JP4944715B2 - Pipeline type ADC - Google Patents
Pipeline type ADC Download PDFInfo
- Publication number
- JP4944715B2 JP4944715B2 JP2007228898A JP2007228898A JP4944715B2 JP 4944715 B2 JP4944715 B2 JP 4944715B2 JP 2007228898 A JP2007228898 A JP 2007228898A JP 2007228898 A JP2007228898 A JP 2007228898A JP 4944715 B2 JP4944715 B2 JP 4944715B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output
- stage
- input
- voltage
- mode
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Description
この発明は、パイプライン型ADC(A/D変換回路)に関する。 The present invention relates to a pipeline type ADC (A / D conversion circuit).
図17は従来のパイプライン型ADCの構成を示すブロック図である。図17で示したパイプライン型ADCはアナログ入力AinをA/D変換して7ビットの出力データDout<6:0>を出力する7ビット構成を呈している。 FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of a conventional pipeline type ADC. The pipeline type ADC shown in FIG. 17 has a 7-bit configuration in which analog input Ain is A / D converted to output 7-bit output data Dout <6: 0>.
図17に示すように、サンプルホールド部(S/H)50はアナログ入力Ainをサンプリングしてサンプルホールド出力値SHoutをステージ回路51に出力する。
As shown in FIG. 17, the sample hold unit (S / H) 50 samples the analog input Ain and outputs a sample hold output value SHout to the
ステージ回路51はサンプルホールド出力値SHoutに基づき第1ステージにおけるA/D変換処理を実行し、変換データD1<1:0>を誤り訂正回路56に出力するとともに、余り出力ST1を次段のステージ回路52に出力する。
The
ステージ回路52は余り出力ST1に基づき第2ステージにおけるA/D変換処理を実行し、変換データD2<1:0>を誤り訂正回路56に出力するとともに、余り出力ST2を次段のステージ回路53に出力する。
The
ステージ回路53は余り出力ST2に基づき第3ステージにおけるA/D変換処理を実行し、変換データD3<1:0>を誤り訂正回路56に出力するとともに、余り出力ST3を次段のステージ回路54に出力する。
The
ステージ回路54は余り出力ST3に基づき第4ステージにおけるA/D変換処理を実行し、変換データD4<1:0>を誤り訂正回路56に出力するとともに、余り出力ST4を次段の3ビットADC55に出力する。上述したステージ回路51〜54はそれぞれ1.5ビットのステージ回路として機能する。
The
3ビットADC55はフラッシュ型で構成され、余り出力ST4に基づき3ビットのA/D変換結果である変換データD5<2:0>を誤り訂正回路56に出力する。
The 3-
誤り訂正回路56は、変換データD1<1:0>、変換データD2<1:0>、変換データD3<1:0>、変換データD4<1:0>及び変換データD5<2:0>に基づき誤り訂正処理を行いながら出力データDout<6:0>を出力する。
The
図18はステージ回路52の内部構成を模試的に示す説明図である。図18はステージ回路52を機能で分類した構成を示している。同図に示すように、ステージ回路52はステージ回路51より得た余り出力ST1をサンプルホールド回路21によりサンプリングするとともに、2ビットADC22よってA/D変換して変換データD2<1:0>を得る。そして、変換データD2<1:0>は外部の誤り訂正回路56(図示せず)に出力されるともに2ビットDAC23によってDA変換され出力V23として得られる。
FIG. 18 is an explanatory diagram schematically showing the internal configuration of the
そして、アナログ演算回路24によって余り出力ST1と出力V23との差がとられ、この差(ST1−V23)が増幅回路25によって倍増された後、余り出力ST2として出力される。
Then, the difference between the remainder output ST1 and the output V23 is taken by the analog
図19及び図20はステージ回路52の実際の回路構成を示す回路図である。図19はサンプルモード(Sample Mode)時、図20はホールドモード(Hold Mode)時のスイッチング状況を示している。同図に示すように、ステージ回路52はコンパレータ71,72、ラッチ回路73a、マルチプレクサ回路73b、複数のスイッチSW1,SW2、キャパシタ74,75及びオペアンプ76から構成される。
19 and 20 are circuit diagrams showing the actual circuit configuration of the
コンパレータ71は余り出力ST1と参照電圧+Vref/4とを比較し、その比較結果をラッチ回路73aに出力する。コンパレータ72は余り出力ST1と参照電圧−Vref/4とを比較し、その比較結果をラッチ回路73aに出力する。なお、本明細書中において、参照電圧−Vref/4とは正確には(Vref−Vref/4)を意味する。また、参照電圧+Vref/4とは正確には(0+Vref/4)を意味する。
The
ラッチ回路73aはコンパレータ71,72の比較結果をラッチし、変換データD2<1:0>として外部(誤り訂正回路56)に出力する。
The
マルチプレクサ回路73bはラッチ回路73aにラッチされた変換データD2<1:0>をD/A変換した参照電圧Vrを出力する。
The
マルチプレクサ回路73bの出力はスイッチSW2を介してノードN12に接続される。ノードN12はスイッチSW1を介して余り出力ST1(の入力部)と接続される。
The output of the
また、ノードN12とノードN13との間に容量値Csのキャパシタ75が介挿され、ノードN13とコモン電圧VCM(の入力部)とがスイッチSW1を介して接続される。また、ノードN13とノードN14とがスイッチSW2を介して接続される。ノードN14とコモン電圧VCMとがスイッチSW1を介して接続される。
In addition, a
オペアンプ76は負入力がノードN14に接続され、正入力にコモン電圧VCMを受ける。オペアンプ76の出力であるノードN15から余り出力ST2が出力される。また、ノードN15はスイッチSW1を介してコモン電圧VCMと接続される。
The
なお、コモン電圧VCMとは、オペアンプ76等の差動増幅回路の差動入力における基準電圧を意味し、接地レベル,電源電圧Vdd間の中間電位に設定されるのが一般的である。なお、コモン電圧VCMとして、接地レベル,電源電圧Vddを含み、接地レベル,電源電圧Vdd間の任意の電位に設定することが可能である。
The common voltage VCM means a reference voltage at a differential input of a differential amplifier circuit such as the
ノードN15はスイッチSW2を介してノードN11とも接続される。ノードN11はスイッチSW1を介して余り出力ST1と接続され、ノードN11とノードN13との間に容量値Cfのキャパシタ74が介挿される。
Node N15 is also connected to node N11 via switch SW2. The node N11 is connected to the remainder output ST1 through the switch SW1, and a
図19に示すように、サンプルモード時には、複数のスイッチSW1及び複数のスイッチSW2のうち複数のスイッチSW1が全てオン状態となり、複数のスイッチSW2が全てオフ状態となる。 As shown in FIG. 19, in the sample mode, the plurality of switches SW1 among the plurality of switches SW1 and the plurality of switches SW2 are all turned on, and the plurality of switches SW2 are all turned off.
このようなサンプルモード時において、キャパシタ74,75の端子間電圧は余り出力ST1の電圧に追従する。
In such a sample mode, the voltage between the terminals of the
図20に示すように、ホールドモード時には、複数のスイッチSW1及び複数のスイッチSW2のうち複数のスイッチSW2が全てオン状態となり、複数のスイッチSW1が全てオフ状態となる。 As shown in FIG. 20, in the hold mode, the plurality of switches SW2 among the plurality of switches SW1 and the plurality of switches SW2 are all turned on, and the plurality of switches SW1 are all turned off.
このようなホールドモード時において、余り出力ST1とある閾値(+Vref/4,-Vref/4)とを比較するコンパレータ71,72の比較結果からマルチプレクサ回路73bにより選択された参照電圧Vrと、上述したサンプルモードでキャパシタ74,75に蓄積された電圧とに基づくを演算処理が実行される。その結果、ノードN15より余り出力ST2を得ることができる。
In such a hold mode, the reference voltage Vr selected by the
図21及び図22は互いに直列に接続されたステージ回路52及びステージ回路53の動作状態を示す回路図である。図21はサンプルモード状態、図22はホールドモード状態のスイッチング状況を示している。同図に示すように、ステージ回路53はコンパレータ81,82、ラッチ回路83a、マルチプレクサ回路83b、複数のスイッチSW1,SW2、キャパシタ84,85及びオペアンプ86から構成される。
21 and 22 are circuit diagrams showing the operating states of the
コンパレータ81は余り出力ST2と参照電圧+Vref/4とを比較し、その比較結果をラッチ回路83aに出力する。コンパレータ82は余り出力ST2と参照電圧−Vref/4とを比較し、その比較結果をラッチ回路83aに出力する。
The
ラッチ回路83aはコンパレータ81,82の比較結果をラッチし、変換データD3<1:0>として外部(誤り訂正回路56)に出力する。
The
マルチプレクサ回路83bはラッチ回路83aにラッチされた変換データD3<1:0>をD/A変換した参照電圧Vrを出力する。
The
マルチプレクサ回路83bの出力はスイッチSW2を介してノードN22に接続される。ノードN22はスイッチSW1を介して余り出力ST2(の入力部)と接続される。
The output of the
また、ノードN22とノードN23との間に容量値Csのキャパシタ85が介挿され、ノードN23とコモン電圧VCM(の入力部)とがスイッチSW1を介して接続される。また、ノードN23とノードN24とがスイッチSW2を介して接続される。ノードN24とコモン電圧VCMとがスイッチSW1を介して接続される。 In addition, a capacitor 85 having a capacitance value Cs is inserted between the node N22 and the node N23, and the node N23 and the common voltage VCM (input section thereof) are connected via the switch SW1. Further, the node N23 and the node N24 are connected through the switch SW2. Node N24 and common voltage VCM are connected via switch SW1.
オペアンプ86は負入力がノードN24に接続され、正入力にコモン電圧VCMを受ける。オペアンプ86の出力であるノードN25から余り出力ST3が出力される。また、ノードN25はスイッチSW1を介してコモン電圧VCMと接続される。
The
ノードN25はスイッチSW2を介してノードN21とも接続される。ノードN21はスイッチSW1を介して余り出力ST2と接続され、ノードN21とノードN23との間に容量値Cfのキャパシタ84が介挿される。
Node N25 is also connected to node N21 via switch SW2. The node N21 is connected to the remainder output ST2 via the switch SW1, and a
図21に示すように、ホールドモード時には、ステージ回路53の複数のスイッチSW1及び複数のスイッチSW2のうち複数のスイッチSW2が全てオン状態となり、複数のスイッチSW1が全てオフ状態となる。
As shown in FIG. 21, in the hold mode, all of the plurality of switches SW2 among the plurality of switches SW1 and the plurality of switches SW2 of the
図22に示すように、サンプルモード時には、ステージ回路53は、複数のスイッチSW1及び複数のスイッチSW2のうち複数のスイッチSW1が全てオン状態となり、複数のスイッチSW2が全てオフ状態となる。
As shown in FIG. 22, in the sample mode, in the
なお、ステージ回路53のホールドモード時及びサンプルモード時の動作は、ステージ回路52と同様に行われる。すなわち、変換対象が余り出力ST1から余り出力ST2に代わる以外、ステージ回路53はステージ回路52と同様な動作を実行する。
The operation of the
このように、パイプライン型ADCの直列に接続されるステージ回路間においては、一方がサンプルモードであると他方は必ずホールドモードとなる動作特質が存在する。 As described above, between the stage circuits connected in series in the pipeline type ADC, there is an operation characteristic in which one is in the sample mode and the other is necessarily in the hold mode.
この動作特質を利用して、1つのオペアンプを直列に接続される2つのステージ回路間で共有し、低消費電力化とレイアウトの小面積化を実現しようとした回路が、非特許文献1に開示されている。
図23は非特許文献1に開示された従来の縦型シェアードアンプ構成のパイプライン型ADCの構成を示すブロック図である。図23で示したパイプライン型ADCはアナログ入力AinをA/D変換して7ビットの出力データDout<6:0>を出力する7ビット構成を呈している。
FIG. 23 is a block diagram showing a configuration of a pipelined ADC having a conventional vertical shared amplifier configuration disclosed in
図23に示すように、サンプルホールド部50はアナログ入力Ainをサンプリングしてサンプルホールド出力値SHoutをステージ回路57に出力する。
As shown in FIG. 23, the
ステージ回路57はサンプルホールド出力値SHoutに基づき第1及び第2ステージにおけるA/D変換処理を実行し、変換データD1<1:0>及び変換データD2<1:0>を誤り訂正回路56に出力するとともに、余り出力ST12を次段のステージ回路58に出力する。
The
ステージ回路58は余り出力ST12に基づき第3及び第4ステージにおけるA/D変換処理を実行し、変換データD3<1:0>及び変換データD4<1:0>を誤り訂正回路56に出力するとともに、余り出力ST34を3ビットADC55に出力する。
The
3ビットADC55はフラッシュ型で構成され、余り出力ST34に基づき3ビットのA/D変換結果である変換データD5<2:0>を誤り訂正回路56に出力する。
The 3-
誤り訂正回路56は、変換データD1<1:0>、変換データD2<1:0>、変換データD3<1:0>、変換データD4<1:0>及び変換データD5<3:0>に基づき誤り訂正処理を行いながら出力データDout<6:0>を出力する。
The
図24はステージ回路57の実際の回路構成を示す回路図である。同図に示すように、ステージ回路57は第1ステージ部57a、第2ステージ部57b及びオペアンプ共用部57cから構成される。
FIG. 24 is a circuit diagram showing an actual circuit configuration of the
同図において、第1ステージ部57aがサンプルモード(Sample Mode)時、第2ステージ部57bホールドモード(Hold Mode)時のスイッチング状況を示している。
In the same figure, the switching state when the
第1ステージ部57aは、コンパレータ61,62、ラッチ回路63a、マルチプレクサ回路63b、複数のスイッチSW1,SW2及びキャパシタ64,65から構成される。これらの接続構成は図21及び図22で示したステージ回路52と同様である(オペアンプ76相当部分除く)。なお、第1ステージ部57aのコンパレータ61,62、ラッチ回路63a、マルチプレクサ回路63b、複数のスイッチSW1,SW2及びキャパシタ64,65は、ステージ回路52のコンパレータ71,72、ラッチ回路73a、マルチプレクサ回路73b、複数のスイッチSW1,SW2及びキャパシタ74,75に対応する。また、第1ステージ部57aのノードN41〜N44はステージ回路52のノードN11〜N14に対応する。
The
一方、第2ステージ部57bは図21及び図22で示した従来構成のステージ回路52に相当する(オペアンプ76を除く)。
On the other hand, the second stage unit 57b corresponds to the
共用オペアンプ77は負入力が第2ステージ部57bのノードN14に接続され、正入力にコモン電圧VCMを受ける。共用オペアンプ77の出力部であるノードN15より余り出力ST12が得られる。また、ノードN15はスイッチSW2を介して第1ステージ部57aのノードN41に接続されるとともに、スイッチSW2を介して第2ステージ部57bのノードN11に接続される。
The common
図25及び図26はステージ回路57の動作状況を模試的に示す回路図である。これらの図に示すように、第1ステージ部57aのうちコンパレータ61,62、ラッチ回路63a及びマルチプレクサ回路63bからなる第1ステージAD・DA変換部分93(図24参照)を省略し、第1ステージ部分91として示している。同様に、第2ステージ部57bのうちコンパレータ71,72、ラッチ回路73a及びマルチプレクサ回路73bからなる第2ステージAD・DA変換部分94(図24参照)を省略し、第2ステージ部分92として示している。
25 and 26 are circuit diagrams schematically showing the operation state of the
第1ステージ部分91への入力電圧Viはサンプルホールド出力値SHoutを意味し、参照電圧Vrは第1ステージAD・DA変換部分93のマルチプレクサ回路63bからの出力電圧を意味し、参照電圧Vr(1)は第2ステージAD・DA変換部分94のマルチプレクサ回路73bからの出力電圧を意味する。
The input voltage Vi to the
また、図25及び図26においては、共用オペアンプ77の負入力の入力容量であるキャパシタ78(容量値Cp)の存在を示している。このキャパシタ78は一方電極が共用オペアンプ77の負入力に接続され、他方電極がコモン電圧VCMが付与される。
25 and 26 show the presence of a capacitor 78 (capacitance value Cp) that is a negative input capacitance of the shared
なお、図25は第1の状態(第1ステージ部分91がサンプルモード時、第2ステージ部分92がホールドモード時)を示しており、図26は第2の状態(第1ステージ部分91がホールドモード時、第2ステージ部分92がサンプルモード時)を示している。
FIG. 25 shows the first state (when the
ステージ回路57の第1の状態を示す図25において、第1ステージ部分91はサンプルモード状態であり、複数のスイッチSW1及び複数のスイッチSW2のうち複数のスイッチSW1が全てオン状態となり、複数のスイッチSW2が全てオフ状態となる。一方、第2ステージ部分92はホールドモード状態であり、複数のスイッチSW1及び複数のスイッチSW2のうち複数のスイッチSW2が全てオン状態となり、複数のスイッチSW1が全てオフ状態となる。
In FIG. 25 showing the first state of the
このとき、第1ステージ部分91におけるキャパシタ64,65のノードN43側の電荷Qaは、以下の式(1)で表される。
At this time, the charge Qa on the node N43 side of the
また、キャパシタ78の一方電極,他方電極間に電位差Vxが発生する。すなわち、キャパシタ78の一方電極の電位は電位差Vx+コモン電圧VCMとなる。したがって、電位差Vxは{Vx=−(Vo/A)}で表される。なお、「A」は共用オペアンプ77の増幅率、Voは共用オペアンプ77の出力電圧を意味する。
Further, a potential difference Vx is generated between one electrode and the other electrode of the
この電位差Vxにより、共用オペアンプ77のキャパシタ78に以下の式(2)で示す電荷Qpが蓄積される。
Due to this potential difference Vx, a charge Qp expressed by the following equation (2) is accumulated in the
このキャパシタ78に電荷が蓄積された状態で、第1の状態(図25)から第2の状態(図26)に変化した場合を考える。
Consider the case where the
ステージ回路57の第2の状態を示す図26において、第1ステージ部分91はホールドモード時であり、複数のスイッチSW1及び複数のスイッチSW2のうち複数のスイッチSW2が全てオン状態となり、複数のスイッチSW1が全てオフ状態となる。一方、第2ステージ部分92はサンプルモード時であり、複数のスイッチSW1及び複数のスイッチSW2のうち複数のスイッチSW1が全てオン状態となり、複数のスイッチSW2が全てオフ状態となる。
In FIG. 26 showing the second state of the
このとき、ノードN44側におけるキャパシタ78の蓄積電荷Qbは以下の式(3)で表される。なお、電位差Vx1は第2の状態におけるキャパシタ78の一方電極側の電位差を意味し、出力電圧Vo1との間に{Vx1=−Vo1/A}の関係を有する。
At this time, the accumulated charge Qb of the
そして、電荷保存則より、{Qa+Qp=Qb}が成り立つことから、出力電圧Vo1が以下の式(4)により求められる。 Since {Qa + Qp = Qb} is established from the law of conservation of charge, the output voltage Vo1 is obtained by the following equation (4).
ここで、{(Cs+Cf+Cp)/A<<Cf}とすると、式(4)から式(5)に簡略化される。 Here, when {(Cs + Cf + Cp) / A << Cf}, the formula (4) is simplified to the formula (5).
この式(5)の二重下線で示したがオフセットとして出力される。上記非特許文献1では、これを"Memory Effect"として記述されている。また、このオフセットは、第1の状態と第2の状態とを繰り返すごとに大きくなっていく傾向を有する。
The double underline of this equation (5) is output as an offset. In the
図27は上記"Memory Effect"によるオフセットの増加現象を模式的に示す説明図である。なお、図27の(a) 〜(e) において、説明の都合上、図25及び図26の内容を簡略化して示している。 FIG. 27 is an explanatory diagram schematically showing an offset increase phenomenon due to the “Memory Effect”. In FIGS. 27A to 27E, the contents of FIGS. 25 and 26 are simplified for convenience of explanation.
同図に示すように、パイプライン型ADCにおけるステージ回路57は第1の状態と第2の状態とを交互に繰り返す。すなわち、ステージ回路57は(a) 〜(e) の順で動作を行い、(a) 〜(e) のうち、(a) ,(c) 及び(e) の際は第1の状態となり、(b) 及び(d) の際は第2の状態となる。以下、図27を参照して、ステージ回路57の動作を説明する。
As shown in the figure, the
まず、図27の(a) に示すように、ステージ回路57の第1ステージ部分91はサンプルモードとなり、第2ステージ部分92がホールドモードとなり、共用オペアンプ77より出力電圧Voが得られる。なお、参照電圧Vr(0)は第2ステージAD・DA変換部分94の参照電圧Vrを意味する。このとき、出力電圧Voが得られる。
First, as shown in FIG. 27A, the
次に、図27の(b) に示すように、ステージ回路57の第1ステージ部分91はホールドモードとなり、第2ステージ部分92がサンプルモードとなり、共用オペアンプ77より以下の式(6)に示す出力電圧Vo1が得られる。なお、参照電圧Vr(1)は第1ステージAD・DA変換部分93の参照電圧Vrを意味する。なお、式(6)において、電位差Vx1(=−Vo1/A)を意味する。
Next, as shown in (b) of FIG. 27, the
その後、図27の(c) に示すように、ステージ回路57の第1ステージ部分91はサンプルモードとなり、第2ステージ部分92がホールドモードとなり、共用オペアンプ77より以下の式(7)に示す出力電圧Vo2が得られる。なお、参照電圧Vr(2)は第2ステージAD・DA変換部分94の参照電圧Vrを意味する。また、式(7)において、電位差Vx2(=−Vo2/A)を意味し、斜線部分は数式として無視できる部分を意味する。
Thereafter, as shown in (c) of FIG. 27, the
次に、図27の(d) に示すように、ステージ回路57の第1ステージ部分91はホールドモードとなり、第2ステージ部分92がサンプルモードとなり、共用オペアンプ77より以下の式(8)に示す出力電圧Vo2が得られる。なお、参照電圧Vr(3)は第1ステージAD・DA変換部分93の参照電圧Vrを意味する。なお、式(8)において、電位差Vx3(=−Vo3/A)を意味し、斜線部分は数式として無視できる部分を意味する。
Next, as shown in (d) of FIG. 27, the
さらに、図27の(e) に示すように、ステージ回路57の第1ステージ部分91はサンプルモードとなり、第2ステージ部分92がホールドモードとなり、共用オペアンプ77より以下の式(9)に示す出力電圧Vo4が得られる。なお、参照電圧Vr(4)は第2ステージAD・DA変換部分94の参照電圧Vrを意味する。なお、式(9)において、電位差Vx4(=Vo4/A)を意味し、斜線部分は数式として無視できる部分を意味する。
Further, as shown in FIG. 27 (e), the
このように、シェアードアンプ構成のパイプライン型ADCを構成する場合、構成部であるステージ回路57は動作繰り返す毎に、オフセット(式(6)〜式(9)の二重下線部分)が増加する現象が生じる。このため、AD変換精度が劣化してしまうという問題点があった。
As described above, when a pipelined ADC having a shared amplifier configuration is configured, the offset (the double underlined portion of Expressions (6) to (9)) increases each time the
この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、低消費電力化とレイアウトの小面積化を図り、かつ高いA/D変換精度を有するパイプライン型ADCを得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to obtain a pipeline type ADC having low power consumption and a small layout area and having high A / D conversion accuracy.
この発明の一実施の形態によれば、パイプライン型ADCは第1及び第2のステージ部分間において共用増幅器を共用している。そして、第1ステージ部分内に設けられ、第1ステージ部分のサンプルモード時において、共用増幅部の第1負入力の電位をリセット電圧に初期化する第1のリセット手段を有する。さらに、パイプライン型ADCは、第2ステージ部分内に設けられ、第2ステージ部分のサンプルモード時において上記共用増幅部の第2負入力の電位をリセット電圧に初期化する第2のリセット手段を有する。 According to one embodiment of the present invention, the pipeline type ADC shares a shared amplifier between the first and second stage portions. A first reset means is provided in the first stage portion, and initializes the potential of the first negative input of the shared amplifier to a reset voltage in the sample mode of the first stage portion. Further, the pipeline type ADC is provided in the second stage portion, and includes a second reset means for initializing the potential of the second negative input of the shared amplification unit to a reset voltage in the sample mode of the second stage portion. Have.
この実施の形態によれば、パイプライン型ADCは第1及び第2のステージ部分間において共用増幅器を共用することにより、低消費電力化とレイアウトの小面積化を図っている。 According to this embodiment, the pipeline type ADC shares the common amplifier between the first and second stage portions, thereby reducing the power consumption and the layout area.
加えて、第1及び第2のステージ部分はそれぞれサンプルモード時毎に共用増幅器の第1及び第2負入力の電位をリセット電圧に初期化する第1及び第2のリセット手段を有している。このため、パイプライン型ADCは、高いA/D変換精度を発揮することができる。 In addition, each of the first and second stage portions has first and second reset means for initializing the potentials of the first and second negative inputs of the shared amplifier to a reset voltage for each sample mode. . For this reason, the pipeline type ADC can exhibit high A / D conversion accuracy.
<実施の形態1>
図1はこの発明の実施の形態1である縦型シェアードアンプ構成のパイプライン型ADCの構成を示すブロック図である。図1で示したパイプライン型ADCはアナログ入力AinをA/D変換して7ビットの出力データDout<6:0>を出力する7ビット構成を呈している。
<
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a pipelined ADC having a vertical shared amplifier configuration according to
図1に示すように、サンプルホールド部10はアナログ入力Ainをサンプリングしてサンプルホールド出力値SHoutをステージ回路1に出力する。
As shown in FIG. 1, the
ステージ回路1はサンプルホールド出力値SHoutに基づき第1及び第2ステージ用の変換範囲におけるそれぞれのA/D変換処理(部分的なA/D変換処理)を実行し、変換データD1<1:0>及び変換データD2<1:0>を誤り訂正回路6に出力するとともに、余り出力ST12を次段のステージ回路2に出力する。変換データD1<1:0>はステージ回路1の第1ステージ部分により得られ、変換データD2<1:0>はステージ回路1の第2ステージ部分より得られる。
The
ステージ回路2は余り出力ST12に基づき第3及び第4ステージ用の変換範囲におけるA/D変換処理を実行し、変換データD3<1:0>及び変換データD4<1:0>を誤り訂正回路6に出力するとともに、余り出力ST34を3ビットDAC5に出力する。変換データD3<1:0>はステージ回路2の第3ステージ部分により得られ、変換データD4<1:0>はステージ回路2の第4ステージ部分より得られる。
The
3ビットDAC5はフラッシュ型で構成され、余り出力ST34に基づき3ビットのA/D変換結果である変換データD5<2:0>を誤り訂正回路6に出力する。
The 3-
誤り訂正回路6は、変換データD1<1:0>、変換データD2<1:0>、変換データD3<1:0>、変換データD4<1:0>及び変換データD5<3:0>に基づき誤り訂正処理を行いながら出力データDout<6:0>を出力する。
The
図2及び図3はステージ回路1の動作状況を模試的に示す回路図である。これらの図に示すように、ステージ回路1は第1ステージ部分11、第2ステージ部分12、共用オペアンプ37、キャパシタ38及び48を主要構成としている。
2 and 3 are circuit diagrams schematically showing the operation state of the
図2において、第1ステージ部分11がサンプルモード(Sample Mode)時、第2ステージ部57bホールドモード(Hold Mode)時のスイッチング状況を示している。
FIG. 2 shows a switching state when the
第1ステージ部分11は、複数のスイッチSW1,SW2,SWa及びキャパシタ34,35から構成される。なお、スイッチSWaはノードN3とコモン電圧VCMとの間に設けられる。これらの接続構成は図25で示した第1ステージ部分91と同様である。第1ステージ部分11のキャパシタ34及び35は第1ステージ部分91のキャパシタ64及び65に対応し、第1ステージ部分11のノードN1〜N3は第1ステージ部分91のノードN41〜N43に対応する。
The
また、ノードN3,コモン電圧VCM間のスイッチSWaはノードN43,コモン電圧VCM間のスイッチSW1に対応する。このスイッチSWaはスイッチSW1と同じタイミングでオン,オフする。 The switch SWa between the node N3 and the common voltage VCM corresponds to the switch SW1 between the node N43 and the common voltage VCM. The switch SWa is turned on / off at the same timing as the switch SW1.
また、入力電圧Vi(入力関連電圧)はサンプルホールド部10より得られるサンプルホールド出力値SHoutを意味し、参照電圧Vrは図24で示した第1ステージAD・DA変換部分93と同様な構成の第1ステージAD・DA変換部分より出力される参照電圧Vrを意味する。
Further, the input voltage Vi (input related voltage) means the sample hold output value SHout obtained from the
第2ステージ部分12は、複数のスイッチSW1,SW2,SWb及びキャパシタ44,45から構成される。これらの接続構成は図25で示した第2ステージ部分92と同様である。第2ステージ部分12のキャパシタ44及び45は第2ステージ部分92のキャパシタ74及び75に対応し、第2ステージ部分12のノードN6〜N8は第2ステージ部分92のノードN11〜N13に対応する。
The
第2ステージ部分12のノードN8はスイッチSWbを介してコモン電圧VCMに接続される。このスイッチSWbはスイッチSW1と同じタイミングでオン,オフする。
The node N8 of the
また、参照電圧Vr(0)は図24で示した第2ステージAD・DA変換部分94と同様な構成の第2ステージAD・DA変換部分より出力される参照電圧Vrを意味する。
Further, the reference voltage Vr (0) means the reference voltage Vr output from the second stage AD / DA conversion part configured similarly to the second stage AD /
また、第1ステージ部分11のノードN3がノードN4に接続され、このノードN4が共用オペアンプ37の第1負入力(第1の増幅入力部)に接続される。同様にして、第2ステージ部分12のノードN8がノードN9に接続され、このノードN9が共用オペアンプ37の第2負入力(第2の増幅入力部)に接続される。
Further, the node N3 of the
ノードN4とコモン電圧VCM間に共用オペアンプ37の入力容量であるキャパシタ38(容量値Cp1)が存在し、同様にして、ノードN9とコモン電圧VCM間に入力容量であるキャパシタ48(容量値Cp2)が存在する。
A capacitor 38 (capacitance value Cp1) that is an input capacitance of the shared
共用オペアンプ37(共用増幅部)は4入力1出力構成を呈しており、第1負入力,第1正入力(第1,第2の増幅入力部)間の電位差及び第2負入力,第2正入力(第3,第4の増幅入力部)間の電位差を増幅して、ノードN10より出力電圧Voを出力する。また、共用オペアンプ37の第1及び第2正入力には、第1及び第2の比較用電圧としてコモン電圧VCMが付与される。
The common operational amplifier 37 (common amplification unit) has a four-input one-output configuration. The potential difference between the first negative input and the first positive input (first and second amplification input units) and the second negative input and second The potential difference between the positive inputs (third and fourth amplification input units) is amplified, and the output voltage Vo is output from the node N10. The common voltage VCM is applied to the first and second positive inputs of the shared
なお、図2は第1の状態(第1ステージ部分11がサンプルモード時、第2ステージ部分12がホールドモード時)を示しており、図3は第2の状態(第1ステージ部分11がホールドモード時、第2ステージ部分12がサンプルモード時)を示している。
2 shows the first state (when the
ステージ回路1の第1の状態を示す図2において、第1ステージ部分11はサンプルモードであり、複数のスイッチSW1及び複数のスイッチSW2並びにスイッチSWaのうち複数のスイッチSW1全てとスイッチSWaがオン状態となり、複数のスイッチSW2が全てオフ状態となる。一方、第2ステージ部分12はホールドモードであり、複数のスイッチSW1及び複数のスイッチSW2並びにスイッチSWaのうち複数のスイッチSW2が全てオン状態となり、複数のスイッチSW1の全てとスイッチSWaがオフ状態となる。
In FIG. 2 showing the first state of the
このとき、第1ステージ部分11におけるキャパシタ34,35のノードN3側の電荷Qaは、前述した式(1)で表される。このように、第1ステージ部分11は入力電圧Viをサンプリングする。
At this time, the charge Qa on the node N3 side of the
このとき、オン状態のスイッチSWaによって第1ステージ部分11のノードN4(ノードN3)はコモン電圧VCMが付与される。その結果、キャパシタ38の一方電極,他方電極間に電位差がなくキャパシタ38の電荷はリセットされ“0”となる。すなわち、キャパシタ38に前述した式(2)で示す電荷Qpが蓄積されることはない。その後、第1の状態(図2)から第2の状態(図3)に変化した場合を考える。
At this time, the common voltage VCM is applied to the node N4 (node N3) of the
なお、上記した以外に、第1ステージ部分11は、サンプルモード時に入力電圧Viに対し第1ステージ部分の変換範囲(第1の範囲)のA/D変換処理(第1の部分的なA/D変換処理)を実行し、2ビットの変換データD1<1:0>(第1の変換データ)を得ている。
In addition to the above, the
また、第2ステージ部分12は、ホールドモード時において、サンプリングした余り出力ST1と変換データD2<1:0>をD/A変換した参照電圧Vr(0)との電位差に関連する電圧(第2のステージ出力電圧)をノードN8を介して共用オペアンプ37の第2負入力に出力している。
In the hold mode, the
ステージ回路1の第2の状態を示す図3において、第1ステージ部分11はホールドモードであり、複数のスイッチSW1及び複数のスイッチSW2並びにスイッチSWaのうち複数のスイッチSW2が全てオン状態となり、複数のスイッチSW1の全てとスイッチSWaがオフ状態となる。一方、第2ステージ部分12はサンプルモードであり、複数のスイッチSW1及び複数のスイッチSW2のうち複数のスイッチSW1全てとスイッチSWbがオン状態となり、複数のスイッチSW2が全てオフ状態となる。
In FIG. 3 showing the second state of the
このとき、ノードN4側におけるキャパシタ38の蓄積電荷Qbは前述した式(3)で表される。なお、電位差Vx1は第2の状態におけるキャパシタ38の一方電極側の電位差を意味し、出力電圧Vo1との間に{Vx1=−Vo1/A}の関係を有する。
At this time, the accumulated charge Qb of the
そして、電荷保存則より、{Qa=Qb}が成り立つことから、出力電圧Vo1は以下の式(10)により求められる。 Since {Qa = Qb} is established from the law of conservation of charge, the output voltage Vo1 is obtained by the following equation (10).
このように、第1ステージ部分11は、ホールドモード時に入力電圧Viと変換データD1<1:0>をD/A変換した参照電圧Vr(1)との電位差に関連する電位差Vx1(第1のステージ出力電圧)をノードN3(第1のステージ出力部)より出力する。
As described above, the
この際、式(10)に示すように、ステージ回路1より得られる出力電圧Vo1にはオフセットは存在しない。同様なことは、ステージ回路2においても当てはまる。したがって、実施の形態1のパイプライン型ADCには"Memory Effect"が生じることはない。
At this time, as shown in Expression (10), there is no offset in the output voltage Vo1 obtained from the
その結果、実施の形態1のADCは、共用オペアンプ37を第1ステージ部分11と第2ステージ部分12との間で共用することにより低消費電力化とレイアウトの小面積化を図り、かつ高いA/D変換精度を発揮することができる。
As a result, in the ADC of the first embodiment, the common
なお、上記した以外に、第2ステージ部分12は、サンプルモード時に共用オペアンプ37の出力電圧Vo1を余り出力ST1としてサンプリングするとともに、余り出力ST1に対し第2ステージ部分の変換範囲(第2の範囲)のA/D変換処理(第2の部分的なA/D変換処理)を実行し、2ビットの変換データ変換データD2<1:0>(第2の変換データ)を得ている。
In addition to the above, the
また、ステージ回路2もステージ回路1と同様の構成及び動作を行うことは勿論である。但し、第1ステージ部分11の相当部分は余り出力ST2を入力電圧Viとし余り出力ST3を出力し、第2ステージ部分12の相当部分は余り出力ST3を入力し、余り出力ST4を出力する。
Of course, the
上述したように、実施の形態1のパイプライン型ADCを構成するステージ回路1(2)は、第1ステージ部分11,第2ステージ部分12間で共用増幅器を共用することにより、ADC全体としての低消費電力化とレイアウトの小面積化を図ることができる。
As described above, the stage circuit 1 (2) constituting the pipeline type ADC according to the first embodiment shares the common amplifier between the
加えて、ステージ回路1において、第1ステージ部分11及び第2ステージ部分12はそれぞれサンプルモード時においてノードN4(ノードN3)及びノードN9(ノードN8)の電位をリセット電圧であるコモン電圧VCMに初期化する第1及び第2のリセット手段(スイッチSWa,SWb)を有している。
In addition, in the
このため、第1ステージ部分11及び第2ステージ部分12のサンプルモード時に毎に常にノードN4及びノードN9の電位がコモン電圧VCMにリセットされるため、上述したように"Memory Effect"が生じることはない。
For this reason, since the potentials of the node N4 and the node N9 are always reset to the common voltage VCM every time the
したがって、第1ステージ部分11及び第2ステージ部分12それぞれのホールドモード時において、その前のサンプルモード時のノードN4及びノードN9の電位が、共用オペアンプ37の動作に影響を与えることはない。
Therefore, in the hold mode of each of the
その結果、実施の形態1のパイプライン型ADCは、低消費電力化とレイアウトの小面積化を図り、かつ高いA/D変換精度を発揮することができる。 As a result, the pipeline type ADC of the first embodiment can achieve low power consumption, a small layout, and high A / D conversion accuracy.
(共用オペアンプ37のプリアンプ部分の具体的構成)
図4〜図10はそれぞれ共用オペアンプ37におけるプリアンプ部分の差動増幅器の内部構成例を示す回路図である。いずれも4入力2出力の差動増幅器により実現されている。なお、共用オペアンプ37はプリアンプの後段にさらにアンプ(以下、「後段アンプ」と呼ぶ)を有している。
(Specific configuration of the preamplifier portion of the shared operational amplifier 37)
4 to 10 are circuit diagrams showing examples of the internal configuration of the differential amplifier in the preamplifier portion of the shared
図4に示す差動増幅器OP1は、NMOSトランジスタQ1〜Q7より構成され、NMOSトランジスタQ1,Q2とNMOSトランジスタQ3,Q4とが差動対をなす。 The differential amplifier OP1 shown in FIG. 4 includes NMOS transistors Q1 to Q7, and the NMOS transistors Q1 and Q2 and the NMOS transistors Q3 and Q4 form a differential pair.
ノードN32,N30間にNMOSトランジスタQ1,Q2が並列に設けられ、ノードN31,N30間にNMOSトランジスタQ3,Q4が並列に設けられ、入力差動対となるNMOSトランジスタQ1〜Q4のゲートには入力電圧V11〜V14が付与される。 NMOS transistors Q1 and Q2 are provided in parallel between the nodes N32 and N30, NMOS transistors Q3 and Q4 are provided in parallel between the nodes N31 and N30, and input to the gates of the NMOS transistors Q1 to Q4 which form an input differential pair. Voltages V11 to V14 are applied.
ノードN30がNMOSトランジスタQ7を介して接地され、NMOSトランジスタQ7のゲートには常時オン状態にする固定電圧Vbn1が付与される。NMOSトランジスタQ7は定電流源として機能する。 The node N30 is grounded via the NMOS transistor Q7, and a fixed voltage Vbn1 that is always turned on is applied to the gate of the NMOS transistor Q7. The NMOS transistor Q7 functions as a constant current source.
ドレイン,ゲート共通のNMOSトランジスタQ5及びQ6のドレインが電源電圧Vddに接続され、NMOSトランジスタQ5のソースがノードN32に接続され、NMOSトランジスタQ6のソースがノードN31に接続される。NMOSトランジスタQ5及びQ6は負荷として機能する。 The drains of the drain and gate common NMOS transistors Q5 and Q6 are connected to the power supply voltage Vdd, the source of the NMOS transistor Q5 is connected to the node N32, and the source of the NMOS transistor Q6 is connected to the node N31. NMOS transistors Q5 and Q6 function as a load.
このような構成において、図4で示す差動増幅器OP1は、入力電圧V11,V12と入力電圧V13,V14との電位差に基づく増幅結果を、ノードN31,N32から出力電圧V31,V32として出力することができる。 In such a configuration, the differential amplifier OP1 shown in FIG. 4 outputs the amplification result based on the potential difference between the input voltages V11 and V12 and the input voltages V13 and V14 as output voltages V31 and V32 from the nodes N31 and N32. Can do.
図5に示す差動増幅器OP2は、NMOSトランジスタQ1〜Q4,Q7及び抵抗R1,R2より構成され、NMOSトランジスタQ1,Q2とNMOSトランジスタQ3,Q4とが差動対をなす。 The differential amplifier OP2 shown in FIG. 5 includes NMOS transistors Q1 to Q4 and Q7 and resistors R1 and R2, and the NMOS transistors Q1 and Q2 and the NMOS transistors Q3 and Q4 form a differential pair.
NMOSトランジスタQ5,Q6が抵抗R1,R2に置き換わった点を除き、差動増幅器OP2は図4で示した差動増幅器OP1と同様な構成を呈している。抵抗R1,R2は負荷として機能する。 The differential amplifier OP2 has the same configuration as that of the differential amplifier OP1 shown in FIG. 4 except that the NMOS transistors Q5 and Q6 are replaced with resistors R1 and R2. The resistors R1 and R2 function as a load.
このような構成において、図5で示す差動増幅器OP2は、入力電圧V11,V12と入力電圧V13,V14との電位差に基づく増幅結果を、ノードN31,N32から出力電圧V31,V32として出力することができる。 In such a configuration, the differential amplifier OP2 shown in FIG. 5 outputs the amplification result based on the potential difference between the input voltages V11 and V12 and the input voltages V13 and V14 as output voltages V31 and V32 from the nodes N31 and N32. Can do.
図6に示す差動増幅器OP3は、PMOSトランジスタQ11〜Q14,Q17及び抵抗R11,R12より構成され、PMOSトランジスタQ11,Q12とPMOSトランジスタQ13,Q14とが差動対をなす。 The differential amplifier OP3 shown in FIG. 6 includes PMOS transistors Q11 to Q14, Q17 and resistors R11, R12, and the PMOS transistors Q11, Q12 and the PMOS transistors Q13, Q14 form a differential pair.
ノードN34,N50間にPMOSトランジスタQ11,Q12が並列に設けられ、ノードN33,N50間にPMOSトランジスタQ13,Q14が並列に設けられ、PMOSトランジスタQ11〜Q14のゲートには入力電圧V11〜V14が付与される。 PMOS transistors Q11 and Q12 are provided in parallel between nodes N34 and N50, PMOS transistors Q13 and Q14 are provided in parallel between nodes N33 and N50, and input voltages V11 to V14 are applied to the gates of PMOS transistors Q11 to Q14. Is done.
ノードN50がPMOSトランジスタQ17を介して電源電圧Vddに接続され、PMOSトランジスタQ17のゲートには常時オン状態にする固定電圧Vbp1が付与される。PMOSトランジスタQ17は定電流源として機能する。 The node N50 is connected to the power supply voltage Vdd via the PMOS transistor Q17, and a fixed voltage Vbp1 that is always on is applied to the gate of the PMOS transistor Q17. The PMOS transistor Q17 functions as a constant current source.
抵抗R11及びR12の一端がノードN34及びN33に接続され、他端が接地される。抵抗R11及びR12は負荷として機能する。 One ends of the resistors R11 and R12 are connected to the nodes N34 and N33, and the other ends are grounded. Resistors R11 and R12 function as a load.
このような構成において、図6で示す差動増幅器OP3は、入力電圧V11,V12と入力電圧V13,V14との電位差に基づく増幅結果を、ノードN33,N34から出力電圧V31,V32として出力することができる。 In such a configuration, the differential amplifier OP3 shown in FIG. 6 outputs the amplification result based on the potential difference between the input voltages V11 and V12 and the input voltages V13 and V14 as output voltages V31 and V32 from the nodes N33 and N34. Can do.
図7に示す差動増幅器OP4は、PMOSトランジスタQ11〜Q14,Q17,Q31〜Q34及びNMOSトランジスタQ21〜Q24より構成され、PMOSトランジスタQ11,Q12とPMOSトランジスタQ13,Q14とが差動対をなす。 The differential amplifier OP4 shown in FIG. 7 includes PMOS transistors Q11 to Q14, Q17, Q31 to Q34 and NMOS transistors Q21 to Q24, and the PMOS transistors Q11 and Q12 and the PMOS transistors Q13 and Q14 form a differential pair.
ノードN39,N50間にPMOSトランジスタQ11,Q12が並列に設けられ、ノードN40,N50間にPMOSトランジスタQ13,Q14が並列に設けられ、PMOSトランジスタQ11〜Q14のゲートには入力電圧V11〜V14が付与される。 PMOS transistors Q11 and Q12 are provided in parallel between the nodes N39 and N50, PMOS transistors Q13 and Q14 are provided in parallel between the nodes N40 and N50, and input voltages V11 to V14 are applied to the gates of the PMOS transistors Q11 to Q14. Is done.
ノードN50がPMOSトランジスタQ17を介して電源電圧Vddに接続され、PMOSトランジスタQ17のゲートには常時オン状態にする固定電圧Vbp1が付与される。PMOSトランジスタQ17は定電流源として機能する。 The node N50 is connected to the power supply voltage Vdd via the PMOS transistor Q17, and a fixed voltage Vbp1 that is always on is applied to the gate of the PMOS transistor Q17. The PMOS transistor Q17 functions as a constant current source.
ゲート共有のPMOSトランジスタQ31,Q32のソースは共に電源電圧Vddに接続される。ゲート共有のPMOSトランジスタQ33,Q34のソースはPMOSトランジスタQ31,Q32のドレイン接続される。 The sources of the PMOS transistors Q31 and Q32 sharing the gate are both connected to the power supply voltage Vdd. The sources of the PMOS transistors Q33 and Q34 sharing the gate are connected to the drains of the PMOS transistors Q31 and Q32.
ゲート共有のPMOSトランジスタQ31,Q32のゲートには常時オン状態とする固定電圧Vbp2が付与される。ゲート共有のPMOSトランジスタQ33,Q34のゲートには常時オン状態とする固定電圧Vbp3が付与される。 A fixed voltage Vbp2 which is always on is applied to the gates of the PMOS transistors Q31 and Q32 sharing the gate. A fixed voltage Vbp3 that is always on is applied to the gates of the PMOS transistors Q33 and Q34 sharing the gate.
ゲート共有のNMOSトランジスタQ21,Q22のドレインはPMOSトランジスタQ33,34のドレインに接続される。ゲート共有のNMOSトランジスタQ23,Q24のドレインはNMOSトランジスタQ21,Q22のドレイン接続され、ソースは共に接地される。 The drains of the gate-shared NMOS transistors Q21 and Q22 are connected to the drains of the PMOS transistors Q33 and Q34. The drains of the NMOS transistors Q23 and Q24 sharing the gate are connected to the drains of the NMOS transistors Q21 and Q22, and the sources are both grounded.
ゲート共有のNMOSトランジスタQ21,Q22のゲートには常時オン状態とする固定電圧Vbn2が付与される。ゲート共有のNMOSトランジスタQ23,Q24のゲートには常時オン状態とする固定電圧Vbn3が付与される。 A fixed voltage Vbn2 that is always on is applied to the gates of the NMOS transistors Q21 and Q22 sharing the gate. A fixed voltage Vbn3 which is always on is applied to the gates of the NMOS transistors Q23 and Q24 sharing the gate.
PMOSトランジスタQ33(NMOSトランジスタQ21)のドレインがノードN36となり、PMOSトランジスタQ34(NMOSトランジスタQ22)のドレインがノードN35となる。 The drain of the PMOS transistor Q33 (NMOS transistor Q21) becomes the node N36, and the drain of the PMOS transistor Q34 (NMOS transistor Q22) becomes the node N35.
NMOSトランジスタQ21のソース(NMOSトランジスタQ23のドレイン)がノードN40となり、NMOSトランジスタQ22のソース(NMOSトランジスタQ24のドレイン)がノードN39となる。 The source of the NMOS transistor Q21 (the drain of the NMOS transistor Q23) is the node N40, and the source of the NMOS transistor Q22 (the drain of the NMOS transistor Q24) is the node N39.
このように、NMOSトランジスタQ21〜Q24及びPMOSトランジスタQ31〜Q34のカスコード接続回路59が構成される。
Thus, the
このような構成において、図7で示す差動増幅器OP4は、入力電圧V11,V12と入力電圧V13,V14との電位差に基づく増幅結果を、ノードN35,N36から出力電圧V31,V32として出力することができる。この際、カスコード接続回路59によって増幅率を高めることができる。
In such a configuration, the differential amplifier OP4 shown in FIG. 7 outputs the amplification result based on the potential difference between the input voltages V11 and V12 and the input voltages V13 and V14 as output voltages V31 and V32 from the nodes N35 and N36. Can do. At this time, the amplification factor can be increased by the
図8に示す差動増幅器OP5は、PMOSトランジスタQ51〜Q53,Q31〜Q34及びNMOSトランジスタQ41〜Q43,Q21〜Q24より構成され、PMOSトランジスタQ51とQ52とが差動対をなし、NMOSトランジスタQ41とQ42とが差動対をなす。 The differential amplifier OP5 shown in FIG. 8 includes PMOS transistors Q51 to Q53, Q31 to Q34 and NMOS transistors Q41 to Q43, Q21 to Q24. The PMOS transistors Q51 and Q52 form a differential pair, and the NMOS transistor Q41 and Q42 forms a differential pair.
ノードN39,N50間にPMOSトランジスタQ51が設けられ、ノードN40,N50間にPMOSトランジスタQ52が設けられ、ノードN37,N30間にNMOSトランジスタQ41が設けられ、ノードN38,N30間にNMOSトランジスタQ42が設けられる。 A PMOS transistor Q51 is provided between the nodes N39 and N50, a PMOS transistor Q52 is provided between the nodes N40 and N50, an NMOS transistor Q41 is provided between the nodes N37 and N30, and an NMOS transistor Q42 is provided between the nodes N38 and N30. It is done.
NMOSトランジスタQ41及びQ42のゲートには入力電圧V11及びV13が付与され、PMOSトランジスタQ51及びQ52のゲートには入力電圧V12及びV14が付与される。 Input voltages V11 and V13 are applied to the gates of the NMOS transistors Q41 and Q42, and input voltages V12 and V14 are applied to the gates of the PMOS transistors Q51 and Q52.
ノードN50がPMOSトランジスタQ53を介して電源電圧Vddに接続され、PMOSトランジスタQ53のゲートには常時オン状態にする固定電圧Vbp4が付与される。PMOSトランジスタQ53は定電流源として機能する。 Node N50 is connected to power supply voltage Vdd via PMOS transistor Q53, and fixed voltage Vbp4 which is always on is applied to the gate of PMOS transistor Q53. The PMOS transistor Q53 functions as a constant current source.
ノードN30がNMOSトランジスタQ43を介して接地され、NMOSトランジスタQ43のゲートには常時オン状態にする固定電圧Vbn4が付与される。NMOSトランジスタQ43は定電流源として機能する。 The node N30 is grounded via the NMOS transistor Q43, and a fixed voltage Vbn4 that is always turned on is applied to the gate of the NMOS transistor Q43. The NMOS transistor Q43 functions as a constant current source.
また、PMOSトランジスタQ31〜Q34及びNMOSトランジスタQ21〜Q24によって、図7で示した差動増幅器OP4と同様にカスコード接続回路59を構成している。なお、PMOSトランジスタQ31のドレイン(PMOSトランジスタQ33のソース)がノードN38となり、PMOSトランジスタQ32のドレイン(PMOSトランジスタQ34のソース)がノードN37となる。
Further, the PMOS transistors Q31 to Q34 and the NMOS transistors Q21 to Q24 constitute a
このような構成において、図8で示す差動増幅器OP5は、入力電圧V11,V13間の電位差及び入力電圧V12,V14間の電位差に基づく増幅結果を、ノードN35,N36から出力電圧V31,V32として出力することができる。この際、カスコード接続回路59によって増幅率を高めることができる。
In such a configuration, the differential amplifier OP5 shown in FIG. 8 converts the amplification result based on the potential difference between the input voltages V11 and V13 and the potential difference between the input voltages V12 and V14 as output voltages V31 and V32 from the nodes N35 and N36. Can be output. At this time, the amplification factor can be increased by the
図9に示す差動増幅器OP6は、NMOSトランジスタQ1〜Q4,Q7,Q21〜Q24及びPMOSトランジスタQ31〜Q34より構成され、NMOSトランジスタQ1,Q2とNMOSトランジスタQ3,Q4とが差動対をなす。 A differential amplifier OP6 shown in FIG. 9 includes NMOS transistors Q1 to Q4, Q7, Q21 to Q24 and PMOS transistors Q31 to Q34, and the NMOS transistors Q1 and Q2 and the NMOS transistors Q3 and Q4 form a differential pair.
ノードN37,N30間にNMOSトランジスタQ1,Q2が並列に設けられ、ノードN38,N30間にNMOSトランジスタQ3,Q4が並列に設けられ、NMOSトランジスタQ1〜Q4のゲートには入力電圧V11〜V14が付与される。 NMOS transistors Q1 and Q2 are provided in parallel between the nodes N37 and N30, NMOS transistors Q3 and Q4 are provided in parallel between the nodes N38 and N30, and input voltages V11 to V14 are applied to the gates of the NMOS transistors Q1 to Q4. Is done.
ノードN30がNMOSトランジスタQ7を介して接地レベルに接続され、NMOSトランジスタQ7のゲートには常時オン状態にする固定電圧Vbn1が付与される。NMOSトランジスタQ7は定電流源として機能する。 The node N30 is connected to the ground level via the NMOS transistor Q7, and a fixed voltage Vbn1 that is always on is applied to the gate of the NMOS transistor Q7. The NMOS transistor Q7 functions as a constant current source.
また、PMOSトランジスタQ31〜Q34及びNMOSトランジスタQ21〜Q24によって、図7で示した差動増幅器OP4と同様にカスコード接続回路59を構成している。
Further, the PMOS transistors Q31 to Q34 and the NMOS transistors Q21 to Q24 constitute a
このような構成において、図9で示す差動増幅器OP6は、入力電圧V11,V12と入力電圧V13,V14との電位差に基づく増幅結果を、ノードN35,N36から出力電圧V31,V32として出力することができる。この際、カスコード接続回路59によって増幅率を高めることができる。
In such a configuration, the differential amplifier OP6 shown in FIG. 9 outputs the amplification result based on the potential difference between the input voltages V11 and V12 and the input voltages V13 and V14 as output voltages V31 and V32 from the nodes N35 and N36. Can do. At this time, the amplification factor can be increased by the
図10に示す差動増幅器OP7は、PMOSトランジスタQ71〜Q75,Q31〜Q34及びNMOSトランジスタQ61〜Q65,Q21〜Q24より構成され、NMOSトランジスタQ61,Q62とNMOSトランジスタQ63,Q64とが差動対をなす。さらに、PMOSトランジスタQ71,Q72とPMOSトランジスタQ73,Q74とが差動対をなす。 A differential amplifier OP7 shown in FIG. 10 includes PMOS transistors Q71 to Q75, Q31 to Q34 and NMOS transistors Q61 to Q65, Q21 to Q24. The NMOS transistors Q61 and Q62 and the NMOS transistors Q63 and Q64 form a differential pair. Eggplant. Further, the PMOS transistors Q71 and Q72 and the PMOS transistors Q73 and Q74 form a differential pair.
ノードN37,N30間にNMOSトランジスタQ61,Q62が並列に設けられ、ノードN38,N30間にNMOSトランジスタQ63,Q64が並列に設けられる。ノードN39,N50間にPMOSトランジスタQ71,Q72が並列に設けられ、ノードN40,N50間にPMOSトランジスタQ73,Q74が並列に設けられる。 NMOS transistors Q61 and Q62 are provided in parallel between nodes N37 and N30, and NMOS transistors Q63 and Q64 are provided in parallel between nodes N38 and N30. PMOS transistors Q71 and Q72 are provided in parallel between the nodes N39 and N50, and PMOS transistors Q73 and Q74 are provided in parallel between the nodes N40 and N50.
NMOSトランジスタQ61〜Q64のゲートには入力電圧V11〜V14が付与される。同様にして、PMOSトランジスタQ71〜Q74のゲートには入力電圧V11〜V14が付与される。 Input voltages V11 to V14 are applied to the gates of the NMOS transistors Q61 to Q64. Similarly, input voltages V11 to V14 are applied to the gates of the PMOS transistors Q71 to Q74.
ノードN30がNMOSトランジスタQ65を介して接地され、NMOSトランジスタQ65のゲートには常時オン状態にする固定電圧Vbn5が付与される。NMOSトランジスタQ65は定電流源として機能する。 The node N30 is grounded via the NMOS transistor Q65, and a fixed voltage Vbn5 that is always turned on is applied to the gate of the NMOS transistor Q65. The NMOS transistor Q65 functions as a constant current source.
ノードN50がPMOSトランジスタQ75を介して電源電圧Vddに接続され、PMOSトランジスタQ75のゲートには常時オン状態にする固定電圧Vbp5が付与される。PMOSトランジスタQ75は定電流源として機能する。 Node N50 is connected to power supply voltage Vdd via PMOS transistor Q75, and fixed voltage Vbp5 that is always on is applied to the gate of PMOS transistor Q75. The PMOS transistor Q75 functions as a constant current source.
また、PMOSトランジスタQ31〜Q34及びNMOSトランジスタQ21〜Q24によって、図7で示した差動増幅器OP4と同様にカスコード接続回路59を構成している。
Further, the PMOS transistors Q31 to Q34 and the NMOS transistors Q21 to Q24 constitute a
このような構成において、図10で示す差動増幅器OP7は、入力電圧V11,V12と入力電圧V13,V14との電位差に基づく増幅結果を、ノードN35,N36から出力電圧V31,V32として出力することができる。この際、カスコード接続回路59によって増幅率を高めることができる。
In such a configuration, the differential amplifier OP7 shown in FIG. 10 outputs the amplification result based on the potential difference between the input voltages V11, V12 and the input voltages V13, V14 as output voltages V31, V32 from the nodes N35, N36. Can do. At this time, the amplification factor can be increased by the
<実施の形態2>
(第1の態様)
図11は実施の形態2における第1の態様であるステージ回路1Aの構成を模試的に示す回路図である。なお、実施の形態2のパイプライン型ADCの第1の態様の全体構成はステージ回路1,2の内部構成が図11に変更される点を除き、図1で示した実施の形態1のパイプライン型ADCと同様である。
<
(First aspect)
FIG. 11 is a circuit diagram schematically showing the configuration of a stage circuit 1A which is the first mode in the second embodiment. The overall configuration of the first aspect of the pipeline type ADC of the second embodiment is the pipe of the first embodiment shown in FIG. 1 except that the internal configuration of the
同図に示すように、ステージ回路1Aは第1ステージ部分13、第2ステージ部分14、共用オペアンプ37及びスイッチSWc〜SWfを主要構成としている。
As shown in the figure, the stage circuit 1A mainly includes a
図11において、第1ステージ部分13がサンプルモード(Sample Mode)時、第2ステージ部分14がホールドモード(Hold Mode)時のスイッチング状況を示している。
FIG. 11 shows a switching state when the
第1ステージ部分13は、複数のスイッチSW1,SW2、キャパシタ34,35及びスイッチSWaから構成される。これらの接続構成は図2で示した第1ステージ部分11と同様である。
The
第2ステージ部分14は、複数のスイッチSW1,SW2、キャパシタ44,45及びスイッチSWbから構成される。これらの接続構成は図2で示した第2ステージ部分12と同様である。
The
また、第1ステージ部分13のノードN3がスイッチSWcを介してノードN4に接続され、このノードN4が共用オペアンプ37Pの第1負入力に接続される。
The node N3 of the
さらに、ノードN4はスイッチSWeを介し電源電圧Vddに接続される。すなわち、スイッチSWcをオフ状態、スイッチSWeをオン状態にすることにより、ノードN4の電位を電源電圧Vddにリセットすることができる。 Further, the node N4 is connected to the power supply voltage Vdd via the switch SWe. That is, the potential of the node N4 can be reset to the power supply voltage Vdd by turning off the switch SWc and turning on the switch SWe.
同様にして、第2ステージ部分14のノードN8がスイッチSWdを介してノードN9に接続され、このノードN9が共用オペアンプ37Pの第2負入力に接続される。
Similarly, the node N8 of the
また、ノードN9はスイッチSWfを介して電源電圧Vddに接続される。すなわち、スイッチSWdをオフ状態、スイッチSWfをオン状態にすることにより、ノードN9の電位を電源電圧Vddにリセットすることができる。 The node N9 is connected to the power supply voltage Vdd via the switch SWf. That is, the potential of the node N9 can be reset to the power supply voltage Vdd by turning off the switch SWd and turning on the switch SWf.
スイッチSWcは第1ステージ部分13のスイッチSW2と同じタイミングでオン,オフし、スイッチSWeは第1ステージ部分13のスイッチSW1と同じタイミングでオン,オフする。
The switch SWc is turned on and off at the same timing as the switch SW2 of the
同様にして、スイッチSWdは第2ステージ部分14のスイッチSW2と同じタイミングでオン,オフし、スイッチSWfは第2ステージ部分14のスイッチSW1と同じタイミングでオン,オフする。
Similarly, the switch SWd is turned on and off at the same timing as the switch SW2 of the
共用オペアンプ37Pは実施の形態1の共用オペアンプ37と同様、4入力1出力構成を呈しており、第1負入力,第1正入力間の電位差及び第2負入力,第2正入力間の電位差を増幅して、ノードN10より出力電圧Voを出力する。また、共用オペアンプ37Pの第1及び第2正入力には実施の形態1と同様にコモン電圧VCMが付与される。
Similar to the shared
共用オペアンプ37Pはそのプリアンプ部分の入力差動対がPMOSトランジスタで構成される。例えば、共用オペアンプ37Pは、PMOSトランジスタQ11〜Q14を入力差動対とする差動増幅器OP3の構成(図6参照)を呈している。
In the common
なお、図11は第1の状態(第1ステージ部分13がサンプルモード時、第2ステージ部分14がホールドモード時)を示している。
FIG. 11 shows the first state (when the
ステージ回路1Aの第1の状態を示す図11において、第1ステージ部分13はサンプルモードであり、複数のスイッチSW1及び複数のスイッチSW2並びにスイッチSWa,SWc及びSWeのうち複数のスイッチSW1の全てとスイッチSWa及びSWeがオン状態となり、複数のスイッチSW2全てとスイッチSWcがオフ状態となる。
In FIG. 11 showing the first state of the stage circuit 1A, the
一方、第2ステージ部分14はホールドモードであり、複数のスイッチSW1及び複数のスイッチSW2並びにスイッチSWa,SWd及びSWfのうち複数のスイッチSW2全てとスイッチSWdがオン状態となり、複数のスイッチSW1全てとスイッチSWa及びSWfがオフ状態となる。
On the other hand, the
このとき、第1ステージ部分13におけるキャパシタ34,35のノードN3側の電荷Qaは、前述した式(1)で表される。
At this time, the charge Qa on the node N3 side of the
一方、スイッチSWcがオフ状態となることにより、ノードN4はノードN3とは電気的に独立する。この状態でスイッチSWeがオンすることにより、第1ステージ部分13のノードN4にはリセット電圧として電源電圧Vddが付与される。このように、スイッチSWc及びスイッチSWeはサンプルモード時にノードN4の電位のリセット手段(第1のリセット手段)として機能する。
On the other hand, when the switch SWc is turned off, the node N4 is electrically independent from the node N3. When the switch SWe is turned on in this state, the power supply voltage Vdd is applied to the node N4 of the
その結果、共用オペアンプ37Pのプリアンプ部分の入力差動対をなす一方のPMOSトランジスタは完全にオフするため、共用オペアンプ37P全体のトータルゲインは減衰しない。
As a result, one PMOS transistor forming the input differential pair of the preamplifier portion of the shared
このとき、共用オペアンプ37Pの第1負入力に付随する入力容量であるキャパシタ(図示せず、図2で示した実施の形態1のキャパシタ38に相当)の一方電極,他方電極間には電位差(Vdd−VCM)が生じるが、この電位差はサンプルモード時において一定であるため、上述した式(6)〜式(9)で示したようなオフセットが増加する現象は生じない。すなわち、式(6)〜式(9)間において"Memory Effect"に伴うオフセットは常に一定であるため、AD変換精度が劣化してしまうことはない。
At this time, there is a potential difference between one electrode and the other electrode of a capacitor (not shown, corresponding to the
なお、第2ステージ部分14側においても、スイッチSWd及びスイッチSWfはノードN9の電位を電源電圧Vddにリセットするするリセット手段(第2のリセット手段)として機能することにより、第1ステージ部分13側と同様な効果を奏する。
Also on the
その結果、実施の形態2のADCの第1の態様は、共用オペアンプ37Pを第1ステージ部分13と第2ステージ部分14との間で共用することにより低消費電力化とレイアウトの小面積化を図り、かつ高いA/D変換精度を発揮することができる。
As a result, in the first aspect of the ADC of the second embodiment, the common
加えて、差動入力がPMOSトランジスタ構成の共用オペアンプ37Pに対しリセット電圧として電源電圧を用いた構成のステージ回路1Aを実現している。その結果、実施の形態2のADCの第1の態様は、共用オペアンプ37Pのトータルゲインを減衰させることなく有効に活用することができる効果を奏する。
In addition, a stage circuit 1A having a configuration in which a power supply voltage is used as a reset voltage for the common
(第2の態様)
図12は実施の形態2における第2の態様であるステージ回路1Bの構成を模試的に示す回路図である。なお、実施の形態2の第2の態様の全体構成はステージ回路1,2の内部構成が図12に変更される点を除き、図1で示した実施の形態1のパイプライン型ADCと同様である。
(Second aspect)
FIG. 12 is a circuit diagram schematically showing the configuration of stage circuit 1B as the second mode in the second embodiment. The overall configuration of the second mode of the second embodiment is the same as that of the pipeline type ADC of the first embodiment shown in FIG. 1 except that the internal configuration of the
同図に示すように、ステージ回路1Bは第1ステージ部分13、第2ステージ部分14、共用オペアンプ37及びスイッチSWc,SWd,SWg及びSWhを主要構成としている。
As shown in the figure, the stage circuit 1B mainly includes a
図12において、第1ステージ部分13がサンプルモード時、第2ステージ部分14がホールドモード時のスイッチング状況を示している。なお、第1ステージ部分13、第1ステージ部分13及びスイッチSWc,SWdについては、図11で示した第1の態様と同様であるため、説明を省略する。
FIG. 12 shows the switching state when the
ノードN4はスイッチSWgを介して接地レベルに接続される。すなわち、スイッチSWcをオフ状態、スイッチSWgをオン状態にすることにより、ノードN4の電位を接地レベルにリセットすることができる。このように、スイッチSWc,SWgはリセット手段(第1のリセット手段)として機能する。 Node N4 is connected to the ground level via switch SWg. That is, the potential of the node N4 can be reset to the ground level by turning off the switch SWc and turning on the switch SWg. In this way, the switches SWc and SWg function as reset means (first reset means).
同様にして、ノードN9はスイッチSWhを介して接地レベルに接続される。すなわち、スイッチSWdをオフ状態、スイッチSWhをオン状態にすることにより、ノードN9の電位を接地レベルにリセットすることができる。このように、スイッチSWd,SWhはリセット手段(第2のリセット手段)として機能する。 Similarly, the node N9 is connected to the ground level via the switch SWh. That is, the potential of the node N9 can be reset to the ground level by turning off the switch SWd and turning on the switch SWh. In this way, the switches SWd and SWh function as reset means (second reset means).
スイッチSWgは第1ステージ部分13のスイッチSW1と同じタイミングでオン,オフし、スイッチSWhは第2ステージ部分14のスイッチSW1と同じタイミングでオン,オフする。
The switch SWg is turned on and off at the same timing as the switch SW1 of the
共用オペアンプ37Nは実施の形態1の共用オペアンプ37と同様、4入力1出力構成を呈しており、第1負入力,第1正入力間の電位差及び第2負入力,第2正入力間の電位差を増幅して、ノードN10より出力電圧Voを出力する。また、共用オペアンプ37Nの第1及び第2正入力にはコモン電圧VCMが付与される。
Similar to the shared
共用オペアンプ37Nはプリアンプ部分の入力差動対がNMOSトランジスタで構成される。例えば、共用オペアンプ37Nは、NMOSトランジスタQ1〜Q4を入力差動対とする差動増幅器OP1の構成(図4参照)を呈している。
In the common
なお、図12は第1の状態(第1ステージ部分13がサンプルモード時、第2ステージ部分14がホールドモード時)を示している。
FIG. 12 shows the first state (when the
ステージ回路1Bの第1の状態を示す図12において、第1ステージ部分13はサンプルモード時であり、複数のスイッチSW1及び複数のスイッチSW2並びにスイッチSWa,SWc及びSWgのうち、複数のスイッチSW1の全てとスイッチSWa及びSWgがオン状態となり、複数のスイッチSW2全てとSWcがオフ状態となる。
In FIG. 12 showing the first state of the stage circuit 1B, the
一方、第2ステージ部分14はホールドモード状態であり、複数のスイッチSW1及び複数のスイッチSW2並びにスイッチSWa,SWd及びSWhのうち、複数のスイッチSW2全てとスイッチSWdがオン状態となり、複数のスイッチSW1全てとスイッチSWa及びSWhがオフ状態となる。
On the other hand, the
このとき、第1ステージ部分13におけるキャパシタ34,35のノードN3側の電荷Qaは、前述した式(1)で表される。
At this time, the charge Qa on the node N3 side of the
一方、スイッチSWcがオフ状態となることにより、ノードN4はノードN3とは電気的に独立する。この状態でスイッチSWgがオンすることにより、第1ステージ部分13のノードN4には接地レベルが付与される。その結果、共用オペアンプ37Nのプリアンプ部分の入力差動対の一方のNMOSトランジスタは完全にオフするため、共用オペアンプ37Nのトータルゲインは減衰しない。
On the other hand, when the switch SWc is turned off, the node N4 is electrically independent from the node N3. When the switch SWg is turned on in this state, the ground level is applied to the node N4 of the
共用オペアンプ37Nの第1負入力に付随する入力容量であるキャパシタ(図示せず、図2で示した実施の形態1のキャパシタ38に相当)の一方電極,他方電極間には電位差(0−VCM)が生じるが、この電位差はサンプルモード時において一定であるため、上述した式(6)〜式(9)で示したようなオフセットが増加する現象は生じない。すなわち、式(6)〜式(9)間において"Memory Effect"に伴うオフセットは常に一定であるため、AD変換精度が劣化してしまうことはない。
A potential difference (0-VCM) is provided between one electrode and the other electrode of a capacitor (not shown, corresponding to the
その結果、実施の形態2のADCの第2の態様は、共用オペアンプ37Nを第1ステージ部分13と第2ステージ部分14との間で共用することにより低消費電力化とレイアウトの小面積化を図り、かつ高いA/D変換精度を発揮することができる。
As a result, in the second aspect of the ADC of the second embodiment, the common
加えて、差動入力がNMOSトランジスタ構成の共用オペアンプ37Nに対しリセット電圧として接地レベルを用いた構成のステージ回路1Bを実現している。その結果、実施の形態2のパイプライン型ADCの第2の態様は、共用オペアンプ37Nのトータルゲインを減衰させることなく有効に活用することができる効果を奏する。
In addition, the stage circuit 1B having a configuration in which a differential input uses a ground level as a reset voltage for the common
<実施の形態3>
(第1の態様)
図13は実施の形態3の共用オペアンプ内のプリアンプである差動増幅器の回路構成を示す回路図である。実施の形態3の第1の態様である差動増幅器OP11は、実施の形態1のADCにおける共用オペアンプ37あるいは実施の形態2のADCにおける第2の態様の共用オペアンプ37Nのプリアンプ部分に用いられる。なお、共用オペアンプ以外の構成は実施の形態1あるいは実施の形態2と同様である。
<
(First aspect)
FIG. 13 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a differential amplifier that is a preamplifier in the shared operational amplifier according to the third embodiment. The differential amplifier OP11 which is the first mode of the third embodiment is used for the preamplifier portion of the shared
図13に示すように、図5で示した差動増幅器OP2の構成に加え、さらに、NMOSトランジスタQ8及びQ9を追加した構成を呈している。 As shown in FIG. 13, in addition to the configuration of the differential amplifier OP2 shown in FIG. 5, NMOS transistors Q8 and Q9 are further added.
NMOSトランジスタQ8はノードN32,N30間にNMOSトランジスタQ1,Q2と並列に設けられ、NMOSトランジスタQ9はノードN31,N30間にNMOSトランジスタQ3,Q4と並列に設けられる。すなわち、差動増幅器OP11は3つの差動対を有する6入力構成を呈している。 The NMOS transistor Q8 is provided in parallel with the NMOS transistors Q1 and Q2 between the nodes N32 and N30, and the NMOS transistor Q9 is provided in parallel with the NMOS transistors Q3 and Q4 between the nodes N31 and N30. That is, the differential amplifier OP11 has a 6-input configuration having three differential pairs.
そして、NMOSトランジスタQ8及びQ9を余剰トランジスタ部分15及び16に設定し、NMOSトランジスタQ8及びQ9のゲートを接地して完全オフ状態(完全非動作状態)に固定している。
The NMOS transistors Q8 and Q9 are set as the
その結果、差動増幅器OP11は、図5で示した差動増幅器OP2と等価な回路となり、4入力の差動増幅器として実施の形態1あるいは実施の形態2の第2の態様の共用オペアンプ37及び共用オペアンプ37Nとして支障なく用いることができる。
As a result, the differential amplifier OP11 becomes a circuit equivalent to the differential amplifier OP2 shown in FIG. 5. As a four-input differential amplifier, the shared
(第2の態様)
図14は実施の形態3の共用オペアンプのプリアンプ部分を構成する差動増幅器の回路構成を示す回路図である。実施の形態3の第2の態様である差動増幅器OP12は、実施の形態1のパイプライン型ADCにおける共用オペアンプ37あるいは実施の形態2のパイプライン型ADCにおける第1の態様の共用オペアンプ37Pとして用いられる。なお、共用オペアンプ以外の構成は実施の形態1及び実施の形態2と同様である。
(Second aspect)
FIG. 14 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a differential amplifier constituting the preamplifier portion of the shared operational amplifier according to the third embodiment. The differential amplifier OP12 which is the second mode of the third embodiment is the shared
図14に示すように、図6で示した差動増幅器OP3の構成に加え、さらに、PMOSトランジスタQ18及びQ19を追加した構成を呈している。 As shown in FIG. 14, in addition to the configuration of the differential amplifier OP3 shown in FIG. 6, the configuration further includes PMOS transistors Q18 and Q19.
PMOSトランジスタQ18はノードN34,N50間にPMOSトランジスタQ11,Q12と並列に設けられ、PMOSトランジスタQ19はノードN33,N50間にPMOSトランジスタQ13,Q14と並列に設けられる。すなわち、差動増幅器OP12は3つの差動対を有する6入力構成を呈している。 The PMOS transistor Q18 is provided in parallel with the PMOS transistors Q11 and Q12 between the nodes N34 and N50, and the PMOS transistor Q19 is provided in parallel with the PMOS transistors Q13 and Q14 between the nodes N33 and N50. That is, the differential amplifier OP12 has a 6-input configuration having three differential pairs.
そして、PMOSトランジスタQ18及びQ19を余剰トランジスタ部分17及び18に設定し、PMOSトランジスタQ18及びQ19のゲートに電源電圧Vddを付与して完全オフ状態(完全非動作状態)に固定している。
Then, the PMOS transistors Q18 and Q19 are set as the
その結果、差動増幅器OP12は、図6で示した差動増幅器OP3と等価な回路となり、4入力の差動増幅器として実施の形態1及び実施の形態2の第1の態様の共用オペアンプ37及び共用オペアンプ37Pとして支障無く用いることができる。
As a result, the differential amplifier OP12 becomes a circuit equivalent to the differential amplifier OP3 shown in FIG. 6, and the common
<実施の形態4>
図15は実施の形態4におけるパイプライン型ADCを構成するステージ回路内の第1ステージ部分及び共用オペアンプの動作状況を模試的に示す回路図である。図16は実施の形態4におけるパイプライン型ADCの第2ステージ部分の動作状況を模試的に示す回路図である。
<
FIG. 15 is a circuit diagram schematically showing the operating state of the first stage portion and the shared operational amplifier in the stage circuit constituting the pipeline type ADC in the fourth embodiment. FIG. 16 is a circuit diagram schematically showing the operation state of the second stage portion of the pipeline type ADC in the fourth embodiment.
図15で示す第1ステージ部分7は、図2,図3で示した実施の形態2の第1ステージ部分11あるいは図11及び図12で示した実施の形態2の第1及び第2の態様における第1ステージ部分13に相当する。一方、図16で示す第2ステージ部分8は、図2,図3で示した実施の形態2の第2ステージ部分12あるいは図11及び図12で示した実施の形態2の第1及び第2の態様における第2ステージ部分14に相当する。
The
一方、共用オペアンプ39は、4入力(inn1,inp1,inn2,inp2(第1〜第4の増幅入力部))2出力(outp,outn)の構成を呈している。なお、入力電圧inn1と入力電圧inp1、入力電圧inn2と入力電圧inp2、出力電圧outp(一方出力電圧)と出力電圧outn(他方出力電圧)とが互いに相補関係にある。
On the other hand, the shared
共用オペアンプ39は、実施の形態1の共用オペアンプ37、実施の形態2の共用オペアンプ37Pあるいは共用オペアンプ37Nに相当する。ただし、実施の形態1(2)の共用オペアンプ37(37N,37P)は、4入力のうち2入力に付与する第1及び第2の比較用電圧として固定のコモン電圧VCMを付与し、2出力のうち1出力のみを可変入力としていたが、共用オペアンプ39は4入力全てを可変入力として利用し、2出力を差動出力として利用している点が異なる。
The shared
図15において、第1ステージ部分7がサンプルモード状態のスイッチング状況を示している。第1ステージ部分7は正入出力部分7p及び負入出力部分7nから構成される。
In FIG. 15, the
第1ステージ部分7の正入出力部分7p(第1の一方入出力部分)は、複数のスイッチSW1,SW2,SWa及びキャパシタ34p,35pから構成され、第1ステージ部分11と同様な内部構成を呈している。なお、正入出力部分7pのキャパシタ34p,35p及びノードN1p〜N3pが第1ステージ部分11のキャパシタ34,35及びノードN1〜N3に対応する。
The positive input / output part 7p (first one input / output part) of the
また、第1ステージ部分7の正入出力部分7pは、入力電圧Viに代わって入力電圧Vinp(第1の一方入力関連電圧)が入力される点、共用オペアンプ39の出力電圧outpをスイッチSW2を介してノードN1に入力している点、参照電圧Vrに代えて参照電圧Vrp1を入力している点が第1ステージ部分11と異なる。さらに、正入出力部分7pは、ホールドモード時にノードN3p(第1の一方ステージ出力部)より入力電圧inp1を得ている点において、正入出力部分7pは第1ステージ部分11と異なる。なお、第1ステージ部分7のホールドモード時においてノードN3pより得られる入力電圧inp1は、入力電圧Vinp1と参照電圧Vrp1との電位差に関連する第1の一方ステージ出力電圧に相当する。すなわち、入力電圧inp1は入力電圧Vinp1に基づき正入出力部分7pによって得られる電圧となる。
Further, the positive input / output part 7p of the
一方、第1ステージ部分7の負入出力部分7n(第1の他方入出力部分)は、複数のスイッチSW1,SW2,SWa及びキャパシタ34n,35nから構成される。負入出力部分7n内の内部構成は正入出力部分7pと同様である。なお、負入出力部分7nのキャパシタ34n,35n及びノードN1n〜N3nが正入出力部分7pのキャパシタ34p,35p及びノードN1p〜N3pに対応する。
On the other hand, the negative input / output portion 7n (first other input / output portion) of the
また、入力電圧Vinpでなく入力電圧Vinn(第1の他方入力関連電圧)が入力される点、共用オペアンプ39の出力電圧outnをスイッチSW2を介してノードN2nに入力している点、参照電圧Vrp1でなく参照電圧Vrn1を入力している点において負入出力部分7nは正入出力部分7pと異なっている。さらに、ホールドモード時にノードN3n(第1の他方ステージ出力部)より入力電圧inn1を得ている点において、負入出力部分7nは正入出力部分7pと異なる。なお、第1ステージ部分7のホールドモード時においてノードN3nより得られる入力電圧inn1は、入力電圧Vinn1と参照電圧Vrn1との電位差に関連する第1の他方ステージ出力電圧となる。すなわち、入力電圧inn1は入力電圧Vinn1に基づき負入出力部分7nによって得られた電圧となる。
In addition, the input voltage Vinn (first other input related voltage) is input instead of the input voltage Vinp, the output voltage outn of the shared
そして、正入出力部分7pのノードN3pと負入出力部分7nのノードN3nとがスイッチSWiを介して接続される。このスイッチSWiはスイッチSW1と同じタイミングでオン,オフする。 The node N3p of the positive input / output part 7p and the node N3n of the negative input / output part 7n are connected via the switch SWi. The switch SWi is turned on / off at the same timing as the switch SW1.
第1ステージ部分7のサンプルモード時において、スイッチSWi及びスイッチSWaがオンすることにより、ノードN3p,ノードN3nをコモン電圧VCMにリセットすることができる。すなわち、スイッチSWi及びスイッチSWaは第1のリセット手段として機能する。
When the switch SWi and the switch SWa are turned on in the sample mode of the
さらに、ホールドモード時において、ノードN3pより得られる電圧が入力電圧inp1として共用オペアンプ39の第1正入力(第2の増幅入力部)に入力され、ノードN3nより得られる電圧が入力電圧inn1として共用オペアンプ39の第1負入力(第1の増幅入力部)に入力される。なお、ノードN3p(N3n)と共用オペアンプ39の第1正入力(第1負入力)との接続を実施の形態1(図2参照)のように常に電気的に接続しても良く、あるいは実施の形態2(図11参照)のようにスイッチSWcを介して選択的に接続する構成にしても良い。
Further, in the hold mode, the voltage obtained from the node N3p is input as the input voltage inp1 to the first positive input (second amplification input unit) of the common
また、入力電圧Vinp及び入力電圧Vinnは、サンプルホールド部10等の前段の回路より得られる差動出力を意味する。参照電圧Vrp1及びVrn1は図24で示した第1ステージAD・DA変換部分93と同様な構成の第1ステージAD・DA変換部分より出力される差動参照電圧を意味する。すなわち、参照電圧Vrp1及びVrn1は、上記第1ステージAD・DA変換部分より変換データD1<1:0>相当の差動変換データをD/A変換して得られ電圧に相当する。
The input voltage Vinp and the input voltage Vinn mean a differential output obtained from a preceding circuit such as the
一方、図16において、第2ステージ部分8がホールドモード時のスイッチング状況を示している。第2ステージ部分8は正入出力部分8p及び正入出力部分8pから構成される。
On the other hand, in FIG. 16, the
第2ステージ部分8の正入出力部分8pは、複数のスイッチSW1,SW2,SWb及びキャパシタ44p,45pから構成され、第2ステージ部分12と同様な内部構成を呈している。なお、正入出力部分8pのキャパシタ44p,45p及びノードN6p〜N8pが第2ステージ部分12のキャパシタ44,45及びノードN6〜N8に対応する。
The positive input /
また、共用オペアンプ39の出力電圧outpをスイッチSW1を介してノードN6p,N7pに入力している点、スイッチSW2を介してノードN6Pに入力している点、参照電圧Vrに代えて参照電圧Vrp2を入力している点において、正入出力部分8pは第2ステージ部分12と異なる。第2ステージ部分8のサンプリング時における出力電圧outpは余り出力ST1の正側の出力(一方余り出力ST1)に相当する。
Further, the output voltage outp of the shared
さらに、正入出力部分8pはホールドモード時にノードN8p(第2の一方ステージ出力部)より得られる入力電圧inp2を共用オペアンプ39の第2正入力(第4の増幅入力部)に付与している点において第2ステージ部分12と異なる。なお、第1ステージ部分8のホールドモード時においてノードN8pより得られる入力電圧inp2は、入力電圧Vinp2と参照電圧Vrp2との電位差に関連する第2の一方ステージ出力電圧に相当する。すなわち、入力電圧inp2は入力電圧Vinp2に基づき正入出力部分8pによって得られる電圧となる。
Further, the positive input /
一方、第2ステージ部分8の負入出力部分8nは、複数のスイッチSW1,SW2,SWb及びキャパシタ44n,45nから構成される。正入出力部分8p内の内部構成は正入出力部分8pと同様である。なお、共用オペアンプ37Nのキャパシタ44n,45n及びノードN6n〜N8nが正入出力部分8pのキャパシタ44p,45p及びノードN6p〜N8pに対応する。
On the other hand, the negative input / output part 8n of the
ただし、出力電圧outpでなく出力電圧outnが入力される点、参照電圧Vrp2でなく参照電圧Vrn2を入力している点において、正入出力部分8pは正入出力部分8pと異なる。第2ステージ部分8のサンプリング時における上記出力電圧outnは余り出力ST1の負側の出力(他方余り出力ST1)に相当する。
However, the positive input /
さらに、正入出力部分8nはホールドモード時にノードN8n(第2の他方ステージ出力部)より得られる入力電圧inn2を共用オペアンプ39の第2負入力(第3の増幅入力部)に付与している。なお、第2ステージ部分8のホールドモード時においてノードN8nより得られる入力電圧inn2は、入力電圧Vinn2と参照電圧Vrn2との電位差に関連する第2の他方ステージ出力電圧に相当する。すなわち、入力電圧inn2は入力電圧Vinn2に基づき負入出力部分8nによって得られる電圧となる。
Further, the positive input / output portion 8n applies the input voltage inn2 obtained from the node N8n (second second stage output unit) to the second negative input (third amplification input unit) of the shared
そして、正入出力部分8pのノードN8pと負入出力部分8nのノードN8nとがスイッチSWjを介して接続される。このスイッチSWjはスイッチSW1と同じタイミングでオン,オフする。
The node N8p of the positive input /
第2ステージ部分8のサンプルモード時において、スイッチSWj及びスイッチSWbがオンすることにより、ノードN8p,ノードN8nをコモン電圧VCMにリセットすることができる。すなわち、スイッチSWj及びスイッチSWbは第2のリセット手段として機能する。
When the switch SWj and the switch SWb are turned on in the sample mode of the
さらに、ホールドモード時において、ノードN8pより得られる電圧が入力電圧inp2として共用オペアンプ39の第2正入力(第4の増幅入力部)に入力され、ノードN8nより得られる電圧が入力電圧inn2として共用オペアンプ39の第2負入力(第3の増幅入力部)に入力される。なお、ノードN8p(N8n)と共用オペアンプ39の第2正入力(第2負入力)との接続を実施の形態1(図2参照)のように常に電気的に接続しても良く、あるいは実施の形態2(図11参照)のようにスイッチSWdを介して選択的に接続する構成にしても良い。
Further, in the hold mode, the voltage obtained from the node N8p is input to the second positive input (fourth amplification input unit) of the common
参照電圧Vrp2及びVrn2は図24で示した第2ステージAD・DA変換部分94と同様な構成の第1ステージAD・DA変換部分より出力される差動参照電圧を意味する。すなわち、参照電圧Vrp2及びVrn2は、上記第2ステージAD・DA変換部分より、変換データD2<1:0>相当の差動変換データをD/A変換して得られ電圧に相当する。
The reference voltages Vrp2 and Vrn2 mean differential reference voltages output from the first stage AD / DA conversion part having the same configuration as the second stage AD /
なお、図15及び図16は第1の状態(第1ステージ部分7がサンプルモード時、第2ステージ部分8がホールドモード時)を示している。
15 and 16 show the first state (when the
第1の状態において、第1ステージ部分7における複数のスイッチSW1の全てとスイッチSWb,SWiがオン状態となり、複数のスイッチSW2の全てがオフ状態となる。一方、第2ステージ部分8における複数のスイッチSW1の全てとスイッチSWb,SWjがオフ状態となり、複数のスイッチSW2の全てがオン状態となる。
In the first state, all of the plurality of switches SW1 and the switches SWb and SWi in the
したがって、第1の状態時において、実施の形態1〜実施の形態3と同様、第1ステージ部分7はサンプルモード状態における動作を実行し、第2ステージ部分8はホールドモード状態における動作を実行する。
Therefore, in the first state, as in the first to third embodiments, the
ただし、第1ステージ部分7において、キャパシタ34p,35pのノードN3p側に蓄積される電荷と、キャパシタ34n,35nのノードN3nに蓄積される電荷は互いに相補関係となる。
However, in the
また、正入出力部分7p及び正入出力部分8pは共用オペアンプ39からのスイッチSW2を介した帰還入力として出力電圧outpを受け、負入出力部分7n及び負入出力部分8nはスイッチSW2を介した帰還入力として出力電圧outnを受ける。
The positive input / output portion 7p and the positive input /
なお、図示しないが、実施の形態4のパイプライン型ADCは第2の状態(第1ステージ部分7がホールドモード、第2ステージ部分8がサンプルモード)は、実施の形態1〜実施の形態3と同様に実行される。
Although not shown, the pipeline type ADC of the fourth embodiment is in the second state (the
この際、第1ステージ部分7における複数のスイッチSW1の全てとスイッチSWb,SWiがオフ状態となり、複数のスイッチSW2がオン状態となる。一方、第2ステージ部分8における複数のスイッチSW1全てとスイッチSWb,SWjがオン状態となり、複数のスイッチSW2が全てオフ状態となる。
At this time, all of the plurality of switches SW1 and the switches SWb and SWi in the
なお、第1ステージ部分7はホールドモード時において、共用オペアンプ39は入力電圧inn1及び入力電圧inp1との電位差を増幅して、一方余り出力ST1として出力電圧outpを出力し、他方余り出力ST1として出力電圧outnを出力する。すなわち、共用オペアンプ39は第1正入力に入力される第1の比較用電圧としてコモン電圧VCMでなく入力電圧inp1を用いている。
When the
同様にして、第2ステージ部分8はホールドモード時において、共用オペアンプ39は入力電圧inn2及び入力電圧inp2との電位差を増幅して、一方余り出力ST2として出力電圧outpを出力し、他方余り出力ST2として出力電圧outnを出力する。すなわち、共用オペアンプ39は第2正入力に入力される第2の比較用電圧としてコモン電圧VCMでなく入力電圧inp2を用いている。
Similarly, when the
このように、実施の形態4のパイプライン型ADCは、実施の形態1〜実施の形態3と同様、共用オペアンプ39を第1ステージ部分7と第2ステージ部分8との間で共用することにより低消費電力化とレイアウトの小面積化を図り、かつ高いA/D変換精度を発揮することができる。
As described above, the pipeline type ADC of the fourth embodiment is similar to the first to third embodiments by sharing the common
加えて、共用オペアンプ39の4入力2出力をフルに活用することにより、入力振幅を2倍に拡げることができるため、DCバイアス設計が困難となる低電圧動作時においても精度良く増幅動作を行う効果を奏する。
In addition, since the input amplitude can be doubled by fully utilizing the 4-input 2-output of the shared
1,1A,2 ステージ回路、5 3ビットDAC、6 誤り訂正回路、10 サンプルホールド部(S/H)、7,11,13 第1ステージ部分、8,12,14 第2ステージ部分、37,37N,37P,39 共用オペアンプ。 1, 1A, 2 stage circuit, 5 3-bit DAC, 6 error correction circuit, 10 sample hold unit (S / H), 7, 11, 13 first stage portion, 8, 12, 14 second stage portion, 37, 37N, 37P, 39 Shared operational amplifier.
Claims (6)
前記パイプライン型ADCは、前記複数のステージ部分に含まれる第1及び第2のステージ部分を内蔵する少なくとも一つのステージ回路を有し、
前記少なくとも一つのステージ回路は、
サンプルモード時にアナログ入力に関連する入力関連電圧をサンプリングし、ホールドモード時に前記入力関連電圧に基づく第1のステージ出力電圧をその出力部である第1のステージ出力部より出力する第1ステージ部分と、
サンプルモード時に第1の余り出力をサンプリングし、ホールドモード時に前記第1の余り出力に基づく第2のステージ出力電圧をその出力部である第2のステージ出力部より出力する第2ステージ部分と、
第1〜第4の増幅入力部を有し、前記第1,第2の増幅入力部間の電位差及び前記第3,第4の増幅入力部の電位差を増幅して増幅出力部より出力電圧を得る共用増幅器とを備え、前記第1の増幅入力部が前記第1ステージ部分のホールドモード時に前記第1のステージ出力部に接続され、前記第3の増幅入力部が前記第2ステージ部分のホールドモード時に前記第2のステージ出力部に接続され、前記第2及び第4の増幅入力部に第1及び第2の比較用電圧が付与され、
前記第1及び第2のステージ部分間において、サンプルモードとホールドモードとが互いに重複することなく交互に入れ替わり実行され、
前記共用増幅器は、前記第1ステージ部分のホールドモード時において前記第1の余り出力として前記出力電圧を得、前記第2ステージ部分のホールドモード時において第2の余り出力として前記出力電圧を得、
前記少なくとも一つのステージ回路は、
前記第1ステージ部分のサンプルモード時において、前記第1の増幅入力部の電位をリセット電圧に初期化する第1のリセット手段と、
前記第2ステージ部分のサンプルモード時において、前記第3の増幅入力部の電位を前記リセット電圧に初期化する第2のリセット手段とをさらに備える、
パイプライン型ADC。 A pipeline type ADC having a plurality of stage portions each capable of performing partial A / D conversion processing independently at each stage within a predetermined range,
The pipeline type ADC has at least one stage circuit including first and second stage portions included in the plurality of stage portions,
The at least one stage circuit comprises:
A first stage portion that samples an input-related voltage related to an analog input in the sample mode, and outputs a first stage output voltage based on the input-related voltage from the first stage output section that is the output section in the hold mode; ,
A second stage portion that samples the first remainder output in the sample mode, and outputs a second stage output voltage based on the first remainder output from the second stage output section that is the output section in the hold mode;
Having first to fourth amplification input sections, amplifying the potential difference between the first and second amplification input sections and the potential difference of the third and fourth amplification input sections, and generating an output voltage from the amplification output section; The first amplification input section is connected to the first stage output section in the hold mode of the first stage portion, and the third amplification input section is a hold of the second stage section. It is connected to the second stage output unit at the time of mode, and the first and second comparison voltages are applied to the second and fourth amplification input units,
Between the first and second stage portions, the sample mode and the hold mode are alternately executed without overlapping each other,
The shared amplifier obtains the output voltage as the first remainder output in the hold mode of the first stage portion, obtains the output voltage as a second remainder output in the hold mode of the second stage portion,
The at least one stage circuit comprises:
A first reset means for initializing a potential of the first amplification input unit to a reset voltage in the sample mode of the first stage portion;
A second reset unit that initializes the potential of the third amplification input unit to the reset voltage in the sample mode of the second stage portion;
Pipeline type ADC.
前記リセット電圧は前記第1及び第2の比較用電圧と同一電圧であり、
前記第1のステージ出力部と前記第1の増幅入力部とは常時電気的に接続され、前記第2のステージ出力部と前記第3の増幅入力部とは常時電気的に接続され、
前記第1のリセット手段は、前記第1ステージ部分内に設けられ、前記第1ステージ部分のサンプルモード時において前記第1のステージ出力部の電位を前記リセット電圧に初期化する手段を含み、
前記第2のリセット手段は、前記第2ステージ部分内に設けられ、前記第2ステージ部分のサンプルモード時において前記第2のステージ出力部の電位を前記リセット電圧に初期化する手段を含む、
パイプライン型ADC。 The pipeline type ADC according to claim 1,
The reset voltage is the same voltage as the first and second comparison voltages,
The first stage output unit and the first amplification input unit are always electrically connected, and the second stage output unit and the third amplification input unit are always electrically connected,
The first reset means includes means provided in the first stage portion, and initializes the potential of the first stage output section to the reset voltage in the sample mode of the first stage portion,
The second reset unit includes a unit provided in the second stage portion, and initializes the potential of the second stage output unit to the reset voltage in the sample mode of the second stage portion.
Pipeline type ADC.
前記共用増幅器は、前記第1〜第4の増幅入力部を有する差動入力部分がP型のトランジスタにより構成される共用増幅器を含み、
前記リセット電圧は電源電圧を含む、
パイプライン型ADC。 The pipeline type ADC according to claim 1,
The shared amplifier includes a shared amplifier in which a differential input portion having the first to fourth amplification input portions is configured by a P-type transistor,
The reset voltage includes a power supply voltage,
Pipeline type ADC.
前記共用増幅器は、前記第1〜第4の増幅入力部を有する差動入力部分がN型のトランジスタにより構成される共用増幅器を含み、
前記リセット電圧は接地レベルを含む、
パイプライン型ADC。 The pipeline type ADC according to claim 1,
The shared amplifier includes a shared amplifier in which a differential input portion having the first to fourth amplification input portions is configured by an N-type transistor,
The reset voltage includes a ground level;
Pipeline type ADC.
前記共用増幅器は差動入力部が5以上の多入力差動入力部を有する多入力共用増幅器を含み、
前記多入力共用増幅器において、多入力差動入力部のうち前記第1〜第4の増幅入力部として用いない余剰部分を完全非動作状態に固定される、
パイプライン型ADC。 The pipeline type ADC according to any one of claims 1 to 4,
The shared amplifier includes a multi-input shared amplifier having a multi-input differential input unit having a differential input unit of 5 or more,
In the multi-input shared amplifier, a surplus portion that is not used as the first to fourth amplification input units in the multi-input differential input unit is fixed in a completely non-operating state.
Pipeline type ADC.
前記入力関連電圧は互いに相補関係にある一方及び他方入力関連電圧を含み、
前記第1の余り出力は互いに相補関係にある第1の一方余り出力及び第1の他方余り出力を含み、
前記第2の余り出力は互いに相補関係にある第2の一方余り出力及び第2の他方余り出力を含み、
前記共用増幅器の前記出力電圧は互いに相補関係にある一方及び他方出力電圧を含み、
前記第1のステージ部分は第1の一方入出力部分及び第1の他方入出力部分を含み、前記第1のステージ出力部は第1の一方ステージ出力部及び第1の他方ステージ出力部を含み、
前記第1の一方入出力部分は、サンプルモード時に前記第1の一方入力関連電圧をサンプリングし、ホールドモード時に前記第1の一方入力関連電圧に基づく第1の一方ステージ出力電圧をその出力部である前記第1の一方ステージ出力部より出力し、
前記第1の他方入出力部分は、サンプルモード時に前記第1の他方入力関連電圧をサンプリングし、ホールドモード時に前記第1の他方入力関連電圧に基づく第1の他方ステージ出力信号をその出力部である前記第1の他方ステージ出力部より出力し、
前記第2ステージ部分は第2の一方入出力部分及び第2の他方入出力部分を含み、
前記第2の一方入出力部分は、サンプルモード時に前記第1の一方余り出力をサンプリングし、ホールドモード時に前記第1の一方余り出力に基づく第2の一方ステージ出力電圧をその出力部である前記第2の一方ステージ出力部より出力し、
前記第2の他方入出力部分は、サンプルモード時に前記第1の他方余り出力をサンプリングし、ホールドモード時に前記第1の他方余り出力に基づく第2の他方ステージ出力差電圧をその出力部である第2の他方ステージ出力部より出力し、
第1のリセット手段は、前記第1ステージ部分のサンプルモード時において、前記第1の一方ステージ出力部及び前記第1の他方ステージ出力部の電位を前記リセット電圧に初期化するリセット手段を含み
第2のリセット手段は、前記第2ステージ部分のサンプルモード時において、前記第2の一方ステージ出力部及び前記第2の他方ステージ出力部の電位を前記リセット電圧に初期化するリセット手段含み、
前記共用増幅器において、前記第1の増幅入力部が前記第1ステージ部分のホールドモード時に前記第1の他方ステージ出力部に接続され、前記第2の増幅入力部が前記第1ステージ部分のホールドモード時に前記第1の一方ステージ出力部に接続され、前記第3の増幅入力部が前記第2ステージ部分のホールドモード時に前記第2の他方ステージ出力部に接続され、前記第4の増幅入力部が前記第2ステージ部分のホールドモード時に前記第2の一方ステージ出力部に接続され、
前記第1の比較用電圧は前記第1ステージ部分のホールドモード時において前記第1の一方ステージ出力部より得られる前記第1の一方ステージ出力電圧を含み、前記第2の比較用電圧は前記第2ステージ部分のホールドモードにおいて前記第2の一方ステージ出力部より得られる前記第2の一方ステージ出力電圧を含み、
前記共用増幅器は、前記第1ステージ部分のホールドモード時において前記第1の一方余り出力及び第1の他方余り出力として前記一方及び他方出力電圧を得、前記第2ステージ部分のホールドモード時において前記第2の一方余り出力及び第2の他方余り出力として前記一方及び他方出力電圧を得る、
パイプライン型ADC。 The pipeline type ADC according to any one of claims 1 to 5,
The input related voltages include one and the other input related voltages that are complementary to each other;
The first remainder output includes a first one remainder output and a first other remainder output that are complementary to each other;
The second remainder output includes a second one remainder output and a second other remainder output that are complementary to each other;
The output voltage of the shared amplifier includes one and the other output voltages complementary to each other;
The first stage portion includes a first one input / output portion and a first other input / output portion, and the first stage output portion includes a first one stage output portion and a first other stage output portion. ,
The first one input / output portion samples the first one input related voltage in the sample mode, and outputs the first one stage output voltage based on the first one input related voltage in the output mode in the hold mode. Output from the first one stage output unit,
The first other input / output portion samples the first other input related voltage in the sample mode, and outputs a first other stage output signal based on the first other input related voltage in the output mode in the hold mode. Output from the first other stage output unit,
The second stage portion includes a second one input / output portion and a second other input / output portion,
The second one input / output portion samples the first one remainder output in the sample mode, and outputs the second one stage output voltage based on the first one remainder output in the hold mode as the output section. Output from the second one stage output unit,
The second other input / output portion samples the first other remainder output in the sample mode, and outputs the second other stage output differential voltage based on the first other remainder output in the hold mode. Output from the second other stage output unit,
The first reset means includes reset means for initializing the potentials of the first one stage output section and the first other stage output section to the reset voltage in the sample mode of the first stage portion. 2 reset means includes a reset means for initializing the potentials of the second one stage output section and the second other stage output section to the reset voltage in the sample mode of the second stage portion,
In the shared amplifier, the first amplification input section is connected to the first other stage output section in the hold mode of the first stage portion, and the second amplification input section is connected to the hold mode of the first stage section. Sometimes connected to the first one stage output section, the third amplification input section is connected to the second other stage output section in the hold mode of the second stage portion, and the fourth amplification input section is connected Connected to the second one stage output section during the hold mode of the second stage portion;
The first comparison voltage includes the first one-stage output voltage obtained from the first one-stage output unit in the hold mode of the first stage portion, and the second comparison voltage is the first comparison voltage. Including the second one-stage output voltage obtained from the second one-stage output unit in a two-stage part hold mode;
The shared amplifier obtains the one and other output voltages as the first one remainder output and the first other remainder output in the hold mode of the first stage portion, and the share amplifier in the hold mode of the second stage portion. Obtaining said one and other output voltages as a second one remainder output and a second other remainder output,
Pipeline type ADC.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007228898A JP4944715B2 (en) | 2007-09-04 | 2007-09-04 | Pipeline type ADC |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007228898A JP4944715B2 (en) | 2007-09-04 | 2007-09-04 | Pipeline type ADC |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009065249A JP2009065249A (en) | 2009-03-26 |
JP4944715B2 true JP4944715B2 (en) | 2012-06-06 |
Family
ID=40559470
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007228898A Expired - Fee Related JP4944715B2 (en) | 2007-09-04 | 2007-09-04 | Pipeline type ADC |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4944715B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5338493B2 (en) * | 2009-06-08 | 2013-11-13 | 富士通セミコンダクター株式会社 | Switched capacitor circuit and pipelined AD conversion circuit having the same |
JP5667613B2 (en) * | 2012-09-27 | 2015-02-12 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | Operational amplifier and pipelined A / D converter having the same |
CN109309500B (en) * | 2018-08-09 | 2020-09-08 | 西安电子科技大学 | Hybrid analog-to-digital converter and quantization method thereof |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3901992B2 (en) * | 2001-11-07 | 2007-04-04 | 旭化成マイクロシステム株式会社 | Pipeline type A / D converter |
JP4821333B2 (en) * | 2006-01-23 | 2011-11-24 | セイコーエプソン株式会社 | Pipeline A / D converter |
-
2007
- 2007-09-04 JP JP2007228898A patent/JP4944715B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009065249A (en) | 2009-03-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4720842B2 (en) | Pipeline type A / D converter | |
JP4330644B2 (en) | Differential amplifier and switched capacitor circuit using the same | |
JP5155103B2 (en) | Switched capacitor circuit and pipelined A / D converter | |
US8643527B2 (en) | Switched-capacitor MDAC with common-mode hop regulation | |
KR100940594B1 (en) | Parallel Analog-to-Digital Converter | |
JP7176369B2 (en) | A/D converter | |
US9331683B2 (en) | Ramp signal generator with noise canceling function | |
WO2006041085A1 (en) | Sample hold circuit, and pipeline ad converter using the circuit | |
WO2011104761A1 (en) | Pipeline a/d converter and a/d conversion method | |
JP2009516458A (en) | Folding circuit | |
KR100459086B1 (en) | Pseudo-differential amplifier and analog-to-digital converter using the same | |
JP4944715B2 (en) | Pipeline type ADC | |
JPWO2011021260A1 (en) | Pipeline type AD converter and output correction method thereof | |
US7928872B2 (en) | Analog-to-digital converter | |
CN111817719B (en) | Reference level buffer suitable for pipelined ADC and pipelined ADC | |
JP2009027282A (en) | Sample-hold circuit and pipeline a-d converter | |
KR101092116B1 (en) | Analog signal processing device | |
JP2003218698A (en) | Parallel type ad converter | |
JP2012019346A (en) | Switched capacitor amplifier, pipelined a/d converter, and signal processing system | |
JP3907633B2 (en) | NIC circuit and ADC circuit | |
CN115733496A (en) | Input sectional type assembly line successive approximation type analog-to-digital converter | |
JP4961159B2 (en) | Amplifier circuit and its application circuit | |
JP5565903B2 (en) | Switched capacitor gain stage | |
EP3866342A1 (en) | Low-power consumption comparator and method for comparison | |
JP2007208422A (en) | Analog to digital converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20100524 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100531 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120206 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120214 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120302 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150309 Year of fee payment: 3 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |