KR101253224B1 - Analog digital converter - Google Patents

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KR101253224B1
KR101253224B1 KR1020110078154A KR20110078154A KR101253224B1 KR 101253224 B1 KR101253224 B1 KR 101253224B1 KR 1020110078154 A KR1020110078154 A KR 1020110078154A KR 20110078154 A KR20110078154 A KR 20110078154A KR 101253224 B1 KR101253224 B1 KR 101253224B1
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Abstract

아날로그 디지털 변환기는, 제 1 입력전압 및 공통전압에 기초하여 제 1 전압을 출력하는 제 1 전압 입력부, 상기 제 1 입력전압과 차동 관계에 있는 제 2 입력전압 및 공통전압에 기초하여 제 2 전압을 력하는 제 2 전압 입력부, 상기 제 1 입력전압, 제 2 입력전압 및 공통전압에 기초하여 샘플 홀드 동작을 수행하는 제 1 샘플 홀드부, 상기 제 1 입력전압, 제 2 입력전압 및 공통전압에 기초하여 샘플 홀드 동작을 수행하는 제 2 샘플 홀드부, 상기 제 1 샘플 홀드부의 출력단과 선택적으로 접속되며, 병렬 접속된 복수의 커패시터에 충전된 전압을 출력하는 제 1 커패시터 어레이, 상기 제 2 샘플 홀드부의 출력단과 선택적으로 접속되며, 병렬 접속된 복수의 커패시터에 충전된 전압을 출력하는 제 2 커패시터 어레이, 상기 제 1 전압 입력부, 제 2 전압 입력부, 제 1 커패시터 어레이 및 제 2 커패시터 어레이의 출력 전압을 비교하는 이중 비교부 및 축차 비교 알고리즘 및 상기 이중 비교부의 비교 결과에 따라, 입력전압에 대한 디지털 코드를 생성하고, 상기 제 1 샘플 홀드부 및 제 2 샘플 홀드부에 피드백 전압을 전송하고, 상기 제 1 커패시터 어레이 및 제 2 커패시터 어레이의 동작을 제어하는 제어신호를 생성하는 SAR제어부를 포함한다.The analog-to-digital converter may include a first voltage input unit configured to output a first voltage based on a first input voltage and a common voltage, and a second voltage based on a second input voltage and a common voltage differentially different from the first input voltage. A second sample input unit, a first sample hold unit performing a sample hold operation based on the first input voltage, the second input voltage, and the common voltage, based on the first input voltage, the second input voltage, and the common voltage. A second sample hold part for performing a sample hold operation, a first capacitor array selectively connected to an output terminal of the first sample hold part, and outputting a voltage charged to a plurality of capacitors connected in parallel; A second capacitor array selectively connected to an output terminal and outputting a voltage charged to a plurality of capacitors connected in parallel; the first voltage input unit, the second voltage input unit, According to a comparison result of a dual comparator and a sequential comparison algorithm comparing the output voltages of the first capacitor array and the second capacitor array and the comparison result of the double comparator, a digital code for an input voltage is generated, and the first sample hold part and the second sample part are generated. And a SAR control unit configured to transmit a feedback voltage to the sample hold unit and generate a control signal for controlling the operations of the first capacitor array and the second capacitor array.

Figure R1020110078154
Figure R1020110078154

Description

아날로그 디지털 변환기{ANALOG DIGITAL CONVERTER}Analog-to-digital converter {ANALOG DIGITAL CONVERTER}

본 발명은 개선된 구조를 갖는 아날로그 디지털 변환기에 관한 것이다.The present invention relates to an analog to digital converter with an improved structure.

최근 다양한 휴대용 기기들이 보급되고, 휴대용 기기가 수행할 수 있는 기능이 다양해짐에 따라 저전력 소모 특성에 대한 요구가 증가하고 있다. 이를 위하여, 휴대용 기기에 포함되는 각종 SoC 또는 처리 장치를 구동시키는 구동 전압을 감소시키는 구성을 사용하고 있다. 다만, 이러한 구동 전압의 감소는 필연적으로 아날로그 회로 성능의 저하를 유발하여 설계의 어려움을 가중시키고 있다. 특히, MOSFET과 같은 스위칭 소자의 턴온 저항의 크기가 급속도로 작아지면서 연산 증폭기의 이득이 작아지고, 능동 소자 및 수동 소자간의 매칭 특성이 나빠지는 등, 아날로그 회로의 설계가 어려워지고 있다. 반면에, 디지털 회로의 동작 속도는 더욱 빨라지고, 동시에 저전력 특성을 갖는 설계가 가능하게 되었다. 이로써 기존의 아날로그 회로가 다수 포함된 파이프라인 아날로그-디지털 변환기에 비해, 디지털 회로로만 구성되어있는 축차 비교형 아날로그-디지털 변환기(Successive Approximation Register Analog to Digital Converter, SAR ADC)가 최근 각광 받고 있다. Recently, as various portable devices are spread and various functions that the portable devices can perform, demand for low power consumption is increasing. To this end, a configuration of reducing driving voltages for driving various SoCs or processing devices included in portable devices is used. However, such a reduction in driving voltage inevitably degrades the analog circuit performance, thereby increasing the design difficulty. In particular, as the size of the turn-on resistance of a switching element such as a MOSFET is rapidly reduced, the gain of the operational amplifier is reduced, and the matching characteristics between the active element and the passive element are deteriorated, making it difficult to design an analog circuit. On the other hand, the operation speed of the digital circuit is faster, and at the same time, a design having a low power characteristic becomes possible. As a result, successive Approximation Register Analog to Digital Converters (SAR ADCs), which consist only of digital circuits, have been in the spotlight in comparison with pipeline analog-to-digital converters that include many analog circuits.

아날로그-디지털 변환기는 인간과 전자기기 사이에 소통을 위해서 반드시 요구되는 회로로서 거의 모든 전자기기에 사용되고 있다. 특히, 이 축차 비교형 아날로그-디지털 변환기는 작은 면적과 전력소모로, PMP, 휴대폰, 노트북 등 휴대용 전자기기에 적합하다.Analog-to-digital converters are indispensable for communication between humans and electronic devices and are used in almost all electronic devices. In particular, the sequential analog-to-digital converter is small in size and power consumption, making it suitable for portable electronic devices such as PMPs, mobile phones and laptops.

한편, 본원 발명과 관련하여 한국등록특허 제1993-0000486호(발명의 명칭: 파이프 라인식 병렬처리를 이용한 고속축차 비교방식의 아날로그/디지탈 변환 장치 및 변환 방법)는 다수의 저비트 디지털/아날로그 변환기를 채용하여 파이프라인식 병렬처리를 수행하는 축차비교 방식 아날로그/디지털 변환장치로서, 데이터의 고속 변환 처리를 수행하는 것을 특징으로 하고 있다.Meanwhile, in connection with the present invention, Korean Patent No. 193-0000486 (name of the invention: an analog / digital conversion device and a conversion method of a high-speed difference comparison method using pipelined parallel processing) has a number of low-bit digital / analog converters. A sequential comparison type analog / digital converting apparatus which performs pipelined parallel processing by employing a s.

또한, 한국공개특허 제2007-0030002호(발명의 명칭: 고효율 아날로그-디지털 컨버터)는 전하 재분배 방식으로 커패시터의 수를 현저히 감소시켜서 커패시터가 차지하는 면적을 줄인 SAR ADC를 제공하고 있다.
In addition, Korean Laid-Open Patent Publication No. 2007-0030002 (name of the high-efficiency analog-to-digital converter) provides a SAR ADC which reduces the area occupied by a capacitor by remarkably reducing the number of capacitors by a charge redistribution method.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 파이프 라인 구조의 ADC와 축차 비교형 구조의 ADC의 구성상의 장점을 이용하여 소면적, 저전력 소모를 구현할 수 있는 아날로그 디지털 변환기를 제공한다.The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and provides an analog-to-digital converter that can realize a small area and low power consumption by using the advantages of the configuration of the pipelined ADC and the ADC of the sequential comparison structure.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 일측면에 따른 아날로그 디지털 변환기는, 제 1 입력전압 및 공통전압에 기초하여 제 1 전압을 출력하는 제 1 전압 입력부, 상기 제 1 입력전압과 차동 관계에 있는 제 2 입력전압 및 공통전압에 기초하여 제 2 전압을 력하는 제 2 전압 입력부, 상기 제 1 입력전압, 제 2 입력전압 및 공통전압에 기초하여 샘플 홀드 동작을 수행하는 제 1 샘플 홀드부, 상기 제 1 입력전압, 제 2 입력전압 및 공통전압에 기초하여 샘플 홀드 동작을 수행하는 제 2 샘플 홀드부, 상기 제 1 샘플 홀드부의 출력단과 선택적으로 접속되며, 병렬 접속된 복수의 커패시터에 충전된 전압을 출력하는 제 1 커패시터 어레이, 상기 제 2 샘플 홀드부의 출력단과 선택적으로 접속되며, 병렬 접속된 복수의 커패시터에 충전된 전압을 출력하는 제 2 커패시터 어레이, 상기 제 1 전압 입력부, 제 2 전압 입력부, 제 1 커패시터 어레이 및 제 2 커패시터 어레이의 출력 전압을 비교하는 이중 비교부 및 축차 비교 알고리즘 및 상기 이중 비교부의 비교 결과에 따라, 입력전압에 대한 디지털 코드를 생성하고, 상기 제 1 샘플 홀드부 및 제 2 샘플 홀드부에 피드백 전압을 전송하고, 상기 제 1 커패시터 어레이 및 제 2 커패시터 어레이의 동작을 제어하는 제어신호를 생성하는 SAR제어부를 포함하되, 상기 이중 비교부는 상기 제 1 전압 입력부 및 제 2 전압 입력부의 비교 결과를 상기 SAR 제어부에 전달하거나, 상기 제 1 커패시터 어레이 및 제 2 커패시터 어레이의 출력 전압의 비교 결과를 상기 SAR 제어부에 전달한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an analog-to-digital converter comprising: a first voltage input unit configured to output a first voltage based on a first input voltage and a common voltage; and a differential relationship with the first input voltage. A second voltage input unit configured to output a second voltage based on the second input voltage and the common voltage, a first sample hold unit performing a sample hold operation based on the first input voltage, the second input voltage, and the common voltage; A second sample hold part performing a sample hold operation based on the first input voltage, a second input voltage, and a common voltage, and selectively connected to an output terminal of the first sample hold part, and charged in a plurality of capacitors connected in parallel; A second capacitor array configured to output a voltage and a second capacitor selectively connected to an output terminal of the second sample-hold unit, and output a voltage charged to a plurality of capacitors connected in parallel According to the comparison result of the dual comparator and the sequential comparison algorithm and the dual comparator comparing the output voltage of the capacitor array, the first voltage input unit, the second voltage input unit, the first capacitor array and the second capacitor array, A SAR control unit for generating a digital code, transmitting a feedback voltage to the first sample holding unit and the second sample holding unit, and generating a control signal for controlling the operation of the first capacitor array and the second capacitor array. The dual comparator transfers a comparison result of the first voltage input unit and a second voltage input unit to the SAR controller, or transmits a comparison result of output voltages of the first capacitor array and the second capacitor array to the SAR controller. .

전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 파이프라인 아날로그-디지털 변환기의 알고리즘을 축차형 아날로그-디지털 변환기에 일부 적용하여 입력 커패시턴스의 크기를 획기적으로 줄이며, 동시에 비교기의 오프셋 전압을 교정할 수 있는 시간을 확보할 수 있다. 이러한 구성을 통하여, 비교기의 오프셋 에러가 전체 아날로그-디지털 변환기에 미치는 영향을 최소화 할 수 있다. 또한, 기존의 발명과 마찬가지로 Top-sampling 방식을 취하고, 저전력 직렬 전하 재분배 디지털-아날로그 변환기를 새로이 적용하여, 고해상도에서 요구되는 커패시터의 개수를 획기적으로 감소할 수 있다. 특히, 파이프라인 구조와 축차-비교형 구조에서 비교기가 각각 하나씩 필요한데 반해, 본 발명에서의 구조는 듀얼-입력 비교기를 활용하여, 하나의 비교기를 두 개의 구조에서 공유할 수 있도록 구성하였기 때문에, 비교기에서 요구되어지는 전력 역시 최소화할 수 있다.According to the above-described problem solving means of the present invention, by applying the algorithm of the pipeline analog-to-digital converter to the sequential analog-to-digital converter, the time to significantly reduce the size of the input capacitance, and at the same time to correct the offset voltage of the comparator Can be secured. Through this configuration, the influence of the offset error of the comparator on the entire analog-to-digital converter can be minimized. In addition, by taking a top-sampling scheme and applying a new low-power series charge redistribution digital-to-analog converter like the existing invention, the number of capacitors required at high resolution can be significantly reduced. In particular, one comparator is required in the pipeline structure and the sequential-comparative structure, whereas the structure of the present invention uses a dual-input comparator so that one comparator can be shared by two structures. The power required by the system can also be minimized.

도 1a와 1b는 통상적으로 사용되는 축차 비교형 아날로그 디지털 변환기의 구성을 도시한 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 본원 발명의 일 실시예에 따른 SAR ADC 장치의 구성 및 상세 동작을 도시한 도면이다.
도 3은 본원 발명의 일 실시예에 따른 샘플 홀드부에 포함된 증폭기의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본원 발명의 일 실시예에 따른 샘플 홀드부의 이득 곡선을 도시한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 커패시터 어레이에 포함된 DAC의 세부 구성을 도시한 도면이고, 도 5b는 DAC의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본원 발명의 일 실시예에 따른 이중 비교부의 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 본원 발명의 일 실시예에 따른 이중 비교부의 동작을 설명하기 위한 타이밍도 이다.
1A and 1B are diagrams showing the configuration of a sequential analog-to-digital converter that is commonly used.
2A to 2C are diagrams illustrating the configuration and detailed operation of a SAR ADC device according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a configuration of an amplifier included in a sample hold unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a gain curve of a sample hold part according to an exemplary embodiment of the present invention.
5A is a diagram illustrating a detailed configuration of a DAC included in a capacitor array according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a diagram for describing an operation of the DAC.
6 is a diagram illustrating a configuration of a double comparison unit according to an embodiment of the present invention.
7 is a timing diagram for describing an operation of a dual comparator according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

도 1a와 1b는 통상적으로 사용되는 축차 비교형 아날로그 디지털 변환기의 구성을 도시한 도면이다.1A and 1B are diagrams showing the configuration of a sequential analog-to-digital converter that is commonly used.

도 1a는 10비트 해상도를 갖는 SAR ADC를 도시한 것으로, 차동형 구조를 가지며, 커패시터 어레이, 비교기(10), SAR 제어부 회로(12)등을 포함한다. 도시된 커패시터 어레이는 샘플 홀드 회로 및 기준 DAC 커패시터로서 기능한다. FIG. 1A shows a SAR ADC with 10-bit resolution, which has a differential structure and includes a capacitor array, a comparator 10, a SAR control circuit 12, and the like. The illustrated capacitor array functions as a sample hold circuit and a reference DAC capacitor.

간단을 위해, 차동형 구조 중 상측에 배치된 양측(positive) 커패시터 어레이를 기준으로 설명한다. 샘플링 단계에서는 커패시터의 하부판(bottom plate)에 제 1 입력전압(Vip)이 인가되고, 상부판(top plate)에 공통전압(Vcm)이 인가된다. 다음으로, 용량이 가장 큰 커패시터(C1)에 기준전압(Vref)이 인가되고, 나머지 커패시터는 접지된다. 이러한 동작은 음측(negative) 커패시터 어레이에 대해서도 동일하게 진행된다. 비교기(10)는 양측 커패시터 어레이의 전압과 음측 커패시터 어레이의 전압을 비교하며, 제 1 입력전압(Vip)이 제 2 입력전압(Vin)보다 크면, MSB는 1로 설정된다. 그러나, 그렇지 않은 경우에는 MSB는 0으로 설정되고, 용량이 가장 큰 커패시터는 접지된다. 다음으로, 용량이 두 번째로 큰 커패시터(C2)에 기준전압(Vref)이 인가되고, 나머지 커패시터는 접지된다. 마찬가지로, 비교기(10)의 비교결과에 따라 다음 비트의 값이 결정되며, 이러한 동작을 반복하여, LSB까지의 비트값을 결정한다.For simplicity, the description is based on a positive capacitor array disposed on the upper side of the differential structure. In the sampling step, the first input voltage Vip is applied to the bottom plate of the capacitor, and the common voltage Vcm is applied to the top plate. Next, the reference voltage Vref is applied to the capacitor C1 having the largest capacitance, and the remaining capacitors are grounded. This operation is the same for the negative capacitor array. The comparator 10 compares the voltages of both capacitor arrays with the voltages of the negative capacitor arrays. If the first input voltage Vip is greater than the second input voltage Vin, the MSB is set to one. Otherwise, the MSB is set to zero and the capacitor with the largest capacitance is grounded. Next, the reference voltage Vref is applied to the second largest capacitor C2, and the remaining capacitors are grounded. Similarly, the value of the next bit is determined according to the comparison result of the comparator 10, and this operation is repeated to determine the bit value up to the LSB.

도 1b는 도 1a와 달리 커패시터의 상부판(top plate)에 제 1 입력전압(Vip) 및 제 2 입력전압(Vin)을 인가하고, 커패시터 어레이에 포함되는 커패시터의 개수를 감소시켰다. 이때, 부트스트랩 스위치(18)를 통해 입력전압이 커패시터의 상부판에 직접 인가되도록 한다. 한편, 커패시터의 하부판에는 기준전압(Vref)이 인가된다. 부트스트랩 스위치(18)의 턴 오프후에 비교기(14)를 통한 비교동작이 수행되며, 전위가 높은 쪽의 제 1 커패시터(C1)는 접지되나 그렇지 않은 쪽의 제 1 커패시터(C1)는 기준전압(Vref)과의 접속상태를 유지한다. 이러한 동작을 반복하여 LSB까지의 비트값을 결정한다. 이와 같이 커패시터의 상부판에 입력전압을 직접 입력시키는 탑 샘플링(Top sampling) 방식의 경우, 비교기의 출력에 의해 각 커패시터의 하부판에 연결하는 전압을 결정한다. 이 방식은 기존의 축차-비교형 아날로그-디지털 변환기에 비해 절반의 커패시터 수로 같은 해상도의 아날로그-디지털 변환기 구현이 가능하지만, 이 역시 고해상도 아날로그-디지털 변환기에서는 많은 수의 커패시터를 요구한다.Unlike FIG. 1A, FIG. 1B applies a first input voltage Vip and a second input voltage Vin to a top plate of a capacitor, and reduces the number of capacitors included in the capacitor array. In this case, the input voltage is directly applied to the upper plate of the capacitor through the bootstrap switch 18. Meanwhile, the reference voltage Vref is applied to the lower plate of the capacitor. After turning off the bootstrap switch 18, a comparison operation is performed through the comparator 14, and the first capacitor C1 at the higher potential is grounded, but the first capacitor C1 at the other side is grounded. Vref) is maintained. This operation is repeated to determine bit values up to the LSB. As described above, in the case of the top sampling method in which an input voltage is directly input to the upper plate of the capacitor, the voltage connected to the lower plate of each capacitor is determined by the output of the comparator. This approach enables analog-to-digital converters of the same resolution with half the number of capacitors compared to conventional sequential-to-comparative analog-to-digital converters, but this also requires a large number of capacitors in high-resolution analog-to-digital converters.

도 2a 내지 도 2c는 본원 발명의 일 실시예에 따른 SAR ADC 장치의 구성 및 상세 동작을 도시한 도면이다.2A to 2C are diagrams illustrating the configuration and detailed operation of a SAR ADC device according to an embodiment of the present invention.

도시된 SAR ADC 장치(100)는 제 1 샘플 홀드부(110), 제 2 샘플 홀드부(120), 제 1 입력 선택부(130), 제 2 입력 선택부(140), 제 1 커패시터 어레이(150), 제 2 커패시터 어레이(160), 제 1 전압 입력부(170), 제 2 전압 입력부(180), 이중 비교부(190) 및 SAR 제어부(200)을 포함한다.The illustrated SAR ADC device 100 includes a first sample hold unit 110, a second sample hold unit 120, a first input selector 130, a second input selector 140, and a first capacitor array ( 150, a second capacitor array 160, a first voltage input unit 170, a second voltage input unit 180, a double comparator 190, and a SAR controller 200.

제 1 샘플 홀드부(110)는 제 1입력전압(Vinp), 제 2 입력전압(Vinn) 또는 공통전압(Vcm) 입력단자와 접속되어 충방전되는 2 개의 커패시터(Cs), 복수의 스위칭 소자(S111 ~ S115) 및 증폭기(112)를 포함한다. 제 1 샘플 홀드부(110)는 스위칭 소자(S111~S115)의 턴온 여부를 제어하여, 입력전압을 샘플링하고, 입력전압의 비교 결과에 따라 SAR 제어부(200)에서 전달되는 피드백 전압(Vrefp 또는 Vrefn)을 홀딩한다.The first sample holding unit 110 is connected to a first input voltage Vinp, a second input voltage Vinn, or a common voltage Vcm input terminal to charge and discharge two capacitors Cs and a plurality of switching elements ( S111 ˜ S115) and an amplifier 112. The first sample hold unit 110 controls whether the switching elements S111 to S115 are turned on, samples an input voltage, and transmits a feedback voltage Vrefp or Vrefn transmitted from the SAR controller 200 according to a comparison result of the input voltages. Hold).

구체적인 동작을 살펴보면, 샘플링 단계에서는 스위칭 소자(S111, S112, S113, S114)가 턴온되고, 스위칭 소자(S115)가 턴오프 된다. 각각의 입력 커패시터(Cs)에는 제 1 입력전압(Vinp) 과 공통전압(Vcm)의 차이전압 또는 제 2 입력전압(Vinn)과 공통전압(Vcm)의 차이전압이 충전된다. 이에 따라, 입력 커패시턴스를 2Cs로 최소화시키는 효과가 있다.Referring to a specific operation, in the sampling step, the switching elements S111, S112, S113, and S114 are turned on, and the switching element S115 is turned off. Each input capacitor Cs is charged with a difference voltage between the first input voltage Vinp and the common voltage Vcm or a difference voltage between the second input voltage Vinn and the common voltage Vcm. Accordingly, there is an effect of minimizing the input capacitance to 2Cs.

다음으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, MSB 비교 단계에서는 스위칭 소자(S115)가 턴온되고, 나머지 스위칭 소자(S111, S112, S113, S114)는 턴오프된다. 이때, 스위칭 소자(S115)가 턴온됨에 따라 입력 커패시턴스는 2Cs에서 Cs로 변환된다.Next, as shown in FIG. 2B, in the MSB comparison step, the switching device S115 is turned on, and the remaining switching devices S111, S112, S113, and S114 are turned off. At this time, as the switching element S115 is turned on, the input capacitance is converted from 2Cs to Cs.

다음으로, 도 2c에 도시된 바와 같이, 이중 비교부(190)의 출력이 제 1 샘플 홀드부(110)에 인가되면서, 제 1 샘플 홀드부(110)의 출력 전압을 홀딩하게 된다.Next, as shown in FIG. 2C, while the output of the dual comparator 190 is applied to the first sample hold unit 110, the output voltage of the first sample hold unit 110 is held.

도 3은 본원 발명의 일 실시예에 따른 샘플 홀드부에 포함된 증폭기의 구성을 도시한 도면이다. 3 is a diagram illustrating a configuration of an amplifier included in a sample hold unit according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 전원전압과 접지단 사이에 직렬접속된 2개의 NMOS 트랜지스터(310, 312) 및 NMOS트랜지스터 사이를 선택적으로 접속시키는 스위칭 소자(S300)를 포함한다. 그리고, 상단의 NMOS 트랜지스터(310)에는 바이어스 전압이 인가되고, 하단의 NMOS 트랜지스터(312)에는 입력전압(Vin)이 인가된다. 이때, NMOS 트랜지스터(310, 312)의 접속노드에 인가되는 전압이 출력전압(Vout) 이 된다. 본원 발명에서는 전력소모를 최소화하기 위해 홀딩 단계에서만 증폭기(112)가 동작하도록 한다. 즉, 스위칭 소자(S300)의 턴온 시점을 조절하여 홀딩 단계에서만 증폭기(112)가 동작하도록 한다.As shown, the switching element S300 selectively connects two NMOS transistors 310 and 312 and an NMOS transistor connected in series between a power supply voltage and a ground terminal. A bias voltage is applied to the upper NMOS transistor 310, and an input voltage Vin is applied to the lower NMOS transistor 312. At this time, the voltage applied to the connection node of the NMOS transistors 310 and 312 becomes the output voltage Vout. In the present invention, the amplifier 112 operates only in the holding step to minimize power consumption. That is, the turn-on time of the switching device S300 is adjusted to operate the amplifier 112 only in the holding step.

다시 도 2를 참조하면, 샘플 홀드부의 구성에 따라, 입력신호의 증가에 따라 이득이 2인 출력 전압을 얻을 수 있게 된다. Referring back to FIG. 2, according to the configuration of the sample hold unit, an output voltage having a gain of 2 may be obtained as the input signal increases.

도 4는 본원 발명의 일 실시예에 따른 샘플 홀드부의 이득 곡선을 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a gain curve of a sample hold part according to an exemplary embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 입력 신호의 증가에 따라 이득이 2인 출력 전압을 얻게 되면서, 1 비트의 MSB 코드를 출력할 수 있게 된다.As shown, an output voltage with a gain of 2 is obtained as the input signal is increased, thereby outputting a 1-bit MSB code.

다시 도 2를 참조하여 제 2 샘플 홀드부(120)의 구성을 살펴보면, 제 1 샘플 홀드부(110)와 거의 동일한 구성을 갖는다. 즉, 제 2 샘플 홀드부(120)는 제 1입력전압(Vinp), 제 2 입력전압(Vinn) 또는 공통전압(Vcm) 입력단자와 접속되어 충방전되는 2 개의 커패시터(Cs), 복수의 스위칭 소자(S121~S125) 및 증폭기(12)를 포함한다. 제 2 샘플 홀드부(120)는 스위칭 소자(S121~S125)의 턴온 여부를 제어하여, 입력전압을 샘플링하고, 입력전압의 비교 결과에 따라 SAR 제어부(200)에서 전달되는 피드백 전압(Vrefp 또는 Vrefn)을 홀딩한다.Referring to FIG. 2 again, the configuration of the second sample holding part 120 is substantially the same as that of the first sample holding part 110. That is, the second sample hold unit 120 is connected to a first input voltage Vinp, a second input voltage Vinn, or a common voltage Vcm input terminal to charge and discharge two capacitors Cs and a plurality of switches. Elements S121 to S125 and an amplifier 12. The second sample hold unit 120 controls whether the switching elements S121 to S125 are turned on, samples the input voltage, and transmits the feedback voltage Vrefp or Vrefn transmitted from the SAR controller 200 according to the comparison result of the input voltages. Hold).

제 1 입력 선택부(130)는 제 1 샘플 홀드부(110)의 출력단과 접속된 스위칭 소자(S132) 및 공통전압(Vcm)의 출력단과 접속된 스위칭 소자(S134)를 포함한다. 이에 따라, 제 1 샘플 홀드부(110)의 출력 전압 또는 공통전압(Vcm)을 제 1 커패시터 어레이(150)로 전달한다.The first input selector 130 includes a switching element S132 connected to an output terminal of the first sample holding unit 110 and a switching element S134 connected to an output terminal of the common voltage Vcm. Accordingly, the output voltage or the common voltage Vcm of the first sample hold part 110 is transferred to the first capacitor array 150.

마찬가지로, 제 2 입력 선택부(140)는 스위칭 소자(S142, S144)를 포함한다. 이에 따라, 제 2 샘플 홀드부(120)의 출력 전압 또는 공통전압(Vcm)을 제 2 커패시터 어레이(160)로 전달한다.Similarly, the second input selector 140 includes switching elements S142 and S144. Accordingly, the output voltage or the common voltage Vcm of the second sample hold unit 120 is transferred to the second capacitor array 160.

제 1 전압 입력부(170)는 커패시터(Cc), 입력전압을 커패시터에 선택적으로 전달하는 스위칭 소자(S172), 커패시터(Cc)의 출력단에 공통전압을 인가하는 스위칭 소자(S174)를 포함한다. 이때, 커패시터(Cc)의 일단은 스위칭 소자(S172)와 접속되고, 타단은 이중 비교부(190)의 제 2 양측 입력단(2P)과 접속된다. 스위칭 소자(S172)를 통해 전달되는 입력전압은 제 1 입력전압(Vinp)이거나 공통전압(Vcm)일 수 있다.The first voltage input unit 170 includes a capacitor Cc, a switching element S172 for selectively transferring an input voltage to the capacitor, and a switching element S174 for applying a common voltage to an output terminal of the capacitor Cc. At this time, one end of the capacitor Cc is connected to the switching element S172, and the other end is connected to the second both input terminals 2P of the dual comparator 190. The input voltage transferred through the switching element S172 may be a first input voltage Vin or a common voltage Vcm.

마찬가지로, 제 2 전압 입력부(180)는 커패시터(Cc), 스위칭 소자(S182, S184)를 포함한다. 이때, 커패시터(Cc)의 일단은 스위칭 소자(S182)와 접속되고, 타단은 이중 비교부(190)의 제 2 음측 입력단(2N)과 접속된다. 스위칭 소자(S182)를 통해 전달되는 입력전압은 제 2입력전압(Vinn)이거나 공통전압(Vcm)일 수 있다.Similarly, the second voltage input unit 180 includes a capacitor Cc and switching elements S182 and S184. At this time, one end of the capacitor (Cc) is connected to the switching element (S182), the other end is connected to the second negative input terminal (2N) of the double comparator 190. The input voltage transmitted through the switching element S182 may be the second input voltage Vinn or the common voltage Vcm.

한편, 제 1 입력전압(Vinp)과 제 2 입력전압(Vinn)은 차동 전압에 해당하며, 제 1 입력전압(Vinp)와 공통전압의 차이의 절대값과, 제 2 입력전압(Vinn)과 공통전압의 차이의 절대값은 동일하다.Meanwhile, the first input voltage Vinp and the second input voltage Vinn correspond to differential voltages, and the absolute value of the difference between the first input voltage Vinp and the common voltage and the second input voltage Vinn are common. The absolute value of the difference in voltages is the same.

제 1 커패시터 어레이(150)는 이중 비교부(190)의 제 1 양측 입력단(1P)과 상부 플레이트가 접속되고, 서로 병렬관계에 있는 복수의 커패시터(C1~C5) 및 SAR 제어부(200)의 제어신호에 따라 각 커패시터의 하부 플레이트에 기준전압(Vrefp)을 인가시키는 복수의 스위칭 소자(S151~S155)를 포함한다. 이때, 제 4 커패시터(C4) 및 제 5 커패시터(C5)의 용량은 동일하게 구성하고, 제1 커패시터(C1)의 용량은 제 4 커패시터(C4)의 용량의 8배, 제 2 커패시터(C2)의 용량은 제 4 커패시터(C4)의 용량의 4배, 제 3 커패시터(C3)의 용량은 제 4 커패시터(C4)의 용량의 2배가 되도록 구성한다.The first capacitor array 150 is connected to the first input terminal 1P of the dual comparator 190 and the upper plate, and controls the plurality of capacitors C1 to C5 and the SAR controller 200 in parallel with each other. A plurality of switching elements (S151 ~ S155) for applying a reference voltage (Vrefp) to the lower plate of each capacitor according to the signal. In this case, the capacitances of the fourth capacitor C4 and the fifth capacitor C5 are the same, and the capacitance of the first capacitor C1 is eight times the capacitance of the fourth capacitor C4, and the second capacitor C2. The capacitance of is configured to be four times the capacity of the fourth capacitor (C4), the capacity of the third capacitor (C3) is configured to be twice the capacity of the fourth capacitor (C4).

한편, 본 발명에서는 제 5 커패시터(C5)에 DAC(152)를 선택적으로 접속시켜, 커패시터 어레이에 포함되는 커패시터의 개수를 감소시킨다.Meanwhile, in the present invention, the DAC 152 is selectively connected to the fifth capacitor C5 to reduce the number of capacitors included in the capacitor array.

예를 들어, 10 비트의 ADC 를 구성할 경우 도 1a 의 실시예에 따르면 상부 커패시터 어레이에 2^10 (2의 10승) 개의 단위 커패시터를 사용하고, 도 1b 의 실시예에 따르면 상부 커패시터 어래이에 2^9(2의 9승)개의 단위 커패시터를 사용한다. 그러나, 본원 발명에 따르면, 4 비트의 DAC 를 접속시켜 상부커패시터 어레이에 2^4 (2의 4승) 개의 단위 커패시터만을 포함시켜도 되므로 전체 커패시터의 개수를 획기적으로 감소시킬수 있다.For example, in the case of configuring a 10-bit ADC, according to the embodiment of FIG. 1A, 2 ^ 10 (10 powers of 2) unit capacitors are used for the upper capacitor array, and according to the embodiment of FIG. 1B, the upper capacitor array Use 2 ^ 9 unit capacitors. However, according to the present invention, it is possible to include only 2 ^ 4 (fourth power of two) unit capacitors in the upper capacitor array by connecting 4-bit DACs, thereby significantly reducing the total number of capacitors.

마찬가지로, 제 2 커패시터 어레이(160)는 이중 비교부(190)의 제 1 음측 입력단(1N)과 접속된 복수의 커패시터(C1~C5) 및 복수의 스위칭 소자(S161~S165)를 포함한다. 또한, 제 5 커패시터(C5)에 DAC(162)를 선택적으로 접속시켜, 커패시터 어레이에 포함되는 커패시터의 개수를 감소시킨다.Similarly, the second capacitor array 160 includes a plurality of capacitors C1 to C5 and a plurality of switching elements S161 to S165 connected to the first negative input terminal 1N of the dual comparator 190. In addition, the DAC 162 is selectively connected to the fifth capacitor C5, thereby reducing the number of capacitors included in the capacitor array.

각 커패시터 어레이에 포함된 DAC(152, 162)의 상세 구성을 살펴보기로 한다.A detailed configuration of the DACs 152 and 162 included in each capacitor array will be described.

도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 커패시터 어레이에 포함된 DAC의 세부 구성을 도시한 도면이고, 도 5b는 DAC의 동작을 설명하기 위한 도면이다.5A is a diagram illustrating a detailed configuration of a DAC included in a capacitor array according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a diagram for describing an operation of the DAC.

DAC(150)는 제 1 및 제 2 커패시터(C1, C2), 제 1 기준 전압(REFP), 제 2 기준 전압(REFN) 또는 공통전압(Vcm)을 상기 각 커패시터(C1, C2)에 선택적으로 인가하는 복수의 스위칭 소자(S510 ~ S518)를 포함한다.The DAC 150 selectively applies the first and second capacitors C1 and C2, the first reference voltage REFP, the second reference voltage REFN or the common voltage Vcm to the respective capacitors C1 and C2. It includes a plurality of switching elements (S510 ~ S518) to be applied.

제 1 내지 제 3 스위칭 소자(S510 ~ S516)는 제 1 기준 전압(REFP), 제 2 기준 전압(REFN) 또는 공통전압(Vcm)을 제 1 커패시터(C1)에 충전 시킨다. 제 4 스위칭 소자(S516)는 제 1 커패시터(C1)와 제 2 커패시터(C2)를 선택적으로 접속시켜, 각 커패시터에 저장된 전하를 재분배한다. 제 5 스위칭 소자(S518)는 제 1 기준 전압(REFP)을 제 2 커패시터(C2)에 충전시킨다. 즉, 제 1 커패시터(C1)에 특정 전압을 인가하여 충전시키는 과정, 제 1 커패시터(C1)와 제 2 커패시터(C2)를 접속시켜 전하를 분배하는 과정을 일정 횟수 이상 반복한 후 제 1 커패시터(C1) 또는 제 2 커패시터(C2)에 충전된 전압을 출력전압으로서 사용한다. 이때, 제 1 커패시터(C1)에 접속시키는 전압의 종류, 상기 과정을 반복하는 횟수에 따라 다양한 출력 전압을 설정할 수 있다.The first to third switching elements S510 to S516 charge the first capacitor C1 with the first reference voltage REFP, the second reference voltage REFN, or the common voltage Vcm. The fourth switching device S516 selectively connects the first capacitor C1 and the second capacitor C2 to redistribute the charges stored in each capacitor. The fifth switching element S518 charges the first reference voltage REFP to the second capacitor C2. That is, the process of distributing charge by repeating a process of applying a specific voltage to the first capacitor C1 and connecting the first capacitor C1 and the second capacitor C2 a predetermined number of times or more, after the first capacitor ( The voltage charged in C1) or the second capacitor C2 is used as the output voltage. In this case, various output voltages may be set according to the type of voltage connected to the first capacitor C1 and the number of times of repeating the above process.

도 5b를 참조하면, 제 1 커패시터(C1)에 전하를 충전시키는 과정을 4회 수행하고, 전하를 재분배하는 과정을 3회 수행하여 총 16가지의 출력 전압을 생성하고 있음을 확인할 수 있다. 이때, 제 1 커패시터(C1)에 접속되는 전압의 종류가 총 5 가지이다. 즉, 제 1 기준전압(REFP), 제 2 기준전압(REFN), 공통전압(Vcm), 제 1 기준전압(REFP)과 공통전압(Vcm)의 평균, 제 2 기준전압(REFN)과 공통전압(Vcm)의 평균에 해당하는 전압을 접속시킨다. 이때, 상기 평균에 해당하는 전압의 제공을 위해 별도의 전압 공급원을 추가할 수도 있으나, 본원 발명에서는 제 1 내지 제 3 스위칭 소자(S510~S514)를 각각 부트 스트랩 스위치로 구성하여 동일한 효과를 낼 수 있다. 부트스트랩 스위치는 입력전압에 상관없이 항상 일정한 턴온 저항을 가지는 스위치로서, 서로 다른 두 전압의 평균전압을 인가시키고자 하는 경우, 각 전압의 단자와 접속된 두 개의 스위칭 소자를 동시에 턴온시키는 방법으로 각 전압의 평균전압을 출력시킬 수 있다. 즉, 제 1 스위칭 소자(S510) 및 제 2 스위칭 소자(S512)를 동시에 턴온시켜 제 1 커패시터(C1)에 제 1 기준전압(REFP)과 공통전압(Vcm)의 평균에 해당하는 전압을 인가한다. 또한, 제 2 스위칭 소자(S512) 및 제 3 스위칭 소자(S514)를 동시에 턴온시켜 제 1 커패시터(C1)에 제 2 기준전압(REFN)과 공통전압(Vcm)의 평균에 해당하는 전압을 인가한다.Referring to FIG. 5B, it can be seen that a total of 16 output voltages are generated by performing the process of charging the first capacitor C1 four times and the process of redistributing the charge three times. At this time, there are five kinds of voltages connected to the first capacitor C1. That is, the first reference voltage (REFP), the second reference voltage (REFN), the common voltage (Vcm), the average of the first reference voltage (REFP) and the common voltage (Vcm), the second reference voltage (REFN) and the common voltage The voltage corresponding to the average of (Vcm) is connected. In this case, a separate voltage source may be added to provide a voltage corresponding to the average, but in the present invention, the first to third switching elements S510 to S514 may be configured as bootstrap switches to achieve the same effect. have. Bootstrap switch is a switch that always has a constant turn-on resistance regardless of the input voltage.If you want to apply the average voltage of two different voltages, the bootstrap switch is turned on at the same time by turning on two switching elements connected to each terminal of each voltage. The average voltage of the voltage can be output. That is, the first switching element S510 and the second switching element S512 are turned on simultaneously to apply a voltage corresponding to the average of the first reference voltage REFP and the common voltage Vcm to the first capacitor C1. . In addition, the second switching element S512 and the third switching element S514 are turned on at the same time to apply a voltage corresponding to the average of the second reference voltage REFN and the common voltage Vcm to the first capacitor C1. .

이중 비교부(190)는 제 1 샘플 홀드부(110) 및 제 1 커패시터 어레이(150)를 통해 출력된 제 1 양측 입력(1P), 제 2 샘플 홀드부(120) 및 제 2 커패시터 어레이(160)를 통해 출력된 제 1 음측 입력(1N), 제 1 전압 입력부(170)에서 출력된 제 2 양측 입력(2P) 및 제 2 전압 입력부(180)에서 출력된 제 2 음측 입력(2N)을 수신하여, 비교 동작을 수행한다.The dual comparator 190 may include a first bilateral input 1P, a second sample hold part 120, and a second capacitor array 160 output through the first sample hold part 110 and the first capacitor array 150. Receives the first negative input (1N), the second positive input (2P) output from the first voltage input unit 170 and the second negative input (2N) output from the second voltage input unit 180 output through To perform the comparison operation.

특히, 각 샘플 홀드부(110, 120)가 샘플 홀드 동작을 수행하는 경우에는 제 1 양측 입력(1P) 및 제 1 음측 입력(1N)을 통한 입력 신호를 비교하고, SAR 제어부(200)이 동작을 수행하는 경우에는 경우에는 제 2 양측 입력(2P) 및 제 2 음측 입력(2N)을 통한 입력 신호를 비교한다. 이와 같은 구성을 통해, 비교기와 커패시터 어레이간의 스위칭에 의하여 소모되는 시간을 최소화할 수 있으며, 특히 하나의 비교기를 파이프 라인형 구조와 SAR 구조에서 공유할 수 있다.In particular, when each of the sample holding units 110 and 120 performs a sample holding operation, the input signals through the first bilateral input 1P and the first negative input 1N are compared, and the SAR controller 200 operates. In this case, the input signals through the second two-side input 2P and the second negative input 2N are compared. With this configuration, it is possible to minimize the time consumed by switching between the comparator and the capacitor array, and in particular, one comparator can be shared in the pipelined structure and the SAR structure.

이중 비교부(190)의 상세 구성을 살펴보기로 한다.The detailed configuration of the dual comparator 190 will be described.

도 6은 본원 발명의 일 실시예에 따른 이중 비교부의 구성을 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating a configuration of a double comparison unit according to an embodiment of the present invention.

이중 비교부(190)는 제 1 양측 입력(1P), 제 1 음측 입력(1N), 제 2 양측 입력(2P), 제 2 음측 입력(2N)을 수신하여 증폭 동작을 수행하는 이중 입력 증폭기(192), 이중 입력 증폭기(192)의 출력 신호의 크기를 비교하는 비교기(194)를 포함한다.The dual comparator 190 receives a first bilateral input 1P, a first negative input 1N, a second bilateral input 2P, and a second negative input 2N to perform an amplification operation. 192, a comparator 194 that compares the magnitude of the output signal of the dual input amplifier 192.

이중 입력 증폭기(192)는 전원 단자(VDD) 및 GND 단자 사이에 접속된 제 1 내지 제 5 스위칭 소자(P191, P193, N195, N197, S199)를 포함한다. 제 1 스위칭 소자(P191)는 전원 단자(VDD)에 일측 단자가 접속되고, 타측 단자에 제 1 출력단(OUTP)이 접속되며, 제 2 양측 입력(2P)과 게이트가 접속된다. 제 2 스위칭 소자(P193)는 전원 단자(VDD)에 일측 단자가 접속되고, 타측 단자에 제 2 출력단(OUTN)이 접속되며, 제 2 음측 입력(2N)과 게이트가 접속된다. 제 3 스위칭 소자(N195)는 GND 단자에 일측 단자가 접속되고, 타측 단자에 제 1 출력단(OUTP)이 접속되며, 제 1 양측 입력(1P)과 게이트가 접속된다. 제 4 스위칭 소자(N197)는 GND 단자에 일측 단자가 접속되고, 타측 단자에 제 2 출력단(OUTN)이 접속되며, 제 1 음측 입력(1N)과 게이트가 접속된다.The dual input amplifier 192 includes first to fifth switching elements P191, P193, N195, N197, and S199 connected between a power supply terminal VDD and a GND terminal. One terminal of the first switching device P191 is connected to the power supply terminal VDD, the first output terminal OUTP is connected to the other terminal, and the second both inputs 2P and the gate are connected to each other. The second switching element P193 has one terminal connected to the power supply terminal VDD, a second output terminal OUTN connected to the other terminal, and a gate connected to the second negative input 2N. The third switching element N195 has one terminal connected to the GND terminal, a first output terminal OUTP connected to the other terminal, and a gate connected to the first both inputs 1P. In the fourth switching device N197, one terminal is connected to the GND terminal, the second output terminal OUTN is connected to the other terminal, and the first negative input 1N is connected to the gate.

한편, 제 1 출력단(OUTP)과 제 2 출력단(OUTN)을 선택적으로 접속시키는 제 5 스위칭 소자(S199)를 포함한다.On the other hand, it includes a fifth switching element (S199) for selectively connecting the first output terminal (OUTP) and the second output terminal (OUTN).

이와 같은 구성에 따르면, 제 1 양측 입력(1P)과 제 1 음측 입력(1N)이 동일하면, 이는 바이어스 전압으로서만 기능할 뿐 이중 비교부(190)의 출력에는 영향을 주지 않게 되며, 제 2 양측 입력(2P)과 제 2 음측 입력(2N)만을 비교하여 출력하게 된다. 마찬가지로, 제 2 양측 입력(2P)과 제 2 음측 입력(2N)이 동일하면, 제 1 양측 입력(1P)과 제 1 음측 입력(1N)만을 비교하여 출력하게 된다.According to such a configuration, if the first two-side input 1P and the first negative input 1N are the same, this functions only as a bias voltage and does not affect the output of the double comparator 190, and the second Only the two inputs 2P and the second negative input 2N are compared and output. Similarly, when the second two-sided input 2P and the second negative-side input 2N are the same, only the first two-sided input 1P and the first negative-side input 1N are compared and output.

한편, 제 5 스위칭 소자(S199)가 턴온되면, 제 1 출력단(OUTP)과 제 2 출력단(OUTN)의 전압이 동일해지며, 이러한 동작에 따라 이중 입력 증폭기(192)를 선택적으로 리셋시킨다. 이는, 각 비트별로 비교 동작을 수행할 때, 이미 증폭되어 차이가 커진 전압을 다음 입력신호때 다시 반대로 증폭시키려면, 상당한 부담이 되므로 이를 방지하기 위해 리셋 동작을 수행한다.On the other hand, when the fifth switching device S199 is turned on, the voltages of the first output terminal OUTP and the second output terminal OUTN become equal, and selectively reset the dual input amplifier 192 according to this operation. When performing the comparison operation for each bit, it is a considerable burden to reversely amplify the voltage which has already been amplified and the difference is reversed at the next input signal, and thus performs a reset operation to prevent this.

도 7은 본원 발명의 일 실시예에 따른 이중 비교부의 동작을 설명하기 위한 타이밍도 이다.7 is a timing diagram for describing an operation of a dual comparator according to an embodiment of the present invention.

먼저 이중 입력 증폭기(192)가 활성된 구간 동안에는 입력된 신호를 증폭시키고, 증폭된 값이 비교기(194)를 통해 비교된 결과에 기초하여, SAR 제어부(200)이 MSB-n(n은 1 이상의 자연수) 비트를 출력한다. 이때, 다음 비트에 대한 비교 동작을 수행하기 위하여 제 5 스위칭 소자(S199)를 이용하여 이중 입력 증폭기(192)를 리셋 시키는 동작을 수행한다. 즉, 증폭 및 비교 동작이 끝날 때 마다 리셋 동작을 한번씩 수행하게 된다.First, the input signal is amplified during the period in which the dual input amplifier 192 is active, and based on the result of comparing the amplified value through the comparator 194, the SAR controller 200 determines that MSB-n (n is 1 or more). Natural number) In this case, the second input amplifier 192 is reset by using the fifth switching device S199 to perform the comparison operation on the next bit. That is, the reset operation is performed once each time the amplification and comparison operations are completed.

이제 도 2a 내지 2c를 참조하여, 전체 동작을 살펴보기로 한다.Referring now to Figures 2a to 2c, the overall operation will be described.

샘플링 단계에서는, 제 1 샘플 홀드부(110)의 스위칭 소자(S111, S112, S113, S114)가 턴온되고, 스위칭 소자(S115)가 턴오프 된다. 마찬가지로, 제 2 샘플 홀드부(120)의 스위칭 소자(S121, S122, S123, S124)가 턴온되고, 스위칭 소자(S125)가 턴오프 된다. 이에 따라, 각각의 입력 커패시터(Cs)에는 제 1 입력전압(Vinp) 과 공통전압(Vcm)의 차이전압 또는 제 2 입력전압(Vinn)과 공통전압(Vcm)의 차이전압이 충전된다. In the sampling step, the switching elements S111, S112, S113, and S114 of the first sample hold part 110 are turned on, and the switching element S115 is turned off. Similarly, the switching elements S121, S122, S123, and S124 of the second sample hold part 120 are turned on, and the switching element S125 is turned off. Accordingly, each input capacitor Cs is charged with a difference voltage between the first input voltage Vinp and the common voltage Vcm or a difference voltage between the second input voltage Vinn and the common voltage Vcm.

또한, 이중 비교부(190)에 대한 보정(calibration) 동작을 수행한다. 이중 비교부(190)의 모든 입력에 대하여 동일한 전압(Vcm)을 인가시킨 상태에서, 이중 비교부(190)의 출력 결과를 보고, 오프셋(offset) 전압이 최소가 되도록 이중 비교부(190)에 대한 보정 동작을 수행한다.In addition, a calibration operation is performed on the dual comparator 190. With the same voltage (Vcm) applied to all inputs of the double comparator 190, the output result of the double comparator 190 is viewed, and the dual comparator 190 is minimized so that the offset voltage is minimum. Perform a correction operation on the

이를 위해, 제 1 입력 선택부(130) 및 제 2 입력 선택부(140)를 통해, 공통전압(Vcm)이 제 2 양측 입력단(2P) 및 제 2 음측 입력단(2N)에 인가되도록 한다. 또한, 제 1 전압 입력부(170) 및 제 2 전압 입력부(180)를 통해 공통전압(Vcm)이 제 1 양측 입력단(1P) 및 제 1 음측 입력단(1N)에 인가되도록 한다.To this end, the common voltage Vcm is applied to the second both input terminals 2P and the second negative input terminal 2N through the first input selector 130 and the second input selector 140. In addition, the common voltage Vcm is applied to the first bilateral input terminal 1P and the first negative input terminal 1N through the first voltage input unit 170 and the second voltage input unit 180.

이후 도 2b에 도시된 바와 같이, MSB 비교 단계에서는 제 1 전압 입력부(170) 및 제 2 전압 입력부(180)를 통해 각각 제 1 전압(2Vcm-Vinp)과 제 2 전압(2Vcm-Vinn)이 제 1 양측 입력단(1P)과 제 1 음측 입력단(1N)에 인가되도록 한다.Subsequently, as shown in FIG. 2B, in the MSB comparison step, the first voltage 2Vcm-Vinp and the second voltage 2Vcm-Vinn are respectively set by the first voltage input unit 170 and the second voltage input unit 180. 1 are applied to both input terminals 1P and the first negative input terminal 1N.

한편, 제 1 샘플 홀드부(110)의 스위칭 소자(S115)가 턴온되고, 나머지 스위칭 소자(S111, S112, S113, S114)는 턴오프되며, 증폭기(112)의 동작을 활성화시킨다. 또한, 제 2 샘플 홀드부(120)의 스위칭 소자(S125)가 턴온되고, 나머지 스위칭 소자(S121, S122, S123, S124)는 턴오프된다. 이에 따라, 제 2 양측 입력단(2P)과 제 2 음측 입력단(1N)에는 공통전압(Vcm)이 동일하게 인가된다. 이러한 동작에 따라, 이중 입력 비교부(190)는 제 1 양측 입력단(1P)과 제 1 음측 입력단(1N)으로 입력된 전압만을 기초로 비교 동작을 수행하게 된다. Meanwhile, the switching device S115 of the first sample hold unit 110 is turned on, and the remaining switching devices S111, S112, S113, and S114 are turned off to activate the operation of the amplifier 112. In addition, the switching element S125 of the second sample hold unit 120 is turned on, and the remaining switching elements S121, S122, S123, and S124 are turned off. Accordingly, the common voltage Vcm is equally applied to the second positive input terminal 2P and the second negative input terminal 1N. According to this operation, the dual input comparator 190 performs a comparison operation based only on the voltages input to the first two input terminals 1P and the first negative input terminal 1N.

그리고, SAR 제어부(200)은 이중 비교부(190)의 제 1 양측 입력단(1P)과 제 1 음측 입력단(1N)으로 입력된 전압 신호의 비교 결과에 따라 MSB 코드를 생성한다. 이때, 제 1 입력전압(Vinp)이 제 2 입력전압(Vinn)보다 큰 경우에는 MSB=1로 설정되고, 제 1 샘플 홀드부(110)에 제 1 피드백 전압(Vrefp)를 전달하고, 제 2 샘플 홀드부(120)에 제 2 피드백 전압(Vrefn)을 전달한다. 그러나, 제 1 입력전압(Vinp)이 제 2 입력전압(Vinn)보다 작은 경우에는 MSB=0로 설정되고, 제 1 샘플 홀드부(110)에 제 2 피드백 전압(Vrefn)를 전달하고, 제 2 샘플 홀드부(120)에 제 1 피드백 전압(Vrefp)을 전달한다.The SAR controller 200 generates an MSB code according to a comparison result of the voltage signals inputted to the first two input terminals 1P and the first negative input terminal 1N of the dual comparator 190. In this case, when the first input voltage Vinp is greater than the second input voltage Vinn, MSB = 1 is set, the first feedback voltage Vrefp is transmitted to the first sample holding unit 110, and the second The second feedback voltage Vrefn is transferred to the sample hold unit 120. However, when the first input voltage Vinp is smaller than the second input voltage Vinn, MSB = 0 is set, the second feedback voltage Vrefn is transmitted to the first sample holding unit 110, and the second The first feedback voltage Vrefp is transferred to the sample hold unit 120.

다음으로 도 2c에 도시된 바와 같이, 각 샘플 홀드부(110, 120)에 의하여 홀딩된 전압에 따라 MSB-1 코드를 생성한다. 먼저, 제 1 전압 입력부(170) 및 제 2 전압 입력부(180)를 통하여, 제 1 양측 입력단(1P)과 제 1 음측 입력단(1N)에 공통전압(Vcm)을 인가한다. 이에 따라, 제 2 양측 입력단(2P)과 제 2 음측 입력단(2N)에 인가되는 전압에 따라 비교 동작이 수행된다.Next, as shown in FIG. 2C, the MSB-1 code is generated according to the voltage held by each sample holding unit 110 or 120. First, the common voltage Vcm is applied to the first bilateral input terminal 1P and the first negative input terminal 1N through the first voltage input unit 170 and the second voltage input unit 180. Accordingly, the comparison operation is performed according to the voltage applied to the second positive input terminal 2P and the second negative input terminal 2N.

한편, 제 1 입력 선택부(130)의 스위칭 소자(S132)를 턴온시키고, 스위칭 소자(S134)를 턴오프 시켜, 제 1 샘플 홀드부(110)의 출력 전압이 제 1 양측 입력단(1P)에 인가되도록 한다. 마찬가지로, 제 2 입력 선택부(140)의 스위칭 소자(S142)를 턴온시키고, 스위칭 소자(S144)를 턴오프 시켜, 제 2 샘플 홀드부(120)의 출력 전압이 제 1 음측 입력단(1N)에 인가되도록 한다.Meanwhile, the switching element S132 of the first input selector 130 is turned on and the switching element S134 is turned off, so that the output voltage of the first sample hold unit 110 is applied to the first both input terminals 1P. To be authorized. Similarly, the switching element S142 of the second input selection unit 140 is turned on and the switching element S144 is turned off, so that the output voltage of the second sample holding unit 120 is applied to the first negative input terminal 1N. To be authorized.

이에 따라, 제 1 전압(2Vi+Vrefp 또는 2Vi+Vrefn)이 제 2 양측 입력단(2p)에 입력되고, 제 2 전압(-2Vi+Vrefn 또는 -2Vi+Vrefp)이 제 2 음측 입력단(2N)에 입력될 수 있다. 이때, 전압(Vi)는 제 1 입력전압(Vinp)와 공통전압의 차이의 절대값이거나, 제 2 입력전압(Vinn)과 공통전압의 차이의 절대값이다.Accordingly, the first voltage 2Vi + Vrefp or 2Vi + Vrefn is input to the second both input terminals 2p, and the second voltage (-2Vi + Vrefn or -2Vi + Vrefp) is input to the second negative input terminal 2N. Can be entered. In this case, the voltage Vi is an absolute value of the difference between the first input voltage Vin and the common voltage or an absolute value of the difference between the second input voltage Vin and the common voltage.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

110: 제 1 샘플 홀드부 120: 제 2 샘플 홀드부
130: 제 1 입력 선택부 140: 제 2 입력 선택부
150: 제 1 커패시터 어레이 160: 제 2 커패시터 어레이
170: 제 1 전압 입력부 180: 제 2 전압 입력부
190: 이중 입력 비교부 200: SAR 제어부
110: first sample hold part 120: second sample hold part
130: first input selector 140: second input selector
150: first capacitor array 160: second capacitor array
170: first voltage input unit 180: second voltage input unit
190: dual input comparison unit 200: SAR control unit

Claims (8)

아날로그 디지털 변환기에 있어서,
제 1 입력전압 및 공통전압에 기초하여 제 1 전압을 출력하는 제 1 전압 입력부,
상기 제 1 입력전압과 차동 관계에 있는 제 2 입력전압 및 공통전압에 기초하여 제 2 전압을 력하는 제 2 전압 입력부,
상기 제 1 입력전압, 제 2 입력전압 및 공통전압에 기초하여 샘플 홀드 동작을 수행하는 제 1 샘플 홀드부,
상기 제 1 입력전압, 제 2 입력전압 및 공통전압에 기초하여 샘플 홀드 동작을 수행하는 제 2 샘플 홀드부,
상기 제 1 샘플 홀드부의 출력단과 선택적으로 접속되며, 병렬 접속된 복수의 커패시터에 충전된 전압을 출력하는 제 1 커패시터 어레이,
상기 제 2 샘플 홀드부의 출력단과 선택적으로 접속되며, 병렬 접속된 복수의 커패시터에 충전된 전압을 출력하는 제 2 커패시터 어레이,
상기 제 1 전압 입력부, 제 2 전압 입력부, 제 1 커패시터 어레이 및 제 2 커패시터 어레이의 출력 전압을 비교하는 이중 비교부 및
축차 비교 알고리즘 및 상기 이중 비교부의 비교 결과에 따라, 입력전압에 대한 디지털 코드를 생성하고, 상기 제 1 샘플 홀드부 및 제 2 샘플 홀드부에 피드백 전압을 전송하고, 상기 제 1 커패시터 어레이 및 제 2 커패시터 어레이의 동작을 제어하는 제어신호를 생성하는 SAR제어부를 포함하되,
상기 이중 비교부는 상기 제 1 전압 입력부 및 제 2 전압 입력부의 비교 결과를 상기 SAR 제어부에 전달하거나, 상기 제 1 커패시터 어레이 및 제 2 커패시터 어레이의 출력 전압의 비교 결과를 상기 SAR 제어부에 전달하는 것인
아날로그 디지털 변환기.
In the analog-to-digital converter,
A first voltage input unit configured to output a first voltage based on the first input voltage and the common voltage;
A second voltage input unit configured to output a second voltage based on a second input voltage and a common voltage that are differentially associated with the first input voltage;
A first sample hold part performing a sample hold operation based on the first input voltage, the second input voltage, and the common voltage;
A second sample hold unit performing a sample hold operation based on the first input voltage, the second input voltage, and the common voltage;
A first capacitor array selectively connected to an output terminal of the first sample holding unit and outputting a voltage charged in a plurality of capacitors connected in parallel;
A second capacitor array selectively connected to an output terminal of the second sample holding unit and outputting a voltage charged in a plurality of capacitors connected in parallel;
A dual comparator for comparing output voltages of the first voltage input part, the second voltage input part, the first capacitor array, and the second capacitor array;
According to a sequential comparison algorithm and a comparison result of the double comparator, a digital code for an input voltage is generated, a feedback voltage is transmitted to the first sample hold unit and the second sample hold unit, and the first capacitor array and the second Including a SAR control unit for generating a control signal for controlling the operation of the capacitor array,
The dual comparator transfers a comparison result of the first voltage input unit and a second voltage input unit to the SAR controller, or transmits a comparison result of output voltages of the first capacitor array and the second capacitor array to the SAR controller.
Analog to digital converter.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 샘플 홀드부는 상기 피드백 전압이 전송되는 경우, 상기 제 2 입력전압을 상기 피드백 전압으로 대체하여 샘플 홀드 동작을 수행하고,
상기 제 2 샘플 홀드부는 상기 피드백 전압이 전송되는 경우, 상기 제 1 입력전압을 상기 피드백 전압으로 대체하여 샘플 홀드 동작을 수행하는 것인
아날로그 디지털 변환기.
The method of claim 1,
When the feedback voltage is transmitted, the first sample hold unit replaces the second input voltage with the feedback voltage to perform a sample hold operation.
When the feedback voltage is transmitted, the second sample hold part replaces the first input voltage with the feedback voltage to perform a sample hold operation.
Analog to digital converter.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 샘플 홀드부는,
상기 제 1입력전압 및 공통전압에 따라 충방전되는 제 1 커패시터
상기 제 2 입력전압 및 공통전압에 따라 충방전되는 제 2 커패시터,
상기 제 1 커패시터와 제 2 커패시터를 선택적으로 접속시키는 제 1 스위칭 소자 및
상기 제 1 커패시터의 일단자와 접속된 제 1 증폭기를 포함하되,
상기 제 1 증폭기는 상기 제 1 스위칭 소자의 동작에 따라 상기 제 1 커패시터 및 제 2 커패시터에 충전된 전압을 증폭하여 출력하고,
상기 제 2 샘플 홀드부는,
상기 제 2입력전압 및 공통전압에 따라 충방전되는 제 1 커패시터
상기 제 1 입력전압 및 공통전압에 따라 충방전되는 제 2 커패시터,
상기 제 1 커패시터와 제 2 커패시터를 선택적으로 접속시키는 제 2 스위칭 소자 및
상기 제 1 커패시터의 일단자와 접속된 제 2 증폭기를 포함하되,
상기 제 2 증폭기는 상기 제 2 스위칭 소자의 동작에 따라 상기 제 1 커패시터 및 제 2 커패시터에 충전된 전압을 증폭하여 출력하는 것인
아날로그 디지털 변환기.
The method of claim 1,
The first sample hold unit,
A first capacitor charged and discharged according to the first input voltage and a common voltage
A second capacitor charged and discharged according to the second input voltage and the common voltage,
A first switching element for selectively connecting the first capacitor and the second capacitor;
A first amplifier connected to one end of the first capacitor,
The first amplifier amplifies and outputs the voltage charged in the first capacitor and the second capacitor according to the operation of the first switching element,
The second sample hold unit,
A first capacitor charged and discharged according to the second input voltage and the common voltage
A second capacitor charged and discharged according to the first input voltage and a common voltage,
A second switching element for selectively connecting the first capacitor and the second capacitor;
A second amplifier connected to one end of the first capacitor,
The second amplifier amplifies and outputs the voltage charged in the first capacitor and the second capacitor according to the operation of the second switching element.
Analog to digital converter.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 샘플 홀드부의 출력 전압 또는 공통전압을 상기 제 1 커패시터 어레이로 선택적으로 전달하는 제 1 입력 선택부 및
상기 제 2 샘플 홀드부의 출력 전압 또는 공통전압을 상기 제 2 커패시터 어레이로 선택적으로 전달하는 제 2 입력 선택부를 더 포함하는 아날로그 디지털 변환기.
The method of claim 1,
A first input selector configured to selectively transfer an output voltage or a common voltage of the first sample hold unit to the first capacitor array;
And a second input selector for selectively transferring the output voltage or the common voltage of the second sample hold unit to the second capacitor array.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전압 입력부는
제 1 커패시터,
상기 제 1 커패시터의 일단자에 접속되어, 상기 제 1 입력전압 또는 공통전압을 인가하는 제 1 스위칭 소자 및
상기 제 1 커패시터의 타단자에 접속되어, 공통전압을 인가하는 제 2 스위칭 소자를 포함하고,
상기 제 2 전압 입력부는
제 2 커패시터,
상기 제 2 커패시터의 일단자에 접속되어, 상기 제 2 입력전압 또는 공통전압을 인가하는 제 1 스위칭 소자 및
상기 제 2 커패시터의 타단자에 접속되어, 공통전압을 인가하는 제 2 스위칭 소자를 포함하는 것인 아날로그 디지털 변환기.
The method of claim 1,
The first voltage input unit
First capacitor,
A first switching element connected to one end of the first capacitor and applying the first input voltage or a common voltage;
A second switching element connected to the other terminal of the first capacitor and applying a common voltage,
The second voltage input unit
Second capacitor,
A first switching element connected to one end of the second capacitor to apply the second input voltage or common voltage;
And a second switching element connected to the other terminal of the second capacitor and applying a common voltage.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 커패시터 어레이는
상기 이중 비교부의 제 1 양측 입력단과 상부 플레이트가 접속되고, 서로 병렬관계에 있는 제 1 내지 제 5 커패시터 및
상기 SAR 제어부의 제어신호에 따라 상기 각 커패시터의 하부 플레이트에 기준전압을 인가시키는 제 1 내지 제 5 스위칭 소자를 포함하되,
제 4 커패시터 및 제 5 커패시터의 용량은 동일하게 구성하고,
제1 커패시터의 용량은 제 4 커패시터의 용량의 8배가 되도록 구성하고,
제 2 커패시터의 용량은 제 4 커패시터의 용량의 4배가 되도록 구성하고,
제 3 커패시터의 용량은 제 4 커패시터의 용량의 2배가 되도록 구성하고,
상기 제 5 스위칭 소자와 선택적으로 접속하여, 복수 레벨의 기준전압을 상기 제 5 커패시터로 전달하는 제 1 디지털 아날로그 변환기를 포함하고,
상기 제 2 커패시터 어레이는
상기 이중 비교부의 제 1 음측 입력단과 상부 플레이트가 접속되고, 서로 병렬관계에 있는 제 6 내지 제 10 커패시터 및
상기 SAR 제어부의 제어신호에 따라 상기 각 커패시터의 하부 플레이트에 기준전압을 인가시키는 제 6 내지 제 10 스위칭 소자를 포함하되,
제 9 커패시터 및 제 10 커패시터의 용량은 동일하게 구성하고,
제 6 커패시터의 용량은 제 9 커패시터의 용량의 8배가 되도록 구성하고,
제 7 커패시터의 용량은 제 9 커패시터의 용량의 4배가 되도록 구성하고,
제 8 커패시터의 용량은 제 9 커패시터의 용량의 2배가 되도록 구성하고,
상기 제 10 스위칭 소자와 선택적으로 접속하여, 복수 레벨의 기준전압을 상기 제 10 커패시터로 전달하는 제 2 디지털 아날로그 변환기를 포함하는 아날로그 디지털 변환기.
The method of claim 1,
The first capacitor array is
First to fifth capacitors connected to the first both side input terminals of the dual comparator and the upper plate and in parallel with each other;
Including the first to fifth switching element for applying a reference voltage to the lower plate of each capacitor in accordance with the control signal of the SAR control unit,
The capacity of the fourth capacitor and the fifth capacitor are configured the same,
The capacity of the first capacitor is configured to be eight times the capacity of the fourth capacitor,
The capacity of the second capacitor is configured to be four times the capacity of the fourth capacitor,
The capacity of the third capacitor is configured to be twice the capacity of the fourth capacitor,
A first digital-to-analog converter selectively connected to the fifth switching element to transfer a plurality of levels of reference voltages to the fifth capacitor,
The second capacitor array
The sixth to tenth capacitors connected to the first negative input terminal and the upper plate of the dual comparator and being in parallel with each other;
6 to 10 th switching elements for applying a reference voltage to the lower plate of each capacitor according to the control signal of the SAR control unit,
The capacitances of the ninth capacitor and the tenth capacitor are the same,
The capacity of the sixth capacitor is configured to be eight times the capacity of the ninth capacitor,
The capacity of the seventh capacitor is configured to be four times the capacity of the ninth capacitor,
The capacitance of the eighth capacitor is configured to be twice the capacitance of the ninth capacitor,
And a second digital analog converter selectively connected to the tenth switching element to transfer a plurality of levels of reference voltages to the tenth capacitor.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 디지털 아날로그 변환기는,
제 1 기준 전압, 공통 전압 및 제 2 기준 전압이 선택적으로 일단자에 인가되고, 제 2 기준 전압이 타단자에 인가되는 제 1 커패시터,
상기 제 1 커패시터의 일단자의 전압 및 상기 제 1 기준전압이 일단자에 선택적으로 인가되고, 상기 제 1 커패시터의 타단자와 타단자가 접속된 제 2 커패시터,
제 1 기준 전압, 공통 전압 및 제 2 기준 전압을 상기 제 1 커패시터에 인가시키는 제 1 내지 제 3 스위칭 소자,
상기 제 1 커패시터의 일단자와 상기 제 2 커패시터의 일단자를 선택적으로 결합시키는 제 4 스위칭 소자 및
상기 제 1 기준전압을 상기 제 2 커패시터의 일단자에 선택적으로 인가하는 제 5 스위칭 소자를 포함하고,
상기 제 1 내지 제 3 스위칭 소자는 부트 스트랩 스위치로 이루어진 것인 아날로그 디지털 변환기.
The method according to claim 6,
The first and second digital to analog converter,
A first capacitor in which a first reference voltage, a common voltage and a second reference voltage are selectively applied to one terminal and a second reference voltage is applied to the other terminal,
A second capacitor to which a voltage of one terminal of the first capacitor and the first reference voltage are selectively applied to one terminal, and the other terminal and the other terminal of the first capacitor are connected;
First to third switching elements configured to apply a first reference voltage, a common voltage, and a second reference voltage to the first capacitor,
A fourth switching element for selectively coupling one end of the first capacitor and one end of the second capacitor;
A fifth switching element for selectively applying the first reference voltage to one terminal of the second capacitor,
Wherein said first to third switching elements comprise a bootstrap switch.
제 1 항에 있어서,
상기 이중 비교부는,
상기 제 1 전압 입력부, 제 2 전압 입력부, 제 1 커패시터 어레이 및 제 2 커패시터 어레이의 출력 전압에 기초하여 증폭 동작을 수행하는 이중 입력 증폭기 및
상기 이중 입력 증폭기의 출력 전압을 비교하는 비교기를 포함하되,
상기 제 1 전압 입력부 및 제 2 전압 입력부의 출력이 동일한 경우에는 제 1 커패시터 어레이 및 제2 커패시터 어레이의 출력 전압을 비교하고,
상기 제 1 커패시터 어레이의 출력 전압 및 제 2 커패시터 어레이의 출력 전압이 동일한 경우에는 제 1 전압 입력부 및 제 2 전압 입력부의 출력 전압을 비교하는 것인 아날로그 디지털 변환기.
The method of claim 1,
The double comparison unit,
A dual input amplifier configured to perform an amplification operation based on output voltages of the first voltage input unit, the second voltage input unit, the first capacitor array, and the second capacitor array;
Comparators for comparing the output voltage of the dual input amplifier,
When the outputs of the first voltage input unit and the second voltage input unit are the same, the output voltages of the first capacitor array and the second capacitor array are compared.
And comparing the output voltages of the first voltage input unit and the second voltage input unit when the output voltage of the first capacitor array and the output voltage of the second capacitor array are the same.
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