JPS62188520A - Weighting arithmetic type analog-digital converter - Google Patents

Weighting arithmetic type analog-digital converter

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JPS62188520A
JPS62188520A JP2907886A JP2907886A JPS62188520A JP S62188520 A JPS62188520 A JP S62188520A JP 2907886 A JP2907886 A JP 2907886A JP 2907886 A JP2907886 A JP 2907886A JP S62188520 A JPS62188520 A JP S62188520A
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JP
Japan
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voltage
circuit
memory
digital quantity
addition
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JP2907886A
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Japanese (ja)
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Katsumi Nagano
克己 長野
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE:To attain the A/D conversion with high accuracy at a high speed by repeating the operation until the absolute value of a difference voltage becomes smaller than the reference voltage corresponding to the weighting of the least significant bit. CONSTITUTION:A tentative digital quantity stored in a memory 15 is read by a latch circuit 16, a D/A converter 3 generates an analog voltage Vdac, a differential amplifier 2 takes a difference between an input analog voltage Vin and the voltage Vdac and its difference voltage DELTAVin is outputted, which is compared simultaneously with plural reference voltages +Vr and -Vr at a voltage comparator circuit 4, a binary number for weighting corresponding to the absolute value of the difference voltage DELTAVin is set by an addition/ subtraction data set circuit 7, an OR circuit 12 ORes the numbers and the result is inputted to a full adder 13. The data is added or subtracted to/from the tentative digital quantity by the full adder 13 and a new digital quantity is stored in a memory 15. The correcting operation is repeated until the absolute value of the difference voltage DELTAVin becomes smaller than a reference voltage corresponding to the weighting of the least significant bit.

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の技術分野」 この発明は、加重演算形A/D変換器に関し、高精度の
A/D変換が高速で行なわれるようにしたものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a weighted calculation type A/D converter that allows highly accurate A/D conversion to be performed at high speed.

[発明の技術的青用とその問題点] 高精度のA/D変換を行なうことのできる従来のA/D
変換器としては、例えば逐次比較形A/D変換器が知ら
れている。
[Technical use of the invention and its problems] Conventional A/D that can perform high-precision A/D conversion
As the converter, for example, a successive approximation type A/D converter is known.

このA/D変換器は、電圧比較回路、逐次比較用レジス
タ、帰還回路を構成づるD/Aコンバータ、および全体
を制御するクロック発振器等が備えられている。
This A/D converter includes a voltage comparison circuit, a successive approximation register, a D/A converter forming a feedback circuit, and a clock oscillator for controlling the entire circuit.

そして逐次比較用レジスタの最下(f7ビツト側から、
その1ビツトづつに対応した変換電圧をD/Aコンバー
タから出力さUて、その変換電圧と入カアナログ電圧と
を電圧比較回路で比較し、これら両電圧が一致しなけれ
ば1ビツトづつ次々に設定しつつ一一致するまでこれを
行なって入力アナログ電圧に対応したディジタル最を出
力させるようにしている。
Then, from the bottom of the successive approximation register (from the f7 bit side,
The converted voltage corresponding to each bit is output from the D/A converter, and the converted voltage is compared with the input analog voltage using a voltage comparison circuit. If these two voltages do not match, the voltage is set one bit at a time. This is repeated until a match is reached, and the digital signal corresponding to the input analog voltage is output.

しかしながら上記の逐次比較形A/D変換器にあっては
、最小のビット単位で順次比較してアナログ電圧をディ
ジタルmに変換するようにしていたため、ディジタル量
に変換するまでの時間が比較的長くなり高速性に欠ける
という問題点があった。
However, in the above-mentioned successive approximation type A/D converter, since the analog voltage is converted to digital m by sequentially comparing the smallest bit units, it takes a relatively long time to convert to digital quantity. However, there was a problem in that it lacked high speed.

一方、高速でA/D変換を行なうことのできる従来のA
/D変換器としては、例えば並列比較形A/DI換器が
知られている。
On the other hand, conventional A/D conversion that can perform high-speed A/D conversion
As the A/D converter, for example, a parallel comparison type A/DI converter is known.

このA/D変換器は、出力されるディジタル量をnビッ
トとしたとぎ、一定の電圧を2n等分して(2”−1)
個の基準電圧を発生する抵抗ラダー回路と、(20−1
)個並設され、各基準端子には抵抗ラダー回路で発生し
た各M準電圧がそれぞれ設定される電圧比較器と、この
電圧比較器からの出力をバイナリコードに変換したのち
、nビットのディジタル量として出力するデコーダとが
備えられている。
This A/D converter assumes that the digital amount to be output is n bits, and divides a constant voltage into 2n equal parts (2"-1).
a resistance ladder circuit that generates reference voltages of (20-1
) are installed in parallel, and each reference terminal has a voltage comparator to which each M quasi-voltage generated in the resistor ladder circuit is set, and the output from this voltage comparator is converted into a binary code, and then converted into an n-bit digital code. and a decoder that outputs it as a quantity.

そして入ツノアナログ電圧が、全電圧比較器の入力端子
に並列に入力されて全基準電圧と同時に比較され、テデ
コーダから入力アナログ電圧に対応したディジタル量が
出力される。
The incoming analog voltages are input in parallel to the input terminals of all the voltage comparators and compared at the same time with all reference voltages, and a digital amount corresponding to the input analog voltages is output from the decoder.

しかしながら上記の並列比較形A/DI換器では、nピ
ットのディジタル」に対して(2n−1)個の多数個の
電圧比較器が必要とされる。このため各電圧比較器の閾
値電圧、入力バイアス電流、入力オフビット電圧並びに
遅延時間によるばらつきと抵抗ラダー回路の相対精度等
、精度悪化の要因が増して、高精度のA/D変換器換を
行なうことが難しいという問題点があった。
However, in the parallel comparison type A/DI converter described above, a large number of (2n-1) voltage comparators are required for n-pit digital data. For this reason, factors that deteriorate accuracy increase, such as variations due to the threshold voltage, input bias current, input off-bit voltage, and delay time of each voltage comparator, and the relative accuracy of the resistor ladder circuit, making it difficult to convert high-precision A/D converters. The problem was that it was difficult to implement.

[発明の目的] この発明は、上記事情に基づいてなされたしので、高精
度のA/D変換を高速で行なうことのできる加重演算形
A/D変換器を提供することを目的とする。
[Object of the Invention] The present invention was made based on the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a weighted calculation type A/D converter that can perform high-precision A/D conversion at high speed.

[発明の概要] この発明は、上記目的を達成するために電圧比較回路に
は、各ビットの重み付けに関連した電圧値の基準電圧を
、正、負の複数個設定し、メモリに記憶されている暫定
ディジタル量に比例するアナログ電圧をD/Aコンバー
タで発生させて、入力アナログ電圧とそのアナログ電圧
との差電圧を、電圧比較回路で前記複数個の基準電圧と
同時に比較し、この電圧比較回路からの出力に基づき、
全加算器により前記差電圧の正、負に応じて当該差電圧
の絶対値に対応した重み付けの2進数を、メモリから読
み出したディジタル量に対して加算または減算し、この
WA算結果の新たなディジタル量をメモリに記憶させ、
差電圧の絶対値が最下位ビットの重み付けに対応した基
準電圧よりも小となるまで上記の演粋を繰返すことによ
り、高精度のA/D変換が高速で行なわれるようにした
ものである1゜ 「発明の実施例」 まず第1図を用いてこの発明に係る加重演算形A/D変
換器の原理から説明する。
[Summary of the Invention] In order to achieve the above object, the present invention sets a plurality of positive and negative reference voltages of voltage values related to weighting of each bit in a voltage comparison circuit, and stores the reference voltages in a memory. A D/A converter generates an analog voltage proportional to the provisional digital quantity, and a voltage comparison circuit simultaneously compares the difference voltage between the input analog voltage and the analog voltage with the plurality of reference voltages. Based on the output from the circuit,
A full adder adds or subtracts a weighted binary number corresponding to the absolute value of the differential voltage depending on whether the differential voltage is positive or negative to the digital amount read from the memory, and adds or subtracts the weighted binary number corresponding to the absolute value of the differential voltage to the digital amount read from the memory, and adds or subtracts the weighted binary number corresponding to the absolute value of the differential voltage, and adds or subtracts the weighted binary number corresponding to the absolute value of the differential voltage. Store digital quantities in memory,
High-precision A/D conversion is performed at high speed by repeating the above operation until the absolute value of the differential voltage becomes smaller than the reference voltage corresponding to the weighting of the least significant bit.1゜"Embodiments of the Invention" First, the principle of the weighted calculation type A/D converter according to the present invention will be explained using FIG.

第1図中符号1は入力アナログ電圧Vinの入力端子、
2は差動増幅器で、差動増幅器2は入力アナログ電圧V
inと帰還回路を構成するD/Aコンバータ3から発生
するアナログ電圧Vdacとの差電圧ΔVinを出力す
る。
Reference numeral 1 in FIG. 1 is an input terminal for input analog voltage Vin;
2 is a differential amplifier, and differential amplifier 2 has an input analog voltage V
The differential voltage ΔVin between the input voltage in and the analog voltage Vdac generated from the D/A converter 3 forming the feedback circuit is output.

4は電圧比較回路で、出力されるディジタル量B(4)
をnビットとしたとき、2n個の電圧比較器5.6が配
設され、またディジタルff1B(4)における各ビッ
トの重み付けにそれぞれ対応した電圧値の基準電圧+v
r、−vrが正、負の複数個準備されて、これらの基t
l!電圧+Vr、−Vrが、それぞれ対応した電圧比較
器5.6に設定されている。
4 is a voltage comparator circuit, which outputs a digital amount B(4)
When is n bits, 2n voltage comparators 5.6 are arranged, and the reference voltage +v of the voltage value corresponding to the weighting of each bit in digital ff1B(4)
A plurality of positive and negative r, -vr are prepared, and these bases t
l! Voltages +Vr and -Vr are set in the corresponding voltage comparators 5.6, respectively.

7は加減算データセット回路で、加算データセット部7
a、減咋データセット部7b、およびこれ等両データセ
ット部7a、7bの出力の論理和をとるOR回路12が
備えられている。
7 is an addition/subtraction data setting circuit, and the addition data setting section 7
a, a reduced-choice data set section 7b, and an OR circuit 12 that takes the logical sum of the outputs of both of these data set sections 7a and 7b.

017回路12の出力端子が全加算器13に接続され、
今加tV器13の出力端子がバッファ14を介してディ
ジタル間記憶用のメモリ15に接続されている。またメ
モリ15は、当該メモリ15から読み出されるデータB
(3)をラッチするためのラッチ回路16に接続され、
ラッチ回路16の出力端子が前記のD/Aコンバータ3
に接続されている。
The output terminal of the 017 circuit 12 is connected to the full adder 13,
The output terminal of the additional tV unit 13 is connected via a buffer 14 to a memory 15 for digital storage. The memory 15 also stores data B read out from the memory 15.
(3) connected to a latch circuit 16 for latching the
The output terminal of the latch circuit 16 is the D/A converter 3
It is connected to the.

ラッチ回路16にラッチされたデータがA/D変換され
たディジタルfliB(4)となるので、ラッチ回路1
6の出力端子にディジタルff1B(4)の出力端子1
7が接続されている。
The data latched in the latch circuit 16 becomes A/D converted digital fliB(4), so the latch circuit 1
Output terminal 1 of digital ff1B (4) to the output terminal of 6
7 is connected.

そして、当初メモリ15に記憶されている暫定ディジタ
ル世がラッチ回路16に読み出され、D/Aコンバータ
3で、この暫定ディジタル量に比例するアナログ電圧V
daCが発生する。差動増幅器2では、入力端子1から
入力した入力アナログ電圧VdacとD/Aコンバータ
3で発生したアナログ電圧VdaCとの差がとられ、そ
の差電圧ΔVin ΔV i n=V i n−Vdac      −(
Dが出力される。この差電圧Δvinの値は変換誤差に
比例している。
Then, the temporary digital value initially stored in the memory 15 is read out to the latch circuit 16, and the D/A converter 3 converts the analog voltage V proportional to this temporary digital amount.
daC occurs. In the differential amplifier 2, the difference between the input analog voltage Vdac input from the input terminal 1 and the analog voltage VdaC generated in the D/A converter 3 is calculated, and the difference voltage ΔVin ΔV in = V in - Vdac - (
D is output. The value of this differential voltage Δvin is proportional to the conversion error.

差電圧Δvinは、電圧比較回路4で複数個の基準電圧
+vr、−vrと同時に比較される。この結果、差電圧
ΔV1nの符号が正で、その値が+yrの基準電圧より
も大であれば、電圧比較器5からC+→が出力され、加
減算データセット回路7における加算データセット部7
aにおいて、当該差電圧ΔVinの絶対値に対応した重
み付けの加算用2進数(加算データ)がセラ]・される
The voltage difference Δvin is simultaneously compared with a plurality of reference voltages +vr and -vr in the voltage comparison circuit 4. As a result, if the sign of the difference voltage ΔV1n is positive and its value is larger than the reference voltage +yr, C+→ is output from the voltage comparator 5, and the addition data set section 7 in the addition/subtraction data setting circuit 7
At a, a weighted binary number for addition (addition data) corresponding to the absolute value of the differential voltage ΔVin is added.

一方、差電圧ΔVinの符号が負で、その値が−vrの
基準電圧よりも小さいときには、電圧比較16から01
 が出力され、加減韓データセット回路7における減算
データセット部7bにおいて、当該差電圧ΔVinの絶
対値に対応した重み付けの減算用2進数(減算データ)
がセットされる。
On the other hand, when the sign of the differential voltage ΔVin is negative and its value is smaller than the reference voltage of -vr, the voltage comparison 16 to 01
is output, and in the subtraction data set section 7b of the addition/subtraction data set circuit 7, a weighted binary number for subtraction (subtraction data) corresponding to the absolute value of the differential voltage ΔVin is output.
is set.

上記の加算データおよび減算データは、OR回路12で
論理和がとられ、その加、減算データB(1)が全加算
器13に入力される。全加算器13の他方の入力端子に
は、ラッチ回路16から暫定ディジタル量が入力してい
るので、この暫一定ディジタルmに上記の加、減算デー
タB(1)が加、減算され、この演算結果の新たなディ
ジタルIIB(2)が、バッファ14を介してメモリ1
5に記憶される。
The above addition data and subtraction data are logically summed by the OR circuit 12, and the addition and subtraction data B(1) is input to the full adder 13. Since the provisional digital quantity is input from the latch circuit 16 to the other input terminal of the full adder 13, the above addition and subtraction data B(1) is added to and subtracted from this provisional constant digital quantity m, and this operation is performed. The resulting new digital IIB(2) is transferred to memory 1 via buffer 14.
5 is stored.

而してメモリ15の記憶データは、暫定ディジタル量か
ら、差電圧ΔVinに基づいて補正されたディジタルf
llB(3)に囚き換えられる。
Thus, the data stored in the memory 15 is a digital value f corrected based on the differential voltage ΔVin from the provisional digital quantity.
Captured by llB(3).

全加算器13の加、減算等による上記の補正動作は、差
電圧ΔVinの絶始値が最下位ビットの重み付けに対応
した基準電圧よりも小となるまで、即ち、−vr<Δy
rn<+yrとなるまで繰返される。
The above correction operation by addition, subtraction, etc. of the full adder 13 is performed until the starting value of the differential voltage ΔVin becomes smaller than the reference voltage corresponding to the weighting of the least significant bit, that is, −vr<Δy
This is repeated until rn<+yr.

このようにして最終的に高精度にA/Dlfr換された
ディジタル1B(4)が、出力端子17から出力される
In this way, the digital 1B(4) which has been A/Dlfr-converted with high precision is finally outputted from the output terminal 17.

次いでこの発明の第1実施例を第2図〜第10図を用い
て説明する。
Next, a first embodiment of the present invention will be described using FIGS. 2 to 10.

この実施例は、4ビツトのA/DV!換器としたもので
、第2図は全体構成図、第3図はD/Aコンバータの動
作を説明するための要部回路図、第4図はサンプルホー
ルド回路、差動増幅器、電圧比較回路、およびD/Aコ
ンバー′夕等を含むアナログ回路部分の回路図、第5図
は電圧比較回路および加減算データセット回路部分の回
路図、第6図は同上第5図の回路で設定される加減算デ
ータを示す図、第7図は今加n器の論理図、第8図は同
上全加算器のブロック図、第9図は同上全加算器の真理
値表、第10図は第1実施例の作用を説明するためのタ
イミングヂャートである。
This embodiment uses 4-bit A/DV! Figure 2 shows the overall configuration, Figure 3 shows the main circuit diagram for explaining the operation of the D/A converter, and Figure 4 shows the sample and hold circuit, differential amplifier, and voltage comparison circuit. , and a circuit diagram of an analog circuit including a D/A converter, etc., Figure 5 is a circuit diagram of a voltage comparison circuit and an addition/subtraction data set circuit, and Figure 6 is a circuit diagram of an addition/subtraction circuit set in the circuit of Figure 5. Figure 7 is a logic diagram of the above-mentioned full adder, Figure 9 is a truth table of the above-mentioned full adder, and Figure 10 is the first embodiment. This is a timing chart for explaining the effect of

まず第2図を用いて全体構成を説明すると、入力端子1
と差動増幅器2との間には、サンプルホールド回路18
が接続されている。サンプルホールド回路18は、入力
アナログ電圧Vinを一時的に保持するもので、A/D
変換中に入力アナログ電圧Vinの変動による出力ディ
ジタルff1B(4)への彩管を避けるために使用され
る。
First, to explain the overall configuration using Fig. 2, the input terminal 1
A sample hold circuit 18 is provided between the differential amplifier 2 and the differential amplifier 2.
is connected. The sample and hold circuit 18 temporarily holds the input analog voltage Vin.
It is used to avoid color distortion to the output digital ff1B(4) due to variations in the input analog voltage Vin during conversion.

電圧比較回路4には、ビット数の2倍に相当する8個の
電圧比較器5a〜5d、6a〜6dが並設されている。
In the voltage comparison circuit 4, eight voltage comparators 5a to 5d and 6a to 6d, which correspond to twice the number of bits, are arranged in parallel.

また抵抗値がそれぞれR,R,2R,4R,8Rの5個
の抵抗を直列接続した分圧回路により、+16Vrの値
の電圧が分圧されて各ビットの重み付けにそれぞれ対応
した電圧値の正の基準電圧vr、2Vr、4Vr、8V
rが発生され、これが各電圧比較器5a、5b、5C1
5dにそれぞれ設定されている。一方、上記と同様の5
個の抵抗を直列接続した他の分圧回路により、−16V
rの値の電圧が分圧されて、絶対値が各ピットの重み付
Gノにそれぞれ対応した電圧値の負の基準電圧−Vr、
−2Vr、−4Vr、−8Vrが発生され、これが各電
圧比較器6a、6b、6c、6dにそれぞれ設定されて
いる。
In addition, a voltage of +16Vr is divided by a voltage divider circuit in which five resistors with resistance values of R, R, 2R, 4R, and 8R are connected in series, and the voltage value corresponding to the weighting of each bit is divided. Reference voltage vr, 2Vr, 4Vr, 8V
r is generated, which is applied to each voltage comparator 5a, 5b, 5C1.
5d, respectively. On the other hand, the same 5
-16V by another voltage divider circuit with resistors connected in series.
A negative reference voltage −Vr whose absolute value corresponds to the weighted G of each pit by dividing the voltage of the value r,
-2Vr, -4Vr, and -8Vr are generated and set to each voltage comparator 6a, 6b, 6c, and 6d, respectively.

加減算データセット回路7における加算データセット部
7aには、3個のAND回路8a、8b、8Cが並設さ
れ、AND回路8aの2人力の一方には電圧比較器5a
が直接接続され、他方には他の電圧比較器5bがインバ
ータ9aを介して接続されている。
The addition data set section 7a in the addition/subtraction data set circuit 7 has three AND circuits 8a, 8b, and 8C arranged in parallel, and one of the two AND circuits 8a has a voltage comparator 5a.
is directly connected to the other voltage comparator 5b via an inverter 9a.

他の2個のAND回路8b18Cに対しても、上記と同
様に、AND回路8bに対しては、電圧比較器5bが直
接接続され、伯の電圧比較器5Cがインバータ9bを介
して接続されている。
Regarding the other two AND circuits 8b and 18C, similarly to the above, the voltage comparator 5b is directly connected to the AND circuit 8b, and the voltage comparator 5C is connected via the inverter 9b. There is.

AND回路8Cに対しては、電圧比較器5Cが直接接続
され、他の電圧比較器5dがインバータ9Cを介して接
続されている。
A voltage comparator 5C is directly connected to the AND circuit 8C, and another voltage comparator 5d is connected via an inverter 9C.

減算データセット部7bについても、上記とほぼ同様の
接vc態様で、それぞれ3個のAND回路10a〜10
C1およびインバータ118〜11Cが並設されている
Regarding the subtraction data set section 7b, three AND circuits 10a to 10 are connected in substantially the same manner as above.
C1 and inverters 118 to 11C are arranged in parallel.

全加算器13は、後述するように公知のものが用いられ
、加減算データセット回路7から出力された加減算デー
タB (1) =Bs<〜B++を、ラッチ回路16か
ら入力されたディジタルff1(844〜B4.)に加
、減算し、その演算後のデータB(2)=Bzt+〜8
21をバッファ14に出力する。
The full adder 13 is a well-known one, as will be described later. 〜B4.) and the data after the operation B(2)=Bzt+〜8
21 is output to the buffer 14.

バッフ?14は、端子19bから入力するクロックパル
スCKで駆動され、りOツクパルスGKがHレベルのと
きはハイインピーダンスを呈し、り0ツクパルスがLレ
ベルのときは、アクティブ状態となって、全加算器13
からの演算後のデータB(2)−B2.〜821がメモ
リ15に伝達される。
Buff? 14 is driven by the clock pulse CK input from the terminal 19b, and exhibits high impedance when the low clock pulse GK is at the H level, and becomes active when the low clock pulse GK is at the low level, and the full adder 13
Data after calculation from B(2)-B2. 821 is transmitted to the memory 15.

クロックパルスCKの駆動によるバッファ14、メモリ
15、およびラッチ回路16の一連の動作タイミングを
示すと第1表のとおりである。
Table 1 shows a series of operation timings of the buffer 14, memory 15, and latch circuit 16 driven by the clock pulse CK.

上表のようにりOツクパルスCKがHレベルのときは、
全体としてデータをメモリ15から読出し、Lレベルの
とぎはメモリ15に対しデータの組込み動作がなされる
As shown in the table above, when the Otsuk pulse CK is at H level,
The data as a whole is read from the memory 15, and the data is incorporated into the memory 15 at the L level.

次いで第3図〜第9図にJ:す、各部分の構成および機
能等をさらに詳細に説明する。
Next, the configuration and functions of each part will be explained in more detail with reference to FIGS. 3 to 9.

まず第3図により4ビツトのD/Aコンバータ3を説明
する。
First, the 4-bit D/A converter 3 will be explained with reference to FIG.

D/Aコンバータ3の要部は、2Rの抵抗値を有する5
個の抵抗とRの抵抗値を有する3個の抵抗とからなるは
しご形抵抗回路と、オペアンプ21および<1615)
Rの抵抗値の抵抗で形成された反転増幅器とで構成され
ている。
The main part of the D/A converter 3 has a resistance value of 2R.
and an operational amplifier 21 and <1615).
and an inverting amplifier formed by a resistor with a resistance value of R.

第3図に示すように抵抗値2Rの各抵抗の一端にそれぞ
れV午1、v侮2、■43、■44の電圧が与えられ、
抵抗値Rの接続部にそれぞれVaいv2、vlの電圧が
現われているとすると、キルヒホッフの法則により (V43−Vl )/2R−V1/R +(V2  Vl)/R=0 (V+2−V2 )/2R+ (Vl−V2 )/R+
 (Va−V2 )/R=0 (V41−Va )/2R+ (V2−Va)/ R−
V 3 / 2 R= 0 ・・・(2) 上記(2)式から V43 5V1+2V2     =O・・・(3)V
42 + 2V1 5V2 +2V3 =O・・・(4
)V4+     +2V2−4V3=O・・・1S)
(4)式+(5)式x (1/2)を行なってV42+
  (1/2)  V4++2V1−4V2  =0さ
らにこの式に2を乗じて 2V42+V41+4V1−8V2 =O−(6)(3
)式×4を行なって 4 V43−20 V 1+ 8 V 2±0    
・・・(7)(6)式+(7)式から V44 + 2 V42 + 4 Vリ−16V1−0
  ・・・(8)反転増幅器における帰還抵抗を流れる
1tff!を1とすると、 1 = V 44/ 2 R+ V 1/ R−(91
(9)式に前記(8)式から得られるvlの値を代入す
ると、 1= (1/16R) ・(V4+ + 2 V42+ 4 V4.3+ 8 
VZ44) ・・・(IO第3表の回路におけるアナロ
グ出力電圧は、−Vou  t=  (1615)R1
= (115)(v午1+2v俸2 + 4 V43 + 8 V 44 ) ・・・(11
1ここで(1式中における■、+1〜V44の各電圧は
、第2表に示すようにラッチ回路16から出力されるデ
ィジタルIB(4)=844〜B41に相当するので、
このディジタル聞8(4)=Ba4〜B41のHレベル
の電圧を例えばVCC−5Vとすれば、アナログ出力電
圧−VOutは次式のように山き換えられる。
As shown in FIG. 3, voltages of V1, V2, ■43, and ■44 are applied to one end of each resistor with a resistance value of 2R, respectively.
Assuming that voltages Va, v2 and vl appear at the connection of resistance value R, respectively, according to Kirchhoff's law, (V43-Vl)/2R-V1/R + (V2 Vl)/R=0 (V+2-V2 )/2R+ (Vl-V2)/R+
(Va-V2)/R=0 (V41-Va)/2R+ (V2-Va)/R-
V 3 / 2 R = 0 ... (2) From the above formula (2), V43 5V1 + 2V2 = O ... (3) V
42 + 2V1 5V2 +2V3 =O...(4
)V4+ +2V2-4V3=O...1S)
Perform equation (4) + equation (5) x (1/2) to obtain V42+
(1/2) V4++2V1-4V2 =0 Furthermore, multiply this formula by 2 to get 2V42+V41+4V1-8V2 =O-(6)(3
) Do the formula x 4 and get 4 V43-20 V 1+ 8 V 2±0
...(7) From formula (6) + formula (7), V44 + 2 V42 + 4 V Lee-16V1-0
...(8) 1tff flowing through the feedback resistor in the inverting amplifier! 1 = V 44/2 R+ V 1/ R-(91
Substituting the value of vl obtained from the above equation (8) into equation (9), 1= (1/16R) ・(V4+ + 2 V42+ 4 V4.3+ 8
VZ44) ... (The analog output voltage in the circuit shown in IO Table 3 is -Vout= (1615)R1
= (115) (v hour 1 + 2 v salary 2 + 4 V43 + 8 V 44) ... (11
1 Here, (■ in formula 1, each voltage of +1 to V44 corresponds to the digital IB(4) = 844 to B41 output from the latch circuit 16 as shown in Table 2, so
If the H level voltage of this digital signal 8(4)=Ba4 to B41 is, for example, VCC-5V, then the analog output voltage -VOut can be changed as shown in the following equation.

−Vout= <115)(Bcb+X5V+8午2X
2X5V+B43X4X5V+B44X8×5■) =  841  +  2 8*z+  4 8 43
 ・ト 884午(Volt)  ・・・(功 第3図の回路では、上記(切代に示すようにアナログ出
力電圧は負の値となるので、第2図中におけるD/Aコ
ンバータ3には、次の第4図に示すように、さらにオペ
アンプ22を用いた電圧反転回路が接続される。而して
D/Aコンバータ3からは一般的に次式で示すアナログ
電圧VdaC(=VOut)が出力される。
-Vout=<115) (Bcb+X5V+8pm 2X
2X5V+B43X4X5V+B44X8×5■) = 841 + 2 8*z+ 4 8 43
・Volt...(In the circuit shown in Figure 3, the analog output voltage is a negative value as shown in the cutout above, so the D/A converter 3 in Figure 2 , as shown in FIG. Output.

Vd’ac=k (Be、1.+2B42+4BI+3
+8B44)・・・(11 前記(0式で説明したように、回路定数およびVCCの
値の設定によりに=1とすることができるので、以下に
=1として説明を進める。このときディジタルff1B
(4)=847+〜84−1の6値に対して、次のよう
な値のアナログ電圧Vdacが得られる。
Vd'ac=k (Be, 1.+2B42+4BI+3
+8B44)...(11 As explained in the above formula (0), it can be set to =1 by setting the circuit constants and the VCC value, so the following explanation will be made assuming =1.At this time, digital ff1B
(4) For the six values of =847+ to 84-1, the following values of analog voltage Vdac are obtained.

次に第4図により→ノンプルホールド回路18、差動増
幅11is2、電圧比較回路4、および上記第3図で説
明したD/Aコンバータ3を含むアナログ回路部分を説
明する。
Next, referring to FIG. 4, an analog circuit portion including the non-pull hold circuit 18, the differential amplifier 11is2, the voltage comparator circuit 4, and the D/A converter 3 described in FIG. 3 above will be explained.

サンプルホールトロ路18は、2個のオペアンプ23.
24と、この2個のオペアンプ23.24の闇に接続さ
れたスイッチ25およびコンデンサ26とで構成されて
いる。クロックGKを4分周した(1/4)・GKでス
イッチ25が駆動されて入力アナログ電圧Vinがコン
デンサ26に保持される。
The sample hole path 18 includes two operational amplifiers 23.
24, a switch 25 and a capacitor 26 connected to the two operational amplifiers 23 and 24. The switch 25 is driven by (1/4) GK, which is obtained by dividing the clock GK by four, and the input analog voltage Vin is held in the capacitor 26.

差動増幅器2は、オペアンプ2aで構成された通常のも
のが用いられている。
As the differential amplifier 2, a normal one composed of an operational amplifier 2a is used.

電圧比較回路4には、前記第2図には図示省略されてい
′るが、各電圧比較器5a〜5d、6a〜6dの出力端
にトランジスタ27a、27b・・が接続され、さらに
これに2個のダイオードD1、D2および3個の抵抗R
+ s R2、R3で構成されたアナログ・ロジック間
のインターフェイス回路がそれぞれ接続されている。
Although not shown in FIG. 2, the voltage comparator circuit 4 has transistors 27a, 27b, . diodes D1, D2 and three resistors R
+s Analog logic interface circuits composed of R2 and R3 are connected to each other.

アナログ回路部分は、電源電圧が例えば±15Vで動作
するのに対し、加減算データセット回路7以降のロジッ
ク回路部分は、例えば+5vの電源電圧で作動し、両回
路部分の動作電圧範囲は通常異なっている。そこでアナ
ログ回路部分から、ロジック回路部分へ正常な論理振幅
の信号を供給するために、インターフェイス回路が使用
される。
The analog circuit part operates with a power supply voltage of, for example, ±15V, whereas the logic circuit part after the addition/subtraction data set circuit 7 operates with a power supply voltage of, for example, +5V, and the operating voltage ranges of both circuit parts are usually different. There is. Therefore, an interface circuit is used to supply a signal of normal logic amplitude from the analog circuit section to the logic circuit section.

インターフェイス回路の動作を説明すると、いまΔVi
n<+vrで電圧比較器5aの出力が1−ルベルである
と、トランジスタ27aがオンに転じ、入力端28aの
電圧■1は、 V+ −Vee+Vce5at  −15(V)・・・
(2) となる。Veeはトランジスタ27aのエミッタ電圧、
vcesatは飽和電圧であり、vcesatを無視で
きるとすれば、電圧v1はVeeに等しくなる。一方、
出力端28bの電圧を■2、両ダイオードD1,02の
接続点の電圧をv3とすると、両電圧V1、v3はそれ
ぞれ V2 =V3−Vf2 、V3 =Vf+    −(
Bとなる。Vf+ 、Vr2は、それぞれのダイオード
D+ 、C2の順方向電圧降下である。
To explain the operation of the interface circuit, now ΔVi
When n<+vr and the output of the voltage comparator 5a is 1-level, the transistor 27a turns on, and the voltage 1 at the input terminal 28a becomes V+ -Vee+Vce5at -15 (V)...
(2) becomes. Vee is the emitter voltage of the transistor 27a,
vcesat is the saturation voltage, and if vcesat can be ignored, the voltage v1 will be equal to Vee. on the other hand,
Assuming that the voltage at the output terminal 28b is 2, and the voltage at the connection point of both diodes D1 and 02 is v3, both voltages V1 and v3 are V2 = V3 - Vf2, V3 = Vf+ - (
It becomes B. Vf+ and Vr2 are the forward voltage drops of the respective diodes D+ and C2.

上記のようにトランジスタ27aがオン状態のとき、ダ
イオードD1、C2には順方向電流が流れ、VflとV
r2とはほぼ等しいので、出力端28bの電圧V2は、
v2=o(v)となる。
As described above, when the transistor 27a is in the on state, a forward current flows through the diodes D1 and C2, and Vfl and V
Since r2 is almost equal, the voltage V2 at the output terminal 28b is
v2=o(v).

即ちΔV i n<+vrのとき、負の電圧V1はhッ
トされて、電圧比較回路4からは゛′0″信号が正常に
出力される。
That is, when ΔV i n <+vr, the negative voltage V1 is turned off, and the voltage comparator circuit 4 normally outputs the ``'0'' signal.

一方、Δvin〉+Vrになると、電圧比較器5aの出
力はLレベルとなり、トランジスタ27aはオフとなる
。この結果抵抗R2、R3に流れる電流が1口となって
出力端28bの電圧■2は5■となり、11111信号
が正常に出力される。
On the other hand, when Δvin>+Vr, the output of the voltage comparator 5a becomes L level, and the transistor 27a is turned off. As a result, only one current flows through the resistors R2 and R3, and the voltage (2) at the output terminal 28b becomes 5 (2), so that the 11111 signal is normally output.

このようにしてインターフェイス回路からは、0〜5V
の間で正常に振幅する論理出力が得られる。
In this way, 0 to 5V is output from the interface circuit.
A logical output that swings normally between .

次いで第5図および第6図により、電圧比較回路4の出
力C1〜C4、C1−〜C4−に基づいて加減算データ
セット回路7から加減算データB(1) = 814〜
B11が出力される論理過程を説明する。
Next, based on the outputs C1 to C4 and C1- to C4- of the voltage comparator circuit 4, the addition/subtraction data B(1) = 814 to
The logical process by which B11 is output will be explained.

まず差電圧Δ■inの符号が正で、その値が電圧比較回
路4に設定された各基準電圧vr〜8vrを越えるごと
に、加算データA1〜A4が出力されて、次のように各
ビットに対応した加減算データB(1)が設定される。
First, the sign of the differential voltage Δ■in is positive, and each time its value exceeds each reference voltage vr to 8vr set in the voltage comparator circuit 4, added data A1 to A4 are output and each bit is divided as follows. Addition/subtraction data B(1) corresponding to is set.

即ち差電圧ΔVinが基準電圧vrを越えてVr〈ΔV
 i n<2Vrとなると加減算データB(1)におけ
る下位ビットB nが″1″になる。
That is, when the differential voltage ΔVin exceeds the reference voltage vr, Vr<ΔV
When in<2Vr, the lower bit Bn of the addition/subtraction data B(1) becomes "1".

同様にして差電圧Δ■inが2Vrを越えると812が
’1”、4Vrを越えると813が111 I+ 、3
vrを越えると最上位ビットB14が“°1パに設定さ
れる。
Similarly, when the differential voltage Δ■in exceeds 2Vr, 812 becomes '1', and when it exceeds 4Vr, 813 becomes 111 I+, 3
When it exceeds vr, the most significant bit B14 is set to “°1pa”.

なお、加算データA1〜A4は、各電圧比較器5a〜5
dの出力C1〜C4に対して次のような関係を有してい
る。
Note that the addition data A1 to A4 are the voltage comparators 5a to 5.
The outputs C1 to C4 of d have the following relationship.

A1==C1・C2 A 2 = 02・C3 Δ3−03・C4 A a ” Ca 一方、差電圧ΔVinの符号が負で、その埴が各基準電
圧=−Vr〜−8Vrよりも低くなると、減算データ8
1〜S4が出力されて次のように各ビットに対応した加
減算データB(1)が設定される。
A1==C1・C2 A 2 = 02・C3 Δ3−03・C4 A a ” Ca On the other hand, if the sign of the differential voltage ΔVin is negative and the voltage is lower than each reference voltage = −Vr to −8Vr, subtraction is performed. data 8
1 to S4 are output, and addition/subtraction data B(1) corresponding to each bit is set as follows.

即ち差電圧ΔVinが−vrよりも低くなると全加算器
13においてディジタル@8(4)から(0001)を
減算すればよいので、加減nデータB(1)は(111
1)が設定される。この(1111)の設定値は(00
01)の各ビットを反転した(1110)の最下位ビッ
トに1を加えたものに相当する。
That is, when the differential voltage ΔVin becomes lower than -vr, it is only necessary to subtract (0001) from the digital @8(4) in the full adder 13, so the addition/subtraction n data B(1) becomes (111
1) is set. The setting value of this (1111) is (00
It corresponds to the least significant bit of (1110) with each bit of (01) inverted and 1 added.

以下同様にして差電圧Δvinが一2Vrよりも低くな
ると(0010)を減算すればよいので(1110)の
加減算データ8(1)が設定され、−4Vrよりも低く
なると(1100)が設定され、−8Vrよりも低くな
ると(1000)が設定される。
Similarly, when the differential voltage Δvin falls below -2Vr, it is sufficient to subtract (0010), so the addition/subtraction data 8(1) of (1110) is set, and when it falls below -4Vr, (1100) is set. When it becomes lower than -8Vr, (1000) is set.

なお減算データ81〜S4は、各電圧比較器6a〜6d
の出力C1−〜C4−に対して次のような関係を有して
いる。
Note that the subtraction data 81 to S4 are obtained by each voltage comparator 6a to 6d.
The outputs C1- to C4- have the following relationship.

Sl =C1−・ C2− 82−01−・ Cs− 33=C1−・ Ca− 8a=C1− 4ビツトの全加算器13は、公知のものが使用されるの
で、第7図にその論理図、第8図にブロック図、第9図
に人、出力間の真理値表を掲げてその内部構成等の詳細
は説明を省略する。なお第7図〜第9図において入力信
号A1〜A4は、ディジタル過B(4)=84t〜B4
4に相当し、他の入力信号81〜B4は、加減算データ
B(1)=B II〜B +4に相当する。
Sl=C1-・C2-82-01-・Cs-33=C1-・Ca-8a=C1- Since a known 4-bit full adder 13 is used, its logic diagram is shown in FIG. , FIG. 8 is a block diagram, and FIG. 9 is a truth table between humans and outputs, and detailed explanations of their internal configurations and the like will be omitted. In addition, in FIGS. 7 to 9, input signals A1 to A4 are digital signals B(4)=84t to B4.
4, and the other input signals 81 to B4 correspond to addition/subtraction data B(1)=B II to B +4.

次に第10図のタイミングヂャートを用いて第2図のA
/D変換器の仝体的な作用を説明する。
Next, using the timing diagram in Figure 10, adjust A in Figure 2.
The physical operation of the /D converter will be explained.

当初サンプルホールド回路18にサンプルホールドされ
た入力アナログ電圧■inの値は15V+゛αで、メモ
リ15に記憶されているディジタルMB (4) −(
B44.84B、B 42、Bt+、)ハ(0000)
であるとする。このディジタルff1B(4)に比例し
てD/Aコンバータ3から発生するアナログ電圧■da
CはOVとなるので、差動増幅器2からは差電圧へVi
n=+15V+αが出力される。
Initially, the value of the input analog voltage ■in sampled and held in the sample and hold circuit 18 is 15V+゛α, and the value of the digital MB (4) −(
B44.84B, B 42, Bt+,)ha (0000)
Suppose that Analog voltage ■da generated from the D/A converter 3 in proportion to this digital ff1B(4)
Since C becomes OV, the differential voltage Vi from the differential amplifier 2 is
n=+15V+α is output.

差電圧ΔV i n=+ 15V+αは、電圧比較回路
4で基準電圧Vr〜8Vrと同時に比較され、当該差電
圧Δ■inに対応した出力(C4、C3、C2、CI 
)=(1111)が出力される。
The voltage difference ΔV i n=+15V+α is simultaneously compared with the reference voltages Vr to 8Vr in the voltage comparison circuit 4, and outputs (C4, C3, C2, CI
)=(1111) is output.

加減算データセット回路7では、上記の出力04〜C1
に基づいて加減算データB(1)=(B祠、B 13、
B12、B11)が(1000)に設定される。
The addition/subtraction data set circuit 7 outputs the above outputs 04 to C1.
Based on addition/subtraction data B(1) = (B shrine, B 13,
B12, B11) are set to (1000).

全加算器13は、前記のディジタルff1B(4)に(
1000)の加減算データB(1)を加算してデータB
 (2)= (B誇、B23、B22、B21)として
(1000)を出力する。このデータB(2)は、クロ
ックパルスGKがLレベルのタイミングでバッファ14
がアクティブとなるので、データB(3)=(B、午、
B33.832、B51)としてメモリ15に書込まれ
る。
The full adder 13 adds (
1000) and add/subtract data B(1) to obtain data B.
(2) Outputs (1000) as = (B, B23, B22, B21). This data B(2) is transferred to the buffer 14 at the timing when the clock pulse GK is at L level.
becomes active, so data B(3) = (B, pm,
B33.832, B51) are written into the memory 15.

このデータB(3)の山込みにより、メモリ15に記憶
されるディジタルff1B(4)は(1000)となる
。このためディジタルff1B(4)に比例してD/A
コンバータ3から出力されるアナログ電圧vdaCは8
Vに変る。
Due to this pile of data B(3), the digital ff1B(4) stored in the memory 15 becomes (1000). Therefore, D/A is proportional to digital ff1B(4).
The analog voltage vdaC output from converter 3 is 8
Changes to V.

この結果、差電圧はΔvin=15+α−8−+7V+
αとなり、電圧比較回路4の出力は(C4、C3、C2
、CI )=(0111)、この出力に基づき加減算デ
ータB (1) −(0100)に設定される。したが
って全加算器13で次の2進演算がなされる。
As a result, the differential voltage is Δvin=15+α-8-+7V+
α, and the output of the voltage comparison circuit 4 is (C4, C3, C2
, CI)=(0111), and based on this output, the addition/subtraction data B(1)-(0100) is set. Therefore, the full adder 13 performs the following binary operation.

B(4)=1000 一ト )13    1     =C100B(2)
=1100 このデータB(2)はバッファ14を介してデータB(
3)となり、メモリ15に書込まれる。
B(4)=1000 oneto)13 1=C100B(2)
=1100 This data B(2) is transferred to data B(2) via the buffer 14.
3) and is written into the memory 15.

而して次のタイミングでは、D/Aコンバータ3から8
 (4) = (11’OO)に比例したアナログ電圧
Vdac=12Vが発生して、差電圧はΔV i n=
15+α−12−+3V4 aとなる。
Then, at the next timing, D/A converters 3 to 8
(4) = An analog voltage Vdac=12V proportional to (11'OO) is generated, and the differential voltage is ΔV in=
15+α-12-+3V4 a.

この結果、電圧比較回路4の出力は(C4、C3、C2
、C1)=(0011)、加減算データB (1)= 
(0010)、書込み用のデータはB(2)=(111
0)となり、B(3)=(1110)がメモリ15に書
込まれる。
As a result, the output of the voltage comparison circuit 4 is (C4, C3, C2
, C1)=(0011), addition/subtraction data B (1)=
(0010), the data for writing is B(2)=(111
0), and B(3)=(1110) is written into the memory 15.

このようにして当初にメモリ15に記憶されていたディ
ジタルff1B(4)が順次補正され、5発目のクロッ
クパルスCKの立上りで、入力アナログ電圧Vin=1
5V+αに相当するディジタルff1B(4)=(11
11)が出力端子17から出力される。
In this way, the digital ff1B(4) initially stored in the memory 15 is corrected in sequence, and at the rising edge of the fifth clock pulse CK, the input analog voltage Vin=1
Digital ff1B(4)=(11
11) is output from the output terminal 17.

上記の変換作用に次いで5発目のクロックパルスGKで
、入力アナログ電圧V i n=0V−αがサンプルホ
ールドされたとする。
Assume that the input analog voltage V in =0V-α is sampled and held at the fifth clock pulse GK following the above conversion action.

このときD/Aコンバータ3からはディジタル量B(4
)=(1111)に比例したアナログ電圧Vdac=1
5Vが発生しているので、jff?1を圧はΔV i 
n=−15V−αとなる。この差電圧ΔVinにより、
電圧比較回路4の出力は(Ca−、C5−1C2−1C
1−)=(1111)、加減算データはB (1)= 
(1000)に設定される。
At this time, the D/A converter 3 outputs a digital amount B (4
) = analog voltage proportional to (1111) Vdac = 1
Since 5V is generated, jff? The pressure of 1 is ΔV i
n=-15V-α. Due to this differential voltage ΔVin,
The output of the voltage comparison circuit 4 is (Ca-, C5-1C2-1C
1-)=(1111), addition/subtraction data is B(1)=
(1000).

したがって今加篩器13で次の減算がなされる。Therefore, the next subtraction is performed in the addition sieve 13.

B(4)=1111 +>8(1)=1000 B (2> =0111 これは15V−8V=7Vの電圧降下に対応する製型で
ある。上記のデータB(2)はバッファ14を介してデ
ータB(3)となり、メモリ15に履違まれる。仝加q
器13は桁上りを無視する。
B(4)=1111 +>8(1)=1000 B(2>=0111 This is a mold that corresponds to a voltage drop of 15V-8V=7V.The above data B(2) is passed through the buffer 14. The data becomes data B (3) and is stored in the memory 15.
Device 13 ignores the carry.

次のタイミングでは、D/Aコンバータ3から8(4)
=(0111)に比例したアナログ電圧Vdac=7V
が発生して、差電圧はΔVin=−7V−αとなる。こ
の差電圧ΔVinにより、電圧比較回路4の出力は(C
a −、Ca −、C2−1C1−)= (0111)
、加減算データはB(1)−(1100)に設定される
。したがって今加静置13で次の減nがなされる。
At the next timing, D/A converters 3 to 8 (4)
= Analog voltage proportional to (0111) Vdac = 7V
occurs, and the differential voltage becomes ΔVin=−7V−α. Due to this difference voltage ΔVin, the output of the voltage comparator circuit 4 is (C
a −, Ca −, C2-1C1-) = (0111)
, addition/subtraction data is set to B(1)-(1100). Therefore, the next subtraction n is made at the current addition step 13.

13(4)=0111 +)B(1)=1100 B (2) =0011 これは7V−4V=3Vの電圧降下に対応する演算であ
る。上記のデータB(2)はバッファ 14を介してデ
ータB(3)となり、メ[す15に書込まれる。
13(4)=0111+)B(1)=1100B(2)=0011 This is an operation corresponding to a voltage drop of 7V-4V=3V. The above data B(2) becomes data B(3) via the buffer 14 and is written to the memory 15.

そして次のタイミングでは、D/Aコンバータ3から8
 (4) = (0011)に比例したアナログ電圧y
dac=3Vが発生して、差電圧はΔVin−−3V−
αとなる。
Then, at the next timing, D/A converters 3 to 8
(4) = analog voltage y proportional to (0011)
dac=3V is generated, and the differential voltage is ΔVin--3V-
becomes α.

この結果、電圧比較回路14の出力は、(C4−1C3
−、C2−1C1−)= (0011)、加減算データ
B (1)−(1110)、減算結果の書込み用データ
はB (2)= (0001)となって、B(3)=(
0001)がメモリ15に書込まれる。
As a result, the output of the voltage comparison circuit 14 is (C4-1C3
-, C2-1C1-) = (0011), addition and subtraction data B (1) - (1110), the write data of the subtraction result is B (2) = (0001), and B (3) = (
0001) is written into the memory 15.

上記のようにして補正演算の結果に伴なって差電圧ΔV
inが一15V、−7V、−3V、−1■、0■とその
絶対値が順次小となり、9発目のりOツクパルスGKの
立上りで、サンプルホールドされた入力アナログ電圧V
 i n=0V−αに対応したディジタル倦B (4)
−(0000)が出力端子17から出力される。
As described above, the difference voltage ΔV is calculated according to the result of the correction calculation.
The absolute value of in becomes -15V, -7V, -3V, -1■, 0■, and its absolute value decreases in sequence, and at the rising edge of the 9th zero-off pulse GK, the sampled and held input analog voltage V
Digital filter B corresponding to i n=0V-α (4)
-(0000) is output from the output terminal 17.

このようにして4ビツトのA/D変換をするのに4発分
のクロックパルスGKで済み高速変換が可能とされる。
In this way, four clock pulses GK are required for 4-bit A/D conversion, making high-speed conversion possible.

この変換時間は、次表に示すように入力アナログ電圧v
inの変化幅が小さければ、必要なりロックパルスCK
の数が少なくなるので、より一層短縮される。
This conversion time is determined by the input analog voltage v as shown in the following table.
If the change width of in is small, the lock pulse CK becomes necessary.
Since the number of is reduced, it is further shortened.

また上記のクロックパルスGK数により4ビツトのA/
D変換が終了すると電圧比較回路4の出力は、 C4、C3、C2、C1−0000 C4−、C3−、C2−、C1−−0000となって全
て0”を出力するので、これを変換終了のC0NV信号
として検出することにより、早期にA/D変換の終了を
知ることができる。
In addition, the 4-bit A/
When the D conversion is completed, the output of the voltage comparator circuit 4 becomes C4, C3, C2, C1-0000 C4-, C3-, C2-, C1--0000, all outputting 0'', so this is the end of the conversion. By detecting this as the C0NV signal, it is possible to know the end of A/D conversion at an early stage.

次に第11図には、4ビツトのA/D変換器における電
圧比較回路および加減算データセット回路の部分の変形
例を示す。
Next, FIG. 11 shows a modification of the voltage comparison circuit and the addition/subtraction data set circuit in a 4-bit A/D converter.

この変形例では、電圧比較回路34に2個のみの電圧比
較Z5a、6aが並設され、これらの電圧比較器5a、
6aに+vrおよび−Vrのl!準電圧がそれぞれ設定
されている。
In this modification, only two voltage comparators Z5a and 6a are arranged in parallel in the voltage comparator circuit 34, and these voltage comparators 5a,
l of +vr and -Vr in 6a! A quasi-voltage is set for each.

また加減算データセット回路7には、1個のOR回路2
9のみが配設され、このOR回路29の2人力に電圧比
較器5a、5aの出力端子がそれぞれ接続されている。
Furthermore, the addition/subtraction data set circuit 7 includes one OR circuit 2.
9 is provided, and the output terminals of voltage comparators 5a and 5a are connected to two terminals of this OR circuit 29, respectively.

OR回路29から加減算データB(1)=(B14、B
13、[312、B言1)における最下位ビット131
1が出力される。他のピット814、B 13、B 1
2は電圧比較器6aから直接出力される。
Addition/subtraction data B(1)=(B14,B
13, [312, Least significant bit 131 in B word 1)
1 is output. Other pits 814, B 13, B 1
2 is output directly from the voltage comparator 6a.

そして差電圧ΔVIn7J’M準電圧Vrより大きいと
き、電圧比較回路34の出力C+が゛1パとなって加減
算データはB (1) = (0001)に設定される
。一方、差電圧Δvinが基準電圧−Vrより小さいと
きは、電圧比較回路34の出力C1−が“1′°となっ
て加減算データはB(1)=(1111)に設定される
When the differential voltage ΔVIn7J'M is larger than the quasi-voltage Vr, the output C+ of the voltage comparison circuit 34 becomes 1p, and the addition/subtraction data is set to B (1) = (0001). On the other hand, when the differential voltage Δvin is smaller than the reference voltage -Vr, the output C1- of the voltage comparison circuit 34 becomes "1'°, and the addition/subtraction data is set to B(1)=(1111)."

第4表は上記の関係を表で示したものである。Table 4 shows the above relationship in a table.

第  4  表 上記の加減算データB(1)が、全加算器13において
メモリ15から読出されたディジタルmB(4)に加、
減粋され、ディジタルff1B(4)が最小ビット単位
で順次補正されて出力端子17からA/D変換されたデ
ィジタルff1B(4)が出力される。
Table 4 The above addition/subtraction data B(1) is added to the digital mB(4) read from the memory 15 in the full adder 13,
The digital ff1B(4) is sequentially corrected in minimum bit units, and the A/D converted digital ff1B(4) is output from the output terminal 17.

この変形例によれば、電圧比較回路34および加減算デ
ータセット回路37の構成を極めて簡略化できるという
利点がある。しかしメ七り15htら読出されたディジ
タルff1B(4)を最小ビット単位で補正してA/D
変換が行なわれるので、前記第2図の電圧比較回路4お
よび加減枠データレット回路7を備えたものと較べると
変換時間がやや長くなる。
This modification has the advantage that the configurations of the voltage comparison circuit 34 and the addition/subtraction data set circuit 37 can be extremely simplified. However, after correcting the digital ff1B(4) read out from the main 15ht etc. in the minimum bit unit, the A/D
Since the conversion is performed, the conversion time is slightly longer than that of the circuit including the voltage comparison circuit 4 and the addition/subtraction frame datalet circuit 7 shown in FIG.

次いで第12図には、メモリ部の変形例を示す。Next, FIG. 12 shows a modification of the memory section.

前記第2図のメモリ15はディジタル量記憶のアドレス
が固定とされているが、この変形例は、アドレスIII
IIII器31を付設してアドレス制御ができるように
したものである。
The memory 15 shown in FIG. 2 has a fixed address for storing digital quantities, but in this modification, the address III is fixed.
A III unit 31 is attached to enable address control.

A/D変換されるディジタルff1B(4)が4ビツト
の場合、前記第10図のタイジングチ1シートに示した
ように、ディジタルff1B(4)は最大4クロツクタ
イムでA/D変換が終了する。そこでアドレス制御器3
1は、クロックCKを4分周した(1/4)・GKで駆
動され、アドレスデータが出力されてメモリ15がアド
レス制御される。
When the digital ff1B(4) to be A/D converted has 4 bits, the A/D conversion of the digital ff1B(4) is completed in a maximum of 4 clock times, as shown in the timing chip 1 sheet of FIG. 10. Therefore, address controller 3
1 is driven by (1/4) GK obtained by dividing the clock CK by four, outputs address data, and controls the address of the memory 15.

この結果メモリ15はA10変換されたデータB(3)
=(B、いB33.8j2、B□)を順次、別々のアド
レスにデータ記憶させることができる。
As a result, the memory 15 stores A10 converted data B(3)
=(B, B33.8j2, B□) can be sequentially stored in separate addresses.

次に第13図および第14図には、この発明の第2実施
例を示す。
Next, FIGS. 13 and 14 show a second embodiment of the present invention.

この実施例は、8ビツトのA/D変換器としたものであ
る。
This embodiment is an 8-bit A/D converter.

第13図に示すように電圧比較回路4は、前記第2図に
示した4ビツト用のものがそのまま使用されている。そ
して電圧比較回路4における基準電圧−vrの設定され
た電圧比較器6aの出力端子に、8ビツトの加減算デー
タB’  (1)=(B11]%B+7亀B田1Bus
、B14q B+3%B+2.an)における上位4ビ
ツト(81B、817、Bee、Bee)の出力線路が
接続されて加減算データセット回路32の部分で8ビツ
トに拡張されている。
As shown in FIG. 13, the voltage comparator circuit 4 for 4 bits shown in FIG. 2 is used as is. Then, 8-bit addition/subtraction data B' (1)=(B11]%B+7KameBada1Bus is sent to the output terminal of the voltage comparator 6a set to the reference voltage -vr in the voltage comparison circuit 4.
, B14q B+3%B+2. The output lines of the upper 4 bits (81B, 817, Bee, Bee) in an) are connected and expanded to 8 bits in the addition/subtraction data set circuit 32.

このようにして8ビツトにした場合は、電圧比較回路に
おける電圧比較器の所要個数の低減が図られ(いる。
In the case of 8 bits in this way, the required number of voltage comparators in the voltage comparison circuit can be reduced.

第13図には図示省略されているが、前記第2図にJ3
ける仝加い器13、バッフ?14、メモリ15、ラッチ
回路16は単純に8ビツトに拡張されたものが使用され
る。したがって各データおよびディジタル量は次のよう
に表わされる。
Although not shown in FIG. 13, J3 is shown in FIG.
Adder 13, buff? 14, memory 15, and latch circuit 16 are simply expanded to 8 bits. Therefore, each data and digital quantity is expressed as follows.

B’  (2)=82g〜B21 B’  (3)=B井〜Bit B’(4)=8.、〜B− 第14図は、差電圧Δ■inの値の大小と、加減算デー
タセット回路32に設定される加減算データB’(1)
=B+e〜B ++どの関係を示したものである。
B' (2) = 82g ~ B21 B' (3) = B ~ Bit B' (4) = 8. ,~B- FIG. 14 shows the magnitude of the differential voltage Δ■in and the addition/subtraction data B'(1) set in the addition/subtraction data set circuit 32.
=B+e~B++ This shows which relationship.

第14図に示した加減算データB’  (1)=8.8
〜B uが、全加算器13においてメモリ15がら読出
されたディジタルff1B’  (4)に加減算されて
、ディジタルff1B’  (4)が補正される。この
とき上位4ビツトは加減nデータB’(1)の4ビツト
(00001000)を単位として加減算が行なわれる
Addition/subtraction data B' (1) shown in FIG. 14 = 8.8
~B u is added to or subtracted from the digital ff1B' (4) read from the memory 15 in the full adder 13, and the digital ff1B' (4) is corrected. At this time, addition and subtraction are performed on the upper 4 bits in units of 4 bits (00001000) of addition/subtraction n data B'(1).

[発明の効果] 以上説明したように、この発明によれば電圧比較回路に
は、ディジタル量における各ピッ(・の川み付()に関
連した電圧値の基tP−電圧を、正、負の複数個設定し
、メモリに記憶されているディジタルmに比例するアナ
ログ電圧を1) / A ]ンバータで発生させて、入
力アナログ電圧とO/Aコンバータで発生させたアナロ
グ電圧との差電圧を、電圧比較回路で前記複数個の基準
電圧と同時に比較し、この電圧比較回路からの出力に基
づき、全加算器により前記差電圧の絶対値に対応した重
み付tノの2進数を、メモリから読み出したディジタル
伝に対して加、減算し、この演算結果の新たなディジタ
ル量をメモリに記憶させ、差電圧の絶対値が最下位ビッ
トの重み付けに対応した基準電圧よりも小となるまで上
記の演算を繰返すようにしたので、高精度のA/D変換
を高速で行なうことができるという利点がある。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the voltage comparator circuit calculates the base tP-voltage of the voltage value related to each pitch (. Set multiple numbers of 1) /A] to generate an analog voltage proportional to the digital m stored in the memory with the inverter, and calculate the difference voltage between the input analog voltage and the analog voltage generated by the O/A converter. , the plurality of reference voltages are simultaneously compared in a voltage comparison circuit, and based on the output from the voltage comparison circuit, a weighted binary number of t corresponding to the absolute value of the difference voltage is obtained from the memory by a full adder. Addition and subtraction are performed to the read digital signal, the new digital amount resulting from this calculation is stored in memory, and the above process is performed until the absolute value of the difference voltage becomes smaller than the reference voltage corresponding to the weighting of the least significant bit. Since the calculations are repeated, there is an advantage that highly accurate A/D conversion can be performed at high speed.

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

第1図はこの発明に係る加重WA算形A/D変換器の原
理的な構成を示すブロック図、第2図〜第10図はこの
発明の第1実施例を示すもので、第2図は全体構成を示
すブロック図、第3図はD/Aコンバークの要部回路図
、第4図は前段部のアナログ回路部分の回路図、第5図
は電圧比較回路および加減算データセット回路部分の回
路図、第6図は同上加減算データセット回路で設定され
る加減算データを示す図、第7図は全加算器の論理図、
第8図は同上全加算器のブロック図、第9図は同上全加
算器の真理値表、第10図は動作を説明するためのタイ
ミングチャート、第11図は電圧比較回路および加減算
データセット回路の変形例を示す回路図、第12図はメ
モリ部分の変形例を示すブロック図、第13図はこの発
明の第2実施例を示す要部回路図、第14図は同上第2
実施例における差電圧と加減算データとの関係を示す図
である。 1:入力アナログ電圧の入力端子、 2:差動増幅器、 3 : D/Aコンバータ、 4:i!電圧比較回路 5.5a〜5d16.6a〜6d:電圧比較器、7:加
減算データセット回路、 13:全加算器、 14:バッフ7. 15:メモリ、 16:ラッチ回路、 17:ディジタル量の出力端子、 18:勺ンブルホールド回路。 第3図 第5図 第6図 第7国 (○ 第8図
FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of a weighted WA calculation A/D converter according to the present invention, and FIGS. 2 to 10 show a first embodiment of the present invention. is a block diagram showing the overall configuration, Fig. 3 is a circuit diagram of the main part of the D/A converter, Fig. 4 is a circuit diagram of the analog circuit section in the front stage, and Fig. 5 is a circuit diagram of the voltage comparator circuit and addition/subtraction data set circuit section. Circuit diagram, Fig. 6 is a diagram showing the addition/subtraction data set in the addition/subtraction data set circuit as above, Fig. 7 is a logic diagram of the full adder,
Fig. 8 is a block diagram of the full adder as above, Fig. 9 is a truth table of the full adder as above, Fig. 10 is a timing chart for explaining the operation, Fig. 11 is a voltage comparison circuit and an addition/subtraction data set circuit. 12 is a block diagram showing a modification of the memory portion, FIG. 13 is a main circuit diagram showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a circuit diagram showing a second embodiment of the same.
It is a figure which shows the relationship between the difference voltage and addition/subtraction data in an Example. 1: Input terminal for input analog voltage, 2: Differential amplifier, 3: D/A converter, 4: i! Voltage comparison circuits 5.5a to 5d16.6a to 6d: Voltage comparator, 7: Addition/subtraction data set circuit, 13: Full adder, 14: Buffer 7. 15: Memory, 16: Latch circuit, 17: Digital quantity output terminal, 18: Double hold circuit. Figure 3 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Country (○ Figure 8

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ディジタル量を記憶するメモリと、 該メモリから読み出されたディジタル量に比例するアナ
ログ電圧を発生するD/Aコンバータと、入力アナログ
電圧と前記D/Aコンバータから発生するアナログ電圧
との差電圧を出力する差動増幅器と、 ディジタル量における各ビットの重み付けに関連した電
圧値の基準電圧が正、負の複数個設定され、該複数個の
基準電圧と前記差電圧とを比較する電圧比較回路と、 前記メモリから読み出されたディジタル量に対し、前記
電圧比較回路の出力に基づき前記差電圧の絶対値に対応
した重み付けの2進数を加算または減算し、この加算ま
たは減算された新たなディジタル量を前記メモリに記憶
させる全加算器とを有し、前記差電圧の絶対値が最下位
ビットの重み付けに対応した前記基準電圧よりも小とな
るまで前記全加算器が加算または減算を繰返して入力ア
ナログ電圧をディジタル量に変換することを特徴とする
加重演算形A/D変換器。
[Claims] A memory that stores a digital quantity, a D/A converter that generates an analog voltage proportional to the digital quantity read from the memory, and an input analog voltage and an analog signal generated from the D/A converter. A differential amplifier outputs a voltage difference from the voltage, and a plurality of positive and negative reference voltages of voltage values related to the weighting of each bit in the digital quantity are set, and the plurality of reference voltages and the difference voltage are set. A voltage comparison circuit to be compared; and a weighted binary number corresponding to the absolute value of the difference voltage is added or subtracted from the digital quantity read from the memory based on the output of the voltage comparison circuit, and this addition or subtraction is performed. and a full adder for storing the new digital quantity in the memory, and the full adder adds the new digital quantity until the absolute value of the difference voltage becomes smaller than the reference voltage corresponding to the weighting of the least significant bit. Alternatively, a weighted operation type A/D converter is characterized in that it converts an input analog voltage into a digital quantity by repeating subtraction.
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