JPH0548459A - アナログ・デイジタル変換装置 - Google Patents

アナログ・デイジタル変換装置

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JPH0548459A
JPH0548459A JP20436391A JP20436391A JPH0548459A JP H0548459 A JPH0548459 A JP H0548459A JP 20436391 A JP20436391 A JP 20436391A JP 20436391 A JP20436391 A JP 20436391A JP H0548459 A JPH0548459 A JP H0548459A
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JP
Japan
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comparison
circuit
analog
voltage
circuits
Prior art date
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Application number
JP20436391A
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English (en)
Inventor
Hayashi Nonoyama
林 野々山
Tetsuo Hirano
哲夫 平野
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は直線性に優れた精度の高いディジタ
ル信号が得られるアナログ・ディジタル変換装置を提供
することを目的とする。 【構成】アナログ入力電圧信号Vinはバッファアンプ11
に供給し、このバッファアンプ11からの出力信号は、第
1の比較回路121 の反転入力端子に供給すると共に、抵
抗値Rの抵抗132 〜134 をそれぞれ介して第2乃至第4
の比較回路122 〜124 の反転入力端子に供給する。比較
回路121 〜124 のそれぞれ非反転入力端子には基準電圧
DD/2を印加すると共に、比較回路122 〜124 のそれ
ぞれ反転入力端子には、それぞれ上位ビットの比較回路
出力の供給されるR−2Rラダー回路によるD/Aコン
バータ142 〜144 からの出力を供給する。そして、第1
乃至第4の比較回路121 〜124 からの出力を、それぞれ
インバータ151 〜154 で反転したビットD1 〜D4 をデ
ィジタルデータとして出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、入力アナログ電圧状
の信号をnビットのディジタルデータに変換するアナロ
グ・ディジタル変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のバリアブル・スレッシュホールド
・フラッシュ(VTF)型のアナログ・ディジタル(A
/D)変換装置は、例えば特開昭62−298229号
公報に示されるように、各ビットそれぞれに対応して設
定される比較回路の非反転入力端子にアナログ入力電圧
を印加設定し、反転側入力端子にはそれぞれ上位ビット
の値をアナログ変換した基準電圧を印加し、各比較回路
において電圧比較を行ってそれぞれビット出力が得られ
るようにしている。
【0003】この様なA/D変換装置では、基準電圧が
アナログ入力電圧の変化に伴って変るようになり、各比
較回路のオフセット電圧が異なってくるものであり、し
たがってA/D変換装置の直線性が悪い。また、基準電
圧の値によって各比較回路の帯域幅が異なり、同じ電位
差であっても各比較回路の動作が遅くなる。
【0004】さらに、各比較回路に対する基準電圧が変
化するものであるため、比較回路をMOSトランジスタ
によって構成する場合、入力端子部のトランジスタをP
チャンネルトランジスタとnチャンネルトランジスタの
両方で構成する必要があり、各比較回路のサイズが大き
くなる傾向にある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、VTF型のA/D変換装置
よりも充分な直線性が得られて精度の高いアナログ・デ
ィジタル変換を行うことができるようにすると共に、各
ビットにそれぞれ対応して設定される比較回路の帯域幅
が一定であり、且つサイズを小型化して構成できるよう
にしたアナログ・ディジタル変換装置を提供しようとす
るものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係るアナログ
・ディジタル変換装置は、一方の入力端子に基準電圧の
1/2の電圧が印加された各ビットそれぞれに対応する
n個の比較回路を備えると共に、このn個の比較回路の
2番目以降の比較回路にそれぞれ対応して、これら比較
回路のそれぞれ他方の入力端子に比較電圧を印加するn
−1個の比較電圧制御回路を備え、この比較電圧制御回
路は、それぞれ上位ビットの前記比較回路からの出力電
圧が供給されるR−2R抵抗ラダー回路等で構成される
D/Aコンバータで構成されるようにしている。
【0007】
【作用】この様に構成されるアナログ・ディジタル変換
装置にあっては、各比較回路に供給される基準電圧が一
定とされるものであるため、各比較回路のオフセット電
圧が一定となり、直線性が確保される。また各比較回路
の帯域幅が一定で、同じ電位差であれば動作速度が一定
とされるものであり、特に基準電圧の1/2の電圧を基
準にした比較動作であるため高速動作が可能とされる。
【0008】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図1はアナログ入力電圧Vinを4ビットのデ
ィジタルデータD1 〜D4 に変換するアナログ・ディジ
タル変換装置の回路構成を示している。
【0009】ディジタルデータに変換すべきアナログ入
力電圧Vinは、バッファアンプ11に供給し、このバッフ
ァアンプ11からの出力信号は、4ビットの出力D1 〜D
4 の第1のビット(MSB)に対応する第1の比較回路
121 の反転入力端子に供給する。このバッファアンプ11
からの出力信号は、さらに抵抗値Rの抵抗132 〜134を
それぞれ介して、第2〜第4のビットそれぞれに対応す
る第2乃至第4の比較回路122 〜124 のそれぞれ反転入
力端子に供給する。
【0010】この比較回路122 〜124 のそれぞれ反転入
力端子には、それぞれ抵抗値Rの抵抗と抵抗値2Rの抵
抗との組み合わせによって構成されたR−2R抵抗ラダ
ー回路によるD/Aコンバータ142 〜144が接続される
もので、これらのD/Aコンバータ142 〜144 には、そ
れぞれ上位ビットに対応する比較回路121 〜123 からの
出力信号が結合されている。
【0011】このD/Aコンバータ142 〜144 のそれぞ
れビット数は各々2ビット、3ビット、および4ビット
であり、このD/Aコンバータ142 〜144 のそれぞれ入
力端子には、LSBに対応する部分を除いて、第1乃至
第3の比較回路121 〜123 の出力/D1 、/D2 、/D
3 をMSBから順次接続する。そして、これらのD/A
コンバータ142 〜144 のそれぞれLSBに対応する部分
に基準電源電圧VDDを接続する。
【0012】第1乃至第4の比較回路121 〜124 のそれ
ぞれ非反転入力端子には、基準電圧VDDの1/2の電圧
を印加設定する。そして、これらの比較回路121 〜124
それぞれからの出力/D1 〜/D4 は、それぞれインバ
ータ151 〜154 に供給し、これらのインバータ151 〜15
4 それぞれからの、ディジタル変換されたビット出力D
1 〜D4 が出力されるようにする。
【0013】この様に構成されるアナログ・ディジタル
変換装置において、アナログ入力信号Vinを次式で表
す。
【0014】
【数1】
【0015】但し、D1 〜D4 は“1”または“0”の
ディジタル値であり、αは“0<α<1”となる値とす
る。
【0016】第1の比較回路121 の出力/D1 は、入力
電圧Vinと基準電圧VDD/2を比較した結果であり、し
たがって次のような関係にある。
【0017】
【数2】
【0018】第2の比較回路122 の反転入力端子に供給
される電圧V2 は、この入力端子から入力電圧Vinを見
た場合のインピターンスと、同じく入力端子から抵抗ラ
ダー回路142 を見た場合のインピーダンスが共にRであ
るため、入力電圧Vinと抵抗ラダー回路142 の出力電圧
の中間電圧になる。すなわち、この電圧V2 は次式で表
される。
【0019】
【数3】
【0020】この(3) 式で“D2 =1”であれば、“V
2 >(VDD/2)”となり、また“D2 =0”であれば
“V2<(VDD/2)”となる。したがって、この比較
回路12の出力/D2 と(1) 式で用いた出力D2 には(4)
式のような関係が成り立つ。以下、同様に第3および第
4の比較回路それぞれの反転入力端子電圧V3 およびV
4 も同様に求めることができ、比較回路123 および124
でそれぞれ基準電圧“VDD/2”とV3 およびV4 と比
較した結果にも、(5) および(6)式で示す関係が成り立
つ。
【0021】
【数4】
【0022】第1乃至第4の比較回路121 〜124 のそれ
ぞれ出力/D1 〜/D4 は、それぞれインバータ151 〜
154で反転され、出力ビット情報D1 〜D4 が得られる
ものであり、基準電圧“VDD/2”のみで入力アナログ
電圧Vinをディジタル変換するようになる。
【0023】VTF型のA/D変換装置において、VDD
の単一基準電源を使用した場合、入力電圧Vinが“0
V”または“VDD”に近付くと、比較回路の反転入力端
子電圧も“0V”または“VDD”に近付くようになり、
変換時間が長くなったり、比較回路のオフセット電圧が
大きくなった。
【0024】しかし、図1で示したようなアナログ・デ
ィジタル変換装置においては、電圧“VDD/2”を基準
にして、各ビットに対応する比較回路121 〜124 でそれ
ぞれ比較を行っている。したがって、VTFで生じたよ
うな問題は起こらない。
【0025】図2は第2の実施例に係るアナログ・ディ
ジタル変換装置を示すもので、図1の第1の実施例にお
いては、R−2R抵抗ラダー回路によって構成したD/
Aコンバータ142 〜144 を用いたが、この実施例におい
ては電流加算方式のD/Aコンバータ212 〜214 を用い
ている。また。このD/Aコンバータ212 〜214 に代え
てセグメント電流方式のD/Aコンバータで構成するこ
ともできる。
【0026】図3は第3の実施例を示すもので、この実
施例においては第1乃至第4の比較回路121 〜124 のそ
れぞれ反転入力端子に基準電圧(VDD/2)を印加設定
し、比較回路121 〜124 のそれぞれ非反転入力端子には
アナログ入力信号とR−2R抵抗ラダー回路によるD/
Aコンバータ142 〜144 の出力とを合成した信号を入力
するようにしている。この実施例においては、比較回路
121 〜124 からそれぞれ出力ビットD1 〜D4 が得られ
るもので、比較回路121 〜123 それぞれからの出力は、
それぞれインバータ221 〜223 で反転してD/Aコンバ
ータ142 〜144にそれぞれ入力するようにしている。
【0027】この実施例においては、論理を反転するこ
とによって図1で示した実施例と同様の動作をするもの
であるが、この実施例構成において図2で示したと同様
にR−2R抵抗ラダー回路によるD/Aコンバータ142
〜144 に代わって、他の方式のD/Aコンバータを採用
することもできる。
【0028】図4は第4の実施例を示すもので、図1で
示した第1の実施例のアナログ・ディジタル変換装置に
対して、入力信号Vinの供給されるサンプルホールド回
路23およびレジスタ回路24を設ける。このレジスタ回路
24は、第1乃至第3の比較回路121 〜123 それぞれから
の出力が供給されるレジスタを備えるもので、その各比
較回路121 〜123 それぞれからの出力/D1 〜/D3 を
それぞれ記憶し、下位ビットのD/Aコンバータ142 〜
144 に対してその記憶ビットを供給する。
【0029】この様なサンプルホールド回路23およびレ
ジスタ回路24は、クロック信号に同期して制御するもの
で、この様な制御によってパイプライン処理が可能とな
る。この場合、アナログ入力信号Vinが、1クロック毎
にスイッチ制御によって下位ビットのサンプルホールド
回路に送られて行くことによって、比較回路からの出力
が1クロック毎にレジスタ回路24にシフトされることを
除けば、動作は図1の実施例と同様である。
【0030】
【発明の効果】以上のようにこの発明におけるアナログ
入力信号Vinをnビットのディジタル信号(D1 〜D
n)に変換するアナログ・ディジタル変換装置において
は、n個の比較回路とn−1個の比較電圧制御回路を備
えるもので、この基準電圧発生回路は入力信号電圧範囲
の1/2の基準電圧を生成し、各比較回路の一方の入力
端子にこの基準電圧を印加し、他方の入力端子には、最
上位ビットに対応する比較回路においてアナログ入力信
号が入力され、2ビット目以降i番目比較回路において
はi−1番目の比較電圧制御回路の出力信号Vi-1 が印
加される。アナログ入力信号電圧Vinをフルスケール1
で表したとき
【0031】
【数5】
【0032】とすると、i番目の比較電圧制御回路の出
力信号Vi は、アナログ入力信号電圧Vinと1〜i番目
の比較回路の出力とから
【0033】
【数6】
【0034】となる出力信号を発生し、このVi と基準
電圧とを比較するように構成される。したがって、直線
性に優れた精度の高いディジタルデータが得られるよう
になるもので、且つ各比較回路に供給される基準電圧が
(VDD/2)と一定であるのでその帯域幅は一定であ
り、オフセット電圧が一定とされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係るアナログ・ディジタ
ル変換装置を説明する回路構成図。
【図2】この発明の第2の実施例に係るアナログ・ディ
ジタル変換装置を説明する回路構成図。
【図3】この発明の第3の実施例に係るアナログ・ディ
ジタル変換装置を説明する回路構成図。
【図4】この発明の第4の実施例に係るアナログ・ディ
ジタル変換装置を説明する回路構成図。
【符号の説明】
11…バッファアンプ、121 〜124 …比較回路、132〜134
…抵抗(R)、142〜144 …D/Aコンバータ(R−2
R抵抗ラダー回路)、151 〜154 …インバータ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 設定された基準電圧の1/2の電圧がそ
    れぞれ一方の入力端子に供給された各ビットそれぞれに
    対応するn個の比較回路と、 このn個の比較回路の2番目以降の比較回路それぞれに
    対応して設定され、それぞれ対応する比較回路の他方の
    入力端子に比較電圧を印加設定するためのn−1個の比
    較電圧制御回路とを具備し、 この比較電圧制御回路は、それぞれ上位ビットの前記比
    較回路からの出力電圧が供給されるD/Aコンバータで
    構成されるようにした、nビットのディジタル変換出力
    を発生するアナログ・ディジタル変換装置。
JP20436391A 1991-08-14 1991-08-14 アナログ・デイジタル変換装置 Pending JPH0548459A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011142417A (ja) * 2010-01-06 2011-07-21 Nec Access Technica Ltd A/d変換器及びa/d変換方法
WO2012008004A1 (ja) * 2010-07-13 2012-01-19 パナソニック株式会社 Ad変換器を備えた温度検知回路及び半導体集積回路

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