JPS60130924A - A/d,d/a変換器 - Google Patents

A/d,d/a変換器

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JPS60130924A
JPS60130924A JP24017683A JP24017683A JPS60130924A JP S60130924 A JPS60130924 A JP S60130924A JP 24017683 A JP24017683 A JP 24017683A JP 24017683 A JP24017683 A JP 24017683A JP S60130924 A JPS60130924 A JP S60130924A
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JP
Japan
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JP24017683A
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Inventor
Toshiaki Suzuki
敏明 鈴木
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60130924A publication Critical patent/JPS60130924A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/02Reversible analogue/digital converters

Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、時分割でD/A変換用ラダー抵抗を使用し、
A/D変換とマルチチャンネルD/A変換を見かけ上並
行して行なうA/D 、D/A変換器に関するものであ
る。
従来例の構成とその問題点 近年、A/D変換器、D/A変換器はマイクロコンピュ
ータ(以下マイコンと云う)の周辺インタフェース機能
としてシングルチップマイコンにCPUと共に集積化さ
れてきた。以下に従来のA/D変換器について説明する
第1図は従来の逐次比較型A/D変換器のブロック図を
示すものである。図において1はA/D入力端子、2は
コンパレータ、3FiA/D変換の途中結果を格納して
い(A/Dレジスタ部、4Fiラダー抵抗によるD/A
変換部、6はタイミング発生部であり、A/D変換ビッ
ト数だけめパルスを計数し、A/Dレジスタ部にラッチ
するパルスを発生させる。
以上のように構成された従来の逐次比較型A/D変換器
について、以下その動作を述べる。
まず、タイミング発生部5はA/Dレジスタ部3のラッ
チを全ビットリセットする。次にA/D入力端子1の値
と、I5/A変換部4の出力値をアナログ値のコンパレ
ータ2で比較し、端子1の側の電圧が高いとき、A/D
レジスタ部3の最上位ビットIL1 iセットする。次
にD/A変換部は最上位ビットが決められた後の値に対
応するアナログ値全出力する。同様に入力端子1の値と
の比較が行なわれ最上位ビットよりも1ビツト下側が決
定される。以下、同様に順次下位ビット側が決定され、
A/D変換ビットに対応するクロック後、A/Dレジス
タ部からA/D変換結果を得るものである。この様な逐
次比較型のA/D変換器はすでに良く知られているもの
であり、詳細な説明は省く。 ・ 一方、D/A変換器をマイコン上に実現する方法として
、ラダー抵抗を用いたり、パルス幅変調(PWM)のパ
ルス出力を積分するなどの例がある0 しかしながら、上記のような構成ではA/D変換器とD
/A変換器を別々に設けているため、LSIに集積した
ときにチップ面積が大きくなるという問題があった。
発明の目的 本発明は上記従来の問題点を解決するもので、A/D 
、D/A変換器を同一のLSI上に集積する場合KD/
AD/A変換器設けておき、A/D変換とD/A変換の
両方に時分割使用することによJLSIのチップサイズ
を小さくしたA/D 。
D/A変換器を提供することを目的とする。
発明の構成 本発明は、A/Dレジスタ部と、D/Aレジスタ部と、
マルチプレクサ部と、D/A変換部と、コンパレータ部
と、サンプルホールド部ト、タイミング発生部とを備え
たA/D 、D/A変換器であり、A/D変換時に使用
するD/A変換部と、D/A変換時に必要なり/A変換
部を時分割で共用し、回路規模、LSIチップサイズの
縮小ができるようにしたものである。
貴者桝す構部 実施例の説明 第2図は本発明の一実施例におけるA/D 、 D/A
変換器のブロック図を示すものである。図において11
はA/D入力端子、12はコンパレータ、13id’A
/D変換結果を格納するA/Dレジスタ部、14はD/
A変換部、15は前記A/Dレジスタ部13のラッチパ
ルスを主に発生するタイミング発生部、16はマルチプ
レクサ、17はD/A変換部14の出力をサンプリング
して保持するサンプルホールド部、18はD/A出力端
子、19[D/A変換値全格納するD/Aレジスタ部で
ある。
本実施例の動作Fi2つに分けられる。通常の逐次比較
型A/D変換と、ラダー抵抗を用いたD/A変換動作で
あ5、D/A変換は8チヤンネルの出力をもつ。本実施
例のA/D 、D/A変換器は完全クロック同期型であ
り、クロックパルスが16個で一連の動作を終了する。
前半、クロックパルスが8個目までの期間にA/D変換
を行ない、9個目のクロックパルスでA/D変換終了の
割込み要求信号を発生する。クロックパルス−個ごとに
1ビツトづつ最上位ピッ)(MSB)から決定される。
後半、クロックパルスが8個目からはD/A変換を行な
う。D/Aチャンネルは8チヤンネルあり、それぞれ1
クロツクパルス毎に変換され、アナログ値をサンプルホ
ールド部で保持する。
次に、これらの各プロワ・りの動作を詳細に述べる。
第3図は第2図のタイミング発生部15の詳細を示した
図である。20はクロック発振部、21はバイナリ−カ
ウンタ、22はデコーダ、23はANDゲートである。
クロック発振部2oの出力クロックパルス(以下CPと
云う)の立下りに同期してバイナリ−カウンタ21がカ
ウントする。
バイナリ−カウンタ21の出力BCo〜3はデコーダ2
2に入力され、デコーダ22はBCo〜3の組み合わせ
に対応する出力を1本だけ能動にする。ANDゲート2
3はデコーダ22の出力が変化するとき、今まで能動に
なっていたデコーダ出力が完全に非能動になった後、次
のデコーダ出力が完全に非能動になった後、次のデコー
ダ出力を有効にすることにより、各制御ノくルスCPO
〜15が互いに重複して能動にならない様にする。
第4図はタイミング発生部のタイミング図であり、クロ
ックパルスCPの立−下9に同期して制御パルスCP0
〜15が順次出力される。
第5図は第2図のA/Dレジスタ部13の詳細を示す回
路図である024はDフリップフロップであり、コンパ
レータ12の出力値ヲクロツクノくルスCPの立下りエ
ツジでラッチする。25は8ビツトのDラッチであシ、
CP0期間でクリアーさ扛、制御パルスCP1〜8期間
に前記Dフリップ70ツブ24の出力信号CMDiラッ
チするO最上位ビットはCPlとCPが共ニノ・イレベ
ル期間にラッチさfLAp7信号を出力する。以下同様
にして順次AD6,5,4,3,2,1 、Oとラッチ
される。従ってADOはCPs期間にラッチされる。
第6図はA/Dレジスタ部のタイミング図である。コン
パレータ12の出力信号GOMPはCP0〜7の立上り
エツジから変化を始め、立下りまでVcFi安定する0
Dフリツプフロツプ24の出力はクロックパルスCPの
立下9で変化するので、前記GOMP信号が安定したと
きの値をランチし、CMD信号を出力する。CMD信号
はCP1〜8期間でかつCPがハイレベル時にラッチ2
6#L取込まれるので、ADo〜7の出力はAD7 、
6 。
5.4.3.2.1.0(D順に決定されるoA/D変
換結果はCPs期間にADoが決められて終了するとと
もに、マイコンのCPU部に割込み要求を行なう。
第7図は第2図のマルチプレクサ16の詳細を示す回路
図であり、26はAND−ORゲートである。A/D変
換を行なうときはバイナリ−カウンタ21の出力BCs
がローレベルであり、AND−ORゲート26のA側が
選択される。従ってA/Dレジスタ部出力ADo〜7′
jk選択しMP X。
〜7に出力する。BO2がハイレベル時KHD/Aレジ
スタ部出力DAo〜7を選択する。
第8図はマルチプレクサ部のタイミングである○BCa
がローレベル時に制御パルスCP0〜7を出力する。C
PsはA/D変換のLSB値をA/Dレジスタ中のDラ
ッチ26に書込むタイミングであるとともに、D/A変
換の1チヤンネル目を実行するタイミングでもある0 第9図は第2図のD/A変換部14の詳細を示す回路図
である。27はラダー抵抗であり、全部で256個がX
、Y方向に分けて配置されている028はX軸方向を選
択するトランジスタ、29はY軸方向を選択するトラン
ジスタ、aoFix軸方向のデコーダ、31はY軸方向
のデコーダである。
マルチプレクサ16の出力信号MPXO〜7によって、
抵抗27で分圧したアナログ値のどの位置からD/A出
力信号DAOUTQ取9出すかを決定する。なお32は
出力インピーダンスを下げるためのバッファである。
第10図は第2図のサンプルホールド部17の詳細を示
す回路図である。33はトランジスタ、34はANDゲ
ート、36はLSI上に集積されたコンデンサ、36は
バッファである0サンプリングするとき[D/A変換部
14の出力信号DAOUTをANDゲート34が開いて
いる時トランジスタ33を導通させてコンデンサ35に
伝える。トランジスタ33、コンデンサ35、バッファ
36のリーク電流はほとんどないため、一定周期毎にリ
フレッシュされるまでアナログ値を保持する。第10図
ではアナログ出力チャンネルを1個だけ書いているが、
本実施例では8チヤンネルのD/A変換を行なうような
タイミング設計になっている。他のチャンネル1dcP
9〜160期間にそれぞれサンプリングする。
第11図はサンプルホールド部のタイミングでh ルo
 D / A 変換fJ 14 (7) 出力D A 
OU T f3 CP8タイミング期間の前半で安定状
態になる。サンプリングタイミング[Cpが)・イ、レ
ベル時なので、D/A変換出力信号AOUTはCPがハ
イレベル時折たに設定されたアナログ値まで変化する。
D/Aレジスタ部1部上9ビツトX8(8バイト)容量
を持つデュアルポートRAMである。一方のポートはマ
イコンの命令全実行するときに読み書きされる。他方の
ポートはバイナリ−カウンタ21の出力信号BCo〜2
をアドレス情報として、読み出し専用ポートとして動作
する。
以上のように、本実施例によればA/Dレジスタ部出力
とD/Aレジスタ部出力とのマルチプレクサを設け、マ
ルチプレクサ部の出力でラダー抵抗によるD/A変換を
行なうことにより、逐次比較型A/D変換とマルチチャ
ンネル(8チヤンネル)のD/A変換が同一のラダー抵
抗で行なえる。
加えて、各D/Aチャンネルにはそnぞれサンプルホー
ルド回路を備えることにより、アナログ値をレベルで出
力できる。LSI中でラダー抵抗は大きな占有面積を必
要とし、A/D用、D/A用にそnぞn’l備えるとL
SIチップサイズが大きくなるが、本実施例ではこの点
が大巾に改善される。例えばA/Dコンバータ単位の面
積i10とす几ば8ビツトのラダー抵抗の面積は6程度
になる。もし従来の方法で独立した4チヤンネルD/A
変換器とA/D変換器を入れると30の面積が必要にな
るのに対し、本実施例では20程度の面積で実現できる
A/D 、D/A変換速度fiD/Aチャンネル数が増
えると低下するが、マイコン用の入出力を対象とした場
合、命令実行速度との相対速度で考えればかなりの応用
範囲がある。ちなみにクロックパルスapsesμse
c にすれば8ピツ)A/D。
D/Asチャンネルを合わせて8○μsec で処理で
きることになる。
なお、本実施例においてマルチプレクサ部はAND−O
Rゲート構成で実現したが、A/DレジスタとD/Aレ
ジスタの出力イネーブル機能を設けてマルチプレクサし
ても良いことは明らかである。捷た、D/Aチャンネル
数が少なくて良い時にはバイナリ−カウンタが特定の値
になった時にリセットをかけnば一連の処理速=W上げ
ることができる。
発明の効果 本発明のA/D 、D/A変換器は、A/Dレジスタ部
出力と、D/Aレジスタ部出力のマルチプレクサ部およ
びD/A変換部出力のサンプルホールド部を設けること
により、D/A変換部を時分割でA/D、D/A変換の
両用途に活用できるためLSIチップサイズを縮少する
ことができ、その実用的効果に大きい0
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のA/D変換器のブロック図、第2図は本
発明の一実施例のブロック図、第3図はタイミング発生
部の回路図、第4図は同部のタイミング図、第5図はA
/Dレジスタ部の回路図、第6図は同部のタイミング図
、第7図はマルチプレクサ部の回路図、第8図は同部の
タイミング図、第9図はD/A変換部の回路図、第10
図はサンプルホールド部の回路図、第11図は同部のタ
イミング図である0 11・・・・・A/D入力端子、12・・・・・・−t
7ノZv−タ、13・・・・・・A/Dレジスタ部、1
4・・・・・・])/A変換部、15・・・・・・タイ
ミング発生部、16・・・・・・マルチプレクサ、17
・・・・・・サンプルホールド部、18・・・・・・D
/A出力端子、19・・・・・・D/Aレジスタ部。 第1図 易2図 第 3 図 第 411! 第 5 図 第7図 2/、/ 第 8 図 pt ゝ1、 第9図 10図 第11rjA Aρttr EE三ン5=

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. A/D変換の途中結果と最終結果を格納するA/Dレジ
    スタ部と、D/A変換する値を格納するD/Aレジスタ
    部と、前記A/Dレジスタ部及びD/Aレジスタ部の一
    方を選択するマルチプレクサ部と、前記マルチプレクサ
    部の出力をアナログ値に変換するD/A変換部と、A/
    D入力信号と前記D/A変換部の出力値をアナログレベ
    ルで比較し、比較結果を前記A/Dレジスタ部に出力す
    るコンパレータ部と、前記D/A変換部の出力値をサン
    プルホールドし、D/A出ヵ端子に出力するサンプルホ
    ールド部と、前記A / Dレジスタ部の設定、前記マ
    ルチプレクサ部の切換及びサンプルホールド信号を発生
    するタイミング発生部よ構成るA/D、D/A変換器。
JP24017683A 1983-12-20 1983-12-20 A/d,d/a変換器 Pending JPS60130924A (ja)

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