JPS5947893B2 - Parallel analog to digital converter - Google Patents
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- JPS5947893B2 JPS5947893B2 JP54024005A JP2400579A JPS5947893B2 JP S5947893 B2 JPS5947893 B2 JP S5947893B2 JP 54024005 A JP54024005 A JP 54024005A JP 2400579 A JP2400579 A JP 2400579A JP S5947893 B2 JPS5947893 B2 JP S5947893B2
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
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- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/34—Analogue value compared with reference values
- H03M1/36—Analogue value compared with reference values simultaneously only, i.e. parallel type
- H03M1/361—Analogue value compared with reference values simultaneously only, i.e. parallel type having a separate comparator and reference value for each quantisation level, i.e. full flash converter type
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はアナログ・ディジタル変換器(以下A/D変換
器と称す)に関するもので、特に入力信号を複数個の比
較器で同時に比較する並列型A/D変換器に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an analog-to-digital converter (hereinafter referred to as an A/D converter), and particularly to a parallel type A/D converter that compares input signals simultaneously using a plurality of comparators. .
近年、PCM録音等が行なわれつつあり、ビデ;オ帯域
で用いられる高速A/D変換器の必要性が高まっている
。In recent years, PCM recording and the like have been carried out, and the need for high-speed A/D converters used in the video band is increasing.
さてA/D変換器には逐次比較型、追従比較型、並列比
較型等いろいろな方式があり、それぞれの特徴を持って
いる。There are various types of A/D converters, such as successive approximation type, tracking comparison type, and parallel comparison type, each with its own characteristics.
ここで並列比較型はすべての量子化レベルに対してそれ
ぞれ基準電源と比較器を並列に用意し、アナログ入力信
号と各量子化レベルの基準電圧とを同時に比較するもで
あり、A/D変換器の中でも最も高速可能である。Here, the parallel comparison type prepares a reference power supply and a comparator in parallel for each quantization level, and compares the analog input signal and the reference voltage of each quantization level at the same time. It is the fastest among all the devices.
つまりこの並列型はnビットの分解精度をもたせるには
、比較器が(2°−1)個必要となるものの、入力アナ
ログ信号を同時比較するのでビデオ帯域のアナログ入力
信号用の高速A/D変換器として、並列比較型が最適で
あると云える。In other words, this parallel type requires (2°-1) comparators to achieve n-bit resolution accuracy, but since the input analog signals are compared simultaneously, it is a high-speed A/D for analog input signals in the video band. It can be said that a parallel comparison type is optimal as a converter.
以下、8ビット並列型A/D変換器を図面とともに説明
する。The 8-bit parallel A/D converter will be explained below with reference to the drawings.
8ビツトの場合、比較器及び基準電源は28−1 =2
55個である。In the case of 8 bits, the comparator and reference power supply are 28-1 = 2
There are 55 pieces.
同図においてRは基準電圧発生用の抵抗で、CI、C2
,・・・・・・C255は基真電圧と入力アナログ信号
を比較する比較器でそれぞれ同じ分解能を有する。In the figure, R is a resistor for generating the reference voltage, CI, C2
, . . . C255 is a comparator that compares the base voltage and the input analog signal, and each has the same resolution.
AI、A2.・・・・・・A255はAND回路、Ll
、L2.・・・・・・L8はラッチ回路である。AI, A2. ...A255 is an AND circuit, Ll
, L2. ...L8 is a latch circuit.
1はアナログ信号入力端子、2はダイオードマトリック
等から構成されるエンコーダ回路、3,4はクロックパ
ルス発生回路で、それぞれCI、C2,・・・・・・C
255及びLl、L2゜L8に接続されている。1 is an analog signal input terminal, 2 is an encoder circuit consisting of a diode matrix, etc., and 3 and 4 are clock pulse generation circuits, CI, C2, . . . C, respectively.
255 and Ll, L2° is connected to L8.
次に、各部波形を示す第2図を用いて動作説明をする。Next, the operation will be explained using FIG. 2 showing waveforms of each part.
金板りに比較器C4にアナログ入力信号a、基準信号す
が印加されているとする。It is assumed that an analog input signal a and a reference signal S are applied to a comparator C4 on a metal plate.
比較器C4にはクロックパルス発生回路3によりパルス
c、dが印加されており、パルスCが高レベルのとき比
較動作、パルスdが高レベルのときラッチ動作を行なう
。Pulses c and d are applied to the comparator C4 by the clock pulse generation circuit 3, and a comparison operation is performed when the pulse C is at a high level, and a latch operation is performed when the pulse d is at a high level.
従って、比較器C4はeの如き比較信号を発生し、波形
整形を行ないfの如き出力信号を出力する。Therefore, the comparator C4 generates a comparison signal such as e, performs waveform shaping, and outputs an output signal such as f.
ここで、T1の時間において、比較器C1〜C4のみの
出力が高レベルとすると、AND回路A4のみの出力が
高レベルとなり、エンコーダ回路2に入力される。Here, at time T1, if the outputs of only the comparators C1 to C4 are at a high level, the output of only the AND circuit A4 is at a high level and is input to the encoder circuit 2.
エンコーダ回路2の出力はラッチ回路L1・・・・・・
L8に入力され、クロックパルスc、dに同期してA/
D変換出力として端子D1・・・・・・D8に出力され
る。The output of encoder circuit 2 is latch circuit L1...
It is input to L8 and A/
The D-converted outputs are output to terminals D1...D8.
さて、上記した並列型A/D変換器は8 bitで25
5個もの比較器で構成されるので、各比較器にそれぞれ
1mAの電流を供給すると、255mAもC大電流が必
要となり、5v電源を用いるとすると比較器だけで約1
.3Wもの消費電力となり、全イ4で約2Wの消費電力
が必要となる。Now, the parallel type A/D converter mentioned above has 8 bits and 25
Since it is composed of as many as 5 comparators, if a current of 1 mA is supplied to each comparator, a large current of 255 mA will be required, and if a 5 V power supply is used, the comparator alone will require approximately 1 mA current.
.. The power consumption is as much as 3W, and the power consumption of about 2W is required for all I4.
従って並列桿A/D変換器で高速かつ高精度のものを構
成すると、消費電力は非常に大きくなり実用的でなく々
る欠点を有する。Therefore, if a high-speed, high-precision parallel rod A/D converter is constructed, the power consumption will be extremely large, making it impractical.
本発明は上記欠点にかんがみてなされたものて高速かつ
、高精度であってしかも消費電力の極ダで少ない並列型
のA/D変換器を提供するものである。The present invention has been made in view of the above drawbacks and provides a parallel type A/D converter that is high speed, highly accurate, and consumes very little power.
すなわち、本発明は、各量子化レベルに対応した基準電
圧を有しかつ並列配置された複数個の比刺器を複数のグ
ループに分割し、前記比較器の比軒動作に先たち、アナ
ログ信号を補助比較器により比較し、この比較結果に基
づき所定の前記グループのみ比較動作させようとするも
のである。That is, the present invention divides a plurality of parallel-arranged comparators having reference voltages corresponding to each quantization level into a plurality of groups, and, prior to the comparator operation, converts the analog signal into a plurality of groups. is compared by an auxiliary comparator, and based on the comparison result, only a predetermined group is subjected to a comparison operation.
以下本発明を図面を用いて実施例とともに説期する。The present invention will be explained below along with examples using the drawings.
まず第3図は本発明の実施例の基本的な概念ヌを示し、
Cは各量子化レベルに対応させ並列配置した比較器で、
SC1〜SC3はそれぞれ補助比較器である。First, FIG. 3 shows the basic concept of the embodiment of the present invention,
C is a comparator arranged in parallel corresponding to each quantization level,
SC1 to SC3 are each auxiliary comparators.
本発明の基本的な構成はアナログ込力信号に対して並列
に配された比較器Cを第3図に示すように数ブロックに
分け(第3図の実施例の螺合はA−Dブロック)、その
ブロックの境界の電圧を検出する比較器と同一判定レベ
ルを持つ補助比較器SC1〜SC3を設け、まずこれら
の補助比較器SC1〜SC3であらかじめ入力信号電圧
ガブロックA、 B、 C,Dのどのブロックの判
定レベルに入っているかを判断し、その判断の結果、所
定のブロックの比較器群だけを動作させ、他Gブロック
の比較器群は全て動作電流を切るかまたは少なくして動
作を停止させ、A/D変換器全f斗の消費電流を減少さ
せようとするものである。The basic configuration of the present invention is that the comparator C arranged in parallel with the analog input signal is divided into several blocks as shown in FIG. ), auxiliary comparators SC1 to SC3 having the same determination level as the comparator that detects the voltage at the boundary of the block are provided, and first, these auxiliary comparators SC1 to SC3 are used to determine the input signal voltages of blocks A, B, C, and D in advance. As a result of that judgment, only the comparator group of the predetermined block is operated, and all the comparator groups of other G blocks are operated by cutting off or reducing the operating current. This is intended to reduce the current consumption of all A/D converters.
第1表は補助比較器とブロックの状況を示している例え
ばアナログ入力電圧がブロックBの中にある比較器の判
定レベル(量子化レベル)と等しい時は補助比較器SC
1はアナログ入力電圧が補助比較器S01の判定レベル
より低いと判定し出力はPP0jjとなる。Table 1 shows the status of the auxiliary comparator and the block. For example, when the analog input voltage is equal to the judgment level (quantization level) of the comparator in block B, the auxiliary comparator SC
1 determines that the analog input voltage is lower than the determination level of the auxiliary comparator S01, and the output becomes PP0jj.
補助比較器SC2およびSC3は補助比較器SC2およ
びSC3の判定レベルより高いと判定し出力はいずれも
1″となる。The auxiliary comparators SC2 and SC3 determine that the level is higher than the determination level of the auxiliary comparators SC2 and SC3, and both outputs become 1''.
したがってこの時は、正規の比較器はブロックBのもの
だけが動作し、他は全て動作を停止し、ブロックBの比
較器によって正確なアナログ信号電圧の判定を行なって
ディジタル信号に変換するわけである。Therefore, at this time, only the regular comparator in block B operates, all others stop operating, and the comparator in block B accurately determines the analog signal voltage and converts it into a digital signal. be.
したがってこの場合、ブロックA、C,Dの比較器の動
作電流を完全にOにすれば、A/D変換器全体の消費電
流は、従来の全比較器を常に働かせている方式に比べ約
1に減少させることができる。Therefore, in this case, if the operating currents of the comparators in blocks A, C, and D are completely set to O, the current consumption of the entire A/D converter will be approximately 10% compared to the conventional method in which all comparators are always working. can be reduced to
もちろん、ブロック数および補助比較器の数を多くすれ
ば、電流減少率も上るのは当然のことである。Of course, as the number of blocks and the number of auxiliary comparators increases, the current reduction rate also increases.
しかし逆に補助比較器の数をあるところより多くすると
今度は補助比較器の電流消費量が増大して正規の比較器
の減少による分を超えてしまうことになる。Conversely, however, if the number of auxiliary comparators is increased beyond a certain point, the current consumption of the auxiliary comparators increases to exceed the amount due to the reduction in the number of regular comparators.
例えば255個の比較器を有する8ビツトのA/D変換
器の場合は、16個のブロックに分ける時、最も消費電
流を少なくすることができ、この時の消費電流は約1/
8になる。For example, in the case of an 8-bit A/D converter with 255 comparators, the current consumption can be minimized when divided into 16 blocks, and the current consumption at this time is approximately 1/1.
It becomes 8.
第4図は本発明の実施例をさらに具体的に示したもので
ある。FIG. 4 shows an embodiment of the present invention in more detail.
第4図は6ビツトのA/D変換器の例である。FIG. 4 shows an example of a 6-bit A/D converter.
第4図において11はアナログ入力端子、12はマトリ
ックスエンコーダ回路、13は基準電圧入力端子である
。In FIG. 4, 11 is an analog input terminal, 12 is a matrix encoder circuit, and 13 is a reference voltage input terminal.
C’ 1〜C’6は63個の正規の比較器であり、アナ
ログ入力電圧Vinと基準電圧を分圧した電圧との比較
を行なう。C'1 to C'6 are 63 regular comparators, which compare the analog input voltage Vin and a voltage obtained by dividing the reference voltage.
R′ は比較器C’l〜C′63に対応して設けられた
基準電圧分圧用の抵抗である。R' is a reference voltage dividing resistor provided corresponding to the comparators C'1 to C'63.
INV2〜INV63はインバータで、それぞれ比較器
C’2〜C′63の出力信号を反転する。INV2 to INV63 are inverters that invert the output signals of the comparators C'2 to C'63, respectively.
A’ 1〜A′63は比較器C’ 1〜C′63に対応
して設けた3人力のアンドゲートで、第1の入力は対応
する比較器の出力を直接に印加し、第2の入力は隣接し
た比較器の出力をインバータを通して印加し、第3の入
力は後述する補助比較器出力を印加する。A'1 to A'63 are three-man-operated AND gates provided corresponding to the comparators C'1 to C'63, and the first input directly applies the output of the corresponding comparator, and the second input The input is the output of an adjacent comparator applied through an inverter, and the third input is applied the output of an auxiliary comparator, which will be described later.
L’ 1〜L’ 6は出力インピーダンスの低下や出力
レベルの変換のために設けた出力バッファである。L'1 to L'6 are output buffers provided for lowering the output impedance and converting the output level.
従来の並列比較方式のA/D変換器の構成はこれまでで
あるが、本発明によって新たに次に説明する部分が加え
られる。Although the conventional parallel comparison type A/D converter has the same configuration as before, the present invention adds a new part to be described below.
まず、SC?〜SC3は補助比較器で正規の比較器01
〜C′63をほぼ4等分する基準電圧が入力となる位置
に設ける。First, SC? ~SC3 is an auxiliary comparator and is the regular comparator 01
- C'63 is provided at a position where a reference voltage that divides approximately into four equal parts is input.
この場合は正規の比較器01〜C′63の16番目、3
2番目、48番目のものと同じ基準電圧を一方の入力と
している。In this case, the 16th and 3rd comparators of regular comparators 01 to C'63
The same reference voltage as the 2nd and 48th ones is used as one input.
したがって補助比較器SC1は比較器C′16と、比較
器SC2は比較器C′32と、補助比較器SC3は比較
器C′48と同一レベルである。Therefore, auxiliary comparator SC1 is at the same level as comparator C'16, comparator SC2 is at the same level as comparator C'32, and auxiliary comparator SC3 is at the same level as comparator C'48.
次にINV’1〜■Nv′3はインバータであり、それ
ぞれ補助比較器SC1〜5SC3の出力を反転している
。Next, INV'1--Nv'3 are inverters, which invert the outputs of the auxiliary comparators SC1-5SC3, respectively.
またA″1〜A″4はアンドゲートでA″1は補助比較
器SC1の出力を入力とし、A″2はインバータINV
’ 1の出力お・よび、補助比較器SC2の出力を入力
とし、A″3はインバータINV’ 2の出力も・よび
補助比較器SC3の出力を入力とし、またA″′4はイ
ンノ伸りINV’ 3の出力を入力としている。Also, A″1 to A″4 are AND gates, A″1 inputs the output of the auxiliary comparator SC1, and A″2 is the inverter INV.
'1 and the output of the auxiliary comparator SC2 are input, A''3 also receives the output of the inverter INV'2 and the output of the auxiliary comparator SC3, and A''4 is the inno expansion. The output of INV'3 is used as input.
ここでA″1とA″4との2つのアンドゲートは必ずし
も必要ではない。Here, the two AND gates A″1 and A″4 are not necessarily required.
本実施例の場合はアンドゲートA”2とA″3の出力と
振幅、インピーダンス等をそろえるために設けている。In this embodiment, the AND gates A''2 and A''3 are provided in order to make their outputs, amplitudes, impedances, etc. the same.
L″1〜L″4はバッファドライバーでアンドゲートA
″1〜A″4の出力でブロック毎の比較器の電流をオン
、オフするために設けて・いる。L″1 to L″4 are buffer drivers and AND gate A
It is provided to turn on and off the current of the comparator for each block with the output of "1 to A"4.
ここで、比較器C’ 1〜C′16をAブロック、比較
器C′17〜C′32をBブロック、比較器C′33〜
C′48をCブロック、比較器C′48〜C′63をD
ブロックとする。Here, comparators C'1 to C'16 are placed in A block, comparators C'17 to C'32 are placed in B block, and comparators C'33 to C'32 are placed in B block.
C'48 is C block, comparators C'48 to C'63 are D
Block.
次に第4図の実施例の動作について説明する。Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 4 will be explained.
・端子1に印加されたアナログ入力信号は、まず補助比
較器S01〜SC3で各補助比較器に対応した電圧と比
較される。- The analog input signal applied to terminal 1 is first compared with the voltage corresponding to each auxiliary comparator in auxiliary comparators S01 to SC3.
今、端子13に基準電圧1■を印加すれば、補助比較器
SCI〜SC3の比較判定レベルはそれぞれ0.75V
、 0.5V、 0.25Vである。Now, if the reference voltage 1■ is applied to the terminal 13, the comparison judgment level of each of the auxiliary comparators SCI to SC3 is 0.75V.
, 0.5V, 0.25V.
今たとえばアナログ入力信号が0.6Vであれば補助比
較器SCIは比較レベルより低いと判定して出力を0″
とし、補助比較器SC2,SC3は比較レベルより高い
と判定して出力を1″とする。For example, if the analog input signal is 0.6V, the auxiliary comparator SCI determines that it is lower than the comparison level and sets the output to 0''.
Then, the auxiliary comparators SC2 and SC3 determine that the level is higher than the comparison level and output 1''.
したがって各インバータの出力はINV’ 1が1″、
2が’O” 、INV’3が0″となり、各アンドゲー
トの入力はA″2の入力だけが2つの入力とも1″とな
って、他のアンドゲートA”1゜A” 3 、 A”
4の入力は0″と1″または0″と0″となって、アン
ドゲートの各出力はA″2だけがb
〜A″4の出力は正規の比較器とマトリクスエンコーダ
12との間に設けられたアンドゲートとA’l〜A′6
3の第3の入力に接続されでいる。Therefore, the output of each inverter is INV'1 is 1'',
2 becomes 'O', INV'3 becomes 0", and the input of each AND gate is A". Only the input of 2 becomes 1", and the other AND gates A"1°A" 3, A ”
The inputs of 4 are 0'' and 1'' or 0'' and 0'', and each output of the AND gate is only A''2. Provided AND gate and A'l~A'6
3 to the third input.
さらに具体的には、A″1のブロックAのA’1〜A′
16の入力へ、A″2の出力はブロックBのA′17〜
A′32の入力へ、A″33出力ロックCのA′33〜
A′48の入力へ、A″4の出力はブロックDのA′4
9〜A′63の入力へ接続されている。More specifically, A′1 to A′ of block A of A″1
16, the output of A″2 is A′17~ of block B.
To the input of A'32, A'33~ of A'33 output lock C
To the input of A'48, the output of A''4 is A'4 of block D.
It is connected to the inputs of 9 to A'63.
したがって、A″2の出力が1′′となり、A″1.
A″3.A” 4の出力がPro 55であるから、ブ
ロックBのアントゲ−) A’ 17〜A′32だけが
ゲートが開いた状態となっており他のブロックのアンド
ゲートの出力は全て強制的に0″となっている。Therefore, the output of A″2 becomes 1″, and A″1.
Since the output of A"3.A"4 is Pro 55, only the gates of block B's A'17 to A'32 are open, and the outputs of the AND gates of other blocks are all open. It is forced to 0''.
これは動作しない正規の比較器の出力状態がどのような
状態であっても、マトリクスエンコーダー12の入力が
正しい状態を保つための回路である。This is a circuit for maintaining the input of the matrix encoder 12 in a correct state, no matter what the output state of the non-operating regular comparator is.
次にバッファドライバーL″1〜L″4はそれぞれブロ
ック毎に比較器C’l〜C′63の動作電流を制御して
いる。Next, the buffer drivers L''1 to L''4 respectively control the operating currents of the comparators C'1 to C'63 for each block.
今、バッファドライバーLn〜L”4の人力が1″のと
きだけ比較器C’l〜C・63(こ電流を流し、比較器
を動作させるような構成にすれば、アンドゲートA″2
の出力が′1″のときは比較器C′17〜C′32だけ
が動作し、他の比較器は全て動作を停止する。Now, if the configuration is such that the comparators C'l to C.63 (current flows through and operates the comparators only when the human power of buffer drivers Ln to L"4 is 1"), the AND gate A"2
When the output of is '1', only comparators C'17 to C'32 operate, and all other comparators stop operating.
この後の動作は従来と全く同様に行なわれる。The subsequent operations are performed in exactly the same manner as before.
この時他の比較器の比較の動作電流を流さないようにし
て動作を停止すれば、実際に動作している比較器はブロ
ックBの16個だけであるから、比較器全体の消費電流
は約174に軽減することができる。At this time, if the operation of the other comparators is stopped by not allowing the comparison current to flow, only the 16 comparators in block B are actually operating, so the current consumption of the entire comparator is approximately It can be reduced to 174.
ただし3個の補助比較器は常時動作させることが必要で
あるため、この分は増加することになるが、正規の比較
器の数に比べわずかであるので問題とはならない。However, since the three auxiliary comparators must be operated at all times, this will increase the number of comparators, but this will not be a problem as it is small compared to the number of regular comparators.
二二まででブロックBの比較器だけを動作させる場合に
ついて説明してきたが、第2表に各アナログ入力電圧に
対応する補助比較器の出力、比較器ブロックの状況、ア
ンドゲートブロックの状態を示しておく。Up to 22, we have explained the case where only the comparator of block B is operated, but Table 2 shows the output of the auxiliary comparator, the status of the comparator block, and the status of the AND gate block corresponding to each analog input voltage. I'll keep it.
次に比較器ブロックの分は方のより具体的な方法につい
て説明する。Next, a more specific method for the comparator block will be explained.
ここでは2つの方式を述べる。Two methods will be described here.
これまでの説明のように比較器のブロックをオーバラッ
プすることなしに境界の位置に補助比較器を設けて、補
助比較器の出力に応じて1個のブロックを選択的に動作
させる方法は、補助比較器の比較レベルが正規の比較器
の比較レベルと172LSB以内の差でなければならな
い。As explained above, the method of providing an auxiliary comparator at the boundary position without overlapping the comparator blocks and selectively operating one block according to the output of the auxiliary comparator is as follows. The comparison level of the auxiliary comparator must be within 172 LSB of the comparison level of the regular comparator.
しかし、比較器C’l〜C′63及び対応する基準抵抗
R′は精度を保つため、繰り返しパターンで互いに同一
場所に形成しなければならず、補助比較器SC1〜SC
3を比較器C’l〜C′63と同一場所に形成出来ない
ので、比較器C’l〜C′63と補助比較器SC1〜S
C3との特性上の差が生じる。However, in order to maintain accuracy, the comparators C'l to C'63 and the corresponding reference resistors R' must be formed at the same location in a repeating pattern, and the auxiliary comparators SC1 to SC
3 cannot be formed at the same location as the comparators C'l to C'63, so the comparators C'l to C'63 and the auxiliary comparators SC1 to S
There are differences in characteristics from C3.
したがって誤動作を防止するためには次のような構成が
有効である。Therefore, the following configuration is effective in preventing malfunctions.
第1の構成は、その配置概略図を第5図に示すように、
ブロックとブロックとの境界付近に存在する正規の比較
器(斜線で示す)は、補助比較器S01〜SC3によっ
て動作電流が制御されることはなく、常に動作状態にあ
り、境界の基準電圧を有する補助比較器SC1〜SC2
は、ブロックA−D内の常に動作しない正規の比較器を
それぞれ制御する。The first configuration is as shown in FIG.
The regular comparators (indicated by diagonal lines) located near the boundaries between blocks have operating currents that are not controlled by the auxiliary comparators S01 to SC3, are always in an operating state, and have a reference voltage at the boundary. Auxiliary comparators SC1 to SC2
control the normally inactive regular comparators in blocks A-D, respectively.
すなわち、ブロックの境界付近の電圧値に入力電圧が存
在したとすると、補助比較器が誤動作したとしても、そ
の精度にかかわらず、入力電圧は境界付近に存在する正
規の比較器Cによって比較されるので、誤動作が防止で
きる。In other words, if the input voltage exists at a voltage value near the block boundary, even if the auxiliary comparator malfunctions, the input voltage will be compared by the regular comparator C that exists near the boundary, regardless of its accuracy. Therefore, malfunctions can be prevented.
第2の構成は、その配置概略図を第6図に示すように、
補助比較器SC’l〜SC’5の判定によって入力電圧
と同一の比較レベルを有すると考えられる比較器のブロ
ックおよびその前後のブロックを動作させるものである
。The second configuration, as shown in the schematic diagram of its arrangement in FIG.
Based on the determination of the auxiliary comparators SC'1 to SC'5, the comparator block that is considered to have the same comparison level as the input voltage and the blocks before and after the comparator block are operated.
たとえば、第3表に示すように、補助比較器s c’
i〜SC’3の出力が0″となり補助比較器SC’4.
SC’5の出力が1″となった時には入力信号電圧は
ブロックDの中にある比較器の比較レベルと等しいはず
であるから、その前後のブロックC,EとDブロックを
動作させる。For example, as shown in Table 3, the auxiliary comparator s c'
The output of i~SC'3 becomes 0'' and the auxiliary comparator SC'4.
When the output of SC'5 becomes 1'', the input signal voltage should be equal to the comparison level of the comparator in block D, so the blocks C, E and D block before and after it are operated.
この方式は第1の構成のように常時動作している比較器
を設ける必要がない。This method does not require a constantly operating comparator unlike the first configuration.
ただし、効果を上げるには比較的ブロックの数を多くし
て、動作する比較器の数を少なくすることが必要である
。However, to increase the effectiveness, it is necessary to increase the number of blocks and reduce the number of operating comparators.
次に比較器C’l〜C′63の動作電流の制御について
具体的な実施例を示す。Next, a specific example of controlling the operating currents of the comparators C'l to C'63 will be described.
第7図に示す回路図はその第一の実施例である。The circuit diagram shown in FIG. 7 is the first embodiment.
第7図でQ1〜Q1.、R1−R8で構成される部分は
、ECL差動差動比較器である。In FIG. 7, Q1 to Q1. , R1-R8 is an ECL differential comparator.
Ql、 Q2は各々のベースにアナログ入力電圧■1N
と基準電圧■、を印加し相互の電圧を比較する差動トラ
ンジスタ対であり、Q3. Q4はそれぞれQl、 Q
2のミラー効果を除くためのカスコードトランジスタで
、それぞれのベースは直流バイアス電圧で固定されてい
る。Ql, Q2 have an analog input voltage of 1N on each base.
Q3. is a differential transistor pair to which Q3. Q4 is Ql and Q, respectively.
This is a cascode transistor to eliminate the Miller effect of 2, and each base is fixed with a DC bias voltage.
Q5.Q6はホールド(ラッチ)機能を行うトランジス
タ対で、いわゆるラッチ回路が構成されている6Q7.
Q8はインピーダンス変換用のエミッタフォロアのトラ
ンジスタである。Q5. Q6 is a pair of transistors that perform a hold (latch) function, 6Q7, which constitutes a so-called latch circuit.
Q8 is an emitter follower transistor for impedance conversion.
Qll、 Q12? Ql3. Ql5は定電流回路用
トランジスタ、Ql4はバイアス用ダイオードである。Qll, Q12? Ql3. Ql5 is a constant current circuit transistor, and Ql4 is a bias diode.
R1,R2は差動トランジスタおよびラッチ回路のため
の負荷抵抗である。R1 and R2 are load resistances for the differential transistor and latch circuit.
R3゜R4,R5,R6はR9との比で電流値を決める
定電流回路の抵抗である。R3°R4, R5, and R6 are constant current circuit resistors whose current value is determined by the ratio with R9.
またQ9.Qloはスイッチングトランジスタで、クロ
ックφ、TによりQl、Q2の動作とQ5.Q6の動作
、いわゆる比較動作とホールド動作を切り換えるもので
ある。Also Q9. Qlo is a switching transistor, and clocks φ and T control the operation of Ql and Q2 and Q5. This is used to switch the operation of Q6 between so-called comparison operation and hold operation.
次にR9,Rlo。Ql6. Ql□は各部の動作電流
値を決める基準電流回路である。Next, R9, Rlo. Ql6. Ql□ is a reference current circuit that determines the operating current value of each part.
この部分の基準電流はRloの大きさによって決定され
る。The reference current in this part is determined by the magnitude of Rlo.
ここでさらにこの比較回路全体の動作電流を制御するト
ランジスタとしてQ18を設ける。Further, Q18 is provided as a transistor for controlling the operating current of the entire comparator circuit.
今Q18のコレクターエミッタ間がオフであればQ18
がないのと同様で、RIOによって決められた基準電流
に対応して各定電流回路の電流が以上述べた様に本発明
のポイントは正規のコンパレータ(比較器)でアナログ
入力信号と量子化レベルである基準電圧と比較する前に
補助比較器により大まかに入力レベルを判断して必要な
レベルの比較器のみを動作させて電流の軽減をはかろう
とするものである。If the collector emitter of Q18 is off now, Q18
As mentioned above, the point of the present invention is to use a regular comparator to compare the analog input signal and the quantization level. The purpose of this method is to roughly judge the input level using an auxiliary comparator before comparing it with a reference voltage, and operate only the comparators at the necessary level to reduce the current.
したがって、通常、クロックにより動作する比較器のタ
イミングも従来の方法では不都合である。Therefore, the timing of the comparator, which is typically clocked, is also disadvantageous in conventional methods.
すなわち従来の1コンバレ、−ジョンの期間に新たに補
助比較器のコンバレージョンおよび、動作電流回路のス
イッチングを行なう必要がある。That is, it is necessary to newly perform convergence of the auxiliary comparator and switching of the operating current circuit during the conventional one convergence period.
まず考えられる第一の方法はクロック周波数を従来の2
倍にして、補助比較→スイッチング→正規の比較という
サイクルを繰り返えす方法である。The first method that can be considered is to change the clock frequency to the conventional 2
This method doubles the number and repeats the cycle of auxiliary comparison → switching → regular comparison.
しかしこの方法が補助比較の時間とスイッチングの時間
が本来の変換時間に対してムダな時間であり好ましくな
い。However, this method is not preferable because the time for auxiliary comparison and the time for switching are wasted compared to the original conversion time.
そこでスピードを高めるためクロックの周波数はそのま
まとし、比較器のラッチのタイミングと比較器ブロック
の電源ラインのオン、オフとを同一時間内にする。Therefore, in order to increase the speed, the clock frequency is left as is, and the timing of the comparator latch and the on/off of the power line of the comparator block are set within the same time.
この駆動方式について以下に説明する。This driving method will be explained below.
第10図は補助比較器よりなり比較器ブロック電流をオ
ン、オフする部分の回路を示し、第4図に示す回路図の
補助比較器S01〜SC3、AND回路A″1〜A″4
.インバータ回路INV’l〜INV3バッファ回路L
″1〜L″4に同じ遅延時間を有するプレイ回路D1〜
D4が付加された回路を示している。FIG. 10 shows a circuit including an auxiliary comparator that turns on and off the comparator block current, including auxiliary comparators S01 to SC3 and AND circuits A″1 to A″4 in the circuit diagram shown in FIG.
.. Inverter circuit INV'l~INV3 buffer circuit L
Play circuit D1~ having the same delay time in ``1~L''4
A circuit to which D4 is added is shown.
第11図は第10図の各部波形図を示す。次に第11図
にもとずいて、この駆動方式の動作について説明する。FIG. 11 shows a waveform diagram of each part of FIG. 10. Next, the operation of this drive system will be explained based on FIG. 11.
第11図でアナログ信号aが端子11に入力され、クロ
ックdに従って補助比較器S01〜SC3が動作し、比
較動作はクロックパルスの゛工゛′の期間に行われ、e
eH11になるタイミングでラッチがかかるとする。In FIG. 11, the analog signal a is input to the terminal 11, the auxiliary comparators S01 to SC3 operate according to the clock d, and the comparison operation is performed during the period of the clock pulse ''.
It is assumed that the latch is applied at the timing of eH11.
時刻T1で人力信号aは補助比較器SC2の基準電圧す
よりも大きいのでSC2の出力はH″となる。At time T1, the human input signal a is higher than the reference voltage S of the auxiliary comparator SC2, so the output of SC2 becomes H''.
従ってAND回路A″3への出力が゛王′′となるので
A″33出力王″となる。Therefore, the output to the AND circuit A"3 becomes the "King", so the output to the AND circuit A"33 becomes the "King".
この゛王″の信号はプレイ回路D3で遅延をかけられた
あとバッファ回路L″3を経由し、ブロックCの比較器
の電流を信号gによってオフにする。This signal "K" is delayed by the play circuit D3 and then passes through the buffer circuit L"3, and the current of the comparator of the block C is turned off by the signal g.
つまり、L″33出力1のタイミングより遅れ、この間
にブロックCの比較器がラッチ動作する。In other words, the timing is delayed from the timing of the L''33 output 1, and during this period, the comparator of block C performs a latching operation.
ここで使用しているプレイ回路D1は数段のゲート回路
を直列に接続したものでよくブロックCの電源がオフす
る前にブロックCの比較器の出力が後段に送られればよ
い。The play circuit D1 used here is one in which several stages of gate circuits are connected in series, and it is sufficient that the output of the comparator of the block C is sent to the subsequent stage before the power of the block C is turned off.
一方このタイミングでAND回路A″2の出力が4gH
??となり、この“Httレベル信号がプレイ回路D2
を経過後、信号りによってブロックBの比較器をオンす
る。On the other hand, at this timing, the output of AND circuit A″2 is 4gH.
? ? Therefore, this “Htt level signal is output to the play circuit D2.
After , the comparator of block B is turned on by the signal.
従って、次のクロックタイミングT2で基準電圧すとC
の間に入るブロックBの比較器がランチ動作する。Therefore, if the reference voltage is set at the next clock timing T2, then C
The comparator of block B, which is inserted between the two, performs a launch operation.
タイミングT3で人力信号aは基準電圧Cよりも大きく
なるので補助比較器SC1が信号fのように“H″とな
り、遅延回路D1.D2を経過後信号り。At timing T3, the human input signal a becomes higher than the reference voltage C, so the auxiliary comparator SC1 becomes "H" like the signal f, and the delay circuit D1. Signal after passing D2.
iによってブロックAの比較器はオンし、ブロックBの
比較器はオフする。i turns on the comparator of block A and turns off the comparator of block B.
この間にブロックBの比較器出力は後段に転送される。During this time, the comparator output of block B is transferred to the subsequent stage.
タイミングT4では基準電圧C以上にあるブロックAの
比較器が信号iによって動作し、タイミングT5では基
準電圧すとCの間にあるブロックBの比較器が信号りに
よって動作する。At timing T4, the comparator of block A, which is at or above the reference voltage C, is operated by the signal i, and at timing T5, the comparator of block B, which is between the reference voltages C and C, is operated by the signal i.
タイミングT6では再びブロックBの比較器がオンして
いるのでブロックBの比較器がすぐにオフするためこの
出力が次段に転送されるに充分なプレイ時間が必要であ
る。At timing T6, since the comparator of block B is turned on again, the comparator of block B is immediately turned off, so a sufficient play time is required for this output to be transferred to the next stage.
以上の如く電源スィッチにプレイをもたせることにより
クロックパルスを従来のままにすることができる。By giving the power switch a play function as described above, the clock pulse can be kept as it was before.
従ってクロックまわりの速度を1/2におとすことがで
きる。Therefore, the speed around the clock can be reduced to 1/2.
しかしブロック毎の補助比較器SC1〜SC3の出力と
、ブロックA−Dの比較器の出力は1クロック分だけ遅
れることになる。However, the outputs of the auxiliary comparators SC1 to SC3 for each block and the outputs of the comparators of blocks AD are delayed by one clock.
また本発明は補助比較器を使用し、かつ前述したごとく
、その信号に応じてブロック部の比較器を一部を休止さ
せるのではあるが、たとえば入力アナログ信号が急速に
変化するヴイデイオ信号であるとき、ブロック部の比較
器に電源を印加すると、電源の立上り特性によっては、
リンギングが生じ、所定の電圧値に落つかないことが生
じる可能性がある。In addition, the present invention uses an auxiliary comparator, and as described above, some of the comparators in the block part are stopped depending on the signal. For example, if the input analog signal is a rapidly changing video signal. When power is applied to the comparator in the block, depending on the rise characteristics of the power supply,
Ringing may occur and the voltage may not fall to a predetermined value.
それを解決する第1の実施例として、第13図に示す方
法によりその問題を解決している。As a first embodiment for solving this problem, the method shown in FIG. 13 is used to solve the problem.
第12図に従って動作原理を説明する。The principle of operation will be explained according to FIG.
同図の信号a、 bはそれぞれ補助比較器及びブロッ
クの比較器のクロックパルスであり、信号aはクロック
信号φ。Signals a and b in the figure are clock pulses for the auxiliary comparator and the block comparator, respectively, and signal a is the clock signal φ.
の立下りに合わせて立下るパルスであり、信号すは信号
aに対し、クロック信号φ。It is a pulse that falls in accordance with the fall of the clock signal φ, and the signal A is a pulse that falls in accordance with the falling edge of the clock signal φ.
の半周期の位相差をもって動作するパルスである。This is a pulse that operates with a phase difference of half a cycle.
信号Cはアナログ入力であり、d、e、fは流れること
になる。Signal C is an analog input, and d, e, and f will flow.
次にVo。、に電圧を印加してQ18をオンさせると
Q1?のベース電位はほぼGNDに等しくなり、Q1□
+ Q129 Q13. Q15のコレクタ電流はほと
んど流れなくなり、比較器全体は動作を停止することに
なる。Next, Vo. When a voltage is applied to , and Q18 is turned on, Q1? The base potential of Q1□ becomes almost equal to GND.
+ Q129 Q13. The collector current of Q15 will almost no longer flow, and the entire comparator will stop operating.
したがってVcotは第4図におけるバッファドライバ
ーL′(〜L″4の出力を接続すれば、補助比較器の判
定結果によって正規の比較器の動作電流をオン、オフさ
せることができるわけである。Therefore, if Vcot is connected to the output of the buffer driver L'(˜L''4 in FIG. 4), the operating current of the regular comparator can be turned on or off based on the determination result of the auxiliary comparator.
なお、第7図の比較器は同一ブロック内に数個〜数10
個あるわけであるから、第4図のバッファドライバーL
パ1〜L″4は比較器C′1゜〜C′63に設けられた
Q18を同時に制御することになる。Note that the number of comparators shown in FIG.
Therefore, the buffer driver L in Figure 4
Paras 1 to L''4 simultaneously control Q18 provided in comparators C'1 to C'63.
以上動作電流制御の第1の実施例について述べたが、こ
の方法は回路構成が簡単であるという利点があるが、ト
ランジスタQ18が飽和動作をする・ために、あまり高
速でスイッチングすることができない。The first embodiment of operating current control has been described above. Although this method has the advantage of a simple circuit configuration, it is not possible to switch at a very high speed because the transistor Q18 operates in saturation.
したがってより高速化を企るために次に述べる第2の方
法がある。Therefore, there is a second method described below in order to further increase the speed.
第8図に第2の動作電流制御の具体的実施例の回路図を
示す。FIG. 8 shows a circuit diagram of a specific embodiment of the second operating current control.
第8図は比較器の主体部分は省略してあり、定電流回路
のための基準電流を決める部分およびスイッチングの部
分だけを図示しである。In FIG. 8, the main part of the comparator is omitted, and only the part that determines the reference current for the constant current circuit and the switching part are shown.
Q169 Q17S R9,RIOは第7図のそれと同
一の素子である。Q169 Q17S R9 and RIO are the same elements as those in FIG.
ここでスイッチングのための回路がR1、。Rx2t
R13,R149Q191 Q20で構成されている。Here, the switching circuit is R1. Rx2t
It is composed of R13, R149Q191 Q20.
この回路の動作を説明すると、比較器を動作させている
状態ではV。To explain the operation of this circuit, V when the comparator is operating.
otをQ19のベース電圧より高くしておくことにより
トランジスタQ19をオフにでき、Rloを流れる電流
はトランジスタQ17 のコレクタ電流およびQ16
のベース電流となって一定のベース電圧VBを発生し、
この■8が比較器全体の定電流回路の制御電圧となって
いるために比較器には動作電流が流れる。Transistor Q19 can be turned off by keeping ot higher than the base voltage of Q19, and the current flowing through Rlo is equal to the collector current of transistor Q17 and Q16.
becomes the base current and generates a constant base voltage VB,
Since this voltage (8) is the control voltage for the constant current circuit of the entire comparator, an operating current flows through the comparator.
今V。0□の電圧をQ19のベース電圧より低くすると
Q20がオフし、Q19はオンする。Now V. When the voltage of 0□ is lower than the base voltage of Q19, Q20 is turned off and Q19 is turned on.
このときR14を小さくして、Q19 に流れる電流
を大きくしておけば、Rloを流れる電流はほとんどQ
19のコレクタへ流れ込むためにトランジスタQ17の
ベース電位■8の電圧は低くなり、定電流回路の電流は
減少することになる。At this time, if R14 is made small and the current flowing through Q19 is made large, the current flowing through Rlo is almost Q.
Since the current flows into the collector of the transistor Q19, the voltage at the base potential (2)8 of the transistor Q17 becomes low, and the current in the constant current circuit decreases.
したがって比較器の動作電流を減少させる時には■。Therefore, when reducing the operating current of the comparator, ■.
0□を低レベルにし、動作を行わせる時には■。■ When setting 0□ to a low level and performing an operation.
olを高レベルにしてやればよい。All you have to do is raise OL to a high level.
この方式の特徴はQ191 Q20の差動スイッチング
トランジスタを非飽和で動作させることができるので、
高速のスイッチングが可能となることである。The feature of this method is that the differential switching transistors Q191 and Q20 can be operated in non-saturation.
This enables high-speed switching.
■co□は第7図における■oo□の反転信号で、第4
図のバッファドライバーL″1〜L″4の出力の反転し
たものを用いればよい。■co□ is the inverted signal of ■oo□ in Figure 7, and the fourth
Inverted outputs of the buffer drivers L''1 to L''4 shown in the figure may be used.
次に第4図における比較器C’l〜C′63とマトリク
スエンコーダ12との間に設けたアンドゲートA’l〜
A′63について具体的に説明する。Next, AND gates A'l~ provided between the comparators C'l~C'63 and the matrix encoder 12 in FIG.
A'63 will be specifically explained.
従来例においてこのアンドゲートはn番目の比較器の出
力とn +1番目の比較器の反転出力との論理積をとり
、入力アナログ電圧に対応する比較器の出力だけを1”
′にし、マトリクスエンコーダでバイナリ−信号に変換
できるようにするものである。In the conventional example, this AND gate logically ANDs the output of the n-th comparator and the inverted output of the n+1-th comparator, and sets only the output of the comparator corresponding to the input analog voltage to 1''.
' and converts it into a binary signal using a matrix encoder.
本発明においてはこのアンドゲートの入力を3人力とし
て補助比較器の出力に応じてブロック毎に強制的に0″
にしようとするものである。In the present invention, the input of this AND gate is forced to 0'' for each block according to the output of the auxiliary comparator by three people.
This is what we are trying to do.
第9図にその具体的実施例の回路図を示す。FIG. 9 shows a circuit diagram of a specific embodiment.
第9図においてQ1〜Q18およびR1−R9で構成さ
れる部分は第7図の比較器と同一であり、Q21〜Q2
9 およびR1,〜R20によって構成される部分が
アンドゲートの部分である。In FIG. 9, the parts consisting of Q1 to Q18 and R1 to R9 are the same as the comparator in FIG. 7, and Q21 to Q2
9 and R1 to R20 is an AND gate part.
ここでQ14.Ql、、R6,R7,R8で形成されて
いるバイアス回路は、第7図の場合とは異なってアンド
ゲートの差動トランジスタQ2]のベースバイアスにも
なっているので定電流トランジスタQ1.のベースは固
定するためにR17,R19゜Q27. Q28で形成
する第2の基準電流回路に接続されている。Here Q14. Unlike the case shown in FIG. 7, the bias circuit formed by Ql, , R6, R7, and R8 also serves as a base bias for the AND gate differential transistor Q2, so that the constant current transistors Q1, . The base is R17, R19°Q27. to fix it. It is connected to a second reference current circuit formed by Q28.
Q2□、 Q2□+ Q23. Q24はR1,、R1
・を負荷としてECLアンドゲートを構成している。Q2□, Q2□+ Q23. Q24 is R1,, R1
An ECL AND gate is configured with ・ as a load.
Q29゜R20は定電流回路である。Q29°R20 is a constant current circuit.
Q25はQ26. R18を定電流回路とするエミッタ
フォロアトランジスタで出力インピーダンスを低下させ
るものである。Q25 is Q26. The emitter follower transistor with R18 as a constant current circuit lowers the output impedance.
今Q22のベースには前段部である比較器の反転出力が
接続されており、Q23のベースへは次の比較器の出力
を印加し、Q24には補助比較器L″1〜L″4側のア
ンドゲートA″1〜A″4の出力(VCOT2)が接続
されている。Now, the inverted output of the comparator in the previous stage is connected to the base of Q22, the output of the next comparator is applied to the base of Q23, and the auxiliary comparator L″1 to L″4 side is applied to Q24. The outputs (VCOT2) of AND gates A''1 to A''4 are connected.
したがって■。o1□がローレベルの時だけゲートが開
き比較器の出力と次の比較器の反転出力Qn + 1の
論理積がとられる。Therefore■. Only when o1□ is at a low level, the gate opens and the output of the comparator is ANDed with the inverted output Qn+1 of the next comparator.
ここでは説明の便宜上第4図のAND回路A’l〜A′
63と異なり、負論理OR回路で説明している。Here, for convenience of explanation, AND circuits A'l to A' in FIG.
Unlike 63, the explanation is made using a negative logic OR circuit.
VCOT2 がハイレベルの時は出力OUTは強制的に
ローレベルになり、比較器の動作が停止している時でも
マトリクスエンコーダの入力へは正しい信号が入力され
ることになる。When VCOT2 is at a high level, the output OUT is forced to a low level, and even when the comparator is not operating, a correct signal is input to the input of the matrix encoder.
それぞれ第4図に示す補助比較器S01〜SC3の基準
電圧、信号gは補助比較器SC2の出力であり、信号り
は補助比較器SC3の出力である。The reference voltages of the auxiliary comparators S01 to SC3 shown in FIG. 4, the signal g, are the output of the auxiliary comparator SC2, and the signal g is the output of the auxiliary comparator SC3.
ここで信号g、 hの波形図で実線部は比較動作時を
示し、斜線部はラッチ動作時を示している。Here, in the waveform diagram of signals g and h, the solid line portion indicates the comparison operation, and the diagonal line portion indicates the latch operation.
本実施例ではブロックA−Dの比較器はまず補助比較器
S01〜SC3の比較動作と共に電源が加えられすべて
動作する。In this embodiment, the comparators of blocks A to D are first powered up and all operate together with the comparison operations of the auxiliary comparators S01 to SC3.
次にブロックA−Dの比較器SC1〜SC3のラッチ動
作時にその比較結果により電源がオン、オフする。Next, when the comparators SC1 to SC3 of blocks AD are latched, the power is turned on or off depending on the comparison result.
従ってブロックA、 Dの比較器は信号iの如く半サイ
クル毎にオン、オフする。Therefore, the comparators of blocks A and D are turned on and off every half cycle like signal i.
またブロックBの比較器は信号jの如く動作する。Also, the comparator of block B operates like signal j.
更にブロックCの比較器は信号にの如く動作する。Furthermore, the comparator of block C operates like a signal.
この様に、信号kにおいてあきらかなように、ブロック
Cの比較時は図に示すようなタイミングでおこなわれ、
信号にの■の点でオンされた比較器の電源は■の点でオ
フすることなく維持されるため、比較器の比較時■には
■の点からかなりの時間オンしたままになり、たとえば
■で発生した電源立上りノイズも、比較時には解消され
ることとなり特に本発明にかかわる高速の比較器で、ク
ロックが10MH2以上となると、電源ノイズのダンピ
ングが無視できない状態では、非常に有効な手段となる
。In this way, as is clear from signal k, the comparison of block C is performed at the timing shown in the figure.
The power of the comparator that is turned on at the point ■ in the signal is maintained without being turned off at the point ■, so when the comparator compares, it remains on for a considerable time from the point ■, for example. The power supply rise noise generated in step (3) is also eliminated during the comparison, which is a very effective means especially when the clock speed is 10 MH2 or more in the high-speed comparator according to the present invention, and the damping of the power supply noise cannot be ignored. Become.
参考までに信号pは、かかる発明にもとづく電源のオン
、オフを実施しなかつな場合の弊害を示している。For reference, the signal p shows the adverse effects when the power supply is not turned on and off based on the invention.
すなわち、この場合においては補助比較器の信号に応じ
て、その検知時点■から急速に電源を立上げることとな
り、比較器の比較時と7点は非常に接近していることと
なり、急峻な動きをするヴイデイオ入力信号に対しては
、比較時と電源立上り時点があまりにも接近しすぎてい
ることとなる。In other words, in this case, in response to the signal from the auxiliary comparator, the power is turned on rapidly from the detection point ①, and the points 7 and 7 are very close to each other when the comparator compares, resulting in a sudden movement. For a video input signal that does this, the time of comparison and the power-on time are too close together.
そのため、電源のリンギング等が発生した場合、コンバ
レージョンエラーを引き起す可能性もありうることとな
る。Therefore, if power supply ringing or the like occurs, there is a possibility that a convergence error may occur.
また、比較器の電源をオフした状態のパワーの削減比率
であるが、一般にはヴイデイオ信号はあまり急速にはか
わらず、はとんどの場合、ある短期間では1つのブロッ
クのみ、あるいは全体の数分の1のブロックしか使用し
ない場合が多く、常に電源がオンしなければならないブ
ロックの比率は小さい。Also, regarding the power reduction ratio when the comparator is turned off, video signals generally do not change very quickly, and in most cases only one block or a whole number of In many cases, only one-third of the blocks are used, and the proportion of blocks that must be constantly powered on is small.
その他のブロックは、デユーティとして1:1でオン、
オフしでいる電流のため、50%のパワーダウンとなる
。Other blocks are on duty at a ratio of 1:1.
Due to the current being turned off, the power is down by 50%.
そのため、比較器が主な電力消費源となる、並列比較形
A/D変換器では、パワーダウンの比率も30〜40%
となりその効果はきわめて大きい。Therefore, in parallel comparison type A/D converters where the comparator is the main power consumption source, the power down ratio is 30 to 40%.
The effect is extremely large.
また本方式は、比較時よりかなり前もって電源がオンし
ているため、電源ノイズに対しても十分無視出来うるシ
ステム構成をしている。In addition, in this system, the power is turned on much earlier than in the comparison, so the system configuration is such that power supply noise can be ignored.
各ブロックの比較器の比較時より、lないし2クロック
分先に電源を上げる方法を実施したが、この場はヴイデ
イオ信号を1時的にアナログ的にメモリーしておく機能
が必要であり、若干のシステム上の複雑さは増すことは
覚悟せねばならない。We implemented a method of turning on the power one or two clocks earlier than when comparing the comparators of each block, but this requires a function to temporarily store the video signal in analog memory, so it is slightly We must be prepared for the system complexity to increase.
次にヴイデイオ信号はNTSC方式の場合は3、58M
Hz、パル方式でも4.5MH2であり、そのサンプリ
ング周波数としてはその4倍として14MH2から18
MH2が使用されている。Next, the video signal is 3.58M in the case of NTSC system.
Hz, even in the PAL method, it is 4.5MH2, and its sampling frequency is four times that, from 14MH2 to 18MHz.
MH2 is used.
しかしながら実際のヴイデイオ信号は一般には、それほ
ど急峻には変化しない。However, actual video signals generally do not change so sharply.
たとえば8ビツトのA/D変換器のように256個の比
較器が並んでいる場合、その補助比較器は16個ぐらい
が最適になり、16個の比較器に対し、補助比較器が1
つの割合になる。For example, if 256 comparators are lined up like an 8-bit A/D converter, the optimum number of auxiliary comparators is about 16, and for every 16 comparators, there should be 1 auxiliary comparator.
The ratio will be 1.
そのためかなり変動の激しいアナログ信号でも2つの補
助比較器を該アナログ信号が通過するには一般には相当
の時間を要することとなり、補助比較器を常に動かすこ
とが実質的に無意味になることが多い。Therefore, even if the analog signal fluctuates considerably, it generally takes a considerable amount of time for the analog signal to pass through the two auxiliary comparators, and it is often virtually pointless to constantly move the auxiliary comparators. .
また、補助比較器で検出した出力を、1サイクル遅れ以
内で、各ブロックの比較器に信号を送るためには、補助
比較器の出力処理回路及び比較器電源コントロール回路
の動作が非常な高速性を要することとなる。In addition, in order to send the output detected by the auxiliary comparator to the comparator of each block within one cycle delay, the auxiliary comparator output processing circuit and comparator power control circuit must operate at extremely high speed. This will require the following.
また補助比較器自身も高速動作をさせるため、パワーを
十分供給せねばならず、本来のパワーダウンの目的が達
せられないことにもなる。In addition, since the auxiliary comparator itself operates at high speed, sufficient power must be supplied, and the original purpose of power down cannot be achieved.
このため本実施例は、補助比較器の速度を十分遅くし、
たとえば10クロツクごとの補助比較器の出力を、各ブ
ロックの比較器の電源制御に使用しようとするもので、
それにより、補助比較器の低電力性と、電源コントロー
ルロジックの高速性も要しない比較的簡単に構成出来る
ことに関するものである。Therefore, in this embodiment, the speed of the auxiliary comparator is made sufficiently slow,
For example, the output of the auxiliary comparator every 10 clocks is used to control the power supply of the comparator in each block.
Thereby, the power consumption of the auxiliary comparator is low, and the configuration can be relatively simple without requiring high-speed power supply control logic.
第13図のタイミング図と第4表の比較器出力、ブロッ
ク出力の関係を用いてその一実施例を示す。One embodiment will be described using the timing chart in FIG. 13 and the relationship between the comparator output and block output in Table 4.
ところで、今迄本発明を説明する上では補助比較器は各
比較器ブロックの最低基準電圧に対応させて設けていた
が、本実施例では各比較器ブロックA−Dの最低基準電
圧より僅か高い基準電圧を有する補助比較器SC’1〜
SC’4を比較器ブロックA−Dに対応させて設けてい
る。By the way, in explaining the present invention so far, the auxiliary comparators have been provided corresponding to the lowest reference voltage of each comparator block, but in this embodiment, the auxiliary comparators are provided corresponding to the lowest reference voltage of each comparator block A to D. Auxiliary comparator SC'1~ with reference voltage
SC'4 is provided corresponding to comparator blocks AD.
従って、補助比較器SC’1〜SC’4の出力結果に対
する。Therefore, for the output results of the auxiliary comparators SC'1 to SC'4.
比較器ブロックの動作状態は第4表の如くなる。The operating status of the comparator block is as shown in Table 4.
さて、第13図において、信号aはブロックA〜Dを構
成する比較器を駆動するクロックパルスで、周波数は1
4〜18MH2を想定しでいる。Now, in FIG. 13, signal a is a clock pulse that drives the comparators constituting blocks A to D, and the frequency is 1.
We are assuming 4-18MH2.
信号すは補助比較器SC’1〜SC’4用のクロックパ
ルスで基本パルスの10パルスごとに、ルベル信号ヲ出
力している。The signal is a clock pulse for the auxiliary comparators SC'1 to SC'4, and a level signal is output every 10 pulses of the basic pulse.
信号Cはアナログ入力信号で、補助比較器SC’2の比
較電圧として、1つの比較電圧dを想定している。Signal C is an analog input signal, and one comparison voltage d is assumed as the comparison voltage of auxiliary comparator SC'2.
信号eは該補助比較器SC’2出力信号を示しており、
信号すの2番目のパルスが入る迄はルベルをホールドし
ている。Signal e indicates the output signal of the auxiliary comparator SC'2,
The level is held until the second pulse of the signal comes in.
この信号すの1番目のパルスから2番目のパルスまでの
間にこの補助比較器の比較結果により選択されたブロッ
クの比較器はアナログ入力信号Cを10回比較する。From the first pulse to the second pulse of this signal, the comparator of the block selected based on the comparison result of this auxiliary comparator compares the analog input signal C 10 times.
f = iはブロックA−D迄の電源電圧値の変動を示
している。f=i indicates the variation in the power supply voltage value from blocks A to D.
かかる10パルスはどの時間すなわち14MH2のクロ
ラスパルスの場合には約700nSの間では、アナログ
信号はそれほど変化しないため、ブロックDは常にオフ
、ブロックBは常にオンの状態となっている。Since the analog signal does not change much during these 10 pulses, that is, about 700 nS in the case of a 14 MH2 chlorus pulse, block D is always off and block B is always on.
ブロックCは補助比較器SC’2の出力が信号すの2回
目のパルスで1′′から0″に変化するため、オフから
オンに変化しており、電源がゆっくりと印加されること
となる。Since the output of the auxiliary comparator SC'2 changes from 1'' to 0'' at the second pulse of the signal, block C changes from off to on, and power is applied slowly. .
このようにゆっくりと印加された状態においても補助比
較器は10パルスごとに変化するため、問題は一切おこ
らない。Even in such a slow application state, the auxiliary comparator changes every 10 pulses, so no problem occurs.
以上実施例により具体的に述べてきたように本発明の特
徴は補助比較器を用いることにより、ある一時間を見れ
ば一部のコンパレータのみを動作させ、他の比較器の動
作電流を0にまたは減少させる方式であり、これにより
、並列比較方式の優れた特徴である高速性を失うことな
く、高精度の、かつ消費電力の少ないA/D変換器を実
現することができる。As described above in detail with the embodiments, the feature of the present invention is that by using auxiliary comparators, only some of the comparators are operated for a certain period of time, and the operating current of other comparators is reduced to 0. With this method, it is possible to realize an A/D converter with high accuracy and low power consumption without losing the high speed which is an excellent feature of the parallel comparison method.
第1図は従来の並列型A/D変換器のブロック図、第2
図は同A/D変換器の動作を示すタイミング図、第3図
は本発明の基本的概念図、第4図は本発明の一実施例を
示すブロック図、第5図は本発明の他の実施例を示す概
念図、第6図は本発明の更に他の実施例を示す概念図、
第7図は本発明の比較器の具体的実施例を示す回路図、
第8図は本発明の比較器動作電流制御回路の具体的実施
例を示す回路図、第9図は本発明の比較器およびアンド
ゲートの具体的実施例を示す回路図、第10図は本発明
にかかるクロック方式の実施例を説明するブロック図、
第11図は同クロック方式を説明するタイミング図、第
12図は本発明にかかる他のクロック方式を説明するタ
イミング図、第13図は本発明にかかる更に他のクロッ
ク方式を説明するタイミング図である。
C’l〜C′63・・・・・・比較器、SC1〜SC3
・・・・・・補助比較器、A’l〜A′63・・・・・
・3人カアンドゲート、A″1〜A″4・・・・・・2
人カアンドゲート、L′1〜L’6・・・・・・出カバ
ソファ、L″1〜L″4・・・・・・バッファトライバ
、INV1〜INV’63.INVI〜INV’ 3・
・・・・・インバータ、R′・・・・・・抵抗、11・
・・・・・アナログ入力端子、12・・・・・・マトリ
クスエンコーダ、13・・・・・・基準電圧源。Figure 1 is a block diagram of a conventional parallel A/D converter, Figure 2 is a block diagram of a conventional parallel A/D converter.
The figure is a timing diagram showing the operation of the A/D converter, Fig. 3 is a basic conceptual diagram of the present invention, Fig. 4 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, and Fig. 5 is a diagram showing other embodiments of the present invention. FIG. 6 is a conceptual diagram showing still another embodiment of the present invention,
FIG. 7 is a circuit diagram showing a specific embodiment of the comparator of the present invention;
FIG. 8 is a circuit diagram showing a specific embodiment of the comparator operating current control circuit of the present invention, FIG. 9 is a circuit diagram showing a specific embodiment of the comparator and AND gate of the present invention, and FIG. 10 is a circuit diagram of the present invention. A block diagram illustrating an embodiment of the clock method according to the invention,
FIG. 11 is a timing diagram explaining the same clock method, FIG. 12 is a timing diagram explaining another clock method according to the present invention, and FIG. 13 is a timing diagram explaining still another clock method according to the present invention. be. C'l~C'63...Comparator, SC1~SC3
...Auxiliary comparator, A'l~A'63...
・3 person Kaand gate, A″1~A″4・・・・・・2
Person and gate, L'1 to L'6...Exit cover sofa, L''1 to L''4...Buffer driver, INV1 to INV'63. INVI~INV' 3・
...Inverter, R'...Resistor, 11.
... Analog input terminal, 12 ... Matrix encoder, 13 ... Reference voltage source.
Claims (1)
置された複数個の比較器と、前記複数個の比較器を所定
数ごとに分割し、前記分割されたそれぞれの比較器群ご
とに設けられた補助比較器とを有し、入力信号は前記補
助比較器によって比較。 が行なわれるとともに、前記比較器群内の前記各比較器
は、前記比較器群に対応する前記補助比較器の比較結果
に基いて動作することを特徴とする並列型アナログ・デ
ィジタル変換器。[Claims] 1. A plurality of comparators having reference voltages corresponding to each quantization level and arranged in parallel, and dividing the plurality of comparators into a predetermined number, and each of the divided comparators having a reference voltage corresponding to each quantization level. and an auxiliary comparator provided for each comparator group, and the input signal is compared by the auxiliary comparator. A parallel analog-to-digital converter, wherein each of the comparators in the comparator group operates based on a comparison result of the auxiliary comparator corresponding to the comparator group.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54024005A JPS5947893B2 (en) | 1979-02-28 | 1979-02-28 | Parallel analog to digital converter |
| US06/123,646 US4417233A (en) | 1979-02-28 | 1980-02-22 | Fully parallel threshold type analog-to-digital converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54024005A JPS5947893B2 (en) | 1979-02-28 | 1979-02-28 | Parallel analog to digital converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55115724A JPS55115724A (en) | 1980-09-05 |
| JPS5947893B2 true JPS5947893B2 (en) | 1984-11-22 |
Family
ID=12126439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54024005A Expired JPS5947893B2 (en) | 1979-02-28 | 1979-02-28 | Parallel analog to digital converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5947893B2 (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS58107719A (en) * | 1981-12-22 | 1983-06-27 | Sony Corp | Analog-to-digital converter |
| US4602241A (en) * | 1985-06-28 | 1986-07-22 | Rca Corporation | Input current saving apparatus for flash A/D converter |
| JPH01137832A (en) * | 1987-11-25 | 1989-05-30 | Sony Corp | Fully parallel type a/d converter |
| JP2805636B2 (en) * | 1989-06-20 | 1998-09-30 | ソニー株式会社 | Parallel comparison type A / D converter |
| EP1367720B1 (en) | 2002-05-27 | 2007-06-13 | Fujitsu Limited | A/D converter bias current circuit |
| WO2009047852A1 (en) * | 2007-10-11 | 2009-04-16 | Fujitsu Limited | Reception circuit, reception method and signal transmission system |
-
1979
- 1979-02-28 JP JP54024005A patent/JPS5947893B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55115724A (en) | 1980-09-05 |
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