JPH0879080A - A/d変換器 - Google Patents
A/d変換器Info
- Publication number
- 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。
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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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1】本発明のA/D変換器の一実施例を示す図であ
る。
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。
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。
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。
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。
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)
- 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21377794A JP2814928B2 (ja) | 1994-09-07 | 1994-09-07 | A/d変換器 |
US08/358,320 US5579006A (en) | 1993-12-28 | 1994-12-19 | A/D converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21377794A JP2814928B2 (ja) | 1994-09-07 | 1994-09-07 | A/d変換器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0879080A true JPH0879080A (ja) | 1996-03-22 |
JP2814928B2 JP2814928B2 (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=16644867
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21377794A Expired - Lifetime JP2814928B2 (ja) | 1993-12-28 | 1994-09-07 | A/d変換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2814928B2 (ja) |
Cited By (5)
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 |
-
1994
- 1994-09-07 JP JP21377794A patent/JP2814928B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (12)
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 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2814928B2 (ja) | 1998-10-27 |
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