JPS61198921A - アナログ−デイジタル変換器 - Google Patents
アナログ−デイジタル変換器Info
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- JPS61198921A JPS61198921A JP3916885A JP3916885A JPS61198921A JP S61198921 A JPS61198921 A JP S61198921A JP 3916885 A JP3916885 A JP 3916885A JP 3916885 A JP3916885 A JP 3916885A JP S61198921 A JPS61198921 A JP S61198921A
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- Japan
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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】
本発明はアナログ−ディジタル変換器に関する。
第1図(a)は従来のA/D(アナログ−ディジタル)
変換器を示す回路図である。以下に動作を簡単に説明す
る。端子1に入力されたアナログ信号はバッファ3を介
してスイッチ4&C入力される。
変換器を示す回路図である。以下に動作を簡単に説明す
る。端子1に入力されたアナログ信号はバッファ3を介
してスイッチ4&C入力される。
スイッチ4はクロックφlが高レベルの時に閉じる。こ
のとき、スイッチSWl、8W6は全て接地点8狽IJ
K接続されている。従って、それぞれ容量値Cu〜32
Cuを有するキャノくシタ51〜56には入力信号の電
圧に相当する電荷が保持される。次に1スイツチ4が開
かれ、第1図Φ)のタイミングチャートに示す区間aで
SW6が基準電圧Vref K接続される。入力信号電
圧XがVref/2より大きいときには比較器9の出力
が高電位レベルになり、Vrefン2よシ小さいときK
は低電位レベルになる。この比較器9の出力が7リツプ
70ツブ10でサンプルされ、このクリップ70ツブ1
0から2進符号が出力される。以下同様に、スイッチS
WS、 スイッチSW4. ・・・、スイッチSW
rが基準電圧Vrefに接続されて同様の比較が行゛わ
れる。全ての重み(全てのSW1〜5w6)に対して比
較動作を終えた段階で、2進符号発生回路11の出力E
Xに対応する2進符号が得られる。
のとき、スイッチSWl、8W6は全て接地点8狽IJ
K接続されている。従って、それぞれ容量値Cu〜32
Cuを有するキャノくシタ51〜56には入力信号の電
圧に相当する電荷が保持される。次に1スイツチ4が開
かれ、第1図Φ)のタイミングチャートに示す区間aで
SW6が基準電圧Vref K接続される。入力信号電
圧XがVref/2より大きいときには比較器9の出力
が高電位レベルになり、Vrefン2よシ小さいときK
は低電位レベルになる。この比較器9の出力が7リツプ
70ツブ10でサンプルされ、このクリップ70ツブ1
0から2進符号が出力される。以下同様に、スイッチS
WS、 スイッチSW4. ・・・、スイッチSW
rが基準電圧Vrefに接続されて同様の比較が行゛わ
れる。全ての重み(全てのSW1〜5w6)に対して比
較動作を終えた段階で、2進符号発生回路11の出力E
Xに対応する2進符号が得られる。
このような変換器において、最も時定数の長い状態はS
W 1. S W 6が全て基準電圧Vre fに接
続されたときであり、スイッチのオン抵抗と各キャパシ
タ51〜56の容量値Cu〜32Cu とからなるC几
で時定数が決まる。特に1分解能がlOビット程度のと
きには、最大の容量値を有するキャパシタの容量値はL
O24Cuにもなり、このため、変換時間が長くなる。
W 1. S W 6が全て基準電圧Vre fに接
続されたときであり、スイッチのオン抵抗と各キャパシ
タ51〜56の容量値Cu〜32Cu とからなるC几
で時定数が決まる。特に1分解能がlOビット程度のと
きには、最大の容量値を有するキャパシタの容量値はL
O24Cuにもなり、このため、変換時間が長くなる。
すなわち、スイッチの開閉による比較器9の出力の立上
シ時間をτとし、分解能をnビットとしたときには、n
τ十a秒の変換時間が必要である。ここで、Gは出力信
号および入力信号の蓄積に要する時間である。
シ時間をτとし、分解能をnビットとしたときには、n
τ十a秒の変換時間が必要である。ここで、Gは出力信
号および入力信号の蓄積に要する時間である。
通常、nが大きくなるにつれてτも大きくなるため、こ
のような従来の変換器は高速のA/D変換には適さない
。また、キャパシタが占めるMOS・ICチップ上の面
積も大きくな、ICチップの小形化を達成できない。
のような従来の変換器は高速のA/D変換には適さない
。また、キャパシタが占めるMOS・ICチップ上の面
積も大きくな、ICチップの小形化を達成できない。
本発明の目的は上述の欠点を除去したA/D変換器を提
供することにある。
供することにある。
本発明の変換器は、複数のキャパシタと予め定めたクロ
ック周期で開閉する複数のスイッチと少なくとも1つの
演算増幅回路とを有し第12よび第2の入力信号のアナ
ログ加算を行なうスイッチトキャパシタ加算手段と、前
記クロック周期毎に該加算手段から得られる加算結果が
予め定めた値未満であるときおよび予め定めた値以上で
あるときそれぞれ予め定めた第1および第2の出力信号
を前記クロック周期毎に出力する比較手段とをそれぞれ
有するM(2以上の隻数)個の回路ブロックと;第i(
r以上(M−1)以下の隻数)番目の前記ブロックの前
記加算手段の加算結果を第(1+1 )番目の前記ブロ
ックの前記加算手段の前記第1の入力信号として供給す
るだめの伝送手段と;第1番目の前記ブロックの前記比
較手段からの前記第1または第2の出力信号に応答して
それぞれ予め定めた第1または第2の基準信号を第(i
+1)番目の前記ブロックの前記加算手段の前記第2の
入力信号として供給するだめの基準信号供給手段とを備
え、第1番目の前記ブロックに前記第1の入力信号とし
て与えられる入力アナログ信号に対する2進符号化信号
を前記各ブロックの前記比較手段から得る。
ック周期で開閉する複数のスイッチと少なくとも1つの
演算増幅回路とを有し第12よび第2の入力信号のアナ
ログ加算を行なうスイッチトキャパシタ加算手段と、前
記クロック周期毎に該加算手段から得られる加算結果が
予め定めた値未満であるときおよび予め定めた値以上で
あるときそれぞれ予め定めた第1および第2の出力信号
を前記クロック周期毎に出力する比較手段とをそれぞれ
有するM(2以上の隻数)個の回路ブロックと;第i(
r以上(M−1)以下の隻数)番目の前記ブロックの前
記加算手段の加算結果を第(1+1 )番目の前記ブロ
ックの前記加算手段の前記第1の入力信号として供給す
るだめの伝送手段と;第1番目の前記ブロックの前記比
較手段からの前記第1または第2の出力信号に応答して
それぞれ予め定めた第1または第2の基準信号を第(i
+1)番目の前記ブロックの前記加算手段の前記第2の
入力信号として供給するだめの基準信号供給手段とを備
え、第1番目の前記ブロックに前記第1の入力信号とし
て与えられる入力アナログ信号に対する2進符号化信号
を前記各ブロックの前記比較手段から得る。
次に本発明について図面を参照して詳細に説明する。
第2図を参照すると、本発明の一実施例は、複数のキャ
パシタと予め定めたクロック周期で開閉する複数のスイ
ッチと演算増幅回路1000 とを有し第1s?よび
第2の入力信号のアナログ加算を行なうスイッチトキャ
パシタ加算部と、前記クロック周期毎に該加算部から得
られる加算結果が予め定めた値未満であるときおよび予
め定めた値以上であるときそれぞれ予め定めた第1およ
び第2の出力信号を前記クロック周期毎に出力する比較
部とをそれぞれ有する6個の回路ブロック100゜20
0,300,400.500および600と:第五(1
以上5以下の整数)番目の前記ブロックの前記加算部の
加算結果を第(i+1)番目の前記ブロックの前記加算
部の前記第1の入力信号として供給する丸めの信号線と
;第1番目の前記ブロックの前記比較部からの前記第1
ま九は第2の出力信号に応答してそれぞれ第1または第
2の基準信号を第(i+1)番目の前記ブロックの前記
加算手段の前記第2の入力信号として供給するための基
準信号供給部700とを備えている。
パシタと予め定めたクロック周期で開閉する複数のスイ
ッチと演算増幅回路1000 とを有し第1s?よび
第2の入力信号のアナログ加算を行なうスイッチトキャ
パシタ加算部と、前記クロック周期毎に該加算部から得
られる加算結果が予め定めた値未満であるときおよび予
め定めた値以上であるときそれぞれ予め定めた第1およ
び第2の出力信号を前記クロック周期毎に出力する比較
部とをそれぞれ有する6個の回路ブロック100゜20
0,300,400.500および600と:第五(1
以上5以下の整数)番目の前記ブロックの前記加算部の
加算結果を第(i+1)番目の前記ブロックの前記加算
部の前記第1の入力信号として供給する丸めの信号線と
;第1番目の前記ブロックの前記比較部からの前記第1
ま九は第2の出力信号に応答してそれぞれ第1または第
2の基準信号を第(i+1)番目の前記ブロックの前記
加算手段の前記第2の入力信号として供給するための基
準信号供給部700とを備えている。
図Klいて、クロック信号φlを供給されるスイッチは
信号φlが高レベルのとき閉じ、低レベルのとき開く。
信号φlが高レベルのとき閉じ、低レベルのとき開く。
また、クロック信号φ2を供給されるスイッチも同様に
信号φ2により開閉が制御される。信号φ1およびφ2
を第3図に示す。クロック信号φ10およびφ2oは第
4図に示すクロック発生回路によりクロック信号φlお
よびφ2と比較部の7リツプフロツプの出力とから生成
され、対応するスイッチに供給される。この回路はフリ
ップフロップ24の出力が高レベル(論理u lIf
>のときφ10”φ2かっφ2o=φ1となシ、フリッ
プフロップの出力が低レベル(論理nol+)のときφ
la=φlかつφ2o=φ2 となる。また、各ブロッ
クの比較部は比較器23と7リツプフロソブ24とから
構成される。
信号φ2により開閉が制御される。信号φ1およびφ2
を第3図に示す。クロック信号φ10およびφ2oは第
4図に示すクロック発生回路によりクロック信号φlお
よびφ2と比較部の7リツプフロツプの出力とから生成
され、対応するスイッチに供給される。この回路はフリ
ップフロップ24の出力が高レベル(論理u lIf
>のときφ10”φ2かっφ2o=φ1となシ、フリッ
プフロップの出力が低レベル(論理nol+)のときφ
la=φlかつφ2o=φ2 となる。また、各ブロッ
クの比較部は比較器23と7リツプフロソブ24とから
構成される。
第5図は第2図に示した2進符号発生回路5の詳細を示
す。図において、7リツプ70ツブ501はクロック信
号φlの立下りでその入力をサンプリングし、フリップ
フロップ502はクロック信号φ2の立下シでその入力
をサンプリングする。
す。図において、7リツプ70ツブ501はクロック信
号φlの立下りでその入力をサンプリングし、フリップ
フロップ502はクロック信号φ2の立下シでその入力
をサンプリングする。
x i (n)は標本時刻nKおける第i桁目のビット
を示す。最終段の6つの7リツプフロツプから各標本時
刻の入力サンプリングデータに対応する6ピツト並列の
ディジタルデータが順次得られる。
を示す。最終段の6つの7リツプフロツプから各標本時
刻の入力サンプリングデータに対応する6ピツト並列の
ディジタルデータが順次得られる。
次に本実施例の動作について説明する。ブロック100
において、入力端子22に与えられる入力データ信号X
はO(V)と比較される。次にブロック200において
、データ信号Xはブロック100の比較部出力に応じて
0.5(V)または−〇、5(V)と比較される。ブロ
ック300においては、X−0,5(V)tりhX+
o、 5 (V)カ2倍されて、ブロック200の比較
部出力に応じて0.5(V)マたは−0,5(V)と比
較される。以下、同様な処理が行われる。本実施例4C
j?いては、t=nT(1/’l’=標本化周波数)に
おける入力サンプルデータX(nT)が第1番目のブロ
ックで処理されているとき、次の入力す7プルデータX
((n+t)Tit第(i−1)番目のブロックで処理
することができる。すなわち、パイプライン処理が可能
であ、9.A/D変換時間は入力サンプルデータがブロ
ック100からブロック600までの全てのブロックを
通過するのに要する時間ではなく、1つのブロックを通
過するのに要する時間となシ、高速A/D変換が可能で
ある。
において、入力端子22に与えられる入力データ信号X
はO(V)と比較される。次にブロック200において
、データ信号Xはブロック100の比較部出力に応じて
0.5(V)または−〇、5(V)と比較される。ブロ
ック300においては、X−0,5(V)tりhX+
o、 5 (V)カ2倍されて、ブロック200の比較
部出力に応じて0.5(V)マたは−0,5(V)と比
較される。以下、同様な処理が行われる。本実施例4C
j?いては、t=nT(1/’l’=標本化周波数)に
おける入力サンプルデータX(nT)が第1番目のブロ
ックで処理されているとき、次の入力す7プルデータX
((n+t)Tit第(i−1)番目のブロックで処理
することができる。すなわち、パイプライン処理が可能
であ、9.A/D変換時間は入力サンプルデータがブロ
ック100からブロック600までの全てのブロックを
通過するのに要する時間ではなく、1つのブロックを通
過するのに要する時間となシ、高速A/D変換が可能で
ある。
第6図に数値例を示す。例えば、n=1でX(T) =
0.7が入力され、ブロック10oの比較部で0と比
較され、フリップフロップ24がら論理l11−が出力
される。次に、n=2でブロック200にオイて、0.
7−0.5 = 0.2が加算部で求められ、これが比
較部で0と比較され、7リツグフロツプ24から論理1
111′が出力される。以下、同様の動作がブロック6
00 tで繰り返えされる。
0.7が入力され、ブロック10oの比較部で0と比
較され、フリップフロップ24がら論理l11−が出力
される。次に、n=2でブロック200にオイて、0.
7−0.5 = 0.2が加算部で求められ、これが比
較部で0と比較され、7リツグフロツプ24から論理1
111′が出力される。以下、同様の動作がブロック6
00 tで繰り返えされる。
上述のように*(i−1)番目のブロックの7リツプフ
ロツプ24の出力が論理Ill″のときはφ1o=φ2
かつφ2G=φ1となるので第1番目のブロックの加算
部に−0,5が基準信号供給部から供給される。逆に、
7リツプフロツプ24の出力が論理11O11のときは
φ1G=φ1がっφ20=φ2となるので0.5が供給
される。X (T) = 0.7に対するビットパター
ンは1.1 o i t oとなる。最初のビットは符
号ビットであシ正のときK11負のときに0とする。こ
のビットパターンに対する10進数は0.6875テロ
D誤差は0.0125=2−’°3でめ96ビツトの
分解能が得られていることが分かる。
ロツプ24の出力が論理Ill″のときはφ1o=φ2
かつφ2G=φ1となるので第1番目のブロックの加算
部に−0,5が基準信号供給部から供給される。逆に、
7リツプフロツプ24の出力が論理11O11のときは
φ1G=φ1がっφ20=φ2となるので0.5が供給
される。X (T) = 0.7に対するビットパター
ンは1.1 o i t oとなる。最初のビットは符
号ビットであシ正のときK11負のときに0とする。こ
のビットパターンに対する10進数は0.6875テロ
D誤差は0.0125=2−’°3でめ96ビツトの
分解能が得られていることが分かる。
X(2T)は負のデータでおるが、この場合は大きさを
表わすビットを反転する必要がおる。この操作は、2進
符号発生回路5で行われる。第6図から分かるように、
X(0)、X(T)、X(2T)に対する出力はn=5
. 6. 7と連続して得られており、変換時間がほぼ
1段のブロックの応答時間で決まることが分かる。X
(n T )が入力されてからその2進符号が出力され
るまでの時間はブロックの段数×[段の応答時間となる
。
表わすビットを反転する必要がおる。この操作は、2進
符号発生回路5で行われる。第6図から分かるように、
X(0)、X(T)、X(2T)に対する出力はn=5
. 6. 7と連続して得られており、変換時間がほぼ
1段のブロックの応答時間で決まることが分かる。X
(n T )が入力されてからその2進符号が出力され
るまでの時間はブロックの段数×[段の応答時間となる
。
第7図は本発明の第2の実施例を示す図であり、第2図
の各ブロックの加算部の入力に、第【の基準電圧Vre
fに接続されたスイッチSlと第2の基準電圧−Vre
fに接続されたスイッチS2とを設けた構成を有する。
の各ブロックの加算部の入力に、第【の基準電圧Vre
fに接続されたスイッチSlと第2の基準電圧−Vre
fに接続されたスイッチS2とを設けた構成を有する。
スイッチSlは前段の7リツプフロツプ24の出力が論
理uO1のとき閉じて電圧Vrefを加算部に供給し、
スイッチS2はフリップフロップ24の出力が論理″1
“のとき閉じて電圧−Vrefを加算部に供給する。こ
のような動作以外は第2図の第1の実施例と同様に動作
する。
理uO1のとき閉じて電圧Vrefを加算部に供給し、
スイッチS2はフリップフロップ24の出力が論理″1
“のとき閉じて電圧−Vrefを加算部に供給する。こ
のような動作以外は第2図の第1の実施例と同様に動作
する。
第1および第2の実施例においては、容量比が高々【:
2でおり、単位容量として5pF程度のキャパシタを用
いても全体の容量としては従来構成に比べて大幅に低減
できる。また、演算増幅器および比較器の数は増えるが
、これによる面積の増加はキャパシタ面積の低減に比べ
れば十分に小さい。さらに、A/D変換時間はlブロン
2分の応答時間で決まり、さらに、負荷容量が小さいた
め高速変換が可能である。
2でおり、単位容量として5pF程度のキャパシタを用
いても全体の容量としては従来構成に比べて大幅に低減
できる。また、演算増幅器および比較器の数は増えるが
、これによる面積の増加はキャパシタ面積の低減に比べ
れば十分に小さい。さらに、A/D変換時間はlブロン
2分の応答時間で決まり、さらに、負荷容量が小さいた
め高速変換が可能である。
以上、本発明には、回路規模の低減およびA/D変換時
間の短縮を達成できるという効果がめる。
間の短縮を達成できるという効果がめる。
第1図は従来例を示す図、第2図は本発明の第【の実施
例を示す回路図、第3図はクロック信号を示す波形図、
第4図はクロック信号発生回路を示す回路図、第5図は
2進符号発生回路を示す回路図、第6図は数値例を示す
図およびI!7図は本発明の第2の実施例を示す回路図
である。 図において、l、 7. 8. 21. 22・・・
・・・端子、100.200,300,400,500
,600・・・・・・回路ブロック、700・・・・・
・基準信号供給回路、5・・・・・・2進符号発生回路
、23・・・・・・比較器、24゜501.502・・
・・・・フリップフロップ。 、。 代理人 弁理士 内 原 晋゛、× 茅3瓢 Oθ・2 14 ノl/ θθ ; θ、l
?7オ7 ′、7 l、 toiiθ =
θ、メグ7第2 −〇、Z 04θツノ′θφニア
θθ7/ =−1)lZ、37.3J θ、3
/、01001 =D、28/2夕Vrefす
5に 茅 乙 Tシ] 第7韻
例を示す回路図、第3図はクロック信号を示す波形図、
第4図はクロック信号発生回路を示す回路図、第5図は
2進符号発生回路を示す回路図、第6図は数値例を示す
図およびI!7図は本発明の第2の実施例を示す回路図
である。 図において、l、 7. 8. 21. 22・・・
・・・端子、100.200,300,400,500
,600・・・・・・回路ブロック、700・・・・・
・基準信号供給回路、5・・・・・・2進符号発生回路
、23・・・・・・比較器、24゜501.502・・
・・・・フリップフロップ。 、。 代理人 弁理士 内 原 晋゛、× 茅3瓢 Oθ・2 14 ノl/ θθ ; θ、l
?7オ7 ′、7 l、 toiiθ =
θ、メグ7第2 −〇、Z 04θツノ′θφニア
θθ7/ =−1)lZ、37.3J θ、3
/、01001 =D、28/2夕Vrefす
5に 茅 乙 Tシ] 第7韻
Claims (3)
- (1)複数のキャパシタと予め定めたクロック周期で開
閉する複数のスイッチと少なくとも1つの演算増幅回路
とを有し第1および第2の入力信号のアナログ加算を行
なうスイッチトキャパシタ加算手段と、前記クロック周
期毎に該加算手段から得られる加算結果が予め定めた値
未満であるときおよび予め定めた値以上であるときそれ
ぞれ予め定めた第1および第2の出力信号を前記クロッ
ク周期毎に出力する比較手段とをそれぞれ有するM(2
以上の整数)個の回路ブロックと;第i(1以上(M−
1)以下の整数)番目の前記ブロックの前記加算手段の
加算結果を第(i+1)番目の前記ブロックの前記加算
手段の前記第1の入力信号として供給するための伝送手
段と;第i番目の前記ブロックの前記比較手段からの前
記第1または第2の出力信号に応答してそれぞれ予め定
めた第1または第2の基準信号を第(i+1)番目の前
記ブロックの前記加算手段の前記第2の入力信号として
供給するための基準信号供給手段とを備え、第1番目の
前記ブロックに前記第1の入力信号として与えられる入
力アナログ信号に対する2進符号化信号を前記各ブロッ
クの前記比較手段から得ることを特徴とするアナログ−
ディジタル変換器。 - (2)前記第1番目の回路ブロックには前記基準信号を
供給しないことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項
記載のアナログ−ディジタル変換器。 - (3)前記第1番目の回路ブロックの前記加算手段の加
算結果が負であるときこの入力アナログ信号に対して得
られる第2番目ないし第M番目の前記回路ブロックの前
記比較手段の出力信号の反転信号を前記2進符号化信号
とすることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載
のアナログ−ディジタル変換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3916885A JPS61198921A (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | アナログ−デイジタル変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3916885A JPS61198921A (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | アナログ−デイジタル変換器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61198921A true JPS61198921A (ja) | 1986-09-03 |
Family
ID=12545585
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3916885A Pending JPS61198921A (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | アナログ−デイジタル変換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61198921A (ja) |
-
1985
- 1985-02-28 JP JP3916885A patent/JPS61198921A/ja active Pending
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