JPS60223328A - A/d変換器 - Google Patents

A/d変換器

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JPS60223328A
JPS60223328A JP7950484A JP7950484A JPS60223328A JP S60223328 A JPS60223328 A JP S60223328A JP 7950484 A JP7950484 A JP 7950484A JP 7950484 A JP7950484 A JP 7950484A JP S60223328 A JPS60223328 A JP S60223328A
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JP
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voltage
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bit
input voltage
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JP7950484A
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Akira Yugawa
湯川 彰
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NEC Corp
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NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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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) 本発明はアナログ信号をディジタル符号に変換する装置
に関し、特に高速に変換する手段を集積回路化するのに
適した構造に関する。
(従来技術とその問題点) 従来高速にアナログ信号をディジタル符号に変換(A/
D変換)する方法として分解能をNビットとしたとき2
 個の電圧比較器を用いて行う全並列型A/D変換器が
用いられてきた。しかし分解能を増加しようとすると、
必要となる電圧比較器の数が大きくなり過ぎて実用的で
ない。
そこで、第1図に示すような縦続接続型A/D変換器が
用いられる。この方式に関してはH,8chmid著“
Electronic Analog/Digital
 Converters”(VAN N08TRAND
部■階りLD社刊)の318頁に詳しく書かれているの
で詳細は省略するが、第1図では3ビツトの並列型A/
D変換器をADl 、AD2 。
AD3の3個、3ビツトのD/A変換器をDAI、DA
2の2個用い、入力端子1かり入力される入力信号をま
ず第1のA/D変換器ADIで符号化して上位3ビツト
の出力コードを4.5.6より得ると共にこの出力カー
ドを第1のD/A変換器Qh1により再生して入力信号
から減じこれを増幅器A1により23すなわち8倍増幅
して第2のA/D変換器AD2に入力して次の3ビツト
の出力コードを得る。このコードを更にD/A変換して
AD2の入力電圧から減じて更にA2により8倍増幅し
、第3のA/D変換器AD3に印加して3ビツトの符号
を得ることにより合計9ビツトの符号を得ている。この
場合、3ビツトのA/D変換器に必要な比較器は8個で
あるから合計28個の比較器ですむ。並列型では512
個であり、縦続型はこれに比べて大幅なハードウェアの
減少が見込めることがわかる。
しかしながら縦続型では特に第1のA/D変換器、D/
A変換器共に最終分解能と等しいかそれ以上の精度、こ
の例の場合9ビツトの精度が必要である。さもないと第
2以降の変換器の出力コードの誤差が非常に大きくなっ
てしまうからである。
このような制約条件はプリント基板上に組み立てる場合
部品の選択を行うことにより解決できるが、全体を集積
回路とする場合には大幅な都留りの低下を伴ってしまう
ため集積回路には向かなかった。
同一の比較器をくり返して用いる方法として第2図に示
される例がある。本発明は1977年ISSCCDig
est of Technical paperの96
頁にR,、H。
Mccharlesらにより発表されており、ここでは
詳細な説明は省略する。本発明は、入力端子21に入力
電圧Vimを印加し、端子22にA/D変換を行う際の
最大電圧であるリファレンス電圧■REFを印加し、端
子23にA/D変換を行う中心電圧である接地電圧を印
加する。これらの電圧をスイッチ821を介して蓄電器
C21の片方の電極に接続され、C21のもう一方の電
析は第1の演算増幅器A21と蓄電器C21およびC2
5スイツチ822により構成される加a器を用いて、第
2の演算増幅器A22と蓄電器C24およびC23、ス
イッチ823による保持回路により保持される電圧と加
算が行われその結果を第3の演算増幅器と蓄電器C26
およびスイッチ824により構成される比較器を用いて
比較が行われる。この構造でC2F、C22,C23,
C24を等しくし、C25をその2倍に選びスイッチの
タイミングを選んでいる。スイッチのタイミングを選択
することによりまず入力電圧が比較器に伝達され接地電
位と比較されM2R1ビツトの符号を得る。次にこの電
圧が保持回路により保持される。次に前記の比較結果が
正であれば821を端子23の接地側から端子22のリ
ファレンス電圧へ、負であればリファレンス電圧から接
地側ヘスイッチすることにより前記の加算器の出力とし
て2XVi、、±■REFの演算が行われる。この電圧
を比較器により比較して第2ビツトを得る。この操作を
N回くり返せばNビットのA/D変換が行える。
この方法はハードウェアが簡単でA/D変換器を構成で
きるが例えば10ビツトなら10回くり返す必要がある
。アナログ加算をくり返すわけであるがアナログ加算の
精度は用いる演算増幅器の利得、帯域幅により大きく制
限される。最初の加算結果の誤差は演算をくり返すこと
によりどんどん大きくなるため最初の加算精度により分
解能は決ってしまう。また1回の演算に必要な演算時間
は精度を上げようとするに従い長くなる。また演算回数
も比例して増大するため高速高精度のんΦ変換を行うと
さは不可能である。
(発明の目的) 本発明は上記各種のA/D変換器の欠点を除去し、高速
かつ高精度のA/D変換器を比較的少ないハードウェア
量で実現する手段を提供するものである。
(発明の構成) 本発明は、信号入力端子を二個備えた並列型A/D変換
器と、このA/D変換器の出力符号に対して最小分解能
の分だけ少ない第1の符号に相当する電圧を入力電圧か
ら減する手段と、この減じた電圧を前記A/D変換器の
分解能をNビットしたとき2 倍に増幅してこの増幅さ
れた電圧を前記A/D変換器のもう1つの入力端子に供
給する手段と、前記第1の符号に対して2 倍した符号
と前記増幅された電圧を前記A/D変換器に作用させて
得られる第2の符号とを加算する手段とを有することを
特徴とするA/D変換器にある。
(実施例) 次に本発明の実施例1こついて5ビット精度のA/D変
換器の実現例を第3図を参照して説明する。
本実施例では、信号入力端子101に接続されたスイッ
チ5101と演算増幅器の出力端104に接続されたス
イッチ5102により切り換えられる2つの入力端子を
持ち、A/D変換を行う際の最大電圧を与えるファレン
ス電圧vGNDを加える端子102と最小電圧−VRを
加える端子103とこの2つの端子の間に直列に接続さ
れた抵抗R1〜R9とこれらの抵抗の接続点と入力電圧
を比較する8個の比較器CPI〜CP8により構成され
るビット並列型A/D変換器と、このA/D変換器を構
成するコンパレータの状態および外部のタイミングによ
りスイッチ点が前記入力電圧を加える端子101および
前記■GNDを与える端子103および前記−■□を与
える端子103の3つのどれかに接続される接点をもつ
8つのスイッチ5111〜5118およびこれらスイッ
チの出力点と演算増幅器A101の負入力点の間に接続
された等しい容量をもつ蓄電器0101〜ClO3およ
び前記演算増幅器Al0Iの入力点および出力点の間に
並列に接続された前記蓄電器C101〜108の1つに
対し2倍の容量を持つC109とスイッチ5103によ
り構成される前記A/D変換器の出力符号に対して最小
分解能の分だけ少ない第1の符号に相描する電圧を入力
電圧から減じてこの電圧を前記A/D変換器の分解能3
ビツトに対し2すなわち4倍に増幅してこの増幅された
電圧を前記A/D変換器への入力となる前記スイッチ5
102に与える手段と、前記A/D変換器の第1の符号
に対して2N−1倍した符号と前記演算増幅器の出力に
対して再び前記A/D変換器を動作させて得られる第2
の符号とを加算して出力する手段105により構成され
る。前記A/D変換器の抵抗値R1〜R9においてR2
から几8は等しい値とし、R1およびR9はR2751
ら馬の1/2の抵抗値に選ばれる。
次に本回路の動作を説明する。まずS10.1,810
3 jはオン、5111−8118は信号入力端子と接
続される。このとき5102はオフにする。ここで電圧
比較器CP1〜CP8を動作させる。いま入力電圧Vi
を負とし、voND−Oの場合、例えばもしコンパレー
クにオフセット電圧が全くなければCPi−CF2 は
論理零となり、CP5〜CP8は論ではCP5〜CP8
が論理1をとる場合がある。また論理零をとる場合が生
ずる。従来の方式ではこの2つの場合、正常な出力が得
られない。いま前記の条件式を満たす入力電圧で、CP
1〜CP6が論理零であったとしよう。すると並列型A
/D変換器の出力は負の方向にフルスケールをとると”
110”となる。このとき加算を作う第I6号としては
@101”を加算を行う手段105に貯える。1この変
換はPLA 、wJM論理回路等の手段とフリップフロ
ップにより容易に行える。前記の各コンパレータの結果
は加算を行う手段105に送られると共8103を開い
てから各末尾の番号に一致するスイッチ8112−81
18 ヲ駆動シT:論理1 (7)tj%合ic&i 
VGNDに、論理零の場合−VREFに、切り換える制
御を行う。このとき5111だけは常にVGNDに切り
換えられる。CPI〜CP6が論理零の場合S2〜S6
はvite fに接続され87 、 asはVGNDに
接続される。
するとA101の出力電圧は電荷保存則を用いて計れる
。すなわち本例の場合入力電圧は負にとってけ入力電圧
より高い電圧を4倍した電圧が出力さ102を閉じて再
びA/D変換器に作用させて第2の符号3ビツトを得、
第1の符号を4倍した2進符号″’10100″ と加
え合わせることにより5ビツトの渭Φ変換が3ビット精
度のA/D変換器を2回動作させることで得られる。第
1の符号を4倍することは5ビツトの加算器の上位3ビ
ツトに加算入力を与えることにより達成できる。
(発明の効果) 本発明を用いれば、3ビット精度のA/D変換器に限ら
ず、一般にnビット精度の並列型A/D変換器を用いて
2n−1ビット精度のA/D変換器が2回の変換のくり
返しで構成できる。
したがって通常精度を向上させることは困難であるが高
速である特徴を有する並列型A/D変換器を2倍近く精
度を向上させることができると共にくり返し回数も2回
であるため、誤差の入り込む可能性も少なくかつ高速性
も保たれる。
【図面の簡単な説明】
第1図は並列型A/D変換器を継続接続して分解能を向
上させる従来例のブロック図。ADI〜AD3は3ビッ
ト並列型A/D変換器DAI〜DA3は3ピツ)D/A
変換器AI、A2は演算増幅器。第2図は同一比較回路
をくり返し使用して分解能を向上させる従来例の回路図
。A21.A22 は演算増幅器A23 は比較器。第
3図は本発明で5ビット精度のA/D変換を行う実施例
の回路図。CPI〜CP8は比較器、A101は演算増
幅器、105は比較器の結果を2進符号化し、加算を行
う手段。 悴 3 口 手続補正書 (自発) 60.7.−3 昭和 年 月 日 2、発明の名称 A/D変換器 3、補正をする者 事件との関係 出願人 東京都港区芝五丁目33番1号 (423) 日本電気株式会社 代表者 関本忠弘 (連絡先 日本電気株へ勾社特許部) 5、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容 (1)明細書第2頁第6行目に「2N」とあるのをr2
N−IJと補正する。 (2)明細書第2頁第17行目に「1かり」とあるのを
「イから」と補正する。 (3)明細書第2頁第20行目に「出力カード」とある
のを「出力コード」と補正する。 (4)明細書第3頁第9行目に「8個」とあるのを「7
個」と補正する。 (5)明細書第3頁第9行目に[28個]とあるのを「
21個」と補正する。 (6)明細書第3頁第10行目に「512個」とあるの
を「511個」と補正する。 (7)明細書第9頁5行目に[論理零Jとあるのを「論
理1」と補正する。 (8)明細書第9頁5行目から6行目にかけて「論理1
」とあるのを「論理零」と補正する。 (9)明細書第9頁6行目にr 1/2LSB Jとあ
るのをr 1/2L8Bよりすこし少い」と補正する。 (10)明細書第9頁7行目に[1116vRefの」
とあるのをr 1/16Vbfよりすこし少い]と補正
する。 (11)明細書第9頁9行目にr CP5〜CP8が論
理1」とあるのをr CF2も論理零」と補正する。 (12)明細書箱9頁10行目〜11行目にrcpi〜
CP6が論理零」とあるのをr CF2も論理1」と補
正する。 (13)明細書第9頁14行目に[零]とあるのを[1
]と補正する。 (14)明細書第9頁14行目の「あったとしよう。」
と「するト」ノ間に[すなわち−10116vRef>
vi〉・−11/16VRerであったとする。」を挿
入する。 (15)明細書第9頁15行目の「スケールをとると」
と[’110”Jの間に「本来”110’”となるべき
ものが」を挿入する。 (16)明細書第2頁第6行目に「とじては」の後に[
出力コードから1を減じたコード」を挿入する。 (17)明細書第2頁第17に[82〜S6Jとあるの
をr 8112〜8116 Jと補正する。 (18)明細書第2頁第17にrs7.S8Jとあるの
をrs117,5118Jと補正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 信号入力端子を二個備えた並列型のA/D変換器と、こ
    のA/D変換器の出力符号に対して最小分解能の分だけ
    少ない第1の符号に相当する電圧を入力電圧から減する
    手段と、この減じた電圧を前記A/D変換器の分解能を
    Nビットとしたとき−1 2倍に増幅してこの増幅された電圧を前記A/D変換器
    のもう1つの入力端子に供給する手段と、前記第1の符
    号に対して2 倍した符号と前記増幅された電圧を前記
    A/D変換器に作用させて得られる第2の符号とを加算
    する手段とを有することを特徴とするA/D変換器。
JP59079504A 1984-04-20 1984-04-20 A/d変換器 Expired - Lifetime JPH0683071B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02134025A (ja) * 1988-11-14 1990-05-23 Teac Corp アナログ・デイジタル変換装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4965767A (ja) * 1972-10-27 1974-06-26
JPS5056860A (ja) * 1973-09-06 1975-05-17
JPS5959053U (ja) * 1982-10-12 1984-04-17 神田通信工業株式会社 携帯用受信機

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