JPH1075176A - アナログ−デジタル変換器 - Google Patents
アナログ−デジタル変換器Info
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- JPH1075176A JPH1075176A JP24887796A JP24887796A JPH1075176A JP H1075176 A JPH1075176 A JP H1075176A JP 24887796 A JP24887796 A JP 24887796A JP 24887796 A JP24887796 A JP 24887796A JP H1075176 A JPH1075176 A JP H1075176A
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 必要とされるスイッチ素子の数を低減する。
【解決手段】 基準電圧VREFと接地点との間に同一抵
抗値の抵抗R1〜R16を備える直列抵抗回路11と、こ
の両端と抵抗の各接続点とを含むノードn1〜n17のう
ち、奇数番目の各ノードを信号バスAに選択的に接続す
るスイッチと、偶数番目の各ノードを信号バスBに選択
的に接続するスイッチと、変換すべきアナログ電圧信号
VINが供給される入力端子と信号バスとの間に介挿され
るスイッチSAと、単位容量Cを持つコンデンサC1及び
単位容量Cの20〜2M-1倍の容量を各々持つコンデンサ
C2〜C5と、これらコンデンサ回路13の各一端を信号
バスAに選択的に接続するスイッチSC11〜SC51及び信
号バスBに選択的に接続するスイッチSC12〜SC52と、
コンデンサ回路の他端が共通に接続された比較器とを有
し、比較器の出力端子に得られる信号に基づいてアナロ
グ電圧信号のデジタル値を得る。
抗値の抵抗R1〜R16を備える直列抵抗回路11と、こ
の両端と抵抗の各接続点とを含むノードn1〜n17のう
ち、奇数番目の各ノードを信号バスAに選択的に接続す
るスイッチと、偶数番目の各ノードを信号バスBに選択
的に接続するスイッチと、変換すべきアナログ電圧信号
VINが供給される入力端子と信号バスとの間に介挿され
るスイッチSAと、単位容量Cを持つコンデンサC1及び
単位容量Cの20〜2M-1倍の容量を各々持つコンデンサ
C2〜C5と、これらコンデンサ回路13の各一端を信号
バスAに選択的に接続するスイッチSC11〜SC51及び信
号バスBに選択的に接続するスイッチSC12〜SC52と、
コンデンサ回路の他端が共通に接続された比較器とを有
し、比較器の出力端子に得られる信号に基づいてアナロ
グ電圧信号のデジタル値を得る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電圧電荷スケー
リング方式の逐次比較型アナログ−デジタル変換器に係
り、詳細には必要とされるスイッチ素子の数を低減する
ことができる集積回路化に適したアナログ−デジタル変
換器に関する。
リング方式の逐次比較型アナログ−デジタル変換器に係
り、詳細には必要とされるスイッチ素子の数を低減する
ことができる集積回路化に適したアナログ−デジタル変
換器に関する。
【0002】
【従来の技術】この種のアナログ−デジタル変換器は、
例えば1979年12月発行の、IEEE個体回路ジャ
ーナル、SC−14巻、第6号の、バーラム フォトウ
イ及びデイビッド・エー・ホッジスによる記事「MOS
/LSIにおける高分解能A/D変換」に記載されてい
る。
例えば1979年12月発行の、IEEE個体回路ジャ
ーナル、SC−14巻、第6号の、バーラム フォトウ
イ及びデイビッド・エー・ホッジスによる記事「MOS
/LSIにおける高分解能A/D変換」に記載されてい
る。
【0003】しかしながら、上記文献に記載されたアナ
ログ−デジタル変換器は、必要とされるスイッチ素子の
数が比較的多いために、安価な集積回路として製造する
ことが困難であるという問題を有していた。
ログ−デジタル変換器は、必要とされるスイッチ素子の
数が比較的多いために、安価な集積回路として製造する
ことが困難であるという問題を有していた。
【0004】
【発明の目的及び概要】従って、本発明の目的は、必要
とされるスイッチ素子の数を低減することができる集積
回路化に適したアナログ−デジタル変換器を提供するこ
とにある。
とされるスイッチ素子の数を低減することができる集積
回路化に適したアナログ−デジタル変換器を提供するこ
とにある。
【0005】上記目的を達成するため、本発明によるア
ナログ−デジタル変換器は、第1基準電圧点と第2基準
電圧点との間に直列に接続された同一抵抗値の2N個の
抵抗を備える直列抵抗回路と、前記直列抵抗回路の両端
と該抵抗回路中の前記2N個の抵抗の各接続点とを含む
(2N+1)個のノードのうち、奇数番目の各ノードを
第1変換制御信号に基づいて第1信号バスに選択的に接
続する(2N-1+1)個のスイッチを含む第1スイッチ
回路と、前記(2N+1)個のノードのうち、偶数番目
の各ノードを第2変換制御信号に基づいて第2信号バス
に選択的に接続する2N-1個のスイッチを含む第2スイ
ッチ回路と、変換すべきアナログ電圧信号が供給される
入力端子と前記第1信号バスとの間に介挿されサンプリ
ング時に閉成されるサンプリングスイッチと、単位容量
を持つ1個のコンデンサと、該単位容量の20ないし2
M-1倍の容量を各々持つM個のコンデンサとを備えるコ
ンデンサ回路と、前記コンデンサ回路の前記(M+1)
個のコンデンサの各一端を第3変換制御信号に基づいて
前記第1信号バスに選択的に接続する(M+1)個のス
イッチを含む第3スイッチ回路と、前記(M+1)個の
コンデンサの前記各一端を第4変換制御信号に基づいて
前記第2信号バスに選択的に接続する(M+1)個のス
イッチを含む第4スイッチ回路と、前記(M+1)個の
コンデンサの他端が共通に接続された反転入力端子と、
第3基準電圧が供給される非反転入力端子とを備える比
較器と、前記比較器の前記反転入力端子と出力端子との
間に介挿されサンプリング時に閉成される短絡スイッチ
と、を有し、前記比較器の出力端子に得られる信号に基
づいて前記変換すべきアナログ電圧信号のデジタル値が
得られることを特徴としている。
ナログ−デジタル変換器は、第1基準電圧点と第2基準
電圧点との間に直列に接続された同一抵抗値の2N個の
抵抗を備える直列抵抗回路と、前記直列抵抗回路の両端
と該抵抗回路中の前記2N個の抵抗の各接続点とを含む
(2N+1)個のノードのうち、奇数番目の各ノードを
第1変換制御信号に基づいて第1信号バスに選択的に接
続する(2N-1+1)個のスイッチを含む第1スイッチ
回路と、前記(2N+1)個のノードのうち、偶数番目
の各ノードを第2変換制御信号に基づいて第2信号バス
に選択的に接続する2N-1個のスイッチを含む第2スイ
ッチ回路と、変換すべきアナログ電圧信号が供給される
入力端子と前記第1信号バスとの間に介挿されサンプリ
ング時に閉成されるサンプリングスイッチと、単位容量
を持つ1個のコンデンサと、該単位容量の20ないし2
M-1倍の容量を各々持つM個のコンデンサとを備えるコ
ンデンサ回路と、前記コンデンサ回路の前記(M+1)
個のコンデンサの各一端を第3変換制御信号に基づいて
前記第1信号バスに選択的に接続する(M+1)個のス
イッチを含む第3スイッチ回路と、前記(M+1)個の
コンデンサの前記各一端を第4変換制御信号に基づいて
前記第2信号バスに選択的に接続する(M+1)個のス
イッチを含む第4スイッチ回路と、前記(M+1)個の
コンデンサの他端が共通に接続された反転入力端子と、
第3基準電圧が供給される非反転入力端子とを備える比
較器と、前記比較器の前記反転入力端子と出力端子との
間に介挿されサンプリング時に閉成される短絡スイッチ
と、を有し、前記比較器の出力端子に得られる信号に基
づいて前記変換すべきアナログ電圧信号のデジタル値が
得られることを特徴としている。
【0006】上記構成のアナログ−デジタル変換器は、
既知のアナログ−デジタル変換器よりも少ない数のスイ
ッチ素子によりアナログ−デジタル変換を行うことが可
能であり、集積回路化が容易であるから、安価に製造す
ることができる。
既知のアナログ−デジタル変換器よりも少ない数のスイ
ッチ素子によりアナログ−デジタル変換を行うことが可
能であり、集積回路化が容易であるから、安価に製造す
ることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して詳細に説明する。
照して詳細に説明する。
【0008】
【実施例】図1は、本発明によるアナログ−デジタル変
換器の一実施例の回路図である。この図に示すアナログ
−デジタル変換器10は、N及びMを各々「4」なる整
数とした場合、N+M=8ビットの分解能を持つ電圧電
荷スケーリング方式の逐次比較型アナログ−デジタル変
換器である。
換器の一実施例の回路図である。この図に示すアナログ
−デジタル変換器10は、N及びMを各々「4」なる整
数とした場合、N+M=8ビットの分解能を持つ電圧電
荷スケーリング方式の逐次比較型アナログ−デジタル変
換器である。
【0009】このアナログ−デジタル変換器10は、同
一抵抗値を持つ2N個(この実施例では24=16個)の
抵抗R1〜R16を直列に接続してなる直列抵抗回路11
を有している。この直列抵抗回路11の一端には基準電
圧VREFが供給され、他端は接地されている。この直列
抵抗回路11の上記一端及び他端並びに該回路における
抵抗R1〜R16の各接続点を、上記一端側から見て順に
ノードn1、n2、…、n17と呼ぶ。これらノードn1〜
n17のうち奇数番目のノードn1、n3、…、n1 7は、ス
イッチ素子SR1、SR3、…、SR17を各々介して信号バ
スAに共通接続されている。又、上記ノードn1〜n17
のうち偶数番目のノードn2、n4、…、n1 6はスイッチ
素子SR2、SR4、…、SR16を介して信号バスBに共通
接続されている。上記信号バスAには、スイッチ素子S
Aを介して、変換すべきアナログ電圧信号VINが供給さ
れるようになっている。
一抵抗値を持つ2N個(この実施例では24=16個)の
抵抗R1〜R16を直列に接続してなる直列抵抗回路11
を有している。この直列抵抗回路11の一端には基準電
圧VREFが供給され、他端は接地されている。この直列
抵抗回路11の上記一端及び他端並びに該回路における
抵抗R1〜R16の各接続点を、上記一端側から見て順に
ノードn1、n2、…、n17と呼ぶ。これらノードn1〜
n17のうち奇数番目のノードn1、n3、…、n1 7は、ス
イッチ素子SR1、SR3、…、SR17を各々介して信号バ
スAに共通接続されている。又、上記ノードn1〜n17
のうち偶数番目のノードn2、n4、…、n1 6はスイッチ
素子SR2、SR4、…、SR16を介して信号バスBに共通
接続されている。上記信号バスAには、スイッチ素子S
Aを介して、変換すべきアナログ電圧信号VINが供給さ
れるようになっている。
【0010】上記スイッチ素子SAは、後に詳述するよ
うに、タイミング制御回路12が出力するタイミング信
号TS1により前記アナログ電圧信号VINのサンプリン
グ時に閉成される。又、スイッチ素子SR1〜SR17は該
タイミング制御回路12が出力するタイミング信号TS
2により選択的に閉成される。
うに、タイミング制御回路12が出力するタイミング信
号TS1により前記アナログ電圧信号VINのサンプリン
グ時に閉成される。又、スイッチ素子SR1〜SR17は該
タイミング制御回路12が出力するタイミング信号TS
2により選択的に閉成される。
【0011】当該アナログ−デジタル変換器10は、更
に、単位容量Cを持つコンデンサC1と、M個(この場
合は4個)の重み付けされたコンデンサ、即ち単位容量
Cの20倍の容量Cを持つコンデンサC2、21倍の容量
2Cを持つコンデンサC3、22倍の容量4Cを持つコン
デンサC4及び23倍の容量8Cを持つコンデンサC5と
を備えるコンデンサ回路13を有している。コンデンサ
C1、C2、C3、C4及びC5の各一端は、スイッチ素子
SC11、SC21、SC31、SC41及びSC51を各々介して前
記信号バスAに接続されている。又、これらコンデンサ
C1、C2、C3、C4及びC5の上記各一端は、スイッチ
素子SC12、SC22、SC32、SC42及びSC52を各々介し
て前記信号バスBにも接続されている。
に、単位容量Cを持つコンデンサC1と、M個(この場
合は4個)の重み付けされたコンデンサ、即ち単位容量
Cの20倍の容量Cを持つコンデンサC2、21倍の容量
2Cを持つコンデンサC3、22倍の容量4Cを持つコン
デンサC4及び23倍の容量8Cを持つコンデンサC5と
を備えるコンデンサ回路13を有している。コンデンサ
C1、C2、C3、C4及びC5の各一端は、スイッチ素子
SC11、SC21、SC31、SC41及びSC51を各々介して前
記信号バスAに接続されている。又、これらコンデンサ
C1、C2、C3、C4及びC5の上記各一端は、スイッチ
素子SC12、SC22、SC32、SC42及びSC52を各々介し
て前記信号バスBにも接続されている。
【0012】上記コンデンサC1、C2、C3、C4及びC
5の各他端は、共通接続されると共に、比較器として使
用される演算増幅器COMPの反転入力端子に接続されてい
る。この演算増幅器COMPの非反転入力端子は接地されて
いる。そして、該演算増幅器COMPの反転入力端子と出力
端子との間にはスイッチ素子SFが介挿されている。
又、演算増幅器COMPの出力端子は、該出力端子から順次
出力される比較結果を(N+M)ビットのデジタル値D
OUTの形態に変換する既知の構成のレジスタ/論理回路
14の入力端子に接続されている。
5の各他端は、共通接続されると共に、比較器として使
用される演算増幅器COMPの反転入力端子に接続されてい
る。この演算増幅器COMPの非反転入力端子は接地されて
いる。そして、該演算増幅器COMPの反転入力端子と出力
端子との間にはスイッチ素子SFが介挿されている。
又、演算増幅器COMPの出力端子は、該出力端子から順次
出力される比較結果を(N+M)ビットのデジタル値D
OUTの形態に変換する既知の構成のレジスタ/論理回路
14の入力端子に接続されている。
【0013】上記スイッスイッチ素子SFは前記タイミ
ング信号TS1により前記アナログ電圧信号VINのサン
プリング時に閉成される。又、スイッチ素子SC11〜S
C51及びSC12〜SC52は前記タイミング制御回路12
が出力するタイミング信号TS3により選択的に閉成さ
れる。
ング信号TS1により前記アナログ電圧信号VINのサン
プリング時に閉成される。又、スイッチ素子SC11〜S
C51及びSC12〜SC52は前記タイミング制御回路12
が出力するタイミング信号TS3により選択的に閉成さ
れる。
【0014】上記構成のアナログ−デジタル変換器10
は、以下のように動作する。
は、以下のように動作する。
【0015】最初に、タイミング信号TS1によりスイ
ッチ素子SA及びSFが、又これと同時にタイミング信号
TS3によりスイッチ素子SC11〜SC51が各々所定サ
ンプリング期間閉成され、コンデンサC1〜C5は両端間
電圧がVINとなるまでアナログ電圧信号VINにより各々
充電される。
ッチ素子SA及びSFが、又これと同時にタイミング信号
TS3によりスイッチ素子SC11〜SC51が各々所定サ
ンプリング期間閉成され、コンデンサC1〜C5は両端間
電圧がVINとなるまでアナログ電圧信号VINにより各々
充電される。
【0016】次に、スイッチ素子SA及びSFは開成さ
れ、タイミング信号TS2によりスイッチ素子SR1〜S
R17が所定の順序で順次閉成されて、抵抗R1〜R16のう
ちの電圧VINに一番近い電圧が取り出される抵抗がサー
チされる。これに伴い、電圧信号VINの求めるべきデジ
タル値の上位4ビットに相当する信号が演算増幅器COMP
から出力されレジスタ/論理回路14に供給される。そ
して、スイッチ素子SR1〜SR17のうちのサーチされた
抵抗の両端に相当する各スイッチ素子は閉成された状態
に維持される。
れ、タイミング信号TS2によりスイッチ素子SR1〜S
R17が所定の順序で順次閉成されて、抵抗R1〜R16のう
ちの電圧VINに一番近い電圧が取り出される抵抗がサー
チされる。これに伴い、電圧信号VINの求めるべきデジ
タル値の上位4ビットに相当する信号が演算増幅器COMP
から出力されレジスタ/論理回路14に供給される。そ
して、スイッチ素子SR1〜SR17のうちのサーチされた
抵抗の両端に相当する各スイッチ素子は閉成された状態
に維持される。
【0017】次に、スイッチ素子SC11〜SC52が所定の
順序で順次閉成され、演算増幅器COMPの入力電圧が最小
となる状態が求められる。これに伴い、求めるべきデジ
タル値の下位4ビットに相当する信号が演算増幅器COMP
から出力されレジスタ/論理回路14に供給される。か
くして、レジスタ/論理回路14からは、前記電圧信号
VINのデジタル値を表すデジタル信号DOUTが最終的に
出力される。
順序で順次閉成され、演算増幅器COMPの入力電圧が最小
となる状態が求められる。これに伴い、求めるべきデジ
タル値の下位4ビットに相当する信号が演算増幅器COMP
から出力されレジスタ/論理回路14に供給される。か
くして、レジスタ/論理回路14からは、前記電圧信号
VINのデジタル値を表すデジタル信号DOUTが最終的に
出力される。
【図1】 図1は、本発明によるアナログ−デジタル変
換器の一実施例の構成を示す回路図である。
換器の一実施例の構成を示す回路図である。
10…アナログ−デジタル変換器、 11…直列抵抗
回路、12…タイミング制御回路、 13…コ
ンデンサ回路、14…レジスタ/論理回路、
C1〜C5…コンデンサ、n1〜n17…ノード、
R1〜R16…抵抗、SA、SF…スイッチ素子、
SR1〜SR17…スイッチ素子、SC11〜S
C52…スイッチ素子。
回路、12…タイミング制御回路、 13…コ
ンデンサ回路、14…レジスタ/論理回路、
C1〜C5…コンデンサ、n1〜n17…ノード、
R1〜R16…抵抗、SA、SF…スイッチ素子、
SR1〜SR17…スイッチ素子、SC11〜S
C52…スイッチ素子。
Claims (1)
- 【請求項1】 第1基準電圧点と第2基準電圧点との間
に直列に接続された同一抵抗値の2N個の抵抗を備える
直列抵抗回路と、 前記直列抵抗回路の両端と該抵抗回路中の前記2N個の
抵抗の各接続点とを含む(2N+1)個のノードのう
ち、奇数番目の各ノードを第1変換制御信号に基づいて
第1信号バスに選択的に接続する(2N-1+1)個のス
イッチを含む第1スイッチ回路と、 前記(2N+1)個のノードのうち、偶数番目の各ノー
ドを第2変換制御信号に基づいて第2信号バスに選択的
に接続する2N-1個のスイッチを含む第2スイッチ回路
と、 変換すべきアナログ電圧信号が供給される入力端子と前
記第1信号バスとの間に介挿されサンプリング時に閉成
されるサンプリングスイッチと、 単位容量を持つ1個のコンデンサと、該単位容量の20
ないし2M-1倍の容量を各々持つM個のコンデンサとを
備えるコンデンサ回路と、 前記コンデンサ回路の前記(M+1)個のコンデンサの
各一端を第3変換制御信号に基づいて前記第1信号バス
に選択的に接続する(M+1)個のスイッチを含む第3
スイッチ回路と、 前記(M+1)個のコンデンサの前記各一端を第4変換
制御信号に基づいて前記第2信号バスに選択的に接続す
る(M+1)個のスイッチを含む第4スイッチ回路と、 前記(M+1)個のコンデンサの他端が共通に接続され
た反転入力端子と、第3基準電圧が供給される非反転入
力端子とを備える比較器と、 前記比較器の前記反転入力端子と出力端子との間に介挿
されサンプリング時に閉成される短絡スイッチと、を有
し、前記比較器の出力端子に得られる信号に基づいて前
記変換すべきアナログ電圧信号のデジタル値が得られる
ことを特徴とするアナログ−デジタル変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24887796A JPH1075176A (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | アナログ−デジタル変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24887796A JPH1075176A (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | アナログ−デジタル変換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1075176A true JPH1075176A (ja) | 1998-03-17 |
Family
ID=17184766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24887796A Ceased JPH1075176A (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | アナログ−デジタル変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1075176A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7379012B2 (en) | 2005-09-08 | 2008-05-27 | Marvell World Trade Ltd. | Capacitive digital to analog and analog to digital converters |
| KR100878850B1 (ko) * | 2000-11-24 | 2009-01-15 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | D/a 변환회로, 표시장치, 반도체장치, 및 반도체장치 구동방법 |
| CN1968022B (zh) | 2005-11-08 | 2010-09-29 | 三星电子株式会社 | 使用电容器和运算放大器的数字-模拟转换器 |
| US9590651B2 (en) | 2014-03-25 | 2017-03-07 | Seiko Epson Corporation | Successive comparison type analog/digital converter, physical quantity sensor, electronic device, moving object, and successive comparison type analog/digital conversion method |
-
1996
- 1996-08-30 JP JP24887796A patent/JPH1075176A/ja not_active Ceased
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US8941529B2 (en) | 2005-09-08 | 2015-01-27 | Marvell World Trade Ltd. | Capacitive digital to analog and analog to digital converters |
| CN1968022B (zh) | 2005-11-08 | 2010-09-29 | 三星电子株式会社 | 使用电容器和运算放大器的数字-模拟转换器 |
| US9590651B2 (en) | 2014-03-25 | 2017-03-07 | Seiko Epson Corporation | Successive comparison type analog/digital converter, physical quantity sensor, electronic device, moving object, and successive comparison type analog/digital conversion method |
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