JPS6051901A - High sensitivity comparator - Google Patents

High sensitivity comparator

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Publication number
JPS6051901A
JPS6051901A JP15811883A JP15811883A JPS6051901A JP S6051901 A JPS6051901 A JP S6051901A JP 15811883 A JP15811883 A JP 15811883A JP 15811883 A JP15811883 A JP 15811883A JP S6051901 A JPS6051901 A JP S6051901A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
capacitors
terminal
switch
voltage
series
Prior art date
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Pending
Application number
JP15811883A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Oe
信一 小江
Fumio Shioda
塩田 文雄
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
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Publication of JPS6051901A publication Critical patent/JPS6051901A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To increase a minute input voltage, and to obtain a comparator having a high sensitivity by switching and controlling plural capacitors from parallel to series. CONSTITUTION:A sampled input voltage V is applied to a terminal 1, an output S1 and S2 of a controlling circuit 23 become ''1'' and ''0'', respectively, by a clock signal C applied to the terminal by synchronizing with said voltage, and switches SW9-17 are switched to the connection side. As a result, capacitors C4-8 are connected in parallel and charged to the voltage V. Subsequently, when a prescribed time passes, the output S1 of the circuit 23 becomes ''0'', and the C4-8 are detached from the parallel state and hold the voltage V, respectively. Next, the output S2 become ''1'', the SW18-21 are switched to the connection side, the C4-8 are connected in series, and Vc=5V is applied to the positive terminal of a comparator amplifier circuit 22. By repeating this step by a sample period, the sampled input voltage is brought to five times, respectively, applied to the input side of the circuit 22, amplified and outputted from a comparison output terminal 2.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高性能アナログーディノタル変換器等に石い
られる高感度コンパレータに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a high-sensitivity comparator used in high-performance analog-to-digital converters and the like.

一般に、アナログ−ディジタル変換器(A/D変換器)
においては、加えられるアナログ入力が一定周期でサン
プルされたのち、それぞれディジタル値に変換されて得
られるようになっている。ところで、」ユ記のごとくサ
ンプルされたアナログ値は、最低の状態において非常に
小さな値を示すが。
Generally, an analog-to-digital converter (A/D converter)
In this system, applied analog inputs are sampled at regular intervals and then converted into digital values. By the way, the analog values sampled as in the book "U" show very small values in the lowest state.

内蔵されているコン/やレータの入力に与えられる値と
して2通常] mV程度以上が必要であった。しかし、
最近要望の大きい高性能A/D変換器においては、コン
パレータの入力に数10μVの最僚値の加えられる場合
があり、ディジタル値への変換に対してこのような従来
の低感度コン・やレータテハ適合しないという問題があ
った。
The value given to the input of the built-in converter/lator needed to be about 2 mV or more. but,
In high-performance A/D converters, which are in high demand these days, a most significant value of several tens of microvolts may be added to the input of the comparator. The problem was that it didn't fit.

本発明の目的は、」−記従来の問題点を解決し。The object of the present invention is to solve the problems of the prior art.

微小な入力電圧を受けるも、感度を大きく増大させるこ
とによって、高性能A/D変換器等に使用することので
きる高感度コン・ぐレータを提供することにある。
The object of the present invention is to provide a high-sensitivity converter that can be used in high-performance A/D converters and the like by significantly increasing sensitivity even when receiving a minute input voltage.

本発明によれば、n個(n≧2の整数)のコンデンサと
、これ等n個のコンデンサの全部を並列に接続するこれ
等コンデンサの両端相互の間にそれぞれ挿入された計2
 (n−1)個の第1のスイッチ群と、これ等n個のコ
ンデンサの全部を直列に接続度えするために、これ等の
コンデンサの充電電圧がそれぞれ加えられるような同一
方向を有するこれ等相互の正負端子間に挿入された計(
n−1)個の第2のスイッチ群と、前記n個のコンデン
サが直列に接続される際における最下段のコンデンサの
直列接続側端子と入力端子との間に挿、入された第3の
スイッチと、前記最下段のコンデンサの他方の端子を接
地し、かつ前記n個のコンデンサが直列に接続された状
態における最上段のコンデンサの他方の端子と接地間に
現われる電圧の加えられるコンパレータ増幅回路と、第
1ステツプにおいて前記n個のコンデンサを並列に接続
して入力電圧によシこれ等のコンデンサを充電するため
に、前記第1のスイッチ群と前記第3のスイッチとを接
続側に切替え、予め決められた時間経過ののち、第2の
ステップにおいて前記第1のスイッチ群と前記第3のス
イッチとを断にし、前記第2のスイッチ群を接続側に切
替える制御手段とを備え、これによって、入力電圧のn
倍の電圧を前記コンパレータ増幅回路に与えるようにし
た高感度コン・ぐレータが得られる。
According to the present invention, n capacitors (an integer of n≧2) and a total of 2
In order to connect all (n-1) first switches and these n capacitors in series, they have the same direction so that the charging voltages of these capacitors are respectively applied. A meter inserted between positive and negative terminals (
n-1) second switch group and a third switch inserted between the series connection side terminal of the lowest stage capacitor and the input terminal when the n capacitors are connected in series. A comparator amplifier circuit to which a switch and the other terminal of the bottom capacitor are grounded, and a voltage appearing between the other terminal of the top capacitor and ground is applied in a state where the n capacitors are connected in series. and, in a first step, the first switch group and the third switch are switched to the connection side in order to connect the n capacitors in parallel and charge these capacitors according to the input voltage. , control means for disconnecting the first switch group and the third switch and switching the second switch group to the connection side in a second step after a predetermined time elapses; The input voltage n
A highly sensitive comparator can be obtained in which double the voltage is applied to the comparator amplifier circuit.

次に9本発明による高感度コン・やレータについて実施
例を挙げ1図面を参照して説明する。
Next, nine embodiments of the high-sensitivity converter and converter according to the present invention will be described with reference to one drawing.

第1図は本発明による実施例の構成を回路図により示し
たものである。この図において、1はサンプルされたア
ナログ入力の与えられる入力端子。
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of an embodiment according to the present invention. In this figure, 1 is an input terminal to which sampled analog input is applied.

2は比較出力端子、3け端子1に加えられる入力信号の
サンプル周期に等しいパルス入力をうけるクロック信号
入力端子である。4〜8は入力信号により充電されるコ
ンデンサであり、この例においてはn = 5個の場合
を示している。9は入力信号印加用のスイッチ、10〜
17はコンデンサ4〜Bの全部を並列に接続するための
スイッチ。
Reference numeral 2 designates a comparison output terminal and a clock signal input terminal which receives a pulse input equal to the sample period of the input signal applied to the 3-digit terminal 1. 4 to 8 are capacitors charged by input signals, and this example shows the case where n = 5 capacitors. 9 is a switch for applying an input signal, 10-
17 is a switch for connecting all capacitors 4 to B in parallel.

18〜21はコンデンサ4〜8を直列に接続するための
スイッチである。22は数倍にアップされた入力電圧の
加えられるコン・ぐレータ増幅回路。
18-21 are switches for connecting the capacitors 4-8 in series. 22 is a condenser amplifier circuit to which an input voltage increased several times is applied.

23は端子3からのクロック信号をうけて、スイッチ9
〜21の切替えを制御する制御回路である。
23 receives the clock signal from terminal 3 and switches switch 9.
This is a control circuit that controls the switching of 21 to 21.

なお、コンデンサ4−8の直列に接続される状態におけ
る最下段のコンデンサ4の入力信号を印加する側と反対
側の端子を接地し、最上段のコンテ(5) ンサ8の直列接続される側と反対側の端子はコンパレー
タ増幅回路22の正入力端子に接続し、負入力端子は接
地される。制御回路23は2例えば。
In addition, when the capacitors 4-8 are connected in series, the terminal of the lowest stage capacitor 4 on the side opposite to the side to which the input signal is applied is grounded, and the terminal on the side opposite to the side to which the input signal is applied is grounded. The terminal on the opposite side is connected to the positive input terminal of the comparator amplifier circuit 22, and the negative input terminal is grounded. For example, the control circuit 23 is 2.

フリップフロツノのごとき回路で構成される。そして、
端子3からクロック・ぐルスをうけると、その周期を第
1および第2の2つのステップ区間に分け、出力端子S
1からは2例えば第1のステップ区間に高レベル“1”
、第2のステップ区間・に低レベル°°0″を出力し、
出力端子S2からは、第1のステップ区間に低レベル“
I Q $1.第2のステップ区間に高レベル゛′1″
が得られるようになっている。
It consists of a circuit similar to a flip-flop. and,
When a clock pulse is received from terminal 3, the period is divided into two step sections, first and second, and output terminal S
From 1 to 2 For example, high level "1" in the first step section
, output a low level °°0″ in the second step section,
From the output terminal S2, a low level “
IQ $1. High level ``'1'' in the second step section
is now available.

このような回路の動作について説明すると、まず、端子
1にサンプルされた入力電圧Vが加えられると、これと
同期して端子3に与えられるクロック信号Cによ多制御
回路23の出力S1が°゛1″(S2は′”0”)とな
って、スイッチ9〜17の全部が接続側に切替えられる
。その結果、端子】に加えられた入力電圧Vにより、並
列に接続された全部のコンデンサ4〜8は充電され、コ
ンデンサ4〜8の端子電圧はVに等しくなる。この状態
を(6) 第1のステツノとする。このステップが予め決められた
時間(この時間は充電時の回路のタイムコンスタント等
に関係して定められる)経過すると。
To explain the operation of such a circuit, first, when the sampled input voltage V is applied to the terminal 1, the output S1 of the multi-control circuit 23 is synchronously applied to the clock signal C applied to the terminal 3. ``1'' (S2 is ``0''), and all switches 9 to 17 are switched to the connection side.As a result, the input voltage V applied to the terminal causes all the capacitors connected in parallel to 4 to 8 are charged, and the terminal voltage of capacitors 4 to 8 becomes equal to V. This state is referred to as (6) the first step. This step lasts for a predetermined time (this time (determined in relation to time constants, etc.) elapses.

制御回路23の出力S1は°゛0″となってスイッチ9
〜17け断となり、並列状態から切離されたコンデンサ
4〜8のそれぞれには端子電圧Vが保持される。これに
引続いて、制御回路23の出力S2が“′1″となり、
スイッチ18〜21は接続側に切替られる。これに」:
リコンデンザ4〜8は直列となってコンノミレータ増幅
回路22の正端子へV。−5Vが与えられる。コンデン
サ4〜8が並列状態から切離されて直列に切替えられ、
電圧V。がコン・モレータ増幅回路22に加えられるま
での状態を第2のステップとする。かくして、第1およ
び第2のステップからなるサンプル周期の繰返しにより
、り11子1に与えられるサンプルされた入力電圧は、
それぞれ5倍されて順次コンパレータ22の入力側に与
えられる。
The output S1 of the control circuit 23 becomes °゛0'' and the switch 9
~17 disconnection occurs, and the terminal voltage V is maintained in each of the capacitors 4 to 8 which are disconnected from the parallel state. Following this, the output S2 of the control circuit 23 becomes "'1",
Switches 18-21 are switched to the connection side. to this":
Recapacitors 4 to 8 are connected in series to supply V to the positive terminal of connomitor amplifier circuit 22. -5V is applied. Capacitors 4 to 8 are disconnected from the parallel state and switched to series,
Voltage V. The state until the signal is applied to the converter amplifier circuit 22 is defined as the second step. Thus, by repeating the sampling period consisting of the first and second steps, the sampled input voltage applied to the switch 1 is:
Each of the signals is multiplied by 5 and sequentially applied to the input side of the comparator 22.

なお、」−;記の実施例においては、充電用のコンデン
サとしてn = 5個使用の場合を例に挙げたがユこれ
に限定されることなく、あるいはコンデンサの数および
これに対応するスイッチの切替を制御することによって
、見かけ上のコンパレータの入力感度を任意に変えるこ
とができる。
In addition, in the embodiment described above, the case where n = 5 charging capacitors are used is taken as an example, but the present invention is not limited to this, or the number of capacitors and the number of switches corresponding to the capacitors may be changed. By controlling switching, the apparent input sensitivity of the comparator can be changed arbitrarily.

また、上記実施例においては、制御回路23の制御出力
としてS、およびS2の例を挙げたが、スイッチ9〜1
7の動作機能とスイッチ18〜21の動作機能とを逆に
しておけば、“1″と110 I+とからなる1出力で
第1および第2のステップ制御が可能であることは言う
までもない。さらに、使用されるスイッチとしてMOS
スイッチを採用すれば、小型にして、かつ高速性が得ら
れる。
Further, in the above embodiment, the control outputs of the control circuit 23 are S and S2, but the switches 9 to 1
It goes without saying that if the operating functions of switch 7 and switches 18 to 21 are reversed, first and second step control is possible with one output consisting of "1" and 110 I+. Furthermore, MOS as a switch used
If a switch is used, it can be made compact and high speed can be achieved.

以上の説明によシ明らかなように2本発明によれば、複
数のコンデンサを並列から直列に切替制御することによ
って、コンデンサの数に関係してコンパレータの入力感
度を任意に大きくすることができるから、微小な入力電
圧でも動作する高性能A/D変換器等に適用してその性
能および信頼性を向上すべく得られる効果は大きい。
As is clear from the above description, according to the present invention, the input sensitivity of the comparator can be arbitrarily increased in relation to the number of capacitors by switching and controlling a plurality of capacitors from parallel to series. Therefore, the present invention can be applied to high-performance A/D converters that operate even with minute input voltages to improve their performance and reliability.

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

第1図は本発明による実施例の構成を示す回路図である
。この図において、4〜8はコンデンサ。 9〜21はスイッチ、22はコンパレータ増幅回路、2
3は制御回路である。 3
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of an embodiment according to the present invention. In this figure, 4 to 8 are capacitors. 9 to 21 are switches, 22 is a comparator amplifier circuit, 2
3 is a control circuit. 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、n個(n≧2の整数)のコンデンサと、これ等n個
のコンデンサの全部を並列に接続するこれ等コンデンサ
の両端相互の間にそれぞれ挿入された計2 (n −1
)個の第1のスイッチ群と、これ等n個のコンデンサの
全部を直列に接続変えするために、これ等のコンデンサ
の充電電圧がそれぞれ加えられるような同一方向を有す
るこれ等相互の正負端子間に挿入された計(n−1)個
の第2のスイッチ群と、前記n個のコンデンサが直列に
接続される際における最下段のコンデンサの直列接続側
端子と入力端子との間に挿入された第3のスイッチと、
前記最下段のコンデンサの他方の端子を接地し、かつ前
記n個のコンデンサが直列に接続された状態における最
上段のコンデンサの他方の端子と接地間に現われる電圧
の加えられるコンツクレータ増幅回路と、第1ステツプ
において前記n個のコンデンサを並列に接続して入力電
圧によりこれ等のコンデンサを充電するために、前記第
1のスイッチ群と前記第3のスイッチとを接続側に切替
え、予め決められた時間経過ののち。 第2のステップにおいて前記第1のスイッチ群と前記第
3のスイッチとを断にし、前記第2のスイッチ群を接続
側に切替える制御手段とを備え、これによって、入力電
圧のn倍の電圧を前記コン・ぐレータ増幅回路に与える
ようにした高感度コン/4’レータ。
[Claims] 1. n (an integer of n≧2) capacitors and a total of 2 ( n-1
) first switch group and their mutual positive and negative terminals having the same direction so that the charging voltages of these capacitors are respectively applied, in order to connect all of these n capacitors in series. A total of (n-1) second switch groups inserted between the series connection terminal and the input terminal of the lowest stage capacitor when the n capacitors are connected in series. a third switch,
the other terminal of the lowermost capacitor is grounded, and a voltage appearing between the other terminal of the uppermost capacitor and the ground is applied in a state where the n capacitors are connected in series; In order to connect the n capacitors in parallel in one step and charge these capacitors with the input voltage, the first switch group and the third switch are switched to the connection side, and a predetermined After some time has passed. and control means for turning off the first switch group and the third switch and switching the second switch group to the connection side in the second step, thereby controlling the voltage n times the input voltage. A high sensitivity converter/4' regulator applied to the converter amplifier circuit.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6221311A (en) * 1985-07-22 1987-01-29 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Preamplifier circuit
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JP2019122013A (en) * 2018-01-11 2019-07-22 株式会社デンソー A/d converter

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