JPH09167965A - 基準電圧発生回路 - Google Patents

基準電圧発生回路

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JPH09167965A
JPH09167965A JP7327009A JP32700995A JPH09167965A JP H09167965 A JPH09167965 A JP H09167965A JP 7327009 A JP7327009 A JP 7327009A JP 32700995 A JP32700995 A JP 32700995A JP H09167965 A JPH09167965 A JP H09167965A
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JP
Japan
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voltage
reference voltage
input
resistors
differential amplifier
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JP7327009A
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Masayuki Ueno
雅之 植野
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】A/Dコンバータに入力されるアナログ電圧と
の大小関係を比較するための基準電圧を複数通りのレベ
ルにわたり発生するローコストな基準電圧発生回路を提
供する。 【解決手段】デコーダ15とアナログスイッチ群12と
により自在に選択されたラダー抵抗体11を構成する複
数の抵抗11_1,…,11_25のうち隣接する抵抗
どうしが接続されてなるノードの電圧と、定電圧発生部
14からの電圧Vu との差分の電圧を差動増幅器13で
増幅して基準電圧VREF を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、A/Dコンバータ
に用いられる基準電圧発生回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来よりA/Dコンバータでは、入力さ
れたアナログ電圧をディジタル値に変換するにあたり、
そのアナログ電圧との大小関係を比較するための基準電
圧を発生する基準電圧発生回路が必要となる。図3は、
特開昭63−138814号公報に提案された、基準電
圧発生回路を備えた逐次比較型A/Dコンバータの全体
構成図である。
【0003】図3に示す基準電圧発生回路31は、所定
の基準電圧を発生しD/A変換回路32に入力する。D
/A変換回路32は、入力された基準電圧を複数の電圧
に分圧しそれら複数の電圧のうちいずれか1つの電圧を
電圧比較型コンパレータ33に入力する。電圧比較型コ
ンパレータ33は、D/A変換回路32からの電圧と外
部から入力されたアナログ電圧SAとの大小関係を比較
し、比較結果を逐次比較レジスタ34に入力する。逐次
比較レジスタ34は、入力された比較結果に基づき、タ
イミング回路35から出力されるタイミングでD/A変
換回路32から出力される電圧を順次切換える。このよ
うにして逐次比較レジスタ34からアナログ電圧SAの
レベルに対応するディジタル値DAが出力される。
【0004】図4は、特開平5−7157号公報に提案
された逐次比較型A/Dコンバータの回路図である。こ
の公報には、図3に示すD/A変換回路の詳細例が示さ
れている。図4に示すスイッチ45の一端に、図示しな
い基準電圧発生回路から基準電圧VREF が供給される。
スイッチ45の他端とグラウンドGNDとの間に、互い
に直列接続された抵抗41_1,41_2,…,41_
nからなるラダー抵抗体41が配置されている。また抵
抗41_1,41_2,…,41_nの各接続点および
グラウンドGNDにそれぞれ対応してスイッチ42_
1,42_2,…,42_nの各一端が接続されてい
る。スイッチ42_1,42_2,…,42_nの各他
端は互いに接続され、コンパレータ43の一方の入力端
子に接続されている。またコンパレータ43の他方の入
力端子にはアナログ電圧ANinが入力される。このアナ
ログ電圧ANinの大きさは、基準電圧VREF とグラウン
ドGNDの間の範囲内にある。さらにコンパレータ43
の出力端子は、逐次比較レジスタ44に接続されてい
る。
【0005】ここで、スイッチ45がオンされると、基
準電圧VREF がラダー抵抗体41に印加される。ラダー
抵抗体41は、抵抗41_1,41_2,…,41_n
により構成されているため、このラダー抵抗体41でグ
ラウンドGNDを含めn種類の分圧された電圧(以下、
「分圧電圧」と称する)が生成される。これらの分圧電
圧のうちのいずれか1つの分圧電圧が、スイッチ42_
1,42_2,…,42_n−1,42_nのいずれか
1つのスイッチがオンされることにより選択される。選
択された分圧電圧はコンパレータ43に入力され、この
分圧電圧とアナログ電圧ANinがコンパレータ43で比
較され、比較結果が逐次比較レジスタ44に入力され
る。逐次比較レジスタ44は、入力された比較結果を参
照して、コンパレータ43に入力される分圧電圧がアナ
ログ電圧ANinのレベルに近づくようにスイッチ42_
1,42_2,…,42_n−1,42_nのいずれか
1つのスイッチを順次オンする。このようにして逐次比
較レジスタ44からアナログ電圧ANinのレベルに対応
するディジタル値が出力される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、A/
Dコンバータではアナログ電圧をディジタル値に変換す
るにあたり基準電圧を発生するための基準電圧発生回路
が必要であり、またこの基準電圧発生回路では、A/D
コンバータに入力されるアナログ電圧の大きさに対応す
る大きさの基準電圧を発生する必要がある。
【0007】しかし、例えば基準電圧発生回路を有する
A/Dコンバータが半導体チップ内に形成された場合、
その基準電圧発生回路は、値が固定された素子で形成さ
れている場合が多く、その場合所定の大きさの基準電圧
しか発生されないため、その基準電圧とかけ離れた大き
さのアナログ電圧を取扱う電子機器にそのA/Dコンバ
ータを適用することはできず、従って、A/Dコンバー
タの、電子機器への適用範囲が制限されるという問題が
ある。
【0008】一方、半導体チップ内の、基準電圧発生回
路が除かれたA/Dコンバータに、外付け基準電圧源を
接続して複数通りのレベルにわたり基準電圧を発生する
場合は、外付け部品が必要となりコストアップになる。
本発明は、上記事情に鑑み、A/Dコンバータに入力さ
れるアナログ電圧との大小関係を比較するための基準電
圧を複数通りのレベルにわたり発生するローコストな基
準電圧発生回路を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の基準電圧発生回路は、 (1)2つの入力端子と1つの出力端子とを有し、それ
ら2つの入力端子それぞれから入力された各電圧どうし
の差分の電圧を増幅してその出力端子から出力する差動
増幅器 (2)上記差動増幅器の出力端子とグラウンドとの間に
複数の抵抗が直列に接続されてなるラダー抵抗体 (3)上記差動増幅器の2つの入力端子のうちの一方の
第1の入力端子に接続された、その第1の入力端子に所
定の電圧を印加する電圧発生部 (4)上記ラダー抵抗体を構成する複数の抵抗のうち隣
接する抵抗どうしが接続されてなるノードを、切換自在
に、上記差動増幅器の2つの入力端子のうちの他方の第
2の入力端子に接続するスイッチ回路部を備えたことを
特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図1は、本発明の一実施形態の基準電圧発生
回路が組み込まれたフラッシュ型A/Dコンバータの全
体構成図である。図1に示す本実施形態の基準電圧発生
回路10には差動増幅器13が備えられている。この差
動増幅器13は、非反転入力端子13aと反転入力端子
13bとの2つの入力端子、および1つの出力端子13
cを有し、それら2つの入力端子13a,13bそれぞ
れから入力された各電圧どうしの差分の電圧を増幅して
出力端子13cから出力する。またこの差動増幅器13
の非反転入力端子13aとグラウンドとの間に、所定の
電圧Vu を発生する電圧発生部14も備えられている。
この電圧発生部14は例えばダイオードで構成される。
さらに差動増幅器13の出力端子13cとグラウンドと
の間に複数の抵抗11_1,11_2,11_3,…,
11_254,11_255が直列に接続されてなるラ
ダー抵抗体11も備えられている。これら抵抗11_
1,11_2,11_3,…,11_254,11_2
55は互いに等しい抵抗値rを有する。また基準電圧発
生回路10にはアナログスイッチ群12も備えられてい
る。このアナログスイッチ群12は、各一端が抵抗11
_1,11_2,11_3,…,11_254,11_
255の各接続点に接続され、各他端が互いに接続され
るとともに差動増幅器13の反転入力端子13bに接続
されたアナログスイッチ12_1,12_2,12_
3,…,12_254から構成されている。さらに基準
電圧発生回路10には、各出力が各アナログスイッチ1
2_1,12_2,12_3,…,12_254の入力
に接続されたデコーダ15も備えられている。これらア
ナログスイッチ群12とデコーダ15から本発明にいう
スイッチ回路部が構成されている。デコーダ15の入力
にはアナログスイッチ12_1,12_2,12_3,
…,12_254のいずれか1つのアナログスイッチを
オン状態にするための信号D0,…,D 7が入力され、こ
れによりラダー抵抗体11を構成する複数の抵抗11_
1,11_2,11_3,…,11_254,11_2
55のうち隣接する抵抗どうしが接続されてなるノード
が、切換自在に、差動増幅器13の反転入力端子13b
に接続される。 このように構成された基準電圧発生回
路10の抵抗11_1,11_2,11_3,…,11
_254,11_255の各接続点それぞれと、アナロ
グ電圧ANinが入力されるコンパレータ群20を構成す
る複数のコンパレータそれぞれとが接続されている。さ
らに、そのコンパレータ群20に不一致検出回路30が
接続され、その不一致検出回路30にエンコーダ40が
接続されている。
【0011】ここで基準電圧発生回路10の動作原理に
ついて図2を参照して説明する。図2は、図1に示す基
準電圧発生回路10の動作原理を説明するための図であ
る。図2示す差動増幅器13の非反転入力端子には、前
述したように定電圧発生部14から所定の電圧Vuが供
給されている。ここで、図1に示すデコーダ15に入力
された信号D0 ,…,D7 によりアナログスイッチ群1
2のスイッチのうちのn番目のスイッチ12_nがオン
状態になると、ラダー抵抗体11は、図2に示すように
n個の抵抗11_1,…,11_nからなる第1の抵抗
群11aと、m個の抵抗11_n+1,…,11_25
5からなる第2の抵抗群11bとに分割される。これら
第1の抵抗群11aと第2の抵抗群11bの接続点が差
動増幅器13の反転入力端子に接続される。また抵抗1
1_1,…,11_255それぞれは、互いに等しい抵
抗値r(Ω)を有するため、n個の抵抗11_1,…,
11_nからなる第1の抵抗群11aの抵抗値、m個の
抵抗11_n+1,…,11_255からなる第2の抵
抗群11bの抵抗値は、それぞれr×n(Ω),r×m
(Ω)になる。このため差動増幅器13の反転入力に
は、第1の抵抗群11aと第2の抵抗群11bとが接続
されてなるノードの電圧、即ちr×n(Ω),r×m
(Ω)の割り合いで分割された電圧が入力される。非反
転入力には所定の電圧Vu が入力されているため、差動
増幅器13はこれら電圧どうしの差分の電圧を増幅して
基準電圧VREF を出力する。差動増幅器13から出力さ
れる基準電圧VREF は、
【0012】
【数1】
【0013】となる。ここで、r×n(Ω)とr×m
(Ω)の割り合いはデコーダ15に入力される信号D
0 ,…,D7 の組合せで自在に設定できるため、これに
応じて基準電圧V REF のレベルが自在に設定される。再
び図1に戻って説明を続ける。図1に示すラダー抵抗体
11には、上述した基準電圧発生回路10で発生した、
入力されるアナログ電圧ANinのレベルに対応するレベ
ルの基準電圧VREF が印加される。この基準電圧VREF
は、ラダー抵抗体11の各抵抗11_1,11_2,1
1_3,…,11_254,11_255で分圧され、
分圧された各電圧はコンパレータ群20に入力される。
コンパレータ群20は、入力された各電圧のレベルとア
ナログ電圧ANinのレベルとをそれぞれ比較し、各比較
結果を不一致検出回路30に入力する。不一致検出回路
30はコンパレータ群20からの各比較結果を所定のタ
イミングで検出し、各検出結果をエンコーダ40に出力
する。エンコーダ40は不一致検出回路30からの各検
出結果に基づいてディジタル値DOUT に変換する。
【0014】このように本実施形態の基準電圧発生回路
10では、デコーダ10とアナログスイッチ群12とに
より自在に選択された、ラダー抵抗体11を構成する複
数の抵抗のうち隣接する抵抗どうしが接続されてなるノ
ードの電圧と、所定の電圧V uトの差分の電圧を差動増幅
器13で増幅して基準電圧V REFを発生するため、基準
電圧VREF を複数通りのレベルにわたり発生することが
できる。
【0015】従って、本実施形態の基準電圧発生回路1
0をA/Dコンバータに組み込むと、様々なレベルのア
ナログ電圧に対応できるため、A/Dコンバータの、電
子機器への適用範囲が拡がる。また動作環境に応じて基
準電圧を微調整することも可能であり、高精度なA/D
変換が実現される。尚、本実施形態では、255個の抵
抗からなるラダー抵抗体等を用いた8ビット構成の基準
電圧発生回路で説明したが、これに限られるものでなく
複数ビット構成の基準電圧発生回路で複数通りのレベル
の基準電圧を自在に発生してもよい。また本実施形態の
基準電圧発生回路は、フラッシュ型A/Dコンバータに
組み込まれた場合について説明したが、これに限られる
ものではなく、逐次型A/Dコンバータ等に組み込んで
もよい。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
A/Dコンバータに入力されるアナログ電圧との大小関
係を比較するための基準電圧を複数通りのレベルにわた
り発生することができる。従って本発明の基準電圧発生
回路が組み込まれたA/Dコンバータの、電子機器への
適用範囲が拡がる。
【0017】また、半導体チップ内に、A/Dコンバー
タの一部として本発明の基準電圧発生回路を形成する
と、半導体チップ内の、基準電圧発生回路が除かれたA
/Dコンバータに、外付け基準電圧源を接続して基準電
圧を発生する構成と比較し、外付け部品が不要なためコ
ストの低減化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の基準電圧発生回路が組み
込まれたフラッシュ型A/Dコンバータの全体構成図で
ある。
【図2】図1に示す基準電圧発生回路10の動作原理を
説明するための図である。
【図3】特開昭63−138814号公報に提案され
た、基準電圧発生回路を有する逐次比較型A/Dコンバ
ータの全体構成図である。
【図4】特開平5−7157号公報に提案された逐次比
較型A/Dコンバータの回路図である。
【符号の説明】
10 基準電圧発生回路 11 ラダー抵抗体 11_1,11_2,11_3,…,11_254,1
1_255 抵抗 11a 第1の抵抗群 11b 第1の抵抗群 12 アナログスイッチ群 12_1,12_2,12_3,…,12_254
アナログスイッチ 13 差動増幅器 14 定電圧発生部 15 デコーダ 20 コンパレータ群 40 エンコーダ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2つの入力端子と1つの出力端子とを有
    し、該2つの入力端子それぞれから入力された各電圧ど
    うしの差分の電圧を増幅して該出力端子から出力する差
    動増幅器と、 前記差動増幅器の出力端子とグラウンドとの間に複数の
    抵抗が直列に接続されてなるラダー抵抗体と、 前記差動増幅器の2つの入力端子のうちの一方の第1の
    入力端子に接続された、該第1の入力端子に所定の電圧
    を印加する電圧発生部と、 前記ラダー抵抗体を構成する複数の抵抗のうち隣接する
    抵抗どうしが接続されてなるノードを、切換自在に、前
    記差動増幅器の2つの入力端子のうちの他方の第2の入
    力端子に接続するスイッチ回路部とを備えたことを特徴
    とする基準電圧発生回路。
JP7327009A 1995-12-15 1995-12-15 基準電圧発生回路 Withdrawn JPH09167965A (ja)

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JP7327009A JPH09167965A (ja) 1995-12-15 1995-12-15 基準電圧発生回路
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