is connected to the input terminal of the second capacitor, and a -5 switch whose one end is connected to the output terminal of the inverting amplifier and whose other end is connected in relation to one end of the first capacitor; a sixth switch, one end of which is connected to the output terminal of the inverting amplifier and the other end connected to the input terminal of the inverting amplifier; and a feedback terminal to which a signal related to the residual output from the inverting amplifier is applied. a seventh switch whose one end is connected to the feedback terminal and whose other end is connected to the one end of the second capacitor; and at least each switch to which the output signal of the inverting amplifier is input. 1. A 1-bit h/D converter, characterized in that it is equipped with a control circuit for controlling opening and closing of a channel.
(2)  下記の(イ)のように構成しだ1ピツ) A
 / l)変換回路をデータ出力のビット数に対応し/
こ数縦続接続して各段の剰余出力を次段の入力信号とし
、前記各1ビ、ト人/D変換回路の比較出へ力から複数
ビットのデータ出力を得るようにしたことを特徴とする
A/D変換器。 (イ) 入力信号が加わる人力信号端子と、この人力信
号端子にその一端が接続する第1、第6のスイッチと、
基準電圧が加わる基準電圧端子と、この基準電圧端子に
その一端が接続うる第2のスイッチと、コモンにその一
端が接続する第4のスイッチと、前記8g1.第2のス
イッチの他端がその一端に関連して接続する第1のキャ
パシタと、前記8g3.第4のスイッチの他端がその一
端に関連して接続する第2のキャパシタと、前記^1.
第2のキャパ/りの他端がその入力端子に接続する反転
増幅器と、この反転増幅器の出力端子にその一端が接続
し前記第1のキャバ/りの一端に関連してその他端が接
続する第5のスイッチと、−q’J記反転増幅器の前記
出力端子にその一端が接続し前記反転増幅器の入力端子
にその他端が接続する第6のスイッチと、前記反転増幅
器からの剰余出力に関連する信号が加わる帰還端子と、
この帰還端子にその一端が接続し前記#1.2のキャパ
シタの前記一端にその他端が接続する第7のスイッチと
、前記反転増幅器の出力信号を入力し少くとも前記各ス
イッチの開閉を制御する制御回路とを備えたことを特徴
とする1ビ、)A/D変換器。
(2) 1 piece composed as shown in (a) below) A
/ l) Adjust the conversion circuit according to the number of bits of data output /
A plurality of bits are connected in cascade, and the remainder output of each stage is used as an input signal of the next stage, and a plurality of bits of data output is obtained from the comparison output of each of the 1-bit and digital/digital conversion circuits. A/D converter. (b) A human power signal terminal to which an input signal is applied, and first and sixth switches whose ends are connected to this human power signal terminal;
A reference voltage terminal to which a reference voltage is applied, a second switch whose one end can be connected to the reference voltage terminal, a fourth switch whose one end can be connected to the common, and the 8g1. a first capacitor to which the other end of the second switch is connected relative to one end thereof; and said 8g3. a second capacitor to which the other end of the fourth switch is connected in relation to one end thereof; and ^1.
an inverting amplifier, the other end of which is connected to the input terminal of the second capacitor, one end of which is connected to the output terminal of the inverting amplifier, and the other end of which is connected in relation to one end of the first capacitor; a fifth switch; a sixth switch having one end connected to the output terminal of the inverting amplifier and the other end connected to the input terminal of the inverting amplifier; and a sixth switch connected to the remainder output from the inverting amplifier; a feedback terminal to which a signal is applied;
A seventh switch whose one end is connected to this feedback terminal and whose other end is connected to the one end of the capacitor #1.2, and an output signal of the inverting amplifier is inputted to control opening and closing of at least each of the switches. 1.) A/D converter characterized by comprising a control circuit.
(3)  下記の(イ)のように構成しfC1ビ、ト人
/D変換回路と、その剰余出力信号をその入力とし、そ
の出力16号が前記第1.第2のキャパシタの前記一端
に関連して印加これるサンプル・ホールド回路とから成
り、データ出力のビット数に対応した回数繰返して変換
することにより、その比較出力から複数ビットのデータ
出力を得るようにしたことを特徴とするA / D変換
器。 (イ) 入力信号が加わる入力(i号端子と、この入力
信号端子にその一端が接続する第1.第5のスイッチと
、基準電圧が加わる基準電圧端子と、この基準電圧端子
にその一端が接続する第2のス・イ、チと、コモ7にそ
の一端が接続する第4のスイッチと、AiJ記第1.第
2のスイッチの他端がその一端に関連して接続する第1
のキャパシタと、前記第3.第4のスイッチの他端がそ
の一端に関連して接続する第2のキャパシタと、前記第
1.第2のキャバ/りの他端がその入力端子に接続する
反転増幅器と、この反転増幅器の出力端子にその一端が
接続し前記第1のキャノくシタの一端に関連してその他
端が接続する第5のスイッチと、前記反転増幅器の前記
出力端子にその一端が接続し前記反転増幅器の入力端子
にその他端が接続する第6のスイッチと、前記反転増幅
器からの剰余出力に関連する信号が加わるNi還端子と
、この帰還端子にその一端が接続[7前記第2のキャパ
シタの前記一端にその仙瑞が接続する第7のスイッチと
、Ail記反転増幅器の出力(i1号を入力し少くとも
前記各スイッチの開閉を制御する制御回路とを備えたこ
とを特徴とする1ビ、)A/D変換器。
(3) Constructed as shown in (a) below, the fC1/D conversion circuit and its remainder output signal are used as inputs, and its output No. 16 is the same as the above-mentioned No. 1. It consists of a sample and hold circuit applied in connection with the one end of the second capacitor, and by repeating conversion a number of times corresponding to the number of bits of the data output, a multi-bit data output is obtained from the comparison output. An A/D converter characterized by: (b) An input to which an input signal is applied (terminal i, the first and fifth switches whose ends are connected to this input signal terminal, a reference voltage terminal to which a reference voltage is applied, and one end of which is connected to this reference voltage terminal) A fourth switch, one end of which is connected to Como 7, and a first switch, the other end of which is connected in relation to its one end.
capacitor, and the third capacitor. a second capacitor, the other end of the fourth switch being connected in relation to one end thereof; an inverting amplifier, the other end of which is connected to the input terminal of the second cabling; one end of which is connected to the output terminal of the inverting amplifier, and the other end of which is connected in relation to one end of the first cabling; a fifth switch; a sixth switch having one end connected to the output terminal of the inverting amplifier and the other end connected to the input terminal of the inverting amplifier; and a signal related to the residual output from the inverting amplifier. Ni feedback terminal, one end of which is connected to this feedback terminal [7] A seventh switch, the one end of which is connected to the one end of the second capacitor; 1.) A/D converter, characterized in that it comprises a control circuit that controls opening and closing of each of the switches.
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