JPS5922440A - Analog-digital converter - Google Patents
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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- H03M1/365—Analogue value compared with reference values simultaneously only, i.e. parallel type having a separate comparator and reference value for each quantisation level, i.e. full flash converter type the reference values being generated by a resistive voltage divider the voltage divider being a single resistor string
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、アナログ信号をディジタル信号に変換する
高速型A/1)変換器に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a high-speed A/1) converter that converts an analog signal into a digital signal.
一般に、A/D変換器には種々の方式のものがあル、比
較的高速の変換速度を有するものには、例えば逐次比較
型および並列比較型のA/D変換器がある。In general, there are various types of A/D converters, and examples of A/D converters that have relatively high conversion speeds include successive approximation type and parallel comparison type A/D converters.
並列比較型のA/D変換器を用いて、アナログ信号を例
えば8ビツトのディジタル信号に変換する場合、28−
1=255個の比較器を必要とするため、この半導体装
置のチッグサイズが大型化すると共に製造コストが嵩ん
でしまり欠点がある。When converting an analog signal to, for example, an 8-bit digital signal using a parallel comparison type A/D converter, 28-
Since 1=255 comparators are required, the chip size of this semiconductor device becomes large and the manufacturing cost increases, which is a drawback.
また、これを逐次比較型のA/D変換器で行った場合に
は、8回の変換を必要とするために変換時間が長くなシ
、高速変換には適さない欠点がある。Furthermore, when this is performed using a successive approximation type A/D converter, eight conversions are required, resulting in a long conversion time and a disadvantage that it is not suitable for high-speed conversion.
この発明は上述の欠点を鑑み成されたもので、その目的
とする処は、比較器の数を大半に減少させ、しかも変換
回数を短縮して変換速度を比較的高速に維持できるA/
[)変換器を提供するものである。This invention was made in view of the above-mentioned drawbacks, and its purpose is to reduce the number of comparators to a large extent, reduce the number of conversions, and maintain a relatively high conversion speed.
[) provides a converter.
この発明のA/D変換器は、基準電圧間に直列に接続さ
れた2n個の抵抗群と、この各抵抗間の分圧された電位
を2”−1個のスイッチを介して選択された複数の電位
とアナログ入力信号とを6回比較する2n−A−1個の
比較器と、最終結果が得られるまでのt回の比較を繰返
すために必要な比較器の出力内容にょシ各回毎に上述・
のスイッチ群を選択する制御回路および上記比較器の出
力内容を逐次保持する記憶回路とを具え、n >t )
iの条件を満すことを特徴とする。The A/D converter of this invention has a group of 2n resistors connected in series between reference voltages, and a divided potential between each resistor is selected via a 2"-1 switch. 2n-A-1 comparators that compare multiple potentials and analog input signals six times, and the output content of the comparators required to repeat t comparisons until the final result is obtained. As mentioned above/
a control circuit for selecting a switch group, and a memory circuit for sequentially retaining the output contents of the comparator, n > t).
It is characterized by satisfying the condition i.
以下図面を参照し乍らこの発明の詳細な説明する。 The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
71図は4ピットル勺変換器の基本構成を示すブロック
線図である。16個の抵抗を直列に接続し、とれらに番
号RO”R15を付す。次に、この直列抵抗群を4等分
した個所よシ端子を取出し、これら3本の端子をスイッ
チ打入の各スイッチAl−A3に接続する。また、4等
分した各抵抗プロ、りを更に4等分して、換召すれば各
抵抗Re”Rlgの共通接続点よシ端子を取出し、これ
ら各3本1組の端子を、それぞれ対応するスイッチ群B
、 C、I)およびEの各スイッチB1 ””R3+
c、〜c、l Di ’D! およびE1〜E3に接
続する。更に3個のスイッチF1%F3から構成される
スイッチ群Fを設け、このスイッチ群Fの入力側は後述
するように、スイッチ群A−Eに選択的に接続される。FIG. 71 is a block diagram showing the basic configuration of a 4-pittle converter. Connect 16 resistors in series and label them with the number RO"R15. Next, take out the terminals from the points where this series resistor group is divided into four equal parts, and connect these three terminals to each of the switch inputs. Connect to the switch Al-A3.Also, divide each of the four resistors into four equal parts and replace them.Take out the terminal from the common connection point of each resistor Re"Rlg, and connect each of these three One set of terminals is connected to the corresponding switch group B.
, C, I) and E switches B1 ""R3+
c,~c,l Di'D! and connects to E1 to E3. Furthermore, a switch group F consisting of three switches F1%F3 is provided, and the input side of this switch group F is selectively connected to switch groups A to E as will be described later.
この出力側を3個の比較器X、%X3の一方の入力端子
1〜3に接続する。これら比較器X1〜X3の他方の入
力端子4〜6を比較すべきアナログ信号の入力端子7に
接続する。次に比較器X1〜X3の出力端子8〜10f
:エンコーダ11の入力端子(、)〜(c)のそれぞれ
に接続する。This output side is connected to one input terminal 1 to 3 of three comparators X and %X3. The other input terminals 4-6 of these comparators X1-X3 are connected to the input terminal 7 of the analog signal to be compared. Next, output terminals 8 to 10f of comparators X1 to X3
: Connected to each of the input terminals (,) to (c) of the encoder 11.
このエンコーダ11の2組の出力端子5lS2をスイッ
チ制御回路J2の入力端子13およびメモリ回路140
入力端子15に並列的に接続する。このメモリ回路14
は2組のレジスタ15.16およびう、″f−回路17
から成っておシ、レジスタ15には上位2ビツトYo
。The two sets of output terminals 5lS2 of this encoder 11 are connected to the input terminal 13 of the switch control circuit J2 and the memory circuit 140.
Connected to input terminal 15 in parallel. This memory circuit 14
are two sets of registers 15, 16 and an ``f-circuit 17''.
The upper 2 bits are stored in register 15.
.
Ylおよびレジスタ16には下位2ビツトY2+Y3の
情報が順次記憶されるようになっている。The information of the lower two bits Y2+Y3 is sequentially stored in Yl and the register 16.
また、ラッチ回路17はこれらレジスタ15゜16から
の情報出力を一時記憶するもので゛ある。Further, the latch circuit 17 temporarily stores information output from these registers 15 and 16.
このメモリ回路14の出力端子1′9から4ピツトのデ
ィジタル信号に変換された出力信号が同時に得られる。An output signal converted into a 4-pit digital signal is simultaneously obtained from the output terminal 1'9 of the memory circuit 14.
最後に、コントロールシー、ケンス回路18を設け、こ
の入力端子20に変換開始信号STCを受信し、一方の
出力端子21からスイッチ制御回路12およびレジスタ
15゜16に制御信号を供給すると共にう、チ回路17
に変換終了信号EOCを供給するように接続する。Finally, a control sequence circuit 18 is provided, which receives a conversion start signal STC at its input terminal 20 and supplies a control signal from one output terminal 21 to the switch control circuit 12 and the registers 15 and 16. circuit 17
is connected to supply the conversion end signal EOC.
次に、第2図のタイミングチャートを参照し乍らこのA
/D変換器の動作を説明する。Next, while referring to the timing chart in Figure 2,
The operation of the /D converter will be explained.
先ず、直列抵抗群RO〜R15116Vの基準電源(図
示せず)に接続する。アナログ入力信号端子7に7vの
アナログ入力信号を供給するものとする。First, the series resistor group RO to R15116V is connected to a reference power source (not shown). It is assumed that a 7V analog input signal is supplied to the analog input signal terminal 7.
変換開始信号STCをコ゛ントロールシーケンス回路1
8が受信すると、レジースタ1s、i6に制御信号が供
給され、それまで記憶されていた情報内容が消去される
と同時に、スイッチ制御回路12にも制御信号が供給さ
れるので、スイッチ群Fとスイッチ群Aとが接続される
。この場合、スイッチ群Aは16Vの基準電圧を16個
の同一値の抵抗群R6〜R1gで4等分した電圧が印加
されているので、各スイッチの電圧はA1 =12V
、A2=8V 、およびA3=4Vとなる。Sequence circuit 1 that controls conversion start signal STC
8, a control signal is supplied to registers 1s and i6, and the previously stored information content is erased. At the same time, a control signal is also supplied to switch control circuit 12, so that switch group F and switch Group A is connected. In this case, the voltage of the 16V reference voltage divided into four equal parts by the 16 resistors R6 to R1g of the same value is applied to the switch group A, so the voltage of each switch is A1 = 12V.
, A2=8V, and A3=4V.
先ず第1ステ、プ(持続期間TI )として、上述の
アナログ入力信号とスイッチ群Aの各スイッチA1〜A
3の電圧とを比較器X1〜X3で比較する。すなわち、
比較器X1の基準入力端子1にはAIの電位、12V、
が印加され、比較器X2の基準入力端子2にはA!の電
位、8vが、更に比較器X3の基準入力端子3にはA。First, in the first step (duration TI), the analog input signal and each switch A1 to A of the switch group A are input.
3 using comparators X1 to X3. That is,
The reference input terminal 1 of the comparator X1 has the potential of AI, 12V,
is applied, and A! is applied to the reference input terminal 2 of the comparator X2. The potential of 8V is further applied to the reference input terminal 3 of the comparator X3.
の′電位、4vがそれぞれ印加される。これと同時に、
アナログ信号が各比較器の他方の入力端子4,5.6に
印加される。ここでこれら比較器X1〜X3は、基準電
位以上のアナログ入力信号が印加された時は、その出力
レベルは1#となシ、それよシ低いアナログ入力信号が
印加された時は、出力レベルは“0#となるように設計
されている。' potential of 4V is applied to each. At the same time,
An analog signal is applied to the other input terminal 4, 5.6 of each comparator. Here, these comparators X1 to X3 have an output level of 1# when an analog input signal higher than the reference potential is applied, and an output level of 1# when a lower analog input signal is applied. is designed to be “0#”.
との第1ステツプの比較作動の結果、比較器X1〜X8
の出力信号レベルはそれぞれo”。As a result of the first step comparison operation with
The output signal level of each is o''.
′O#、″′1#となる。これらの値がエンコーダ1ノ
の入力端子n、b、cに供給される。この第1ステップ
作動を行なうことによってアナログ入力信号のレベルが
、基準電圧プロ、りのどの電位レベルのブロックに該当
するのかの粗い判別を行なうことができる。本例の場合
、抵抗R7〜R4のブロックに該当することが判別され
る。この判別結果によって次のステップにおいてスイッ
チ群Fと接続されるスイッチ群が選別される。'O#,''1#. These values are supplied to the input terminals n, b, and c of encoder 1. By performing this first step operation, the level of the analog input signal becomes equal to the reference voltage program. It is possible to make a rough judgment as to which potential level block the block corresponds to.In this example, it is judged that it corresponds to the block of resistors R7 to R4. Based on the result of this judgment, the switch is set in the next step. A switch group connected to group F is selected.
一方、比較器X1〜X3の比較出力レベルが供給された
エンコーダ11は表1の真理表に従って作動する。On the other hand, the encoder 11 to which the comparison output levels of the comparators X1 to X3 are supplied operates according to the truth table of Table 1.
表 1
本例の場合、エンコーダ11からttol pp の
出力信号がスイッチ制御回路12およびメモリ回路14
のレジスタ15に供給され、このレジスタ15では最終
データの4ビツトのうちの上位2ビツトとして記憶され
る。この記憶のタイミングは、第1ステツプの持続期間
TI中にレジスタ15に記憶され、この持続期間T1の
終了時の立ち下シ瞬時に同期して、レジスタ15の出力
端子Yo p Yl からこの上位2ビツト情報データ
がラッチ回路17へ送給されラッチされる。ここでステ
ップの持続期間は、クロック信号発生器(図示せず)か
らのクロック信号によって予じめ決められている。Table 1 In this example, the ttol pp output signal from the encoder 11 is transmitted to the switch control circuit 12 and the memory circuit 14.
The data is supplied to the register 15, where it is stored as the upper two bits of the four bits of the final data. The timing of this storage is stored in the register 15 during the duration TI of the first step, and in synchronization with the falling edge instant at the end of this duration T1, the upper two Bit information data is sent to latch circuit 17 and latched. The duration of the step is here predetermined by a clock signal from a clock signal generator (not shown).
この第1ステップ期間T1が終了すると、上述のように
スイッチ制御回路12によってスイ、チ群Fをスイッチ
群りに切換えて接続する。When the first step period T1 ends, the switch control circuit 12 switches and connects the switch group F to the switch group as described above.
この瞬時よシ持続期間T2の第2ステツグが開始する。After this instant, a second step of duration T2 begins.
比較器X1〜X3のアナログ信号入力端子4,5.6に
は依然として以前の信号1ノベルでアナログ入力信号が
供給されているが、他方の基準電位入力端子1,2およ
び3にはtそれぞれ7V、6Vおよび5vが改に印加さ
れる。The analog signal input terminals 4, 5.6 of the comparators X1 to X3 are still supplied with analog input signals at the previous signal 1 level, but the other reference potential input terminals 1, 2 and 3 are supplied with 7V each. , 6V and 5V are applied separately.
ここで前述のステ、プと同様に比較動作を行うと、これ
ら比較器X1〜Xsの出力信号はそれぞれ1”、′1”
、1”となる。これらの千ンコーダ入力信号を、表1の
真理表に従って処理すると、このエンコーダ11の出力
端子には’11’レベルのディジタル出力信号が得られ
る。このディジタル信号は、メモリ回路14の残余のレ
ジスタ16に下位2ビ、ト信号として記憶される。−万
、この信号はスイッチ制御回路12にも供給されるが、
ここではスイッチ群の切換えを行わず、この信号を検知
してコントロールシーケンス回路18から変換終了信号
EOCがラッチ回路17に供給される。これによって第
2ステップ期間が終了し、このステップ2の持続期間T
2の立ち下シから、下位2ビ、)情報がレジスタ16の
出力端子Y 2 * Y 3からラッチ回路17へ送
給されラッチされる。その後、必要に応じてこのラッ1
チ回路17から4ビツトのデータ信号として取出すこと
ができる0
以上説明したように、7vのアナログ入力信号を16V
の基準電位の下でA/D変換すると、’0111“の4
ビ、トディジタル信号として取出すことができる。Here, if a comparison operation is performed in the same manner as in steps above, the output signals of these comparators X1 to Xs are 1" and '1", respectively.
, 1''. When these encoder input signals are processed according to the truth table shown in Table 1, a digital output signal of '11' level is obtained at the output terminal of this encoder 11. This digital signal is input to the memory circuit. The lower two bits are stored in the remaining register 16 of 14 as a signal.
Here, the switch group is not switched, but this signal is detected and the conversion end signal EOC is supplied from the control sequence circuit 18 to the latch circuit 17. This ends the second step period, which has a duration T
From the falling edge of 2, the lower 2 bits) information is sent from the output terminal Y2*Y3 of the register 16 to the latch circuit 17 and latched. Then, if necessary,
As explained above, a 7V analog input signal can be extracted as a 4-bit data signal from the circuit 17.
When A/D conversion is performed under the reference potential of '0111', 4
It can be extracted as a digital signal.
この発明に係るA/D変換器は上述した例のみに限られ
ず、種々の変更を加えることができる。The A/D converter according to the present invention is not limited to the example described above, and various modifications can be made.
例えば、上述の実施例では、比較器3個を用い、2回の
変換を行なっていたが、ビット数が増加するに従い、比
較器の個数とステップ回数の組合せ例が数多く考えられ
る。For example, in the above embodiment, three comparators were used and conversion was performed twice, but as the number of bits increases, many combinations of the number of comparators and the number of steps can be considered.
この発明のA/D変換器によれば、並列比較型のものに
比べて、比較器の個数を少なく出来るので、アナログ人
力センサからのバッファ回路の節約化が計れる利点があ
る。According to the A/D converter of the present invention, since the number of comparators can be reduced compared to a parallel comparison type, there is an advantage that the buffer circuit from the analog human power sensor can be saved.
また、比較器の個数を節約できるため、A/D変換器の
半導体チップの寸法を小さくでき、これによって集積率
が向上する利点もある。従って、チ、fの歩溜シを向上
できると共に、コストダウンも計ることができる。Furthermore, since the number of comparators can be saved, the size of the semiconductor chip of the A/D converter can be reduced, which has the advantage of improving the integration rate. Therefore, it is possible to improve the yield of H and F, and also to reduce costs.
第1図は、この発明に係るA/D変換器の一実施例の構
成を示すプロ、り線図、第2図は、第1図変換器の動作
を表わすタイミングチャートである。
1〜3・・・基準電位入力端子、4〜7・・・アナログ
信号入力端子、11・・・エンコーダ、12・・・スイ
ッチング制御回路、14・・・メモリ回路、1rI5・
ントロールシーケンス回路%RO〜R1g・・・抵抗、
A−F・・・スイッチ群、STC,・・・変換開始信号
、EOC・・・変換終了信号、X、%X、・・・比較器
、Y (1〜Y3・・・レジスタ出力端子。
出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦224−
第2図
STCFIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the A/D converter according to the present invention, and FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the converter shown in FIG. 1-3... Reference potential input terminal, 4-7... Analog signal input terminal, 11... Encoder, 12... Switching control circuit, 14... Memory circuit, 1rI5.
control sequence circuit %RO~R1g...resistance,
A-F... Switch group, STC,... Conversion start signal, EOC... Conversion end signal, X, %X,... Comparator, Y (1 to Y3... Register output terminal. Application Personal agent Patent attorney Suzue Takehiko 224- Figure 2 STC
Claims (1)
抵抗間の分圧された基準電圧を2n−1個のスイ・ッチ
を介して選択された複数の電位と被変換アナログ信号と
を6回比較する2n −1−1個の比較器と、この比較
器の出方信号罠よってt回の変換時毎に最終変換ディジ
タル信号の一部を形成するエンコーダと、このエンコー
ダのディジタル出力信号に応じて次の変換時に必要なス
イッチ群を前記スイッチ群よシ選択するスイッチ制御回
路と、前記エンコーダの出方内容をt回の変換時毎に逐
次記憶するメモリ回路とを具え、n ) A ) lの
条件を満足したことを特徴とする〜Φ変換器。A group of 2n resistors connected in series between the reference voltages, and the divided reference voltages between these resistors are connected to multiple potentials selected via 2n-1 switches and the analog signal to be converted. 2n -1-1 comparators that compare the signals six times, an encoder that forms part of the final converted digital signal every t conversions by the output signal trap of the comparators; A switch control circuit that selects a switch group necessary for the next conversion from the switch group according to an output signal, and a memory circuit that sequentially stores the output contents of the encoder every t conversions, n ) A) ~Φ converter characterized by satisfying the conditions of l.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13243482A JPS5922440A (en) | 1982-07-29 | 1982-07-29 | Analog-digital converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13243482A JPS5922440A (en) | 1982-07-29 | 1982-07-29 | Analog-digital converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5922440A true JPS5922440A (en) | 1984-02-04 |
Family
ID=15081273
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13243482A Pending JPS5922440A (en) | 1982-07-29 | 1982-07-29 | Analog-digital converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5922440A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61208317A (en) * | 1985-03-11 | 1986-09-16 | Sharp Corp | Analog-digital converter |
JPS61238124A (en) * | 1985-04-15 | 1986-10-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Analog-digital converter |
-
1982
- 1982-07-29 JP JP13243482A patent/JPS5922440A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61208317A (en) * | 1985-03-11 | 1986-09-16 | Sharp Corp | Analog-digital converter |
JPS61238124A (en) * | 1985-04-15 | 1986-10-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Analog-digital converter |
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