JPS5942498B2 - Analog to digital converter - Google Patents

Analog to digital converter

Info

Publication number
JPS5942498B2
JPS5942498B2 JP1344376A JP1344376A JPS5942498B2 JP S5942498 B2 JPS5942498 B2 JP S5942498B2 JP 1344376 A JP1344376 A JP 1344376A JP 1344376 A JP1344376 A JP 1344376A JP S5942498 B2 JPS5942498 B2 JP S5942498B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
output
analog
counting
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP1344376A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5296859A (en
Inventor
武司 木村
健成 市田
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP1344376A priority Critical patent/JPS5942498B2/en
Publication of JPS5296859A publication Critical patent/JPS5296859A/en
Publication of JPS5942498B2 publication Critical patent/JPS5942498B2/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアナログ・ディジタル変換(A/D変換)器に
関し、その目的は、ごくわずかの構成回路の増加で多数
のアナログ入力信号を順次A/D変換し、同一あるいは
異なる出力ラインにディジタル値を精度をおとさずに得
るとともにさらに測定時間を比較的短くしても、アナロ
グ入力信号の単調増加に対して、出力ディジタル信号値
の単調増加性が保たれるA/D変換器を得ることである
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an analog-to-digital converter (A/D converter), and its purpose is to sequentially A/D convert a large number of analog input signals with a very small increase in the number of component circuits, and to convert the same or An A/D that can obtain digital values on different output lines without sacrificing accuracy, and even if the measurement time is relatively short, the monotonically increasing nature of the output digital signal value is maintained in response to the monotonically increasing analog input signal. is to obtain a converter.

また本発明は温度変化・経年変化等による素子特性の変
動の影響をうけない高精度のA/D変換器を1チップC
MO8ICで実現し得る構成とし、CMO8製造プロセ
スのバラツキ変換精度に影響を及ぼさないようにするも
のである。
In addition, the present invention provides a high-precision A/D converter that is not affected by changes in element characteristics due to temperature changes, aging, etc. on a single chip.
The configuration is such that it can be realized with MO8IC, and does not affect the accuracy of variation conversion in the CMO8 manufacturing process.

本発明のA/D変換器は自動車等に積載し、冷却水の温
度等によりエンジンの状態を制御する電子回路等に用い
る場合に、エンジン等から発生するノイズによる影響が
きわめて少なく、また、温度検出センサーに供給する電
源と、A/D変換器に供給する電源とを同一とすること
により、電源電圧の変動があってもディジタル出力値が
変化しないという特長を有するものである。
When the A/D converter of the present invention is installed in an automobile or the like and used in an electronic circuit that controls the engine state based on the temperature of cooling water, etc., it is extremely unaffected by noise generated from the engine, etc. By making the power supply to the detection sensor and the power supply to the A/D converter the same, the digital output value does not change even if the power supply voltage fluctuates.

さらに本発明によればディジタル出力値の処理・演算・
判定等を行なうディジタル信号処理部と同一チップ内に
簡単に集積化するのに適したA/D変換器を実現するも
のである。
Furthermore, according to the present invention, digital output value processing, calculation,
This realizes an A/D converter suitable for easy integration in the same chip as a digital signal processing section that performs determination and the like.

従来のデルタ変調型のA/D変換回路の1例を第1図に
、その各部の信号波形例を第2図にそれぞれ示す。
An example of a conventional delta modulation type A/D conversion circuit is shown in FIG. 1, and examples of signal waveforms at each part thereof are shown in FIG. 2.

この回路の動作を説明する。まず、ディジタル値に変換
すべきアナログ電圧■1Nを差動増巾器1の(+)側の
入力端子2に加え、他力の(暑側入力端子には抵抗4
(R1)とコンデンサー3(C1)より成る積分回路を
通し、スイッチ7を介して端子8,9より基準電圧+■
□あるいは−vFLが印加される。
The operation of this circuit will be explained. First, apply the analog voltage ■1N to be converted into a digital value to the (+) side input terminal 2 of the differential amplifier 1, and add a resistor 4 to the (hot side input terminal) of the external power.
(R1) and a capacitor 3 (C1), the reference voltage +■
□ Or -vFL is applied.

この基準電圧はスイッチ7により電子的に交互に切りか
えられる様になっており、スイッチ7の接点は、Dフリ
ップフロップ5の出力Qの出力型j王レベルの”H”j
’L”にしたがってコントロールされる。
This reference voltage is electronically switched alternately by a switch 7, and the contact of the switch 7 is connected to the "H" level of the output Q of the D flip-flop 5.
Controlled according to 'L'.

このDフリップフロップ5の出力Qの状態は、第2図C
のどとく差動増巾器1の出力電圧がD入力端子のしきい
値を境にしてそれより犬か小にしたがい、クロックパル
ス〔第2図a)のサンプリングタイミングによって’H
’かL″かに変わる♂゛また差動増巾器1の(@入力端
子の電圧をvcとすると、この値が被11i電圧■、N
よりも小さい場合は増巾器1の出力はD入力のしきい値
より犬となる様になっており、その結果、クロックのサ
ンプリングタイミングによってQは1lH1lとなり、
スイッチ7は8側に接続される。
The state of the output Q of this D flip-flop 5 is shown in FIG.
As the output voltage of the Nodotoku differential amplifier 1 reaches the threshold value of the D input terminal and becomes smaller than it, it becomes 'H' depending on the sampling timing of the clock pulse (Fig. 2a).
♂゛Also, if the voltage at the (@ input terminal of the differential amplifier 1 is vc, then this value is the voltage applied to the 11i voltage■, N
When it is smaller than , the output of amplifier 1 is set to be higher than the threshold value of D input, and as a result, Q becomes 1lH1l depending on the clock sampling timing,
Switch 7 is connected to the 8 side.

この状態は、増巾器1の出力電圧がD入力のしきい値よ
り小にならない限り保たれる。
This state is maintained as long as the output voltage of the amplifier 1 does not become smaller than the threshold value of the D input.

この間に図2bに示すように、抵抗4(R1)を通して
コンデンサー3(C1)が十■Rの方向に充電されるた
め、vcは時間と共に増大しつづけ、ある時刻t。
During this time, as shown in FIG. 2b, the capacitor 3 (C1) is charged in the direction of 10R through the resistor 4 (R1), so VC continues to increase with time until a certain time t.

の少し前に■1Nをこえる。したがって差動増巾器1の
出力は反転し、Dフリップフロップ5の出力Qは次のク
ロックタイミングt。
A little before ■ exceeded 1N. Therefore, the output of the differential amplifier 1 is inverted, and the output Q of the D flip-flop 5 is at the next clock timing t.

で″LI′状態に変わる。The state changes to "LI".

QがaLlになる七、スイッチ7は端子9すなわち−V
R,側に接続されて、C1に充電された電荷はR1を通
して−vR,の方向に向かつT 放1i L、’始メル
f、−2s6・VCは時間とともに減少し、vlNより
も小となって差動増巾器1の出力が再び正となり、次に
くるクロックサンプリングタイミングでQが1H1にな
りスイッチ7は再び端子8すなわち+vR側に接続され
る。
Q becomes aLl 7, switch 7 is connected to terminal 9, i.e. -V
The charge charged in C1 is connected to R, side and goes in the direction of -vR, through R1, and T discharge1i L,'initial f, -2s6·VC decreases with time and becomes smaller than vlN. Then, the output of the differential amplifier 1 becomes positive again, and at the next clock sampling timing, Q becomes 1H1 and the switch 7 is connected to the terminal 8, that is, the +vR side again.

測定時間が決められると、その間はこの2つの状態がく
り返されるが、差動増巾器はきわめて高感度であるため
、vcの値は■1Nの上下に微小な振巾をもった鋸歯状
波となる。
Once the measurement time is determined, these two states are repeated during that time, but since the differential amplifier is extremely sensitive, the value of vc is a sawtooth shape with a small amplitude above and below 1N. It becomes a wave.

ここで、Dフリップフロップ5のQ出力でアップ・ダウ
ンカウンタ6のアンプ・ダウンを指示し、アンプ・ダウ
ンカウンタ6は、測定周器におけるクロックをそれぞれ
カウントアンプおよびカウントダウンし、その結果がA
/D変換出力となる。
Here, the Q output of the D flip-flop 5 instructs the up/down counter 6 to amplifier down, and the amplifier/down counter 6 counts up and down the clock in the measurement frequency circuit, respectively, and the result is A.
/D conversion output.

10は第2図aのクロック信号端子、11はスタート/
ストップ制御信号端子であって第2図dに示し、その測
定周期の一例を示すものである。
10 is the clock signal terminal in Figure 2a, 11 is the start/
This is a stop control signal terminal, shown in FIG. 2d, and shows an example of its measurement period.

アンプ・ダウン指示におけるアンプの期間t、とダウン
の期間t2はそれぞれ鋸歯状波の立上り期間と、立下り
期間に対応している。
The amplifier period t and the down period t2 in the amplifier down instruction correspond to the rising period and falling period of the sawtooth wave, respectively.

そしてtlとt2の比は、■1Nが+vRと−■Rの中
点のときにたがいに等しく、vlNがこれより高いとき
は11>1.であり、低いときはtl〈t2である。
The ratio of tl and t2 is equal when ■1N is the midpoint between +vR and -■R, and when vlN is higher than this, 11>1. and when it is low, tl<t2.

今、ここでtlにおけるパルス数をm% t2における
パルス数をnとすると、Dフリップフロップ5の一周期
におけるアップダウンカウンタの計数量は(mn)とな
り、これを測定時間にわたって積分した値がA/D変換
量となる。
Now, if the number of pulses at tl is m% and the number of pulses at t2 is n, then the count amount of the up/down counter in one cycle of the D flip-flop 5 is (mn), and the value integrated over the measurement time is A. /D conversion amount.

なお、12〜15は出力端子である。Note that 12 to 15 are output terminals.

以上がデルタ変調方式A/D変換器路の動作の概要であ
る。
The above is an overview of the operation of the delta modulation type A/D converter path.

上記回路の1つの欠点は、測定期間の開始、終了のタイ
ミングはクロックとは同期しているが、Dフリップフロ
ップ5のQ出力の切換タイミングとは全く非同期である
One drawback of the above circuit is that although the timing of the start and end of the measurement period is synchronized with the clock, it is completely asynchronous with the switching timing of the Q output of the D flip-flop 5.

(第2図d参照)そのため、測定期間の開始点の位置が
異なるので、フリップフロップ5の最初の周期において
の計数量は必らずしも(m−n)にならず、最悪(−n
)のみとなる。
(See Figure 2 d) Therefore, since the starting point of the measurement period is at a different position, the count in the first period of the flip-flop 5 is not necessarily (m-n), and in the worst case (-n).
) only.

また測定終了時においても同じ理由で最悪(m )のみ
となる。
Also, at the end of the measurement, only the worst case (m2) is obtained for the same reason.

そのため単調性の悪い特性となる場合があった。Therefore, the characteristics may have poor monotonicity.

第2図においてα、βがその場合の時間ずれを示してい
る。
In FIG. 2, α and β indicate the time lag in that case.

この欠点は測定時間を充分にのばすことにより誤差は少
なくなるが、測定時間を短くすると誤差が大きくなる欠
点があった。
This drawback has the disadvantage that, although the error can be reduced by extending the measurement time sufficiently, the error increases if the measurement time is shortened.

第1図の回路方式の他の欠点は、複数の入力アナログ信
号をマルチプレクサ等で切換えて変換する場合、あるい
は入力信号のアナログ値がサンプリング毎に著しく異な
る場合に特に問題となることである。
Another drawback of the circuit system shown in FIG. 1 is that it becomes a problem especially when a plurality of input analog signals are switched and converted using a multiplexer or the like, or when the analog value of the input signal differs significantly from sampling to sampling.

すなわち、今、1回目の測定時の入力電圧をvlNl、
2回目の測定時の入力電圧をv1N2とし、v1N2−
■1N2 がvlN、あるいはv1N2と同じオーダーの値である
とする。
That is, now, the input voltage at the time of the first measurement is vlNl,
Let the input voltage at the second measurement be v1N2, and v1N2-
(2) Suppose that 1N2 is a value of the same order as vlN or v1N2.

第1回目の測定終了時点では、コンデンサー3(C1)
はvlNlに近い電位に充電されており、従って第2回
目の測定すなわちv1N2をA/D変換するときのコン
デンサー3(C1)の初期状態の電位はほぼVlNlで
ある。
At the end of the first measurement, capacitor 3 (C1)
is charged to a potential close to vlNl, and therefore, the initial state potential of the capacitor 3 (C1) during the second measurement, that is, when v1N2 is A/D converted, is approximately VlNl.

このため、コンデンサー3の電位が■1N1近辺からv
1N2近辺に変わるまでの期間はフリップ・フロップ5
の出力は’H’の状態が続きこの間、アップ・ダウンカ
ウンタはアップのカウントを続ける。
For this reason, the potential of the capacitor 3 changes from around 1N1 to v
The period until it changes to around 1N2 is flip-flop 5.
The output continues to be in the 'H' state, and during this time the up/down counter continues to count up.

このあとコンデンサー3の電位がv1N2をわずかにこ
えたとき、初めて、前述の定常状態に入り、アップ・ダ
ウンカウンタはアップとダウンの状態をくり返し、正常
動作を行なう。
After this, when the potential of the capacitor 3 slightly exceeds v1N2, the above-mentioned steady state is entered for the first time, and the up/down counter repeats the up and down states and performs normal operation.

この様に定常状態に入るまでは、コンデンサー3の電位
を入力電位に近ずけるためアップのみあるいはダウンの
みのカウントを行なうことになり、このカウント分が、
A/D変換されたディジタル値に誤差として重畳される
ことになる0 本発明はこのような問題を解決しようとするもので、以
下、本発明を実施例を用いて説明する。
In this way, until the steady state is reached, in order to bring the potential of the capacitor 3 closer to the input potential, only up or down counts are performed, and this count is
0 superimposed as an error on the A/D converted digital value.The present invention attempts to solve such a problem, and the present invention will be described below using examples.

第3図に本発明の1つの実施例を示す。FIG. 3 shows one embodiment of the invention.

第4図は第3図の実施例における各部の波形例の説明図
である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of waveform examples of various parts in the embodiment of FIG. 3.

第3図において、10L102はそれぞれ独立にディジ
タル信号に変換されるべきアナログ信号の入力端子、1
03はアナログマルチプレクサ−1104はマルチプレ
クサ−103を切換える切換信号の入力端子、105差
動増巾器、106゜107はそれぞれ積分回路を構成す
るコンデンサーと抵抗、108は基準電圧VCCを供給
する端子、109.110はそれぞれ106と107よ
り成る積分回路の入力をVccまたはグランドに接断す
る電子スイッチを構成するP・チャネルMO8FETお
よびn−チャネルMO8−FET、111はDフリップ
フロップ、112はインバータ、113はアップダウン
カウンタ、114はアップダウンカウンタ113に供給
するロード信号の入力端子、115はインバータ112
およびカウンタ113にに供給するクロックの入力端子
、116はDフリップフロップ、117はフリップフロ
ップ116のD入力に供給するスタート/ストップ信号
の入力端子、118,119はそれぞれ4ビツトのラッ
チ回路、120,121はそれぞれランチ回路118.
119に供給するストローブの入力端子、122〜12
5および126〜129はそれぞれラッチ回路118,
119の出力をとり出す出力端子である。
In FIG. 3, 10L102 are input terminals for analog signals to be independently converted into digital signals;
03 is an analog multiplexer, 1104 is an input terminal for a switching signal that switches the multiplexer 103, 105 is a differential amplifier, 106 and 107 are capacitors and resistors that constitute an integrating circuit, respectively, 108 is a terminal that supplies a reference voltage VCC, 109 .110 is a P-channel MO8FET and an n-channel MO8-FET that constitute an electronic switch that connects or disconnects the input of the integrating circuit consisting of 106 and 107 to Vcc or ground, 111 is a D flip-flop, 112 is an inverter, and 113 is an inverter. Up/down counter; 114 is an input terminal for a load signal to be supplied to the up/down counter 113; 115 is an inverter 112;
and an input terminal for a clock supplied to the counter 113, 116 is a D flip-flop, 117 is an input terminal for a start/stop signal supplied to the D input of the flip-flop 116, 118 and 119 are 4-bit latch circuits, respectively; 121 are launch circuits 118.
Input terminal of strobe supplied to 119, 122-12
5 and 126 to 129 are latch circuits 118,
This is an output terminal for taking out the output of 119.

また第1図の回路との比較は105カ月に、106が3
に、107が4に、109と110が7に、111が5
に、113が6に、115が10に、117が11に、
それぞれ対応するものである。
Also, in comparison with the circuit in Figure 1, 105 months and 106 months are 3 months.
, 107 becomes 4, 109 and 110 become 7, 111 becomes 5
, 113 becomes 6, 115 becomes 10, 117 becomes 11,
They correspond to each other.

次に第3図の実施例の動作を第4図を用いて説明する。Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 3 will be explained using FIG. 4.

第4図Bに示す切換信号が端子104に印加され信号が
1H″のときは端子101のアナログ電位vAが出力0
に現われて増巾器105の(+)入力に印加され、(B
)の信号が1L1のときは端子102のアナログ電位V
Bが出力Oに現われて増巾器105の(+)入力に印加
される。
When the switching signal shown in FIG. 4B is applied to the terminal 104 and the signal is 1H'', the analog potential vA of the terminal 101 is output 0.
is applied to the (+) input of the amplifier 105, and (B
) is 1L1, the analog potential of terminal 102 is V
B appears at output O and is applied to the (+) input of amplifier 105.

今、VA > VBとし、CB)がlL′”からwHl
に変わった場合を考えると、コンデンサー106の電位
はVB近辺にあり、一方、103の出力OはvAとなる
ため増巾器105の出力は1H1となり、従って最初の
クロックの立下りでフリップフロップ111の出力Qは
wHl、Qは1L@となり、FET109がON、11
0がOFFとなって、コンデンサー106は107を通
してVccに向かって充電を始め、コンデンサー106
の電位は上昇してゆく。
Now, VA > VB, and CB) is lL′” to wHl
Considering the case where the voltage changes to , the potential of the capacitor 106 is near VB, and on the other hand, the output O of the amplifier 103 becomes vA, so the output of the amplifier 105 becomes 1H1. The output Q of is wHl, Q is 1L@, FET 109 is ON, 11
0 becomes OFF, capacitor 106 starts charging towards Vcc through 107, and capacitor 106
The potential of increases.

今、アナログ電位vA、VBの許容範囲を0.2 Vc
c 〜0.8 Vcc とすると、コンデンサー106
の電位がこの許容範囲を変化するのに要する時間は、F
ET109゜110のQ kJ低抵抗へより充分小さく
選んでおけば、はぼ 1.4C2R2 であるため、切換信号変化後この時間すなわち1.4C
2R2だけ遅らせて(0のスタート/ストップ信号をH
”にしてやる。
Now, the allowable range of analog potentials vA and VB is set to 0.2 Vc.
c ~0.8 Vcc, capacitor 106
The time required for the potential of F to change this tolerance range is F
If the Q kJ of ET109゜110 is selected to be sufficiently small due to the low resistance, it will be approximately 1.4C2R2, so the time after the switching signal changes, that is, 1.4C.
Delay by 2R2 (start/stop signal of 0 becomes H)
"I'll do it.

このようにすれば、系が定常状態に入るまでスタート/
ストップ信号を’L”に保つことになり、カウンタ11
3はディスエイプル状態となり、カウント動作を行なわ
なくなり、第1図における非定常時のカウントに起因す
る誤差の発生が除去される。
In this way, you can start/start until the system enters steady state.
The stop signal is kept at 'L', and the counter 11
3 is in a disabled state, no counting operation is performed, and the occurrence of errors caused by counting during an unsteady state in FIG. 1 is eliminated.

本充放電回格は入力電圧が中心とする電圧に等しい場合
は、充電時間と放電時間が等しく入力電圧が中心電圧よ
り高い場合は充電時間が放電時間より長く、入力電圧が
中心電圧より低い場合は充電期間が放電時間より短くな
るように設馴されている。
This charge/discharge circuit indicates that when the input voltage is equal to the center voltage, the charging time and discharging time are equal, and when the input voltage is higher than the center voltage, the charging time is longer than the discharging time, and when the input voltage is lower than the center voltage, the charging time is equal to the discharging time. is set so that the charging period is shorter than the discharging time.

さらに本実施例では従来と異なり、Dフリップフロップ
116を用いてスタートストップ同期回路を設けており
、スタート/ストップ信号を直接カウンタ113のエン
エイプル端子に入力するのではなく、Dフリップフロッ
プ116を介して接続しており、フリップフロップ11
6のランク端子には、フリップフロップ111のQ出力
が接続されている。
Furthermore, unlike the conventional example, this embodiment uses a D flip-flop 116 to provide a start/stop synchronization circuit, and instead of directly inputting the start/stop signal to the en-aple terminal of the counter 113, it inputs the start/stop signal via the D flip-flop 116. connected, flip-flop 11
The Q output of the flip-flop 111 is connected to the rank terminal No. 6.

従ってカウンタ113の動静を制御するためのE端子に
印加される信号はフリップフロップ111の出力信号す
なわち積分回路の充放電の制御信号の”放電→充電°′
の切換タイミングと一致して変化する。
Therefore, the signal applied to the E terminal for controlling the movement of the counter 113 is the output signal of the flip-flop 111, that is, the charge/discharge control signal of the integrating circuit "discharge → charge °'
It changes in accordance with the switching timing.

この様子を第4図Eに示す。所定の時間後、スタート/
ストップ信号が1H″から1L″になると、そのあとの
切換信号すなわちフリップフロップ111の出力QがI
IL″からH”になるタイミングでクロックの入力端子
115の出力もlHlから1L″に変わり、カウンタ1
13はカウントを停止し、アナログ信号■のA/D変換
は終了し、その内容はカウンタ113の出力Q1〜Q4
にあられれている。
This situation is shown in FIG. 4E. After the specified time, start/
When the stop signal changes from 1H'' to 1L'', the subsequent switching signal, that is, the output Q of the flip-flop 111 becomes I
At the timing when IL" changes to H, the output of the clock input terminal 115 also changes from lHl to 1L", and the counter 1
13 stops counting, the A/D conversion of the analog signal ■ is completed, and the contents are the outputs Q1 to Q4 of the counter 113.
It is raining.

本実施例では4ビツト出力の場合を示したが、これは説
明および図を簡単にするためのもので、本方式ではより
高精度の変換を容易に実現することができる。
Although the present embodiment shows the case of 4-bit output, this is for the purpose of simplifying the explanation and drawings, and the present method can easily realize higher-precision conversion.

この様にスタート/ストップ信号を、入力アナログ信号
の大きさによってその周期・タイミングがきまるフリッ
プフロップ111の出力に同期化してアップダウンカウ
ンタに供給することにより、従来の非同期性に起因する
誤差の発生がなくなり、単調性の良いA/D変換が実現
した。
In this way, by synchronizing the start/stop signal with the output of the flip-flop 111, whose cycle and timing are determined by the magnitude of the input analog signal, and supplying it to the up/down counter, errors caused by conventional asynchrony can be avoided. This eliminates A/D conversion with good monotonicity.

■9のA/D変換終了後、端子104の切換信号は’H
”からl L Iに変わり、端子102に印加されてい
るアナログ信号vBのA/D変換のタイミングが始まる
■After the A/D conversion in step 9 is completed, the switching signal at terminal 104 becomes 'H'.
” changes to l L I, and the timing of A/D conversion of the analog signal vB applied to the terminal 102 begins.

切換端子104の切換信号がH1から1L″に変わると
同時に、ストローブパルスがスラッチ回路118のスト
ローブ端子120に印加され端子122〜125にカウ
ンタ113の出力が伝達され、そのまま次のストローブ
が印加されるまでホールドされ、端子122〜125に
はVAのディジタル変換された値が出力する。
At the same time that the switching signal at the switching terminal 104 changes from H1 to 1L'', a strobe pulse is applied to the strobe terminal 120 of the latch circuit 118, the output of the counter 113 is transmitted to the terminals 122 to 125, and the next strobe is applied as it is. The digitally converted value of VA is output to terminals 122-125.

同様にして、VBのA/D変換が終了後、切換端子10
4の切換信号がL1からIHlに変わると同時にストロ
ーブパルスがラッチ回路119のストローブ端子121
に印加され、VBのディジタル変換された値が端子12
6〜129に出力する。
Similarly, after the A/D conversion of VB is completed, the switching terminal 10
At the same time as the switching signal No. 4 changes from L1 to IHL, a strobe pulse is applied to the strobe terminal 121 of the latch circuit 119.
and the digitally converted value of VB is applied to terminal 12.
6 to 129.

第4図Hに波形を示したロード信号はロード端子114
に印加されアップダウンカウンタ113を所定の値にプ
リセットするものでありスタート/ストップ信号がlL
Wから′Haに変わる直前に印加され、たとえばシステ
ムのグランドから測ったアナログ値としてディジタルに
変換したい場合には、Q1〜Q4のうちMSBのみ”H
lに、他のビットをlLWに予めセットする様に構成し
ておけばよい。
The load signal whose waveform is shown in FIG. 4H is connected to the load terminal 114.
is applied to preset the up/down counter 113 to a predetermined value, and the start/stop signal is lL.
It is applied just before changing from W to 'Ha. For example, if you want to convert it into a digital value as an analog value measured from the system ground, only the MSB of Q1 to Q4 should be "H".
The other bits may be set in advance to lLW.

このときはアナログ入力が0.5Vccのときは、アッ
プカウント数とダウンカウント数とが同数となり、測定
終了時のカウンタ113の出力は”H” ”L” ”L
”L1となって、フルスケール”H” ”H” ”H’
”H”(Dはぼ中点となり、これは前述した測定範囲
0.2 Vc c= 0.8VCCの中点である。
At this time, when the analog input is 0.5Vcc, the up-count number and down-count number are the same, and the output of the counter 113 at the end of measurement is "H", "L", and "L".
``L1, full scale ``H''``H''``H'
"H" (D is the midpoint, which is the midpoint of the measurement range 0.2Vcc=0.8VCC described above.

即ち、ロードパルス114により計数回路を充電開始時
に中心電圧に初期設定したことになる。
That is, the load pulse 114 initializes the counting circuit to the center voltage at the start of charging.

次にアナログマルチプレクサ103および差動増巾器1
05のCMO8による構成例をそれぞれ第5図、第6図
に示す。
Next, analog multiplexer 103 and differential amplifier 1
Examples of configurations using the CMO 8 of 05 are shown in FIGS. 5 and 6, respectively.

次にこれらの回路の動作を説明する。Next, the operation of these circuits will be explained.

第5図において、切換信号の入力端子104が1H1の
ときPチャネルトランジスタT1とnチャネルトランジ
スタT2がオン状態となり、PチャネルトランジスタT
3とnチャネルトランジスタT4はオフ状態となり、端
子101の入力が出力Oに伝達され102の入力は切離
される。
In FIG. 5, when the switching signal input terminal 104 is 1H1, the P-channel transistor T1 and the n-channel transistor T2 are turned on, and the P-channel transistor T
3 and n-channel transistor T4 are turned off, the input of terminal 101 is transmitted to output O, and the input of terminal 102 is disconnected.

逆に端子104が1L1のときは102の入力が出力0
に伝達され、101の入力は切離される。
Conversely, when terminal 104 is 1L1, the input of 102 is output 0.
and the input of 101 is disconnected.

この様にしてCMO8でアナログマルチプレクサが構成
される。
In this way, an analog multiplexer is configured by CMO8.

尚、Pチャネルトランジスタおよびnチャンネルトラン
ジスタの各基板はそれぞれ系の最高電圧、最低電圧に接
続されている。
Note that each substrate of the P-channel transistor and the n-channel transistor is connected to the highest voltage and the lowest voltage of the system, respectively.

第6図において、T7.T8は差動増巾部を構成するP
チャネルトランジスタペア、T5.T6はT7.T8の
回路に定電流を供給する電流ミラー回路、R3は上記定
電流の電流値をきめる抵抗器、T9゜TloはT7.T
8の能動負荷である。
In FIG. 6, T7. T8 is P that constitutes the differential amplification section.
Channel transistor pair, T5. T6 is T7. A current mirror circuit that supplies a constant current to the circuit of T8, R3 is a resistor that determines the current value of the constant current, and T9°Tlo is a current mirror circuit that supplies a constant current to the circuit of T8. T
8 active loads.

この差動増巾器の出力はT8のドレインより取出され、
さらにnチャネルトランジスタTllと負荷抵抗R4よ
り成る回路で増巾されて出力となる。
The output of this differential amplifier is taken out from the drain of T8,
It is further amplified by a circuit consisting of an n-channel transistor Tll and a load resistor R4, and becomes an output.

R3,R4の構成法の一例としては、n形シリコン基板
にnチャネルトランジスタを構成するために作られるP
ウェル層と同じ工程で作る方法がある。
As an example of how to configure R3 and R4, P
There is a way to make it using the same process as the well layer.

この場合、Pウェル層のシート抵抗値は通常5KQ/口
近辺が用いられ、一方R3,R4は数1OKΩ〜数10
0にΩであるから、寸法的にもIC化する上に好都合で
ある。
In this case, the sheet resistance value of the P-well layer is usually around 5KQ/mouth, while R3 and R4 are from several 1KΩ to several 10KΩ.
Since the resistance is 0Ω, it is convenient in terms of size and integration into an IC.

次にクロックを用い、端子104への切換信号、端子1
17へのスタート/ストップ信号、端子120.121
へのストローブ信号および端子114へのロード信号を
発生させる回路の例を第7図に示す。
Then, using the clock, a switching signal to terminal 104, terminal 1
Start/stop signal to 17, terminal 120.121
An example of a circuit for generating a strobe signal to terminal 114 and a load signal to terminal 114 is shown in FIG.

201はクロックを印加する入力端202〜207はい
ずれも入力の立上りで出力が反転するX分周器、210
〜213はN、 A N Dゲート、 214〜216
はANDゲ゛−ト、 104゜111.120,121
,114はそれぞれ切換信号、スタート/ストップ、ス
トローブ1、ストローブ2、ロード信号を入力する入力
端子である。
201 is an X frequency divider whose output is inverted at the rising edge of the input terminals 202 to 207 to which a clock is applied; 210
~213 is N, A N D gate, 214 ~ 216
is an AND gate, 104°111.120,121
, 114 are input terminals for inputting switching signals, start/stop, strobe 1, strobe 2, and load signals, respectively.

本回路により、第4図B、D、F、G、Hに例示したご
とき各種の制御用のパルスが得られる。
This circuit provides various control pulses as illustrated in FIGS. 4B, D, F, G, and H.

第7図には、分周器列およびゲ゛−ト類を用いて、構成
する例を示したが、その他にも各種の構成法があり、た
とえばスタート/ストップ信号、ロード信号などは遅延
回路を用い、切換信号の立上り立下りを検出遅延させて
発生させることもできる。
Figure 7 shows an example of a configuration using a frequency divider array and gates, but there are various other configuration methods. For example, start/stop signals, load signals, etc. are implemented using delay circuits. It is also possible to generate the switching signal by delaying the detection of the rising and falling edges of the switching signal.

第3図の回路において、全説明した103および105
の他の回路は積分回路106,107を除き、すでにC
MO8で実現されるディジタル回路ばかりであり、従っ
て、本回路はごくわずかの外付部品のみでCMO8で1
チツプ化構成出来るものである。
In the circuit of FIG. 3, fully explained 103 and 105
The other circuits, except for the integration circuits 106 and 107, are already C
All of the circuits are digital circuits that are realized with MO8, so this circuit can be implemented with CMO8 with only a few external components.
It can be configured as a chip.

積分回路のうち抵抗107はFET109、’NOのオ
ン抵抗より充分大きく選ぶ必要があり通常IMΩ程度に
選ぶため、ICチップ内に含めるのが有利とは限らない
が、Rρ値のバラツキ、温度変化等は、直接は変換精度
に影響しないため、ICチップ内に作りこむことももち
ろん可能である。
Resistor 107 in the integrating circuit needs to be selected to be sufficiently larger than the on-resistance of FET 109, 'NO, and is usually selected to be about IMΩ, so it is not necessarily advantageous to include it in the IC chip, but it may be difficult to prevent fluctuations in Rρ value, temperature changes, etc. Since it does not directly affect the conversion accuracy, it is of course possible to incorporate it into the IC chip.

本実施例では、アナログ入力信号がvAとVBの2種類
、ディジタル出力端子も2系列の場合を示したが、3種
類以上の場合にも、アナログマルチプレクサ−七ラッチ
回路のみ増加させればよい。
In this embodiment, the case is shown in which there are two types of analog input signals, vA and VB, and two types of digital output terminals, but even if there are three or more types, only the analog multiplexer and seven latch circuits need to be added.

また次のロード信号が来るまでの間に得られたディジタ
ル値を必要なディジタル処理を行なってしまう様な構成
の場合には、ラッチ回路は必要ではなく、単にアナログ
マルチプレクサ−の回路数のみを増加させればよい。
In addition, in the case of a configuration in which the necessary digital processing is performed on the digital value obtained until the next load signal arrives, the latch circuit is not necessary and only the number of analog multiplexer circuits is increased. Just let it happen.

このことは各種の温度等を順次くり返し検出し、各種の
御御を行なうシステム等をきわめて少数の回路で構成出
来、しかもそれがワンチップ化出来ることを意味し、き
わめて有効である。
This means that a system that repeatedly detects various temperatures, etc. and performs various controls can be constructed with an extremely small number of circuits, and can be integrated into a single chip, which is extremely effective.

しかも、本発明は、CMO8の特性値が変換精度に影響
をおよぼすものさしては、上記実施例では第6図の差動
トランジスタT7とT8のしきい値電圧vTのバラツキ
、増巾回路105の利得のバラツキおよびFET109
,110のオン抵抗のバラツキ等ごくわずかである。
Moreover, in the present invention, the characteristic values of the CMO 8 affect the conversion accuracy, but in the above embodiment, the variation in the threshold voltage vT of the differential transistors T7 and T8 in FIG. variation and FET109
, 110, the variation in on-resistance is very small.

このうちT7とT8のしきい値電圧vTのバラツキは同
一チップ内に近接して作れば、その差はきわめて小さく
無視しうる値である。
Among these, the variation in the threshold voltage vT of T7 and T8 is extremely small and can be ignored if they are made close to each other in the same chip.

また増巾器105の利得は、バラツキ限界時に充分な値
が得られる様にしておけばよく、また、FET109,
110のオン抵抗についても最悪時にもR2と充分な比
がとれる様にしておけば実際上全く問題ない。
Further, the gain of the amplifier 105 should be set so that a sufficient value can be obtained at the limit of variation, and the gain of the FET 109,
As for the on-resistance of 110, there is no problem in practice as long as it has a sufficient ratio with R2 even in the worst case.

また一般にはアナログマルチプレクサ−をMOSトラン
ジスタで構成する場合、そのオン抵抗を低くするため、
著しく大きなチップ面積を必要とすることが多かったが
、本実施例では差動増巾器をMOSトランジスタで構成
したため入力インピーダンスがきわめて高く、従ってマ
ルチプレクサ−のオン抵抗は数にΩの値でよくそのため
、必要面積もきわめて小さくてよい。
In addition, when an analog multiplexer is generally configured with MOS transistors, in order to lower the on-resistance,
In many cases, a significantly large chip area was required, but in this example, the differential amplifier was constructed with MOS transistors, so the input impedance was extremely high, and therefore the on-resistance of the multiplexer was only a few Ω. , the required area may be extremely small.

またこれらを同一チップ内に構成することにより寄生容
量も小さくなり、一層有利となる。
Further, by configuring these in the same chip, the parasitic capacitance is also reduced, which is even more advantageous.

本発明の他の特長は、外来雑音にきわめて強いというこ
とである。
Another feature of the invention is that it is extremely robust to extraneous noise.

すなわち、上記実施例について言えば、クロックがnH
wから” L ”になる瞬間のノイズのみが問題であり
、それ以外のときに来たノイズは全く問題にならない。
That is, in the above embodiment, the clock is nH
Only the noise at the moment when the signal changes from "W" to "L" is a problem, and the noise that occurs at other times is not a problem at all.

またたとえ上記のクロックが’H”から1L@になる瞬
間にノイズが乗ったとしてもそれは出力ディジタル値を
1カウント変えるのみであり、全ディジタル出力値にお
よぼす影響はきわめて小さい。
Furthermore, even if noise is added at the moment when the above-mentioned clock changes from 'H' to 1L@, it will only change the output digital value by one count, and the influence on the entire digital output value will be extremely small.

このことは、自動車等の間欠的な、しかし大きな値のノ
イズがバンクグラウンドとして存在する場合が多い使用
条件に用いてきわめて有用であることを示している。
This shows that it is extremely useful for use in conditions such as automobiles where intermittent but large-value noise often exists as a background.

本発明のさらに他の特長は、サーミスタによる検出温度
をディジタル値に変換する等の場合、自動車電源等の電
源電圧変動が著しい環境においても安定なディジタル値
が、得られることである。
Another feature of the present invention is that when converting the temperature detected by a thermistor into a digital value, a stable digital value can be obtained even in an environment where the power supply voltage fluctuates significantly, such as in an automobile power supply.

第8図は一応用例であり、温度検出用サーミスタ300
は標準抵抗301を介してA/D変換器303と同一電
源端子304につながれており、電源の変化はサーミス
タ出力電圧と共に、 A/D変換器303のVCCとを
全く同率で変化させるため、出力端子305のディジク
ル値は全く変わらない。
FIG. 8 shows one application example, in which a temperature detection thermistor 300
is connected to the same power supply terminal 304 as the A/D converter 303 via a standard resistor 301, and a change in the power supply causes the VCC of the A/D converter 303 to change at exactly the same rate as the thermistor output voltage, so the output The digital value at terminal 305 does not change at all.

本発明のさらに他の特長は、ディジタル信号処理部と同
一チップ内に集積化出来ることであり、この場合、ディ
ジタル部を1駆動するクロックおよび制御パルス発生部
とA/、D変換部を駆動するクロックおよび制御パルス
発生部とを共用出来るのみならず、ディジタル部の構成
法いかんでは前述のごとくラッチ回路部を除くことも出
来、これらによる回路の減少、チップ面積の節約および
コストの削減は著しいものがある。
Still another feature of the present invention is that it can be integrated into the same chip as the digital signal processing section. In this case, the clock and control pulse generation section that drives the digital section and the A/D conversion section can be integrated into the same chip. Not only can the clock and control pulse generation sections be shared, but the latch circuit section can be eliminated as mentioned above depending on the configuration of the digital section, resulting in a significant reduction in circuitry, chip area, and cost. There is.

以上のべたごとく本発明はすぐれた性能を有するA/D
変換器を提供するものである。
As described above, the present invention is an A/D with excellent performance.
A converter is provided.

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

第1図は本発明を説明するための従来のA/D変換器の
構成図、第2図のa=dは第1図の各部の信号波形図、
第3図は本発明の一実施例EA/D変換器の構成図、第
4図A−Hは第3図の各部の信号波形図、第5図、第6
図はそれぞれ第3図の実施例の一部の具体回路図、第7
図は各種の制御用信号をりランクからつくる回路の1例
図、第8図は本発明の1つの応用例の概略構成図である
。 101 、102・・・・・・アナログ信号入力端子、
103・・・・・・マルチプレクサ−1104・・・・
・・切換信号入力端子、105・・・・・・差動増巾器
、106,107・・・・・・コンデンサー、抵抗、1
08・・・・・・基準電圧供給端子、109,110・
・・・・・FET、111・・・・・・フリップフロッ
プ、113・・・・・・アンプダウンカウンタ、116
・・・・・・フリップフロップ、11T・・・・・・ス
タート/ストップ信号入力端子、118,119・・・
・・・ラッチ回路、120,121・・・・・・ストロ
ーブの入力端子、303・・・・・・A/D変換器。
FIG. 1 is a configuration diagram of a conventional A/D converter for explaining the present invention, a=d in FIG. 2 is a signal waveform diagram of each part in FIG. 1,
FIG. 3 is a block diagram of an EA/D converter according to an embodiment of the present invention, FIGS. 4A-H are signal waveform diagrams of each part of FIG. 3, and FIGS.
The diagrams are a specific circuit diagram of a part of the embodiment shown in FIG. 3, and a specific circuit diagram of a part of the embodiment shown in FIG.
The figure is an example of a circuit for generating various control signals from ranks, and FIG. 8 is a schematic diagram of an example of the application of the present invention. 101, 102... Analog signal input terminals,
103...Multiplexer-1104...
...Switching signal input terminal, 105...Differential amplifier, 106,107...Capacitor, resistor, 1
08...Reference voltage supply terminal, 109, 110.
...FET, 111...Flip-flop, 113...Amplifier down counter, 116
...Flip-flop, 11T...Start/stop signal input terminal, 118, 119...
... Latch circuit, 120, 121 ... Strobe input terminal, 303 ... A/D converter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 アナログ・マルチプレクサを含み、2以上の入力信
号を切り換える入力切換回路と、前記入力切換回路によ
り切り換えられた前記入力電圧と、充放電回路出力であ
る参照電圧とを比較し前記入力信号が前記参照電圧より
大きい場合はバイレベルを出力し、前記入力信号が前記
参照電圧より小さい場合はロウレベルを出力する比較回
路と、前記比較回路の出力を入力信号とし、クロックと
同期して前記比較回路の出力に対応信号を出力する同期
回路と、前期同期回路の出力に対応した電圧を充放電回
路用抵抗に供給する充放電回路と、計数期間を決めるス
タートストップ信号を前記同期回路出力をクロックとし
てタイミングを再設定し計数回路の計数期間を指示する
スタートストップ回路と、計数開始時に中心電圧に計数
回路の初期設定をし前記同期回路出力がバイレベルの時
は順方向に計数し、前記同期回路出力がロウレベルの時
は逆方向に計数し、充電期間を1サイクルとして計数し
前期スタートストップ同期回路出力の期間の平均として
計数する計数回路と、前期入力信号の数に対応して設け
られ、前記計数回路出力を順次ホールドするラッチ回路
とを有し、前記期間が終了した時にその計数回路出力の
状態をアナログ・ディジタル変換の出力としてディジタ
ル出力とすることを特徴とするアナログ・ディジタル変
換器。 2 充放電回路を除くすべての回路を1チップCMO8
IC化したことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
載のアナログ・ディジタル変換器。 3 スタート・ストップ制御信号をクロックまたはその
原信号を用いて発生させることを特徴とする特許請求の
範囲第1項に記載のアナログ・ディジタル変換器。 4 スタート・ストップ制御信号発生回路が、充放電回
路の動作開始より少なくとも充放電回路の時定数だけ遅
れて計数回路のスタート・ストップ制御信号を発生する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のアナロ
グ・ディジクル変換器。
[Claims] 1. An input switching circuit that includes an analog multiplexer and switches two or more input signals; and a comparison between the input voltage switched by the input switching circuit and a reference voltage that is the output of a charging/discharging circuit. a comparator circuit that outputs bi-level when the input signal is higher than the reference voltage and outputs low-level when the input signal is lower than the reference voltage; a synchronous circuit that outputs a signal corresponding to the output of the comparison circuit, a charging/discharging circuit that supplies a voltage corresponding to the output of the first synchronous circuit to a resistor for the charging/discharging circuit, and a start/stop signal that determines the counting period to the synchronous circuit. A start/stop circuit uses the output as a clock to reset the timing and instructs the counting period of the counting circuit, and a start/stop circuit that initializes the counting circuit to the center voltage at the start of counting and counts in the forward direction when the output of the synchronous circuit is at bi level. , a counting circuit that counts in the reverse direction when the output of the synchronous circuit is at a low level, counts the charging period as one cycle, and counts it as an average of the period of the output of the start-stop synchronous circuit of the first period, and a counter that corresponds to the number of input signals of the first period. An analog/digital converter comprising: a latch circuit that sequentially holds the output of the counting circuit; and when the period ends, the state of the output of the counting circuit is output as a digital output as an output of analog-to-digital conversion. converter. 2 All circuits except charge/discharge circuit are integrated into 1 chip CMO8
The analog-to-digital converter according to claim 1, characterized in that it is implemented as an IC. 3. The analog-to-digital converter according to claim 1, wherein the start/stop control signal is generated using a clock or its original signal. 4. Claim 1, characterized in that the start/stop control signal generation circuit generates the start/stop control signal for the counting circuit with a delay of at least a time constant of the charging/discharging circuit from the start of operation of the charging/discharging circuit. The analog-to-digital converter described in .
JP1344376A 1976-02-10 1976-02-10 Analog to digital converter Expired JPS5942498B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1344376A JPS5942498B2 (en) 1976-02-10 1976-02-10 Analog to digital converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1344376A JPS5942498B2 (en) 1976-02-10 1976-02-10 Analog to digital converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5296859A JPS5296859A (en) 1977-08-15
JPS5942498B2 true JPS5942498B2 (en) 1984-10-15

Family

ID=11833268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1344376A Expired JPS5942498B2 (en) 1976-02-10 1976-02-10 Analog to digital converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5942498B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5296859A (en) 1977-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4165642A (en) Monolithic CMOS digital temperature measurement circuit
US4243975A (en) Analog-to-digital converter
US4344067A (en) Analog to digital converter and method of calibrating same
US4771265A (en) Double integration analog to digital converting device
KR100349191B1 (en) Method and apparatus for converting an analog signal to a digital format
US6535039B2 (en) Low power circuit with proper slew rate by automatic adjustment of bias current
EP3852268A1 (en) Oscillation circuit, chip, and electronic device
EP0413287B1 (en) One-chip semiconductor integrated circuit device
IL36757A (en) Method and apparatus for digital to analog conversion
JPS62149215A (en) Time constant circuit
US7026972B2 (en) A/D converter
US10656023B2 (en) Temperature sensing device and temperature-voltage converter
US4611136A (en) Signal delay generating circuit
WO2005015383A1 (en) Switched charge multiplier-divider
JPH05111241A (en) Dc/dc converter
US4074260A (en) Analog-to-digital converter
US4107671A (en) Improved digital to analog converter providing self compensation to offset errors
JPS5942498B2 (en) Analog to digital converter
US6169446B1 (en) Time constant calibration device
JP2000114896A (en) Circuit and method for controlling gain
US4009402A (en) Time expander circuit for a frequency-to-digital converter
US4616145A (en) Adjustable CMOS hysteresis limiter
US4580065A (en) Single-shot circuit having process independent duty cycle
US4661803A (en) Analog/digital converter
US4600897A (en) Voltage-controlled oscillator of emitter-coupled astable multivibrator type