JPH03258024A - Parallel a/d converter - Google Patents
Parallel a/d converterInfo
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- JPH03258024A JPH03258024A JP5597990A JP5597990A JPH03258024A JP H03258024 A JPH03258024 A JP H03258024A JP 5597990 A JP5597990 A JP 5597990A JP 5597990 A JP5597990 A JP 5597990A JP H03258024 A JPH03258024 A JP H03258024A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は高速AD変換器である並列型AD変換器に関し
、更に詳しくは超高速化した並列型AD変換器に関する
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a parallel AD converter which is a high speed AD converter, and more particularly to an ultra high speed parallel AD converter.
(従来の技術)
AD変換器はアナログ信号をコンピュータに処理させ、
又はメモリに格納して保存させる等のためにディジタル
信号に変換する装置である。このAD変換器のうち並列
型AD変換器は高速動作に適しているため、従来から数
100MH2級のすンプリング用途にまで使われている
。(Prior art) An AD converter allows a computer to process an analog signal.
Alternatively, it is a device that converts the signal into a digital signal for storage in a memory or the like. Among these AD converters, parallel AD converters are suitable for high-speed operation, so they have been used for sampling applications up to several hundred MH2 class.
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、この動作速度を更に上げ、数GH2での
動作を考える場合、以下に述べるような問題点がある。(Problems to be Solved by the Invention) However, when considering further increasing the operating speed and considering operation at several GH2, there are problems as described below.
第9図は高速動作時のAD変換器において、入力信号の
周波数とAD変換器の各比較器の動作時間のばらつきの
関係を示す図である。図において、横軸に時間、縦軸に
入力信号の振幅を取っである。FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the frequency of the input signal and the variation in operating time of each comparator of the AD converter in the AD converter during high-speed operation. In the figure, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the amplitude of the input signal.
今、入力信号Vl、とv12とを時刻t−Toで複数個
の基準電圧と比較するため、複数個の比較器を動作させ
るものとする。各比較器には製造上のばらつきにより、
その動作時間が僅かではあるが異なっており、そのばら
つきの分布は図のように正規分布をしていて、T、を中
心として±3σの間に分布しているものとする。入力信
号が図のVI。Now, assume that a plurality of comparators are operated in order to compare the input signals Vl and v12 with a plurality of reference voltages at time t-To. Due to manufacturing variations, each comparator has
Assume that the operating times are slightly different, and the distribution of the variation is a normal distribution as shown in the figure, and is distributed within ±3σ with T as the center. The input signal is VI in the figure.
のように低周波入力信号で、これをAD変換する場合に
は、スルーレート(信号変化率)が小さいため、各比較
器の動作時間にばらつきがあっても、そのばらつきを電
圧変動に換算したΔV1は小さく、誤動作の原因にはな
りにくい。ここで、入力信号V、を
L =* 5in(2rll)トtルト、スルーレート
の最大値SR,,,は
SR7□・211! ・・・(
1)となる。(1)式において周波数fが小さいとSR
□、1は小さく、周波数fか大きいとSR□、8は大き
くなる。従って、入力信号がv12のように高周波であ
ると、スルーレートの最大値SR,,,は大きいため、
電圧に換算した誤差Δv2は非常に大きくなる。このた
めAD変換器のLSHに相当する基準電圧差VLSBに
比べΔv2が大きい場合では、入力信号V、に近い基準
電圧と比較する比較器が誤動作する可能性がある。When performing AD conversion on a low-frequency input signal like ΔV1 is small and unlikely to cause malfunction. Here, the input signal V, is L=*5in (2rll), and the maximum value of the slew rate SR,,, is SR7□・211! ...(
1). In equation (1), if the frequency f is small, the SR
□, 1 is small, and if the frequency f is large, SR□, 8 becomes large. Therefore, if the input signal is a high frequency like v12, the maximum value of the slew rate SR,... is large, so
The error Δv2 converted into voltage becomes very large. Therefore, if Δv2 is larger than the reference voltage difference VLSB corresponding to the LSH of the AD converter, the comparator that compares it with the reference voltage close to the input signal V may malfunction.
第10図は入力信号に対する各比較器の出力を示した図
である。図において、比較器の数はディジタル信号が6
ビツトであるとすると26個備えられている。そして、
n番目の比較器にはn番目に相当する基準電圧VRnが
入力されている。この比較器列にアナログ信号が入力さ
れた場合、入力信号が基準電圧より高いと、比較器は“
1”を出力し、基準電圧より低いと、比較器は“0”を
出力する。FIG. 10 is a diagram showing the output of each comparator with respect to the input signal. In the figure, the number of comparators is 6 when the digital signal is 6.
If it is a bit, it has 26 bits. and,
A reference voltage VRn corresponding to the nth comparator is inputted to the nth comparator. When an analog signal is input to this comparator string, if the input signal is higher than the reference voltage, the comparator will “
If the comparator outputs "1" and is lower than the reference voltage, the comparator outputs "0".
入力信号が低周波であった場合、既述のように第9図に
示すΔV1が小さいため、n番目とn+1番目の比較器
の動作は正確である。しかし、入力信号が高周波の場合
は比較器の動作時間のばらつきにより必ずしもn番目と
n+1番目の比較器が同じ入力電圧値を比較するとは限
らない。ΔV2がvLsBに比べて大きい場合は、図に
示すようにn番目とn+1番目の比較器において誤動作
が発生する。このようにして発生した誤動作による出力
信号をAD変換器内のアンド回路やエンコーダ回路に入
力すると、アンド回路が誤動作して、非常に大きな変換
誤差を発生させていた。When the input signal is a low frequency, the nth and n+1th comparators operate accurately because ΔV1 shown in FIG. 9 is small as described above. However, when the input signal is a high frequency, the n-th and (n+1)-th comparators do not necessarily compare the same input voltage value due to variations in the operating time of the comparators. If ΔV2 is larger than vLsB, a malfunction occurs in the n-th and n+1-th comparators as shown in the figure. When the output signal resulting from the malfunction that occurs in this way is input to an AND circuit or an encoder circuit in the AD converter, the AND circuit malfunctions, causing a very large conversion error.
例えば第11図に示すような従来型のAD変換器を構成
するアンド回路とエンコーダ回路において、比較器から
入力される“0”と“1”の信号の切り替わる点のみか
ら“1”信号を出力し、エンコーダ回路に入力して、エ
ンコーダ回路から切り替わり点の位置に対応したディジ
タルコードを発生させるものである。しかし、この回路
に第10図に示す誤動作信号を入力すると、アンド回路
からの出力信号は第12図のように2箇所からとなって
、正常なAD変換動作を期待することができない。例え
ば、比較器入力信号が8であって、誤動作のため、7と
9が出力されたとする。For example, in the AND circuit and encoder circuit that make up a conventional AD converter as shown in Figure 11, a "1" signal is output only from the point where the "0" and "1" signals input from the comparator switch. Then, the signal is input to an encoder circuit, and the encoder circuit generates a digital code corresponding to the position of the switching point. However, if the malfunction signal shown in FIG. 10 is input to this circuit, the output signal from the AND circuit will come from two locations as shown in FIG. 12, and normal AD conversion operation cannot be expected. For example, assume that the comparator input signal is 8, and due to malfunction, 7 and 9 are output.
7+toam+−0111 −・−(2)
9゜。、□−1001・・・(3)
誤動作のため、エンコーダ回路からの出力は(2)と(
3)から
1111=15++o静、 ・・・(4)(4
)のように大きな誤差のあるディジタル信号が出力され
る。7+toam+-0111 -・-(2)
9°. , □-1001...(3) Due to malfunction, the output from the encoder circuit is (2) and (
3) to 1111=15++o static, ...(4)(4
), a digital signal with a large error is output.
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は
、簡単な回路により、比較器に発生した誤動作にも拘わ
らず誤差のないディジタル出力が得られるAD変換器を
実現することにある。The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to realize an AD converter that can provide error-free digital output despite malfunctions occurring in the comparator using a simple circuit. .
(課題を解決するための手段)
前記の課題を解決する本発明は、単調増加する基準電圧
値とそれに対応する数の比較器コンポネントを持ち、こ
れらの基準電圧値と入力アナログ信号とを同時に比較す
る並列型AD変換器において、入力アナログ信号の電圧
と前記基準電圧値とを比較し、その大きさの関係に対応
する値の電流信号とその相補電流信号とを出力する第1
の比較器と、該第1の比較器のコンポーネントから出力
される電流出力が各抵抗接続点に入力されて各抵抗回路
に分配され、その結果発生する前記抵抗接続点における
電位差を出力する前記第1の比較器のコンポーネントの
数に対応するラダー抵抗回路を有するR−2R型の第1
のラダー抵抗網と、前記第1の比較器の各コンポーネン
トから出力される相補電流出力が各抵抗接続点に入力さ
れて各抵抗回路網に分配され、その結果発生する前記抵
抗接続点における電位差を出力するR−2R型の第2の
ラダー抵抗網と、前記第1のラダー抵抗網と前記第2の
ラダー抵抗網との出力電圧が入力されてその大きさを比
較し、入力電圧の大きさの関係に対応した信号を出力す
る第2の比較器とを具備することを特徴とするものであ
る。(Means for Solving the Problems) The present invention, which solves the above problems, has monotonically increasing reference voltage values and a corresponding number of comparator components, and simultaneously compares these reference voltage values with input analog signals. A first parallel AD converter that compares the voltage of the input analog signal with the reference voltage value and outputs a current signal having a value corresponding to the relationship in magnitude and a complementary current signal thereof.
a comparator, and a current output from the component of the first comparator is inputted to each resistor connection point and distributed to each resistance circuit, and the first comparator outputs the resulting potential difference at the resistor connection point. 1 of the R-2R type with a ladder resistor circuit corresponding to the number of comparator components in
Complementary current outputs from the ladder resistance network and each component of the first comparator are input to each resistance connection point and distributed to each resistance network, and the resulting potential difference at the resistance connection point is The output voltages of the output R-2R type second ladder resistance network, the first ladder resistance network, and the second ladder resistance network are inputted, and the magnitudes are compared, and the magnitude of the input voltage is determined. and a second comparator that outputs a signal corresponding to the relationship.
(作用)
第1の比較器において入力電圧を単調増加する基準電圧
と比較してその大きさの関係に基づく電流信号と相補電
流信号を出力し、電流信号は第1のラダー抵抗網に、相
補電流信号は第2のラダ抵抗網に入力されて滑らかな変
化の信号とされ、その出力はそれぞれ第2の比較器の比
較信号として入力され比較されて入力電圧に対応した信
号を入力信号の変化の速さに関係なく出力する。(Function) The first comparator compares the input voltage with a monotonically increasing reference voltage and outputs a current signal and a complementary current signal based on the relationship in magnitude, and the current signal is sent to the first ladder resistance network as a complementary current signal. The current signal is input to the second ladder resistor network to produce a smooth changing signal, and its output is input as a comparison signal to the second comparator, where it is compared and changes the input signal to a signal corresponding to the input voltage. output regardless of the speed.
(実施例)
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例の回路図である。図において
、1はN個のコンポーネントCI (i −1,2,・
・・、n、・・・、N)から戊る第1の比較器Cて、各
コンポーネントCIのA電圧にアナログ信号VINが入
力され、B電圧に各コンポーネントC1に対応した基準
電圧VRIか入力されている。FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention. In the figure, 1 represents N components CI (i −1,2,・
..., n, ..., N), the analog signal VIN is input to the A voltage of each component CI, and the reference voltage VRI corresponding to each component C1 is input to the B voltage. has been done.
基準電圧VR1はN−1個の直列に接続された同一抵抗
値の抵抗R,群の両端に印加されているVRIIとVR
Iの差の電圧を抵抗R1によって分圧されている電圧で
ある。比較器C1のコンポーネントCはA電圧に入力さ
れている入力信号■lNと各基準電圧vR1とを比較し
、入力信号VINが基準電圧VR,より高い比較器C1
においては“]”を出力し、低い比較器CIにおいては
“0”を出力する。The reference voltage VR1 consists of N-1 series-connected resistors R with the same resistance value, and VRII and VR applied across the group.
This is a voltage obtained by dividing the voltage difference between I and I by the resistor R1. The component C of the comparator C1 compares the input signal ■IN inputted to the A voltage with each reference voltage vR1, and the comparator C1 whose input signal VIN is higher than the reference voltage VR
In the comparator CI, "]" is output, and in the low comparator CI, "0" is output.
この場合、出力はYlとその相補信号Y1の2出力から
成り、例えば次に示すように符号化されている。In this case, the output consists of two outputs, Yl and its complementary signal Y1, and is encoded, for example, as shown below.
Y>Yのとき 出力は“1” ・・・(5)Y<Y
のとき 出力は“0′ ・ (6)2は直列に接続
された抵抗Rと、抵抗Rの各接続点に一端が接続され、
他端がすべて一点て接続されている抵抗2Rから成る抵
抗群で構成されて、比較器C1の各コンポーネントC1
の出力Y、が直列抵抗Rの接続点に入力されているR−
2R型のラダー抵抗網Aである。第2図にこのラダー抵
抗網A2の接続図を示す。ラダー抵抗網の特徴は図の接
続点A。から右を見た抵抗値がR1左を見た抵抗値もR
であり、接続点A、、A2.A、から右を見た値、及び
A、 、A2 ’、A、−から左を見た値もそれぞれ
Rであるという特徴を有している。When Y>Y, the output is “1”... (5) Y<Y
When , the output is "0'. (6) 2 is a series connected resistor R, and one end is connected to each connection point of the resistor R,
Each component C1 of the comparator C1 is composed of a resistor group consisting of resistors 2R whose other ends are all connected at a single point.
The output Y, is input to the connection point of the series resistor R-
This is a 2R type ladder resistance network A. FIG. 2 shows a connection diagram of this ladder resistance network A2. The characteristic of the ladder resistance network is the connection point A in the diagram. The resistance value when looking to the right is R1 The resistance value when looking to the left is also R
and the connection points A, , A2 . The value when looking to the right from A, and the value when looking to the left from A, , A2', A, - are also characterized as being R, respectively.
3はラダー抵抗網A2と同一の構成で、比較器C1の各
コンポーネントC1の出力YIか直列抵抗Rの接続点に
入力されているラダー抵抗網Bである。4はラダー抵抗
網A2の比較器C1の出力Y、か入力されている抵抗R
の接続点から電圧■かA電圧に、ラダー抵抗網B3の比
較器C1の出力Y、が入力されている抵抗Rの接続点か
ら電圧VIかB電圧に入力されていて、A電圧の入力と
B電圧の入力を比較して出力する比較器りである。Reference numeral 3 denotes a ladder resistance network B having the same configuration as the ladder resistance network A2, and input to the connection point of the output YI of each component C1 of the comparator C1 or the series resistor R. 4 is the output Y of the comparator C1 of the ladder resistance network A2, or the input resistor R.
The output Y of the comparator C1 of the ladder resistance network B3 is input to the voltage VI or the B voltage from the connection point of the resistor R, and the voltage VI or the B voltage is input from the connection point of the resistor R. This is a comparator that compares and outputs the B voltage input.
5は第11図に示したアンド回路とエンコーダ回路とて
構成されている論理回路、エンコーダ回路である。論理
回路、エンコーダ回路5からは入力アナログ信号VIN
に応じたディジタル信号が出力される。Reference numeral 5 denotes a logic circuit and an encoder circuit composed of the AND circuit and the encoder circuit shown in FIG. Input analog signal VIN from logic circuit and encoder circuit 5
A digital signal corresponding to the output is output.
次に上記のように構成された実施例の動作を説明する。Next, the operation of the embodiment configured as described above will be explained.
アナログ信号V I Nか入力されると、その電圧は比
較器C1を構成する各コンポーネントCのA電圧に入力
される。コンポーネントC2のB電圧には分圧された基
準電圧VR1が入力されており、第10図に示すような
信号が出力される。When the analog signal V I N is input, its voltage is input to the A voltage of each component C constituting the comparator C1. The divided reference voltage VR1 is input to the B voltage of the component C2, and a signal as shown in FIG. 10 is output.
この実施例に用いられている比較器の回路例及びその動
作を第3図を用いて説明する。第3図は比較器の回路例
を示す図である。図において、Qlはそのベースにアナ
ログ信号v1Nが入力され、電流Y。をNPN)ランジ
スタQ3を経て出力するNPN l−ランジスタ、Q2
はそのベースに基準電圧vRfiが入力され、電流Y7
をNPNトランジスタQ4を経て出力するNPN)ラン
ジスタである。NPN)ランジスタQ9にはクロックC
LKが入力され、NPN)ランジスタQ+oにはクロッ
クCLKの相補信号CLKが入力されている。クロック
CLKの正の周期において、トランジスタQ9は導通し
、トランジスタQ1.Q2の回路が動作する。入力信号
VINが基準電圧vRfiより高いとき、トランジスタ
QlにはトランジスタQ2よりもコレクタ電流が大きく
流れ、トランジスタQ1のコレクタ電圧はトランジスタ
Q2のコレクタ電圧よりも低くなる。従って、トランジ
スタQ。A circuit example of the comparator used in this embodiment and its operation will be explained with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing an example of a comparator circuit. In the figure, Ql has an analog signal v1N input to its base, and a current Y. (NPN) output via transistor Q3, NPN l-transistor, Q2
has the reference voltage vRfi input to its base, and the current Y7
This is an NPN transistor that outputs the output through an NPN transistor Q4. NPN) transistor Q9 has a clock C.
A complementary signal CLK to the clock CLK is input to the NPN transistor Q+o. During the positive period of clock CLK, transistor Q9 conducts and transistors Q1 . The Q2 circuit operates. When the input signal VIN is higher than the reference voltage vRfi, a larger collector current flows through the transistor Ql than that of the transistor Q2, and the collector voltage of the transistor Q1 becomes lower than the collector voltage of the transistor Q2. Therefore, transistor Q.
を経由して出力する電流Y1はトランジスタQ4を経由
して出力する電流Y。よりも大きい。基準電圧V□が入
力信号VINより大きいときはトランジスタQ4に流れ
る電流Y、がトランジスタQ。The current Y1 outputted via the transistor Q4 is the current Y outputted via the transistor Q4. larger than When the reference voltage V□ is larger than the input signal VIN, the current Y flowing through the transistor Q4 is the transistor Q.
を流れる電流Yイよりも大きい。次にトランジスタQ、
。のベースに入力されているクロック相補信号CLKが
正の周期においてトランジスタQ、。The current flowing through Y is larger than A. Next, transistor Q,
. When the complementary clock signal CLK input to the base of the transistor Q has a positive period, the transistor Q.
Q6及びQ 1oから成る回路が動作すると、先に述べ
た例ではトランジスタQ、のコレクタ電圧が低いためト
ランジスタQ7のベース電圧が低く、従ってそのエミッ
タ電流も少ないため、トランジスタQ6のベース電圧が
低く、トランジスタQ4r06、QIOの回路を流れる
電流も少なくて出力電流Y7は一層少なくなる。又、ト
ランジスタQ6のベース電圧は高いためトランジスタQ
8のエミッタ電流は大きく、トランジスタQ、のベース
電圧は高く、トランジスタQ3 、Q5 、Qloを流
れる電流は大きく、出力電流Y。は更に大きくなる。When the circuit consisting of Q6 and Q1o operates, in the example mentioned above, the collector voltage of transistor Q is low, so the base voltage of transistor Q7 is low, and therefore its emitter current is also low, so the base voltage of transistor Q6 is low. The current flowing through the circuit of transistors Q4r06 and QIO is also small, and the output current Y7 is further reduced. Also, since the base voltage of transistor Q6 is high, transistor Q
The emitter current of 8 is large, the base voltage of transistor Q is high, the current flowing through transistors Q3, Q5, Qlo is large, and the output current Y. becomes even larger.
このように比較器C1は入力アナログ信号VINと基準
電圧V□とを比較した結果の出力電流と相補出力電流と
の関係を拡大して出力することにより境界値における比
較器CI、比較器D4の比較結果を一層明確にさせてい
る。In this way, the comparator C1 expands and outputs the relationship between the output current and the complementary output current as a result of comparing the input analog signal VIN and the reference voltage V□, so that the comparator CI and the comparator D4 at the boundary value This makes the comparison results even clearer.
比較器C1の出力電流Y7はラダー抵抗網A2に入力さ
れる。比較器C1の出力電流Y7の分配例を第4図に示
す。図は出力電流Y0がトランジスタQ 21+ Q
221−+ Q 2+11及び抵抗R6,、Ro2゜・
・・、Ro、++の回路によってm個の電流Yfi++
Yl12+・・、Y7.に分配される例を示す図で
ある。ラダー抵抗網への電流入力点において各抵抗網に
流れる電流はn−i、 n−i+1.・・・、n+j
で、電流の合計はI tnとなっている。第5図はm−
3の場合の電流出力をラダー抵抗網に接続した状態を示
す図である。例えば電流Y5の比較器出力は3等分され
てラダー抵抗網の接続点p4.p、、p6に接続されて
いる。左端には端効果を防ぐための定電流源工。が設け
られている。Output current Y7 of comparator C1 is input to ladder resistance network A2. FIG. 4 shows an example of distribution of the output current Y7 of the comparator C1. In the figure, the output current Y0 is the transistor Q21+Q
221-+ Q 2+11 and resistance R6,, Ro2°・
..., Ro, ++ circuit generates m currents Yfi++
Yl12+..., Y7. FIG. The current flowing through each resistor network at the current input point to the ladder resistor network is n-i, n-i+1. ..., n+j
The total current is I tn. Figure 5 shows m-
3 is a diagram showing a state in which the current output in case 3 is connected to a ladder resistance network. FIG. For example, the comparator output of current Y5 is divided into three equal parts and connected to the connection point p4 of the ladder resistance network. p, , p6. At the left end is a constant current source to prevent edge effects. is provided.
比較器C1の出力電流Y。はラダー抵抗網B3に入力さ
れる。このY。が入力されるラダー抵抗網B3もm−3
の場合について考えると、第5図と同様な接続により出
力電流Y。がラダー抵抗網B3に入力されており、この
場合の定電流源I。Output current Y of comparator C1. is input to ladder resistance network B3. This Y. The ladder resistance network B3 to which is input is also m-3
Considering the case of , the output current Y is obtained by a connection similar to that shown in FIG. is input to the ladder resistance network B3, which is the constant current source I in this case.
は右端に接続される。第1図の実施例の回路では、出力
電流Y7とY、とは図の繁雑を避けるためm−1として
の接続を示しである。is connected to the right end. In the circuit of the embodiment shown in FIG. 1, the output currents Y7 and Y are connected as m-1 to avoid complication of the diagram.
比較器C1の出力電流Y。がラダー抵抗網A2に入力さ
れた場合のラダー抵抗網A2における電流分布について
、第6図を参照して説明する。比較器C1のコンポーネ
ントcoの出力電流Y。がラダー抵抗網A2の接続点P
、に入力される。Y。の電流出力によりR−2R型のラ
ダー抵抗網A2には第6図に示すような電流分布が発生
する。Output current Y of comparator C1. The current distribution in the ladder resistance network A2 when is input to the ladder resistance network A2 will be explained with reference to FIG. Output current Y of component co of comparator C1. is the connection point P of the ladder resistance network A2
, is input. Y. Due to the current output, a current distribution as shown in FIG. 6 is generated in the R-2R type ladder resistance network A2.
図において、直列抵抗をすべてRとし、並列抵抗を図の
ように2R,、−2,2R,−+ 、2R,、,2R1
141+ 2Rn+2とする。たたしその抵抗値はす
べて2Rである。又、抵抗Rの接続点を図のようにPn
−2I P++−1+ Pe + Pn++ +
Pn+2とする。In the figure, all series resistances are R, and parallel resistances are 2R,, -2, 2R, -+, 2R,, 2R1 as shown in the figure.
141+2Rn+2. However, their resistance values are all 2R. Also, connect the connection point of the resistor R to Pn as shown in the figure.
-2I P++-1+ Pe + Pn++ +
Let it be Pn+2.
このとき各抵抗に流れる電流は、接続点P、において、
p、、、p、や、及び2R,の方を見た抵抗値はすべて
等しくRであるため、入力電流Y、により流れる電流の
総和を■。とすれば抵抗2R,。At this time, the current flowing through each resistor is at the connection point P,
Since the resistance values for p, , p, and 2R are all equal R, the sum of the currents flowing due to the input current Y is . If so, the resistance is 2R.
Rを通って接続点P。に流れ込む電流は(1/3)Io
である。又、Pfi+1点からP。。2点及び抵抗2R
−++の2方向を見た抵抗値もRなので、P、+1点に
流れ込む電流はそれぞれ(1/2) (1/3)I
Oである。更にP、。2点から抵抗2R,。through R to the connection point P. The current flowing into is (1/3)Io
It is. Also, P from Pfi+1 point. . 2 points and resistance 2R
Since the resistance value seen in the two directions of −++ is also R, the current flowing into points P and +1 is (1/2) (1/3) I, respectively.
It is O. Furthermore, P. Resistance 2R from 2 points.
2及び右方向の2方向を見た抵抗値もそれぞれRなので
、P、、+2点に流れ込む電流は何れも(1/2)2
・ (1/3)Ioである。Po−1点、P。The resistance values when looking in two directions, 2 and right, are also R, so the current flowing into point P, +2 is (1/2)2
・(1/3) Io. Po-1 point, P.
2点においてもそれぞれP。。1点 p n+2点と同
様である。更に、各比較器コンポーネントCI+C2+
・・・+CNからの出力をY、、Y2.−=、Y(Y
、−0又はI。)とすると、n番目のラダ抵抗2R,に
流れる電流値I2+1゜は、・・・ (7)
と表される。P for both points. . 1 point p Same as n+2 points. Furthermore, each comparator component CI+C2+
. . . The output from +CN is Y, , Y2. −=, Y(Y
, -0 or I. ), the current value I2+1° flowing through the n-th ladder resistor 2R is expressed as (7).
上式は、ディジタルフィルタの基本式である(9)式と
類似した形式となっている。The above equation has a format similar to equation (9), which is the basic equation of a digital filter.
Y(n)−Σ a+ x(n−i)
+(9)(8)式において、係数が(1/2) lN−
”なので、(8)式はiを変数とした空間的なローパス
フィルタを表している。この性質から、比較器C1から
の“1”と“0°の出力列が、ラダー抵抗網により滑ら
かに変化する電圧として再構成され・る。これは、Vo
と相補出力V。として得られることになり、この電圧は
比較器D4に入力され、第10図に示すような誤動作を
生じない“1”と“0”とか連続した比較器出力を得る
ことかできる。この出力は論理回路、エンコーダ回路5
に入力され、第11図に示すようにディジタル信号に変
換されて出力される。Y(n)−Σ a+ x(n−i)
+(9) In equation (8), the coefficient is (1/2) lN-
” Therefore, equation (8) represents a spatial low-pass filter with i as a variable. From this property, the output string of “1” and “0°” from comparator C1 is smoothed by the ladder resistor network. It is reconstructed as a changing voltage. This is Vo
and complementary output V. This voltage is input to the comparator D4, and it is possible to obtain a continuous comparator output such as "1" and "0" that does not cause malfunctions as shown in FIG. This output is a logic circuit, encoder circuit 5
The signal is inputted into the circuit, and is converted into a digital signal and output as shown in FIG.
第7図は第5図の回路動作のシミユレーション値を示す
図である。この図では比較器C1と比較器D4の各コン
ポーネントC,D、においてi−〇〜63とした場合を
示しており、ここでは6ビツトのAD変換器について考
えている。図において、上部の棒グラフが比較器C1が
らの出力を示している。この棒グラフにおいて、黒塗り
の部分が信号“1”を、白い部分が信号“0“を表して
いる。又、曲線はラダー抵抗網A2の出力V、。FIG. 7 is a diagram showing simulation values of the circuit operation of FIG. 5. This figure shows a case where components C and D of the comparator C1 and the comparator D4 are i-0 to 63, and a 6-bit AD converter is considered here. In the figure, the upper bar graph shows the output from the comparator C1. In this bar graph, the black portion represents the signal “1” and the white portion represents the signal “0”. Also, the curve is the output V of the ladder resistance network A2.
と、ラダー抵抗網B3の出力V。(voはV。の相補出
力)である。下側の棒グラフは上記の出力V、、V、を
比較器D4で比較して出力した結果のグラフである。第
7図の(イ)図は比較器C1か正常な動作をしている場
合で、このときは比較器D4の出力は比較器C1の出力
と一致する。and the output V of the ladder resistance network B3. (vo is the complementary output of V.). The lower bar graph is a graph of the result of comparing and outputting the above outputs V, , V, by the comparator D4. FIG. 7(A) shows a case where the comparator C1 is operating normally, and in this case, the output of the comparator D4 matches the output of the comparator C1.
(ロ)図、(ハ)図は比較器C1が誤動作している場合
のシミュレーション結果である。図で明らかなように、
第10図に示す誤動作によって生ずる比較器C1の“1
”と“0”が交互に現れる破線部分が、ラダー抵抗網A
2とラダー抵抗網B3を用いることにより滑らかに直さ
れ、比較器D4からは正常な出力結果が得られている。Figures (b) and (c) show simulation results when the comparator C1 malfunctions. As is clear in the figure,
“1” of comparator C1 caused by the malfunction shown in FIG.
The broken line part where ” and “0” appear alternately is ladder resistance network A.
2 and the ladder resistance network B3, the correction is smoothly performed, and a normal output result is obtained from the comparator D4.
比較器D4の正常動作について考えてみると、第3図に
示すように第1図の比較器CI、比較器D4は所謂クロ
ックド・コンパレータという外部クロック信号CLKに
同期して作動する回路であり、又、比較器C1と比較器
D4とは互いに逆相で作動する接続になっている。つま
り、比較器C1が出力を確定保持したとき、比較器D4
にv4゜Voが入力されるという動作を行っている。従
って、比較器D4には直流とほぼ等しいような変化率の
小さい信号が入力される。そのため変化率の大きな信号
比較時の誤動作は発生しない。Considering the normal operation of comparator D4, as shown in FIG. 3, comparator CI and comparator D4 in FIG. 1 are so-called clocked comparators, which operate in synchronization with the external clock signal CLK. Moreover, the comparator C1 and the comparator D4 are connected to operate in opposite phases to each other. In other words, when comparator C1 holds the output fixed, comparator D4
An operation is performed in which v4°Vo is input to . Therefore, a signal with a small rate of change that is approximately equal to direct current is input to the comparator D4. Therefore, malfunctions do not occur when comparing signals with a large rate of change.
以上説明したように本実施例によれば、AD変換器の高
速動作時における比較器誤動作をR−2R型ラダー抵抗
網を用いることにより、誤動作をアナログ的に丸め込み
、次段の比較器に渡すことにより、簡単な回路で重大な
誤差を打ち消すことが可能になる。又、比較器を2段直
列に接続しているので比較器が一定時間経過してもその
出力が明確にOや1のレベルに達しない状態になる比較
器のメタステーブル状態を減少させることができる。As explained above, according to this embodiment, by using the R-2R type ladder resistor network, the malfunction of the comparator during high-speed operation of the AD converter is rounded up in an analog manner and passed to the next-stage comparator. This makes it possible to cancel important errors with a simple circuit. In addition, since two stages of comparators are connected in series, it is possible to reduce the metastable state of the comparator, where the output of the comparator does not clearly reach the O or 1 level even after a certain period of time has elapsed. can.
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではない。比
較器からラダー抵抗網に対する出力の分配法は第5図に
示すような方法でなく、第8図に示すような接続にして
もよい。この回路の誤動作防止能力は略同等で、部品点
数が多少型なくてすむ利点がある。Note that the present invention is not limited to the above embodiments. The method of distributing the output from the comparator to the ladder resistor network is not the method shown in FIG. 5, but the connection shown in FIG. 8 may be used. This circuit has approximately the same ability to prevent malfunctions, and has the advantage of requiring fewer parts.
(発明の効果)
以上詳細に説明したように本発明によれば、比較器に誤
動作が発生してもR−2R型ラダー抵抗網を用いること
により、誤差のないディジタル信号出力が得られるよう
になり、実用上の効果は大きい。(Effects of the Invention) As explained in detail above, according to the present invention, even if a malfunction occurs in the comparator, an error-free digital signal output can be obtained by using the R-2R type ladder resistor network. Therefore, the practical effect is great.
第1図は本発明の一実施例の回路図、
第2図はR−2R型ラダー抵抗網の接続図、第3図は比
較器の回路の一例を示す図、第4図は比較器出力電流を
m個に分けてラダー抵抗網に出力を分配する分配例の図
、
第5図はm=3の場合の比較器出力電流のラダー抵抗網
への分配例の図、
第6図はラダー抵抗網の回路内電流の説明図、第7図は
実施例の回路の動作のシミユレーション値を示す図、
第8図は比較器出力電流のラダー抵抗網への分配方法の
他の実施例の図、
第9図は高速動作AD変換器の入力信号の周波数と比較
器動作時間のばらつきの関係を示す図、第1O図は周波
数の異なる入力信号に対する比較器出力の説明図、
第11図は比較器出力に対するアンド回路、エンコーダ
回路の動作説明図、
第12図は比較器の誤動作時のアンド回路出力の説明図
である。
1・・・比較器C2・・・ラダー抵抗網A3・・・ラダ
ー抵抗網 4・・・比較器D5・・・論理回路、エン
コーダ回路
C1・・・比較器C1のコンポーネントD−・・・比較
器D4のコンポーネント第2図Fig. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a connection diagram of an R-2R type ladder resistor network, Fig. 3 is a diagram showing an example of a comparator circuit, and Fig. 4 is a comparator output. A diagram of an example of distribution in which the current is divided into m parts and the output is distributed to the ladder resistor network. Figure 5 is a diagram of an example of distribution of the comparator output current to the ladder resistor network when m = 3. Figure 6 is a diagram of the distribution example of the comparator output current to the ladder resistor network when m = 3. An explanatory diagram of the current in the circuit of the resistor network, Figure 7 is a diagram showing simulation values of the circuit operation of the example, and Figure 8 is another example of the method of distributing the comparator output current to the ladder resistor network. Figure 9 is a diagram showing the relationship between the frequency of the input signal of a high-speed operation AD converter and the variation in comparator operating time, Figure 1O is an explanatory diagram of the comparator output for input signals of different frequencies, and Figure 11 12 is an explanatory diagram of the operation of the AND circuit and the encoder circuit with respect to the comparator output, and FIG. 12 is an explanatory diagram of the AND circuit output when the comparator malfunctions. 1... Comparator C2... Ladder resistance network A3... Ladder resistance network 4... Comparator D5... Logic circuit, encoder circuit C1... Component D of comparator C1... Comparison Components of device D4 Figure 2
Claims (1)
ンポーネントを持ち、これらの基準電圧値と入力アナロ
グ信号とを同時に比較する並列型AD変換器において、 入力アナログ信号の電圧と前記基準電圧値とを比較し、
その大きさの関係に対応する値の電流信号とその相補電
流信号とを出力する第1の比較器(1)と、 該第1の比較器(1)のコンポーネント(C_1)から
出力される電流出力が各抵抗接続点に入力されて各抵抗
回路に分配され、その結果発生する前記抵抗接続点にお
ける電位差を出力する前記第1の比較器(1)のコンポ
ーネント(C_1)の数に対応するラダー抵抗回路を有
するR−2R型の第1のラダー抵抗網(2)と、 前記第1の比較器(1)の各コンポーネント(C_1)
から出力される相補電流出力が各抵抗接続点に入力され
て各抵抗回路網に分配され、その結果発生する前記抵抗
接続点における電位差を出力するR−2R型の第2のラ
ダー抵抗網(3)と、前記第1のラダー抵抗網(2)と
前記第2のラダー抵抗網(3)との出力電圧が入力され
てその大きさを比較し、入力電圧の大きさの関係に対応
した信号を出力する第2の比較器(4)とを具備するこ
とを特徴とする並列型AD変換器。[Claims] A parallel AD converter that has monotonically increasing reference voltage values and a corresponding number of comparator components, and that simultaneously compares these reference voltage values and an input analog signal, comprising: and the reference voltage value,
A first comparator (1) that outputs a current signal with a value corresponding to the magnitude relationship and its complementary current signal; and a current output from a component (C_1) of the first comparator (1). A ladder corresponding to the number of components (C_1) of the first comparator (1) whose output is input to each resistance connection point and distributed to each resistance circuit, and outputs the resulting potential difference at the resistance connection point. an R-2R type first ladder resistance network (2) having a resistance circuit; and each component (C_1) of the first comparator (1);
A complementary current output from the R-2R type second ladder resistor network (3 ), the output voltages of the first ladder resistance network (2) and the second ladder resistance network (3) are inputted and their magnitudes are compared, and a signal corresponding to the relationship between the magnitudes of the input voltages is generated. A parallel AD converter comprising: a second comparator (4) that outputs .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5597990A JPH03258024A (en) | 1990-03-07 | 1990-03-07 | Parallel a/d converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5597990A JPH03258024A (en) | 1990-03-07 | 1990-03-07 | Parallel a/d converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03258024A true JPH03258024A (en) | 1991-11-18 |
Family
ID=13014196
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5597990A Pending JPH03258024A (en) | 1990-03-07 | 1990-03-07 | Parallel a/d converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03258024A (en) |
-
1990
- 1990-03-07 JP JP5597990A patent/JPH03258024A/en active Pending
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