JPS60102024A - アナログ・デイジタル変換方式 - Google Patents

アナログ・デイジタル変換方式

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JPS60102024A
JPS60102024A JP20948783A JP20948783A JPS60102024A JP S60102024 A JPS60102024 A JP S60102024A JP 20948783 A JP20948783 A JP 20948783A JP 20948783 A JP20948783 A JP 20948783A JP S60102024 A JPS60102024 A JP S60102024A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
converter
reference voltage
bit
analog
bits
Prior art date
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Pending
Application number
JP20948783A
Other languages
English (en)
Inventor
Tsuneo Tsukahara
恒夫 束原
Eiichi Sano
栄一 佐野
Tadakatsu Kimura
木村 忠勝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP20948783A priority Critical patent/JPS60102024A/ja
Publication of JPS60102024A publication Critical patent/JPS60102024A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は直並列形のアナログ・ディジタル変換方式の改
良に関する。
〔従来技術〕
周知のように、全並列比較形のアナログ・ディジタル変
換器(A/D変換器)はA/D変換を高速に行うことが
可能であるが、Nビットの分解能のA/D変換器の場合
、電圧比較器は2N−1個必要とし、ピッ1−数の増加
に伴い電圧比較器の個数が指数関数的に増大するという
欠点を有している。これを解決するため、入力アナログ
信号を上位ビットと下位ビットに分けて変換する所謂直
並列形のA / D変換器が提案されている。
第1図は2 n (2r1=N)ビットの直並列形A/
D変換器の従来例である。第1図において、入力アナロ
グ信号Vinは入力端子10よりサンプルホールド回路
11に入力され、サンプリング保持される。この保持さ
れたアナログ信号は、■1ビットA/D変換器12によ
り、まず上位Tlビットのディジタル信号へ変換される
。A/D変換器12の出力は次にnビットD/A変換器
13に入力され、上位nピッ1−のディジタル(8号に
対応するアナログ電圧が出力される。この出力電圧とサ
ンプルホールド回路11に保持された入力信号電圧との
差を減算器14により発生させ、差電圧を「1ビツトA
/D変換器15に入力し、下位r1ビットのディジタル
信号へ変換する。
この直並列形A/D変換器では、初めのnビットA/D
変換器12の電圧比、岐器は2n−1個。
次のnビットA/D変換器15の電圧比較器も同じ(2
n−1個となり、全並列比較形のA/D変換器で必要と
する2Z0 1個に比べて電圧比較器の数が非常に少な
くてすむ。しかじな−から、第1図の従来の構成では、
A/D変換の過f111で、前の半周期中の]―位11
ビットA/D変換器12カ〜動作中の時、下位【1ピッ
l−A / D変換器15Li休止している6また、次
の半周期では逆の状態となる。
すなわち、各Δ/1〕変換器が無駄な動作をしてb)る
ため、余分なハードウェアを持ち、余分な電力を消費す
るという欠点を有している。
〔発明のLI的〕
本発明の目的は1−記従来の直並列形A/D変換器の欠
点を除去し、小形、高速、低消費力のA/D変換器を提
供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、N−2nビットのA/D変換を9jうにあた
り、同一の11ビツトA/D変換器を2回繰り返し用い
て、に位!【ビットと下位nピッ1−のディジタル信号
4得ることを特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
第2図は本発明の原理構成図であって、2011入力端
子、2目よ()゛ンプルホールド回路、22番よnビッ
トA / l) 変換器、23はnビットD/A変換器
、24はアナログ減算器、25は基準電圧切換スイッチ
、26は基準電圧発生回路、27は20ビツト出力のレ
ジスタである。
入力端子20に入力されたアナログ信号Vinは、サン
プルホールド回路21でサンプリング保持された後、減
算器24 hi入力されるが、上位!1ビットを判定す
る最初のサイクルにおいてはnピッ1〜D/A変換器2
3の出力はOである。したがって。
入力アナログ信号Vinがそのまま減算器24の出力と
なり、それがnビットA/D変換器22に入力され、上
位nビットのディジタル信号が得られる。このとき、ス
イッチ25は基準電圧発生回路26のVi側にあり、v
Fgのフルスケール圧がnビットA/D変換器22に加
わっている。
上位nビットのディジタル信号はレジスタ27の上位ビ
ットに格納されると共にnビットD/A変換器23に加
えられ、アナログ信号に変換される。
D/A変換看23からのアナログ出力は減算器4に入力
され,サンプリング保持された入力アナログ信号Vin
からの減算が行わ九る。こみ減算出力は、再びnビット
A/D変換器22に入力され、下位nピッ1−のディジ
タル信号が得られる。このとき、スイッチ25は基準電
圧回路26のVS’/2n側に切換つCおり、nビット
A/D変換器22の基準電圧はVi / 2 ”となっ
ている。nビットA/D変換器22で得られた下位nビ
ットのディジタルも1号【、ルジスタ27の下位nビッ
トに格納され,先の1−位「lビットと合せて2nピッ
I−のディジタル(i+号がレジスタ27から出力され
る。
以上の通りに、第2図においては.nビットA/D変換
器は1個で済み、しかも、第1図の構成と同等の変換速
度が得られる。
第3図は20=8ビツトの場合の具体的構成例であって
,第2図のサンプルホールド回路21、D/A変換器2
:3,減算器24と等価な機能を重み付容量とスイッチ
のみにより実現して,回路を簡単化し、高精度化,低電
力化、小形化を図った例テある。第3図において,30
は入力端子、SWlはサンプリング用スイッチ、SW2
は容量列C〜4Cに加える基準電圧±vRを切換えるス
イッチ、SW3〜SW5は容量列の一端をアースか基準
電圧へ切換えるスイッチ、Cは単位容量、2Cは単位容
量の2倍の容量、qCは4倍の容量である。31は15
個の電圧比較器よりなるブロック、32は15個の電圧
比較器出力を4ビット・コードに変換するエンコーダ、
33は8ビツトレジスタ+ r l−rlgは値が等し
い16個の抵抗列。
Rは単位抵抗、7Rは単位抵抗の7倍の抵抗である。3
4と35は利得1のバッファアンプ、SW6は抵抗列r
1〜r toのr、側の電圧をアース電圧とするか、負
の基準電圧−vRとするか、バッファアンプ35の出力
の−V□/8とするかを切換えるスイッチ、SWlは抵
抗列rI−rlGのr Ill側の電圧゛をアース電圧
とするか、正の基準電圧vRとするか、バッファアンプ
34の出力のVR/8とするかを切換えるスイッチであ
る。
はじめに、SWlがオン状態となり、SW3〜SW5が
アースに切換り、入力端子30に加えられるアナログ信
号Vinのサンプリングが行われる。
次にスイッチSWIのみがオフ状態とな、す、容量列C
〜4Cにアナログ値vhが保持される。次に上位ビット
の変換を行うため、SW6は−vIl側に、SWlはV
 rl側に切換り、フルスケール2vFIの基準電圧が
抵抗列r1〜r 18により16分割され、15個の電
圧比較器群31に上位4ビツト用の参照電圧として加え
られる。一方、容量列C〜4Cに保持されたアナログ電
圧Vbも電圧比較器群31に人力され、参照電圧2V、
と比較される。15個の電圧比較器群31での比較結果
はエンコーダ32へ加えられて上位4ビツト・コードへ
変換される。この上位4ビツト・コード出力はレジスタ
33の上位ビットへ保持されるとともに、最上位ピッl
−(MSB)側より順にスイッチSW2〜S W 5を
制御する。即ち、保持アナログ電圧V hの極性が正の
とき(MSBが1のとき)は、SW2が−V 11側に
切換り、残り3ビツトによるSW3〜S W 5の制御
下で容量列C〜4CにおいてVh−Vo / 8 ・m
 (m=0 、1 、−、7)の減算が行われ、電圧比
較器群31には0〜vR/8の間の電圧が加わる。この
ときSWlはバッファアンプ34の出力に切換り、SW
6はアースに切換る。一方、保持アナログ電圧V hの
極性が負ノドき(MSBが0のとき)は、6W2がV 
II側に切換り、SW3〜SW5の制御下で容量列C〜
4CにおいてVh+VR/ s ・m (m = o 
r ip・・・、7)の加算が行われ、電圧比較器群3
1には0〜−V n / 8の間の電圧が加わる。この
ときSWlはアースに切換り、SW6はバッファアンプ
35の出力に切換る。抵抗例r、〜r、6に加えられた
Vn/sまたは−vR/8の電圧は、抵抗列r、〜r6
により16分割され、下位4ビツト用参照電圧として電
圧比較器群31に入力される。
この参照電圧とアナログ電圧Vh+V、/8・mを15
個の電圧比較31で比較し、比較結果をエンコーダ32
により下位4ビツト・コード/\変換する。下位4ビツ
ト・コード出力はレジスタ33の下位ビットに入力され
、先に保持されていた上位4ビツトとともに最終的な8
ビツト・コードを形成する。
第4図は2n=8ビツトの場合の他の構成例であって、
第3図と異なる点は抵抗列r□〜r4のかわりに値の等
しい16個の容量列を用い、さらに該容量列の名容凧の
接続ノードをアース電圧にするためのス〜イッチ5L−
315を設け、バッファアンプ3/1,35を不要とし
たことである。
A / l)変換を始める前に、81〜S15.SW6
、SWlのスーfツチをアース電圧側に切換え、容量列
C0〜C1゜の各接続ノードの余分な電荷を放電する。
次にS□〜S6をオフ状態、SW6を−v1側、SW7
をv□側としてフルスケール2vnの基準電圧髪直列接
続された容量列01〜Cゆに加えて2■□を16等分し
、上位4ビツト変換用の参照電圧を発生する。下位4ビ
ツトを変換する際には、保持アナログ電圧vhが正のと
きはSWlをV、、/8側へSW6をアース電圧へ切換
る。一方、保持アナログ電圧vhが負のときはSWlを
アース電圧へ、SW6を−V n / 8側へ切換える
―これにより、容量列Cl −CI6の両端には、V 
n / JS又は−vR/8の電圧が加わり、C4〜C
1oによって16分割された下位4ビツト用参照電圧が
↑!)られる。その他の回路動作は第3図の場合と同じ
である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、N=2n(n>
1)ビットの場合、nビットA/l)変換器1個を1変
換当り2回用いているため、従来の直並列形と同程度の
変換速度で低電化、小形化が図れる利点がある。さらに
、2進重み容に列とスイッチを用いれば、これらでサン
プルボールド回路、D/A変換器、減算器の機能を実現
できるため、回路が簡単化され高精度化に適するという
利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の直並列形A/D変換器のブロック図、第
2図は本発明方式の原理構成ブロック図、第3図及び第
4図は本発明の一実施例を示す構成図である。 20・・・入力端子、21・・・サンプルホールド回路
、22・・・nビットA/D変換器、23・・・nビッ
トD/A変換器、24・・・アナログ減算器、 25・
・・スイッチ、 26・・・基準電圧発生回路、27・
・・レジスタ。 代理人りr埋土 鈴 木 誠 第1図 1 第2図 第3図 −V。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アナログ信号を上位nビットと下位nビットに分
    けてディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変
    換方式において、入力アナログ信号をサンプリング保持
    し、該サンプリング保持された入力アナログ信号と上位
    nビット用基準電圧をnビットアナログ・ディジタル変
    換器(以下、A/D変換器という)に与えて上位nビッ
    トのディジタル信号を出力すると共に、該ディジタル信
    号をアナログ信号に変換して前記サンプリング保持され
    た入力アナログ信号との差をとり、該差信号と下位nビ
    ット用基準電圧を前記A/D変換器に再び与えて下位n
    ビットのディジタル信号を出方することを特徴とするア
    ナログ・ディジタル変換方式。
  2. (2)前記入力アナログ信号をサンプリング保持する機
    能とディジタル信号をアナログ信号に変換する機能と該
    アナログ信号とサンプリング保持された入力アナログ信
    号との差をとる機能を、2進の重み付けを行−)だ11
    個の容量とスイッチにより実現することを↑3v徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載のアナログ・ディジタル変
    換方式。
JP20948783A 1983-11-08 1983-11-08 アナログ・デイジタル変換方式 Pending JPS60102024A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01243623A (ja) * 1988-03-24 1989-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 信号レベル変換器
JPH0226417A (ja) * 1988-07-15 1990-01-29 Sanyo Electric Co Ltd A/d変換回路
JPH0250618A (ja) * 1988-08-12 1990-02-20 Sanyo Electric Co Ltd A/d変換回路
KR100571781B1 (ko) * 2002-08-13 2006-04-18 삼성전자주식회사 디지털 비디오 시스템의 a/d 변환장치 및 방법
WO2018185593A1 (ja) * 2017-04-04 2018-10-11 株式会社半導体エネルギー研究所 Adコンバータおよび半導体装置

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