JPH0353719A - A/d変換器 - Google Patents

A/d変換器

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JPH0353719A
JPH0353719A JP18943089A JP18943089A JPH0353719A JP H0353719 A JPH0353719 A JP H0353719A JP 18943089 A JP18943089 A JP 18943089A JP 18943089 A JP18943089 A JP 18943089A JP H0353719 A JPH0353719 A JP H0353719A
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Kazuo Ogasawara
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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。

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、特に半導体集積回路技術
を用いて大規模な制御回路と同一の基板上に集積化する
A/D変換器に関する。
〔従来の技術〕
従来、かかる大規模な制御回路、すなわち8ビットや1
6ビットのマイクロコンピュータ等の回路と同一の基板
上にA/D変換器を集積化した例としては、例えばNE
C技報VoJ2.39N[L10・1986・PP75
−81の“CMOS8ビットシングルチップマイクロコ
ンピュータμPD78112”に示されるような8人カ
マルチプレクサを有する逐次比較式A/D変換器が知ら
れている.かかるA/D変換器の変換時間は26.7μ
secである。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来のA/D変換器は同一基板上に大規模な制
御回路を有するので、この制御回路から発生するディジ
タル雑音がプロセス技術の微細化に伴ない増大し、A/
D変換器の性能を劣化させる要因となっている。
どの程度の雑音が発生するかについては、“DESIG
N  OF  MOS  VLSI  CIR−CUI
TS   FOR   TELECOMMUNI−CA
TIONS”  Prent  i  ce−Ha  
l  1Inc.1985−PP321−324により
説明されており、それによれば、8ビットの出力バッフ
ァが同時に動作した場合に約25mAの電流が流れ、リ
ードインダクタンスが50nHとしたとき電源線に約2
50mVの雑音が発生する.このような電源線に生ずる
雑音はプロセス技術の微細化に伴ない増大してくる。一
方、プロセス技術の微細化は使用されるMOSトランジ
スタの駆動能力の向上に結びつく.このため、ますます
内部ゲートで大きな電源雑音が発生することになる。そ
こで、この電源雑音がA/D変換器の参照電圧と入力電
圧とを比較する期間に発生するときを考える.例えば、
接地線にこの電源雑音が生じると、参照電圧が変化する
ためA/D変換器の誤差が増大する.また、雑音が電源
に生じた場合、参照電圧と入力電圧を比較するための比
較器の電源雑音除去比が不十分のときは誤判定を出力す
ることがある. 従来、これらの電源雑音への対策として、■電源配線を
制御回路とA/D変換器とで分離する。
■基板電位やウェル電位を低インピーダンスで電源線に
終端することにより雑音の誘導を防止する。
■A/D変換器を全差動構戒とすることにより電源雑音
除去比を向上させる。
などの方法がとられている. しかしながら、夕ロック速度の高速化に伴ない雑音スペ
クトル高域増大による耐雑音性劣化や、集積回路規模の
増大に伴う雑音電力の増加、あるいはA/D変換器の高
集度化要求などの問題点が残されている. 〔課題を解決するための手段〕 本発明のA/D変換器は、雑音検出回路およびクロック
遅延回路を有する制御回路と、共に前記制御回路に接続
された逐次比較型主A/D変換部および並列副A/D変
換部とを設け、前記逐次比較型主A/D変換部のリセッ
ト期間に前記並列型副A/D変換部から前記制御回路の
雑音検出回路を動作させるようにtfl4戒される。
〔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
. 第1図は本発明の一実施例を示すA/D変換器のブロッ
ク図である。
第1図に示すように、本実施例は、アナログ入力端子(
IN^)1,ディジタル入出力端子(I/O)2および
クロック端子3に接続され且つ雑音検出回路5お,よび
クロック遅延回路6を有する制御回路4と、制御回路4
からアナログ入力9,A/D動作クロック10,主制御
信号11の供給を受ける一方、主ディジタル出力12を
送出する主A/D変換部7と、同じく制御回路4がらア
ナログ人力9,A/D動作クロック10.副制御信号1
3の供給を受け且つ副ディジタル出力14を送出する副
A/D変換部8とを有している.上述したアナログ入力
端子1は制御回路4の中にアナログマルチプレクサ〈図
示省略)が設けてある場合は複数端子になる。また、デ
ィジタル入出力端子(I/O)2は代表して表わしたち
のであり、ディジタル入力端子およびディジタル出力端
子を含んだ複数端子を表示するとともに、制御回路4と
のディジタル信号の入出力に用いられる。更に、クロッ
ク端子3は制御回路4の動作クロック入力端子を表わし
ており、水晶発振子等を用いた発振回路が集積回路上に
設けられている時は不要になる.このクロック端子3か
ら入力されたクロックは制御回路4で主および副A/D
変換部7および8の動作クロツクとして変換され、クロ
ック遅延回路6を介してそれぞれ供給される。
かかるA/D変換器において、主A/D変換部7は制御
回路4の中でアナログマルチプレクサ(図示省略)によ
り選択されたアナログ入力端子1から入力されたアナロ
グ信号をアナログ入力9として入力する。この上A/D
変換部7の動作制御は主制御信号11により行なわれ、
A/D変換されたディジタル信号は主ディジタル出力1
2から制御回路4へ出力される。このA/D変換された
ディジタル信号は制御回路4から必要に応じてディジタ
ル入出力端子2から外部に出力される。
また、副A/D変換部8も主A/D変換部7と同様に動
作し、副制御信号13により動作の制御を行ない、A/
D変換されたディジタル信号を副ディジタル出力14か
ら制御回路4へと出力される。
一方、雑音検出回路5は主A/D変換部7のリセット期
間に副A/D変換部8から送出されるA/D変換された
ディジタル信号14を制御回路4から受信し、雑音レベ
ルが最小となるクロック遅延回路6の遅延量を検出記憶
する機能を有している。
次に、かかるA/D変換器の具体的動作について説明す
る。
■まず、A/D変換命令が制御回路4に入力される.こ
のA/D変換命令はデイジタル入出力端子2を介して外
部から入力される場合と制御回路4に組込まれたプログ
ラムから入力される場合があるが、そのいずれでも同じ
動作する。
■次に、主A/D変換部7をリセット状態にする. ■次に、アナログ人力9を接地電位に接続する。
■また、クロック遅延回路6の遅延量をAに設定する。
■また、副A/D変換部8を動作させ、変換結果を副デ
ィジタル出力14から制御回路4を介して雑音検出回路
5へ入力して記憶させる. ■次に、クロック遅延回路6の遅延量をB,C,・・・
に設定し、上述のステップ■および■を繰返す。
■このクロック遅延回路6の遅延量が全て完了すると、
雑音検出回路5に記憶した副A/D変換部8の雑音量が
最小になった遅延量を検出する. ■更に、クロック遅延回路6の遅延量を検出値として主
A/D変換部7の動作を開始する。
このように、主A/D変換部7の動作を開始する前のリ
セット期間に制御回路4の雑音が最小となるようにクロ
ック遅延回路6の遅延量を設定してやる。
第2図は第1図に示すクロック遅延回路図である。
第2図に示すように、このクロック遅延回路6は動作ク
ロックがクロック端子からバッファ(図示省略〉等を介
して入力される.遅延素子15は、例えばインバータ2
段で構或し、それぞれの出力にトランスファゲート16
を接続している.尚、このトランスファゲート16を駆
動するための制御リードについては本発明と直接関係し
ないため、省略している。
例えば、インバータの遅延量が一段当り2nsecとす
ると、この遅延回路6の遅延量はOnsec,4nse
c,8nsec,16nsecの選択が可能である。ま
た、インバータの段数は何段でも可能であり、所要の遅
延ステップおよび遅延範囲が選択できる。更に、トラン
スファゲート16からA/D動作クロック10として出
力する際、配線が長い時はトランスファゲート16の後
段にバッファを設けるのが好ましい。
第3図は第1図における主副A/D変換部のより具体的
な回路図である。
第3図に示すように、主A/D変換部7は基準電圧17
を分割する単位抵抗18と分割した電圧を取り出すトラ
ンスファゲート19を介して接続される比較器20を有
し、この比較器20の他の入力はアナログ人力21に接
続されている。尚、この上A/D変換部7は前述したと
おり逐次比較型の回路構戒である。
一方、副A/D変換部8は基準電圧17および単位抵抗
18を主A/D変換部7と共用している。この単位抵抗
18による分割電圧は直接4個の比較器22へ供給され
、他方のアナログ人力21とそれぞれ比較される。尚、
この副A/D変換部8は前述したように並列型の回路構
成とし高速化している。すなわち、これは主A/D変換
部7のリセット期間にA/D変換を遅延ステップ数の回
数だけ実行する必要があるため、逐次比較型の回路構成
にするとリセット期間が長くなるという欠点を除くため
である。
尚、第3図における副A/D変換部8の比較出力は棒温
度計型となっているが、簡単な論理回路を比較器の後段
に設置しパイナリーコード化してもよい。
第4図は第3図同様に第1図における主副A/D変換部
の回路図である。
第4図に示すように、この回路は前述した実施例におい
て副A/D変換部8の分解能を主A/D変換部7の2倍
に変更した点が異なっている。すなわち、第4図におい
て、主A/D変換部7は単位抵抗18を2個毎にトラン
スファゲート19で取り出して比較器20の一方の入力
へ供給し、比較器20の他方の入力へ供給されるアナロ
グ人力21と比較するようにしている。また、副A/D
変換部8は単位抵抗18毎に分割電圧を取り出し、比較
器23へ供給するifi.であり、図を簡単にするため
の比較器4個を1つのブロックで表わしている。この比
較器23の内部構成および接続は第3図に示す比較器2
2と同じ並列型になっている。
このように、副A/D変換部8の分解能を2倍にするこ
とにより、より雑音の少ないクロック遅延量が選択でき
る。尚、この副A/D変換部8の分解能は主A/D変換
部7の整数倍または整数分の1に選択することが可能で
あり、主A/D変換部7の分解能およびクロック遅延量
などを検討して選択することが必要である。
尚、上述した実施例においては、主副A/D変換部に抵
抗ストリングを用いて説明したが、容量アレーと抵抗ス
トリングを組合せて主副A/D変換部を構成しても同様
に本発明を実施することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明のA/D変換器は、雑音検
出回路およびクロック遅延回路を有する制御回路と、共
に前記制御回路に接続された逐次比較型主A/D変換部
および並列型副A/D変換部とを設け、前記逐次比較型
主A/D変換部のリセット期間に前記並列型副A/D変
換回路から前記制御回路の雑音検出回路を動作させるこ
とにより、クロック遅延量の最適化を可能にするととも
に、大規模な制御回路や出力バッファから生ずる電源雑
音の影響を最小にし、高精度化を実現できるという効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すA/D変換器のブロッ
ク図、第2図は第1図に示すクロック遅延回路図、第3
図は第1図における主副A/D変換部の回路図、第4図
は第3図同様に第1図における主副A/D変換部の回路
図である。 1・・・アナログ入力端子(INA)、2・・・ディジ
タル入出力端子(I/O>、3・・・クロック端子、4
・・・制御回路、5・・・雑音検出回路、6・・・クロ
ック遅延回路、7・・・主A/D変換部、8・・・副A
/D変換部、9,21・・・アナログ入力、10・・・
A/D動作クロック、11・・・主制御信号、12・・
・主ディジタル出力、13・・・副制御信号、14・・
・副ディジタル出力、15・・・遅延素子、16.19
・・・トランスファゲート、 1 7・・・基準電圧 (端子〉 1 8・・・単 位抵抗、 20, 2 2・・・比較器、 2 3・・・4個分の比 較器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 雑音検出回路およびクロック遅延回路を有する制御回路
    と、共に前記制御回路に接続された逐次比較型主A/D
    変換部および並列副A/D変換部とを設け、前記逐次比
    較型主A/D変換部のリセット期間に前記並列型副A/
    D変換部から前記制御回路の雑音検出回路を動作させる
    ことを特徴とするA/D変換器。
JP18943089A 1989-07-21 1989-07-21 A/d変換器 Expired - Lifetime JP2893733B2 (ja)

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