JPH0497621A - A/d変換回路 - Google Patents

A/d変換回路

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JPH0497621A
JPH0497621A JP21553590A JP21553590A JPH0497621A JP H0497621 A JPH0497621 A JP H0497621A JP 21553590 A JP21553590 A JP 21553590A JP 21553590 A JP21553590 A JP 21553590A JP H0497621 A JPH0497621 A JP H0497621A
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JP
Japan
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output
switch
input
whose
switches
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JP21553590A
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Shinichi Oe
信一 小江
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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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変換回路に関し、特にLSIにおける積
分型のA/D変換回路に関する。
〔従来の技術〕
従来、かかる積分型A/D変換回路は、入力電圧および
リファレンス電圧を切換えて増幅する増幅器や、この増
幅器出力と基準電圧とを比較するコンパレータおよびこ
のコンパレータの出力により切換手段を駆動する制御回
路等を備えている。
第4図はかかる従来の一例を示す積分型A/D変換回路
図である。
第4図に示すように、従来の積分型A/D変換回路は、
入力電圧およびリファレンス電圧をそれぞれ供給する端
子に接続されたスイッチ5および6と、スイッチ5,6
の他端を共通接続した点に接続される抵抗3と、この抵
抗3の他端を(−)個入力に接続し且つGNDを(+)
個入力に接続した増幅器(AMP)1と、この増幅器1
の(=)個入力および出力間に接続された容量素子4と
、増幅器lの出力およびGNDとを比較するコンパレー
タ(COMF)2と、このCOMF2の出力に基すきス
イッチ5,6等を制御する制御回路7と、クロックの周
期に基づき制御回路7からのディジタル信号を計数する
カウンタ8とを有している。ここでは、クロック周期を
T、A/D変換出力をNピッ)(N:整数)としたとき
の動作を第5図を参照して説明する。
第5図は第4図における増幅器の出力特性図である。
第5図に示すように、最初にスイッチ5をON、スイッ
チ6をOFFにした場合、カウンタ8が2Nカウントす
るまで入力に応じて積分(充電)スる。次に、スイッチ
5をOFF、スイッチ6をONにした場合、リファレン
ス電圧により積分(放電)を行う。増幅器1の出力がG
ND電位をよこぎる時をコンパレータ2により判断し、
カウンタ8を止める。すなわち、放電を開始してがらカ
ウンタ8が止まるまでにカウントしたn(n:整数)が
A/D変換回路の出力となる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来の積分型A/D変換回路は、Nビットの出
力を得るのに、2Nをカウントするまでに積分を行う必
要があるので、最大入力時には2X2”XT以上に変換
時間を要するという欠点がある。また、かかるA/D変
換回路は、変換時間が長くなるほど、大きな容量を必要
とし、特に大きな容量を作りにくいLSIにおいては、
LSIに内蔵出来ないので、外付けになるという欠点が
ある。更に、従来のA/D変換回路は、リファレンス電
圧に最大入力電圧と同じ電圧で且つ極性の違う電圧を必
要とするため、広い範囲が必要になるという欠点がある
本発明の目的は、かかる変換時間を短縮し、小容量化す
るとともに電圧範囲を小さくすることのできるA/D変
換回路を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のA/D変換回路は、入力電圧と前記入力電圧の
最大電圧の1/2を有するリファレンス電圧の差分を得
るための第一の容量素子および比較器からなる差分回路
と、前記差分により出力のMSBと前記MSBより小さ
い(N−1)ビットを積分方式でA/D変換する抵抗素
子、増幅器および第二の容量素子からなる変換部と、前
記積分方式でA/D変換するための切換および制御を行
うための複数のスイッチおよび制御回路と、前記制御回
路からのデータをカウントするカウンタと、前記MSB
の値により前記カウンタの出力を反転させA/D変換出
力を得る論理回路とを有して構成される。
〔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説明するためのA/D変換
回路の原理的構成図である。
第1図に示すように、本実施例は入力電圧INおよび最
大入力電圧IN−MAXの172を有するリファレンス
電圧REFの差分を得るための第一の容量素子11およ
び比較器2からなる差分回路と、この差分(IN−RE
F)により出力OUTのMSBおよびこのMSBより小
さい(N−1)ビットを積分方式でA/D変換するため
の抵抗素子3.増幅器1および第二の容量素子4からな
る変換部と、前述した積分方式でA/D変換するための
切換を行う複数のスイッチ5,6および12〜19と、
これらのスイッチを制御する制御回路7と、制御回路7
からデータをカウントするカウンタ8と、前述したMS
Bの値によりカウンタ8の出力を反転させるA/D変換
出力OUTを得るための論理回路9とを有している。
これを詳細に説明すると、入力端子INに一端が接続さ
れた第一のスイッチ12と、リファレンス電圧端子RE
Fに一端が接続された第二および第三のスイッチ13お
よび6と、一端が第一のスイッチ12の他端に接続され
且つ他端が第二のスイッチ13の他端に接続された第一
の容量素子11と、第一のスイッチ12および第一の容
量素子11の接続点に一端が接続された第四および第5
のスイッチ14および16と、第二のスイッチ13およ
び第一の容量素子11の接続点に一端が接続された第六
および第七のスイッチ17および15と、第四および第
七のスイッチ14および15の他端が接地され且つ第五
および第六のスイッチ16および17の他端が接続され
たその接続点に一端が接続された第八のスイッチ5と、
入力側が前記第三および第八のスイッチの他端に接続さ
れたバッファアンプlOと、このバッファアンプ10の
出力に一端が接続された抵抗素子3および第九のスイッ
チ19と、この抵抗素子3の他端に(−)個入力が接続
され且つ(+)個入力を接地した増幅器(AMP)1と
、この増幅器1の(−)個入力および出力間に接続され
た第二の容量素子4と、一端が増幅器1の出力に接続さ
れ且つ他端が第九のスイッチ19の他端に接続された弟
子のスイッチ18と、(−)個入力が第九および弟子の
スイッチ19および18の接続点に接続され且つ(+)
個入力が接地されたコンパレータ(COMF)2と、出
力端子OUTに出力側が接続されたNビット出力の論理
回路9と、出力側が論理回路90入力側に接続された(
N−1)ビット並列出力のカウンタ(N:整数)8と、
コンパレータ2の出力とクロック端子Cからのクロック
入力およびカウンタ8からの信号に基づき前述した第−
乃至弟子のスイッチ2カウンタ8.論理回路9を制御す
る制御回路7とを有している。しかも、この制御回路7
は入力電圧とリファレンス電圧の差電圧を作り、その差
電圧によって出力のMSBを決定するとともに、積分法
により残りの(N−1)ビットのA/D変換を行うよう
に制御する。
第2図は第1図における増幅器の出力特性図である。
第2図に示すように、クロック周期をT、A/D変換回
路の出力をNピッI−(N;整数)、カウンタ8をアッ
プカウンタとした時の動作は、最初にスイッチ12.1
3をON、第一の容量素子11に入力電圧とリファレン
ス電圧(入力最大電圧の1/2)の差を供給する。次に
、スイッチ12.13をOFF、スイッチ5,15,1
6゜19をONにして、コンパレータ2により出力のM
SBを決定する。その値によりスイッチ14〜17を制
御し、バッファアンプの出力が負になるようにして(ス
イッチ5はON、スイッチ6は0FF)スイッチ18を
ONにし、カウンタ8が2 N−1カウントするまで積
分(充電)を行う。次に、スイッチ5をOFF、スイッ
チ6をONにして積分(放電)を行い、増幅器1の出力
が接地電位をよこぎる時をコンパレータ2により判断し
、カウンタ8を止めるように制御回路7で制御する。
しかる後、論理回路9によりA/D変換の出力とし、て
MSBが“1″の時はカウンタ8の出力をそのまま出力
し、MSBが“0”の時はカウンタ8の出力の反転した
ものを出力する。
これによれば、従来の積分型A/D変換回路が最高入力
時2NxT×2の変換時間が必要であったのに比べ、本
実施例の回路では、最高入力時2 N−I X T×2
の変換時間になり、2倍の変換速度(半分の変換時間)
となる。
第3図は第1図に示すA/D変換回路の具体的構成図で
ある。
第3図に示すように、かかる具体例は各スイッチをMO
S−FETからなるトランスファゲートにより実現し、
バッファアンプ10に増1[器10Aを用い、制御回路
7からの制御線にインバータ11〜■6を用い、また論
理回路9にEX−NORゲー)9A〜9Nを用いて構成
したものである。
この具体例では、第1図におけるスイッチ5゜6.12
〜19と、バッファアンプ10と、論理回路9とをトラ
ンスファーゲート、インバータや増幅器およびEX−N
ORゲート等により構成することにより、0MO8−L
SIにおいても変換時間を短かく出来、第二の容量素子
4を小さく出来るという利点がある。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明のA/D変換回路は、増幅
器、コンパレータ、抵抗、容量スイッチ、制御回路、カ
ウンタ、バッファアンプ、論理回路から成り、入力電圧
とリファレンス電圧(入力最大電圧の1/2)の差電圧
によりMSBを判定し、残りの(N−1)ビットを積分
によりA/D変換するように制御することにより、変換
時間を従来の半分にできるという効果がある。また、変
換時間が短かくなることにより、積分用の容量を小さく
出来るという効果も有する。更に、リファレンス電圧は
従来と違って入力電圧と同極であるため、従来よりも電
源電圧の範囲を小さく出来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説明するためのA/D変換
回路の原理的構成図、第2図は第1図における増幅器の
出力特性図、第3図は第1図に示すA/D変換回路の具
体的構成図、第4図は従来の一例を示す積分型A/D変
換回路図、第5図は第4図における増幅器の出力特性図
である。 1・・・・・・増411器(AMP)、2・・・・・・
コンパレータ(COMP)、3・・・・・・抵抗素子、
4,11・・・・・・容量素子、5,6.12〜19・
・・・・・スイッチ、7・・・・・・制御回路、8・・
・・・・カウンタ、9・・・・・・論理回路、10・・
・・・・バッファアンプ、■1〜工6・・・・・・イン
バータ。 代理人 弁理士  内 原   晋 tカ 窄 図 解 閉

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、入力電圧と前記入力電圧の最大電圧の1/2を有す
    るリファレンス電圧の差分を得るための第一の容量素子
    および比較器からなる差分回路と、前記差分により出力
    のMSBと前記MSBより小さい(N−1)ビットを積
    分方式でA/D変換する抵抗素子、増幅器および第二の
    容量素子からなる変換部と、前記積分方式でA/D変換
    するための切換および制御を行うための複数のスイッチ
    および制御回路と、前記制御回路からのデータをカウン
    トするカウンタと、前記MSBの値により前記カウンタ
    の出力を反転させA/D変換出力を得る論理回路とを有
    することを特徴とするA/D変換回路。 2、入力端子に一端が接続された第一のスイッチと、リ
    ファレンス端子に一端が接続された第二および第三のス
    イッチと、一端が前記第一のスイッチの他端に接続され
    且つ他端が前記第二のスイッチの他端に接続された第一
    の容量素子と、前記第一のスイッチおよび第一の容量素
    子の接続点に一端が接続された第四および第五のスイッ
    チと、前記第二のスイッチおよび前記第一の容量素子の
    接続点に一端が接続された第六および第七のスイッチと
    、前記第四および第七のスイッチの他端が接地され且つ
    前記第五および第六のスイッチの他端が接続されたその
    接続点に一端が接続された第八のスイッチと、入力側が
    前記第三および第八のスイッチの他端に接続されたバッ
    ファアンプと、前記バッファアンプの出力に一端が接続
    された抵抗素子および第九のスイッチと、前記抵抗素子
    の他端に(−)入力が接続され且つ(+)入力を接地し
    た増幅器と、前記増幅器の(−)入力および出力間に接
    続された第二の容量素子と、一端が前記増幅器の出力に
    接続され且つ他端が前記第九のスイッチの他端に接続さ
    れた第十のスイッチと、(−)入力が前記第九および第
    十のスイッチの接続点に接続され且つ(+)入力が接地
    されたコンパレータと、出力端子に出力側が接続された
    論理回路と、出力側が前記論理回路の入力側に接続され
    た(N−1)ビット並列出力のカウンタ(N;整数)と
    、前記コンパレータの出力とクロック端子からのクロッ
    ク入力およびカウンタからの信号に基づき前記第一乃至
    第十のスイッチと前記カウンタおよび前記論理回路を制
    御し且つ前記入力電圧および前記リファレンス電圧の差
    電圧により出力のMSBを決定するとともに積分法によ
    り残りの(N−1)ビットのA/D変換を行うように制
    御する制御回路とを有することを特徴とするA/D変換
    回路。
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