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JPS5923624A - Signal processing circuit - Google Patents

Signal processing circuit

Info

Publication number
JPS5923624A
JPS5923624A JP13199782A JP13199782A JPS5923624A JP S5923624 A JPS5923624 A JP S5923624A JP 13199782 A JP13199782 A JP 13199782A JP 13199782 A JP13199782 A JP 13199782A JP S5923624 A JPS5923624 A JP S5923624A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal processing
processing circuit
type
mis
inverters
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.)
Pending
Application number
JP13199782A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Morokawa
滋 諸川
Takusane Wakai
卓実 若井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Citizen Holdings Co Ltd
Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Holdings Co Ltd
Citizen Watch Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Citizen Holdings Co Ltd, Citizen Watch Co Ltd filed Critical Citizen Holdings Co Ltd
Priority to JP13199782A priority Critical patent/JPS5923624A/en
Publication of JPS5923624A publication Critical patent/JPS5923624A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/34Analogue value compared with reference values
    • H03M1/36Analogue value compared with reference values simultaneously only, i.e. parallel type
    • H03M1/361Analogue value compared with reference values simultaneously only, i.e. parallel type having a separate comparator and reference value for each quantisation level, i.e. full flash converter type
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/34Analogue value compared with reference values
    • H03M1/36Analogue value compared with reference values simultaneously only, i.e. parallel type
    • H03M1/367Non-linear conversion

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a high-speed, parallel-system linear or nonlinear A/D converter, by using plural C/MIS inverters which have different logical discrimination levels. CONSTITUTION:The C/MIS inverters which have mutually different logical discrimination levels consist of two complementary MIS inverters A and B. Plural composite complementary inverters 11, 12-1n having different logical discrimination levels are connected to an analog input Vi in parallel. The respective inverters discriminate the input on the basis of their logical discrimination levels to output 0 or 1. Those outputs are inputted to and coded by an encoder 3. Further, linear or nonlinear characteristics are obtained according to whether differences between the logical discrimination levels are uniform or not. Thus, the high-speed, parallel-system linear or nonlinear A/D converter is constituted.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高速の信号処理回路、特にMIS集積回路とし
て構成するに適した信号処理回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a high-speed signal processing circuit, and particularly to a signal processing circuit suitable for being configured as an MIS integrated circuit.

近年画像信号処理等にIMHz〜20MHzの高速のA
/D変換器が要求されることが多くなった。
In recent years, high-speed A from IMHz to 20MHz has been used for image signal processing, etc.
/D converters are increasingly required.

しかも集積回路として、あるいは集積回路の−・部分と
して構成されるからチップ占有面積が小さく低電力でな
ければならない。高速A/D変換器としては逐次比較方
式が考えられるが、アナログ信号の一標本を量子化する
のに少くとも精度に相応するビット数のクロックが必要
である。ξれに対して、直接変換形並列方式のd変換器
は瞬時に変換されるから高速用として最適の方式である
。この方式では必要とされる分解能により個数が定まる
複数個の比較器がアナログ入力に対して並列に接続され
、前記比較器の各基準電圧は通常直流電源から抵抗スト
リングによって分割供給される。比較器の出力はエンコ
ーダ(符号化装置)によりコードに変換して出力される
。この方式で最も問題となるのは比較器である。差動形
の比較器をMO8形半導体デバイスでつくると入力オフ
セット電圧がバイポーラ形よりかなり大きく何らかの対
策が必要となる。さらに構造が複雑であるから周波数特
性が劣る。また基準電圧を与える抵抗ストリングもかな
りの占有面積を占めるという欠点がある。
Moreover, since it is constructed as an integrated circuit or as a part of an integrated circuit, it must occupy a small chip area and consume low power. A successive approximation method can be considered as a high-speed A/D converter, but a clock of at least the number of bits corresponding to the precision is required to quantize one sample of an analog signal. In contrast to ξ, the direct conversion type parallel type d converter performs instantaneous conversion and is therefore the most suitable system for high-speed applications. In this system, a plurality of comparators, the number of which is determined by the required resolution, are connected in parallel to the analog input, and the reference voltage of each comparator is usually divided and supplied from a DC power supply by a resistor string. The output of the comparator is converted into a code by an encoder (encoding device) and output. The most problematic aspect of this method is the comparator. If a differential type comparator is made of an MO8 type semiconductor device, the input offset voltage will be considerably larger than that of a bipolar type, and some countermeasure will be required. Furthermore, since the structure is complicated, the frequency characteristics are inferior. Another disadvantage is that the resistor string providing the reference voltage also occupies a considerable area.

本発明の目的は上記の欠点を除去し、新規の高速な並列
方式の線形または非線形のA/D変換器を提供すること
にある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and to provide a new high-speed parallel type linear or nonlinear A/D converter.

本発明のA/D変換器はアナログ入力が並列に入力され
る、論理識別レベルを互いに異にする非対称入出力特性
の複数個のC/MIS(相補形の絶縁ゲート形)インバ
ータと、該インバータの出力を符号化するエンコーダと
を備えたことを特徴とする。
The A/D converter of the present invention includes a plurality of C/MIS (complementary insulated gate type) inverters having asymmetric input/output characteristics with different logic discrimination levels and to which analog inputs are input in parallel; and an encoder that encodes the output of.

以下本発明について図面を参照して詳細に説明する。第
1図(a)は本発明のA/D変換器に用いるインバータ
の1実施例である。論理識別レベルを互いに異にする相
補形Mis  FETからなるインバータ(以下MIS
インバータという)を単一構造でつくることは製作上お
よび歩留等でいまだ困難であるから二つの相補形のMI
SインバータAおよびBを複合して、p形、n形トラン
ジスタは2つのMIS  FETの並列構造としている
。また場合によってはp形あるいはn形の一方のみを並
列にしてもよい。これらの複合MIS  FETの特性
は例えばゲートしきい値或は相互コンダクタンスgmを
各インバータごとに調整することによって複合相補形イ
ンバータとしての論理識別レベルを各々所定の値に設定
することができる。複合構造であるから、その特性の異
なるMIS  FETの組合せにより論理識別レベルを
任意に選定することができる。
The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1(a) shows one embodiment of an inverter used in the A/D converter of the present invention. An inverter (hereinafter referred to as MIS) consisting of complementary MisFETs with different logic identification levels.
Since it is still difficult to manufacture an inverter (called an inverter) with a single structure due to manufacturing and yield issues, two complementary types of MI
The S inverters A and B are combined, and the p-type and n-type transistors have a parallel structure of two MIS FETs. Further, depending on the case, only one of the p-type and n-type may be arranged in parallel. As for the characteristics of these composite MIS FETs, for example, by adjusting the gate threshold value or mutual conductance gm for each inverter, the logic discrimination level as a composite complementary inverter can be set to a predetermined value. Since it has a composite structure, the logical identification level can be arbitrarily selected by combining MIS FETs with different characteristics.

第1図(b)が本発明の1実施例であるA/D変換器で
ある。前記の論理識別レベルの異なる複数個の複合相補
形インバータ11,1□、・・・1nを゛アナログ入力
に対して並列に接続し、その各出力をエンコーダ2に入
力しコードとして出力している。第2図は各インバータ
の入出力特性;Vi−Vo特性を示したものである。こ
\でViは入力電圧、Voは出力電圧である。おのおの
異なる入出力特性をもつからV。=Vi直線との交点で
ある動作点電圧が異なる。図の入力電圧V、 、 V2
.・・・が論理識別レベルである。入力がこの論理識別
レベルを越えるとそのインバータはI′Oj′の論理レ
ベルを示す。このようにアナログ入力の振幅によりおの
おののインバータの出力は+101+または1“1”と
なる。この出力をエンコーダ2で符号化すればA/D変
換を行なうことができる。
FIG. 1(b) shows an A/D converter that is an embodiment of the present invention. The plurality of composite complementary inverters 11, 1□, . . FIG. 2 shows the input/output characteristics of each inverter; the Vi-Vo characteristics. Here, Vi is the input voltage and Vo is the output voltage. V because each has different input and output characteristics. The operating point voltage at the intersection with the =Vi line is different. Input voltage V, , V2 in the figure
.. ... is the logical identification level. When the input exceeds this logic discrimination level, the inverter exhibits the logic level of I'Oj'. In this way, the output of each inverter becomes +101+ or 1 "1" depending on the amplitude of the analog input. If this output is encoded by the encoder 2, A/D conversion can be performed.

この論理識別レベルを次の2つの手段で変える。複合相
補形MISインバータ1の構成要素である各個のMIS
  FETのゲートしきい値VTを変えることと、p型
およびn型のMIS FETの相互コンダクタンスの比
β、を変えることである。
This logical identification level is changed by the following two means. Each MIS that is a component of the composite complementary MIS inverter 1
The two methods are to change the gate threshold voltage VT of the FET and to change the mutual conductance ratio β of the p-type and n-type MIS FETs.

第1の手段はMIS FETのしきい値VTが次式 ここで φMS ”金属・シリコンの仕事関数差COX
 :=ゲート酸化膜容量 Q88=表面準位電荷密度 φF =基板のフェルミ準位 N =基板の不純物濃度 ? =電子電荷量 εoX−酸化膜の誘電率 で与えられることから、基板の不純物濃度をイオン注入
等の技術を用い変化させることによってφ2.Nを変化
させ集積回路内の各個のMISFETのゲートしきい値
vT  を任意に設定することができる。
The first method is to calculate the threshold value VT of the MIS FET using the following formula, where φMS ``Metal-silicon work function difference COX
: = Gate oxide film capacitance Q88 = Surface state charge density φF = Fermi level N of substrate = Impurity concentration of substrate? = electron charge amount εoX - given by the dielectric constant of the oxide film, so by changing the impurity concentration of the substrate using techniques such as ion implantation, φ2. By changing N, the gate threshold value vT of each MISFET in the integrated circuit can be arbitrarily set.

第2の手段はこのインバータのp形およびn形FETの
相互コンダクタンスの比β、を変エルことである。β、
により入出力特性の遷移領域の傾斜が変わることより、
第1の手段にこの手段を併用することによって、さらに
微細に論理識別レベルを設定することができる。相互コ
ンダクタンスはチャネルの幅、長さに依存するから、電
極寸法をトリミングすればよい。複数個の異なるゲート
しきい値VTは理論上はイオン注入回数を増すことによ
り、段階的に作れるがプロセスコストが大きい。またF
ETのチャネル幅を大きくすることだけでFETの相互
コンダクタンスを大きい方に調整しようとしても、FE
Tの面積が大になり、ゲート容量も増加するから現実的
でない。従って2つの手段を組合せて、ゲートしきい値
の異なるFETの組合わせと、複合FETの相互コンダ
クタンスの比の調整によりインバータとしての論理識別
レベルを調整することが実際的である。
The second means is to vary the mutual conductance ratio β of the p-type and n-type FETs of this inverter. β,
Since the slope of the transition region of the input/output characteristics changes due to
By using this means in combination with the first means, it is possible to set the logic discrimination level more finely. Since the transconductance depends on the width and length of the channel, the electrode dimensions can be trimmed. Theoretically, a plurality of different gate threshold values VT can be created in stages by increasing the number of ion implantations, but the process cost is high. Also F
Even if you try to adjust the FET transconductance to a larger value just by increasing the ET channel width, the FE
This is not practical because the area of T becomes large and the gate capacitance also increases. Therefore, it is practical to combine the two means and adjust the logic identification level as an inverter by combining FETs with different gate thresholds and adjusting the mutual conductance ratio of the composite FETs.

上記の手段は乗積回路の製作工程内で行なうものである
が、第3の手段として外部的手段によって基板とソース
との間に逆方向の電圧VH8(バックゲート電圧)を加
えることができるような構成とすれば(1)式のφ、が
実質的に(φ2+VBS)となり、ゲートしきい値VT
を変化し、 インバータとしての論理識別レベルを変化
することもできる。
The above means are carried out during the manufacturing process of the product circuit, but as a third means, it is possible to apply a reverse voltage VH8 (back gate voltage) between the substrate and the source by external means. If a configuration is adopted, φ in equation (1) becomes substantially (φ2+VBS), and the gate threshold voltage VT
It is also possible to change the logical identification level as an inverter.

以上詳述したように、本発明によるA / D変換器は
複数個の低電力で動作する相補形MISインバータをそ
の論理識別レベルを各々別々に設定し2.アナログ入力
に対し並列接続するから、従来のA/D変換器に必要で
あった複雑な比較器が除かれ、最も簡単で集積度の高い
集積回路を構成することができる。捷だ相補形MISイ
ンバータは小電力でしかも高周波特性が良いから高速A
/D変換器として集積化に適している。
As detailed above, the A/D converter according to the present invention separately sets the logic identification level of a plurality of complementary MIS inverters that operate at low power.2. Since it is connected in parallel to the analog input, a complicated comparator required in a conventional A/D converter is removed, and the simplest and most highly integrated circuit can be constructed. The complementary MIS inverter uses low power and has good high frequency characteristics, so it can achieve high speed A.
Suitable for integration as a /D converter.

址だ上記構造は複合構造で実際上容易に実現できる。本
構成においてFETの寸法を小にしたま\、相補FET
のp形・n形をともにデプリーション形にすれば高い相
互コンダクタンスで使用できるから、集積回路の小サイ
ズ化と高速化とをさらに向上することができる。これは
従来C/MOS構成士の前提であった、両方のトランジ
スタがエンハンスメント形構成である条件をやふるもの
であるが、入力動作範囲の拡大・高速応答性の点で特に
効果が大きい。また本構成によれば非線形のA/D変換
を同時に構成するように設計でき、特に液晶テレビ等の
γ補正あるいは各種センサの特性補正に用いて効果があ
る。
However, the above structure can be practically easily realized with a composite structure. In this configuration, while reducing the size of the FET, complementary FET
If both the p-type and n-type are made depletion type, they can be used with high mutual conductance, so that it is possible to further reduce the size and speed of the integrated circuit. This violates the condition that both transistors have an enhancement type configuration, which was a prerequisite for C/MOS designers in the past, but it is particularly effective in expanding the input operating range and increasing high-speed response. Further, according to this configuration, it is possible to design nonlinear A/D conversion at the same time, and it is particularly effective for use in gamma correction of liquid crystal televisions and the like or characteristic correction of various sensors.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)は本発明の一実施例である複合相補形MI
Sインバータを示す図、第1図(b)は本発明の1実施
例であるA/D変換器の構成図、第2図は論理識別レベ
ルを異にする複数のインバータの入出力特性を示す図で
ある。 1.11,12.・・・+11・・・複合相補形MIS
インバータ、2・・・エンコーダ。 特許出願人  シチズン時計株式会社
FIG. 1(a) shows a composite complementary form MI which is an embodiment of the present invention.
A diagram showing an S inverter, FIG. 1(b) is a configuration diagram of an A/D converter that is an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows input/output characteristics of a plurality of inverters with different logic discrimination levels. It is a diagram. 1.11,12. ...+11...Compound complementary MIS
Inverter, 2...encoder. Patent applicant Citizen Watch Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、 アナログ入力が並列に入力される相補形MIS 
 FETからなる、論理識別レベルを互いに異にする非
対称入出力特性の複数個のC/MISインバータと、該
インバータの出力を符号化するエンコーダとを備えた信
号処理回路。 2、 論理識別レベルはMISFETのチャネル長、チ
ャネル幅を調整することにより相異ならしめることによ
シ調整することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の信号処理回路。 3、 論理識別レベルはMIS  FETの基板の不純
物濃度を異ならしめることにより調整することを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の信号処理回路。 4 前記相補形MIS  FETにおけるn形またはn
形の各FETは少くとも一方を、複数個の異なるゲート
しきい値のFETを並列接続としたことを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の信号処理回路。 5、 前記相補形MIS  FETのn形およびn形の
各FETの相互コンダクタンスの比を異にしたことを特
徴とする特許請求の範囲第4項記載の信号処理回路。 6、 前記相補形MIS  FETのn形またはn形の
各FETの基板に外部よりバックゲート電圧を印加する
ことによりインバータの論理識別レベルを調整すること
を特徴とする特許請求の範囲第4項および第5項記載の
信号処理回路。
[Claims] 1. Complementary MIS in which analog inputs are input in parallel
A signal processing circuit comprising a plurality of C/MIS inverters made of FETs and having asymmetric input/output characteristics with different logic discrimination levels, and an encoder that encodes the output of the inverters. 2. The signal processing circuit according to claim 1, wherein the logic discrimination level is adjusted by adjusting the channel length and channel width of the MISFET to make them different. 3. The signal processing circuit according to claim 1, wherein the logic discrimination level is adjusted by varying the impurity concentration of the substrate of the MIS FET. 4 n-type or n in the complementary MIS FET
2. The signal processing circuit according to claim 1, wherein at least one of each of the FETs has a plurality of FETs with different gate thresholds connected in parallel. 5. The signal processing circuit according to claim 4, wherein the n-type complementary MIS FET and each of the n-type FETs have mutual conductance ratios different from each other. 6. The logic discrimination level of the inverter is adjusted by applying a back gate voltage from the outside to the substrate of the n-type or each n-type FET of the complementary MIS FET, and The signal processing circuit according to item 5.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101924556A (en) * 2009-06-12 2010-12-22 台湾积体电路制造股份有限公司 Integrated circuit, system and method for converting analog signal into digital signal

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101924556A (en) * 2009-06-12 2010-12-22 台湾积体电路制造股份有限公司 Integrated circuit, system and method for converting analog signal into digital signal
JP2010288279A (en) * 2009-06-12 2010-12-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co Ltd Integrated circuit for converting analog signal to digital signal, system, and ad conversion method
US8362937B2 (en) 2009-06-12 2013-01-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Integrated circuits for converting analog signals to digital signals, systems, and operating methods thereof

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