JPS6029038A - 逐次比較型a/d変換器 - Google Patents
逐次比較型a/d変換器Info
- Publication number
- JPS6029038A JPS6029038A JP12402383A JP12402383A JPS6029038A JP S6029038 A JPS6029038 A JP S6029038A JP 12402383 A JP12402383 A JP 12402383A JP 12402383 A JP12402383 A JP 12402383A JP S6029038 A JPS6029038 A JP S6029038A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- input voltage
- voltage
- level
- judging
- capacitor
- 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.)
- Pending
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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
- H03M1/06—Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters
- H03M1/0602—Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters of deviations from the desired transfer characteristic
- H03M1/0604—Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters of deviations from the desired transfer characteristic at one point, i.e. by adjusting a single reference value, e.g. bias or gain error
- H03M1/0607—Offset or drift compensation
-
- 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
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は逐次比較型A / D変換方式に関する。
逐次比較方式のA/D変換器の基本的構成は第1図で表
わされる。本例は4ビット分解能を有すA/D変換器の
ブロック図である。VB(2)はアナログ入力電圧の許
容最大値であり、D/A変換器(5)は逐次比較レジス
タ(6)内のB3〜B0の値に応じてVRを分割してコ
ンパレータ(4)に連成基準電圧Vrを出方する。この
ときD / A変換器(5)の出方の最小値はB3〜B
。=0000のときo(v)であり、最大値はB、〜B
。
わされる。本例は4ビット分解能を有すA/D変換器の
ブロック図である。VB(2)はアナログ入力電圧の許
容最大値であり、D/A変換器(5)は逐次比較レジス
タ(6)内のB3〜B0の値に応じてVRを分割してコ
ンパレータ(4)に連成基準電圧Vrを出方する。この
ときD / A変換器(5)の出方の最小値はB3〜B
。=0000のときo(v)であり、最大値はB、〜B
。
=1111のとき(1s/16)v几(V)である。
逐次比較方式では逐次比較レジスタ(6)内のB3〜B
oに1000をセット後比較動作を開始する。B3〜B
oが1000であるとV r = 1 /2VRとなり
入力電圧はまづ1 / 2 V nと比較される。この
ときyx*)Vr ならばレジスタ内のB、−Boを1
100にセットし、次はVr=3/4VR,!:VIN
を比較する。逆にV r = 1 / 2VR時にvx
N(Vrならばレジスタ内のB、〜B。
oに1000をセット後比較動作を開始する。B3〜B
oが1000であるとV r = 1 /2VRとなり
入力電圧はまづ1 / 2 V nと比較される。この
ときyx*)Vr ならばレジスタ内のB、−Boを1
100にセットし、次はVr=3/4VR,!:VIN
を比較する。逆にV r = 1 / 2VR時にvx
N(Vrならばレジスタ内のB、〜B。
を0100にセットして、次はV r = 1 / 4
V RとvxNを比較する。このようにして最上位ビ
ットB、から順次1ビツトづつ比較0判定し、最終的に
全ビットB、〜B 11 を決定して入力電圧VXNの
A / D変換を完了する。逐次比較方式は以上のよう
な動作によりA / D変換を行うのであるが、コンパ
レータ部をMOS)ランジスタ等で構成した場合に次の
様な問題を生じる。
V RとvxNを比較する。このようにして最上位ビ
ットB、から順次1ビツトづつ比較0判定し、最終的に
全ビットB、〜B 11 を決定して入力電圧VXNの
A / D変換を完了する。逐次比較方式は以上のよう
な動作によりA / D変換を行うのであるが、コンパ
レータ部をMOS)ランジスタ等で構成した場合に次の
様な問題を生じる。
つまり第2図に示される型のコンパレータはP−M O
8、N−M O8を相補的に使用したアナログスイッチ
(12)#(13)#(14)#容量Co(16)及び
0M0Bインバータ(15)を用いて構成され次の様に
動作する。〔1〕チヤ一ジ信号0HG(8)を”H”レ
ベルにしてアナログスイッチA(12)をONさせ、か
つ入力電圧選択信号OWIN (9)を“H”レベルに
してアナログスイッチB(13)をONさせる。このと
き容1to(16)は入力電圧VINとNA点(17)
の電圧の差でチャージされる。このNA点(17)の電
圧はインバータ(15)がアナログスイッチA(12)
によって短絡されているために、インバータ(15)の
しきい値電圧V THLになっている。ゆえに容fle
a (16)に蓄えられた電荷量はQ、 =O(VT+
n、−vIN) [り−o>]になる。ここでCは容量
c0の容量(lであるo (2)チ+−ジ信号0HG(
8)を’ L # レベルにし、アナログスイッチA(
12)をOFFさせかつ入力電圧選択信号OIN (9
)も′″L”レベルにしてアナログスイッチB(13)
を。′PII′させる。そして基準電圧選択信号OVr
を@L#から6H”レベルにして容no。のNB点(1
8〕に逐次基準電圧Vrを印加する。このとき容量Co
(16)に蓄えられている電荷はNA点(17)の電圧
をVxとするとQl ”O(Va’−vr)〔クーロン
〕となりこれよりNA点(17)の電圧Vxは ■3:: VT)IL −VIN 十Vrとなる。ここ
で具体例として電源電圧ynn==3.0〔V〕、逐次
基準電圧Vr=1.5(V) l、きい値電圧VTHL
= 1.4 (’V ) eそしてアナログ入力電圧
vtN=s、o〔v 、lとするとVx=−0,17に
なる。この場合第3図の様にN ah 側のドレイン(
24)(7)電位がP″″″サブ3)(7)電位o(v
〕よりも低いために基板−ドレイン間が順方向となり容
量0゜(16)に蓄えられた電荷はNA点(17)の電
位が0〔V〕になるまで逃げてしまう。逆にvxが電源
電圧X0(V)を越えた時には第3図のPch側ドレイ
ン(22)とN″″″サブ2)が順方向となり同様のこ
とが生じる。第2図のコンパレータは構成が簡単である
という利点はあるがインバータ(15)のしきい値電圧
かMOS)ランジスタのプロセス条件により大きくバラ
ツクために VTHL = (0,5±0.2 ) V
DD (V)従来はA / D変換範囲を狭くして対処
するしがなかった。つまり11点(17)の電圧’I7
xは電荷漏れを生じないためには0 (V x (V
DDでなければならないので、これより逐次基準電圧V
rのとり得る範囲は VIN−VvHz(Vr(V DD+’1N−VTHI
。
8、N−M O8を相補的に使用したアナログスイッチ
(12)#(13)#(14)#容量Co(16)及び
0M0Bインバータ(15)を用いて構成され次の様に
動作する。〔1〕チヤ一ジ信号0HG(8)を”H”レ
ベルにしてアナログスイッチA(12)をONさせ、か
つ入力電圧選択信号OWIN (9)を“H”レベルに
してアナログスイッチB(13)をONさせる。このと
き容1to(16)は入力電圧VINとNA点(17)
の電圧の差でチャージされる。このNA点(17)の電
圧はインバータ(15)がアナログスイッチA(12)
によって短絡されているために、インバータ(15)の
しきい値電圧V THLになっている。ゆえに容fle
a (16)に蓄えられた電荷量はQ、 =O(VT+
n、−vIN) [り−o>]になる。ここでCは容量
c0の容量(lであるo (2)チ+−ジ信号0HG(
8)を’ L # レベルにし、アナログスイッチA(
12)をOFFさせかつ入力電圧選択信号OIN (9
)も′″L”レベルにしてアナログスイッチB(13)
を。′PII′させる。そして基準電圧選択信号OVr
を@L#から6H”レベルにして容no。のNB点(1
8〕に逐次基準電圧Vrを印加する。このとき容量Co
(16)に蓄えられている電荷はNA点(17)の電圧
をVxとするとQl ”O(Va’−vr)〔クーロン
〕となりこれよりNA点(17)の電圧Vxは ■3:: VT)IL −VIN 十Vrとなる。ここ
で具体例として電源電圧ynn==3.0〔V〕、逐次
基準電圧Vr=1.5(V) l、きい値電圧VTHL
= 1.4 (’V ) eそしてアナログ入力電圧
vtN=s、o〔v 、lとするとVx=−0,17に
なる。この場合第3図の様にN ah 側のドレイン(
24)(7)電位がP″″″サブ3)(7)電位o(v
〕よりも低いために基板−ドレイン間が順方向となり容
量0゜(16)に蓄えられた電荷はNA点(17)の電
位が0〔V〕になるまで逃げてしまう。逆にvxが電源
電圧X0(V)を越えた時には第3図のPch側ドレイ
ン(22)とN″″″サブ2)が順方向となり同様のこ
とが生じる。第2図のコンパレータは構成が簡単である
という利点はあるがインバータ(15)のしきい値電圧
かMOS)ランジスタのプロセス条件により大きくバラ
ツクために VTHL = (0,5±0.2 ) V
DD (V)従来はA / D変換範囲を狭くして対処
するしがなかった。つまり11点(17)の電圧’I7
xは電荷漏れを生じないためには0 (V x (V
DDでなければならないので、これより逐次基準電圧V
rのとり得る範囲は VIN−VvHz(Vr(V DD+’1N−VTHI
。
でなければならない。逐次変換では最初にVr=1 /
2 v aであり、入力電圧yzN=0(V)インバ
ータのしきい値電圧VTHL = (0,5+ 0.2
)VDD のときに入力許容最大電圧VRのリミット
が決まり、次の式で表わされる。
2 v aであり、入力電圧yzN=0(V)インバ
ータのしきい値電圧VTHL = (0,5+ 0.2
)VDD のときに入力許容最大電圧VRのリミット
が決まり、次の式で表わされる。
VB(2(1−0,7)VDD=0.6VDD以上のこ
とから従来の方法による逐次変換方式ではインバータ(
15)のしきい値電圧のバラツキのためにA / D変
換できる電圧範囲が大きく制限されるという欠点は明ら
かである。
とから従来の方法による逐次変換方式ではインバータ(
15)のしきい値電圧のバラツキのためにA / D変
換できる電圧範囲が大きく制限されるという欠点は明ら
かである。
本発明はかかる欠点を除去したものである。
本発明の目的は前記逐次比較型A / D変換器におい
て第2図のコンパレータで最上位のビット判定を行った
後で再び少なくとも1回入力電圧を客足C8に蓄積して
、前記最上位ビット判定時に漏れた電荷を補うことによ
り、広範囲なA / D変換範囲と高い変換精度を容易
に提供するものである以下実施例に基づいて本発明の詳
細な説明する第4図は比較のために示した従来方法によ
る4ビット逐次A / D変換器のタイミングチャート
である。第5図は本発明による再チャージが1回のもの
のタイミングチャートである。第5図、第6図の上部の
数字はそれぞれステップの数を示しており従来方法では
5ステツプで終了し、本発明では6ステツプで終了して
いる。図中の※印は各々誤動作防止のための遅れ時間で
ある。以下第5図の本発明によるタイミングチャートに
従って説明を進める。
て第2図のコンパレータで最上位のビット判定を行った
後で再び少なくとも1回入力電圧を客足C8に蓄積して
、前記最上位ビット判定時に漏れた電荷を補うことによ
り、広範囲なA / D変換範囲と高い変換精度を容易
に提供するものである以下実施例に基づいて本発明の詳
細な説明する第4図は比較のために示した従来方法によ
る4ビット逐次A / D変換器のタイミングチャート
である。第5図は本発明による再チャージが1回のもの
のタイミングチャートである。第5図、第6図の上部の
数字はそれぞれステップの数を示しており従来方法では
5ステツプで終了し、本発明では6ステツプで終了して
いる。図中の※印は各々誤動作防止のための遅れ時間で
ある。以下第5図の本発明によるタイミングチャートに
従って説明を進める。
(1)BTIPlは従来の方法と同じであるので(A)
最上位ビットが“1#と判定されたときはレジスタのデ
ータは1100となり次の逐次基準電圧Vrは3/4V
Bとなる。(B)最上位ビットが@0#と判定されたと
きはレジスタのデータは0100となり次の逐次基準電
圧Vrは1/4VRとなる。(2)STF!PIは再チ
ャージの期間であり容iaO(16’)は再び入力電圧
VIN(1)でチャージされる。(3)8T11’、3
は最上位から2番目のビットB2の判定が行なわれる期
間である。この13TEPは本発明のポイントとなる所
であるので以下計算式により詳しく説明する。
最上位ビットが“1#と判定されたときはレジスタのデ
ータは1100となり次の逐次基準電圧Vrは3/4V
Bとなる。(B)最上位ビットが@0#と判定されたと
きはレジスタのデータは0100となり次の逐次基準電
圧Vrは1/4VRとなる。(2)STF!PIは再チ
ャージの期間であり容iaO(16’)は再び入力電圧
VIN(1)でチャージされる。(3)8T11’、3
は最上位から2番目のビットB2の判定が行なわれる期
間である。この13TEPは本発明のポイントとなる所
であるので以下計算式により詳しく説明する。
(A)最上位ビットが1Hのときは逐次基準電圧V r
= 3/ 4 V nであるので前述の式より入力許
容電圧の上限は以下の式で表わされる。
= 3/ 4 V nであるので前述の式より入力許
容電圧の上限は以下の式で表わされる。
V R<Vl)D + 1/ 2 VR−0,7VDD
V R<4 (1−0,7) VDD ここで入力電圧の範囲は1 / 2 V n −V a
までであることが分かっているため最小値の1/ 2
V Rとしている。この式から明らかな様に入力電圧が
0〜VDD までなら電荷漏れによる誤差は全く生じな
い。
V R<4 (1−0,7) VDD ここで入力電圧の範囲は1 / 2 V n −V a
までであることが分かっているため最小値の1/ 2
V Rとしている。この式から明らかな様に入力電圧が
0〜VDD までなら電荷漏れによる誤差は全く生じな
い。
(B)最上位ビットが′0”のときも同様に計算ができ
るので結果のみ記すとV R(4(1−0,、,7)V
DD となり、これは(A)の場合と同一である。
るので結果のみ記すとV R(4(1−0,、,7)V
DD となり、これは(A)の場合と同一である。
(4)srxps及びβT]IIP6は第4図の8TB
P4及び8TIliP5と同一の手順であるが、入力電
圧範囲が本発明の第5図の方が大きく上回っているので
電荷漏れによる誤差は無い。また実施例としては再チャ
ージが1回のものを扱ったが、インバータのしきい値電
圧vTHL が更に大きくバラツク場合にはチャージ回
数を増すことにより電荷漏れによる誤差を容易になくす
ことが可能である。
P4及び8TIliP5と同一の手順であるが、入力電
圧範囲が本発明の第5図の方が大きく上回っているので
電荷漏れによる誤差は無い。また実施例としては再チャ
ージが1回のものを扱ったが、インバータのしきい値電
圧vTHL が更に大きくバラツク場合にはチャージ回
数を増すことにより電荷漏れによる誤差を容易になくす
ことが可能である。
以上述べたように本発明は入力電圧を容量に蓄積後最上
位のビットの判定を行いへ次に比較する逐次基準電圧V
rを決定し、再び入力電圧を容量に蓄積後前記逐次基準
電圧と比較することによって電荷漏れによる誤差を無く
している。また本実施例によるならばA / D変換に
要する5TEP数は従来の方法に比べてIBTKP余分
にかかるだけであり、入力電圧の許容値を電源電圧まで
広くとれる長所も考慮すれば本発明が精度、スピード共
に優れた変換方式であることは明らかである。
位のビットの判定を行いへ次に比較する逐次基準電圧V
rを決定し、再び入力電圧を容量に蓄積後前記逐次基準
電圧と比較することによって電荷漏れによる誤差を無く
している。また本実施例によるならばA / D変換に
要する5TEP数は従来の方法に比べてIBTKP余分
にかかるだけであり、入力電圧の許容値を電源電圧まで
広くとれる長所も考慮すれば本発明が精度、スピード共
に優れた変換方式であることは明らかである。
更に本発明は従来方式の動作タイミングを一部変更すれ
ば実現可能であるので本発明によるハード構成の増加は
わづかなものである等優れた効果を持つ。
ば実現可能であるので本発明によるハード構成の増加は
わづかなものである等優れた効果を持つ。
本発明では比較器に0M0Bを使用したものを具体例と
して上げたが、これは電荷漏れが起こり得る素子であれ
ば0MO8に限らず、MOs素子でもバイポーラ素子で
あっても対応が可能である
して上げたが、これは電荷漏れが起こり得る素子であれ
ば0MO8に限らず、MOs素子でもバイポーラ素子で
あっても対応が可能である
第1図は逐次変換方式の概念図。第2図は第1図の中の
比較器の具体例を示す図。第3図は第2図のNA点(1
7)部分のドレイン側断面図。第4図は従来方式による
動作のタイミングチャート。第5図は本発明による動作
のタイミングチャートである。 1・・・・・・アナログ入力電圧V xN2・・・・・
・最大許容入力電圧Vn 3・・・・・・逐次基準電圧Vr 4・・・・・・比較器 5・・・・・・D / A変換器 6・・・・・・逐次比較レジスタ B−Bo ・・・・・・逐次比較レジスタ内のデータ魯 7・・・・・・比較器の出力 8・・・・・・チャージ信号CI(G 9・・・・・・入力電圧選択信号OV XN10・・・
基準電圧選択信号 11・・・制御信号用インノ々−タ 12・・・アナログスイッチA 13・・・7 ナログスイッチB 14・・・アナログスイッチO 15・・・比較器用インノ々−タ 16・・・容量CQ 17−1人点 1日・・・NB点 19・・・アルミ膜 20・・・酸化膜 21・・・N−ザブ 22・・・P+ ドレイン 26・・・P−サブ 24・・・N ドレイン 25・・・電源VDD 26・・・接地VSS 第4図、第5図中の※印は遅れ時間を示す。また前記図
中の1sTKP〜6STEPはそれぞれA / D変換
の動作手順を表わしている。 以 上 出願人 株式会社諏訪精工舎 代理人 弁理士 最上 務 鰻Z 図 集う図 易4図 や、!i目
比較器の具体例を示す図。第3図は第2図のNA点(1
7)部分のドレイン側断面図。第4図は従来方式による
動作のタイミングチャート。第5図は本発明による動作
のタイミングチャートである。 1・・・・・・アナログ入力電圧V xN2・・・・・
・最大許容入力電圧Vn 3・・・・・・逐次基準電圧Vr 4・・・・・・比較器 5・・・・・・D / A変換器 6・・・・・・逐次比較レジスタ B−Bo ・・・・・・逐次比較レジスタ内のデータ魯 7・・・・・・比較器の出力 8・・・・・・チャージ信号CI(G 9・・・・・・入力電圧選択信号OV XN10・・・
基準電圧選択信号 11・・・制御信号用インノ々−タ 12・・・アナログスイッチA 13・・・7 ナログスイッチB 14・・・アナログスイッチO 15・・・比較器用インノ々−タ 16・・・容量CQ 17−1人点 1日・・・NB点 19・・・アルミ膜 20・・・酸化膜 21・・・N−ザブ 22・・・P+ ドレイン 26・・・P−サブ 24・・・N ドレイン 25・・・電源VDD 26・・・接地VSS 第4図、第5図中の※印は遅れ時間を示す。また前記図
中の1sTKP〜6STEPはそれぞれA / D変換
の動作手順を表わしている。 以 上 出願人 株式会社諏訪精工舎 代理人 弁理士 最上 務 鰻Z 図 集う図 易4図 や、!i目
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 アナログ入力電圧を一方の端子の電圧を固定した容量の
他方の端子に加えて、前記アナログ入力電圧を前記容量
に蓄積し、次に前記容量の一方の端子を開放し、他方の
端子に逐次比較レジスタ内のデータをD/A変換した逐
次比較基準電圧を印加することにより、前記容量の一方
の端子にアナログ入力電圧と逐次比較基準電圧に応じた
電位を発生せしめ、前記容量の一方の端子の前記固定さ
れた電圧との比較によってH〔ハイ〕出力あるいはL(
ロー)出力を生じる比較器を有した逐次比較型A /
D変換方式において、前記アナログ入力電圧を前記容量
に蓄積後、前記逐次比較レジスタの最上位ビットを°′
1”にセットして比較を行い、次に最下位ビットの比較
までに少なくとも1回前記アナログ入力電圧を前記容量
に蓄積することを特徴とする逐次比較型A / D変換
器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12402383A JPS6029038A (ja) | 1983-07-07 | 1983-07-07 | 逐次比較型a/d変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12402383A JPS6029038A (ja) | 1983-07-07 | 1983-07-07 | 逐次比較型a/d変換器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6029038A true JPS6029038A (ja) | 1985-02-14 |
Family
ID=14875116
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12402383A Pending JPS6029038A (ja) | 1983-07-07 | 1983-07-07 | 逐次比較型a/d変換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6029038A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6291022A (ja) * | 1985-10-01 | 1987-04-25 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | A/d変換器用クロック整形回路 |
JPS6413819A (en) * | 1987-07-08 | 1989-01-18 | Toshiba Corp | Consecutive comparison type ad converter |
-
1983
- 1983-07-07 JP JP12402383A patent/JPS6029038A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6291022A (ja) * | 1985-10-01 | 1987-04-25 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | A/d変換器用クロック整形回路 |
JPH0343810B2 (ja) * | 1985-10-01 | 1991-07-03 | Gen Electric | |
JPS6413819A (en) * | 1987-07-08 | 1989-01-18 | Toshiba Corp | Consecutive comparison type ad converter |
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