JPH0744455B2 - A / D conversion circuit - Google Patents

A / D conversion circuit

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JPH0744455B2
JPH0744455B2 JP59277482A JP27748284A JPH0744455B2 JP H0744455 B2 JPH0744455 B2 JP H0744455B2 JP 59277482 A JP59277482 A JP 59277482A JP 27748284 A JP27748284 A JP 27748284A JP H0744455 B2 JPH0744455 B2 JP H0744455B2
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charge
input
output
integrator
down counter
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彰 湯川
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はアナログ信号をディジタル符号に変換する装置
に関し、特に信号の周波数より一桁以上速いサンプリン
グ周波数で変換を行う手段を集積回路化するのに適した
構造に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a device for converting an analog signal into a digital code, and in particular, an integrated circuit means for converting at a sampling frequency that is one digit or more higher than the frequency of the signal. Structure suitable for.

(従来技術とその問題点) 信号の周波数より一桁以上高速にアナログ信号をディジ
タル符号に変換(A/D変換)することは、A/D変換する際
に問題となる折り返し雑音を防止するためA/D変換器に
入力される信号に対して帯域制限を前もっておこなうフ
ィルタの性能に対する要求を軽減する上で非常に有効な
方法であることが知られている。このA/D変換を行う方
式で第2図に示される信号線図による方式は少ないハー
ドウェア量でA/D変換を行う方法として昭和59年10月に
開催された電子通信学会通信部門全国大会の予稿集2−
208頁に掲載され公知である。この信号線図を具体的回
路に記述した第3図の回路も同頁に記載されている。本
回路の動作は、入力信号サンプリング周期と、このサン
プリングされた信号に比例した電荷とアップダウンカウ
ンタの内容に比例した電荷の差を積分器に累積する周期
と、この積分器の出力が接地電位に比して大であるか小
であるかを比較し、極性とアップダウンカウンタを制御
する周期の3つで動作する。いま参照電位を負の一定値
とし、入力電圧を正の値、極性出力を正、アップダウン
カウンタの値を例えば1サイクル前でカウントアップし
て00101であったとする。入力信号サンプリング周期に
はスイッチSBはオン、SFはオフ、S0からS4およびSNは参
照電位−VR側に倒され、SIは入力側に倒される。すると
積分器の入力は仮想接地され、第3図中、32COの両端に
は入力電圧Viに対応した電荷32COViが充電される。次に
SBを開きSFを閉じ、SIを接地側に倒しアップダウンカウ
ンタの値00101に対応したS2およびS0とSNを接地側に倒
すと、積分器には−32COVi+4COVR+COVR+COVRなる電
荷が積分器に流入し、この電荷が積分器内の32CO内に累
算される。この結果として積分器出力電圧は(32COVi
6COVR)/32COだけ1周期前の積分器出力電圧が変化す
る。この電圧の正負を電圧比較器により判定する。判定
を行った後再びSFを開放し、SBを閉じ、SIを入力側にS0
およびS2を参照電位側に倒す。このときSNはカウントダ
ウンの時には接地電位のままである。そしてアップダウ
ンカウンタから1を減じ00100として次の積分周期を待
つ。この一連の操作で、もしアップダウンカウンタの内
容が零となって更に1を減ずる場合には極性を反転さ
せ、アップダウンカウンタに1を加える。このときSOか
らS4はすべて接地電位側に倒され、積分時にアップダウ
ンカウンタのビット位置に対応したスイッチが参照電位
側に倒されることにより加算される電荷の極性が反転さ
れる。
(Prior art and its problems) Converting an analog signal into a digital code (A / D conversion) faster than the frequency of the signal by one digit or more is necessary to prevent aliasing noise, which is a problem during A / D conversion. It is known that this is a very effective method for reducing the requirement for the performance of the filter that performs band limitation in advance on the signal input to the A / D converter. This A / D conversion method based on the signal diagram shown in Fig. 2 is a method of performing A / D conversion with a small amount of hardware. The IEICE Communications Division National Convention was held in October 1984. Proceedings of 2-
It is publicly known and published on page 208. The circuit of FIG. 3 in which this signal diagram is described in a concrete circuit is also described on the same page. The operation of this circuit is as follows: input signal sampling cycle, cycle in which the difference between the charge proportional to the sampled signal and the charge proportional to the contents of the up / down counter is accumulated in the integrator, and the output of this integrator is the ground potential. The operation is performed in three cycles, that is, the polarity and the cycle for controlling the up / down counter. It is now assumed that the reference potential is a constant negative value, the input voltage is a positive value, the polarity output is positive, and the value of the up / down counter is incremented by, for example, one cycle before, and is 0101. Switch SB to the input signal sampling period on, SF is off, S0 to S4 and SN are brought down to the reference potential -V R side, SI is brought down on the input side. Then, the input of the integrator is virtually grounded, and 32C O V i corresponding to the input voltage V i is charged across 32C O in FIG. next
Close the SF open the SB, the defeat S2 and S0 and SN corresponding to the up-down counter value 00101 Fold ground side SI to the ground, -32C to integrator O V i + 4C O V R + C O V R + C O V R becomes charge flows into the integrator, the charge is accumulated in the 32C O in the integrator. As a result, the integrator output voltage becomes (32C O V i
6C O V R) / 32C O by one cycle before the integrator output voltage changes. Whether the voltage is positive or negative is determined by a voltage comparator. After making the judgment, SF is opened again, SB is closed, and SI is input to S0.
And S2 to the reference potential side. At this time, SN remains at the ground potential during the countdown. Then, the up / down counter is decremented by 1 to 00100 and the next integration cycle is waited for. In this series of operations, if the content of the up / down counter becomes zero and 1 is further decreased, the polarity is inverted and 1 is added to the up / down counter. At this time, SO to S4 are all collapsed to the ground potential side, and the switches corresponding to the bit positions of the up / down counter are collapsed to the reference potential side during integration, so that the polarities of the added charges are inverted.

このような動作により、アップダウンカウンタの値は入
力信号の変化を追う形で変化する。このカウンタの値は
入力信号に対して良好なA/D変化を行った結果に対応し
ている。
By such an operation, the value of the up / down counter changes in the form of following the change of the input signal. The value of this counter corresponds to the result of good A / D change for the input signal.

本回路は回路構成は簡単であるが、入力信号が接地電位
を切るごとにSOからS4は接地電位と参照電位の切り換わ
りを発生する。この時積分器の入力端を仮想接地状態に
保つため積分器の出力側からスイッチSBを通して充放電
を行わなければならない。この充放電電荷量は31COVR
かなり大きい。さらに入力信号が接地電位を切るのは入
力信号が小さい時最も多く発生する。もしこの切り換わ
りの過渡状態で積分器が充分に仮想接地の状態に達する
前に積分操作が開始されると、この誤差はA/D変換に伴
う雑音を発生したことになる。したがってこの回路は積
分器を構成する演算増幅器の駆動能力に対して大きな負
担を負わせる回路であり、動作速度を速くする際のネッ
クとなるものである。またこの回路は接地電位の雑音も
増幅するため電源雑音にも弱い欠点を有している。
This circuit has a simple circuit configuration, but each time the input signal cuts off the ground potential, SO to S4 switch between the ground potential and the reference potential. At this time, in order to keep the input terminal of the integrator at the virtual ground state, charging / discharging must be performed from the output side of the integrator through the switch SB. This charge / discharge charge amount is 31 C O V R, which is considerably large. Further, the input signal cuts off the ground potential most often when the input signal is small. If the integration operation is started before the integrator reaches the virtual ground state sufficiently in the transition state of this switching, this error means that the noise accompanying the A / D conversion is generated. Therefore, this circuit imposes a heavy load on the driving capability of the operational amplifier that constitutes the integrator, and becomes a bottleneck in increasing the operating speed. Further, this circuit also has a drawback that it is vulnerable to power supply noise because it also amplifies ground potential noise.

(発明の目的) 本発明の第1の目的は演算増幅器の駆動能力に対する要
求を軽減すると共に高速動作を容易にするものである。
さらに第2の目的はアナログ信号経路を平衡化して電源
雑音に対して性能が劣化することを防止するものであ
る。更にこれら目的を従来提案されている回路に比して
少ない付加素子で実現するものである。本発明の第3の
目的は集積回路化に適した回路構成を提供することであ
る。
(Object of the Invention) A first object of the present invention is to reduce the requirement for the driving capability of an operational amplifier and to facilitate high-speed operation.
A second purpose is to balance the analog signal paths and prevent performance degradation due to power supply noise. Further, these objects are realized with a small number of additional elements as compared with the conventionally proposed circuits. A third object of the present invention is to provide a circuit configuration suitable for integration into an integrated circuit.

(発明の構成) 本発明のA/D変換回路は、接地電位に対して平衡した2
つの入力および出力を有する演算増幅器の片方の入力と
片方の出力との間に第1の蓄電器と第1のスイッチを直
列に接続したものと第2のスイッチとを並列に接続し、
もう一方の入力ともう一方の出力との間に第2の蓄電器
と第3のスイッチを直列に接続したものと第4のスイッ
チとを並列に接続してなる電荷積分器と、この電荷積分
器の2つの出力を入力とする電圧比較器と、トグルフリ
ップフロップと、アップダウンカウンタと、前記電圧比
較器の出力とトグルフリップフロップの出力による前記
アップダウンカウンタのカウントアップおよびカウント
ダウンを制御する第1の制御ゲートと、前記アップダウ
ンカウンタの出力と前記第1の制御ゲートの出力による
前記トグルフリップフロップの状態を制御する第2の制
御ゲートと、前記アップダウンカウンタのカウント値に
比例した電荷量を前記電荷積分器の片方の入力に供給す
る手段と、前記電荷量と等しい電荷量を前記電荷積分器
のもう一方の入力から差し引く手段と、前記電荷を供給
する手段と前記差し引く手段とが前記電荷積分器の入力
に接続されるとき前記トグルフリップフロップの出力に
より接続が逆となる第5のスイッチと、前記電荷積分器
の片方の入力に対して入力電圧に比例した電荷を供給す
る手段と、前記電荷積分器のもう一方の入力から前記入
力電圧に比例した電荷と等しい電荷を差し引く手段と、
前記電荷積分器の片方の入力に対して前記電圧比較器の
出力に応じて前記カウンタのカウント値に比例した電荷
を供給する手段の発生する最小分解能の電荷の半分から
2倍の間の一定の電荷を供給もしくは差し引く手段と、
前記電荷積分器のもう一方の入力に対して前記一定の電
荷を差し引くもしくは供給する手段を含んで構成され、
電圧比較器出力またはアップダウンカウンタの出力を変
換出力とすることを特徴としている。
(Structure of the Invention) The A / D conversion circuit of the present invention is 2 balanced with respect to the ground potential.
A first capacitor and a first switch are connected in series between one input and one output of an operational amplifier having two inputs and outputs, and a second switch is connected in parallel,
A charge integrator in which a second capacitor and a third switch are connected in series between the other input and the other output and a fourth switch is connected in parallel, and this charge integrator A voltage comparator having two outputs as inputs, a toggle flip-flop, an up-down counter, and a first count-up and count-down control based on the output of the voltage comparator and the output of the toggle flip-flop. Control gate, a second control gate for controlling the state of the toggle flip-flop by the output of the up / down counter and the output of the first control gate, and a charge amount proportional to the count value of the up / down counter. A means for supplying one input of the charge integrator, and a charge amount equal to the charge amount to the other input of the charge integrator. Means for deducting, a fifth switch for reversing the connection by the output of the toggle flip-flop when the means for supplying the charge and the means for subtracting are connected to the input of the charge integrator, and the charge integrator. Means for supplying a charge proportional to the input voltage to one of the inputs, and means for subtracting a charge equal to the charge proportional to the input voltage from the other input of the charge integrator,
A constant between half and twice the minimum resolution charge generated by the means for supplying one input of the charge integrator with a charge proportional to the count value of the counter in response to the output of the voltage comparator. Means to supply or subtract charge
And a means for subtracting or supplying the constant charge to the other input of the charge integrator,
It is characterized in that the output of the voltage comparator or the output of the up / down counter is used as the conversion output.

(実施例) 次に本発明の実施例を第1図を参照して説明する。第1
図はアップダウンカウンタとして5ビットのアップダウ
ンカウンタを用いた場合の回路図である。本回路は平衡
型演算増幅器の2組の入出力端の一方にそれぞれ最小容
量をCOとしたとき32COと直列接続されたスイッチSFN、
およびスイッチSBNを並列接続で接続され、もう一方に
は同じく32COと直列接続されたスイッチSFP、およびス
イットSBNを並列接続で接続することにより平衡型電荷
積分器を構成している。この積分器出力は電圧比較器に
接続されている。比較器の出力はトグルフリップフロッ
プ出力と一致論理がとられる。1サイクル前の時点にお
けるアップダウンカウンタの出力はNOR回路によりカウ
ント値が零であるかを判定され、カウント値が零でかつ
前記一致論理が零のときトグルフリップフロップを反転
させる。これと同時に1サイクル前の時点におけるアッ
プダウンカウンタの値が零のときもしくは一致論理が1
であればアップダウンカウンタに1を加える。それ以外
のときは1が引かれる。2の乗数に重みづけされ、一端
を共通接続され他端をそれぞれスイッチSPO、SP1、SP
2、SP3およびSP4により参照電位と接地電位に切り換え
るスイッチに接続し、このスイッチがアップダウンカウ
ンタの各ビットの状態により制御されてできる負の電荷
を供給するキャパシタアレイと同じ構造を持ち、SPO,SP
1,SP2,SP3およびSP4が同じくアップダウンカウンタの各
ビットにより制御されてできる正の電荷を供給するキャ
パシタアレイはそれぞれスイッチSPNおよびSPPにより前
記電荷積分器の各々と接続され、SPNおよびSPPの倒され
る方向により接続が逆となる。前記キャパシタアレイの
最小値の半分ないし等しい容量を持つ別の蓄電器が前記
電荷積分器の入力端にそれぞれ接続され、もう一端を参
照電位と接地電位とに切り換えられるスイッチSPFおよ
びSNFに接続される。SPFおよびSNFの倒される方向は前
記電圧比較器出力により制御される。前記電荷積分器の
各々の入力端には32COの値を有する別の蓄電器の一端が
それぞれ接続され、他端を接地電位と入力電圧とに切り
換えるスイッチSIPおよびSINに接続されて入力電圧に比
例した電荷を積分回路に供給する手段を構成する。ここ
でSIPおよびSINに接続される容量を32COとしたが、入力
電圧の最大振幅が参照電位に等しくカウンタのビット数
がNビットのとき2NCOで設計される。もし入力電圧の最
大振幅と参照電圧の比が1対Kである場合、32COは2NCO
Kの値にする必要がある。積分器内の32COは任意の値で
よいが前記2NCOと2NCOKの中間の値が望ましい。またSPF
およびSNFに接続される蓄電器COは、1/2COからCOの間の
範囲内でよいがCOと等しくするのが製造上最も容易であ
る。
(Embodiment) Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First
The figure is a circuit diagram when a 5-bit up / down counter is used as the up / down counter. This circuit is a switch SFN connected in series with 32C O when the minimum capacity is C O at one of the two input / output terminals of the balanced operational amplifier,
And a switch SBN is connected in parallel, and a switch SFP and a switch SBN, which are also connected in series with 32C O, and a switch SBN are connected in parallel to form a balanced charge integrator. The integrator output is connected to the voltage comparator. The output of the comparator is matched with the output of the toggle flip-flop. The output of the up / down counter one cycle before is judged by the NOR circuit whether the count value is zero, and the toggle flip-flop is inverted when the count value is zero and the coincidence logic is zero. At the same time, when the value of the up / down counter at the time one cycle before is 0 or the coincidence logic is
If so, add 1 to the up / down counter. Otherwise, 1 is subtracted. Weighted by a power of 2, one end is commonly connected and the other end is a switch SPO, SP1, SP
2, SP3 and SP4 connect to a switch that switches between reference potential and ground potential, and this switch has the same structure as a capacitor array that supplies negative charge that is controlled by the state of each bit of the up / down counter, and SPO, SP
1, SP2, SP3 and SP4 are also controlled by each bit of the up / down counter to supply the positive charge, and the capacitor array is connected to each of the charge integrators by the switches SPN and SPP, respectively. The connection is reversed depending on the direction. Further capacitors having a capacitance equal to or less than the minimum value of the capacitor array are connected to the input ends of the charge integrators, and the other ends are connected to switches SPF and SNF that can be switched between a reference potential and a ground potential. The falling directions of SPF and SNF are controlled by the output of the voltage comparator. One end of another capacitor having a value of 32 C O is connected to each input terminal of the charge integrator, and the other end is connected to switches SIP and SIN for switching between a ground potential and an input voltage and is proportional to the input voltage. A means for supplying the generated charges to the integrating circuit is configured. Here although the capacitance connected to the SIP and SIN and 32C O, the maximum amplitude of the input voltage is the number of bits equal counter to a reference potential is designed with 2 N C O when N bits. If the ratio of the maximum amplitude and the reference voltage of the input voltage is 1 to K, 32C O is 2 N C O
Must be a value of K. 32C O in the integrator may have any value, but an intermediate value between 2 N C O and 2 N C O K is desirable. Also SPF
The capacitor C O connected to and SNF may be in the range between 1/2 C O and C O , but is easiest to manufacture equal to C O.

次に入力信号が平衡型で得られる場合の本回路の動作に
ついて説明する。本回路の動作は入力信号のサンプリン
グ周期と、このサンプリングされた信号に比例した電荷
とアップダウンカウンタの内容に比例した電荷の差を積
分器に累積する周期と、この積分器の出力の正負を判定
し、アップダウンカウンタおよびトグルフリップフロッ
プの状態を定める周期の3つで動作する。いま参照電位
−VRを負の値とする。入力電圧として正入力端子に正の
電圧が印加され、負入力端子には正の電圧と等しく、接
地電位に対して反転された電圧が印加されているとす
る。入力サンプリング時にはSBPおよびSBNがオン、SFP
およびSFNがオフである。またSP0からSP4は接地電位の
側に倒され、SN0からSN4は参照電位側に倒されている。
SPFおよびSNFはトグルフリップフロップが正を示す論理
1で電圧比較器出力が1であった場合にはSPFは接地側
に、SNFは参照電位側に倒される。またSIPおよびSINは
入力端子側に倒される。SPPよびSPNは図のごとく順方向
に接続される。次に積分周期はSBPおよびSBNを開き、SF
PおよびSFNを閉じ、SIPおよびSINを接地電位側に倒し、
クロックを論理1にすることにより、アップダウンカウ
ンタに対応したスイッチのうち下側は参照電位側に倒さ
れ上側は接地電位側に倒されることにより開始される。
いまアップダウンカウンタの内容が00101であったとす
るとSP0、SP2およびSPFが接地電位側から参照電位側に
切り換えられ、SN0、SN2およびSNFが参照電位側から接
地電位側に切り換えられる。正入力電圧をVi負入力電圧
を−Viとすると、積分器のプラス側入力には−32COVi
6COVRの電荷が入力され、マイナス側入力には32COVi−6
COVRの電荷が入力される。したがって電荷積分器出力の
プラス側には1周期前の積分器出力電圧に対してVi−6V
R/32の電圧変化が、マイナス側には−VR+6VR/32の電圧
変化が得られて第2図中X(z)入力部分の累算がアナ
ログ信号に対して平衡した形で達成され、出力電圧とし
て非平衡な従来回路に比べて2倍の変化が得られる。こ
の積分器出力は電圧比較器により正負を判定され、第1
図中下部の論理回路部分に転送される。比較が終了した
時点でSFPおよびSFNが開かれ、SBPおよびSBNが閉じられ
クロックを0にもどす。電圧比較器出力はトグルフリッ
プフロップの出力と一致論理がとられる。一致論理出力
はアップダウンカウンタ出力に対してNOR論理をとるこ
とにより1サイクル前の時点でのカウント値零を検出
し、もしカウント値が零でかつ一致論理出力が零であれ
ばトグルフリップフロップを反転させる。これと同時に
一致論理が1であるか、もしくは1サイクル前の時点で
のカウント値が零であるときアップダウンカウンタに1
を加える。1サイクル前の値が零でなく、一致論理が零
のときはカウント値から1が差し引かれる。いまの例で
はカウント値は00101で零ではない。またトグルフリッ
プフロップの出力は1である。いま比較器の出力が1で
あったとすると、これは入力信号の方がアップダウンカ
ウンタの値に対応する電圧と電荷積分器に1サイクル前
に貯えられていた電圧の和より大きいことを意味する。
この場合、一致論理出力は1となるからアップダウンカ
ウンタに1が加えられる。いま比較器の出力が零であっ
たとすると、入力信号の方が小さいことを意味する。こ
の場合、一致論理出力は零となる。さらにカウンタに接
続されているNORゲート出力も零であるからカウンタか
ら1が差し引かれる。このようにしてカウンタの値は入
力信号に追随して増減する。
Next, the operation of this circuit when an input signal is obtained in a balanced type will be described. The operation of this circuit is as follows. It operates in three cycles of determining and determining the states of the up / down counter and the toggle flip-flop. Now, set the reference potential −V R to a negative value. It is assumed that a positive voltage is applied as the input voltage to the positive input terminal and a voltage equal to the positive voltage and inverted with respect to the ground potential is applied to the negative input terminal. SBP and SBN turned on during input sampling, SFP
And SFN are off. Further, SP0 to SP4 are tilted to the ground potential side, and SN0 to SN4 are tilted to the reference potential side.
SPF and SNF are logic 1 indicating that the toggle flip-flop is positive, and when the voltage comparator output is 1, SPF is pulled down to the ground side and SNF is pulled down to the reference potential side. Also, SIP and SIN are pushed down to the input terminal side. The SPP and SPN are connected in the forward direction as shown in the figure. Then the integration period opens SBP and SBN, SF
Close P and SFN, bring SIP and SIN to the ground potential side,
By setting the clock to logic 1, the lower side of the switches corresponding to the up / down counter is set to the reference potential side, and the upper side is set to the ground potential side.
Assuming that the content of the up / down counter is 00101, SP0, SP2 and SPF are switched from the ground potential side to the reference potential side, and SN0, SN2 and SNF are switched from the reference potential side to the ground potential side. Assuming that the positive input voltage is V i and the negative input voltage is −V i , −32C O V i +
The electric charge of 6C O V R is input, and 32C O V i −6 is input to the negative side input.
The electric charge of C O V R is input. Therefore, on the plus side of the charge integrator output, V i −6V is applied to the integrator output voltage one cycle before.
The voltage change of R / 32 is -V R + 6V R / 32 voltage change is obtained on the negative side, and the accumulation of the X (z) input part in Fig. 2 is achieved in a balanced form with respect to the analog signal. As a result, the output voltage changes twice as much as that of the conventional unbalanced circuit. The output of this integrator is judged to be positive or negative by the voltage comparator, and the first
It is transferred to the logic circuit portion in the lower part of the figure. At the end of the comparison, SFP and SFN are opened, SBP and SBN are closed and the clock is reset to zero. The output of the voltage comparator is matched with the output of the toggle flip-flop. The coincidence logic output detects the zero count value one cycle before by taking the NOR logic with respect to the up / down counter output, and if the count value is zero and the coincidence logic output is zero, a toggle flip-flop is used. Invert. At the same time, when the coincidence logic is 1 or the count value at the time point one cycle before is 0, the up / down counter is set to 1
Add. When the value one cycle before is not zero and the coincidence logic is zero, 1 is subtracted from the count value. In this example, the count value is 00101 and is not zero. The output of the toggle flip-flop is 1. Assuming that the output of the comparator is 1, this means that the input signal is larger than the sum of the voltage corresponding to the value of the up / down counter and the voltage stored in the charge integrator one cycle before. .
In this case, since the coincidence logic output is 1, 1 is added to the up / down counter. If the output of the comparator is now zero, it means that the input signal is smaller. In this case, the coincidence logic output becomes zero. Further, since the NOR gate output connected to the counter is also zero, 1 is subtracted from the counter. In this way, the value of the counter increases or decreases according to the input signal.

いまカウンタの内容が零となり更に次のサイクルで電圧
比較器出力も零となったとする。すると、アップダウン
カウンタに接続されたNORゲートは1を出力するからア
ップダウンカウンタ1をカウントする。これと同時にト
グルフリップフロップの入力も1となりトグルフリップ
フロップは反転する。トグルフリップフロップが反転す
るとSPPおよびSPNは交差接続となり、負の電荷を供給す
る蓄電器アレイは電荷積分器のマイナス入力を接続さ
れ、正の電荷を供給する蓄電器アレイは電荷積分器のプ
ラス入力と接続される。このとき電荷積分回路の入力端
子は仮想接地されたままであるから、前記従来例のよう
な電圧変化はどこにも発生しない。したがって極性が切
り換わるとき従来非常に重要であった電荷積分器の静定
時間を短くすることが可能となり、容易に高速動作させ
ることができる。
It is assumed that the contents of the counter are now zero and the output of the voltage comparator is also zero in the next cycle. Then, since the NOR gate connected to the up / down counter outputs 1, the up / down counter 1 is counted. At the same time, the input of the toggle flip-flop also becomes 1 and the toggle flip-flop is inverted. When the toggle flip-flop is inverted, SPP and SPN are cross-connected, the condenser array supplying negative charges is connected to the negative input of the charge integrator, and the condenser array supplying positive charges is connected to the positive input of the charge integrator. To be done. At this time, since the input terminal of the charge integration circuit remains virtually grounded, the voltage change unlike the conventional example does not occur anywhere. Therefore, when the polarities are switched, it becomes possible to shorten the settling time of the charge integrator, which has been very important in the past, and it is possible to easily operate at high speed.

以上の説明は入力が平衡が与えられる場合に対して説明
したが非平衡の入力の場合には2つの入力端子を共通接
続して入力端子とし、入力電圧サンプリング時SINを接
地側に倒し、積分時に入力側に倒すことにより上の説明
と全く同様の効果を得ることができる。
The above explanation has been given for the case where the inputs are balanced, but in the case of unbalanced inputs, the two input terminals are connected in common and used as the input terminals. Sometimes the same effect as described above can be obtained by tilting it to the input side.

(発明の効果) 以上述べたように本発明によれば、従来問題であった入
力信号の極性が切り換わるとき発生する積分回路の駆動
能力に対する負担を大幅に軽減することが可能となり、
大幅な高速動作が可能となる。更にアナログ信号が平衡
で動作するため、電源雑音にも強く、更に内部信号電圧
が2倍になることによる効果とあいまって大規模集積回
路の一部として集積回路化しても他の部分からうける雑
音を非常に小さくできるため集積回路に向いている。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, it is possible to significantly reduce the load on the driving capability of the integrating circuit which occurs when the polarity of the input signal is switched, which is a conventional problem.
A significantly high speed operation is possible. Furthermore, since analog signals operate in balance, they are also resistant to power supply noise, and combined with the effect of doubling the internal signal voltage, noise that is received from other parts even if integrated into a large-scale integrated circuit. It is suitable for integrated circuits because it can be made very small.

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

第1図は本発明の一実施例の回路図。第2図は本発明の
基本となった信号線図。第3図は第2図の信号線図を具
体化した従来回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a signal diagram which is the basis of the present invention. FIG. 3 is a conventional circuit diagram embodying the signal diagram of FIG.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】接地電位に対して平衡した2つの入力およ
び出力を有する演算増幅器の片方の入力と片方の出力と
の間に第1の蓄電器と第1のスイッチを直列に接続した
ものと第2のスイッチとを並列に接続し、もう一方の入
力ともう一方の出力との間に第2の蓄電器と第3のスイ
ッチを直列に接続したものと第4のスイッチとを並列に
接続してなる電荷積分器と、この電荷積分器の2つの出
力を入力とする電圧比較器と、トグルフリップフロップ
と、アップダウンカウンタと、前記電圧比較器の出力と
トグルフリップフロップの出力による前記アップダウン
カウンタのカウントアップおよびカウントダウンを制御
する第1の制御ゲートと、前記アップダウンカウンタの
出力と前記第1の制御ゲートの出力による前記トグルフ
リップフロップの状態を制御する第2の制御ゲートと、
前記アップダウンカウンタのカウント値に比例した電荷
量を前記電荷積分器の片方の入力に供給する手段と、前
記電荷量と等しい電荷量を前記電荷積分器のもう一方の
入力から差し引く手段と、前記電荷を供給する手段と前
記差し引く手段とが前記電荷積分器の入力に接続される
とき前記トグルフリップフロップの出力により接続が逆
となる第5のスイッチと、前記電荷積分器の片方の入力
に対して入力電圧に比例した電荷を供給する手段と、前
記電荷積分器のもう一方の入力から前記入力電圧に比例
した電荷と等しい電荷を差し引く手段と、前記電荷積分
器の片方の入力に対して前記電圧比較器の出力に応じて
前記カウンタのカウント値に比例した電荷を供給する手
段の発生する最小分解能の電荷の半分から2倍の間の一
定の電荷を供給もしくは差し引く手段と、前記電荷積分
器のもう一方の入力に対して前記一定の電荷を差し引く
もしくは供給する手段を含んで構成され、電圧比較器出
力またはアップダウンカウンタの出力を変換出力とする
ことを特徴とするA/D変換回路。
1. An operational amplifier having two inputs and outputs balanced with respect to ground potential, wherein a first capacitor and a first switch are connected in series between one input and one output of the operational amplifier. The second switch is connected in parallel, and the second capacitor and the third switch are connected in series between the other input and the other output, and the fourth switch is connected in parallel. Charge integrator, a voltage comparator having two outputs of the charge integrator as inputs, a toggle flip-flop, an up / down counter, and the up / down counter based on the output of the voltage comparator and the output of the toggle flip-flop. A control gate for controlling the count-up and count-down of the toggle flip-flop by the output of the up-down counter and the output of the first control gate. A second control gate for controlling the state,
Means for supplying a charge amount proportional to the count value of the up / down counter to one input of the charge integrator; means for subtracting a charge amount equal to the charge amount from the other input of the charge integrator; A fifth switch whose connection is reversed by the output of the toggle flip-flop when the means for supplying charge and the means for subtracting are connected to the input of the charge integrator, and one input of the charge integrator Means for supplying a charge proportional to the input voltage, a means for subtracting a charge equal to the charge proportional to the input voltage from the other input of the charge integrator, and the input to one input of the charge integrator. It also supplies a constant charge between half and twice the minimum resolution charge generated by the means for supplying a charge proportional to the count value of the counter according to the output of the voltage comparator. Or subtracting means and means for subtracting or supplying the constant charge to the other input of the charge integrator, and using the output of the voltage comparator or the output of the up / down counter as the conversion output. A / D conversion circuit characterized by.
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