JPH0414889B2 - - Google Patents

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JPH0414889B2
JPH0414889B2 JP60213780A JP21378085A JPH0414889B2 JP H0414889 B2 JPH0414889 B2 JP H0414889B2 JP 60213780 A JP60213780 A JP 60213780A JP 21378085 A JP21378085 A JP 21378085A JP H0414889 B2 JPH0414889 B2 JP H0414889B2
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JP
Japan
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input
voltage
input terminal
transmission gate
inverter
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JP60213780A
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Masao Nakaya
Toshio Kumamoto
Shiro Hosoya
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はA/D変換回路における入力インピ
ーダンスの変動による入力電圧の変動を防ぐこと
ができるA/Dコンバータに関するものである。
〔従来の技術〕
第2図はA/D変換回路8(第3図)に用いら
れる従来のチヨツパ型比較器CMPjの一例の構
成を示す接続図である。初めにこのチヨツパ型比
較器CMPjの構成について説明する。図におい
て、入力端子21はトランスミツシヨンゲート2
3を介してカツプリングコンデンサ25に接続さ
れ、入力端子22はトランスミツシヨンゲート2
4を介してカツプリングコンデンサ25に接続さ
れる。入力端子21に被比較電圧Vinjが入力さ
れ、入力端子22に基準電圧Vrefjが入力される。
31,32はトランスミツシヨンゲート23のゲ
ート端子であり、33,34はトランスミツシヨ
ンゲート24のゲート端子である。これらのゲー
ト端子に互いにオーバーラツプしないクロツク信
号φ,が加えられる。トランスミツシヨンゲー
ト23,24はこのクロツク信号φ,によりそ
のN、FFが制御され、トランスミツシヨン
ゲート23とトランスミツシヨンゲート24とは
相補的にN、FFする。カツプリングコンデ
ンサ25はCMSインバータ26の入力端子に
接続されるとともにトランスミツシヨンゲート2
7に接続される。N1はカツプリングコンデンサ
25とCMSインバータ26およびトランスミ
ツシヨンゲート27との接続点である。CMS
インバータ26はPチヤンネルMS電界効果ト
ランジスタ(以下、PチヤンネルMSFETと略
記する)37とnチヤンネルMS電界効果トラ
ンジスタ(以下、nチヤンネルMSFETと略記
する。)38から構成される。PチヤンネルM
SFET37のソース電極は電圧VDDの電源端子2
9に接続され、そのドレイン電極はnチヤンネル
MSFET38のドレイン電極に接続される。n
チヤンネルMSFET38のソース電極は接地さ
れる。35,36はトランスミツシヨンゲート2
7のゲート端子であり、これらのゲート端子に上
記と同様にクロツク信号φ,が加えられる。ト
ランスミツシヨンゲート27はこのクロツク信号
φ,によりそのN、FFが制御され、トラ
ンスミツシヨンゲート24と同様、前述のトラン
スミツシヨンゲート23と相補的にN、FF
する。CMSインバータ26およびトランスミ
ツシヨンゲート27の出力端子はCMSインバ
ータ28の共通ゲート電極に接続される。CM
Sインバータ28はPチヤンネルMSFET39
とnチヤンネルMSFET40から構成される。
PチヤンネルMSFET39のソース電極は電圧
VDDの電源端子39に接続され、そのドレイン電
極はnチヤンネルMSFET40のドレイン電極
に接続される。nチヤンネルMSFET40のソ
ース電極は接地される。CMSインバータ28
の共通ドレイン電極は出力端子30に接続され
る。Voutj出力端子30の電圧である。
以上が従来のチヨツパ型比較器CMPjを単独
で見た場合の構成であるが、これをA/D変換回
路8(第3図)として用いる場合は第3図に示し
たように第2図で示したチヨツパ型比較器C
MPjをその目的に応じた数(n個)だけ用いた構
成となる。
第3図においてCMP1〜CMPnはいずれ
もチヨツパ型比較器CMPjと同じ構成である。
アナログ電圧である被比較電圧Vinが与えられて
いる入力端子1は第2図に示すすべてのチヨツパ
型比較器CMP1〜CMPnの被比較電圧入力
端子21に共通に接続される。一方、低い基準電
圧Vref1が与えられている基準電圧入力端子2と
基準電圧Vrefnが与えられている基準電圧入力端
子3との間には特性が同じである(n−1)個の
ラダー抵抗R1〜Ro-1が直列に接続され、各抵
抗R1〜Ro-1間の接続点あるいは抵抗R1と基
準電圧入力端子2および抵抗Ro-1と基準電圧入
力端子3との間の接続点はそれぞれ各チヨツパ型
比較器CMP1〜CMPnの基準電圧入力端子
22(第2図)に接続される。(第2図に示した
入力電圧Vinj、Vrefjは各々前述した第j番目の
チヨツパ型比較器CMPjの被比較電圧および基
準電圧を示す。)各チヨツパ型比較器CMP1
〜CMPnの出力は各々n個の出力端子11〜
14に接続される。
次にこのチヨツパ型比較器CMPjの動作につ
いて説明する。まずCMSインバータの動作に
ついて説明する。第4図は第2図のCMSイン
バータ26の特性を示す特性図であり、横軸が入
力電圧、縦軸が出力電圧を表わす。実線αがその
特性曲線である。入力電圧が0のときは、CM
Sインバータ26を構成する電源側のPチヤンネ
ルMSFET37はN状態となり、接地側のn
チヤンネルMSFET38はFF状態となるの
で、CMSインバータ26の出力電圧はVDD
なる。また、入力電圧がVDDのときはPチヤンネ
ルMSFET37がFF状態、nチヤンネルM
OSFET38がN状態となるので、CMSイ
ンバータ26の出力電圧は0となる。トランスミ
ツシヨンゲート27がN状態のときは、CM
Sインバータ26の出力がその入力に接続される
ので、CMSインバータ26の入力電圧と出力
電圧とが互いに等しくなる点、すなわち第4図の
入力電圧0の点から横軸に対し45゜の角度の線と
特性曲線との交点(すなわちa点)で平衡し、入
力電圧も出力電圧も共にVba1になる。
以上のようなCMSインバータの動作を踏ま
えた上でチヨツパ型比較器CMPjの動作を説明
する。クロツク信号φが“H”レベルにある間は
トランスミツシヨンゲート27がN状態となり
N1点の電圧は第4図に示すVba1となる。その期
間はトランスミツシヨンゲート24もN状態と
なり、カツプリングコンデンサ25は(Vref−
Vba1)の電圧によつて第2図に示す極性に充電
される。次にクロツク信号φが“L”レベルにあ
る間は、トランスミツシヨンゲート23だけが
N状態となり、被比較電圧Vinがカツプリングコ
ンデンサ25の左側電極に加えられ、したがつ
て、N点の電圧は(Vin−(Vref−Vba1))とな
る。もし、Vin=VrefjであればN1点の電圧は
Vba1に保たれCMSインバータ26の動作点は
第4図のa点のままであるが、Vin≠Vrefjの場
合はN点の電圧はVba1から次式で示される△V
だけ変化する。
V={(Cc/(Cc+Cf+Cg)} ・(Vin−Vrefj) (1) ここで、Ccはカツプリングコンデンサ25の
容量、CgはCMSインバータ26の入力容量、
CfはN1点に存在する他容量からなる浮遊容量で
ある。
第4図から明らかなように、a点の近傍では入
力電圧の微小な変化が出力電圧の比較的大きな変
化を引き起こし、この変化をCMSインバータ
28によつてさらに拡大するので、 Voutj=VDD(Vin>Vrefjの場合) 0(Vin<Vrefjの場合) (2) となり、第2図の回路が比較器として動作する。
このようなチヨツパ型比較器CMPjをn個並
列に接続した第3図に示すA/D変換回路8の動
作を次に説明する。高電圧側の基準電圧入力端子
3の電圧Vrefnと低電圧側の基準電圧入力端子2
の電圧Vref1との電位差は(Vrefn−Vref1)で与
えられる。この間に(n−1)個のラダー抵抗R
1〜Ro-1)が直列に接続されるので、第3図の
上から第j番目のチヨツパ型比較器CMPjの基
準電圧入力Vrefjは Vrefj=Vref1+(j−1)Vrefn−Vref1/n−1 (3) となる。今、Vrefj<Vin<Vrefj+1を満足するア
ナログ電圧Vinが入力端子1に加えられたとき、
すべてのチヨツパ型比較器COMP1〜COMPnの
被比較電圧入力端子21(第2図)にVinなる電
圧が印加されるので式(2)より、各チヨツパ型比較
器COMP1〜COMPnの出力は、第j番目までの
すべてのチヨツパ型比較器がVDD、第(j+1)
番目以降のすべてのチヨツパ型比較器の出力が0
となり、A/D変換回路として動作する。
従来のA/D変換回路は、トランスミツシヨン
ゲート23がクロツク信号φ,によりN状態
とFF状態を繰り返すため、その度ごとに入力
端子1から見た入力インピーダンスが変動する。
つまりトランスミツシヨンゲート23がFF状
態のとき(以下、「シヤント期間」と記述する)
は、入力端子1からトランスミツシヨンゲート2
3までの容量の約n倍の容量で入力インピーダン
ス(この場合の入力インピーダンスをZsとす
る。)が決まり、トランスミツシヨンゲート23
がN状態のとき(以下「比較期間」と記述す
る)は、入力端子1からカツプリングコンデンサ
25を介してCMSインバータ26の入力端子
とトランスミツシヨンゲート27までの容量の約
n倍の容量で入力インピーダンス(この場合の入
力インピーダンスをZHとする。)が決まる。この
ため、入力端子1から見た入力インピーダンスは
クロツクの度ごとにこれら2つの値を交互にと
り、チヨツパ型比較器CMPjの入力電圧はこれ
に応じて変動する。この変動の様子は第5図に示
した。第5図で示した曲線L1はA/D変換回路
の入力インピーダンスを無限大と仮定した場合の
被比較入力電圧(以下、後述する「正味の被比較
入力電圧」に対して、「理想的な被比較入力電圧」
と記述する。)を示す。しかしながら実際のA/
D変換回路8(第3図)の入力インピーダンスは
有限の値であり、しかも前述したようにクロツク
の度ごとに異なつた2つの値を交互にとるので、
実際の被比較入力電圧(以下、「正味の被比較電
圧」と記述する。)は曲線L2のようになる。す
なわちシヤント期間(S)は入力インピーダンス
Zsが大きいので理想的な被比較入力電圧L1か
らわずかにずれた正味の被比較入力電圧を示す
が、比較期間(H)においては入力インピーダンスZH
は前記入力インピーダンスZsに比べて小さい値
になるため、正味の被比較入力電圧の理想的な被
比較入力電圧L1に対するズレ具合はさらに大き
くなる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
したがつて第3図において端子0と端子1を接
続した場合のように何かの目的でA/D変換器8
と他のアナログ回路7を接続して前記入力信号を
共通に用いようとする場合、この入力電圧の変動
が前記他の回路7の誤動作の要因となる。また前
記他の回路7が前記A/D変換回路8とクロツク
のタイミングが異なるA/D変換回路の場合は互
いに影響を及ぼし合い、いずれかのA/D変換回
路7,8が誤動作を起こすことになる。
この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、A/D変換回路8(第3図)
の入力電圧の変動を防ぐことができるA/Dコン
バータ6(第1図)を提供することを目的とす
る。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係るA/Dコンバータは、従来の
A/D変換回路において発生する入力インピーダ
ンスの変動を補正するために、各チヨツパ型比較
器の制御用クロツク信号により制御されるスイツ
チ手段を介して、チヨツパ型比較器の共通入力端
子に新たなコンデンサを接続したものである。
〔作用〕
この発明においては、チヨツパ型比較器の共通
入力端子にスイツチ手段を介して接続され、新た
なコンデンサの容量を適当に選択することによ
り、従来のチヨツパ型比較器で問題となつた入力
インピーダンスの変動が小さくなり、これによつ
て比較器の入力電圧の変動を防ぐ。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図を参照して説明
する。なお、この実施例の説明において、従来の
技術の説明と重複する部分についてはその説明を
省略する。
第1図はこの発明の一実施例であるA/Dコン
バータの構成を示す接続図である。この実施例は
第3図A/D変換回路8と同様に第2図に示す比
較器COMPjを用いて構成されるが、第3図の構
成と異なる点は、入力インピーダンス変動補正の
ために、入力端子1とその入力信号のn個のチヨ
ツパ型比較器CMP1〜CMPnの各被比較電
圧入力端子への分岐点N2(以下単に分岐点N2
記述する)との接続点と、接地との間に新たなト
ランスミツシヨンゲート4とコンデンサ5の直列
回路を付加した点である。すなわち、入力端子1
と分岐点N2との接続点にトランスミツシヨンゲ
ート4の入力側が接続され、その出力側がコンデ
ンサ5を介して接地されている。15,16はト
ランスミツシヨンゲート4のゲート端子であり、
これらのゲート端子にクロツク信号φ,が加え
られる。トランスミツシヨンゲート4はこのクロ
ツク信号φ,によりN、FFが制御され、
このトランスミツシヨンゲート4は第2図に示す
トランスミツシヨンゲート23と相補的にN、
OFFする。
次にこのA/Dコンバータ6の動作について説
明する。このA/Dコンバータ6の動作は、第3
図に示すA/D変換回路8の動作とほぼ同じであ
るが、トランスミツシヨンゲート4をトランスミ
ツシヨンゲート23(第2図)と相補的にN、
OFFするようにしているので、トランスミツシ
ヨンゲート23がNのときトランスミツシヨン
ゲート4がFFとなり、このときの入力端子1
から見た入力インピーダンスは、入力端子1から
カツプリングコンデンサ25を介してCMSイ
ンバータ26までの容量の約n倍で決まり、ま
た、トランスミツシヨンゲート23がFFのと
きトランスミツシヨンゲート4がNとなり、こ
のときの入力端子1から見た入力インピーダンス
は、トランスミツシヨンゲート23までの容量の
約n倍の容量と、トランスミツシヨンゲート4を
介したコンデンサ5の容量との和で決まる。した
がつて、このコンデンサ5の容量を適当に選択す
ると、入力端子1から見た入力インピーダンスは
クロツクの度ごとに変動することがなくなり、ほ
ぼ一定の値となる。したがつて、入力電圧は第6
図の曲線L4で示したような滑らかなものとな
り、端子0と端子1を接続した場合でも他の回路
7に悪影響を及ぼすことはない。
なお、上記実施例ではCMSのA/Dコンバ
ータについて示したが、NMSやPMSによ
るA/Dコンバータについてもこの発明は適用で
き、この場合にも上記実用例と同様の効果があ
る。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、被比較電圧が
入力される共通入力端子と新たなスイツチ手段を
介したコンデンサを接続したので、A/D変換器
の入力インピーダンスの変動を防ぎ、入力電圧の
変動を防ぐことができる。これにより何かの目的
でA/Dコンバータの入力端子と他の回路の入力
端子を接続して用いる場合、他の回路の誤動作を
防止できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例である、チヨツパ
型比較器をn個並列に接続したA/Dコンバータ
の構成を示す接続図である。第2図は第1図で用
いたチヨツパ型比較器1個を単独で見た場合の構
成を示す接続図である。第3図は従来のチヨツパ
型比較器をn個並列に接続したA/D変換回路の
構成を示す接続図である。第4図は第2図のCM
OSインバータの入出力特性を示す図である。第
5図は第3図に示したA/D変換回路の入力電圧
の変化を示した図である。第6図は第1図に示し
たA/Dコンバータの入力電圧を示した図であ
る。 図において、0,1,2,3,21,22は入
力端子、4,23,24,27はトランスミツシ
ヨンゲート、5はコンデンサ、6はA/Dコンバ
ータ、7はA/DコンバータあるいはA/D変換
回路に並列接続して用いる他の回路、8はA/D
変換回路、10,11,12,13,14,30
は出力端子、25はカツプリングコンデンサ、2
6,28はCMSインバータ、29は電源端
子、15,16,31,32,33,34,3
5,36はゲート端子、37,39はPチヤンネ
ルMSFET、38,40はnチヤンネルM
SFET、R1,R2,R3,Ro-1はラダー抵抗、
CMP1,CMP2,CMP3,CMPn,
CMPjは第2図で示した構成を持つチヨツパ型
比較器、αはCMSインバータの入出力特性、
L1は理想的な入力電圧、L2はシヤント期間の
A/D変換回路の正味の入力電圧、L3は比較期
間A/D変換回路の正味の入力電圧、L4は発明
したA/Dコンバータにおける正味の入力電圧を
示す。なお、各図中同一符号は同一または相当部
分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 被比較電圧が入力される入力端子に接続さ
    れ、クロツク信号で制御される第1のスイツチ手
    段と、基準電圧が入力され、前記クロツク信号で
    制御される第2のスイツチ手段と、前記第1およ
    び第2のスイツチ手段の出力側にその一方側が接
    続される第1のコンデンサと、前記第1のコンデ
    ンサの他方側にその入力側が接続されるインバー
    タと、前記インバータの入出力側に接続され、前
    記クロツク信号で制御される第3のスイツチ手段
    とを備えるチヨツパ型比較器を各入力端子を共通
    に接続し、各々基準電圧を異ならせてn個並列に
    接続して成るA/D変換回路、前記n個のチヨツ
    パ型比較器に共通に設けられており、その共通入
    力端子に接続され、前記クロツク信号で制御され
    る新たなスイツチ手段、及び前記新たなスイツチ
    手段を介して接続され前記共通入力端子における
    入力インピーダンスの変動を防止する新たなコン
    デンサを備えたA/Dコンバータ。
JP21378085A 1985-09-25 1985-09-25 A/dコンバ−タ Granted JPS6272225A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57141124A (en) * 1981-02-26 1982-09-01 Nec Corp Parallel type mos a/d converter circuit
JPS57202118A (en) * 1981-06-08 1982-12-10 Nippon Denso Co Ltd Chopper type mos comparator

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