JPH0879080A - A/d変換器 - Google Patents

A/d変換器

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JPH0879080A
JPH0879080A JP21377794A JP21377794A JPH0879080A JP H0879080 A JPH0879080 A JP H0879080A JP 21377794 A JP21377794 A JP 21377794A JP 21377794 A JP21377794 A JP 21377794A JP H0879080 A JPH0879080 A JP H0879080A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ツリー構造を有し、パイプライン動作により
高速な変換速度を有するA/D変換器を提供する。 【構成】 カレントミラー回路を主体に構成され、ツリ
ー構造を有するA/D変換器において、各段のカレント
ミラーの内部にスイッチを設け、これを各段ごとにオン
/オフすることにより、カレントミラー回路は、サンプ
ルホールド回路動作を兼ねることになり、A/D変換器
は、パイプライン動作する。これにより、変換速度(ス
ループット)は、各段の数段分の遅延となり、A/D変
換器は高速化される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カレントミラーを用い
て形成された階層的ツリー構造(木構造)を持つ電流モ
ードA/D変換器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、低電源電圧でも動作できる電流モ
ードA/D変換器が有望視されているが、より高速に動
作することも要求されている。従来例として、図4に特
願平5−334128号明細書に記載されているA/D
変換器を示す。これは、入力信号電流をツリー状に分散
させ、信号がそれぞれの電流経路を伝搬していく途中
で、比較電流を減算/加算していくことを階層的に行
い、それらの結果得られる電流を、最終的に比較電流と
比較判定し、デジタル出力を得るものである。この場
合、図5のように、各段の信号伝搬遅延時間と比較器の
比較時間をそれぞれ等しくTとすると、入力から比較器
の出力までに要する変換時間は、6Tとなる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のA/D変換器で
は、入力信号がツリー構造の信号経路を伝搬していくの
で、A/D変換器の変換速度(スループット)は、主と
して、信号がツリーの全段を伝搬していく伝搬遅延時間
と比較器の判定時間の総和により制限されている。した
がって、比較器は、いくら速く動作しても、信号の伝搬
時間によって速度が律速される。
【0004】本発明の目的は、従来よりも変換速度(ス
ループット)を高速化することができるA/D変換器を
提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、入力信号をサ
ンプルホールドするサンプルホールド手段と、サンプル
ホールド手段の出力信号を電流に変換する電圧−電流変
換手段と、電圧−電流変換手段の出力電流を入力する入
力端子と、複数個の出力端子を有し、かつ入力側トラン
ジスタのゲート端子と出力側トランジスタのゲート端子
の間に、クロック信号でオン/オフするスイッチを有す
るカレントミラー回路と、前記入力端子に接続され電流
を加減算する第1の電流源と、前記複数個の出力端子の
それぞれに接続され電流を加減算する複数個の第2の電
流源と、前段の出力端子から供給される電流をそれぞれ
入力とし、それぞれが複数個の出力端子を有し、かつ入
力側トランジスタのゲート端子と出力側トランジスタの
ゲート端子の間に、各段ごとにクロック信号でオン/オ
フするスイッチを有するカレントミラー回路と、複数個
の出力端子のそれぞれに接続され電流を加減算する複数
個の第3の電流源からなるツリー構造の各段と、ツリー
構造の最終段のカレントミラー回路の出力端子のそれぞ
れに接続され、カレントミラー回路の出力電流とツリー
構造の最終段の前記第3の電流源の比較電流との大小を
比較する複数個の比較器と、複数個の比較器のデジタル
出力を所望のデジタルコードに変換するエンコード回路
と、を有することを特徴としている。
【0006】
【作用】カレントミラーを主体に構成され、ツリー構造
を有するA/D変換器において、カレントミラーの内部
に挿入したスイッチによりカレントミラーは、伝搬信号
をサンプル/ホールドすることができる。各段のスイッ
チを交互にオン・オフすることにより、このA/D変換
器は、パイプライン動作を行うことができ、信号の伝搬
遅延時間は、見かけ上、1段分または数段分の伝搬時間
で済むようになる。したがって、見かけ上の変換速度
(スループット)は、ツリーの1段分または数段分の信
号伝搬遅延時間と比較器の判定時間の総和になり、従来
よりも高速な変換速度(スループット)が得られる。
【0007】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0008】図1は、本発明のA/D変換器の一実施例
を示す図である。本実施例は、2進木で4段のツリー構
造を有する4ビットの電流モードA/D変換器であり、
入力信号をサンプルホールドするS/H(サンプルホー
ルド)回路SHと、S/H回路SHの出力信号を電流に
変換する電圧−電流変換器VIと、電圧−電流変換器V
Iの出力端子に接続され電流を加減算する電流源と、前
段の出力端子から供給される電流を入力する入力端子
と、2出力の出力端子を有し、かつ入力側のトランジス
タのゲート端子と出力側のトランジスタのゲート端子の
間にスイッチを有する4段のツリー構造のカレントミラ
ー回路と、カレントミラー回路の出力端子のそれぞれに
接続され、電流を加減算する電流源と、ツリー構造の最
終段のカレントミラー回路の出力端子のそれぞれに接続
され、カレントミラー回路の出力電流と出力端子に接続
された比較電流源の比較電流との大小を比較する16個
の比較器と、16個の比較器のデジタル出力を所望のデ
ジタルコードに変換するエンコード回路とにより構成さ
れている。スイッチSW(i,j)は、i段目および下
からj番目のスイッチを示している。
【0009】次に、本実施例の動作について説明する。
なお、ここでは、説明を簡単にするために、A/D変換
器の変換速度は、S/H回路とツリー部分と比較器で決
まるものとする。
【0010】入力のS/H回路SHは、スイッチにより
入力電圧信号をサンプル・ホールドする。S/H回路S
Hの出力は、電圧−電流変換器VIにより電流に変換さ
れる。比較器は、クロック信号φCMPに同期して比較
を行うとする。各段のスイッチSW(k,1)〜SW
(k,2(k-1) )(kはk段目を示す)は、各段ごとに
クロック信号でオン/オフする。S/H回路SHのサン
プリング・クロック信号をφS、各段のクロック信号を
φ1〜φ4とする。
【0011】各クロック信号は、図2のように与えると
し、φS,φ2,φ4をφAで代表し、φ1,φ3,φ
CMPをφBで代表する。各スイッチは、クロック信号
が“H”(デジタル出力で1に相当)のときにオン、
“L”のときにオフとする。比較器は、クロック信号が
“H”のときに比較を行うとする。
【0012】φAが“H”のとき、入力信号がS/H回
路SHにサンプリング(標本化)される。同時に、2段
目と4段目のカレントミラーのスイッチがオンし、これ
らのカレントミラーの出力トランジスタのゲートに入力
トランジスタのゲートと等しい電圧信号が伝搬し、サン
プリングされる。一方、このとき、φBは“L”なの
で、1段目と3段目のカレントミラーのスイッチはオフ
し、これらのカレントミラーの出力トランジスタのゲー
トには、信号電圧がホールド(保持)され、カレントミ
ラーの出力電流もホールドされる。カレントミラーの出
力トランジスタのゲートには寄生容量があるので、電圧
が保持される。
【0013】次に、φAが“L”になると、入力信号
は、S/H回路SHにホールドされる。同時に、1段目
と3段目のカレントミラーのスイッチがオンし、これら
のカレントミラーの出力トランジスタのゲートに、入力
トランジスタのゲートと等しい電圧信号が伝搬し、サン
プリングされる。一方、このとき、φBは“H”なの
で、2段目と4段目のカレントミラーのスイッチはオフ
し、これらのカレントミラーの出力トランジスタのゲー
トには信号電圧がホールドされ、出力電流もホールドさ
れる。また、このとき、4段目のカレントミラーの出力
電流と比較電流を比較器は比較し、そのときのデジタル
出力を出力する。
【0014】以上の状態を交互に行うことで、見かけ上
の信号伝搬時間は、1段分Tとなり、φAのクロック周
期2Tのスループットで変換を行うことができる。
【0015】図3に、パイプライン動作させた場合の変
換のタイムチャートを示す。ここでは、簡単のため各段
の信号伝搬遅延時間と比較器の判定時間を等しくTとす
る。パイプライン動作させたものは、2Tの時間のスル
ープットを示している。一方、従来の場合の変換のタイ
ムチャートは、図5のようになり、変換時間は6Tであ
る。よって、本発明により変換速度(スループット)
は、3倍の高速化がなされている。
【0016】なお、上記の例では、ホールド容量として
トランジスタのゲート寄生容量を利用しているが、それ
と並列に容量素子を入れてもよい。
【0017】また、上記の例では、2進木で4段のツリ
ー構造としたが、これに限るものではなく、任意のn段
であってもよい。一般に、n段を有するツリー構造を有
するA/D変換器において、各段の信号遅延とS/H回
路と比較器とのそれぞれの遅延をTとすると、従来の場
合、変換速度は(n+2)Tとなる。しかし、本発明を
適用することにより、1段ごとに交互にパイプライン動
作させた場合には、変換速度(スループット)は2T
に、2段ごとに交互にパイプライン動作させた場合には
4Tに、m段ごとにパイプライン動作させた場合には2
mTになる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ツリー
構造を有する電流モードA/D変換器において、ツリー
の各段を構成するカレントミラーの内部にスイッチを設
け、各段ごとに信号の伝搬をパイプライン動作させるこ
とにより、全体の信号の伝搬遅延を見かけ上小さくする
ことができ、上記のA/D変換器の変換速度(スループ
ット)を高速化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のA/D変換器の一実施例を示す図であ
る。
【図2】パイプライン動作するためのクロック信号の例
を示す図である。
【図3】パイプライン動作させた場合の変換のタイムチ
ャートである。
【図4】従来の4ビット電流モードA/D変換器の一実
施例を示す図である。
【図5】図4の従来例のタイムチャートである。
【符号の説明】
SH S/H(サンプルホールド)回路 VI 電圧−電流変換器 SW(i,j) スイッチ φ1〜φ4,φCMP クロック信号 φS サンプリング・クロック信号

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力信号をサンプルホールドするサンプル
    ホールド手段と、 サンプルホールド手段の出力信号を電流に変換する電圧
    −電流変換手段と、 電圧−電流変換手段の出力電流を入力する入力端子と、
    複数個の出力端子を有し、かつ入力側トランジスタのゲ
    ート端子と出力側トランジスタのゲート端子の間に、ク
    ロック信号でオン/オフするスイッチを有するカレント
    ミラー回路と、前記入力端子に接続され電流を加減算す
    る第1の電流源と、 前記複数個の出力端子のそれぞれに接続され電流を加減
    算する複数個の第2の電流源と、 前段の出力端子から供給される電流をそれぞれ入力と
    し、それぞれが複数個の出力端子を有し、かつ入力側ト
    ランジスタのゲート端子と出力側トランジスタのゲート
    端子の間に、各段ごとにクロック信号でオン/オフする
    スイッチを有するカレントミラー回路と、複数個の出力
    端子のそれぞれに接続され電流を加減算する複数個の第
    3の電流源からなるツリー構造の各段と、 ツリー構造の最終段のカレントミラー回路の出力端子の
    それぞれに接続され、カレントミラー回路の出力電流と
    ツリー構造の最終段の前記第3の電流源の比較電流との
    大小を比較する複数個の比較器と、 複数個の比較器のデジタル出力を所望のデジタルコード
    に変換するエンコード回路と、を有することを特徴とす
    るA/D変換器。
  2. 【請求項2】請求項1記載のA/D変換器において、 カレントミラー回路の出力トランジスタのゲートの寄生
    容量に並列に容量素子を接続したことを特徴とするA/
    D変換器。
  3. 【請求項3】カレントミラー回路を用いて形成された階
    層的ツリー構造を持つ電流モードA/D変換器におい
    て、 カレントミラー回路の入力側トランジスタのゲート端子
    と出力側トランジスタのゲート端子の間にスイッチを有
    し、各段ごとにスイッチをオン/オフすることにより、
    カレントミラー回路にサンプルホールド回路動作を兼ね
    させ、パイプライン動作をすることを特徴とするA/D
    変換器。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005039056A1 (ja) * 2003-10-21 2005-04-28 Fujitsu Limited D/a変換回路及びa/d変換回路
EP1739842A1 (en) 2005-06-23 2007-01-03 Fujitsu Limited A/D converter
WO2010053070A1 (ja) 2008-11-05 2010-05-14 日本電気株式会社 電子回路システム、トラックホールド回路モジュール、電子回路の動作制御方法及びそのプログラム
JP2010171981A (ja) * 2009-01-26 2010-08-05 Fujitsu Semiconductor Ltd 電流モード回路
JP2021069107A (ja) * 2019-10-18 2021-04-30 シャープ株式会社 固体撮像素子

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005039056A1 (ja) * 2003-10-21 2005-04-28 Fujitsu Limited D/a変換回路及びa/d変換回路
US7397407B2 (en) 2003-10-21 2008-07-08 Fujitsu Limited D/A conversion circuit and A/D conversion circuit
US7760125B2 (en) 2003-10-21 2010-07-20 Fujitsu Microelectronics Limited A/D conversion circuit for use with low-potential and high-potential power supplies
US7876253B2 (en) 2003-10-21 2011-01-25 Fujitsu Semiconductor Limited A/D conversion circuit for use with low-potential and high-potential power supplies
EP1739842A1 (en) 2005-06-23 2007-01-03 Fujitsu Limited A/D converter
US7250883B2 (en) 2005-06-23 2007-07-31 Fujitsu Limited A/D converter
WO2010053070A1 (ja) 2008-11-05 2010-05-14 日本電気株式会社 電子回路システム、トラックホールド回路モジュール、電子回路の動作制御方法及びそのプログラム
US8415984B2 (en) 2008-11-05 2013-04-09 Nec Corporation Electronic circuit system, track hold circuit module, electronic circuit operation control method, and program thereof
JP2010171981A (ja) * 2009-01-26 2010-08-05 Fujitsu Semiconductor Ltd 電流モード回路
JP2014060809A (ja) * 2009-01-26 2014-04-03 Fujitsu Semiconductor Ltd 電流モード回路
JP2021069107A (ja) * 2019-10-18 2021-04-30 シャープ株式会社 固体撮像素子
US11122233B2 (en) 2019-10-18 2021-09-14 Sharp Kabushiki Kaisha Solid-state imaging device with high resolution A/D conversion

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