KR100336781B1 - Analog to digital converter - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아날로그/디지털 변환기에 관한 것으로, 아날로그 입력신호 또는 제1,2 기준전압(Vref,Vgnd)을 제어부의 제어에 의해 선택적으로 출력하는 신호 입력부와; 제어부의 제어에 의해 신호 입력부에서 입력되는 아날로그 신호 또는 제1,2 기준전압을 입력받는 스위치(SW1∼SWn)와, 상기 스위치(SW1∼SWn)를 통해 입력된 신호를 디에이 변환하는, 각 스위치(SW1∼SWn)를 통해 입력받은 아날로그 신호 또는 제1,2 기준전압을 샘플/홀드하여 출력하는 복수개의 커패시터 어레이로 구성된 복수개의 디에이 컨버터를 더 포함하고, 상기 디에이 컨버터에서 출력되는 값과 기준전압(Vref)을 비교하여 출력하는 비교부와; 상기 비교부에서 출력된 값을 저장하는 연속 근사 레지스터와; 상기 연속 근사 레지스터에서 출력되는 데이터를 입력받아 디에이 컨버터부에 전달하거나 상기 각 구성부의 동작을 제어하는 제어부로 구성하여 디에이 컨버터의 개수와 비교기의 개수를 이용하여 아날로그 입력 신호를 필요한 만큼 세분하여 디에이 컨버터의 분해능을 증가시키지 않고도 고속의 고분해능을 가질 수 있고, 전력소모를 적게할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to an analog-to-digital converter, comprising: a signal input unit for selectively outputting an analog input signal or first and second reference voltages Vref and Vgnd under the control of a controller; The switches SW1 to SWn receiving the analog signals or the first and second reference voltages input from the signal input unit under the control of the control unit, and the respective switches for de-converting the signals input through the switches SW1 to SWn ( And a plurality of die converters including a plurality of capacitor arrays configured to sample / hold an analog signal or first and second reference voltages inputted through SW1 to SWn, and output a value and a reference voltage ( A comparator for comparing and outputting Vref); A continuous approximation register for storing a value output from the comparison section; It receives the data output from the continuous approximation register and transfers it to the Dee converter unit or configures the control unit to control the operation of each component to divide the analog input signal by using the number of the Dee converter and the number of comparators as necessary to the Dee converter It is possible to have a high speed and high resolution without increasing the resolution, the power consumption can be reduced.

Description

아날로그/디지털 변환기{ANALOG TO DIGITAL CONVERTER}Analog-to-digital converters {ANALOG TO DIGITAL CONVERTER}

본 발명은 아날로그/디지털 변환기에 관한 것으로, 특히 SAR 타입의 아날로그/디지털 변환기를, 그 구성요소인 디에이 컨버터의 개수와 비교기의 개수를 이용하여, 아날로그 입력 신호를 필요한 만큼 세분함으로써, 디에이 컨버터의 분해능을 증가시키지 않고도 고속의 고분해능을 가질 수 있고, 전력소모를 적게할 수 있는 아날로그/디지털 변환기에 관한 것이다.The present invention relates to an analog-to-digital converter, and more particularly, by dividing the SAR-type analog-to-digital converter, by dividing the analog input signal as necessary by using the number of the number of the die converter and the comparator thereof, The present invention relates to an analog-to-digital converter capable of high speed, high resolution, and low power consumption without increasing the power consumption.

도1은 일반적인 SAR(Successive Approximation Register) 타입의 아날로그/디지털 컨버터의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이 아날로그 입력신호(Analog Input, 1)를 샘플/홀딩하여 출력하는 샘플/홀드부(2)와; 디에이 컨버터(7)에서 출력되는 기준전압(Vref)을 입력받아 두 신호의 크기를 비교하여 출력하는 비교부(3)와; 상기 비교부(3)에서 출력된 값을 저장하는 연속 근사 레지스터(SAR, 4)와; 상기 연속 근사 레지스터(4)에서 출력되는 데이터(D0∼Dn, 5)를 입력받아 새로운 기준전압(Vref)을 만들어 출력하는 디에이 컨버터(7)로 구성된 것으로, 이와 같이 구성된 종래 에이디 컨버터의 동작 및 작용을 설명하면 다음과 같다.FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a typical SAR (Successive Approximation Register) type analog / digital converter. As shown in FIG. 2) and; A comparator 3 for receiving a reference voltage V ref output from the ADC 7 and comparing the magnitudes of the two signals; A continuous approximation register (SAR) 4 for storing a value output from the comparison section 3; It is composed of a Dee converter 7 for receiving the data (D0 ~ Dn, 5) output from the continuous approximation register (4) to create a new reference voltage (V ref ) and outputs, the operation of the conventional ADC converter The operation is described as follows.

일단, 연속 근사 레지스터(4)의 값을 0으로 초기화 하고, 디에이 컨버터(7)의 기준전압(Vref)을 전원전압(VDD)의 1/2로 만든 다음 비교부(3)의 아날로그 입력단(+)에 변환하고자 하는 아날로그 신호(1)를 입력한다.First, the value of the continuous approximation register 4 is initialized to 0, the reference voltage V ref of the die converter 7 is made to be 1/2 of the power supply voltage VDD, and then the analog input terminal of the comparator 3 ( Input analog signal (1) to be converted into +).

이에 따라 비교부(3)는 상기 샘플/홀드된 아날로그 신호(1)와 기준전압(Vref)의 크기를 비교하여 아날로그 신호(1)가 기준전압(Vref)보다 크면 '하이'레벨을 출력하고, 아날로그 신호(1)가 기준전압(Vref)보다 작으면 '로우'레벨을 출력하여 연속 근사 레지스터(4)의 최상위 비트(MSB)에 저장한다.The comparison portion 3 is the sampling / holding the analog signal 1 and the reference voltage (V ref) by comparing the size of the analog signal 1 is greater than the reference voltage (V ref) for outputting a 'high' level based When the analog signal 1 is smaller than the reference voltage V ref , a 'low' level is output and stored in the most significant bit MSB of the continuous approximation register 4.

다음, 디에이 컨버터(7)는 상기 연속 근사 레지스터(4)의 값을 읽어 새로운 기준전압(Vref)을 만들어 출력하게 된다.Next, the die converter 7 reads the value of the continuous approximation register 4 to generate and output a new reference voltage V ref .

이에 따라, 비교부(3)는 다시 상기 아날로그 신호(1)와 새로 생성된 기준전압(Vref)과의 크기를 비교하여 상기에서 설명한 바와 마찬가지로 그 결과에 따라 '하이' 또는 '로우'레벨 값을 출력하여 근사 레지스터(2)의 최상위의 다음 비트(MSB-1) 번째에 저장하고, 디에이 컨버터(7)는 다시 이를 이용하여 새로운 기준전압(Vref)을 생성한다.Accordingly, the comparator 3 compares the magnitude of the analog signal 1 and the newly generated reference voltage V ref again , and as described above, according to the result, a 'high' or 'low' level value. Is outputted and stored in the next bit (MSB-1) th of the uppermost register of the approximation register 2, and the ADC converter 7 generates a new reference voltage V ref using it again.

이와 같은 과정을 근사 레지스터(2)의 최하위 비트(LSB)가 얻어질 때까지 반복하여 최종적으로 최하위 비트(LSB)까지 채워진 값이 상기 아날로그 신호(1)가 변환된 디지탈값이 된다.This process is repeated until the least significant bit LSB of the approximation register 2 is obtained, and the value finally filled up to the least significant bit LSB becomes the digital value to which the analog signal 1 is converted.

그러나, 상기 종래의 기술에 있어서는 디에이 컨버터를 구성함에 있어 저항열(Register String) 혹은 R-2R 래더 구조로 구성할 수 있는 경우와 이들과 함께 커패시터 어레이를 동시에 구성할 수 있는데, 12비트 혹은 그 이상의 분해능을 가질 경우 종래의 집적화 기술로은 저항과 커패시터의 형성에 어려움이 있고, 또한 디에이 컨버터가 모든 범위에 걸쳐 일정한 특성을 유지하기가 어렵기 때문에 정확도가 떨어지게 되는 문제점이 있었다.However, in the conventional technology, in the case of configuring a die converter, a resistor string or an R-2R ladder structure and a capacitor array together with them may be simultaneously configured. In the case of having a resolution, the conventional integrated technology has difficulty in forming resistors and capacitors, and also has a problem in that the accuracy of the DC converter is poor because it is difficult to maintain constant characteristics over the entire range.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, SAR 타입의 아날로그/디지털 변환기를, 그 구성요소인 디에이 컨버터의 개수와 비교기의 개수를 이용하여, 아날로그 입력 신호를 필요한 만큼 세분함으로써, 디에이 컨버터의 분해능을 증가시키지 않고도 고속의 고분해능을 가질 수 있고, 전력소모를 적게할 수 있는 아날로그/디지털 변환기를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, by using the SAR type analog-to-digital converter, the number of the analog converter and the number of comparator, the component of the analog input signal as necessary By subdividing, an object of the present invention is to provide an analog-to-digital converter that can have high speed and high resolution and can reduce power consumption without increasing the resolution of the die converter.

도 1은 일반적인 SAR 타입의 아날로그/디지털 컨버터의 구성을 보인 블록도.1 is a block diagram showing the configuration of a typical SAR type analog-to-digital converter.

도 2는 본 발명에 의한 에이디 변환기의 구성을 보인 블록도.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the AD converter according to the present invention.

도 3은 상기 도2에서 디에이 컨버터부의 상세 구성을 보인 블록도.3 is a block diagram showing a detailed configuration of a die converter in FIG.

도 4는 상기 도3에서 디에이 컨버터부의 각 디에이 컨버터의 세부 구성을 보인 회로도.4 is a circuit diagram illustrating a detailed configuration of each of the die converters of the die converter unit in FIG. 3; FIG.

도 5는 상기 도3에서 각 디에이 컨버터 및 스위치들의 상세 구성을 보인 회로도.FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a detailed configuration of each of the die converters and the switches in FIG.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명****** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***

9 : 디에이 컨버터부 91∼9n : 디에이 컨버터9: die converter 91 to 9n: die converter

10 : 신호 입력부 11,12 : 스위치10: signal input unit 11, 12: switch

13 : 비교부 14 : 기준전압 인가부13 comparison unit 14 reference voltage application unit

15 : 연속 근사 레지스터 16 : 제어부15: continuous approximation register 16: control unit

SW1∼SWn : 스위치 C10∼C4n : 커패시터SW1 to SWn: switch C10 to C4n: capacitor

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 아날로그 입력신호 또는 제1,2 기준전압(Vref,Vgnd)을 제어부의 제어에 의해 선택적으로 출력하는 신호 입력부와; 제어부의 제어에 의해 신호 입력부에서 입력되는 아날로그 신호 또는 제1,2 기준전압을 입력받는 스위치(SW1∼SWn)와, 상기 스위치(SW1∼SWn)를 통해 입력된 신호를 디에이 변환하는, 각 스위치(SW1∼SWn)를 통해 입력받은 아날로그 신호 또는 제1,2 기준전압을 샘플/홀드하여 출력하는 복수개의 커패시터 어레이로 구성된 복수개의 디에이 컨버터를 더 포함하고, 상기 디에이 컨버터에서 출력되는 값과 기준전압(Vref)을 비교하여 출력하는 비교부와; 상기 비교부에서 출력된 값을 저장하는 연속 근사 레지스터와; 상기 연속 근사 레지스터에서 출력되는 데이터를 입력받아 디에이 컨버터부에 전달하거나 상기 각 구성부의 동작을 제어하는 제어부로 구성한 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a signal input unit for selectively outputting the analog input signal or the first, second reference voltage (Vref, Vgnd) under the control of the controller; The switches SW1 to SWn receiving the analog signals or the first and second reference voltages input from the signal input unit under the control of the control unit, and the respective switches for de-converting the signals input through the switches SW1 to SWn ( And a plurality of die converters including a plurality of capacitor arrays configured to sample / hold an analog signal or first and second reference voltages inputted through SW1 to SWn, and output a value and a reference voltage ( A comparator for comparing and outputting Vref); A continuous approximation register for storing a value output from the comparison section; The controller may be configured to receive data output from the successive approximation register and transfer the data to the die converter or control the operation of each component.

이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도2는 본 발명에 의한 에이디 변환기의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이 아날로그 입력신호(Analog Input, 1) 또는, 제1,2 기준전압(Vref,Vgnd)를 제어부(16)의 제어에 의해 선택적으로 출력하는 신호 입력부(10)와; 상기 신호 입력부(10)를 통해 입력되는 신호를 제어부(16)를 통해 입력되는 데이터 비트를 입력받아 디에이 변환하는 디에이 컨버터부(9)와; 상기 디에이 컨버터부(9)에서 출력되는 값과 기준전압(Vref)을 비교하여 출력하는 비교부(13)와; 상기 비교부(13)에서 출력된 값을 저장하는 연속 근사 레지스터(SAR, 15)와; 상기 연속 근사 레지스터(15)에서 출력되는 데이터(D1∼Dn)를 입력받아 디에이 컨버터부(9)에 전달하거나 상기 각 구성부의 동작을 제어하는 제어부(16)로 구성한다.FIG. 2 is a block diagram showing the structure of the AD converter according to the present invention, and as shown in FIG. A signal input unit 10 selectively outputting by control; A die converter (9) for receiving a signal input through the signal input unit (10) and performing a die conversion on a data bit input through the control unit (16); A comparison unit 13 for comparing and outputting a value output from the die converter unit 9 with a reference voltage V ref ; A continuous approximation register (SAR) 15 for storing a value output from the comparison section 13; The control unit 16 receives the data D 1 to Dn output from the continuous approximation register 15 and transmits the data D 1 to Dn to the ADC converter 9 or controls the operation of each component.

여기서, 상기 디에이 컨버터부(9)는 도3에 도시한 바와 같이 제어부(16)의 제어에 의해 신호 입력부(10)에서 입력되는 아날로그 신호 또는 제1,2 기준전압을 입력받는 스위치(SW1∼SWn)와; 상기 스위치(SW1∼SWn)를 통해 입력된 신호를 디에이 변환하는 복수개의 디에이 컨버터(91∼9n)로 구성한다.Here, the die converter 9 includes switches SW1 to SWn for receiving an analog signal or first and second reference voltages input from the signal input unit 10 under the control of the controller 16 as shown in FIG. 3. )Wow; A plurality of die converters 91 to 9n for performing a die conversion of a signal input through the switches SW1 to SWn are configured.

이때, 상기 각 디에이 컨버터(91∼9n)는 도4에 도시한 바와 같이 각 스위치(SW1∼SWn)를 통해 입력받은 아날로그 신호 또는 제1,2 기준전압을 샘플/홀드하여 출력하는 복수개의 커패시터 어레이(911∼9nn)로 구성한 것이고, 도5는 상기 도3에서 각 디에이 컨버터 및 스위치들의 상세 구성을 보인 것으로, 이하 상기와 같이 구성한 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.In this case, each of the die converters 91 to 9n includes a plurality of capacitor arrays which sample / hold the analog signals or the first and second reference voltages inputted through the switches SW1 to SWn as shown in FIG. 4. 9 to 9nn, and FIG. 5 illustrates a detailed configuration of each of the die converters and the switches in FIG. 3. Hereinafter, the operation of the present invention configured as described above will be described.

신호 입력부(10)를 통하여 아날로그 신호(1)가 입력되면 신호 입력부(10)는 제어부(16)에 의해 상기 아날로그 신호(1) 및 기준전압(Vref)과 접지전압(Vgnd)을 디에이 컨버터부(9)에 입력시킨다.When the analog signal 1 is input through the signal input unit 10, the signal input unit 10 may convert the analog signal 1, the reference voltage Vref, and the ground voltage Vgnd by the control unit 16 into a die converter unit ( Enter 9).

다음, 신호 입력부(10)는 차단되고, 상기 아날로그 신호(1)는 도4에 도시된 바와 같이 디에이 컨버터부(9) 내부의 각각의 커패시터(C10∼C4n)에 챠지된다. 이들 커패시터 어레이(C10∼C4n)는 챠지 재분배 기능 및 입력신호의 샘플/홀드 기능을 겸하게 된다.Next, the signal input unit 10 is cut off, and the analog signal 1 is charged to the respective capacitors C10 to C4n in the die converter unit 9 as shown in FIG. These capacitor arrays C10 to C4n serve as a charge redistribution function and a sample / hold function of an input signal.

이와 같은 상태에서 각각의 디에이 컨버터(91∼9n)의 출력과 기준전위(10a∼10n)를 비교기(3a∼3n)에서 비교하게 된다. 이 비교결과를 토대로 연속 근사 레지스터(15)는 필요한 비트 데이터(D1∼Dn)와 디지털 신호(Digital Output)를 출력하게 된다.In this state, the outputs of the respective die converters 91 to 9n and the reference potentials 10a to 10n are compared by the comparators 3a to 3n. Based on this comparison result, the continuous approximation register 15 outputs necessary bit data D 1 to Dn and a digital signal.

도3은 상기 디에이 컨버터부(9)의 세부 구성도로서, 상기 디에이 컨버터부(9)의 내부에는 복수개의 디에이 컨버터(91∼9n)가 포함되어 있으며 각 세부 디에이 컨버터(91∼9n)의 상세 구성은 도4에 도시한 바와 같이 다수의 커패시터 어레이(911∼91n)로 구성되어 있다.FIG. 3 is a detailed configuration diagram of the die converter unit 9, wherein a plurality of die converters 91 to 9n are included in the die converter unit 9, and details of the respective die converters 91 to 9n are shown in FIG. As shown in Fig. 4, the configuration is composed of a plurality of capacitor arrays 911 to 91n.

이와 같은 커패시터 어레이(911)는 S10,S11=1C, S12=2C, S13=4C, S14=8C....으로 구성할 수 있으며, 나머지 커패시터 어레이(912, 913,… 91n)도 동일하게 구성할 수 있다.The capacitor array 911 may be configured as S10, S11 = 1C, S12 = 2C, S13 = 4C, and S14 = 8C ...., and the remaining capacitor arrays 912, 913, ... 91n are configured in the same manner. can do.

참고로, S14에서 n=4이므로 N비트(n-1 커패시터)+X에서 6=4+X, (X=2)가 된다.For reference, since n = 4 in S14, 6 = 4 + X and (X = 2) in N bits (n-1 capacitor) + X.

그러면, 커패시터 어레이(911)와 같은 구성요소가 2X로 구성할 수 있으므로 4개가 필요하다.Then, four components are required because a component such as capacitor array 911 can be configured as 2 X.

즉, 커패시터 어레이(911, 912, 913, 914)의 4개가 있으면 6비트를 변환할 수 있다.That is, if there are four of the capacitor arrays 911, 912, 913, and 914, 6 bits may be converted.

다음, 디에이 컨버터부(9)의 입력단에는 아날로그 신호(1)외에 제1 기준전압(Vref)와 제2 기준전압(Vgnd)이 인가되고, 도2의 커패시터(10a)는 커패시터 어레이(911,912, 913, 914)에 있는 모든 커패시턴스를 합한 커패시턴스 즉, 64C로 구성하고, 다른 커패시터(10b, 10c, 10d)도 역시 64C로 구성한다.Next, in addition to the analog signal 1, a first reference voltage Vref and a second reference voltage Vgnd are applied to the input terminal of the ADC converter 9, and the capacitor 10a of FIG. 2 is a capacitor array 911, 912, and 913. 914, the sum of all capacitances of the capacitor, that is, 64C, and other capacitors (10b, 10c, 10d) is also configured to 64C.

이상과 같은 조건하에서 에이디 컨버터는 다음과 같이 동작한다.Under the above conditions, the AD converter operates as follows.

즉, 커패시터 어레이(911, 912, 913, 914)의 S10∼S14, S20∼S24, S30∼S34, S40∼S44는 도3의 스위치(SW1∼SWn)를 통하여 아날로그 신호(1)를 인가받고, 도2의 스위치(11,12)는 턴온시킨다.That is, S10 to S14, S20 to S24, S30 to S34, and S40 to S44 of the capacitor arrays 911, 912, 913, and 914 receive the analog signal 1 through the switches SW1 to SWn of FIG. Switches 11 and 12 in Fig. 2 are turned on.

이 상태는 아날로그 신호(1)가 디에이 컨버터(91)의 커패시터 어레이(911, 912, 913, 914) 내부에 있는 커패시터열에 샘플되어진 상태다.In this state, the analog signal 1 is sampled in the capacitor string inside the capacitor arrays 911, 912, 913, and 914 of the die converter 91.

다음에 스위치(11,12)는 턴오프 시키고, 동시에 연속 근사 레지스터(15)의 출력단자(D1∼D6)의 상태는 D1='1', 나머지 D2∼D6='0'인 상태로 셋팅된다.Next, the switches 11 and 12 are turned off, and at the same time, the state of the output terminals D 1 to D 6 of the continuous approximation register 15 is D 1 = '1', and the remaining D 2 to D 6 = '0'. Is set to

연속 근사 레지스터(15)의 결정에 따라 제어부(16)는 S10∼S14, S20∼S24, S30∼S34, S40∼S44를 아날로그 신호(1)를 인가받지 않도록 차단(연결하지 않음)시킨다.In accordance with the determination of the continuous approximation register 15, the control unit 16 blocks (not connects) S10 to S14, S20 to S24, S30 to S34, and S40 to S44 so that the analog signal 1 is not applied.

이때, 비트 데이터인 D1='1'이므로 제어부(8)는 S14, S24, S34, S44가 커패시터(C14, C24, C34, C44)를 제1 기준전압(Vref)과 연결시킨다.At this time, since the bit data D 1 = '1', the controller 8 connects the capacitors C14, C24, C34, and C44 with the first reference voltage Vref.

나머지 비트데이터는 '0'으로 유지되므로 S10∼S13, S20∼S23, S30∼S33, S40∼S43은 제2 기준전압(=Vgnd)과 연결된다.Since the remaining bit data is kept at '0', S10 to S13, S20 to S23, S30 to S33, and S40 to S43 are connected to the second reference voltage (= Vgnd).

이 상태에서 비교기(3a)의 반전 입력단자와 비반전 입력단자의 전위는 다음과 같이 정의할 수 있다.In this state, the potentials of the inverting input terminal and the non-inverting input terminal of the comparator 3a can be defined as follows.

만약, 반전 입력단자=VII, 비반전 입력단자=VNI, 아날로그 입력=VIN이라고 한다면, VNI는 [Vref/2] 이므로, [Vref/2]·64C - VIN·64C = (VII-Vref)32C + (VII-0)32C, VII=Vref-VIN가 되고, 디에이 컨버터(92, 93, … 9n)도 역시 같은 원리로 적용된다.If inverting input terminal = V II , non-inverting input terminal = V NI , analog input = V IN , V NI is [Vref / 2], so [Vref / 2] 64C-V IN 64C = (V II -Vref) 32C + (V II -0) 32C, V II = Vref-V IN , and the die converters 92, 93, ... 9n also apply on the same principle.

여기에서 VIN[Vref/2]이면 비교기(3a)는 로직신호'1'을 출력하고, VIN이 작으면 로직신호'0'을 출력한다.Here, if V IN [Vref / 2], the comparator 3a outputs a logic signal '1', and if V IN is small, a comparator 3a outputs a logic signal '0'.

다음, 비교기(3a)의 출력은 연속 근사 레지스터(15)에 전달되어지며 그 결과 제2 유효비트의 비교가 시작된다.Next, the output of the comparator 3a is passed to the continuous approximation register 15 so that the comparison of the second valid bit begins.

D1='1'로 결정됨과 동시에 D2는 '1'로 프리셋되고, 나머지 D3∼D6는 로직'0'의 상태로 된다.At the same time as D 1 = '1', D 2 is preset to '1', and the remaining D 3 to D 6 are in logic '0'.

연속 근사 레지스터(15)로부터 D1='1', D3∼D6='0'의 비트 데이터를 받은 제어부(8)은 디에이 컨버터부(9) 내부의 스위치들을 다음 표1과 같이 인가되게 한다.Receiving bit data of D 1 = '1' and D 3 to D 6 = '0' from the continuous approximation register 15, the controller 8 applies the switches inside the die converter unit 9 as shown in Table 1 below. do.

-S10-C10-S10-C10 -S20-C20-S20-C20 -S30-C30-S30-C30 -S40-C40-S40-C40 Vgnd가 인가됨Vgnd is approved -S11-C11-S11-C11 -S21-C21-S21-C21 -S31-C31-S31-C31 -S41-C41-S41-C41 Vgnd가 인가됨Vgnd is approved -S12-C12-S12-C12 -S22-C22-S22-C22 -S32-C32-S32-C32 -S42-C42-S42-C42 Vgnd가 인가됨Vgnd is approved -S13-C13-S13-C13 -S23-C23-S23-C23 -S33-C33-S33-C33 -S43-C43-S43-C43 Vref가 인가됨Vref is approved -S1n-C1n-S1n-C1n -S2n-C2n-S2n-C2n -S3n-C3n-S3n-C3n -S4n-C4n-S4n-C4n Vref가 인가됨Vref is approved

이때 비교기(3a)의 입력단자들의 전위를 살펴보면 VNI=[Vref/2]이므로, [Vref/2]·64C - VIN·64C = (VII-Vref)·48C + (VII-0)·16C, VII=[5Vref/4] - VIN이 된다. 나머지 디에이 컨버터(92, 93, … 9n)도 역시 같은 원리로 적용된다.At this time, the potential of the input terminals of the comparator 3a is V NI = [Vref / 2], so [Vref / 2] 64C-V IN 64C = (V II -Vref) 48C + (V II -0) 16C, V II = [5Vref / 4]-becomes V IN . The remaining die converters 92, 93, ... 9n also apply on the same principle.

VIN[3Vref/4]이면 비교기(91)의 출력은 '1'이고, 반대는 '0'이다.If V IN [3Vref / 4], the output of comparator 91 is '1' and vice versa.

즉, D2가 셋트됨과 동시에 D3가 프리셋트된다.That is, the D 3 is set free at the same time as D 2 is set.

이러한 동작은 LSB가 결정될 때 까지 계속 반복된다.This operation is repeated until the LSB is determined.

전체적으로 보면 상기와 같은 동작은 아날로그 신호(1)가 입력되면 제어부(16)에 의해 아날로그 신호의 일부분을 도3에 도시된 스위치(SW1)에 의해 우선 디에이 컨버터(91)의 커패시터 어레이에 샘플/홀드되며, 동시에 연속 근사 레지스터(15)는 프리셋인 로직신호'1'을 발생하여 디에이 컨버터(91) 내부의 S10∼S1n을 코딩하여 비교기(3a)가 샘플/홀드된 신호와 비교하여 연속 근사 레지스터(15)로 출력한다.As a whole, the above operation is performed when the analog signal 1 is inputted, and a part of the analog signal is first controlled by the controller 16 by the switch SW1 shown in FIG. At the same time, the continuous approximation register 15 generates a logic signal '1' which is a preset and codes S10 to S1n inside the die converter 91 to compare the signal with the comparator 3a sampled / held to compare the continuous approximation register ( 15)

다음, 아날로그 입력 신호의 그 다음의 일부분을 도3의 스위치(SW3)에 의해 우선 디에이 컨버터(93)의 커패시터 어레이에 샘플/홀드되며 동시에 연속 근사 레지스터(15)는 프리셋인 로직 신호'1'을 발생하여 디에이 컨버터(93) 내부의 S30∼S3n을 코딩하게 하여 비교기(3b)가 샘플/홀드되어 신호와 비교하게 하여 연속 근사 레지스터(15)로 보내는 과정을 반복하게 된다.Next, the next portion of the analog input signal is first sampled / held by the switch SW3 of FIG. 3 to the capacitor array of the die converter 93 and at the same time the continuous approximation register 15 receives the preset logic signal '1'. The process of generating and coding S30 to S3n in the die converter 93 to repeat the comparator 3b is sampled / held and compared with the signal to be sent to the continuous approximation register 15.

즉, 아날로그 입력신호를 얼마나 세분하느냐에 따라 디에이 컨버터의 개수와 비교기의 개수는 조정함으로써 디에이 컨버터의 분해능을 증가하거나 증가하지 않으면서 특성을 좋게 할 수 있다.In other words, the number of die converters and the number of comparators may be adjusted according to how finely the analog input signal is divided, thereby improving characteristics without increasing or decreasing the resolution of the die converter.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 아날로그/디지털 변환기는 SAR 타입의 아날로그/디지털 변환기를, 그 구성요소인 디에이 컨버터의 개수와 비교기의 개수를 이용하여, 아날로그 입력 신호를 필요한 만큼 세분함으로써, 디에이 컨버터의 분해능을 증가시키지 않고도 고속의 고분해능을 가질 수 있고, 전력소모를 적게할 수 있는 효과가 있다.As described above, the analog-to-digital converter of the present invention divides the analog-to-digital converter of the SAR type by subdividing the analog input signal as necessary by using the number of die converters and the number of comparators thereof. It can have a high speed and high resolution without increasing the power consumption, it is possible to reduce the power consumption.

Claims (3)

아날로그 입력신호 또는 제1,2 기준전압(Vref,Vgnd)을 제어부의 제어에 의해 선택적으로 출력하는 신호 입력부와; 제어부의 제어에 의해 신호 입력부에서 입력되는 아날로그 신호 또는 제1,2 기준전압을 입력받는 스위치(SW1∼SWn)와, 상기 스위치(SW1∼SWn)를 통해 입력된 신호를 디에이 변환하는, 각 스위치(SW1∼SWn)를 통해 입력받은 아날로그 신호 또는 제1,2 기준전압을 샘플/홀드하여 출력하는 복수개의 커패시터 어레이로 구성된 복수개의 디에이 컨버터를 더 포함하고, 상기 디에이 컨버터에서 출력되는 값과 기준전압(Vref)을 비교하여 출력하는 비교부와; 상기 비교부에서 출력된 값을 저장하는 연속 근사 레지스터와; 상기 연속 근사 레지스터에서 출력되는 데이터를 입력받아 디에이 컨버터부에 전달하거나 상기 각 구성부의 동작을 제어하는 제어부로 구성한 것을 특징으로 하는 아날로그/디지털 변환기.A signal input unit for selectively outputting an analog input signal or first and second reference voltages Vref and Vgnd under the control of a controller; The switches SW1 to SWn receiving the analog signals or the first and second reference voltages input from the signal input unit under the control of the control unit, and the respective switches for de-converting the signals input through the switches SW1 to SWn ( And a plurality of die converters including a plurality of capacitor arrays configured to sample / hold an analog signal or first and second reference voltages inputted through SW1 to SWn, and output a value and a reference voltage ( A comparator for comparing and outputting Vref); A continuous approximation register for storing a value output from the comparison section; And a controller configured to receive data output from the successive approximation register and transfer the data to the die converter or control the operation of each component. 삭제delete 삭제delete
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