JPH03198428A - A/d変換器 - Google Patents
A/d変換器Info
- Publication number
- JPH03198428A JPH03198428A JP33963489A JP33963489A JPH03198428A JP H03198428 A JPH03198428 A JP H03198428A JP 33963489 A JP33963489 A JP 33963489A JP 33963489 A JP33963489 A JP 33963489A JP H03198428 A JPH03198428 A JP H03198428A
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- Japan
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 43
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はA/D変換器に関し、特に1チップマイクロコ
ンピュータい内蔵されリファレンス電源の切換制御を行
なうA/D変換器に関する。
ンピュータい内蔵されリファレンス電源の切換制御を行
なうA/D変換器に関する。
従来、この種の1チップマイクロコンピュータに内蔵さ
れるA/D変換器は一つの基準電圧を用いてA/D変換
を行なっている。
れるA/D変換器は一つの基準電圧を用いてA/D変換
を行なっている。
第4図はかかる従来の一例を示すA/D変換器の回路図
である。
である。
第4図に示すように、従来のA/D変換器はアナログ入
力端子1に入力したアナログ入力電圧VINをサンプル
&ホールド回路2によってサンプリングし、比較器3の
一方の入力に供給している。また、比較器3の他方の入
力はリファレンス電源端子12に入力する外部リファレ
ンス電圧(基準電圧)v02を最大値とするD/A変換
器6の出力電圧が供給され、サンプル&ホールド回路2
の出力電圧との大小関係を比較器3によって比較してい
る。その比較器3のデジタル出力4は遂時比較レジスタ
5の最上位ピッ) (MSB)から順に1ビツトずつ決
定され、最下位ピッ) (LSB)まで繰り返し行なわ
れる。遂時比較レジスタ5の出カフを入力とするD/A
変換器6の出力電圧は、変換がLSB側に進むにつれて
、アナログ入力電圧VIHに近づいていく。これらサン
プル及ホールド回路2.比較器3および遂次比較レジス
タ5の制御は制御回路13の出力131〜133によっ
てそれぞれ行なわれ、変換が終了した時点で割込信号(
INT)134を発生する。この割込信号134を発生
したときの遂時比較レジスタ5のデジタル値は変換結果
レジスタ8に取り込まれる。
力端子1に入力したアナログ入力電圧VINをサンプル
&ホールド回路2によってサンプリングし、比較器3の
一方の入力に供給している。また、比較器3の他方の入
力はリファレンス電源端子12に入力する外部リファレ
ンス電圧(基準電圧)v02を最大値とするD/A変換
器6の出力電圧が供給され、サンプル&ホールド回路2
の出力電圧との大小関係を比較器3によって比較してい
る。その比較器3のデジタル出力4は遂時比較レジスタ
5の最上位ピッ) (MSB)から順に1ビツトずつ決
定され、最下位ピッ) (LSB)まで繰り返し行なわ
れる。遂時比較レジスタ5の出カフを入力とするD/A
変換器6の出力電圧は、変換がLSB側に進むにつれて
、アナログ入力電圧VIHに近づいていく。これらサン
プル及ホールド回路2.比較器3および遂次比較レジス
タ5の制御は制御回路13の出力131〜133によっ
てそれぞれ行なわれ、変換が終了した時点で割込信号(
INT)134を発生する。この割込信号134を発生
したときの遂時比較レジスタ5のデジタル値は変換結果
レジスタ8に取り込まれる。
一方、CPUIIは制御回路13からこの割込信号(I
NT)134を受信して1回のA/D変換が終了したこ
とを認識すると、CPUIIは読出信号9を発生し、変
換結果レジスタ8のデジタル値をデータバス10を介し
て取り込む。
NT)134を受信して1回のA/D変換が終了したこ
とを認識すると、CPUIIは読出信号9を発生し、変
換結果レジスタ8のデジタル値をデータバス10を介し
て取り込む。
上述した従来のA/D変換器は、リファレンス電源端子
を1つしか持たないため、アナログ入力電圧の電圧範囲
が変化しても、A/D変換の分解能を最適化することが
できないという問題点がある。
を1つしか持たないため、アナログ入力電圧の電圧範囲
が変化しても、A/D変換の分解能を最適化することが
できないという問題点がある。
例えば、8ビツトのA/D変換器において、アナログ入
力電圧VrNの範囲が0■〜5vであったとすると、外
部リファレンス電圧VREFを5vとすれば、このとき
のA/D変換器の分解能は5v/2”=19.5mVと
なる。ところが、アナログ入力電圧の範囲がOv〜4v
である変換対象をA/D変換する場合、VRBアが5v
のままではその分解能が前述と同じ19.5mVである
。従って、分解能を最適化するためには、VRB、を4
■として分解能を4’V/2’=15.6mVにまで上
げる必要がある。
力電圧VrNの範囲が0■〜5vであったとすると、外
部リファレンス電圧VREFを5vとすれば、このとき
のA/D変換器の分解能は5v/2”=19.5mVと
なる。ところが、アナログ入力電圧の範囲がOv〜4v
である変換対象をA/D変換する場合、VRBアが5v
のままではその分解能が前述と同じ19.5mVである
。従って、分解能を最適化するためには、VRB、を4
■として分解能を4’V/2’=15.6mVにまで上
げる必要がある。
このように、従来のA/D変換器では、リファレンス電
圧が一種類に固定されているため、種々の変換対象に合
わせて分解能を最適化することができないという欠点が
ある。一方、分解能を最適化するために、リファレンス
電源端子に供給する電圧VRRFを外部で可変できるよ
うにすると、A/D変換器を内蔵するlチップマイクロ
コンピュータを用いたシステム全体のコストが高くな、
ってしまうという欠点がある。
圧が一種類に固定されているため、種々の変換対象に合
わせて分解能を最適化することができないという欠点が
ある。一方、分解能を最適化するために、リファレンス
電源端子に供給する電圧VRRFを外部で可変できるよ
うにすると、A/D変換器を内蔵するlチップマイクロ
コンピュータを用いたシステム全体のコストが高くな、
ってしまうという欠点がある。
本発明の目的は、かかる種々の変換対象に応じて変換の
分解能を最適化することのできるA/D変換器を提供す
ることにある。
分解能を最適化することのできるA/D変換器を提供す
ることにある。
本発明のA/D変換器は、リファレンス電源端子に供給
されるリファレンス電圧から前記リファレンス電圧を最
大値とする複数の基準電圧を生成する手段と、前記複数
の基準電圧のうちいずれかを選択的に供給する手段とを
有して構成される。
されるリファレンス電圧から前記リファレンス電圧を最
大値とする複数の基準電圧を生成する手段と、前記複数
の基準電圧のうちいずれかを選択的に供給する手段とを
有して構成される。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第1図は本発明の第一の実施例を示すA/D変換器の回
路図である。
路図である。
第1図に示すように、本実施例の基本的なA/D変換動
作は前述した従来例の動作と同様であり、アナログ入力
端子1から入力したアナログ入力電圧VIHはサンプル
&ホールド回路(S/N)2に入力される。このサンブ
リ&ホールド回路2は制御回路13の出力131の制御
により、最初はサンプリング状態となってvrNを入力
する。その後、変換中はS/H回路2がホールド状態に
なり、VfNを保持するように働く。比較器3には、こ
の保持されたアナログ人力VIHと、内部リファレンス
電圧■8をリファレンス電圧とするD/A変換器6の出
力電圧とが入力される。すなわち、その大小関係により
比較器3の出力4は遂時比較レジスタ5のMSBから順
に1ビツトずつ比較決定し、LSHの決定まで繰り返さ
れる。遂時比較レジスタ5の出カフはD/A変換器6の
入力となるので、最初にD/A変換器6の出力値を内部
リファ、レンス電圧■8のAの値に設定しておけば、後
はMSB側からLSB側へ変換が進むにつれてD/A変
換器6の出力電圧はアナログ人力VIHに近づいていく
。かかる比較器3及び遂時比較レジスタ5は変換中制御
回路13の出力132及び133によってそれぞれ制御
され、変換が終了した時点で割込信号(INT)134
を発生する。この割込信号(INT)134が発生した
ときの遂時比較レジスタ5の内容(変換結果のデジタル
値が入っている)は変換結果レジスタ8に取り込まれる
。
作は前述した従来例の動作と同様であり、アナログ入力
端子1から入力したアナログ入力電圧VIHはサンプル
&ホールド回路(S/N)2に入力される。このサンブ
リ&ホールド回路2は制御回路13の出力131の制御
により、最初はサンプリング状態となってvrNを入力
する。その後、変換中はS/H回路2がホールド状態に
なり、VfNを保持するように働く。比較器3には、こ
の保持されたアナログ人力VIHと、内部リファレンス
電圧■8をリファレンス電圧とするD/A変換器6の出
力電圧とが入力される。すなわち、その大小関係により
比較器3の出力4は遂時比較レジスタ5のMSBから順
に1ビツトずつ比較決定し、LSHの決定まで繰り返さ
れる。遂時比較レジスタ5の出カフはD/A変換器6の
入力となるので、最初にD/A変換器6の出力値を内部
リファ、レンス電圧■8のAの値に設定しておけば、後
はMSB側からLSB側へ変換が進むにつれてD/A変
換器6の出力電圧はアナログ人力VIHに近づいていく
。かかる比較器3及び遂時比較レジスタ5は変換中制御
回路13の出力132及び133によってそれぞれ制御
され、変換が終了した時点で割込信号(INT)134
を発生する。この割込信号(INT)134が発生した
ときの遂時比較レジスタ5の内容(変換結果のデジタル
値が入っている)は変換結果レジスタ8に取り込まれる
。
一方、この割込信号(INT)134によって変換の終
了を知らされたCPUIIは、読出信号9を出力し、変
換結果レジスタ8の内容をデータバス10を介して取り
込む。
了を知らされたCPUIIは、読出信号9を出力し、変
換結果レジスタ8の内容をデータバス10を介して取り
込む。
以上の変換動作において、内部リファレンス電圧VRは
リファレンス電圧選択回路20及びボルテージフォロワ
23によって供給される。すなわち、リファレンス電源
端子12には、外部のリファレンス電圧V□2が印加さ
れ、しかも抵抗アレイ205の各タップの電圧VA、v
、、vc、VD(VRIIP”VA>VB>VC>VD
>0V)(7) いずれかがモードレジスタ21からの
出力211〜214によって駆動されるトランスファゲ
ート201〜204のいずれか一つを介してボルテージ
フォロワ23に供給される。このボルテージフォロワ2
3はインピーダンス変換して出力に内部リファレンス電
圧v8を供給する。
リファレンス電圧選択回路20及びボルテージフォロワ
23によって供給される。すなわち、リファレンス電源
端子12には、外部のリファレンス電圧V□2が印加さ
れ、しかも抵抗アレイ205の各タップの電圧VA、v
、、vc、VD(VRIIP”VA>VB>VC>VD
>0V)(7) いずれかがモードレジスタ21からの
出力211〜214によって駆動されるトランスファゲ
ート201〜204のいずれか一つを介してボルテージ
フォロワ23に供給される。このボルテージフォロワ2
3はインピーダンス変換して出力に内部リファレンス電
圧v8を供給する。
例えば、モードレジスタ21の出力211〜214のう
ち212のみがハイレベルとなれば、トランスファーゲ
ート202のみが導通状態となり、Vn”VBとなる。
ち212のみがハイレベルとなれば、トランスファーゲ
ート202のみが導通状態となり、Vn”VBとなる。
このように、モードレジスタ21に対するCPU1lか
らの制御信号22により、データバス10を介して変換
結果レジスタ8へのデータの書込及び読出を行なうこと
ができるため、内部のリファレンス電圧vRはCPUI
Iによって自由に変更することが可能である。
らの制御信号22により、データバス10を介して変換
結果レジスタ8へのデータの書込及び読出を行なうこと
ができるため、内部のリファレンス電圧vRはCPUI
Iによって自由に変更することが可能である。
第2図は本発明の第二の実施例を示すA/D変換器の回
路図であり、また第3図は第2図における変換動作を説
明するための各種信号のタイミング図である。
路図であり、また第3図は第2図における変換動作を説
明するための各種信号のタイミング図である。
第2図に示すように、本実施例の基本的なA/D変換の
動作も前述した第一の実施例の動作と同様であるが、本
実施例においてはマルチブレクスされた4つのアナログ
入力端子101〜104を有している。また、モードレ
ジスタ21の出力215によって制御が規定されるタイ
ミング発生回路24を有し、このタイミング発生回路2
4の動作によってアナログ入力端子101〜104が1
回の変換毎に順次選択される(いわゆるスキャンモード
)。更に、このスキャンモードと連動してリファレンス
電圧選択回路20が切換わり、各アナログ人力VrN+
〜VrN4毎の内部リファレンス電圧VRが自動的に設
定される。
動作も前述した第一の実施例の動作と同様であるが、本
実施例においてはマルチブレクスされた4つのアナログ
入力端子101〜104を有している。また、モードレ
ジスタ21の出力215によって制御が規定されるタイ
ミング発生回路24を有し、このタイミング発生回路2
4の動作によってアナログ入力端子101〜104が1
回の変換毎に順次選択される(いわゆるスキャンモード
)。更に、このスキャンモードと連動してリファレンス
電圧選択回路20が切換わり、各アナログ人力VrN+
〜VrN4毎の内部リファレンス電圧VRが自動的に設
定される。
かかるA/D変換器の動作は、第3図に示すように、ま
ずCPUIIが制御信号22を送出することにより、モ
ードレジスタ21にデータバス10を介してデータを設
定する。いま、そのモードがタイミング発生回路24の
出力105と2111106と212.107と213
.108と214にそれぞれ同位相の信号を発生するも
のであるとする。
ずCPUIIが制御信号22を送出することにより、モ
ードレジスタ21にデータバス10を介してデータを設
定する。いま、そのモードがタイミング発生回路24の
出力105と2111106と212.107と213
.108と214にそれぞれ同位相の信号を発生するも
のであるとする。
まず、第1回目の変換ではタイミング発生回路24の出
力105と211がハイレベルとなり、アナログ入力選
択回路100のトランスファゲート109が導通状態と
なるので、アナログ入力端子101のアナログ入力電圧
V[NlがA/D変換の対象として選択される。また、
リファレンス電圧選択回路20のトランスファゲート2
01が導通状態となり、vA(=vオ、)が内部リファ
レンス電圧v8となる。すなわち、第1回目の変換では
アナログ入力電圧vrN+がリファレンス電圧vAをフ
ルスケールとしてA/D変換されたことになる。尚、変
換の最後で割込信号(IJT) 134が発生して変換
結果レジスタ8に変換値が取り込まれる動作は前述の第
一の実施例と同じである。
力105と211がハイレベルとなり、アナログ入力選
択回路100のトランスファゲート109が導通状態と
なるので、アナログ入力端子101のアナログ入力電圧
V[NlがA/D変換の対象として選択される。また、
リファレンス電圧選択回路20のトランスファゲート2
01が導通状態となり、vA(=vオ、)が内部リファ
レンス電圧v8となる。すなわち、第1回目の変換では
アナログ入力電圧vrN+がリファレンス電圧vAをフ
ルスケールとしてA/D変換されたことになる。尚、変
換の最後で割込信号(IJT) 134が発生して変換
結果レジスタ8に変換値が取り込まれる動作は前述の第
一の実施例と同じである。
同様に、第2回目、第3回目、第4回目の変換では、そ
れぞれタイミング発生回路24の出力信号が106と2
12.107と213.108と214の順にハイレベ
ルとなる。従って、アナログ入力選択回路100のトラ
ンスファゲートは110〜112が順番に導通状況とな
り、アナログ入力端子102〜104の入力vrN2
r V INS rVIN4が順次変換対象として選択
される。また、同時にリファレンス電圧選択回路20の
トランスファゲートは202〜204が順番に導通状態
となり、Va、Vo、VDが順次内部リファレンス電圧
VRとして選択される。従って、第2回目の変換ではア
ナログ入力電圧Vnuがリファレンス電圧VBをフルス
ケールとし、第3回目の変換ではV□9.が■。とフル
スケールとし、第4回目の変換ではVIN4がVDをフ
ルスケールとして、それぞれ変換されたことになる。
れぞれタイミング発生回路24の出力信号が106と2
12.107と213.108と214の順にハイレベ
ルとなる。従って、アナログ入力選択回路100のトラ
ンスファゲートは110〜112が順番に導通状況とな
り、アナログ入力端子102〜104の入力vrN2
r V INS rVIN4が順次変換対象として選択
される。また、同時にリファレンス電圧選択回路20の
トランスファゲートは202〜204が順番に導通状態
となり、Va、Vo、VDが順次内部リファレンス電圧
VRとして選択される。従って、第2回目の変換ではア
ナログ入力電圧Vnuがリファレンス電圧VBをフルス
ケールとし、第3回目の変換ではV□9.が■。とフル
スケールとし、第4回目の変換ではVIN4がVDをフ
ルスケールとして、それぞれ変換されたことになる。
なお、本実施例では、モードレジスタ21により内部リ
ファレンス電圧として4種類の電圧を選択できるように
したが、特にこの数には制限がなく、モードレジスタ2
1のビット幅によって決まる数だけ電圧の種類を設定で
きることは明白である。
ファレンス電圧として4種類の電圧を選択できるように
したが、特にこの数には制限がなく、モードレジスタ2
1のビット幅によって決まる数だけ電圧の種類を設定で
きることは明白である。
以上説明したように、本発明のA/D変換器は、リファ
レンス電源端子に印加された電圧から複数のリファレン
ス電圧を生成する手段とモードレジスタによるその複数
のリファレンス電圧のうち、いずれかひとつを内部リフ
ァレンス電圧として選択する手段を設けることにより、
リファレンス電圧を自由に変更することが可能となり、
被測定系に応じてA/D変換における分解能を最適化で
きるという効果がある。また、本発明のA/D変換器は
これを内蔵する1チップマイクロコンピュータを用いた
応用システムにおいても、リファレンス電源端子に供給
する電圧を被測定系に応じて可変とする制御が不要とな
り、システム全体のコストを大幅に低減できるという効
果がある。
レンス電源端子に印加された電圧から複数のリファレン
ス電圧を生成する手段とモードレジスタによるその複数
のリファレンス電圧のうち、いずれかひとつを内部リフ
ァレンス電圧として選択する手段を設けることにより、
リファレンス電圧を自由に変更することが可能となり、
被測定系に応じてA/D変換における分解能を最適化で
きるという効果がある。また、本発明のA/D変換器は
これを内蔵する1チップマイクロコンピュータを用いた
応用システムにおいても、リファレンス電源端子に供給
する電圧を被測定系に応じて可変とする制御が不要とな
り、システム全体のコストを大幅に低減できるという効
果がある。
第1図は本発明の第一の実施例を示すA/D変換器の回
路図、第2図は本発明の第二の実施例を示すA/D変換
器の回路図、第3図は第2図における変換動作を説明す
るための各種信号のタイミング図、第4図は従来の一例
を示すA/D変換器の回路図である。 1.101〜104・・・・・・アナログ入力端子、2
・・・・・・サンプル&ホールド回路、3・・・・・・
比較器、5・・・・・・遂時比較レジスタ、6・・・・
・・D/A変換器、8・・・・・・変換結果レジスタ、
11・・・・・・CPU、12・・・・・・リファレン
ス電源端子、20・・・・・・リファレンス電圧選択回
路、21・・・・・・モードレジスタ、23・・・・・
・ボルテージフォロワ、24・・・・・・タイミング発
生回路、100・・・・・・アナログ入力選択回路。
路図、第2図は本発明の第二の実施例を示すA/D変換
器の回路図、第3図は第2図における変換動作を説明す
るための各種信号のタイミング図、第4図は従来の一例
を示すA/D変換器の回路図である。 1.101〜104・・・・・・アナログ入力端子、2
・・・・・・サンプル&ホールド回路、3・・・・・・
比較器、5・・・・・・遂時比較レジスタ、6・・・・
・・D/A変換器、8・・・・・・変換結果レジスタ、
11・・・・・・CPU、12・・・・・・リファレン
ス電源端子、20・・・・・・リファレンス電圧選択回
路、21・・・・・・モードレジスタ、23・・・・・
・ボルテージフォロワ、24・・・・・・タイミング発
生回路、100・・・・・・アナログ入力選択回路。
Claims (1)
- 1チップマイクロコンピュータに内蔵されたA/D変換
器において、リファレンス電源端子に供給されるリファ
レンス電圧から前記リファレンス電圧を最大値とする複
数の基準電圧を生成する手段と、前記複数の基準電圧の
うちいずれかを選択的に供給する手段とを有することを
特徴とするA/D変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33963489A JPH03198428A (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | A/d変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33963489A JPH03198428A (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | A/d変換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03198428A true JPH03198428A (ja) | 1991-08-29 |
Family
ID=18329353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33963489A Pending JPH03198428A (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | A/d変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03198428A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000134096A (ja) * | 1998-10-27 | 2000-05-12 | Nec Corp | 逐次比較型アナログ/デジタル変換器 |
-
1989
- 1989-12-26 JP JP33963489A patent/JPH03198428A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000134096A (ja) * | 1998-10-27 | 2000-05-12 | Nec Corp | 逐次比較型アナログ/デジタル変換器 |
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