JPH09219643A - A/dコンバータ - Google Patents

A/dコンバータ

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JPH09219643A
JPH09219643A JP4791496A JP4791496A JPH09219643A JP H09219643 A JPH09219643 A JP H09219643A JP 4791496 A JP4791496 A JP 4791496A JP 4791496 A JP4791496 A JP 4791496A JP H09219643 A JPH09219643 A JP H09219643A
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JP
Japan
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converter
level
analog signal
digital data
range
Prior art date
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JP4791496A
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English (en)
Inventor
Yasushi Sato
泰史 佐藤
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 A/Dコンバータにおいて、少ないビット数
で高精度な変換を行えるようにする。 【解決手段】 8ビットのA/Dコンバータにおいて、
コンパレータ11 〜1255 に対する基準電圧を生成する
ラダー抵抗21 〜2255 の抵抗値が、LSB側の抵抗2
128 〜2255 をRとすると、抵抗264〜2127 が2R、
抵抗21 〜263が4Rとされる。これにより、LSB側
で細かく、MSB側で粗くレベル検出が行われ、入力レ
ベルに対して非線形な変換特性が得られる。11 〜1
255 の出力がデコーダ3でデコードされ、デニー回路4
に供給される。このデニー回路4で、非線形なディジタ
ルデータが線型なディジタルデータに変換され出力され
る。入力アナログ信号のレベルに対して非線形な変換特
性を持たせることによって、少ないビット数で高精度の
ディジタル変換を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、入力アナログ信
号に対して非直線特性を持たせることによって、少ない
ビット数で高精度を得られるようにした並列比較型のA
/Dコンバータに関する。
【0002】
【従来の技術】ビデオ信号をディジタル的に処理するデ
ィジタルビデオカメラにおいて、撮像素子であるCCD
(Charge Coupled Device) からの出力信号は、A/Dコ
ンバータによってアナログ信号からディジタル信号に変
換される。このA/Dコンバータには、通常データ幅が
8〜10ビットのものが用いられ、また、信号処理速度
の点から、データ幅に対応した数だけコンパレータを並
列接続し、入力されたアナログ信号に対してレベル検出
をすることによってディジタル変換を行う、並列比較型
のものが用いられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ディジタル
ビデオ信号において画質を向上させるためには、ディジ
タル変換されたデータの階調を上げる必要がある。この
ように、撮像信号をディジタル変換して処理するような
場合、階調を上げるためには、データ幅を広く取ること
が必要とされる。ここで、このディジタル変換に用いら
れる並列比較型のA/Dコンバータにおいては、nをデ
ータ幅のビット数として2n −1個のコンパレータが必
要になる。そのため、データ幅を広くしてA/Dコンバ
ータにおける変換精度を上げることによって階調を上げ
ようとした場合、回路規模が非常に増大してしまう。
【0004】例えば、データ幅が8ビットの場合には、
コンパレータが28 −1=255個必要とされたが、デ
ータ幅が10ビットの場合には、コンパレータが210
1=1023個必要とされる。そのため、A/Dの価格
が非常に高価になってしまうという問題点があった。
【0005】また、価格を低く抑えるために、データ幅
の狭い安価なA/Dコンバータを使用すると、階調が不
足してしまい、その結果、画質の劣化をもたらしてしま
うという問題点があった。
【0006】したがって、この発明の目的は、少ないビ
ット数で精度の高い変換を行うことができるようなA/
Dコンバータを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、上述した課
題を解決するために、入力アナログ信号の電圧レベルを
所定のビット数で検出するための複数のコンパレータ
と、複数のコンパレータのそれぞれに対する基準電圧を
生成するためのラダー抵抗と、複数のコンパレータの出
力をディジタルデータに変換するためのデコーダとを有
し、変換されたディジタルデータが入力アナログ信号の
特性に対して非線形特性を持つようにラダー抵抗の抵抗
値を設定するようにしたことを特徴とするA/Dコンバ
ータである。
【0008】上述したように、この発明は、コンパレー
タに対して基準電圧を生成するラダー抵抗の抵抗値が、
入力アナログ信号のレベルに応じて変えられている。そ
のため、低レベルの入力アナログ信号に対してより細か
くレベル検出を行うことができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態
を、図面を参照しながら説明する。図1は、この発明の
実施の一形態によるA/Dコンバータの構成の一例を示
す。この発明によるA/Dコンバータは、コンパレータ
に対する比較電位を形成するためのラダー抵抗の抵抗値
を入力レベルに応じて変え、変換特性に非直線特性を持
たせることによって変換精度を上げ、ディジタルデータ
において再度リニア特性に戻すような構成とされる。
【0010】このA/Dコンバータにおいては、データ
幅が8ビットとされ、28 −1=255個のコンパレー
タ11 〜1255 を有する。これらコンパレータ11 〜1
255のそれぞれは、基準電圧が供給される基準入力端、
および、この基準電圧に対して比較対象となる電圧が供
給される比較入力端を有し、比較入力端に供給された電
圧が基準入力端に供給された電圧より高い場合には例え
ば‘1’を出力し、基準電圧より低い場合には例えば
‘0’を出力する。
【0011】これらコンパレータ11 〜1255 の比較入
力端は、それぞれ互いに結合されており、ここに入力ア
ナログ信号が供給される。また、これらコンパレータ1
1 〜1255 の基準入力端のそれぞれには、ラダー抵抗2
1 〜2255 が接続される。さらに、コンパレータ11
基準入力端には、最高レベルを規定する電圧を供給す
る、基準電圧Vtが供給され、ラダー抵抗2255 には、
最低レベルを規定する電圧を供給する基準電圧Vbが供
給される。これら基準電圧VtおよびVbによって、入
力アナログ信号のダイナミックレンジが0〜1の値に規
格化される。なお、このときVt>Vbである。
【0012】ラダー抵抗21 〜2255 の抵抗値は、従来
のA/Dコンバータではすべて同じ値に設定されるが、
この発明においては、入力電圧のレベルに応じて変えら
れる。すなわち、入力電圧の低いレベルを検出するため
の基準電圧を生成する、128個のラダー抵抗2128
255 の抵抗値をRとした場合、入力電圧の中レベルを
検出するための基準電圧を生成する64個のラダー抵抗
64〜2127 が倍の2R、そして、入力電圧の高レベル
を検出するための基準電圧を生成する63個のラダー抵
抗21 〜263がさらに倍の4Rとされる。
【0013】このようにラダー抵抗21 〜2255 の抵抗
値を設定すると、ラダー抵抗21 〜263によって規定さ
れる基準電圧の間隔よりもラダー抵抗264〜2127 によ
って規定される基準電圧の間隔が1/2と細かくされ、
さらに、ラダー抵抗2128 〜2255 によって規定される
基準電圧の間隔は、ラダー抵抗21 〜263によって規定
される基準電圧の間隔に対して1/4と、より細かくさ
れる。したがって、コンパレータ11 〜1255 におい
て、入力アナログ信号に対して低いレベルの入力電圧に
対しては細かいレベルでの検出が行われ、高いレベルの
入力電圧に対しては、より粗いレベルでの検出が行われ
る。
【0014】アナログ信号入力端から入力アナログ信号
が供給され、ラダー抵抗21 〜2255 によって生成され
た基準電圧によってこの供給された入力アナログ信号の
電圧のレベルがコンパレータ11 〜1255 によって検出
されると、これらコンパレータ11 〜1255 の出力は、
これらコンパレータ11 〜1255 の数に対応する入力端
を有するデコーダ3に供給される。このデコーダ3は、
供給されたこれらコンパレータ11 〜1255 の出力をデ
コードし、8ビットのディジタルデータD0〜D7とす
る。
【0015】図2は、このA/Dコンバータに供給され
た入力アナログ信号に対する、このデコーダ3からのデ
ィジタルデータ出力の関係を示す。入力アナログ信号の
レベルは、基準電圧VtおよびVbによって規格化され
る。この規格化されたレベルに対して、上述のようにラ
ダー抵抗21 〜2255 によって重みが付けられるため、
デコーダ3からの出力データは、入力アナログ信号の
(Vt−Vb)の1/4までのレベルが128段階、1
/4〜2/4までのレベルが64段階、そして、2/4
〜4/4までのレベルが64段階のディジタル値で出力
される。
【0016】すなわち、入力アナログ信号の低いレベル
においてより細かい段階でディジタル値化され、入力ア
ナログ信号の高いレベルにおいてより粗い段階でディジ
タル値化される。一般に、CCDによる撮像によって得
られた撮像信号において、低レベルの信号に対しては、
階調精度を高くしないと、この撮像信号に基づく再生の
際に画質の劣化が顕著となる。それに対して、高レベル
の撮像信号に対しては、階調精度が粗くても、再生時の
画質の劣化が目立ちにくい。したがって、このように、
A/D変換の際に、入力アナログ信号のレベルに対して
重み付けを行うと、実質的に階調精度を高めることがで
きる。
【0017】このようにしてデコーダ3によって得られ
たディジタル出力は、デニー回路4に供給される。この
デニー回路4は、図2に示されるような特性のディジタ
ルデータに対して逆に重み付けを行い、リニアな特性の
ディジタルデータに変換する回路である。このデニー回
路は、例えばROMなどによるルックアップテーブルで
構成される。また、これは、シフト乗算器および加算器
との組み合わせで構成してもよい。
【0018】図3は、このデニー回路4の入出力特性の
例を示す。ディジタル変換時に抵抗値がRのラダー抵抗
128 〜2255 でレベル検出をされた入力レベル‘0’
〜‘127’のデータは、そのまま‘0’〜‘127’
のレベルで出力される。それに対して、抵抗値が2Rの
ラダー抵抗264〜2127 でレベル検出をされた入力レベ
ル‘128’〜‘191’のデータは、‘128’〜
‘255’のレベルに伸長される。また、抵抗値が4R
のラダー抵抗21 〜263でレベル検出をされた入力レベ
ル‘192’〜‘255’のデータは、‘256’〜
‘511’のレベルに伸長される。
【0019】このように、入力アナログ信号のレベル検
出の際に、入力信号のレベルに応じて検出精度が変えら
れているため、8ビットでディジタル変換されたデータ
に対して、実質的に9ビットの精度を持たせることがで
きる。このデニー回路4からの出力は、O0〜O8の9
ビットのデータ幅を持つディジタルデータとして出力さ
れる。
【0020】なお、上述の説明では、この発明が8ビッ
トのA/Dコンバータに適用されるとしたが、これはこ
の例に限定されるものではない。すなわち、この発明
は、10ビット、16ビットなどの、より高いビットの
A/Dコンバータに対しても適用できるものである。ま
た、勿論、8ビットより低いビットのA/Dコンバータ
に対しても適用できる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、入力アナログ信号のレベル検出に用いられるラダー
抵抗が入力アナログ信号のレベルに応じて変えられてい
る。そのため、この発明を用いることにより、回路規模
を増やすこと無く1ビット分高精度なA/Dコンバータ
を構成することができる効果がある。
【0022】また、この発明は、低レベル信号の階調を
細かく検出し、高レベル信号の階調を粗く検出して入力
アナログ信号に対するディジタル変換を行っている。そ
のため、この発明によるA/Dコンバータを、ディジタ
ルビデオカメラのCCD出力などに対する、映像信号用
のA/Dコンバータとして用いることによって、1ビッ
ト分階調の細かなA/Dコンバータを用いた場合と同様
の画質を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の一形態によるA/Dコンバー
タの構成の一例を示すブロック図である。
【図2】入力アナログ信号に対するデコーダからのディ
ジタルデータ出力の関係の例を示す略線図である。
【図3】デニー回路の入出力特性の例を示す略線図であ
る。
【符号の説明】
1 〜1255 ・・・コンパレータ、21 〜2255 ・・・
ラダー抵抗、3・・・デコーダ、4・・・デニー回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 並列比較型のA/Dコンバータにおい
    て、 入力アナログ信号の電圧レベルを所定のビット数で検出
    するための複数のコンパレータと、 上記複数のコンパレータのそれぞれに対する基準電圧を
    生成するためのラダー抵抗と、 上記複数のコンパレータの出力をディジタルデータに変
    換するためのデコーダとを有し、 上記変換されたディジタルデータが上記入力アナログ信
    号の特性に対して非線形特性を持つように上記ラダー抵
    抗の抵抗値を設定するようにしたことを特徴とするA/
    Dコンバータ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のA/Dコンバータにお
    いて、 上記ラダー抵抗の抵抗値の比は、上記入力アナログ信号
    のダイナミックレンジを0〜1に規格化した場合に、L
    SB側の値から、0〜1/4の範囲で1、1/4〜1/
    2の範囲で2、1/2〜1の範囲で4とすることを特徴
    とするA/Dコンバータ。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のA/Dコンバータにお
    いて、 上記デコーダの出力が供給されるデニー回路をさらに有
    し、 上記デニー回路は、上記非線形特性に変換された上記デ
    ィジタルデータを線型特性に変換することを特徴とする
    A/Dコンバータ。
  4. 【請求項4】 請求項2に記載のA/Dコンバータにお
    いて、 上記デコーダの出力が供給されるデニー回路をさらに有
    し、 上記デニー回路は、上記デコーダから供給された出力デ
    ータに対して、LSBからMSBの範囲において、0〜
    1/2の範囲では1倍し、1/2〜3/4の範囲では2
    倍し、3/4の範囲では4倍することによって、上記非
    線形変換特性によって変換された上記ディジタルデータ
    を線型特性に変換することを特徴とするA/Dコンバー
    タ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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