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JP4775239B2 - A / D conversion circuit - Google Patents
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Description

本発明は、アナログ入力信号をディジタル信号に変換する比較器と、比較器の出力を再びアナログ信号に変換するD/A変換器と、このD/A変換器の出力をアナログ入力信号から減算する減算器とを複数段カスケード接続して構成されるA/D変換回路(以下、単にカスケードA/D変換回路と呼ぶ。)に関し、特に比較器の入力信号の変化速度に起因するオフセット電圧の発生を防止することが可能なA/D変換回路に関する。   The present invention relates to a comparator for converting an analog input signal into a digital signal, a D / A converter for converting the output of the comparator back into an analog signal, and subtracting the output of the D / A converter from the analog input signal. Regarding an A / D conversion circuit (hereinafter simply referred to as a cascade A / D conversion circuit) configured by cascade-connecting a subtractor with a plurality of stages, in particular, generation of an offset voltage due to a change speed of an input signal of a comparator. The present invention relates to an A / D conversion circuit that can prevent the above-described problem.

従来のカスケードA/D変換回路、若しくは、比較器に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。   Prior art documents related to a conventional cascade A / D conversion circuit or a comparator include the following.

特開平06−013854号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-013854 特開平09−238077号公報JP 09-238077 A 特開平10−079651号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-0779651 特開平11−261419号公報JP-A-11-261419 特開2000−236238号公報JP 2000-236238 A

図6は従来のカスケードA/D変換回路の一例を示す回路図である。図6において、1,4及び7はアナログ入力信号をディジタル信号に変換する1ビットA/D変換器として機能する比較器、2,5及び8はアナログ信号の減算を行う減算器、3,6及び9はディジタル信号をアナログ信号に変換する1ビットのD/A変換器、100はアナログ入力信号、101,102及び103はディジタル出力信号である。   FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of a conventional cascade A / D conversion circuit. In FIG. 6, 1, 4 and 7 are comparators functioning as 1-bit A / D converters for converting analog input signals into digital signals, 2, 5 and 8 are subtractors for subtracting analog signals, and 3, 6 And 9 are 1-bit D / A converters for converting a digital signal into an analog signal, 100 is an analog input signal, and 101, 102 and 103 are digital output signals.

また、減算器1、減算器2及びD/A変換器3は1ビット(最上位ビット)のA/D変換を行う第1のステージを、減算器4、減算器5及びD/A変換器6は1ビットのA/D変換を行う第2のステージを、減算器7、減算器8及びD/A変換器9は1ビットのA/D変換を行う第3のステージをそれぞれ構成する。   The subtracter 1, the subtracter 2, and the D / A converter 3 are a first stage that performs A / D conversion of 1 bit (most significant bit), a subtracter 4, a subtractor 5, and a D / A converter. Reference numeral 6 denotes a second stage that performs 1-bit A / D conversion, and subtracter 7, subtractor 8, and D / A converter 9 constitute a third stage that performs 1-bit A / D conversion.

アナログ入力信号100は比較器1の入力端子及び減算器2の加算入力端子にそれぞれ印加され、比較器1の出力端子はディジタル出力信号101を出力すると共にD/A変換器3の入力端子に接続される。また、D/A変換器3の出力端子は減算器2の減算入力端子に接続される。   The analog input signal 100 is applied to the input terminal of the comparator 1 and the addition input terminal of the subtractor 2, and the output terminal of the comparator 1 outputs the digital output signal 101 and is connected to the input terminal of the D / A converter 3. Is done. The output terminal of the D / A converter 3 is connected to the subtraction input terminal of the subtractor 2.

また、減算器2の出力端子は比較器4の入力端子及び減算器5の加算入力端子にそれぞれ接続され、比較器4の出力端子はディジタル出力信号102を出力すると共にD/A変換器6の入力端子に接続される。また、D/A変換器6の出力端子は減算器5の減算入力端子に接続される。   The output terminal of the subtractor 2 is connected to the input terminal of the comparator 4 and the addition input terminal of the subtractor 5, and the output terminal of the comparator 4 outputs the digital output signal 102 and the D / A converter 6. Connected to input terminal. The output terminal of the D / A converter 6 is connected to the subtraction input terminal of the subtracter 5.

同様に、減算器5の出力端子は比較器7の入力端子及び減算器8の加算入力端子にそれぞれ接続され、比較器7の出力端子はディジタル出力信号103を出力すると共にD/A変換器9の入力端子に接続される。また、D/A変換器9の出力端子は減算器8の減算入力端子に接続される。   Similarly, the output terminal of the subtractor 5 is connected to the input terminal of the comparator 7 and the addition input terminal of the subtractor 8, respectively. The output terminal of the comparator 7 outputs the digital output signal 103 and the D / A converter 9 Connected to the input terminal. The output terminal of the D / A converter 9 is connected to the subtraction input terminal of the subtracter 8.

ここで、図6に示す従来例の動作を説明する。比較器1はアナログ入力信号の正負により1ビットのディジタル信号に変換する1ビットのA/D変換器として動作し、変換結果を最上位ビットのディジタル出力信号101として出力する。   Here, the operation of the conventional example shown in FIG. 6 will be described. The comparator 1 operates as a 1-bit A / D converter that converts an analog input signal into a 1-bit digital signal depending on whether the analog input signal is positive or negative, and outputs the conversion result as the most significant bit digital output signal 101.

このように比較器1において変換されたディジタル出力信号101はD/A変換器3で再びアナログ信号に変換され、減算器2においてアナログ入力信号100から減算され第1の残差信号となり、後段の第2のステージを構成する回路(具体的には、比較器4及び減算器5)に供給される。   The digital output signal 101 thus converted in the comparator 1 is converted again into an analog signal by the D / A converter 3 and subtracted from the analog input signal 100 in the subtractor 2 to become a first residual signal. The signal is supplied to a circuit (specifically, the comparator 4 and the subtractor 5) constituting the second stage.

同様に、比較器4は前段のステージから供給される第1の残差信号の正負により1ビットのディジタル信号に変換する1ビットのA/D変換器として動作し、変換結果をディジタル出力信号102として出力する。   Similarly, the comparator 4 operates as a 1-bit A / D converter that converts the first residual signal supplied from the previous stage into a 1-bit digital signal according to the sign of the first residual signal. Output as.

このように比較器4において変換されたディジタル出力信号102はD/A変換器6で再びアナログ信号に変換され、減算器5において第1の残差信号から減算され第2の残差信号となり、後段の第3のステージを構成する回路(具体的には、比較器7及び減算器8)に供給される。   The digital output signal 102 thus converted by the comparator 4 is converted again to an analog signal by the D / A converter 6 and subtracted from the first residual signal by the subtractor 5 to become a second residual signal. This is supplied to a circuit (specifically, the comparator 7 and the subtractor 8) constituting the third stage of the subsequent stage.

また、同様に、比較器7は前段のステージから供給される第2の残差信号の正負により1ビットのディジタル信号に変換する1ビットのA/D変換器として動作し、変換結果をディジタル出力信号103として出力する。   Similarly, the comparator 7 operates as a 1-bit A / D converter that converts it into a 1-bit digital signal based on the sign of the second residual signal supplied from the previous stage, and outputs the conversion result as a digital output. Output as signal 103.

このように比較器7において変換されたディジタル出力信号103はD/A変換器9で再びアナログ信号に変換され、減算器8において第2の残差信号から減算され第3の残差信号となり、後段の第4のステージを構成する回路(図示せず。)に供給される。   The digital output signal 103 thus converted by the comparator 7 is converted again to an analog signal by the D / A converter 9 and subtracted from the second residual signal by the subtractor 8 to become a third residual signal. It is supplied to a circuit (not shown) constituting the fourth stage of the subsequent stage.

この結果、1ビットのA/D変換を行うステージを複数段カスケード接続することにより、複数ビットのA/D変換を行うA/D変換回路(カスケードA/D変換回路)を実現することができる。   As a result, an A / D conversion circuit (cascade A / D conversion circuit) that performs multi-bit A / D conversion can be realized by cascading a plurality of stages that perform 1-bit A / D conversion. .

また、図7は図6における比較器1,4及び7の具体例を示す回路図であり、差動入出力の比較器を例示している。   FIG. 7 is a circuit diagram showing a specific example of the comparators 1, 4 and 7 in FIG. 6, and illustrates a differential input / output comparator.

図7において、10,11,15,18及び21は抵抗、12,13,14,16,17,19及び20はトランジスタ、104及び105は差動の入力信号、106はバイアス電圧信号、107及び108は差動の出力信号である。   In FIG. 7, 10, 11, 15, 18 and 21 are resistors, 12, 13, 14, 16, 17, 19 and 20 are transistors, 104 and 105 are differential input signals, 106 is a bias voltage signal, 107 and Reference numeral 108 denotes a differential output signal.

また、10,11,12,13,14及び15は差動回路を、16,17,18,19,20及び21は2つのエミッタフォロワ回路から成る出力段回路をそれぞれ構成している。   10, 11, 12, 13, 14, and 15 constitute a differential circuit, and 16, 17, 18, 19, 20, and 21 constitute an output stage circuit composed of two emitter follower circuits, respectively.

さらに、入力信号105は入力信号104の反転信号、出力信号108は出力信号107の反転信号である。   Further, the input signal 105 is an inverted signal of the input signal 104, and the output signal 108 is an inverted signal of the output signal 107.

入力信号104及び入力信号105はトランジスタ12及びトランジスタ13のベースにそれぞれ印加される。また、トランジスタ12のコレクタは抵抗10の一端及びトランジスタ19のベースにそれぞれ接続され、トランジスタ13のコレクタは抵抗11の一端及びトランジスタ16のベースにそれぞれ接続される。   Input signal 104 and input signal 105 are applied to the bases of transistor 12 and transistor 13, respectively. The collector of the transistor 12 is connected to one end of the resistor 10 and the base of the transistor 19, and the collector of the transistor 13 is connected to one end of the resistor 11 and the base of the transistor 16, respectively.

トランジスタ12のエミッタはトランジスタ13のエミッタ及びトランジスタ14のコレクタにそれぞれ接続され、トランジスタ14のエミッタは抵抗15の一端に接続される。   The emitter of the transistor 12 is connected to the emitter of the transistor 13 and the collector of the transistor 14, and the emitter of the transistor 14 is connected to one end of the resistor 15.

トランジスタ16のエミッタからは出力信号107が出力されると共にトランジスタ16のエミッタはトランジスタ17のコレクタに接続され、トランジスタ17のエミッタは抵抗18の一端に接続される。   An output signal 107 is output from the emitter of the transistor 16, the emitter of the transistor 16 is connected to the collector of the transistor 17, and the emitter of the transistor 17 is connected to one end of the resistor 18.

また、トランジスタ19のエミッタからは出力信号108が出力されると共にトランジスタ19のエミッタはトランジスタ20のコレクタに接続され、トランジスタ20のエミッタは抵抗21の一端に接続される。   An output signal 108 is output from the emitter of the transistor 19, the emitter of the transistor 19 is connected to the collector of the transistor 20, and the emitter of the transistor 20 is connected to one end of the resistor 21.

最後に、バイアス電圧信号106はトランジスタ14,17及び20のベースにそれぞれ印加され、正電圧源”VCC”が抵抗10及び11の他端、トランジスタ16及び19のコレクタにそれぞれ印加され、負電圧源”VEE”が抵抗15,18及び21の他端にそれぞれ印加される。   Finally, the bias voltage signal 106 is applied to the bases of the transistors 14, 17 and 20, respectively, and the positive voltage source “VCC” is applied to the other ends of the resistors 10 and 11 and the collectors of the transistors 16 and 19, respectively. “VEE” is applied to the other ends of the resistors 15, 18 and 21, respectively.

ここで、図7に示す比較器の動作を説明する。トランジスタ14及び抵抗15は、トランジスタ14のベースに印加されるバイアス電圧と抵抗15の抵抗値によって一意に決定される電流を出力する定電流源として動作する。   Here, the operation of the comparator shown in FIG. 7 will be described. The transistor 14 and the resistor 15 operate as a constant current source that outputs a current uniquely determined by the bias voltage applied to the base of the transistor 14 and the resistance value of the resistor 15.

すなわち、バイアス電圧を”Vbias”、トランジスタ14のベース・エミッタ間電圧を”Vbe14”、抵抗15の抵抗値を”R15”とした場合、定電流”I1”は、
I1=(Vbias−Vbe14−VEE)/R15 (1)
となる。
That is, when the bias voltage is “Vbias”, the base-emitter voltage of the transistor 14 is “Vbe14”, and the resistance value of the resistor 15 is “R15”, the constant current “I1” is
I1 = (Vbias−Vbe14−VEE) / R15 (1)
It becomes.

そして、トランジスタ12及び13は差動回路を構成しているので入力される差動の入力信号104及び105の信号レベルによって前述の定電流”I1”を切り替えるように動作する。   Since the transistors 12 and 13 constitute a differential circuit, the transistors 12 and 13 operate so as to switch the constant current “I1” according to the signal levels of the differential input signals 104 and 105 inputted.

もし、入力信号104がハイレベル(反転信号である入力信号105はローレベル)であれば、トランジスタ12が”ON”、トランジスタ13が”OFF”になる。   If the input signal 104 is high level (the input signal 105 which is an inverted signal is low level), the transistor 12 is “ON” and the transistor 13 is “OFF”.

このため、抵抗10の抵抗値を”R10”とすれば、トランジスタ12のコレクタの電圧は、抵抗10に電流”I1”が流れることにより、”VCC−R10・I1”となる。   Therefore, if the resistance value of the resistor 10 is “R10”, the collector voltage of the transistor 12 becomes “VCC−R10 · I1” due to the current “I1” flowing through the resistor 10.

この電圧がトランジスタ19及び20と抵抗21で構成されるエミッタフォロワ回路を介して出力信号108(反転信号)として出力されるので、その電圧値を”V108”、トランジスタ19のベース・エミッタ間電圧を”Vbe19”とすれば、
V108=VCC−R10・I1−Vbe19 (2)
となる。また、式(2)の電圧値はローレベルになる。
Since this voltage is output as an output signal 108 (inverted signal) through an emitter follower circuit composed of transistors 19 and 20 and a resistor 21, the voltage value is "V108" and the base-emitter voltage of the transistor 19 is If it is “Vbe19”,
V108 = VCC-R10 · I1-Vbe19 (2)
It becomes. Further, the voltage value of the expression (2) is at a low level.

一方、トランジスタ13のコレクタの電圧は、抵抗11に電流が流れないので、”VCC”のままとなる。   On the other hand, the collector voltage of the transistor 13 remains “VCC” because no current flows through the resistor 11.

この電圧がトランジスタ16及び17と抵抗18で構成されるエミッタフォロワ回路を介して出力信号107(非反転信号)として出力されるので、その電圧値を”V107”、トランジスタ7のベース・エミッタ間電圧を”Vbe16”とすれば、
V107=VCC−Vbe16 (3)
となる。また、式(3)の電圧値はハイレベルになる。
Since this voltage is output as an output signal 107 (non-inverted signal) through an emitter follower circuit composed of transistors 16 and 17 and a resistor 18, the voltage value is “V107”, and the base-emitter voltage of the transistor 7. Is "Vbe16",
V107 = VCC-Vbe16 (3)
It becomes. Further, the voltage value of the expression (3) becomes a high level.

同様に、もし、入力信号104がローレベル(反転信号である入力信号105はハイレベル)であれば、トランジスタ12が”OFF”、トランジスタ13が”ON”になると共に、出力信号107(非反転信号)及び出力信号108(反転信号)の出力はそれぞれローレベルの電圧値及びハイレベルの電圧値となる。   Similarly, if the input signal 104 is low level (the input signal 105 which is an inverted signal is high level), the transistor 12 is turned “OFF”, the transistor 13 is turned “ON”, and the output signal 107 (non-inverted). Signal) and output signal 108 (inverted signal) have a low level voltage value and a high level voltage value, respectively.

この結果、差動の入力信号が印加される差動回路の差動の出力を出力段回路を介して出力することにより、差動入出力の比較器を実現することができる。   As a result, a differential input / output comparator can be realized by outputting the differential output of the differential circuit to which the differential input signal is applied via the output stage circuit.

すなわち、このような比較器の差動の入力信号の一方の入力信号を基準電圧(例えば、”0V”)とし、他方の入力信号としてアナログ入力信号100を印加し、非反転信号をディジタル信号として出力することにより、アナログ入力信号の正負により1ビットのディジタル信号に変換する1ビットのA/D変換器として動作させることができる。   That is, one of the differential input signals of such a comparator is set as a reference voltage (for example, “0V”), the analog input signal 100 is applied as the other input signal, and the non-inverted signal is set as a digital signal. By outputting, it can be operated as a 1-bit A / D converter that converts the analog input signal into a 1-bit digital signal depending on whether the analog input signal is positive or negative.

しかし、図7に示すような比較器では、入力信号の変化速度に起因してオフセット電圧が発生してしまうといった問題点があった。図8は比較器の入力部のトランジスタの動作を説明する説明図である。   However, the comparator as shown in FIG. 7 has a problem that an offset voltage is generated due to the change speed of the input signal. FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the operation of the transistors in the input section of the comparator.

入力信号104の電圧値が入力信号105の電圧値よりも十分小さい場合、トランジスタ12が”OFF”、トランジスタ13が”ON”になり、定電流”I1”は全てトランジスタ13を流れることになる。   When the voltage value of the input signal 104 is sufficiently smaller than the voltage value of the input signal 105, the transistor 12 is “OFF”, the transistor 13 is “ON”, and the constant current “I1” flows through the transistor 13.

ここで、トランジスタ12及び13の消費電力を”Pw12”及び”Pw13”、トランジスタ12及び13の熱抵抗を”θ”、トランジスタ13における電力消費による温度上昇を”ΔT13”とした場合、
ΔT13=Pw13・θ[°C] (4)
となる。
Here, when the power consumption of the transistors 12 and 13 is “Pw12” and “Pw13”, the thermal resistance of the transistors 12 and 13 is “θ”, and the temperature rise due to the power consumption in the transistor 13 is “ΔT13”,
ΔT13 = Pw13 · θ [° C] (4)
It becomes.

一方、トランジスタ12には電流が流れず電力消費(Pw12=0)がないので、トランジスタ12における電力消費による温度上昇を”ΔT12”とした場合、
ΔT12=Pw12・θ=0[°C] (5)
となる。
On the other hand, since no current flows through the transistor 12 and there is no power consumption (Pw12 = 0), when the temperature rise due to power consumption in the transistor 12 is “ΔT12”,
ΔT12 = Pw12 · θ = 0 [° C] (5)
It becomes.

このような状態で、図8に示すように、トランジスタ12及び13の熱時定数”τ”よりも十分短い時間で、トランジスタ12及び13に流れる電流が等しくなるように入力信号104及び105の電圧値が変化した場合を想定する。   In this state, as shown in FIG. 8, the voltages of the input signals 104 and 105 are set so that the currents flowing in the transistors 12 and 13 become equal in a time sufficiently shorter than the thermal time constant “τ” of the transistors 12 and 13. Assume that the value has changed.

この場合、図8に示すようにトランジスタ12及び13には均等に電流”I1/2”が流れるので、両者の消費電力はほぼ同じなる(Pw12≒Pw13)。但し、入力信号104及び105の電圧値の変化が熱時定数”τ”よりも短い時間で変化するため、トランジスタ12及び13において温度の変化が生じることがない。   In this case, as shown in FIG. 8, since the current “I1 / 2” flows through the transistors 12 and 13 equally, the power consumption of both is almost the same (Pw12≈Pw13). However, since the change in the voltage value of the input signals 104 and 105 changes in a time shorter than the thermal time constant “τ”, no change in temperature occurs in the transistors 12 and 13.

このため、トランジスタ12及び13のベース・エミッタ間電圧”Vbe”の温度係数を”−2mV/°C”とした場合、トランジスタ12及び13に均等に電流”I1/2”が流れていたとしても、トランジスタ12及び13のベース・エミッタ間電圧の間には”−2・Pw13・θ[mV]”なる電圧差が生じることになる。   Therefore, when the temperature coefficient of the base-emitter voltage “Vbe” of the transistors 12 and 13 is “−2 mV / ° C.”, even if the current “I1 / 2” flows through the transistors 12 and 13 evenly. Thus, a voltage difference of “−2 · Pw13 · θ [mV]” is generated between the base-emitter voltages of the transistors 12 and 13.

さらに、トランジスタ12及び13に均等に電流”I1/2”が流れている場合、出力電圧107及び108の電圧値は等しくなるので、前述の電圧差”−2・Pw13・θ[mV]”がオフセット電圧として生じてしまうことになる。   Further, when the current “I1 / 2” flows through the transistors 12 and 13 equally, the voltage values of the output voltages 107 and 108 are equal, so that the voltage difference “−2 · Pw13 · θ [mV]” is It will occur as an offset voltage.

これに対して、式(4)及び式(5)を満たすような状態で、図8に示すように、トランジスタ12及び13の熱時定数”τ”よりも十分長い時間で、トランジスタ12及び13に流れる電流が等しくなるように入力信号104及び105の電圧値が変化した場合を想定する。   In contrast, as shown in FIG. 8, the transistors 12 and 13 are satisfied in a time sufficiently longer than the thermal time constant “τ” of the transistors 12 and 13 while satisfying the equations (4) and (5). Assume that the voltage values of the input signals 104 and 105 are changed so that the currents flowing in are equal.

この場合、入力信号104及び105の電圧値の変化がトランジスタ12及び13の熱時定数”τ”よりも十分長い時間で変化するため、図8に示すようにトランジスタ12及び13に均等に電流”I1/2”が流れて両者の消費電力はほぼ同じなる(Pw12≒Pw13)時点では、トランジスタ12及び13においても温度の変化が生じて両者の温度変化はほぼ等しく(ΔT12≒ΔT13)なる。   In this case, since the change in the voltage value of the input signals 104 and 105 changes in a time sufficiently longer than the thermal time constant “τ” of the transistors 12 and 13, the current “evenly” is supplied to the transistors 12 and 13 as shown in FIG. At the time when I1 / 2 "flows and the power consumption of both is almost the same (Pw12≈Pw13), the temperature changes occur in the transistors 12 and 13, and the temperature changes of both are substantially equal (ΔT12≈ΔT13).

このため、トランジスタ12及び13のベース・エミッタ間電圧の間には前述のような電圧差が生じることはなく、オフセット電圧も発生しないことになる。言い換えれば、入力信号の変化速度に起因してオフセット電圧が発生してしまうことになる。   Therefore, the above-described voltage difference does not occur between the base-emitter voltages of the transistors 12 and 13, and no offset voltage is generated. In other words, an offset voltage is generated due to the change speed of the input signal.

すなわち、このような比較器の入力信号の変化速度に起因するオフセット電圧の発生は、A/D変換回路の変換結果の線形性に影響を与えてしまうといった問題点があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、比較器の入力信号の変化速度に起因するオフセット電圧の発生を防止することが可能なA/D変換回路を実現することにある。
That is, the occurrence of the offset voltage due to the change speed of the input signal of the comparator has a problem that the linearity of the conversion result of the A / D conversion circuit is affected.
Therefore, the problem to be solved by the present invention is to realize an A / D conversion circuit capable of preventing the generation of an offset voltage due to the change speed of the input signal of the comparator.

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、
アナログ入力信号をディジタル信号に変換する比較器と、比較器の出力を再びアナログ信号に変換するD/A変換器と、このD/A変換器の出力をアナログ入力信号から減算する減算器とを複数段カスケード接続して構成されるA/D変換回路において、
制御信号に基づき前記アナログ入力信号の極性を反転させるアナログ信号の極性反転手段と、前記制御信号に基づき前記各比較器の出力であるディジタル出力信号の極性をそれぞれ反転させるディジタル信号の極性反転手段と、前記アナログ信号の極性反転手段及び前記ディジタル信号の極性反転手段に前記比較器の入力部を構成するトランジスタの熱時定数よりも短い周期でランダムに極性を反転させる前記制御信号を供給する演算制御手段とを備えたことにより、比較器の入力信号の変化速度に起因するオフセット電圧の発生を防止することが可能になる。
In order to achieve such a problem, the invention according to claim 1 of the present invention is:
A comparator that converts an analog input signal into a digital signal, a D / A converter that converts the output of the comparator back into an analog signal, and a subtracter that subtracts the output of the D / A converter from the analog input signal In an A / D conversion circuit configured by cascading multiple stages,
Analog signal polarity inverting means for inverting the polarity of the analog input signal based on the control signal; Digital signal polarity inverting means for inverting the polarity of the digital output signal that is the output of each comparator based on the control signal; Arithmetic control for supplying the control signal for reversing the polarity at random with a cycle shorter than the thermal time constant of the transistor constituting the input part of the comparator to the polarity inverting means for the analog signal and the polarity inverting means for the digital signal The offset voltage due to the change speed of the input signal of the comparator can be prevented.

請求項2記載の発明は、
アナログ入力信号をディジタル信号に変換する比較器と、比較器の出力を再びアナログ信号に変換するD/A変換器と、このD/A変換器の出力をアナログ入力信号から減算する減算器とを複数段カスケード接続して構成されるA/D変換回路において、
制御信号に基づき前記アナログ入力信号の極性を反転させるアナログ信号の極性反転手段と、前記制御信号に基づき前記各比較器の出力であるディジタル出力信号の極性をそれぞれ反転させるディジタル信号の極性反転手段と、前記アナログ信号の極性反転手段及び前記ディジタル信号の極性反転手段に前記比較器の入力部を構成するトランジスタの熱時定数よりも短い周期でランダムに極性を反転させる前記制御信号を供給する信号発生手段とを備えたことにより、比較器の入力信号の変化速度に起因するオフセット電圧の発生を防止することが可能になる。
The invention according to claim 2
A comparator that converts an analog input signal into a digital signal, a D / A converter that converts the output of the comparator back into an analog signal, and a subtracter that subtracts the output of the D / A converter from the analog input signal In an A / D conversion circuit configured by cascading multiple stages,
Analog signal polarity inverting means for inverting the polarity of the analog input signal based on the control signal; Digital signal polarity inverting means for inverting the polarity of the digital output signal that is the output of each comparator based on the control signal; Generating the control signal for randomly inverting the polarity at a cycle shorter than the thermal time constant of the transistor constituting the input of the comparator to the polarity inverting means for the analog signal and the polarity inverting means for the digital signal The offset voltage due to the change speed of the input signal of the comparator can be prevented.

請求項3記載の発明は、
アナログ入力信号をディジタル信号に変換する比較器と、比較器の出力を再びアナログ信号に変換するD/A変換器と、このD/A変換器の出力をアナログ入力信号から減算する減算器とを複数段カスケード接続して構成されるグレイコード出力のA/D変換回路において、
制御信号に基づき前記アナログ入力信号の極性を反転させるアナログ信号の極性反転手段と、前記制御信号に基づき前記グレイコード出力の最上位ビットの極性を反転させるディジタル信号の極性反転手段と、前記アナログ信号の極性反転手段及び前記ディジタル信号の極性反転手段に前記比較器の入力部を構成するトランジスタの熱時定数よりも短い周期でランダムに極性を反転させる前記制御信号を供給する演算制御手段とを備えたことにより、比較器の入力信号の変化速度に起因するオフセット電圧の発生を防止することが可能になる。
The invention described in claim 3
A comparator that converts an analog input signal into a digital signal, a D / A converter that converts the output of the comparator back into an analog signal, and a subtracter that subtracts the output of the D / A converter from the analog input signal In the A / D conversion circuit of gray code output configured by cascade connection in multiple stages,
Analog signal polarity inversion means for inverting the polarity of the analog input signal based on the control signal, digital signal polarity inversion means for inverting the polarity of the most significant bit of the Gray code output based on the control signal, and the analog signal And an arithmetic control means for supplying the control signal for randomly inverting the polarity at a cycle shorter than a thermal time constant of a transistor constituting the input section of the comparator. As a result, it is possible to prevent the generation of the offset voltage due to the change speed of the input signal of the comparator.

請求項4記載の発明は、
アナログ入力信号をディジタル信号に変換する比較器と、比較器の出力を再びアナログ信号に変換するD/A変換器と、このD/A変換器の出力をアナログ入力信号から減算する減算器とを複数段カスケード接続して構成されるグレイコード出力のA/D変換回路において、
制御信号に基づき前記アナログ入力信号の極性を反転させるアナログ信号の極性反転手段と、前記制御信号に基づき前記グレイコード出力の最上位ビットの極性を反転させるディジタル信号の極性反転手段と、前記アナログ信号の極性反転手段及び前記ディジタル信号の極性反転手段に前記比較器の入力部を構成するトランジスタの熱時定数よりも短い周期でランダムに極性を反転させる前記制御信号を供給する信号発生手段とを備えたことにより、比較器の入力信号の変化速度に起因するオフセット電圧の発生を防止することが可能になる。
The invention according to claim 4
A comparator that converts an analog input signal into a digital signal, a D / A converter that converts the output of the comparator back into an analog signal, and a subtracter that subtracts the output of the D / A converter from the analog input signal In the A / D conversion circuit of gray code output configured by cascade connection in multiple stages,
Analog signal polarity inversion means for inverting the polarity of the analog input signal based on the control signal, digital signal polarity inversion means for inverting the polarity of the most significant bit of the Gray code output based on the control signal, and the analog signal And a signal generating means for supplying the control signal for randomly inverting the polarity at a cycle shorter than a thermal time constant of a transistor constituting the input section of the comparator. As a result, it is possible to prevent the generation of the offset voltage due to the change speed of the input signal of the comparator.

請求項5記載の発明は、
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の発明であるA/D変換回路において、
前記演算制御手段若しくは前記信号発生手段が、
前記制御信号によって前記アナログ信号の極性反転手段と前記ディジタル信号の極性反転手段の極性反転の状態を同じにして動作させることにより、比較器の入力信号の変化速度に起因するオフセット電圧の発生を防止することが可能になる。
The invention according to claim 5
In the A / D conversion circuit according to any one of claims 1 to 4,
The arithmetic control means or the signal generating means is
The control signal causes the analog signal polarity inversion means and the digital signal polarity inversion means to operate in the same polarity inversion state, thereby preventing the occurrence of an offset voltage due to the change rate of the input signal of the comparator. It becomes possible to do.

本発明によれば次のような効果がある。
請求項1,2,3,4及び請求項5の発明によれば、カスケードA/D変換回路の前段にアナログ信号の極性反転手段を設け、各比較器の出力であるディジタル出力信号の極性、或いは、グレイコードの最上位ビットの極性を反転させるディジタル信号の極性反転手段を設け、アナログ信号及びディジタル信号の極性反転手段の極性反転の状態を同じにして、各比較器の入力部を構成するトランジスタの熱時定数”τ”よりも短い周期でランダムに極性を反転させることにより、比較器の入力信号の変化速度に起因するオフセット電圧の発生を防止することが可能になる。
The present invention has the following effects.
According to the inventions of claims 1, 2, 3, 4 and 5, the polarity inversion means of the analog signal is provided in the preceding stage of the cascade A / D conversion circuit, and the polarity of the digital output signal which is the output of each comparator, Alternatively, a digital signal polarity inversion means for inverting the polarity of the most significant bit of the Gray code is provided, and the polarity inversion states of the analog signal and the digital signal polarity inversion means are made the same to constitute the input section of each comparator. By reversing the polarity at random with a cycle shorter than the thermal time constant “τ” of the transistor, it is possible to prevent the occurrence of an offset voltage due to the change speed of the input signal of the comparator.

以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明に係るカスケードA/D変換回路の一実施例を示す回路図である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a cascade A / D conversion circuit according to the present invention.

図1において、1,2,3,4,5,6,7,8及び9は図6と同一符号を付してあり、22はアナログ信号の極性反転手段,23,24及び25は排他的論理和回路で構成されるディジタル信号の極性反転手段、26はアナログ信号の極性反転手段22、ディジタル信号の極性反転手段23,24及び25を制御する演算制御手段、100aはアナログ入力信号、109,110及び111はディジタル出力信号、112は制御信号である。   In FIG. 1, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 and 9 are given the same reference numerals as in FIG. 6, 22 is an analog signal polarity inversion means, and 23, 24 and 25 are exclusive. Digital signal polarity inversion means comprising an OR circuit, 26 is an analog signal polarity inversion means 22, arithmetic control means for controlling the digital signal polarity inversion means 23, 24 and 25, 100a is an analog input signal, 109, 110 and 111 are digital output signals, and 112 is a control signal.

アナログ入力信号100aはアナログ信号の極性反転手段22を介して比較器1の入力端子及び減算器2の加算入力端子にそれぞれ印加され、比較器1の出力端子はD/A変換器3の入力端子及びディジタル信号の極性反転手段23の一方の入力端子にそれぞれ接続される。また、D/A変換器3の出力端子は減算器2の減算入力端子に接続される。   The analog input signal 100a is applied to the input terminal of the comparator 1 and the addition input terminal of the subtractor 2 via the polarity inversion means 22 of the analog signal, and the output terminal of the comparator 1 is the input terminal of the D / A converter 3. And one input terminal of the polarity inversion means 23 for the digital signal. The output terminal of the D / A converter 3 is connected to the subtraction input terminal of the subtractor 2.

また、減算器2の出力端子は比較器4の入力端子及び減算器5の加算入力端子にそれぞれ接続され、比較器4の出力端子はD/A変換器6の入力端子及びディジタル信号の極性反転手段24の一方の入力端子にそれぞれ接続される。また、D/A変換器6の出力端子は減算器5の減算入力端子に接続される。   The output terminal of the subtracter 2 is connected to the input terminal of the comparator 4 and the addition input terminal of the subtractor 5, respectively. The output terminal of the comparator 4 is the input terminal of the D / A converter 6 and the polarity inversion of the digital signal. Each of the means 24 is connected to one input terminal. The output terminal of the D / A converter 6 is connected to the subtraction input terminal of the subtracter 5.

同様に、減算器5の出力端子は比較器7の入力端子及び減算器8の加算入力端子にそれぞれ接続され、比較器7の出力端子はD/A変換器9の入力端子及びディジタル信号の極性反転手段25の一方の入力端子にそれぞれ接続される。また、D/A変換器9の出力端子は減算器8の減算入力端子に接続される。   Similarly, the output terminal of the subtractor 5 is connected to the input terminal of the comparator 7 and the addition input terminal of the subtractor 8, respectively. The output terminal of the comparator 7 is the input terminal of the D / A converter 9 and the polarity of the digital signal. Each is connected to one input terminal of the inverting means 25. The output terminal of the D / A converter 9 is connected to the subtraction input terminal of the subtracter 8.

最後に、演算制御手段26の出力である制御信号112はアナログ信号の極性反転手段22の制御入力端子に印加されると共にディジタル信号の極性反転手段23,24及び25の他方の入力端子にそれぞれ印加され、ディジタル信号の極性反転手段23,24及び25の出力端子からはディジタル出力信号109,110及び111がそれぞれ出力される。   Finally, the control signal 112, which is the output of the arithmetic control means 26, is applied to the control input terminal of the polarity inversion means 22 for analog signals and to the other input terminals of the polarity inversion means 23, 24 and 25 for digital signals. Then, digital output signals 109, 110 and 111 are output from the output terminals of the polarity inversion means 23, 24 and 25 of the digital signal, respectively.

ここで、図1に示す実施例の動作を図2及び図3を用いて説明する。図2は制御信号112の一例を示す説明図、図3は排他的論理和回路で構成されるディジタル信号の極性反転手段23,24及び極性反転手段25の動作を説明する説明図である。   The operation of the embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of the control signal 112, and FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the operation of the polarity inversion means 23, 24 and the polarity inversion means 25 for digital signals composed of exclusive OR circuits.

制御信号112は図2中”CS01”に示すようにランダム信号であり、図2中”T1”、”T2”、”T3”及び”T4”等に示す全ての期間は、比較器1、4及び7の入力部を構成するトランジスタ12及び13の熱時定数”τ”よりも短い周期で切り替わる。   The control signal 112 is a random signal as indicated by “CS01” in FIG. 2, and all the periods indicated by “T1”, “T2”, “T3” and “T4” in FIG. And 7 are switched at a cycle shorter than the thermal time constant “τ” of the transistors 12 and 13 constituting the input section.

このような制御信号112に基づきアナログ信号の極性反転手段22は、入力されるアナログ入力信号100aの極性を非反転で出力、若しくは、極性を反転させて出力する。   Based on such a control signal 112, the analog signal polarity inverting means 22 outputs the input analog input signal 100a with non-inverted polarity or with the polarity inverted.

例えば、アナログ信号の極性反転手段22は、制御信号112が”ローレベル”の場合には極性を非反転で出力し、制御信号112が”ハイレベル”の場合には極性を反転させて出力する。   For example, the polarity inversion means 22 of the analog signal outputs the non-inverted polarity when the control signal 112 is “low level”, and outputs the inverted polarity when the control signal 112 is “high level”. .

一方、排他的論理和回路で構成されたディジタル信号の極性反転手段23,24及び25もまた、他方の入力端子に制御信号112が印加されているので、図3に示す表に従って一方の入力端子に印加された比較器1,4及び7のディジタル出力信号の極性を非反転で出力、若しくは、極性を反転させてディジタル出力信号109,110及び111として出力する。   On the other hand, since the control signal 112 is applied to the other input terminal of the digital signal polarity inversion means 23, 24, and 25 constituted by the exclusive OR circuit, the one input terminal according to the table shown in FIG. The digital output signals of the comparators 1, 4 and 7 applied to are output as non-inverted polarities or inverted as polarities and output as digital output signals 109, 110 and 111.

例えば、図3に示すように、極性反転手段23,24及び25は、制御信号112が”ローレベル”の場合には、比較器1,4及び7のディジタル出力信号の極性を非反転で出力し、制御信号112が”ハイレベル”の場合には、比較器1,4及び7のディジタル出力信号の極性を反転させてディジタル出力信号109,110及び111として出力する。   For example, as shown in FIG. 3, when the control signal 112 is "low level", the polarity inversion means 23, 24 and 25 output the polarity of the digital output signals of the comparators 1, 4 and 7 in a non-inverted manner. When the control signal 112 is “high level”, the polarities of the digital output signals of the comparators 1, 4 and 7 are inverted and output as digital output signals 109, 110 and 111.

すなわち、図1に示す実施例では、アナログ入力信号100aの極性を反転すると同時にディジタル信号である比較器1,4及び7のディジタル出力信号の極性も反転されるので、各信号の極性の非反転、若しくは、反転に関わることなくディジタル出力信号109,110及び111は同じ結果となる。   That is, in the embodiment shown in FIG. 1, since the polarity of the digital input signals of the comparators 1, 4 and 7 which are digital signals is also reversed at the same time as the polarity of the analog input signal 100a is reversed, the polarity of each signal is not reversed. Or, the digital output signals 109, 110, and 111 have the same result regardless of inversion.

このような状態では、アナログ入力信号100aの極性がランダムに反転され、言い換えれば、比較器1,4及び7の入力の極性がランダムに反転されるため、比較器1,4及び7への差動入力信号の電圧の時間平均は”0”になる。このため、比較器1,4及び7の入力部を構成するトランジスタ12及び13の平均消費電力は等しくなる。   In such a state, the polarity of the analog input signal 100a is randomly inverted. In other words, the input polarity of the comparators 1, 4 and 7 is randomly inverted. The time average of the voltage of the dynamic input signal is “0”. For this reason, the average power consumption of the transistors 12 and 13 constituting the inputs of the comparators 1, 4 and 7 is equal.

一方、極性の反転は比較器1,4及び7の入力部を構成するトランジスタ12及び13の熱時定数”τ”よりも短い周期で行われるため、トランジスタ12及び13の温度は極性の反転によっては変化せず(温度変化が追従できない)、比較器1,4及び7の入力部を構成するトランジスタ12及び13の平均消費電力によって温度上昇は決定される。   On the other hand, the polarity inversion is performed in a cycle shorter than the thermal time constant “τ” of the transistors 12 and 13 constituting the input parts of the comparators 1, 4 and 7. Does not change (temperature change cannot follow), and the temperature rise is determined by the average power consumption of the transistors 12 and 13 constituting the input parts of the comparators 1, 4 and 7.

ここで、比較器1,4及び7の入力部を構成するトランジスタ12及び13の平均消費電力は前述のように等しいので、比較器1,4及び7の入力部を構成するトランジスタ12及び13の温度上昇も等しくなり、入力信号の変化速度に起因するオフセット電圧も発生しないことになる。   Here, since the average power consumption of the transistors 12 and 13 constituting the input portions of the comparators 1, 4 and 7 is equal as described above, the transistors 12 and 13 constituting the input portions of the comparators 1, 4 and 7 have the same average power consumption. The temperature rise is also equal, and no offset voltage is generated due to the change rate of the input signal.

この結果、カスケードA/D変換回路の前段にアナログ信号の極性反転手段を設け、各比較器の出力であるディジタル出力信号の極性を反転させるディジタル信号の極性反転手段を設け、アナログ信号及びディジタル信号の極性反転手段の極性反転の状態を同じにして、各比較器の入力部を構成するトランジスタの熱時定数”τ”よりも短い周期でランダムに極性を反転させることにより、比較器の入力信号の変化速度に起因するオフセット電圧の発生を防止することが可能になる。   As a result, analog signal polarity inversion means is provided in the previous stage of the cascade A / D conversion circuit, and digital signal polarity inversion means for inverting the polarity of the digital output signal that is the output of each comparator is provided. The polarity inversion state of the polarity inversion means is the same, and the polarity of the input signal of the comparator is reversed at random with a cycle shorter than the thermal time constant “τ” of the transistors constituting the input section of each comparator. It is possible to prevent the occurrence of the offset voltage due to the change speed of the.

なお、図1に示す実施例の説明に際しては、極性反転手段22,23,24及び25の制御手段としてCPU等の演算制御手段26を例示しているが、勿論、比較器1,4及び7の入力部を構成するトランジスタ12及び13の熱時定数”τ”よりも短い周期で切り替わるランダム信号を発生させることができる信号発生手段であっても構わない。   In the description of the embodiment shown in FIG. 1, the arithmetic control means 26 such as a CPU is exemplified as the control means for the polarity inversion means 22, 23, 24 and 25. Of course, the comparators 1, 4 and 7 are used. It may be a signal generating means capable of generating a random signal that switches at a cycle shorter than the thermal time constant “τ” of the transistors 12 and 13 constituting the input section.

また、図1に示す実施例の説明ではディジタル出力信号としてバイナリコード出力であるカスケードA/D変換回路が例示されているが、カスケードA/D変換回路のディジタル出力信号としてはグレイコード出力であっても構わない。図4は従来のグレイコード出力のカスケードA/D変換回路の一例を示す回路図である。   In the description of the embodiment shown in FIG. 1, a cascade A / D conversion circuit that is a binary code output is exemplified as a digital output signal, but a gray code output is used as a digital output signal of the cascade A / D conversion circuit. It doesn't matter. FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a conventional gray code output cascade A / D conversion circuit.

図4において、1,2,3,4,5,6,7,8及び9は図6と同一符号を付してあり、27及び28は排他的論理和回路、100bはアナログ入力信号、113,114及び115はディジタル出力信号である。   4, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, and 9 are given the same reference numerals as in FIG. 6, 27 and 28 are exclusive OR circuits, 100b is an analog input signal, 113 , 114 and 115 are digital output signals.

アナログ入力信号100bは比較器1の入力端子及び減算器2の加算入力端子にそれぞれ印加され、比較器1の出力端子はディジタル出力信号113を出力すると共にD/A変換器3の入力端子及び排他的論理和回路27の一方の入力端子にそれぞれ接続される。また、D/A変換器3の出力端子は減算器2の減算入力端子に接続される。   The analog input signal 100b is applied to the input terminal of the comparator 1 and the addition input terminal of the subtractor 2, and the output terminal of the comparator 1 outputs the digital output signal 113 and the exclusive input terminal of the D / A converter 3. Is connected to one input terminal of the logical OR circuit 27. The output terminal of the D / A converter 3 is connected to the subtraction input terminal of the subtractor 2.

また、減算器2の出力端子は比較器4の入力端子及び減算器5の加算入力端子にそれぞれ接続され、比較器4の出力端子はD/A変換器6の入力端子、排他的論理和回路27の他方の入力端子、排他的論理和回路28の一方の入力端子にそれぞれ接続される。また、D/A変換器6の出力端子は減算器5の減算入力端子に接続される。   The output terminal of the subtractor 2 is connected to the input terminal of the comparator 4 and the addition input terminal of the subtractor 5, respectively. The output terminal of the comparator 4 is the input terminal of the D / A converter 6 and an exclusive OR circuit. 27 and the other input terminal of the exclusive OR circuit 28, respectively. The output terminal of the D / A converter 6 is connected to the subtraction input terminal of the subtracter 5.

同様に、減算器5の出力端子は比較器7の入力端子及び減算器8の加算入力端子にそれぞれ接続され、比較器7の出力端子はD/A変換器9の入力端子及び排他的論理和回路28の他方の入力端子にそれぞれ接続される。また、D/A変換器9の出力端子は減算器8の減算入力端子に接続される。   Similarly, the output terminal of the subtractor 5 is connected to the input terminal of the comparator 7 and the addition input terminal of the subtractor 8, respectively. The output terminal of the comparator 7 is connected to the input terminal of the D / A converter 9 and the exclusive OR. The other input terminals of the circuit 28 are respectively connected. The output terminal of the D / A converter 9 is connected to the subtraction input terminal of the subtracter 8.

最後に、排他的論理和回路27はディジタル出力信号114を出力し、排他的論理和回路28はディジタル出力信号115を出力する。   Finally, the exclusive OR circuit 27 outputs a digital output signal 114, and the exclusive OR circuit 28 outputs a digital output signal 115.

ここで、図4に示す従来例の基本動作は図6に示す従来例と同様であり、異なる点はディジタル出力信号113,114及び115がグレイコード出力となる点である。   Here, the basic operation of the conventional example shown in FIG. 4 is the same as that of the conventional example shown in FIG. 6, and the difference is that the digital output signals 113, 114, and 115 become gray code outputs.

そして、図5は本発明に係るカスケードA/D変換回路の他の実施例を示す回路図である。図5において、1,2,3,4,5,6,7,8,9,27及び28は図4と同一符号を付してあり、29はアナログ信号の極性反転手段,30は排他的論理和回路で構成されるディジタル信号の極性反転手段、31はアナログ信号の極性反転手段29、ディジタル信号の極性反転手段30を制御する演算制御手段、100cはアナログ入力信号、116,117及び118はディジタル出力信号、119は制御信号である。   FIG. 5 is a circuit diagram showing another embodiment of the cascade A / D conversion circuit according to the present invention. In FIG. 5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 27 and 28 are assigned the same reference numerals as in FIG. 4, 29 is an analog signal polarity inversion means, and 30 is exclusive. Digital signal polarity inversion means comprising an OR circuit, 31 an analog signal polarity inversion means 29, arithmetic control means for controlling the digital signal polarity inversion means 30, 100c an analog input signal, 116, 117 and 118 A digital output signal 119 is a control signal.

アナログ入力信号100cはアナログ信号の極性反転手段29を介して比較器1の入力端子及び減算器2の加算入力端子にそれぞれ印加され、比較器1の出力端子はD/A変換器3の入力端子、ディジタル出力信号の極性反転手段30の一方の入力端子及び排他的論理和回路24の一方の入力端子にそれぞれ接続される。また、D/A変換器3の出力端子は減算器2の減算入力端子に接続される。   The analog input signal 100c is applied to the input terminal of the comparator 1 and the addition input terminal of the subtractor 2 via the polarity inversion means 29 of the analog signal, and the output terminal of the comparator 1 is the input terminal of the D / A converter 3. Are connected to one input terminal of the polarity inversion means 30 of the digital output signal and one input terminal of the exclusive OR circuit 24, respectively. The output terminal of the D / A converter 3 is connected to the subtraction input terminal of the subtractor 2.

また、減算器2の出力端子は比較器4の入力端子及び減算器5の加算入力端子にそれぞれ接続され、比較器4の出力端子はD/A変換器6の入力端子、排他的論理和回路27の他方の入力端子及び排他的論理和回路28の一方の入力端子にそれぞれ接続される。また、D/A変換器6の出力端子は減算器5の減算入力端子に接続される。   The output terminal of the subtractor 2 is connected to the input terminal of the comparator 4 and the addition input terminal of the subtractor 5, respectively. The output terminal of the comparator 4 is the input terminal of the D / A converter 6 and an exclusive OR circuit. 27 and the other input terminal of the exclusive OR circuit 28, respectively. The output terminal of the D / A converter 6 is connected to the subtraction input terminal of the subtracter 5.

同様に、減算器5の出力端子は比較器7の入力端子及び減算器8の加算入力端子にそれぞれ接続され、比較器7の出力端子はD/A変換器9の入力端子及び排他的論理和回路28の他方の入力端子にそれぞれ接続される。また、D/A変換器9の出力端子は減算器8の減算入力端子に接続される。   Similarly, the output terminal of the subtractor 5 is connected to the input terminal of the comparator 7 and the addition input terminal of the subtractor 8, respectively. The output terminal of the comparator 7 is connected to the input terminal of the D / A converter 9 and the exclusive OR. The other input terminals of the circuit 28 are respectively connected. The output terminal of the D / A converter 9 is connected to the subtraction input terminal of the subtracter 8.

最後に、演算制御手段33の出力である制御信号119はアナログ信号の極性反転手段29の制御入力端子に印加されると共にディジタル信号の極性反転手段30の他方の入力端子に印加される。また、ディジタル信号の極性反転手段30の出力端子、排他的論理和回路27及び排他的論理和回路28の出力端子からはディジタル出力信号116,117及び118がそれぞれ出力される。   Finally, the control signal 119, which is the output of the arithmetic control means 33, is applied to the control input terminal of the polarity inverting means 29 for the analog signal and to the other input terminal of the polarity inverting means 30 for the digital signal. Digital output signals 116, 117, and 118 are output from the output terminal of the polarity inversion means 30 of the digital signal and the output terminals of the exclusive OR circuit 27 and the exclusive OR circuit 28, respectively.

ここで、図5に示す実施例の動作を説明する。但し、基本動作は図1に示す実施例と同様であり説明は省略する。   Here, the operation of the embodiment shown in FIG. 5 will be described. However, the basic operation is the same as that of the embodiment shown in FIG.

ディジタル出力信号がクレイコード出力の場合、アナログ入力信号100cの極性を反転しても、グレイコードの最上位ビットが反転するだけで、他のビットには影響が及ばない。このため、アナログ入力信号100cの極性を反転に同期してグレイコードの最上位ビットを反転させることにより、実質的に、アナログ信号及びディジタル信号の極性反転手段の極性反転の状態を同じにすることができる。   When the digital output signal is a clay code output, even if the polarity of the analog input signal 100c is inverted, only the most significant bit of the Gray code is inverted and the other bits are not affected. For this reason, the polarity inversion state of the polarity inversion means of the analog signal and the digital signal is substantially made the same by inverting the most significant bit of the Gray code in synchronization with the inversion of the polarity of the analog input signal 100c. Can do.

すなわち、制御信号119に基づき極性反転手段30でグレイコードの最上位ビットを反転させることにより、ディジタル出力信号116,117及びディジタル出力信号118の極性を反転させる。   In other words, the polarity inversion means 30 inverts the most significant bit of the Gray code based on the control signal 119 to invert the polarities of the digital output signals 116 and 117 and the digital output signal 118.

この結果、カスケードA/D変換回路の前段にアナログ信号の極性反転手段を設け、各比較器の出力であるディジタル出力信号(グレイコード)の最上位ビットの極性を反転させるディジタル信号の極性反転手段を設け、アナログ信号及びディジタル信号の極性反転手段の極性反転の状態を同じにして、各比較器の入力部を構成するトランジスタの熱時定数”τ”よりも短い周期でランダムに極性を反転させることにより、比較器の入力信号の変化速度に起因するオフセット電圧の発生を防止することが可能になる。   As a result, the polarity inversion means for the analog signal is provided in the previous stage of the cascade A / D conversion circuit, and the polarity inversion means for the digital signal for inverting the polarity of the most significant bit of the digital output signal (Gray code) that is the output of each comparator. The polarity inversion state of the polarity inversion means for the analog signal and the digital signal is made the same, and the polarity is randomly inverted at a cycle shorter than the thermal time constant “τ” of the transistor constituting the input part of each comparator As a result, it is possible to prevent the occurrence of the offset voltage due to the change speed of the input signal of the comparator.

本発明に係るカスケードA/D変換回路の一実施例を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing an embodiment of a cascade A / D conversion circuit according to the present invention. FIG. 制御信号の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of a control signal. 排他的論理和回路で構成されるディジタル信号の極性反転手段の動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining operation | movement of the polarity inversion means of the digital signal comprised by an exclusive OR circuit. 従来のグレイコード出力のカスケードA/D変換回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram showing an example of a conventional cascade A / D conversion circuit of gray code output. 本発明に係るカスケードA/D変換回路の他の実施例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other Example of the cascade A / D conversion circuit based on this invention. 従来のカスケードA/D変換回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the conventional cascade A / D conversion circuit. 比較器の具体例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the specific example of a comparator. 比較器の入力部のトランジスタの動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining operation | movement of the transistor of the input part of a comparator.

符号の説明Explanation of symbols

1,4,7 比較器
2,5,8 減算器
3,6,9 D/A変換器
10,11,15,18,21 抵抗
12,13,14,16,17,19,20 トランジスタ
22,23,24,25,29,30 極性反転手段
26,31 演算制御手段
27,28 排他的論理和回路
100,100a,100b,100c アナログ入力信号
101,102,103,109,110,111,113,114,115,116,117,118 ディジタル出力信号
104,105 入力信号
106 バイアス電圧信号
107,108 出力信号
112,119 制御信号
1, 4, 7 Comparator 2, 5, 8 Subtractor 3, 6, 9 D / A converter 10, 11, 15, 18, 21 Resistor 12, 13, 14, 16, 17, 19, 20 Transistor 22, 23, 24, 25, 29, 30 Polarity inversion means 26, 31 Operation control means 27, 28 Exclusive OR circuit 100, 100a, 100b, 100c Analog input signals 101, 102, 103, 109, 110, 111, 113, 114, 115, 116, 117, 118 Digital output signal 104, 105 Input signal 106 Bias voltage signal 107, 108 Output signal 112, 119 Control signal

Claims (5)

アナログ入力信号をディジタル信号に変換する比較器と、比較器の出力を再びアナログ信号に変換するD/A変換器と、このD/A変換器の出力をアナログ入力信号から減算する減算器とを複数段カスケード接続して構成されるA/D変換回路において、
制御信号に基づき前記アナログ入力信号の極性を反転させるアナログ信号の極性反転手段と、
前記制御信号に基づき前記各比較器の出力であるディジタル出力信号の極性をそれぞれ反転させるディジタル信号の極性反転手段と、
前記アナログ信号の極性反転手段及び前記ディジタル信号の極性反転手段に前記比較器の入力部を構成するトランジスタの熱時定数よりも短い周期でランダムに極性を反転させる前記制御信号を供給する演算制御手段と
を備えたことを特徴とするA/D変換回路。
A comparator that converts an analog input signal into a digital signal, a D / A converter that converts the output of the comparator back into an analog signal, and a subtracter that subtracts the output of the D / A converter from the analog input signal In an A / D conversion circuit configured by cascading multiple stages,
Analog signal polarity inverting means for inverting the polarity of the analog input signal based on a control signal;
Digital signal polarity inverting means for inverting the polarity of the digital output signal that is the output of each comparator based on the control signal;
Arithmetic control means for supplying the control signal for randomly inverting the polarity at a cycle shorter than the thermal time constant of the transistor constituting the input part of the comparator to the polarity inverting means for the analog signal and the polarity inverting means for the digital signal An A / D conversion circuit comprising:
アナログ入力信号をディジタル信号に変換する比較器と、比較器の出力を再びアナログ信号に変換するD/A変換器と、このD/A変換器の出力をアナログ入力信号から減算する減算器とを複数段カスケード接続して構成されるA/D変換回路において、
制御信号に基づき前記アナログ入力信号の極性を反転させるアナログ信号の極性反転手段と、
前記制御信号に基づき前記各比較器の出力であるディジタル出力信号の極性をそれぞれ反転させるディジタル信号の極性反転手段と、
前記アナログ信号の極性反転手段及び前記ディジタル信号の極性反転手段に前記比較器の入力部を構成するトランジスタの熱時定数よりも短い周期でランダムに極性を反転させる前記制御信号を供給する信号発生手段と
を備えたことを特徴とするA/D変換回路。
A comparator that converts an analog input signal into a digital signal, a D / A converter that converts the output of the comparator back into an analog signal, and a subtracter that subtracts the output of the D / A converter from the analog input signal In an A / D conversion circuit configured by cascading multiple stages,
Analog signal polarity inverting means for inverting the polarity of the analog input signal based on a control signal;
Digital signal polarity inverting means for inverting the polarity of the digital output signal that is the output of each comparator based on the control signal;
Signal generating means for supplying the control signal for inverting the polarity at random in a cycle shorter than the thermal time constant of the transistor constituting the input part of the comparator to the polarity inverting means for the analog signal and the polarity inverting means for the digital signal An A / D conversion circuit comprising:
アナログ入力信号をディジタル信号に変換する比較器と、比較器の出力を再びアナログ信号に変換するD/A変換器と、このD/A変換器の出力をアナログ入力信号から減算する減算器とを複数段カスケード接続して構成されるグレイコード出力のA/D変換回路において、
制御信号に基づき前記アナログ入力信号の極性を反転させるアナログ信号の極性反転手段と、
前記制御信号に基づき前記グレイコード出力の最上位ビットの極性を反転させるディジタル信号の極性反転手段と、
前記アナログ信号の極性反転手段及び前記ディジタル信号の極性反転手段に前記比較器の入力部を構成するトランジスタの熱時定数よりも短い周期でランダムに極性を反転させる前記制御信号を供給する演算制御手段と
を備えたことを特徴とするA/D変換回路。
A comparator that converts an analog input signal into a digital signal, a D / A converter that converts the output of the comparator back into an analog signal, and a subtracter that subtracts the output of the D / A converter from the analog input signal In the A / D conversion circuit of gray code output configured by cascade connection in multiple stages,
Analog signal polarity inverting means for inverting the polarity of the analog input signal based on a control signal;
A digital signal polarity inversion means for inverting the polarity of the most significant bit of the Gray code output based on the control signal;
Arithmetic control means for supplying the control signal for randomly inverting the polarity at a cycle shorter than the thermal time constant of the transistor constituting the input part of the comparator to the polarity inverting means for the analog signal and the polarity inverting means for the digital signal An A / D conversion circuit comprising:
アナログ入力信号をディジタル信号に変換する比較器と、比較器の出力を再びアナログ信号に変換するD/A変換器と、このD/A変換器の出力をアナログ入力信号から減算する減算器とを複数段カスケード接続して構成されるグレイコード出力のA/D変換回路において、
制御信号に基づき前記アナログ入力信号の極性を反転させるアナログ信号の極性反転手段と、
前記制御信号に基づき前記グレイコード出力の最上位ビットの極性を反転させるディジタル信号の極性反転手段と、
前記アナログ信号の極性反転手段及び前記ディジタル信号の極性反転手段に前記比較器の入力部を構成するトランジスタの熱時定数よりも短い周期でランダムに極性を反転させる前記制御信号を供給する信号発生手段と
を備えたことを特徴とするA/D変換回路。
A comparator that converts an analog input signal into a digital signal, a D / A converter that converts the output of the comparator back into an analog signal, and a subtracter that subtracts the output of the D / A converter from the analog input signal In the A / D conversion circuit of gray code output configured by cascade connection in multiple stages,
Analog signal polarity inverting means for inverting the polarity of the analog input signal based on a control signal;
A digital signal polarity inversion means for inverting the polarity of the most significant bit of the Gray code output based on the control signal;
Signal generating means for supplying the control signal for inverting the polarity at random in a cycle shorter than the thermal time constant of the transistor constituting the input part of the comparator to the polarity inverting means for the analog signal and the polarity inverting means for the digital signal An A / D conversion circuit comprising:
前記演算制御手段若しくは前記信号発生手段が、
前記制御信号によって前記アナログ信号の極性反転手段と前記ディジタル信号の極性反転手段の極性反転の状態を同じにして動作させることを特徴とする
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のA/D変換回路。
The arithmetic control means or the signal generating means is
The A / according to any one of claims 1 to 4, wherein the control signal causes the analog signal polarity inversion means and the digital signal polarity inversion means to operate in the same polarity inversion state. D conversion circuit.
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