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JP2854204B2 - A / D converter - Google Patents

A / D converter

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Publication number
JP2854204B2
JP2854204B2 JP4261235A JP26123592A JP2854204B2 JP 2854204 B2 JP2854204 B2 JP 2854204B2 JP 4261235 A JP4261235 A JP 4261235A JP 26123592 A JP26123592 A JP 26123592A JP 2854204 B2 JP2854204 B2 JP 2854204B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
comparator
switching
comparators
converter
input
Prior art date
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JP4261235A
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Japanese (ja)
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JPH05199116A (en
Inventor
雅之 植野
秀雄 佐古
寛 小笠原
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
Priority to JP4261235A priority Critical patent/JP2854204B2/en
Publication of JPH05199116A publication Critical patent/JPH05199116A/en
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  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、アナログ入力値をデジ
タル値に変換するA/Dコンバータに係り、特に、より
小型化を図ることが可能であり、又、高速A/D変換が
可能なA/Dコンバータに関する。あるいは、複数のコ
ンパレータを備えた、アナログ入力値をデジタル値に変
換するA/Dコンバータに係り、特に、消費電流の変動
のピーク値を抑え、又、該消費電流の変動に伴った電源
ノイズを低減することができるA/Dコンバータに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an A / D converter for converting an analog input value into a digital value, and in particular, it is possible to reduce the size and to perform high-speed A / D conversion. It relates to an A / D converter. Alternatively, the present invention relates to an A / D converter provided with a plurality of comparators for converting an analog input value into a digital value, and in particular, suppresses a peak value of fluctuations in current consumption and reduces power supply noise accompanying fluctuations in current consumption. The present invention relates to an A / D converter that can be reduced.

【0002】[0002]

【従来の技術】A/Dコンバータは、計測装置、例えば
デジタルボルトメータやプログラマブル電源など、工業
用分野では古くから用いられている。又、近年、A/D
コンバータは、コンパクトディスクプレーヤなどの民生
用や、デジタル回線に電話を接続するためのコーデック
などの特殊分野などにも用いられるようになっている。
2. Description of the Related Art A / D converters have long been used in the industrial field for measuring devices, such as digital voltmeters and programmable power supplies. In recent years, A / D
Converters have come to be used in consumer applications such as compact disk players and special fields such as codecs for connecting telephones to digital lines.

【0003】又、家庭用VTR(video tape recorder
)装置での特殊再生やノイズリダクション用として、
6〜8ビットの10〜20MHz の高速動作が可能なA
/Dコンバータが使用されている。比較的大容量のDR
AM(dynamic random accessmemory)が比較的安価に
用いられるようになるなど、近年のデジタル技術の発達
によって、A/Dコンバータは、画像処理装置やデジタ
ルシグナルプロセッサなど、広範囲に用いられている。
このような画像処理装置やデジタルシグナルプロセッサ
などに用いられるA/Dコンバータは、より高速な動作
が要求される。
[0003] A home VTR (video tape recorder)
) For special reproduction and noise reduction on the device.
A capable of high-speed operation of 6 to 8 bits at 10 to 20 MHz
/ D converter is used. Relatively large DR
A / D converters have been widely used in image processing devices and digital signal processors due to recent advances in digital technology, such as the use of dynamic random access memory (AM) at relatively low cost.
A / D converters used in such image processing devices and digital signal processors are required to operate at higher speeds.

【0004】高速動作が可能なA/Dコンバータとして
は、フラッシュ型A/Dコンバータが知られている。こ
のフラッシュ型A/Dコンバータは、例えばこれがn ビ
ットのフラッシュ型A/Dコンバータである場合には、
合計(2n −1)個のコンパレータを同時動作させてA
/D変換するというものである。これら合計(2n
1)個の各コンパレータには、合計2n 個の同一抵抗値
の抵抗素子が直列接続されたラダー抵抗を用いて基準電
圧を分圧した、電圧の互いに異なる比較参照電圧がそれ
ぞれ入力されている。従って、個々のコンパレータは、
それぞれに入力された比較参照電圧とアナログ信号電圧
とを比較する。又、このような合計(2n−1)個のコ
ンパレータによる比較結果に基づいて、エンコードされ
たn ビットのデジタル信号を出力する。このようなフラ
ッシュ型A/Dコンバータによれば、積分型A/Dコン
バータや逐次比較型A/Dコンバータに比べ、はるかに
高速に、入力されたアナログ信号電圧に対応するデジタ
ル信号を得ることができる。
A flash A / D converter is known as an A / D converter capable of operating at high speed. This flash A / D converter is, for example, when it is an n-bit flash A / D converter,
By operating a total of (2 n -1) comparators simultaneously, A
/ D conversion. The sum of these (2 n
To each of the 1) comparators, different reference voltages having different voltages obtained by dividing a reference voltage by using a ladder resistor in which a total of 2 n resistance elements having the same resistance value are connected in series are input. . Therefore, each comparator
The comparison reference voltage and the analog signal voltage respectively input are compared. Further, based on the comparison results by such a total of (2 n -1) comparators, an encoded n-bit digital signal is output. According to such a flash type A / D converter, a digital signal corresponding to an input analog signal voltage can be obtained much faster than an integration type A / D converter or a successive approximation type A / D converter. it can.

【0005】又、高速動作が可能なA/Dコンバータに
関して、特公平2−39136では、近年2ステップフ
ラッシュ型A/Dコンバータと呼ばれるものに関する技
術が開示されている。該特公平2−39136で開示さ
れている2ステップフラッシュ型A/Dコンバータは、
例えばこれが(m +n )ビットA/Dコンバータの場
合、まず合計(2m −1)個のコンパレータを用いて上
位m ビットに相当するA/D変換を行い、この後、該上
位m ビットに相当するA/D変換の結果に基づいて、合
計(2n −1)個の別のコンパレータを用いて下位n ビ
ットに相当するA/D変換を行うというものである。従
って、該2ステップフラッシュ型A/Dコンバータに用
いられるコンパレータの個数は、合計(2m +2n
2)個であり、前述の一般的なフラッシュ型A/Dコン
バータに比べ非常に減少することができる。
[0005] Regarding an A / D converter capable of high-speed operation, Japanese Patent Publication No. 2-39136 discloses a technique related to a so-called two-step flash A / D converter in recent years. The two-step flash A / D converter disclosed in Japanese Patent Publication No. 2-39136 is:
For example, if this is an (m + n) -bit A / D converter, first, A / D conversion corresponding to the upper m bits is performed using a total of (2 m -1) comparators, and then, the upper m bits Based on the result of the A / D conversion, A / D conversion corresponding to the lower n bits is performed using a total of (2 n -1) different comparators. Therefore, the total number of comparators used in the two-step flash A / D converter is (2 m +2 n
2), which can be greatly reduced as compared with the above-mentioned general flash A / D converter.

【0006】又、このような2ステップフラッシュ型A
/Dコンバータのコンパレータとして、近年、チョッパ
型コンパレータが用いられている。このチョッパ型コン
パレータは、CMOS(complementary metal oxide se
miconductor )インバータの入力に直列接続されたコン
デンサへと、まずアナログ信号電圧を入力し、この際、
該CMOSインバータのその入力と出力とを短絡させる
ことにより、該アナログ信号電圧に対応する電荷Qを該
コンデンサへと蓄える。この後、該CMOSインバータ
のその入力と出力を開放させ、前記アナログ信号電圧が
入力されていたコンデンサを比較参照電圧へと接続す
る。このとき、前記CMOSインバータの出力は、前記
アナログ信号電圧と前記比較参照電圧との差の値の正負
に従った出力となる。
Further, such a two-step flash type A
In recent years, a chopper type comparator has been used as a comparator of the / D converter. This chopper type comparator is a CMOS (complementary metal oxide se
miconductor) First, input the analog signal voltage to the capacitor connected in series to the input of the inverter.
By shorting its input and output of the CMOS inverter, a charge Q corresponding to the analog signal voltage is stored on the capacitor. Thereafter, the input and output of the CMOS inverter are opened, and the capacitor to which the analog signal voltage has been input is connected to the comparison reference voltage. At this time, the output of the CMOS inverter is an output according to the sign of the difference between the analog signal voltage and the comparison reference voltage.

【0007】又、特開平1−259628では、A/D
変換器に用いられるコンパレータ、特に差動増幅器を用
いたコンパレータにおいて、補正入力端子を設けるとい
う技術が開示されている。前記差動増幅器を用いたコン
パレータは、前述のチョッパ型コンパレータと共に、前
記A/Dコンバータに広く用いられるコンパレータであ
る。該特開平1−259628で開示されている技術に
よれば、オフセット電圧のばらつきの影響を受けない、
高精度・高速のA/D変換器を提供することができる。
例えば、前記差動増幅器を用いるコンパレータのMOS
(metal oxidesemiconductor )トランジスタを用いた
場合の、ペアで用いるトランジスタの閾値電圧の不揃い
によるオフセット電圧のばらつきの問題を低減すること
ができる。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-259628 discloses an A / D converter.
A technique of providing a correction input terminal in a comparator used for a converter, particularly a comparator using a differential amplifier, is disclosed. The comparator using the differential amplifier is a comparator widely used in the A / D converter together with the chopper type comparator. According to the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-259628, the technique is not affected by variations in offset voltage,
A highly accurate and high speed A / D converter can be provided.
For example, a MOS of a comparator using the differential amplifier
(Metal oxide semiconductor) In the case of using a transistor, the problem of variation in offset voltage due to uneven threshold voltages of transistors used in pairs can be reduced.

【0008】[0008]

【発明が達成しようとする課題】しかしながら、前述の
フラッシュ型A/Dコンバータは、前記積分型A/Dコ
ンバータや前記逐次比較型A/Dコンバータに比べ、遥
かに高速変換することができるという利点を有する反
面、用いられるコンパレータの個数が非常に多いという
問題がある。
However, the flash A / D converter described above has an advantage that it can perform a much higher speed conversion than the integrating A / D converter and the successive approximation A / D converter. However, there is a problem that the number of comparators used is very large.

【0009】又、前述の2ステップフラッシュ型A/D
コンバータにおいても、通常の前記フラッシュ型A/D
コンバータに比べ、その用いられるコンパレータの個数
が減少されているとは言え、やはり用いられるコンパレ
ータの個数が多いという問題がある。例えば、8ビット
の2ステップフラッシュ型A/Dコンバータでは、合計
(24 +24 −2=30)個のコンパレータを必要とし
てしまう。従って、前記2ステップフラッシュ型A/D
コンバータをも含め、前記フラッシュ型A/Dコンバー
タについては、その回路規模が大きくなってしまい、集
積回路化した場合のチップサイズが大きくなってしまう
という問題がある。
Further, the two-step flash type A / D described above is used.
In the converter, the usual flash type A / D
Although the number of comparators used is reduced compared to the converter, there is still a problem that the number of comparators used is large. For example, an 8-bit two-step flash A / D converter requires a total of (2 4 +2 4 −2 = 30) comparators. Therefore, the two-step flash type A / D
The flash A / D converter, including the converter, has a problem that the circuit scale becomes large and the chip size when integrated is increased.

【0010】又、前記A/Dコンバータに用いられる前
記チョッパ型コンパレータは、比較される2つの電圧、
即ちアナログ入力値と比較参照電圧とを交互に入力しな
ければならない。従って、変換動作時間が長くなってし
まっていた。又、該チョッパ型コンパレータのA/D変
換動作は、コンデンサへのアナログ入力値に従った電荷
の充電や比較参照電圧に従った電荷の充電や、電荷の短
絡放電による初期化などの動作を行うものであり、ノイ
ズの発生などの問題をも有している。又、該チョッパ型
コンパレータには、A/D変換中、このようなダイナミ
ックな動作を行うので、消費電力が比較的大きいという
問題もあった。
The chopper type comparator used in the A / D converter has two voltages to be compared,
That is, the analog input value and the comparison reference voltage must be input alternately. Therefore, the conversion operation time has been long. The A / D conversion operation of the chopper type comparator performs operations such as charging of electric charge according to an analog input value to a capacitor, charging of electric charge according to a comparison reference voltage, and initialization by short-circuit discharge of electric charge. And has a problem such as generation of noise. Further, the chopper type comparator performs such a dynamic operation during the A / D conversion, so that there is a problem that power consumption is relatively large.

【0011】一方、前記A/D変換器に用いられる前記
差動増幅器を用いたコンパレータは、その動作速度が2
0〜30MHz 程度である。従って、これ以上の速度の
変換動作を行う前記A/Dコンバータに用いることはで
きなかった。
On the other hand, a comparator using the differential amplifier used in the A / D converter has an operation speed of 2
It is about 0 to 30 MHz. Therefore, it cannot be used for the A / D converter that performs the conversion operation at a higher speed.

【0012】本願の第1発明は、前記従来の問題点を解
決するべく成されたもので、より小型化を図ることが可
能であり、又、高速A/D変換が可能な、更には様々な
論理閾値の設定をより容易に行えるようにすると共に、
回路パラメータのばらつきに伴う諸動作のばらつきを抑
えることができるA/Dコンバータを提供することを目
的とする(以降、第1目的と称する)。
The first invention of the present application has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and it is possible to further reduce the size and to perform high-speed A / D conversion. Setting of logical thresholds more easily,
An object of the present invention is to provide an A / D converter capable of suppressing variations in various operations due to variations in circuit parameters (hereinafter, referred to as a first object).

【0013】一方、本願の第2及び第3発明は、前記従
来の問題点を解決するべく成されたもので、消費電流の
変動のピーク値を抑え、又、該消費電流の変動に伴った
電源ノイズを低減することができるA/Dコンバータを
提供することを目的とする(以降、第2目的と称す
る)。
On the other hand, the second and third inventions of the present application have been made in order to solve the above-mentioned conventional problems. The present invention suppresses the peak value of the fluctuation of the current consumption, and is accompanied by the fluctuation of the current consumption. An object of the present invention is to provide an A / D converter capable of reducing power supply noise (hereinafter, referred to as a second object).

【0014】[0014]

【課題を達成するための手段】前記第1発明は、アナロ
グ入力値をデジタル値に変換するA/Dコンバータにお
いて、プラス入力とマイナス入力との電圧差に従った電
圧を出力し、前記プラス入力にはスイッチングコンパレ
ータの比較参照電圧の大きさに対応する電圧が入力さ
れ、出力を前記スイッチングコンパレータの供給電源に
用いる差動増幅器と、入力と出力とが短絡されて前記差
動増幅器のマイナス入力に接続されると共に、電源には
前記供給電源が供給されているインバータとで構成され
る電源バッファを備え、コンパレータ入力と所定論理閾
値とに従って、スイッチング能動素子にてコンパレータ
出力を出力すると共に、電源には前記供給電源が供給さ
れることによって、該論理閾値が前記アナログ入力値の
取り得る範囲内に設定されたスイッチングコンパレータ
を少なくとも1つ備え、前記コンパレータ入力へと前記
アナログ入力値を導入するようにし、又、前記コンパレ
ータ出力に基づいて前記デジタル値を決定するようにし
たことにより、前記第1目的を達成したものである。
According to a first aspect of the present invention, an A / D converter for converting an analog input value to a digital value outputs a voltage according to a voltage difference between a positive input and a negative input. A voltage corresponding to the magnitude of the comparison reference voltage of the switching comparator is input to the differential amplifier, the output of which is used as the power supply of the switching comparator, and the input and output are short-circuited to the minus input of the differential amplifier. In addition to being connected to the power supply, the power supply includes a power supply buffer including an inverter to which the power supply is supplied, and outputs a comparator output by a switching active element according to a comparator input and a predetermined logic threshold value. When the power supply is supplied, the logical threshold value is set within the range of the analog input value. The first object by providing at least one of the switching comparators described above, introducing the analog input value to the comparator input, and determining the digital value based on the comparator output. It has been achieved.

【0015】一方前記第2発明は、アナログ入力をそれ
ぞれ入力し、内部設定あるいは外部設定された相互に異
なる閾値で比較する複数のコンパレータを備えたA/D
コンバータにおいて、少なくとも1つの前記コンパレー
タのコンパレータ入力と前記アナログ入力との間に比較
動作停止スイッチを備え、該比較動作停止スイッチのオ
ンオフを他のコンパレータの出力に従って動作させるよ
うに、前記閾値の大小順にカスケード接続し、順次、前
記比較動作停止スイッチを備えないものを含め複数のコ
ンパレータを複数段階で動作させることにより、複数の
前記コンパレータのうちの少なくとも一部のものの動作
時期をずらすようにしたことにより、前記第2目的を達
成したものである。
On the other hand, the second invention has an A / D having a plurality of comparators each receiving an analog input and comparing them with different thresholds set internally or externally.
In the converter, a comparison operation stop switch is provided between the comparator input and the analog input of at least one of the comparators, and the threshold operation is performed in the descending order of the threshold value so that the on / off operation of the comparison operation stop switch is operated according to the output of another comparator. By cascading and sequentially operating a plurality of comparators in a plurality of stages, including those without the comparison operation stop switch, by shifting the operation timing of at least some of the plurality of comparators The second object has been achieved.

【0016】又、前記第3発明は、アナログ入力をそれ
ぞれ入力し、内部設定あるいは外部設定された相互に異
なる閾値で比較する複数のコンパレータを備えたA/D
コンバータにおいて、前記コンパレータのうち、同一の
ビットのデジタル値を決定するもの2つを一対とした、
少なくとも1組のコンパレータそれぞれのコンパレータ
入力と前記アナログ入力との間に比較動作停止スイッチ
を備え、該一対のコンパレータの比較動作停止スイッチ
のオンオフを相互に反対に、これらコンパレータに共通
の上位ビットのデジタル値を決定する他のコンパレータ
の出力に従って順次、前記比較動作停止スイッチを備え
ないものを含め複数のコンパレータを複数段階で動作さ
せることにより、複数の前記コンパレータのうちの少な
くとも一部のものの動作時期をずらすようにしたことに
より、前記第2目的を達成したものである。
In the third invention, the A / D includes a plurality of comparators each of which receives an analog input and compares the analog input with different thresholds set internally or externally.
In the converter, two of the comparators that determine the digital value of the same bit are paired,
A comparison operation stop switch is provided between a comparator input of each of at least one set of comparators and the analog input, and the on / off of the comparison operation stop switches of the pair of comparators is opposite to each other, and a digital of upper bits common to these comparators is provided. In accordance with the outputs of the other comparators that determine the values, by sequentially operating a plurality of comparators including those without the comparison operation stop switch in a plurality of stages, the operation timing of at least some of the plurality of comparators can be determined. By shifting, the second object is achieved.

【0017】[0017]

【作用】まず、前記第1発明のA/Dコンバータの作用
について説明する。
First, the operation of the A / D converter of the first invention will be described.

【0018】前述の通り、前記A/Dコンバータに一般
的に用いられている前記チョッパ型コンパレータや、前
記差動増幅器を用いるコンパレータには、それぞれ改善
すべき課題がある。前記第1発明は、このような課題を
解決するため、従来とは異なるコンパレータを見出だし
て成されたものである。
As described above, the chopper type comparator generally used for the A / D converter and the comparator using the differential amplifier have problems to be improved. In order to solve such a problem, the first invention has been made by finding a comparator different from the conventional one.

【0019】特に、用いられているトランジスタなどの
能動素子が、その出力駆動時にその駆動の度合が連続的
に動作するもの(以降、アナログ能動素子と称する)を
用いる、例えば前記差動増幅器などに比べ、インバータ
などの論理ゲートの如く、トランジスタなど用いられる
能動素子がその出力駆動時にオン又はオフに不連続に、
あるいはほぼ不連続に切り替わるもの(以降、スイッチ
ング能動素子と称する)を用いるものの方が、はるかに
高速動作が可能であることに着目して成されたものであ
る。
In particular, the active element such as a transistor used is such that the degree of its drive is continuously operated when its output is driven (hereinafter referred to as an analog active element). In comparison, active elements such as transistors, such as logic gates such as inverters, are discontinuously turned on or off when their output is driven,
Alternatively, a device using a device that switches almost discontinuously (hereinafter, referred to as a switching active device) is made by focusing on the fact that a much higher speed operation is possible.

【0020】例えば、DTL(diode-transistor logi
c)論理ゲート、TTL(transistor-transistor logic
)論理ゲート、ECL(emitter-coupled logic )論
理ゲートあるいはCMOS論理ゲートなどは、その論理
入力と所定論理閾値とに従って、トランジスタなどの前
記スイッチング能動素子にて所定の論理出力を出力す
る。前記第1発明は、このような論理ゲートをコンパレ
ータとして用いるという、全く新しい観点に基づいて成
されたものである。このような前記スイッチング能動素
子を用いた論理ゲートは、前記アナログ能動素子にて構
成される前記差動増幅器を用いたコンパレータに比べ、
はるかに高速動作が可能である。
For example, DTL (diode-transistor logi)
c) Logic gate, TTL (transistor-transistor logic)
A) A logic gate, an ECL (emitter-coupled logic) logic gate, a CMOS logic gate, or the like outputs a predetermined logic output from the switching active element such as a transistor according to the logic input and a predetermined logic threshold. The first invention is based on a completely new viewpoint of using such a logic gate as a comparator. Such a logic gate using the switching active element is compared with a comparator using the differential amplifier constituted by the analog active element,
Much faster operation is possible.

【0021】即ち、前記第1発明では、前述のように、
論理入力と所定論理閾値とに従って、トランジスタなど
の前記スイッチング能動素子にて論理出力を出力するも
の、例えば論理ゲートについて、前記論理入力をコンパ
レータ入力とし、前記論理出力をコンパレータ出力と
し、これによって、前記コンパレータ入力と前記所定論
理閾値とを比較するというスイッチングコンパレータと
している。
That is, in the first invention, as described above,
According to a logic input and a predetermined logic threshold, a logic output is output at the switching active element such as a transistor, for example, for a logic gate, the logic input is a comparator input, and the logic output is a comparator output, The switching comparator compares a comparator input with the predetermined logical threshold.

【0022】又、該スイッチングコンパレータは、前記
スイッチング能動素子に関する回路パラメータを調整す
ることによって、前記論理閾値を所望の値に設定するよ
うにしている。該スイッチングコンパレータにて設定さ
れる前記論理閾値のその値は、前記コンパレータ入力へ
と入力される、デジタル値に変換されるアナログ入力値
の取り得る範囲内に設定される。前記スイッチングコン
パレータの前記論理閾値を設定するために行われる、該
スイッチングコンパレータ中の前記スイッチング能動素
子に関する回路パラメータの調整は、例えば、前記ス
イッチング能動素子の増幅率β、前記スイッチング能
動素子のオン抵抗、前記スイッチング能動素子のオフ
抵抗、前記スイッチング能動素子のスレッショルド電
圧、前記スイッチング能動素子に印加される電圧など
によって調整することができる。
Further, the switching comparator sets the logical threshold to a desired value by adjusting a circuit parameter relating to the switching active element. The value of the logic threshold value set by the switching comparator is set within a possible range of an analog input value which is input to the comparator input and converted into a digital value. Adjustment of the circuit parameter relating to the switching active element in the switching comparator, which is performed to set the logical threshold value of the switching comparator, includes, for example, an amplification factor β of the switching active element, an on-resistance of the switching active element, It can be adjusted by the off-resistance of the switching active element, the threshold voltage of the switching active element, the voltage applied to the switching active element, and the like.

【0023】例えば、前記スイッチング能動素子の前記
増幅率や前記オン抵抗や前記オフ抵抗は、該スイッチン
グ能動素子が例えばMOSトランジスタの場合、そのゲ
ート幅Wやゲート長Lにて調整することが可能である。
又、前記スイッチング能動素子に印加される電圧は、抵
抗素子の抵抗値などによって調整することができ、又、
当該スイッチング能動素子を備える前記スイッチングコ
ンパレータ全体に供給される電源の電圧によっても調整
することができる。
For example, the amplification factor, the on-resistance and the off-resistance of the switching active element can be adjusted by the gate width W and the gate length L when the switching active element is, for example, a MOS transistor. is there.
Further, the voltage applied to the switching active element can be adjusted by the resistance value of a resistance element and the like.
The adjustment can also be performed by the voltage of the power supply supplied to the entire switching comparator including the switching active element.

【0024】なお、前記第1発明に用いられる前記スイ
ッチングコンパレータを該第1発明は具体的に限定する
ものではなく、前述の通り、そのコンパレータ入力と所
定論理閾値とに従って、所定のスイッチング能動素子に
てそのコンパレータ出力を出力できるものであればよ
く、又、その回路パラメータを調整することによって、
前記論理閾値が前記アナログ入力値の取り得る範囲内の
所望値に設定可能なものータの構成であってもよい。こ
のようなCMOSインバータの構成とすることにより、
該スイッチングコンパレータに係る消費電力を減少する
ことが可能である。CMOSインバータは、その出力が
変化しない定常状態には、消費電力は極めて少なくな
る。更に、該スイッチングコンパレータがCMOSイン
バータであっても、あるいはそうでなくても、前記特公
平2−39136など、一般的なA/Dコンバータを必
要とする、電圧の互いに異なる多数の比較参照電圧を基
準電圧から分圧して発生するラダー抵抗を、本第1発明
では不要とすることも可能であり、この場合には、該ラ
ダー抵抗に係る消費電力が不要となる。比較して、前記
差動増幅器を用いるコンパレータでは、一般的には該差
動増幅器に定電流源を備え、定常的な消費電力が発生し
てしまう。
Note that the switching invention used in the first invention is not specifically limited by the first invention. As described above, a predetermined switching active element is provided according to the comparator input and a predetermined logic threshold. Any circuit can be used as long as it can output the comparator output, and by adjusting the circuit parameters,
The logical threshold may be configured to be set to a desired value within a range that the analog input value can take. With such a CMOS inverter configuration,
It is possible to reduce the power consumption of the switching comparator. The power consumption of the CMOS inverter is extremely low in a steady state where the output does not change. Further, whether the switching comparator is a CMOS inverter or not, a number of different reference voltages that require a general A / D converter, such as the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 2-39136, are used. The ladder resistance generated by dividing the voltage from the reference voltage can be made unnecessary in the first invention, and in this case, the power consumption of the ladder resistance becomes unnecessary. In comparison, a comparator using the differential amplifier generally includes a constant current source in the differential amplifier and generates steady power consumption.

【0025】又、前記第1実施例での前記論理閾値の設
定のための前記スイッチング能動素子に関する回路パラ
メータの調整には、前述の通り、様々なものがある。本
発明では該論理閾値の設定を、本発明に係る前記スイッ
チングコンパレータに供給される供給電源電圧の調整に
よって行っており、これにより該スイッチングコンパレ
ータの製造プロセスにおけるばらつきによる該論理閾値
の変動を低減することが可能である。又、このようなス
イッチングコンパレータを半導体集積回路化した場合、
その前記論理閾値はその供給電源の電圧にて調整される
ため、前記論理閾値が互いに異なる複数の前記スイッチ
ングコンパレータを、その集積回路パターンが同一のも
のとして作り込むことが可能である。例えば、作り込ま
れるトランジスタの大きさや形状などを前記スイッチン
グコンパレータ間で同一にすることができ、集積回路レ
イアウトパターン設計の作業量の低減などを図ることが
可能である。
As described above, there are various adjustments of the circuit parameters related to the switching active element for setting the logical threshold value in the first embodiment. In the present invention, the setting of the logical threshold is performed by adjusting the supply power supply voltage supplied to the switching comparator according to the present invention, thereby reducing the fluctuation of the logical threshold due to a variation in the manufacturing process of the switching comparator. It is possible. When such a switching comparator is formed into a semiconductor integrated circuit,
Since the logical threshold is adjusted by the voltage of the power supply, a plurality of switching comparators having different logical thresholds can be formed with the same integrated circuit pattern. For example, the size and shape of transistors to be manufactured can be made the same between the switching comparators, and the amount of work for designing an integrated circuit layout pattern can be reduced.

【0026】又、前記第1発明に係る前記スイッチング
コンパレータは、その前記論理閾値が可変とされたもの
であってもよい。例えば、複数の閾値可変スイッチ素子
にて構成される閾値可変スイッチ群にて、前記スイッチ
ングコンパレータの前記論理閾値を決定する回路パラメ
ータを切り替え、該論理閾値を可変とするようにしても
よい。例えば、前記閾値可変スイッチ群の個々の前記閾
値可変スイッチ素子のオンオフにて、複数の前記スイッ
チング能動素子によって構成されるスイッチング能動素
子群の、互いに並列に接続されるその前記スイッチング
能動素子の個数を変化させ、これによって前記論理閾値
を変化させるようにしてもよい。このような前記論理閾
値が可変の前記第1発明に係る前記スイッチングコンパ
レータによれば、デジタル値に変換する前記アナログ入
力値を複数の前記論理閾値と比較するということを、1
つの前記スイッチングコンパレータにて行うことが可能
であり、前記A/Dコンバータに用いられるコンパレー
タの個数を減少することが可能である。
The switching comparator according to the first aspect of the present invention may be configured such that the logic threshold value is variable. For example, a threshold variable switch group including a plurality of threshold variable switch elements may switch a circuit parameter for determining the logical threshold of the switching comparator to make the logical threshold variable. For example, when the individual threshold variable switch elements of the threshold variable switch group are turned on and off, the number of the switching active elements connected in parallel with each other of the switching active element group constituted by a plurality of the switching active elements is determined. And the logical threshold value may be changed accordingly. According to the switching comparator according to the first aspect, in which the logical threshold is variable, the fact that the analog input value to be converted into a digital value is compared with a plurality of the logical thresholds is as follows.
This can be performed by one of the switching comparators, and the number of comparators used in the A / D converter can be reduced.

【0027】以下、前記第2発明及び前記第3発明の作
用を説明する。
Hereinafter, the operation of the second invention and the third invention will be described.

【0028】近年、Bi CMOS(bipolar complement
ary metal oxide semiconductor )プロセス技術の進歩
などにより、アナログ回路部分とデジタル回路部分とを
単一の半導体チップ上に混載したアナログ/デジタル混
載LSI(large scale integrated circuit)が多く用
いられるようになっている。特に、A/Dコンバータに
ついては、その出力がデジタル回路に接続されるという
性質上、デジタル回路部分と共に1チップ化されること
が多い。このようなアナログ/デジタル混載LSIを含
め、近年のLSIの集積度は飛躍的に向上され、これに
伴って1チップ全体当りの消費電力の増大が問題となっ
てきている。
In recent years, Bi CMOS (bipolar complement)
2. Description of the Related Art Due to advances in process technology and the like, analog / digital mixed LSIs (large scale integrated circuits) in which an analog circuit portion and a digital circuit portion are mixed on a single semiconductor chip have been widely used. . In particular, the A / D converter is often integrated into a single chip together with the digital circuit portion due to the property that its output is connected to a digital circuit. In recent years, the degree of integration of LSIs including such analog / digital mixed LSIs has been dramatically improved, and accordingly, an increase in power consumption per chip has become a problem.

【0029】本発明は、特に、前記A/Dコンバータに
係る消費電力の減少を図るため、又、該A/Dコンバー
タから発生されてしまうノイズを低減するために、複数
のコンパレータを備えた、前記アナログ入力値をデジタ
ル値に変換するA/Dコンバータにおいて、少なくとも
前記コンパレータの1つに比較動作停止スイッチを備え
るようにしている。このように前記比較動作停止スイッ
チを備えることにより、該比較動作停止スイッチを備え
る前記コンパレータの比較動作の動作時期を、他の前記
コンパレータの比較動作に比べずらすことが可能であ
る。
The present invention particularly includes a plurality of comparators in order to reduce the power consumption of the A / D converter and to reduce noise generated from the A / D converter. In an A / D converter for converting the analog input value to a digital value, at least one of the comparators is provided with a comparison operation stop switch. By providing the comparison operation stop switch in this way, the operation time of the comparison operation of the comparator including the comparison operation stop switch can be shifted compared to the comparison operation of the other comparators.

【0030】従って、複数のコンパレータを備えたA/
Dコンバータにおいて、意図的に特定コンパレータの動
作時期をずらし、同時に動作する前記コンパレータの個
数を減少することができ、同時動作しているコンパレー
タに関する消費電力による当該A/Dコンバータ全体に
関する消費電力のピーク値を低減することが可能であ
る。又、このように同時動作する前記コンパレータの個
数を減少することによって、前記コンパレータの比較動
作に伴った、発生するノイズのピークを低減することが
可能である。
Therefore, A / A having a plurality of comparators
In the D converter, the operation timing of the specific comparator can be deliberately shifted to reduce the number of the comparators operating simultaneously, and the peak power consumption of the entire A / D converter due to the power consumption of the comparators operating simultaneously can be reduced. It is possible to reduce the value. In addition, by reducing the number of the comparators that operate at the same time, it is possible to reduce the noise peak generated due to the comparison operation of the comparators.

【0031】なお、本発明の適応対象のA/Dコンバー
タは、複数のコンパレータを備えたものであればよく、
特にこれを限定するものではない。しかしながら、例え
ば、前記チョッパ型コンパレータや前記第1発明の前記
スイッチングコンパレータなど、その比較動作時に、消
費電流が集中したり、その消費電流の変動が集中するも
のについては、本発明の効果がより顕著に発揮される。
The A / D converter to be applied to the present invention may be any one provided with a plurality of comparators.
This is not particularly limited. However, the effects of the present invention are more conspicuous with respect to, for example, the chopper-type comparator and the switching comparator of the first invention, in which the current consumption is concentrated or the current consumption fluctuates during the comparison operation. It is exhibited in.

【0032】なお、前記比較動作停止スイッチの具体的
なオンオフ時期を発明は具体的に限定するものではな
く、複数の前記コンパレータの比較動作のうち、少なく
とも一部のものの比較動作時期がずらされていればよ
い。しかしながら、前記比較動作スイッチが設けられた
コンパレータの比較動作が、例えば、該コンパレータよ
りも上位ビットのデジタル値を決定する他のコンパレー
タの出力に従って開始するようにした場合には、後述す
る第3実施例の如く、前記アナログ入力値をA/D変換
したデジタル値が確定するまでの複数の前記コンパレー
タの実際に比較動作を行うものの個数を減少することが
でき、A/D変換完了までの消費電力を減少することが
できる。即ち、より上位ビットのデジタル値を決定する
コンパレータの出力によって、あるコンパレータの比較
動作は全く行わないようにすることができるので、該比
較動作しないコンパレータに係る消費電力分だけ、前記
A/Dコンバータ全体の消費電力を減少することが可能
である。
The invention does not specifically limit the specific ON / OFF timing of the comparison operation stop switch. The comparison operation timing of at least some of the comparison operations of the plurality of comparators is shifted. Just do it. However, if the comparison operation of the comparator provided with the comparison operation switch is started according to the output of another comparator that determines the digital value of the higher-order bit than the comparator, for example, the third embodiment described later As in the example, it is possible to reduce the number of the comparators that actually perform the comparison operation until the digital value obtained by A / D conversion of the analog input value is determined, and to reduce the power consumption until the A / D conversion is completed. Can be reduced. In other words, the comparison operation of a certain comparator can be prevented from being performed at all by the output of the comparator that determines the digital value of the higher-order bit. Therefore, the A / D converter is reduced by the power consumption of the comparator that does not perform the comparison operation. It is possible to reduce the overall power consumption.

【0033】[0033]

【実施例】以下、図を用いて本発明の実施例を詳細に説
明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0034】図1は、前記第1発明が適用された第1実
施例及び第4実施例、又、前記第1発明及び前記第2発
明が適用された第2実施例、更には、前記第1発明及び
前記第3発明が適用された第3実施例に用いることがで
きるスイッチングコンパレータの回路図である。
FIG. 1 shows a first embodiment and a fourth embodiment to which the first invention is applied, a second embodiment to which the first and second inventions are applied, and furthermore, FIG. FIG. 11 is a circuit diagram of a switching comparator that can be used in the first embodiment and the third embodiment to which the third invention is applied.

【0035】この図1においては、前記第1発明が適用
された前記スイッチングコンパレータが示されている。
該スイッチングコンパレータの構成は、CMOSインバ
ータの構成であり、その消費電力がより減少されてい
る。該CMOSインバータの消費電流は、主としてコン
パレータ出力Cout の変化時に流れるものである。
FIG. 1 shows the switching comparator to which the first invention is applied.
The configuration of the switching comparator is a configuration of a CMOS inverter, and its power consumption is further reduced. The current consumed by the CMOS inverter mainly flows when the comparator output Cout changes.

【0036】この図1においては、前記スイッチングコ
ンパレータは、PチャネルMOSトランジスタTPと、
NチャネルMOSトランジスタTNとにより構成されて
いる。
In FIG. 1, the switching comparator comprises a P-channel MOS transistor TP,
It comprises an N-channel MOS transistor TN.

【0037】前記PチャネルMOSトランジスタTPの
ソースは電源VDD(又はVRn )に接続され、該Pチャ
ネルMOSトランジスタTPのドレインは前記コンパレ
ータ出力Cout 及び前記NチャネルMOSトランジスタ
TNのドレインに接続されている。即ち、該Nチャネル
MOSトランジスタTNのドレインは、前記Pチャネル
MOSトランジスタTPのドレインに接続されていると
共に、前記コンパレータ出力Cout にも接続されてい
る。該NチャネルMOSトランジスタTNのソースは、
グランドGNDに接続されている。前記PチャネルMO
SトランジスタTPのゲート及び前記NチャネルMOS
トランジスタTNのゲートは、いずれもコンパレータ入
力Cinに接続されている。
The source of the P-channel MOS transistor TP is connected to the power supply V DD (or VRn), and the drain of the P-channel MOS transistor TP is connected to the comparator output Cout and the drain of the N-channel MOS transistor TN. . That is, the drain of the N-channel MOS transistor TN is connected to the drain of the P-channel MOS transistor TP and also to the comparator output Cout. The source of the N-channel MOS transistor TN is
It is connected to ground GND. The P-channel MO
The gate of the S transistor TP and the N-channel MOS
The gates of the transistors TN are all connected to the comparator input Cin.

【0038】前記図1に示されるCMOSインバータの
構成の前記スイッチングコンパレータの前記論理閾値V
THは、電源電圧をVDDとし、前記PチャネルMOSトラ
ンジスタTPの閾値をVTPとし、前記NチャネルMOS
トランジスタTNの閾値をVTNとすると、次式のように
表わすことができる。
The logic threshold value V of the switching comparator having the configuration of the CMOS inverter shown in FIG.
TH indicates a power supply voltage of V DD , a threshold value of the P-channel MOS transistor TP of V TP ,
Assuming that the threshold value of the transistor TN is V TN , it can be expressed by the following equation.

【0039】 VTH={VDD+VTN・βR 1/2 −|VTP|}/{1+βR 1/2 } …(1)V TH = {V DD + V TN · β R 1/2 − | V TP |} / {1 + β R 1/2 } (1)

【0040】なお、上記(1)式において、βR は、前
記NチャネルMOSトランジスタTNの増幅率βN と前
記PチャネルMOSトランジスタTPの増幅率βP との
比であり、次式の通りである。
[0040] In the above equation (1), beta R is the ratio of the amplification factor beta N and amplification factor beta P of the P-channel MOS transistor TP of the N-channel MOS transistor TN, are as follows is there.

【0041】 βR =βN /βP …(2)Β R = β N / β P (2)

【0042】又、前記NチャネルMOSトランジスタT
Nの増幅率βN 及び前記PチャネルMOSトランジスタ
TPの増幅率βP は、いずれも、次式の増幅率βを求め
る式によって算出することができる。
The N-channel MOS transistor T
Amplification factor beta P amplification factor beta N and the P-channel MOS transistor TP of N are all can be calculated by the equation for determining the amplification factor of the formula beta.

【0043】 β=μ・Cox・W/L …(3)Β = μ · C ox · W / L (3)

【0044】なお、上記(3)式において、μはキャリ
ア移動度であり、CoxはそのMOSトランジスタのゲー
ト容量であり、Wはそのゲート幅であり、Lはそのゲー
ト長である。
In the above equation (3), μ is the carrier mobility, Cox is the gate capacitance of the MOS transistor, W is its gate width, and L is its gate length.

【0045】これら(1)式〜(3)式に示されるとお
り、前記図1に示される前記CMOSインバータによる
前記スイッチングコンパレータの前記論理閾値は、前記
図1に示される回路の、次に列挙するような回路パラメ
ータを調整することによって設定することが可能であ
る。
As shown in the equations (1) to (3), the logical threshold value of the switching comparator using the CMOS inverter shown in FIG. 1 is listed next to the circuit shown in FIG. It is possible to set by adjusting such circuit parameters.

【0046】 (1)前記電源電圧VDDの調整((1)式参照) (2)前記NチャネルMOSトランジスタTNの前記閾
値VTNの調整あるいは前記PチャネルMOSトランジス
タTPの前記閾値VTPの調整による(前記(1)式参
照) (3)前記NチャネルMOSトランジスタTNの、前記
ゲート容量Coxの調整、前記ゲート幅Wの調整、あるい
は前記ゲート長Lの調整の少なくともいずれか1つの調
整による(上記(1)式〜(3)式参照) (4)前記PチャネルMOSトランジスタTPの、前記
ゲート容量Coxの調整、前記ゲート幅Wの調整、あるい
は前記ゲート長Lの調整の少なくともいずれか1つの調
整による(上記(1)式〜(3)式参照)
(1) Adjustment of the power supply voltage V DD (see equation (1)) (2) Adjustment of the threshold value V TN of the N-channel MOS transistor TN or adjustment of the threshold value V TP of the P-channel MOS transistor TP (3) by adjusting at least one of the gate capacitance Cox , the gate width W, and the gate length L of the N-channel MOS transistor TN. (See equations (1) to (3) above) (4) At least one of the adjustment of the gate capacitance Cox , the adjustment of the gate width W, or the adjustment of the gate length L of the P-channel MOS transistor TP. With one adjustment (see the above equations (1) to (3))

【0047】以上説明した通り、前記図1に示されるよ
うな、前記CMOSインバータを用いた前記スイッチン
グコンパレータによれば、コンパレータ入力Cinと所定
論理閾値VTHとに従って、前記スイッチング論理素子、
即ち前記PチャネルMOSトランジスタTP及び前記N
チャネルMOSトランジスタTNにてコンパレータ出力
Cout を出力することができる。又、前記(1)式〜前
記(3)式を用い説明した通り、前記論理閾値VTHは前
記コンパレータ入力Cinから入力される前記アナログ入
力値Ainの取り得る範囲内に設定可能である。前記図1
に示されるようなCMOSインバータは、その動作速度
が1GHz 程度のものも今日では可能である。従って、
前記第1スイッチングコンパレータ実施例によれば、高
速A/D変換が可能なA/Dコンバータにも用いること
が可能なコンパレータを提供することができる。又、前
記図1に示されるような、CMOS型のインバータは、
特に消費電力が少なく、特に前記コンパレータ入力Cin
に入力されている信号が定常状態の際には、その消費電
力はほとんど0となる。
As described above, according to the switching comparator using the CMOS inverter as shown in FIG. 1, according to the comparator input Cin and the predetermined logical threshold V TH ,
That is, the P-channel MOS transistor TP and the N
The comparator output Cout can be output by the channel MOS transistor TN. Further, as described with reference to the expressions (1) to (3), the logical threshold value V TH can be set within a range that the analog input value Ain input from the comparator input Cin can take. FIG. 1
The operation speed of the CMOS inverter as shown in FIG. Therefore,
According to the first switching comparator, it is possible to provide a comparator which can be used also for an A / D converter capable of high-speed A / D conversion. Further, a CMOS inverter as shown in FIG.
In particular, the power consumption is low, and especially the comparator input Cin
When the signal being input to is in a steady state, its power consumption is almost zero.

【0048】なお、本発明に係る前記スイッチングコン
パレータは、前記図1に示される前述のようなCMOS
インバータに限定されるものではなく、別の回路構成の
CMOS論理ゲートであってもよく、前記TTL論理ゲ
ートや、前記DTL論理ゲートや、あるいは前記ECL
論理ゲートなどであってもよい。あるいは、図2に示さ
れるようなE−D(enhancement-depletion )構成のM
OS論理ゲート(インバータ)であってもよい。
It is to be noted that the switching comparator according to the present invention is the same as the CMOS shown in FIG.
The present invention is not limited to the inverter, and may be a CMOS logic gate having another circuit configuration, such as the TTL logic gate, the DTL logic gate, or the ECL.
It may be a logic gate or the like. Alternatively, M of an enhancement-depletion (ED) configuration as shown in FIG.
It may be an OS logic gate (inverter).

【0049】この図2に示されるMOSインバータは、
NチャネルMOSトランジスタTNDをエンハンスメン
トトランジスタ(enhancement transistor)として用
い、NチャネルMOSトランジスタTNLについては、
そのゲート−ソース間を短絡したデプリショントランジ
スタ(depletion transistor)とされた負荷デバイスと
して用いたものである。この図2に示されるような、M
OSインバータの前記論理閾値VTHは、前記Nチャネル
MOSトランジスタTNDの閾値をVTND とし、前記N
チャネルMOSトランジスタTNLの閾値をVTNL とす
ると、次式のように表わすことができる。
The MOS inverter shown in FIG.
The N-channel MOS transistor TND is used as an enhancement transistor, and the N-channel MOS transistor TNL is
This is used as a load device that is a depletion transistor whose gate and source are short-circuited. As shown in FIG.
The logical threshold value V TH of the OS inverter is obtained by setting the threshold value of the N-channel MOS transistor TND to V TND ,
Assuming that the threshold value of the channel MOS transistor TNL is V TNL , it can be expressed by the following equation.

【0050】 VTH={VTND ・βR 1/2 −|VTNL |}/{1+βR 1/2 } …(4)V TH = {V TND · β R 1/2 − | V TNL |} / {1 + β R 1/2 } (4)

【0051】なお、上記(4)式において、βR は前記
NチャネルMOSトランジスタTNDの増幅率βNDと、
前記NチャネルMOSトランジスタTNLの増幅率βNL
との比であり、次式の通りである。
In the above equation (4), β R is the amplification factor β ND of the N-channel MOS transistor TND,
The amplification factor β NL of the N-channel MOS transistor TNL
And is as follows:

【0052】 βR =βND/βNL …(5)Β R = β ND / β NL (5)

【0053】なお、上記(5)式に示される、前記Nチ
ャネルMOSトランジスタTNDの前記増幅率βND及び
前記NチャネルMOSトランジスタTNLの増幅率βNL
は、いずれも、前記増幅率βを求める前記(3)式にて
算出することができる。
It should be noted that the amplification factor β ND of the N-channel MOS transistor TND and the amplification factor β NL of the N-channel MOS transistor TNL shown in the above equation (5)
Can be calculated by the equation (3) for obtaining the amplification factor β.

【0054】なお、図3及び図4は、前記図1に示され
る前記スイッチングコンパレータ全体、あるいは前記図
2に示される前記スイッチングコンパレータ全体を示
す、後述する図7〜図10、図12において用いられる
シンボルを示す線図である。
FIGS. 3 and 4 show the entire switching comparator shown in FIG. 1 or the entire switching comparator shown in FIG. 2 and are used in FIGS. 7 to 10 and FIG. It is a diagram showing a symbol.

【0055】前記図3においては、前記スイッチングコ
ンパレータとして符号Cn が付されたものが示されてい
る。又、その前記コンパレータ入力Cin、その前記コン
パレータ出力Cout 、その前記電源VDD(又はVRn
)、及びその前記グランドGNDが示されている。一
方、前記図4においては、前記電源VDD及び前記グラン
ドGNDについては図示が省略され、その前記コンパレ
ータCn の前記コンパレータ入力Cinと前記コンパレー
タ出力Cout とが示されている。
FIG. 3 shows the switching comparators denoted by reference symbol Cn. Further, the comparator input Cin, the comparator output Cout, the power supply V DD (or VRn).
) And the ground GND. On the other hand, FIG. 4 does not show the power supply VDD and the ground GND, and shows the comparator input Cin and the comparator output Cout of the comparator Cn.

【0056】図5は、前記第1実施例〜第3実施例の複
数のコンパレータに供給する互いに電圧の異なる複数の
供給電源を発生する電源回路の回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram of a power supply circuit for generating a plurality of power supplies having different voltages supplied to the plurality of comparators of the first to third embodiments.

【0057】この図5において、前記電源回路は、合計
256個の抵抗素子R0〜R255と、合計255個の
電源バッファB1〜B255にて構成されている。
In FIG. 5, the power supply circuit includes a total of 256 resistance elements R0 to R255 and a total of 255 power supply buffers B1 to B255.

【0058】合計256個の前記抵抗素子R0〜R25
5は、順に直列接続されている。その最両端の端子VR
Tと端子VRBとの間には、所定の基準電圧Vs が印加
されている。前記端子VRTには前記基準電圧Vs のプ
ラスが接続され、前記端子VRBには前記基準電圧Vs
のマイナスが接続されている。又、互いにその抵抗値が
等しい合計256個の前記抵抗素子R0〜R255の合
計255個の直列接続点からは、合計255個の比較参
照電圧V1〜V255が取り出されている。
A total of 256 resistance elements R0 to R25
5 are connected in series in order. Terminal VR at the both ends
A predetermined reference voltage Vs is applied between T and the terminal VRB. The terminal VRT is connected to the plus of the reference voltage Vs, and the terminal VRB is connected to the reference voltage Vs.
Minus is connected. Further, a total of 255 comparison reference voltages V1 to V255 are extracted from a total of 255 series connection points of a total of 256 resistance elements R0 to R255 having the same resistance value.

【0059】合計255個の前記電源バッファB1〜B
255それぞれには、前記比較参照電圧V1〜V255
が入力されている。これら電源バッファB1〜B255
のそれぞれは、それぞれに入力された前記比較参照電圧
V1〜V255に対応する電圧の供給電源VR1〜VR
255を出力する。これら供給電源VR1〜VR255
は、前記第1実施例〜第3実施例それぞれに用いられて
いる、合計255個の後述するスイッチングコンパレー
タC1〜C255それぞれに電源として供給される。こ
れら電源バッファB1〜B255は、それぞれに入力さ
れる比較参照電圧V1〜V255に従った、それぞれ前
記供給電源VR1〜VR255を出力する定電圧電源と
なっている。
A total of 255 power supply buffers B1 to B
255 respectively include the comparison reference voltages V1 to V255.
Is entered. These power buffers B1 to B255
Are supply power sources VR1 to VR of voltages corresponding to the comparison reference voltages V1 to V255 input thereto, respectively.
255 is output. These power supplies VR1 to VR255
Is supplied as power to each of a total of 255 switching comparators C1 to C255 described below, which are used in the first to third embodiments, respectively. These power supply buffers B1 to B255 are constant voltage power supplies that output the supply power supplies VR1 to VR255, respectively, according to the comparison reference voltages V1 to V255 input thereto.

【0060】図6は、前記電源回路に用いられる前記電
源バッファの第1例の回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram of a first example of the power supply buffer used in the power supply circuit.

【0061】この図6において、前記図5において示さ
れた合計255個の前記電源バッファB1〜B255の
ある1つの電源バッファBn が示されている。該電源バ
ッファBn は、プラス入力とマイナス入力とを有する差
動増幅器であるバッファ30n を有しており、これらプ
ラス入力とマイナス入力との電圧差に従った電圧の供給
電源を出力する。該バッファ30n において、プラス入
力には前記比較参照電圧Vn が入力され、出力は供給電
源VRn となっている。又、該バッファ30nにおい
て、その出力である前記供給電源VRn の電圧は、その
マイナス端子に負帰還されている。従って、この図6に
示される前記電源バッファBn は、前記比較参照電圧V
n と等しい電圧の前記供給電源VRn を供給する。
FIG. 6 shows one power supply buffer Bn having a total of 255 power supply buffers B1 to B255 shown in FIG. The power supply buffer Bn has a buffer 30n which is a differential amplifier having a positive input and a negative input, and outputs a power supply of a voltage according to a voltage difference between the positive input and the negative input. In the buffer 30n, the comparison reference voltage Vn is input to the plus input, and the output is the power supply VRn. In the buffer 30n, the output voltage of the supply power supply VRn is negatively fed back to its negative terminal. Therefore, the power supply buffer Bn shown in FIG.
The power supply VRn is supplied at a voltage equal to n.

【0062】図7は、前記電源回路に用いられる前記電
源バッファの第2例の回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram of a second example of the power supply buffer used in the power supply circuit.

【0063】この図7において、電源バッファBn は、
バッファ30n とインバータ32nとにより構成されて
いる。
In FIG. 7, the power supply buffer Bn is
It is composed of a buffer 30n and an inverter 32n.

【0064】前記バッファ30n は、前記図6で説明し
た前記バッファ30n と同じものである。該バッファ3
0n の負帰還ループには、前記インバータ32n が挿入
されている。該インバータ32n の入力と出力とは短絡
され、これは前記バッファ30n のマイナス入力に接続
されている。又、該インバータ32n の電源には、前記
バッファ30n が出力する前記供給電源VRn が供給さ
れている。該インバータ32n の入力と出力は接続され
ているため、該インバータ32n の出力の電圧は、当該
インバータ32n の論理閾値電圧VTHとなる。従って、
前記バッファ30n のマイナス入力には、該インバータ
32n に供給電源VRn の電圧が供給された場合の該イ
ンバータ32n の論理閾値電圧VTHが供給される。
The buffer 30n is the same as the buffer 30n described with reference to FIG. The buffer 3
The inverter 32n is inserted in the negative feedback loop 0n. The input and output of the inverter 32n are shorted and connected to the negative input of the buffer 30n. The power supply VRn output from the buffer 30n is supplied to the power supply of the inverter 32n. Since the input and output of the inverter 32n are connected, the voltage of the output of the inverter 32n becomes the logical threshold voltage V TH of the inverter 32n. Therefore,
The logic threshold voltage V TH of the inverter 32n when the voltage of the power supply VRn is supplied to the inverter 32n is supplied to the minus input of the buffer 30n.

【0065】従って、この図7に示される前記電源バッ
ファBn において、前記比較参照電圧Vn と、前記イン
バータ32n の論理閾値電圧VTHとの関係は、次式の通
りとなる。
[0065] Thus, in the power buffer Bn shown in FIG. 7, the comparison reference voltage Vn, the relationship between the logic threshold voltage V TH of the inverter 32n becomes as follows.

【0066】 Vn =VTH …(6)Vn = VTH (6)

【0067】前記図1に示される前記スイッチングコン
パレータや前記図2に示される前記スイッチングコンパ
レータにおいて、その前記論理閾値VTHは、供給電源V
Rnを供給することによりVn と等しくなるように設定
され、回路パラメータのばらつきに伴うインバータの論
理閾値のばらつきを防ぐことができる。従って、回路パ
ラメータのばらつきに伴う諸動作のばらつきも抑えられ
る。
[0067] In the switching comparator shown the switching comparator and FIG 2 shown in FIG. 1, the said logic threshold V TH, the power supply V
By supplying Rn, it is set to be equal to Vn, and it is possible to prevent variations in the logical threshold value of the inverter due to variations in circuit parameters. Therefore, variations in various operations due to variations in circuit parameters can be suppressed.

【0068】図8は、前記第1発明が適用された前記第
1実施例のA/Dコンバータの全体回路図である。
FIG. 8 is an overall circuit diagram of the A / D converter of the first embodiment to which the first invention is applied.

【0069】この図8において、前記A/Dコンバータ
1に用いられる合計255個のスイッチングコンパレー
タC1〜C255には、前記図1を用いて前述した前記
第1発明が適用されたものが用いられている。又、該A
/Dコンバータ1は、全体的な構成は、アナログ入力値
Ainを8ビットのデジタル値D1〜D8にA/D変換す
るというフラッシュ型A/Dコンバータとなっている。
Referring to FIG. 8, a total of 255 switching comparators C1 to C255 used in the A / D converter 1 are the ones to which the first invention described above with reference to FIG. 1 is applied. I have. A
The overall configuration of the / D converter 1 is a flash type A / D converter that A / D converts an analog input value Ain into 8-bit digital values D1 to D8.

【0070】該A/Dコンバータ1は、主として、合計
255個の前記スイッチングコンパレータC1〜C25
5と、エンコーダ2とにより構成されている。
The A / D converter 1 mainly includes a total of 255 switching comparators C1 to C25.
5 and the encoder 2.

【0071】合計255個の前記スイッチングコンパレ
ータC1〜C255のそれぞれには、前記図5を用いて
前述した前記電源回路が出力する、互いに電圧の異なる
前記供給電源VR1〜VR255が電源として供給され
ている。これらスイッチングコンパレータC1〜C25
5は、その回路は互いに同一であり、供給されているそ
れぞれの前記供給電源VR1〜VR255の電圧が相互
に異なっている。又、このように供給されるそれぞれの
前記供給電源VR1〜VR255が相互に異なっている
ため、これらスイッチングコンパレータC1〜C255
のそれぞれの閾値VTH1 〜VTH255 は、相互に異なる値
となっている。
Each of the 255 switching comparators C1 to C255 is supplied as a power source with the power sources VR1 to VR255 output from the power source circuit described above with reference to FIG. 5 and having different voltages. . These switching comparators C1 to C25
5 has the same circuit, and the voltages of the supplied power supplies VR1 to VR255 are different from each other. Further, since the respective supply powers VR1 to VR255 supplied in this way are different from each other, these switching comparators C1 to C255
Respective threshold V TH1 ~V TH255 of has a mutually different values.

【0072】又、これら合計255個のスイッチングコ
ンパレータC1〜C255は、それぞれの閾値VTH1
TH255 の値の小さい順に並列に配置されている。又、
これらの閾値VTH1 〜VTH255 は、前記アナログ入力値
Ainが取り得る範囲、即ち該アナログ入力値Ainの下限
値Amin と上限値Amax との間の範囲(以降、フルスケ
ールと称する)を、当該A/Dコンバータ1から出力さ
れるデジタル値D1〜D8の8ビットの分解能(28
256)に応じて分割された値となっている。例えば、
第n 番目のスイッチングコンパレータCn の閾値VTHn
は、次式に示される通りである(n は“1”から“25
5”の整数)。
The total of 255 switching comparators C1 to C255 are respectively connected to thresholds V TH1 to V TH1 .
They are arranged in parallel in ascending order of the value of V TH255 . or,
These threshold values V TH1 to V TH255 are defined as the range that the analog input value Ain can take, that is, the range between the lower limit value Amin and the upper limit value Amax of the analog input value Ain (hereinafter referred to as full scale). 8-bit resolution of digital values D1 to D8 output from the A / D converter 1 (2 8 =
256). For example,
The threshold value V THn of the n-th switching comparator Cn
Is as shown in the following equation (n is from “1” to “25”).
5 "integer).

【0073】 VTHn =Amin +n ×(Amax −Amin )/256 …(7)V THn = Amin + n × (Amax−Amin) / 256 (7)

【0074】なお、本第1実施例では、前記スイッチン
グコンパレータC1〜C255のそれぞれの閾値VTH1
〜VTH255 が、主として、これらスイッチングコンパレ
ータC1〜C255に供給される供給電源VR1〜VR
255の電圧により設定されている。しかしながら、こ
れらスイッチングコンパレータC1〜C255それぞれ
の閾値VTH1 〜VTH255 は、他の手段にて設定されるも
のでもよく、例えば、それぞれが有する前記図1に示さ
れる、前記PチャネルMOSトランジスタTPや前記N
ャネルMOSトランジスタTNの、前記ゲート幅Wや前
記ゲート長Lにて設定されるものでもよい(前記(1)
式〜(3)式参照)。
In the first embodiment, the threshold V TH1 of each of the switching comparators C1 to C255 is set.
To V TH255 are mainly supplied to the power supplies VR1 to VR supplied to the switching comparators C1 to C255.
It is set by a voltage of 255. However, the threshold values V TH1 to V TH255 of each of the switching comparators C1 to C255 may be set by other means. For example, the threshold values V TH1 to V TH255 of each of the switching comparators C1 to C255 may be, for example, the P channel MOS transistor TP and the N
It may be set by the gate width W and the gate length L of the channel MOS transistor TN ((1) above).
Equations (3) to (3)).

【0075】このようにして前記閾値VTH1 〜VTH255
がそれぞれ設定されている全ての前記スイッチングコン
パレータC1〜C255の前記コンパレータ入力Cinに
は、図示しない入力バッファやサンプルアンドホールド
回路等にて保持される前記アナログ入力値Ainが入力さ
れている。又、これらスイッチングコンパレータC1〜
C255のそれぞれの前記コンパレータ出力Cout は、
独立して前記エンコーダ2へと入力されている。
In this manner, the threshold values V TH1 to V TH255
The analog input value Ain held by an input buffer (not shown) or a sample and hold circuit (not shown) is input to the comparator inputs Cin of all the switching comparators C1 to C255 in which is set respectively. In addition, these switching comparators C1 to C1
The respective comparator output Cout of C255 is:
It is input to the encoder 2 independently.

【0076】又、これらスイッチングコンパレータC1
〜C255それぞれは、前記コンパレータ入力Cinに入
力される前記アナログ入力値Ainが、それぞれの閾値V
TH1〜VTH255 よりも小さい場合には、それぞれの前記
コンパレータ出力Cout は論理値“1”を出力する。一
方、これらスイッチングコンパレータC1〜C255そ
れぞれは、入力された前記アナログ入力値Ainがそれぞ
れの前記閾値VTH1 〜VTH255 よりも大きい場合には、
それぞれの前記コンパレータ出力Cout から論理値
“0”を出力する。
The switching comparator C1
To C255, the analog input value Ain input to the comparator input Cin corresponds to the threshold V
If it is smaller than TH1 to VTH255 , each of the comparator outputs Cout outputs a logical value "1". On the other hand, each of these switching comparators C1 to C255, when the input analog input value Ain is larger than each of the thresholds V TH1 to V TH255 ,
A logical value "0" is output from each of the comparator outputs Cout.

【0077】前記エンコーダ2は、それぞれ独立して入
力される前記スイッチングコンパレータC1〜C255
の出力を8ビットの2進数へとバイナリコード化し、デ
ジタル値D1〜D8を出力する。
The encoder 2 is connected to the switching comparators C1 to C255, which are input independently.
Is binary-coded into an 8-bit binary number, and digital values D1 to D8 are output.

【0078】例えば、前記アナログ入力値Ainが前記下
限値Amin の場合、前記スイッチングコンパレータC1
〜C255の前記コンパレータ出力Cout は全て“1”
となり、前記エンコーダ2はこれをバイナリコード化
し、前記デジタル値D1〜D8が全て“0”となる。
又、前記アナログ入力Ainが前記上限値Amax の値の場
合、前記スイッチングコンパレータC1〜C255の前
記コンパレータ出力Coutは全て“0”となり、前記エ
ンコーダ2はこれをバイナリコード化し、前記デジタル
値D1〜D8は全て“1”となる。又、前記アナログ入
力値Ainの大きさが前記下限値Amin と前記上限値Ama
x の範囲内の場合、該アナログ入力値Ainの値が大きく
なるに連れ、前記スイッチングコンパレータC1〜C2
55のそれぞれの前記コンパレータ出力Cout の出力
が、前記スイッチングコンパレータC1側から前記スイ
ッチングコンパレータC255側へと順次“0”となっ
ていき、これ以外のものの前記コンパレータ出力Cout
は“1”を出力する。
For example, when the analog input value Ain is the lower limit value Amin, the switching comparator C1
To C255 are all "1".
The encoder 2 converts this into a binary code, and the digital values D1 to D8 are all "0".
When the analog input Ain has the value of the upper limit value Amax, the comparator outputs Cout of the switching comparators C1 to C255 are all "0", and the encoder 2 converts the digital value into a binary code, and outputs the digital values D1 to D8. Are all "1". The magnitude of the analog input value Ain is different from the lower limit value Amin and the upper limit value Ama.
x, when the analog input value Ain increases, the switching comparators C1 to C2
55, the output of each of the comparator outputs Cout sequentially becomes "0" from the switching comparator C1 side to the switching comparator C255 side.
Outputs “1”.

【0079】例えば、前記アナログ入力値Ainのある値
の場合、該値に対応して合計23個の前記スイッチング
コンパレータC1〜C23が論理値“0”を出力し、こ
れ以外の前記スイッチングコンパレータC24〜C25
5が論理値“1”を出力する。又、このとき、前記エン
コーダ2は、前記スイッチングコンパレータC1〜C2
55のこのような論理値の出力をコード化し、次式に示
されるような前記デジタル値D1〜D8を出力する。
For example, when the analog input value Ain is a certain value, a total of 23 switching comparators C1 to C23 output a logical value “0” corresponding to the value, and the other switching comparators C24 to C24 output a logical value “0”. C25
5 outputs a logical value "1". At this time, the encoder 2 is connected to the switching comparators C1 and C2.
The output of 55 such logical values is coded and the digital values D1 to D8 as shown in the following equations are output.

【0080】 D8=D7=D6=D4=0 …(8a ) D5=D3=D2=D1=1 …(8b )D8 = D7 = D6 = D4 = 0 (8a) D5 = D3 = D2 = D1 = 1 (8b)

【0081】即ち、上記(8a )式及び(8b )式で示
される前記デジタル値D1〜D8は、2進数では“00
010111”であり、10進数では“23”である。
That is, the digital values D1 to D8 represented by the above equations (8a) and (8b) are expressed as "00" in binary.
010111 "and" 23 "in decimal.

【0082】以上説明した通り、前記第1実施例によれ
ば、合計255個の前記第1発明が適用された前記スイ
ッチングコンパレータC1〜C255のそれぞれの閾値
TH1 〜VTH255 を、互いに値の異なる前記(7)式に
示されるような値に設定することができ、フラッシュ型
A/Dコンバータを構成することができる。これらスイ
ッチングコンパレータC1〜C255は、前記差動増幅
器を用いるコンパレータや、前記チョッパ型コンパレー
タに加え、より高速な比較動作を行うことができる。従
って、本第1実施例によれば、もともと高速A/D変換
が可能な前記フラッシュ型A/Dコンバータの変換速度
をより向上させることができる。又、前記スイッチング
コンパレータC1〜C255は、前記差動増幅器を用い
るコンパレータや前記チョッパ型コンパレータに比較
し、小型化が可能であり、従って、前記第1実施例によ
れば、A/Dコンバータ1全体の占有面積を縮小するこ
とが可能であり、集積度の向上を図ることが可能であ
る。
As described above, according to the first embodiment, the threshold values V TH1 to V TH255 of the 255 switching comparators C1 to C255 to which the first invention is applied are different from each other. The value can be set as shown in the above equation (7), and a flash A / D converter can be configured. These switching comparators C1 to C255 can perform higher-speed comparison operation in addition to the comparator using the differential amplifier and the chopper-type comparator. Therefore, according to the first embodiment, the conversion speed of the flash A / D converter capable of high-speed A / D conversion can be further improved. Further, the switching comparators C1 to C255 can be downsized as compared with the comparator using the differential amplifier or the chopper type comparator. Therefore, according to the first embodiment, the entire A / D converter 1 is used. Occupied area can be reduced, and the degree of integration can be improved.

【0083】なお、発明者等の概算によれば、従来のチ
ョッパ型コンパレータを用いる同じビット数のA/Dコ
ンバータと比較して、本第1実施例のA/Dコンバータ
の占有面積は1/2程度まで縮小することができ、その
A/D変換速度は5〜10倍程度まで向上させることが
期待できる。
According to the estimations of the present inventors, the occupied area of the A / D converter of the first embodiment is 1 / compared to the A / D converter of the same number of bits using the conventional chopper type comparator. It can be reduced to about 2, and the A / D conversion speed can be expected to be improved to about 5 to 10 times.

【0084】図9は、前記第1発明及び前記第2発明が
適用された前記第2実施例のA/Dコンバータの全体回
路図である。
FIG. 9 is an overall circuit diagram of the A / D converter of the second embodiment to which the first invention and the second invention are applied.

【0085】この図9に示される前記第2実施例は、前
記第1発明が適用された前記図1に示される前記スイッ
チングコンパレータCn が合計255個用いられてい
る。又、該A/Dコンバータ1は、全体の構成として
は、前述の実施形態が適用され、従来の前記フラッシュ
型A/Dコンバータの消費電力の変動の低減やノイズ低
減などの改良が成されたものである。
The second embodiment shown in FIG. 9 employs a total of 255 switching comparators Cn shown in FIG. 1 to which the first invention is applied. In addition, the A / D converter 1 has the above-described embodiment applied as an entire configuration, and improvements such as reduction in power consumption fluctuation and noise reduction of the conventional flash A / D converter have been made. Things.

【0086】前記第2実施例の前記A/Dコンバータ1
は、主として、合計255個の前記スイッチングコンパ
レータC1〜C255と、前記第2発明の前記比較動作
停止スイッチ素子に対応する合計254個のNチャネル
MOSトランジスタT1〜T254と、エンコーダ2と
により構成されている。本第2実施例に用いられている
前記スイッチングコンパレータC1〜C255と前記エ
ンコーダ2は、個々の単体については、前記図8を用い
て前述した前記第1実施例の同符号のものと同一のもの
であり、同様な動作をする。又、前記スイッチングコン
パレータC1〜C255にはそれぞれ、前記供給電源V
R1〜VR255が供給され、従ってこれらスイッチン
グコンパレータC1〜C255は閾値の大小順にカスケ
ード接続となっている。
The A / D converter 1 of the second embodiment
Is mainly composed of a total of 255 switching comparators C1 to C255, a total of 254 N-channel MOS transistors T1 to T254 corresponding to the comparison operation stop switch element of the second invention, and an encoder 2. I have. The switching comparators C1 to C255 and the encoder 2 used in the second embodiment are the same as those of the first embodiment described above with reference to FIG. And performs the same operation. The switching power supplies V are respectively provided to the switching comparators C1 to C255.
R1 to VR255 are supplied, so that these switching comparators C1 to C255 are cascaded in the order of the threshold value.

【0087】本第2実施例の特徴は、前記第1実施例と
比較して、合計254個の前記スイッチングコンパレー
タC1〜C254のそれぞれの前記コンパレータ入力C
inと前記アナログ入力値Ainの端子との間に、それぞ
れ、前記NチャネルMOSトランジスタT1〜T254
が、それぞれのソース及びドレンに関して直列接続され
ていることである。又、これらのNチャネルMOSトラ
ンジスタT1〜T254のそれぞれのゲートは、この図
9においてそれぞれの1つ上方に図示される前記スイッ
チングコンパレータC2〜C255の、前記コンパレー
タ出力Cout に接続されている。例えば、第n 番目のN
チャネルMOSトランジスタTn については、第(n +
1)番目の前記スイッチングコンパレータC(n +1)
の前記コンパレータ出力Cout に接続されている。
The feature of the second embodiment is that the comparator input C of each of a total of 254 switching comparators C1 to C254 is different from the first embodiment.
n and the terminal of the analog input value Ain, respectively, the N-channel MOS transistors T1 to T254
Are connected in series for each source and drain. The gates of the N-channel MOS transistors T1 to T254 are connected to the comparator outputs Cout of the switching comparators C2 to C255 shown one above each in FIG. For example, the n-th N
Regarding the channel MOS transistor Tn, the (n +
1) The switching comparator C (n + 1)
Of the comparator Cout.

【0088】従って、このようにカスケード接続されて
いるため本第2実施例では、第n 番目の前記スイッチン
グコンパレータCn は、第(n +1)番目の前記スイッ
チングコンパレータC(n +1)の出力が論理値“1”
のとき、即ち、前記アナログ入力値Ainの大きさが該第
(n +1)番目の該スイッチングコンパレータC(n+
1)の前記閾値VTH(n+1) よりも小さいときにのみ、第
n 番目の前記NチャネルMOSトランジスタTn がオン
となることによって駆動状態となる。従って、本第2実
施例では、第n 番目の前記スイッチングコンパレータC
n の比較動作は、少なくとも第(n +1)番目の前記ス
イッチングコンパレータC(n +1)の比較動作完了後
に動作することとなり、合計255個の前記スイッチン
グコンパレータC1〜C255が全て動作する場合であ
っても、これらの動作時期は前記閾値VTH1 〜VTH255
の大きい順となる。少なくとも微小時間動作時期がずら
されて、順次複数段階で比較動作を行うことになる。
Therefore, in the second embodiment, since the cascade connection is performed as described above, the output of the (n + 1) th switching comparator C (n + 1) is logically connected to the nth switching comparator Cn. Value "1"
That is, when the magnitude of the analog input value Ain is equal to the (n + 1) -th switching comparator C (n +
Only when it is smaller than the threshold value V TH (n + 1) of 1) ,
When the n-th N-channel MOS transistor Tn is turned on, it is driven. Therefore, in the second embodiment, the n-th switching comparator C
The comparison operation of n is performed at least after the comparison operation of the (n + 1) -th switching comparator C (n + 1) is completed, and a total of 255 switching comparators C1 to C255 operate. These operation timings are determined by the threshold values V TH1 to V TH255.
It becomes the order of bigger. The comparison operation is sequentially performed in a plurality of stages at least by shifting the operation time by a very short time.

【0089】従って、CMOSインバータの構成のこれ
らスイッチングコンパレータC1〜C255の貫通電流
は一時に集中することがなく、該貫通電流による電源電
流のピーク電流値が抑えられ、電源電圧の変動の低減及
び電源ノイズの低減を図ることが可能である。又、前記
アナログ入力値Ainの値によっては、必要な個数のみの
前記スイッチングコンパレータC1〜C255の比較動
作のみが行われ、平均的な当該A/Dコンバータ1の消
費電力の低減をも図ることが可能である。
Therefore, the through current of the switching comparators C1 to C255 in the CMOS inverter configuration does not concentrate at one time, the peak current value of the power supply current due to the through current is suppressed, the fluctuation of the power supply voltage is reduced, and the power supply voltage is reduced. Noise can be reduced. Also, depending on the value of the analog input value Ain, only the required number of switching comparators C1 to C255 are compared, and the average power consumption of the A / D converter 1 can be reduced. It is possible.

【0090】なお、本第2実施例において、前述のよう
に前記スイッチングコンパレータC1〜C255の比較
動作を順次動作させるようにしても、これらスイッチン
グコンパレータC1〜C255の個々の比較動作は高速
に行うことができるので、当該A/Dコンバータ1のA
/D変換全体の処理速度が著しく遅れるようなことはな
い。
In the second embodiment, even if the comparison operations of the switching comparators C1 to C255 are sequentially performed as described above, the comparison operations of the switching comparators C1 to C255 must be performed at high speed. , The A / D converter 1
There is no significant delay in the processing speed of the entire / D conversion.

【0091】なお、本第2実施例では、第n 番目の前記
スイッチングコンパレータCn において、前記アナログ
入力値Ainの大きさがその閾値VTHn よりも大きいと判
定された場合、これ以降の他のスイッチングコンパレー
タC1〜C(n −1)の比較動作は行われず、これらス
イッチングコンパレータC1〜C(n −1)の前記コン
パレータ出力Cout は不定となる。従って、前記エンコ
ーダ2は、このような点について配慮されている。即
ち、該エンコーダ2は、第(n +1)番目の前記スイッ
チングコンパレータC(n +1)の出力が論理値“1”
であって、これの次の第n 番目の前記スイッチングコン
パレータCn の出力が論理値“0”となっている、この
ように論理値“1”と論理値“0”とが並んでいる最も
前記スイッチングコンパレータC255側(前記スイッ
チングコンパレータC1とは最も反対側)のものを判定
し、これに基づいて8ビットのデジタル値D1〜D8の
コード化を行う。
In the second embodiment, when the n-th switching comparator Cn determines that the magnitude of the analog input value Ain is larger than the threshold value V THn , the other switching thereafter. The comparison operation of the comparators C1 to C (n-1) is not performed, and the comparator output Cout of these switching comparators C1 to C (n-1) becomes indefinite. Therefore, the encoder 2 takes this point into consideration. That is, in the encoder 2, the output of the (n + 1) th switching comparator C (n + 1) is a logical value "1".
And the output of the n-th switching comparator Cn next to this has a logical value "0". Thus, the logical value "1" and the logical value "0" are the most The one on the switching comparator C255 side (the side opposite the switching comparator C1) is determined, and based on this, the 8-bit digital values D1 to D8 are coded.

【0092】図10は、第1発明及び前記第3発明が適
用された前記第3実施例のA/Dコンバータの全体回路
図である。
FIG. 10 is an overall circuit diagram of the A / D converter of the third embodiment to which the first invention and the third invention are applied.

【0093】前記図10に示される前記第3実施例のA
/Dコンバータ1は、前記図1を用いて前述した、前記
第1発明が適用された前記スイッチングコンパレータC
n を合計7個備えている。又、該第3実施例は、全体の
構成としては前記第3発明が適用された3ビットのフラ
ッシュ型A/Dコンバータとなっている。該A/Dコン
バータは、前記アナログ入力Ainを3ビットの前記デジ
タル値D1〜D3に変換するというものである。
A of the third embodiment shown in FIG.
The / D converter 1 is the switching comparator C to which the first invention is applied as described above with reference to FIG.
n are provided in total. In the third embodiment, the overall configuration is a 3-bit flash A / D converter to which the third invention is applied. The A / D converter converts the analog input Ain into the 3-bit digital values D1 to D3.

【0094】前記第3実施例のA/Dコンバータ1は、
主として、合計7個の前記スイッチングコンパレータC
1〜C7と、エンコーダ2と、合計7個のNチャネルM
OSトランジスタT1〜T7と、合計3個のインバータ
3〜5とにより構成されている。
The A / D converter 1 of the third embodiment is
Mainly, a total of seven switching comparators C
1 to C7, encoder 2, and a total of seven N channels M
It comprises OS transistors T1 to T7 and a total of three inverters 3 to 5.

【0095】前記スイッチングコンパレータC1〜C7
それぞれには、図11に示す電源回路にて発生された供
給電源VR1〜VR7が供給される。該図11に示され
る当該第3実施例に用いられる電源回路は、互いに抵抗
値が等しい合計8個の抵抗素子R0〜R7と、合計7個
の電源バッファB1〜B7とにより構成されている。該
電源バッファB1〜B7は、前記図5に示されたものと
同じものであり、前記図6に示されるもの、あるいは前
記図7に示されるもののいずれか一方が用いられてい
る。
The switching comparators C1 to C7
The power supplies VR1 to VR7 generated by the power supply circuit shown in FIG. The power supply circuit used in the third embodiment shown in FIG. 11 is composed of a total of eight resistance elements R0 to R7 having the same resistance value and a total of seven power supply buffers B1 to B7. The power supply buffers B1 to B7 are the same as those shown in FIG. 5, and either one shown in FIG. 6 or one shown in FIG. 7 is used.

【0096】前記図10において、合計7個の前記スイ
ッチングコンパレータC1〜C7は、前記図1に示され
る如く、互いにその内部の回路が同一となっている。
又、その集積回路レイアウトパターンも、互いに同一と
なっている。一方、これらスイッチングコンパレータC
1〜C7それぞれには、順に、前記図11を用いて前述
した前記電源回路から供給される前記供給電源VR1〜
VR7の、互いに電圧が異なる供給電源が供給されてい
る。このため、これら合計7個の前記スイッチングコン
パレータC1〜C7のそれぞれの閾値VTH1 〜V
TH7 は、互いに異なる値となっている。第n 番目の前記
スイッチングコンパレータCn について、その前記閾値
THn は、次式のように表わすことができる(n は
“1”から“7”の整数)。
In FIG. 10, a total of seven switching comparators C1 to C7 have the same internal circuit as shown in FIG.
Also, the integrated circuit layout patterns are the same as each other. On the other hand, these switching comparators C
The supply power sources VR1 to VR7 supplied from the power supply circuit described above with reference to FIG.
A power supply of VR7 having different voltages from each other is supplied. For this reason, the threshold values V TH1 to V TH1 of each of the seven switching comparators C1 to C7 are used.
TH7 has different values. The threshold value V THn of the n-th switching comparator Cn can be expressed by the following equation (n is an integer from “1” to “7”).

【0097】 VTHn =Amin +n ×(Amax −Amin )/8 …(9)V THn = Amin + n × (Amax−Amin) / 8 (9)

【0098】この図10において、前記スイッチングコ
ンパレータC4の前記コンパレータ入力Cinには前記ア
ナログ入力値Ainが入力されている。又、合計6個の前
記スイッチングコンパレータC1〜C3、C5〜C7の
それぞれの前記コンパレータ入力Cinと前記アナログ入
力値Ainの端子との間には、それぞれ順に、前記Nチャ
ネルMOSトランジスタT1〜T3、T5〜T7が、そ
れぞれのソースとドレンに関して直列に接続されてい
る。
In FIG. 10, the analog input value Ain is input to the comparator input Cin of the switching comparator C4. The N-channel MOS transistors T1 to T3 and T5 are sequentially connected between the comparator input Cin of each of the six switching comparators C1 to C3 and C5 to C7 and the terminal of the analog input value Ain. To T7 are connected in series for each source and drain.

【0099】その閾値VTH4 が前記下限値Amin と前記
上限値Amax とのフルスケールの1/2の値となってい
る前記スイッチングコンパレータC4について、その出
力には、前記NチャネルMOSトランジスタT2のゲー
トと、前記インバータ3の入力とが接続されている。該
インバータ3の出力には、前記NチャネルMOSトラン
ジスタT6のゲートが接続されている。従って、前記ア
ナログ入力値Ainの値が前記閾値VTH4 よりも小さい場
合には、前記スイッチングコンパレータC2が比較動作
を行う。一方、前記アナログ入力値Ainの値が前記閾値
TH4 よりも大きい場合には、前記スイッチングコンパ
レータC6が比較動作を行う。
The output of the switching comparator C4 whose threshold value V TH4 is half the full scale of the lower limit value Amin and the upper limit value Amax is connected to the gate of the N-channel MOS transistor T2. And the input of the inverter 3 are connected. The output of the inverter 3 is connected to the gate of the N-channel MOS transistor T6. Therefore, when the value of the analog input value Ain is smaller than the threshold value V TH4 , the switching comparator C2 performs a comparison operation. On the other hand, when the value of the analog input value Ain is larger than the threshold value V TH4 , the switching comparator C6 performs a comparison operation.

【0100】更に、前記スイッチングコンパレータC2
の出力は、前記NチャネルMOSトランジスタT1のゲ
ートと、前記インバータ4の入力とに接続されている。
該インバータ4の出力は、前記NチャネルMOSトラン
ジスタT3のゲートに接続されている。従って、前記ア
ナログ入力値Ainの値が前記閾値VTH2 よりも小さい場
合には、前記スイッチングコンパレータC1が比較動作
を行う。一方、前記アナログ入力値Ainが前記閾値V
TH2 よりも大きい場合には、前記スイッチングコンパレ
ータC3が比較動作を行う。
Further, the switching comparator C2
Is connected to the gate of the N-channel MOS transistor T1 and the input of the inverter 4.
The output of the inverter 4 is connected to the gate of the N-channel MOS transistor T3. Therefore, when the value of the analog input value Ain is smaller than the threshold value V TH2 , the switching comparator C1 performs a comparison operation. On the other hand, when the analog input value Ain is equal to the threshold V
If it is greater than TH2 , the switching comparator C3 performs a comparison operation.

【0101】一方、前記スイッチングコンパレータC6
については、その出力は、前記NチャネルMOSトラン
ジスタT5のゲートと、前記インバータ5の入力とに接
続されている。該インバータ5の出力は、前記Nチャネ
ルMOSトランジスタT7のゲートに接続されている。
従って、前記アナログ入力値Ainの値が前記閾値VTH6
よりも小さい場合には、前記スイッチングコンパレータ
C5が比較動作を行う。一方、前記アナログ入力値Ain
が前記閾値VTH6 よりも大きい場合には、前記スイッチ
ングコンパレータC7が比較動作を行う。
On the other hand, the switching comparator C6
, The output of which is connected to the gate of the N-channel MOS transistor T5 and the input of the inverter 5. The output of the inverter 5 is connected to the gate of the N-channel MOS transistor T7.
Therefore, the value of the analog input value Ain is equal to the threshold value V TH6.
If it is smaller, the switching comparator C5 performs a comparison operation. On the other hand, the analog input value Ain
Is larger than the threshold value V TH6 , the switching comparator C7 performs a comparison operation.

【0102】前記エンコーダ2は、前記スイッチングコ
ンパレータC4の出力の反転値を、MSB(most signi
ficant bit)のデジタル値D3とする。即ち、前記スイ
ッチングコンパレータC4の出力の論理値が“1”の場
合、前記デジタル値D3の論理値は“0”となり、該ス
イッチングインバータC4の出力の論理値が“0”の場
合、前記デジタル値D3の論理値は“1”となる。
The encoder 2 converts the inverted value of the output of the switching comparator C4 into the most significant bit (MSB).
The digital value is D3 of the ficant bit). That is, when the logical value of the output of the switching comparator C4 is "1", the logical value of the digital value D3 is "0", and when the logical value of the output of the switching inverter C4 is "0", the digital value is The logical value of D3 is "1".

【0103】又、前記エンコーダ2は、前記スイッチン
グコンパレータC4の出力の論理値が“1”の場合、前
記スイッチングコンパレータC2の出力の反転値を前記
デジタル値D2の論理値として出力する。一方、前記ス
イッチングコンパレータC4の出力の論理値が“0”の
場合、前記スイッチングコンパレータC6の出力の反転
値を前記デジタル値D2の論理値とする。
When the logical value of the output of the switching comparator C4 is "1", the encoder 2 outputs the inverted value of the output of the switching comparator C2 as the logical value of the digital value D2. On the other hand, when the logical value of the output of the switching comparator C4 is “0”, the inverted value of the output of the switching comparator C6 is set as the logical value of the digital value D2.

【0104】更に、前記エンコーダ2は、前記スイッチ
ングコンパレータC4の出力の論理値が“1”であっ
て、且つ、前記スイッチングコンパレータC2の出力の
論理値も“1”の場合、前記スイッチングコンパレータ
C1の出力の反転値をLSB(least significant bi
t)の前記デジタル値D1とする。又、前記スイッチン
グコンパレータC4の出力の論理値が“1”であって、
且つ、前記スイッチングコンパレータC2の出力の論理
値が“0”である場合には、前記スイッチングコンパレ
ータC3の出力の反転値をLSBの前記デジタル値D1
の論理値とする。
Further, when the logical value of the output of the switching comparator C4 is "1" and the logical value of the output of the switching comparator C2 is also "1", the encoder 2 outputs the signal of the switching comparator C1. The inverted value of the output is set to LSB (least significant bi
The digital value D1 in t) is used. The logic value of the output of the switching comparator C4 is "1",
When the logical value of the output of the switching comparator C2 is "0", the inverted value of the output of the switching comparator C3 is replaced with the digital value D1 of LSB.
Logical value.

【0105】一方、前記エンコーダ2は、前記スイッチ
ングコンパレータC4の出力の論理値が“0”であっ
て、且つ、前記スイッチングコンパレータC6の出力の
論理値が“1”の場合、前記スイッチングコンパレータ
C5の出力の反転値をLSBの前記デジタル値D1の論
理値とする。又、前記スイッチングコンパレータC4の
出力の論理値が“0”であって、且つ、前記スイッチン
グコンパレータC6の出力の論理値も“0”の場合に
は、前記スイッチングコンパレータC7の出力の反転値
をLSBの前記デジタル値D1の論理値とする。
On the other hand, when the logical value of the output of the switching comparator C4 is "0" and the logical value of the output of the switching comparator C6 is "1", the encoder 2 outputs the signal of the switching comparator C5. The inverted value of the output is the logical value of the digital value D1 of LSB. When the logical value of the output of the switching comparator C4 is "0" and the logical value of the output of the switching comparator C6 is also "0", the inverted value of the output of the switching comparator C7 is calculated as LSB. Of the digital value D1.

【0106】このような本第3実施例のA/Dコンバー
タにおいては、前記スイッチングコンパレータC1〜C
3、C5〜C7それぞれに、前記第3発明の前記比較動
作停止スイッチに該当する前記NチャネルMOSトラン
ジスタT1〜T3、T5〜T7が設けられている。又、
該第3実施例では、前記比較動作停止スイッチに該当す
るこれらNチャネルMOSトランジスタT1〜T3、T
5〜T7それぞれが、それぞれの設けられた該当コンパ
レータC1〜C3、C5〜C7の決定するデジタル値D
1、D2よりも上位ビットのデジタル値D2〜D3を決
定する他のスイッチングコンパレータC2、C4、C6
の出力に従って動作する。このため、前記アナログ入力
値Ainが供給されてから最終的に前記デジタル値D1〜
D3のそれぞれの値が決定されるまでの期間において、
比較動作を行うものは、合計7個の前記スイッチングコ
ンパレータC1〜C7のうち、前記アナログ入力値Ain
に従って決定される所定の合計3個のみとなっている。
In the A / D converter according to the third embodiment, the switching comparators C1 to C
3, N-channel MOS transistors T1 to T3 and T5 to T7 corresponding to the comparison operation stop switch of the third invention are provided in each of C5 to C7. or,
In the third embodiment, the N-channel MOS transistors T1 to T3, T
5 to T7 are digital values D determined by the corresponding comparators C1 to C3 and C5 to C7, respectively.
1, other switching comparators C2, C4, C6 for determining digital values D2 to D3 of higher bits than D2
It operates according to the output of For this reason, after the analog input value Ain is supplied, the digital values D1 to D1 are finally obtained.
In the period until each value of D3 is determined,
The comparator that performs the comparison operation is the analog input value Ain of the seven switching comparators C1 to C7 in total.
There are only three predetermined totals determined according to.

【0107】即ち、前記アナログ入力値Ainが入力され
た直後には、まず、前記スイッチングコンパレータC4
のみが比較動作を行う。次の第2段階としては、前記ス
イッチングコンパレータC2あるいはC6のいずれか一
方のみが比較動作を行う。続く第3段階では、前記スイ
ッチングコンパレータC1、C3、C5及びC7のう
ち、いずれか1つのみが比較動作を行う。これら第1段
階から第3段階までの、前記スイッチングコンパレータ
C1〜C7のうちのいずれか3個のみの動作によって、
前記デジタル値D1〜D3の値が決定される。
That is, immediately after the analog input value Ain is input, first, the switching comparator C4
Only the comparison operation is performed. In the second stage, only one of the switching comparators C2 and C6 performs the comparison operation. In the subsequent third stage, only one of the switching comparators C1, C3, C5 and C7 performs the comparison operation. By the operation of only three of the switching comparators C1 to C7 in the first to third stages,
The values of the digital values D1 to D3 are determined.

【0108】以上説明した通り、前記第3実施例によれ
ば、前記アナログ入力値AinのA/D変換の際、前記ス
イッチングコンパレータC1〜C7のうち、合計3個の
み比較動作を行うので、全体的な消費電力の低減を図る
ことができる。更に、前記スイッチングコンパレータC
1〜C7のうち、比較動作を行うもの合計3個について
も、これらは同時には比較動作を行わず、微小時間だけ
動作時期がずらされている。従って、本第3実施例にお
ける消費電流のピーク値は抑えられ、その消費電流の変
動量も低減され、これに伴って電源ノイズも低減され
る。又、このように比較動作の動作時期がずらされては
いても、これらスイッチングコンパレータC1〜C7の
比較動作は比較的高速に行われるので、当該A/Dコン
バータ1全体のA/D変換に必要な処理時間は不必要に
延長されることはない。
As described above, according to the third embodiment, at the time of A / D conversion of the analog input value Ain, only a total of three switching comparators C1 to C7 perform a comparison operation. Power consumption can be reduced. Further, the switching comparator C
Of the three units 1 to C7, those that perform the comparison operation also do not perform the comparison operation at the same time, and their operation timings are shifted by a very short time. Therefore, the peak value of the current consumption in the third embodiment is suppressed, the fluctuation amount of the current consumption is reduced, and the power supply noise is reduced accordingly. Even if the operation time of the comparison operation is shifted as described above, the comparison operation of the switching comparators C1 to C7 is performed at a relatively high speed, so that it is necessary for the A / D conversion of the entire A / D converter 1. The processing time is not unnecessarily extended.

【0109】図12は、前記第1発明が適用された前記
第4実施例のA/Dコンバータの回路図である。
FIG. 12 is a circuit diagram of an A / D converter according to the fourth embodiment to which the first invention is applied.

【0110】この図12に示される前記第4実施例のA
/Dコンバータ1は、合計m 個のPチャネルMOSトラ
ンジスタP1〜Pm と、合計1個のNチャネルMOSト
ランジスタN1とにより構成されるスイッチングコンパ
レータ10を備える。該スイッチングコンパレータ10
は、CMOSインバータの構成であり、前記第1発明が
適用されている。
A of the fourth embodiment shown in FIG.
The / D converter 1 includes a switching comparator 10 composed of a total of m P-channel MOS transistors P1 to Pm and a total of one N-channel MOS transistor N1. The switching comparator 10
Is a configuration of a CMOS inverter, to which the first invention is applied.

【0111】又、前記A/Dコンバータ1は、該スイッ
チングコンパレータ10と共に、合計m 個のNチャネル
MOSトランジスタST1〜STm にて構成される閾値
可変スイッチ群STと、コントローラ11と、インバー
タ12とにより構成されている。
The A / D converter 1 includes a switching comparator 10 and a variable threshold switch group ST composed of a total of m N-channel MOS transistors ST1 to STm, a controller 11, and an inverter 12. It is configured.

【0112】前記第4実施例の前記スイッチングコンパ
レータ10において、合計m 個の前記PチャネルMOS
トランジスタP1〜Pm 全ては、それぞれのソースが電
源VDDに接続され、それぞれのドレインがコンパレータ
出力Cout に接続され、又、それぞれの該ドレインは前
記NチャネルMOSトランジスタN1のドレインにも接
続されている。又、これらPチャネルMOSトランジス
タP1〜Pn それぞれのゲートは、前記閾値可変スイッ
チ群ST中のそれぞれに対応する前記NチャネルMOS
トランジスタST1〜STm のソース−ドレインを介し
て、コンパレータ入力Cinに接続されている。
In the switching comparator 10 of the fourth embodiment, a total of m P-channel MOS
All the transistors P1 to Pm have their sources connected to the power supply V DD , their drains connected to the comparator output Cout, and their drains also connected to the drain of the N-channel MOS transistor N1. . The gates of the P-channel MOS transistors P1 to Pn are connected to the N-channel MOS transistors corresponding to the respective ones in the threshold variable switch group ST.
The transistors ST1 to STm are connected to the comparator input Cin via the source-drain.

【0113】従って、例えば前記NチャネルMOSトラ
ンジスタST1がオンとなると、前記PチャネルMOS
トランジスタP1のゲートは前記コンパレータ入力Cin
に導通状態となる。又、例えば前記NチャネルMOSト
ランジスタST2がオンとなると、前記PチャネルMO
SトランジスタP2のゲートが前記コンパレータ入力C
inに導通状態となる。
Therefore, for example, when the N-channel MOS transistor ST1 is turned on, the P-channel MOS transistor ST1 is turned on.
The gate of the transistor P1 is connected to the comparator input Cin.
Becomes conductive. When the N-channel MOS transistor ST2 is turned on, for example, the P-channel MOS transistor ST2 is turned on.
The gate of the S transistor P2 is connected to the comparator input C
It becomes conductive state in.

【0114】一方、該スイッチングコンパレータ10に
おいて、前記NチャネルMOSトランジスタN1につい
ては、そのドレンは前記PチャネルMOSトランジスタ
P1〜Pm の全てのソースに接続され、又、前記コンパ
レータ出力Cout にも接続されている。又、該Nチャネ
ルMOSトランジスタN1のソースはグランドGNDに
接続され、そのゲートは前記コンパレータ入力Cinに接
続されている。
On the other hand, in the switching comparator 10, the drain of the N-channel MOS transistor N1 is connected to all the sources of the P-channel MOS transistors P1 to Pm, and also connected to the comparator output Cout. I have. The source of the N-channel MOS transistor N1 is connected to the ground GND, and the gate is connected to the comparator input Cin.

【0115】このような本第4実施例の前記スイッチン
グコンパレータ10は、前記閾値可変スイッチ群STの
個々の前記NチャネルMOSトランジスタST1〜ST
m のオンオフによって、合計m 個の前記PチャネルMO
SトランジスタP1〜Pm のいずれかのゲートを選択的
に前記コンパレータ入力Cinへと導通状態とすることが
できる。これによって、これらPチャネルMOSトラン
ジスタP1〜Pm の、それぞれのゲートの前記コンパレ
ータ入力Cinに接続されるものの個数を変化させること
ができる。
The switching comparator 10 according to the fourth embodiment includes the individual N-channel MOS transistors ST1 to ST of the variable threshold switch group ST.
By turning on and off m, a total of m P-channel MOs
Any one of the gates of the S transistors P1 to Pm can be selectively made conductive to the comparator input Cin. Thus, the number of the P-channel MOS transistors P1 to Pm connected to the comparator input Cin of each gate can be changed.

【0116】従って、このような前記スイッチングコン
パレータ10においては、前記閾値可変スイッチ群ST
中の個々の前記NチャネルMOSトランジスタST1〜
STm のオンオフによって、当該スイッチングコンパレ
ータ10の前記論理閾値VTHを変化させることができ
る。これは、ソースとドレインに関して並列に接続され
た合計n 個の前記PチャネルMOSトランジスタP1〜
Pn を、複合的な1個のPチャネルMOSトランジスタ
Pと仮想すると、前記閾値可変スイッチ群STの個々の
前記NチャネルMOSトランジスタST1〜STn のオ
ンオフによって、該PチャネルMOSトランジスタPの
素子パラメータが変化されるものと考えることができ
る。例えば、該PチャネルMOSトランジスタPにおい
て、仮想的な前記ゲート幅Wを変化させるものと考える
ことができる。
Therefore, in the switching comparator 10, the threshold variable switch group ST
N-channel MOS transistors ST1 to ST1
By turning on and off STm, the logical threshold value V TH of the switching comparator 10 can be changed. This is because a total of n P-channel MOS transistors P1 to P1 connected in parallel with respect to the source and the drain
If Pn is assumed to be a complex single P-channel MOS transistor P, the element parameters of the P-channel MOS transistor P change by turning on and off the individual N-channel MOS transistors ST1 to STn of the variable threshold switch group ST. It can be thought that it is done. For example, it can be considered that the virtual gate width W is changed in the P-channel MOS transistor P.

【0117】このような前記スイッチングコンパレータ
10によれば、前記コントローラ11による前記閾値可
変スイッチ群ST中の個々の前記NチャネルMOSトラ
ンジスタST1〜STm のオンオフにて、所望の前記論
理閾値VTHを設定することができる。又、該スイッチン
グコンパレータ10は、該論理閾値VTHと、前記アナロ
グ入力値Ainとの比較を行うことができる。
According to the switching comparator 10, the desired logical threshold V TH is set by turning on and off the individual N-channel MOS transistors ST1 to STm in the variable threshold switch group ST by the controller 11. can do. Further, the switching comparator 10 can compare the logical threshold value V TH with the analog input value Ain.

【0118】又、本第4実施例の前記A/Dコンバータ
1では、合計1個の前記スイッチングコンパレータ10
の出力を、波形整形用の前記インバータ12を介して前
記コントローラ11に入力する。又、該コントローラ1
1は、この前記インバータ12からの入力などに応じ
て、前記閾値可変スイッチ群STの個々の前記Nチャネ
ルMOSトランジスタST1〜STn をオンオフする。
この間、デジタル出力Dout からは、MSBからLSB
への順に、前記デジタル値D1〜D3が出力される。例
えば、該コントローラ11の動作は、従来からある逐次
比較型A/Dコンバータの動作や、従来からある追従比
較型A/Dコンバータの動作とすることができる。
In the A / D converter 1 of the fourth embodiment, a total of one switching comparator 10
Is input to the controller 11 via the waveform shaping inverter 12. The controller 1
1 turns on / off the individual N-channel MOS transistors ST1 to STn of the threshold variable switch group ST in response to the input from the inverter 12, and the like.
During this time, the digital output Dout outputs MSB to LSB.
, The digital values D1 to D3 are output. For example, the operation of the controller 11 can be the operation of a conventional successive approximation A / D converter or the operation of a conventional tracking comparison A / D converter.

【0119】例えば、当該A/Dコンバータ1の動作
を、前記コントローラ11にて前記逐次比較型A/Dコ
ンバータの動作とした場合には、まず第1段階として、
前記スイッチングコンパレータ10が前記アナログ入力
値Ainの前記フルスケールの1/2の値の前記論理閾値
THにて該アナログ入力値Ainとの比較を行えるよう
に、前記閾値可変スイッチ群STの前記NチャネルMO
SトランジスタST1〜STn の個々のオンオフを行
う。このときの前記スイッチングコンパレータ10の比
較結果、即ち、前記デジタル出力Dout に基づいて、前
記コントローラ11は、前記デジタル値D1〜Dn のM
SBを得ることができる。
For example, when the operation of the A / D converter 1 is the operation of the successive approximation type A / D converter by the controller 11, first, as a first step,
The N of the variable threshold switch group ST is set so that the switching comparator 10 can compare the analog input value Ain with the analog input value Ain at the logical threshold value V TH which isの of the full scale of the analog input value Ain. Channel MO
The individual S transistors ST1 to STn are turned on and off individually. Based on the comparison result of the switching comparator 10 at this time, that is, based on the digital output Dout, the controller 11 determines the M of the digital values D1 to Dn.
SB can be obtained.

【0120】次に、第2段階として、前記第1段階の比
較結果に基づいて、前記コントローラ11は前記スイッ
チングコンパレータ10の前記閾値VTHを、前記フルス
ケールの1/4の値とするか、該フルスケールの3/4
の値とするかを判定し、該判定に基づいて、前記閾値可
変スイッチ群STのオンオフにて前記スイッチングコン
パレータ10の前記閾値VTHの設定を行う。又、このよ
うに設定された前記閾値VTHに基づいた前記スイッチン
グコンパレータ10の比較結果は、前記デジタル値D1
〜Dn のMSBから2ビット目の論理値として前記デジ
タル出力Doutから出力される。
Next, as a second step, based on the comparison result of the first step, the controller 11 sets the threshold V TH of the switching comparator 10 to a value of 1 / of the full scale, 3/4 of the full scale
The threshold VTH of the switching comparator 10 is set by turning on and off the variable threshold switch group ST based on the determination. Further, the comparison result of the switching comparator 10 based on the threshold value V TH set in this way is the digital value D1.
Are output from the digital output Dout as logical values of the second bit from the MSB of .about.Dn.

【0121】該3段階以降についても、同様の処理を行
う。このような一連の処理中に順次前記デジタル出力値
Dout から出力される合計3個の論理値によって、MS
BからLSBへと前記アナログ入力値AinのA/D変換
結果の前記デジタル値D1〜D3を得ることができる。
The same processing is performed for the third and subsequent steps. During such a series of processing, a total of three logical values sequentially output from the digital output value Dout provide MS
The digital values D1 to D3 of the A / D conversion result of the analog input value Ain can be obtained from B to LSB.

【0122】以上説明した通り、本第4実施例によれ
ば、1つの前記スイッチングコンパレータ10のみで前
記アナログ入力値AinのA/D変換を行うことができ、
必要とする素子数を減少し、集積度の向上などを図るこ
とが可能である。又、前記スイッチングコンパレータ1
0は、従来のコンパレータに比べ、高速動作が可能であ
る。従って、本第4実施例の前記A/Dコンバータ1
は、従来の前記逐次比較型A/Dコンバータや、従来の
前記追従比較型A/Dコンバータに比べ、高速化を図る
ことが可能である。
As described above, according to the fourth embodiment, the A / D conversion of the analog input value Ain can be performed by only one switching comparator 10.
The number of required elements can be reduced, and the degree of integration can be improved. In addition, the switching comparator 1
A value of 0 enables high-speed operation as compared with a conventional comparator. Therefore, the A / D converter 1 of the fourth embodiment is
Can achieve higher speed than the conventional successive approximation type A / D converter and the conventional follow-up comparison type A / D converter.

【0123】なお、本第4実施例では、CMOSインバ
ータの構成とされた前記スイッチングコンパレータ10
の前記電源VDD側に接続される前記PチャネルMOSト
ランジスタPを、前記閾値可変スイッチ群STにて操作
し、前記論理閾値VTHを変更するようにしている。しか
しながら、前記NチャネルMOSトランジスタN1を、
多数のNチャネルMOSトランジスタを用い複合的に構
成し、これを前記閾値可変スイッチ群STと同様のもの
で切換え、これによって前記論理閾値VTHを変更するよ
うにしてもよい。あるいは、CMOSインバータの構成
の前記スイッチングコンパレータ10の、PチャネルM
OSトランジスタとNチャネルMOSトランジスタとの
両方を複合的なものとしてもよい。
In the fourth embodiment, the switching comparator 10 having a CMOS inverter configuration is used.
The P-channel MOS transistor P connected to the power supply V DD side is operated by the variable threshold switch group ST to change the logical threshold V TH . However, the N-channel MOS transistor N1 is
It is also possible to compose a complex structure using a large number of N-channel MOS transistors and switch the same with the same one as the threshold variable switch group ST, thereby changing the logical threshold V TH . Alternatively, the P-channel M of the switching comparator 10 having a CMOS inverter configuration
Both the OS transistor and the N-channel MOS transistor may be combined.

【0124】なお、以上説明した前記第1実施例〜第3
実施例において、前記スイッチングコンパレータC1〜
C255それぞれの出力を前記エンコーダ2へと入力す
る際、この経路中に1つ又は複数の波形整形用のインバ
ータを設けてもよい。これによって、前記エンコーダ2
におけるコード化の動作をより安定的に行えるようにす
ることができる。
Note that the first to third embodiments described above are used.
In the embodiment, the switching comparators C1 to C1
When each output of C255 is input to the encoder 2, one or more waveform shaping inverters may be provided in this path. Thereby, the encoder 2
Can be performed more stably.

【0125】又、前記第2実施例及び第3実施例におい
ては、前記第1発明が適用された前記スイッチングコン
パレータを用いている。しかしながら、これら第2実施
例及び第3実施例において、他のコンパレータ、例えば
前記チョッパ型コンパレータや前記差動増幅器を用いた
コンパレータなどを用いてもよい。
In the second and third embodiments, the switching comparator to which the first invention is applied is used. However, in the second and third embodiments, other comparators, such as the chopper type comparator and the comparator using the differential amplifier, may be used.

【0126】又、前記第1実施例〜第4実施例では、前
記図1を用いて説明したCMOSインバータの構成の前
記スイッチングコンパレータを用いているが、他の構成
の前記スイッチングコンパレータ、例えば前記図2に示
されるようなE−D型MOSインバータの構成のものを
用いるものであってもよい。
In the first to fourth embodiments, the switching comparator having the CMOS inverter configuration described with reference to FIG. 1 is used. However, the switching comparator having another configuration, for example, the switching comparator shown in FIG. A configuration using an ED type MOS inverter as shown in FIG. 2 may be used.

【0127】[0127]

【発明の効果】以上説明した通り、前記第1発明によれ
ば、より小型化を図ることが可能であり、又、高速A/
D変換が可能なA/Dコンバータを提供することができ
るという優れた効果を得ることができる。又、前記第2
発明及び前記第3発明によれば、消費電流の変動のピー
ク値を抑え、又、該消費電流の変動に伴った電源ノイズ
を低減することができるA/Dコンバータを提供するこ
とができるという優れた効果を得ることができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, it is possible to further reduce the size and to achieve a high speed A / A
An excellent effect that an A / D converter capable of D conversion can be provided can be obtained. In addition, the second
According to the invention and the third invention, it is excellent that an A / D converter capable of suppressing the peak value of the fluctuation of the current consumption and reducing the power supply noise accompanying the fluctuation of the current consumption can be provided. The effect can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本願の第1発明が適用された第1実施例、本願
の第1発明及び第2発明がそれぞれ適用された第2実施
例及び第3実施例、前記第1発明が適用された第4実施
例のA/Dコンバータに用いられるスイッチングコンパ
レータの回路図
FIG. 1 is a first embodiment to which the first invention of the present application is applied, second and third embodiments to which the first and second inventions of the present application are applied, respectively, and the first invention to which the first invention is applied. Circuit diagram of a switching comparator used in the A / D converter of the fourth embodiment

【図2】前記スイッチングコンパレータの変形例の回路
FIG. 2 is a circuit diagram of a modification of the switching comparator.

【図3】前記スイッチングコンパレータを示す第1のシ
ンボル図
FIG. 3 is a first symbol diagram showing the switching comparator;

【図4】前記スイッチングコンパレータを示す第2のシ
ンボル図
FIG. 4 is a second symbol diagram showing the switching comparator;

【図5】前記第1実施例及び前記第2実施例に用いられ
る電源回路の回路図
FIG. 5 is a circuit diagram of a power supply circuit used in the first embodiment and the second embodiment.

【図6】前記電源回路に用いられる電源バッファの第1
例を示す回路図
FIG. 6 shows a first example of a power supply buffer used in the power supply circuit.
Circuit diagram showing an example

【図7】前記電源回路に用いられる電源バッファの第2
例を示す回路図
FIG. 7 shows a second power supply buffer used in the power supply circuit.
Circuit diagram showing an example

【図8】前記第1実施例のA/Dコンバータの全体回路
FIG. 8 is an overall circuit diagram of the A / D converter of the first embodiment.

【図9】前記第2実施例のA/Dコンバータの全体回路
FIG. 9 is an overall circuit diagram of an A / D converter according to the second embodiment.

【図10】前記第3実施例のA/Dコンバータの全体回
路図
FIG. 10 is an overall circuit diagram of an A / D converter according to the third embodiment.

【図11】前記第3実施例に用いられる電源回路の回路
FIG. 11 is a circuit diagram of a power supply circuit used in the third embodiment.

【図12】前記第4実施例のA/Dコンバータの全体回
路図
FIG. 12 is an overall circuit diagram of an A / D converter according to the fourth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…A/Dコンバータ 2…エンコーダ 10、Cn 、C1〜C255…スイッチングコンパレー
タ 12…インバータ 30n …バッファ(差動増幅器) 32n …アナログインバータ Ain…アナログ入力値 Bn …電源バッファ Cin…コンパレータ入力 Cout …コンパレータ出力 D1〜D8…デジタル値 R0〜R255…抵抗素子 SR1〜SRn …NチャネルMOSトランジスタ(閾値
可変スイッチ素子) TN、TND…NチャネルMOSトランジスタ(スイッ
チング能動素子) TNL…NチャネルMOSトランジスタ(負荷デバイ
ス) TP、P1〜Pm …PチャネルMOSトランジスタ(ス
イッチング能動素子) T1〜T254…NチャネルMOSトランジスタ(比較
動作停止スイッチ) V1〜V255…比較参照電圧 VR1〜VR255…スイッチングコンパレータの供給
電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... A / D converter 2 ... Encoder 10, Cn, C1-C255 ... Switching comparator 12 ... Inverter 30n ... Buffer (differential amplifier) 32n ... Analog inverter Ain ... Analog input value Bn ... Power supply buffer Cin ... Comparator input Cout ... Comparator Outputs D1 to D8: Digital values R0 to R255: Resistors SR1 to SRn: N-channel MOS transistors (variable threshold switching elements) TN, TND: N-channel MOS transistors (switching active elements) TNL: N-channel MOS transistors (load devices) TP, P1 to Pm: P-channel MOS transistors (switching active elements) T1 to T254: N-channel MOS transistors (comparison operation stop switch) V1 to V255: comparison reference voltage VR1 to VR255 Power supply of the switch ring comparator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小笠原 寛 東京都千代田区内幸町二丁目2番3号 川崎製鉄株式会社 東京本社内 (56)参考文献 特開 昭56−58323(JP,A) 特開 昭58−81327(JP,A) 特開 平3−186018(JP,A) 実開 平1−95831(JP,U) 特公 昭61−2337(JP,B2) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Hiroshi Ogasawara 2-3-2 Uchisaiwai-cho, Chiyoda-ku, Tokyo Kawasaki Steel Corporation Tokyo Head Office (56) References JP-A-56-58323 (JP, A) JP-A JP-A-58-81327 (JP, A) JP-A-3-186018 (JP, A) JP-A-1-95831 (JP, U) JP-B-61-2337 (JP, B2)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】アナログ入力値をデジタル値に変換するA
/Dコンバータにおいて、 プラス入力とマイナス入力との電圧差に従った電圧を出
力し、前記プラス入力にはスイッチングコンパレータの
比較参照電圧の大きさに対応する電圧が入力され、出力
を前記スイッチングコンパレータの供給電源に用いる差
動増幅器と、 入力と出力とが短絡されて前記差動増幅器のマイナス入
力に接続されると共に、電源には前記供給電源が供給さ
れているインバータとで構成される電源バッファを備
え、 コンパレータ入力と所定論理閾値とに従って、スイッチ
ング能動素子にてコンパレータ出力を出力すると共に、
電源には前記供給電源が供給されることによって、該論
理閾値が前記アナログ入力値の取り得る範囲内に設定さ
れたスイッチングコンパレータを少なくとも1つ備え、 前記コンパレータ入力へと前記アナログ入力値を導入す
るようにし、又、前記コンパレータ出力に基づいて前記
デジタル値を決定するようにしたことを特徴とするA/
Dコンバータ。
1. A converter for converting an analog input value into a digital value
In the / D converter, a voltage corresponding to a voltage difference between a positive input and a negative input is output, a voltage corresponding to a magnitude of a comparison reference voltage of a switching comparator is input to the positive input, and an output of the switching comparator is output. A power supply buffer composed of a differential amplifier used for a power supply, and an input and an output short-circuited and connected to the minus input of the differential amplifier, and a power supply including an inverter supplied with the power supply. In accordance with a comparator input and a predetermined logic threshold, a switching active element outputs a comparator output, and
The power supply is provided with at least one switching comparator whose logical threshold value is set within a range that the analog input value can take when the power supply is supplied, and the analog input value is introduced to the comparator input. And the digital value is determined based on the output of the comparator.
D converter.
【請求項2】アナログ入力をそれぞれ入力し、内部設定
あるいは外部設定された相互に異なる閾値で比較する複
数のコンパレータを備えたA/Dコンバータにおいて、 少なくとも1つの前記コンパレータのコンパレータ入力
と前記アナログ入力との間に比較動作停止スイッチを備
え、 該比較動作停止スイッチのオンオフを他のコンパレータ
の出力に従って動作させるように、前記閾値の大小順に
カスケード接続し、 順次、前記比較動作停止スイッチを備えないものを含め
複数のコンパレータを複数段階で動作させることによ
り、複数の前記コンパレータのうちの少なくとも一部の
ものの動作時期をずらすようにしたことを特徴とするA
/Dコンバータ。
2. An A / D converter comprising a plurality of comparators, each receiving an analog input and comparing with an internally set or an externally set mutually different threshold value, wherein a comparator input of at least one of the comparators and the analog input And a cascade connection in the order of the thresholds so that the on / off of the comparison operation stop switch is operated according to the output of another comparator. The comparison operation stop switch is not provided sequentially. A, by operating a plurality of comparators in a plurality of stages including at least one of the plurality of comparators, the operation timing of at least some of the plurality of comparators is shifted.
/ D converter.
【請求項3】アナログ入力をそれぞれ入力し、内部設定
あるいは外部設定された相互に異なる閾値で比較する複
数のコンパレータを備えたA/Dコンバータにおいて、 前記コンパレータのうち、同一のビットのデジタル値を
決定するもの2つを一対とした、少なくとも1組のコン
パレータそれぞれのコンパレータ入力と前記アナログ入
力との間に比較動作停止スイッチを備え、 該一対のコンパレータの比較動作停止スイッチのオンオ
フを相互に反対に、これらコンパレータに共通の上位ビ
ットのデジタル値を決定する他のコンパレータの出力に
従って順次、前記比較動作停止スイッチを備えないもの
を含め複数のコンパレータを複数段階で動作させること
により、複数の前記コンパレータのうちの少なくとも一
部のものの動作時期をずらすようにしたことを特徴とす
るA/Dコンバータ。
3. An A / D converter comprising a plurality of comparators each receiving an analog input and comparing with different thresholds set internally or externally, wherein a digital value of the same bit among the comparators is calculated. A comparison operation stop switch is provided between a comparator input of each of at least one set of comparators and the analog input, wherein a pair of the two to be determined is paired. By sequentially operating a plurality of comparators including those without the comparison operation stop switch in a plurality of stages in accordance with the outputs of other comparators that determine the digital value of the upper bit common to these comparators, Stagger the operation of at least some of them A / D converter, characterized in that there was Unishi.
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