JPH0422369B2 - - Google Patents

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JPH0422369B2
JPH0422369B2 JP20333584A JP20333584A JPH0422369B2 JP H0422369 B2 JPH0422369 B2 JP H0422369B2 JP 20333584 A JP20333584 A JP 20333584A JP 20333584 A JP20333584 A JP 20333584A JP H0422369 B2 JPH0422369 B2 JP H0422369B2
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quantization
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JP20333584A
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Shusaku Shimada
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、アナログ信号を高速かつ高分解能
で、デイジタル信号に変換するA/D変換器に関
し、更に詳しくは、量子化と量子化減算を繰り返
して、高分解能を得るA/D変換器に関する。
(従来の技術) 第4図は、従来のこの種のA/D変換器の一例
を示す接続図である。入力端子1に印加される入
力電圧Vinは、入力抵抗Rin、増幅器AMP、増幅
器AMPの帰還回路に接続されるサンプルホール
ド回路SH1、抵抗16Rで構成された反転増幅
器2により、逐次比較動作を行なう。
この結果、入力電圧Vinに対応した入力電流
(Vin/Rin)と、抵抗r〜16r及びスイツチで
構成されたD/A変換器3の出力電流との差に対
応する出力電圧を、サンプルホールド回路SH1
の出力として得る。このサンプルホールド回路
SH1の出力電圧を、スイツチS1を開くこそに
よりホールドした後、このホールド電圧を、抵抗
R、増幅器AMP、サンプルホールド回路SH2、
抵抗16Rで構成される反転増幅器2に入力し、
前記と同様の逐次比較動作を行ない、サンプルホ
ールド回路SH2の出力電圧をホールドする。同
様の動作を繰り返すことによつて、±4bitの量子
化と、減算、16倍の増幅を繰り返して、高分解能
のデイジタル信号を得るものである。
(発明が解決しようとする問題) このような構成の従来のA/D変換器において
は、A/D変換に要する時間が、反転増幅器2を
構成しているスイツチS1,S2、サンプルホー
ルド回路SH1,SH2、スイツチSe1,Se4で
形成されるループにおける各ループの切り替え時
の整定時間や、逐次比較動作の完了するのに必要
な時間で制約を受け、このため高速A/D変換を
行なう上で問題があつた。
本発明は、このような従来技術における問題点
に鑑みてなされたもので、その目的は、高速かつ
高分解能なA/D変換器を簡単な構成で実現しよ
うとするものである。
(問題点を解決するための手段) このような問題点を解決する本発明は、入力信
号をサンプルホールドする第1のサンプルホール
ド回路、この第1のサンプルホールド回路の出力
信号をサンプルホールドしその出力をスイツチを
介して前記第1のサンプルホールド回路の入力側
に与える第2のサンプルホールド回路、前記第
1、第2のサンプルホールド回路の入力端と出力
端間にそれぞれ等しい値の抵抗Rを介して直列に
接続された帰還抵抗Rf,Rf、この帰還抵抗を介
して得られる前記第1、第2のサンプルホールド
回路の出力を量子化する量子化手段、この量子化
手段の出力に応じたアナログ信号を得るD/A変
換手段、このD/A変換手段の出力を前記第1、
第2のサンプルホールド回路の入力側に与えて量
子化減算を行う回路手段を備え、量子化と量子化
減算とを所定回数繰り返してデイジタル信号を得
るようにしたことを特徴とするものである。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説
明する。第1図は、本発明に係るA/D変換器の
一例を示す構成接続図である。図において、1は
入力信号Vinが印加される入力端子、Rinは入力
抵抗、Rは第1の抵抗、SH1は入力抵抗Rin及
び第1の抵抗Rを介して入力信号Vinをサンプル
ホールドする第1のサンプルホールド回路で、ア
ンプAMP1、スイツチSW1、ホールド用コン
デンサC1及び出力バツフアアンプAMP2で構
成されている。SH2は第1のサンプルホールド
回路SH1の出力Vsh1を第2の抵抗Rを介して入
力する第2のサンプルホールド回路で、アンプ
AMP3、スイツチSW2、ホールド用コンデン
サC2及び出力バツフアアンプAMP4で構成さ
れている。この第2のサンプルホールド回路SH
2の出力Vsh2は、スイツチSin及び抵抗Rを介
して第1のサンプルホールド回路SH1の入力端
に与えられる。
Rfはいずれも第1、第2のサンプルホールド
回路SH1,SH2の入力端と出力端間に、それぞ
れ等しい値の抵抗Rを介して直列に接続された2
個の帰還抵抗である。
2は2個の帰還抵抗Rfの共通接続点から得ら
れる第1、第2のサンプルホールド回路SH1,
SH2の出力VCを入力信号とし、これを量子化す
る量子化手段である。この量子化手段2は、ここ
では、正、負極性の基準電圧±VR、この基準電
圧±VRを分圧する2n(nは任意の整数で、この例
ではnは3)個の等しい抵抗RD、分圧された各
参照電圧とサンプルホールド回路SH1,SH2の
出力VCとを比較する2n+1(ここでは9個)のコ
ンパレータCMP1〜CMP9及び各コンパレータ
の出力をラツチするフリツプフロツプFF1〜FF
9で構成されている。
3は量子化手段2の出力に応じてアナログ信号
を得るD/A変換手段で、量子化手段2における
各フリツプフロツプ回路FF1〜FF9からの信号
(Q0〜Q±4)を入力する制御論理回路30によ
つて駆動され、各参照電圧をスイツチして取り出
すスイツチSD1〜SD9と、これらの各スイツチ
を介して取り出された信号をそれぞれ共通にして
入力するアンプAMPd1,AMPd2とで構成さ
れ、各アンプの出力は、制御論理回路30によつ
て駆動されるスイツチSd1,Sd2及び抵抗RSを
介して第1又は第2のサンプルホールド回路SH
1又はSH2の入力側に与えられる。
制御論理回路30は、D/A変換手段3内の各
スイツチの他、第1、第2のサンプルホールド回
路内のスイツチSW1〜SW2やSin等の駆動も制
御する。
このように構成した装置の動作を次に第2図の
動作説明図を参照しながら説明する。ここでは、
±2Bitの量子化手段を用いた場合を想定する。
制御論理回路30は、これに与えられるA/D
変換開始指令(Start Conv)によつて、まず、
第1のサンプルホールド回路SH1のスイツチ
SW1を閉じる。他のスイツチは全て開とする。
これにより、第1のサンプルホールド回路SH1
は、入力信号Vinを入力抵抗Rin、抵抗Rを介し
てサンプルホールドし、出力端に(1)式で示される
信号Vsh1を出力する。
Vsh1=−(2Rf+R)・Vin/(Rin+R) (1) この時、帰還抵抗Rfの共通接続点からは、(2)
式で示される信号VCが出力される。
VC=−Rf・Vin/(Rin+R) (2) (2)式で示される信号VCは、量子化手段2の各
コンパレータCMP1〜CMP9に印加され、各参
照電圧±n・VR/4(nは0〜4)と比較され
量子化される。制御論理回路30は、この量子化
出力を入力し、Q±nが切り替つている所を見
て、D/A変換手段3内のスイツチSD1〜SD9
のうちの1つのスイツチを閉じ、同時にスイツチ
Sd1を閉じる。このD/A変換手段3の出力は、
抵抗RSを介して第1のサンプルホールド回路SH
1の入力側に、量子化減算のために与えられる。
この結果、第1のサンプルホールド回路SH1の
出力信号Vsh1は、(3)式の通りとなる。
Vsh1=−(2Rf+R)・Vin/(Rin+R) +(2Rf+R)・(n1・VR/4)/RS (3) ここで、第1のサンプルホールド回路SH1の
スイツチSW1を開き、そのセトリング時間を経
過した後に、第2のサンプルホールド回路SH2
におけるスイツチSinと、スイツチSW2を閉じ、
他の全てのスイツチを開とする。以後、スイツチ
Sinは閉じたままとする。いま、Rf=(3/2)・R、
RS=Rfとすると、第2のサンプルホールド回路
SH2の出力信号Vsh2は、(4)式の通りとなる。
Vsh2=−4×{R・Vin/(Rin+R)
−n1・VR/6}(4) 前記と同様にして、帰還抵抗Rfの共通接続点
からの信号VCを量子化手段2で量子化し、スイ
ツチSD1〜SD9のうちの1つをこの量子化値に
応じて閉じ、スイツチSd2を閉じて、第2のサ
ンプルホールド回路SH2の入力側に、量子化減
算のために与える。この結果、第2のサンプルホ
ールド回路SH2の出力Vsh2は、(5)式の通りとな
る。
Vsh2=−4×[−4×{R・Vin/(Rin+R)
−n1・VR/6}−n2・VR/6](5) 以上の動作を例えばm回繰り返すと、第2のサ
ンプルホールド回路SH2の出力信号(第1のサ
ンプルホールド回路SH1の入力信号に対応)
Vshmは、(6)式の通りとなる。
Vshm=(−4)m(R・Vin/(Rin+R)−(−4)m
・n1・VR/6−(−4)m-1・n2・VR/6…… −(−4)m-K・nk・VR/6……−(−4)nm・VR
/6(6) ここで、量子化した結果が、nm+1であれば、
量子化誤差をδとすると、(7)式の関係が成り立
つ。
Vshm=nm+1・VR/6+δ (7) (0≦δ≦VR/6) 従つて、n1…nm+1により、(8)式に示す通り
入力信号Vinが量子化される。
Vin=(Rin+R)・{(VR/6)/R}・[n1+n2/
(−4)+n3/(−4)2+…… +nm/(−4)m-1+nm+1(−4)m+δ・{(1
/(VR/6)}/(−4)m}(8) 第3図は、本発明に係るA/D変換器の他の実
施例を示す接続図である。この実施例において
は、量子化手段を、帰還抵抗Rfの共通接続点か
らの信号VCと零レベルとを比較するコンパレー
タCMPと、制御論理回路30内に設けた逐次比
較レジスタ31とで構成するとともに、量子化し
た信号をD/A変換器3、スイツチSd1,Sd2
を介して、第1、第2のサンプルホールド回路
SH1,SH2の入力側に与えるようにしたもので
ある。
逐次比較方式によつて量子化された量子化値
は、D/A変換器3を介して、第1のサンプルホ
ールド回路SH1の入力側に与えられ、ここで、
量子化値と入力信号Vinの差信号をホールドす
る。以下、第2のサンプルホールド回路SH2を
トラツクモードとし、第1のサンプルホールド回
路SH1にホールドされた差信号に対し、第1図
のものと同様にして量子化減算を繰り返し、デイ
ジタル信号を得る。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明は、2つのサンプ
ルホールド回路を用いるもので、高速かつ高分解
能なA/D変換器を簡単な構成で実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る装置の一例を示す接続
図、第2図はその動作を示す動作説明図、第3図
は本発明の他の実施例を示す接続図、第4図は従
来装置の接続図である。 1……入力端子、2……量子化手段、3……
D/A変換手段、30……制御論理回路、SH1
……第1のサンプルホールド回路、SH2……第
2のサンプルホールド回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 入力抵抗と第1の抵抗の直列接続回路を経由
    して入力信号をサンプルホールドする第1のサン
    プルホールド回路と、 前記第1の抵抗と等しい抵抗値を有する第2の
    抵抗を経由して前記第1のサンプルホールド回路
    の出力信号をサンプルホールドし、スイツチを介
    してその出力を前記第1の抵抗経由で第1のサン
    プルホールドに与える第2のサンプルホールド回
    路と、 前記第1のサンプルホールド回路の入力端と第
    2のサンプルホールド回路の入力端の間に接続さ
    れ、互いに等しい抵抗値の2つの抵抗を直列接続
    してなる帰還抵抗と、 互いに抵抗値の等しい2n個の抵抗で正負極性の
    基準電圧を分圧することにより得られた複数の参
    照電圧と前記帰還抵抗の共通接続点における電圧
    とを比較する2n+1個のコンパレータと、各コン
    パレータの出力を外部クロツクに同期してそれぞ
    れラツチする2n+1個のフリツプフロツプ回路よ
    り成り、前記帰還抵抗の共通接続点に生じた電圧
    を量子化するための量子化回路と、 複数のスイツチを介して前記各参照電圧を共通
    に受けると共に信号を出力するか否かを選択する
    ためのスイツチを備えて成る2つの増幅器と、こ
    の2つの増幅器の内の一方の増幅器の出力端と前
    記第1のサンプルホールド回路の入力端との間に
    接続される抵抗と、他方の増幅器の出力端と前記
    第2のサンプルホールド回路の入力端との間に接
    続される抵抗より成るD/A変換器と、 下記手順に従つた動作が行われるように各部を
    制御し、逐次比較方式により前記入力信号に対応
    した量子化値を得る制御論理回路 を具備したA/D変換器。 記 前記第1のサンプルホールド回路により入力
    信号をサンプルホールドする。 前記制御論理回路より与えられるクロツクに
    同期して前記量子化回路のフリツプフロツプ回
    路で各コンパレータの出力をラツチする。 前記制御論理回路は前記フリツプフロツプ回
    路の出力の状態から量子化回路の入力信号に対
    応する量子化値を得ると共にその量子化値に対
    応した、前記D/A変換器のスイツチを閉じ
    る。更にD/A変換器の一方の増幅器の出力側
    の、信号を出力するか否かを選択するためのス
    イツチを閉じ、D/A変換器の出力を第1のサ
    ンプルホールド回路の入力側に加え、減算を行
    う。 第1のサンプルホールド回路の出力信号を第
    2のサンプルホールド回路によりサンプルホー
    ルドする。 前記制御論理回路より与えられるクロツクに
    同期して前記量子化回路のフリツプフロツプ回
    路で各コンパレータの出力をラツチする。 前記制御論理回路は前記フリツプフロツプ回
    路の出力の状態から量子化回路の入力信号に対
    応する量子化値を得ると共にその量子化値に対
    応した、前記D/A変換器のスイツチを閉じ
    る。更にD/A変換器の他方の増幅器の出力側
    の、信号を出力するか否かを選択するためのス
    イツチを閉じ、D/A変換器の出力を第2のサ
    ンプルホールド回路の入力側に加え、減算を行
    う。 前記第2のサンプルホールド回路の出力信号
    を前記第1のサンプルホールド回路に加えるよ
    うにしたままで前記の動作に戻る。 前記ないしの手順を所定回数繰り返す。
JP20333584A 1984-09-28 1984-09-28 A/d変換器 Granted JPS6181031A (ja)

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JPH03274918A (ja) * 1990-03-26 1991-12-05 Mitsubishi Electric Corp A/dコンバータ

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