JPH0222570B2 - - Google Patents

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JPH0222570B2
JPH0222570B2 JP56171146A JP17114681A JPH0222570B2 JP H0222570 B2 JPH0222570 B2 JP H0222570B2 JP 56171146 A JP56171146 A JP 56171146A JP 17114681 A JP17114681 A JP 17114681A JP H0222570 B2 JPH0222570 B2 JP H0222570B2
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JP
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code conversion
comparators
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Tsuneo Fujita
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Nippon Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/10Calibration or testing
    • H03M1/1071Measuring or testing
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/34Analogue value compared with reference values
    • H03M1/36Analogue value compared with reference values simultaneously only, i.e. parallel type
    • H03M1/361Analogue value compared with reference values simultaneously only, i.e. parallel type having a separate comparator and reference value for each quantisation level, i.e. full flash converter type

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  • Theoretical Computer Science (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアナログ−デジタル(以下A/Dと記
す)変換器、特に電圧分圧器を用いた並列比較型
A/D変換器に関するものである。
並列比較型A/D変換器は基準電圧VRを2N
割する電圧分圧器のそれぞれ異なつた出力電圧を
比較基準とした2N個の比較器に同時にアナログ入
力電圧VSを印加し、各々の比較器で基準値との
大小を判定し、その結果を符号化してデジタル出
力とするものでAndorew G.F.Dingwall氏の論文
“Monolifhic Expandable 6b CMOS/SOS
A/D Convevfev”ISSCC DIGEST OF
TECHNICAL PAPER p.126〜127,1979等が知
られている。
第1図は並列比較型A/D変換器の概略構成の
一例でN=3の場合である。ここでNはA/D変
換器の有するビツト数である。同図中10は電圧
分圧器で複数の抵抗12〜19で構成され、それ
らの抵抗間の接続点はそれぞれ出力20〜27を形成
する。また、電圧分圧器10は基準電圧VRと接
地電位GND間に接続されている。さらに電圧分
圧器10の複数の出力20〜27は複数の比較器30
〜37の比較基準入力端子にそれぞれ接続されて
いる。50は位置検出論理回路で複数のロジツク
ゲート40〜47で構成され、位置検出回路50
の出力はデジタル出力152〜154を持つ符号変換回
路51に接続されている。
以下第1図に従つて動作を説明する。まずアナ
ログ入力電圧VSが異なつた比較基準を持つ複数
の比較器30〜37に同時に印加される。すると
アナログ入力電圧VSが比較基準より大きい比較
器の出力は低レベル、すなわち“0”となり、逆
にアナログ入力電圧VSが比較基準より小さい比
較器の出力は高レベル、すなわち“1”となる。
従つて、複数の比較器30〜37はアナログ入力
電圧VSの値によつてその出力が“0”になる比
較器と“1”になる比較器に分けられる。そこ
で、位置検出論理回路50は出力が“0”になつ
ている比較器と“1”となつている比較器の境界
を検出し、ロジツクゲート40〜47のうち境界
の位置に対応したゲートの出力を“1”とする。
この位置検出回路50の出力を符号変換回路51
によつて符号化し、3ビツトのデジタル出力を得
ている。この符号変換回路51には多くの場合第
2図aに示す読取り専用メモリ(ROM)型符号
器が使用されており、その符号は第2図bに示す
2進(Binary)コードである。第2図aで14
0〜147は選択入力端子、152〜154はデ
ジタル出力端子である。ところでこのBinaryコ
ードを用いた符号変換回路51は2重に選択され
ると全く異なつたコードが出力される欠点があ
る。たとえば第1図において比較器33が基準値
とアナログ入力電圧VSとを比較した結果、その
差が小さくて比較器の出力が完全に反転できず
に、出力が“0”と“1”の中間レベル“X”に
なると、位置検出回路50のゲート42,43,
44の入力が中間レベルとなる。このとき比較器
32の出力は完全に“0”となつているためゲー
ト42の出力は“0”である。
また、比較器34から比較器37の出力はすべ
て“1”であるため、ゲート42およびゲート4
3の出力は先の比較器33の出力レベル“X”に
よつて決定されることになる。このときゲート4
3の正転入力端子の入力閾値VTが低目に、ゲー
ト44の反転入力端子の入力閾値VTが高目にな
つていると同じ入力レベル“X”に対してゲート
43の正転入力に対しては“1”のレベルとな
り、ゲート44の反転入力に対しては“0”のレ
ベルとなるため、ゲート43およびゲート44の
出力は共に1となつて符号変換回路51の選択入
力端子143および144とが同時に選択され、
選択入力端子143が変換するBinaryコード011
と選択入力端子144が変換するBinaryコード
100とが重なり合つて符号変換回路51の出力端
子には000という全く異なつたBinaryコードが現
われる。この現象はA/D変換器にとつて致命的
な欠陥である。すなわち、正常ならば011→100→
と変化すべきコード変化が011→000→100と変化
することによりA/D変換器の単調性が損なわれ
るためである。従つて、このような事態を防止す
るためには、比較器の出力がいかなる場合にも中
間レベルにならないようにする必要があり、その
ためには比較器の精度および利得を上げる必要が
ある。
ところが、この並列比較型A/D変換器は先に
述べたようにA/D変換器の有するビツト数をN
とすると2N個の比較器を必要とし、ビツト数Nを
増して変換精度を上げるに従つて数多くの比較器
を必要とする。これらの数多くの比較器が高い比
較精度および高い利得を必要とすることは、必然
的に回路が複雑しかも大規模となり、このような
並列比較型A/D変換器をモノリシツク集積回路
化する場合に設計は容易ではなく、しかもチツプ
面積が増大するという欠点があつた。
本発明の目的は、符号変換回路の2重選択によ
る異常コードの出力が変換コードの構成方法に起
因することに着目し、数多く使用しなければなら
ない比較器に高い比較精度および高い利得を必要
とせず、構成も簡単で、しかもMOSトランジス
タ構造のみで構成されたモノリシツク集積回路化
に適した並列比較型A/D変換器を提供すること
にある。
本発明による並列比較型/D変換器は基準電圧
VRと接地電位GND間に2N個直列に接続された電
圧分圧器と該電圧分圧器のそれぞれの接続点から
の出力を基準値とする2N個の比較器とこれら比較
器の出力を受ける位置検出論理回路と該位置検出
論理回路の出力を受ける第1の符号変換回路と該
第1の符号変換回路の出力をさらに符号変換する
第2の符号変換回路とで構成され、前記第1の符
号変換回路がグレイ(Gray)コードで構成され
ることを特徴とする。前記Grayコードは、
Binaryのコード変化が第2図bのように001→
010あるいは011→100のように複数のビツトで値
が変化するのに対し、第4図bのように必ず1つ
のビツトでしか値が変化しないように構成された
ことを特徴とするコードである。
以下図面に従つて本発明の詳細について説明す
る。
第3図は本発明によるA/D変換器の構成の一
例で、N=3の場合である。ここでNはA/D変
換器の有するビツト数である。同図中10は電圧
分圧器で複数の抵抗12〜19で構成され、それ
らの抵抗間の接続点はそれぞれ出力20〜27を形成
する。また、電圧分圧器10は基準電圧VRと接
地電位GND間に接続されている。さらに電圧分
圧器10の複数の出力20〜27は複数の比較器30
〜37の比較基準入力端子にそれぞれ接続されて
いる。50は位置検出論理回路で複数のロジツク
ゲート40〜47で構成され、位置検出回路50
の出力は第1の符号変換回路151に接続され第
1の符号変換回路の出力はデジタル出力252〜254
を持つ第2の符号変換回路251に接続されてい
る。以下第3図に従つて動作を説明する。まず、
アナログ入力電圧VSが異なつた比較基準を持つ
複数の比較器30〜37に同時に印加される。す
るとアナログ入力電圧VSが比較基準より大きい
比較器の出力は低レベル、すなわち“0”とな
り、逆にアナログ入力電圧VSが比較基準より小
さい比較器の出力は高レベル、すなわち“1”と
なる。従つて、複数の比較器30〜37はアナロ
グ入力電圧VSの値によつてその出力が“0”に
なる比較器と“1”になる比較器に分けられる。
そこで位置検出論理回路50は、出力が“0”に
なつている比較器と“1”となつている比較器の
境界を検出し、ロジツクゲート40〜47のうち
境界の位置に対応したゲートの出力を“1”とす
る。この位置検出論理回路50の出力を第1の符
号変換回路151で符号化し3ビツトのデジタル
信号を得ている。ところで、この第1の符号変換
回路151には第4図aに示す読取り専用メモリ
(ROM)型符号器が使用でき、その符号が第4
図bに示すGrayコードで構成されている。従つ
て第1の符号変換器151の出力がGrayコード
であるため第2の符号変換回路251で通常の
Binaryコードに再変換することによりアナログ
入力電圧VSのアナログ−デジタル変換出力を得
ている。このように、本発明の特徴は位置検出回
路50の出力をBinaryコードを用いた符号変換
回路で直接Binaryコードのデジタル変換出力に
変換するのではなく、位置検出回路50の出力を
Grayコードを用いた第1の符号変換回路で一度
Grayコードのデジタル信号に変換し、このデジ
タル信号を第2の符号変換回路で再び変換し
Binaryコードのデジタル変換出力を得ているこ
とにあり、この特徴は符号変換回路151の選択
入力端子が2重に選択され2つのコードが同時に
選択されたときに大きな効果をもたらす。たとえ
ば第3図において比較器33が基準値とアナログ
入力電圧VSとを比較した結果、その差が小さく
て比較器の出力が完全に反転できずに、出力が
“0”と“1”の中間レベル“X”になると、位
置検出回路50のゲート42,43,44の入力
の1つがそれぞれ中間レベルとなる。このとき比
較器32の出力は完全に“0”となつているた
め、ゲート41の出力は“0”である。また、比
較器34から比較器37の出力はすべて“1”で
あるため、ゲート43およびゲート44の出力は
先の比較器32の出力レベル“X”によつて決定
されることになる。このときゲート43の正転入
力端子の入力閾値VTPが低めに、ゲート44の反
転入力端子の入力閾値VTNが高めになつている
と、同じ入力レベル“X”に対してゲート43の
正転入力に対しては“1”のレベルとなり、ゲー
ト44の反転入力に対しては逆に“0”のレベル
となるため、ゲート43およびゲート44の出力
は共に“1”となつて第1の符号変換回路151
の選択入力端子143および144が同時に選択
され、選択入力端子143が変換するGrayコー
ド010と選択入力端子144が変換するGrayコー
ド110とが重なり合つてしまうことになる。とこ
ろが、Grayコードはコード変化に際して常に1
つのビツトしか変化しない構成となつているため
に、隣り合つた2つのコードが重なると常に下位
のコードが出力され、他のコードにはならない。
従つて、前記の場合のようにGrayコード010と
Grayコード110とが重なつてもGrayコード010と
なりBinaryコードの時のように異常なコードが
出力されることはない。
またGrayコードをBinayコードに変換する第
2の符号変換器には第5図に示すEXORゲート
だけで構成された符号変換回路を用いることがで
きる。
以上説明してきたように、本発明は従来の
Biaryコード出力型の並列比較型モノリシツクア
ナログ−デジタル変換器のようなBinaryコード
直接変換方式のように比較器の不確定出力による
異常コードを発生してA/D変換器の単調性を損
なうこともなく、また比較器の不確定出力を防止
するために比較器をより高精度にし、しかも高い
利得を持たせるために回路を複雑で大規模なもの
にする必要もなく、しかも他に特殊な回路を必要
としないため、比較的構成の簡単な、モノリシツ
ク集積回路として構成することが容易な並列比較
型A/D変換器を提供でき、本発明のもたらす効
果は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の並列比較方式の構成を示すブロ
ツク線図、第2図はBinaryコードによる読取り
専用メモリ型符号変換回路の一例、第3図は本発
明により並列比較方式の構成を示すブロツク線
図、第4図はGrayコードによる読取り専用メモ
リ型符号変換回路の一例、第4図はGrayコード
をBinaryコードに変換する符号変換回路の一例
である。第5図は符号変換回路の例を示す図であ
る。 なお、同図中において、10……電圧分圧器、
12〜19……抵抗、30〜37……比較器、5
0……位置検出論理回路、51……符号変換回
路、151……第1の符号変換回路、252……
第2の符号変換回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 電圧分圧器を用いて値の異なる複数の比較電
    圧を発生する手段と、アナログ信号を入力する手
    段と、入力されたアナログ信号を前記複数の比較
    電圧の各々と比較する2N個の比較器と、前記2N
    の比較器の出力に基いて、比較結果の変化する位
    置を検出し、該変化位置に対応するビツトがアク
    テイブとなる2Nビツトの出力を作る位置検出回路
    と、該位置検出回路からの2Nビツトの出力を入力
    とし、これに基いてNビツトのグレイコードを発
    生する読出し専用メモリからなる第1の符号変換
    回路と、該第1の符号変換回路から出力されるN
    ビツトのグレイコードを2進コードに再変換する
    第2の符号変換回路とを有し、前記位置検出回路
    は対応する比較回路の出力およびその1つ上位の
    比較回路の出力をそのまま入力とし、さらに1つ
    下位の比較回路の出力を反転して入力し、これら
    が同一レベルの時アクテイブ信号を発生する論理
    ゲートを基本単位として含み、前記第2の符号変
    換回路の出力をデジタル出力とすることを特徴と
    するアナログ−デジタル変換器。
JP56171146A 1981-10-26 1981-10-26 アナログ−デジタル変換器 Granted JPS5871726A (ja)

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