JPS63189022A - A/d変換装置 - Google Patents
A/d変換装置Info
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- JPS63189022A JPS63189022A JP2057087A JP2057087A JPS63189022A JP S63189022 A JPS63189022 A JP S63189022A JP 2057087 A JP2057087 A JP 2057087A JP 2057087 A JP2057087 A JP 2057087A JP S63189022 A JPS63189022 A JP S63189022A
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 8
- 238000003491 array Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
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- Analogue/Digital Conversion (AREA)
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〕
本発明はアナログ信号をディジタル符号に変換するA/
D (アナログ−ディジタル)変換装置に関し、特に高
速の変換が可能で集積回路化に適した構造に関するもの
でおる。
D (アナログ−ディジタル)変換装置に関し、特に高
速の変換が可能で集積回路化に適した構造に関するもの
でおる。
従来ナログ信号をディジタル符号に高速で変換(A/D
変換)する装置として全並列形のA/D変換器が知られ
ている。全並列型のA/D変換器は、分解能をNビット
としたとき2N個の電圧比較器を用いて変換を行なうも
のでおる。しかし分解能を増加しようとすると、必要と
なる電圧比較器の数が大きくなりすぎて実用的でない。
変換)する装置として全並列形のA/D変換器が知られ
ている。全並列型のA/D変換器は、分解能をNビット
としたとき2N個の電圧比較器を用いて変換を行なうも
のでおる。しかし分解能を増加しようとすると、必要と
なる電圧比較器の数が大きくなりすぎて実用的でない。
そこで第2図に示すような直並列比較方式のA/D変換
器が用いられる。このA/D−換器の動作の概要を説明
する。
器が用いられる。このA/D−換器の動作の概要を説明
する。
図において、1は入力アナログ信号(■・)の入力端子
、2は基準電圧(V )の入力端子、3はサンプルホ
ールド回路、4はNビットの全並列形A/D変換器、5
は全並列形A/D変換器4よりのNビット上位ディジタ
ル符号出力、6はNビットのD/A変換器、7は2Nの
利得を有する差動増幅器、8は全並列比較方式A/D変
換器、9は全並列比較方式A/D変換器8よりの下位デ
ィジタル符号出力である。
、2は基準電圧(V )の入力端子、3はサンプルホ
ールド回路、4はNビットの全並列形A/D変換器、5
は全並列形A/D変換器4よりのNビット上位ディジタ
ル符号出力、6はNビットのD/A変換器、7は2Nの
利得を有する差動増幅器、8は全並列比較方式A/D変
換器、9は全並列比較方式A/D変換器8よりの下位デ
ィジタル符号出力である。
入力端子1よりの入力アナログ信号(Vin)はサンプ
ルホールド回路3に入力される。サンプルホールド回路
3の出力は上位用のA/D変換変換器4で上位ビットの
A/D変換を受け、そのディジタル出力端子5に出力さ
れると同時に、D/A変換器6に加えられる。次に差動
増幅器7でD/換器8に加えられ、下位ビットのA/D
変換を受け、下位ディジタル出力端子9より出力される
。
ルホールド回路3に入力される。サンプルホールド回路
3の出力は上位用のA/D変換変換器4で上位ビットの
A/D変換を受け、そのディジタル出力端子5に出力さ
れると同時に、D/A変換器6に加えられる。次に差動
増幅器7でD/換器8に加えられ、下位ビットのA/D
変換を受け、下位ディジタル出力端子9より出力される
。
しかしながら、上記構成の直並列方式のA/D変換器で
は、入力サンプルホールド回路3、および上位ビットを
得るためのA/D変換器4およびD/A変換器6が共に
、最終分解能と等しいかそれ以上の精度、この場合2N
ビツトの精度を必要とする。さもないと下位ビットのA
/D変換器8の出力コード9の誤差が非常に大きくなっ
てしまうからである。このような制約条件はプリント基
板上に組み立てる場合部品の選択、調製を行なうことに
より解決できるが、全体を集積回路で構成する場合には
、部品の選択や、製作後の調整が不可能であるため、大
幅な歩留りの低下を伴ってしまう。このため集積回路に
は向かなかった。
は、入力サンプルホールド回路3、および上位ビットを
得るためのA/D変換器4およびD/A変換器6が共に
、最終分解能と等しいかそれ以上の精度、この場合2N
ビツトの精度を必要とする。さもないと下位ビットのA
/D変換器8の出力コード9の誤差が非常に大きくなっ
てしまうからである。このような制約条件はプリント基
板上に組み立てる場合部品の選択、調製を行なうことに
より解決できるが、全体を集積回路で構成する場合には
、部品の選択や、製作後の調整が不可能であるため、大
幅な歩留りの低下を伴ってしまう。このため集積回路に
は向かなかった。
この発明は、上記直並列形のA/D変換器の欠点を除去
し、製作後の調整が不要であり、高速かつ高精度のA/
D変換装置を比較的少ないハードウェア量で実現し得る
ようにすることを目的とするものである。
し、製作後の調整が不要であり、高速かつ高精度のA/
D変換装置を比較的少ないハードウェア量で実現し得る
ようにすることを目的とするものである。
本発明のA/D変換装置は、nビットのA/D変換を行
なう電荷比較形の第1のA/D変換器と、上記第1のA
/D変換器によるnビットのA/D変換終了時における
、上記第1のA/D変換器の容量アレイの共通接続端子
の電圧を2n倍に増幅する増幅器と、この増幅器の出力
に対し、mビットのA/D変換を行なう並列形の第2の
A/D変換器とを備え、上記第1のA/D変換器の出力
を上位nビットの出力とし、上記第2のA/D変換器の
出力を下位mビットの出力とするものである。
なう電荷比較形の第1のA/D変換器と、上記第1のA
/D変換器によるnビットのA/D変換終了時における
、上記第1のA/D変換器の容量アレイの共通接続端子
の電圧を2n倍に増幅する増幅器と、この増幅器の出力
に対し、mビットのA/D変換を行なう並列形の第2の
A/D変換器とを備え、上記第1のA/D変換器の出力
を上位nビットの出力とし、上記第2のA/D変換器の
出力を下位mビットの出力とするものである。
電荷比較形のA/D変換器においては、そのA/D変換
の終了時に容量アレイの共通接続端子に、入力アナログ
信号■ioとnビットのA/D変換出力■ の差に必た
るVin ’Dが現われる。
の終了時に容量アレイの共通接続端子に、入力アナログ
信号■ioとnビットのA/D変換出力■ の差に必た
るVin ’Dが現われる。
この電圧を2°倍して、mビットの全並列比較形のA/
D変換器に入力するとVio−VDに対するmビットの
A/D変換出力が得られる。これらを組合わせることに
よりn+mビットのA/D変換が得られる。
D変換器に入力するとVio−VDに対するmビットの
A/D変換出力が得られる。これらを組合わせることに
よりn+mビットのA/D変換が得られる。
第1図は本発明一実施例のA/D (アナログ・ディジ
タル)変換装置を示したもので、図示の例のA/D変換
装置は、9ビツトのA/D変換装置である。
タル)変換装置を示したもので、図示の例のA/D変換
装置は、9ビツトのA/D変換装置である。
第1図において、A/D変換装置は、アナログ入力端子
101、クロック入力端子102、基準電圧入力端子1
03、電荷比較形A/D変換器104、増幅器105、
全並列形A/D変換器106およびA/D変換器のディ
ジタル符号出力端子115とを備えている。
101、クロック入力端子102、基準電圧入力端子1
03、電荷比較形A/D変換器104、増幅器105、
全並列形A/D変換器106およびA/D変換器のディ
ジタル符号出力端子115とを備えている。
電荷比較形A/D変換器104は、3ビツトのA/D変
換器で、容量アレイを構成する単位容量Cと、この単位
容量Cの1倍、2倍、4倍に重み付けされた容量値を有
する複数の容量1C12C14Cと、複数のスイッチ’
108a、108b。
換器で、容量アレイを構成する単位容量Cと、この単位
容量Cの1倍、2倍、4倍に重み付けされた容量値を有
する複数の容量1C12C14Cと、複数のスイッチ’
108a、108b。
108Gと、高入力インピーダンスを有する電圧比較器
109と、制御回路111と、アナログ信号入力端子1
01よりのアナログ信号をサンプリングするスイッチ1
06と、容量アレイC,1C12C14Cの上部電極を
共通結合しているラインL1と、このラインL1に接続
されているスイッチ107とを備えている。
109と、制御回路111と、アナログ信号入力端子1
01よりのアナログ信号をサンプリングするスイッチ1
06と、容量アレイC,1C12C14Cの上部電極を
共通結合しているラインL1と、このラインL1に接続
されているスイッチ107とを備えている。
増幅器105は高入力インピーダンスを有し、ラインL
の電圧を23倍(8倍)に増幅する機能を有する。
の電圧を23倍(8倍)に増幅する機能を有する。
全並列A/D変換器106は、例えば6ビツトA/D変
換器で、64個の抵抗ストリングにより構成され、基準
電圧を64分割する分圧器112と、分圧器112の各
タップの電圧と増幅器105の出力電圧を比較する64
個の電圧比較器113と、比較器113よりの63個の
比較器出力により6ビツ1〜出力を得るための制御回路
114とを備えている。
換器で、64個の抵抗ストリングにより構成され、基準
電圧を64分割する分圧器112と、分圧器112の各
タップの電圧と増幅器105の出力電圧を比較する64
個の電圧比較器113と、比較器113よりの63個の
比較器出力により6ビツ1〜出力を得るための制御回路
114とを備えている。
次に本発明の実施例の動作を第3図のタイミング図を参
照して説明する。この第3図は、ラインL1の電位の変
化を示したものでおる。まず、スイッチ106をアナロ
グ入力端子101側に接続し、スイッチ108a、10
8b、108Cをす1,7 ぺて図面上左側に倒して
コンデンサC11C。
照して説明する。この第3図は、ラインL1の電位の変
化を示したものでおる。まず、スイッチ106をアナロ
グ入力端子101側に接続し、スイッチ108a、10
8b、108Cをす1,7 ぺて図面上左側に倒して
コンデンサC11C。
2C14Cを入力電圧Vioに接続し、スイッチ107
を接地側にすることによってC,1C。
を接地側にすることによってC,1C。
2C14Cを入力電圧Vioで充電する(第3図、1o
〜t2)。
〜t2)。
次に、スイッチ107をオフにしてからスイッチ106
を接地側に倒すとラインL1の電圧V。
を接地側に倒すとラインL1の電圧V。
は、−Vinとなる(第3図12〜t3)。
次にスイッチ108Gのみ接地側から基準電圧側に倒す
とV、はC11C12と4Cとの分圧により、1/2V
、13fだけ変化して−vin+vref/2となる。
とV、はC11C12と4Cとの分圧により、1/2V
、13fだけ変化して−vin+vref/2となる。
従ってV Hn > V re(/ 2ならばVa<Q
、 vinくvref /2ならG、fV>Oとなるの
で比較器109で判定して制御回路111でMSB (
al)を決定する。そしてスイッチ108Gの状態を決
定する。例えば、V、<Oならばそのまま、■8〉Oな
らばスイッチ108Gをもとにもどす(第3図13〜t
5)。
、 vinくvref /2ならG、fV>Oとなるの
で比較器109で判定して制御回路111でMSB (
al)を決定する。そしてスイッチ108Gの状態を決
定する。例えば、V、<Oならばそのまま、■8〉Oな
らばスイッチ108Gをもとにもどす(第3図13〜t
5)。
次にスイッチ108bを接地側より基準電圧側に倒すと
Vaの変化は1/4V、e丁となる。即ち、スイッチ’
108Gがvref側に入ったままの場合は、V =
−Vin+3/4V、、fとなり、ラインチ108cが
接地側に戻されている場合は、Va=−Vi、+1/4
V、。jとなり、比較器10っで正負を判定して制御回
路111で第2ビツト(a2)を決定しく第3図15〜
t7)、スイッチ108bの状態を定める。
Vaの変化は1/4V、e丁となる。即ち、スイッチ’
108Gがvref側に入ったままの場合は、V =
−Vin+3/4V、、fとなり、ラインチ108cが
接地側に戻されている場合は、Va=−Vi、+1/4
V、。jとなり、比較器10っで正負を判定して制御回
路111で第2ビツト(a2)を決定しく第3図15〜
t7)、スイッチ108bの状態を定める。
次に、スイッチ108aを接地側から基準電圧側に切り
換えると、Vaの変化はCl2C14Cと1Cとの分圧
により1/8Vrefとなる。前と同様にコンパレータ
’109で正負を判定して制御回路111で第3ビツト
(a3)を決定しく第3図17〜t9)、スイッチ10
8aの状態を定める。 第3ビツトを決定し終った時点
での比較器106の入力電圧とする。この入力電圧が全
並列形A/D変換器の電圧比較器群113の下から数え
てに番目とに+1番目の間の値を示したとすると、次式
が成り立つ、 ・2C十a3・C+C)・・・・・・(2)従って、 1 + −) = O・・・・・・(3)従って、(3
)式よりkの値をバイナリ−数に変換することにより、
入力電圧に対応したディジタル符号の下位ビットb1〜
b6が得られることが分かる。この変換は制御回路11
4によって行なわれる。これらの下位ビットは制御回路
111からの上位ビットa1、a2、a、3、と組合わ
されて、入力電圧に対応したディジタル符号となる。
換えると、Vaの変化はCl2C14Cと1Cとの分圧
により1/8Vrefとなる。前と同様にコンパレータ
’109で正負を判定して制御回路111で第3ビツト
(a3)を決定しく第3図17〜t9)、スイッチ10
8aの状態を定める。 第3ビツトを決定し終った時点
での比較器106の入力電圧とする。この入力電圧が全
並列形A/D変換器の電圧比較器群113の下から数え
てに番目とに+1番目の間の値を示したとすると、次式
が成り立つ、 ・2C十a3・C+C)・・・・・・(2)従って、 1 + −) = O・・・・・・(3)従って、(3
)式よりkの値をバイナリ−数に変換することにより、
入力電圧に対応したディジタル符号の下位ビットb1〜
b6が得られることが分かる。この変換は制御回路11
4によって行なわれる。これらの下位ビットは制御回路
111からの上位ビットa1、a2、a、3、と組合わ
されて、入力電圧に対応したディジタル符号となる。
このようにして、アナログ・ディジタル変換が行なわれ
る。
る。
第4図に本発明の第2の実施例を、第5図にその動作を
示す。第1の実施例との差異は基準電圧(■ref )
ヲ1 / 2 ニ分圧’i分圧器110をmUけ、こ
の分圧器出力をそれぞれ電圧比較器109、増幅器10
5の正入力端子側に接続することにより、比較器109
、増幅器105を単一電源で使用できるようにしたこと
でおり、従って電圧比較器105の入力電圧はV、。f
/2を基準に変化し、第5図のような動作となる。この
場合、次式が成立つ。
示す。第1の実施例との差異は基準電圧(■ref )
ヲ1 / 2 ニ分圧’i分圧器110をmUけ、こ
の分圧器出力をそれぞれ電圧比較器109、増幅器10
5の正入力端子側に接続することにより、比較器109
、増幅器105を単一電源で使用できるようにしたこと
でおり、従って電圧比較器105の入力電圧はV、。f
/2を基準に変化し、第5図のような動作となる。この
場合、次式が成立つ。
=O・・・・・・(4)
4C+a2−20+a1 − C十〇)−−−−−−(
5)従って、 〔発明の効果〕 以上のように、本発明によれば、nビットの電荷比較形
A/D変換器を用いて上位nビットのディジタル出力を
得た後、電荷比較形A/D変換器の容量アレイの共通接
続端子の電圧を2°倍に増幅してこれをmビットの全並
列形A/D変換器を用いてmビットのディジタル出力を
得、上記電荷比較形A/D変換器のnピッl−の出力を
上位nビットとし、上記全並列形A/D変換器のmビッ
トの出力を下位mビットとし、n十mビットのディジタ
ル出力を得ている。
5)従って、 〔発明の効果〕 以上のように、本発明によれば、nビットの電荷比較形
A/D変換器を用いて上位nビットのディジタル出力を
得た後、電荷比較形A/D変換器の容量アレイの共通接
続端子の電圧を2°倍に増幅してこれをmビットの全並
列形A/D変換器を用いてmビットのディジタル出力を
得、上記電荷比較形A/D変換器のnピッl−の出力を
上位nビットとし、上記全並列形A/D変換器のmビッ
トの出力を下位mビットとし、n十mビットのディジタ
ル出力を得ている。
従来は上位ビットのA/D変換器出力をD/A変換して
入力信号との差をとり、この差の電圧を増幅して後、下
位ピッ1〜を得るためのA/D変換器に入力していたが
、本発明によれば、電荷比較形A/D変換器によるA/
D変換終了時の容量アレイの共通接続端子の電圧を直接
増幅して下位ビットを得るためのA/D変換器に入力す
るだけでよいので、誤差の入り込む可能性も少なく、ま
た高速である特徴を有する全並列形を用いることにより
高速性も保たれる。
入力信号との差をとり、この差の電圧を増幅して後、下
位ピッ1〜を得るためのA/D変換器に入力していたが
、本発明によれば、電荷比較形A/D変換器によるA/
D変換終了時の容量アレイの共通接続端子の電圧を直接
増幅して下位ビットを得るためのA/D変換器に入力す
るだけでよいので、誤差の入り込む可能性も少なく、ま
た高速である特徴を有する全並列形を用いることにより
高速性も保たれる。
また、従来のように、製作後の調整等が少く、集積回路
化に適している。ざらに、ハードウェアの量も全体とし
て少くすることができる。
化に適している。ざらに、ハードウェアの量も全体とし
て少くすることができる。
また、電荷比較形A/D変換器を用いることによりサン
プルホールド回路も不要となる。
プルホールド回路も不要となる。
第1図は本発明一実施例のA/D変換装置を示す回路図
、 第2図は従来のA/D変換装置の一例を示すブロック図
、 第3図は第1図の装置の動作を示すタイムチャート、 第4図は本発明の他の実施例を示す回路図、第5図は第
4図の装置の動作を示すタイムチャートである。 104・・・電荷比較形A/D変換器、105・・・増
幅器、106・・・全並列形A/D変換器。
、 第2図は従来のA/D変換装置の一例を示すブロック図
、 第3図は第1図の装置の動作を示すタイムチャート、 第4図は本発明の他の実施例を示す回路図、第5図は第
4図の装置の動作を示すタイムチャートである。 104・・・電荷比較形A/D変換器、105・・・増
幅器、106・・・全並列形A/D変換器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 nビットのA/D変換を行なう電荷比較形の第1のA/
D変換器と、 上記第1のA/D変換器によるnビットの A/D変換の終了時における、上記第1のA/D変換器
の容量アレイの共通接続端子の電圧を2^n倍に増幅す
る増幅器と、 この増幅器の出力に対し、mビットのA/D変換を行な
う並列形の第2のA/D変換器と を備え、上記第1のA/D変換器の出力を上位nビット
の出力とし、上記第2のA/D変換器の出力を下位mビ
ットの出力とするm+nビットのA/D変換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2057087A JPS63189022A (ja) | 1987-02-02 | 1987-02-02 | A/d変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2057087A JPS63189022A (ja) | 1987-02-02 | 1987-02-02 | A/d変換装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63189022A true JPS63189022A (ja) | 1988-08-04 |
Family
ID=12030849
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2057087A Pending JPS63189022A (ja) | 1987-02-02 | 1987-02-02 | A/d変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63189022A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH036126A (ja) * | 1989-05-17 | 1991-01-11 | Sgs Thomson Microelectron Srl | 高速アナログ―デジタル変換器 |
-
1987
- 1987-02-02 JP JP2057087A patent/JPS63189022A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH036126A (ja) * | 1989-05-17 | 1991-01-11 | Sgs Thomson Microelectron Srl | 高速アナログ―デジタル変換器 |
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