JPS6195621A - 並列型ａｄ変換器 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明はアナログ電圧をデジタル値に変換するＡＤ変換
器、特に非線形変換特性を有するＡＤ変換器に関するも
のである。

従来例の構成とその問題点 アナログ値をデジタル値に変換するＡＤ変換器のうちビ
デオ信号を扱うものは複数の比較器や基準抵抗から成る
並列型ＡＤ変換器が用いられている。この形式のＡＤ変
換器においては入力電圧と出力コードが線形なものが通
常用いられているが、テレビカメラの信号などを扱う場
合はガンマ補正を加えるためにＡＤ変換器の変換特性に
非線形のものが望まれている。このような目的のために
従来は第１図に示すような構成が用いられている。

第１図の構成図及び第２図の特性図を用いて従来例を説
明する。第１図において、１は複数の比較器、２は入力
信号、３は基準抵抗を形成する複数の抵抗、４Ａ〜４Ｃ
は基準の電圧を与える複数の基準電圧源、５は排他的論
理和回路、６は比較器の出力をコード変換するエンコー
ダ、７は変換出力端である。

た複数の抵抗３の接続点に順次接続されている。

また、複数の抵抗３には基準電圧源４八〜４Ｃが接続さ
れているので複数の抵抗３の各接続点は夫々比較電圧を
発生する。そこで複数の比較器１により入力電圧１と夫
々の比較電圧を比較すれば、複数の比較器１の中におい
である比較器よシ上の比較器の比較出力は全て「１」で
下の比較器は全）　　　　　　て「○」という状態にな
るのでこの相となシ合う比較出力を排他的論理和回路５
に入力し、得られた論理出力をエンコーダ６により２進
数に変換すれば変換出力端７に変換出力が得られる。

ところで以上のような構成において入力電圧に対する変
換出力の関係を表わす変換特性は、複数の抵抗３の接続
点の電圧〈依存している。

今ガンマ補正を行うための非線形の変換特性を第１式で
定義する。

ρ。■ρｉ・・・・・・−・・・・・・・・・・・・・
・・・（１）ρ。：変換出力 ρ、二二人電電 圧　：ガンマ値 第１式でγは通常０．４５〜０．５が用いられている。

入力電圧に対する変換出力を第２図に示す。

第２図において一点鎖線は第１式に基づく理想的な変換
特性を示す。

このような変換特性を実現するためには、変換出力値に
対応する比較器の基準電圧ρ８を第（２）式で示される
電圧にする必要がある。

ρ　ｏｃρ。γ・−・・・・・−・・・・・・　（２）
このことは複数の抵抗の接続点の電圧が各接続点のノー
ド番号に対し第（２）式で示した関係にあることが必要
であることを意味し、γ＝０．６とすると各ノードの電
圧は２乗特性を有しなければいけないことを示している
。

このような特性を得るために、従来は第１図に示したよ
うに数個の基準電圧源４Ａ〜４Ｃを用いて数点の基準電
圧を与え、第２図の実線で示したように折れ線近似で実
現している。

しかしながら従来のこの方法は基準電圧源の数を増して
近似精度を上げても誤差は残る上に折り返し点にて微分
特性が不連続になり、なめらかさに欠けること、しかも
各基準電圧源を正確に合わせ込む必要があるという欠点
があった。

発明の目的 本発明はこのような従来の問題に鑑み、個々の調整が不
要でしかも変換特性がなめらかな非線形の変換特性を有
する並列型ＡＤ変換器を提供することを目的とする。

発明の構成 本発明は、複数の抵抗の接続点に夫々電流源を設けるこ
とＫより、前記発明の目的を達成しようとするものであ
る。

実施例の説明 第３図は本発明の第１の実施例における並列型ＡＤ変換
器の構成を示し、説明を容易にするため、従来例と共通
の構成要素の番号は第１図と同じにしている。図中８は
一方の端子を共通に接続し、他方の端子を複数の抵抗の
夫々の接続点に順次接続された複数の電流源である。各
比較器の比較電圧を与える手段が異なる他は第１図に示
した従来例と同様の動作を行う。

第４図に、複数の抵抗及び電流源から構成される比較電
圧を与える構成部分と各比較器に対する比較電圧の曲線
を示す。第４図において複数の抵抗３の値は全て同一で
、それぞれの接続点の接地点からの番号をＸ、このとき
の電圧をＶ　（ｘ）、複数の電流源８の電流値をＩ　（
Ｘ）とすると、ＸとＶ　（ｘ）の間に第（３）式の関係
が成り立つ それゆえ望まれるγ値の変換特性を実現するためには電
圧Ｖ（ｘ）を第（４）式のようにおいてＶ（ｘ）　＝　
ａ　ｘγ・・・・・・・・　・・・・・（４）これを第
（３）式に代入し第（５）式を得て、さらに、ノード番
号Ｘに対する各電流源の電流値が第（６）式で与えられ
る。

第（６）式よりγが０．５の場合はＩ　（りは定数とな
り、全く同一の電流値の電流源を用いればこの変換特性
が実現できることから、同一セルを多数個用いて構成さ
れる並列型ＡＤ変換器においては最も容易に非線形の変
換特性が実現できることになる。

また、各比較器ごとに電流源を備えることも容易であり
、この場合は従来例のような折れ線近似した特性ではな
くなめらかな特性を得ることができるという優れた特徴
を有する。

次に第５図に本発明の第２の実施例を示す。第５図にお
いては各比較器の比較電圧を与える部分のみを示し、他
の部分は省略する。

第５図において９は複数のトランジスタで形成した電流
源で、１０はバイアス電圧、１１は演算増幅器、１２は
基準電圧源である。

第４図に示した本発明の第１の実施例においては値が固
定された抵抗と電流源を用いているが、実際上は温度等
により抵抗値や電流値が変化し、結果的に比較電圧が変
動することになり、好ましくない。そこで外部から電流
源の電流を制御して電流値を設定することも考えられ、
この場合、この電流値を変化することにより、入力信号
のダイナミックレンジを変化できるという利点があるが
、最も適切なのは、比較電圧を検知して電流を制御する
ことである。このため本発明の第２の実施例においては
、比較電圧を与える抵抗の開放端の電圧を検知し、基準
電圧源１２により与えられる電圧に対する電位差が極小
になるよう演算増幅器１１を用いて複数のトランジスタ
９のベース電圧をｔ化させて電流値を制御し、常に比較
電圧が基準電圧源１２の電圧と同一になるように制御す
ることを特徴としている。

以上のように本実施例によれば、複数の抵抗の開放端電
圧により、複数の電流源の電流値を制御することにより
、温度変化が少なく、しかも比較電圧が外部電圧により
容易に設定できるという効果がある。

発明の効果 以上のように、本発明は互いに縦続に接続された複数の
抵抗と、一方の端子が前記抵抗の接続点に接続され、他
方の端子共通に接続された複数の電流源を備えることに
より、なめらかな非線形変換特性を得ることができ、さ
らに複数抵抗の開放端電圧により、複数の電流源の電流
値を制御することによシ温度変化が少なく、安定であり
、しかも比較電圧が外部電圧により容易に設定できると
いう優れた効果を有する並列型ＡＤ変換器を実現できる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の非線形変換特性を有する並列型ＡＤ変換
器の構成図、第２図は変換特性を示す特性図、第３図は
本発明の第１の実施例の非線形変換特性を有する並列型
ＡＤ変換器の構成図、第４図は本発明の第１の実施例を
説明のための説明図、第５図は本発明の第２の実施例の
非線形変換特性を有する並列型ＡＤ変換器の構成図であ
る。 １・・・・複数の比較器、３・・・複数の抵抗、４Ａ〜
４Ｃ・・・・・基準電圧、８・・・・・複数の電流源、
９・・・・複数のトランジスタ、１１・・−・演算増幅
器。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名寸　
　　　　　　！　　　　　　　　づ区 へ　　　　　　べ腎モＲ 第３図 第４図 Ｓ５ｆｉ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに縦続に接続された複数の抵抗と、一方の端
   子が前記抵抗の接続点に接続され、他方の端子が共通に
   接続された複数の電流源と、一方の入力端が共通に入力
   信号に接続され、他方の入力端が順次前記抵抗の接続点
   に接続された複数の比較器から構成されたことを特徴と
   する並列型ＡＤ変換器。
2. （２）複数の電流源の電流値は同一値であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の並列型ＡＤ変換器。
3. （３）複数の電流源は夫々の電流値が異っていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の並列型ＡＤ変換
   器。
4. （４）複数の電流源は外部より電流値の制御が可能であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の並列型
   ＡＤ変換器。
5. （５）互いに縦続に接続された複数の抵抗の接続点の電
   圧を検知し、複数の電流源の電流値を制御する制御手段
   を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   記載の並列型ＡＤ変換器。