JPH05160732A - アナログ−デジタル変換器 - Google Patents

アナログ−デジタル変換器

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JPH05160732A
JPH05160732A JP31944291A JP31944291A JPH05160732A JP H05160732 A JPH05160732 A JP H05160732A JP 31944291 A JP31944291 A JP 31944291A JP 31944291 A JP31944291 A JP 31944291A JP H05160732 A JPH05160732 A JP H05160732A
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JP
Japan
Prior art keywords
reference voltage
capacitors
avr
analog
voltage signal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP31944291A
Other languages
English (en)
Inventor
Keizo Inukai
慶三 犬飼
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は電荷再配分型アナログーデジタル変換
器の回路面積及びサンプリング時間の増大を招くことな
く高分解能化を図ることを目的とする。 【構成】2n 個の単位容量を使用して2の重み付けに基
づく容量値を備えるように構成した複数の容量Cの一方
の端子にチョッパ型比較器1、他方の端子に逐次比較制
御部6で制御される切り替え回路4を接続し、各容量C
にはまずアナログ入力信号Ainに応じた電荷を充電し、
次いで各容量Cに基準電圧信号AVRを順次入力してア
ナログ入力信号Ainをデジタル信号に変換する変換器
で、容量Cには基準電圧信号AVRの1/2n の電圧の
第二の基準電圧信号AVR2を出力する第二の基準電圧
発生回路5を接続し、基準電圧信号AVRによる変換後
に第二の基準電圧信号AVR2に基づいて変換を行うよ
うに構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は電荷再配分方式による
逐次比較型アナログーデジタル変換器に関するものであ
る。
【0002】近年、マイコンの処理能力の向上にともな
って内蔵されるアナログーデジタル変換器の高分解能化
が要請されている。そして、電荷再配分方式による逐次
比較型アナログーデジタル変換器においても回路面積の
増大を防止しながら高分解能化を図ることが要請されて
いる。
【0003】
【従来の技術】4ビットの電荷再配分型アナログーデジ
タル変換器の従来例を図3に従って説明すると、容量C
1〜C5はその容量値が2の重み付けによる値で設定さ
れ、その容量値の比率は8:4:2:1:1に設定され
ている。すなわち、容量C5,C4は一つの単位容量1
cで構成され、容量C3は二つの単位容量2cで構成さ
れ、容量C2は4つの単位容量4cで構成され、容量C
1は8つの単位容量8cで構成されて計16個の容量群
で構成されている。
【0004】各容量C1〜C5の一方の端子はチョッパ
型比較器1に接続されている。そのチョッパ型比較器1
はインバータ回路2と同インバータ回路2に対し並列に
接続されるNチャネルMOSトランジスタTrcとで構成
され、同チョッパ型比較器1の出力信号OUTが入力さ
れる逐次比較制御部(図示しない)の動作に基づいてト
ランジスタTrcのオン・オフ動作が制御される。
【0005】前記各容量C1〜C5の他方の端子は前記
逐次比較制御部により制御される切り替え回路3a〜3
eに接続され、それぞれ基準電源電圧AVRと、同基準
電源電圧AVRとグランドGのレベルとの間で変動する
アナログ入力信号Ainと、グランドGとのいずれかのレ
ベルが入力されるように切り替えられる。
【0006】上記のように構成されたアナログーデジタ
ル変換器の動作を説明すると、まず前記逐次比較制御部
の制御に基づいて切り替え回路3a〜3eはアナログ入
力信号Ainに接続されてサンプリング動作が行われ、各
容量C1〜C5にはその容量値に応じた電荷が蓄積され
る。このとき、前記トランジスタTrcはオンされて各容
量C1〜C5のチョッパ型比較器1側端子は同チョッパ
型比較器1のしきい値Vthに維持されているので、各容
量C1〜C5はそのしきい値Vthとアナログ入力信号A
inとの差電圧に基づいて充電され、各容量C1〜C5の
チョッパ型比較器1側の電極にはマイナスの電荷が蓄積
される。
【0007】次いで、前記逐次比較制御部の制御に基づ
いてトランジスタTrcがオフされるとともに「ビット
0」から「ビット3」の4ビットのうち、最上位ビット
すなわち「ビット3」の判定を行うために切り替え回路
3aは基準電源電圧AVRに接続され、切り替え回路3
b〜3eはグランドGに接続される。
【0008】すると、各容量C1〜C5のチョッパ型比
較器1側の電極において容量C2〜C5に蓄積されてい
るマイナス電荷が容量C1に移動する。すなわち、この
動作ではサンプリングされたアナログ入力信号Ainが基
準電源電圧AVRの1/2のレベルより高いか否かが判
定され、アナログ入力信号Ainが基準電源電圧AVRの
1/2のレベルより高い場合には容量C1は容量C2〜
C5に蓄積されているマイナス電荷を吸収しきれないの
で、チョッパ型比較器1の入力レベルはそのしきい値V
thより低下し、同チョッパ型比較器1はHレベルの信号
を前記逐次比較制御部に出力する。
【0009】一方、アナログ入力信号Ainが基準電源電
圧AVRの1/2のレベルより低い場合には容量C1は
容量C2〜C5に蓄積されているマイナス電荷を吸収し
きってチョッパ型比較器1の入力レベルをそのしきい値
Vthより上昇させるので、同チョッパ型比較器1はLレ
ベルの信号を前記逐次比較制御部に出力する。
【0010】次いで、「ビット2」の判定動作を行うた
めに前記判定動作によりサンプリングされたアナログ入
力信号Ainが基準電源電圧AVRの1/2のレベルより
高い場合には切り替え回路3aを基準電源電圧AVRに
接続し、低い場合には切り替え回路3aをグランドGに
接続した状態で切り替え回路3bを基準電源電圧AVR
に接続し、サンプリングされたアナログ入力信号Ainが
基準電源電圧AVRの3/4のレベルより高いか否か、
あるいは1/4のレベルより高いか否かが判定される。
【0011】次いで、同様にして「ビット1」の判定動
作を行うために切り替え回路3cを基準電源電圧AVR
に接続し、切り替え回路3a,3bは前記判定結果に基
づいて基準電源電圧AVRあるいはグランドGに接続す
ることにより、サンプリングされたアナログ入力信号A
inが8分割された基準電源電圧AVRのどの範囲に含ま
れるかが判定される。
【0012】次いで、同様にして「ビット0」の判定動
作を行うために切り替え回路3dを基準電源電圧AVR
に接続し、切り替え回路3a,3b,3cは前記判定結
果に基づいて基準電源電圧AVRあるいはグランドGに
接続することにより、サンプリングされたアナログ入力
信号Ainが16分割された基準電源電圧AVRのどの範
囲に含まれるかが判定される。
【0013】このようにしてアナログ入力信号Ainが4
ビットのデジタル信号として逐次比較制御部内のレジス
タに順次格納され、同逐次比較制御部から4ビットのデ
ジタル出力信号として出力される。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなデジタル
ーアナログ変換器では4ビットのデジタルーアナログ変
換を行うために16個の単位容量が必要となり、nビッ
トの場合には2n 個の単位容量が必要となる。従って、
高分解能化を図るためにデジタル出力信号のビット数を
増大させようとすると必要な単位容量の数が増大して、
アナログ入力信号Ainをサンプリングするために要する
時間が増大するとともに、回路面積も増大するという問
題点がある。
【0015】この発明の目的は、回路面積及びサンプリ
ング時間の増大を招くことなく高分解能化を図り得るデ
ジタル−アナログ変換器を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理説明
図である。すなわち、2n 個の単位容量を使用して2の
重み付けに基づく容量値を備えるように構成された複数
の容量Cの一方の端子にチョッパ型比較器1を接続し、
他方の端子には逐次比較制御部6で制御される切り替え
回路4を接続し、前記各容量Cには前記切り替え回路4
を介してまずアナログ入力信号Ainを入力して該アナロ
グ入力信号Ainに応じた電荷を充電し、次いで前記逐次
比較制御部6の制御に基づいて前記各容量Cに前記切り
替え回路4を介して基準電圧信号AVRを順次入力して
前記チョッパ型比較器1で前記アナログ入力信号Ainを
デジタル信号に変換する電荷再配分型アナログーデジタ
ル変換器で、前記複数の容量Cには前記切り替え回路4
を介して前記基準電圧信号AVRの1/2n の電圧の第
二の基準電圧信号AVR2を出力する第二の基準電圧発
生回路5を接続し、前記基準電圧信号AVRによるデジ
タルーアナログ変換後に前記切り替え回路4を介して前
記第二の基準電圧信号AVR2に基づいてデジタルーア
ナログ変換を行うようにしている。
【0017】
【作用】アナログ入力信号Ainにより各容量Cに蓄積さ
れた電荷と基準電圧信号AVRに基づいてまずアナログ
ーデジタル変換を行い、次いで第二の基準電圧信号AV
R2に基づいて同様にアナログーデジタル変換を行う
と、2n 個の単位容量で2nビットの分解能が得られ
る。
【0018】
【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図2
に従って説明する。なお、前記従来例と同一構成部分は
同一符号を付して説明する。
【0019】容量C6〜C8はその容量値が2の重み付
けによる値で設定され、その容量値の比率は2:1:1
に設定されている。すなわち、容量C7,C8は一つの
単位容量1cで構成され、容量C6は二つの単位容量2
cで構成されて計4個の容量群で構成されている。
【0020】各容量C6〜C8の一方の端子は前記従来
例と同様なチョッパ型比較器1に接続され、逐次比較制
御部の動作に基づいてトランジスタTrcのオン・オフ動
作が制御される。
【0021】前記各容量C6〜C8の他方の端子は前記
逐次比較制御部により制御される切り替え回路4a〜4
cに接続され、それぞれ基準電源電圧AVRと、同基準
電源電圧AVRとグランドGのレベルとの間で変動する
アナログ入力信号Ainと、グランドGと、第二の基準電
源電圧AVR2のいずれかのレベルが入力されるように
切り替えられる。
【0022】第二の基準電源電圧AVR2は第二の基準
電圧発生回路5から供給され、その第二の基準電圧発生
回路5は抵抗値が3:1の抵抗R1,R2で基準電源電
圧AVRを分圧して基準電源電圧AVRの1/4の電圧
レベルの第二の基準電源電圧AVR2を出力している。
【0023】上記のように構成されたアナログーデジタ
ル変換器の動作を説明すると、まず前記逐次比較制御部
の制御に基づいて切り替え回路4a〜4cはアナログ入
力信号Ainに接続されてサンプリング動作が行われ、各
容量C6〜C8にはその容量値に応じた電荷が蓄積され
る。このとき、前記トランジスタTrcはオンされて各容
量C1〜C5のチョッパ型比較器1側端子は同チョッパ
型比較器1のしきい値Vthに維持されているので、各容
量C6〜C8はそのしきい値Vthとアナログ入力信号A
inとの差電圧に基づいて充電され、各容量C6〜C8の
チョッパ型比較器1側の電極にはマイナスの電荷が蓄積
される。
【0024】次いで、前記逐次比較制御部の制御に基づ
いてトランジスタTrcがオフされるとともに最上位ビッ
トすなわち「ビット3」の判定を行うために切り替え回
路4aは第一の基準電源電圧AVRに接続され、切り替
え回路4b〜4cはグランドGに接続される。すると、
前期従来例と同様な動作により各容量C6〜C8のチョ
ッパ型比較器1側の電極において容量C7,C8に蓄積
されているマイナス電荷が容量C6に移動し、サンプリ
ングされたアナログ入力信号Ainが基準電源電圧AVR
の1/2のレベルより高いか否かが判定される。
【0025】そして、アナログ入力信号Ainが基準電源
電圧AVRの1/2のレベルより高い場合には容量C6
は容量C7,C8に蓄積されているマイナス電荷を吸収
しきれないので、チョッパ型比較器1はHレベルの信号
を前記逐次比較制御部に出力し、アナログ入力信号Ain
が基準電源電圧AVRの1/2のレベルより低い場合に
は容量C6は容量C7,C8に蓄積されているマイナス
電荷を吸収しきってチョッパ型比較器1はLレベルの信
号を前記逐次比較制御部に出力する。
【0026】次いで、「ビット2」の判定動作を行うた
めに前記判定動作によりサンプリングされたアナログ入
力信号Ainが基準電源電圧AVRの1/2のレベルより
高い場合には切り替え回路4aを基準電源電圧AVRに
接続し、低い場合には切り替え回路4aをグランドGに
接続した状態で切り替え回路4bを第一の基準電源電圧
AVRに接続し、サンプリングされたアナログ入力信号
Ainが基準電源電圧AVRの3/4のレベルより高いか
否か、あるいは1/4のレベルより高いか否かが判定さ
れる。
【0027】次いで、同様にして「ビット1」の判定動
作を行うために切り替え回路4aを第二の基準電源電圧
AVR2に接続した状態で切り替え回路4b,4cをグ
ランドGに接続すると、前記「ビット3」の判定動作と
同様な動作により前記「ビット3」,「ビット2」の判
定結果に基づいてサンプリングされたアナログ入力信号
Ainが基準電源電圧AVRの7/8のレベルより高いか
否か、あるいは5/8のレベルより高いか否か、あるい
は3/8のレベルより高いか否か、あるいは1/8のレ
ベルより高いか否か、すなわちサンプリングされたアナ
ログ入力信号Ainが8分割された基準電源電圧AVRの
どの範囲に含まれるかが判定される。
【0028】次いで、同様にして「ビット0」の判定動
作を行うために前記判定結果に基づいて切り替え回路4
aを第二の基準電源電圧AVR2若しくはグランドGに
接続した状態で、切り替え回路4bが第二の基準電源電
圧AVR2に接続され、サンプリングされたアナログ入
力信号Ainが16分割された基準電源電圧AVRのどの
範囲に含まれるかが判定される。
【0029】このようにしてアナログ入力信号Ainが4
ビットのデジタル信号として逐次比較制御部内のレジス
タに順次格納され、同逐次比較制御部から4ビットのデ
ジタル出力信号として出力される。
【0030】以上のようにこのデジタル−アナログ変換
器では前記従来例では2ビット構成に相当する計4個の
単位容量を使用し、基準電源電圧AVRの1/4の電圧
レベルを第二の基準電源電圧AVR2として供給するこ
とにより4ビットのデジタル出力信号を得ることができ
る。すなわち、前記従来例ではnビットのデジタル出力
信号を出力するために必要な2n 個の単位容量を使用
し、基準電源電圧AVRの1/2n の電圧レベルを第二
の基準電源電圧AVR2として供給することにより2n
ビットのデジタル出力信号を得ることができる。
【0031】従って、前記従来例に対し同一個数の単位
容量を使用した場合には、2倍の分解能を備えながらサ
ンプリング時間の増大及び回路面積の増大を防止し得る
デジタル−アナログ変換器を構成することができる。
【0032】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明は回路面
積及びサンプリング時間の増大を招くことなく高分解能
化を図り得る電荷再配分型デジタル−アナログ変換器を
提供することができる優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理説明図である。
【図2】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図3】従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
1 チョッパ型比較器 4 切り替え回路 5 第二の基準電圧発生回路 6 逐次比較制御部 AVR 基準電源電圧 AVR2 第二の基準電源電圧 C 容量 Ain アナログ入力信号

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2n 個の単位容量を使用して2の重み付
    けに基づく容量値を備えた複数の容量(C)の一方の端
    子にチョッパ型比較器(1)を接続し、他方の端子には
    逐次比較制御部(6)で制御される切り替え回路(4)
    を接続し、前記各容量(C)には前記切り替え回路
    (4)を介してまずアナログ入力信号(Ain)を入力し
    て該アナログ入力信号(Ain)に応じた電荷を充電し、
    次いで前記逐次比較制御部(6)の制御に基づいて前記
    各容量(C)に前記切り替え回路(4)を介して基準電
    圧信号(AVR)を順次入力して前記チョッパ型比較器
    (1)で前記アナログ入力信号(Ain)をデジタル信号
    に変換する電荷再配分型アナログーデジタル変換器であ
    って、 前記複数の容量(C)には前記切り替え回路(4)を介
    して前記基準電圧信号(AVR)の1/2n の電圧の第
    二の基準電圧信号(AVR2)を出力する第二の基準電
    圧発生回路(5)を接続し、前記基準電圧信号(AV
    R)によるデジタルーアナログ変換後に前記切り替え回
    路(4)を介して前記第二の基準電圧信号(AVR2)
    に基づいてデジタルーアナログ変換を行うことを特徴と
    するアナログーデジタル変換器。
JP31944291A 1991-12-03 1991-12-03 アナログ−デジタル変換器 Withdrawn JPH05160732A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012147587A (ja) * 2011-01-12 2012-08-02 Lapis Semiconductor Co Ltd 半導体回路、電池監視システム、診断プログラム、及び診断方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012147587A (ja) * 2011-01-12 2012-08-02 Lapis Semiconductor Co Ltd 半導体回路、電池監視システム、診断プログラム、及び診断方法
US8922169B2 (en) 2011-01-12 2014-12-30 Lapis Semiconductor Co., Ltd. Semiconductor circuit, battery cell monitoring system, computer readable medium storing diagnostic program and diagnostic method

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Effective date: 19990311