JPS61126823A - Analog-digital converter - Google Patents

Analog-digital converter

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JPS61126823A
JPS61126823A JP24710884A JP24710884A JPS61126823A JP S61126823 A JPS61126823 A JP S61126823A JP 24710884 A JP24710884 A JP 24710884A JP 24710884 A JP24710884 A JP 24710884A JP S61126823 A JPS61126823 A JP S61126823A
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JP
Japan
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converter
analog input
input signal
differential amplifier
signal
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JP24710884A
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Inventor
Kazuo Ryu
笠 和男
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

PURPOSE:To form an A/D converter which converts even an analog input signal coming from a large signal source resistance with high accuracy by decreasing a rush current generated in sampling the analog input signal. CONSTITUTION:When it is supposed that an A/D converter is actuated by a unipolar power supply and a reference voltage VREF of a D/A converter 8 is equal to a power supply voltage, accurate comparison cannot be attained up to the LSB (least significant bit), because a common mode input voltage range of a differential amplifier is narrower in general than the range from zero to the power supply voltage when the analog input signal is zero or equal to the VREF. Then in the conversion within the common mode input voltage range of the differential amplifier 13, the analog input signal and the output signal of the D/A converter 8 are compared directly by the differential amplifier 13 and in the conversion of the analog input signal at the outside of the common mode input voltage range of the differential amplifier 13, a chopper stabilizing system as in a conventional example is adopted. Then the rush current is suppressed to 1/4 of the conventional example.

Description

【発明の詳細な説明】 (*業上の利用分野) 本発明はアナログディジタル変換器に関し、特にMO8
技術により作られるアナログディジタル変換器(以下A
/D変換器と記す)に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] (*Field of Industrial Application) The present invention relates to an analog-to-digital converter, and particularly to an MO8
Analog-digital converters (hereinafter referred to as A) made using technology
/D converter).

(従来の技術) 従来のMO8技術による逐次比較型入/D変換器の一例
が、雑誌” IEEg Journal of 5ol
id−8tate C1rcuit’のVOL、 5C
−13,No、 6゜December 1978.7
85〜791頁に示されている。
(Prior art) An example of a successive approximation input/D converter using conventional MO8 technology is published in the magazine "IEEg Journal of 5ol".
id-8tate C1rcuit' VOL, 5C
-13, No, 6゜December 1978.7
It is shown on pages 85-791.

このL/DR91に器の構成図ft第5図に示す。この
A/D変換器は、比較器にインバータの入力と出力の間
にスイッチで帰還をかけた、いわゆるチ冒ツバ安定化比
較器を使用して2す、比較器の入力オフセット誤差やド
リフトの低減を計っていることを一つの特徴としている
The configuration diagram of this L/DR 91 is shown in Fig. 5. This A/D converter uses a so-called chip-stabilized comparator in which feedback is applied between the input and output of the inverter using a switch. One of its features is that it is designed to reduce

この回路は、まずスイッチ2,4がON、  スイッチ
3がOFFの状態で入力端子1全通してアナログ入力信
号が容量5でサンプリングされる。次にスイッチ2,4
がOFF、  スイッチ3がONとなることによってア
ナログ入力信号が容t5にホールドされる。ここで、逐
次比較のシーケ/スが開始され、まずディジタルアナロ
グ変換器(以下D/入入換換器記す)8よりスイッチ3
t−介して容t5に電圧V(社)r/2が供給される。
In this circuit, an analog input signal is sampled by a capacitor 5 through all input terminals 1 with switches 2 and 4 turned on and switch 3 turned OFF. Next, switch 2, 4
is turned off and switch 3 is turned on, whereby the analog input signal is held in capacitor t5. Here, the sequence of successive approximation is started, and first, the switch 3
A voltage V (company) r/2 is supplied to the capacitor t5 via t-.

ここにV鵠rはD/ん変換器8に供給される基準電圧を
示す。逐次比較時の節点10の電圧(Yxo)  は、
次式のようになる。
Here, V is the reference voltage supplied to the D/N converter 8. The voltage at node 10 (Yxo) during successive approximation is
It becomes as follows.

vto −(VDAC−VIN ) +Vruここで、
VDACはD/4/換器8の出力電圧。
vto −(VDAC−VIN) +Vru where,
VDAC is the output voltage of the D/4/converter 8.

VINはアナログ入力電圧およびVTMはインバータロ
に帰還をかけたときの入・出電圧を示す。この式により
明らかなごとく、アナログ入力電圧がVttxr / 
2より大きい場合は、インノく一夕6の出力は「1」を
示し、その結果逐次比較レジスタ7のM2S(@上位ビ
ット)は「1」にセットされ、D/A変換器8の出力t
 3 / 4 Vtty にセットする。
VIN indicates the analog input voltage, and VTM indicates the input/output voltage when feedback is applied to the inverter. As is clear from this formula, the analog input voltage is Vttxr /
If it is larger than 2, the output of Innoku Ichiyo 6 indicates "1", and as a result, M2S (@upper bit) of successive approximation register 7 is set to "1", and the output t of D/A converter 8
Set to 3/4 Vtty.

一方、アナログ入力電圧がYar+r/2より小さい場
合は、インバータ6の出力は「0」を示し、その結果逐
次比較レジスタのMOBはrOJにクリヤーされ、D/
A変換器8の出力を1/4v叩Pにセットする。これら
の逐次比較動作はD/A変換器8の最小分解能まで続け
られ、その変換結果カ逐次比較レジスタ7に保持される
On the other hand, when the analog input voltage is smaller than Yar+r/2, the output of the inverter 6 shows "0", and as a result, the MOB of the successive approximation register is cleared to rOJ, and the D/
Set the output of the A converter 8 to 1/4V/P. These successive approximation operations are continued until the minimum resolution of the D/A converter 8 is achieved, and the conversion results are held in the successive approximation register 7.

また、池の例として1本願の発明者の提案した特開昭5
9−132231かりる。この例は、前述のん/D変換
器と同じく、比較器にチ1ツバ安定化方式を用い、さら
に高精度化を計るために増幅器に差動型増幅器を採用し
たものである。このA/D変換器の構成図は、第6図に
示される。図中。
In addition, as an example of a pond, there is also
9-132231 Karuru. In this example, like the above-mentioned N/D converter, a chip stabilization method is used for the comparator, and a differential amplifier is used for the amplifier in order to further improve accuracy. A configuration diagram of this A/D converter is shown in FIG. In the figure.

第5図と同一機能を有する素子につりでは同一番号で示
している。
Elements having the same functions as those in FIG. 5 are designated by the same numbers.

図において、入力端子1に供給されたアナログ入力信号
はスイッチ2t−介して容量5でナングリ゛ングされる
。このとき容t5の他方の電極はスイッチ11を介して
D/A変換器8の出力電位vgzr/2にバイアスされ
ている。次に、スイッチ2゜11をOFF、  スイッ
チ3ftONすることによって、アナログ入力信号は容
t5にホールドされる。
In the figure, an analog input signal supplied to an input terminal 1 is connected to a capacitor 5 via a switch 2t. At this time, the other electrode of the capacitor t5 is biased to the output potential vgzr/2 of the D/A converter 8 via the switch 11. Next, by turning off the switch 2°11 and turning on the switch 3ft, the analog input signal is held in the capacitor t5.

このA/D変換器の変換方式も、#&10例のA/D変
換器と同様に逐次比較方式であり、以降の逐次比較動作
の説明は省略する。
The conversion method of this A/D converter is also a successive approximation method like the A/D converter in the #&10 example, and the subsequent explanation of the successive approximation operation will be omitted.

!!86図において、共通線14はD/A変換器8のV
azr/2に接続されている。これは、この共通線14
の電位がV ur/ 2より小さい場合、アナログ入力
信号がVazr/2に等しいとき節点10が負の電位に
なり、スイッチ11を構成しているNチャンネルMO8
FETttte成するP−ウェル層とN型拡散層との間
に順方向電流が流れ、これによって容t5の保持電荷が
変動し、結果的に変換精度を劣下させる。また、この共
通線14の電位がv1/2より大きい場合は、アナログ
入力信号がゼロのとき節点10にはVttzr IJ、
上、すなわち電源μ上の電圧が発生し、スイッチ11を
構成しているPチャンネルMO8FET(7)P型拡散
層とN型基板との間に順方向電流が流れ容[5に保持さ
れている電荷が漏れる。したがって、この共通線14t
−V、y/2にバイアスすることによって、容量5の保
持電荷の変動を防止し、ゼロから電源までの広−範囲の
アナログ入力信号のディジタル変換が可能となる。
! ! In FIG. 86, the common line 14 is the V of the D/A converter 8.
Connected to azr/2. This is this common line 14
When the potential of V ur/2 is smaller than V ur/2, the node 10 becomes a negative potential when the analog input signal is equal to Vazr/2, and the N-channel MO8 forming the switch 11
A forward current flows between the P-well layer and the N-type diffusion layer forming the FET, which causes the charge held in the capacitor t5 to fluctuate, resulting in a decrease in conversion accuracy. Furthermore, if the potential of this common line 14 is greater than v1/2, when the analog input signal is zero, the node 10 has Vttzr IJ,
A voltage is generated on the top, that is, on the power supply μ, and a forward current flows between the P-type diffusion layer and the N-type substrate of the P-channel MO8FET (7) that constitutes the switch 11, which is maintained at the capacitance [5]. Charge leaks. Therefore, this common line 14t
By biasing to -V, y/2, fluctuations in the charge held in the capacitor 5 are prevented, and analog input signals can be digitally converted over a wide range from zero to the power supply.

しかしながら、これら従来例の工うに、アナログ入力信
号を容t5でサンプリングし、ホールドするチ冒ツバ安
定化比較器を内蔵したA/D変換器においては、前の被
変換アナログ入力信号電圧と次の被変換アナログ入力信
号電圧との間に電位差がめる場合、次の被変換アナログ
入力信号のサンプリングにお−て、容t5が充・放電さ
れるために、瞬間的に、いわゆるラッシュ電流が流れる
However, in these conventional methods, in an A/D converter with a built-in chip stabilization comparator that samples and holds the analog input signal with the capacitor t5, the voltage of the previous analog input signal to be converted and the voltage of the next analog input signal are When a potential difference is created between the conversion target analog input signal voltage and the conversion target analog input signal voltage, the capacitor t5 is charged and discharged at the next sampling of the conversion target analog input signal, so that a so-called rush current flows instantaneously.

このため、特にアナログ入力信号源の抵抗が太きい場せ
にはその入力端子において、誤差電圧を発生し、結果的
に変換誤差金主じていた。
For this reason, especially when the resistance of the analog input signal source is large, an error voltage is generated at its input terminal, resulting in a conversion error.

(発明の目的) 本発明の目的は、チ盲ツバ安定化比較器を内蔵したA/
D変換器において、アナログ入力信号をナンプリングす
るときに発生するラッン:Lt流を低減することによっ
て、信号源抵抗が太きりアナログ入力信号でも高精度に
変換可能なA/D変換器を提供することにある。
(Object of the Invention) The object of the present invention is to provide an A/
To provide an A/D converter capable of converting even an analog input signal with high precision even with a thick signal source resistance by reducing run: Lt current generated when numbering an analog input signal in a D converter. It is in.

(発明の構成) 本発明のアナログディジタル変換器の構成は、第1およ
び第2の入力端子からの入力電圧を差動増幅する差動増
幅器と、この差動増幅器の出力電圧に応じたディジタル
信号を出力する逐次比較レジスタと、この逐次比較レジ
スタからのディジタル串力信号に応じたアナログ信号を
出力しかつ比較基準電圧を出力するD/4変換器と、こ
のD/A変換器の出力信号とディジタル変換すべきアナ
ログ入力信号とを切換え各1素子を介して前記第1およ
び第2の入力端子に供給する入力回路とを備え、この入
力回路は、前記D/Af換器の出力信号を前記アナログ
入力信号と切替えて前記6醍素子の一方の電極に接続す
る第1のスイッチ手段と、前記アナログ入力信号tl−
前記容瞼素子の他方の電極との接続に切替え前記第1の
入力端子へ供給する第2のスイッチ手段と、前記6欧素
子の一方の電極と前記基準電圧の中点電位とを切替えて
接続する第3のスイッチ手段と、前記D/A変換器の出
力電圧と接続を前記中点電位との接続に切替えて前記第
2の入力端子と接続する第4のスイッチ手段とを有する
こと1&:特徴とする。
(Configuration of the Invention) The configuration of the analog-to-digital converter of the present invention includes a differential amplifier that differentially amplifies input voltages from first and second input terminals, and a digital signal corresponding to the output voltage of the differential amplifier. A successive approximation register that outputs a digital output signal from the successive approximation register, a D/4 converter that outputs an analog signal corresponding to the digital output signal from the successive approximation register and a comparison reference voltage, and an output signal of the D/A converter. an input circuit that switches an analog input signal to be converted into a digital signal and supplies the output signal to the first and second input terminals through one element each; a first switch means for switching between the analog input signal and connecting the analog input signal tl- to one electrode of the six-dimensional element;
a second switch means that switches the connection to the other electrode of the eyelid element and supplies it to the first input terminal, and switches and connects one electrode of the six-electrode element to the midpoint potential of the reference voltage; and a fourth switch means that connects the output voltage of the D/A converter to the midpoint potential and connects it to the second input terminal.1&: Features.

本発明における入力回路は、第1のスイッチ手段が、前
記D/A変換器の出力信号を前記アナログ入力信号と@
2のタイξングVcヨるす/プリング期間切替えて前記
gt素子の一方の磁極に接続し、第2のスイッチ手段が
、#&1のタイミングで接続される前記アナログ入力信
号との接続を前記第2のタイミングで前記容量素子の能
力の磁極との接続に切替えて前記第1の入力端子へ接続
し、第3のスイッチ手段が、前記第1のタイミングで前
記gt素子の一方の1極に前記基準電圧の中点電位を接
続し第3のタイミングで切離し、第4のスイッチ手段が
、前記第1のタイミングで接続された前記D/A変換器
の出力電圧との接続を前記第2のタイミングで前記中点
電位との接続に切替えて前記第2の入力端子と接続する
よう動作する。
In the input circuit according to the present invention, the first switch means converts the output signal of the D/A converter into the analog input signal and @
2 timing ξ is connected to one magnetic pole of the gt element by switching the timing Vc rotation/pulling period, and the second switching means switches the connection with the analog input signal connected at the timing # & 1 to the first magnetic pole. At the second timing, the capacity of the capacitive element is switched to the magnetic pole and connected to the first input terminal, and the third switch means connects one pole of the gt element to the first input terminal at the first timing. A fourth switch means connects and disconnects the midpoint potential of the reference voltage at a third timing, and connects the output voltage of the D/A converter connected at the first timing to the second timing. Then, the connection is switched to the midpoint potential and connected to the second input terminal.

(実施例) μ下図面を参照して本発明の詳細な説明する。(Example) The present invention will be described in detail with reference to the drawings below.

第1図は本発明によるA/D変換器の一実施例の構成図
を示し、第2図に各スイッチのタイミングチャートを示
す。図中、第6図と同一の機能を有する素子については
同一の番号で示し、本実施例では、スイッチ15〜18
の接続が従来例と異っている。本実施例は、スイッチ2
.3が第lのスイッチ手段、スイッチ15.16が第2
のスイッチ手段、スイッチ17が第3のスイッチ手段、
スイッチ18が第4のスイッチ手段に相当する。本実施
例も逐次比較方式を採用しているが、本実施例では、従
来例で説明したような、逐次比較動作の前にアナログ入
力信号のナンプリングおよびホールドが行なわれない。
FIG. 1 shows a configuration diagram of an embodiment of an A/D converter according to the present invention, and FIG. 2 shows a timing chart of each switch. In the figure, elements having the same functions as those in FIG. 6 are indicated by the same numbers, and in this embodiment, switches 15 to 18
The connection is different from the conventional example. In this embodiment, switch 2
.. 3 is the lth switch means, and switch 15.16 is the second switch means.
switch means, switch 17 is a third switch means,
The switch 18 corresponds to fourth switch means. This embodiment also employs the successive approximation method, but in this embodiment, the analog input signal is not numbered and held before the successive approximation operation as described in the conventional example.

まず、スイッチ3.15.17がON、 スイッチ2゜
16がOFF、さらにスイッチ18がD/A変換器8の
出力9側へ接続される(第2図の上位2ビツトの変換期
間T1)。このようなスイッチの状態でアナログ入力信
号はスイッチ1st−介して直接差動増幅器13の正転
入力端子へ供給されろ。一方、差動増幅器130反転入
力端子はスイッチ18を介してD/A変換器8の出力9
へ接続されている。また、容量5の一方の電極はスイッ
チ3を介してD/A変換器8の出力9へ接続されており
、容量5の他方の電極はスイッチ17を介してD/A変
換器のVagr/2電位へ接続されている。したがって
、逐次比較シーケンスの開始と同時にアナログ入力信号
は、ます差動増幅器13によってD/A変換器8の出力
信号であるVat/2と比較される。同時に、含量5は
D/&’&換器8の出力信号で充電される。
First, the switches 3, 15, and 17 are turned on, the switch 2.16 is turned off, and the switch 18 is connected to the output 9 side of the D/A converter 8 (conversion period T1 of the upper two bits in FIG. 2). In this switch state, the analog input signal is directly supplied to the normal input terminal of the differential amplifier 13 via the switch 1st-. On the other hand, the inverting input terminal of the differential amplifier 130 is connected to the output 9 of the D/A converter 8 via the switch 18.
connected to. Further, one electrode of the capacitor 5 is connected to the output 9 of the D/A converter 8 via the switch 3, and the other electrode of the capacitor 5 is connected to the Vagr/2 of the D/A converter via the switch 17. connected to electrical potential. Therefore, at the same time as the successive approximation sequence starts, the analog input signal is compared with Vat/2, which is the output signal of the D/A converter 8, by the differential amplifier 13. At the same time, the content 5 is charged with the output signal of the D/&'& converter 8.

このMSB比較において、アナログ入力信号がV(社)
F/2より大きい場合は、差動増幅器13の出力は旧方
向に飽和し、逐次比較レジスタ7はMS8t−rlJに
セットする。そしてD/A変換器8の出力信号が3/4
VREF にセットされ、第2ビツトの比較が行なわれ
る。このときも容量5はD/入入換換器8出力信号でろ
る3/4v回?で充電される。
In this MSB comparison, the analog input signal is
If it is larger than F/2, the output of the differential amplifier 13 is saturated in the old direction, and the successive approximation register 7 is set to MS8t-rlJ. Then, the output signal of the D/A converter 8 is 3/4
VREF is set and the second bit is compared. At this time, capacitor 5 is 3/4v times the output signal of D/shunter 8? will be charged.

また、MSB比較におりてアナログ入力信号が”Jut
/2より小さい場合、差動増幅器13の出力は負方向に
飽和し、逐次比較レジスタ7はMOBfr:rOJにセ
ットする。そして、D/A変換器8の出力信号が1 /
 4 vRIF’にセットされ、第2ビツトの比較が行
なわれると同時に、容量5はD/入入換換器8出力信号
である1 / 4 V’apt、r で充電される。こ
のL5に逐次比較動作を継続していくことにより、容量
5はまずまずアナログ入力信号に近−電圧で充電される
Also, in the MSB comparison, the analog input signal is “Jut”.
If it is smaller than /2, the output of the differential amplifier 13 is saturated in the negative direction, and the successive approximation register 7 is set to MOBfr:rOJ. Then, the output signal of the D/A converter 8 is 1/
4 vRIF' and while the second bit is compared, the capacitor 5 is charged with 1/4 V'apt,r, which is the output signal of the D/switcher 8. By continuing the successive approximation operation on this L5, the capacitor 5 is charged to a voltage close to the analog input signal.

しかしながら、ここで1本発明によるA/D変換器が単
一電源で動作し、さらにD/A変換器の基準電圧V旺r
が電源電圧に等しいとすれば、アナログ入力信号がゼロ
あるいは’/RIIF に等しいとき差動増幅器13の
同相入力電圧範囲が一般に。
However, here, the A/D converter according to the present invention operates with a single power supply, and furthermore, the reference voltage V of the D/A converter is
is equal to the power supply voltage, then the common mode input voltage range of the differential amplifier 13 is generally when the analog input signal is equal to zero or '/RIIF.

ゼロから電源電圧の範囲より狭いためにL8B(最下位
ビット〕まで精度よく比較できない。そこで本発明にお
いては、差動増幅器13の同相入力電圧範囲内の変・臭
は、μ上説明したごとく、アナログ入力信号とD/入入
換換器8出力信号を差動増幅器13によって直接比較し
、差動増幅器13の同相入力電圧範囲外のアナログ入力
信号の変換は従来例のようにチ1ツバ安定化方式を採用
している。
Because it is narrower than the range from zero to the power supply voltage, it is not possible to accurately compare down to L8B (the least significant bit).Therefore, in the present invention, variations and smells within the common mode input voltage range of the differential amplifier 13 are as explained above. The analog input signal and the output signal of the D/switching switch 8 are directly compared by the differential amplifier 13, and the conversion of the analog input signal outside the common mode input voltage range of the differential amplifier 13 is made uniformly stable as in the conventional example. The method is adopted.

ここで具体例によって本発明をさらに詳細に説明する。The present invention will now be explained in more detail by way of specific examples.

いま、本発明に:るA/D変換器の電源電圧およびD/
A変換器の基準電圧を5vとし、被変換アナログ入力信
号を閂じぐ5vとする。
Now, according to the present invention: the power supply voltage and D/D converter of the A/D converter
The reference voltage of the A converter is 5V, and the analog input signal to be converted is 5V.

まず、上位ビットについて、差動増幅器13の同相入力
電圧範囲を越えな一範囲で、第1図に示すごとく各スイ
ッチをセットし、逐次比較を行なう。なお、差動増幅器
13の一例として、弗4図に示すよつな増@器を用いた
場合、その同相入力電圧範囲は約1vから4vの範囲に
ある。
First, for the upper bits, each switch is set as shown in FIG. 1 within a range that does not exceed the common mode input voltage range of the differential amplifier 13, and successive approximation is performed. In addition, when the amplifier shown in FIG. 4 is used as an example of the differential amplifier 13, its common mode input voltage range is in the range of about 1v to 4v.

したがって、MOBから順次逐次比較を行なったとき、
D/A変換器8の出力電圧は、Z5v−3、75v−4
,375V−・・・・・・と変化していくが前述のとと
く差動増幅器13の同相入力電圧範囲の上限が約4vで
あることから、アナログ入力信号とD/入入換換器8出
力信号を直接差動増幅器で比較できるのは第2ビツトま
ででめる。このとき容量5は3.75Yと2.5vの電
位差で充電されている。
Therefore, when performing successive approximation from MOB,
The output voltage of the D/A converter 8 is Z5v-3, 75v-4
, 375V-... However, since the upper limit of the common mode input voltage range of the above-mentioned differential amplifier 13 is approximately 4V, the analog input signal and the D/switching switch 8 Only the second bit can be compared directly with the output signal using a differential amplifier. At this time, the capacitor 5 is charged with a potential difference of 3.75Y and 2.5V.

次に、第3ビツト以降の変換を開始する前に。Next, before starting the conversion of the third bit onwards.

スイッチ2,16がON、  スイッチ3,15がOF
F’L、スイッチ18はD/入変喚器8のvR計/2側
ヘセットされる(第2図のサンプリング期間T2 )。
Switches 2 and 16 are ON, switches 3 and 15 are OFF
F'L, the switch 18 is set to the vR meter/2 side of the D/input converter 8 (sampling period T2 in FIG. 2).

したがって、アナログ入力信号が容量5でサンプリング
されるが、このとき容量5はすでに3.75Vと2.5
vの電位差で充電されているので、5vのアナログ入力
信号が入力されても1゜25vに相当する電荷の移動の
みで比較的小さなラッンエ電流に抑えることができる。
Therefore, the analog input signal is sampled by capacitor 5, but at this time capacitor 5 is already 3.75V and 2.5V.
Since it is charged with a potential difference of V, even if an analog input signal of 5 V is input, only a charge corresponding to 1°25 V moves and the Lanier current can be suppressed to a relatively small amount.

これに対し、従来例によルば、まずOvのアナログ入力
信号tす/プリング・ホールドしたのち変換し1次に、
5vのアナログ入力信号をサンプリングした場曾、57
に相当する電荷の移動があり、したがって大きなラッシ
ェ電流が流れていた。
On the other hand, according to the conventional example, the analog input signal of Ov is first pulled and held, then converted, and the
57 samples of 5V analog input signal
There was a charge movement corresponding to , and therefore a large Lasche current was flowing.

このように本発明によれば少なくともラッンエ電流を従
来の174に抑えることがaT能であり、さらに、弗2
ビットの比較結果によって、D/A変換器の出力は4.
375 Vにセットされ、この電圧まで充電すればラッ
ン為電流を従来の1/8に抑えることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to suppress the Lanier current to at least 174 compared to the conventional one, and furthermore,
Depending on the bit comparison result, the output of the D/A converter is 4.
It is set to 375 V, and if it is charged to this voltage, the run current can be suppressed to 1/8 of the conventional one.

本発明によるA/D変換器では、第3ビツトμ降の逐次
比較がスイッチ3iON、スイッチ2゜17をOFFと
することにより開始される(第2図の3ビツトta降の
変換期間T4 )。この際、スイッチ17をOFFした
時点で(第2図T3  )、アナログ入力信号は容量5
にホールドされ、節点10にアナログ入力信号とD/A
変換器8の出力信号の差電圧が発生する。この差電圧が
差動増幅器13によって増幅される。本実施例による第
3ビツトμ降の逐次比較動作は従来例に同じであり、そ
の詳細な説明は省略する。
In the A/D converter according to the present invention, successive approximation of the 3rd bit μ step-down is started by turning the switch 3iON and the switch 2°17 OFF (3-bit TA step-down conversion period T4 in FIG. 2). At this time, when the switch 17 is turned off (T3 in Figure 2), the analog input signal is
The analog input signal and D/A signal are held at node 10.
A differential voltage of the output signal of the converter 8 is generated. This differential voltage is amplified by the differential amplifier 13. The successive approximation operation of the third bit μ drop according to this embodiment is the same as that of the conventional example, and a detailed explanation thereof will be omitted.

第3図は本発明の池の実施例のブロック図であり、第1
図に対して容量19.差動増幅器からなるバッファアン
プ20,21が付加されている。上位ビットの変換時に
D/LR/器8の出力信号で容量5が充・放電されるた
めラッンユ電流が流れるが、もしD/A変換器8の出力
抵抗値が十分に小さい場合は変換4度に影響はなく、ス
イッチ3とD/入入換換器8出力9を直接、接続するこ
とは可能である。しかし、その出力抵抗値が大きい場合
はラック&電流による影響が問題となる。したがって、
本実施例のように、電圧ホロクー接続されたバッファア
ンプ20′t−介して、スイッチ3とD/A変換器8の
出力9とを接続することが好ましい。また、同様に電圧
ホロワ−接続されたバッファアンプ21はD/入入換換
器8比較器の相互干渉を避けるために追加されている。
FIG. 3 is a block diagram of an embodiment of the pond according to the present invention;
Capacity 19. Buffer amplifiers 20 and 21 consisting of differential amplifiers are added. When converting the upper bit, the capacitor 5 is charged and discharged by the output signal of the D/LR/converter 8, so a run-y current flows, but if the output resistance value of the D/A converter 8 is sufficiently small, the conversion will be performed 4 times. It is possible to directly connect the switch 3 and the output 9 of the D/shunter 8 without affecting. However, if the output resistance value is large, the influence of rack and current becomes a problem. therefore,
As in this embodiment, it is preferable to connect the switch 3 and the output 9 of the D/A converter 8 via the buffer amplifier 20't- connected in a voltage holocouple manner. Further, a buffer amplifier 21 similarly connected as a voltage follower is added in order to avoid mutual interference between the D/switching device 8 and the comparator.

さらに容量19はサンプリング容量5に2けるリーク電
流等による誤差を補償するために付加されたものである
Further, the capacitor 19 is added to the sampling capacitor 5 to compensate for errors caused by leakage current or the like.

17114図は本実施例のA/D変換器の比較器に使用
される差動増幅器の一例の回路図でめる。図中、24〜
32はPChトランジスタ、33〜38はNchトラン
ジスタ、39.40は段間容量、41はスイッチである
。切設の差動増幅器は、Pch )ランジスタ27,2
8とNChトラ/ジスタ34.35とからなり1次段の
差動増幅器は、Pch)う/ラスタ31゜32とNch
 トランジスタ36,37.38から構成されこれら増
幅器には、Pch トランジスタ24〜30とNChト
ラ/ジスタ33とからなるバイアス回路から定を流が供
給される。この差動増幅器は、UJ段の入力オフセット
電圧を股間容量39.40に保持することによって補償
しており、高精度比較器として好適な差動増幅器となっ
ている。
Figure 17114 is a circuit diagram of an example of a differential amplifier used in the comparator of the A/D converter of this embodiment. In the figure, 24~
32 is a PCh transistor, 33 to 38 are Nch transistors, 39.40 is an interstage capacitor, and 41 is a switch. The cut-out differential amplifier is Pch) transistor 27,2
The primary stage differential amplifier consists of Pch) U/rasters 31, 32 and Nch
A constant current is supplied to these amplifiers comprised of transistors 36, 37, and 38 from a bias circuit comprised of Pch transistors 24 to 30 and an Nch transistor/transistor 33. This differential amplifier compensates for the input offset voltage of the UJ stage by maintaining the crotch capacitance of 39.40, making it suitable as a high-precision comparator.

(発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、アナログ入力信
号をサンプリングするときに発生するラッシェ電流を低
減することによって、信号源抵抗値が大きい場合でも変
換速度を低下させることなく高精度なディジタル変換が
可能であり、さらに単一電源で零から電源電圧までの広
範囲のアナログ信号の変換が可能で、モ、ノリシック化
に好適なへ/D変換器を得ることができる。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, by reducing the Lasche current that occurs when sampling an analog input signal, the conversion speed can be maintained even when the signal source resistance value is large. It is possible to obtain a D/D converter that is capable of highly accurate digital conversion, and is also capable of converting a wide range of analog signals from zero to power supply voltage with a single power supply, and is suitable for monolithic implementation.

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

第1図、第3図は本発明の第1および第2の実施例の構
成図、第2図は′il!I1図および第3図の動作を示
すタイミノグチヤード、44図は本実施例の比較器t−
構成する差動増幅器の回路図、第5図。 第6図は従来のチ菖ツバ安定化比較器を用いたN/D/
換器の二側を示す構成図である。図において、 1.51.52・・・・・・入力端子、2.3.4.1
1.15〜18.41・・・・・・スイッチ、5,12
.19・・・・・・容量、6・・・・・・インバータ、
7・・・・・・逐次比較レジスタ、8・・・・・・D/
A変換器、9・・・・・・出力、10・・・・・・節点
、13.20.21・・・・・・差動増幅器、14・・
・・・・共通線。 24〜32・・・・・・Pch )ランジスタ、33〜
38・・・・・・Nchトランジスタ、39 、40・
・・・・・段間gfk、53・・川・出力端子である。 Vvρ 第 4 関 zFF
1 and 3 are block diagrams of the first and second embodiments of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of the first and second embodiments of the present invention. Figures I1 and 3 show the operation of the timing diagram, and Figure 44 shows the comparator t- of this embodiment.
FIG. 5 is a circuit diagram of the constituent differential amplifier. Figure 6 shows the N/D/
FIG. 2 is a configuration diagram showing two sides of the exchanger. In the figure, 1.51.52... Input terminal, 2.3.4.1
1.15-18.41...Switch, 5,12
.. 19... Capacity, 6... Inverter,
7...Successive approximation register, 8...D/
A converter, 9... Output, 10... Node, 13.20.21... Differential amplifier, 14...
...Common line. 24~32...Pch) transistor, 33~
38...Nch transistor, 39, 40.
...Interstage gfk, 53... River output terminal. Vvρ 4th function zFF

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 第1および第2の入力端子からの入力電圧を差動増幅す
る差動増幅器と、この差動増幅器の出力電圧に応じたデ
ィジタル信号を出力する逐次比較レジスタと、この逐次
比較レジンタからのディジタル出力信号に応じたアナロ
グ信号を出力しかつ比較基準電圧を出力するD/A変換
器と、このD/A変換器の出力信号とディジタル変換す
べきアナログ入力信号とを切換え容量素子を介して前記
第1および第2の入力端子に供給する入力回路とを備え
、この入力回路は、前記D/A変換器の出力信号を前記
アナログ入力信号と切替えて前記容量素子の一方の電極
に接続する第1のスイッチ手段と、前記アナログ入力信
号を前記容量素子の他方の電極との接続に切替え前記第
1の入力端子へ供給する第2のスイッチ手段と、前記容
量素子の一方の電極と前記基準電圧の中点電位とを切替
えて接続する第3のスイッチ手段と、前記D/A変換器
の出力電圧との接続を前記中点電位との接続に切替えて
前記第2の入力端子と接続する第4のスイッチ手段とを
有することを特徴とするアナログディジタル変換器。
A differential amplifier that differentially amplifies the input voltage from the first and second input terminals, a successive approximation register that outputs a digital signal according to the output voltage of the differential amplifier, and a digital output from the successive approximation register. A D/A converter that outputs an analog signal according to the signal and a comparison reference voltage, and a D/A converter that switches between the output signal of this D/A converter and the analog input signal to be digitally converted via a capacitive element. and a first input circuit that switches the output signal of the D/A converter with the analog input signal and connects it to one electrode of the capacitive element. switch means for connecting the analog input signal to the other electrode of the capacitive element and supplying the analog input signal to the first input terminal; a third switch means for switching the connection to the midpoint potential and a fourth switch means for switching the connection between the output voltage of the D/A converter to the midpoint potential and connecting it to the second input terminal; An analog-to-digital converter comprising a switch means.
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