JP3331081B2 - Subranging type A / D converter - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、ユニファイド方式の
サブレンジング型A/D変換器に関するものである。特
に、ラダー抵抗の各タップ電圧の誤差を低減する回路に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a unified subranging A / D converter. In particular, the present invention relates to a circuit for reducing an error between tap voltages of a ladder resistor.
【0002】[0002]
【従来の技術】ユニファイド方式のサブレンジング型A
/D変換器(上位Mビット、下位Nビット)の従来の構
成例を、図6に示す。但し、同図は、JSSC 1990年 vol.
SC-25,No.1"An 8-bit 20 MS/s CMOS A/D Converter wit
h 50-mW Power Consumption"に示されたものを簡略化し
て示したものである。即ち、簡単化のため、同図は、上
位2ビット(M=2)、下位2ビット(N=2)から成
る4ビットのA/D変換器を構成する場合を示してい
る。図中の記号1は基準電圧VRを抵抗分割して参照電
圧を生成するラダー抵抗を、2はアナログ入力端子を、
3はアナログ入力電圧と上位及び下位比較用タップ電圧
とを切り換えるスイッチ群を、4は比較器アレーを、そ
して5はディジタル加算器を、各々示している。又、比
較器アレー4は3つの電圧比較器を有しており、各電圧
比較器は入力容量Cc,スイッチ素子7及びインバータ
6より成る。2. Description of the Related Art Unified type subranging type A
FIG. 6 shows a conventional configuration example of the / D converter (upper M bits, lower N bits). However, this figure is based on JSSC 1990 vol.
SC-25, No.1 "An 8-bit 20 MS / s CMOS A / D Converter wit
h 50-mW Power Consumption ". For simplicity, the figure shows upper 2 bits (M = 2) and lower 2 bits (N = 2). 4 shows a case where in the a / D converter bits is. symbol 1 in the figure ladder resistor for generating a reference voltage by resistance-dividing the reference voltage V R consisting, 2 analog input terminal,
Reference numeral 3 denotes a switch group for switching between the analog input voltage and the upper and lower comparison tap voltages, 4 denotes a comparator array, and 5 denotes a digital adder. The comparator array 4 has three voltage comparators, each of which comprises an input capacitor Cc, a switch element 7 and an inverter 6.
【0003】以下、図6の回路の動作について説明す
る。The operation of the circuit shown in FIG. 6 will be described below.
【0004】サブレンジング型A/D変換器は、サンプ
ル期間、上位比較期間、下位比較期間の3段階でA/D
変換を行なう。しかも、ユニファイド方式では、図6に
示すように、上位比較期間と下位比較期間で、同一の電
圧比較器アレー4を用いている。各期間でのスイッチ群
3の接続の様子を、図7に示す。A subranging type A / D converter has an A / D converter having three stages: a sample period, an upper comparison period, and a lower comparison period.
Perform the conversion. Moreover, in the unified system, as shown in FIG. 6, the same voltage comparator array 4 is used in the upper comparison period and the lower comparison period. FIG. 7 shows how the switch group 3 is connected in each period.
【0005】まずサンプル期間では、アナログ入力端子
2に印加されたアナログ入力電圧を比較器アレー4の各
入力容量Cc(配線容量などの寄生容量も考慮したも
の)に充電する。次に上位比較期間では、スイッチ群3
が上位比較用タップ電圧(Vrc1〜Vrc3)に切り換わり、
アナログ入力電圧と上位比較用タップ電圧との比較を行
なう。これにより上位コードが決定されるとともに、ア
ナログ入力電圧が、どの上位1LSB内にあるかを選定
する。更に下位比較期間では、スイッチ群3が上位比較
期間で選定された領域内の下位比較用タップ電圧(Vrf1
〜Vrf3)に切り換わり、より一層詳細な比較を行なった
結果、下位コードを決定する。この結果得られた上位コ
ードと下位コードを、ディジタル加算器5で加算し、全
ビットのディジタル出力を得る。これらの動作を経て、
1サンプルのA/D変換が完了する。First, in the sampling period, the analog input voltage applied to the analog input terminal 2 is charged to each input capacitance Cc of the comparator array 4 (considering parasitic capacitance such as wiring capacitance). Next, in the upper comparison period, the switch group 3
Switches to the upper comparison tap voltage (Vrc1 to Vrc3),
The analog input voltage is compared with the upper comparison tap voltage. Thus, the upper code is determined, and the upper 1LSB in which the analog input voltage is located is selected. Further, in the lower comparison period, the switch group 3 sets the lower comparison tap voltage (Vrf1) in the region selected in the upper comparison period.
... Vrf3), and a more detailed comparison is performed. As a result, a lower code is determined. The resulting upper code and lower code are added by the digital adder 5 to obtain a digital output of all bits. After these actions,
A / D conversion of one sample is completed.
【0006】実際には、これらの動作がサンプリング周
波数で繰り返され、全てのA/D変換が行なわれる。In practice, these operations are repeated at the sampling frequency, and all A / D conversions are performed.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】現状では、以下に説明
するような問題点がある。At present, there are the following problems.
【0008】即ち、比較器アレーの入力容量の接続が切
り替わる際、その電圧差から、入力容量とラダー抵抗と
の間で電荷が移動する。接続の切り替わりはサンプリン
グ周波数で繰り返されるため、この電荷移動はラダー抵
抗への流出入電流となる。この電流により、ラダー抵抗
のタップ電圧にたわみが生じる。各タップ電圧はA/D
変換時に参照電圧として用いられるため、このたわみは
A/D変換精度の劣化の1要因となる。タップ電圧のた
わみは、上位比較時と下位比較時とでそれぞれ生じ、こ
れらの和がタップ電圧のたわみとなる。That is, when the connection of the input capacitance of the comparator array is switched, the electric charge moves between the input capacitance and the ladder resistance due to the voltage difference. Since the switching of the connection is repeated at the sampling frequency, this charge transfer becomes a current flowing into and out of the ladder resistor. This current causes the tap voltage of the ladder resistor to bend. Each tap voltage is A / D
Since this is used as a reference voltage at the time of conversion, this deflection is one cause of deterioration of A / D conversion accuracy. The deflection of the tap voltage occurs at the time of the upper comparison and the lower comparison, respectively, and the sum of these becomes the deflection of the tap voltage.
【0009】図8に、タップ電圧の誤差(たわみから理
想値を減算したもの)をラダー抵抗の位置に対してプロ
ットしたものを示す。ラダー抵抗の位置は、0≦x≦1
に規格化されている。FIG. 8 shows a plot of the error of the tap voltage (subtraction of the ideal value from the deflection) with respect to the position of the ladder resistance. The position of the ladder resistor is 0 ≦ x ≦ 1
It has been standardized.
【0010】上位比較期間では、アナログ入力電圧と上
位比較用タップ電圧の間で、接続が切り替わる。一例と
して、図9の場合を考えることとし、同図に示すラダー
タップ(ラダー抵抗)の位置aに対応するアナログ入力
電圧Vaが印加されたものとする。まずサンプル期間
で、入力容量(c1〜c3)はアナログ入力電圧Va で
充電される。次に上位比較期間で、入力容量(C1〜C
3)の接続が、各上位比較用タップ電圧(Vrc1〜Vrc3)
に切り替わる。Vrc1>Vaであるため、入力容量c1へ
はラダータップから電流が流出し、Vrc2<Va、Vrc
3<Vaであるため、入力容量c2、c3からはラダータ
ップへ電流が流入する。これらの流出入電流の総和か
ら、タップ電圧のたわみの様子が決まる。位置aの場合
には、流入量が流出量よりも多いため、タップ電圧は理
想値より大きくなる。全アナログ入力について同様に考
えることができる。タップ電圧の誤差は、ラダー抵抗の
中間値(x=0.5)を境に上の位置(x≧0.5)では理想
値より大きく、下の位置(x≦0.5)では理想値よりも
小さくなる(図8中の曲線A)。In the upper comparison period, the connection is switched between the analog input voltage and the upper comparison tap voltage. As an example, the case of FIG. 9 is considered, and it is assumed that the analog input voltage Va corresponding to the position a of the ladder tap (ladder resistance) shown in FIG. 9 is applied. First, during the sampling period, the input capacitors (c1 to c3) are charged with the analog input voltage Va. Next, in the upper comparison period, the input capacitance (C1 to C
The connection of 3) corresponds to each upper comparison tap voltage (Vrc1 to Vrc3)
Switch to Since Vrc1> Va, current flows out of the ladder tap to the input capacitance c1, and Vrc2 <Va, Vrc
Since 3 <Va, a current flows into the ladder tap from the input capacitors c2 and c3. The state of the deflection of the tap voltage is determined from the sum of these outflow / inflow currents. In the case of the position a, since the inflow amount is larger than the outflow amount, the tap voltage becomes larger than the ideal value. Similar considerations can be made for all analog inputs. The error of the tap voltage is larger than the ideal value at the upper position (x ≧ 0.5) and smaller than the ideal value at the lower position (x ≦ 0.5) from the middle value (x = 0.5) of the ladder resistance (see FIG. Curve A in 8).
【0011】一方、下位比較期間では、上位比較時に各
入力容量を充電した上位比較用タップ電圧とアナログ入
力近傍の下位比較用タップ電圧の間で接続が切り替わ
る。この場合も上位比較時と同様に、スイッチの切り替
わり前後の電圧差の大きさに応じて、入力容量の充放電
電流がラダー抵抗に流出入する。この場合には、上位比
較時とは逆に、上位比較による誤差と逆極性を示す。ま
た下位比較は、上位比較結果に基づき上位1LSBの領
域で行なわれるため、ラダー抵抗に流出入する電流密度
は上位比較時の2N倍になる。このため、下位比較期間
に生じる誤差は、上位比較期間に生じる誤差よりも絶対
値が大きい(図8中の曲線B)。On the other hand, in the lower comparison period, the connection is switched between the upper comparison tap voltage charged to each input capacitor during the upper comparison and the lower comparison tap voltage near the analog input. In this case as well, as in the upper comparison, the charge / discharge current of the input capacitance flows into and out of the ladder resistor according to the magnitude of the voltage difference before and after the switch is switched. In this case, the error and the reverse polarity due to the upper-order comparison are shown, contrary to the upper-order comparison. Further, since the lower comparison is performed in the upper 1 LSB region based on the upper comparison result, the current density flowing into and out of the ladder resistor is 2 N times that of the upper comparison. Therefore, the error generated in the lower comparison period has a larger absolute value than the error generated in the upper comparison period (curve B in FIG. 8).
【0012】各比較期間の誤差を足し合わせたものが、
実際のタップ電圧の誤差である(図8中の曲線C)。The sum of the errors in each comparison period is
This is the error of the actual tap voltage (curve C in FIG. 8).
【0013】この発明は上述した問題点を解決すべくな
されたものであり、その目的は、サブレンジング型A/
D変換器のA/D変換結果の直線性を改善することにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has as its object the purpose of the present invention.
It is to improve the linearity of the A / D conversion result of the D converter.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
基準電圧を抵抗分割するラダー抵抗と、前記ラダー抵抗
の各タップとアナログ入力端子とに接続され且つサンプ
ル期間,上位比較期間及び下位比較期間はそれぞれ第
1,第2及び第3クロックにより制御されるスイッチ群
と、複数の電圧比較器を有する比較器アレーと、ディジ
タル加算器とを備えたサブレンジング型A/D変換器に
おいて、前記複数の電圧比較器のそれぞれは、前記スイ
ッチ群に接続されたノードと、前記ノードに接続され且
つその出力が前記ディジタル加算器へ送信される入力容
量と、その一端がグランド側に接続され且つその他端が
前記下位比較期間を除いて前記ノードに接続された容量
とを備えることにより、前記複数の電圧比較器のそれぞ
れの入力容量値を前記上位比較期間と前記下位比較期間
とでは異なる値に設定したものである。The invention according to claim 1 is
A ladder resistor that divides a reference voltage by a resistor, connected to each tap of the ladder resistor and an analog input terminal, and a sample period, an upper comparison period, and a lower comparison period are controlled by first, second, and third clocks, respectively. In a subranging A / D converter including a switch group, a comparator array having a plurality of voltage comparators, and a digital adder , each of the plurality of voltage comparators is a switch.
A node connected to the switch group, and a node connected to the node and
The input volume whose output is sent to the digital adder
One end is connected to the ground side and the other end is
Capacitance connected to the node except for the lower comparison period
And the input capacitance value of each of the plurality of voltage comparators is set to a different value between the upper comparison period and the lower comparison period.
【0015】[0015]
【0016】請求項2に係るサブレンジング型A/D変
換器は、請求項1記載の前記容量を前記入力容量の2倍
の値に設定したものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a subranging type A / D converter, wherein the capacitance according to the first aspect is set to a value twice as large as the input capacitance.
【0017】請求項3に係るサブレンジング型A/D変
換器は、請求項1記載の前記容量を、前記第1及び第2
クロックによりそれぞれ制御され且つ並列接続された第
1及び第2スイッチ素子を介して前記ノードに接続した
ものである。The subranging A / D converter according to claim 3, the capacitance according to claim 1, wherein the first and second
It is connected to the node via first and second switch elements, each controlled by a clock and connected in parallel.
【0018】請求項4に係るサブレンジング型A/D変
換器は、請求項1記載の前記容量を、前記第3クロック
の反転クロックにより制御されるスイッチ手段を介して
前記ノードに接続したものである。The subranging A / D converter according to claim 4, in which the capacity of claim 1, wherein, connected to said node via a switch means controlled by the inverted clock of the third clock is there.
【0019】請求項5に係るサブレンジング型A/D変
換器は、基準電圧を抵抗分割するラダー抵抗と、アナロ
グ入力電圧が入力するアナログ入力端子と、前記ラダー
抵抗の各タップ電圧の内で上位比較用タップ電圧が入力
する上位比較用タップ電圧入力端子と、前記ラダー抵抗
の各タップ電圧の内で下位比較用タップ電圧が入力する
下位比較用タップ電圧入力端子と、前記アナログ入力端
子に接続され、サンプル期間のみオンするスイッチと、
前記上位比較用タップ電圧入力端子に接続され、上位比
較期間のみオンする別のスイッチと、前記下位比較用タ
ップ電圧入力端子に接続され、下位比較期間のみオンす
る更に別のスイッチと、前記スイッチ、別のスイッチ及
び更に別のスイッチに接続されたノードと、前記ノード
に接続された入力容量と、前記ノードに接続され、前記
サンプル期間及び上位比較期間でのみオンするスイッチ
手段と、前記スイッチ手段とグランドとの間に挿入配設
された容量とを備えている。The subranging A / D converter according to claim 5, a ladder resistance of the reference voltage to resistance division, and analog input terminal to which the analog input voltage is inputted, the ladder
A higher-order comparison tap voltage input terminal to which a higher-order comparison tap voltage is input among the respective tap voltages of the resistor;
A lower comparison tap voltage input terminal to which a lower comparison tap voltage is input among the respective tap voltages, a switch connected to the analog input terminal and turned on only during a sample period,
Another switch connected to the upper comparison tap voltage input terminal and turned on only during the upper comparison period, and another switch connected to the lower comparison tap voltage input terminal and turned on only during the lower comparison period; and A node connected to another switch and a further switch, an input capacitor connected to the node, a switch connected to the node, and turned on only in the sample period and the upper comparison period; and the switch And a capacitor inserted between the ground and the ground.
【0020】[0020]
【作用】請求項1に係るサブレンジング型A/D変換器
では、サンプル期間において容量と入力容量とがノード
に接続され、両容量が充電される。次に、上位比較期間
でも容量と入力容量とが接続されているので、各電圧比
較器とラダー抵抗との間で生じる電流の流出入が増加す
る。一方、下位比較期間では、入力容量のみがノードに
接続されているので、上記電流の流出入の増加は生じな
い。その結果、上位比較期間では上記電流の流出入によ
り生じるタップ電圧誤差が増大し、しかもそれは下位比
較期間に於けるタップ電圧誤差とは逆特性の関係にある
ため、下位比較期間に生じたタップ電圧誤差は、増大し
た上位比較期間に於けるタップ電圧誤差によって低減さ
れる。この様に、請求項1に係るサブレンジング型A/
D変換器では、下位比較期間に生じるタップ電圧誤差を
打ち消す様に、上位比較期間に生じるタップ電圧誤差が
異なる入力容量値の設定に応じて変更される。The sub-ranging type A / D converter according to claim 1 is provided.
In the sample period, the capacitance and the input capacitance
, And both capacities are charged. Next, the upper comparison period
However, since the capacitance and the input capacitance are connected,
Current flowing between the comparator and the ladder resistor increases
You. On the other hand, during the lower comparison period, only the input capacitance is
The connection does not increase the current flow.
No. As a result, during the upper comparison period,
Resulting tap voltage error, which is lower ratio
Has the opposite characteristic to the tap voltage error in the comparison period
Therefore, the tap voltage error generated during the lower comparison period increases.
The tap voltage error during the upper comparison period
It is. Thus, the sub-ranging type A /
In the D converter, the tap voltage error generated in the upper comparison period is changed according to the setting of a different input capacitance value so as to cancel the tap voltage error generated in the lower comparison period.
【0021】[0021]
【0022】請求項2に係るサブレンジング型A/D変
換器では、下位比較期間に生じたタップ電圧誤差は、増
大した上位比較期間に於けるタップ電圧誤差によってキ
ャンセルされる。In the subranging A / D converter according to the second aspect , the tap voltage error generated in the lower comparison period is canceled by the increased tap voltage error in the upper comparison period.
【0023】請求項3に係るサブレンジング型A/D変
換器では、サンプル期間に於ける容量とノードとの接続
は、第1クロックによりオンした第1スイッチ素子によ
り実現される。又、上位比較期間に於ける容量とノード
との接続は、第2クロックによりオンした第2スイッチ
素子により実現される。In the subranging type A / D converter according to the third aspect , the connection between the capacitor and the node during the sampling period is realized by the first switch element turned on by the first clock. The connection between the capacitor and the node during the upper comparison period is realized by the second switch element turned on by the second clock.
【0024】請求項4に係るサブレンジング型A/D変
換器では、容量とノードとの接続は第3クロックの反転
クロックにより制御される。従って、サンプル期間及び
上位比較期間ではスイッチ手段はオンし容量はノードに
接続されるが、下位比較期間ではスイッチ手段はオフし
容量はノードに接続されない。In the sub-ranging type A / D converter according to the fourth aspect , the connection between the capacitor and the node is controlled by an inverted clock of the third clock. Therefore, the switch is turned on and the capacitance is connected to the node during the sample period and the upper comparison period, but the switch is turned off and the capacitance is not connected to the node during the lower comparison period.
【0025】請求項5に係るサブレンジング型A/D変
換器では、サンプル期間においてスイッチ及びスイッチ
手段がオンし、アナログ入力電圧が入力容量と容量とを
充電する。上位比較期間では、別のスイッチ及びスイッ
チ手段がオンし、上位比較用タップ電圧とノード電位と
の電圧差に応じて電流の流出入が生じる。他方、下位比
較期間では、更に別のスイッチのみがオンし、下位比較
用タップ電圧と入力容量の充電電圧で与えられるノード
電位との電圧差に応じて電流の流出入が生じる。In the subranging type A / D converter according to the fifth aspect , the switch and the switch means are turned on during the sampling period, and the analog input voltage charges the input capacitance and the capacitance. In the upper comparison period, another switch and switch means are turned on, and current flows in and out according to the voltage difference between the upper comparison tap voltage and the node potential. On the other hand, in the lower comparison period, only another switch is turned on, and current flows in and out according to the voltage difference between the lower comparison tap voltage and the node potential given by the charging voltage of the input capacitor.
【0026】[0026]
【実施例】本発明は、上位比較期間と下位比較期間とに
生じるタップ電圧のたわみが相互に逆特性であることを
利用して、タップ電圧の誤差をキャンセルしようとする
ものである。そのため、以下の各実施例では、上位比較
期間と下位比較期間とで、比較器アレーの入力容量値を
変える構成を採用している。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention intends to cancel tap voltage errors by utilizing the fact that tap voltage deflections generated during an upper comparison period and a lower comparison period have opposite characteristics. Therefore, in each of the following embodiments, a configuration is adopted in which the input capacitance value of the comparator array is changed between the upper comparison period and the lower comparison period.
【0027】(実施例1)この発明の第1実施例である
サブレンジング型A/D変換器も、図6に示した従来の
A/D変換器と同様に、基準電圧VR を抵抗分割して参
照電圧を生成するラダー抵抗(ラダータップ)1と、ス
イッチ群3と、比較器アレー4と、ディジタル加算器5
とに大別される。ただ、この実施例1では、上記比較器
アレー4を構成する各電圧比較器の構成が異なる。その
他の部分は、図6の場合と同一である。[0027] (Example 1) subranging A / D converter according to a first embodiment of the present invention, like the conventional A / D converter shown in FIG. 6, the resistor dividing the reference voltage V R Ladder resistor (ladder tap) 1 for generating a reference voltage, a switch group 3, a comparator array 4, and a digital adder 5
They are roughly divided into However, in the first embodiment, the configuration of each voltage comparator constituting the comparator array 4 is different. Other parts are the same as those in FIG.
【0028】図1は、実施例1の比較器アレー4を構成
する複数の電圧比較器の一つを抜き出して、その等価回
路を、模式化したスイッチ群3と共に示したブロック図
である。同図に示す通り、電圧比較器は、インバータ6
と、第1クロックφ1により制御されるスイッチ素子7
と、ノードNaとノードNb間に接続された入力容量C
c と、ノードNaに接続されたスイッチ手段SWと、ス
イッチ手段SWとグランド間に接続された容量Ce とを
有する。そして、スイッチ手段SWは、第1クロックφ
1により制御される第1スイッチ素子SW1と、第2ク
ロックφ2により制御される第2スイッチ素子SW2と
を有する。FIG. 1 is a block diagram showing one of a plurality of voltage comparators constituting the comparator array 4 of the first embodiment, and showing an equivalent circuit thereof together with a schematic switch group 3. As shown in the figure, the voltage comparator is an inverter 6
And the switching element 7 controlled by the first clock φ1
And an input capacitor C connected between the node Na and the node Nb.
It has a c, and a switch means SW which is connected to the node Na, a capacitor C e connected between the switching means SW and the ground. Then, the switch means SW outputs the first clock φ
1 and a second switch element SW2 controlled by a second clock φ2.
【0029】他方、スイッチ群3に於けるアナログ入力
端子2は、第1クロックφ1により制御されるスイッチ
を介してノードNaに接続されており、アナログ入力電
圧Va を電圧比較器に入力する。又、上位比較用タップ
電圧入力端子8は、第2クロックφ2により制御される
スイッチを介してノードNaに接続されており、上位比
較用タップ電圧Vrcを電圧比較器に入力する。更に、下
位比較用タップ電圧入力端子9は、第3クロックφ3に
より制御されるスイッチを介してノードNaに接続され
ており、下位比較用タップ電圧Vrfを電圧比較器に入力
する。[0029] On the other hand, in the analog input terminal 2 to the switch group 3 is connected to the node Na through a switch controlled by the first clock .phi.1, inputs the analog input voltage V a to the voltage comparator. The upper comparison tap voltage input terminal 8 is connected to the node Na via a switch controlled by the second clock φ2, and inputs the upper comparison tap voltage V rc to the voltage comparator. Further, the lower comparison tap voltage input terminal 9 is connected to the node Na via a switch controlled by the third clock φ3, and inputs the lower comparison tap voltage Vrf to the voltage comparator.
【0030】第1〜第3クロックφ1〜φ3のタイミン
グを図2に示す。同図において、第1クロック〜第3ク
ロックφ1〜φ3の各々が“H”レベルにあるときが、
それぞれサンプル期間、上位比較期間、下位比較期間に
対応する。FIG. 2 shows the timings of the first to third clocks φ1 to φ3. In the figure, when each of the first to third clocks φ1 to φ3 is at “H” level,
Each corresponds to a sample period, an upper comparison period, and a lower comparison period.
【0031】サンプル期間においては、第1スイッチ素
子SW1及びスイッチ素子7がオンし、アナログ入力電
圧Va は入力容量Cc と容量Ce とに充電される。[0031] In sample period, the first switching element SW1 and switching element 7 is turned on, the analog input voltage V a is charged to the input capacitance C c and the capacitance C e.
【0032】上位比較期間では、第2スイッチ素子SW
2がオンし、容量Ce は入力容量Cc と並列に接続され
る。つまり、比較器アレーの各電圧比較器の入力容量値
は、入力容量Cc と容量Ce とで与えられることとな
る。この結果、上位比較時に生じるラダー抵抗1への電
流の流出入を増加させることができる。他方、下位比較
期間では、第1及び第2スイッチ素子SW1,SW2は
いずれもオンしないので、容量Ce が入力容量Cc と並
列に接続されることはない。つまり、比較器アレーの各
電圧比較器の入力容量値は、入力容量Cc のみで与えら
れる。従って、絶対値の大きな下位比較時の誤差を上位
比較時の増加分によってキャンセルすることが可能とな
る。In the upper comparison period, the second switch element SW
2 is turned on, the capacitance C e is connected in parallel with the input capacitance C c. That is, the input capacitance value of each voltage comparator of the comparator array, and thus given by the input capacitance C c and the capacitance C e. As a result, it is possible to increase the inflow and outflow of the current to and from the ladder resistor 1 that occurs at the time of the upper comparison. On the other hand, the lower comparison period, the first and second switching elements SW1, SW2 is not turned on any, will not be capacitance C e is connected in parallel with the input capacitance C c. That is, the input capacitance value of each voltage comparator of the comparator array is given only by the input capacitance C c. Therefore, it is possible to cancel the error in the lower comparison having a large absolute value by the increase in the upper comparison.
【0033】図3は、図1の好ましい具体例を示したも
のである。図1の等価回路を実現するには、図3に示す
通り、入力容量Cc と同一の容量値を有する2つの容量
Ce1(第1容量),Ce2(第2容量)の並列接続によっ
て容量Ce を構成し、更に、ノードNa以降の回路状態
を均一化するためにインバータ手段inv.1 を設けてい
る。このインバータ手段inv.1 は、第1クロックφ1に
より制御される第3スイッチ素子SW3とインバータ素
子10とより成る。尚、第1容量Ce1,第2容量Ce2及
び入力容量Cc の容量値は、プロセスのバラツキの範囲
に設定されている。FIG. 3 shows a preferred embodiment of FIG. In order to realize the equivalent circuit of FIG. 1, as shown in FIG. 3, two capacitors C e1 (first capacitance) and C e2 (second capacitance) having the same capacitance value as the input capacitance C c are connected in parallel. and forming the capacitor C e, further, it is provided with an inverter means inv.1 to equalize the circuit state after the node Na. The inverter means inv.1 comprises a third switch element SW3 controlled by the first clock φ1 and an inverter element 10. Note that the capacitance values of the first capacitance C e1 , the second capacitance C e2, and the input capacitance C c are set within a range of process variation.
【0034】図4は、図3に於ける構成、即ち、容量C
e =2Cc としたときのラダー抵抗1のタップ電圧のた
わみを、ラダー抵抗1の位置に対してプロットしたもの
であり、同図中、曲線A及びBはそれぞれ上位比較時及
び下位比較時のタップ電圧誤差を示しており、両曲線
A、Bはほぼ線対称の関係にある結果、実際に得られる
タップ電圧誤差は曲線Cに示す通りとなる。従って、容
量Ce =2Cc としたとき、A/D変換結果の直線性は
最も良くなる。FIG. 4 shows the configuration in FIG. 3, that is, the capacitance C
The deflection of the ladder resistor 1 of the tap voltage when the e = 2C c, and plotted versus the position of the ladder resistor 1, in the figure, curves A and B at the upper comparison and at lower comparison respectively A tap voltage error is shown, and both curves A and B are substantially line-symmetrical. As a result, an actually obtained tap voltage error is as shown in a curve C. Therefore, when the capacitance C e = 2C c , the linearity of the A / D conversion result is the best.
【0035】(実施例2)この発明の第2実施例である
サブレンジング型A/D変換器は前述の第1実施例の変
形例に係わり、その構成を図5の等価回路に示す。即
ち、この第2実施例では、第1実施例のスイッチ手段S
Wを一つのスイッチ手段SWAで構成したものであり、
当該スイッチ手段SWAは、第3クロックφ3の反転ク
ロックφ3バーによって制御される。その他の点は、第
1実施例と同じである。従って、第3クロックφ3がH
レベルにある下位比較期間では、容量Ce がノードNa
に接続されることはない。この場合にも、ラダー抵抗の
誤差の低減・A/D変換結果の直線性の改善が同様に実
現され、特に容量Ce =2Cc としたときのA/D変換
結果の直線性が最も良くなる点も第1実施例と同じであ
る。(Embodiment 2) A subranging type A / D converter according to a second embodiment of the present invention relates to a modification of the above-described first embodiment, and its configuration is shown in an equivalent circuit of FIG. That is, in the second embodiment, the switch means S of the first embodiment is used.
W is constituted by one switch means SWA,
The switch means SWA is controlled by an inverted clock φ3 bar of the third clock φ3. Other points are the same as the first embodiment. Therefore, the third clock φ3 is H
The lower comparison period in the level, capacitance C e is the node Na
Will not be connected to. In this case, improvement of the linearity of the reduction · A / D conversion result of the error of the ladder resistor is realized similarly, the best linearity of the A / D conversion result particularly when the capacitance C e = 2C c This is the same as in the first embodiment.
【0036】[0036]
【発明の効果】請求項1に係るサブレンジング型A/D
変換器によれば、上位比較時に生じるラダー抵抗への電
流の流出入を増加することができ、これにより上位比較
時の誤差を増加し、絶対値の大きな下位比較時の誤差と
相殺させることで、A/D変換結果の改善を図ることが
できる。しかも、本サブレンジング型A/D変換器によ
れば、容量の値を適切に設定することにより、ラダー抵
抗のタップ電圧のたわみをキャンセル可能としてA/D
直線性を改善することができる。 The sub-ranging type A / D according to claim 1
According to the converter, it is possible to increase the inflow and outflow of current to the ladder resistor generated at the time of the upper-order comparison, thereby increasing the error at the time of the upper-order comparison and offsetting the error at the time of the lower-order comparison having a large absolute value. , A / D conversion results can be improved. Moreover, this subranging type A / D converter
The ladder resistance by setting the capacity value appropriately.
A / D with deflection of tap voltage of resistance being cancelable
The linearity can be improved.
【0037】[0037]
【0038】請求項2に係るサブレンジング型A/D変
換器によれば、ラダー抵抗のタップ電圧のたわみをキャ
ンセルすることができ、これによりA/D変換結果の直
線性を最適なものに改善することができる。[0038] According to subranging A / D converter according to claim 2, it is possible to cancel the deflection of the tap voltage of the ladder resistor, thereby improving the optimum linearity of the A / D conversion result can do.
【0039】請求項3に係るサブレンジング型A/D変
換器によれば、ラダー抵抗のタップ電圧のたわみの低減
及びそれに伴うA/D直線性の改善を実現できる。According to the subranging type A / D converter according to the third aspect , it is possible to reduce the deflection of the tap voltage of the ladder resistor and to improve the A / D linearity accordingly.
【0040】請求項4に係るサブレンジング型A/D変
換器によれば、ラダー抵抗のタップ電圧のたわみの低減
及びそれに伴うA/D直線性の改善を実現できる。According to the subranging type A / D converter according to the fourth aspect , it is possible to reduce the deflection of the tap voltage of the ladder resistor and to improve the A / D linearity accordingly.
【0041】請求項5に係るサブレンジング型A/D変
換器によれば、上位比較時に生じるラダー抵抗への電流
の流出入を増加することができ、絶対値の大きな下位比
較時の誤差を低減してA/D変換結果の改善を図ること
ができる。According to the subranging type A / D converter according to the fifth aspect , it is possible to increase the current flowing into and out of the ladder resistor at the time of the upper-order comparison, and reduce the error at the time of the lower-order comparison having a large absolute value. As a result, the A / D conversion result can be improved.
【図1】 本発明の一実施例としてのサブレンジング型
A/D変換器の等価回路を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an equivalent circuit of a subranging type A / D converter as one embodiment of the present invention.
【図2】 各スイッチのタイミングを示すタイミングチ
ャートである。FIG. 2 is a timing chart showing the timing of each switch.
【図3】 図1のA/D変換器の具体的な実現方法を示
す図である。FIG. 3 is a diagram showing a specific implementation method of the A / D converter of FIG. 1;
【図4】 本発明の実施例の効果を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the effect of the embodiment of the present invention.
【図5】 この発明の他の実施例としてのサブレンジン
グ型A/D変換器の等価回路を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an equivalent circuit of a subranging type A / D converter as another embodiment of the present invention.
【図6】 従来のユニファイド方式のサブレンジング型
A/D変換器の回路を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a circuit of a conventional unified subranging A / D converter.
【図7】 各期間でのスイッチ群の接続状態を示す図で
ある。7 is a view to view the connection state of the switches in each period.
【図8】 各比較時に生じるタップ電圧のたわみの計算
結果を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a calculation result of a deflection of a tap voltage generated in each comparison.
【図9】 上位比較時のスイッチの切り換えにより生じ
る充放電電流を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a charge / discharge current generated by switching of a switch at the time of upper-order comparison.
1 ラダー抵抗、2 アナログ入力端子、3 スイッチ
群、4 比較器アレー、5 ディジタル加算器、8 上
位比較用タップ電圧入力端子、9 下位比較用タップ電
圧入力端子、10 インバータ、Va アナログ入力電
圧、Vrc 上位比較用タップ電圧、Vrf 下位比較用タ
ップ電圧、Cc 入力容量、Ce 容量、Ce1 第1容
量、Ce2 第2容量、SW1 第1スイッチ素子、SW
2 第2スイッチ素子、SW3 第3スイッチ素子、S
W,SWA スイッチ手段。1 ladder resistance, 2 analog input terminals, 3 switches, 4 comparator array, 5 digital adder, tap voltage input terminal 8 upper comparison, the tap voltage input terminal 9 lower comparison, 10 inverter, V a analog input voltage, V rc upper comparison tap voltage, V rf lower comparison tap voltage, C c input capacitance, C e capacitance, C e1 first capacitor, C e2 second capacitor, SW1 first switch element, SW
2 Second switch element, SW3 Third switch element, S
W, SWA switch means.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−212120(JP,A) 特開 平4−242321(JP,A) 特開 平1−190120(JP,A) 特開 昭57−141124(JP,A) 実開 平4−38138(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 1/00 - 1/88 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-61-212120 (JP, A) JP-A-4-242321 (JP, A) JP-A-1-190120 (JP, A) JP-A 57-212 141124 (JP, A) Hira 4-38138 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H03M 1/00-1/88
Claims (5)
前記ラダー抵抗の各タップとアナログ入力端子とに接続
され且つサンプル期間,上位比較期間及び下位比較期間
はそれぞれ第1,第2及び第3クロックにより制御され
るスイッチ群と、複数の電圧比較器を有する比較器アレ
ーと、ディジタル加算器とを備えたサブレンジング型A
/D変換器において、前記複数の電圧比較器のそれぞれは、 前記スイッチ群に接続されたノードと、 前記ノードに接続され且つその出力が前記ディジタル加
算器へ送信される入力容量と、 その一端がグランド側に接続され且つその他端が前記下
位比較期間を除いて前記ノードに接続された容量とを、 備えることにより、 前記複数の電圧比較器のそれぞれの入力容量値を前記上
位比較期間と前記下位比較期間とでは異なる値に設定し
たことを特徴とする、 サブレンジング型A/D変換器。A ladder resistor for dividing a reference voltage by resistance;
A switch group connected to each tap of the ladder resistor and an analog input terminal and controlled by first, second and third clocks during a sample period, an upper comparison period and a lower comparison period, respectively, and a plurality of voltage comparators; Type A with comparator array and digital adder
/ D converter, each of the plurality of voltage comparators includes a node connected to the switch group, and an output connected to the node and having the output of the digital adder.
The input capacitance to be sent to the calculator, one end of which is connected to the ground side and the other end is
A capacitance connected to the node except for the potential comparison period , whereby the input capacitance values of the plurality of voltage comparators are set to different values in the upper comparison period and the lower comparison period. A sub-ranging type A / D converter characterized by the above -mentioned.
定されていることを特徴とする、請求項1記載のサブレ
ンジング型A/D変換器。2. The method according to claim 1, wherein the capacitance is set to a value twice as large as the input capacitance.
The sub-ranging type A / D converter according to claim 1, wherein
によりそれぞれ制御され且つ並列接続された第1及び第
2スイッチ素子を介して、前記ノードに接続されること
を特徴とする、請求項1記載のサブレンジング型A/D
変換器。3. The system according to claim 2, wherein the capacity is the first and second clocks.
And the first and the
Being connected to the node via a two-switch element
The sub-ranging type A / D according to claim 1, characterized in that :
converter.
ロックにより制御されるスイッチ手段を介して前記ノー
ドに接続されることを特徴とする、請求項1記載のサブ
レンジング型A/D変換器。 4. The capacitor according to claim 3, wherein said capacitor is an inverted clock of said third clock.
The switch is controlled by a lock.
The sub-ranging type A / D converter according to claim 1, wherein the A / D converter is connected to a node .
電圧が入力する上位比較用タップ電圧入力端子と 、前記ラダー抵抗の各タップ電圧の内で下位比較用タップ
電圧が入力する下位比 較用タップ電圧入力端子と 、前記アナログ入力端子に接続され、サンプル期間のみオ
ンするスイッチと 、前記上位比較用タップ電圧入力端子に接続され、上位比
較期間のみオンする別のスイッチと 、前記下位比較用タップ電圧入力端子に接続され、下位比
較期間のみオンする更に別のスイッチと、 前記スイッチ、別のスイッチ及び更に別のスイッチに接
続されたノードと、 前記ノードに接続された入力容量
と、 前記ノードに接続され、前記サンプル期間及び上位比較
期間でのみオンするスイッチ手段と、 前記スイッチ手段とグランドとの間に挿入配設された容
量とを、 備えたことを特徴とする、 サブレンジング型A/D変換器。5. A ladder resistor for dividing a reference voltage by resistance, an analog input terminal to which an analog input voltage is inputted , and a higher-order comparison tap among tap voltages of the ladder resistor.
An upper comparison tap voltage input terminal to which a voltage is input; and a lower comparison tap among the tap voltages of the ladder resistor.
And lower ratio 較用tap voltage input terminal to which a voltage inputs connected to said analog input terminal, the sample period only O
And the main routine switches, connected to the tap voltage input terminal for upper comparison, the upper ratio
Connected to another switch that is turned on only during the comparison period, and the lower comparison tap voltage input terminal.
Another switch that is turned on only during the comparison period, and a switch connected to the switch, another switch, and another switch.
Connected node and input capacitance connected to said node
And connected to the node, the sample period and higher order comparison
A switch device that is turned on only during a period, and a capacitor inserted between the switch device and ground.
And the amount, characterized by comprising, subranging type A / D converter.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP01364095A JP3331081B2 (en) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | Subranging type A / D converter |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH08204561A JPH08204561A (en) | 1996-08-09 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US10105679B2 (en) | 2012-06-26 | 2018-10-23 | Imerys Filtration Minerals, Inc. | Co-agglomerated composite materials |
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- 1995-01-31 JP JP01364095A patent/JP3331081B2/en not_active Expired - Fee Related
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