JPH1065541A - A/d変換回路 - Google Patents

A/d変換回路

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JPH1065541A
JPH1065541A JP23361996A JP23361996A JPH1065541A JP H1065541 A JPH1065541 A JP H1065541A JP 23361996 A JP23361996 A JP 23361996A JP 23361996 A JP23361996 A JP 23361996A JP H1065541 A JPH1065541 A JP H1065541A
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Toshimichi Kono
俊通 河野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】より少ない素子数で高速用A/D変換回路を実
現する。 【解決手段】上位ビットのエンコード時に、上位側比較
基準電位保持用サンプルホールド回路10および下位側
比較基準電位保持用サンプルホールド回路11にアナロ
グ入力データの電位に最も近い上位側及び下位側の比較
基準電位を各々保持させ、次の、下位ビットのエンコー
ド時にこれらのサンプルホールド回路の出力電圧を比較
基準電位供給用抵抗群6の高電位側端子及び低電位側端
子に供給することにより、コンパレータ及び比較基準電
位供給用抵抗の所要数を減らす。

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変換回路に関
し、特に素子数を削減しチップ面積の縮減を図るA/D
変換回路に関する。
【0002】
【従来の技術】ビデオ信号信号処理や計測分野に適用し
て好適とされる高速A/D変換回路としては、従来、並
列比較方式のA/D変換回路が用いられる。この並列比
較方式のAD変換回路は、nビットを構成する場合、電
源と接地間に直列接続される抵抗が2n個、抵抗の各接
続点と入力信号を比較する比較回路(コンパレータ)が
n−1個必要とされ、高次ビットとすると、回路が複
雑になりIC化した時にチップ面積が増大するという問
題を有していた。この並列比較方式のA/D変換回路を
改良したものとして、抵抗ストリングの所定の接続点の
基準電位と入力信号との上位ビット用比較回路の比較結
果から上位ビットをエンコードし、エンコード結果に基
づき抵抗ストリングの所定の接続点に接続されたスイッ
チ群を選択しこのスイッチ群からの基準電位と入力信号
が下位ビット用比較回路からの比較結果をエンコードし
下位ビットが出力される直並列比較方式のA/D変換回
路があるが、高次ビットとすると、素子数が非常に多く
なるという問題点を有している(特開平2−20561
8号公報の記載参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の高
速A/D変換回路においては、並列比較方式では高分解
能精度を実現するには構成素子数が多すぎるので、一般
的には直並列比較方式が使われる。しかしそれでも構成
素子数は多く、高分解能精度の実現は困難である(例え
ば16ビット構成の場合、比較回路は510個、抵抗は
65536個必要)。
【0004】ところで、上記特開平2−205618号
公報には、従来の直並列比較方式に必要とされる抵抗素
子及びコンパレータの数を減らすことを目的として、図
2に示すように、第1基準電源端子14と第2の基準電
源端子15との間に接続された複数の抵抗(第1の抵抗
群)と、複数の抵抗の接続点に得られる電圧とアナログ
入力信号18を比較する複数の比較回路17と、比較回
路の出力をエンコードするエンコーダ19と、エンコー
ダ19の出力信号を格納する第1のレジスタ20及び第
2のレジスタ21と、第1、及び第2のレジスタ20、
21の出力信号に応じて第1、第2の基準電源端子1
4、15に印加される電圧を切り換えるための手段とし
て、基準電圧Vrefと接地間に接続された第2抵抗群
22、第1、及び第2のレジスタ20、21の出力信号
に基づき抵抗群22の接続点を選択するためのスイッチ
群をオン・オフする信号を出力する選択回路26からな
る)を備え、第1のレジスタ20の出力端に上位ビット
のデジタル信号を、第2のレジスタ21の出力端に下位
ビットのデジタル信号を発生するようにしたA/D変換
回路が提案されている。しかし、この方式では精度の点
で実用に耐えられるものではなく、また、所用素子数も
未だ多いという問題がある。
【0005】その理由は、上記特開平2−205618
号公報の方式では、第2の抵抗群22に対し、第1の抵
抗群15が並列に加わる構成になっているため、コンパ
レータ16への比較基準電位が所望値から外れてしまう
(誤差が生じる)ためである。
【0006】したがって、本発明は、上記事情に鑑みて
なされたものであって、その目的は、高精度であってか
つ所用素子数の少ない、高速変換動作するの並列比較方
式A/D変換回路を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のA/D変換回路は、第1基準電源端子と、
第2基準電源端子と、の間に直列接続された複数の抵抗
素子と、該複数の抵抗素子の接続点に得られる電圧とア
ナログ入力信号とを比較する複数のコンパレータと、該
コンパレータの出力信号をエンコードするエンコーダ
と、該エンコードの出力によりアナログ入力信号に最も
近い上位側比較基準電位及び下位側比較基準電位を保持
するためのサンプルホールド回路と、前記サンプルホー
ルド回路に与える基準電位を切り替えるためのスイッチ
と、前記第1基準電源端子と前記第2基準電源端子に外
部からの基準定電圧または前記サンプルホールド回路か
らの出力を与えることをできるようにするための切り替
え用スイッチと、前記スイッチの切替を制御するコント
ロール回路と、を備えたことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態を以
下に説明する。本発明は、その好ましい実施の形態にお
いて、第1基準電源端子と第2基準電源端子との間に直
列接続された複数の抵抗素子(図1の6)と、該複数の
抵抗素子の接続点にて得られる電圧とアナログ入力信号
とを比較する複数のコンパレータ(図1の7)と、該コ
ンパレータ(図1の7)の出力信号をエンコードするエ
ンコーダ(図1の8)と、該エンコーダの出力によりア
ナログ入力信号に最も近い上位側比較基準電位及び下位
側比較基準電位を保持するためのサンプルホールド回路
(図1の10、11)と、これらのサンプルホールド回
路(図1の10、11)に与える基準電位を切り替える
ためのスイッチ(図1の9)と、第1基準電源端子と第
2基準電源端子に外部からの基準定電圧(図1の2)ま
たはサンプルホールド回路(図1の10、11)からの
出力を与えるための切り替え用スイッチ(図1のSWU
1、SWL1、SWU2、SWL2)と、これらのスイ
ッチの切替を制御するコントロール回路(図1の8)
と、を備えている。
【0009】本発明の実施の形態によれば、高速用並列
比較方式A/D変換回路において、入力アナログデータ
保持用のサンプルホールド回路(図1の5)とは別に設
けられた2つのサンプルホールド回路(図1の10、1
1)は、先ず、前段階の上位ビットの判定段階におい
て、入力されたアナログデータに最も近い上位側及び下
位側の比較基準電位を保持する。
【0010】次に、この2つのサンプルホールド回路
(図1の10、11)により保持された電位を抵抗群の
上端及び下端に供給し、下位ビット判定のための比較基
準電位を与える。
【0011】
【実施例】上記した本発明の実施の形態について更に詳
細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照し
て以下に説明する。
【0012】図1は、本発明の実施例の構成をブロック
図にて示したものである。図1を参照して、アナログデ
ータ入力端子1に入力されたアナログデータは、アナロ
グ入力データ保持用サンプルホールド回路5でデジタル
値へのエンコードが終了するまで保持される。
【0013】アナログ入力データ保持用サンプルホール
ド回路5の出力は複数のコンパレータ7の一側入力端に
入力され、複数のコンパレータ7の他側入力端には、比
較用基準電圧供給用抵抗群6の各接続点の電位が入力さ
れ、複数のコンパレータ7の比較結果出力信号はエンコ
ーダ/コントローラ8に入力され、デジタル信号出力端
子4にエンコードされたビット出力信号が出力され、エ
ンコーダ/コントローラ8は、上位側比較規準電位保持
用サンプルホールド回路10、及び下位側比較規準電位
保持用サンプルホールド回路11と、比較用基準電圧供
給用抵抗群6の各接続点との間にそれぞれ接続された複
数のスイッチからなる比較基準電位の切替え用スイッチ
9のオン・オフ制御信号を出力する。
【0014】上位側比較規準電位保持用サンプルホール
ド回路10の出力は、及び下位側比較規準電位保持用サ
ンプルホールド回路11はスイッチSWU2、SWL2
を介して、比較用基準電圧供給用抵抗群6の高位側端
子、低位側端子に接続される。
【0015】先ず、最初のステップで、比較基準電位供
給用抵抗群6の高電位側端子には、スイッチSWU1及
びSWL1が閉成し、基準定電圧がVREF入力端子2
を通して与えられ、比較基準電位供給用抵抗群6の低電
位側端子にはGNDに接地されるように、比較基準電位
の切り替え用スイッチ9が設定される。
【0016】この状態で、各コンパレータ7は、アナロ
グ入力データ保持用サンプルホールド回路5に保持され
たアナログ入力データと、比較基準電位供給用抵抗群6
の接続点により供給される比較基準電位と、を比較し、
コンパレータ7の出力を入力とするエンコーダ/コント
ローラ8の回路でアナログ入力データの上位ビットを確
定する。
【0017】次に、コンパレータ7での判定結果からエ
ンコーダ/コントローラ8が比較基準電位の切り替え用
スイッチ9を制御して、上位側比較基準電位保持用サン
プルホールド回路10および下位側比較基準電位保持用
サンプルホールド回路11にアナログ入力データの電位
に最も近い上位側及び下位側の比較基準電位を各々保持
させる。
【0018】さらに、エンコーダ/コントローラ8が、
比較基準電位の切り替え用スイッチ9のスイッチSWU
2、SWL2を制御して、比較基準電位供給用抵抗群6
の高電位側端子及び低電位側端子に、上位側比較基準電
位保持用サンプルホールド回路10および下位側比較基
準電位保持用サンプルホールド回路11の出力を接続
し、コンパレータ7によりアナログ入力データと、比較
基準電位供給用抵抗群6の接続点により供給される比較
基準電位を比較し、コンパレータ7の次段のエンコーダ
/コントローラ8の回路でアナログ入力データの下位ビ
ットを確定する。
【0019】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。
【0020】前記実施例ではアナログ入力データを2回
のステップに分けてデジタル値にエンコードしていた
が、このステップ数を3回以上の任意の回数にすること
もできる。その場合、変換速度は遅くなるが同一の素子
構成の場合であっても分解能を上げることができる。
【0021】また、同一の回路でありながら分解能を可
変することが可能である。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
下記記載の効果を奏する。
【0023】(1)第1の効果は、分解能及び精度を向
上する、ということである。
【0024】その理由は、本発明の比較基準電位供給用
抵抗群は、上記特開平2−205618号公報に記載の
方式と異なり、第2の抵抗群に対し第1の抵抗群が並列
に加わる構成にはなっていため、原理的には、コンパレ
ータに供給される比較基準電位に誤差が出ないためであ
る。
【0025】(2)第2の効果は、使用素子数の減少に
よる所用面積を減少する、ということである。
【0026】その理由は、抵抗群を一つしか要しないた
めであり、同一分解能で比較した場合、上記特開平2−
205618号公報の方式のさらに半数の抵抗数で実現
できる。
【0027】(3)第3の効果は、高分解能を実現す
る、ということである。
【0028】その理由は、本発明においては、エンコー
ドを上位側ビットから下位側ビットまで任意の複数回に
分けることにより任意の分解能を実現できる。また、同
一の回路でありながら分解能を可変させることができ
る、ためである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示す図である。
【図2】従来のA/D変換回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 アナログデータ入力端子 2 VREF入力端子 3 CLK入力端子 4 デジタルデータ出力端子 5 アナログ入力データ保持用サンプルホールド回路 6 比較基準電位供給用抵抗群 7 コンパレータ 8 エンコーダ/コントローラ 9 比較基準電位の切り替え用スイッチ 10 上位側比較基準電位保持用サンプルホールド回路 11 下位側比較基準電位保持用サンプルホールド回路 14 第1基準電源端子 15 第2基準電源端子 16 第1抵抗群 17 比較回路群 19 エンコーダ 20 第1レジスタ 21 第2レジスタ 22 第2抵抗群 26 選択回路 90 基準電圧発生回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1基準電源端子と第2基準電源端子との
    間に直列接続された複数の抵抗素子と、 該複数の抵抗素子の接続点に得られる電圧とアナログ入
    力信号とを比較する複数のコンパレータと、 該コンパレータの出力信号をエンコードするエンコーダ
    と、 該エンコーダの出力により前記アナログ入力信号に最も
    近い上位側比較基準電位及び下位側比較基準電位を保持
    するためのサンプルホールド回路と、 前記サンプルホールド回路に与える基準電位を切り替え
    るためのスイッチと、 前記第1基準電源端子と前記第2基準電源端子に外部か
    らの基準定電圧または前記サンプルホールド回路からの
    出力を与えるための切り替え用スイッチと、 前記スイッチの切替を制御するコントロール回路と、 を備えたことを特徴とするA/D変換回路。
  2. 【請求項2】第1及び第2の基準電圧の間に接続された
    抵抗ストリングの所定のタップの電圧と入力アナログ信
    号を比較する複数のコンパレータの比較結果をエンコー
    ドして上位側ビットを出力し、 該エンコード結果に基づき前記第1及び第2の基準電圧
    を前記入力アナログ信号に近い上位側及び下位側電圧に
    設定し、 前記複数のコンパレータの比較結果をエンコードして下
    位側ビットとして出力することを特徴とするA/D変換
    回路。
  3. 【請求項3】アナログ入力信号をサンプルホールドする
    回路を備えたことを特徴とする請求項1記載のA/D変
    換回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009107352A1 (ja) * 2008-02-25 2009-09-03 Hasebe Tetsuya ダイナミックa/d変換回路、及びd/a変換回路、並びにa/d変換・d/a変換回路

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2009107352A1 (ja) * 2008-02-25 2009-09-03 Hasebe Tetsuya ダイナミックa/d変換回路、及びd/a変換回路、並びにa/d変換・d/a変換回路

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