JPH07297721A - AD conversion method - Google Patents

AD conversion method

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JPH07297721A
JPH07297721A JP17797794A JP17797794A JPH07297721A JP H07297721 A JPH07297721 A JP H07297721A JP 17797794 A JP17797794 A JP 17797794A JP 17797794 A JP17797794 A JP 17797794A JP H07297721 A JPH07297721 A JP H07297721A
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JP
Japan
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output
circuit
latch
adc
conversion
Prior art date
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JP17797794A
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Japanese (ja)
Inventor
Masao Hotta
正生 堀田
Toshihiko Shimizu
敏彦 清水
Kenji Maio
健二 麻殖生
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 上記目的を達成するために、本発明はAD変
換器の出力回路としてm(m=2,3…)系統のラッチ
回路を用意し、出力をm系統に分割(ディマルチプレク
ス)することによって、1系統の up date rate をAD
Cの変換周波数の1/mにし、実動的にADCの変換周
波数を向上することを可能とするものである。 【効果】 本発明によれば、超高速に変換されたAD変
換値を、出力にラッチ回路を並列して配置するだけで低
速に出力を取り出せるため、特殊な回路、テバイスなど
を使用する必要がなく、極めて経済的に超高速ADCを
実現できる。
(57) [Summary] [Structure] In order to achieve the above object, the present invention provides a latch circuit of m (m = 2, 3 ...) Systems as an output circuit of an AD converter, and divides the output into m systems. (Demultiplexing) the up date rate of one system to AD
The conversion frequency of C is set to 1 / m, and the conversion frequency of ADC can be dynamically improved. According to the present invention, an AD converted value converted at an extremely high speed can be output at a low speed simply by arranging a latch circuit in parallel with the output, so that it is necessary to use a special circuit or device. It is possible to realize an ultra-high-speed ADC extremely economically.

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AD変換器に係り、特に
高速のAD変換器の変換方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an AD converter, and more particularly to a conversion method for a high speed AD converter.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、高速AD変換器(以下ADCと
略す)として、並列比較方式が用いられ、それは、図3
に示すようにnを出力ビット数とすれば、(2n−1)
レベルに分圧された参照電圧Vjのそれぞれと、アナロ
グ入力電圧VINを比較する(2n−1)個(オーバフロ
ーを含む場合は2n個)の比較器10とこれら比較器1
0から出力を2進化符号などに変換する符号変換回路2
から成る。本方式は特殊な素子を使うこともないからモ
ノリシックIC化に適している。また、図4に示すよう
に符号変換回路を多段階にし、ラッチ回路を組み合せて
パイプライン処理を行ない高速化を図っている(例え
ば、吉井,浅野他「8ビット,100MS/Sフラッシ
ュ型ADC」テレビジョン学会技術報告TEB397−
3,1946参照)。
2. Description of the Related Art Generally, a parallel comparison method is used as a high-speed AD converter (hereinafter abbreviated as ADC), which is shown in FIG.
If n is the number of output bits, as shown in (2n-1)
Each of the reference voltages V j divided into levels and the analog input voltage V IN are (2n−1) (2n if there is overflow) comparators 10 and these comparators 1.
Code conversion circuit 2 for converting output from 0 to binary code
Consists of. This method is suitable for a monolithic IC because it does not use any special element. Further, as shown in FIG. 4, the code conversion circuit is multi-staged and the latch circuit is combined to perform pipeline processing to achieve high speed (eg, Yoshii, Asano et al. "8 bit, 100 MS / S flash type ADC"). Television Society Technical Report TEB397-
3, 1946).

【0003】このように高速化に適した回路構成と、最
近のデバイスの高速化によって、極めて高速のADCが
実現しつつある。しかし、IC内部は上述したように極
めて高速に動作することが可能であるがディジタル信号
出力が、負荷につく容量により高速動作を制限している
という問題がある。具体的には出力形態としてECLレ
ベルのものが多く、図5に示すようなエミッタフォロア
回路による出力が多い。この回路に負荷として容量Cが
つくと、同図(a)のようにエミッタフォロアのエミッ
タに抵抗Rが接続されている場合には時定数τ(=R
C)により、またエッタに定電流源が接続されている場
合には、放電時間td(=CV/I;Vは出力信号振
幅、Iは定電流源の電流)により変換周波数が制限され
る。たとえば、(b)の回路で負荷容量Cを20pF,
V=1Vとし、Iは出力のトランジスタの大きさにもよ
るが、最大10mA程度が実用的であり、このときtd
は2nsとする。また、同図(a)においてもR=10
0Ωとするとrは2nsとなり、以上から変換の周波数
は500MHzが限度となる。さらに、このような高速
な信号を伝送することも容易でなく、従来の方法では変
換周波数が300〜500MHz以上のADCを実現す
ることが非常に困難であるという欠点があった。
With such a circuit configuration suitable for high speed operation and recent high speed operation of devices, an extremely high speed ADC is being realized. However, although the inside of the IC can operate at an extremely high speed as described above, there is a problem that the digital signal output limits the high speed operation due to the capacity attached to the load. Specifically, many output forms are of ECL level, and many are output by an emitter follower circuit as shown in FIG. When a capacitance C is added to this circuit as a load, when a resistor R is connected to the emitter of the emitter follower as shown in FIG.
C) and when a constant current source is connected to the etter, the conversion frequency is limited by the discharge time td (= CV / I; V is the output signal amplitude and I is the current of the constant current source). For example, in the circuit of (b), the load capacitance C is 20 pF,
V = 1V, and I depends on the size of the output transistor, but a maximum of about 10 mA is practical, and at this time td
Is 2 ns. Further, in the same figure (a), R = 10
If 0Ω is set, r becomes 2 ns, and thus the conversion frequency is limited to 500 MHz. Furthermore, it is not easy to transmit such a high-speed signal, and it is very difficult to realize an ADC having a conversion frequency of 300 to 500 MHz or more by the conventional method.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、超高
速のADCを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an ultra high speed ADC.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はAD変換器の出力回路としてm(m=2,
3…)系統のラッチ回路を用意し、出力をm系統に分割
(ディマルチプレクス)することによって、1系統の u
p date rate をADCの変換周波数の1/mにし、実動
的にADCの変換周波数を向上することを可能とするも
のである。
In order to achieve the above object, the present invention uses m (m = 2, m) as an output circuit of an AD converter.
3) system latch circuits are prepared, and the output is divided into m systems (demultiplexing) so that one system u
By making the p date rate 1 / m of the ADC conversion frequency, it is possible to improve the ADC conversion frequency dynamically.

【0006】[0006]

【作用】上記目的を達成するために、本発明はAD変換
器の出力回路としてm(m=2,3…)系統のラッチ回
路を用意し、出力をm系統に分割(ディマルチプレク
ス)することによって、1系統の up date rate をAD
Cの変換周波数の1/mにし、実動的にADCの変換周
波数を向上することを可能とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention prepares an m (m = 2, 3 ...) system latch circuit as an output circuit of an AD converter and divides the output into m systems (demultiplex). By doing this, the up date rate of one system is AD
The conversion frequency of C is set to 1 / m, and the conversion frequency of ADC can be dynamically improved.

【0007】[0007]

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。図1
は第1の実施例を示したもので、並列比較形ADCを例
として示してある。同図において1は比較器を必要な分
解能に応じた個数より成る比較器群、2は比較器の出力
から2進化符号などに変換する符号変換回路(エンコー
ダ)である。同図は2個のラッチ回路31,32を配置
し、符号変換回路2の出力がそれぞれのラッチ回路に入
力される場合を示している。図2に図1のタイミング図
を示す。変換周波数fで変換された符号変換回路2から
の出力はラッチ31および32により互にラッチされ、
各ラッチの出力はADCの変換周波fの1/2のレート
となる。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples. Figure 1
Shows the first embodiment, and a parallel comparison type ADC is shown as an example. In the figure, 1 is a comparator group consisting of a number of comparators corresponding to the required resolution, and 2 is a code conversion circuit (encoder) for converting the output of the comparator into a binary code or the like. The figure shows a case where two latch circuits 31 and 32 are arranged and the output of the code conversion circuit 2 is input to each latch circuit. FIG. 2 shows the timing diagram of FIG. The outputs from the code conversion circuit 2 converted at the conversion frequency f are latched by the latches 31 and 32,
The output of each latch has a rate half that of the conversion frequency f of the ADC.

【0008】以上はラッチ回路を2回路用意し、2系統
に出力する場合であるが、m個のラッチ回路を用意し、
ADCの出力を順にラッチし、m系統に出力すれば、各
ラッチの出力はADCの変換周波数の1/mに分周され
ることになる。
The above is the case where two latch circuits are prepared and output to two systems, but m latch circuits are prepared,
If the output of the ADC is sequentially latched and output to the m system, the output of each latch will be divided into 1 / m of the conversion frequency of the ADC.

【0009】以上から、本実施例によれば、高速に変換
されたAD変換値を低速で出力を得ることができるもの
である。
As described above, according to this embodiment, it is possible to obtain the AD converted value converted at high speed at low speed.

【0010】以上、説明は便宜上、並列比較形ADCを
用いたがAD変換器の方式は原理的に何でも良く、本発
明によって高速なAD変換値を安定に得られることは明
白である。
Although the parallel comparison type ADC is used for the sake of convenience in the above description, it is clear that the AD converter system may be of any type in principle, and that a high-speed AD conversion value can be stably obtained by the present invention.

【0011】さらに、このような超高速のADCでは、
クロック自体が高速となり、わずかな時間ずれも誤動作
の原因となる。したがって、出力ラッチを2系統以上有
する場合、配線長などを考慮してレイアウトする必要が
あり、極力時間ずれなどが生じないようにする必要があ
る。そのレイアウトの一例を図6に示す。同図は出力ラ
ッチが2系統の場合を示してあり、100はたとえば比
較器および符号変換回路などから成るADCである。こ
れから出力ビット線がn本出力しており、これが2組の
ラッチ回路群(n個のラッチ回路から成る)31,32
に変換されている。41,42はラッチのクロック
φ1,φ2を発生する回路であり、基準のクロックに同期
している。このレイアウトの特徴は、ラッチ回路および
クロック発生回路が、ADC100の出力に対して線対
称に配置されていることである。例えば、片方のラッチ
回路群の外側に位置するラッチ回路に入力するビット線
は、他方のラッチ回路群の外側に位置するラッチ回路に
入力する。これによって2組のラッチ回路群に入力する
出力ビット線の信号は2組のラッチ回路群間で時間遅れ
なく伝播される。一方、ラッチ回路群において、各ビッ
ト線のラッチ回路への距離が多少異なるが、クロック発
生回路を内側に配置しておけば、クロックも各ビット線
と同様に遅れるため、ビット線の出力信号に対して各ビ
ット間でラッチするタイミングがずれることがなくな
る。以上のようにレイアウトすることにより、安定に出
力信号をラッチすることができる。
Further, in such an ultra high speed ADC,
The clock itself becomes faster, and even a slight time lag causes a malfunction. Therefore, when there are two or more systems of output latches, it is necessary to lay out in consideration of the wiring length and the like, and it is necessary to prevent the time shift as much as possible. An example of the layout is shown in FIG. The figure shows a case where the output latch is of two systems, and 100 is an ADC including, for example, a comparator and a code conversion circuit. From now on, n output bit lines are being output, and these are two sets of latch circuit groups (consisting of n latch circuits) 31, 32.
Has been converted to. Reference numerals 41 and 42 denote circuits for generating latch clocks φ 1 and φ 2 , which are synchronized with a reference clock. The feature of this layout is that the latch circuit and the clock generation circuit are arranged line-symmetrically with respect to the output of the ADC 100. For example, a bit line input to a latch circuit located outside one latch circuit group is input to a latch circuit located outside the other latch circuit group. As a result, the signal of the output bit line input to the two sets of latch circuit groups is propagated between the two sets of latch circuit groups without a time delay. On the other hand, in the latch circuit group, the distance of each bit line to the latch circuit is slightly different, but if the clock generation circuit is placed inside, the clock is delayed as well as each bit line, so the output signal of the bit line On the other hand, the timing of latching between each bit will not be shifted. With the layout as described above, the output signal can be stably latched.

【0012】[0012]

【発明の効果】本発明によれば、超高速に変換されたA
D変換値を、出力にラッチ回路を並列して配置するだけ
で低速に出力を取り出せるため、特殊な回路、テバイス
などを使用する必要がなく、極めて経済的に超高速AD
Cを実現できる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, the A converted at an extremely high speed
Since the output can be taken out at a low speed simply by arranging the D conversion value in parallel with the latch circuit at the output, there is no need to use a special circuit or device, and it is extremely economical and extremely high speed AD.
C can be realized.

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

【図1】本発明の一実施例を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1のタイミング図。FIG. 2 is a timing diagram of FIG.

【図3】従来の並列比較形ADCの構成を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional parallel comparison type ADC.

【図4】従来の並列比較形ADCの構成を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a conventional parallel comparison type ADC.

【図5】出力の回路を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an output circuit.

【図6】本発明をIC化したときのレイアウトの一例を
示した図。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a layout when the present invention is integrated into an IC.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…比較器、1…比較器群、2…符号変換回路、3
1,32…ラッチ回路。
10 ... Comparator, 1 ... Comparator group, 2 ... Code conversion circuit, 3
1, 32 ... Latch circuit.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】1つのアナログ入力信号を複数の基準信号
と比較する工程と、比較結果を所定のクロック周波数に
よりディジタルコードに変換コード変換工程と変換結果
外部出力するためのラッチ回路に一時記憶するためのラ
ッチ工程から成るAD変換において、 m(m=2,3,4…) 上記ラッチ工程は少くとも2系統のラッチ回路を有し、
該ラッチ取込んで外部へ出力する周波数が該クロック周
波数の1/mであることを特徴とするAD変換方法。
1. A step of comparing one analog input signal with a plurality of reference signals, a step of converting a comparison result into a digital code at a predetermined clock frequency, and a step of temporarily storing the conversion result in a latch circuit for external output. In the AD conversion including the latch process for m, m (m = 2, 3, 4 ...) The latch process has at least two systems of latch circuits,
An AD conversion method, wherein the frequency of taking in the latch and outputting it to the outside is 1 / m of the clock frequency.
【請求項2】請求項1記載のAD変換方法において、m
は少くとも2であることを特徴とするAD変換方法。
2. The AD conversion method according to claim 1, wherein m
AD conversion method, wherein is at least 2.
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