JPS61156920A - Analog-digital converter - Google Patents

Analog-digital converter

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JPS61156920A
JPS61156920A JP28035384A JP28035384A JPS61156920A JP S61156920 A JPS61156920 A JP S61156920A JP 28035384 A JP28035384 A JP 28035384A JP 28035384 A JP28035384 A JP 28035384A JP S61156920 A JPS61156920 A JP S61156920A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reference voltage
converter
comparators
chopper
comparator
Prior art date
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Pending
Application number
JP28035384A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Wada
朗 和田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS61156920A publication Critical patent/JPS61156920A/en
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  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

PURPOSE:To attain a compact A/D converter by providing a reference voltage source in common to plural comparators and connecting sequentially the reference voltage source to the plural comparators to decrease the A/D converting time. CONSTITUTION:The D/A converter 15 is provided in common to the two comparators 1, 2, the D/A converter 15 receives a prescribed voltage VC to apply D/A conversion to a digital signal supplied from sequential comparison registers 16A, 16B via a multiplexer 18. Input signals A, B and a reference voltage Vref are inputted alternately to the comparators 1, 2, and when the input signal is larger, a low level signal is outputted and when the input signal is smaller, a high level signal is outputted. The contents of each bit of the sequential comparison registers 16A, 16B are decided in order from the high order to the low order based on the result of comparison in the comparators 1, 2 and a digital signal in matching with the input signal A finally remains in the registers. Then the size of the entire A/D converter or the area is decreased and the converting time is decreased.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はA/D (アナログ/ディジタル)変換装置に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an A/D (analog/digital) conversion device.

〔発明の技術的背景および背景技術の問題点〕従来、複
数のアナログ信号を同時にA/D変換する場合信号と同
数のA/D変換器が必要であった。このため、△/D変
換装置が大きくなり、IC化する場合その面積が大きく
なるという問題があった。また、1つのA/D変換器で
複数の信号を△/D変換する場合には、A/D変換器の
面積は小さくてすむが、信号を1つづつ順にA/D変換
しなければならないため、変換時間が長くなるという欠
点があった。
[Technical Background of the Invention and Problems with the Background Art] Conventionally, when a plurality of analog signals are A/D converted at the same time, the same number of A/D converters as the signals are required. For this reason, there is a problem that the Δ/D conversion device becomes large and, when integrated into an IC, its area becomes large. Also, when multiple signals are Δ/D converted by one A/D converter, the area of the A/D converter can be small, but the signals must be A/D converted one by one. Therefore, there is a drawback that the conversion time becomes long.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的はA/D変換時間を短くし、しかもA/D
変換装置をコンパクトに、即ちIC化する場合にはその
面積を縮小することにある。
The purpose of the present invention is to shorten the A/D conversion time and to
In order to make the conversion device compact, that is, to make it into an IC, the objective is to reduce its area.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明のA/D変換装置は、複数の入力信号にそれぞれ
対応する複数のチョッパ型比較器を備え、基準電圧源を
複数の比較器に対して共通に設け、基準電圧源を複数の
比較器に順次接続するようにしたものである。
The A/D conversion device of the present invention includes a plurality of chopper type comparators respectively corresponding to a plurality of input signals, a reference voltage source is provided in common for the plurality of comparators, and a reference voltage source is provided between the plurality of comparators. It is designed to connect sequentially.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第1図は本発明の一実施例を示したものである。 FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.

この実施例のA/D変換装置は2つの入力信号A。The A/D converter of this embodiment has two input signals A.

Bを変換するもので、入力信号電圧A、Bにそれぞれ対
応してチョッパ型比較器1,2が設けられている。この
チョッパ型比較器は基本的には例えば米国特許第3’、
676.702号明細書に記載されたものと同様でイン
バータ9.10、コンデンサ11.12およびスイッチ
3〜8を有するが、本実施例の比較器では、スイッチ4
,5.7とスイッチ3.6.8が交互に開閉される。即
ちスイッチ4.5.7は第2図に示ずクロック信号φ1
が高レベルの時に閉じ、一方スイッチ3,6.8はクロ
ック信号φ1が低レベルの時に閉じる。
Chopper type comparators 1 and 2 are provided corresponding to input signal voltages A and B, respectively. This chopper type comparator is basically used for example in U.S. Pat.
676.702 and has an inverter 9.10, a capacitor 11.12, and switches 3 to 8, but in the comparator of this embodiment, switch 4
, 5.7 and switches 3.6.8 are alternately opened and closed. That is, the switches 4.5.7 are not shown in FIG.
is closed when clock signal φ1 is at a high level, while switches 3 and 6.8 are closed when clock signal φ1 is at a low level.

D/A (ディジタル/アナログ)変換器15は2つの
比較器1.2に対して共通に設(プられている。D/A
変換器15は一定電圧■。を受け、後述の逐次比較レジ
スタ16A、16Bからマルチプレクサ18を介して供
給されるディジタル信号をD/A変換するもので、その
出力が基準電圧V、。fとして、それぞれスイッチ4お
よび6を介して比較器1および2のコンデンサ11およ
び12に交互に供給される。即ち、比較器1に基準電圧
を供給すべき時はマルチプレクサ18により、逐次比較
レジスタ16Aの内容がD/A変換器に供給されてD/
A変換されたものが基準電圧となる。一方、比較器2に
基準電圧を供給すべき時はマルチプレクサ18により、
逐次比較レジスタ16Bの内容がD/A変換器に供給さ
れてD/A変換されたものが基ts雷電圧なる。
A D/A (digital/analog) converter 15 is provided in common for the two comparators 1.2.
The converter 15 has a constant voltage ■. and converts a digital signal supplied via a multiplexer 18 from successive approximation registers 16A and 16B, which will be described later, to a digital signal, and its output is a reference voltage V. f is alternately supplied to capacitors 11 and 12 of comparators 1 and 2 via switches 4 and 6, respectively. That is, when the reference voltage is to be supplied to the comparator 1, the contents of the successive approximation register 16A are supplied to the D/A converter by the multiplexer 18,
The A-converted voltage becomes the reference voltage. On the other hand, when the reference voltage should be supplied to the comparator 2, the multiplexer 18
The contents of the successive approximation register 16B are supplied to the D/A converter, and the result of D/A conversion becomes the base ts lightning voltage.

比較器1.2は入力信号A、Bと基準電圧vrefとを
交互に入力し、入力信号の方が大きいときは低レベル(
「0」レベル)の信号を出力し、入力信号の方が小さい
ときは高レベル(「1」レベル)の信号を出力する。即
ち、第2図に示すように、比較器1はそれぞれクロック
信号φ1の高レベルの時に基準電圧Vrefを取り入れ
る。このとき、スイッチ7は閉状態にあるので、インバ
ータ9は短絡されており、コンデンサ11は基準電圧■
refに充電される。以上の動作をオートゼOという。
Comparator 1.2 alternately inputs input signals A and B and reference voltage vref, and when the input signal is larger, it outputs a low level (
When the input signal is smaller, it outputs a high level signal (“1” level). That is, as shown in FIG. 2, each comparator 1 takes in the reference voltage Vref when the clock signal φ1 is at a high level. At this time, the switch 7 is in the closed state, so the inverter 9 is short-circuited, and the capacitor 11 is connected to the reference voltage
charged to ref. The above operation is called autoze-O.

次にクロック信号φ1が低レベルになると、入力信号A
が入力される。このとき、スイッチは開いているのでイ
ンバータ9はその機能を回復する。即ち、入力信号Aの
方が、コンデンサ11の充電電圧より高ければ、インバ
ータ9の出力が「0」となり、入力信号Aの方が低けれ
ば、インバータ9の出力が「1」となる。このように、
クロック信号φ1が低レベルの時に比較が行なりれる。
Next, when the clock signal φ1 becomes low level, the input signal A
is input. At this time, since the switch is open, the inverter 9 resumes its function. That is, if the input signal A is higher than the charging voltage of the capacitor 11, the output of the inverter 9 becomes "0", and if the input signal A is lower, the output of the inverter 9 becomes "1". in this way,
The comparison is performed when the clock signal φ1 is at a low level.

比較器2も比較器1と同様に動作する。たイし、比較器
2はりbツク信号φ1が低レベルの時にオートゼ0を行
ない、クロック信号φ1が高レベルの時に比較を行なう
Comparator 2 also operates similarly to comparator 1. However, the comparator 2 performs autozero when the clock signal φ1 is at a low level, and performs the comparison when the clock signal φ1 is at a high level.

制御回路17A、17Bはそれぞれ比較器1゜2の出力
を受け、逐次比較レジスター6A。
Control circuits 17A and 17B each receive the output of comparator 1.2, and successive approximation register 6A.

16Bを制御するものである。即ち、比較器1゜2にお
ける比較結果に基いて、逐次比較レジスタ16A、16
Bの各ビットの内容を上位から下位に順に決定していく
。以下その点につき詳しく述へる。逐次比較レジスタは
、変換開始時に、そのMSBが「1」にその他のビット
がすべてrOJにセットされる。その結果、D/A変換
器からは最大値の□の電圧が発生される。そして、比較
器の出力がOであれば(即ち入力信号の方が人きければ
、MSBを「1」にしたまま次のビット即ち第2ビツト
)を「1」に16゜その結果、D/A変換器は最大値の
−の電圧が発生される。逆に入力信号の方が小さければ
MSBをrOJにして第2ビツトを「1」にする。その
結果D/A変換器からは最大値の□の電圧が発生される
。第2ビツトを「1」にした直後の比較の結果入力信号
の方が大きければ第2ビツトを「1」にしたまま第3ビ
ツトを「1」にし、−万人力信号の方が小さければ第2
ビツトを「0」にして第3ビツトを「1」にする。以下
同様にして、LSBまで、各ビットの値を決めていく。
16B. That is, based on the comparison result in the comparator 1.2, the successive approximation registers 16A, 16
The contents of each bit of B are determined in order from the higher order to the lower order. This point will be discussed in detail below. In the successive approximation register, at the start of conversion, its MSB is set to "1" and all other bits are set to rOJ. As a result, the maximum voltage □ is generated from the D/A converter. Then, if the output of the comparator is O (that is, if the input signal is stronger, the next bit, that is, the second bit, with the MSB set to "1") is set to "1" by 16 degrees. As a result, D/ The A converter generates the maximum negative voltage. Conversely, if the input signal is smaller, the MSB is set to rOJ and the second bit is set to "1". As a result, the maximum voltage □ is generated from the D/A converter. As a result of the comparison immediately after setting the second bit to "1", if the input signal is larger, the third bit is set to "1" with the second bit set to "1", and if the - universal signal is smaller, the input signal is set to "1". 2
Set the bit to "0" and the third bit to "1". Thereafter, the value of each bit is determined in the same manner up to the LSB.

こうすることで、最後に(上記の操作がLSBに達した
時)、入力信号Aに合致したディジタル信号がレジスタ
に残る。このディジタル信号がA/D変換の結果として
読み出される。
By doing this, at the end (when the above operation reaches the LSB), the digital signal that matches input signal A remains in the register. This digital signal is read out as a result of A/D conversion.

上記の実施例によれば、2つの比較器に対して、基準電
圧源即ちD/A変換器が1つで足り、A/D変換装置全
体の大きさないし面積が小さくなる。
According to the above embodiment, one reference voltage source, that is, one D/A converter is sufficient for two comparators, and the size and area of the entire A/D converter is reduced.

また、変換時間も、2つの基準電圧源を用いた場合と略
んど変らない。
Furthermore, the conversion time is almost the same as when two reference voltage sources are used.

尚上記の実施例では基準電圧源としてD/A変換器を用
いているが、他のものを用いてもよい。
In the above embodiment, a D/A converter is used as the reference voltage source, but other sources may be used.

また、上記の実施例では、基準電圧源を、2つのチョッ
パ型比較器に対して、共通に設けるが、3つ以上のチョ
ッパ型比較器に対して共通に設けることとしてもよい。
Further, in the above embodiment, the reference voltage source is provided in common for two chopper type comparators, but it may be provided in common for three or more chopper type comparators.

例えば、3つのチョッパ型比較器に対して基準電圧源を
1つ共通に設ける場合の比較器部分の構成を第3図に示
す。図示のように、入力信号A、B、Cおよび基準電圧
Vrefを選択入力するスイッチ3A〜3G、4Δ・〜
4Cおよびインバータ9A〜9Cを短絡づるスイッチ7
A〜7Cは第4図に示ず3相のクロック信号φ1.φ2
.φ3がそれぞれ高レベルのときに閉じる。第1図の場
合と同様スイッチ4A〜4Cおよびスイッチ7A〜7C
が閉じたときに基準電圧vrefがコンデンサ11A〜
11Cに充電され、スイッチ3A〜3Cが閉じたときに
入力信号A〜Cが取り込まれて比較される。
For example, FIG. 3 shows the configuration of the comparator section in the case where one reference voltage source is provided in common for three chopper type comparators. As shown in the figure, switches 3A to 3G, 4Δ... for selectively inputting input signals A, B, C and reference voltage Vref
Switch 7 that shorts 4C and inverters 9A to 9C
A to 7C are not shown in FIG. 4 and are three-phase clock signals φ1. φ2
.. Closed when φ3 is at high level. Switches 4A to 4C and switches 7A to 7C as in the case of Fig. 1
When the capacitor 11A~ is closed, the reference voltage vref
11C, and when the switches 3A to 3C are closed, the input signals A to C are captured and compared.

〔発明の効果] 以上のように、本発明によれば複数の比較器に対して基
準電圧源が共通に設けられているので、装置が小型にな
り、またIC化した場合面積が小さくなる。また1つの
A/D変換嘉で複数の信号を順次A/D変換する場合に
比べて変換時間が短いという利点がある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a common reference voltage source is provided for a plurality of comparators, so that the device becomes smaller and, when integrated into an IC, the area becomes smaller. Furthermore, there is an advantage that the conversion time is shorter than when a plurality of signals are sequentially A/D converted by one A/D converter.

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

第1図は本発明のA/D変換装置の一実施例を示づ図、 第2図は第1図の装置の動作を示すタイムチャート、 第3図は本発明の他の実施例における比較器部分を示す
図、 第4図は第3図のスイッチの制御に用いられるクロック
信号を示すタイムチャートである。 1.1A〜1C92・・・比較器、3〜8・・・スイッ
チ、9.10・・・インバータ、11.12・・・コン
デンサ、15・・・D/A変換器、16A、16B・・
・逐次比較レジスタ、17A、17B・・・制御回路、
18・・・マルf−ブレクザ。 出願人代理人  猪  股    清 第1図 第2図 几較恐8→ム匡り4櫂(4止台+四惠←−−−−−第3
図 ■!f 第4図 p3
Fig. 1 is a diagram showing one embodiment of the A/D conversion device of the present invention, Fig. 2 is a time chart showing the operation of the device of Fig. 1, and Fig. 3 is a comparison of other embodiments of the present invention. FIG. 4 is a time chart showing a clock signal used to control the switch in FIG. 3. 1.1A to 1C92... Comparator, 3 to 8... Switch, 9.10... Inverter, 11.12... Capacitor, 15... D/A converter, 16A, 16B...
・Successive approximation register, 17A, 17B...control circuit,
18...Maru f-brexa. Applicant's agent Kiyoshi Inomata Figure 1 Figure 2 Comparison 8 → Mu-Kai 4 paddles (4 stops + 4 paddles ←-----3rd
Figure ■! f Figure 4 p3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、複数の入力信号を同時にA/D変換するA/D変換
装置において、複数の入力信号にそれぞれ対応して設け
られ、対応する入力信号と基準電圧とを交互に受けて両
者を比較するチョッパ型比較器と、該複数のチョッパ型
比較器に対して共通に設けられ、該複数のチョッパ型比
較器に順次基準電圧を供給する基準電圧源とを備えたA
/D変換装置。 2、前記基準電圧源が2つのチョッパ型比較器に対して
共通に設けられ、一方のチョッパ型比較器が対応する入
力信号を受けている時に他方のチョッパ型比較器に基準
電圧を供給し、前記他方のチョッパ型比較器が対応する
入力信号を受けている時に前記一方のチョッパ型比較器
に基準電圧を供給することを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の装置。 3、前記基準電圧源がD/A変換器を備え、複数の逐次
比較レジスタがそれぞれ前記比較器に対応して設けられ
、対応する比較器における比較結果に応じてその各ビッ
トの値が上位から順次決定され、前記複数の逐次比較レ
ジスタの内容がマルチプレクサを介して前記D/A変換
器に選択供給されることを特徴とする特許請求の範囲第
1項または第2項記載の装置。
[Claims] 1. In an A/D converter that simultaneously A/D converts a plurality of input signals, an A/D converter is provided corresponding to each of the plurality of input signals and alternately receives the corresponding input signal and a reference voltage. A chopper-type comparator that compares both of them by using a plurality of chopper-type comparators; and a reference voltage source that is provided in common to the plurality of chopper-type comparators and sequentially supplies a reference voltage to the plurality of chopper-type comparators.
/D conversion device. 2. The reference voltage source is provided in common to the two chopper comparators, and when one chopper comparator receives a corresponding input signal, it supplies the reference voltage to the other chopper comparator; 2. The apparatus of claim 1, wherein a reference voltage is provided to said one chopper comparator when said other chopper comparator receives a corresponding input signal. 3. The reference voltage source includes a D/A converter, a plurality of successive approximation registers are provided corresponding to the comparators, and the value of each bit is determined from the highest order according to the comparison result in the corresponding comparator. 3. The apparatus according to claim 1, wherein the contents of the plurality of successive approximation registers are sequentially determined and selectively supplied to the D/A converter via a multiplexer.
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