JPS63189022A - A/d変換装置 - Google Patents

A/d変換装置

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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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JP
Japan
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converter
bits
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voltage
bit
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Application number
JP2057087A
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English (en)
Inventor
Shosaku Tsukagoshi
塚越 昌作
Kan Kawanaka
河中 敢
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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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。

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。
〔従来の技術〕
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。
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。
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。
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
〔発明が解決しようとする問題点〕
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。
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。
〔問題点を解決するための手段〕
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。
〔作用〕
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。
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。
〔実施例〕
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
2C14Cを入力電圧Vioで充電する(第3図、1o
〜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。
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。
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)。
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。
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。
このようにして、アナログ・ディジタル変換が行なわれ
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。
=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。
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。
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。
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。
【図面の簡単な説明】
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。

Claims (1)

  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。
JP2057087A 1987-02-02 1987-02-02 A/d変換装置 Pending JPS63189022A (ja)

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JP2057087A JPS63189022A (ja) 1987-02-02 1987-02-02 A/d変換装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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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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