JPH04185115A - A/d変換器内蔵半導体集積回路 - Google Patents
A/d変換器内蔵半導体集積回路Info
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- JPH04185115A JPH04185115A JP31534090A JP31534090A JPH04185115A JP H04185115 A JPH04185115 A JP H04185115A JP 31534090 A JP31534090 A JP 31534090A JP 31534090 A JP31534090 A JP 31534090A JP H04185115 A JPH04185115 A JP H04185115A
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 45
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims abstract description 19
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
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- 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〕
本発明は半導体集積回路に関し、特に積分型A/D変換
器を内蔵し、そのデジタル変換値を用いて論理動作を行
う半導体集積回路に関する。
器を内蔵し、そのデジタル変換値を用いて論理動作を行
う半導体集積回路に関する。
従来、この種のA/D変換器内蔵半導体集積回路は、第
5図に示すように積分型A/D変換器lと論理回路2を
有し、前記論理回路2が前記積分型A/D変換器1に対
してアナログ信号をデジタルに変換することを要求する
信号REQを出力し、積分型A/D変換器lがアナログ
信号をデジタルに変換してる間も論理回路2は継続して
動作していて、A/D変換後輪理回路2がデジタル変換
値を取り込んでいた。
5図に示すように積分型A/D変換器lと論理回路2を
有し、前記論理回路2が前記積分型A/D変換器1に対
してアナログ信号をデジタルに変換することを要求する
信号REQを出力し、積分型A/D変換器lがアナログ
信号をデジタルに変換してる間も論理回路2は継続して
動作していて、A/D変換後輪理回路2がデジタル変換
値を取り込んでいた。
上述した従来のA/D変換器内蔵半導体集積回路は、積
分型A/D変換器1がアナログ信号をデジタルに変換し
ている間も論理回路2が動作を続けているため、論理回
路2内のトランジスタの0N−OFF等に起因するデジ
タル性ノイズによって集積回路内の電源ラインとGND
ラインの電位の変動を引き起こしており、この電源ライ
ン及びGNDラインの電位の変動が起こると、積分型A
/D変換器は、積分器の積分電圧がアナログ回路と等し
くなるまでの時間を計測し、その積分時間からデジタル
変換値を求めているため、電源レベルの変動によってア
ナログ回路のバイアス電圧が変動したり、積分器の積分
電圧が変動したりすることで、積分器が積分を開始して
から積分電圧がアナログ入力信号と等しくなるまでの時
間が変動し、デジタル変換値に誤差を含むことになる。
分型A/D変換器1がアナログ信号をデジタルに変換し
ている間も論理回路2が動作を続けているため、論理回
路2内のトランジスタの0N−OFF等に起因するデジ
タル性ノイズによって集積回路内の電源ラインとGND
ラインの電位の変動を引き起こしており、この電源ライ
ン及びGNDラインの電位の変動が起こると、積分型A
/D変換器は、積分器の積分電圧がアナログ回路と等し
くなるまでの時間を計測し、その積分時間からデジタル
変換値を求めているため、電源レベルの変動によってア
ナログ回路のバイアス電圧が変動したり、積分器の積分
電圧が変動したりすることで、積分器が積分を開始して
から積分電圧がアナログ入力信号と等しくなるまでの時
間が変動し、デジタル変換値に誤差を含むことになる。
特にコンパクトディスクやデジタルオーティオテープ等
に使用される16ビツト以上の高精度の分解能を要求さ
れるA/D変換器では、最小分解能が微小電力のために
、前述のデジタルノイズにより変換誤差を引き起こすと
いうような問題があった。
に使用される16ビツト以上の高精度の分解能を要求さ
れるA/D変換器では、最小分解能が微小電力のために
、前述のデジタルノイズにより変換誤差を引き起こすと
いうような問題があった。
本発明のA/D変換器内蔵半導体集積回路は、A/D変
換の動作を制御する第一の制御信号に従ってアナログ入
力信号をデジタル信号に変換し、かつそのA/D変換動
作がまもなく終了することを予告する第二の制御信号を
出力する積分型A/D変換器と、前記積分型A/D変換
器のデジタル変換値を用いて論理動作を行い、かつその
論理動作を一時停止させるための第三の制御信号によっ
てスタンバイ状態になる論理回路と、前記論理回路から
出力されるA/D変換を要求する第四の制御信号にもと
づいて前記積分型A/D変換器に対して変換動作を制御
する前記第一の制御信号と、前記論理回路に対して論理
演算を一時停止させる第三の制御信号とを出力する制御
回路を有し、前記積分型A/D変換器がアナログ入力信
号をデジタル信号に変換する時間内のA/D変換の開始
の瞬間および終了の瞬間を含むある一定時間前記論理回
路の動作を一時停止させることにより上述の課題を解決
するものである。
換の動作を制御する第一の制御信号に従ってアナログ入
力信号をデジタル信号に変換し、かつそのA/D変換動
作がまもなく終了することを予告する第二の制御信号を
出力する積分型A/D変換器と、前記積分型A/D変換
器のデジタル変換値を用いて論理動作を行い、かつその
論理動作を一時停止させるための第三の制御信号によっ
てスタンバイ状態になる論理回路と、前記論理回路から
出力されるA/D変換を要求する第四の制御信号にもと
づいて前記積分型A/D変換器に対して変換動作を制御
する前記第一の制御信号と、前記論理回路に対して論理
演算を一時停止させる第三の制御信号とを出力する制御
回路を有し、前記積分型A/D変換器がアナログ入力信
号をデジタル信号に変換する時間内のA/D変換の開始
の瞬間および終了の瞬間を含むある一定時間前記論理回
路の動作を一時停止させることにより上述の課題を解決
するものである。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の1実施例である。1は制御回路3の制
御信号STRによってA/D変換動作を制御される積分
型A/D変換器であり、デジタル変換値4を出力する。
御信号STRによってA/D変換動作を制御される積分
型A/D変換器であり、デジタル変換値4を出力する。
2は前記積分型A/D変換器1のデジタル変換値4を用
いて論理動作を行い、かつ制御回路3からのスタンバイ
制御信号5TEYによってスタンバイ状態となり、論理
動作を一時停止する論理回路、3は前記論理回路2から
のA/D変換を要求する信号REQが入力された後に、
積分型A/D変換器1の積分開始とクロックCLKの計
数開始を制御する制御信号STRと、積分型A/D変換
器1の積分開始時を含むある期間及び、積分終了時を含
むある期間に前記論理回路2をスタンバイ状態にするス
タンバイ信号5TBYとを制御する制御回路である。ま
た、積分型A/D変換器1の構成は以下のようになって
いる。
いて論理動作を行い、かつ制御回路3からのスタンバイ
制御信号5TEYによってスタンバイ状態となり、論理
動作を一時停止する論理回路、3は前記論理回路2から
のA/D変換を要求する信号REQが入力された後に、
積分型A/D変換器1の積分開始とクロックCLKの計
数開始を制御する制御信号STRと、積分型A/D変換
器1の積分開始時を含むある期間及び、積分終了時を含
むある期間に前記論理回路2をスタンバイ状態にするス
タンバイ信号5TBYとを制御する制御回路である。ま
た、積分型A/D変換器1の構成は以下のようになって
いる。
つまI)5はA/D変換開始時のアナログ入力レベルV
INを保持するサンプル長ホール1回路、6は増加率一
定の積分器、7はサンプル長ホール1回路5の出力と前
記第1の積分器6のレベルを比較してサンプル長ホール
1回路5のレベルが大きいときにHIGHレベルを出力
する第1の比較器、8は前記第1の比較器7がHIGH
レベルのトキ計数用クロックCLKを出力するANDゲ
ート、9はクロックCLKを計数する計数器であり、こ
の計数値がデジタル値に対応している。また、11は前
記サンプル及ホール1回路5の出力を一定の割合でレベ
ルを低下させる分圧器、IOは前記第1の積分器6の出
力と前記分圧器11のレベルを比較して、A/D変換が
まもなく終了することを予告する信号SBを出力する第
2の比較器である。
INを保持するサンプル長ホール1回路、6は増加率一
定の積分器、7はサンプル長ホール1回路5の出力と前
記第1の積分器6のレベルを比較してサンプル長ホール
1回路5のレベルが大きいときにHIGHレベルを出力
する第1の比較器、8は前記第1の比較器7がHIGH
レベルのトキ計数用クロックCLKを出力するANDゲ
ート、9はクロックCLKを計数する計数器であり、こ
の計数値がデジタル値に対応している。また、11は前
記サンプル及ホール1回路5の出力を一定の割合でレベ
ルを低下させる分圧器、IOは前記第1の積分器6の出
力と前記分圧器11のレベルを比較して、A/D変換が
まもなく終了することを予告する信号SBを出力する第
2の比較器である。
次に本実施例の動作を第2図のタイミング図を参照して
説明する。論理回路2よりA/D変換を要求する信号R
EQがアクティブになると、制御回路3は論理回路2に
対してスタンバイ信号5TBYをアクティブにし、論理
回路2をスタンバイ状態にして論理動作を止める。その
後積分型A/D変換器1に対してはクロックCLKの計
数を指示する制御信号STRをアクティブにする。前記
制御信号STRがアクティブになると、サンプル及ホー
ル1回路5はアナログ人力V、Nを保持し、第1の積分
器6は積分を開始し圧力が徐々に上昇する。また、クロ
ックCLKのスイッチが導通状態になり、計数器9がク
ロックCLKの計数を始める。そして第1の積分器6の
出力がサンプル及ホール1回路5の出力より大きくなっ
た瞬間に比較器7の出力はLOWレベルとなり、AND
ゲートの出力がLOWレベルになり計数器9はある計数
値でカウントを停止する。このとき第1の積分器6の積
分出力の増加率は常に一定であるため、制御信号STR
がアクティブになり、第1の積分器6が積分を開始して
から第1の積分器6の出力がサンプル及ホール1回路5
の出力より大きくなって第1の比較器7がLOWレベル
になるまでの時間は、アナログ入力の大きさに比例して
いる。したがってこの間に計数器9がクロックCLKを
カウントした値がデジタル変換値に対応する。
説明する。論理回路2よりA/D変換を要求する信号R
EQがアクティブになると、制御回路3は論理回路2に
対してスタンバイ信号5TBYをアクティブにし、論理
回路2をスタンバイ状態にして論理動作を止める。その
後積分型A/D変換器1に対してはクロックCLKの計
数を指示する制御信号STRをアクティブにする。前記
制御信号STRがアクティブになると、サンプル及ホー
ル1回路5はアナログ人力V、Nを保持し、第1の積分
器6は積分を開始し圧力が徐々に上昇する。また、クロ
ックCLKのスイッチが導通状態になり、計数器9がク
ロックCLKの計数を始める。そして第1の積分器6の
出力がサンプル及ホール1回路5の出力より大きくなっ
た瞬間に比較器7の出力はLOWレベルとなり、AND
ゲートの出力がLOWレベルになり計数器9はある計数
値でカウントを停止する。このとき第1の積分器6の積
分出力の増加率は常に一定であるため、制御信号STR
がアクティブになり、第1の積分器6が積分を開始して
から第1の積分器6の出力がサンプル及ホール1回路5
の出力より大きくなって第1の比較器7がLOWレベル
になるまでの時間は、アナログ入力の大きさに比例して
いる。したがってこの間に計数器9がクロックCLKを
カウントした値がデジタル変換値に対応する。
また、第1の積分器6の出力は第2の比較器1゜にも入
力されていて、サンプル及ホール1回路5の出力をある
割合で低下させた分圧器11の出力との比較を行ってい
る。分圧器11の出力はサンプル及ホール1回路5の出
力よりも小さい値なので、第2の比較器10は第1の比
較器よりも早い時間で出力SBがLOWレベルに変化す
る。
力されていて、サンプル及ホール1回路5の出力をある
割合で低下させた分圧器11の出力との比較を行ってい
る。分圧器11の出力はサンプル及ホール1回路5の出
力よりも小さい値なので、第2の比較器10は第1の比
較器よりも早い時間で出力SBがLOWレベルに変化す
る。
上述した制御回路3のスタンバイ信号5TBYは、A/
D変換開始直前にアクティブになり、論理回路2がスタ
ンバイ状態になるが、積分型A/D変換器1が積分を開
始して一定時間が経過すると、スタンバイ信号5TBY
はインアクティブになり、論理回路2は論理動作を再開
する。その後、積分型A/D変換器が変換動作を終了す
るある時間前に第2の比較器10の出力SBがLOWレ
ベルに変化し、制御回路3に対してA/D変換動作がま
もなく終了することを知らせる。この信号SBがLOW
レベルに変化すると、制御回路3より圧力されるスタン
バイ信号5TBYがアクティブになり、論理回路2は再
びスタンバイ状態になって論理動作を停止する。さらに
A/D変換が終了して比較器6の出力FINが制御回路
3に入力されると、制御回路3はスタンバイ信号5TB
Yをインアクティブにして論理回路2のスタンバイ状態
を解除し、論理回路2は論理動作を開始して積分型A/
D変換器1よりデジタル変換値4を受は取る。それと同
時に制御回路3は積分型A/D変換器1に対しては制御
信号STRをインアクティブにして動作を停止させる。
D変換開始直前にアクティブになり、論理回路2がスタ
ンバイ状態になるが、積分型A/D変換器1が積分を開
始して一定時間が経過すると、スタンバイ信号5TBY
はインアクティブになり、論理回路2は論理動作を再開
する。その後、積分型A/D変換器が変換動作を終了す
るある時間前に第2の比較器10の出力SBがLOWレ
ベルに変化し、制御回路3に対してA/D変換動作がま
もなく終了することを知らせる。この信号SBがLOW
レベルに変化すると、制御回路3より圧力されるスタン
バイ信号5TBYがアクティブになり、論理回路2は再
びスタンバイ状態になって論理動作を停止する。さらに
A/D変換が終了して比較器6の出力FINが制御回路
3に入力されると、制御回路3はスタンバイ信号5TB
Yをインアクティブにして論理回路2のスタンバイ状態
を解除し、論理回路2は論理動作を開始して積分型A/
D変換器1よりデジタル変換値4を受は取る。それと同
時に制御回路3は積分型A/D変換器1に対しては制御
信号STRをインアクティブにして動作を停止させる。
以上で1回のA/D変換が終了する。
ところで、前記分圧回路11の具体的な実現例を第3図
に示す。本分圧回路は抵抗値がRと(N−1)Rの二つ
の抵抗から構成され、入力電圧v1を抵抗分割によって
電圧レベルが(1/N)Vzの出力電圧v0を出力する
ものである。この二つの抵抗を適当に選べば、積分器6
の出力がサンプル及ホール1回路5の出力と等しくなり
、第1の比較器7の出力がLOWレベルに変化するもの
よりもある時間早く第2の比較器lOの出力がLOWレ
ベルになる。
に示す。本分圧回路は抵抗値がRと(N−1)Rの二つ
の抵抗から構成され、入力電圧v1を抵抗分割によって
電圧レベルが(1/N)Vzの出力電圧v0を出力する
ものである。この二つの抵抗を適当に選べば、積分器6
の出力がサンプル及ホール1回路5の出力と等しくなり
、第1の比較器7の出力がLOWレベルに変化するもの
よりもある時間早く第2の比較器lOの出力がLOWレ
ベルになる。
本実施例を用いると積分型A/D変換器を内蔵した半導
体集積回路において、積分uA/D変換器が積分を開始
する時間及び積分を終了する時間を含むある期間、A/
D変換に最小限必要な回路以外の論理回路を停止させ、
A/D変換の変換誤差が発生する可能性の比較的少ない
積分動作中は論理回路を動作させることによって、論理
回路の動作を停止する期間を短くして、論理回路を効率
的に動作させることができるにもかかわらず、半導体集
積回路の電源ラインおよびGNDラインの電位の変動を
抑えて、デジタル変換値が誤差を含むことを最小限に防
ぐことができる。
体集積回路において、積分uA/D変換器が積分を開始
する時間及び積分を終了する時間を含むある期間、A/
D変換に最小限必要な回路以外の論理回路を停止させ、
A/D変換の変換誤差が発生する可能性の比較的少ない
積分動作中は論理回路を動作させることによって、論理
回路の動作を停止する期間を短くして、論理回路を効率
的に動作させることができるにもかかわらず、半導体集
積回路の電源ラインおよびGNDラインの電位の変動を
抑えて、デジタル変換値が誤差を含むことを最小限に防
ぐことができる。
第4図に本発明の分圧器11の第2の実現例を示す。な
お、その他の回路構成は第1の実施例の第1図と同一で
あり、回路及び動作の詳細な説明は省略する。
お、その他の回路構成は第1の実施例の第1図と同一で
あり、回路及び動作の詳細な説明は省略する。
まず第3図の分圧器と第4図の分圧器との相違点は、分
圧器の入力部にoPアンプ12を接続している点である
。前記OPアンプは増幅率lの非反転増幅器として機能
している。本実施例は第1の実施例と比較して分圧器1
1の入力段に入力インピーダンスの非常に大きなOFア
ンプ12を用いることで分圧器11に流れ込む電流がほ
とんどないため、サンプル及ホール1回路からの電荷の
流出が減少し、サンプル及ホール1回路の圧力値のレベ
ルの低下を防ぐことが出来る。
圧器の入力部にoPアンプ12を接続している点である
。前記OPアンプは増幅率lの非反転増幅器として機能
している。本実施例は第1の実施例と比較して分圧器1
1の入力段に入力インピーダンスの非常に大きなOFア
ンプ12を用いることで分圧器11に流れ込む電流がほ
とんどないため、サンプル及ホール1回路からの電荷の
流出が減少し、サンプル及ホール1回路の圧力値のレベ
ルの低下を防ぐことが出来る。
以上説明したように本発明は、積分型A/D変換器を内
蔵した半導体集積回路において、積分型A/D変換器が
積分を開始する時間及び積分を終了する時間を含むある
期間、A/D変換に最小限必要な回路以外の論理回路を
停止させ、A/D変換の変換誤差が発生する可能性の比
較的少ない積分動作中は論理回路を動作させることによ
って、論理回路の動作を停止する期間を短くして、論理
回路を効率的に動作させることができるにもかかわらず
、半導体集積回路の電源ラインおよびGNDラインの電
位の変動を抑えて、デジタル変換値が誤差を含むことを
最小限に防ぐことができるという効果がある。
蔵した半導体集積回路において、積分型A/D変換器が
積分を開始する時間及び積分を終了する時間を含むある
期間、A/D変換に最小限必要な回路以外の論理回路を
停止させ、A/D変換の変換誤差が発生する可能性の比
較的少ない積分動作中は論理回路を動作させることによ
って、論理回路の動作を停止する期間を短くして、論理
回路を効率的に動作させることができるにもかかわらず
、半導体集積回路の電源ラインおよびGNDラインの電
位の変動を抑えて、デジタル変換値が誤差を含むことを
最小限に防ぐことができるという効果がある。
第1図は本発明の第1の実施例のブロック図、第2図は
本発明の第1の実施例のタイミング図、第3図は本実施
例の分圧器の実現例のブロック図、第4図は本発明の分
圧器の第2の実現例のブロック図であり、第5図は従来
のA/D変換器内蔵半導体集積回路のブロック図である
、 1・・・・・・積分型A/D変換器、2・・・・・・論
理回路、3・・・・・・積分型A/D変換器および論理
回路の制御回路、4・・・・・・A/D変換器のデジタ
ル変換値、5・・・・・・サンプル及ホール1回路、6
・・・・・・積分器、7.10・・・・・・比較器、8
・・・・・・ANDゲート、9・・・・・・計数器、1
1・・・・・・サンプル及ホール1回路の出力のレベル
を低下させる分圧器、12・・・・・・OPアンプ。 代理人 弁理士 内 原 晋 第3図 〉 −こ 〉
本発明の第1の実施例のタイミング図、第3図は本実施
例の分圧器の実現例のブロック図、第4図は本発明の分
圧器の第2の実現例のブロック図であり、第5図は従来
のA/D変換器内蔵半導体集積回路のブロック図である
、 1・・・・・・積分型A/D変換器、2・・・・・・論
理回路、3・・・・・・積分型A/D変換器および論理
回路の制御回路、4・・・・・・A/D変換器のデジタ
ル変換値、5・・・・・・サンプル及ホール1回路、6
・・・・・・積分器、7.10・・・・・・比較器、8
・・・・・・ANDゲート、9・・・・・・計数器、1
1・・・・・・サンプル及ホール1回路の出力のレベル
を低下させる分圧器、12・・・・・・OPアンプ。 代理人 弁理士 内 原 晋 第3図 〉 −こ 〉
Claims (2)
- (1)A/D変換器内蔵半導体集積回路において、A/
D変換の動作を開始させる第一の制御信号に従ってアナ
ログ入力信号をデジタル信号に変換する積分型A/D変
換器と、前記積分型A/D変換器のデジタル変換値を用
いて論理動作を行い、かつその論理動作を一時停止させ
るための第三の制御信号によってスタンバイ状態になる
論理回路と、前記論理回路から出力されるA/D変換を
要求する第四の制御信号にもとづいて前記積分型A/D
変換器に対して変換動作を制御する前記第一の制御信号
と、前記論理回路に対し論理演算を一時停止させる第三
の制御信号とを出力する制御回路を少なくとも有し、前
記積分型A/D変換器がアナログ入力信号をデジタル信
号に変換する時間内の、A/D変換の開始の瞬間および
終了の瞬間を含むある一定時間前記論理回路の動作を一
時停止させることを特徴とするA/D変換器内蔵半導体
集積回路。 - (2)前記積分型A/D変換器は、入力電圧をホールド
するサンプル&ホールド回路と、前記第1の制御信号に
より積分を開始する積分回路と、前記サンプル&ホール
ド回路の出力と前記積分回路の出力を比較する第1の積
分器と、前記第1の制御信号により基準クロックをカウ
ントしはじめ、第1の比較器の出力でカウントを停止す
る計測手段と前記サンプル&ホールド回路の電圧を一定
値分だけ増幅する分圧手段と、前記分圧手段と前記積分
器との出力を比較する第2の比較器とを有し、前記第2
の比較器の出力を前記第2の制御信号とする請求項1記
載のA/D変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31534090A JPH04185115A (ja) | 1990-11-20 | 1990-11-20 | A/d変換器内蔵半導体集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31534090A JPH04185115A (ja) | 1990-11-20 | 1990-11-20 | A/d変換器内蔵半導体集積回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04185115A true JPH04185115A (ja) | 1992-07-02 |
Family
ID=18064234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31534090A Pending JPH04185115A (ja) | 1990-11-20 | 1990-11-20 | A/d変換器内蔵半導体集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04185115A (ja) |
-
1990
- 1990-11-20 JP JP31534090A patent/JPH04185115A/ja active Pending
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