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Info
- Publication number
- 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
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- JP
- Japan
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- converter
- reference voltage
- bit
- analog
- bits
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
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- 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。
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。
良に関する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
,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。
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。
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。
〜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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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)
- (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)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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20948783A JPS60102024A (ja) | 1983-11-08 | 1983-11-08 | アナログ・デイジタル変換方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20948783A JPS60102024A (ja) | 1983-11-08 | 1983-11-08 | アナログ・デイジタル変換方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60102024A true JPS60102024A (ja) | 1985-06-06 |
Family
ID=16573635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20948783A Pending JPS60102024A (ja) | 1983-11-08 | 1983-11-08 | アナログ・デイジタル変換方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60102024A (ja) |
Cited By (5)
| 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 |
-
1983
- 1983-11-08 JP JP20948783A patent/JPS60102024A/ja active Pending
Cited By (5)
| 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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