JPS6079827A - 縦続型ad変換器 - Google Patents

縦続型ad変換器

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Publication number
JPS6079827A
JPS6079827A JP18668883A JP18668883A JPS6079827A JP S6079827 A JPS6079827 A JP S6079827A JP 18668883 A JP18668883 A JP 18668883A JP 18668883 A JP18668883 A JP 18668883A JP S6079827 A JPS6079827 A JP S6079827A
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JP
Japan
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pair
voltage
output
input
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP18668883A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Matsuzawa
松沢 昭
Michihiro Inoue
道弘 井上
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Priority to US06/636,410 priority patent/US4599602A/en
Publication of JPS6079827A publication Critical patent/JPS6079827A/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
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/34Analogue value compared with reference values
    • H03M1/38Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type
    • H03M1/44Sequential comparisons in series-connected stages with change in value of analogue signal
    • H03M1/445Sequential comparisons in series-connected stages with change in value of analogue signal the stages being of the folding type

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  • 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、アナログ値をデジタル値に変換する縦続型A
D変換器に関するものである。
(従来例の構成とその問題点) アナログ値をデジタル値に変換するAD変換器にはいく
つかの変換方式があシ、しきい値を境にしていわゆる折
シ曲げ特性を有する単位回路を縦続に接続した縦続型A
D変換器もその一つである。
第1図は従来のバイナリ−コード出力縦続型AD変換器
の単位回路の入出力特性図である。入力しきい値電圧v
TI□の近くを除いては、入出力関係が線型になり、v
THにおいては出力電圧がバイアス分だけシフトするよ
うになっている。このような入出力特性を有する単位回
路を用いて構成したAD変換器のブロック図を第2図に
示す。
第2図において、■は入力電圧、2はしきい値電圧、3
Aないし3Cは第1図に示した入力特性を有する単位回
路、4人ないし4Dは比較器、5Aないし5Dは変換出
力端である。入力電圧は単位回路3Aないし3Cによシ
順次、各しきい値を境界にして、各しきい値よシ入力電
圧が高い場合は、各出力電圧はレベルシフトされる。さ
らに各出力は比較器4Aないし4Dによシ、しきい値電
圧と比較され変換出力として変換出力端5Aないし5D
に出力される。この出力はバイナリ−コードとなる。
ところが以上に示したような従来の縦続型ADコンバー
タにおいては単位回路3Aないし3cの入出力型式がシ
ングルエンドであるために、入出力特性におけるレベル
シフト電圧VBとしきい値電圧vTI(をそれぞれ正確
に合わせる必要があシ、これが合わない場合は変換誤差
となシ、回路設計上、または回路製作上において難点が
あった。
(発明の目的) 本発明の目的は、従来例の欠点を解消し″、高精度で、
回路設計および回路製作が容易な縦続型AD変換器を提
供することである。
(発明の構成) 本発明の縦続型AD変換器は、単位回路の入出力形式を
差動型として単位回路の入力電位差の極性に応じて、そ
れぞれの出力端の出力電圧レベルを交互に変化させ、こ
の単位回路の入力端を縦続に接続して、高精度のAD変
換器を得るものである。
(実施例の説明) 本発明の一実施例を第3図ないし第6図に基づいて説明
する。
第3図において6A、6Bは一対の入力端、7A。
7Bは電圧・電流変換を行なう一対のトランジスタ、8
は抵抗、9A、9Bはバイアス用の電流源、10A、I
OBは負荷抵抗、11は電圧シフトを行なうだめに設け
た電流源、12A、12Bは電流スイッチ回路を構成す
る一対のトランジスタ、13は入力電位差の極性に応じ
て、それぞれの出力電圧のレベルシフトを行なうために
設けた比較器、14A、14Bは出力端、15は比較器
の比較出力、16は動作電源である。
端子6A 、6B間の電圧をvi、電流源9A、9Bの
電流を工。、抵抗8の抵抗値をRd、抵抗8を流れる電
流を工d1負荷抵抗10A、IOBの抵抗値をRL、出
力端14A、14Bの電圧をそれぞれVA。
VB、電流源11の電流を18とすると、■−二 q となシ、出力電圧vA1VBおよびその電位差Vは、電
流■s−0と仮定すると ■A=RL(工。十■、)VB=RL(■。−1,)・
曲 (2)となシ Vo== VA−V、 = 2 Id−RL ・・・・
・両・・・・・・・・−(3)が成シ立つ、それゆえ差
動利得には となり が成り立つときは となり、(5)式の条件のもとて線型の入出力特性とな
る。
さらに端子の電圧を、入力電位差の極性に応じて、電流
源11の電流経路を切り換えて、高レベル側の負荷抵抗
に電流を流して電圧のレベルシフトを行なえは、このと
きの入出力特性は第4図に示したようになる。すなわち
出力14Aと14 Bとは互いに相補的な関係にあり、
入力′電圧が零をしきい値として、入力電位差の極性が
変わった場合、レベルシフトされるような入出力特性を
有するようになる。
第5図に、上記の単位回路を縦続に接続して構成した縦
続型ADコンバータのブロック図を示す。
図において19Aおよび19Cが第3図に示した単位回
路である。入出力端は従来例と異なり、2本づつの差動
形式となっている。つ″!、シ第2図に示したような、
しきい値電圧が初段の単位回路]、 9 A以外は不要
で、次段以降は各単位回路の2つの出力が互いに相補的
な電圧関係にあるため、互いに他の出力のしきい値電圧
の役割を果たしている。本実施例においては、互いの出
力電圧が同一の電圧ポイントから発生し、回路の対称性
から完全に相補的な電圧関係となる。それゆえ本発明に
おける縦続型AD変換器は、同相成分として現われる温
度ドリフトやノイズに強く、従来例のような、しきい値
電圧が共通で、出力電圧は各単位回路で形成するときに
発生する電源ラインの低下による出力電圧レベルの変動
による精度の低下を防ぐことができるほか、信号の、し
きい値電圧に対する差動電圧が同一という条件のもとで
は、従来例にくらべ半分の出力振幅ですむことから、大
信号振幅時に問題となる歪の発生が少なくな、乙特徴が
ある。
本発明の特徴である差動形式を利用して、より高精度な
単位回路を構成した第2の実施例を第6図に示す。図に
おいては第3図に示した第1の実施例を基本として一対
のトランジスタ7A、7Bの9荷回路、および出力電圧
のレベルシフト音5を変えたものである。第6図におい
て第3図と共通な部分は同一の釜号としている。17A
、、17Bは出力′電圧のレベルシフトのために設けら
れた抵抗、18A、18Bは抵抗17A、17Bに発生
した電圧を出力端に伝達するために設けたエミッタフォ
ロワー回路を形成するトランジスタであり、19A、1
9Bは負荷回路を構成する夕゛イオードである。
この回路においては、差動入力電圧Viに対し、前記(
1)式と同一の関係が成立する。
すなわち、 電流源11による出力レベルシフトについては線形は重
ね合わせの原理が適用できることから、こめ電流源11
の電流が零と仮定すると、共通電源接続点からの出力電
圧VA、VBは次式であられされる。
+(1−α)α・RR(Io+I、)−’(7A)十(
1−α)α・RB(I、−Id)・・・(7B)ここで
、■ooはエミッタ飽和電流、 αはベース接地電流増幅率、である。
それゆえ、差動出力電圧V。は +2(1−α)α・RR−Id ・・・・(8)・・・
・・・ (9) となるので、Rd−α(旺+(1−α)RB) ・==
==−(t*が成り立つように各定数を定めれば、(9
)式は動作電流や入力電圧によらず、K=2となシ、高
精度な変換が可能となる。(10式が成立する条件はα
が1に近づけば、R,−R,で成立するが、α〈1の条
件のもとでは、R,−RL= RBと仮定すれば、(1
−α)2程度の誤差で成立することになシ、通常のトラ
ンジスタのα=0.99を代入すると、13分の1程度
の誤差となる。
以上のよう々抵抗値が全て同一で成立するのは回路の精
度を向上させる上で好ましく、さらに増幅率に=2とい
う値は、各単位回路出力レンジかつ同一である条件であ
るので、最も好ましいものである。
この第2の実施例においては、従来のシングルエンドの
形式において、第(5)式の条件のもとで、近似的に成
立していた線形性ではなく、各定数の設定によっては限
シなく高精度な線形性を有する変換が行なわれ、しかも
動作電流域の制限を受けない優れた特徴を有する単位回
路を構成できることになる。
第6図に示しだ回路においては、抵抗16A。
16Bが(1@式に示したように電流増幅率が完全に1
ではないことを補償する働らきをしており、同時に出力
電圧のレベルシフトを行々う機能を有している。またト
ランジスタ18A、18Bはレベルシフト電圧を出力端
に伝達するエミッタフォロワー回路を形成している他に
、(8)式に示したようなダイオード電圧を発生させて
、トランジスタ7A 、7Bのダイオード電圧の変化に
よる非線形性の発生を補償している。このように第2の
実施例においては簡潔で、有効な回路構成になっている
なお、あまり精度を必要としない場合や、電流増幅率が
充分大きい場合には、トランジスタ18A。
18Bをダイオードに置き換えることもできる。
この場合は(7)弐次降の各式において、町=0とした
ことと同一であシ、本実施例の本質的な有効性が損なわ
れるものではない。ところで第1および第2の実施例に
おいて、単位回路の入出力特性上必要な、入力電圧零に
おける急激なレベルシフトを行なうために、比較器と電
流スイッチを用いているが、この感度を高めるためには
、比較器の利得を上げればよく、この比較器の出力は、
第5図に示したように、各ビットの変換出力データとも
なるため、比較器が2つの役割を果たし、単位回路中に
設けたことによる回路が複雑さの増加を招くことはない
(発明の効果) 本発明によれば、バイナリ−符合を発生させる継続型A
D変換器において、これを構成する各単位回路の回路形
式を差動型とし、2つの出力信号は互いに相補的な電圧
関係にすることにより、温度ドリフトやノイズに対して
安定で、電源ラインの電圧低下により生じる各単位回路
の出力電圧の電圧レベル変動を除去し、安定で高精度の
縦続型AD変換器が安い原価で構成できる効果がある。
さらに、単位回路における負荷回路を抵抗、およびダイ
オード、またはダイオード電圧を発生するように接続さ
れたトランジスタを縦続に接続することによシ、従来の
ように近似的に成シ立っていた線形性を越えた、より高
精度な縦続型AD変換器が実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の単位回路の入出力特性図、第2図は従来
の縦続型AD変換器のブロック図、第3図は本発明の第
1実施例の単位回路の回路図、第4図は同人出力特性図
、第5図は本発明による単位回路を用いた縦続型AD変
換器のブロック図、第6図は本発明の第2の実施例によ
る単位回路の回路図である。 ■・・・信号、2・・・しきい値電圧、3A、3B。 3C・・・単位回路、4 A 、 4 B 、 4. 
C、4,D・・・比較器、5A、5B 、5C,5D・
・・変換出力端、5A。 6B ・入力端、7A 、7B・・トランジスタ、9A
。 9B・・電流源、IOA、IOB・・・負荷抵抗、11
・・電流源、12A、12B・・・電流スイッチ、13
・・比較器、144 、14 B・・・出力端、15・
・・比較出力、16・・動作電源、17A、17B・・
・抵抗、18A、18B・・・トランジスタ、19A、
19B・・ダイオード。 代 理 人 星 野 恒 司パ 、−゛ 第1図 第2図 第3図 第4図 一〇+ 入力電圧 第5図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一対の入力端子のそれぞれの端子間の電位差を線
    形上一対の負荷の電位差に変換する回路と、前記入力端
    子間の電位差の極性に応じて、前記一対の負荷の出力バ
    イアスレベルを交互に切換え、さらにそれぞれの出力電
    圧が相補的な関係にある回路を有する複数個の単位回路
    を備なえ、それぞれの単位回路の一対の出力端と続いて
    接続される単位回路の一対の入力端を接続して、構成す
    ることを肪徴とする縦続型AD変換器。
  2. (2)それぞれのベースが一対の入力端に接続され、そ
    れぞれのエミッタ間が抵抗を介して接続された一対のト
    ランジスタの、それぞれのコレクタ電流に対する負荷回
    路からの電圧をもって出力電圧とし、入力電位差を比較
    する比較器により動作せしめられる電流スイッチによシ
    、電流源の電流経路を交互に切り換えて、前記出力電圧
    のそれぞれの電圧レベルを変化させる単位回路を有する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の縦続
    型AD変換器。
  3. (3) それぞれのベースが一対の入力端に接続され、
    それぞれのエミッタ間が抵抗を介して接続された一対の
    トランジスタの、それぞれのコレクタ電流を電圧に変換
    する負荷回路を、抵抗とダイオード、またはベースコレ
    クタ間に抵抗を有するトランジスタを直列に接続して構
    成した単位回路を有することを特徴とする特許請求の範
    囲第(1)項記載の縦続型AD変換器。
  4. (4)それぞれのベースが一対の入力端に接続され、そ
    れぞれのエミッタ間が抵抗を介して接続された第1の一
    対のトランジスタにより、入力電位差を一対の電流端を
    流れる電流差に変換する回路と、抵抗およびダイオード
    と、ベースに抵抗を接続しコレクタを電源に接続した第
    2の一対のトランジスタのエミッタを直列に接続した一
    対の負荷回路と、互のエミッタの共通接続点を電流源に
    接続し、コレクタを前記第2の一対のトランジスタのベ
    ースに接続した一対のトランジスタとよシ構成された、
    電流スイッチを入力電位差の極性に応じて交互に切り換
    えることにより出力電圧のレベルシフトを行なう回路を
    有することを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載
    の縦続型AD変換器。
JP18668883A 1983-08-03 1983-10-07 縦続型ad変換器 Pending JPS6079827A (ja)

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JP18668883A JPS6079827A (ja) 1983-10-07 1983-10-07 縦続型ad変換器
US06/636,410 US4599602A (en) 1983-08-03 1984-07-31 Serial-type A/D converter utilizing folding circuit cells

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JPS6079827A true JPS6079827A (ja) 1985-05-07

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05175844A (ja) * 1991-12-20 1993-07-13 Kawasaki Steel Corp A/d変換回路

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52114257A (en) * 1976-03-22 1977-09-24 Nec Corp Encoder device
JPS5310257A (en) * 1976-07-15 1978-01-30 Tektronix Inc Analoggtoodigital converter

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