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JP2019186841A - AD converter - Google Patents

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Abstract

To provide an AD converter capable of shortening a period of each step of the successive approximation to be operable speedily.SOLUTION: An AD converter 1A comprises: DA conversion unit 10A; a comparator 20; and a control unit 30A. The DA conversion unit 10A includes n capacitative elements C-Cand n switches SW-SW. A first end of each capacitative element Cis either a first reference potential VREFH of high voltage, a second reference potential VREFL of low voltage or open according to a setting of the switch SWconfigured by a control signal from the control unit 30A. The control unit 30A outputs, when controlling setting of each switch of the DA conversion unit 10A, a control signal commanding the first end of any capacitative element of the DA conversion unit 10A to open in any step of the successive approximation.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、逐次比較型のAD変換器に関するものである。   The present invention relates to a successive approximation AD converter.

AD変換器(ADC、analog-to-digital converter)は、アナログデータを入力して、その入力アナログデータに応じたデジタルデータを出力することができる。そのうちでも、逐次比較型(SAR、successive approximation register)のAD変換器は、主な構成要素として、DA変換部、比較部および制御部を備える。DA変換部は、複数の容量素子および複数のスイッチを含む。逐次比較型のAD変換器は、他のタイプのAD変換器と比較すると、アナログ回路が少なく、静的な電流が抑えられ、低消費電力でプロセス微細化に向く。それ故、逐次比較型のAD変換器は、近年盛んに研究されている。   An AD converter (ADC, analog-to-digital converter) can input analog data and output digital data corresponding to the input analog data. Among them, a successive approximation register (SAR) AD converter includes a DA converter, a comparator, and a controller as main components. The DA converter includes a plurality of capacitive elements and a plurality of switches. The successive approximation type AD converter has fewer analog circuits than other types of AD converters, suppresses static current, and is suitable for process miniaturization with low power consumption. Therefore, successive approximation type AD converters have been actively studied in recent years.

逐次比較型のAD変換器は、非特許文献1に解説されているとおり、概ね次のように初期化ステップおよび逐次比較の各ステップの動作を行う。初期化ステップでは、DA変換部は各容量素子の電荷を初期化する。この初期化ステップの後、逐次比較の各ステップが行われる。逐次比較の各ステップにおいて、DA変換部は、制御部から与えられる制御信号に基づいて各スイッチが設定されて、その設定に応じたアナログデータを比較部へ出力する。比較部は、DA変換部から出力されたアナログデータの大きさを入力アナログデータに基づいて評価して、その評価結果を制御部へ出力する。制御部は、比較部から出力された評価結果に基づいて、DA変換部から出力されたアナログデータが入力アナログデータに応じた値に近づくように、逐次比較の次のステップにおいてDA変換部の各スイッチの設定を制御する制御信号を出力する。   As described in Non-Patent Document 1, the successive approximation type AD converter generally performs the operations of the initialization step and the successive approximation step as follows. In the initialization step, the DA conversion unit initializes the charge of each capacitive element. After this initialization step, each successive comparison step is performed. In each successive comparison step, the DA converter sets each switch based on a control signal given from the controller, and outputs analog data corresponding to the setting to the comparator. The comparison unit evaluates the size of the analog data output from the DA conversion unit based on the input analog data, and outputs the evaluation result to the control unit. Based on the evaluation result output from the comparison unit, the control unit sets each of the DA conversion units in the next step of the successive comparison so that the analog data output from the DA conversion unit approaches a value corresponding to the input analog data. Outputs control signals that control switch settings.

制御部は、出力すべきデジタルデータの最上位ビット(MSB、most significant bit)の値を最初のステップで判定し、その後の各ステップで順次に下位のビットの値を判定していき、最後のステップで最下位ビット(LSB、least significant bit)の値を判定する。例えば、出力すべきデジタルデータが4ビットデータ[d3,d2,d1,d0]であるとすると、制御部は、最初のステップ1においてMSBのd3の値を判定し、次のステップ2においてビットd2の値を判定し、更に次のステップ3においてビットd1の値を判定し、最後のステップ4においてLSBのd0の値を判定する。   The control unit determines the value of the most significant bit (MSB) of the digital data to be output in the first step, and sequentially determines the value of the lower bit in each subsequent step. In step, the value of the least significant bit (LSB) is determined. For example, if the digital data to be output is 4-bit data [d3, d2, d1, d0], the control unit determines the value of d3 of the MSB in the first step 1 and the bit d2 in the next step 2. In the next step 3, the value of bit d1 is determined, and in the final step 4, the value of dSB of LSB is determined.

このような逐次比較型のAD変換器の動作において、初期化ステップから逐次比較の最初のステップ1に移行する際、および、逐次比較の各ステップから次のステップに移行する際に、DA変換部の複数のスイッチの設定が変化して、DA変換部の各容量素子の電荷の量が変化する。DA変換部の複数の容量素子の電荷量の変化は、キックバックと呼ばれる基準電圧端子経由の電荷移動を引き起こす。このキックバックにより、DA変換部に基準電位を供給する基準電位供給線の電位が変動する。特に、逐次比較の初期のステップでは、キックバックが大きいので、基準電位供給線の電位の変動量も大きい。   In the operation of such a successive approximation type AD converter, the DA converter is used when shifting from the initialization step to the first step 1 of the successive approximation and when shifting from each step of the successive approximation to the next step. The setting of the plurality of switches changes, and the amount of charge of each capacitive element of the DA converter changes. The change in the charge amount of the plurality of capacitive elements of the DA converter causes charge transfer via a reference voltage terminal called kickback. By this kickback, the potential of the reference potential supply line that supplies the reference potential to the DA converter varies. In particular, since the kickback is large in the initial step of the successive approximation, the amount of fluctuation in the potential of the reference potential supply line is also large.

基準電位供給線からDA変換部に供給される基準電位の変動が大きいタイミングでDA変換部から出力されているアナログデータの大きさを比較部が評価すると、その評価結果を誤り、最終的に得られるデジタルデータが誤りとなる場合がある。したがって、基準電位供給線からDA変換部に供給される基準電位の変動が整定して基準電位が安定した後のタイミングで、DA変換部から出力されているアナログデータの大きさを比較部が評価することが好ましい。この場合、逐次比較の各ステップの期間は、ステップ移行後に基準電位が安定するまでに要する時間より長く設定しなければならない。AD変換器は高速化が求められているが、ステップ移行後に基準電位が安定するまでに要する時間はAD変換器の高速化の妨げとなる。   If the comparison unit evaluates the magnitude of the analog data output from the DA conversion unit at a timing when the fluctuation of the reference potential supplied from the reference potential supply line to the DA conversion unit is large, the evaluation result is erroneous and finally obtained. The digital data that is received may be erroneous. Therefore, the comparison unit evaluates the magnitude of the analog data output from the DA conversion unit at a timing after the fluctuation of the reference potential supplied from the reference potential supply line to the DA conversion unit is stabilized and the reference potential is stabilized. It is preferable to do. In this case, the period of each step of the successive comparison must be set longer than the time required for the reference potential to stabilize after the transition to the step. The AD converter is required to increase the speed, but the time required for the reference potential to stabilize after the transition to the step hinders the speed-up of the AD converter.

非特許文献2,3には、逐次比較の各ステップの期間の短縮化を図る技術が記載されている。非特許文献2に記載された技術は、基準電位供給線に基準電位を出力するバッファを高速化するとともに、比較部による評価の際のオフセットを調整することで、各ステップの期間の短縮化を図る。   Non-Patent Documents 2 and 3 describe techniques for shortening the period of each step of successive comparison. The technique described in Non-Patent Document 2 speeds up the buffer that outputs the reference potential to the reference potential supply line and adjusts the offset at the time of evaluation by the comparison unit, thereby shortening the period of each step. Plan.

非特許文献3に記載されたAD変換器は、小さい容量値を有する複数の容量素子を含む第1DA変換部と、大きい容量値を有する複数の容量素子を含む第2DA変換部と、を備える。このAD変換器は、各ステップにおいて第1DA変換部を用いて逐次比較を行っている間は第2DA変換部を切り離しておき、各ステップで決定された第1DA変換部のスイッチ設定を第2DA変換部のスイッチ設定に反映させる。第1DA変換部を用いて逐次比較を行うことで、キックバックを小さくして、逐次比較の各ステップの期間の短縮化を図る。第2DA変換部は、熱雑音による精度劣化を補償するために用いられる。このAD変換器では、DA変換部の出力端と比較部の入力端との間にアナログスイッチを設けることが必要である。   The AD converter described in Non-Patent Document 3 includes a first DA conversion unit including a plurality of capacitance elements having a small capacitance value and a second DA conversion unit including a plurality of capacitance elements having a large capacitance value. The AD converter separates the second DA converter while performing the successive comparison using the first DA converter in each step, and sets the switch setting of the first DA converter determined in each step to the second DA converter. Reflected in the switch settings of By performing successive approximation using the first DA converter, the kickback is reduced and the period of each step of successive approximation is shortened. The second DA converter is used to compensate for accuracy degradation due to thermal noise. In this AD converter, it is necessary to provide an analog switch between the output end of the DA conversion unit and the input end of the comparison unit.

Behzad Razavi, “A Tale of TwoADCs: Pipelined Versus SAR,” IEEE Solid-State Circuits Magazine, Volume: 7,Issue: 3, pp. 38-46, 2015.Behzad Razavi, “A Tale of TwoADCs: Pipelined Versus SAR,” IEEE Solid-State Circuits Magazine, Volume: 7, Issue: 3, pp. 38-46, 2015. Chi-Hang Chan, Yan Zhu, Cheng Li,Wai-Hong Zhang, Iok-Meng Ho, Lai Wei, Seng-Pan U, Rui Paulo Martins, “60-dBSNDR 100-MS/s SAR ADCs With Threshold Reconfigurable Reference ErrorCalibration,” IEEE Journal of Solid-State Circuits, Volume 52, Number 10,pp.2576-2588, October 2017.Chi-Hang Chan, Yan Zhu, Cheng Li, Wai-Hong Zhang, Iok-Meng Ho, Lai Wei, Seng-Pan U, Rui Paulo Martins, “60-dBSNDR 100-MS / s SAR ADCs With Threshold Reconfigurable Reference ErrorCalibration, ”IEEE Journal of Solid-State Circuits, Volume 52, Number 10, pp.2576-2588, October 2017. Yong Lim and Michael P. Flynn, “A 1 mW 71.5 dB SNDR 50 MS/s 13 bit fully differential ring amplifierbased SAR-assisted pipeline ADC,” IEEE Journal of Solid-State Circuits, Volume50, Number 12, pp.2901-2911, December 2015.Yong Lim and Michael P. Flynn, “A 1 mW 71.5 dB SNDR 50 MS / s 13 bit fully differential ring amplifierbased SAR-assisted pipeline ADC,” IEEE Journal of Solid-State Circuits, Volume50, Number 12, pp.2901-2911 , December 2015.

非特許文献2に記載された技術は、バッファの高速化により消費電力の増加を招くので好ましくない。非特許文献3に記載された技術は、2つのDA変換部を設けることにより、DA変換部の出力端と比較部の入力端との間にアナログスイッチを設ける必要がある点で好ましくない。   The technique described in Non-Patent Document 2 is not preferable because it increases the power consumption by increasing the speed of the buffer. The technique described in Non-Patent Document 3 is not preferable in that it is necessary to provide an analog switch between the output end of the DA conversion unit and the input end of the comparison unit by providing two DA conversion units.

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、逐次比較の各ステップの期間を短縮することができ高速動作が容易なAD変換器を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an AD converter that can shorten the period of each step of successive approximation and can easily operate at high speed.

本発明の第1態様のAD変換器は、入力アナログデータに応じたデジタルデータを出力する逐次比較型のAD変換器であって、(1) 複数の容量素子と、制御信号に基づいて設定される複数のスイッチとを含み、複数のスイッチのうちの全て又は一部のスイッチの設定により、複数の容量素子のうちの該スイッチに対応する容量素子の第1端を第1基準電位、第2基準電位およびオープンの何れかとして、複数のスイッチそれぞれの設定に応じたデータを、複数の容量素子それぞれの第2端が共通に接続されてなる出力端から出力するDA変換部と、(2) DA変換部から出力されるデータと入力アナログデータとを大小比較して、その比較結果を表す比較信号を出力する比較部と、(3) 比較信号に基づいて、逐次比較のステップ毎に、DA変換部から出力されるデータと入力アナログデータとの差が小さくなるように制御信号を生成して出力する制御部と、を備える。   An AD converter according to a first aspect of the present invention is a successive approximation AD converter that outputs digital data corresponding to input analog data, and is set based on (1) a plurality of capacitive elements and a control signal. A plurality of switches, and by setting all or a part of the plurality of switches, the first end of the capacitor corresponding to the switch among the plurality of capacitors is set to the first reference potential and the second A DA converter that outputs data corresponding to the setting of each of a plurality of switches as either a reference potential or an open from an output terminal in which the second ends of the plurality of capacitive elements are connected in common; (2) A comparison unit that compares the data output from the DA conversion unit with the input analog data and outputs a comparison signal representing the comparison result; and (3) a DA for each successive comparison step based on the comparison signal. Conversion part And a control unit for generating and outputting a control signal so that the difference between the data output and the input analog data is reduced.

本発明の第2態様のAD変換器は、入力アナログデータに応じたデジタルデータを出力する逐次比較型のAD変換器であって、(1) 複数の容量素子と、制御信号に基づいて設定される複数のスイッチとを含み、入力アナログデータを複数の容量素子によりホールドした後、複数のスイッチのうちの全て又は一部のスイッチの設定により、複数の容量素子のうちの該スイッチに対応する容量素子の第1端を第1基準電位、第2基準電位およびオープンの何れかとして、複数のスイッチそれぞれの設定に応じたデータを、複数の容量素子それぞれの第2端が共通に接続されてなる出力端から出力するDA変換部と、(2) DA変換部から出力されるデータと基準レベルとを大小比較して、その比較結果を表す比較信号を出力する比較部と、(3) 比較信号に基づいて、逐次比較のステップ毎に、DA変換部から出力されるデータと基準レベルとの差が小さくなるように制御信号を生成して出力する制御部と、を備える。   The AD converter according to the second aspect of the present invention is a successive approximation AD converter that outputs digital data according to input analog data, and is set based on (1) a plurality of capacitive elements and a control signal. A plurality of switches, and after the input analog data is held by the plurality of capacitors, the capacitance corresponding to the switch among the plurality of capacitors is set by setting all or some of the plurality of switches. The first end of the element is any one of the first reference potential, the second reference potential, and the open, and data corresponding to the setting of each of the plurality of switches is connected to the second ends of the plurality of capacitive elements in common. A DA converter that outputs from the output terminal; (2) a comparator that compares the data output from the DA converter with a reference level and outputs a comparison signal representing the comparison result; and (3) a comparison signal. Based on the sequential each comparison step, and a control unit that the difference between the data and the reference level output from the DA conversion unit generates and outputs a control signal so as to reduce.

本発明の第1態様または第2態様において、制御部は、DA変換部の複数のスイッチそれぞれの設定を制御する際に、逐次比較の何れかステップにおいて、DA変換部の複数の容量素子のうちの何れかの容量素子の第1端をオープンとするよう指示する制御信号を出力する。   In the first aspect or the second aspect of the present invention, when the control unit controls the setting of each of the plurality of switches of the DA conversion unit, in any step of the successive comparison, the control unit includes a plurality of capacitance elements of the DA conversion unit. A control signal instructing to open the first end of any of the capacitive elements is output.

本発明の第1態様または第2態様において、制御部は、DA変換部の複数のスイッチそれぞれの設定を制御する際に、逐次比較の少なくとも最初のステップにおいて、DA変換部の複数の容量素子のうちの何れかの容量素子の第1端をオープンとするよう指示する制御信号を出力するのが好適である。   In the first aspect or the second aspect of the present invention, when the control unit controls the setting of each of the plurality of switches of the DA conversion unit, in at least the first step of the successive comparison, the control unit sets the plurality of capacitance elements of the DA conversion unit. It is preferable to output a control signal instructing to open the first end of any of the capacitive elements.

また、本発明の第1態様または第2態様において、制御部は、DA変換部の複数のスイッチそれぞれの設定を制御する際に、逐次比較のステップが進むに従って、DA変換部の複数の容量素子のうち第1端を第1基準電位または第2基準電位とする容量素子の容量値の総和を次第に増加させるよう指示する制御信号を出力するのが好適である。   Further, in the first aspect or the second aspect of the present invention, when the control unit controls the setting of each of the plurality of switches of the DA conversion unit, the plurality of capacitance elements of the DA conversion unit as the successive comparison step proceeds. It is preferable to output a control signal instructing to gradually increase the sum of the capacitance values of the capacitive elements whose first end is the first reference potential or the second reference potential.

本発明の第3態様のAD変換器は、第1入力アナログデータと第2入力アナログデータとの差に応じたデジタルデータを出力する逐次比較型のAD変換器であって、(1) 複数の容量素子と、第1制御信号に基づいて設定される複数のスイッチとを含み、第1入力アナログデータを複数の容量素子によりホールドした後、複数のスイッチのうちの全て又は一部のスイッチの設定により、複数の容量素子のうちの該スイッチに対応する容量素子の第1端を第1基準電位、第2基準電位およびオープンの何れかとして、複数のスイッチそれぞれの設定に応じた第1データを、複数の容量素子それぞれの第2端が共通に接続されてなる出力端から出力する第1DA変換部と、(2) 複数の容量素子と、第2制御信号に基づいて設定される複数のスイッチとを含み、第2入力アナログデータを複数の容量素子によりホールドした後、複数のスイッチのうちの全て又は一部のスイッチの設定により、複数の容量素子のうちの該スイッチに対応する容量素子の第1端を第1基準電位、第2基準電位およびオープンの何れかとして、複数のスイッチそれぞれの設定に応じた第2データを、複数の容量素子それぞれの第2端が共通に接続されてなる出力端から出力する第2DA変換部と、(3) 第1データと第2データとを大小比較して、その比較結果を表す比較信号を出力する比較部と、(4) 比較信号に基づいて、逐次比較のステップ毎に、第1データと第2データとの差が小さくなるように第1制御信号および第2制御信号を生成して出力する制御部と、を備える。   An AD converter according to a third aspect of the present invention is a successive approximation type AD converter that outputs digital data corresponding to a difference between first input analog data and second input analog data. A capacitance element and a plurality of switches set based on the first control signal, and after setting the first input analog data by the plurality of capacitance elements, setting of all or some of the plurality of switches By setting the first end of the capacitive element corresponding to the switch among the plurality of capacitive elements as one of the first reference potential, the second reference potential, and the open, the first data corresponding to the setting of each of the plurality of switches is obtained. A first DA converter that outputs from an output terminal in which the second ends of the plurality of capacitive elements are connected in common; (2) a plurality of capacitive elements and a plurality of switches set based on the second control signal; When In addition, after the second input analog data is held by the plurality of capacitive elements, the first of the capacitive elements corresponding to the switch among the plurality of capacitive elements is set by setting all or some of the plurality of switches. The output terminal is formed by connecting the second data of each of the plurality of capacitive elements in common to the second data corresponding to the setting of each of the plurality of switches, with the terminal being one of the first reference potential, the second reference potential, and the open. (3) a comparison unit for comparing the first data and the second data, and outputting a comparison signal representing the comparison result, and (4) sequentially based on the comparison signal. And a control unit that generates and outputs a first control signal and a second control signal so that a difference between the first data and the second data is reduced for each comparison step.

本発明の第3態様において、制御部は、第1DA変換部および第2DA変換部それぞれの複数のスイッチそれぞれの設定を制御する際に、逐次比較の何れかステップにおいて、第1DA変換部および第2DA変換部それぞれの複数の容量素子のうちの何れかの容量素子の第1端をオープンとするよう指示する第1制御信号および第2制御信号を出力する。   In the third aspect of the present invention, the control unit controls the setting of each of the plurality of switches of each of the first DA conversion unit and the second DA conversion unit, and in any step of the successive comparison, the first DA conversion unit and the second DA conversion unit A first control signal and a second control signal instructing to open the first end of any one of the plurality of capacitive elements of each of the conversion units are output.

本発明の第3態様において、制御部は、第1DA変換部および第2DA変換部それぞれの複数のスイッチそれぞれの設定を制御する際に、逐次比較の少なくとも最初のステップにおいて、第1DA変換部および第2DA変換部それぞれの複数の容量素子のうちの何れかの容量素子の第1端をオープンとするよう指示する第1制御信号および第2制御信号を出力するのが好適である。   In the third aspect of the present invention, the control unit controls the setting of each of the plurality of switches of the first DA conversion unit and the second DA conversion unit, at least in the first step of the successive comparison, It is preferable to output a first control signal and a second control signal instructing to open the first end of any one of the plurality of capacitive elements of each of the 2DA conversion units.

また、制御部は、第1DA変換部および第2DA変換部それぞれの複数のスイッチそれぞれの設定を制御する際に、逐次比較のステップが進むに従って、第1DA変換部および第2DA変換部それぞれの複数の容量素子のうち第1端を第1基準電位または第2基準電位とする容量素子の容量値の総和を次第に増加させるよう指示する第1制御信号および第2制御信号を出力するのが好適である。   In addition, when the control unit controls the setting of each of the plurality of switches of each of the first DA conversion unit and the second DA conversion unit, as the successive comparison step proceeds, a plurality of each of the first DA conversion unit and the second DA conversion unit It is preferable to output a first control signal and a second control signal instructing to gradually increase the sum of the capacitance values of the capacitive elements having the first end as the first reference potential or the second reference potential among the capacitive elements. .

本発明のAD変換器は、逐次比較の各ステップの期間を短縮することができ、高速動作が容易である。   The AD converter according to the present invention can shorten the period of each step of successive approximation and can easily operate at high speed.

図1は、AD変換器1Aの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the AD converter 1A. 図2は、AD変換器1Aの第1動作例を説明する表である。FIG. 2 is a table for explaining a first operation example of the AD converter 1A. 図3は、AD変換器1Aの第2動作例を説明する表である。FIG. 3 is a table for explaining a second operation example of the AD converter 1A. 図4は、AD変換器1Aの第3動作例を説明する表である。FIG. 4 is a table for explaining a third operation example of the AD converter 1A. 図5は、AD変換器1Aの第4動作例を説明する表である。FIG. 5 is a table for explaining a fourth operation example of the AD converter 1A. 図6は、AD変換器1Aの第5動作例を説明する表である。FIG. 6 is a table for explaining a fifth operation example of the AD converter 1A. 図7は、AD変換器1Aの第6動作例を説明する表である。FIG. 7 is a table for explaining a sixth operation example of the AD converter 1A. 図8は、AD変換器1Aの第7動作例を説明する表である。FIG. 8 is a table for explaining a seventh operation example of the AD converter 1A. 図9は、AD変換器1Bの構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of the AD converter 1B. 図10は、AD変換器1Bの各スイッチSWの回路例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a circuit example of each switch SW n of the AD converter 1B. 図11は、AD変換器1Bの各スイッチSWの動作を説明するタイミングチャートである。FIG. 11 is a timing chart for explaining the operation of each switch SW n of the AD converter 1B. 図12は、AD変換器1Cの構成を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of the AD converter 1C. 図13は、AD変換器1Cの第1動作例を説明する表である。図13(a)は、AD変換器1Cの第1DA変換部11の動作を示す。図13(b)は、AD変換器1Cの第2DA変換部12の動作を示す。FIG. 13 is a table for explaining a first operation example of the AD converter 1C. FIG. 13A shows the operation of the first DA converter 11 of the AD converter 1C. FIG. 13B shows the operation of the second DA converter 12 of the AD converter 1C. 図14は、AD変換器1Cの第2動作例を説明する表である。図14(a)は、AD変換器1Cの第1DA変換部11の動作を示す。図14(b)は、AD変換器1Cの第2DA変換部12の動作を示す。FIG. 14 is a table for explaining a second operation example of the AD converter 1C. FIG. 14A shows the operation of the first DA converter 11 of the AD converter 1C. FIG. 14B shows the operation of the second DA converter 12 of the AD converter 1C.

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The present invention is not limited to these exemplifications, but is defined by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.

(第1構成例)
図1は、AD変換器1Aの構成を示す図である。この図に示される第1構成例のAD変換器1Aは、DA変換部10A、比較部20および制御部30Aを備える。AD変換器1Aは、入力アナログデータAinに応じたデジタルデータを制御部30Aから出力する。
(First configuration example)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the AD converter 1A. The AD converter 1A of the first configuration example shown in this figure includes a DA converter 10A, a comparator 20, and a controller 30A. The AD converter 1A outputs digital data corresponding to the input analog data Ain from the control unit 30A.

DA変換部10Aは、N個の容量素子C〜CN-1、N個のスイッチSW〜SWN-1およびスイッチSWRSTを含む。N個のスイッチSW〜SWN-1は、制御部30Aから出力される制御信号に基づいて設定される。各容量素子Cの第1端は、対応するスイッチSWと接続されている。各容量素子Cの第1端は、スイッチSWの設定により、高電位の第1基準電位VREFH、低電位の第2基準電位VREFLおよびオープンの何れかとされる。各容量素子Cの第2端は、共通に接続されて出力端を構成している。スイッチSWRSTは、この出力端と第2基準電位供給線との間に設けられている。DA変換部10Aは、この出力端から、N個のスイッチSW〜SWN-1それぞれの設定に応じたデータCTOPを比較部20へ出力する。 The DA conversion unit 10A includes N capacitive elements C 0 to C N−1 , N switches SW 0 to SW N−1 and a switch SW RST . The N switches SW 0 to SW N-1 are set based on a control signal output from the control unit 30A. The first end of the capacitive element C n is connected to the corresponding switch SW n. The first end of the capacitive element C n is the setting of the switch SW n, the first reference potential VREFH high potential, is either the second reference potential VREFL and open low potential. The second end of the capacitive elements C n constitute the output terminals are connected in common. The switch SW RST is provided between the output terminal and the second reference potential supply line. The DA conversion unit 10A outputs data CTOP corresponding to the setting of each of the N switches SW 0 to SW N−1 from the output terminal to the comparison unit 20.

なお、Nは2以上の整数であり、nは0以上(N−1)以下の整数である。また、N個の容量素子C〜CN-1のうち何れかの容量素子の第1端は一定電位とされる場合があり、その場合には、その容量素子に対応するスイッチは不要である。 N is an integer of 2 or more, and n is an integer of 0 or more and (N-1) or less. In addition, the first end of any one of the N capacitive elements C 0 to C N-1 may be at a constant potential, and in this case, a switch corresponding to the capacitive element is not necessary. is there.

比較部20は、2つの入力端それぞれに入力されるデータを大小比較して、その比較結果を表す比較信号を制御部30Aへ出力する。第1構成例では、比較部20は、DA変換部10Aから出力されたデータCTOPを一方の入力端に入力し、入力アナログデータAinを他方の入力端に入力する。   The comparison unit 20 compares the data input to each of the two input terminals, and outputs a comparison signal representing the comparison result to the control unit 30A. In the first configuration example, the comparison unit 20 inputs the data CTOP output from the DA conversion unit 10A to one input terminal, and inputs the input analog data Ain to the other input terminal.

制御部30Aは、比較部20から出力された比較信号に基づいて、逐次比較のステップ毎に、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPと入力アナログデータAinとの差が小さくなるように制御信号を生成して、その制御信号をDA変換部10Aへ出力する。以下に、AD変換器1Aの幾つかの動作例を示す。これらの動作例のうち、逐次比較の各ステップにおいて全ての容量素子が第1基準電位VREFHまたは第2基準電位VREFLに接続される動作例が比較例であり、逐次比較の何れかのステップにおいて何れかの容量素子がオープン状態とされる動作例が実施例である。   Based on the comparison signal output from the comparison unit 20, the control unit 30A controls the control signal so that the difference between the data CTOP output from the DA conversion unit 10A and the input analog data Ain is reduced at each successive comparison step. And outputs the control signal to the DA converter 10A. Below, some operation examples of AD converter 1A are shown. Among these operation examples, an operation example in which all the capacitive elements are connected to the first reference potential VREFH or the second reference potential VREFL in each step of the successive comparison is a comparative example, and any of the steps in the successive comparison has any An example of the operation in which the capacitor element is in an open state is an embodiment.

図2は、AD変換器1Aの第1動作例を説明する表である。第1動作例では、N=4とし、容量素子Cの容量値をCとし、容量素子Cの容量値をCとし、容量素子Cの容量値を2Cとし、容量素子Cの容量値を4Cとする。各容量素子の容量値は、単位容量値Cの倍数で示されている。この表には、逐次比較の各ステップにおける制御信号Ccodeおよび各容量素子Cの第1端の電位が示されている。「H」は、容量素子の第1端が高電位の第1基準電位VREFHに接続されることを示し、「L」は、容量素子の第1端が低電位の第2基準電位VREFLに接続されることを示す。Ccodeは、DA変換部10Aの各スイッチの設定を制御するために制御部30AからDA変換部10Aに与えられる3ビットの制御信号である。スイッチSWの設定は、Ccode[c2,c1,c0]のMSBであるc2により制御される。スイッチSWの設定は、Ccodeの第2ビットであるc1より制御される。スイッチSWの設定は、CcodeのLSBであるc0により制御される。容量素子Cは常に低電位の第2基準電位VREFLに接続されるので、スイッチSWは無くてもよい。 FIG. 2 is a table for explaining a first operation example of the AD converter 1A. In the first operation example, N = 4, the capacitance value of the capacitive element C 0 is C, the capacitance value of the capacitive element C 1 is C, the capacitance value of the capacitive element C 2 is 2C, and the capacitance of the capacitive element C 3 The value is 4C. The capacitance value of each capacitive element is indicated by a multiple of the unit capacitance value C. The table has the potential of the first end of the control signals Ccode and the capacitors C n in each step of the successive approximation is shown. “H” indicates that the first end of the capacitive element is connected to the first reference potential VREFH having a high potential, and “L” indicates that the first end of the capacitive element is connected to the second reference potential VREFL having a low potential. Indicates that Ccode is a 3-bit control signal given from the control unit 30A to the DA conversion unit 10A in order to control the setting of each switch of the DA conversion unit 10A. Setting of the switch SW 3 is controlled by c2 which is MSB of Ccode [c2, c1, c0] . Setting of the switch SW 2 is controlled from c1 which is the second bit of Ccode. Setting of the switch SW 1 is controlled by c0 the LSB of Ccode. Since the capacitive element C 0 is always connected to the second reference potential VREFL having a low potential, the switch SW 0 may be omitted.

初期化ステップでは、4個のスイッチSW〜SWおよびスイッチSWRSTにより、4個の容量素子C〜Cそれぞれの両端は、第2基準電位VREFLとされる。これにより、4個の容量素子C〜Cそれぞれの電荷は初期化され、DA変換部10Aから比較部20へ出力されるデータCTOPが初期化される。初期化ステップが終了すると、スイッチSWRSTはオフ状態となる。 In the initialization step, both ends of each of the four capacitive elements C 0 to C 3 are set to the second reference potential VREFL by the four switches SW 0 to SW 3 and the switch SW RST . As a result, the charges of the four capacitive elements C 0 to C 3 are initialized, and the data CTOP output from the DA converter 10A to the comparator 20 is initialized. When the initialization step is completed, the switch SW RST is turned off.

初期化ステップの後の逐次比較の最初のステップ1では、制御部30AからDA変換部10AにCcode[1,0,0]が与えられることで、容量素子Cは第1基準電位VREFHに接続され、容量素子C,C,Cは第2基準電位VREFLに接続される。すなわち、第1基準電位VREFHに接続される容量素子の容量値の総和は4Cとなり、第2基準電位VREFLに接続される容量素子の容量値の総和は4Cとなる。このような各容量素子の接続状態のときにDA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(VREFH+VREFL)/2となる。 In a first step 1 the sequential comparison after the initialization step, that is given Ccode [1, 0, 0] to the DA conversion unit 10A from the control unit 30A, the capacitive element C 3 is connected to a first reference potential VREFH The capacitive elements C 2 , C 1 , C 0 are connected to the second reference potential VREFL. That is, the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the first reference potential VREFH is 4C, and the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the second reference potential VREFL is 4C. The data CTOP output from the DA converter 10A in such a connected state of each capacitive element is (VREFH + VREFL) / 2.

ステップ1においてDA変換部10Aから出力されるデータCTOPと入力アナログデータAinとが比較部20により大小比較され、その比較結果を表す比較信号が比較部20から制御部30Aへ出力される。そして、制御部30Aにより、ステップ1の比較結果に応じて、逐次比較の次のステップ2でDA変換部10Aに与えられるCcodeが決定される。ステップ2は、ステップ1の比較結果に応じてケース1とケース2とに分かれる。データCTOPが入力アナログデータAinより小さい場合にケース1に進み、データCTOPが入力アナログデータAinより大きい場合にケース2に進む。   In step 1, the data CTOP output from the DA converter 10A and the input analog data Ain are compared in magnitude by the comparator 20, and a comparison signal representing the comparison result is output from the comparator 20 to the controller 30A. Then, according to the comparison result of step 1, the control unit 30A determines the Ccode to be given to the DA conversion unit 10A in step 2 next to the successive comparison. Step 2 is divided into Case 1 and Case 2 according to the comparison result of Step 1. If the data CTOP is smaller than the input analog data Ain, the process proceeds to case 1. If the data CTOP is larger than the input analog data Ain, the process proceeds to case 2.

逐次比較のステップ2のケース1では、制御部30AからDA変換部10AにCcode[1,1,0]が与えられることで、容量素子C,Cは第1基準電位VREFHに接続され、容量素子C,Cは第2基準電位VREFLに接続される。すなわち、第1基準電位VREFHに接続される容量素子の容量値の総和は6Cとなり、第2基準電位VREFLに接続される容量素子の容量値の総和は2Cとなる。このような各容量素子の接続状態のときにDA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(3VREFH+VREFL)/4となる。 In case 1 of step 2 of the successive approximation, Ccode [1,1,0] is given from the control unit 30A to the DA conversion unit 10A, so that the capacitive elements C 3 and C 2 are connected to the first reference potential VREFH. The capacitive elements C 1 and C 0 are connected to the second reference potential VREFL. That is, the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the first reference potential VREFH is 6C, and the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the second reference potential VREFL is 2C. The data CTOP output from the DA converter 10A in such a connected state of each capacitive element is (3VREFH + VREFL) / 4.

ステップ2のケース1においてDA変換部10Aから出力されるデータCTOPと入力アナログデータAinとが比較部20により大小比較され、その比較結果を表す比較信号が比較部20から制御部30Aへ出力される。そして、制御部30Aにより、ステップ2のケース1の比較結果に応じて、逐次比較の次のステップ3でDA変換部10Aに与えられるCcodeが決定される。ステップ2のケース1の後のステップ3は、ステップ2のケース1の比較結果に応じてケース1-1とケース1-2とに分かれる。データCTOPが入力アナログデータAinより小さい場合にケース1-1に進み、データCTOPが入力アナログデータAinより大きい場合にケース1-2に進む。   In case 1 of step 2, the data CTOP output from the DA converter 10A and the input analog data Ain are compared in magnitude by the comparator 20, and a comparison signal representing the comparison result is output from the comparator 20 to the controller 30A. . Then, according to the comparison result of case 1 in step 2, the control unit 30A determines the Ccode to be given to the DA conversion unit 10A in step 3 next to the successive comparison. Step 3 after case 1 of step 2 is divided into case 1-1 and case 1-2 according to the comparison result of case 1 of step 2. If the data CTOP is smaller than the input analog data Ain, the process proceeds to case 1-1. If the data CTOP is larger than the input analog data Ain, the process proceeds to case 1-2.

逐次比較のステップ2のケース2では、制御部30AからDA変換部10AにCcode[0,1,0]が与えられることで、容量素子Cは第1基準電位VREFHに接続され、容量素子C,C,Cは第2基準電位VREFLに接続される。すなわち、第1基準電位VREFHに接続される容量素子の容量値の総和は2Cとなり、第2基準電位VREFLに接続される容量素子の容量値の総和は6Cとなる。このような各容量素子の接続状態のときにDA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(VREFH+3VREFL)/4となる。 In step 2 of the case 2 of the successive approximation, the DA conversion unit 10A from the control unit 30A that is given Ccode [0,1,0], the capacitor C 2 is connected to the first reference potential VREFH, the capacitor C 3 , C 1 and C 0 are connected to the second reference potential VREFL. That is, the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the first reference potential VREFH is 2C, and the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the second reference potential VREFL is 6C. The data CTOP output from the DA converter 10A in such a connected state of each capacitive element is (VREFH + 3VREFL) / 4.

ステップ2のケース2においてDA変換部10Aから出力されるデータCTOPと入力アナログデータAinとが比較部20により大小比較され、その比較結果を表す比較信号が比較部20から制御部30Aへ出力される。そして、制御部30Aにより、ステップ2のケース2の比較結果に応じて、逐次比較の次のステップ3でDA変換部10Aに与えられるCcodeが決定される。ステップ2のケース2の後のステップ3は、ステップ2のケース2の比較結果に応じてケース2-1とケース2-2とに分かれる。データCTOPが入力アナログデータAinより小さい場合にケース2-1に進み、データCTOPが入力アナログデータAinより大きい場合にケース2-2に進む。   In case 2 of step 2, the data CTOP output from the DA converter 10A and the input analog data Ain are compared in magnitude by the comparator 20, and a comparison signal representing the comparison result is output from the comparator 20 to the controller 30A. . Then, according to the comparison result of case 2 in step 2, the control unit 30A determines the Ccode to be given to the DA conversion unit 10A in step 3 next to the successive comparison. Step 3 after case 2 of step 2 is divided into case 2-1 and case 2-2 according to the comparison result of case 2 of step 2. When the data CTOP is smaller than the input analog data Ain, the process proceeds to case 2-1, and when the data CTOP is larger than the input analog data Ain, the process proceeds to case 2-2.

ステップ3のケース1-1では、制御部30AからDA変換部10AにCcode[1,1,1]が与えられることで、容量素子C,C,Cは第1基準電位VREFHに接続され、容量素子Cは第2基準電位VREFLに接続される。すなわち、第1基準電位VREFHに接続される容量素子の容量値の総和は7Cとなり、第2基準電位VREFLに接続される容量素子の容量値の総和はCとなる。したがって、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(7VREFH+VREFL)/8となる。 In case 1-1 of step 3, Ccode [1,1,1] is given from the control unit 30A to the DA conversion unit 10A, so that the capacitive elements C 3 , C 2 , C 1 are connected to the first reference potential VREFH. is, the capacitor C 0 is connected to the second reference potential VREFL. That is, the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the first reference potential VREFH is 7C, and the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the second reference potential VREFL is C. Therefore, the data CTOP output from the DA converter 10A is (7VREFH + VREFL) / 8.

ステップ3のケース1-2では、制御部30AからDA変換部10AにCcode[1,0,1]が与えられることで、容量素子C,Cは第1基準電位VREFHに接続され、容量素子C,Cは第2基準電位VREFLに接続される。すなわち、第1基準電位VREFHに接続される容量素子の容量値の総和は5Cとなり、第2基準電位VREFLに接続される容量素子の容量値の総和は3Cとなる。したがって、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(5VREFH+3VREFL)/8となる。 In case 1-2 of step 3, when Ccode [1,0,1] is given from the control unit 30A to the DA conversion unit 10A, the capacitive elements C 3 and C 1 are connected to the first reference potential VREFH, and the capacitance The elements C 2 and C 0 are connected to the second reference potential VREFL. That is, the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the first reference potential VREFH is 5C, and the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the second reference potential VREFL is 3C. Therefore, the data CTOP output from the DA converter 10A is (5VREFH + 3VREFL) / 8.

ステップ3のケース2-1では、制御部30AからDA変換部10AにCcode[0,1,1]が与えられることで、容量素子C,Cは第1基準電位VREFHに接続され、容量素子C,Cは第2基準電位VREFLに接続される。すなわち、第1基準電位VREFHに接続される容量素子の容量値の総和は3Cとなり、第2基準電位VREFLに接続される容量素子の容量値の総和は5Cとなる。したがって、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(3VREFH+5VREFL)/8となる。 In case 2-1 of step 3, when Ccode [0,1,1] is given from the control unit 30A to the DA conversion unit 10A, the capacitive elements C 2 and C 1 are connected to the first reference potential VREFH, and the capacitance The elements C 3 and C 0 are connected to the second reference potential VREFL. That is, the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the first reference potential VREFH is 3C, and the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the second reference potential VREFL is 5C. Therefore, the data CTOP output from the DA converter 10A is (3VREFH + 5VREFL) / 8.

ステップ3のケース2-2では、制御部30AからDA変換部10AにCcode[0,0,1]が与えられることで、容量素子Cは第1基準電位VREFHに接続され、容量素子C,C,Cは第2基準電位VREFLに接続される。すなわち、第1基準電位VREFHに接続される容量素子の容量値の総和はCとなり、第2基準電位VREFLに接続される容量素子の容量値の総和は7Cとなる。したがって、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(VREFH+7VREFL)/8となる。 In Case 2-2 Step 3, the DA conversion unit 10A from the control unit 30A that is given Ccode [0,0,1], the capacitive element C 1 is connected to the first reference potential VREFH, capacitive element C 3 , C 2 , C 0 are connected to the second reference potential VREFL. That is, the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the first reference potential VREFH is C, and the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the second reference potential VREFL is 7C. Therefore, the data CTOP output from the DA converter 10A is (VREFH + 7VREFL) / 8.

このように、逐次比較の最初のステップ1では、制御部30AからDA変換部10Aに与えられるCcodeが[1,0,0]に仮設定されて、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPと入力アナログデータAinとが大小比較され、その比較結果に基づいて、CcodeのMSBであるc2が決定される。次のステップ2では、制御部30AからDA変換部10Aに与えられるCcodeが[c2,1,0]に仮設定されて、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPと入力アナログデータAinとが大小比較され、その比較結果に基づいて、Ccodeの第2ビットであるc1が決定される。   Thus, in the first step 1 of the successive approximation, the Ccode given from the control unit 30A to the DA conversion unit 10A is temporarily set to [1,0,0], and the data CTOP output from the DA conversion unit 10A The input analog data Ain is compared in magnitude, and c2 which is the MSB of Ccode is determined based on the comparison result. In the next step 2, the Ccode given from the control unit 30A to the DA conversion unit 10A is temporarily set to [c2,1,0], and the data CTOP output from the DA conversion unit 10A and the input analog data Ain are large or small. Comparison is made, and c1 which is the second bit of Ccode is determined based on the comparison result.

最後のステップ3では、制御部30AからDA変換部10Aに与えられるCcodeが[c2,c1,1]に仮設定されて、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPと入力アナログデータAinとが大小比較され、その比較結果に基づいて、CcodeのLSBであるc0が決定される。そして、ステップ3の後に最終的に得られたCcode(または、このCcodeに基づいて得られるデジタルデータ)が、入力アナログデータAinに応じたデジタルデータとして制御部30Aから出力される。   In the final step 3, the Ccode given from the control unit 30A to the DA conversion unit 10A is temporarily set to [c2, c1,1], and the data CTOP output from the DA conversion unit 10A and the input analog data Ain are large or small. Based on the comparison result, c0 which is the LSB of Ccode is determined. Then, Ccode finally obtained after step 3 (or digital data obtained based on this Ccode) is output from the control unit 30A as digital data corresponding to the input analog data Ain.

図3は、AD変換器1Aの第2動作例を説明する表である。第2動作例では、N=5とし、容量素子Cの容量値をCとし、容量素子Cの容量値をCとし、容量素子Cの容量値を2Cとし、容量素子Cの容量値を2Cとし、容量素子Cの容量値を2Cとする。前の第1動作例では容量素子Cの容量値が4Cであったのに対して、この第2動作例では容量素子C,Cの容量値の和が4Cである。したがって、互いに並列に設けられている容量素子C,CがCcodeのc2に基づいて互いに同じ電位に設定されることで、第2動作例は第1動作例と等価なものとなる。 FIG. 3 is a table for explaining a second operation example of the AD converter 1A. In the second operation example, N = 5, the capacitance value of the capacitive element C 0 is C, the capacitive value of the capacitive element C 1 is C, the capacitive value of the capacitive element C 2 is 2C, and the capacitance of the capacitive element C 3 with a value of 2C, and 2C the capacitance value of the capacitor C 4. Whereas the capacitance of the capacitor C 3 in the first operation example of the prior was 4C, the sum of the capacitance of the capacitor C 3, C 4 in the second operation example is 4C. Therefore, when the capacitive elements C 3 and C 4 provided in parallel with each other are set to the same potential based on c2 of Ccode, the second operation example is equivalent to the first operation example.

図3には、初期化ステップから逐次比較のステップ1に移行する際、ステップ1から次のステップ2のケース1に移行する際、および、ステップ1から次のステップ2のケース2に移行する際、それぞれにおける基準電位供給線経由の電荷移動量(キックバック電荷移動量)も示されている。V=VREFH−VREFLとすると、初期化ステップから逐次比較のステップ1に移行する際の電荷移動量は2CVである。ステップ1から次のステップ2のケース1に移行する際の電荷移動量はCV/2である。ステップ1から次のステップ2のケース2に移行する際の電荷移動量は3CV/2である。   FIG. 3 shows the transition from the initialization step to the successive comparison step 1, the transition from the step 1 to the next step 2 case 1, and the transition from the step 1 to the next step 2 case 2. In addition, the charge transfer amount (kickback charge transfer amount) via the reference potential supply line in each of them is also shown. If V = VREFH−VREFL, the amount of charge transfer when shifting from the initialization step to the successive comparison step 1 is 2 CV. The amount of charge transfer when shifting from step 1 to case 1 of the next step 2 is CV / 2. The amount of charge transfer when shifting from step 1 to case 2 of the next step 2 is 3 CV / 2.

図4は、AD変換器1Aの第3動作例を説明する表である。前述の第2動作例の場合と同様に、この第3動作例でも、N=5とし、容量素子Cの容量値をCとし、容量素子Cの容量値をCとし、容量素子Cの容量値を2Cとし、容量素子Cの容量値を2Cとし、容量素子Cの容量値を2Cとする。 FIG. 4 is a table for explaining a third operation example of the AD converter 1A. As in the case of the second operation example described above, in this third operation example, N = 5, the capacitance value of the capacitive element C 0 is C, the capacitance value of the capacitive element C 1 is C, and the capacitive element C 2 the capacitance value 2C, and 2C the capacitance value of the capacitor C 3, and 2C the capacitance value of the capacitor C 4.

図4には、逐次比較の最初のステップ1の2つのケースA,Bが示されている。この図において、「z」は、容量素子の第1端が第1基準電位VREFHおよび第2基準電位VREFLの何れにも接続されておらずオープン状態(ハイインピーダンス状態)であることを示す。   FIG. 4 shows two cases A and B in the first step 1 of the successive approximation. In this figure, “z” indicates that the first end of the capacitive element is not connected to either the first reference potential VREFH or the second reference potential VREFL and is in an open state (high impedance state).

ケースAでは、容量素子C,C,Cはオープン状態とされ、容量素子Cは第1基準電位VREFHに接続され、容量素子Cは第2基準電位VREFLに接続される。すなわち、第1基準電位VREFHに接続される容量素子の容量値の総和はCとなり、第2基準電位VREFLに接続される容量素子の容量値の総和はCとなる。 In case A, the capacitive elements C 4 , C 3 , and C 2 are opened, the capacitive element C 1 is connected to the first reference potential VREFH, and the capacitive element C 0 is connected to the second reference potential VREFL. That is, the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the first reference potential VREFH is C, and the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the second reference potential VREFL is C.

ケースBでは、容量素子Cは第1基準電位VREFHに接続され、容量素子C,Cはオープン状態とされ、容量素子C,Cは第2基準電位VREFLに接続される。すなわち、第1基準電位VREFHに接続される容量素子の容量値の総和は2Cとなり、第2基準電位VREFLに接続される容量素子の容量値の総和は2Cとなる。 In Case B, the capacitor C 4 is connected to the first reference potential VREFH, the capacitor C 3, C 2 are in an open state, a capacitor C 1, C 0 is connected to the second reference potential VREFL. That is, the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the first reference potential VREFH is 2C, and the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the second reference potential VREFL is 2C.

第3動作例のステップ1のケースA,Bの何れにおいても、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(VREFH+VREFL)/2となる。これは、第1動作例および第2動作例それぞれのステップ1においてDA変換部10Aから出力されるデータCTOPと同じ値である。   In both cases A and B of Step 1 of the third operation example, the data CTOP output from the DA converter 10A is (VREFH + VREFL) / 2. This is the same value as the data CTOP output from the DA converter 10A in step 1 of each of the first operation example and the second operation example.

しかし、第3動作例のステップ1のケースAでは、初期化ステップから逐次比較のステップ1に移行する際の電荷移動量はCV/2である。これは、第1動作例および第2動作例それぞれのステップ1に移行する際の電荷移動量の1/4である。また、第3動作例のステップ1のケースBでは、初期化ステップから逐次比較のステップ1に移行する際の電荷移動量はCVである。これは、第1動作例および第2動作例それぞれのステップ1に移行する際の電荷移動量の1/2である。   However, in case A of step 1 of the third operation example, the amount of charge transfer when shifting from the initialization step to step 1 of the successive comparison is CV / 2. This is ¼ of the amount of charge transfer when moving to step 1 of each of the first operation example and the second operation example. Further, in case B of step 1 of the third operation example, the amount of charge transfer when shifting from the initialization step to step 1 of the successive comparison is CV. This is ½ of the amount of charge transfer when moving to step 1 of each of the first operation example and the second operation example.

このように、制御部30Aは、DA変換部10Aの各スイッチの設定を逐次比較のステップ毎に制御する際に、逐次比較の何れかステップにおいて、DA変換部10Aの何れかの容量素子の第1端をオープンとするよう指示する制御信号をDA変換部10Aへ出力する。このようにすることで、逐次比較の際に用いられる容量素子の容量値の総和を小さくすることができるので、キックバックを小さくすることができる。そして、逐次比較の各ステップの期間を短縮することができて、AD変換器の高速化が可能となる。   As described above, when the control unit 30A controls the setting of each switch of the DA conversion unit 10A for each step of the successive comparison, the control unit 30A performs the first of the capacitive elements of the DA conversion unit 10A in any step of the successive comparison. A control signal instructing to open one end is output to the DA converter 10A. By doing in this way, since the sum total of the capacitance values of the capacitive elements used in the successive comparison can be reduced, the kickback can be reduced. In addition, the period of each step of successive approximation can be shortened, and the AD converter can be speeded up.

キックバックは、逐次比較の最初のステップでは大きく、ステップが進むに従って小さくなっていく傾向がある。したがって、制御部30Aは、DA変換部10Aの各スイッチの設定を制御する際に、逐次比較の少なくとも最初のステップ1において、DA変換部10Aの何れかの容量素子の第1端をオープンとするよう指示する制御信号をDA変換部10Aへ出力するのが好適である。制御部30Aは、DA変換部10Aの各スイッチの設定を制御する際に、逐次比較のステップが進むに従って、DA変換部10Aの複数の容量素子のうち第1端を第1基準電位VREFHまたは第2基準電位VREFLとする容量素子の容量値の総和を次第に増加させるよう指示する制御信号をDA変換部10Aへ出力するのが好適である。また、制御部30Aは、逐次比較の最後のステップにおいて、または、最後のステップまでに、DA変換部10Aの全ての容量素子の第1端を第1基準電位VREFHまたは第2基準電位VREFLとするよう指示する制御信号をDA変換部10Aへ出力するのが好適である。   Kickback tends to be large at the first step of successive approximation and decrease as the step progresses. Therefore, when controlling the setting of each switch of the DA conversion unit 10A, the control unit 30A opens the first end of any capacitive element of the DA conversion unit 10A in at least the first step 1 of the successive comparison. It is preferable to output a control signal instructing to the DA converter 10A. When the control unit 30A controls the setting of each switch of the DA conversion unit 10A, the first end of the plurality of capacitive elements of the DA conversion unit 10A is set to the first reference potential VREFH or the first as the successive comparison step proceeds. It is preferable to output, to the DA converter 10A, a control signal that instructs to gradually increase the sum of the capacitance values of the capacitive elements having the 2 reference potential VREFL. Further, the control unit 30A sets the first ends of all the capacitive elements of the DA conversion unit 10A to the first reference potential VREFH or the second reference potential VREFL in the last step of the successive approximation or until the last step. It is preferable to output a control signal instructing to the DA converter 10A.

図5は、AD変換器1Aの第4動作例を説明する表である。第4動作例では、N=8とし、8個の容量素子C〜Cそれぞれの容量値をCとする。容量素子C,C,C,Cの容量値の総和は4Cであり、容量素子C,Cの容量値の総和は2Cである。したがって、互いに並列に設けられている容量素子C,C,C,CがCcodeのc2に基づいて互いに同じ電位に設定されるとともに、互いに並列に設けられている容量素子C,CがCcodeのc1に基づいて互いに同じ電位に設定されることで、第4動作例は第1動作例と等価なものとなる。 FIG. 5 is a table for explaining a fourth operation example of the AD converter 1A. In the fourth operation example, N = 8, and the capacitance values of the eight capacitive elements C 0 to C 7 are C. The sum of the capacitance values of the capacitive elements C 7 , C 6 , C 5 , and C 4 is 4C, and the sum of the capacitance values of the capacitive elements C 3 and C 2 is 2C. Accordingly, the capacitive elements C 7 , C 6 , C 5 , C 4 provided in parallel with each other are set to the same potential based on c2 of Ccode, and the capacitive elements C 3 , C 3 provided in parallel with each other are set. by C 2 is set to the same potential to each other based on c1 of Ccode, fourth operation example becomes equivalent to the first operation example.

図6は、AD変換器1Aの第5動作例を説明する表である。前述の第4動作例の場合と同様に、この第5動作例でも、N=8とし、8個の容量素子C〜Cそれぞれの容量値をCとする。 FIG. 6 is a table for explaining a fifth operation example of the AD converter 1A. Similarly to the case of the fourth operation example described above, in this fifth operation example, N = 8 and the capacitance values of the eight capacitive elements C 0 to C 7 are C.

この第5動作例において、逐次比較の最初のステップ1では、制御部30AからDA変換部10AにCcode[1,0,0]が与えられることで、容量素子Cは第1基準電位VREFHに接続され、容量素子Cは第2基準電位VREFLに接続され、他の容量素子はオープン状態とされる。すなわち、第1基準電位VREFHに接続される容量素子の容量値の総和はCとなり、第2基準電位VREFLに接続される容量素子の容量値の総和はCとなる。したがって、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(VREFH+VREFL)/2となる。 In the fifth operation example, in the first step 1 of the successive approximation, the DA conversion unit 10A from the control unit 30A that is given Ccode [1, 0, 0], the capacitive element C 4 to the first reference potential VREFH The capacitive element C 0 is connected to the second reference potential VREFL, and the other capacitive elements are opened. That is, the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the first reference potential VREFH is C, and the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the second reference potential VREFL is C. Therefore, the data CTOP output from the DA converter 10A is (VREFH + VREFL) / 2.

ステップ2のケース1では、制御部30AからDA変換部10AにCcode[1,1,0]が与えられることで、3個の容量素子C,C,Cは第1基準電位VREFHに接続され、1個の容量素子Cは第2基準電位VREFLに接続され、他の容量素子はオープン状態とされる。すなわち、第1基準電位VREFHに接続される容量素子の容量値の総和は3Cとなり、第2基準電位VREFLに接続される容量素子の容量値の総和はCとなる。したがって、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(3VREFH+VREFL)/4となる。 In case 1 of step 2, Ccode [1,1,0] is given from the control unit 30A to the DA conversion unit 10A, so that the three capacitive elements C 6 , C 4 , and C 2 are set to the first reference potential VREFH. One capacitor element C 0 is connected to the second reference potential VREFL, and the other capacitor elements are opened. That is, the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the first reference potential VREFH is 3C, and the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the second reference potential VREFL is C. Therefore, the data CTOP output from the DA converter 10A is (3VREFH + VREFL) / 4.

ステップ2のケース2では、制御部30AからDA変換部10AにCcode[0,1,0]が与えられることで、1個の容量素子Cは第1基準電位VREFHに接続され、3個の容量素子C,C,Cは第2基準電位VREFLに接続され、他の容量素子はオープン状態とされる。すなわち、第1基準電位VREFHに接続される容量素子の容量値の総和はCとなり、第2基準電位VREFLに接続される容量素子の容量値の総和は3Cとなる。したがって、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(VREFH+3VREFL)/4となる。 In Case 2 of Step 2, Ccode [0,1,0] to the DA conversion unit 10A from the control unit 30A that is given, one of the capacitor C 2 is connected to the first reference potential VREFH, 3 pieces of The capacitive elements C 6 , C 4 , and C 0 are connected to the second reference potential VREFL, and the other capacitive elements are opened. That is, the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the first reference potential VREFH is C, and the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the second reference potential VREFL is 3C. Therefore, the data CTOP output from the DA converter 10A is (VREFH + 3VREFL) / 4.

ステップ3のケース1-1では、制御部30AからDA変換部10AにCcode[1,1,1]が与えられることで、7個の容量素子C,C,C,C,C,C,Cは第1基準電位VREFHに接続され、1個の容量素子Cは第2基準電位VREFLに接続される。すなわち、第1基準電位VREFHに接続される容量素子の容量値の総和は7Cとなり、第2基準電位VREFLに接続される容量素子の容量値の総和はCとなる。したがって、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(7VREFH+VREFL)/8となる。 In case 1-1 of step 3, Ccode [1,1,1] is given from the control unit 30A to the DA conversion unit 10A, so that the seven capacitive elements C 7 , C 6 , C 5 , C 4 , C 3 , C 2 and C 1 are connected to the first reference potential VREFH, and one capacitive element C 0 is connected to the second reference potential VREFL. That is, the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the first reference potential VREFH is 7C, and the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the second reference potential VREFL is C. Therefore, the data CTOP output from the DA converter 10A is (7VREFH + VREFL) / 8.

ステップ3のケース1-2では、制御部30AからDA変換部10AにCcode[1,0,1]が与えられることで、5個の容量素子C,C,C,C,Cは第1基準電位VREFHに接続され、3個の容量素子C,C,Cは第2基準電位VREFLに接続される。すなわち、第1基準電位VREFHに接続される容量素子の容量値の総和は5Cとなり、第2基準電位VREFLに接続される容量素子の容量値の総和は3Cとなる。したがって、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(5VREFH+3VREFL)/8となる。 In the case 1-2 of Step 3, Ccode [1,0,1] is given from the control unit 30A to the DA conversion unit 10A, so that the five capacitive elements C 7 , C 6 , C 5 , C 4 , C 1 is connected to the first reference potential VREFH, and the three capacitive elements C 3 , C 2 , C 0 are connected to the second reference potential VREFL. That is, the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the first reference potential VREFH is 5C, and the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the second reference potential VREFL is 3C. Therefore, the data CTOP output from the DA converter 10A is (5VREFH + 3VREFL) / 8.

ステップ3のケース2-1では、制御部30AからDA変換部10AにCcode[0,1,1]が与えられることで、3個の容量素子C,C,Cは第1基準電位VREFHに接続され、5個の容量素子C,C,C,C,Cは第2基準電位VREFLに接続される。すなわち、第1基準電位VREFHに接続される容量素子の容量値の総和は3Cとなり、第2基準電位VREFLに接続される容量素子の容量値の総和は5Cとなる。したがって、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(3VREFH+5VREFL)/8となる。 In case 2-1 of step 3, Ccode [0, 1 , 1 ] is given from the control unit 30A to the DA conversion unit 10A, so that the three capacitive elements C 3 , C 2 , C 1 have the first reference potential. The five capacitive elements C 7 , C 6 , C 5 , C 4 , and C 0 are connected to the second reference potential VREFL. That is, the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the first reference potential VREFH is 3C, and the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the second reference potential VREFL is 5C. Therefore, the data CTOP output from the DA converter 10A is (3VREFH + 5VREFL) / 8.

ステップ3のケース2-2では、制御部30AからDA変換部10AにCcode[0,0,1]が与えられることで、1個の容量素子Cは第1基準電位VREFHに接続され、7個の容量素子C,C,C,C,C,C,Cは第2基準電位VREFLに接続される。すなわち、第1基準電位VREFHに接続される容量素子の容量値の総和はCとなり、第2基準電位VREFLに接続される容量素子の容量値の総和は7Cとなる。したがって、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(VREFH+7VREFL)/8となる。 In Case 2-2 Step 3, the DA conversion unit 10A from the control unit 30A that is given Ccode [0,0,1], 1 single capacitor element C 1 is connected to the first reference potential VREFH, 7 The capacitive elements C 7 , C 6 , C 5 , C 4 , C 3 , C 2 , C 0 are connected to the second reference potential VREFL. That is, the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the first reference potential VREFH is C, and the sum of the capacitance values of the capacitive elements connected to the second reference potential VREFL is 7C. Therefore, the data CTOP output from the DA converter 10A is (VREFH + 7VREFL) / 8.

このように、各ステップ・各ケースにおいて第5動作例のDA変換部10Aから出力されるデータCTOPは、前述した第1〜第4の動作例の場合にDA変換部10Aから出力されるデータCTOPと同じ値となる。この第5動作例では、逐次比較のステップ1およびステップ2において、DA変換部10Aの何れかの容量素子の第1端をオープンとするよう指示する制御信号をDA変換部10Aへ出力する。このようにすることで、逐次比較の際に用いられる容量素子の容量値の総和を小さくすることができるので、キックバックを小さくすることができる。そして、逐次比較の各ステップの期間を短縮することができて、AD変換器の高速化が可能となる。   As described above, the data CTOP output from the DA converter 10A in the fifth operation example in each step and each case is the data CTOP output from the DA converter 10A in the first to fourth operation examples described above. The same value as In the fifth operation example, in step 1 and step 2 of the successive comparison, a control signal instructing to open the first end of any capacitive element of the DA converter 10A is output to the DA converter 10A. By doing in this way, since the sum total of the capacitance values of the capacitive elements used in the successive comparison can be reduced, the kickback can be reduced. In addition, the period of each step of successive approximation can be shortened, and the AD converter can be speeded up.

図7は、AD変換器1Aの第6動作例を説明する表である。前述の第4および第5の各動作例の場合と同様に、この第6動作例でも、N=8とし、8個の容量素子C〜Cそれぞれの容量値をCとする。ただし、前述の第4および第5の各動作例では、バイナリコードで表されたCcode[c2,c1,c0]に基づいて各容量素子の接続が決められていたが、この第6動作例では、Ccode[c2,c1,c0]をデコードして得られるサーモメータコードに基づいて各容量素子の接続が決められる。 FIG. 7 is a table for explaining a sixth operation example of the AD converter 1A. As in the case of the fourth and fifth operation examples described above, in this sixth operation example, N = 8, and the capacitance values of the eight capacitive elements C 0 to C 7 are C. However, in each of the above-described fourth and fifth operation examples, the connection of each capacitive element is determined based on Ccode [c2, c1, c0] expressed in binary code, but in this sixth operation example, The connection of each capacitive element is determined based on a thermometer code obtained by decoding Ccode [c2, c1, c0].

この第6動作例において、逐次比較の最初のステップ1では、4個の容量素子C〜Cは第1基準電位VREFHに接続され、4個の容量素子C〜Cは第2基準電位VREFLに接続される。したがって、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(VREFH+VREFL)/2となる。 In the sixth operation example, in the first step 1 of the successive approximation, the four capacitive elements C 0 to C 3 are connected to the first reference potential VREFH, and the four capacitive elements C 4 to C 7 are connected to the second reference potential VREFH. Connected to potential VREFL. Therefore, the data CTOP output from the DA converter 10A is (VREFH + VREFL) / 2.

ステップ2のケース1では、6個の容量素子C〜Cは第1基準電位VREFHに接続され、2個の容量素子C,Cは第2基準電位VREFLに接続される。したがって、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(3VREFH+VREFL)/4となる。 In Case 1 of Step 2, the six capacitive elements C 0 to C 5 are connected to the first reference potential VREFH, and the two capacitive elements C 6 and C 7 are connected to the second reference potential VREFL. Therefore, the data CTOP output from the DA converter 10A is (3VREFH + VREFL) / 4.

ステップ2のケース2では、2個の容量素子C,Cは第1基準電位VREFHに接続され、6個の容量素子C〜Cは第2基準電位VREFLに接続される。したがって、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(VREFH+3VREFL)/4となる。 In case 2 of step 2, the two capacitive elements C 0 and C 1 are connected to the first reference potential VREFH, and the six capacitive elements C 2 to C 7 are connected to the second reference potential VREFL. Therefore, the data CTOP output from the DA converter 10A is (VREFH + 3VREFL) / 4.

ステップ3のケース1-1では、7個の容量素子C〜Cは第1基準電位VREFHに接続され、1個の容量素子Cは第2基準電位VREFLに接続される。したがって、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(7VREFH+VREFL)/8となる。 In case 1-1 of Step 3, the seven capacitive elements C 0 to C 6 are connected to the first reference potential VREFH, and the one capacitive element C 7 is connected to the second reference potential VREFL. Therefore, the data CTOP output from the DA converter 10A is (7VREFH + VREFL) / 8.

ステップ3のケース1-2では、5個の容量素子C〜Cは第1基準電位VREFHに接続され、3個の容量素子C〜Cは第2基準電位VREFLに接続される。したがって、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(5VREFH+3VREFL)/8となる。 In Step 1-2 of Step 3, the five capacitive elements C 0 to C 4 are connected to the first reference potential VREFH, and the three capacitive elements C 5 to C 7 are connected to the second reference potential VREFL. Therefore, the data CTOP output from the DA converter 10A is (5VREFH + 3VREFL) / 8.

ステップ3のケース2-1では、3個の容量素子C〜Cは第1基準電位VREFHに接続され、5個の容量素子C〜Cは第2基準電位VREFLに接続される。したがって、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(3VREFH+5VREFL)/8となる。 In the case 2-1 of Step 3, the three capacitive elements C 0 to C 2 are connected to the first reference potential VREFH, and the five capacitive elements C 3 to C 7 are connected to the second reference potential VREFL. Therefore, the data CTOP output from the DA converter 10A is (3VREFH + 5VREFL) / 8.

ステップ3のケース2-2では、1個の容量素子Cは第1基準電位VREFHに接続され、7個の容量素子C〜Cは第2基準電位VREFLに接続される。したがって、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(VREFH+7VREFL)/8となる。 In Case 2-2 Step 3, one of the capacitor C 0 is connected to the first reference potential VREFH, 7 pieces of the capacitor C 1 -C 7 is connected to the second reference potential VREFL. Therefore, the data CTOP output from the DA converter 10A is (VREFH + 7VREFL) / 8.

このように、各ステップ・各ケースにおいて第6動作例のDA変換部10Aから出力されるデータCTOPは、前述した第1〜第5の動作例の場合にDA変換部10Aから出力されるデータCTOPと同じ値となる。   As described above, the data CTOP output from the DA converter 10A in the sixth operation example in each step and each case is the data CTOP output from the DA converter 10A in the first to fifth operation examples described above. The same value as

図8は、AD変換器1Aの第7動作例を説明する表である。前述の第4〜第6の各動作例の場合と同様に、この第7動作例でも、N=8とし、8個の容量素子C〜Cそれぞれの容量値をCとする。また、前述の第6動作例の場合と同様に、この第7動作例でも、Ccode[c2,c1,c0]をデコードして得られるサーモメータコードに基づいて各容量素子の接続が決められる。 FIG. 8 is a table for explaining a seventh operation example of the AD converter 1A. As in the case of the fourth to sixth operation examples described above, in this seventh operation example, N = 8 and the capacitance values of the eight capacitive elements C 0 to C 7 are C. Similarly to the case of the sixth operation example described above, also in the seventh operation example, the connection of each capacitive element is determined based on the thermometer code obtained by decoding Ccode [c2, c1, c0].

この第7動作例において、逐次比較の最初のステップ1では、1個の容量素子Cは第1基準電位VREFHに接続され、1個の容量素子Cは第2基準電位VREFLに接続され、他の容量素子はオープン状態とされる。したがって、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(VREFH+VREFL)/2となる。 In the seventh operation example, in the first step 1 of the successive approximation, one capacitor element C 3 is connected to the first reference potential VREFH, the one capacitor element C 7 is connected to the second reference potential VREFL, Other capacitive elements are in an open state. Therefore, the data CTOP output from the DA converter 10A is (VREFH + VREFL) / 2.

ステップ2のケース1では、3個の容量素子C,C,Cは第1基準電位VREFHに接続され、1個の容量素子Cは第2基準電位VREFLに接続され、他の容量素子はオープン状態とされる。したがって、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(3VREFH+VREFL)/4となる。 In case 1 of step 2, three capacitors C 1 , C 3 , C 5 are connected to the first reference potential VREFH, one capacitor C 7 is connected to the second reference potential VREFL, and other capacitors. The element is in an open state. Therefore, the data CTOP output from the DA converter 10A is (3VREFH + VREFL) / 4.

ステップ2のケース2では、1個の容量素子Cは第1基準電位VREFHに接続され、3個の容量素子C,C,Cは第2基準電位VREFLに接続され、他の容量素子はオープン状態とされる。したがって、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(VREFH+3VREFL)/4となる。 In step 2 of the case 2, one capacitor element C 1 is connected to the first reference potential VREFH, 3 pieces of the capacitor C 3, C 5, C 7 is connected to the second reference potential VREFL, other capacity The element is in an open state. Therefore, the data CTOP output from the DA converter 10A is (VREFH + 3VREFL) / 4.

ステップ3のケース1-1では、7個の容量素子C〜Cは第1基準電位VREFHに接続され、1個の容量素子Cは第2基準電位VREFLに接続される。したがって、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(7VREFH+VREFL)/8となる。 In case 1-1 of Step 3, the seven capacitive elements C 0 to C 6 are connected to the first reference potential VREFH, and the one capacitive element C 7 is connected to the second reference potential VREFL. Therefore, the data CTOP output from the DA converter 10A is (7VREFH + VREFL) / 8.

ステップ3のケース1-2では、5個の容量素子C〜Cは第1基準電位VREFHに接続され、3個の容量素子C〜Cは第2基準電位VREFLに接続される。したがって、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(5VREFH+3VREFL)/8となる。 In Step 1-2 of Step 3, the five capacitive elements C 0 to C 4 are connected to the first reference potential VREFH, and the three capacitive elements C 5 to C 7 are connected to the second reference potential VREFL. Therefore, the data CTOP output from the DA converter 10A is (5VREFH + 3VREFL) / 8.

ステップ3のケース2-1では、3個の容量素子C〜Cは第1基準電位VREFHに接続され、5個の容量素子C〜Cは第2基準電位VREFLに接続される。したがって、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(3VREFH+5VREFL)/8となる。 In the case 2-1 of Step 3, the three capacitive elements C 0 to C 2 are connected to the first reference potential VREFH, and the five capacitive elements C 3 to C 7 are connected to the second reference potential VREFL. Therefore, the data CTOP output from the DA converter 10A is (3VREFH + 5VREFL) / 8.

ステップ3のケース2-2では、1個の容量素子Cは第1基準電位VREFHに接続され、7個の容量素子C〜Cは第2基準電位VREFLに接続される。したがって、DA変換部10Aから出力されるデータCTOPは(VREFH+7VREFL)/8となる。 In Case 2-2 Step 3, one of the capacitor C 0 is connected to the first reference potential VREFH, 7 pieces of the capacitor C 1 -C 7 is connected to the second reference potential VREFL. Therefore, the data CTOP output from the DA converter 10A is (VREFH + 7VREFL) / 8.

このように、各ステップ・各ケースにおいて第7動作例のDA変換部10Aから出力されるデータCTOPは、前述した第1〜第6の動作例の場合にDA変換部10Aから出力されるデータCTOPと同じ値となる。この第7動作例では、逐次比較のステップ1およびステップ2において、DA変換部10Aの何れかの容量素子の第1端をオープンとするよう指示する制御信号をDA変換部10Aへ出力する。このようにすることで、逐次比較の際に用いられる容量素子の容量値の総和を小さくすることができるので、キックバックを小さくすることができる。そして、逐次比較の各ステップの期間を短縮することができて、AD変換器の高速化が可能となる。   As described above, the data CTOP output from the DA converter 10A in the seventh operation example in each step and each case is the data CTOP output from the DA converter 10A in the first to sixth operation examples described above. The same value as In the seventh operation example, in step 1 and step 2 of the successive approximation, a control signal instructing to open the first end of any capacitive element of the DA converter 10A is output to the DA converter 10A. By doing in this way, since the sum total of the capacitance values of the capacitive elements used in the successive comparison can be reduced, the kickback can be reduced. In addition, the period of each step of successive approximation can be shortened, and the AD converter can be speeded up.

(第2構成例)
図9は、AD変換器1Bの構成を示す図である。この図に示される第2構成例のAD変換器1Bは、DA変換部10B、比較部20、制御部30Bおよびスイッチ40を備える。AD変換器1Bは、入力アナログデータAinに応じたデジタルデータを制御部30Bから出力する。
(Second configuration example)
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of the AD converter 1B. The AD converter 1B of the second configuration example shown in this figure includes a DA conversion unit 10B, a comparison unit 20, a control unit 30B, and a switch 40. The AD converter 1B outputs digital data corresponding to the input analog data Ain from the control unit 30B.

DA変換部10Bは、N個の容量素子C〜CN-1およびN個のスイッチSW〜SWN-1を含む。N個のスイッチSW〜SWN-1は、制御部30Bから出力される制御信号に基づいて設定される。各容量素子Cの第1端は、対応するスイッチSWと接続されている。各容量素子Cの第1端は、スイッチSWの設定により、高電位の第1基準電位VREFH、低電位の第2基準電位VREFLおよびオープンの何れかとされる。各容量素子Cの第2端は、共通に接続されて出力端を構成している。DA変換部10Bは、入力アナログデータAinをN個の容量素子C〜CN-1によりホールドした後、N個のスイッチSW〜SWN-1それぞれの設定に応じたデータCTOPを比較部20へ出力する。 The DA conversion unit 10B includes N capacitive elements C 0 to C N−1 and N switches SW 0 to SW N−1 . The N switches SW 0 to SW N-1 are set based on a control signal output from the control unit 30B. The first end of the capacitive element C n is connected to the corresponding switch SW n. The first end of the capacitive element C n is the setting of the switch SW n, the first reference potential VREFH high potential, is either the second reference potential VREFL and open low potential. The second end of the capacitive elements C n constitute the output terminals are connected in common. The DA converter 10B holds the input analog data Ain by the N capacitive elements C 0 to C N-1 and then compares the data CTOP corresponding to the setting of each of the N switches SW 0 to SW N-1. 20 output.

なお、Nは2以上の整数であり、nは0以上(N−1)以下の整数である。また、N個の容量素子C〜CN-1のうち何れかの容量素子の第1端は一定電位とされる場合があり、その場合には、その容量素子に対応するスイッチは不要である。 N is an integer of 2 or more, and n is an integer of 0 or more and (N-1) or less. In addition, the first end of any one of the N capacitive elements C 0 to C N-1 may be at a constant potential, and in this case, a switch corresponding to the capacitive element is not necessary. is there.

比較部20は、2つの入力端それぞれに入力されるデータを大小比較して、その比較結果を表す比較信号を制御部30Bへ出力する。第2構成例では、比較部20は、DA変換部10Bから出力されたデータCTOPを一方の入力端に入力し、基準レベルVCMを他方の入力端に入力する。基準レベルVCMは、例えば、第1基準電位VREFHと第2基準電位VREFLとの平均値である。または、基準レベルVCMは、比較部20が最も高性能(例えば、高感度、高SN比)に動作することができる値に設定される場合もある。スイッチ40は、比較部20の2つの入力端の間に設けられている。   The comparison unit 20 compares the data input to each of the two input terminals, and outputs a comparison signal representing the comparison result to the control unit 30B. In the second configuration example, the comparison unit 20 inputs the data CTOP output from the DA conversion unit 10B to one input terminal, and inputs the reference level VCM to the other input terminal. The reference level VCM is, for example, an average value of the first reference potential VREFH and the second reference potential VREFL. Alternatively, the reference level VCM may be set to a value at which the comparison unit 20 can operate with the highest performance (for example, high sensitivity and high SN ratio). The switch 40 is provided between the two input terminals of the comparison unit 20.

制御部30Bは、比較部20から出力された比較信号に基づいて、逐次比較のステップ毎に、DA変換部10Bから出力されるデータCTOPと入力アナログデータAinとの差が小さくなるように制御信号を生成して、その制御信号をDA変換部10Bへ出力する。   Based on the comparison signal output from the comparison unit 20, the control unit 30B controls the control signal so that the difference between the data CTOP output from the DA conversion unit 10B and the input analog data Ain is reduced at each successive comparison step. And outputs the control signal to the DA converter 10B.

このAD変換器1Bでは、初期化ステップにおいて、スイッチ40がオン状態となってCTOPがVCMに初期化されるとともに、各スイッチSWの設定によって各容量素子Cに入力アナログデータAinがホールドされる。AD変換器1Bは、この初期化ステップの後の逐次比較の各ステップでは、前述したAD変換器1Aの場合と同じ動作が可能である。 In the AD converter 1B, in the initialization step, the switch 40 is turned on to initialize CTOP to VCM, and the input analog data Ain is held in each capacitor element C n by the setting of each switch SW n. The The AD converter 1B can perform the same operation as that of the above-described AD converter 1A in each successive comparison step after the initialization step.

制御部30Bは、DA変換部10Bの各スイッチの設定を逐次比較のステップ毎に制御する際に、逐次比較の何れかステップにおいて、DA変換部10Bの何れかの容量素子の第1端をオープンとするよう指示する制御信号をDA変換部10Bへ出力する。このようにすることで、逐次比較の際に用いられる容量素子の容量値の総和を小さくすることができるので、キックバックを小さくすることができる。そして、逐次比較の各ステップの期間を短縮することができて、AD変換器の高速化が可能となる。   When the control unit 30B controls the setting of each switch of the DA conversion unit 10B for each successive comparison step, the control unit 30B opens the first end of any capacitive element of the DA conversion unit 10B in any step of the successive comparison. Is output to the DA converter 10B. By doing in this way, since the sum total of the capacitance values of the capacitive elements used in the successive comparison can be reduced, the kickback can be reduced. In addition, the period of each step of successive approximation can be shortened, and the AD converter can be speeded up.

制御部30Bは、DA変換部10Bの各スイッチの設定を制御する際に、逐次比較の少なくとも最初のステップ1において、DA変換部10Bの何れかの容量素子の第1端をオープンとするよう指示する制御信号をDA変換部10Bへ出力するのが好適である。制御部30Bは、DA変換部10Bの各スイッチの設定を制御する際に、逐次比較のステップが進むに従って、DA変換部10Bの複数の容量素子のうち第1端を第1基準電位VREFHまたは第2基準電位VREFLとする容量素子の容量値の総和を次第に増加させるよう指示する制御信号をDA変換部10Bへ出力するのが好適である。また、制御部30Bは、逐次比較の最後のステップにおいて、DA変換部10Bの全ての容量素子の第1端を第1基準電位VREFHまたは第2基準電位VREFLとするよう指示する制御信号をDA変換部10Bへ出力するのが好適である。   When controlling the setting of each switch of the DA conversion unit 10B, the control unit 30B instructs to open the first end of any capacitive element of the DA conversion unit 10B in at least the first step 1 of the successive comparison. It is preferable to output a control signal to the DA converter 10B. When the control unit 30B controls the setting of each switch of the DA conversion unit 10B, the first end of the plurality of capacitive elements of the DA conversion unit 10B is connected to the first reference potential VREFH or the first level as the successive comparison step proceeds. It is preferable to output to the DA converter 10B a control signal instructing to gradually increase the sum of the capacitance values of the capacitive elements having the 2 reference potential VREFL. Further, in the final step of the successive approximation, the control unit 30B converts the control signal that instructs the first ends of all the capacitive elements of the DA conversion unit 10B to be the first reference potential VREFH or the second reference potential VREFL. It is preferable to output to the unit 10B.

図10は、AD変換器1Bの各スイッチSWの回路例を示す図である。各スイッチSWは、PMOSトランジスタM1、NMOSトランジスタM2、PMOSトランジスタM3およびNMOSトランジスタM4を含む。これらのMOSトランジスタは、ゲート電圧の大きさに応じてソースとドレインとの間の導通/非導通が設定されるスイッチとして動作する。 FIG. 10 is a diagram illustrating a circuit example of each switch SW n of the AD converter 1B. Each switch SW n includes a PMOS transistor M1, an NMOS transistor M2, a PMOS transistor M3, and an NMOS transistor M4. These MOS transistors operate as switches in which conduction / non-conduction between the source and the drain is set according to the magnitude of the gate voltage.

PMOSトランジスタM1は、第1基準電位VREFHを供給する線と容量素子Cとの間に設けられている。PMOSトランジスタM1は、ゲート回路G1から出力される信号をゲートに入力して、そのゲート電圧に基づいてオン/オフの設定が制御される。 PMOS transistor M1 is provided between the supply line and the capacitance element C n the first reference potential VREFH. The PMOS transistor M1 inputs a signal output from the gate circuit G1 to the gate, and ON / OFF setting is controlled based on the gate voltage.

NMOSトランジスタM2は、第2基準電位VREFLを供給する線と容量素子Cとの間に設けられている。NMOSトランジスタM2は、ゲート回路G2から出力される信号に基づいてオン/オフの設定が制御される。 NMOS transistor M2 is provided between the supply line and the capacitance element C n the second reference potential VREFL. The NMOS transistor M2 is controlled to be turned on / off based on a signal output from the gate circuit G2.

PMOSトランジスタM3およびNMOSトランジスタM4は、入力アナログデータAinが入力される線と容量素子Cとの間に互いに並列的に設けられている。PMOSトランジスタM3は、信号ASWnに基づいてオン/オフの設定が制御される。NMOSトランジスタM4は、信号ASWpに基づいてオン/オフの設定が制御される。 PMOS transistor M3 and NMOS transistor M4 are provided in parallel with each other between the input analog data Ain is linear and capacitive element C n input. The on / off setting of the PMOS transistor M3 is controlled based on the signal ASWn. The NMOS transistor M4 is controlled to be turned on / off based on the signal ASWp.

ゲート回路G1は、信号Cntlおよび信号ACTpを入力して、これら2つの信号の値の否定論理積の値を有する信号をPMOSトランジスタM1のゲートに与える。ゲート回路G2は、信号Cntlおよび信号ACTnを入力して、これら2つの信号の値の否定論理和の値を有する信号をNMOSトランジスタM2のゲートに与える。ゲート回路G1,G2は、DA変換部10Bに設けられるのが好適である。   The gate circuit G1 receives the signal Cntl and the signal ACtp and supplies a signal having a negative logical product of the values of these two signals to the gate of the PMOS transistor M1. The gate circuit G2 inputs the signal Cntl and the signal ACTn, and gives a signal having a negative logical sum of the values of these two signals to the gate of the NMOS transistor M2. The gate circuits G1 and G2 are preferably provided in the DA converter 10B.

Cntlは、バイナリコードであるCcodeの何れかのビット、または、Ccodeをデコードして得られるサーモメータコードの何れかのビットである。ACTp,ACTnは互いに相補的な信号であり、一方がハイレベルであるとき他方はローレベルである。ASWp,ASWnは互いに相補的な信号であり、一方がハイレベルであるとき他方はローレベルである。   Cntl is any bit of Ccode that is a binary code or any bit of a thermometer code obtained by decoding Ccode. ACTp and ACTn are complementary signals, and when one is at a high level, the other is at a low level. ASWp and ASWn are complementary signals, and when one is at a high level, the other is at a low level.

ASWpがハイレベルであるとき、スイッチ40を閉じることに依り、各容量素子Cに入力アナログデータAinがホールドされる。ASWp およびACTpの双方がローレベルであるとき、容量素子Cはオープン状態となる。ASWp がローレベルであって、ACTpがハイレベルであるとき、容量素子Cは、Cntlの値に応じて第1基準電位VREFHまたは第2基準電位VREFLに接続される。ACT信号を複数に分けることで、図10に示す回路には修正を加えずに、一部の容量素子のみ第1基準電位VREFHまたは第2基準電位VREFLにつなぎ、残りをオープン状態にする制御を実現できる。 When ASWp is at a high level, depending on the closing switch 40, the input analog data Ain is held in the capacitor element C n. When both ASWp and ACTp is at a low level, the capacitor C n is in an open state. When ASWp is at a low level and ACTp is at a high level, the capacitive element C n is connected to the first reference potential VREFH or the second reference potential VREFL according to the value of Cntl. By dividing the ACT signal into a plurality, the circuit shown in FIG. 10 is not modified, and only a part of the capacitive elements is connected to the first reference potential VREFH or the second reference potential VREFL, and the rest is controlled to be open. realizable.

図11は、AD変換器1Bの各スイッチSWの動作を説明するタイミングチャートである。この図において、RSTは、スイッチ40のオン/オフを設定する為の信号である。 FIG. 11 is a timing chart for explaining the operation of each switch SW n of the AD converter 1B. In this figure, RST is a signal for setting on / off of the switch 40.

ACTpがハイレベルからローレベルに転じた後に、ASWpはローレベルからハイレベルに転じ、RSTもローレベルからハイレベルに転じる。RSTがハイレベルからローレベルに転じた後に、ASWpはハイレベルからローレベルに転じる。初期化ステップにおいて、RSTおよびASWpがハイレベルである期間に、スイッチ40がオン状態となって、CTOPがVCMに初期化され、各容量素子Cに入力アナログデータAinがホールドされる。 After ACTp changes from high level to low level, ASWp changes from low level to high level, and RST also changes from low level to high level. After RST changes from high level to low level, ASWp changes from high level to low level. In the initialization step, the duration RST and ASWp is at a high level, the switch 40 is turned on, CTOP is initialized to VCM, the input analog data Ain each capacitive element C n is held.

逐次比較の各ステップは、ASWpがハイレベルからローレベルに転じた後に始まる。スイッチSWに対応する容量素子Cが第1基準電位VREFHまたは第2基準電位VREFLに接続されるステップでは、そのスイッチSWに与えられるACTpはハイレベルとなる。スイッチSWに対応する容量素子Cがオープン状態とされるステップでは、そのスイッチSWに与えられるACTpはローレベルのままとなる。 Each successive comparison step begins after ASWp goes from high to low. In the step in which the capacitive element C n corresponding to the switch SW n is connected to the first reference potential VREFH or the second reference potential VREFL, ACTP applied to the switch SW n becomes high level. In the step in which the capacitive element C n corresponding to the switch SW n is in an open state, ACTP applied to the switch SW n remains at a low level.

なお、このようなスイッチ動作により、入力アナログデータAinが入力される線と基準電位供給線との間に貫通電流が流れることを回避することができ、また、各容量素子Cにホールドされた入力アナログデータAinがリークすることを回避することができる。 By such a switching operation, it is possible to avoid a through current from flowing between the line to which the input analog data Ain is input and the reference potential supply line, and the capacitance elements C n are held. It is possible to prevent the input analog data Ain from leaking.

(第3構成例)
図12は、AD変換器1Cの構成を示す図である。この図に示される第3構成例のAD変換器1Cは、第1DA変換部11、第2DA変換部12、比較部20、制御部30C、スイッチ41およびスイッチ42を備える。AD変換器1Cは、差動のアナログデータ(Ain1,Ain2)を入力し、第1入力アナログデータAin1と第2入力アナログデータAin2との差に応じたデジタルデータを制御部30Cから出力する。
(Third configuration example)
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of the AD converter 1C. The AD converter 1C of the third configuration example shown in this figure includes a first DA converter 11, a second DA converter 12, a comparator 20, a controller 30C, a switch 41, and a switch 42. The AD converter 1C receives differential analog data (Ain1, Ain2), and outputs digital data corresponding to the difference between the first input analog data Ain1 and the second input analog data Ain2 from the control unit 30C.

この第3構成例における第1DA変換部11および第2DA変換部12は、前述した第2構成例におけるDA変換部10Bと同じ構成を有する。第1DA変換部11は、第1入力アナログデータAin1を入力する。第2DA変換部12は、第2入力アナログデータAin2を入力する。   The first DA converter 11 and the second DA converter 12 in the third configuration example have the same configuration as the DA converter 10B in the second configuration example described above. The first DA converter 11 receives the first input analog data Ain1. The second DA converter 12 receives the second input analog data Ain2.

第1DA変換部11のN個のスイッチSW〜SWN-1は、制御部30Cから出力される第1制御信号に基づいて設定される。第1DA変換部11は、第1入力アナログデータAin1をN個の容量素子C〜CN-1によりホールドした後、N個のスイッチSW〜SWN-1それぞれの設定に応じた第1データCTOP1を比較部20へ出力する。 The N switches SW 0 to SW N−1 of the first DA converter 11 are set based on the first control signal output from the controller 30C. The first DA converter 11 holds the first input analog data Ain1 by the N capacitive elements C 0 to C N-1 and then sets the first input corresponding to the setting of each of the N switches SW 0 to SW N-1 . The data CTOP1 is output to the comparison unit 20.

第2DA変換部12のN個のスイッチSW〜SWN-1は、制御部30Cから出力される第2制御信号に基づいて設定される。第2DA変換部12は、第2入力アナログデータAin2をN個の容量素子C〜CN-1によりホールドした後、N個のスイッチSW〜SWN-1それぞれの設定に応じた第2データCTOP2を比較部20へ出力する。 The N switches SW 0 to SW N−1 of the second DA converter 12 are set based on the second control signal output from the controller 30C. The second DA converter 12 holds the second input analog data Ain2 by the N capacitive elements C 0 to C N−1 , and then the second DA corresponding to the setting of each of the N switches SW 0 to SW N−1 . The data CTOP2 is output to the comparison unit 20.

なお、Nは2以上の整数であり、nは0以上(N−1)以下の整数である。また、第1DA変換部11および第2DA変換部12それぞれにおいて、N個の容量素子C〜CN-1のうち何れかの容量素子の第1端は一定電位とされる場合があり、その場合には、その容量素子に対応するスイッチは不要である。 N is an integer of 2 or more, and n is an integer of 0 or more and (N-1) or less. Further, in each of the first DA converter 11 and the second DA converter 12, the first end of any one of the N capacitors C 0 to C N-1 may be set to a constant potential, In some cases, a switch corresponding to the capacitive element is not necessary.

比較部20は、2つの入力端それぞれに入力されるデータを大小比較して、その比較結果を表す比較信号を制御部30Cへ出力する。第3構成例では、比較部20は、第1DA変換部11から出力された第1データCTOP1を一方の入力端に入力し、第2DA変換部12から出力された第2データCTOP2を他方の入力端に入力する。スイッチ41は、比較部20の一方の入力端と基準レベルVCM供給線との間に設けられている。スイッチ42は、比較部20の他方の入力端と基準レベルVCM供給線との間に設けられている。基準レベルVCMは、例えば、第1基準電位VREFHと第2基準電位VREFLとの平均値である。または、基準レベルVCMは、比較部20が最も高性能(例えば、高感度、高SN比)に動作することができる値に設定される場合もある。   The comparison unit 20 compares the data input to each of the two input terminals, and outputs a comparison signal representing the comparison result to the control unit 30C. In the third configuration example, the comparison unit 20 inputs the first data CTOP1 output from the first DA conversion unit 11 to one input terminal and the second data CTOP2 output from the second DA conversion unit 12 to the other input. Enter at the end. The switch 41 is provided between one input terminal of the comparison unit 20 and the reference level VCM supply line. The switch 42 is provided between the other input terminal of the comparison unit 20 and the reference level VCM supply line. The reference level VCM is, for example, an average value of the first reference potential VREFH and the second reference potential VREFL. Alternatively, the reference level VCM may be set to a value at which the comparison unit 20 can operate with the highest performance (for example, high sensitivity and high SN ratio).

制御部30Cは、比較部20から出力された比較信号に基づいて、逐次比較のステップ毎に、第1データCTOP1と第2データCTOP2との差が小さくなるように第1制御信号および第2制御信号を生成して、第1制御信号を第1DA変換部11へ出力し、第2制御信号を第2DA変換部12へ出力する。   Based on the comparison signal output from the comparison unit 20, the control unit 30C performs the first control signal and the second control so that the difference between the first data CTOP1 and the second data CTOP2 is reduced at each successive comparison step. A signal is generated, the first control signal is output to the first DA converter 11, and the second control signal is output to the second DA converter 12.

このAD変換器1Cでは、初期化ステップにおいて、スイッチ41,42の双方がオン状態となってCTOP1,CTOP2の双方がVCMに初期化されるとともに、第1DA変換部11において各スイッチSWの設定によって各容量素子Cに第1入力アナログデータAin1がホールドされ、第2DA変換部12において各スイッチSWの設定によって各容量素子Cに第2入力アナログデータAin2がホールドされる。AD変換器1Cは、この初期化ステップの後の逐次比較の各ステップでは、例えば次のような動作をする。 In the AD converter 1C, in the initialization step, with both both turned on CTOP1, CTOP2 the switches 41 and 42 are initialized to VCM, setting of the switches SW n In a 1DA converter 11 the first input analog data Ain1 each capacitive element C n is held, the second input analog data Ain2 is held in the capacitors C n by the setting of the switches SW n in a 2DA converter 12 by. The AD converter 1C operates as follows, for example, in each successive comparison step after the initialization step.

図13は、AD変換器1Cの第1動作例を説明する表である。図13(a)は、AD変換器1Cの第1DA変換部11の動作を示す。図13(b)は、AD変換器1Cの第2DA変換部12の動作を示す。この第1動作例では、N=8とし、8個の容量素子C〜Cそれぞれの容量値をCとする。また、この第1動作例では、Ccode[c2,c1,c0]をデコードして得られるサーモメータコードに基づいて各容量素子の接続が決められる。制御部30Cから第2DA変換部12に与えられるCcode2は、制御部30Cから第1DA変換部11に与えられるCcode1の各ビットの極性を反転したものである。 FIG. 13 is a table for explaining a first operation example of the AD converter 1C. FIG. 13A shows the operation of the first DA converter 11 of the AD converter 1C. FIG. 13B shows the operation of the second DA converter 12 of the AD converter 1C. In this first operation example, N = 8, and the capacitance values of the eight capacitive elements C 0 to C 7 are C. In the first operation example, the connection of each capacitive element is determined based on a thermometer code obtained by decoding Ccode [c2, c1, c0]. Ccode2 given from the control unit 30C to the second DA conversion unit 12 is obtained by inverting the polarity of each bit of Ccode1 given from the control unit 30C to the first DA conversion unit 11.

この第1動作例では、逐次比較の各ステップにおいて、8個の容量素子C〜Cの何れも、第1基準電位VREFHまたは第2基準電位VREFLに接続される。第1DA変換部11の動作は、前述の図7で説明したAD変換器1Aの第6動作例と同様である。第2DA変換部12から出力される第2データCTOP2は、第1DA変換部11から出力される第2データCTOP1に対し2の補数となる。 In the first operation example, in each step of the successive approximation, any of the eight capacitive elements C 0 to C 7 is connected to the first reference potential VREFH or the second reference potential VREFL. The operation of the first DA converter 11 is the same as the sixth operation example of the AD converter 1A described with reference to FIG. The second data CTOP2 output from the second DA converter 12 is a two's complement with respect to the second data CTOP1 output from the first DA converter 11.

図14は、AD変換器1Cの第2動作例を説明する表である。図14(a)は、AD変換器1Cの第1DA変換部11の動作を示す。図14(b)は、AD変換器1Cの第2DA変換部12の動作を示す。前述の第1動作例の場合と同様に、この第2動作例でも、N=8とし、8個の容量素子C〜Cそれぞれの容量値をCとする。また、前述の第1動作例の場合と同様に、この第2動作例でも、Ccode[c2,c1,c0]をデコードして得られるサーモメータコードに基づいて各容量素子の接続が決められる。制御部30Cから第2DA変換部12に与えられるCcode2は、制御部30Cから第1DA変換部11に与えられるCcode1の各ビットの極性を反転したものである。 FIG. 14 is a table for explaining a second operation example of the AD converter 1C. FIG. 14A shows the operation of the first DA converter 11 of the AD converter 1C. FIG. 14B shows the operation of the second DA converter 12 of the AD converter 1C. Similarly to the case of the first operation example described above, in this second operation example, N = 8 and the capacitance values of the eight capacitive elements C 0 to C 7 are C. Similarly to the case of the first operation example described above, also in the second operation example, the connection of each capacitive element is determined based on the thermometer code obtained by decoding Ccode [c2, c1, c0]. Ccode2 given from the control unit 30C to the second DA conversion unit 12 is obtained by inverting the polarity of each bit of Ccode1 given from the control unit 30C to the first DA conversion unit 11.

この第2動作例では、逐次比較の各ステップにおいて、8個の容量素子C〜Cは、第1基準電位VREFH、第2基準電位VREFLおよびオープン状態の何れかとされる。第1DA変換部11の動作は、前述の図8で説明したAD変換器1Aの第7動作例と同様である。第2DA変換部12から出力される第2データCTOP2は、第1DA変換部11から出力される第2データCTOP1に対し2の補数となる。 In the second operation example, in each successive comparison step, the eight capacitive elements C 0 to C 7 are set to one of the first reference potential VREFH, the second reference potential VREFL, and the open state. The operation of the first DA converter 11 is the same as the seventh operation example of the AD converter 1A described with reference to FIG. The second data CTOP2 output from the second DA converter 12 is a two's complement with respect to the second data CTOP1 output from the first DA converter 11.

このように、制御部30Cは、第1DA変換部11および第2DA変換部12それぞれの各スイッチの設定を逐次比較のステップ毎に制御する際に、逐次比較の何れかステップにおいて、第1DA変換部11および第2DA変換部12それぞれの何れかの容量素子の第1端をオープンとするよう指示する第1制御信号および第2制御信号を出力する。このようにすることで、逐次比較の際に用いられる容量素子の容量値の総和を小さくすることができるので、キックバックを小さくすることができる。そして、逐次比較の各ステップの期間を短縮することができて、AD変換器の高速化が可能となる。   As described above, when the control unit 30C controls the setting of each switch of the first DA conversion unit 11 and the second DA conversion unit 12 for each step of the successive comparison, the first DA conversion unit is provided in any step of the successive comparison. The first control signal and the second control signal instructing to open the first end of any one of the capacitive elements of the 11 and the second DA converter 12 are output. By doing in this way, since the sum total of the capacitance values of the capacitive elements used in the successive comparison can be reduced, the kickback can be reduced. In addition, the period of each step of successive approximation can be shortened, and the AD converter can be speeded up.

キックバックは、逐次比較の最初のステップでは大きく、ステップが進むに従って小さくなっていく。したがって、制御部30Cは、第1DA変換部11および第2DA変換部12それぞれの各スイッチの設定を制御する際に、逐次比較の少なくとも最初のステップ1において、第1DA変換部11および第2DA変換部12それぞれの何れかの容量素子の第1端をオープンとするよう指示する第1制御信号および第2制御信号を出力するのが好適である。制御部30Cは、第1DA変換部11および第2DA変換部12それぞれの各スイッチの設定を制御する際に、逐次比較のステップが進むに従って、第1DA変換部11および第2DA変換部12それぞれの複数の容量素子のうち第1端を第1基準電位VREFHまたは第2基準電位VREFLとする容量素子の容量値の総和を次第に増加させるよう指示する第1制御信号および第2制御信号を出力するのが好適である。また、制御部30Cは、逐次比較の最後のステップにおいて、または、最後のステップまでに、第1DA変換部11および第2DA変換部12それぞれの全ての容量素子の第1端を第1基準電位VREFHまたは第2基準電位VREFLとするよう指示する第1制御信号および第2制御信号を出力するのが好適である。   The kickback is large in the first step of the successive approximation and decreases as the step proceeds. Therefore, when the control unit 30C controls the setting of each switch of the first DA conversion unit 11 and the second DA conversion unit 12, the first DA conversion unit 11 and the second DA conversion unit in at least the first step 1 of the successive comparison. It is preferable to output a first control signal and a second control signal instructing to open the first end of any one of the 12 capacitive elements. When the control unit 30C controls the setting of each switch of the first DA conversion unit 11 and the second DA conversion unit 12, each of the first DA conversion unit 11 and the second DA conversion unit 12 increases as the successive comparison step proceeds. The first control signal and the second control signal for instructing to gradually increase the sum of the capacitance values of the capacitive elements having the first end as the first reference potential VREFH or the second reference potential VREFL are output. Is preferred. Further, the control unit 30C sets the first ends of all the capacitive elements of the first DA conversion unit 11 and the second DA conversion unit 12 to the first reference potential VREFH in the last step of the successive approximation or until the last step. Alternatively, it is preferable to output the first control signal and the second control signal instructing to set the second reference potential VREFL.

(変形例)
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。本発明の考え方は逐次比較型AD変換器全般に適用できる。例えば、逐次比較のステップの途中または最後に冗長ステップを挿入してもよい。
(Modification)
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. The concept of the present invention can be applied to all successive approximation AD converters. For example, a redundant step may be inserted during or at the end of the successive approximation step.

上述した第2および第3の構成例のAD変換器は、DA変換部の各容量素子の第2端が比較部の入力端に接続されて、DA変換部の各容量素子の第1端に入力アナログデータAinが入力されるボトムプレートサンプリングの構成であった。AD変換器は、比較部の入力端に接続されるDA変換部の各容量素子の第2端に入力アナログデータが入力されるトッププレートサンプリングの構成であってもよい。   In the AD converters of the second and third configuration examples described above, the second end of each capacitive element of the DA conversion unit is connected to the input end of the comparison unit, and is connected to the first end of each capacitive element of the DA conversion unit. It was a configuration of bottom plate sampling in which input analog data Ain was input. The AD converter may have a configuration of top plate sampling in which input analog data is input to the second end of each capacitive element of the DA conversion unit connected to the input end of the comparison unit.

1A〜1C…AD変換器、10A,10B…DA変換部、11…第1DA変換部、12…第2DA変換部、20…比較部、30A〜30C…制御部、40〜42…スイッチ、C〜CN-1…容量素子、SW〜SWN-1…スイッチ。 1A-1C ... AD converter, 10A, 10B ... DA conversion section, 11 ... first 1DA conversion unit, 12 ... first 2DA conversion unit, 20 ... comparing unit, 30A through 30C ... control unit, 40 to 42 ... switch, C 0 ~ C N-1 ... Capacitance element, SW 0 to SW N-1 ... Switch.

Claims (7)

入力アナログデータに応じたデジタルデータを出力する逐次比較型のAD変換器であって、
複数の容量素子と、制御信号に基づいて設定される複数のスイッチとを含み、前記複数のスイッチのうちの全て又は一部のスイッチの設定により、前記複数の容量素子のうちの該スイッチに対応する容量素子の第1端を第1基準電位、第2基準電位およびオープンの何れかとして、前記複数のスイッチそれぞれの設定に応じたデータを、前記複数の容量素子それぞれの第2端が共通に接続されてなる出力端から出力するDA変換部と、
前記DA変換部から出力されるデータと前記入力アナログデータとを大小比較して、その比較結果を表す比較信号を出力する比較部と、
前記比較信号に基づいて、逐次比較のステップ毎に、前記DA変換部から出力されるデータと前記入力アナログデータとの差が小さくなるように前記制御信号を生成して出力する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記DA変換部の前記複数のスイッチそれぞれの設定を制御する際に、逐次比較の何れかステップにおいて、前記DA変換部の前記複数の容量素子のうちの何れかの容量素子の第1端をオープンとするよう指示する制御信号を出力する、
AD変換器。
A successive approximation AD converter that outputs digital data corresponding to input analog data,
It includes a plurality of capacitive elements and a plurality of switches set based on a control signal, and corresponds to the switches of the plurality of capacitive elements by setting all or a part of the plurality of switches. The first end of the capacitive element to be used is any one of the first reference potential, the second reference potential, and the open, and data corresponding to the setting of each of the plurality of switches is shared by the second ends of the plurality of capacitive elements. A DA converter that outputs from the connected output end;
A comparison unit that compares the data output from the DA conversion unit with the input analog data and outputs a comparison signal representing the comparison result;
Based on the comparison signal, a control unit that generates and outputs the control signal so that the difference between the data output from the DA conversion unit and the input analog data is reduced at each successive comparison step;
With
When the control unit controls the setting of each of the plurality of switches of the DA conversion unit, any one of the plurality of capacitance elements of the DA conversion unit in any step of the successive comparison is performed. Outputting a control signal instructing to open the first end;
AD converter.
入力アナログデータに応じたデジタルデータを出力する逐次比較型のAD変換器であって、
複数の容量素子と、制御信号に基づいて設定される複数のスイッチとを含み、前記入力アナログデータを前記複数の容量素子によりホールドした後、前記複数のスイッチのうちの全て又は一部のスイッチの設定により、前記複数の容量素子のうちの該スイッチに対応する容量素子の第1端を第1基準電位、第2基準電位およびオープンの何れかとして、前記複数のスイッチそれぞれの設定に応じたデータを、前記複数の容量素子それぞれの第2端が共通に接続されてなる出力端から出力するDA変換部と、
前記DA変換部から出力されるデータと基準レベルとを大小比較して、その比較結果を表す比較信号を出力する比較部と、
前記比較信号に基づいて、逐次比較のステップ毎に、前記DA変換部から出力されるデータと前記基準レベルとの差が小さくなるように前記制御信号を生成して出力する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記DA変換部の前記複数のスイッチそれぞれの設定を制御する際に、逐次比較の何れかステップにおいて、前記DA変換部の前記複数の容量素子のうちの何れかの容量素子の第1端をオープンとするよう指示する制御信号を出力する、
AD変換器。
A successive approximation AD converter that outputs digital data corresponding to input analog data,
Including a plurality of capacitive elements and a plurality of switches set based on a control signal, and after holding the input analog data by the plurality of capacitive elements, all or some of the plurality of switches By setting, the first end of the capacitive element corresponding to the switch among the plurality of capacitive elements is set to one of the first reference potential, the second reference potential, and the open, and data corresponding to the setting of each of the plurality of switches A DA converter that outputs a second output of each of the plurality of capacitive elements connected in common, and
A comparison unit that compares the data output from the DA conversion unit with a reference level and outputs a comparison signal representing the comparison result;
Based on the comparison signal, a control unit that generates and outputs the control signal so that a difference between the data output from the DA conversion unit and the reference level is reduced at each successive comparison step;
With
When the control unit controls the setting of each of the plurality of switches of the DA conversion unit, any one of the plurality of capacitance elements of the DA conversion unit in any step of the successive comparison is performed. Outputting a control signal instructing to open the first end;
AD converter.
前記制御部は、前記DA変換部の前記複数のスイッチそれぞれの設定を制御する際に、逐次比較の少なくとも最初のステップにおいて、前記DA変換部の前記複数の容量素子のうちの何れかの容量素子の第1端をオープンとするよう指示する制御信号を出力する、
請求項1または2に記載のAD変換器。
When the control unit controls the setting of each of the plurality of switches of the DA conversion unit, at least the first step of the successive comparison, the capacitance element of any of the plurality of capacitance elements of the DA conversion unit Output a control signal instructing to open the first end of
The AD converter according to claim 1 or 2.
前記制御部は、前記DA変換部の前記複数のスイッチそれぞれの設定を制御する際に、逐次比較のステップが進むに従って、前記DA変換部の前記複数の容量素子のうち第1端を第1基準電位または第2基準電位とする容量素子の容量値の総和を次第に増加させるよう指示する制御信号を出力する、
請求項1〜3の何れか1項に記載のAD変換器。
When the control unit controls the setting of each of the plurality of switches of the DA conversion unit, the first end of the plurality of capacitive elements of the DA conversion unit is set to a first reference as the successive comparison step proceeds. Outputting a control signal instructing to gradually increase the sum of the capacitance values of the capacitive elements to be the potential or the second reference potential;
The AD converter of any one of Claims 1-3.
第1入力アナログデータと第2入力アナログデータとの差に応じたデジタルデータを出力する逐次比較型のAD変換器であって、
複数の容量素子と、第1制御信号に基づいて設定される複数のスイッチとを含み、前記第1入力アナログデータを前記複数の容量素子によりホールドした後、前記複数のスイッチのうちの全て又は一部のスイッチの設定により、前記複数の容量素子のうちの該スイッチに対応する容量素子の第1端を第1基準電位、第2基準電位およびオープンの何れかとして、前記複数のスイッチそれぞれの設定に応じた第1データを、前記複数の容量素子それぞれの第2端が共通に接続されてなる出力端から出力する第1DA変換部と、
複数の容量素子と、第2制御信号に基づいて設定される複数のスイッチとを含み、前記第2入力アナログデータを前記複数の容量素子によりホールドした後、前記複数のスイッチのうちの全て又は一部のスイッチの設定により、前記複数の容量素子のうちの該スイッチに対応する容量素子の第1端を第1基準電位、第2基準電位およびオープンの何れかとして、前記複数のスイッチそれぞれの設定に応じた第2データを、前記複数の容量素子それぞれの第2端が共通に接続されてなる出力端から出力する第2DA変換部と、
前記第1データと前記第2データとを大小比較して、その比較結果を表す比較信号を出力する比較部と、
前記比較信号に基づいて、逐次比較のステップ毎に、前記第1データと前記第2データとの差が小さくなるように前記第1制御信号および前記第2制御信号を生成して出力する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第1DA変換部および前記第2DA変換部それぞれの前記複数のスイッチそれぞれの設定を制御する際に、逐次比較の何れかステップにおいて、前記第1DA変換部および前記第2DA変換部それぞれの前記複数の容量素子のうちの何れかの容量素子の第1端をオープンとするよう指示する第1制御信号および第2制御信号を出力する、
AD変換器。
A successive approximation AD converter that outputs digital data corresponding to a difference between first input analog data and second input analog data,
A plurality of capacitive elements and a plurality of switches set based on a first control signal, and after holding the first input analog data by the plurality of capacitive elements, all or one of the plurality of switches. Setting each of the plurality of switches by setting the first end of the capacitive element corresponding to the switch among the plurality of capacitive elements as one of the first reference potential, the second reference potential, and the open. A first DA converter that outputs first data corresponding to the first data from an output terminal formed by commonly connecting the second terminals of the plurality of capacitive elements;
A plurality of capacitive elements and a plurality of switches set based on a second control signal, and after holding the second input analog data by the plurality of capacitive elements, all or one of the plurality of switches. Setting each of the plurality of switches by setting the first end of the capacitive element corresponding to the switch among the plurality of capacitive elements as one of the first reference potential, the second reference potential, and the open. A second DA converter that outputs second data corresponding to the second data from an output terminal formed by commonly connecting the second terminals of the plurality of capacitive elements;
A comparison unit that compares the first data with the second data and outputs a comparison signal representing the comparison result;
A control unit that generates and outputs the first control signal and the second control signal based on the comparison signal so that the difference between the first data and the second data is reduced at each successive comparison step. When,
With
The control unit controls the setting of each of the plurality of switches of the first DA conversion unit and the second DA conversion unit, and the first DA conversion unit and the second DA conversion unit in any step of the successive comparison. Outputting a first control signal and a second control signal instructing to open a first end of any one of the plurality of capacitive elements;
AD converter.
前記制御部は、前記第1DA変換部および前記第2DA変換部それぞれの前記複数のスイッチそれぞれの設定を制御する際に、逐次比較の少なくとも最初のステップにおいて、前記第1DA変換部および前記第2DA変換部それぞれの前記複数の容量素子のうちの何れかの容量素子の第1端をオープンとするよう指示する第1制御信号および第2制御信号を出力する、
請求項5に記載のAD変換器。
The control unit controls the setting of each of the plurality of switches of each of the first DA conversion unit and the second DA conversion unit, at least in the first step of the successive comparison, the first DA conversion unit and the second DA conversion unit Outputting a first control signal and a second control signal instructing to open a first end of any one of the plurality of capacitive elements of each of the units;
The AD converter according to claim 5.
前記制御部は、前記第1DA変換部および前記第2DA変換部それぞれの前記複数のスイッチそれぞれの設定を制御する際に、逐次比較のステップが進むに従って、前記第1DA変換部および前記第2DA変換部それぞれの前記複数の容量素子のうち第1端を第1基準電位または第2基準電位とする容量素子の容量値の総和を次第に増加させるよう指示する第1制御信号および第2制御信号を出力する、
請求項5または6に記載のAD変換器。
When the control unit controls the setting of each of the plurality of switches of the first DA conversion unit and the second DA conversion unit, the first DA conversion unit and the second DA conversion unit progress as the successive comparison step proceeds. A first control signal and a second control signal instructing to gradually increase the sum of the capacitance values of the capacitive elements having the first end as the first reference potential or the second reference potential among the plurality of capacitive elements are output. ,
The AD converter according to claim 5 or 6.
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