JPS5948569B2 - 高速アナログデジタル変換装置 - Google Patents
高速アナログデジタル変換装置Info
- Publication number
- JPS5948569B2 JPS5948569B2 JP50052030A JP5203075A JPS5948569B2 JP S5948569 B2 JPS5948569 B2 JP S5948569B2 JP 50052030 A JP50052030 A JP 50052030A JP 5203075 A JP5203075 A JP 5203075A JP S5948569 B2 JPS5948569 B2 JP S5948569B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bit
- analog
- converter
- digital
- conversion
- Prior art date
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- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/34—Analogue value compared with reference values
- H03M1/38—Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type
- H03M1/46—Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type with digital/analogue converter for supplying reference values to converter
- H03M1/462—Details of the control circuitry, e.g. of the successive approximation register
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高精度の高速アナログデジタル
(A/D )変換コンバータに関するものである。
この構成は高速で高精度の変換を得る為に初段に4ビツ
トの出力を有するA/D変換器1個と2段目は5ビツト
出力を有するA/D変換器1個を用い最終の加算器で加
算して計8ビットの出力を得るものである。
トの出力を有するA/D変換器1個と2段目は5ビツト
出力を有するA/D変換器1個を用い最終の加算器で加
算して計8ビットの出力を得るものである。
一度A/D変換して更にD/A変換するような回路構成
の時に、逆変換による再生の時間軸に変動が生じて標準
が異なるが、これは回路部品のバラツキや動作遅れの為
に起るもので、サンプリングホールドを行う際に時間補
正が必要となる。
の時に、逆変換による再生の時間軸に変動が生じて標準
が異なるが、これは回路部品のバラツキや動作遅れの為
に起るもので、サンプリングホールドを行う際に時間補
正が必要となる。
特に前段のA/D変換の前に配置するサンプルホールド
回路と前段のA/D変換器の量子化ステップによって全
体の精度がほとんど決定するが、その為に量子化ステッ
プの精度のみ重視すると変換が出来なくなる。
回路と前段のA/D変換器の量子化ステップによって全
体の精度がほとんど決定するが、その為に量子化ステッ
プの精度のみ重視すると変換が出来なくなる。
つまり理想のステップの精度を確保し、持続させること
は不可能であり、無理に精度を上げようとすれば精度の
みに高価な金額を支払うことになり、その割に精度が得
られないという結果となる。
は不可能であり、無理に精度を上げようとすれば精度の
みに高価な金額を支払うことになり、その割に精度が得
られないという結果となる。
従って量子化ステップの誤差にこだわらずに精度を落と
して変換を行うものであり、変換時の時間遅れに関して
は遅延線を設けて同期をとり特別高精度でない減算器で
比較し減算を行ない更にサンプリングホールドしなおす
構成である。
して変換を行うものであり、変換時の時間遅れに関して
は遅延線を設けて同期をとり特別高精度でない減算器で
比較し減算を行ない更にサンプリングホールドしなおす
構成である。
又初段のA/D変換に於いて量子化ステップの −
変換目盛を7スアツプだけ大きい方にシフ!−(sif
t)して設定し、変換時のエラーが±7スアツブより小
さければ各々のステップにエラーが有っても問題になら
ない構成とするものである。
t)して設定し、変換時のエラーが±7スアツブより小
さければ各々のステップにエラーが有っても問題になら
ない構成とするものである。
更に2段目のA/D変換に関しての量子化精度も±1ス
テップが許容出来るものであり、且初段と2段目のA/
D変換器の出力が加算器に於いて、初段の1番下のビッ
トだけ次に来る2段目の1番上のビットでオーバラップ
(overlap)出来る等の構成を持った高速A/D
変換コンバータである。
テップが許容出来るものであり、且初段と2段目のA/
D変換器の出力が加算器に於いて、初段の1番下のビッ
トだけ次に来る2段目の1番上のビットでオーバラップ
(overlap)出来る等の構成を持った高速A/D
変換コンバータである。
従来A/D (アナログ/デジタル)変換装置に於いて
符号化する方式には、周波数I MHz以上の用途に利
用可能なものとして並列形A/D変換装置と直列形A/
D変換装置及び並列、直列形A/D変換装置等がある。
符号化する方式には、周波数I MHz以上の用途に利
用可能なものとして並列形A/D変換装置と直列形A/
D変換装置及び並列、直列形A/D変換装置等がある。
このうち並列形A/D変換装置はコード変換の論理回路
による出力の数つまりビット数が1つ増す毎に動作要素
が倍になる構成である。
による出力の数つまりビット数が1つ増す毎に動作要素
が倍になる構成である。
また直列形A/D変換装置は動作要素の量がビット数に
比例するだけで比較的小規模であり且回路構成は比較的
簡単である。
比例するだけで比較的小規模であり且回路構成は比較的
簡単である。
しかし変換に時間がか\り動作が低速であり、精度に関
しては、全てについて高精度が要求されバラツキが許さ
れない為に実際には精度を得るのが大変困難である。
しては、全てについて高精度が要求されバラツキが許さ
れない為に実際には精度を得るのが大変困難である。
第1図は並列直列形A/D変換装置の一例を示すもので
ある。
ある。
これは並列形A/D変換装置と直列形A/D変換装置の
相反する特質を用いるものでこの両方を組み合わせて最
適化しようとしたものである。
相反する特質を用いるものでこの両方を組み合わせて最
適化しようとしたものである。
この例の場合例えば8ビツトのA/D変換を行なう際、
まず信号入力端子1に供給される入力信号について4ビ
ツトの並列形A/D変換器2によりA/D変換を行ない
F(2’)、F(25)。
まず信号入力端子1に供給される入力信号について4ビ
ツトの並列形A/D変換器2によりA/D変換を行ない
F(2’)、F(25)。
F(26)、F(27)という出力を得る。
この出力を4ビツトのD/A変換器3で逆変換を行なう
と、アナログ電圧V(F(27)、F(26)、F(2
5)。
と、アナログ電圧V(F(27)、F(26)、F(2
5)。
F(2’ ) )が得られる。
この出力と上記入力信号とをSub電圧比較器4に供給
し、その後上記Sub電圧比較器4に直列に接続されて
いる4ビツトの並列形A/D変換器5によりA/D変換
を行なうと、出力F(2°)、F(21)、F(22)
。
し、その後上記Sub電圧比較器4に直列に接続されて
いる4ビツトの並列形A/D変換器5によりA/D変換
を行なうと、出力F(2°)、F(21)、F(22)
。
F(2” )が得られる。
以上により合計8ビツトのデジタル信号出力が得られる
ことになる。
ことになる。
この並列直列形A/D変換装置に於ては比較的高速に動
作し且つ比較的高い精度が得られるが、直列形変換装置
と並列形変換装置等と同様に共通な欠点と■ 圓全過程に於′司研0精度が必要7あ6と共に、直列す
る変換器の段数で変換速度の上限がおさえられる。
作し且つ比較的高い精度が得られるが、直列形変換装置
と並列形変換装置等と同様に共通な欠点と■ 圓全過程に於′司研0精度が必要7あ6と共に、直列す
る変換器の段数で変換速度の上限がおさえられる。
例えば8ビツトと12ビツトの精度がどの程度かを計算
すると次のようになる。
すると次のようになる。
つまり8ビツトで0.4%誤差、12ビツトでは0.0
25%の誤差が許容範囲として達成されなければならな
い。
25%の誤差が許容範囲として達成されなければならな
い。
従って実際には不可能に近い調整が必要となり、精度だ
けの為に高価さなり、調整しても精度の維持が大変困難
であると云う欠点がある。
けの為に高価さなり、調整しても精度の維持が大変困難
であると云う欠点がある。
本発明はかかる点に鑑みて案出されたもので、高速で高
精度の変換を得る為に任意のnビット出力を有するA/
D変換器1個とやはり任意のmビット出力を有するA/
D変換器1個を用いた合計2段の構成とし加算して計量
+n−1ビットを得るものである。
精度の変換を得る為に任意のnビット出力を有するA/
D変換器1個とやはり任意のmビット出力を有するA/
D変換器1個を用いた合計2段の構成とし加算して計量
+n−1ビットを得るものである。
初段のA/D変換に於いては量子化ステップを2nステ
ツプに変換する時目盛を1ステップだけ大きい方にシフ
ト(sift)して設定 − する。
ツプに変換する時目盛を1ステップだけ大きい方にシフ
ト(sift)して設定 − する。
この時変換時のエラーが±iミスアップり小さければ、
問題にならない構成である。
問題にならない構成である。
又2段目のA/D変換器は初段のA/D変換器及びD/
A変換器の変換時間だけ遅延した信号をサンプリングホ
ールドして入力するもので、mビットの2mステップで
構成する。
A変換器の変換時間だけ遅延した信号をサンプリングホ
ールドして入力するもので、mビットの2mステップで
構成する。
この時各ステップの −
精度は十百スアツプは許容出来るものであり、初段目と
2段目のアナログデジタル変換器の相互間に於いて初段
の一番下のビットを次に来る2段目の一番上のビットで
オーバラップさせる構成とし、合計量+n−1ビット出
力の変換を行いしかも各ステップの精度はmビットの精
度があれば良いと云う高速アナログデジタル変換装置で
ある。
2段目のアナログデジタル変換器の相互間に於いて初段
の一番下のビットを次に来る2段目の一番上のビットで
オーバラップさせる構成とし、合計量+n−1ビット出
力の変換を行いしかも各ステップの精度はmビットの精
度があれば良いと云う高速アナログデジタル変換装置で
ある。
第2図は本発明の一実施例を示すブロックダイヤグラム
である。
である。
入力端子6に供給される入力信号をバッファ7を介して
サンプルホールド回路8; でサンプリングホールドを
行うものである。
サンプルホールド回路8; でサンプリングホールドを
行うものである。
そして初段のA/D変換器9に於いて4ビツトを得るに
は量子化ステップを16ステツプ(1ステツプ6.2%
のフルスケール)に変換すれば良いが各回路の部品のバ
ラツキや動作遅れ等によって理想のステップを得ること
は困難である。
は量子化ステップを16ステツプ(1ステツプ6.2%
のフルスケール)に変換すれば良いが各回路の部品のバ
ラツキや動作遅れ等によって理想のステップを得ること
は困難である。
その為1 −
にこの変換するときの目盛を7ス1ツブだけ大きい方に
シフト(Shift)して設定すると次のようになる。
シフト(Shift)して設定すると次のようになる。
0(七′0)と最初のステップ間隔
1 3 −
1十図−百(スアツプ)
第1と第2のステップの間隔 1(ステップ)第2と第
3・・・・・・第14と第15のステップは各々1(ス
テップ) − この時A/D変換時のエラーが±百スfツブより小さけ
れば各々の量子化ステップにエラーが有ったとしても問
題にはならない。
3・・・・・・第14と第15のステップは各々1(ス
テップ) − この時A/D変換時のエラーが±百スfツブより小さけ
れば各々の量子化ステップにエラーが有ったとしても問
題にはならない。
上記の目盛で変換したA/D変換器9の出力を大きい方
からA1 y A2 y A3 t A4とする。
からA1 y A2 y A3 t A4とする。
(但しAnはO又は1の2進値である。
)上記の出力A1 y A2 p A3 t A4の4
ビツトを更にD/A変換器10でこのアナログ出力を減
算器12の負側に接続し、又一方バツファ1のアナログ
出力を遅延線11を介して減算器12の正側に接続し、
上記負側に接続されたアナログ出力とで比較を行い減算
する。
ビツトを更にD/A変換器10でこのアナログ出力を減
算器12の負側に接続し、又一方バツファ1のアナログ
出力を遅延線11を介して減算器12の正側に接続し、
上記負側に接続されたアナログ出力とで比較を行い減算
する。
即ち、初段のA/D変換器9とD/A変換器10による
変換時間だけ遅延した信号に対して遅延線11を設ける
ことによって同期をとり減算を行うものである。
変換時間だけ遅延した信号に対して遅延線11を設ける
ことによって同期をとり減算を行うものである。
更にその出力を増幅器13で増幅(増幅度は8又は16
程度)を行いサンプルホールド回路14でサンプリング
ホールドして2段目のA/D変換器15にその出力を与
えるものである。
程度)を行いサンプルホールド回路14でサンプリング
ホールドして2段目のA/D変換器15にその出力を与
えるものである。
2段目のA/D変換器15は5ビツト32ステツプによ
り構成するものを用いるが、この時の量子化ステップの
精度は+1ステツプ許容でき2 るものとし、変換した出力をB1 p B2 、B3
+ B4+B5として加算器17に接続される。
り構成するものを用いるが、この時の量子化ステップの
精度は+1ステツプ許容でき2 るものとし、変換した出力をB1 p B2 、B3
+ B4+B5として加算器17に接続される。
又初段のA/D変換器9から分岐した4ビツト出力A1
゜A2.A3.A4をシフトレジスタ16を介して加算
器17で両出力が加算され、初段の一番下のビット出力
A4だけ2段目の一番上のビット出力B1でオーバラッ
プできる構成であり、合計8ビツトの変換全完了し更に
バッファレジスタ18を介して出力を得る高速A/D変
換コンバーク19である。
゜A2.A3.A4をシフトレジスタ16を介して加算
器17で両出力が加算され、初段の一番下のビット出力
A4だけ2段目の一番上のビット出力B1でオーバラッ
プできる構成であり、合計8ビツトの変換全完了し更に
バッファレジスタ18を介して出力を得る高速A/D変
換コンバーク19である。
従って8ビツトの加算は次のようになる。
上4ピントは23×A1+22×A2+2×A3−l−
A4十B。
A4十B。
下4ビットは2−1X均+2−”XB3+2−”XB4
+2+xB3又そのデジタル出力8ビツトは次のように
表わされる。
+2+xB3又そのデジタル出力8ビツトは次のように
表わされる。
Fo(23)、Fo(22)、FO(2)、FO(2°
)。
)。
F□(2−”) +F(2−2) tFo(2−3)
+F□(2″)本発明はかかる構成に於いて、従来欠点
とされていた点に関して充分補い得るものである。
+F□(2″)本発明はかかる構成に於いて、従来欠点
とされていた点に関して充分補い得るものである。
従来はコード変換の論理回路による出力数つまりビット
数が1つ増す毎に動作要素が倍になったり不可能に近い
精度調整が必要となり調整しても精度の維持が大変困難
であった。
数が1つ増す毎に動作要素が倍になったり不可能に近い
精度調整が必要となり調整しても精度の維持が大変困難
であった。
これ等に対してこの高速A/D変換コンバータは高速且
高精度のA/D変換を得る為に初段に4ビツト出力のA
/D変換器9を用い16ステツプ変換する時目盛を1ス
テツプだけ大きい方にシフトして設定し、1 この変換時エラーが±丁ステップより小さければ問題に
ならない構成とされ、更にD/A変換器10で逆変換し
遅延線11を介した人力との差をサンプリングホールド
して次段のA/D変換装置に与えることによって、並列
形A/D変換器の電圧比較器による電圧比較がそのまま
精度となるようなことはなくなり精度の向上が計れる。
高精度のA/D変換を得る為に初段に4ビツト出力のA
/D変換器9を用い16ステツプ変換する時目盛を1ス
テツプだけ大きい方にシフトして設定し、1 この変換時エラーが±丁ステップより小さければ問題に
ならない構成とされ、更にD/A変換器10で逆変換し
遅延線11を介した人力との差をサンプリングホールド
して次段のA/D変換装置に与えることによって、並列
形A/D変換器の電圧比較器による電圧比較がそのまま
精度となるようなことはなくなり精度の向上が計れる。
又2段目の変換が行なわれている時、初段のA/D変換
器は次の標本値をA/D変換できるので、変換器の段数
によって変換速度が抑えられることがない。
器は次の標本値をA/D変換できるので、変換器の段数
によって変換速度が抑えられることがない。
又初段のA/D変換器9と2段目の5ピツ)AA/D変
換器15出力は加算器17で初段の一番上のビットでオ
ーバラップ(nverAap)させること等によって、
比較簡単な回路構成で、経済的且高速高精度のA/D変
換が行え、更に精度維持が可能であり、持続させること
が出来る等の効果がある。
換器15出力は加算器17で初段の一番上のビットでオ
ーバラップ(nverAap)させること等によって、
比較簡単な回路構成で、経済的且高速高精度のA/D変
換が行え、更に精度維持が可能であり、持続させること
が出来る等の効果がある。
上述の実施例の説明からも明らかなように、本発明によ
れば、直列並列形アナログデジタル変換回路にアナログ
入力信号を遅延させる遅延回路を設けたことによって上
記アナログ入力信号とnビットデジタルアナログ変換器
からのアナログ出力信号との時間誤差を無くすことがで
き、しかも上位ビット用のnビットアナログデジタル変
換器の最下位ビットと下位ビット用のmビットアナログ
デジタル変換器の最上位ビットとをオーバラップさせ、
且つ上記nビットアナログデジタル変換器 − の量子化ステップを百スアツプだけシフトしであるので
、各アナログデジタル変換器における量子化ステップエ
ラーに基因する不連続性も補正することができ、高速で
高精度な変換出力を得ることができるという十分な効果
がある。
れば、直列並列形アナログデジタル変換回路にアナログ
入力信号を遅延させる遅延回路を設けたことによって上
記アナログ入力信号とnビットデジタルアナログ変換器
からのアナログ出力信号との時間誤差を無くすことがで
き、しかも上位ビット用のnビットアナログデジタル変
換器の最下位ビットと下位ビット用のmビットアナログ
デジタル変換器の最上位ビットとをオーバラップさせ、
且つ上記nビットアナログデジタル変換器 − の量子化ステップを百スアツプだけシフトしであるので
、各アナログデジタル変換器における量子化ステップエ
ラーに基因する不連続性も補正することができ、高速で
高精度な変換出力を得ることができるという十分な効果
がある。
第1図は従来の並列直列形A/D変換装置を示すブロッ
クダイヤグラムである。 第2図は本発明による一実施例を示す高速A/D変換コ
ンバータのブロックダイヤグラムである。 7・・・・・・バッファ、8.14・・・・・・サンプ
ルホールド回路、9,15・・・−・・A/D変換器、
10・・・・・D/A変換器、11・・・・・・遅延線
、12・・・・・・減算器、13・・・・・・増幅器、
16・・・・・・シフトレジスタ、17・・・・・・加
算器、18・・・・・・バッファレジスタ。
クダイヤグラムである。 第2図は本発明による一実施例を示す高速A/D変換コ
ンバータのブロックダイヤグラムである。 7・・・・・・バッファ、8.14・・・・・・サンプ
ルホールド回路、9,15・・・−・・A/D変換器、
10・・・・・D/A変換器、11・・・・・・遅延線
、12・・・・・・減算器、13・・・・・・増幅器、
16・・・・・・シフトレジスタ、17・・・・・・加
算器、18・・・・・・バッファレジスタ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 アナログ入力信号を2nステツプで量子化してnビ
ットのデジタル信号に変換するnビットアナログデジタ
ル変換器と、このアナログデジタル変換器から出力され
るnビットデジタル信号をアナログ化するnビットデジ
タルアナログ変換器と、上記アナログ入力信号を所定時
間遅延させる遅延回路と、この遅延回路にて遅延された
アナログ入力信号より上記デジタルアナログ変換器から
出力されるアナログ出力信号を減算する減算器と、この
減算器からの出力信号を2mステップで量子化してmビ
ットのデジタル信号に変換するmビットアナログデジタ
ル変換器と、上記nビットアナログデジタル変換器のn
ビットデジタル信号と上記mビットアナログデジタル変
換器のmビットデジタル信号とを上記nビットデジタル
信号の最下位ビットと上記mビットデジタル信号の最上
位ビットを同位ビットとして加算合成する加算器とで構
成した直列並列形アナログデジタル変換回路を備え、上
記nビットアナログデジタル変換器の量子 − 化ステップを丁スアツプ分だけ信号レベルの太きい方ヘ
シフトしておくとともに、上記mビットアナログデジタ
ル変換器の最上位ビットが上記nビットアナログデジタ
ル変換器の最下位ビットとオーバーラツプするように上
記mビットアナログデジタル変換器の量子化ステップを
設定し、上記加算器より(m+n−1)ビットのデジタ
ル信号を得るようにしたことを特徴とする高速アナログ
デジタル変換装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP50052030A JPS5948569B2 (ja) | 1975-05-01 | 1975-05-01 | 高速アナログデジタル変換装置 |
US05/681,507 US4131885A (en) | 1975-05-01 | 1976-04-29 | Parallel-serial analog to digital converters |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP50052030A JPS5948569B2 (ja) | 1975-05-01 | 1975-05-01 | 高速アナログデジタル変換装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS51128256A JPS51128256A (en) | 1976-11-09 |
JPS5948569B2 true JPS5948569B2 (ja) | 1984-11-27 |
Family
ID=12903403
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP50052030A Expired JPS5948569B2 (ja) | 1975-05-01 | 1975-05-01 | 高速アナログデジタル変換装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4131885A (ja) |
JP (1) | JPS5948569B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US4639715A (en) * | 1984-02-13 | 1987-01-27 | Intersil, Inc. | Flash analog to digital converter |
JPS63197119A (ja) * | 1987-02-12 | 1988-08-16 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体集積回路 |
DE3883673T2 (de) * | 1987-09-25 | 1994-03-03 | Japan Broadcasting Corp | Dekodierender Entzerrer. |
DE3820174A1 (de) * | 1988-06-14 | 1989-12-21 | Philips Patentverwaltung | Schaltungsanordnung zur analog-digital-umsetzung |
CA2081742C (en) * | 1991-11-13 | 2000-05-23 | Anthony M. Radice | Apparatus and method for recording random data on a digital video recorder |
US6683550B2 (en) | 2001-12-14 | 2004-01-27 | Teradyne, Inc. | High precision, high-speed signal capture |
US6603418B2 (en) | 2001-12-14 | 2003-08-05 | Teradyne, Inc. | High precision, high-speed signal source |
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---|---|---|---|---|
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US3298014A (en) * | 1963-11-01 | 1967-01-10 | Digital Equipment Corp | Analog to digital converter |
US3541315A (en) * | 1967-04-13 | 1970-11-17 | Singer General Precision | Analog-to-digital cyclic forward feed conversion equipment |
US3597761A (en) * | 1969-11-14 | 1971-08-03 | American Astronics Inc | High-speed analog-to-digital converter and method therefor |
US3860952B2 (en) * | 1973-07-23 | 1996-05-07 | Harris Corp | Video time base corrector |
US3967269A (en) * | 1974-04-29 | 1976-06-29 | British Broadcasting Corporation | Analogue to digital converters |
-
1975
- 1975-05-01 JP JP50052030A patent/JPS5948569B2/ja not_active Expired
-
1976
- 1976-04-29 US US05/681,507 patent/US4131885A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS51128256A (en) | 1976-11-09 |
US4131885A (en) | 1978-12-26 |
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