JP3012427B2 - A / D conversion circuit - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はA/D変換回路に関し、
特に既決定ビットに対する修正機能を備えた逐次比較レ
ジスタを有する逐次比較型のA/D変換回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an A / D converter.
In particular, the invention relates to a successive approximation type A / D conversion circuit having a successive approximation register having a function of correcting a determined bit.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の逐次比較型のA/D変換回路の一
例が図9に示される。以下に、図9を参照して当該A/
D変換回路の動作について説明する。図9に示されるよ
うに、従来のA/D変換回路は、入力端子241および
出力端子242に対応して、比較器60と、逐次比較レ
ジスタ61と、D/A変換器62と、タイミング制御回
路63とを備えて構成されており、入力端子241より
入力されるアナログ電圧は、比較器60において、まず
D/A変換器62より出力される最上位ビットに対応す
る第1の参照電圧と比較されて、その比較結果は“1”
または“0”のデジタル値として出力され、逐次比較レ
ジスタ61に入力される。逐次比較レジスタ61におい
ては、タイミング制御回路63より出力されるタイミン
グ制御信号により制御されて、比較器60より入力され
る前記“1”または“0”のデジタル値に応じて最上位
ビットを更新するか否かの操作が行われ、次いで、第2
ビットに所定のデータが設定される。これにより、最上
位ビットに対する比較処理が終了し、前記アナログ電圧
は、比較器60において、D/A変換器62より出力さ
れる第2の参照電圧と比較されて、その比較結果は、同
様に“1”または“0”のデジタル値として出力され、
逐次比較レジスタ61に入力される。逐次比較レジスタ
61においては、前記タイミング制御信号により制御さ
れて、比較器60より入力される前記“1”または
“0”のデジタル値に応じて第2ビットを更新するか否
かの操作が行われ、次いで、当該第3ビットに所定のデ
ータが設定される。これにより、第2ビットに対する比
較処理が終了し、D/A変換器62よりは第3の参照電
圧が出力されて比較器60に入力されて、第3ビットに
対する処理に移行する。以下、同様のシーケンスを介し
て、D/A変換器62よりは第3、第4、……の参照電
圧が出力されて比較器60に入力され、逐次比較レジス
タ61におけるビットは、上位から順に逐次更新され
る。2. Description of the Related Art An example of a conventional successive approximation type A / D conversion circuit is shown in FIG. In the following, referring to FIG.
The operation of the D conversion circuit will be described. As shown in FIG. 9, the conventional A / D conversion circuit includes a comparator 60, a successive approximation register 61, a D / A converter 62, and a timing control corresponding to an input terminal 241 and an output terminal 242. An analog voltage input from an input terminal 241 is firstly input to a comparator 60 by a first reference voltage corresponding to the most significant bit output from the D / A converter 62. Are compared, and the comparison result is “1”.
Alternatively, it is output as a digital value of “0” and input to the successive approximation register 61. The successive approximation register 61 is controlled by a timing control signal output from the timing control circuit 63, and updates the most significant bit according to the digital value of “1” or “0” input from the comparator 60. Operation is performed, and then the second
Predetermined data is set in the bit. Thus, the comparison process for the most significant bit is completed, and the analog voltage is compared in the comparator 60 with the second reference voltage output from the D / A converter 62, and the comparison result is similarly calculated. Output as a digital value of “1” or “0”,
It is input to the successive approximation register 61. The successive approximation register 61 is controlled by the timing control signal to operate whether to update the second bit according to the digital value of “1” or “0” input from the comparator 60. Then, predetermined data is set in the third bit. As a result, the comparison process for the second bit is completed, the third reference voltage is output from the D / A converter 62 and input to the comparator 60, and the process shifts to the process for the third bit. The third, fourth,... Reference voltages are output from the D / A converter 62 and input to the comparator 60 through the same sequence, and the bits in the successive approximation register 61 are set in order from the upper bit. Updated sequentially.
【0003】上記のようにして最下位ビットまでの逐次
比較処理が終了すると、その時点においては、逐次比較
レジスタ61には入力端子241より入力された前記ア
ナログ電圧に相当するデジタル値が保持されており、こ
のデジタル値を読出すことにより、出力端子242から
は目的とするA/D変換結果が出力される。When the successive approximation processing up to the least significant bit is completed as described above, at that time, the successive approximation register 61 holds a digital value corresponding to the analog voltage input from the input terminal 241. By reading the digital value, the output terminal 242 outputs the target A / D conversion result.
【0004】また、このような逐次比較型A/D変換回
路における変換時間を短縮する手法として、逐次比較処
理の周期を最上位ビットから最下位ビットまで順次短か
くする方法を用いた逐次比較型A/D変換回路が知られ
ている(例えば、特開平1ー98022)。この逐次比
較型A/D変換回路の場合には、図10に示されるよう
に、参照電圧を発生するD/A変換器が、容量アレイ方
式により構成される場合において特に効果的である。図
10に示されるD/A変換器は、入力されるデジタル値
の各ビットに対応して、容量66、67、68、……
…、69を含む重み付けされた容量アレイ65と、これ
らの各容量に接続されているスイッチ素子71、72、
73、74、75、76、………、77、78を含むス
イッチ素子アレイ70とにより構成される。まず、スイ
ッチ素子アレイ70を構成するスイッチ素子71、7
2、73、74、75、76、………、77、78を予
め定められた一定の状態に設定することにより、容量ア
レイを構成する容量66、67、68、………、69の
各々の一方の電極には、入力端子253に印加される高
電位または入力端子254に印加される低電位の一方が
それぞれ接続される。同時に、入力端子243に制御信
号が入力されるとスイッチ素子64が導通状態となり、
入力端子244に印加された基準電圧が容量アレイ65
を構成する容量66、67、68、………、69の他方
の電極に接続される。入力端子244に印加すべき基準
電圧は、このときのスイッチ素子アレイ70の状態によ
り定まる値であり、例えば、スイッチ素子アレイ70を
構成するスイッチ素子の内、低電位が印加される入力端
子254に接続されているスイッチ素子72、74、7
6、………、78のみが導通状態となるように設定され
ている場合には、入力端子244に印加される基準電圧
は、入力端子254に印加される低電位に等しくするの
が適当である。この後にスイッチ素子64を非導通状態
としてから、スイッチ素子アレイ70を構成するスイッ
チ素子71、72、73、74、75、76、………、
77、78を切替えることにより、入力端子255に現
われる電位が変化する。特に、容量アレイ65を構成す
る容量66、67、68、………、69が2n (n=N
−1、N−2、N−3、………、2、1、0)に比例す
る値であれば、容量66、67、68、………、69の
各々に接続されたスイッチ素子の制御を、任意の2進数
の各ビットに対応させることにより、入力端子255に
は前記2進数に対応した電圧が発生する。例えば容量6
6については、スイッチ素子71が導通して高電位が接
続され、容量67、68、………、69については、ス
イッチ素子74、76、………、78が導通して低電位
が接続される場合には、入力端子255には2進数“1
00………0”に比例する電圧が現われる。このように
して、図10に示される回路は、D/A変換器として動
作する。しかしながら、容量アレイ方式のD/A変換器
に対する入力が変化してから、出力電圧が前記入力デー
タに対応する電圧に達するまでの最長時間は、容量に蓄
積された電荷の充放電を伴なう動作原理上、電荷移動量
が最大となる場合、即ち最上位ビットが変化した時が最
も長く、下位側ビットになるにつれて順次短かくなる。
今、重み2n のビット(n=N一1、N一2、……、
1、0:Nは全ビット数)のスイッチング時刻から出力
電圧が最下位ビットの0.5倍の誤差以下に収束するま
での時間をTとすると、Tは次式にて与えられる。As a technique for reducing the conversion time in such a successive approximation type A / D conversion circuit, a successive approximation type using a method of sequentially shortening the cycle of successive approximation processing from the most significant bit to the least significant bit is used. An A / D conversion circuit is known (for example, JP-A-1-98022). This successive approximation type A / D conversion circuit is particularly effective when the D / A converter for generating the reference voltage is configured by a capacitance array system as shown in FIG. The D / A converter shown in FIG. 10 has capacitors 66, 67, 68,... Corresponding to each bit of the input digital value.
, 69, and the switch elements 71, 72,
, 77, 78, and 73, 74, 75, 76,..., 77, 78. First, the switch elements 71, 7 constituting the switch element array 70
By setting 2, 73, 74, 75, 76,..., 77, 78 to a predetermined constant state, each of the capacitors 66, 67, 68,. Is connected to one of a high potential applied to the input terminal 253 and a low potential applied to the input terminal 254, respectively. At the same time, when a control signal is input to the input terminal 243, the switch element 64 becomes conductive,
The reference voltage applied to the input terminal 244 is
Are connected to the other electrodes of the capacitors 66, 67, 68,. The reference voltage to be applied to the input terminal 244 is a value determined by the state of the switch element array 70 at this time. For example, among the switch elements configuring the switch element array 70, the reference voltage is applied to the input terminal 254 to which a low potential is applied. Switch elements 72, 74, 7 connected
When only 6,..., 78 are set to be in the conductive state, it is appropriate that the reference voltage applied to the input terminal 244 is equal to the low potential applied to the input terminal 254. is there. Thereafter, the switch element 64 is turned off, and the switch elements 71, 72, 73, 74, 75, 76,...
By switching between 77 and 78, the potential appearing at input terminal 255 changes. In particular, the capacitances 66, 67, 68,..., 69 constituting the capacitance array 65 are 2 n (n = N
-1, N-2, N-3,..., 2, 1, 0), the switch elements connected to the capacitors 66, 67, 68,. By making the control correspond to each bit of an arbitrary binary number, a voltage corresponding to the binary number is generated at the input terminal 255. For example, capacity 6
6, the switch element 71 conducts and the high potential is connected, and the capacitors 67, 68,..., 69 conduct the switch elements 74, 76,. In this case, the input terminal 255 has a binary number “1”.
00... 0 appears. In this way, the circuit shown in FIG. 10 operates as a D / A converter. However, the input to the capacitance array type D / A converter changes. Then, the longest time until the output voltage reaches the voltage corresponding to the input data is the maximum amount of charge transfer due to the principle of operation involving the charge and discharge of the charge accumulated in the capacitor, that is, the longest time. The time when the upper bit changes is the longest, and becomes shorter as the lower bit becomes smaller.
Now, bits of weight 2 n (n = N−1, N−1,...,
Assuming that the time from the switching time of (1, 0: N is the total number of bits) to the time when the output voltage converges to 0.5 times or less the error of the least significant bit is T, T is given by the following equation.
【0005】 [0005]
【0006】上式において、Cn およびRn は、容量ア
レイ中の最下位ビットに対応する容量およびスイッチ素
子の抵抗値である。上式に示されるように、時定数Cn・
Rnが一定であっても、逐次比較処理の周期を最上位ビ
ット(n=N一1)から最下位ビット(n=0)まで順
次短かくすることにより、変換精度を低下させることな
く変換時間を短縮することができる。In the above equation, C n and R n are the capacitance corresponding to the least significant bit in the capacitance array and the resistance value of the switch element. As shown in the above equation, the time constant C n
Even if R n is constant, the successive approximation processing cycle is sequentially shortened from the most significant bit (n = N-11) to the least significant bit (n = 0), so that the conversion can be performed without lowering the conversion accuracy. Time can be reduced.
【0007】また一方において、アナログ入力電圧と参
照電圧の比較を行う比較器における比較時間の不足また
は雑音等により比較判定に誤りがあった場合には、従来
の逐次比較型A/Dコンバータにおいては、逐次比較レ
ジスタ上において一度決定されたビットを修正すること
ができないという問題がある。この問題点を解消する手
段として、判定範囲が重複するように設定された二つの
レベルの参照電圧とアナログ入力電圧とを、並列に比較
判定するか、または時分割で比較判定して、当該比較判
定に誤判定があった場合においても、後続の逐次比較シ
ーケンスにおいて補正するという手段が知られている
(例えば、特開平3−46414)。この逐次比較型A
/Dコンバータにおいては、図11のブロック図および
図12の比較器の判定範囲を示されるように、図11に
おいて、比較器79および80に対する参照電圧として
は、それぞれの判定範囲が重複するように、参照電圧発
生回路83において生成された参照電圧が印加されてい
る。第nビットの判定において、入力電圧が図12に示
される範囲「H」に属していると判定されるべきところ
を、誤まって範囲「L」に属しているものと判定された
場合においても、第(n−1)ビットの判定範囲が第n
ビットの重複範囲を含んでいるため、入力電圧が判定範
囲外に出ることはなくなり、後続の逐次比較シーケンス
における補正が可能となる。On the other hand, if there is an error in the comparison judgment due to shortage of comparison time or noise in the comparator for comparing the analog input voltage and the reference voltage, the conventional successive approximation type A / D converter is not used. However, there is a problem that the bit once determined on the successive approximation register cannot be corrected. As a means for solving this problem, two levels of reference voltage and an analog input voltage set so that the determination ranges overlap each other are determined in parallel or in a time-division manner. There is a known means for correcting an erroneous determination in a subsequent successive approximation sequence (for example, JP-A-3-46414). This successive approximation type A
In the / D converter, as shown in the block diagram of FIG. 11 and the determination range of the comparator in FIG. 12, in FIG. 11, the reference voltages for comparators 79 and 80 are set so that the respective determination ranges overlap. , The reference voltage generated by the reference voltage generation circuit 83 is applied. In the determination of the n-th bit, even though the input voltage should be determined to belong to the range “H” shown in FIG. , The determination range of the (n-1) th bit is the nth
Since the bit overlap range is included, the input voltage does not go out of the determination range, and the correction in the subsequent successive approximation sequence becomes possible.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の逐次比
較型A/D変換回路においては、A/D変換時間を短縮
するためには、D/A変換器の変換時間、比較器の判定
時間および逐次比較レジスタのデータ更新時間等をそれ
ぞれ短縮する必要があり、特に比較器における判定時間
は、変換精度を向上させるために、その大半の時間を消
費しているという問題がある。しかしながら、前述した
本問題に対する対策の一つであるD/A変換器の変換時
間を短縮する方式においては、変換時間の大半を占める
比較器の判定時間を短縮するという効果については皆無
であり、変換時間全体に対する短縮効果が少ないという
欠点がある。In the conventional successive approximation type A / D conversion circuit described above, the conversion time of the D / A converter and the determination time of the comparator are required to reduce the A / D conversion time. In addition, it is necessary to reduce the data update time of the successive approximation register and the like, and there is a problem that most of the determination time in the comparator consumes most of the time in order to improve the conversion accuracy. However, in the method of reducing the conversion time of the D / A converter, which is one of the measures against the above-described problem, there is no effect of reducing the determination time of the comparator, which occupies most of the conversion time. There is a disadvantage that the effect of shortening the entire conversion time is small.
【0009】また、既決定ビットの補正を可能とした図
11の方式においては、比較器における誤判定が或る程
度は許容されるために、比較器の判定時間を短縮するこ
とは可能であるが、並列処理をする場合には比較器が2
個必要となり、しかも比較器自体が、通常は占有面積の
大きいアナログ回路として構成されるために、逐次比較
型A/D変換回路全体の回路規模に及ぼす影響が大き
く、しかも製造上のバラツキにより特性自体も大きく影
響されるという欠点がある。また、同方式を時分割処理
とする場合には、変換時間短縮の効果が低減されてしま
うという欠点がある。Further, in the method of FIG. 11 which enables correction of the determined bit, since the erroneous judgment in the comparator is allowed to some extent, it is possible to reduce the judgment time of the comparator. However, when performing parallel processing, the comparator is 2
And the comparator itself is usually configured as an analog circuit with a large occupied area, so that it has a large effect on the circuit scale of the successive approximation type A / D converter circuit, and furthermore, the characteristics vary due to manufacturing variations. It has the disadvantage that it is also greatly affected. In addition, when the same method is used as the time division processing, there is a disadvantage that the effect of shortening the conversion time is reduced.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の逐次比較型のA
/D変換回路は、A/D変換対象のアナログ入力電圧と
所定レベルの参照電圧とを入力して、これらの両電圧の
電位レベルを比較照合する電圧レベル比較手段と、前記
電圧レベル比較手段より出力される比較結果を受けて、
所定のタイミング制御信号により制御されて、所定のビ
ット数のデジタル・データに対して、当該デジタル・デ
ータのビットごとの操作、保持および出力を含む動作機
能を有する逐次比較レジスタと、前記逐次比較レジスタ
より出力されるデジタル・データを受けて、当該デジタ
ル・データに対応するアナログ電圧を生成して前記参照
電圧として出力するD/A変換手段と、前記逐次比較レ
ジスタ内に保持されるデジタル・データのビットごとの
操作を制御する前記タイミング制御信号を、所定時間に
おいて発生して出力するタイミング制御手段と、を備え
て構成され、前記逐次比較レジスタのデジタル・データ
が、前記タイミング制御信号の入力に伴ない、前記電圧
レベル比較手段より出力される比較結果に応じて、最上
位ビットから最下位ビットまで順次ビット操作される逐
次比較型のA/D変換回路において、前記逐次比較レジ
スタは、前記デジタル・データの2ビット以上の連続す
るビットに対して、所定のデータを算術加算処理または
算術減算処理を行う手段を備え、前記順次ビット操作を
する際に、一の特定ビットの決定は、前記特定ビットに
「1」を算術加算して、この時の前記参照電圧と前記ア
ナログ入力電圧との関係が、前記参照電圧が前記アナロ
グ入力電圧より小さい時、当該ビットにさらに「1」を
算術加算し、前記参照電圧が前記アナログ入力電圧より
大きい時、当該ビットから「1」を算術減算する第1の
順次ビット操作をし、前記第1の順次ビット操作を行っ
た後、この時の前記参照電圧と前記アナログ入力電圧と
を比較し、前記参照電圧が前記アナログ入力電圧より小
さい時は、当該ビット及び当該ビットより上位ビットの
内容はそのままにして、当該ビットより下位のビットの
決定を進め、前記参照電圧が前記アナログ入力電圧の時
は、当該ビットから「1」を算術減算した後、当該ビッ
トより下位のビットの決定を進める構成である。 SUMMARY OF THE INVENTION A successive approximation type A of the present invention is provided.
The / D conversion circuit receives an analog input voltage to be A / D converted and a reference voltage of a predetermined level, and compares the potential levels of these two voltages with each other. After receiving the comparison result,
A successive approximation register controlled by a predetermined timing control signal and having an operation function including operation, holding and output of digital data of a predetermined number of bits for each bit of the digital data; and the successive approximation register D / A conversion means for receiving an output of the digital data, generating an analog voltage corresponding to the digital data and outputting the analog voltage as the reference voltage, and a digital / analog converter for storing the digital data held in the successive approximation register And timing control means for generating and outputting the timing control signal for controlling the operation for each bit at a predetermined time, and outputting the digital data of the successive approximation register in accordance with the input of the timing control signal. No, from the most significant bit to the least significant bit according to the comparison result output from the voltage level comparing means. In successive approximation A / D conversion circuit is sequentially bit manipulation to bits, the successive approximation register
The star is a continuous block of two or more bits of the digital data.
Arithmetic addition or addition of predetermined data to bits
Means for performing arithmetic subtraction processing, wherein
In doing so, the determination of one particular bit is
"1" is arithmetically added, and the reference voltage and the
The relationship with the analog input voltage is that the reference voltage is
When the input voltage is smaller than the input voltage, “1” is further added to the bit.
Arithmetic addition, the reference voltage is higher than the analog input voltage
When greater, the first to arithmetically subtract "1" from the bit
Performing a sequential bit operation and performing the first sequential bit operation
After that, the reference voltage and the analog input voltage at this time are
And the reference voltage is smaller than the analog input voltage.
At this time, the bit and the higher bit
The contents are left as is and the lower bits
Proceed with the decision, when the reference voltage is the analog input voltage
After arithmetically subtracting “1” from the bit,
In this configuration, the lower bits are determined.
【0011】[0011]
【0012】[0012]
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。Next, the present invention will be described with reference to the drawings.
【0013】図1は本発明の第1の実施例を示すブロッ
ク図である。図1に示されるように、本実施例は、入力
端子201および出力端子202に対応して、比較器1
と、定数発生部3、加減算器4およびレジスタ部5を含
む逐次比較レジスタ2と、D/A変換器6と、タイミン
グ制御回路7とを備えて構成される。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in the present embodiment, a comparator 1 corresponds to an input terminal 201 and an output terminal 202.
And a successive approximation register 2 including a constant generator 3, an adder / subtractor 4, and a register 5, a D / A converter 6, and a timing control circuit 7.
【0014】図1において、入力端子201を介して外
部から入力されるアナログ電圧は、比較器1の一方の入
力端に入力され、他方の入力端には、D/A変換器6よ
り出力される参照電圧が入力される。他方、定数発生部
3、加減算部4およびレジスタ部5を含み、定数発生機
能と加減算機能とを有する逐次比較レジスタ2には、予
め最上位ビットに対応する所定のデータが選定されてお
り、このデータにより前記参照電圧を発生するD/A変
換器6に対する制御作用が行われる。このD/A変換器
6よりは、最初に最上位ビットに対応する第1の参照電
圧が出力されて比較器1に入力される。比較器1におい
ては、入力端子201より入力されるアナログ電圧が、
D/A変換器6より出力される最上位ビットに対応する
第1の参照電圧と比較されて、その比較結果は“1”ま
たは“0”のデジタル値として出力され、逐次比較レジ
スタ2に入力される。逐次比較レジスタ2においては、
タイミング制御回路7より出力されるタイミング制御信
号により制御されて、比較器1より入力される前記
“1”または“0”のデジタル値に応じて、最上位ビッ
トを更新するか否かの操作が行われ、次いで、第2ビッ
ト以下のビットに所定のデータが設定される。これによ
り、最上位ビットに対する比較処理が終了し、D/A変
換器6よりは、第2ビットに対応する第2の参照電圧が
出力されて比較器1に入力されて、第2ビットに対する
変換処理に移行する。前記アナログ電圧は、比較器1に
おいて、D/A変換器6より出力される前記第2の参照
電圧と比較されて、その比較結果は、同様に“1”また
は“0”のデジタル値として出力されて、逐次比較レジ
スタ2に入力される。逐次比較レジスタ2においては、
前記タイミング制御信号により制御されて、比較器1よ
り入力される前記“1”または“0”のデジタル値に応
じて第2ビットを更新するか否かの操作が行われ、次い
で、当該第3ビット以下のビットに所定のデータが設定
される。これにより、第2ビットに対する比較処理が終
了し、D/A変換器6よりは第3ビットに対応する第3
の参照電圧が出力されて比較器1に入力され、第3ビッ
トに対する変換処理に移行する。以下、同様の変換シー
ケンスを介して、D/A変換器6よりは第3、第4、…
…の参照電圧が出力されて比較器1に入力され、逐次比
較レジスタ2におけるビットは、上位から順に逐次更新
される。但し、タイミング発生回路7においては、最上
位ビットから所定のビットまでの逐次比較シーケンスの
間において、高速逐次比較処理のための周期の短かいタ
イミング制御信号が生成されて出力される。高速逐次比
較処理においては、比較器1に対して入力される参照電
圧とアナログ入力信号の電圧との差が十分に大きくない
場合には、判定誤まりを生じることがあるが、この段階
においては誤まりを含んだままで処理が続行される。In FIG. 1, an analog voltage externally input via an input terminal 201 is input to one input terminal of a comparator 1 and is output from the D / A converter 6 to the other input terminal. Is input. On the other hand, predetermined data corresponding to the most significant bit is previously selected in the successive approximation register 2 including the constant generation unit 3, the addition / subtraction unit 4 and the register unit 5 and having a constant generation function and an addition / subtraction function. A control operation for the D / A converter 6 for generating the reference voltage is performed according to the data. First, a first reference voltage corresponding to the most significant bit is output from the D / A converter 6 and input to the comparator 1. In the comparator 1, the analog voltage input from the input terminal 201 is
It is compared with the first reference voltage corresponding to the most significant bit output from the D / A converter 6, and the comparison result is output as a digital value of "1" or "0". Is done. In the successive approximation register 2,
Controlled by the timing control signal output from the timing control circuit 7, the operation of updating the most significant bit according to the digital value of "1" or "0" input from the comparator 1 is performed. Then, predetermined data is set in the second bit and the following bits. Thereby, the comparison processing for the most significant bit is completed, the second reference voltage corresponding to the second bit is output from the D / A converter 6 and input to the comparator 1, and the conversion for the second bit is performed. Move on to processing. The analog voltage is compared with the second reference voltage output from the D / A converter 6 in the comparator 1, and the comparison result is similarly output as a digital value of “1” or “0”. Then, it is input to the successive approximation register 2. In the successive approximation register 2,
Under the control of the timing control signal, an operation is performed to determine whether or not to update the second bit in accordance with the digital value of “1” or “0” input from the comparator 1. Predetermined data is set in bits below the bit. As a result, the comparison process for the second bit is completed, and the D / A converter 6 outputs the third bit corresponding to the third bit.
Is output to the comparator 1 and the process proceeds to the conversion process for the third bit. Hereinafter, through the same conversion sequence, the D / A converter 6 outputs the third, fourth,.
Are output to the comparator 1 and the bits in the successive approximation register 2 are successively updated from the highest order. However, the timing generation circuit 7 generates and outputs a short-period timing control signal for high-speed successive approximation processing during the successive approximation sequence from the most significant bit to a predetermined bit. In the high-speed successive approximation processing, if the difference between the reference voltage input to the comparator 1 and the voltage of the analog input signal is not sufficiently large, a determination error may occur. Processing continues with the error included.
【0015】上述のようにして、所定のビットまでの逐
次比較処理が終了すると、以後、タイミング制御回路7
においては、詳細比較処理のための周期の長いタイミン
グ制御信号が生成されて出力され、詳細比較処理に移行
する。ここにおいて重要な点は、詳細比較処理に移行し
た後の最初のビットに対して、2回繰返して逐次比較処
理とビット操作が行われることである。この同一ビット
に対する2回目のビット操作により、それまでの比較誤
まりを補正することが可能となる。但し、同一ビットに
対するビット操作を繰返す場合に問題となるのは、1回
目のビット操作において“1”が設定されたビットに更
に“1”を加える場合と、1回目のビット操作において
“0”が設定されたビットから更に“1”を減ずる場合
である。この問題を解決するために、本発明による逐次
比較レジスタ2においては、定数発生部3、加減算器4
およびレジスタ部5を備えており、これにより、桁上げ
を伴う算術加算機能ならびに算術減算機能が実現され
る。即ち、従来のA/D変換回路における逐次比較レジ
スタの場合と同様に、レジスタ部5上の“0”が設定さ
れているビットに対して“1”を設定するために、定数
発生部3においては当該ビットのみが“1”の定数が発
生され、この値とレジスタ部5のデータとを加減算器4
において加算することにより、レジスタ部5のデータが
更新される。また、本発明に特有の場合、即ちレジスタ
部5上の“1”が設定されているビットに対して更に
“1”を加える場合には、全く同様に、定数発生部3に
おいて当該ビットのみが“1”の定数が発生され、この
値とレジスタ部5のデータとを加減算器4において加算
することにより、レジスタ部5のデータが更新される。
また、減算の場合には、加減算器4の機能を減算機能に
切替えることにより実現される。以後、最下位ビットま
での通常の逐次比較処理が完了すると、最終的に逐次比
較レジスタ2には、前記入力端子201より入力される
アナログ信号の電圧に相当するデジタル値が保持されて
いるので、このデジタル値を読出すことにより、目的と
するA/D変換結果が得られる。When the successive approximation processing up to a predetermined bit is completed as described above, the timing control circuit 7
In, a timing control signal having a long cycle for the detailed comparison process is generated and output, and the process proceeds to the detailed comparison process. The important point here is that successive comparison processing and bit manipulation are performed twice on the first bit after the transition to the detailed comparison processing. By the second bit operation on the same bit, it is possible to correct the comparison error up to that time. However, when the bit operation on the same bit is repeated, a problem arises when “1” is further added to the bit in which “1” is set in the first bit operation, and “0” is added in the first bit operation. Is a case where "1" is further subtracted from the bit in which is set. In order to solve this problem, in the successive approximation register 2 according to the present invention, a constant generator 3, an adder / subtractor 4
And a register section 5, thereby realizing an arithmetic addition function with carry and an arithmetic subtraction function. That is, as in the case of the successive approximation register in the conventional A / D conversion circuit, in order to set “1” to the bit in the register unit 5 where “0” is set, the constant generation unit 3 Generates a constant in which only the relevant bit is “1”, and adds this value and the data in the register section 5 to the adder / subtracter 4
, The data in the register section 5 is updated. Further, in a case specific to the present invention, that is, when adding “1” to a bit in which “1” is set in the register section 5, the constant generation section 3 sets only the relevant bit in the same manner. A constant of “1” is generated, and the value of the register unit 5 is updated by adding this value and the data of the register unit 5 in the adder / subtractor 4.
In the case of subtraction, the function of the adder / subtractor 4 is switched to the subtraction function. Thereafter, when the normal successive approximation processing up to the least significant bit is completed, the successive approximation register 2 finally holds a digital value corresponding to the voltage of the analog signal input from the input terminal 201. By reading this digital value, a desired A / D conversion result is obtained.
【0016】ここにおいて、上記に説明した動作の理解
を容易にするために、逐次比較型レジスタ2のデータ操
作に着目したフローチャートを図2に示す。図2におい
て、xは逐次比較レジスタ2の上のデータの値、Nは全
ビット数、nは重み2n に対応するビットを表わす番
号、kは詳細比較処理を開始する時のnの値である。FIG. 2 is a flowchart focusing on data manipulation of the successive approximation register 2 in order to facilitate understanding of the operation described above. In FIG. 2, x is the value of the data on the successive approximation register 2, N is the total number of bits, n is the number representing the bit corresponding to the weight 2n , and k is the value of n when the detailed comparison process is started. is there.
【0017】始めに、ステップ101において、ビット
操作対象となるビット番号nに最上位ビットを意味する
N−1を設定し、同時に、逐次比較レジスタ2上のデー
タを0にして、高速逐次比較処理に入る。先ずステップ
102において、逐次比較レジスタ2のビット操作対象
となるビットに“1”を仮設定する。この操作はx=x
+2n と表現される。1回目であれば、x=x+2
(N-1) となる。このようにして設定された逐次比較レジ
スタ2の値xは、D/A変換器6によりD/A変換され
た後に比較器1において入力電圧と比較され、入力電圧
の方が低い場合においてのみステップ102において仮
設定された“1”が取消される。この処理は、ステップ
103および104において行われる。次に、ステップ
105において、ビット操作対象となるビットを1ビッ
ト下に移行させる。ステップ102からステップ105
までの処理は、ビット操作対象となるビット番号nが、
予め設定されている値kに到達するまで繰返して行われ
る。そしてn=kになると、ステップ106において処
理が分岐され、詳細逐次比較処理に移行する。詳細逐次
比較処理においては、ステップ107において逐次比較
レジスタ2のビット操作対象となるビットに“1”を仮
設定し、逐次比較レジスタ2の値xはD/A変換された
後に比較器1において入力電圧と比較され、入力電圧の
方が低い場合には、ステップ107において仮設定され
た“1”が取消され、逆に、入力電圧の方が高い場合に
は、逐次比較レジスタ2のビット操作対象となるビット
に“1”が加えられる。この処理は、ステップ108、
109および110において行われる。この後に再度逐
次比較レジスタ2の値xは、D/A変換された後に比較
器1において入力電圧と比較され、入力電圧の方が低い
場合においてのみ、逐次比較レジスタ2の操作対象ビッ
トから“1”が減じられる。この操作は、ステップ11
1および112において行われる。ステップ107から
ステップ112までの処理においては、同一ビットに対
して2回の操作が行われているが、これにより高速逐次
比較処理中に生じた誤差が補正される。次に、ビット操
作対象となるビットを1ビット下に移行させて、最下位
ビットになるまでステップ113からステップ117ま
での処理が繰返して行われる。ステップ113からステ
ップ117までの処理において行われる操作内容は、基
本的にはステップ102からステップ105までの処理
と同様であるが、ステップ113からステップ117ま
での処理においては、詳細逐次比較処理のために誤差は
入ってこないという違いがある。なお、最下位ビットの
処理まで完了したことを判定するのは、ステップ117
において行われる。First, in step 101, the bit number n to be bit-operated is set to N-1 meaning the most significant bit, and at the same time, the data in the successive approximation register 2 is set to 0, thereby executing the high-speed successive approximation processing. to go into. First, in step 102, "1" is provisionally set to a bit to be bit-operated in the successive approximation register 2. This operation is x = x
+2 n . If it is the first time, x = x + 2
(N-1) . The value x of the successive approximation register 2 set in this way is D / A-converted by the D / A converter 6 and then compared with the input voltage in the comparator 1, and the step is performed only when the input voltage is lower. At 102, the temporarily set "1" is canceled. This processing is performed in steps 103 and 104. Next, in step 105, the bit to be bit-operated is shifted down by one bit. Step 102 to step 105
In the processing up to, the bit number n to be bit-operated is
The process is repeated until a preset value k is reached. When n = k, the process branches at step 106 to shift to the detailed successive approximation process. In the detailed successive approximation processing, "1" is provisionally set to a bit to be operated on in the successive approximation register 2 in step 107, and the value x of the successive approximation register 2 is input to the comparator 1 after D / A conversion. If the input voltage is lower, the tentatively set “1” is canceled in step 107. Conversely, if the input voltage is higher, the bit operation target of the successive approximation register 2 is canceled. "1" is added to the bit that becomes This processing includes step 108,
This is performed at 109 and 110. Thereafter, the value x of the successive approximation register 2 is again subjected to D / A conversion and then compared with the input voltage in the comparator 1. Only when the input voltage is lower, the value x of the operation target bit of the successive approximation register 2 becomes “1”. Is reduced. This operation is performed in step 11
1 and 112. In the processing from step 107 to step 112, two operations are performed on the same bit, whereby the error generated during the high-speed successive approximation processing is corrected. Next, the bit to be bit-operated is shifted down by one bit, and the processing from step 113 to step 117 is repeated until the bit becomes the least significant bit. The details of the operations performed in the processing from step 113 to step 117 are basically the same as the processing from step 102 to step 105, but the processing from step 113 to step 117 is performed for the detailed sequential comparison processing. There is a difference that errors do not enter. It is determined in step 117 that the processing up to the processing of the least significant bit is completed.
It is performed in.
【0018】次に、本発明の動作について、6ビットの
A/D変換回路の場合を例として説明する。なお、この
6ビットのA/D変換回路の例においては、高速逐次比
較処理における判定誤差の絶対値が、最下位のビットに
相当する電圧の1.5倍よりも小さいことを前提するも
のとし、また詳細逐次比較処理における判定誤差の絶対
値が、最下位ビットに相当する電圧の0.5倍よりも小
さいことを前提とするものとする。また、図3および図
4に示されるのは、当該A/D変換回路におけるD/A
変換器6において生成される参照電圧の変化を、1回の
A/D変換シーケンスに亘って表わしたグラフである。Next, the operation of the present invention will be described using a 6-bit A / D conversion circuit as an example. In this example of the 6-bit A / D conversion circuit, it is assumed that the absolute value of the determination error in the high-speed successive approximation processing is smaller than 1.5 times the voltage corresponding to the least significant bit. Also, it is assumed that the absolute value of the determination error in the detailed successive approximation processing is smaller than 0.5 times the voltage corresponding to the least significant bit. 3 and 4 show the D / A in the A / D conversion circuit.
5 is a graph showing a change in a reference voltage generated in the converter 6 over one A / D conversion sequence.
【0019】図3において、時刻t=0においては逐次
比較レジスタ2において“100000”が設定され、
時刻t=1において比較器1における比較が行われる。
この際に、アナログ入力電圧とD/A変換器6において
生成される参照電圧との差が比較器1の誤差範囲内であ
るために、誤まって最上位ビットを“0”に設定したも
のと仮定する。この場合、第2ビットから第4ビットま
での逐次比較処理においては、比較誤差範囲外にあるた
めに判定誤まりがなく、従って、時刻t=2、3および
4においては“1”であると判定され、次に第5ビット
に対して“1”が加算されて、逐次比較レジスタ2の値
は“011110”となる。第5ビットからは詳細逐次
比較処理に移行して、時刻t=6において比較が行われ
る。その結果、アナログ入力電圧の方がD/A変換器6
において生成される参照電圧よりも高いので、第5ビッ
トに設定された“1”は有効であるものと判定される。
ここにおいて、もう一度第5ビットに対して“1”が加
算されるが、既に第5ビットが“1”であるために、従
来どうりのビット操作によっては、何も操作しないこと
に等しい状態となる。しかしながら、本発明において
は、逐次比較レジスタ2には加減算機能が具備されてい
るために、逐次比較レジスタ2の値は“100000”
となる。同様に、t=8における比較結果においては、
アナログ入力電圧の方がD/A変換器6において生成さ
れる参照電圧よりも高いので、第5ビットに加算された
“1”が有効であるものと判定される。これにより、逐
次比較レジスタ2の値は“100001”となり、時刻
t=10における比較結果においては、アナログ入力電
圧の方が、D/A変換器6において生成される参照電圧
よりも高いので、最下位ビットに加算された“1”が有
効であるものと判定されて、一連の変換シーケンスが終
了する。図3において、点線にて示されるのは、従来の
逐次比較型A/D変換回路における同様の特性を示すグ
ラフであり、変換終了時刻はt=12となる。このよう
に、本例の場合においては、本発明により従来の逐次比
較処理の1回分の変換時間が短縮されていることが分か
る。In FIG. 3, at time t = 0, "100000" is set in the successive approximation register 2,
At time t = 1, the comparison in the comparator 1 is performed.
At this time, since the difference between the analog input voltage and the reference voltage generated in the D / A converter 6 is within the error range of the comparator 1, the most significant bit is erroneously set to “0”. Assume that In this case, in the successive approximation process from the second bit to the fourth bit, there is no erroneous determination because the value is out of the comparison error range. It is determined, and then “1” is added to the fifth bit, and the value of the successive approximation register 2 becomes “011110”. From the fifth bit, the process proceeds to the detailed successive approximation processing, and the comparison is performed at time t = 6. As a result, the analog input voltage is higher in the D / A converter 6.
Since the reference voltage is higher than the reference voltage generated in the above, “1” set in the fifth bit is determined to be valid.
Here, "1" is again added to the fifth bit. However, since the fifth bit is already "1", a state equivalent to performing no operation by the conventional bit operation is obtained. Become. However, in the present invention, since the successive approximation register 2 has an addition / subtraction function, the value of the successive approximation register 2 is “100,000”.
Becomes Similarly, in the comparison result at t = 8,
Since the analog input voltage is higher than the reference voltage generated in the D / A converter 6, "1" added to the fifth bit is determined to be valid. As a result, the value of the successive approximation register 2 becomes “100001”, and in the comparison result at time t = 10, the analog input voltage is higher than the reference voltage generated in the D / A converter 6. It is determined that “1” added to the lower bits is valid, and a series of conversion sequences ends. In FIG. 3, the dotted line is a graph showing the same characteristics in the conventional successive approximation type A / D converter circuit, and the conversion end time is t = 12. Thus, in the case of this example, it can be seen that the conversion time for one round of the conventional successive approximation processing is reduced by the present invention.
【0020】図4においては、時刻t=0において逐次
比較レジスタ2に“100000”が設定され、時刻t
=1において比較器1における比較が行われる。この際
に、アナログ入力電圧とD/A変換器6において生成さ
れる参照電圧との差が比較器1の誤差範囲外にあるため
に、最上位ビットは間違いなく“1”と判定される。次
に、第2ビットに“1”が加算されて、逐次比較レジス
タ2の値は“110000”となり、時刻t=2におい
ては、正しく“0”と判定されて、第2ビットは“0”
に戻されて“101000”となる。次に、時刻t=3
においては、アナログ入力電圧とD/A変換器6におい
て生成される参照電圧との差が比較器1の誤差範囲内に
あるために、誤まって、第3ビットが“1”と判定され
たものと仮定する。この場合には、第3ビットの“1”
が有効となり、逐次比較レジスタ2の値は“10110
0”となる。次いで時刻t=4においては、アナログ入
力電圧とD/A変換器6において生成される参照電圧と
の差が比較器1の誤差範囲外にあるために、第4ビット
は間違いなく“0”と判定されて、第4ビットは“0”
に戻されて、その値は“101010”となる。以降の
第5ビットからは詳細逐次比較処理に移行して、時刻t
=6において比較が行われる。その結果、アナログ入力
電圧の方がD/A変換器6において生成される参照電圧
よりも低いので、第5ビットに設定された“1”は無効
であるものと判定されて“0”に戻される。次の時刻t
=8においては、アナログ入力電圧の方がD/A変換器
6において生成される参照電圧よりも低いので、第5ビ
ットから“1”が減算される。この際に、当該第5ビッ
トが“0”であるために、従来どうりのビット操作によ
っては、何も操作しないことに等しい状態となる。しか
しながら、本発明においては、逐次比較レジスタ2には
加減算機能が具備されているために、逐次比較レジスタ
2の値は“100111”となる。同様に、t=10に
おける比較結果においては、アナログ入力電圧の方がD
/A変換器6において生成される参照電圧よりも高いの
で、最下位ビットに加算された“1”は有効でるものと
判定され、一連の変換シーケンスは終了となる。図4に
おいて、点線にて示されるのは、従来の逐次比較型A/
D変換回路における同様の特性を示すグラフであり、変
換終了時刻はt=12となる。このように、本例の場合
においても、前述の実施例の場合と同様に、本発明によ
り従来の逐次比較処理の1回分の変換時間が短縮されて
いる。In FIG. 4, at time t = 0, "100000" is set in successive approximation register 2 and at time t = 0
= 1, the comparison in the comparator 1 is performed. At this time, since the difference between the analog input voltage and the reference voltage generated in the D / A converter 6 is outside the error range of the comparator 1, the most significant bit is definitely determined to be "1". Next, “1” is added to the second bit, and the value of the successive approximation register 2 becomes “110000”. At time t = 2, it is correctly determined to be “0”, and the second bit is set to “0”.
Is returned to "101000". Next, at time t = 3
In the above, since the difference between the analog input voltage and the reference voltage generated in the D / A converter 6 is within the error range of the comparator 1, the third bit is erroneously determined to be "1". Suppose In this case, the third bit "1"
Is valid, and the value of the successive approximation register 2 is “10110
0 ". Next, at time t = 4, since the difference between the analog input voltage and the reference voltage generated in the D / A converter 6 is outside the error range of the comparator 1, the fourth bit <br>/> Is definitely determined to be "0" and the fourth bit is "0".
And the value becomes “101010”. From the fifth bit thereafter, the process proceeds to the detailed successive approximation processing, and at time t
A comparison is made at = 6. As a result, since the analog input voltage is lower than the reference voltage generated in the D / A converter 6, "1" set in the fifth bit is determined to be invalid and returned to "0". It is. Next time t
At = 8, since the analog input voltage is lower than the reference voltage generated in the D / A converter 6, "1" is subtracted from the fifth bit. At this time, since the fifth bit is “0”, a state equivalent to performing no operation by the conventional bit operation is obtained. However, in the present invention, since the successive approximation register 2 has an addition / subtraction function, the value of the successive approximation register 2 is “100111”. Similarly, in the comparison result at t = 10, the analog input voltage is higher than D
Since it is higher than the reference voltage generated in the / A converter 6, "1" added to the least significant bit is determined to be valid, and a series of conversion sequences ends. In FIG. 4, a dotted line indicates a conventional successive approximation type A /
5 is a graph showing similar characteristics in the D conversion circuit, and the conversion end time is t = 12. As described above, in the case of this embodiment, as in the case of the above-described embodiment, the conversion time for one round of the conventional successive approximation processing is reduced by the present invention.
【0021】図5は、本発明に含まれる前述の逐次比較
レジスタ2の第1の実施例を示す回路図である。図5に
示されるように、本実施例は、入力端子203、20
4、205、206、207、208、209、21
0、211、212および出力端子213、214、2
15、216、217、218に対応して、OR回路8
〜11、19〜24と、AND回路13〜18と、全加
算器25〜29と、ラッチ回路30〜35とを備えて構
成される。なお、入力端子203〜209は、それぞれ
ビット制御信号が入力される入力端子であり、入力端子
210は比較器1の比較結果が入力さるる入力端子であ
る。また、入力端子211および212は、それぞれタ
イミング信号の入力端子およびリセット信号の入力端子
であり、出力端子213〜218は、それぞれ逐次比較
レジスタ2のA/D変換結果の出力端子である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a first embodiment of the successive approximation register 2 included in the present invention. As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the input terminals 203, 20
4, 205, 206, 207, 208, 209, 21
0, 211, 212 and output terminals 213, 214, 2
15, 216, 217, and 218, the OR circuit 8
11 to 19, 24, AND circuits 13 to 18, full adders 25 to 29, and latch circuits 30 to 35. The input terminals 203 to 209 are input terminals to which bit control signals are input, and the input terminal 210 is an input terminal to which the comparison result of the comparator 1 is input. Input terminals 211 and 212 are input terminals for a timing signal and a reset signal, respectively, and output terminals 213 to 218 are output terminals for A / D conversion results of the successive approximation register 2 respectively.
【0022】また図6(a)、(b)、(c)、
(d)、(e)、(f)、(g)、(h)、(i)、
(j)および(k)は、図5の逐次比較レジスタ2にお
ける各部の信号を示すタイミング図であり、それぞれ、
入力端子212、211、203、204、205、2
06、207、208、209、210および出力端子
213〜218における各信号の波形が示されている。FIGS. 6 (a), (b), (c),
(D), (e), (f), (g), (h), (i),
(J) and (k) are timing charts showing signals of respective parts in the successive approximation register 2 of FIG.
Input terminals 212, 211, 203, 204, 205, 2
06, 207, 208, 209 and 210 and the waveforms of the respective signals at the output terminals 213 to 218 are shown.
【0023】本実施例においては、入力端子212(図
6(a)参照)より入力されるリセット信号により、ラ
ッチ回路30〜35がリセットされ、その後入力端子2
03〜209には、それぞれ最上位のビットから最下位
のビットまで、順次ビット制御信号として“1”が入力
される。この際には、前記入力端子203〜209に入
力されるビット制御信号のレベルが、同時には“1”に
はならないように制御されている(図6(c)〜(i)
参照)。高速逐次比較処理中においては、入力端子20
3〜207に対してはビット制御信号として“1”が入
力されており、OR回路19〜23を経由して対応する
ビットの全加算器25〜29に入力されるため、全加算
器25〜29においては、レジスタ30〜34の対応す
るビットに“1”が加算された値が出力される。また、
全加算器25〜29の内の当該ビットより上位側のビッ
トに対応する全加算器には、OR回路8、9、10およ
び11、AND回路13、14、15および16、イン
バータ12により、入力端子210に入力される比較器
1における比較結果に応じて、全ビットが“0”のデー
タか、または全ビットが“1”のデータかの何れかのデ
ータが供給される。ここにおいて注意すべきことは、当
該ビットより上位側に全ビットが“0”のデータが加算
されると、直前のサイクルにおいて上位ビットに加算さ
れた“1”が保存され、また当該ビットよりも上位側に
全ビットが“1”のデータが加算されると、直前のサイ
クルにおいて上位ビットに加算された“1”が取消され
るということである。なお、ラッチ回路35には、全加
算器を介することなくOR回路24が直接接続されてい
る。In this embodiment, the latch circuits 30 to 35 are reset by a reset signal input from the input terminal 212 (see FIG. 6A), and then the input terminal 2
03 to 209, “1” is sequentially input as a bit control signal from the most significant bit to the least significant bit. At this time, the levels of the bit control signals input to the input terminals 203 to 209 are controlled so as not to be "1" at the same time (FIGS. 6C to 6I).
reference). During the high-speed successive approximation processing, the input terminal 20
"1" is input to 3 to 207 as a bit control signal, and is input to the full adders 25 to 29 of the corresponding bits via the OR circuits 19 to 23. At 29, a value obtained by adding "1" to the corresponding bit of the registers 30 to 34 is output. Also,
The OR circuits 8, 9, 10, and 11, the AND circuits 13, 14, 15, and 16, and the inverter 12 input the full adders corresponding to the higher-order bits of the bits among the full adders 25 to 29. According to the comparison result of the comparator 1 input to the terminal 210, either data of which all bits are "0" or data of which all bits are "1" is supplied. Here, it should be noted that when data of all bits “0” is added to the upper side of the bit, “1” added to the upper bit in the immediately preceding cycle is stored, and When data in which all bits are "1" are added to the upper bit, "1" added to the upper bit in the immediately preceding cycle is canceled. The OR circuit 24 is directly connected to the latch circuit 35 without passing through a full adder.
【0024】このようにして、順次処理操作が進行し
て、入力端子207にビット制御信号“1”が入力され
るタイミングにおいては、ラッチ回路34に対する処理
が1回終了すると詳細逐次比較処理に移行して、以後
は、入力端子211より入力されるタイミング制御信号
(図6(b)参照)の周期が長くなる。詳細逐次比較処
理に移行した初回においては、再度入力端子207にビ
ット制御信号“1”が入力され、それ以後、入力端子2
08および209には、順次ビット制御信号として
“1”が入力されて(図6(g)、(h)、(i)参
照)、A/D変換処理が終了する。ここで、ラッチ回路
34に対する処理が2回行われるが、2回目の処理は、
それまでの高速逐次比較処理中において発生した誤差を
補正するために行われる。As described above, at the timing when the bit control signal "1" is input to the input terminal 207 as the processing operation proceeds sequentially, the processing shifts to the detailed successive comparison processing once the processing for the latch circuit 34 is completed once. Thereafter, the period of the timing control signal (see FIG. 6B) input from the input terminal 211 becomes longer. In the first transition to the detailed successive approximation processing, the bit control signal “1” is input to the input terminal 207 again, and thereafter, the input terminal 2
“1” is sequentially input to 08 and 209 as a bit control signal (see FIGS. 6G, 6H, and 6I), and the A / D conversion processing ends. Here, the processing for the latch circuit 34 is performed twice.
This is performed to correct an error that has occurred during the previous high-speed successive approximation processing.
【0025】次に、図7は、本発明における逐次比較レ
ジスタ2の第2の実施例を示す回路図である。図7に示
されるように、本実施例は、入力端子219、220、
221、222、223、224、225、226、2
27、228、229、230、231、232、23
3および230、出力端子235、236、237、2
38、239および240に対応して、OR回路36、
43、49〜53と、AND回路44〜48と、全加算
器38〜42と、ラッチ回路54〜59とを備えて構成
される。なお、入力端子219、221、222、22
3、224、225、226および227は、それぞれ
ビット制御信号が入力される端子であり、入力端子22
8〜233は、それぞれビットごとのタイミング信号の
入力端子、そして入力端子220は比較器1の比較結果
が入力される端子である。また入力端子234は、リセ
ット信号の入力端子であり、出力端子235〜240
は、それぞれ逐次比較レジスタのA/D変換結果の出力
端子である。また図8(a)、(b)、(c)、
(d)、(e)、(f)、(g)、(h)、(i)、
(j)、(k)、(l)、(m)、(n)、(o)、
(p)、(q)および(r)は、図7の逐次比較レジス
タにおける各部の信号を示すタイミング図であり、それ
ぞれ入力端子234、233、232、231、23
0、229、228、227、226、225、22
4、223、222、221、220および出力端子2
35〜240における各信号の波形が示されている。FIG. 7 is a circuit diagram showing a second embodiment of the successive approximation register 2 according to the present invention. As shown in FIG. 7, in the present embodiment, the input terminals 219, 220,
221, 222, 223, 224, 225, 226, 2
27, 228, 229, 230, 231, 232, 23
3 and 230, output terminals 235, 236, 237, 2
38, 239 and 240, the OR circuit 36,
43, 49 to 53, AND circuits 44 to 48, full adders 38 to 42, and latch circuits 54 to 59. The input terminals 219, 221, 222, 22
3, 224, 225, 226, and 227 are terminals to which bit control signals are input, respectively.
8 to 233 are input terminals of a timing signal for each bit, and the input terminal 220 is a terminal to which the comparison result of the comparator 1 is input. The input terminal 234 is an input terminal for a reset signal, and the output terminals 235 to 240
Are output terminals of the A / D conversion result of the successive approximation register. 8 (a), (b), (c),
(D), (e), (f), (g), (h), (i),
(J), (k), (l), (m), (n), (o),
(P), (q) and (r) are timing charts showing signals of respective parts in the successive approximation register of FIG. 7, and input terminals 234, 233, 232, 231, and 23, respectively.
0, 229, 228, 227, 226, 225, 22
4, 223, 222, 221, 220 and output terminal 2
Waveforms of respective signals at 35 to 240 are shown.
【0026】図7において、入力端子234(図8
(a)参照)より入力されるリセット信号および入力端
子228〜233(図8(b)〜(g)参照)より入力
される各ビットのタイミング信号によりラッチ回路54
〜59がリセットされ、その後高速逐次比較処理が開始
される。高速逐次比較処理中においては、入力端子22
7〜223に対して、同時には“1”とはならないビッ
ト制御信号が順次入力されて、OR回路49〜53を経
由して、対応するビットのラッチ回路55〜59に入力
される。これにより、各ラッチ回路55〜59の対応す
るビットには、それぞれ“1”が設定される。そして同
時に、各ラッチ回路において直前のサイクルにおいて設
定されたビットは、AND回路44〜48を介して、入
力端子220より入力される比較器1の比較結果に更新
される。このようにして順次処理操作が進行して、入力
端子223にビット制御信号“1”が入力され、ラッチ
回路55に対する処理が1回終了すると、詳細逐次比較
処理に移行して、それ以後においては、入力端子233
〜238に入力されるタイミング制御信号の周期が長く
なる。In FIG. 7, an input terminal 234 (FIG. 8)
(See FIG. 8A) and the latch circuit 54 in response to the reset signal input from the input terminals and the timing signal of each bit input from the input terminals 228 to 233 (see FIGS. 8B to 8G).
Are reset, and then the high-speed successive approximation processing is started. During the high-speed successive approximation processing, the input terminal 22
Bit control signals that do not become “1” at the same time are sequentially input to 7 to 223, and are input to corresponding bit latch circuits 55 to 59 via OR circuits 49 to 53. As a result, "1" is set in the corresponding bit of each of the latch circuits 55-59. At the same time, the bit set in the immediately preceding cycle in each latch circuit is updated to the comparison result of the comparator 1 input from the input terminal 220 via the AND circuits 44 to 48. As described above, the processing operation sequentially proceeds, the bit control signal “1” is input to the input terminal 223, and when the processing for the latch circuit 55 is completed once, the processing proceeds to the detailed successive approximation processing. , Input terminal 233
To 238, the period of the timing control signal is increased.
【0027】詳細逐次比較処理の1回目においては、再
度ラッチ回路55に対するビット操作が行われる。但
し、この場合においては、入力端子221にビット制御
信号が入力されることにより、AND回路44〜48を
経由してラッチ回路55〜59に全加算器38〜42が
接続されるとともに、更に入力端子219にビット制御
信号が入力されることにより、全加算器38において
“1”が加算される点において、今までの処理内容とは
異なっている。次のサイクルにおいては、入力端子22
2にビット制御信号“1”が入力されることにより、ラ
ッチ回路54に対しては“1”が設定される。また、こ
れと同時に、ラッチ回路55に対応する2回目の比較結
果が入力端子220を介して入力される。この時には、
入力端子221に入力されるビット制御信号は“1”と
なり、ラッチ回路55〜59には全加算器38〜42が
接続される。以後、ラッチ回路54に対する比較器1の
比較結果が設定されて、A/D変換処理が完結する。こ
こにおいて、ラッチ回路55に対する処理は2回行われ
るが、2回目の処理は、第1の実施例の場合と同様に、
それまでの高速逐次処理中に発生した誤差を補正するた
めに行われる。In the first time of the detailed successive approximation processing, the bit operation on the latch circuit 55 is performed again. However, in this case, when the bit control signal is input to the input terminal 221, the full adders 38 to 42 are connected to the latch circuits 55 to 59 via the AND circuits 44 to 48, and furthermore, The point that the bit control signal is input to the terminal 219, “1” is added in the full adder 38, which is different from the processing contents up to now. In the next cycle, the input terminal 22
When the bit control signal “1” is input to “2”, “1” is set in the latch circuit 54. At the same time, the second comparison result corresponding to the latch circuit 55 is input via the input terminal 220. At this time,
The bit control signal input to the input terminal 221 becomes “1”, and the full adders 38 to 42 are connected to the latch circuits 55 to 59. Thereafter, the comparison result of the comparator 1 with respect to the latch circuit 54 is set, and the A / D conversion processing is completed. Here, the processing for the latch circuit 55 is performed twice, but the second processing is performed as in the case of the first embodiment.
This is performed to correct an error generated during the high-speed sequential processing up to that time.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、逐次比
較レジスタを含む逐次比較型A/D変換回路に適用され
て、当該逐次比較レジスタに加減算機能を具備すること
により、最上位ビットから所定ビットまでの逐次比較処
理を高速にて行い、所定のビット操作を2回繰返して実
行することによって、高速逐次比較処理中において発生
された判定誤まりを補正することにより、A/D変換精
度を損なうことなく、変換処理時間を短縮することがで
きるという効果がある。As described above, the present invention is applied to a successive approximation type A / D conversion circuit including a successive approximation register, and the successive approximation register is provided with an addition / subtraction function. The successive approximation processing up to a predetermined bit is performed at a high speed, and the predetermined bit operation is repeated twice, thereby correcting an erroneous decision made during the high-speed successive approximation processing. There is an effect that the conversion processing time can be shortened without impairing.
【0029】また、本発明において新たに付加される回
路は、従来例のように、アナログ回路とは異なり、全て
デジタル回路により構成されるために、製造上における
特性のバラツキによる影響は殆んど回避されるという効
果がある。Further, unlike the analog circuit, the circuit newly added in the present invention is different from the analog circuit, and is entirely constituted by digital circuits. This has the effect of being avoided.
【図1】本発明の基本構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of the present invention.
【図2】本発明の逐次比較レジスタにおけるデータ操作
を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing a data operation in a successive approximation register of the present invention.
【図3】本発明に含まれるD/A変換器より出力される
参照電圧の時間変化を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a time change of a reference voltage output from a D / A converter included in the present invention.
【図4】本発明に含まれるD/A変換器より出力される
参照電圧の時間変化を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a temporal change of a reference voltage output from a D / A converter included in the present invention.
【図5】本発明における逐次比較レジスタの第1の実施
例を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a first embodiment of a successive approximation register according to the present invention.
【図6】前記逐次比較レジスタの第1の実施例における
タイミング図である。FIG. 6 is a timing chart in the first embodiment of the successive approximation register.
【図7】本発明における逐次比較レジスタの第2の実施
例を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing a second embodiment of the successive approximation register according to the present invention.
【図8】前記逐次比較レジスタの第2の実施例における
タイミング図である。FIG. 8 is a timing chart in the second embodiment of the successive approximation register.
【図9】従来例を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing a conventional example.
【図10】従来の容量アレイ方式のD/A変換回路を示
すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing a conventional capacitance array type D / A conversion circuit.
【図11】従来の他の逐次比較型A/D変換回路を示す
ブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing another conventional successive approximation type A / D conversion circuit.
【図12】前記容量アレイ方式のD/A変換回路の比較
器における判定範囲を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a determination range in a comparator of the capacitance array type D / A conversion circuit.
1、60、79、80 比較器 2、61、81 逐次比較レジスタ 3 定数発生部 4 加減算部 5 レジスタ部 6、62、82 D/A変換器 7、63、84 タイミング制御回路 8〜11、19〜24、43〜53 OR回路 12、37 インバータ 13〜18、44〜48 AND回路 25〜29、38〜42 全加算器 30〜35、54〜59 ラッチ回路 64、71〜78 スイッチ素子 65 容量アレイ 66〜69 容量 70 スイッチ素子アレイ 1, 60, 79, 80 Comparator 2, 61, 81 Successive approximation register 3 Constant generation unit 4 Addition / subtraction unit 5 Register unit 6, 62, 82 D / A converter 7, 63, 84 Timing control circuits 8-11, 19 OR circuit 12, 37 Inverter 13-18, 44-48 AND circuit 25-29, 38-42 Full adder 30-35, 54-59 Latch circuit 64, 71-78 Switch element 65 Capacity array 66-69 capacity 70 switch element array
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−46259(JP,A) 特開 昭56−31225(JP,A) 特開 平3−147425(JP,A) 実開 平1−86328(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 1/00 - 1/88 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-53-46259 (JP, A) JP-A-56-31225 (JP, A) JP-A-3-147425 (JP, A) 86328 (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H03M 1/00-1/88
Claims (1)
定レベルの参照電圧とを入力して、これらの両電圧の電
位レベルを比較照合する電圧レベル比較手段と、 前記電圧レベル比較手段より出力される比較結果を受け
て、所定のタイミング制御信号により制御されて、所定
のビット数のデジタル・データに対して、当該デジタル
・データのビットごとの操作、保持および出力を含む動
作機能を有する逐次比較レジスタと、 前記逐次比較レジスタより出力されるデジタル・データ
を受けて、当該デジタル・データに対応するアナログ電
圧を生成して前記参照電圧として出力するD/A変換手
段と、 前記逐次比較レジスタ内に保持されるデジタル・データ
のビットごとの操作を制御する前記タイミング制御信号
を、所定時間において発生して出力するタイミング制御
手段と、 を備えて構成され、前記逐次比較レジスタのデジタル・
データが、前記タイミング制御信号の入力に伴ない、前
記電圧レベル比較手段より出力される比較結果に応じ
て、最上位ビットから最下位ビットまで順次ビット操作
される逐次比較型のA/D変換回路において、前記逐次比較レジスタは、前記デジタル・データの2ビ
ット以上の連続するビットに対して、所定のデータを算
術加算処理または算術減算処理を行う手段を備え、前記
順次ビット操作をする際に、一の特定ビットの決定は、
前記特定ビットに「1」を算術加算して、この時の前記
参照電圧と前記アナログ入力電圧との関係が、前記参照
電圧が前記アナログ入力電圧より小さい時、当該ビット
にさらに「1」を算術加算し、前記参照電圧が前記アナ
ログ入力電圧より大きい時、当該ビットから「1」を算
術減算する第1の順次ビット操作をし、前記第1の順次
ビット操作を行った後、この時の前記参照電圧と前記ア
ナログ入力電圧とを比較し、前記参照電圧が前記アナロ
グ入力電圧より小さい時は、当該ビット及び当該ビット
より上位ビットの内容はそのままにして、当該ビットよ
り下位のビットの決定を進め、前記参照電圧が前記アナ
ログ入力電圧の時は、当該ビットから「1」 を算術減算
した後、当該ビットより下位のビットの決定を進める こ
とを特徴とする逐次比較型のA/D変換回路。1. An analog input voltage to be subjected to A / D conversion and a reference voltage of a predetermined level are input, and voltage level comparing means for comparing and comparing potential levels of these two voltages, and output from the voltage level comparing means In response to the result of the comparison, controlled by a predetermined timing control signal, the digital data of a predetermined number of bits has an operation function including an operation, holding, and output for each bit of the digital data. A comparison register; D / A conversion means for receiving the digital data output from the successive approximation register, generating an analog voltage corresponding to the digital data, and outputting the analog voltage as the reference voltage; Generating and outputting the timing control signal for controlling a bit-by-bit operation of digital data held at a predetermined time. And a timing control means for controlling the successive approximation register.
A successive approximation type A / D conversion circuit in which data is sequentially bit-operated from the most significant bit to the least significant bit in accordance with a comparison result output from the voltage level comparing means in response to the input of the timing control signal. Wherein the successive approximation register stores two digital data
Predetermined data is calculated for consecutive bits of
Means for performing an arithmetic addition process or an arithmetic subtraction process,
When performing sequential bit operations, the determination of one specific bit is
Arithmetic addition of "1" to the specific bit is performed.
The relationship between the reference voltage and the analog input voltage is
When the voltage is smaller than the analog input voltage,
Is further arithmetically added to the reference voltage, and the reference voltage is
When it is larger than the log input voltage, "1" is calculated from the bit.
Performing a first sequential bit operation to perform an arithmetic subtraction,
After performing the bit operation, the reference voltage and the
The reference voltage is compared with the analog input voltage.
If it is smaller than the input voltage,
Leave the contents of the higher order bits
The determination of the lower-order bit proceeds, and the reference voltage is
For log input voltage, arithmetically subtract "1" from the bit
A successive approximation type A / D conversion circuit , wherein, after performing the determination, a bit lower than the bit is advanced .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5107853A JP3012427B2 (en) | 1993-05-10 | 1993-05-10 | A / D conversion circuit |
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JP5107853A JP3012427B2 (en) | 1993-05-10 | 1993-05-10 | A / D conversion circuit |
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JPH06318870A JPH06318870A (en) | 1994-11-15 |
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---|---|---|---|---|
JP5657490B2 (en) * | 2011-08-29 | 2015-01-21 | 株式会社東芝 | Successive approximation AD converter and radio receiver |
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- 1993-05-10 JP JP5107853A patent/JP3012427B2/en not_active Expired - Fee Related
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