JPH07106970A - A / D converter - Google Patents

A / D converter

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JPH07106970A
JPH07106970A JP24418793A JP24418793A JPH07106970A JP H07106970 A JPH07106970 A JP H07106970A JP 24418793 A JP24418793 A JP 24418793A JP 24418793 A JP24418793 A JP 24418793A JP H07106970 A JPH07106970 A JP H07106970A
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JP
Japan
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signal
output
converter
counter
analog
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Application number
JP24418793A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Daimon
義明 大門
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】デジタル出力時ビット縮少したり、ビット拡大
させて、A/D変換装置の変換精度の向上および演算処
理の向上を計る。 【構成】基準信号により出力される三角波出力回路2と
アナログ入力するサンプルアンドホールド回路9とアナ
ログ値と三角波を比較する比較器4と、基準信号とは別
の信号で動作するカウンタ5とで構成される。比較結果
の時間的長さをカウンタ5のリセット期間にさせ、カウ
ンタ5のカウントアップ後のカウンタ5出力をデジタル
出力とする。この結果、カウンタ5を動作させるクロッ
クを、基準信号とは別の周波数にすることによって、デ
ジタル値を縮小させたり拡大させることができる。
(57) [Abstract] [Purpose] To improve the conversion accuracy and arithmetic processing of the A / D converter by reducing or expanding the bits during digital output. [Structure] A triangular wave output circuit 2 that outputs a reference signal, a sample-and-hold circuit 9 that inputs an analog signal, a comparator 4 that compares an analog value with a triangular wave, and a counter 5 that operates with a signal different from the reference signal. To be done. The time length of the comparison result is set to the reset period of the counter 5, and the output of the counter 5 after the count up of the counter 5 is made a digital output. As a result, the digital value can be reduced or expanded by setting the clock for operating the counter 5 to a frequency different from that of the reference signal.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はA/D変換装置に関し、
特に微少アナログ信号の変換機能を有するA/D変換装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an A / D converter,
In particular, the present invention relates to an A / D converter having a function of converting a minute analog signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の逐次比較型A/D変換装置につい
て図面を参照して詳細に説明する。
2. Description of the Related Art A conventional successive approximation A / D converter will be described in detail with reference to the drawings.

【0003】従来の逐次比較型A/D変換装置の一例の
ブロック図を示す図3を参照すると、この従来の逐次比
較型A/D変換装置の8ビット型のA/D変換器300
は、アナログ入力VINを入力するサンプルアンドホー
ルド回路39と、サプルアンドホールド回路39の出力
31とアナログ電圧32とを比較し変換アナログ入力V
INがアナログ電圧32より小さい時“0”レベルを出
力するコンパレータ35と、外部から与えられるカウン
タ信号TSで順次ONして出力(T1〜Tn)を出力す
るタイミングカウンタ38と、タイミングカウンラ38
の出力TnがONすることでそのディジタル出力(R1
〜Rn)のMSBである出力Rnに比較信号33がセッ
トされ出力(Rn−1)がリセットされる逐次比較レジ
スタ37と、デジタル出力(R1〜Rn)をもとにアナ
ログ電圧32にD/A変換するD/A変換器36とを有
している。
Referring to FIG. 3, which shows a block diagram of an example of a conventional successive approximation A / D converter, an 8-bit A / D converter 300 of this conventional successive approximation A / D converter is shown.
Is a sample-and-hold circuit 39 that receives the analog input VIN, and compares the output 31 of the supplement-and-hold circuit 39 with the analog voltage 32 to convert the analog input V.
A comparator 35 that outputs a "0" level when IN is smaller than the analog voltage 32, a timing counter 38 that sequentially turns on by a counter signal TS given from the outside to output outputs (T1 to Tn), and a timing counter 38.
Of the digital output (R1
.About.Rn) the successive approximation register 37 in which the comparison signal 33 is set to the output Rn which is the MSB and the output (Rn-1) is reset, and the analog output 32 is D / A based on the digital outputs (R1 to Rn). And a D / A converter 36 for conversion.

【0004】次に、図3に示す8ビットの従来の逐次比
較型A/D変換器装置のA/D変換器300の動作を表
わすタイムチャートを示す図4を参照して、この従来例
の動作を説明する。
Next, referring to FIG. 4, which shows a time chart showing the operation of the A / D converter 300 of the conventional 8-bit successive approximation type A / D converter device shown in FIG. The operation will be described.

【0005】アナログ入力VINはサンプルアンドホー
ルド回路39により保持され、逐次比較レジスタ37
は、出力(Rn〜R1)のMSBである出力Rnのみ
“0”に、他のビット(Rn−1〜R1)は全て“1”
に初期設定される。この初期値はD/A変換機36によ
りアナログ電圧32に変換される。
The analog input VIN is held by the sample-and-hold circuit 39, and the successive approximation register 37
Indicates that only the output Rn, which is the MSB of the output (Rn to R1), is "0", and all the other bits (Rn-1 to R1) are "1".
Initialized to. This initial value is converted into the analog voltage 32 by the D / A converter 36.

【0006】サンプルアンドホールド回路39に保持さ
れるアナログ入力VINとアナログ電圧32は比較器3
5で比較され、アナログ入力VINがアナログ電圧32
より小さい時、比較器35の出力33は“0”となり、
アナログ入力VINがアナログ電圧32より大きい時は
比較器35の出力33は“1”となる。
The analog input VIN and the analog voltage 32 held in the sample and hold circuit 39 are the comparator 3
5, the analog input VIN is the analog voltage 32
When it is smaller, the output 33 of the comparator 35 becomes "0",
When the analog input VIN is higher than the analog voltage 32, the output 33 of the comparator 35 becomes "1".

【0007】タイミングカウンタ38はカウント信号T
Sが外部より与えられることで、その出力(Tn〜T
1)まで順次ONしていくが、最初に出力TnがONす
ることで逐次比較レジスタ37のMSBである出力Rn
に比較器出力信号33がセットされると同時に出力(R
n−1)がリセットされる。
The timing counter 38 outputs a count signal T
When S is given from the outside, its output (Tn to T
Although it is sequentially turned on until 1), when the output Tn is turned on first, the output Rn which is the MSB of the successive approximation register 37
At the same time that the comparator output signal 33 is set to
n-1) is reset.

【0008】出力Rnのセットされた逐次比較型レジス
タ37の出力(Rn〜R1)をもとにアナログ電圧32
がD/A変換器36により生成され、タイミングカウン
タ38の出力(Tn−1)により逐次比較型レジスタ3
7の出力(Rn−1)に比較結果信号33がセットさ
れ、同様に出力(Rn−2)がリセットされる。
Based on the outputs (Rn to R1) of the successive approximation register 37 in which the output Rn is set, the analog voltage 32
Is generated by the D / A converter 36, and the successive approximation register 3 is generated by the output (Tn-1) of the timing counter 38.
The comparison result signal 33 is set to the output (Rn-1) of 7 and the output (Rn-2) is similarly reset.

【0009】以下、同様にして降順に出力(Rn−2〜
R1)がセットされていき、出力R1がセットされた時
点で変換が終了しA/D変換器300のディジタル出力
OUTは逐次比較型レジスタ37より出力される。
Similarly, the outputs (Rn-2 ...
R1) is set and the conversion is completed when the output R1 is set, and the digital output OUT of the A / D converter 300 is output from the successive approximation register 37.

【0010】さらに、アナログ入力範囲に較べ振幅が十
分小さく、分解能をより細かく変換したい信号S1が入
力された場合(図5を参照)の高精度A/D変換する上
述した従来の逐次比較型A/D変換装置の構成を示す図
6を参照しながら説明すると、微少振幅のアナログ入力
VINは外部入力オフセット電圧値63により、オフセ
ット値除去回路61にてオフセットの除去を行う。オフ
セット除去された信号65は増幅器62によってA/D
変換器300のアナログ入力電圧範囲を超えない程度に
増幅され、増幅された信号66はA/D変換器300に
出力する。
Further, the above-mentioned conventional successive approximation type A for performing high precision A / D conversion when the signal S1 whose amplitude is sufficiently smaller than the analog input range and whose resolution is to be converted more finely is input (see FIG. 5). This will be described with reference to FIG. 6 showing the configuration of the / D conversion device. The offset value removing circuit 61 removes the offset of the analog input VIN having a small amplitude by the external input offset voltage value 63. The signal 65 with the offset removed is A / D by the amplifier 62.
The signal 66 is amplified to the extent that it does not exceed the analog input voltage range of the converter 300, and the amplified signal 66 is output to the A / D converter 300.

【0011】A/D変換器300はダイナミックレンジ
の広くとれたデジタル出力(Ri〜R1)を出力し、オ
フセット電圧値63に対応したデジタル値(Fn〜F
m)を外部入力し、オフセット追加回路64でデジタル
入力(Ri〜R1)にデジタル値(Fn〜Fm)を付加
し高精度のデジタル出力(Sn〜S1)を得る。
The A / D converter 300 outputs digital outputs (Ri to R1) having a wide dynamic range and digital values (Fn to Fn) corresponding to the offset voltage value 63.
m) is externally input, and the offset addition circuit 64 adds digital values (Fn to Fm) to the digital inputs (Ri to R1) to obtain highly accurate digital outputs (Sn to S1).

【0012】以上のような構成により、A/D変換分解
能が8ビットで精度が±2LSBであり、微少振幅Vs
xが2LSBの範囲内にある場合、上述したビット数に
ついて、i=2、n=8、m=3とすれば、精度が取れ
ない範囲(2LSB)もA/D変換でき、実質8ビット
分解能、精度±0.5LSBを実現できる。
With the above configuration, the A / D conversion resolution is 8 bits, the accuracy is ± 2 LSB, and the minute amplitude Vs is
When x is in the range of 2 LSB, if the above-mentioned number of bits is i = 2, n = 8, and m = 3, the range (2 LSB) in which accuracy cannot be obtained can be A / D converted, and the effective 8-bit resolution , Accuracy ± 0.5 LSB can be realized.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
変換フローではA/D変換後オフセット値以下という作
業が含まれるためオフセット電圧値に応じたデジタル値
(Fn〜Fm)を指定しなくてはならず、指定の方法と
しては外部入力による方法を上記に示したが、オフセッ
ト値のA/D変換動作をもしなければならず、非常に複
雑なA/D変換動作となる。また、振幅値のA/D変換
については、i=2であれば2ビット分の分解能のため
に8ビット構成のA/D変換器を使用するという無駄が
生じる。無駄を節約するためには振幅値に合わせて、ビ
ット数の適合するA/D変換器を選択しなくてはならな
いという欠点がある。
However, since the above conversion flow includes the work of being less than the offset value after A / D conversion, the digital value (Fn to Fm) corresponding to the offset voltage value must be designated. However, although the method by external input is shown above as the designation method, it is necessary to perform the A / D conversion operation of the offset value, resulting in a very complicated A / D conversion operation. Regarding the A / D conversion of the amplitude value, if i = 2, there is a waste of using an A / D converter having an 8-bit configuration for the resolution of 2 bits. In order to save waste, there is a drawback in that an A / D converter having a suitable number of bits must be selected according to the amplitude value.

【0014】さらに、A/D変換後のデジタル出力値を
信号処理する上で、処理スピード、回路構成を考えると
ビットは少ない方がよいが、ビットを縮小して有効にな
るのは、削除したい上位ビットが変化しないような微少
の入力振幅の場合に限る。従来の技術では、微少振幅が
下位ビットのみに存在するか、上位ビットまで波及して
いるかの区別を判定しない限り、単に上位ビットを削除
しなくてもビット縮小にはなるが、出力範囲によっては
リニアリティがなくなる問題点もあった。
Further, in signal processing of the digital output value after A / D conversion, considering the processing speed and the circuit configuration, it is preferable that the number of bits is small, but it is effective to reduce the bits to be deleted. Only when the input amplitude is so small that the upper bits do not change. In the conventional technology, unless it is determined whether the small amplitude exists only in the lower bits or the upper bits are propagated, it is possible to reduce the bits without simply deleting the upper bits, but depending on the output range. There was also a problem that linearity disappeared.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明のA/D変換装置
は、第1のクロック信号を入力し三角波信号を出力する
三角波信号発生回路と、アナログ入力信号を入力しサン
プリング後に一定のアナログ値のアナログ信号出力する
サンプルアンドホールド回路と、前記アナログ信号と前
記三角波信号とを比較する比較器と、この比較器の出力
信号を入力し第2のクロック信号で制御してデジタル値
を出力する第1のカウンタ回路とを備えるA/D変換器
を含む構成である。
An A / D converter according to the present invention comprises a triangular wave signal generating circuit for inputting a first clock signal and outputting a triangular wave signal, and an analog input signal for inputting a constant analog value after sampling. A sample-and-hold circuit that outputs an analog signal, a comparator that compares the analog signal with the triangular wave signal, and an output signal of the comparator that is input and that is controlled by a second clock signal to output a digital value. This is a configuration including an A / D converter including one counter circuit.

【0016】また、本発明のA/D変換装置は、前記第
1のカウンタ回路にリセット信号を入力する構成とする
こともできる。
Further, the A / D conversion device of the present invention may be configured to input a reset signal to the first counter circuit.

【0017】またさらに、本発明のA/D変換装置の前
記三角波信号発生回路は、第2のカウンタ回路とD/A
変換器とで構成するもともできる。
Furthermore, the triangular wave signal generation circuit of the A / D conversion device of the present invention comprises a second counter circuit and a D / A.
It can also be configured with a converter.

【0018】さらにまた、本発明のA/D変換装置は、
微少振幅の外部アナログ入力信号を入力とし所定のオフ
セット電圧値により前記外部アナログ入力信号のオフセ
ットの除去を行うオフセット値除去回路と、このオフセ
ット値除去回路の出力を入力して振幅し出力を前記アナ
ログ信号とする振幅器とを有する構成とすることもでき
る。
Furthermore, the A / D conversion device of the present invention is
An offset value removing circuit that removes the offset of the external analog input signal by a predetermined offset voltage value with an external analog input signal of a small amplitude as an input, and an output of the offset value removing circuit is input and amplitude is applied to the analog output. It is also possible to adopt a configuration having an amplitude device for making a signal.

【0019】さらに、本発明のA/D変換装置は、微少
振幅の外部アナログ入力信号を入力とし所定のオフセッ
ト電圧値により前記外部アナログ信号のオフセットの除
去を行い出力を前記アナログ信号とするオフセット値除
去回路を有する構成とすることもできる。
Further, the A / D conversion device of the present invention receives an external analog input signal having a small amplitude as an input, removes the offset of the external analog signal with a predetermined offset voltage value, and outputs the offset value as the analog signal. It is also possible to adopt a configuration having a removal circuit.

【0020】[0020]

【実施例】本発明の第1の実施例のA/D変換装置につ
いて図面を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An A / D converter according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0021】本発明の第1の実施例のA/D変換装置の
A/D変換器の回路構成を示す図1を参照すると、この
実施例のA/D変換装置は、クロック信号CLK1によ
り三角波信号22を出力する三角波信号発生回路2とア
ナログ入力VINをサンプルアンドホールドするサンプ
ルアンドホールド回路9と、三角波22を非反転入力に
受け、サンプルアンドホールド回路9の出力電圧Vsh
を反転入力に受けるコンパレータ4と、このコンパレー
タ4の比較結果23をリセット信号として入力しクロッ
ク信号CLK2によりカウント動作しディジタル出力
(R1〜Rn)を出力するカウンタ5とで構成されるA
/D変換器100とを備える。
Referring to FIG. 1 which shows the circuit configuration of the A / D converter of the A / D converter of the first embodiment of the present invention, the A / D converter of this embodiment uses a triangular wave in response to a clock signal CLK1. The triangular wave signal generation circuit 2 that outputs the signal 22, the sample and hold circuit 9 that samples and holds the analog input VIN, and the non-inverting input of the triangular wave 22 that receives the output voltage Vsh of the sample and hold circuit 9.
A which is composed of a comparator 4 which receives at the inverting input and a counter 5 which inputs the comparison result 23 of the comparator 4 as a reset signal and counts by the clock signal CLK2 to output digital outputs (R1 to Rn).
/ D converter 100.

【0022】さらに、三角波信号発生回路2はクロック
信号CLK1により動作するカウンタ1とこのカウンタ
1の出力25をアナログ変換しアナログ電圧の三角波信
号22を出力するD/A変換器3とを有する構成であ
る。
Further, the triangular wave signal generating circuit 2 has a configuration including a counter 1 which operates by a clock signal CLK1 and a D / A converter 3 which converts an output 25 of the counter 1 into an analog signal and outputs an analog voltage triangular wave signal 22. is there.

【0023】次に、図2を参照して本発明の第1の実施
例のA/D変換装置の動作を説明する。
Next, the operation of the A / D converter according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0024】まず、クロックCLK1の入力により三角
波信号発生回路2は三角波22を出力する。三角波信号
発生回路2の回路の構成の一例はカウンタ1とD/A変
換器3から成り、カウンタ1の動作により、信号22は
マイナス電源側からプラス電源側に上昇する波形であっ
たり、プラス電源側からマイナス電源皮に下降する波形
であったりする。
First, the triangular wave signal generation circuit 2 outputs a triangular wave 22 in response to the input of the clock CLK1. An example of the circuit configuration of the triangular wave signal generation circuit 2 is composed of a counter 1 and a D / A converter 3, and the operation of the counter 1 causes the signal 22 to have a waveform that rises from the negative power supply side to the positive power supply side or the positive power supply side. It may be a waveform that drops from the side to the minus power supply skin.

【0025】次に、A/D変換アナログ入力VINはサ
ンプルアンドホールド回路9により保持される。
Next, the A / D conversion analog input VIN is held by the sample and hold circuit 9.

【0026】そしてさらに、コンパレータ4はサンプル
アンドホールド回路9の出力電圧Vshと三角波22と
を比較して比較結果23を出力する。比較結果23は単
発ではなく、コンパレータ4はアナログ電圧Vshがサ
ンプルアンドホールド回路9により、変化するまで常に
動作しており比較結果23はアナログ値が高い時間中の
み“H”を出力する(図2参照)。
Further, the comparator 4 compares the output voltage Vsh of the sample and hold circuit 9 with the triangular wave 22 and outputs the comparison result 23. The comparison result 23 is not a single shot, the comparator 4 is always operating until the analog voltage Vsh is changed by the sample-and-hold circuit 9, and the comparison result 23 outputs "H" only during the time when the analog value is high (FIG. 2). reference).

【0027】次に、カウンタ5の動作について説明す
る。比較結果23をカウンタ5のリセット信号(“L”
がリセット)として入力し、もう一つのリセット信号2
4がリセット解除されてからクロックCLK2の同期で
動作し、比較結果23がリセットとなるまで、カウンタ
5はカウントアップされ、カウンタ5の各ビットの出力
をデジタル出力としてとらえられる。
Next, the operation of the counter 5 will be described. The comparison result 23 is reset signal (“L”) of the counter 5.
Reset signal 2 and another reset signal 2
The counter 5 is counted up and the output of each bit of the counter 5 is regarded as a digital output until the comparison result 23 is reset after the reset of 4 is released from the reset release and the comparison result 23 is reset.

【0028】即ち、アナログ入力電圧VINの大きさに
より、カウンタ5のリセット信号(比較結果23)のタ
イミングが変化し、その結果カウンタ5のカウントアッ
プを終わるタイミングが変わり、アナログ入力電圧VI
Nに対応したカウンター出力がデジタル出力値(Rn〜
R1)として出力される。
That is, the timing of the reset signal (comparison result 23) of the counter 5 changes depending on the magnitude of the analog input voltage VIN, and as a result, the timing of ending the count-up of the counter 5 changes, and the analog input voltage VI
The counter output corresponding to N is a digital output value (Rn-
It is output as R1).

【0029】次に、本発明の第2の実施例のA/D変換
装置について説明する。
Next, an A / D converter according to the second embodiment of the present invention will be described.

【0030】本発明の第1の実施例のA/D変換装置の
A/D変換器100の動作において、通常クロックCL
K2はクロックCLK1と同期させる必要はなく、クロ
ックCLK2がクロックCLK1と同一周波数でカウン
タ1および5のそれぞれの動作が同じであれば、デジタ
ル出力値(Rn〜R1)は三角波22とダイナミックレ
ンジが同一のデータで出力される。
In the operation of the A / D converter 100 of the A / D converter of the first embodiment of the present invention, the normal clock CL
K2 does not need to be synchronized with the clock CLK1, and if the clock CLK2 has the same frequency as the clock CLK1 and the respective operations of the counters 1 and 5 are the same, the digital output values (Rn to R1) have the same dynamic range as the triangular wave 22. Is output as data.

【0031】クロックCLK2の周波数をクロッCLK
1に較べて速くするとデジタル出力値(Rn〜R1)は
通常地より振幅は拡大され、遅くするとデジタルの出力
の振幅は縮小される。また、カウンタ5に入力するリセ
ット信号24を比較結果信号23の他に外部よりリセッ
ト信号として入力すると、デジタル出力値のオフセット
値を調節できる。
The frequency of the clock CLK2 is changed to the clock CLK.
When it is faster than 1, the amplitude of the digital output value (Rn to R1) is expanded from the normal level, and when it is slowed, the amplitude of the digital output is reduced. If the reset signal 24 input to the counter 5 is input as a reset signal from the outside in addition to the comparison result signal 23, the offset value of the digital output value can be adjusted.

【0032】図7は本発明の第2の実施例のA/D変換
装置の構成を示す図で、デジタル出力値の振幅が縮小さ
れる例を示し、図8は図7に示すA/D変換装置のデジ
タル出力値の振幅が縮小されるときのタイミングを示し
た図である。
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the A / D converter of the second embodiment of the present invention, showing an example in which the amplitude of the digital output value is reduced, and FIG. 8 is the A / D shown in FIG. It is the figure which showed the timing when the amplitude of the digital output value of a converter is reduced.

【0033】図7を参照しながら説明すると、この実施
例のA/D変換装置は、アナログ入力VINを入力とし
オフセット電圧値73によるオフセット値除去回路11
とオフセット除去回路11の出力75を増幅しA/D変
換器100のサンプルアンドホールド回路9の入力に供
給する増幅器12と、A/D変換器100とで構成され
る。微小振幅のアナログ入力VINは外部入力のオフセ
ット電圧値73により、オフセット除去回路11にてオ
フセットの除去を行う。オフセット除去された信号75
は増幅器12によってA/D変換器100のアナログ入
力電圧範囲を超えない程度に増幅され、増幅された信号
VaはA/D変換器100に入力される。
Explaining with reference to FIG. 7, the A / D converter of this embodiment has an offset value removing circuit 11 with an analog input VIN as an input and an offset voltage value 73.
And an amplifier 12 that amplifies the output 75 of the offset removal circuit 11 and supplies it to the input of the sample-and-hold circuit 9 of the A / D converter 100, and the A / D converter 100. The offset removal circuit 11 removes the offset of the analog input VIN having a small amplitude by the offset voltage value 73 of the external input. Offset removed signal 75
Is amplified by the amplifier 12 to an extent not exceeding the analog input voltage range of the A / D converter 100, and the amplified signal Va is input to the A / D converter 100.

【0034】最終的に8ビット変換で振幅値2ビットお
よびオフセット値6ビットの構成にすると、三角波出力
発生回路2のカウンタ1を2ビット構成にでき、三角波
を出力するというよりも4値(00,01,10,11
であらわされるアナログ電圧値)を出力することにな
り、コンパレータ4はアナログ入力Vshと4値と比較
し比較結果23をカウンタ5にリセット信号Re2とし
て入力させる。カウンタ5ではあらかじめ外部よりリセ
ット信号Re1をオフセット電圧に対応させたタイミン
グで入力させ、カウンタ5をカウントアップさせてお
り、リセット信号Re2のデータが入力する直前までに
オフセット値に対応するデジタル値が得られるようにな
っている。
Finally, if 8-bit conversion is used to configure the amplitude value of 2 bits and the offset value of 6 bits, the counter 1 of the triangular wave output generation circuit 2 can be configured to have 2 bits, and four values (00 , 01, 10, 11
Then, the comparator 4 compares the analog input Vsh with the four values and inputs the comparison result 23 to the counter 5 as the reset signal Re2. In the counter 5, the reset signal Re1 is externally input at a timing corresponding to the offset voltage in advance and the counter 5 is counted up, and the digital value corresponding to the offset value is obtained by the time immediately before the data of the reset signal Re2 is input. It is designed to be used.

【0035】また、オフセット値を得るまでに時間がか
かり過ぎ変換時間が間に合わない場合、カウンタ5のク
ロックCLK2の周波数をオフセット値変換の時間の
み、速くさせ変換時間を短縮させる。また、上記の方法
はカウンタ1とカウンタ5の出力が共に2ビットで出力
するようにしているが、カウンタ5のみを2ビット出力
にするためには、三角波出力発生回路3の出力22が4
値出力ではなく、図11に示すように与えられたビット
数全て変化する様な出力にして、クロックCLK2の周
波数をクロックCLK1と比較し遅くさせデジタル出力
値を縮小させる方法もある。
If it takes too long to obtain the offset value and the conversion time cannot be met in time, the frequency of the clock CLK2 of the counter 5 is increased only by the offset value conversion time to shorten the conversion time. Further, in the above method, the outputs of the counter 1 and the counter 5 are both output in 2 bits, but in order to output only the counter 5 in 2 bits, the output 22 of the triangular wave output generation circuit 3 is set to 4 bits.
There is also a method of reducing the digital output value by making not the value output but an output that changes all the given number of bits as shown in FIG. 11 to make the frequency of the clock CLK2 slower than that of the clock CLK1.

【0036】次に、本発明の第3の実施例のA/D変換
装置を説明する。
Next, an A / D converter according to the third embodiment of the present invention will be described.

【0037】この実施例のA/D変換装置は、A/D変
換後のデジタル出力値を信号処理する上で、処理スピー
ドを考えるとビットは少ない方がよいため、入力振幅が
小さい場合出力時にデジタル値を拡大させる例で、その
構成を図9に示し、その動作タイミングを図10に示
す。
In the A / D converter of this embodiment, it is preferable that the number of bits is small in consideration of the processing speed in signal processing of the digital output value after A / D conversion. As an example of expanding the digital value, its configuration is shown in FIG. 9 and its operation timing is shown in FIG.

【0038】この実施例のA/D変換装置の構成は、オ
フセット除去は行うが、微小アナログ振幅は増幅せずに
そのままA/D変換器100に入力する以外は、第2の
実施例のA/D変換装置と同一構成なのでその構成要素
には同じ参照符号を付し図示するに留め、詳細な説明は
省略する。
In the configuration of the A / D converter of this embodiment, the offset is removed, but the minute analog amplitude is directly input to the A / D converter 100 without being amplified, and the A / D converter of the second embodiment is used. Since the structure is the same as that of the / D conversion device, the same reference numerals are given to the constituent elements, and only the drawings are shown, and the detailed description is omitted.

【0039】次に、この実施例のA/D変換装置の動作
について図10を参照して説明する。図10に示すよう
に入力振幅はクロックCLK1で動作するカウンタ1の
8値までの範囲とする。三角波22(8値のアナログ一
定電圧)とアナログ入力電圧Vshとの比較によりリセ
ット信号Re2を出力した後、クロックCLK2はクロ
ックCLK1より、倍の速度で変化しており、カウンタ
5は入力振幅に較べ、倍の大きさとしてカウントアップ
動作を行う。その結果、デジタル出力値(Rn〜R1)
は振幅値が大きくなる。
Next, the operation of the A / D converter of this embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 10, the input amplitude is in the range of up to 8 values of the counter 1 which operates with the clock CLK1. After outputting the reset signal Re2 by comparing the triangular wave 22 (analog constant voltage of 8 values) and the analog input voltage Vsh, the clock CLK2 changes at a speed twice that of the clock CLK1, and the counter 5 compares the input amplitude. , And the count-up operation is performed as a double size. As a result, digital output values (Rn to R1)
Has a large amplitude value.

【0040】例えば3ビット(8LSB)の範囲内の微
小振幅の場合、クロックCLK2の周波数をクロックC
LK1の周波数の倍にすると、デジタル出力値は4ビッ
トデータとなり、デジタル出力値は拡大する。そして4
〜3ビットの上位ビットのみ有効としたい場合、2〜1
ビットの下位ビットを削り、その後の信号処理に備え
る。よって本発明により下位ビットを削ってもリニアリ
ティを損うことはない。
For example, in the case of a small amplitude within the range of 3 bits (8 LSB), the frequency of the clock CLK2 is set to the clock C.
If the frequency of LK1 is doubled, the digital output value becomes 4-bit data, and the digital output value expands. And 4
2 to 1 when you want to enable only the upper 3 bits
The lower bits of the bit are trimmed, and the signal processing is performed thereafter. Therefore, according to the present invention, even if the lower bits are deleted, the linearity is not impaired.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のA/D変
換装置は、微小振幅を高精度に変換したい場合、振幅値
のA/D変換を適当なビット数で調整でき不必要な変換
作業を行わずに済ませられう効果を有する。また、リニ
アリティを損う事なくビット縮小できる信号処理を行う
ことができる効果も有する。
As described above, the A / D converter according to the present invention can adjust the A / D conversion of the amplitude value with an appropriate number of bits when the minute amplitude is desired to be converted with high accuracy. It has the effect of not having to do any work. In addition, there is also an effect that it is possible to perform signal processing capable of bit reduction without impairing linearity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例のA/D変換装置のA/
D変換器の構成を示す図である。
FIG. 1 is an A / D converter of the first embodiment of the present invention;
It is a figure which shows the structure of a D converter.

【図2】図1に示すA/D変換器の動作のタイミングを
示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a timing of an operation of the A / D converter shown in FIG.

【図3】従来の逐次比較型のA/D変換装置の構成を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional successive approximation type A / D conversion device.

【図4】図3に示す従来の逐次比較型のA/D変換の動
作のタイミングを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the operation timing of the conventional successive approximation type A / D conversion shown in FIG.

【図5】変換する入力信号の一例である。FIG. 5 is an example of an input signal to be converted.

【図6】従来のA/D変換装置の変換の場合の一例を示
す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of conversion in a conventional A / D conversion device.

【図7】本発明の第2の実施例のA/D変換装置の構成
を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an A / D conversion device according to a second embodiment of the present invention.

【図8】図7に示す本発明のA/D変換装置で高精度に
変換したい場合の動作タイミングの一例を示した図であ
る。
8 is a diagram showing an example of operation timing when highly accurate conversion is desired in the A / D conversion device of the present invention shown in FIG.

【図9】本発明の第3の実施例のA/D変換装置の構成
を示した図である。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an A / D conversion device according to a third embodiment of the present invention.

【図10】図9に示す本発明のA/D変換装置で出力値
のビット縮小を行う場合の動作タイミングの一例を示し
た図である。
10 is a diagram showing an example of operation timing in the case of performing bit reduction of an output value in the A / D conversion device of the present invention shown in FIG.

【図11】図7に示す本発明のA/D変換装置で高精度
に変換したい場合の動作タイミングの他の一例を示した
図である。
FIG. 11 is a diagram showing another example of the operation timing when highly accurate conversion is desired in the A / D conversion device of the present invention shown in FIG. 7.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,5 カウンタ 2 三角波信号発生回路 3,36 D/A変換器 4,35 コンパレータ 9,39 サンプルアンドホールド回路 11,61 オフセット除去回路 12,62 増幅器 21,31,Vsh サンプルアンドホールド回路出
力 22 三角波 23 比較結果 24,Re1,Re2 リセット信号 25 カウンタ1の出力 32 D/A変換器出力 33 コンパレータ出力 37 逐次比較レジスタ 38 タイミングカウンタ 63,73 オフセット値 64 オフセット追加回路 65,75 オフセット除去回路出力 66 増幅器62の出力 100,300 A/D変換器 CLK1,CLK2 クロック Fn〜Fm オフセット値 Rn〜R1,Sn〜S1 ディジタル出力 Tn〜T1 タイミングカウンタ VIN,Va アナログ入力
1,5 Counter 2 Triangle wave signal generation circuit 3,36 D / A converter 4,35 Comparator 9,39 Sample and hold circuit 11,61 Offset removal circuit 12,62 Amplifier 21,31, Vsh sample and hold circuit output 22 Triangle wave 23 comparison result 24, Re1, Re2 reset signal 25 output of counter 1 32 D / A converter output 33 comparator output 37 successive approximation register 38 timing counter 63, 73 offset value 64 offset addition circuit 65, 75 offset removal circuit output 66 amplifier 62 output 100,300 A / D converter CLK1, CLK2 clock Fn-Fm offset value Rn-R1, Sn-S1 digital output Tn-T1 timing counter VIN, Va analog input

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1のクロック信号を入力し三角波信号
を出力する三角波信号発生回路と、アナログ入力信号を
入力しサンプリング後に一定のアナログ値のアナログ信
号を出力するサンプルアンドホールド回路と、前記アナ
ログ信号と前記三角波信号とを比較する比較器と、この
比較器の出力信号を入力し第2のクロック信号で制御し
てデジタル値を出力する第1のカウンタ回路とを備える
A/D変換器を含むことを特徴とするA/D変換装置。
1. A triangular wave signal generation circuit for inputting a first clock signal and outputting a triangular wave signal; a sample and hold circuit for inputting an analog input signal and outputting an analog signal of a constant analog value after sampling; An A / D converter including a comparator for comparing a signal with the triangular wave signal and a first counter circuit for receiving an output signal of the comparator and controlling the digital signal with a second clock signal to output a digital value. An A / D conversion device comprising:
【請求項2】 前記第1のカウンタ回路にリセット信号
を入力することを特徴とする請求項1記載のA/D変換
装置。
2. The A / D conversion device according to claim 1, wherein a reset signal is input to the first counter circuit.
【請求項3】 前記三角波信号発生回路は、第2のカウ
ンタ回路とD/A変換器とで構成されることを特徴とす
る請求項1または2記載のA/D変換装置。
3. The A / D conversion device according to claim 1, wherein the triangular wave signal generation circuit includes a second counter circuit and a D / A converter.
【請求項4】 微少振幅の外部アナログ入力信号を入力
とし所定のオフセット電圧値により前記外部アナログ入
力信号のオフセットの除去を行うオフセット値除去回路
と、このオフセット値除去回路の出力を入力して振幅し
出力を前記アナログ信号とする振幅器とを有することを
特徴とする請求項1,2または3記載のA/D変換装
置。
4. An offset value removing circuit for removing an offset of the external analog input signal according to a predetermined offset voltage value when an external analog input signal having a small amplitude is input, and an output by the offset value removing circuit is inputted and an amplitude is inputted. 4. An A / D conversion device according to claim 1, further comprising an amplitude device whose output is the analog signal.
【請求項5】 微少振幅の外部アナログ入力信号を入力
し所定のオフセット電圧値により前記外部アナログ信号
のオフセットの除去を行い出力を前記アナログ信号とす
るオフセット値除去回路を有することを特徴とする請求
項1,2または3記載のA/D変換装置。
5. An offset value removing circuit for inputting a small amplitude external analog input signal, removing an offset of the external analog signal by a predetermined offset voltage value, and making an output the analog signal. Item 1. The A / D converter according to item 1, 2 or 3.
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