JPS6149856B2 - - Google Patents

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JPS6149856B2
JPS6149856B2 JP56193803A JP19380381A JPS6149856B2 JP S6149856 B2 JPS6149856 B2 JP S6149856B2 JP 56193803 A JP56193803 A JP 56193803A JP 19380381 A JP19380381 A JP 19380381A JP S6149856 B2 JPS6149856 B2 JP S6149856B2
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JP
Japan
Prior art keywords
integrator
output
input terminal
comparator
inverting input
Prior art date
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Expired
Application number
JP56193803A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5895423A (en
Inventor
Tatsu Sakamoto
Satoru Saito
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Priority to US06/442,589 priority patent/US4565992A/en
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Publication of JPS6149856B2 publication Critical patent/JPS6149856B2/ja
Granted 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
    • H03M1/50Analogue/digital converters with intermediate conversion to time interval
    • H03M1/52Input signal integrated with linear return to datum

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術的背景 この発明は例えば計測制御等に用いられるアナ
ログ―デイジタル(A―D)変換回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Background of the Invention The present invention relates to an analog-digital (A-D) conversion circuit used, for example, in measurement control.

発明の技術的背景とその問題点 一般に、A―Dコンバータを構成する場合、D
―Aコンバータを基にした比較方式の回路が用い
られている。このような回路においては、A―D
コンバータの精度は、D―Aコンバータの精度お
よび比較器のオフセツト電圧で決まる。したがつ
て、D―Aコンバータおよび比較器の精度を上げ
る必要がある。しかし、この回路をモノリシツク
化する場合、D―Aコンバータの精度を上げるた
めにはトリミング等の特殊なプロセスが必要とな
り、量産性が悪くなるとともにコストが高くなる
欠点がある。
Technical background of the invention and its problems Generally, when configuring an A-D converter, D
-A comparison circuit based on the A converter is used. In such a circuit, A-D
The accuracy of the converter is determined by the accuracy of the DA converter and the offset voltage of the comparator. Therefore, it is necessary to improve the accuracy of the DA converter and comparator. However, when this circuit is made monolithic, special processes such as trimming are required to improve the accuracy of the DA converter, which has the disadvantage of impairing mass production and increasing costs.

第1図は、上述した欠点を除去できるデイアル
傾斜形積分A―D変換回路で、比較的高精度な出
力が容易に得られる積分器を用いて回路を構成し
たものである。図において、11は積分器、12
はゼロクロスコンパレータ、13はバイナリーカ
ウンタ、S1,S2はスイツチ、R1,R2は抵抗、D
はダイオード、Cはコンデンサ、Dzはツエナー
ダイオード、NOT1,NOT2インバータ、B1,B2
はドライバ、NANDはナンドゲート、v1はアナロ
グ入力電圧、Vrefは基準電圧、Cpはクロツクパ
ルス、Rpはリセツトパルス、DOUTはデイジタル
出力である。
FIG. 1 shows a differential slope type integral AD converter circuit that can eliminate the above-mentioned drawbacks, and is constructed using an integrator that can easily provide a relatively high-precision output. In the figure, 11 is an integrator, 12
is a zero cross comparator, 13 is a binary counter, S 1 and S 2 are switches, R 1 and R 2 are resistors, and D
is a diode, C is a capacitor, D z is a Zener diode, NOT 1 , NOT 2 inverter, B 1 , B 2
is a driver, NAND is a NAND gate, v 1 is an analog input voltage, V ref is a reference voltage, C p is a clock pulse, R p is a reset pulse, and D OUT is a digital output.

次に、上記第1図のA―Dコンバータの動作に
ついて説明する。スイツチS1,S2はバイナリカウ
ンタ13の最大桁anの信号によりオンまたはオ
フ状態に駆動される。このA―Dコンバータは、
まず最初の一定時間にアナログ入力電圧v1を積分
器11で積分し、次に定電流(Vref/R1)回路に
よつて放電させる。そして、この放電時間が入力
電圧v1に比例するので、この時間のクロツクパル
スCpを計数することによりデイジタル出力DOUT
を得るものである。
Next, the operation of the AD converter shown in FIG. 1 will be explained. The switches S 1 and S 2 are driven to the on or off state by the signal of the maximum digit an of the binary counter 13. This A-D converter is
First, the analog input voltage v 1 is integrated by the integrator 11 for an initial fixed period of time, and then discharged by the constant current (V ref /R 1 ) circuit. Since this discharge time is proportional to the input voltage v1 , by counting the clock pulses Cp during this time, the digital output DOUT
This is what you get.

しかし、このような構成では、ゼロクロスコン
バレータ12の遅れが誤差の原因となるうえ、変
換速度の高速化が難しい欠点がある。
However, such a configuration has the disadvantage that the delay of the zero cross converter 12 causes errors and that it is difficult to increase the conversion speed.

発明の目的 この発明は上記のような事情を鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、特殊な技術を
必要とせず、高精度で且つ高速動作が可能なアナ
ログ―デイジタル変換回路を提供することであ
る。
Purpose of the Invention This invention was made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide an analog-to-digital conversion circuit that does not require special technology and is capable of highly accurate and high-speed operation. It is to be.

発明の概要 すなわち、この発明においては、スイツチの切
換操作により接地電位より低いレベルから積分ス
ロープを得る積分器の出力を、第1,第2のコン
パレータに供給し、この出力を第1のコンパレー
タで接地電位と比較するとともに第2のコンパレ
ータでアナログ入力電圧と比較し、上記第1,第
2のコンパレータの出力を発振器を含むコントロ
ール回路を介してバイナリーカウンタに供給し、
上記積分器の出力が接地電位となつた時クロツク
パルスのカウントを始め、アナログ入力電圧と一
致した時点で上記カウント動作を停止し、この間
のカウント値をデイジタル出力として得るもので
ある。
Summary of the Invention That is, in this invention, the output of an integrator that obtains an integral slope from a level lower than the ground potential by switching a switch is supplied to first and second comparators, and this output is supplied to the first comparator. A second comparator compares the voltage with a ground potential and an analog input voltage, and supplies the outputs of the first and second comparators to a binary counter via a control circuit including an oscillator.
Counting of clock pulses is started when the output of the integrator reaches the ground potential, and the counting operation is stopped when the clock pulse matches the analog input voltage, and the count value during this period is obtained as a digital output.

発明の実施例 以下、この発明の一実施例について図面を参照
して説明する。第2図はその構成を示すもので、
電源―VRと接地点間に接続された抵抗Rで所定
の電圧に分圧された電圧をスイツチSW1および抵
抗RIを介して積分器14の反転入力端(−)に
供給する。ここで抵抗Rは可変抵抗で、積分出力
のスケールに合わせて適宜設定される。上記積分
器14の非反転入力端(+)はスイツチSW3を介
して接地、あるいは電源に接続される。上記積
分器14の出力端と反転入力端(−)との間には
コンデンサCIおよびスイツチSW2が並列接続さ
れる。そして、上記スイツチSW2,SW3には変換
命令信号STCが供給されてオン―オフ制御さ
れ、スイツチSW1にはこの信号STCがインバー
タNOTを介して供給される。上記積分器14の
出力信号INTOUTは、一方の入力端が接地された
第1のコンパレータ15に供給されるとともに、
一方の入力端にアナログ入力信号AINが供給され
る第2のコンパレータ16に供給される。上記第
1および第2のコンパレータ15,16の出力C
10UT,C2OUTはそれぞれ、単安定マルチバイブレ
ータ17,18に供給され、発振器OSCの出力
パルスに同期してノアゲートNOR1,NOR2から
成るフリツプフロツプ回路19に供給される。上
記ノアゲートNOR2の入力端には変換命令信号
STCが供給され、その出力CEは一端に発振器
OSCからクロツクパルスが供給されるアンドゲ
ートANDに供給される。そして、このアンドゲ
ートANDの出力するアナログ入力に対応したク
ロツクパルスCKをバイナリカウンタ20で計数
してデイジタル出力DOUTを得るように構成され
ている。
Embodiment of the Invention An embodiment of the invention will be described below with reference to the drawings. Figure 2 shows its configuration.
A voltage divided into a predetermined voltage by a resistor R connected between the power supply VR and the ground is supplied to the inverting input terminal (-) of the integrator 14 via a switch SW1 and a resistor R I. Here, the resistor R is a variable resistor, and is appropriately set according to the scale of the integral output. The non-inverting input terminal (+) of the integrator 14 is connected to ground or the power supply via a switch SW3 . A capacitor C I and a switch SW 2 are connected in parallel between the output terminal of the integrator 14 and the inverting input terminal (-). The switches SW 2 and SW 3 are supplied with a conversion command signal STC to perform on-off control, and this signal STC is supplied to the switch SW 1 via an inverter NOT. The output signal INT OUT of the integrator 14 is supplied to a first comparator 15 whose one input terminal is grounded, and
It is supplied to a second comparator 16, one input of which is supplied with the analog input signal A IN . Output C of the first and second comparators 15 and 16
10UT and C2OUT are supplied to monostable multivibrators 17 and 18, respectively, and then supplied to a flip-flop circuit 19 consisting of NOR gates NOR1 and NOR2 in synchronization with the output pulse of the oscillator OSC. The input terminal of the above NOR gate NOR 2 has a conversion command signal.
STC is supplied and its output CE is connected to the oscillator at one end.
The clock pulse is supplied from the OSC to the AND gate AND. The clock pulse CK corresponding to the analog input output from this AND gate AND is counted by a binary counter 20 to obtain a digital output DOUT .

上記のような構成において、第3図のタイミン
グチヤートを用いて動作を説明する。変換命令信
号STCがハイレベルになると、スイツチSW1
オフ状態、SW2がオン状態、SW3の接点が側に
接続され、積分器14の出力信号INTOUTは接点
電位GNDより低いレベルになる。これと同時に
バイナリカウンタ20がリセツトされる。次に、
変換命令信号STCがローレベルに戻ると、スイ
ツチSW1がオン状態、SW2がオフ状態、SW3の可
動接点が接地点GND側に接続されてプラススロ
ープの積分が行なわれる。そして、上記積分器1
4の出力INTOUTのレベルが接地電位GNDになつ
た時コンパレータ15の出力C1OUTが反転され、
この出力C1OUTにより単安定マルチバイブレータ
17から所定の時間パルスが発生される。上記マ
ルチバイブレータ17から発生されたトリガパル
スは、フリツプフロツプ回路19を反転させてバ
イナリカウンタ20のカウント動作を開始させ
る。次に、積分器14の出力INTOUTのレベルが
アナログ入力電AINのレベルになつた時、コンパ
レータ16の出力C2OUTが反転され、この反転出
力により単安定マルチバイブレータ18からトリ
ガパルスが発生されてフリツプフロツプ回路19
を反転させ、バイナリーカウンタ20のカウント
動作を停止させる。そして、上記バイナリーカウ
ンタ20のカウント値をデイジタル出力として得
る。
The operation of the above configuration will be explained using the timing chart shown in FIG. When the conversion command signal STC becomes high level, switch SW 1 is turned off, SW 2 is turned on, the contact of SW 3 is connected to the side, and the output signal INT OUT of the integrator 14 becomes a level lower than the contact potential GND. . At the same time, the binary counter 20 is reset. next,
When the conversion command signal STC returns to low level, the switch SW 1 is turned on, the switch SW 2 is turned off, and the movable contact of SW 3 is connected to the ground point GND side, and a positive slope integration is performed. Then, the integrator 1
When the level of the output INT OUT of the comparator 15 becomes the ground potential GND, the output C 1OUT of the comparator 15 is inverted,
This output C1OUT causes the monostable multivibrator 17 to generate a pulse for a predetermined time. The trigger pulse generated from the multivibrator 17 inverts the flip-flop circuit 19 and causes the binary counter 20 to start counting. Next, when the level of the output INT OUT of the integrator 14 reaches the level of the analog input voltage A IN , the output C 2OUT of the comparator 16 is inverted, and a trigger pulse is generated from the monostable multivibrator 18 by this inverted output. Flip-flop circuit 19
is inverted, and the counting operation of the binary counter 20 is stopped. Then, the count value of the binary counter 20 is obtained as a digital output.

このような構成においては、第1および第2の
コンパレータの遅れの差が誤差電圧となる。上記
第1,第2のコンパレータは同一工程で製造され
るため同一特性であり、コンパレータによる遅れ
の差はほとんどないため高精度化でき、第1図に
示した回路における放電時間が不要となるため高
速動作が可能である。
In such a configuration, the difference in delay between the first and second comparators becomes an error voltage. The first and second comparators mentioned above are manufactured in the same process, so they have the same characteristics, and there is almost no difference in delay between the comparators, so high precision can be achieved, and the discharge time in the circuit shown in Figure 1 is unnecessary. High-speed operation is possible.

発明の効果 以上説明したようにこの発明によれば、トリミ
ング等の特殊な技術を必要としないので量産が容
易で低コスト化でき、高精度で且つ高速動作が可
能なアナログ―デイジタル変換回路が得られる。
Effects of the Invention As explained above, according to the present invention, it is possible to obtain an analog-to-digital conversion circuit that does not require special techniques such as trimming, can be mass-produced easily and at low cost, and is capable of high precision and high-speed operation. It will be done.

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

第1図は従来のデイアル傾斜形積分A―D変換
回路を示す図、第2図はこの発明の一実施例に係
るアナログ―デイジタル変換回路を示す図、第3
図は上記第2図の回路のタイミングチヤートであ
る。 14…積分器、15,16…比較器、20…バ
イナリーカウンタ、OSC…発振器、STC…変換
命令信号、AIN…アナログ入力信号、DOUT…デ
イジタル出力信号、GND…接地電位。
FIG. 1 is a diagram showing a conventional dual slope type integral A-D converter circuit, FIG. 2 is a diagram showing an analog-to-digital converter circuit according to an embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a timing chart of the circuit shown in FIG. 2 above. 14... Integrator, 15, 16... Comparator, 20... Binary counter, OSC... Oscillator, STC... Conversion command signal, A IN ... Analog input signal, D OUT ... Digital output signal, GND... Ground potential.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 積分器と、この積分器の反転入力端に設けら
れ変換命令信号の反転信号に基づいてスイツチン
グ制御されることにより上記積分器の反転入力端
への基準電圧の供給あるいは非供給を制御する第
1のスイツチと、上記積分器の非反転入力端に設
けられ上記変換命令信号に基づいてスイツチング
制御されることにより上記積分器の非反転入力端
への負電圧あるいは接地電圧の供給を制御する第
2のスイツチと、上記積分器の出力端と反転入力
端間に接続されるコンデンサと、上記積分器の出
力端と反転入力端間に接続され上記変換命令信号
に基づいてスイツチング制御される第3のスイツ
チと、上記積分器の出力レベルと接地電圧とを比
較する第1の比較器と、上記積分器の出力レベル
とアナログ入力信号レベルとを比較する第2の比
較器と、上記第1、第2の比較器の出力がそれぞ
れ供給され発振器の出力パルスに同期して作動さ
れる第1、第2の単安定マルチバイブレータと、
上記第1、第2の単安定マルチバイブレータの出
力でセツトあるいはリセツトされ上記変換命令信
号で制御されるフリツプフロツプと、このフリツ
プフロツプの出力と上記発振器の出力パルスとの
論理積出力を計数するカウンタとを具備し、この
カウンタからアナログ/デイジタル変換出力を得
ることを特徴とするアナログ―デイジタル変換回
路。
1 an integrator, and an integrator provided at the inverting input terminal of the integrator and controlling supply or non-supply of a reference voltage to the inverting input terminal of the integrator by controlling switching based on the inverted signal of the conversion command signal. and a second switch provided at the non-inverting input terminal of the integrator and controlled by switching based on the conversion command signal to control the supply of negative voltage or ground voltage to the non-inverting input terminal of the integrator. a third switch connected between the output terminal and the inverting input terminal of the integrator and controlled by switching based on the conversion command signal; a first comparator that compares the output level of the integrator with a ground voltage, a second comparator that compares the output level of the integrator with an analog input signal level; first and second monostable multivibrators each supplied with the output of the second comparator and operated in synchronization with the output pulse of the oscillator;
A flip-flop that is set or reset by the outputs of the first and second monostable multivibrators and controlled by the conversion command signal, and a counter that counts the AND output of the output of the flip-flop and the output pulse of the oscillator. An analog-to-digital conversion circuit comprising: the counter, and obtaining an analog-to-digital conversion output from the counter.
JP56193803A 1981-12-02 1981-12-02 Analog-digital converting circuit Granted JPS5895423A (en)

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JP56193803A JPS5895423A (en) 1981-12-02 1981-12-02 Analog-digital converting circuit
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JP56193803A JPS5895423A (en) 1981-12-02 1981-12-02 Analog-digital converting circuit

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JPS5895423A JPS5895423A (en) 1983-06-07
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Families Citing this family (4)

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JPS5895423A (en) 1983-06-07

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