JP2011120091A - 逐次比較a/d変換器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高電位電源と低電位電源の電位差を分圧して電圧値が異なる複数種の比較対象電圧を逐次発生させるD/A変換回路と、その比較対象電圧と入力アナログ電圧とを比較するコンパレータとを備え、コンパレータとの出力信号に基づいて上記入力アナログ電圧に最も近い比較対象電圧を探索し、その探索結果に応じたデジタル値を出力する逐次比較A/D変換器に、上記コンパレータに基準電圧を与える信号線に当該信号線のインピーダンスを上記D/A変換回路におけるインピーダンスと揃える基準電圧調整回路を設ける
【選択図】図1
Description
コンパレータ20は入力アナログ電圧Vinと比較対象電圧の大小比較を行うためのものである。基準電圧発生回路40は、上記比較処理にて使用される基準電圧Vref(図5に示す例では、VDD/2)を高電位電源(逐次比較A/D変換器の動作電圧VDDを発生させる電源)と低電位電源(接地)の電位差を分圧して発生させ、コンパレータ20に供給する。制御回路30は、nビットの逐次近似レジスタ(図示略)を備え、この逐次近似レジスタに初期値として“10・・・0”(MSBのみを1とし、他のビットを0としたnビットデータ)をセットする。この制御回路30は、逐次近似レジスタの格納内容に応じた比較対象電圧を局部D/A変換回路10に発生させるとともに、コンパレータ20の出力信号に応じて逐次近似レジスタの格納内容を“11・・・0”或いは“01・・・0”と更新する。そして、逐次近似レジスタのLSBのビット値が定まると、制御回路30は当該逐次近似レジスタの格納内容を変換結果たるデジタルデータとして出力するのである。
QT ={Vin−Vref}×2C
={Vin−VDD/2}×2C・・・(1)
VM =VDD−Vin
=VDD/2−(Vin−VDD/2)・・・(2)
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、出力電圧が脈動する電源を基準電圧の発生源として用い、かつ、その出力電圧を低く抑えた場合であっても、出力電圧の脈動による影響を受け難い逐次比較A/D変換器を提供することを目的とする。
(A:第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態のA/D変換器1Aの構成例を示すブロック図である。
A/D変換器1Aは、入力アナログ電圧Vinを12ビットのデジタルデータOUTに変換して出力する逐次比較A/D変換器である。図1に示すように、A/D変換器1Aは、局部D/A変換回路10A、コンパレータ20、制御回路30A、基準電圧発生回路40および基準電圧調整回路50Aを含んでいる。
以上がA/D変換器1Aの構成である。
入力アナログ電圧Vinのサンプル/ホールドを行う段階においては、制御回路30Aは、Nチャネル電界効果トランジスタ430、440および450を全てオンにし、スイッチSW10−n(n=1〜8)を全てアナログ入力端子CN1に接続し、さらに、スイッチSW20−n(n=1〜8)およびスイッチSW30−n(n=1〜8)を全てオンにする。これにより、信号線L1およびL2に現れる電圧はVDD/2となり、入力アナログ電圧Vinは内部アナログ電圧(Vin−VDD/2)に変換されてサンプル/ホールドされる(すなわち、内部アナログ電圧(Vin−VDD/2)に応じた電荷が容量素子C10−n(n=1〜8)に蓄積される)。一方、基準電圧調整回路50Aでは、容量素子C20−n(n=1〜8)の各々には、高電位電源と信号線L2の電位差(VDD−VDD/2=VDD/2)に応じた電荷が蓄積され、容量素子C30−n(n=1〜8)の各々には、信号線L2と低電位電源の電位差(VDD/2−0=VDD/2)に応じた電荷が蓄積される。
VM=VDD×(3/4)−(Vin−VDD/2)・・・(3)
VM=(VDD+ΔV)×(3/4)−(Vin−VDD/2)・・・(4)
−63C×VDD/2+21C×VDD/2=−63C×{VDD+ΔV−Vp}+21C×Vp・・・(5)
以上、本発明の第1実施形態について説明したが、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、以下のような態様も考えられる。
(1)図4は、本発明の第2実施形態のA/D変換器1Bの構成例を示すブロック図である。図4と図1とを対比すれば明らかように、A/D変換器1Bの構成は、制御回路30Aに換えて制御回路30Bを設けた点と、基準電圧調整回路50Aに換えて基準電圧調整回路50Bを設けた点がA/D変換器1Aの構成と異なる。
以下、これら相違点を中心に説明する。
Claims (3)
- 高電位電源と低電位電源の電圧差を分圧して基準電圧を出力する基準電圧発生回路と、入力アナログ電圧を前記基準電圧との差を示す内部アナログ電圧に変換してサンプル/ホールドするサンプル/ホールド回路と、高電位電源と低電位電源の電圧差を分圧して比較対象電圧を発生させるD/A変換回路と、前記入力アナログ電圧と前記比較対象電圧とを比較して比較結果を示す信号を出力するコンパレータと、前記D/A変換回路における分圧比率を前記コンパレータの出力信号に応じて逐次更新しつつ前記入力アナログ電圧に最も近い比較対象電圧を探索し、その探索結果に応じたデジタル値を出力する制御回路とを有する逐次比較A/D変換器において、
前記コンパレータの一方の入力端子には第1の信号線を介して前記D/A変換回路の発生させる比較対象電圧と前記内部アナログ電圧との電圧差が与えられる一方、他方の入力端子には第2の信号線とスイッチとを介して前記基準電圧発生回路が接続されており、
前記高電位電源と前記第2の信号線の間には第1の容量素子が介挿されている一方、前記第2の信号線と前記低電位電源の間には第2の容量素子が介挿されており、
前記制御回路は、前記サンプル/ホールド回路に内部アナログ電圧をサンプル/ホールドさせる期間は前記スイッチをオンにして前記第1および第2の容量素子の充電を行い、その期間の終了を契機として前記スイッチをオフにする制御を行う
ことを特徴とする逐次比較A/D変換器。 - 前記第1および第2の容量素子は何れも可変容量素子であり、
前記制御回路は、前記第1および第2の容量素子による分圧比率が前記D/A変換回路にて比較対象電圧を発生させる際の分圧比率と等しくなるように前記第1および第2の容量素子の容量を調整することを特徴とする請求項1に記載の逐次比較A/D変換器。 - 予め定められた比較対象電圧を発生させる際の前記D/A変換回路における分圧比率と、前記第1および第2の容量素子による分圧比率が等しくなるように前記第1および第2の容量素子の各々の容量が予め定められていることを特徴とする請求項1に記載の逐次比較A/D変換器。
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