JPS6169217A - 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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- JPS6169217A JPS6169217A JP18893484A JP18893484A JPS6169217A JP S6169217 A JPS6169217 A JP S6169217A JP 18893484 A JP18893484 A JP 18893484A JP 18893484 A JP18893484 A JP 18893484A JP S6169217 A JPS6169217 A JP S6169217A
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- reference voltage
- voltage
- comparator
- capacitance
- capacitor
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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】
(産業上の利用分野)
この発明は容量アレイと用いた逐次比較型のアナログ・
ディジタル変換器に関する。
ディジタル変換器に関する。
特に半導体集積回路に好適なコンデンサラダーによる容
量アレイと、MOS型の比較器によって構成されるアナ
ログ・ディジタル変換器の変換誤差の改良に関する。
量アレイと、MOS型の比較器によって構成されるアナ
ログ・ディジタル変換器の変換誤差の改良に関する。
(従来の技術)
コンデンサラダーによる容量アレイと、MOS型の比較
器によって構成されるアナログ・ディジタル変換器はM
OS型の半導体集積回路化が容易であり、又す/グルホ
ールド回路が不要であるという利点を有する。
器によって構成されるアナログ・ディジタル変換器はM
OS型の半導体集積回路化が容易であり、又す/グルホ
ールド回路が不要であるという利点を有する。
このような回路の例は、特開昭57−41032号公報
に開示されている。第3図は、従来の容量アレイを用い
た逐次比較型のアナログ・ディジタル変換器の回路図で
ある。
に開示されている。第3図は、従来の容量アレイを用い
た逐次比較型のアナログ・ディジタル変換器の回路図で
ある。
しかしながら、この回路方式では、例えば8ビツトの場
合は容量は単位容量Cχの1倍、1倍、2倍、4倍・・
・64倍で合計128Cxの容量を必要とする。半導体
集積回路ではチップ面積の小型化が望ましい。
合は容量は単位容量Cχの1倍、1倍、2倍、4倍・・
・64倍で合計128Cxの容量を必要とする。半導体
集積回路ではチップ面積の小型化が望ましい。
そこで、第4図に示す回路方式が考え出された(昭和5
9年7月23日特許出願済み)。この方式によれば、ス
イッチ133全付加することにより、比較器102の非
反転入力端子(+)ヲ第1の基準電圧(VRE r )
と第2の基準電圧(VGND)に切替えることにより、
容量64CxllOf、省略することができる。従って
、この回路方式によれば、チップ面積の大きな部分を占
めるコンデンサーを半減することができるので、チップ
面積の小型化、コスト低減に大きな効果を発揮する。
9年7月23日特許出願済み)。この方式によれば、ス
イッチ133全付加することにより、比較器102の非
反転入力端子(+)ヲ第1の基準電圧(VRE r )
と第2の基準電圧(VGND)に切替えることにより、
容量64CxllOf、省略することができる。従って
、この回路方式によれば、チップ面積の大きな部分を占
めるコンデンサーを半減することができるので、チップ
面積の小型化、コスト低減に大きな効果を発揮する。
(発明が解決しようとする問題点)
ところが第4図に示す回路方式では、第5図に示すよう
に、入力アナログ電圧(vin)と比較器反転端子(−
)電圧(Vx)の間に変換誤差を生じる欠点がある。こ
の変換誤差ΔVは、第4図の回路において入力アナログ
電圧(Vin)の中央値付近で、スイ、チ132の切替
えが行なわれ、これによシ、比較器を構成するMOS
FETの浮遊容量のバイアス状態に変化が生じコンデン
サラダーの容量と浮遊容量のバランスを崩すことに起因
するものである。
に、入力アナログ電圧(vin)と比較器反転端子(−
)電圧(Vx)の間に変換誤差を生じる欠点がある。こ
の変換誤差ΔVは、第4図の回路において入力アナログ
電圧(Vin)の中央値付近で、スイ、チ132の切替
えが行なわれ、これによシ、比較器を構成するMOS
FETの浮遊容量のバイアス状態に変化が生じコンデン
サラダーの容量と浮遊容量のバランスを崩すことに起因
するものである。
変換誤差ΔVは14 LSB〜I LSB程度の大きさ
であるが、変換されたディジタル値に誤差を生じる。
であるが、変換されたディジタル値に誤差を生じる。
この発明は、例えば8ビツトのコンデンサラダー型の逐
次比較アナログ・ディジタル変換器において、比較器1
02の非反転入力端子(+) k MSBノスイッチノ
32を設けることによシ、コンデンサ容量64Cxll
Oを省略することに伴って生じる前記変換誤差を無くす
ためのものである。
次比較アナログ・ディジタル変換器において、比較器1
02の非反転入力端子(+) k MSBノスイッチノ
32を設けることによシ、コンデンサ容量64Cxll
Oを省略することに伴って生じる前記変換誤差を無くす
ためのものである。
即ち、コンデンサ容量を半減し、且つ変換精度の高いア
ナログ・ディジタル変換器を実現せんとするものである
。
ナログ・ディジタル変換器を実現せんとするものである
。
(問題点?解決するための手段)
本発明のポイントは、第1の基準電圧(VREF)、第
2の基準電圧(VGND)、Cx r Cx 、2Cx
+ 4Cx ・・・2”−3Cxの重みを有する容量
プレイ回路、比較器、逐次比較レジスタ、ラッチ回路等
からなるnビ。
2の基準電圧(VGND)、Cx r Cx 、2Cx
+ 4Cx ・・・2”−3Cxの重みを有する容量
プレイ回路、比較器、逐次比較レジスタ、ラッチ回路等
からなるnビ。
トのアナログ・ディジタル変換器に、比較器の一方の入
力に第3の基準電圧(補償用電圧)及び補償容量の付与
手段を具備すること(第1の発明)、或いは第3の基準
電圧のみの付与手段を具備すること(第2の発明)にあ
る。
力に第3の基準電圧(補償用電圧)及び補償容量の付与
手段を具備すること(第1の発明)、或いは第3の基準
電圧のみの付与手段を具備すること(第2の発明)にあ
る。
(作用)
かかる第3の基準電圧(補償用電圧)を付与することと
、比較器の他方の入力に接続される補償容量を第3の基
準電圧とを組み合せることによシ、第6図(、)に示す
ように直線状で且つオフセットのないVin−Vx特性
を得ることができる。
、比較器の他方の入力に接続される補償容量を第3の基
準電圧とを組み合せることによシ、第6図(、)に示す
ように直線状で且つオフセットのないVin−Vx特性
を得ることができる。
これらによシ、コンデンサラダーの容量を半減し、且つ
変換誤差のないアナログ・ディジタル変換器を得ること
ができる。
変換誤差のないアナログ・ディジタル変換器を得ること
ができる。
又、第3の基準電圧を付与することにより、補償容量を
付加することなく、第6図(b)に示すような直線状の
Vin−Vx特性を得ることができる。しかし、この場
合は第6図(b)に図示するようにオフセットが残り、
電圧変換範囲を多少狭くする。
付加することなく、第6図(b)に示すような直線状の
Vin−Vx特性を得ることができる。しかし、この場
合は第6図(b)に図示するようにオフセットが残り、
電圧変換範囲を多少狭くする。
(実施例)
第1図はこの発明の第1の実施例を示す8ビツトのアナ
ログ曖ディジタル変換器である。
ログ曖ディジタル変換器である。
第1図において、コンデンサ103〜109、スイッチ
101,112〜ノ17,120.ノ32、比較器10
2、アナログ入力端子1211第1の基準電圧入力端子
Vnzy122、クロック信号入力端子123、同期信
号入力端子124、タイミング発生回路125、タイミ
ング信号126、逐次比較レジスタ127、スイッチ制
御信号128、ラッチ回路129、ディジタル出力信号
130、抵抗器131である。第2の基準電圧はグラン
ド電位VGNDであるO また、スイッチ133の可動端子は比較器102の非反
転入力端子(+)に接続され、第1固定端子は第1の基
準電圧入力端子122に接続され、第f′2固定端子は
第2の基準電圧VGNDに接続される。
101,112〜ノ17,120.ノ32、比較器10
2、アナログ入力端子1211第1の基準電圧入力端子
Vnzy122、クロック信号入力端子123、同期信
号入力端子124、タイミング発生回路125、タイミ
ング信号126、逐次比較レジスタ127、スイッチ制
御信号128、ラッチ回路129、ディジタル出力信号
130、抵抗器131である。第2の基準電圧はグラン
ド電位VGNDであるO また、スイッチ133の可動端子は比較器102の非反
転入力端子(+)に接続され、第1固定端子は第1の基
準電圧入力端子122に接続され、第f′2固定端子は
第2の基準電圧VGNDに接続される。
以上の構成は第4図に開示のものと同じである。
第3固定端子は、その一端が第1の基準電圧入力端子に
接続され、他端が第2の基準電圧VGNDに接続された
抵抗器137(抵抗器137は、その一端から抵抗器R
2CY+ Rcoか直列接続され他端に接続されている
)の抵抗R2CYと抵抗RCOで分圧された抵抗分圧タ
ップに接続されている。この分圧タッグは第3の基準電
圧を供給する。コンデンサCsノ34は、容量アレイ回
路の共通に接続される一端(Ll )と、比較器102
の反転入力端子の浮遊容量であシ、比較器102を構成
するMOS FETのr−ト容量、配線の容量等である
。このコンデンサ134の一端はラインL1に接続して
いて、他端が電源電圧vDDに等価的に接続されている
。
接続され、他端が第2の基準電圧VGNDに接続された
抵抗器137(抵抗器137は、その一端から抵抗器R
2CY+ Rcoか直列接続され他端に接続されている
)の抵抗R2CYと抵抗RCOで分圧された抵抗分圧タ
ップに接続されている。この分圧タッグは第3の基準電
圧を供給する。コンデンサCsノ34は、容量アレイ回
路の共通に接続される一端(Ll )と、比較器102
の反転入力端子の浮遊容量であシ、比較器102を構成
するMOS FETのr−ト容量、配線の容量等である
。このコンデンサ134の一端はラインL1に接続して
いて、他端が電源電圧vDDに等価的に接続されている
。
コンデンサ135は容量値がCZの補償容量であって、
その一端はラインL1に接続していて、他端はスイッチ
136の可動端子に接続されている。
その一端はラインL1に接続していて、他端はスイッチ
136の可動端子に接続されている。
スイッチ136の可動端子はコンデンサCs135の他
端に接続されていて、第1固定端子は電源電圧vDDに
接続されていて又第2固定端子はアース電位に接続され
ている。なお、第1図では第4図と比較して、コンデン
サC5J35、スイッチ136が追加され゛、スイッチ
133の第3の基準電圧端子が追加されておシ、コンデ
ンサ134は比較器102の反転入力端子のMO8容量
等の浮遊容量を等価的に記載したものである。
端に接続されていて、第1固定端子は電源電圧vDDに
接続されていて又第2固定端子はアース電位に接続され
ている。なお、第1図では第4図と比較して、コンデン
サC5J35、スイッチ136が追加され゛、スイッチ
133の第3の基準電圧端子が追加されておシ、コンデ
ンサ134は比較器102の反転入力端子のMO8容量
等の浮遊容量を等価的に記載したものである。
次に以上のように構成された、アナログ・ディジタル変
換器の動作について説明する。
換器の動作について説明する。
まず、スイッチ132,112〜117の各可動端子は
ラインL2に接続している。また新たに加えられたスイ
ッチ136の可動端子は、電源電圧VDDに接続されて
いて、コンデンサCZ135t−通じてラインLlに接
続している。この時、スイッチ120の可動端子を第1
固定端子側に切シ換えてアナログ入力端子に接続すると
ともに、スイッチ10ノを短絡させて第1の基準電圧V
REF入力端子122に接続することによりサンプリン
グを行う。この時、第1の基準電圧入力端子122には
第1の基準電圧VREFが印加されており、アナログ入
力端子12ノにはアナログ入力信号Vinが導入される
ようになっている。
ラインL2に接続している。また新たに加えられたスイ
ッチ136の可動端子は、電源電圧VDDに接続されて
いて、コンデンサCZ135t−通じてラインLlに接
続している。この時、スイッチ120の可動端子を第1
固定端子側に切シ換えてアナログ入力端子に接続すると
ともに、スイッチ10ノを短絡させて第1の基準電圧V
REF入力端子122に接続することによりサンプリン
グを行う。この時、第1の基準電圧入力端子122には
第1の基準電圧VREFが印加されており、アナログ入
力端子12ノにはアナログ入力信号Vinが導入される
ようになっている。
次にスイッチ120の可動端子を第2固定端子側に切り
換えて第2の基準電圧VGNDとする。
換えて第2の基準電圧VGNDとする。
このとき比較器102の反転入力端り、1の電圧Vxは
となる。第7図に(1)式を示す。直線1はCs =C
Z =0の場合であシ、直線2はC5=CZ−0以外の
場合である。又線分9はΔX1とおいてVx=Oの場合
における直線1に対する直線2の差である。ここで誤差
ΔXlは・ である。この状態から逐次比較を始める。
Z =0の場合であシ、直線2はC5=CZ−0以外の
場合である。又線分9はΔX1とおいてVx=Oの場合
における直線1に対する直線2の差である。ここで誤差
ΔXlは・ である。この状態から逐次比較を始める。
MSB i求めるにはスイッチ133の可動端子を第3
固定端子側に切シ換えて、抵抗器137の前記抵抗分圧
タッグと接続する。即ち、比較器の非反転入力(+)に
第3の基準電圧を印加する。抵抗器137の前記抵抗分
圧タッグ即ち、第3の基準電圧には 2CY ’ VREF RCO+R2CY の電圧が発生している。
固定端子側に切シ換えて、抵抗器137の前記抵抗分圧
タッグと接続する。即ち、比較器の非反転入力(+)に
第3の基準電圧を印加する。抵抗器137の前記抵抗分
圧タッグ即ち、第3の基準電圧には 2CY ’ VREF RCO+R2CY の電圧が発生している。
つまシ、比較器102の非反転入力端子を、抵抗器13
7によって抵抗分圧された電圧第3の基準電圧 全MSB比較電圧とする。
7によって抵抗分圧された電圧第3の基準電圧 全MSB比較電圧とする。
この時、比較器102においては、次が比較される。
ここで、抵抗値Rco ’5’O’OkΩ程度と抵抗値
R2CY数にΩ程度の抵抗比か、容量値64Cxと容量
値Cs。
R2CY数にΩ程度の抵抗比か、容量値64Cxと容量
値Cs。
CZの和の容量値の比に等しい場合大略1/100程度
において、第3の基準電圧を比較電圧とすると比較器1
02の判定はVggr Vin<>0 となる。
において、第3の基準電圧を比較電圧とすると比較器1
02の判定はVggr Vin<>0 となる。
? ここで比較器102の出力が「1」のとき
はMSB結果は「0」であるが、スイッチ133の可動
端子を第1固定端子側に切り換えて、基準電圧入力端子
と接続しておき、スイッチ136の可動端子は第1固定
端子に接続させたままで、電源電圧に接続させておく。
はMSB結果は「0」であるが、スイッチ133の可動
端子を第1固定端子側に切り換えて、基準電圧入力端子
と接続しておき、スイッチ136の可動端子は第1固定
端子に接続させたままで、電源電圧に接続させておく。
比較器102の出力が「oJのときはMSBは「1」で
あり、スイッチ133の可動端子全第2固定端子側に切
シ換えてGN′D電位と接続させて、スイッチ136の
可動端子は第2固定端子側に切り換えて、GND電位と
接続させておく。
あり、スイッチ133の可動端子全第2固定端子側に切
シ換えてGN′D電位と接続させて、スイッチ136の
可動端子は第2固定端子側に切り換えて、GND電位と
接続させておく。
つまシ、MSBが「0」の場合比較器1020反転入力
端の電圧Vxは のままであるし、MSBが「1」の場合、比較器1θ2
の反転入力端の電圧vXは となる。
端の電圧Vxは のままであるし、MSBが「1」の場合、比較器1θ2
の反転入力端の電圧vXは となる。
次にスイッチ117の可動端子を第2固定端子側に切り
換えて第1の基準電圧入力VFLEFと接続して28B
ビツトを求める。このときの等価回路を第8図に示す。
換えて第1の基準電圧入力VFLEFと接続して28B
ビツトを求める。このときの等価回路を第8図に示す。
ラインL1とGND電圧間に容量値32Cxのコンデン
サ5が接続され、ラインL1と第1の基準電圧入力vF
tgp間に容量値32Cxのコンデンサ6が接続され、
ラインL1と電源電圧間に容量値Csのコンデンサ13
4と容量値CZの補償コンデンサ136が並列に接続さ
れている。このとき比較器102の反転入力端の電圧V
Xはとなり、電圧Vxには か加わり第1の基準電圧入カ端子ノ22と接続している
比較器102の非反転入力端の電圧VREF k比較電
圧として、比較器102の出力端には2ビの結果が求め
られる。
サ5が接続され、ラインL1と第1の基準電圧入力vF
tgp間に容量値32Cxのコンデンサ6が接続され、
ラインL1と電源電圧間に容量値Csのコンデンサ13
4と容量値CZの補償コンデンサ136が並列に接続さ
れている。このとき比較器102の反転入力端の電圧V
Xはとなり、電圧Vxには か加わり第1の基準電圧入カ端子ノ22と接続している
比較器102の非反転入力端の電圧VREF k比較電
圧として、比較器102の出力端には2ビの結果が求め
られる。
MSBがrOJの場合、以下同様にして順次スイッチ1
16,115,114,113,112゜132とスイ
ッチを制御して行き3ビツト目から8ビツト目の状態を
求める。
16,115,114,113,112゜132とスイ
ッチを制御して行き3ビツト目から8ビツト目の状態を
求める。
次にMSBが「1」の場合の28Bビツトの比較にっい
て述べる。
て述べる。
このときの等価回路を第9図に示す。ラインL1とGN
D電圧間に容量値32Cxのコンデンサ5と容量値Cs
のコンデンサ134が並列に接続され、ラインL1と第
1の基準電圧入力VRgp’間に容量値32Cxのコン
デ/す6か接続され、ラインLIと電源電圧間に容量値
CZのコンデンサ136が接続されている。
D電圧間に容量値32Cxのコンデンサ5と容量値Cs
のコンデンサ134が並列に接続され、ラインL1と第
1の基準電圧入力VRgp’間に容量値32Cxのコン
デ/す6か接続され、ラインLIと電源電圧間に容量値
CZのコンデンサ136が接続されている。
このとき比較器ノθ2の反転入力端の電圧VXはとなり
、電圧Vxには が加わるのはMSBが「1」の場合と同様である。第1
0図に(2)式を示す。直線7はCs = CZ =
0の場合であり、直線8はCs = CZ = O以外
の場合である。
、電圧Vxには が加わるのはMSBが「1」の場合と同様である。第1
0図に(2)式を示す。直線7はCs = CZ =
0の場合であり、直線8はCs = CZ = O以外
の場合である。
線分10は誤差ΔX2において、Vx=Oの場合におけ
る直線7に対する直線8の差である。ここでΔX2は となる。つまり(2)式はCs = CZ = Oの理
想的条件にあっては、アナログ入力電圧Vinが、基準
電圧VREFの丁の時に比較器102の出力端における
2ビツト目の状態が変化すべきところが、前記ΔX2だ
け誤差を持ったアナログ入力電圧Viれにて、比較器1
02の出力端における2ビツト目の状態が変化する。
る直線7に対する直線8の差である。ここでΔX2は となる。つまり(2)式はCs = CZ = Oの理
想的条件にあっては、アナログ入力電圧Vinが、基準
電圧VREFの丁の時に比較器102の出力端における
2ビツト目の状態が変化すべきところが、前記ΔX2だ
け誤差を持ったアナログ入力電圧Viれにて、比較器1
02の出力端における2ビツト目の状態が変化する。
MSBが「1」の場合以下同様にして順次スイッチ11
6.115,114,113.ノー2,132とスイッ
チを制御して行き、3ビツト目からLSBビット目の状
態を求めると、前記(3)式と同じ誤差(ΔX2’を待
ったアナログ入力電圧Vin 3ビツト目からLSB目
の状態が変化する。
6.115,114,113.ノー2,132とスイッ
チを制御して行き、3ビツト目からLSBビット目の状
態を求めると、前記(3)式と同じ誤差(ΔX2’を待
ったアナログ入力電圧Vin 3ビツト目からLSB目
の状態が変化する。
ここで、(Cs−1−CZ)VBp CZ−Voo =
Oとなるような条件を設定すると、即ち、 とすることによりMSBrl」の時の2ビツト目からL
SB目の比較器102の出力端の状態は正しいものとな
る。この実施例においてはコンデンサCsノ34とコン
デンサCZ135の容量値を等しくして即ちCs =
CZとし、基準電圧VRgp’li−電源電圧の半分と
して即ちVREP ”−1yon とすることによシ
誤差ΔX2=0となり、前記MSBが「1」の時の2ビ
、ト目からLSB目の比較器102の出力端の状態全圧
しいものとすることができる。
Oとなるような条件を設定すると、即ち、 とすることによりMSBrl」の時の2ビツト目からL
SB目の比較器102の出力端の状態は正しいものとな
る。この実施例においてはコンデンサCsノ34とコン
デンサCZ135の容量値を等しくして即ちCs =
CZとし、基準電圧VRgp’li−電源電圧の半分と
して即ちVREP ”−1yon とすることによシ
誤差ΔX2=0となり、前記MSBが「1」の時の2ビ
、ト目からLSB目の比較器102の出力端の状態全圧
しいものとすることができる。
以上のように、前記一連の逐次比較シーケンス動作は第
1の実施例と同様にして行われる。すなわちクロック信
号入力端子123と同期信号入力端子124にそれぞれ
クロ、り信号、同期信号か入力されると、タイミング発
生回路からタイミング信号126が出力される。このタ
イミング信号126は逐次比較動作に必要なタイミング
信号であり、逐次比較レジスター27、ラッチ回路12
9、スイッチ120,101に転送される。
1の実施例と同様にして行われる。すなわちクロック信
号入力端子123と同期信号入力端子124にそれぞれ
クロ、り信号、同期信号か入力されると、タイミング発
生回路からタイミング信号126が出力される。このタ
イミング信号126は逐次比較動作に必要なタイミング
信号であり、逐次比較レジスター27、ラッチ回路12
9、スイッチ120,101に転送される。
このタイミング信号126を受けて逐次比較レジスタ1
27からスイッチ制御信号12gがスイッチl12.1
13.・・・117、あるいはスイッチ133,136
に送られる。そして逐次比較レジスタ127の内容はタ
イミング信号126によリラ、チ回路129でラッチさ
れ、ラッチ回路ノ29からディジタル出力信号130が
取シ出される。
27からスイッチ制御信号12gがスイッチl12.1
13.・・・117、あるいはスイッチ133,136
に送られる。そして逐次比較レジスタ127の内容はタ
イミング信号126によリラ、チ回路129でラッチさ
れ、ラッチ回路ノ29からディジタル出力信号130が
取シ出される。
以上説明したように、容量アンイの個数を減少させてい
った場合において、比較器の入力端のMOS容量等Cs
が無視できなくなってくる。
った場合において、比較器の入力端のMOS容量等Cs
が無視できなくなってくる。
ここで基準電圧VREFO印加電圧を2.5V、単位容
量Cxの容量値を19F、前記比較器の入力端のMO3
容量等の等価容量Csの容量値を0.5 pFとしても
誤差ΔX = 19 mVとなり、8ビツトアナログ・
ディジタル変換器の場合においてもI LSBの誤差1
9.5mVとほぼ等しい値となる。直線性誤差の保障値
−LSBはぼ10mVの範囲外となってしまう。
量Cxの容量値を19F、前記比較器の入力端のMO3
容量等の等価容量Csの容量値を0.5 pFとしても
誤差ΔX = 19 mVとなり、8ビツトアナログ・
ディジタル変換器の場合においてもI LSBの誤差1
9.5mVとほぼ等しい値となる。直線性誤差の保障値
−LSBはぼ10mVの範囲外となってしまう。
単位容量CX′f、大きくすることなく、コンデンサC
s134の容量と等しい補償容量CZf持つコンデンサ
135を追加して、又比較器lθ2の非反転入力端子は
スイッチ133の可動端子に接続されていて、新たに追
加された第3の固定端子を通して、抵抗器を通して作ら
れる、前記第3の基準電圧と接続させることで、容量ア
レイの個数及び単位容量を減少させるために生じる直線
性誤差の補償ができる。
s134の容量と等しい補償容量CZf持つコンデンサ
135を追加して、又比較器lθ2の非反転入力端子は
スイッチ133の可動端子に接続されていて、新たに追
加された第3の固定端子を通して、抵抗器を通して作ら
れる、前記第3の基準電圧と接続させることで、容量ア
レイの個数及び単位容量を減少させるために生じる直線
性誤差の補償ができる。
次に第2図に本発明の第2の実施例について説明する。
第2図に示した第2の実施例では、コンデンサCZ13
5、スイッチノ36が省略され、第3の基準電圧?供給
する抵抗器ノ37の抵抗値、及び抵抗分圧比が変更され
ている。即ち、抵抗分圧比は、第2図の発明ではVRE
Fを補正した電圧を与える。
5、スイッチノ36が省略され、第3の基準電圧?供給
する抵抗器ノ37の抵抗値、及び抵抗分圧比が変更され
ている。即ち、抵抗分圧比は、第2図の発明ではVRE
Fを補正した電圧を与える。
この第2図においては重複を避けるため第1図と同一部
分には同一符号を付して、その説明を省略し第1図の第
2の実施例と異なる部分のみ重点的にその説明を行う。
分には同一符号を付して、その説明を省略し第1図の第
2の実施例と異なる部分のみ重点的にその説明を行う。
第1図の実施例の説明と同様にしてMSBf求めると比
較器102の反転入力端の電圧Vxば64Cx Vx = VREF −−Vin 64Cx+Cs となる。このときスイッチ133の可動端子を第2固定
端子側にして、比較器102の非反転入力端(+) f
!:第2の基準電圧VGNDと接続する。すると理想状
態であるコンデンサ134の容量値CsがOの時に対し
て、比較器102の出力端は、反転式s 力端の電圧にして百U−VREF の電圧をもって、M
SBの状態が変化する。
較器102の反転入力端の電圧Vxば64Cx Vx = VREF −−Vin 64Cx+Cs となる。このときスイッチ133の可動端子を第2固定
端子側にして、比較器102の非反転入力端(+) f
!:第2の基準電圧VGNDと接続する。すると理想状
態であるコンデンサ134の容量値CsがOの時に対し
て、比較器102の出力端は、反転式s 力端の電圧にして百U−VREF の電圧をもって、M
SBの状態が変化する。
MSBが「l」の場合スイッチ133の可動端子は、第
2固定端子側に戻して第2の基準電圧VGNDに接続し
ておき、MSBが「0」の場合、スイッチ133の可動
端子は第3固定端子側に切9換えて、抵抗器137で分
圧された電圧即ち、第3の基準電圧に接続する。第3の
基準電圧は、第1の基準電圧vRgpと第2の基準電圧
VCNO′f、抵抗値RCYと抵抗値”’ RC
Oで分圧した電圧であり抵抗値RCY I RCOは容
量値Cs l 64Cxと同じ比率である。そのためV
C2CO は□・va+a’ である。
2固定端子側に戻して第2の基準電圧VGNDに接続し
ておき、MSBが「0」の場合、スイッチ133の可動
端子は第3固定端子側に切9換えて、抵抗器137で分
圧された電圧即ち、第3の基準電圧に接続する。第3の
基準電圧は、第1の基準電圧vRgpと第2の基準電圧
VCNO′f、抵抗値RCYと抵抗値”’ RC
Oで分圧した電圧であり抵抗値RCY I RCOは容
量値Cs l 64Cxと同じ比率である。そのためV
C2CO は□・va+a’ である。
RCy+Rc 。
第3の基準電圧は、Cs =0.5 pF 、 Cx=
1 pF とづると、大略20mV程度となる。この
ように設定して2ビツト目を求めるとする。
1 pF とづると、大略20mV程度となる。この
ように設定して2ビツト目を求めるとする。
第1図の説明と同様に比較器1020反転入カ転の電圧
Vxを求めると となり、比較器102の出方端は、反転入力端のの状態
が変化する。
Vxを求めると となり、比較器102の出方端は、反転入力端のの状態
が変化する。
以下同様にして順次スイッチ116,115゜114.
113,112,132と制御して行き3ビツト目から
8ビツト目の状態を求めると、MSB 、 2ビツト目
と同様に比較器102の反転入力端の電圧にして−シー
・”RgFの電圧をもって、比4Cx 較・器102の出方端の状態が変化する。
113,112,132と制御して行き3ビツト目から
8ビツト目の状態を求めると、MSB 、 2ビツト目
と同様に比較器102の反転入力端の電圧にして−シー
・”RgFの電圧をもって、比4Cx 較・器102の出方端の状態が変化する。
つまりアナログ入力Vtnに対して比較器1020反転
入方端上方端の誤差をもっている。これを第11図に示
す。直線11はアナログ入力Vinに対する比較器10
2の反転入力端の電圧VXでありて、コンデンサ134
の容量値C5が0の場合、同じ<CsがOでない場合を
直線12として示す。
入方端上方端の誤差をもっている。これを第11図に示
す。直線11はアナログ入力Vinに対する比較器10
2の反転入力端の電圧VXでありて、コンデンサ134
の容量値C5が0の場合、同じ<CsがOでない場合を
直線12として示す。
以上のように第2図の実施例の場合は、アナログ入力電
圧の久方範囲は小さくなるが、コンデンサ135、スイ
ッチ136を省略してアナログ・デイジタル交換器の直
線性変換誤差を補償することができる回路である。
圧の久方範囲は小さくなるが、コンデンサ135、スイ
ッチ136を省略してアナログ・デイジタル交換器の直
線性変換誤差を補償することができる回路である。
以上、詳細に説明したように、第1の実施例においては
、比較器の非反転入力端(+)に第3の基準電圧を与え
、反転入力端(−)に補償容量CZを付与することにょ
シ変換誤差を低減することができる。特に容量アレイ゛
回路の各容量値の和と、浮遊容量CaO比の第3の基準
電圧を与え、補償容量CZは、 但し、VRKF:第1の基準電圧、Van 二電源電圧
、とすることにょシ、第6図(、)に図示するようなオ
フセットのない変換特性を得ることができる。
、比較器の非反転入力端(+)に第3の基準電圧を与え
、反転入力端(−)に補償容量CZを付与することにょ
シ変換誤差を低減することができる。特に容量アレイ゛
回路の各容量値の和と、浮遊容量CaO比の第3の基準
電圧を与え、補償容量CZは、 但し、VRKF:第1の基準電圧、Van 二電源電圧
、とすることにょシ、第6図(、)に図示するようなオ
フセットのない変換特性を得ることができる。
第2の実施例においては、比較器の非反転入力端(+)
に第3の基準電圧を与え、その電圧を容量プレイ回路の
各容量値の和と、浮遊容量の比にすることにより、第6
図(b)に図示するような、直線状の変換特性を得るこ
とができる。しかしながら、第6図(b)に図示のよう
に多少のオフセットが残り、電圧変換範囲を狭くするが
、補償コンデンサCZを不要にすることのできる利点を
生じる。
に第3の基準電圧を与え、その電圧を容量プレイ回路の
各容量値の和と、浮遊容量の比にすることにより、第6
図(b)に図示するような、直線状の変換特性を得るこ
とができる。しかしながら、第6図(b)に図示のよう
に多少のオフセットが残り、電圧変換範囲を狭くするが
、補償コンデンサCZを不要にすることのできる利点を
生じる。
(発明の効果)
以上のように本発明によれば、第3の基準電圧を発生す
る抵抗分圧回路と、その他の若干の回路素子を追加する
ことにより、容量アレイによるnビットの逐次比較型A
D変換器において、容量アレイの総和を2O−2cx
と従来のものの半分にすることによって生じる変換誤差
を無くすことができる。
る抵抗分圧回路と、その他の若干の回路素子を追加する
ことにより、容量アレイによるnビットの逐次比較型A
D変換器において、容量アレイの総和を2O−2cx
と従来のものの半分にすることによって生じる変換誤差
を無くすことができる。
即ち、従来のものと比較して、コンデンサラダーの容量
を半減し、且つ変換誤差のないアナログ・デイジタル交
換器を得ることができる。
を半減し、且つ変換誤差のないアナログ・デイジタル交
換器を得ることができる。
第1図は本発明の第1の実施例の回路図、筑2図は本発
明の第2の実施例の回路図、第3図は従来のアナログ・
ディジタル変換器の回路図、第4図は、改良されたアナ
ログ・ディジタル変換器の回路図、第5図は改良された
アナログ・ディジタル変換器の変換特性図、第6図は本
発明の実施例の変換特性図、第7図は変換特性の説明図
、第8図は等価回路の説明図、第9図は等価回路の説明
図、第10図は変換特性の説明図、第11図は本発明の
第2の実施例の変換特性図である。 101.112〜ノ17,120,132゜136・・
・スイフチ、1θ2・・・比較器、103〜109・・
・Cx 、 Cx 、 2 Cx 、 4 Cx r
8 Cx + 16 Cx r 32 Cxの容量アレ
イ、125・・・タイミング制御回路、127・・・逐
次比較レジスタ、129・・・ラッチ回路、13ノ・・
・抵抗分圧回路、134・・・浮遊容量CS、135・
・・補償容量CZ、137・・・第3の基準電圧を発生
する抵抗分割回路。 特許出願人 沖電気工業株式会社 Vin (b) x in 第7図 第8図 第8図 第10図 第11図 IN 手続補正書(睦) 1、事件の表示 昭和59年 特 許 願第188934号2、発明の名
称 アナログ・ゲイノタル変換器 3、補正をする者 事件との関係 特許 出 願 人住 所
(〒105) 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号4
代理人 住 所(〒105) 東京都港区虎ノ門1丁目7番1
2号5、補正の対象明細書中「発明の詳細な説明」の欄
及び図面「第1図」 6、補正の内容 1、 明細書第4頁第11行目に「・・・により、容量
64Cx110を省略すること」とあるのを「・・・K
より、MSB比較の為の容量64Cx (第3図に示し
である容量64Cx110と同じ)を省略するとあるの
を[切り換えて、第1の基準電圧」と補正する。 4、同書第12頁第2行目に「出力が「0」1とあるの
を「出力が「l」」と補正する。 5、 同頁第9行目の式を下記の通り補正する。 4Cx ■x″vRffiF−・vin 64Cx+C8+CZ 6、 同頁下から第3行目に[ビットを求める。 このとき」とあるのを「ピットを求める。ただし1M5
Bが「0」とするとこのとき」と補正する。 7、 同書第13頁第6行目から第8行目にある式を下
記の通り補正する。 となり、電圧vxには 8、 同書第14頁下から第4行目にr MSB が「
l」」とあるのを「MSBが「0」」と補正とあるのを
「前記先行技術の実施例」と補正する。 10 同書第17頁第3行目から第4行目K「スイッ
チ133,136Jとあるのを「スイッ[そのためVc
2 辻Jとあるのを「そのため第3の基準電圧線」と
補正する。 ” 12.同書第20頁第1行目K「第3の基準電圧
は、」とある前に「第2の実施例では」を挿入する。 13 図面「第1図」を別紙の通り補正する。
明の第2の実施例の回路図、第3図は従来のアナログ・
ディジタル変換器の回路図、第4図は、改良されたアナ
ログ・ディジタル変換器の回路図、第5図は改良された
アナログ・ディジタル変換器の変換特性図、第6図は本
発明の実施例の変換特性図、第7図は変換特性の説明図
、第8図は等価回路の説明図、第9図は等価回路の説明
図、第10図は変換特性の説明図、第11図は本発明の
第2の実施例の変換特性図である。 101.112〜ノ17,120,132゜136・・
・スイフチ、1θ2・・・比較器、103〜109・・
・Cx 、 Cx 、 2 Cx 、 4 Cx r
8 Cx + 16 Cx r 32 Cxの容量アレ
イ、125・・・タイミング制御回路、127・・・逐
次比較レジスタ、129・・・ラッチ回路、13ノ・・
・抵抗分圧回路、134・・・浮遊容量CS、135・
・・補償容量CZ、137・・・第3の基準電圧を発生
する抵抗分割回路。 特許出願人 沖電気工業株式会社 Vin (b) x in 第7図 第8図 第8図 第10図 第11図 IN 手続補正書(睦) 1、事件の表示 昭和59年 特 許 願第188934号2、発明の名
称 アナログ・ゲイノタル変換器 3、補正をする者 事件との関係 特許 出 願 人住 所
(〒105) 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号4
代理人 住 所(〒105) 東京都港区虎ノ門1丁目7番1
2号5、補正の対象明細書中「発明の詳細な説明」の欄
及び図面「第1図」 6、補正の内容 1、 明細書第4頁第11行目に「・・・により、容量
64Cx110を省略すること」とあるのを「・・・K
より、MSB比較の為の容量64Cx (第3図に示し
である容量64Cx110と同じ)を省略するとあるの
を[切り換えて、第1の基準電圧」と補正する。 4、同書第12頁第2行目に「出力が「0」1とあるの
を「出力が「l」」と補正する。 5、 同頁第9行目の式を下記の通り補正する。 4Cx ■x″vRffiF−・vin 64Cx+C8+CZ 6、 同頁下から第3行目に[ビットを求める。 このとき」とあるのを「ピットを求める。ただし1M5
Bが「0」とするとこのとき」と補正する。 7、 同書第13頁第6行目から第8行目にある式を下
記の通り補正する。 となり、電圧vxには 8、 同書第14頁下から第4行目にr MSB が「
l」」とあるのを「MSBが「0」」と補正とあるのを
「前記先行技術の実施例」と補正する。 10 同書第17頁第3行目から第4行目K「スイッ
チ133,136Jとあるのを「スイッ[そのためVc
2 辻Jとあるのを「そのため第3の基準電圧線」と
補正する。 ” 12.同書第20頁第1行目K「第3の基準電圧
は、」とある前に「第2の実施例では」を挿入する。 13 図面「第1図」を別紙の通り補正する。
Claims (5)
- (1)第1の基準電圧と、第2の基準電圧と、単位容量
の1倍、1倍、2倍、4倍、…2^n^−^3倍の重み
を有する容量アレイ回路と、比較器と、逐次比較レジス
タと、ラッチ回路とからなるnビットのアナログ・ディ
ジタル変換器において、前記比較器の一方の入力を3ヶ
の基準電圧に切替えることのできるスイッチと、該スイ
ッチに接続される第3の基準電圧と、前記比較器の他方
の入力に接続される補償容量と、該補償容量の他端を2
つの電位に切替えるスイッチとを具備することを特徴と
するアナログ・ディジタル変換器。 - (2)第1の基準電圧と、第2の基準電圧と、単位容量
の1倍、1倍、2倍、4倍、…2^n^−^3倍の重み
を有する容量アレイ回路と、比較器と、逐次比較レジス
タと、ラッチ回路とからなるnビットのアナログ・ディ
ジタル変換器において前記比較器の一方の入力を3ヶの
基準電圧に切替えることのできるスイッチと、該スイッ
チに接続される第3の基準電圧を具備することを特徴と
するアナログ・ディジタル変換器。 - (3)前記第3の基準電圧は、容量アレイ回路の各容量
値の和と、前記容量アレイ回路の共通に接続される一端
に共通に接続する浮遊容量及び補償容量の容量値の比の
電圧成分をもつ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。 - (4)前記補償容量C_Zは、前記浮遊容量C_S、前
記第1の基準電圧V_R_E_F、電源電圧V_D_D
に対してC_Z=[V_R_E_F/(V_D_D−V
_R_E_F]・C_Sである関係を有するところの特
許請求の範囲第1項記載のアナログ・ディジタル変換器
。 - (5)前記第3の基準電圧は、容量アレイ回路の各容量
値の和と、上記容量アレイ回路の共通に接続された一端
に共通に接続された浮遊容量の容量値と、第1の容量の
容量値の比を電圧成分にもつことを特徴とする特許請求
の範囲第2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 |
---|---|---|---|
JP18893484A JPS6169217A (ja) | 1984-09-11 | 1984-09-11 | アナログ・デイジタル変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18893484A JPS6169217A (ja) | 1984-09-11 | 1984-09-11 | アナログ・デイジタル変換器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6169217A true JPS6169217A (ja) | 1986-04-09 |
Family
ID=16232451
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18893484A Pending JPS6169217A (ja) | 1984-09-11 | 1984-09-11 | アナログ・デイジタル変換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6169217A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS634719A (ja) * | 1986-06-24 | 1988-01-09 | Nec Corp | A/d変換回路 |
JPS6413818A (en) * | 1987-07-08 | 1989-01-18 | Toshiba Corp | Consecutive comparison type ad converter |
JPH02121525A (ja) * | 1988-10-31 | 1990-05-09 | Nec Corp | Cアレー型a/dコンバータ |
JPH03150926A (ja) * | 1989-10-04 | 1991-06-27 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 切替キャパシタ回路とその回路特性の変動補償方法 |
JPH03280721A (ja) * | 1990-03-29 | 1991-12-11 | Sanyo Electric Co Ltd | A/d変換器 |
EP1018806A2 (en) * | 1999-01-08 | 2000-07-12 | Nec Corporation | A/D converter with a power saving circuit and its control method |
JP2011199403A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 逐次比較型a/d変換器 |
-
1984
- 1984-09-11 JP JP18893484A patent/JPS6169217A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS634719A (ja) * | 1986-06-24 | 1988-01-09 | Nec Corp | A/d変換回路 |
JPH0577219B2 (ja) * | 1986-06-24 | 1993-10-26 | Nippon Electric Co | |
JPS6413818A (en) * | 1987-07-08 | 1989-01-18 | Toshiba Corp | Consecutive comparison type ad converter |
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EP1018806A2 (en) * | 1999-01-08 | 2000-07-12 | Nec Corporation | A/D converter with a power saving circuit and its control method |
EP1018806A3 (en) * | 1999-01-08 | 2003-03-05 | Nec Corporation | A/D converter with a power saving circuit and its control method |
JP2011199403A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 逐次比較型a/d変換器 |
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