JPH0580176B2 - - Google Patents

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JPH0580176B2
JPH0580176B2 JP58174083A JP17408383A JPH0580176B2 JP H0580176 B2 JPH0580176 B2 JP H0580176B2 JP 58174083 A JP58174083 A JP 58174083A JP 17408383 A JP17408383 A JP 17408383A JP H0580176 B2 JPH0580176 B2 JP H0580176B2
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JP
Japan
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Hideo Nunokawa
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication of JPH0580176B2 publication Critical patent/JPH0580176B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/34Analogue value compared with reference values
    • H03M1/38Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type
    • H03M1/46Analogue value compared with reference values sequentially only, e.g. successive approximation type with digital/analogue converter for supplying reference values to converter
    • H03M1/462Details of the control circuitry, e.g. of the successive approximation register

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の技術分野 本発明はA/Dコンバータさらに詳しくは逐次
比較方式のA/Dコンバータに関するものであ
る。
(b) 技術の背景 第1図に逐次比較方式ADコンバータのブロツ
ク図を示す。同図においてコンパレータ1はその
第1の入力にアナログ信号入力を入力し、その第
2の入力にはDAコンバータ2からのアナログ入
力を入力しそれらの両者を比較しその比較出力を
逐次比較制御回路3に供給する。逐次比較制御回
路3においてはコンパレータ1の出力に応じてデ
イジタル量を変化させてそのデイジタル信号D0
〜D7をDAコンバータ2に送りそれをアナログ信
号に変換してコンパレータ1の第2の入力に送り
第2回目の比較を行なう。かくして第1回目、第
2回目…と順次に比較を行ないコンパレータの第
1の入力と第2の入力とが等しくなつた時点にお
いてアナログ信号値に対応するデイジタル信号を
得るのである。
第1図のごとき回路においてコンパレータ1は
第2図aのごとく構成される。第2図bは第2図
AにおけるBALANCE信号とCPE信号のタイム
チヤートを示す。第2図aにおいては
BALANCE信号がHのときにアナログ入力電圧
がトランジスタQ1を介して入力され、次いで比
較モード(CPEの信号がH)となるとトランジ
スタQ2を介してD/Aコンバータ2のD/A出
力が入力される。この時、ノードAにおいてはア
ナログ入力とDAコンバータの出力の電位差分a
だけの電圧が発生する。この電位差分aはノード
Bにおいてはbに増幅される。第2図cにこの状
態を示す。かくしてノードC,D,Eにはさらに
増幅された電圧が発生する。例えばアナログ入力
電圧を10mV、D/Aコンバータ2の出力を
12mV、各インバータの増幅度を10とすればノー
ドA,B,C,Dにおいてはそれぞれ+2mV,−
20mV,+200mV,−2.0Vの変動となりノードEに
おいてはHレベルを出力し基準電位ref(D/Aコ
ンバータ2の出力)の方がアナログ入力ANより
電圧が高いことを示すのである。
(c) 従来技術と問題点 第2図aのごとき逐次比較方式においては通常
D/Aコンバータで発生しうる最大の基準電圧
REFの1/2の電圧から比較を行つていたがアナロ
グ入力電圧が広範囲に広がるとコンパレータが誤
動作してしまう。これをつぎに説明する。
バランス(BALANCEの信号がH)の時第2
図aにおける点4の電圧は通常1.2V位である。
これにアナログ信号の最大信号例えば5Vが印加
されたとすると点5における電圧は5Vとなる。
したがつてコンデンサ7の両端には3.8Vの電位
差があらわれコンデンサ7には3.8C(Cはコンデ
ンサの容量とする)の電荷が蓄積される。
いま最大基準電圧REFを5.6Vと仮定すると1/2
基準電圧(ref=1/2REF)は2.8Vである。この
2.8VはDAコンバータの出力としてコンパレータ
1に印加されると点5における電圧は2.8Vとな
り点4における電圧は−1.0V位に降下してしま
う。そうするとMOSトランジスタQ3の拡散領域
と半導体基板との間に形成されたPN接合ダイオ
ードが順バイアスされることになるので接地電位
である半導体基板から点4に電流が流れ込んで点
4における電圧は約−0.6V(ダイオード順方向電
圧)となつてしまう。従つて、コンデンサ7の電
荷が {2.8−(−1.0)}C=3.8C から {2.8−(−0.6)}C=3.4C に変化して誤動作の原因となる。そこで3/4基準
電圧(ref=3/4REF)から比較するようにすれば
点5における電圧は4.2V(基準電圧REFは5.6Vと
仮定)、点4における電圧は0.4V程度となるから
前述のごとき欠点は解消される。
なおA/Dコンバータにおいてレジスタの最上
位から複数ビツトに“1”をセツトして下位ビツ
ト側から順次比較を行う技術は同一出願人の出願
にかゝる特開昭57−160219「逐次比較型A/D変
換方式」に開示されている。すなわち、3/4基準
電圧を採用しても最初から最上位ビツトの比較を
するとその比較結果によつては第2図のa点4の
電圧が負電位となつて誤動作の可能性がある。そ
こでまず下位のビツトの比較をして基準電圧と入
力アナログ電位との差を予め小さくしておいてか
ら最上位ビツトの比較をすることで誤動作の可能
性を防いだものである。
そのためには逐次比較制御回路3内の逐次比較
レジスタの初期値を8bit分解能の場合には(80)H
から(CO)Hに変えることにより可能である。し
かし比較結果に応じて次の値を設定するときに誤
つた比較ルーチンに入ることがある。この状態を
第3図に示す。すなわち(CO)H付近のアナログ
入力電圧が入力されて第1回目の比較で大、第2
回目の比較で小と判断されると最終的に(7F)H
のデイジタルが出力されてしまう。第3図におい
て領域8は誤動作モード領域を示す。
(d) 発明の目的 本発明は従来技術における上記欠点にかんがみ
A/Dコンバータの3/4基準電圧逐次比較方式に
おいて逐次比較レジスタの誤動作モードを除去す
るA/Dコンバータを提供することを目的とす
る。
(e) 発明の構成 この目的は本発明によれば基準電圧refを発生
するD/Aコンバータと、MOS素子により構成
され、容量にサンプリングしたアナログ入力電圧
ANと該基準電圧との大小関係を判定するコンパ
レータと、該コンパレータの判定結果に応じてデ
ジタル値を該D/Aコンバータへ入力するステツ
プを所定の回数繰返して各比較ステツプに対応す
るビツトの値を順次決定して変換結果を得る逐次
比較制御回路とを具備し、該逐次比較制御回路
は、前記デジタル値の各ビツトそれぞれ対応して
設けられ、イネーブル状態のときに前記コンパレ
ータの出力に応答して“1”/“0”がセツトさ
れる複数のレジスタと、前記容量の出力側電極に
接続されたMOS素子に加わる電圧が該MOS素子
のPN接合を順バイアスしないように、A/D変
換開始時に最上位ビツト及びその1ビツト下位の
ビツトを各々“1”としたデジタル値を初期値と
して前記複数のレジスタにセツトする初期デジタ
ル値セツト手段と、前記複数のレジスタに接続さ
れ、前記A/D変換開始時に最上位ビツトより1
ビツト下位のレジスタをイネーブルし、続いて該
最上位ビツトの対応するレジスタをイネーブルし
たのち、最下位ビツトへ向かつて1ビツトずつイ
ネーブルするイネーブル手段と、前記最上位ビツ
トに対応するレジスタと、その1ビツト下位のレ
ジスタとの間に接続され、該1ビツト下位のレジ
スタがイネーブルされ且つ“1”がセツトされた
ときには、前記最上位ビツトに対応するレジスタ
を強制的にデイスエーブルして前記コンパレータ
の出力にかかわらず前記初期デジタル値の最上位
ビツトである“1”を保持させ“0”がセツトさ
れたときには前記コンパレータの出力に対応する
デジタル値を保持させるデイスエーブル手段とを
具備することを特徴とするA/Dコンバータを提
供することによつて達成される。
(f) 発明の実施例 以下本発明の実施例を図面を参照しつゝ詳細に
説明する。
本発明は前述のごとき逐次比較レジスタの誤動
作モードをなくするため第1回目の比較で“大”
と判断されたら第2回目の比較を行なわないよう
にしたことである。これを実際の回路図で示すと
第4図のごとくなる。第4図に於いて11a〜1
1hはシフトレジスタであり、イネーブル信号
Φ7〜Φ0を順次1つずつイネーブル状態とするも
のである。12a〜12hは、逐次比較レジスタ
であり、それぞれフリツプフロツプで構成された
レジスタで、イネーブル信号Φ7〜Φ0が“1”と
なつているもののみイネーブルされ、コンパレー
タ1による大小判定出力(ref>AN)に応じて
“1”/“0”がセツトされる。尚、イネーブル
信号Φ6′はA/D変換開始時(起動時)に逐次比
較レジスタ12bをイネーブル状態とする為に使
用される。インバータ13は、逐次比較レジスタ
12bに“1”がセツトされているときに、イネ
ーブル信号Φ7がイネーブル状態となつても比較
レジスタ12aを強制的にデイスエーブルするデ
イスエーブル手段として作用する。又、インバー
タ14は、初期デジタル値セツト手段として作用
するものであり、初期値を“1”とするとインバ
ータ14の前段の比較レジスタ12a,12bに
は“1”、それ以外の比較レジスタ12c〜12
hにはインバータ14で反転された値“0”がセ
ツトされる。つまり、初期デジタル値は、
“11000000”となる。第5図は第4図に於けるシ
フトレジスタを動作させる為の二相クロツクΦA
ΦB、シフトレジスタ11a〜11hの出力φ7
φ6,φ5,φ4,…およびφ6′のタイミング関係を示
す。つぎに第4図の回路を第6図および第7図の
回路を参照しつゝ詳細に説明する。
第6図は第4図における逐次比較レジスタ12
a,12bおよびシフトレジスタ11a,11b
の詳細回路を示す。第6図においてインバータ1
3の詳細回路を示す。同図においてインバータ1
3及びトランジスタ15が本発明に於ける追加回
路で、逐次比較レジスタ12aのデイスエーブル
手段として作用する。このデイスエーブル手段に
より、A/D変換のアルゴリズムを局部的に変更
するのである。即ち、逐次比較レジスタ12bが
イネーブルされたときにD6が“1”(Hレベル)
にセツトされるとインバータ13の入力は“1”
(Hレベル)になり、その出力は“0”(Lレベ
ル)となつてトランジスタ15はオフとなる。よ
つて、トランジスタ15のドレイン側に接続され
たトランジスタがref>ANによつてオン/オフ
しても逐次比較レジスタの状態に影響を与えな
い。従つて、最上位ビツトの1ビツト下位の比較
ステツプで、アナログ入力が基準電圧より大と判
定されたときには、その判定の正誤りに関係な
く、続く比較ステツプに於いて逐次比較レジスタ
12aの出力D7は、大小判定結果の如何にかか
わらず初期状態の“1”(Hレベル)に固定され
る。第6図の回路において比較レジスタ12bの
出力D6が高レベル(Hレベル)と判断されると
インバータ13の出力は低レベルとなりトランジ
スタ15はオフされる。したがつて比較レジスタ
12aの出力D7はその入力レベル如何にかゝわ
らず高レベルに固定される。
第7図は第4図におけるレジスタ12c〜12
hの回路図を示し、同図はレジスタがイネーブル
(ENABLE)になつていない状態を示し、各部に
おける符号H,Lはそれぞれ高レベルおよび低レ
ベル状態を示す。第8図Aはレジスタがイネーブ
ル状態になつている場合ref>ANが“H”にお
ける各部のレベル状態を示し、そのビツト出力レ
ベルD5〜D0は“L”となる。また第8図Bはref
>ANが“L”の場合における各部のレベル状態
を示し、そのビツト出力レベルD5〜D0は“H”
となる。
(g) 発明の効果 以上詳細に説明したように本発明によれば3/4
基準電圧逐次比較方式のA/Dコンバータにおけ
る逐次比較レジスタの誤動作モードを解消できる
点において本発明にかゝる効果は頗る大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は逐次比較方式ADコンバータのブロツ
ク図、第2図は第1図におけるコンパレータの詳
細回路図、第3図は第1図および第2図の回路の
逐次比較レジスタの動作を示す図、第4図は本発
明にかゝる1実施例のブロツク図、第5図は第4
図の動作を示すためのタイムチヤート、第6図は
第4図における逐次比較レジスタ12a,12b
の詳細回路図、第7図は第4図における逐次比較
レジスタ12c〜12hの詳細回路図、第8図は
第7図の回路の動作状態における各部のレベルを
示す図である。 図において1がコンパレータ、2がD/Aコン
バータ、3が逐次比較制御回路、11a〜11h
がシフトレジスタ、12a〜12hが逐次比較レ
ジスタ、13がインバータ、15が比較レジスタ
の出力レベルD7固定用トランジスタをそれぞれ
示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 基準電圧refを発生するD/Aコンバータ2
    と、 MOS素子により構成され、容量にサンプリン
    グしたアナログ入力電圧ANと、該基準電圧ref
    との大小関係を判定するコンパレータ1と、 該コンパレータ1の判定結果に応じてデジタル
    値D0〜D7を該D/Aコンバータ2へ入力するス
    テツプを所定の回数繰返して各比較ステツプに対
    応するビツトの値を順次決定して変換結果を得る
    逐次比較制御回路3とを具備し、 該逐次比較制御回路3は、 前記デジタル値の各ビツトそれぞれ対応して設
    けられ、イネーブル状態のときに前記コンパレー
    タ1の出力に応答して“1”/“0”がセツトさ
    れる複数のレジスタ12a〜12hと、 前記容量の出力側電極に接続されたMOS素子
    に加わる電圧が該MOS素子のPN接合を順バイア
    スしないように、A/D変換開始時に最上位ビツ
    ト及びその1ビツト下位のビツトを各々“1”と
    したデジタル値を初期値として前記複数のレジス
    タにセツトする初期デジタル値セツト手段14
    と、 前記複数のレジスタ12a〜12hに接続さ
    れ、前記A/D変換開始時に最上位ビツトD7
    り1ビツト下位のレジスタ12bをイネーブル
    し、続いて該最上位ビツトの対応するレジスタを
    イネーブルしたのち、最下位ビツトへ向かつて1
    ビツトずつイネーブルするイネーブル手段11a
    〜11hと、 前記最上位ビツトD7に対応するレジスタ12
    aと、その1ビツト下位のレジスタ12bとの間
    に接続され、該1ビツト下位のレジスタ12bが
    イネーブルされ且つ“1”がセツトされたときに
    は、前記最上位ビツトD7に対応するレジスタ1
    2aを強制的にデイスエーブルして前記コンパレ
    ータ1の出力にかかわらず前記初期デジタル値の
    最上位ビツトである“1”を保持させ“0”がセ
    ツトされたときには前記コンパレータ1の出力に
    対応するデジタル値を保持させるデイスエーブル
    手段13とを具備することを特徴とするA/Dコ
    ンバータ。
JP58174083A 1983-09-22 1983-09-22 A/dコンバ−タ Granted JPS6066526A (ja)

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EP (1) EP0140507B1 (ja)
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DE (1) DE3485654D1 (ja)

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