KR19980069932A - 아날로그/디지털 변환기 제어 방법 - Google Patents

아날로그/디지털 변환기 제어 방법 Download PDF

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Abstract

래더 저항의 탭 전환에 의해 과도 상태에 있는 참조 전압의 영향에 의해 AD 변환기의 변환 정밀도의 향상을 도모할 수 없었던 문제를 해결하고자,
캐패시터(8)의 충전 완료 후에 제1 스위치(10)를 제2 스위치(11) 및 제3 스위치(12)와는 독립적으로 동작시킴으로써, AD 변환시, 우선 제1 스위치를 오프시키고, 제2 스위치와 제3 스위치를 온시켜서 캐패시터를 충전하고, 그 후, 제2 스위치와 제3 스위치를 오프시켜서 제1 스위치를 온시키고, 이후, 스위치군(6)으로부터 출력되는 참조 전압을 순차 변화시키면서 제1 스위치만을 그 참조 전압이 안정될 때까지의 기간은 오프로 하고 그 후 온으로 하도록 하였다.

Description

아날로그/디지털 변환기 제어 방법
본 발명은 아날로그/디지털 변환기(이하, AD 변환기라 함)를 제어하는 AD 변환기 제어 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 기판 상에 구성되고 반도체 집적 회로에 구성되는 AD 변환기의 제어에 관한 것이다.
도 18은, 예를 들면 일본 특허 공개 공보 제1-321728호에 게재된 종래의 AD 변환기 제어 방법이 적용되는, 샘플 홀드 기능을 갖는 순차 변환 방식의 4비트 AD 변환기의 구성을 도시한 블록도이고, 도면에 있어서, 도면 부호 1은 제어 회로, 2는 제어 회로(1)가 출력하는 디지털 데이터를 유지하는 순차 근사 레지스터이고, 3은 래더 저항, 4, 5는 이 래더 저항(3)에 해당 AD 변환기로 변환 가능한 최대 전압과 같은 기준 전압 V를 인가하기 위한 전원 단자, 6은 순차 근사 레지스터(2)의 출력 데이터에 따라서 래더 저항(3)에 의해 생성되는 복수의 전압으로부터 1개를 참조 전압 VREF로서 선택하는 스위치군이다. 또, 이 래더 저항(3)과 스위치군(6)은 제어 회로(1)가 출력하는 디지털 데이터를 참조 전압으로 디지털/아날로그 변환하는 DA 변환부로서 기능하고 있다.
또한, 7은 입력 전압 VIN이 입력되는 입력 단자, 8은 캐패시터, 9는 인버터이고, 이 캐패시터(8)와 인버터(9)는 입력 전압 VIN과 참조 전압 VREF와의 비교를 행하는 초퍼형 비교기를 형성하고 있다. 10은 제1 스위치, 11은 제2 스위치, 12는 제3 스위치이고, 13은 이들 각 스위치(10)로부터 12의 온/오프의 타이밍 신호, 및 순차 근사 레지스터(2)로부터 스위치군(6)으로의 데이터 송출의 타이밍 신호를 발생시키는 타이밍 제너레이터이다.
다음에 동작에 대해 설명한다.
도 20은 상기 도 18에 도시된 AD 변환기의, 종래의 AD 변환기 제어 방법에 의한 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다. 여기서, 이 도 20은 입력 전압 VIN으로서, 기준 전압 V의 0. 63배의 전압 0. 63 V가 입력 단자(7)에 의해 인가되어 있는 경우에 대해 예시한 것이다. 타이밍 제너레이터(13)가 발생하는 타이밍 신호에 의해, 우선 제1 스위치(10)를 오프로 하고, 그 후, 순차 근사 레지스터(2)가 유지하고 있는 값을 스위치군(6)에 송출시킨다. 순차 근사 레지스터(2)로부터는 최초로 예를 들면 16진인 「8h」가 출력된다. 그리고, 그 값을 갖는 데이터에 따라서, 스위치군(6)은 래더 저항(3)에 의해 생성된 전압치(1/2) V를 갖는 참조 전압 VREF를 출력한다. 래더 저항(3)은 기준 전압 V를 분압하고, 복수의 전압 Vi(i=1∼n)을 생성한다. 이와 같이, 스위치군(6)은 순차 근사 레지스터(2)로부터의 디지털 데이터에 따라서 래더 저항(3)에 의해 생성된 복수의 전압 Vi로부터 1개를 참조 전압 Vref로서 선택한다.
타이밍 제너레이터(13)는 다음에, 제3 스위치(12)를 온으로 하여 캐패시터(8)의 충전을 가능하게 하고, 또한 제2 스위치(11)를 온으로 하여 입력 단자(7)에 입력된 입력 전압 VIN에 의해 캐패시터(8)를 충전한다. 캐패시터(8)가 충전되면 제2 스위치(11)와 제3 스위치(12)를 순차 오프시키고, 또한 제1 스위치(10)를 온으로 한다. 제1 스위치(10)의 온에 의해 스위치군(6)이 출력하는 참조 전압 VREF가 캐패시터(8)에 공급되어, 입력 전압 VIN과 비교된다. 이 경우, 입력 전압 VIN이 0. 63 V이고, 참조 전압 VREF가 (1/2) V이기 때문에 인버터(9)의 출력치는 「0」으로 된다.
제어 회로(1)는 이 인버터(9)의 출력치「0」을 받으면, 출력하고 있는 디지털 데이터를 16진인 「Ch」로 변화시킨다. 이 디지털 데이터는 순차 근사 레지스터(2)를 통해 스위치군(6)으로 보내지고, 그에 대응한 전압치(3/4) V가 참조 전압 VREF로서 스위치군(6)으로부터 출력된다. 도 20에 도시한 바와 같이, 캐패시터(8)가 최초로 참조 전압으로 충전되었을 때에 제1 스위치(10)는 이미 온되고, 제2 스위치(11) 및 제3 스위치(12)는 모두 오프되어 있기 때문에, 최초의 참조 전압이 캐패시터에 인가된 후에 이들 스위치의 온/오프 동작을 반복할 필요는 없다. 따라서, 제1 스위치(10)는 온, 제2 스위치(11) 및 제3 스위치(12)는 오프의 상태로 유지되어 있기 때문에, 이 (3/4) V의 참조 전압 VREF가 제1 스위치(10)를 통해 캐패시터(8)에 공급되고, 0. 63 V의 입력 전압 VIN과 비교된다. 그 결과, 인버터(9)의 출력치는 「1」로 되고, 이하, 마찬가지의 제어 동작이 반복되어, 16진인「Ah」가 변환 결과로서 출력된다.
여기서, 제어 회로(1)에 의해 순차 근사 레지스터(2)를 통해 스위치군(6)으로 보내지는 디지털 데이터가 변화하면, 스위치군(6)의 1개의 스위치가 on 상태로부터 off 상태로 전환되고 또 다른 스위치가 off 상태로부터 on 상태로 전환된다. 이 스위칭 동작은 도 20에 도시한 바와 같이, 스위치군(6)으로부터 출력되는 참조 전압 VREF를 제어 도중의 과도 상태로 한다. 즉, 그 동안 참조 전압 VREF는 불안정한 상태에 있다. 2비트째 이후에서는, 제1 스위치(10)가 온, 제2 스위치(11) 및 제3 스위치(12)가 오프로 유지되고 있는 동안에 순차 근사 레지스터(2)의 출력이 변화하기 때문에 입력 전압 VIN과의 비교가 아직 안정되어 있지 않은 참조 전압 VREF와의 사이에서 행해지게 된다. 따라서, AD 변환기의 변환 정밀도는 래더 저항(3)의 탭 전환에 기인하는 제어 도중의 과도 상태의 참조 전압의 변화의 영향을 받게 된다.
또한, 용량 결합 방식의 AD 변환기에 대해서도, 상기 S H 기능을 지닌 순차 변환 방식의 AD 변환기의 AD 변환기 제어 방법과 동등한 제어 방법으로 제어되고 있었다. 다음에 이 용량 결합 방식의 AD 변환기의 AD 변환기 제어 방법에 대해 설명한다.
도 19는 종래의 AD 변환기 제어 방법이 적용되는 8비트의 용량 결합 방식의 AD 변환기의 구성을 도시한 블록도이고, 도 18의 각부에 상당하는 부분에는 동일 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 도면에 있어서, 도면 부호 14는 제2 캐패시터이고, 15는 예를 들면 아날로그 기준 전위 AVSS 등의 기준이 되는 전위가 인가되어 있는 기준 단자, 16은 상위 비트의 비교와 하위 비트의 비교에 이용되는 참조 전압 VREF를 따로 따로 출력하는 점에서 보면, 도 18에 부호 6을 붙여 도시한 것과는 다른 스위치군이다. 17은 제4 스위치, 18은 제5 스위치이고, 이들에는, 예를 들면 전계 효과 트랜지스터 아날로그 스위치와 같은 반도체 스위치가 이용되고, 타이밍 제너레이터(13)가 발생하는 타이밍 신호에 따라 온/오프 동작하고 있다.
다음에 동작에 대해 설명한다.
도 21은 종래의 AD 변환기 제어 방법에 의한, 도 19에 도시한 용량 결합 방식의 AD 변환기의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다. 또, 이 용량 결합 방식의 AD 변환기는 변환 비트수가 많은 경우에 이용하여 변환 정밀도를 향상시키기 위한 하나의 수법이다. 도 19에 도시한 8비트의 용량 결합 방식 AD 변환기는, 상위의 5비트와 하위의 3비트의 AD 변환을 따로 따로 실행한다. 제1 스위치(10), 제2스위치(11), 제3 스위치(12), 제4 스위치(17), 및 제5 스위치(18)는 모두, 제1 캐패시터(8) 및 제2 캐패시터(14)의 충전시에, 이하에 설명하는 타이밍으로 일제히 온/오프 동작하며, 그 후는 온/오프 동작을 반복하지 않는다. 즉, 입력 전압 VIN의 AD 변환시에는, 우선 제1 스위치(10)와 제4 스위치(17)를 오프, 제3 스위치(12)와 제2 스위치(11), 및 제5 스위치(18)를 온시켜서, 제1 캐패시터(8)와 제2 캐패시터(14)를 충전한다. 충전이 끝나면, 제2 스위치(11)와 제3 스위치(12), 및 제5 스위치(18)를 오프시키고, 그 후, 제1 스위치(10)와 제4 스위치(17)를 온시켜서 AD 변환을 개시한다.
상위 비트의 비교가 개시되면, 우선 스위치군(16)으로부터 출력된 참조 전압 VREF가, 온하고 있는 제1 스위치(10)를 경유하여 제1 캐패시터(8)에 공급된다. 또, 상위 비트의 비교시에는, 제2 캐패시터(14)에 온하고 있는 제4 스위치(17)를 경유하여, 항상 일정 전압(0V)이 스위치군(16)에 의해 고정적으로 공급되고 있다. 인버터(9)는 그 참조 전압 VREF와, 제1 캐패시터(8)와 제2 캐패시터(14)의 충전 전압의 합과의 비교를 행하고, 그 비교 결과에 기초하는 출력을 제어 회로(1)로 보낸다. 제어 회로(1)는 그에 기초해서 출력하는 디지털 데이터를 변화시키고, 그에 따라 스위치군(16)으로부터 제1 스위치(10)로 보내지는 참조 전압 VREF가 변화한다. 그 때, 제1 스위치(10)는 온 상태로 유지되어 있기 때문에, 그 참조 전압 VREF가 제1 캐패시터(8)에 공급되고, 인버터(9)로부터 그 비교 결과에 기초하는 출력이 제어 회로(1)에 송출된다. 이하 마찬가지로 하여, 상위 5비트의 나머지 비트를 얻기 위해서 한층 더 AD 변환이 행해진다.
상위 비트의 비교가 종료하면 하위 비트의 비교로 옮겨 간다. 이 하위 비트의 비교가 개시되면, 스위치군(16)으로부터 출력된 참조 전압 VREF가, 온 상태의 제4 스위치(17)를 경유하여 제2 캐패시터(14)에 공급된다. 또, 이 하위 비트의 비교시에는, 제1 캐패시터(8)에 온 상태의 제1 스위치(10)를 경유하여, 확정된 상위 5비트와 0으로 세트된 하위 3비트로 이루어지는 2치 데이터에 대응하는 전압치(이하, 최종 전압치라 함)가 항상 스위치군(16)으로부터 고정적으로 공급되고 있다. 인버터(9)는 그 최종 전압치와 참조 전압 VREF의 합과, 제1 캐패시터(8)와 제2 캐패시터(14)의 충전 전압의 합과의 비교를 행하고, 그 비교 결과에 기초하는 출력을 제어 회로(1)로 보낸다. 제어 회로(1)는 그것에 기초해서 출력하는 디지털 데이터를 변화시키고, 그에 따라 스위치군(16)으로부터 제4 스위치(17)에 보내지는 참조 전압 VREF가 변화한다. 그 때, 제4 스위치(17)는 온 상태로 유지되어 있기 때문에, 그 참조 전압 VREF가 제2 캐패시터(14)에 공급되어, 인버터(9)에 의한 비교 결과에 기초한 출력이 제어 회로(1)로 송출된다. 이하 마찬가지로 하여, 하위 3비트의 나머지 비트를 얻기 위해서 한층 더 AD 변환이 행해진다.
이와 같이, 인버터(9)에는, 제1 캐패시터(8) 혹은 제2 캐패시터(14)를 통해, 래더 저항(3)에 의해 생성되고, 스위치군(6)에서 선택된 참조 전압 VREF가 입력되게 되고, 상위 비트의 비교시에 있어서도, 하위 비트의 비교시에 있어서도, 제1 스위치(10) 및 제4 스위치(17)가 모두 온 상태로 유지되어 있기 때문에, 스위치군(6)의 제어 도중의 과도 상태에 있는 불안정한 참조 전압 Vref가, 그 온 상태에 있는 제1 스위치(10), 제4 스위치(17)를 경유하여 제1 캐패시터(8) 또는 제2 캐패시터(14)로부터 인버터(9)의 입력측에 인가되게 된다. 그 때문에, AD 변환의 변환 정밀도가 이 제어 도중의 과도 상태에 있는 참조 전압 Vref의 영향을 받게 된다.
종래의 AD 변환기 제어 방법은 이상과 같이 구성되어 있으므로, S H 기능을 지닌 순차 변환 방식의 AD 변환기를 제어하는 것에 있어서는, 래더 저항(3)의 분압된 전압치를 참조 전압 VREF로서 선택하고 있는 스위치군(6)을, 제1 스위치(10)가 폐쇄된 상태로 제어하고 있기 때문에, 제어 도중의 과도 상태가 불안정한 참조 전압의 영향에 의해서 AD 변환의 변환 정밀도가 저하한다고 하는 문제가 있다. 또한, 상기한 바와 같이 AD 변환을 개시할 때에 제1 스위치(10)로부터 제3 스위치(12)는 소정의 타이밍으로 순차 작동하여 캐패시터(8)를 충전하고, 그 후, 제2 스위치(11)와 제3 스위치(12)를 순차 오프하고, 또한 제1 스위치(10)를 온한다. 그리고, 그 이후는 온/오프를 반복하지 않도록 되어 있다. 그 때문에, 상기한 바와 같은 문제가 있는데도 불구하고 그것을 회피할 수 없었다.
한편, 용량 결합 방식의 AD 변환기를 제어함에 있어서도, AD 변환시에는, 제1 스위치(10)와 제4 스위치(17)가 모두 폐쇄된 상태이기 때문에, 상위 비트의 비교및 하위 비트의 비교에 관계 없이, 스위치군(6)의 제어 도중의 과도 상태에 있는 불안정한 참조 전압 Vref의 영향에 의해, AD 변환의 변환 정밀도의 저하를 초래한다고 하는 과제가 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어지진 것으로, 참조 전압을 선택적으로 공급하는 스위치군의 제어 도중에 있어서의 참조 전압의 과도 상태에 의한 오차 전위 출력이 AD 변환에 악영향을 주지 않도록, 스위치군을 1개 이상의 캐패시터에 각각 전기적으로 접속하기 위한 1개 이상의 스위치를 독립하여 제어하고, AD 변환의 변환 정밀도의 향상을 도모할 수 있는 AD 변환기 제어 방법을 얻는 것을 목적으로 한다.
청구 범위 제1항 기재의 발명에 관한 AD 변환기 제어 방법은, 캐패시터를 디지털 데이터로 변환되는 입력 전압으로 충전한 후에, 입력 전압을 캐패시터로부터 제거하고, DA 변환부가 제어 회로로부터 출력되는 디지털 데이터로부터 변환된 참조 전압을, DA 변환부와 상기 캐패시터간의 스위치를 온함으로써 캐패시터에 인가하여 캐패시터의 충전 전압에 기초해서 상기 제어 회로가 출력하는 새로운 디지털 데이터를 결정하고, 상기 디지털 데이터에 따라서 DA 변환부가 캐패시터로 송출하는 참조 전압을 새로운 값으로 변화시키는 것이며, 참조 전압이 변화하기 시작하기 전에, 선택적으로 상기 스위치를 오프하여 DA 변환부가 출력하는 참조 전압이 안정될 때까지 스위치를 오프 상태로 유지한다.
청구 범위 제2항 기재의 발명에 관한 AD 변환기 제어 방법은, DA 변환부가 출력하는 참조 전압이 변화할 때마다, 스위치를 오프로 하여 참조 전압이 안정될 때까지 오프 상태로 유지한다.
청구 범위 제3항 기재의 발명에 관한 AD 변환기 제어 방법은, DA 변환부가 출력하는 참조 전압이 소정의 변화를 일으키는 경우만, 스위치를 오프로서 참조 전압이 안정될 때까지 오프 상태로 유지한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법이 적용되는 AD 변환기의 구성을 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 있어서의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트.
도 5는 본 발명의 제4 실시예 및 제5 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법이 적용되는 AD 변환기의 구성을 도시한 블록도.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 있어서의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 있어서의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트.
도 8은 본 발명의 제6 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법이 적용되는 AD 변환기의 구성을 도시한 블록도.
도 9는 본 발명의 제6 실시예에 있어서의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트.
도 10은 본 발명의 제7 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법이 적용되는 AD 변환기의 구성을 도시한 블록도.
도 11은 본 발명의 제7 실시예에 있어서의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트.
도 12는 본 발명의 제8 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법이 적용되는 AD 변환기의 구성을 도시한 블록도.
도 13은 본 발명의 제8 실시예에 있어서의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트.
도 14는 본 발명의 제9 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법이 적용되는 AD 변환기의 구성을 도시한 블록도.
도 15는 본 발명의 제9 실시예에 있어서의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트.
도 16은 본 발명의 제9 실시예에 있어서의 제어 레지스터의 내용의 일례를 도시한 설명도.
도 17은 본 발명의 제10 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트.
도 18은 본 발명의 제1 실시예, 제2 실시예 및 종래의 AD 변환기 제어 방법이 적용되는, S H 기능을 지닌 순차 변환 방식에 의한 AD 변환기의 구성을 도시한 블록도.
도 19는 본 발명의 제10 실시예 및 종래의 AD 변환기 제어 방법이 적용되는, 용량 결합 방식에 의한 AD 변환을 도시한 블록도.
도 20은 종래의 S H 기능을 지닌 순차 변환 방식에 의한 AD 변환기 제어 방법의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트.
도 21은 종래의 용량 결합 방식에 의한 AD 변환기 제어 방법의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 제어 회로
3 : 래더 저항(DA 변환부)
6, 16 : 스위치군(DA 변환부)
8 : 캐패시터(제1 캐패시터)
10 : 제1 스위치
11 : 제2 스위치
12 : 제3 스위치
14 : 제2 캐패시터
17 : 제4 스위치
18 : 제5 스위치
〈제1 실시예〉
본 발명에 의한 AD 변환기 제어 방법을, 도 18에 도시한 바와 같은 S H 기능을 지닌 순차 변환 방식에 의한 AD 변환기에 적용할 수 있다. 이미 설명한 바와 같이, 도 18에 있어서, 도면 부호 1은 입력되는 신호에 따라서 출력하는 디지털 데이터를 변화시키는 제어 회로이고, 2는 이 제어 회로(1)가 출력하는 디지털 데이터에 의해서 세트/리셋되는, 4비트 구성의 순차 근사 레지스터이다. 3은 동일한 저항치를 갖는 복수(16개)의 저항이 직렬로 접속된 래더 저항이고, 4 및 5는 이 래더 저항(3)에 인가되는, 해당 AD 변환기에 의해서 변환 가능한 최대 전압 V가 공급되는 전원 단자이다. 6은 래더 저항(3)을 구성하고 있는 각 저항의 접속점에 접속된 복수(15개)의 스위치에 의해 이루어지고, 순차 근사 레지스터(2)가 출력하는 데이터에 따라서 제어되는 래더 저항(3)의 각 저항에 의해서 분압된 전압치를 선택하여, 그것을 참조 전압 VREF로서 출력하는 스위치군이다. 또, 이 래더 저항(3)과 스위치군(6)은, 제어 회로(1)가 출력하는 디지털 데이터를 DA 변환하여 참조 전압 VREF를 출력하는 DA 변환부로서 기능하고 있다.
또한, 도면 부호 7은 해당 AD 변환기에 의해서 디지털 데이터로 변환되는 아날로그의 입력 전압 VIN이 입력되는 입력 단자이다. 8은 스위치군(6)으로부터 출력되는 참조 전압 VREF와 이 입력 단자(7)로부터 입력된 입력 전압 VIN과의 비교를 행하는 초퍼형 비교기를 형성하는 캐패시터이고, 9는 이 캐패시터(8)의 일단이 그 입력측에 접속되어, 캐패시터(8)와 함께 초퍼형 비교기를 형성하는 인버터이다. 10은 스위치군(6)으로부터 출력되는 참조 전압 VREF를 캐패시터(8)의 타단에 인가하기 위한 제1 스위치, 11은 입력 단자(7)에 의해 입력된 입력 전압 VIN을 캐패시터(8)의 타단에 인가하기 위한 제2 스위치이고, 12는 인버터(9)의 입력측과 출력측을 단락하여, 캐패시터(8)의 충전을 가능하게 하기 위한 제3 스위치이다. 또, 이들 각 스위치(10)로부터 12에는, 예를 들면 전계 효과 트랜지스터 아날로그 스위치와 같은 반도체 스위치가 이용되고 있다. 13은 이들 제1 스위치(10), 제2 스위치(11) 및 제3 스위치(12)를 온/오프시키는 타이밍 신호를 발생시킴과 동시에, 순차 근사 레지스터(2)에 저장된 데이터의 스위치군(6)으로의 송출 타이밍 신호를 발생시키는 타이밍 제너레이터이다.
다음에 동작에 대해 설명한다.
도 1은 이 제1 실시예의 AD 변환기 제어 방법에 의한, 도 18에 도시한 AD 변환기의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다. 또, 이 도 1은 입력 단자(7)에 기준 전압 V의 0. 63배의 전압 0. 63 V를 입력 전압 VIN으로서 인가하고, 그것을 AD 변환하는 경우에 대해 예시한 것이다. 이 실시예에서는, 캐패시터(8)의 충전시에 소정의 타이밍으로 제1 스위치(10)로부터 제3 스위치(12)가 순차 동작한 후라도, 제1 스위치(10)는 제2 스위치(11) 및 제3 스위치(12)와는 독립적으로 동작하도록 구성되어 있다.
AD 변환을 개시하는데 있어서, 종래의 AD 변환기 제어 방법의 경우와 마찬가지로 타이밍 제너레이터(13)는 타이밍 신호를 발생시키고, 우선 제1 스위치(10)를 오프로 한다. 그 후, 순차 근사 레지스터(2)에 대해서도, 그것이 유지되어 있는 디지털 데이터를 스위치군(6)으로 송출시키기 위한 타이밍 신호를 공급한다. 제1 비트의 변환시에는, 순차 근사 레지스터(2)에는 디지털 데이터로서 예를 들면 16진인「8h」가 제어 회로(1)에 의해서 공급되어 있다. 여기서, 래더 저항(3)에 인가된 기준 전압 V는 그 16개의 저항에 의해서 16등분되어 있고, 스위치군(6)은 순차 근사 레지스터(2)로부터 보내져 온 이 「8h」의 데이터에 의해 제어되어, 그 15개의 스위치 중 8번째의 스위치를 폐쇄하고, 래더 저항(3)에 의해 분압된 (1/2) V의 전압을 참조 전압 VREF로서 선택한다.
타이밍 제너레이터(13)는 다음에 발생하는 타이밍 신호에 의해서, 제3 스위치(12)를 온으로 하고, 또한 제2 스위치(11)를 온으로 한다. 제3 스위치(12)가 온이 되면 인버터(9)의 입력측과 출력측이 단락되어, 해당 인버터(9)의 입출력 특성에 의해서 정해지는 동일한 전위 V0으로 되고, 그것이 캐패시터(8)의 일단에 인가된다. 그 후, 제2 스위치(11)가 온됨으로써, 캐패시터(8)의 타단에는 입력 단자(7)에 입력된 입력 전압 VIN이 인가되고, 캐패시터(8)는 이 입력 전압 VIN과 상기 전위 V0과의 전위차로 충전된다. 캐패시터(8)가 충전되면, 타이밍 제너레이터(13)는 다음 타이밍 신호를 발생시켜서, 제2 스위치(11)를 오프시키고, 계속하여 제3 스위치(12)를 오프시킨다.
그 후, 타이밍 제너레이터(13)는 다음 타이밍 신호를 발생시켜서 제1 스위치(10)를 온으로 하고, 그 때 스위치군(6)으로부터 출력되어 있는 참조 전압 VREF를 이 제1 스위치(10)를 통해 캐패시터(8)에 인가한다. 이것에 의해서, 이 참조 전압 VREF와 입력 전압 VIN과의 비교가 행해지고, 이 경우, 참조 전압 VREF가 (1/2)V, 입력 전압 VIN이 0. 63 V에서, VINVREF이기 때문에 인버터(9)의 출력치는 「0」으로 된다. 이 인버터(9)의 출력치「0」은 제어 회로(1)에 입력되고, 제어 회로(1)는 그것에 기초해서, 출력하고 있는 디지털 데이터의 값을 16진인「8h」로부터「Ch」로 변화시켜서, 그것을 순차 근사 레지스터(2)에 세트한다.
여기서, 타이밍 제너레이터(13)는 다음 타이밍 신호를 발생시켜서, 제1 스위치(10)를 오프시킨 후, 순차 근사 레지스터(2)에 대해 유지되어 있는 디지털 데이터를 스위치군(6)으로 전송시킨다. 스위치군(6)은 순차 근사 레지스터(2)로부터 보내져 온 디지털 데이터에 따라서, 그 값「Ch」에 대응한 전압치 (3/4) V를 참조 전압 VREF로서 출력한다. 또, 이 때, 제2 스위치(11) 및 제3 스위치(12)는 모두 그대로 오프 상태로 유지되어 있지만, 상술한 바와 같이, 제1 스위치(10)도 온으로부터 오프로 전환되어 있기 때문에 스위치군(6)으로부터 출력되는, 전압치가 (1/2) V로부터(3/4) V로의 변화의 과도 상태에 있는 참조 전압 VREF가, 이 제1 스위치(10)를 통해 캐패시터(8)에 공급되는 일은 없다.
(1/2) V로부터 (3/4) V로 변화한 참조 전압 VREF의 값이 안정될 때까지의 기간, 제1 스위치(10)를 오프시킨 후, 타이밍 제너레이터(13)는 다음 타이밍 신호를 발생시켜서 제1 스위치(10)를 온시킨다. 또, 여기서 말하는 참조 전압 VREF의 값이 안정될 때까지의 기간이란, 참조 전압 VREF의 값이 완전히 안정되는 경우는 실제상 있을 수 없고, 스위치군의 특성상의 변동에 의해 안정될 때까지의 시간은 일정하지 않기 때문에 인버터(9)의 응답 특성으로부터, 참조 전압 VREF의 변화에 인버터(9)가 추종하지 않을 정도의 안정도를 얻을 수 있을 때까지의 기간이라고 함으로써, 이 명세서에서는 일관하여 그 의미로 사용하고 있다. 또한, 제1 스위치(10)를 의도적으로 오프시키는 것이 본 발명의 특징이며, 오프되어 있는 시간의 길이를 규정하는 것은 아니다.
스위치군(6)으로부터 출력되어 있는 참조 전압 VREF가 (3/4)V로 안정되어, 타이밍 제너레이터(13)가 발생한 타이밍 신호에 의해서 제1 스위치(10)가 온하면, 그 참조 전압 VREF이 제1 스위치(10)를 통해 캐패시터(8)에 인가된다. 그 때, 캐패시터(8)는 최초로 충전한 입력 전압 VIN으로 유지되어 있으므로, 그것과 새로운 참조 전압 VREF와의 비교가 행해진다. 이 경우는, 새로운 참조 전압 VREF가 (3/4) V, 입력 전압 VIN이 0. 63 V이므로, VINVREF로 되어, 인버터(9)의 출력치는 「1」로 된다.
이하, 스위치군(6)으로부터 출력되는 (5/8) V의 참조 전압 VREF와의 비교 이후의 비교에 대해서도 상기와 마찬가지의 제어 동작이 반복되고, 최종적으로는 제2 스위치(11)가 오프하기 직전의 입력 전압 VIN의 값 0. 63 V의 AD 변환치가, 순차 근사 레지스터(2)로부터 16진인「Ah」로서 얻어진다.
이와 같이, 이 제1 실시예에 의하면 제어 회로(1)로부터 순차 근사 레지스터(2)를 통해 스위치군(6)에 보내지는 디지털 데이터가 변화하고, 스위치군(6)에 의한 래더 저항(3)의 탭 전환 제어 도중의 과도 상태에 있어서, 참조 전압 VREF가 불안정한 상태에 있는 경우에, 제1 스위치(10)가 오프되어 참조 전압 VREF를 캐패시터(8)에 인가하지 않도록 하고 있기 때문에, 입력 전압 VIN을 아직 안정되어 있지 않는 참조 전압 VREF와 비교하는 일이 없어져서, 래더 저항(3)의 탭 전환에 기인하는, 스위치군(6)의 제어 도중의 과도 상태에 있는 불안정한 참조 전압 Vref의 영향을 받는 일이 없는 AD 변환기 제어 방법을 얻을 수 있는 효과가 있다.
〈제2 실시예〉
제2 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법은, 참조 전압 VREF의 변화가 소정치 이상인 경우에만 제1 스위치(10)를 오프시키는 것이다. 도 2는 그와 같은 본 발명의 제2 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다. 또, AD 변환기의 구성은 도 18에 도시한 제1 실시예의 그것과 동일하기 때문에, 여기서는 구성의 설명을 생략한다.
다음에 동작에 대해 설명한다.
AD 변환 동작을 개시하는데 있어서, 제1 실시예의 경우와 마찬가지로, 타이밍 제너레이터(13)는 타이밍 신호를 발생시키고, 우선 제1 스위치(10)를 오프로 한다. 그 후, 순차 근사 레지스터(2)에 대해서도, 그것이 유지되어 있는 디지털 데이터를 스위치군(6)에 송출시키기 위한 타이밍 신호를 공급한다. 제1 비트의 변환시에는, 순차 근사 레지스터(2)에는 디지털 데이터로서 예를 들면 16진인「8h」가 제어 회로(1)에 의해서 공급되어 있다. 여기서, 래더 저항(3)에 인가된 기준 전압 V는 그 16개의 저항에 의해서 16등분되어 있고, 스위치군(6)은 순차 근사 레지스터(2)로부터 보내져 온 이 「8h」의 데이터에 의해 제어되고, 그 15개의 스위치 중 8번째의 스위치를 폐쇄하고, 래더 저항(3)에 의해 분압된 (1/2) V의 전압을 참조 전압 VREF로서 선택한다.
다음에, 타이밍 제너레이터(13)가 제3 스위치(12)를 온시키고, 계속해서 제2 스위치(11)를 온시킨다. 이에 따라, 인버터(9)의 입출력 전압은 해당 인버터(9)의 입출력 특성으로 정해지는 전위 V0으로 되고, 캐패시터(8)는 이 전위 V0와 입력 단자(7)에 입력되는 입력 전압 VIN과의 전위차로 충전된다. 그 후, 타이밍 제너레이터(13)는 제2 스위치(11)와 제3 스위치(12)를 순차 오프시킨 후, 제1 스위치(10)를 온시킨다. 그 때, 스위치군(6)으로부터는 참조 전압 VREF로서, 제어 회로(1)에 의해서 순차 근사 레지스터(2)에 세트된 디지털 데이터의 값, 즉 16진인「8h」에 대응한 전압치(1/2) V가 출력되어 있다.
이 참조 전압 VREF를 제1 스위치(10)를 통해 캐패시터(8)에 인가하고, 참조 전압 VREF와 입력 전압 VIN과의 비교를 행한다. 이 경우, 참조 전압 VREF가 (1/2) V, 입력 전압 VIN이 0. 63 V이고, VINVREF가 되며, 인버터(9)의 출력치는 「0」으로 된다. 제어 회로(1)는 이 인버터(9)의 출력치「0」에 기초해서 출력 데이터를 16진인「Ch」로 변경하고, 스위치군(6)으로부터 출력되는 참조 전압 VREF는 (1/2) V로부터 (3/4) V로 변화한다. 이 참조 전압 VREF의 변화량이, 일정치, 예를 들면 (1/4) V 이상인 경우에만, 타이밍 제너레이터(13)는 참조 전압 VREF가 안정될 때까지, 이 제1 스위치(10)를 오프로 하는 제어를 실행한다. 이 경우에는, 해당 참조 전압 VREF의 변화량은 (1/2) V로부터 (3/4) V로의 (1/4) V이기 때문에, 타이밍 제너레이터(13)는 참조 전압 VREF가 안정될 때까지, 즉, 참조 전압 Vref가 변화를 개시하고 나서 새로운 값으로 안정될 때까지의 기간 동안, 제1 스위치(10)를 오프로 한다.
그 후, 참조 전압 VREF가 (3/4) V로 안정되어, 타이밍 제너레이터(13)가 제1 스위치(10)를 온으로 하면, 그것을 통해 이 참조 전압 VREF가 캐패시터(8)에 인가되고, 유지되어 있는 입력 전압 VIN과 비교된다. 이 경우에는, 참조 전압 VREF가 (3/4) V, 입력 전압 VIN이 0. 63 V이기 때문에 VINVREF로 되고, 인버터(9)의 출력치는 「1」로 된다. 제어 회로(1)는 그것에 기초해서 출력 데이터를 16진인「Ch」로 변경하고, 스위치군(6)으로부터의 참조 전압 VREF는 (3/4) V로부터 (5/8) V로 변화한다. 이 경우의 참조 전압 VREF의 변화량은 (1/8) V이기 때문에, 제1 스위치(10)는 그대로 온의 상태를 유지한다.
이후의 비교 처리에 있어서는, 제1 스위치(10)는 제2 스위치(11) 및 제3 스위치(12)와 마찬가지로 온/오프 동작을 하지 않고, 스위치군(6)의 제어 도중의 과도 상태에 있는 참조 전압 VREF가 그대로 캐패시터(8)에 인가되어 AD 변환이 행해지게 된다. 그러나, 참조 전압 VREF의 변화량이 작은 경우에는, 제어 도중의 과도 상태에 있는 참조 전압 Vref의 그 새로운 값으로부터의 어긋남도 작고, 그 변환 정밀도에 미치는 영향은 문제가 될 정도의 것은 아니다. 그리고, 최종적으로는 제2 스위치(11)가 오프하기 직전의 입력 전압 VIN의 값 0. 63 V의 AD 변환치가, 순차 근사 레지스터(2)로부터 16진인「Ah」로서 얻어진다.
이와 같이, 이 제2 실시예에 의하면 참조 전압 VREF의 변화가 큰 경우에 대해서만, 참조 전압 VREF가 안정될 때까지의 동안 제1 스위치(10)를 오프시킴으로써, 스위치군(6)에 의한 제어 도중의 과도 상태에 있는 참조 전압 Vref의 영향을 억제하여 변환 정밀도의 향상을 도모함과 동시에, 제1 스위치(10)를 오프시키는 제어를 삭감하여 AD 변환 처리의 고속화도 가능하게 하는 AD 변환기 제어 방법을 얻을 수 있는 효과가 있다.
〈제3 실시예〉
본 발명의 제3 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법은, 제1 스위치(10)를 참조 전압 VREF가 안정될 때까지의 기간은 오프로 하고 그 후 온시키는 제어를, 미리 설정되어 있는 횟수만큼 실행하는 것이다. 도 3은 그와 같은 본 발명의 제3 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법이 적용되는 AD 변환기의 구성을 도시한 블록도이다. 도면에 있어서, 도면 부호 19는 그 제1 스위치(10)를 오프시키는 횟수가 소프트웨어적으로 설정되는 레지스터이고, 타이밍 제너레이터(13)는 이 레지스터(19)의 설정치에 기초해서 , 제1 스위치(10)로의 타이밍 신호를 생성하는 것이다. 또, 다른 부분에 대해서는, 도 18에 도시한 제1 실시예의 경우와 동일하기 때문에, 그 설명을 생략한다.
다음에 동작에 대해 설명한다.
여기서, 도 4는 본 발명의 제3 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방식을 실현하는 도 3에 도시한 AD 변환기의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다. AD 변환 동작을 개시시킬 때, 우선 레지스터(19)에 제1 스위치(10)를 오프하여 오프 상태로 유지하는 소정의 횟수를 소프트웨어에 의해 설정한다. 도 4의 타이밍 차트에서는, 제1 스위치(10)를 오프시켜서 오프 상태로 유지하는 그 소정의 횟수로서 「02」가 레지스터(19)에 설정되어 있는 경우에 대해서 도시하고 있다. 이와 같이, AD 변환 전에 미리 설정된 횟수 설정 레지스터(19)의 내용에 의존하는 임의의 횟수만, 제1 스위치(10)는 온/오프하는 것이 가능하게 된다.
AD 변환의 동작은 기본적으로는 제1 실시예 및 제2 실시예의 경우와 동등하지만, 제1 스위치(10)의 온/오프의 횟수가 AD 변환 동작 전에 미리 정해지고 있는 점이 다르다. 타이밍 제너레이터(13)는, 캐패시터(8)가 입력 전압 Vin으로 충전된 후 순차 근사 레지스터(2)로 세트된 새로운 디지털 데이터를 스위치군(6)으로 보내어 참조 전압 VREF를 변화시킬 때마다, 만일 제1 스위치(10)를 오프시켜서 오프 상태로 유지하는 동작이 반복된 횟수가 레지스터(19)에 기록된 설정치에 도달하지 않으면, 타이밍 신호를 발생하여 그 참조 전압 VREF가 안정될 때까지, 제1 스위치(10)를 오프시킨다. 그 후, 타이밍 제너레이터(13)는 제1 스위치를 온하는 타이밍 신호를 생성한다. 그 결과, 스위치군(6)에 의해 출력된 참조 전압 Vref가 제1 스위치(10)를 통해 캐패시터(8)에 인가되고, 입력 전압 Vin과 비교된다. 이 제1 스위치를 오프하여 오프 상태로 유지하는 제어가 레지스터(19)에 미리 설정되어 있는 횟수(도시의 예에서는 2회)만큼 실행되면, 참조 전압 VREF가 변화하더라도, 타이밍 제너레이터(13)는 그 이후 제1 스위치(10)를 오프하는 타이밍 신호를 발생하는 일은 없다.
참조 전압 VREF의 3회째 이후의 변화시에 있어서는, 제1 스위치(10)는 상기한 오프/온의 일련의 동작을 실행하지 않고, 온상태로 유지된다. 따라서, 제어 도중의 과도 상태에 있는 불안정한 참조 전압 VREF가 그대로 캐패시터(8)에 인가된다. 그 때문에, 아직 안정되지 않는 참조 전압 Vref와 입력 전압 Vin과의 비교가 실행될가능성이 있다. 그러나, 그 참조 전압 VREF의 변화량은 작은 것이기 때문에, 제어 도중의 과도 상태에 있는 불안정한 참조 전압 Vref의 새로운 값으로부터의 어긋남은 작고 그 변환 정밀도에 공급하는 영향은 거의 문제가 되지는 않는다. 그리고, 최종적으로는 제2 스위치(11)가 오프하기 직전의 입력 전압 VIN의 AD 변환치가, 순차 근사 레지스터(2)로부터 얻어진다.
이와 같이, 이 제3 실시예에 의하면 제1 스위치(10)를 오프하여 오프 상태로 유지하는 횟수를 소프트웨어에 의해 임의로 설정하고, 참조 전압 VREF의 변화량이 커서, 제어 도중의 과도 상태에 의한 오차 전위 출력의 영향을 받는 기간에 대해서는 제1 스위치(10)를 오프 상태로 유지한다. 또한, 참조 전압 VREF의 변화량이 작아져서, 제어 도중의 과도 상태에 의한 오차 전위 출력의 영향을 받지 않는 경우에 대해서는, 제1 스위치(10)를 오프시키지 않도록 제어할 수 있으므로, AD 변환기의 고속화 및 고정밀도화를 도모하는 효과가 있다.
〈제4 실시예〉
상기 제1 실시예로부터 제3 실시예에서는, 제1 스위치(10)의 동작 모드가 각각 단지 1개인 경우에 대해 도시하였지만, 본 발명의 이 제4 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법은, 제1 스위치(10)의 동작을 각각 규정하는 복수의 모드를 설치하고, 전환 신호에 따라서 제1 스위치(10)를 복수의 동작 모드 사이에서 전환시키는 것이다. 도 5는 그와 같은 제1 스위치(10)의 동작 모드가 전환이 가능한 AD 변환기의 구성을 도시한 블록도이다. 도면에 있어서, 도면 부호 20은 제1 스위치(10)를 제어하는 동작 모드를 지정하기 위한 정보가 소프트웨어에 의해 설정되고, 설정된 정보에 따른 전환 신호를 타이밍 제너레이터(13)에 출력하는 모드 설정 레지스터이고, 타이밍 제너레이터(13)는 이 모드 설정 레지스터(20)로부터의 전환 신호에 기초해서 제1 스위치(10)로의 타이밍 신호를 생성하는 것이다. 또, 다른 부분에 대해서는 도 18에 도시한 제1 실시예의 경우와 동일하기 때문에, 그 설명을 생략한다.
이 제4 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법에서는, 참조 전압 VREF가 변화하기 전에 타이밍 제너레이터(13)가 제1 스위치(10)를 그 참조 전압 VREF가 안정될때까지의 기간은 오프로 하는 타이밍 신호를 생성하고, 그 후 제1 스위치(10)를 온하는 타이밍 신호를 생성하는 제1 동작 모드와, 캐패시터(8)가 입력 전압 Vin으로 충전된 후, 타이밍 제너레이터(13)가 제2 스위치(11)와 제3 스위치(12)를 오프하는 타이밍 신호를 생성하고, 그리고 제1 스위치(10)를 온시킨 상태를 그대로 유지하는 타이밍 신호를 생성하는 제2 동작 모드가 설치되어 있다.
다음에 동작에 대해 설명한다.
도 6의 (a), 도 6의 (b)는 본 발명의 제4 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법을 실현하는 도 5에 도시한 AD 변환기의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이고, 도 6의 (a)에는 제1 동작 모드로 설정된 타이밍 제너레이터(13)에 의해 생성되는 타이밍 신호와 타이밍 제너레이터(13)를 그 제1 동작 모드로 설정하는 모드 설정 레지스터(20)로부터의 전환 신호가, 도 6의 (b)에는 제2 동작 모드로 설정된 타이밍 제너레이터(13)에 의해 생성되는 타이밍 신호와 타이밍 제너레이터(13)를 그 제2 동작 모드로 설정하는 모드 설정 레지스터(20)로부터의 전환 신호가 각각 도시되어 있다. AD 변환 동작을 개시시킬 때, 우선 모드 설정 레지스터(20)를 소프트웨어적으로 설정할 필요가 있다. 이 모드 설정 레지스터(20)를 소프트웨어로 설정함으로써, 제1 스위치(10)를 제1 동작 모드로 제어할지, 제2 동작 모드로 제어할지를 선택할 수 있다. 즉, 제1 동작 모드를 선택하고자 하는 경우에는 모드 설정 레지스터(20)에 「1」이 기록되고, 제2 동작 모드를 선택하고자 하는 경우에는 모드 설정 레지스터(20)에 「0」이 기록된다.
모드 설정 레지스터(20)에 소프트웨어에 의해 「1」이 기록되면, 타이밍 제너레이터(13)로 보내지는 전환 신호는 H 상태로 된다. 이 전환 신호를 받으면 타이밍 제너레이터(13)는 제1 동작 모드로 설정된다. 제1 동작 모드로 설정된 타이밍 제너레이터(13)는, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이 참조 전압 VREF가 변화할 때마다 제1 스위치(10)를 오프시키는 타이밍 신호를 발생한다. 이와 같이, 제1 스위치(10)는 제1 동작 모드로 제어되고, 제1 실시예의 경우와 마찬가지로 동작하여 입력 전압 VIN의 AD 변환을 행한다.
한편, 소프트웨어로 모드 설정 레지스터(20)에 「0」이 기록되면, 타이밍 제너레이터(13)에 보내지는 전환 신호는 L 상태로 된다. 이 전환 신호를 받으면, 타이밍 제너레이터(13)는 제2 동작 모드로 설정된다. 제2 동작 모드로 설정된 타이밍 제너레이터(13)는, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이 제2 스위치(11)와 제3 스위치(12)가 오프한 후에 제1 스위치(10)를 온시킨 상태를 그대로 유지하기 위한 타이밍 신호를 발생한다. 이에 따라, 제1 스위치(10)는 제2 동작 모드로 제어되고, 종래의 경우와 마찬가지로 동작하여 입력 전압 VIN의 AD 변환을 행한다.
이와 같이, 이 제4 실시예에 의하면, 제1 스위치(10)를 제1 실시예과 동등한 제1 동작 모드로 제어하는지, 종래와 동등한 제2 동작 모드로 제어하는지를 도시한 정보를, 모드 설정 레지스터(20)에 소프트웨어에 의해 설정하는 것이 가능해지기 때문에, 이용자의 필요성에 부합되는 AD 변환기를 제공할 수 있는 효과가 있다.
〈제5 실시예〉
상기 제4 실시예에서는, 타이밍 제너레이터는 제1 스위치(10)를 제1 실시예와 동등한 동작 모드로 제어하거나, 또는, 종래와 동등한 동작 모드로 제어하였지만, 이 제4 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법은, 제2 실시예와 동등한 제1 동작 모드로 제어할지, 종래와 동등한 제2 동작 모드로 제어할지를 전환하는 것이다.
이 제5 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법이 적용되는 AD 변환기의 구성은, 제4 실시예를 설명할 때 도시한 도 5와 동일하지만, 이 실시예에 의한 타이밍 제너레이터(13)의 동작은 상기 제4 실시예의 타이밍 제너레이터와는 이하의 점에서 다르다. 즉, 제1 동작 모드에서는 타이밍 제너레이터(13)가, 참조 전압 VREF의 변화량이 큰 경우에만, 참조 전압 VREF가 변화하기 전에 타이밍 제너레이터(13)가 제1 스위치(10)를 그 참조 전압 VREF가 안정될 때까지의 기간은 오프로 하는 타이밍 신호를 생성하고, 그 후 제1 스위치(10)를 온하는 타이밍 신호를 생성하고, 제2 동작 모드에서는, 캐패시터(8)가 입력 전압 Vin으로 충전된 후, 타이밍 제너레이터(13)가 제2 스위치(11)와 제3 스위치(12)를 오프하는 타이밍 신호를 생성하고, 그리고 제1 스위치(10)를 온시킨 상태를 그대로 유지하는 타이밍 신호를 생성한다.
다음에 동작에 대해 설명한다.
여기서, 도 7의 (a), 도 7의 (b)는 본 발명의 제5 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법을 실현하는 도 5에 도시한 AD 변환기의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이고, 도 7의 (a)에는 제1 동작 모드로 설정된 타이밍 제너레이터(13)에 의해 생성되는 타이밍 신호와 타이밍 제너레이터(13)를 그 제1 동작 모드로 설정하는 모드 설정 레지스터(20)로부터의 전환 신호가, 도 7의 (b)에는 제2 동작 모드로 설정된 타이밍 제너레이터(13)에 의해 생성되는 타이밍 신호와 타이밍 제너레이터(13)를 그 제2 동작 모드로 설정하는 모드 설정 레지스터(20)로부터의 전환 신호가 각각 도시되어 있다. AD 변환 동작을 개시시킬 때, 우선 제4 실시예의 경우와 마찬가지로 제1 동작 모드를 선택하고자 하는 경우에는 모드 설정 레지스터(20)에 「1」이 기록되고, 제2 동작 모드를 선택하고자 하는 경우에는 모드 설정 레지스터(20)에 「0」이 기록된다.
모드 설정 레지스터(20)에 소프트웨어에 의해 「1」이 기록되면, 타이밍 제너레이터(13)로 보내지는 전환 신호는 H 상태로 된다. 그것을 받은 타이밍 제너레이터(13)는 제1 동작 모드로 설정된다. 그리고, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이 참조 전압 VREF의 변화량이 소정치 이상인 경우에만, 제1 스위치(10)를 오프시키는 타이밍 신호를 발생한다. 이에 따라, 제1 스위치(10)는 제1 동작 모드로 제어되고, 제2 실시예의 경우와 마찬가지로 동작하여 입력 전압 VIN의 AD 변환을 행한다.
한편, 모드 설정 레지스터(20)에 「0」을 소프트웨어로 기록하면, 타이밍 제너레이터(13)에 보내지는 전환 신호는 L 상태로 된다. 그것을 받은 타이밍 제너레이터(13)는, 제1 동작 모드로 설정된다. 그리고, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이 제2 스위치(11)와 제3 스위치(12)가 오프한 후에 제1 스위치(10)를 온시킨 상태를 그대로 유지하기 위한 타이밍 신호를 발생한다. 이에 따라, 제1 스위치(10)는 제2 동작 모드로 제어되고, 종래의 경우와 마찬가지로 동작하여 입력 전압 VIN의 AD 변환을 행한다.
이와 같이, 이 제5 실시예에 의하면 제1 스위치(10)를 제2 실시예와 동등한 제1 동작 모드로 제어할지, 종래와 동등한 제2 동작 모드로 제어할지를, 모드 설정 레지스터(20)에 소프트웨어에 의해 설정되는 정보에 의해서 지정하는 것이 가능해지기 때문에, 이용자의 필요성에 부합되는 AD 변환기를 제공할 수 있는 효과가 있다.
〈제6 실시예〉
상기 제4 실시예 및 제5 실시예 중 어느 하나의 타이밍 제너레이터도, 제1 스위치(10)를 제1 실시예 혹은 제2 실시예와 동등한 동작 모드로 제어할지, 종래와 동등한 동작 모드로 제어할지를 전환하도록 구성되었지만, 이 제6 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법은, 제1 스위치(10)를 제3 실시예과 동등한 동작 모드로 제어하던지, 종래와 동등한 동작 모드로 제어한다. 도 8은 그와 같은 본 발명의 제6 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법이 적용되는 AD 변환기의 구성을 도시한 블록도이며, 도 3 및 도 5의 해당 부분에 동일 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
타이밍 제너레이터(13)는 모드 설정 레지스터(20)로부터의 전환 신호에 따라서, 제1 스위치(10)로의 타이밍 신호를 생성한다. 제1 동작 모드에서는 타이밍 제너레이터(13)는, 이하의 오프, 온의 일련의 동작을 미리 레지스터(19)에 설정되어 있는 횟수만큼 실행한다. 일련의 동작의 사이에, 타이밍 제너레이터(13)는, 참조 전압 Vref가 변화하기 시작하기 전에 제1 스위치(10)를 오프로 하여 참조 전압 VREF가 안정될 때까지 오프 상태로 유지하고, 그 후 온시킨다. 한편, 제2 동작 모드에서는 타이밍 제너레이터(13)는, 제2 스위치(11)와 제3 스위치(12)가 오프된 후에 제1 스위치(10)를 온시킨 상태를 그대로 유지하기 위한 타이밍 신호를 생성한다.
다음에 동작에 대해 설명한다.
여기서, 도 9의 (a), 도 9의 (b)는 본 발명의 제6 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법을 실현하는 도 8에 도시한 AD 변환기의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이고, 도 9의 (a)에는 제1 동작 모드로 설정된 타이밍 제너레이터(13)에 의해 생성되는 타이밍 신호와 타이밍 제너레이터(13)를 그 제1 동작 모드로 설정하는 모드 설정 레지스터(20)로부터의 전환 신호가, 도 9의 (b)에는 제2 동작 모드로 설정된 타이밍 제너레이터(13)에 의해 생성되는 타이밍 신호와 타이밍 제너레이터(13)를 그 제2 동작 모드로 설정하는 모드 설정 레지스터(20)로부터의 전환 신호가 각각 도시되어 있다. AD 변환 동작을 개시시킬 때, 우선, 레지스터(19)에 참조 전압 Vref의 초기 설정치가 입력 전압 Vin과 비교된 후에 제1 스위치(10)가 오프되어 오프 상태로 유지되는 횟수(도시의 예에서는 「02」)가 기록되고, 또한 제4 실시예 및 제5 실시예의 경우와 마찬가지로, 제1 동작 모드를 선택하고자 하는 경우에는 「1」이, 제2 동작 모드를 선택하고자 하는 경우에는 「0」이 각각 모드 설정 레지스터(20)에 설정된다.
모드 설정 레지스터(20)에 소프트웨어에 의해 「1」이 설정되면, 타이밍 제너레이터(13)에 보내지는 전환 신호는 H 상태로 된다. 그것을 받은 타이밍 제너레이터(13)는, 제1 동작 모드로 설정된다. 그리고, 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이, 레지스터(19)에 설정된 횟수(2회)만큼, 참조 전압 VREF의 변화시에 제1 스위치(10)를 오프시키는 타이밍 신호를 발생한다. 이에 따라, 제1 스위치(10)는 제1 동작 모드로 제어되고, 제3 실시예의 경우와 마찬가지로 동작하여 입력 전압 VIN을 AD 변환한다.
한편, 소프트웨어로 모드 설정 레지스터(20)에 「0」이 기록되면, 타이밍 제너레이터(13)에 보내지는 전환 신호는 L 상태로 된다. 그것을 받은 타이밍 제너레이터(13)는, 제2 동작 모드로 설정된다. 그리고, 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이 제2 스위치(11)와 제3 스위치(12)가 오프한 후에 제1 스위치(10)를 온시킨 상태를 그대로 유지하기 위한 타이밍 신호를 발생한다. 이에 따라, 제1 스위치(10)는 제2 동작 모드로 제어되고, 종래의 경우와 마찬가지로 동작하여 입력 전압 VIN을 AD 변환한다.
이와 같이, 이 제6 실시예에 의하면 제1 스위치(10)를 제3 실시예와 동등한 제1 동작 모드로 제어할지, 종래와 동등한 제2 동작 모드로 제어할지를 나타내는 정보를, 모드 설정 레지스터(20)에 소프트웨어에 의해 설정하는 것이 가능해지기 때문에, 이용자의 필요성에 부합되는 AD 변환기를 제공할 수 있는 효과가 있다.
〈제7 실시예〉
상기 제4 실시예로부터 제6 실시예에서는, 제1 스위치(10)를 제1 실시예로부터 제3 실시예 중 어느 하나와 동등한 동작 모드로 제어할지, 종래와 동등한 동작 모드로 제어할지를 양자택일하여 전환하는 경우에 대해 나타내었으나, 제1 스위치(10)를 제1 실시예과 동등한 동작 모드로 제어할지, 제2 실시예와 동등한 동작 모드로 제어할지, 종래와 동등한 동작 모드로 제어할지를 삼자택일하여 전환하도록 하여도 좋다. 도 10은 그와 같은 본 발명의 제7 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법이 적용되는 AD 변환기의 구성을 도시한 블록도이다.
도 10에 있어서, 도면 부호 20, 21은 제1 스위치(10)를 제어하는 동작 모드를 지정하기 위한 정보가 소프트웨어에 의해 설정되는, 제1 모드 설정 레지스터, 및 제2 모드 설정 레지스터이며, 설정된 정보에 따라서 제1 모드 설정 레지스터로부터는 제1 전환 신호가, 제2 모드 설정 레지스터로부터는 제2 전환 신호가 각각 타이밍 제너레이터(13)에 출력된다. 타이밍 제너레이터(13)는 이들 제1 모드 설정 레지스터(20) 및 제2 모드 설정 레지스터(21)로부터의 제1 전환 신호 혹은 제2 전환 신호에 기초해서 제1 스위치(10)으로의 타이밍 신호를 생성하는 것이다. 또, 그 밖의 부분에 대해서는, 도 5의 해당 부분에 동일 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
이 제7 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법에 의하면, 타이밍 제너레이터(13)는 제1 모드 설정 레지스터(20) 및 제2 모드 설정 레지스터(21)로부터의 제1 전환 신호 및 제2 전환 신호에 따라서, 타이밍 신호를 생성하고 있다. 제1 동작 모드에서는 타이밍 제너레이터(13)는, 참조 전압 VREF가 새로운 값으로 변화하기 시작할 때마다 제1 스위치(10)를 그 참조 전압 VREF가 안정될 때까지 오프로 하는 타이밍 신호를 생성하고, 그 후 온으로 하는 타이밍 신호를 생성한다. 제2 동작 모드에서는 타이밍 제너레이터(13)는, 참조 전압 VREF가 변화량이 소정의 값 이상인 경우에만, 제1 스위치(10)를 그 참조 전압 VREF가 안정될 때까지 오프로 하는 타이밍 신호를 생성하고, 그 후 온으로 하는 타이밍 신호를 생성한다. 제3 동작 모드에서는, 타이밍 제너레이터(13)는, 캐패시터(8)가 입력 전압 Vin으로 충전된 후 제2 스위치(11)와 제3 스위치(12)를 오프하는 타이밍 신호를 생성하고, 또한 제1 스위치(10)를 온시킨 상태를 그대로 유지하기 위한 타이밍 신호를 생성한다.
다음에 동작에 대해 설명한다.
여기서, 도 11의 (a) 내지 도 11의 (c)는 본 발명의 제7 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법을 실현하는 도 10에 도시한 AD 변환기의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이고, 도 11의 (a)에는 제1 동작 모드로 설정된 타이밍 제너레이터(13)에 의해 생성되는 타이밍 신호와 타이밍 제너레이터(13)를 그 제1 동작 모드로 설정하는 제1 및 제2 모드 설정 레지스터(20, 21)로부터의 제1 및 제2 전환 신호가, 도 11의 (b)에는 제2 동작 모드로 설정된 타이밍 제너레이터(13)에 의해 생성되는 타이밍 신호와 타이밍 제너레이터(13)를 그 제2 동작 모드로 설정하는 제1 및 제2 모드 설정 레지스터(20, 21)로부터의 제1 및 제2 전환 신호가 도 11의 (c)에는 제3 동작 모드로 설정된 타이밍 제너레이터(13)에 의해 생성되는 타이밍 신호와 타이밍 제너레이터(13)를 그 제3 동작 모드로 설정하는 제1 모드 설정 레지스터(20)로부터의 제1 전환 신호가 각각 도시되어 있다. AD 변환 동작을 개시시킬 때, 우선 제1 동작 모드를 선택하고자 하는 경우에는 제1 모드 설정 레지스터(20)와 제2 모드 설정 레지스터(21)에 설정하는 정보를 모두 「1」로 하고, 제2 동작 모드를 선택하고자 하는 경우에는 제1 모드 설정 레지스터(20)에 설정하는 정보를 「1」, 제2 모드 설정 레지스터(21)에 설정하는 정보를 「0」으로 하고, 제3 동작 모드를 선택하고자 하는 경우에는 제1 모드 설정 레지스터(20)에 설정하는 정보를 「0」으로 한다.
제1 모드 설정 레지스터(20)와 제2 모드 설정 레지스터(21)에, 소프트웨어에의해서 정보「1」을 설정하면, 타이밍 제너레이터(13)에 보내지는 제1 전환 신호 및 제2 전환 신호는 양자 모두 H 상태로 된다. 이들 제1 전환 신호 및 제2 전환 신호를 받은 타이밍 제너레이터(13)는, 제1 동작 모드로 설정된다. 그리고, 도 11의 (a)에 도시한 바와 같이 참조 전압 VREF가 변화할 때마다 제1 스위치(10)를 오프시키는 타이밍 신호를 발생한다. 이에 따라, 제1 스위치(10)는 제1 동작 모드로 제어되고, 제1 실시예의 경우와 마찬가지로 동작하여 입력 전압 VIN의 AD 변환을 행한다.
또한, 제1 모드 설정 레지스터(20)에는 정보「1」을, 제2 모드 설정 레지스터(21)에는 정보「0」을 소프트웨어에 의해 설정하면, 타이밍 제너레이터(13)에 보내지는 제1 전환 신호의 레벨은 H 상태로 되고, 제2 전환 신호는 L 상태로 된다. 그와 같은 제1 전환 신호 및 제2 전환 신호를 받은 타이밍 제너레이터(13)는, 제2 동작 모드로 설정된다. 그리고, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 참조 전압 VREF의 변화량이 소정치 이상인 경우에만, 제1 스위치(10)를 오프시키는 타이밍 신호를 발생한다. 이에 따라, 제1 스위치(10)는 제2 동작 모드로 제어되고, 제2 실시예의 경우와 마찬가지로 동작하여 입력 전압 VIN의 AD 변환을 행한다.
한편, 소프트웨어에 의해 제1 모드 설정 레지스터(20)에 정보「0」을 설정하면, 제2 모드 설정 레지스터(21)에 정보「0」혹은 「1」 중 어느 하나를 설정하여도 타이밍 제너레이터(13)에 보내지는 제1 전환 신호는 L 상태로 된다. 그것을 받은 타이밍 제너레이터(13)는, 제3 동작 모드로 설정된다. 그리고, 도 11의 (c)에 도시한 바와 같이 제2 스위치(11)와 제3 스위치(12)가 오프한 후에 제1 스위치(10)를 온시킨 상태를 그대로 유지하기 위한 타이밍 신호를 발생한다. 이에 따라, 제1 스위치(10)는 제3 동작 모드로 제어되고, 종래의 경우와 마찬가지로 동작하여 입력 전압 VIN의 AD 변환을 행한다.
이와 같이, 이 제7 실시예에 의하면 제1 스위치(10)를 제1 실시예과 동등한 제1 동작 모드로 제어할지, 제2 실시예와 동등한 제2 동작 모드로 제어할지, 종래와 동등한 제3 동작 모드로 제어할지를, 제1 모드 설정 레지스터(20)와 제2 모드 설정 레지스터(21)에 소프트웨어에 의해 설정하는 정보에 의해서 지정하는 것이 가능해지기 때문에, 이용자의 필요성에 부합되는 AD 변환기를 제공할 수 있는 효과가 있다.
〈제8 실시예〉
상기 제7 실시예에서는, 제1 스위치(10)를 제1 실시예과 동등한 동작 모드로 제어할지, 제2 실시예와 동등한 동작 모드로 제어할지, 종래와 동등한 동작 모드로 제어할지를 삼자택일하여 전환하는 경우에 대해 나타내었지만, 제1 스위치(10)를 제1 실시예와 동등한 동작 모드로 제어할지, 제2 실시예와 동등한 동작 모드로 제어할지, 제3 실시예와 동등한 동작 모드로 제어할지, 종래와 동등한 동작 모드로 제어할지를 사자택일하여 전환하도록 하여도 좋다. 도 12는 그와 같은 본 발명의 제8 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법이 적용되는 AD 변환기의 구성을 도시한 블록도이다.
도 12에 있어서, 도면 부호 22는 도 10에 도시한 제1 모드 설정 레지스터(20) 및 제2 모드 설정 레지스터(21)와 마찬가지로, 제1 스위치(10)를 제어하는 동작 모드를 지정하기 위한 정보가 소프트웨어에 의해 설정되는, 제3 모드 설정 레지스터이고, 설정된 정보에 따라서 제3 전환 신호가, 상기 제1 모드 설정 레지스터(20)로부터의 제1 전환 신호, 및 제2 모드 설정 레지스터(21)로부터의 제2 전환 신호와 동시에 타이밍 제너레이터(13)에 입력된다. 타이밍 제너레이터(13)는 이들 제1 전환 신호로부터 제3 전환신호에 기초해서 제1 스위치(10)로의 타이밍 신호를 생성하는 것이다. 또, 그 밖의 부분에 대해서는, 도 3의 해당 부분과 동일 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
이 제8 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법에 의하면, 타이밍 제너레이터(13)는 제1 모드 설정 레지스터(20) 및 제2 모드 설정 레지스터(21)로부터의 제1 전환 신호 및 제2 전환 신호에 따라서, 타이밍 신호를 생성하고 있다. 제1 동작 모드에서는 타이밍 제너레이터(13)는, 참조 전압 VREF가 새로운 값으로 변화하기 시작할 때마다, 제1 스위치(10)를 그 참조 전압 VREF가 안정될 때까지 오프로 하는 타이밍 신호를 생성하고, 그 후 온으로 하는 타이밍 신호를 생성한다. 제2 동작 모드에서는, 타이밍 제너레이터(13)는, 참조 전압 VREF가 변화량이 소정의 값 이상인 경우에만, 제1 스위치(10)를 그 참조 전압 VREF가 안정될 때까지 오프로 하는 타이밍 신호를 생성하고, 그 후 온으로 하는 타이밍 신호를 생성한다. 제3 동작 모드에서는 타이밍 제너레이터(13)는 이하의 오프, 온의 일련의 동작을 미리 레지스터(19)에 설정되어 있는 횟수만큼 실행한다. 그 일련의 동작 사이에, 타이밍 제너레이터(13)는, 참조 전압 Vref가 변화하기 시작하기 전에 제1 스위치(10)를 오프로 하여 참조 전압 VREF가 안정될 때까지 오프 상태로 유지하고, 그 후 온시킨다. 제4 동작 모드에서는 타이밍 제너레이터(13)는, 캐패시터(8)가 입력 전압 Vin에 충전된 후 제2 스위치(11)와 제3 스위치(12)를 오프하는 타이밍 신호를 생성하고, 또한 제1 스위치(10)를 온시킨 상태를 그대로 유지하기 위한 타이밍 신호를 생성한다.
다음에 동작에 대해 설명한다.
여기서, 도 13의 (a) 내지 도 13의 (d)는 본 발명의 제8 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법을 실현하는 도 12에 도시한 AD 변환기의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이고, 도 11의 (a)에는 제1 동작 모드로 설정된 타이밍 제너레이터(13)에 의해 생성되는 타이밍 신호와 타이밍 제너레이터(13)를 그 제1 동작 모드로 설정하는 제1 내지 제3 모드 설정 레지스터(20 내지 22)로부터의 제1 내지 제3 전환 신호가, 도 13의 (b)에는 제2 동작 모드로 설정된 타이밍 제너레이터(13)에 의해 생성되는 타이밍 신호와 타이밍 제너레이터(13)를 그 제2 동작 모드로 설정하는 제1 내지 제3 모드 설정 레지스터(20 내지 22)로부터의 제1 내지 제3 전환 신호가, 도 13의 (c)에는 제3 동작 모드로 설정된 타이밍 제너레이터(13)에 의해 생성되는 타이밍 신호와 타이밍 제너레이터(13)를 그 제3 동작 모드로 설정하는 제1 내지 제3 모드 설정 레지스터(20 내지 22)로부터의 제1 내지 제3 전환 신호와 레지스터(19)의 설정치가, 도 13의 (d)에는 제4 동작 모드로 설정된 타이밍 제너레이터(13)에 의해 생성되는 타이밍 신호와 타이밍 제너레이터(13)를 제4 동작 모드로 설정하는 제1 모드 설정 레지스터(20)로부터의 제1 전환 신호가 각각 도시되어 있다.
AD 변환 동작을 개시시킴에 있어서, 제1 동작 모드를 선택하고자 하는 경우에는 제1 모드 설정 레지스터(20) 내지 제3 모드 설정 레지스터(22)에 설정되는 정보를 전부 「1」로 하고, 제2 동작 모드를 선택하고자 하는 경우에는 제1 모드 설정 레지스터(20)와 제3 모드 설정 레지스터(22)에 설정되는 정보를 「1」, 제2 모드 설정 레지스터(21)에 설정되는 정보를 「0」으로 한다. 또한, 제3 동작 모드를 선택하고자 하는 경우에는, 제1 모드 설정 레지스터(20)와 제2 모드 설정 레지스터(21)에 설정되는 정보를 「1」, 제3 모드 설정 레지스터(22)에 설정되는 정보를 「0」으로 함과 동시에, 참조 전압 Vref의 초기 설정치가 입력 전압 Vin과 비교된 후에 제1 스위치(10)가 오프/온되는 소정의 횟수(도시의 예에서는 「02」)를 레지스터(19)에 설정하고, 제4 동작 모드를 선택하고자 하는 경우에는, 제1 모드 설정 레지스터(20)에 설정되는 정보를 「0」으로 한다.
소프트웨어에 의해서, 제1 모드 설정 레지스터(20) 내지 제3 모드 설정 레지스터(22)의 전부에 정보「1」을 설정하면, 타이밍 제너레이터(13)에 보내지는 제1 전환 신호 내지 제3 전환 신호는 어느 것이나 H 상태로 된다. 그와 같은 제1 전환신호 내지 제3 전환 신호를 받은 타이밍 제너레이터(13)는 제1 동작 모드로 설정된다. 그리고, 도 13의 (a)에 도시한 바와 같이 참조 전압 VREF가 변화할 때마다 제1 스위치(10)를 오프하고, 참조 전압 Vrref가 안정될 때까지 오프 상태로 유지하는 타이밍 신호를 발생한다. 이에 따라, 제1 스위치(10)는 제1 동작 모드로 제어되고, 제1 실시예의 경우와 마찬가지로 동작하여 입력 전압 VIN의 AD 변환을 행한다.
또한, 제1 모드 설정 레지스터(20)와 제3 모드 설정 레지스터(22)에는 정보「1」을, 제2 모드 설정 레지스터(21)에는 정보「0」을 소프트웨어에 의해 설정하면, 타이밍 제너레이터(13)에 보내지는 제1 전환 신호는 H 상태, 제2 전환 신호는 L 상태, 제3 전환 신호는 H 상태로 된다. 그와 같은 제1 전환 신호 내지 제3 전환 신호를 받은 타이밍 제너레이터(13)는 제2 동작 모드로 설정된다. 그리고, 도 13의 (b)에 도시한 바와 같이 참조 전압 VREF의 변화량이 소정치 이상인 경우에만, 제1 스위치(10)를 오프시키는 타이밍 신호를 발생한다. 이에 따라, 제1 스위치(10)는 제2 동작 모드로 제어되고, 제2 실시예의 경우와 마찬가지로 동작하여 입력 전압 VIN의 AD 변환을 행한다.
또한, 제1 모드 설정 레지스터(20)와 제2 모드 설정 레지스터(21)에는 정보「1」을, 제3 모드 설정 레지스터(22)에는 정보「0」을 소프트웨어에 의해 설정하면, 타이밍 제너레이터(13)에 보내지는 제1 전환 신호와 제2 전환 신호는 H 상태로 되고, 제3 전환 신호는 L 상태로 된다. 그와 같은 제1 전환 신호 내지 제3 전환 신호를 받은 타이밍 제너레이터(13)는, 제3 동작 모드로 설정된다. 그리고, 도 13의 (c)에 도시한 바와 같이 레지스터(19)에 설정된 횟수(2회)만큼, 제1 스위치(10)를 참조 전압 VREF의 변화시에 오프시키는 타이밍 신호가 발생된다. 이에 따라, 제1 스위치(10)는 제3 동작 모드로 제어되고, 제3 실시예의 경우와 마찬가지로 동작하여 입력 전압 VIN을 AD 변환한다.
한편, 소프트웨어에 의해서 제1 모드 설정 레지스터(20)에 정보「0」을 설정하면, 제2 모드 설정 레지스터(21) 및 제3 모드 설정 레지스터(22)에 정보「0」 혹은 「1」 중 어느 하나를 설정하더라도, 타이밍 제너레이터(13)에 보내지는 제1 전환 신호의 레벨은 L 상태로 된다. 그것을 받은 타이밍 제너레이터(13)는, 제4 동작 모드로 설정된다. 그리고, 도 13의 (d)에 도시한 바와 같이 제2 스위치(11)와 제3 스위치(12)가 오프된 후에 제1 스위치(10)를 온시킨 상태를 그대로 유지하기 위한 타이밍 신호를 발생한다. 이에 따라, 제1 스위치(10)는 제4 동작 모드로 제어되고, 종래의 경우와 마찬가지로 동작하여 입력 전압 VIN의 AD 변환을 행한다.
이와 같이, 이 제8 실시예에 의하면, 제1 스위치(10)를 제1 실시예과 동등한 제1 동작 모드로 제어할지, 제2 실시예와 동등한 제2 동작 모드로 제어할지, 제3 실시예과 동등한 제3 동작 모드로 제어할지, 종래와 동등한 제4 동작 모드로 제어할지를, 제1 모드 설정 레지스터(20) 내지 제3 모드 설정 레지스터(22)에 소프트웨어에 의해 설정하는 정보에 의해서 지정할 수 있게 되므로, 이용자의 필요성에 부합되는 AD 변환기를 제공할 수 있는 효과가 있다.
〈제9 실시예〉
상기 각 실시예에서는, 제1 스위치(10)를 참조 전압 VREF가 안정될 때까지의 기간은 오프시켜 놓는 제어를, 처음부터의 참조 전압 VREF의 복수의 연속하는 변화에 대해 순차 실행해가는 경우에 대해 설명하였지만, 참조 전압 VREF가 미리 설정된 변화시에만, 상기 제어를 실행하도록 하여도 좋다. 도면 부호 14는 그와 같은 본 발명의 제9 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법이 적용되는 AD 변환기의 구성을 도시한 블록도이다. 도면에 있어서, 도면 부호 23은 참조 전압 VREF의 각 변화 부분에 대해 제1 스위치(10)를 오프시킬지의 여부를 소프트웨어적으로 설정되는 제어 레지스터이고, 타이밍 제너레이터(13)는 이 제어 레지스터(23)의 내용에 기초해서 제1 스위치(10)로의 타이밍 신호를 생성하는 것이다. 또, 다른 부분에 대해서는 도 18에 도시한 제1 실시예의 경우와 동일하기 때문에, 그 설명을 생략한다.
다음에 동작에 대해 설명한다.
도 15는 본 발명의 제9 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방식의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이고, 도 16은 제어 레지스터(23)의 설정 내용의 일례를 도시한 설명도이다. AD 변환 동작을 개시시킬 때, 우선 제어 레지스터(23)에, 제1 스위치(10)의 참조 전압 VREF의 각 변화 부분에 있어서의 온/오프의 상황을 소프트웨어에 의해 설정한다. 이 경우에는, 도 16에 도시한 바와 같이 참조 전압 VREF의 1회째의 변화 부분과 3회째의 변화 부분에 있어서 제1 스위치(10)를 오프시키기 위한 정보가 설정된다. 이와 같이 제어 레지스터(23)를 미리 설정해 둠으로써, 참조 전압 VREF의 어떠한 변화의 사이에 있어서도 제1 스위치(10)를 오프 상태로 유지할 수 있다.
또, 이 경우의 AD 변환 동작은, 기본적으로는 상기 각 실시예와 동등하지만, 제1 스위치(10)의 온/오프의 제어에 차이가 있다. 즉, 타이밍 제너레이터(13)는 순차 근사 레지스터(2)에 세트된 새로운 디지털 데이터를 스위치군(6)으로 보내어 참조 전압 VREF를 변화시킬 때마다, 제어 레지스터(23)를 참조하여 제1 스위치(10)를 오프시킬지의 여부를 판정한다. 이 경우, 도 16에 도시한 바와 같이 제어레지스터(23)의 내용은 「1010…」이기 때문에, 타이밍 제너레이터(13)는 도 15에 도시한 바와 같이 참조 전압 VREF의 1회째와 3회째의 변화 부분에서 제1 스위치(10)를 오프시키는 타이밍 신호를 생성하여 제1 스위치(10)로 송출한다.
제1 스위치(10)는 이 타이밍 제너레이터(13)가 생성한 타이밍 신호에 의해서 제어되고, 참조 전압 VREF의 1회째의 변화 부분과 3회째의 변화 부분에서는, 그 값이 안정될 때까지의 기간 동안 오프로 되지만, 그 이외의 변화 부분에서는 참조 전압 VREF가 변화하더라도 오프되지 않는다. 그리고, 최종적으로는 제2 스위치(11)가 오프되기 직전의 입력 전압 VIN의 AD 변환치가, 순차 근사 레지스터(2)로부터 얻어진다.
이와 같이, 제9 실시예에 의하면 참조 전압 VREF의 각 변화의 사이에서 제1 스위치(10)를 오프 상태 또는 온상태로 자유롭게 선택하여 유지할 수 있기 때문에, 스위치군에 의한 제어하에서 과도 상태에 있는 불안정한 참조 전압 Vref가 변환 정밀도에 악영향을 주는 기간만큼, 제1 스위치(10)를 오프시키는 것이 가능해져서, AD 변환기의 고속화 및 고정밀도화를 도모할 수 있는 효과가 있다.
〈제10 실시예〉
S H 기능을 지닌 순차 AD 변환기만이 아니라, 본 발명의 AD 변환기 제어 방법은 용량 결합 방식에 의한 AD 변환기에도 적용 가능하다. 도 19는 그와 같은 본 발명에 의한 AD 변환기 제어 방법이 적용되는 용량 결합 방식의 AD 변환기의 구성을 도시한 블록도이고, 도 18에 도시한 S H 기능을 갖는 순차 변환 방식의 AD 변환기에 있어서의 각부에 상당하는 부분에는, 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 도면에 있어서, 도면 부호 14는 그 일단이 인버터(9)의 입력측에 접속되어 있는 캐패시터이고, 이하, 이 캐패시터(14)를 제2 캐패시터라고 하며, 마찬가지로 그 일단이 인버터(9)의 입력측에 접속되어 있는 캐패시터(8)를 제1 캐패시터라고 하여 서로를 구별하도록 한다. 15는 예를 들면 AD 변환기를 포함하는 집적 회로로부터의 아날로그 기준 전위 AVSS 등의 기준이 되는 전위가 인가되는 기준 단자이고, 16은 상위 비트의 비교시에 이용되는 참조 전압 VREF와, 하위 비트의 비교시에 이용되는 참조 전압 VREF를 따로따로 출력하는 점에서, 도 18에 부호 6을 붙여 도시한 것과는 다른, DA 변환부로서 작동하는 스위치군이다.
또한, 17은 스위치군(16)으로부터 출력되는 하위 비트의 비교시에 있어서의 참조 전압 VREF를 제2 캐패시터(14)의 타단에 인가하는 제4 스위치이고, 18은 기준 단자(15)에 인가된 아날로그 기준 전위 AVSS를 제2 캐패시터(14)의 타단에 공급하기 위한 제5 스위치이다. 또, 이들 제4 스위치(17) 및 제5 스위치(18)도, 제1 스위치(10), 제2 스위치(11) 및 제3 스위치(12)와 마찬가지로, 예를 들면 전계 효과 트랜지스터 아날로그 스위치와 같은 반도체 스위치가 이용되고, 타이밍 제너레이터(13)가 발생하는 타이밍에 따라서 온/오프 동작하고 있다.
이와 같이, 도 18에 도시한 S H 기능을 갖는 순차 변환 방식의 AD 변환기와의 구성상의 차이로서는, 제1 스위치(10)가 상위 비트의 비교시에 있어서 참조 전압 VREF를 제어하는 스위치로 되고, 하위 비트의 비교시에 있어서는, 제4 스위치(17)에 의해서 참조 전압 VREF를 제어하는 점, 및 제5 스위치(18)가 온하면, 인버터(9)의 입력측이 제2 캐패시터(14)를 통해 아날로그 기준 전위 AVSS로 이어지는 구성으로 되어 있는 점이다.
다음에 동작에 대해 설명한다.
도 17은 이 제10 실시예에 의한 AD 변환기 제어 방법을 실현하는, 도 19에 도시한 용량 결합 방식에 의한 AD 변환기의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다. 또, 여기서는 상위의 5비트와 하위의 3비트를 따로 따로 AD 변환하는, 변환비트수가 8비트인 AD 변환기를 예로 하고 있고, 따라서, 순차 근사 레지스터(2)로서는 8비트 구성인 것이 이용되고, 래더 저항(3)에는 동일 저항치를 갖는 256개의 저항이 직렬 접속된 것이, 스위치군(16)에는 래더 저항(3)의 각 저항의 접속점에 접속된 255개의 스위치로 이루어지는 것이 각각 이용되고 있다.
제2 스위치(11), 제3 스위치(12), 및 제5 스위치(18)는 모두 제1 캐패시터(8) 및 제2 캐패시터(14)의 충전시에만 동작하지만, 제1 스위치(10)와 제4 스위치(17)는 제1 캐패시터(8), 제2 캐패시터(14)의 충전 완료 후에 있어서도 이들과는 독립적으로 동작한다. 즉, 입력 전압 VIN의 AD 변환시, 우선 제1 스위치(10)와 제4 스위치(17)를 오프로 한다. 그리고, 제3 스위치(12)와 제2 스위치(11)를 순차 온시켜서, 인버터(9)의 입력측과 출력측을 단락하고, 입력 전압 VIN과 인버터(9)의 입출력 특성에 의해서 정해지는 전위 V0과의 차에 의해 제1 캐패시터(8)를 충전한다. 또한, 제5 스위치(18)를 온시켜서, 제2 캐패시터(14)를 아날로그 기준 전위 AVSS와 상기 전위 V0과의 차에 의해 충전한다. 제1 캐패시터(8)와 제2 캐패시터(14)의 충전이 끝나면, 제2 스위치(11)와 제5 스위치(18)를 오프시키고, 또한 제3 스위치(12)도 오프시킨다.
그 후, 제1 스위치(10)와 제4 스위치(17)를 온시켜서, 우선 상위 비트의 AD 변환을 개시한다. 상위 비트의 비교가 개시되면, 스위치군(16)으로부터 출력된 참조 전압 VREF가, 온하고 있는 제1 스위치(10)를 경유하여 제1 캐패시터(8)에 공급된다. 또, 이 상위 비트의 비교시에 있어서는 항상, 스위치군(16)으로부터 제4 스위치(17)에 대해 일정 전압(0V)이 고정적으로 부여되고 있다. 인버터(9)는 그 참조 전압 VREF와 제1 캐패시터(8)와 제2 캐패시터의 충전 전압의 합을 비교하여, 그 비교 결과에 기초한 출력을 제어 회로(1)로 보낸다. 제어 회로(1)는 그 비교 결과에 기초해서 출력하는 디지털 데이터를 변화시키고, 그 디지털 데이터가 순차 근사 레지스터(2)에 유지된다. 그때 타이밍 제너레이터(13)는 다음 타이밍 신호를 발생시켜서 제1 스위치(10)를 오프시킨 후, 순차 근사 레지스터(2)에 대해 유지되어 있는 디지털 데이터를 스위치군(6)으로 전송시킨다.
스위치군(16)은 순차 근사 레지스터(2)로부터 보내져 온 디지털 데이터에 의해서 제어되고, 스위치군(16)으로부터 출력되는 참조 전압 VREF가 갱신된다. 이 때, 제2 스위치(11), 제5 스위치(18), 및 제3 스위치(12)는 그대로 오프의 상태로 유지되어 있지만, 제1 스위치(10) 및 제4 스위치(17)는 온으로부터 오프로 전환되어 있다. 따라서, 그 갱신에 의해 과도 상태에 있는 불안정한 참조 전압 VREF가 제1 캐패시터(8)에 공급되는 것은 아니며, 그 갱신에 의해서 0V의 일정 전압이 영향을 받더라도, 그것이 그대로 제2 캐패시터(14)에 공급되지는 않는다. 타이밍 제너레이터(13)는 스위치군(16)으로부터 출력되어 있는 참조 전압 VREF가 안정되면, 타이밍 신호를 발생시켜서 제1 스위치(10) 및 제4 스위치(17)를 온시킨다.
제1 스위치(10)의 온에 의해서, 그 안정된 참조 전압 VREF가 이 제1 스위치(10)를 통해 제1 캐패시터(8)에 인가됨과 동시에, 제4 스위치(17)의 온에 의해서 0V의 일정 전압이 제2 캐패시터(14)에 인가된다. 그 때, 제1 캐패시터(8) 및 제2 캐패시터(14)는, 최초에 충전된 입력 전압 VIN및 기준 전압 AVSS로 유지되어 있으므로, 인버터(9)에 있어서 이들의 합과 이 새로운 참조 전압 VREF와의 비교가 행해지고, 인버터(9)로부터는 그 비교 결과에 기초하는 출력치가 제어 회로(1)로 출력된다. 이하 마찬가지로 하여, 상위 5비트의 나머지 비트를 얻기 위해서 한층 더 AD 변환이 실행된다.
이 상위 5비트의 AD 변환이 종료하면, 다음에 하위 비트의 AD 변환으로 옮겨간다. 하위 비트의 비교가 개시되면, 스위치군(16)으로부터 상기 상위 비트의 비교에 의해서 확정된(하위 비트는 전부 0인) AD 변환 중간 결과의 값에 대응하는 값을 갖는 최종 전압을, 온하고 있는 제1 스위치(10)를 경유하여 제1 캐패시터(8)에 공급함과 동시에, 하위 비트 비교용의 참조 전압 VREFS가 온하고 있는 제4 스위치(17)를 경유하여 제2 캐패시터(14)에 공급된다. 참조 전압 VREFS의 초기치는 입력 전압 Vin과 최종 전압과의 차와 같다. 또, 이 확정된 AD 변환 중간 결과의 값에 대응하는 값을 갖는 최종 전압은, 하위 비트의 비교시에 있어서는 항상, 온 상태의 제1 스위치(10)를 통해 제1 캐패시터(8)에 고정적으로 공급되고 있다. 인버터(9)는 이 최종 전압치와 참조 전압 VREFS의 합과, 제1 캐패시터(8)와 제2 캐패시터(14)의 충전 전압의 합을 비교하여, 그 비교 결과에 기초한 출력을 제어 회로(1)로 보낸다. 제어 회로(1)는 인버터(9)의 출력의 값에 따라서 디지털 데이터를 변화시키고, 그 디지털 데이터가 순차 근사 레지스터(2)에 저장된다. 그 때 타이밍 제너레이터(13)는 다음 타이밍 신호를 발생시켜서 제4 스위치(17)를 오프시키고, 또한, 순차 근사 레지스터(2)에 대해 저장되어 있는 디지털 데이터를 스위치군(16)으로 전송시킨다.
스위치군(16)은 순차 근사 레지스터(2)로부터 보내져 온 디지털 데이터에 의해서 제어되고, 그에 의해 해당 스위치군(16)으로부터 출력되는 하위 비트 변환용의 참조 전압 VREFS가 갱신된다. 이 때, 제5 스위치(18), 제2 스위치(11), 및 제3 스위치(12)는 그대로 오프의 상태로 유지되어 있고, 제4 스위치(17) 및 제1 스위치(10)는 온에서 오프로 전환되어 있다. 따라서, 제2 캐패시터(14)에 그 갱신에 의해 과도 상태에 있는 불안정한 참조 전압 VREFS가 인가되지 않고, 그 갱신에 의해서 최종 전압치가 영향을 받더라도, 그것이 그대로 제1 캐패시터(8)에 공급되지는 않는다.
스위치군(16)으로부터 출력되어 있는 하위 비트 변환용의 참조 전압 VREFS가 안정되면, 타이밍 제너레이터(13)는 제4 스위치(17)와 제1 스위치(10)를 온시킨다. 이 제4 스위치(14)의 온에 의해서, 그 안정된 참조 전압 VREFS가 이 제4 스위치(17)를 통해 제2 캐패시터(14)에 인가됨과 동시에, 제1 스위치(10)의 온에 의해서 최종 전압치가 제1 캐패시터(8)에 인가된다. 그 때, 제1 캐패시터(8) 및 제2 캐패시터(14)는, 최초에 충전된 입력 전압 VIN및 기준 전압 AVSS로 유지되어 있으므로, 인버터(9)에 있어서 이들의 합과, 이 새로운 하위 비트 변환용의 참조 전압 VREFS와 최종 전압치의 합과의 비교가 행해져서, 인버터(9)로부터는 그 비교 결과에 기초하는 출력치가 제어 회로(1)에 출력된다. 이하 마찬가지로 하여, 하위 3비트의 나머지 비트를 얻기 위해서 한층 더 AD 변환이 실행된다.
이와 같이, 이 제10 실시예에 의하면 제1 캐패시터(8) 및 제2 캐패시터(14)의 충전 완료 후는, 제1 스위치(10)와 제4 스위치(17)를 그 밖의 스위치와는 독립적으로 제어하여, 래더 저항(3)의 탭 전환에 의해 과도 상태에 있는 불안정한 참조 전압의 영향을 받기 쉬운 기간에 제1 스위치(10) 및 제4 스위치(17)를 오프시킴으로써, 상위 비트 변환용의 불안정한 참조 전압 VREF나 하위 비트 변환용의 불안정한 참조 전압 VREFS가 제1 캐패시터(8)나 제2 캐패시터(14)에 그대로 인가되지 않게 되므로, 이들 스위치군(16)의 제어 도중의 과도 상태에 있는 불안정한 참조 전압 VREF및 VREFS의 영향을 받지 않게 되어, 용량 결합 방식의 AD 변환기에 있어서도 변환 정밀도가 높은 AD 변환기 제어 방법을 얻을 수 있는 효과가 있다.
또, 상기 제1 실시예 내지 제9 실시예에서는 각각의 AD 변환기 제어 방법이 적용되는 S H 기능을 지닌 순차 변환 방식에 의한 AD 변환기로서, 변환 비트수가 4 비트인 경우에 대해 설명하고, 제10 실시예에서는 그 AD 변환기 제어 방법이 적용되는 용량 결합 방식에 의한 AD 변환기로서, 변환 비트수가 8비트인 경우에 대해 설명하였지만, 어느 것이나 설명의 편의상, 변환 비트수를 4비트 혹은 8비트로 한 것을 예시한 것이며, 본 발명은 이들에만 한정되는 것은 아니다.
이상과 같이, 청구 범위 제1항 기재의 발명에 의하면, 캐패시터를 디지털 데이터로 변환되는 입력 전압으로 충전한 후에, 입력 전압을 캐패시터로부터 제거하고, DA 변환부가 제어 회로로부터 출력되는 디지털 데이터로부터 변환된 참조 전압을, DA 변환부와 상기 캐패시터간의 스위치를 온함으로써 캐패시터에 인가하여 캐패시터의 충전 전압에 기초해서 상기 제어 회로가 출력하는 새로운 디지털 데이터를 결정하고, 상기 디지털 데이터에 따라서 DA 변환부가 캐패시터로 송출하는 참조 전압을 새로운 값으로 변화시키는 것이며, 참조 전압이 변화하기 시작하기 전에, 선택적으로 상기 스위치를 오프하여 DA 변환부가 출력하는 참조 전압이 안정될 때까지 스위치를 오프 상태로 유지하도록 구성하였으므로 AD 변환이 행해지고 있는 동안, 참조 전압이 변화하는 동안에 스위치가 오프 상태로 유지되고, 과도 상태에 있는 불안정한 참조 전압이 캐패시터에 인가되지 않게 되어, 입력 전압을 아직 안정되어 있지 않는 참조 전압과 비교하는 일이 없어진다. 따라서, 변환 정밀도가 과도 상태에 있는 참조 전압의 영향을 받지 않아, 변환 정밀도가 높은 AD 변환기 제어 방법을 얻을 수 있는 효과가 있다.
청구 범위 제2항 기재의 발명에 의하면, DA 변환부가 출력하는 참조 전압이 변화할 때마다, 스위치를 오프로 하여 참조 전압이 안정될 때까지 오프 상태로 유지하도록 구성하였으므로, AD 변환이 행해지고 있는 동안 참조 전압이 변화할 때마다 스위치를 오프하여 참조 전압이 안정될 때까지 오프 상태로 유지된다. 따라서, 입력 전압을 아직 안정되어 있지 않은 참조 전압과 비교하는 일이 없어져, 변환 정밀도가 과도 상태에 있는 참조 전압의 영향을 받지 않고, AD 변환의 변환 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
청구 범위 제3항 기재의 발명에 의하면, DA 변환부가 출력하는 참조 전압이 소정의 변화를 일으키는 경우만, 스위치를 오프로 하여 참조 전압이 안정될 때까지 오프 상태로 유지하도록 구성하였으므로, 지정된 참조 전압의 소정의 변화시에 있어서는, 입력 전압을 아직 안정되어 있지 않는 참조 전압과 비교하는 일이 없어져, AD 변환의 변환 정밀도를 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 스위치를 오프시키는 제어를 참조 전압의 모든 변화에 대해 실행할 필요가 없으므로, AD 변환을 고속화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 입력 전압을 디지털 데이터로 변환하는 아날로그/디지털 변환기를 제어하는 아날로그/디지털 변환기 제어 방법에 있어서,
    디지털 데이터로 변환되는 상기 입력 전압으로 캐패시터를 충전하는 단계,
    상기 입력 전압을 상기 캐패시터로부터 제거하는 단계,
    디지털 아날로그(DA) 변환부가 제어 회로로부터 출력되는 디지털 데이터로부터 변환된 참조 전압을, 상기 DA 변환부와 상기 캐패시터간의 스위치를 온함으로써 상기 캐패시터에 인가하여 상기 캐패시터의 충전 전압에 기초해서 상기 제어 회로가 출력하는 새로운 디지털 데이터를 결정하고, 상기 디지털 데이터에 따라서 상기 DA 변환부가 상기 캐패시터로 송출하는 상기 참조 전압을 새로운 값으로 변화시키는 단계, 및
    상기 참조 전압이 변화하기 시작하기 전에, 선택적으로 상기 스위치를 오프하여 상기 DA 변환부가 출력하는 상기 참조 전압이 안정될 때까지 상기 스위치를 오프 상태로 유지하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 아날로그/디지털 변환기 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 DA 변환부가 출력하는 상기 참조 전압이 변화할 때마다, 상기 스위치를 오프로 하여 상기 참조 전압이 안정될 때까지 오프 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 아날로그/디지털 변환기 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 DA 변환부가 출력하는 상기 참조 전압이 소정의 변화를 일으키는 경우만, 상기 스위치를 오프로 하여 상기 참조 전압이 안정될 때까지 오프 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 아날로그/디지털 변환기 제어 방법.
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