JPH0831794B2 - Analog / digital conversion method - Google Patents
Analog / digital conversion methodInfo
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- JPH0831794B2 JPH0831794B2 JP1047007A JP4700789A JPH0831794B2 JP H0831794 B2 JPH0831794 B2 JP H0831794B2 JP 1047007 A JP1047007 A JP 1047007A JP 4700789 A JP4700789 A JP 4700789A JP H0831794 B2 JPH0831794 B2 JP H0831794B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、アナログ信号をデジタル信号に変換する
アナログ・デジタル変換方式に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an analog / digital conversion system for converting an analog signal into a digital signal.
第9図は、ELECTRONICS LETTERS誌1988年4月14日号
(第24巻、8号)471ページ記載のものであり、従来のA
/Dコンバータの回路ブロックの一つである。Figure 9 is from the April 14, 1988 issue of ELECTRONICS LETTERS (Vol. 24, No. 8), page 471.
One of the circuit blocks of the / D converter.
1は電子回路2の電流入力端子である。3はNチャン
ネルMOSトランジスタであり、そのドレインが電流入力
端子1と結ばれている。またNチャンネルMOSトランジ
スタ3はゲートとドレインが結ばれており、いわゆるダ
イオード接続されているトランジスタである。Nチャン
ネルMOSトランジスタ3のゲートはNチャンネルMOSトラ
ンジスタ5a及び5bのゲートに接続されており、Nチャン
ネルMOSトランジスタ3,5a,5bはカレントミラー回路を形
成している。NチャンネルMOSトランジスタ5a,5bのドレ
インはダイオード接続されたPチャンネルMOSトランジ
スタ12のドレインに結ばれている。さらに、Pチャンネ
ルMOSトランジスタ12のゲートはPチャンネルMOSトラン
ジスタ13及び14のゲートと接続され、トランジスタ12,1
3,14はカレントミラー回路を形成している。20は定電流
(基準値量)を出力する基準電流源であり、ダイオード
接続されたNチャンネルMOSトランジスタ21に接続され
ている。NチャンネルMOSトランジスタ21のゲートは端
子9を介してNチャンネルMOSトランジスタ10及び11の
ゲートに接続され、トランジスタ21,10,11はカレントミ
ラー回路を形成している。NチャンネルMOSトランジス
タ10とPチャンネルMOSトランジスタ13のドレインは、
電流比較器16に入力している。電流比較器16の出力は、
そのソースがNチャンネルMOSトランジスタ11のドレイ
ンに、そのドレインがPチャンネルMOSトランジスタ14
のドレインに各々接続された、NチャンネルMOSトラン
ジスタ15のゲートに接続されている。また、電流比較器
16の出力はデジタル出力端子8に、PチャンネルMOSト
ランジスタ14のドレインは電流出力端子6に接続されて
いる。Reference numeral 1 is a current input terminal of the electronic circuit 2. Reference numeral 3 is an N-channel MOS transistor, the drain of which is connected to the current input terminal 1. The N-channel MOS transistor 3 is a so-called diode-connected transistor whose gate and drain are connected. The gate of the N-channel MOS transistor 3 is connected to the gates of the N-channel MOS transistors 5a and 5b, and the N-channel MOS transistors 3, 5a and 5b form a current mirror circuit. The drains of the N-channel MOS transistors 5a and 5b are connected to the drain of a diode-connected P-channel MOS transistor 12. Further, the gate of the P-channel MOS transistor 12 is connected to the gates of the P-channel MOS transistors 13 and 14, and the transistors 12,1
3, 14 form a current mirror circuit. Reference numeral 20 is a reference current source that outputs a constant current (reference value amount), and is connected to a diode-connected N-channel MOS transistor 21. The gate of the N-channel MOS transistor 21 is connected to the gates of the N-channel MOS transistors 10 and 11 via the terminal 9, and the transistors 21, 10 and 11 form a current mirror circuit. The drains of the N-channel MOS transistor 10 and the P-channel MOS transistor 13 are
Input to the current comparator 16. The output of the current comparator 16 is
Its source is the drain of the N-channel MOS transistor 11, and its drain is the P-channel MOS transistor 14.
Is connected to the gate of an N-channel MOS transistor 15 which is connected to the drain of each of the. Also, the current comparator
The output of 16 is connected to the digital output terminal 8 and the drain of the P-channel MOS transistor 14 is connected to the current output terminal 6.
次いで動作について説明する。カレントミラー回路を
形成しているNチャンネルMOSトランジスタ3,5a,5bが同
一特性を持つとすると、電流入力端子1より入力されト
ランジスタ3のドレインを流れる電流と同じ電流が、ト
ランジスタ5a,5bの各々のドレイン電流となる。すなわ
ち、電流入力端子1より入力された電流(アナログ入力
量)に応じて、ダイオード接続されたNチャンネルMOS
トランジスタ3のゲート電圧が変化するが、Nチャンネ
ルMOSトランジスタ5a,5bのゲートがNチャンネルMOSト
ランジスタ3のゲートに結ばれているため、各々トラン
ジスタ3のドレインに流れる電流と同じ電流量がトラン
ジスタ5aと5bのドレインにも流れる。従って、ダイオー
ド接続されたPチャンネルMOSトランジスタ12には入力
電流の2倍の電流が流れる。一方、PチャンネルMOSト
ランジスタ13,14もPチャンネルMOSトランジスタ12とと
もにカレントミラー回路を形成しているので、上記と同
じ原理により、トランジスタ12のドレイン電流と同じ電
流、すなわち入力電流の二倍の電流が、トランジスタ13
及び14のドレインを流れる。また、カレントミラー回路
を形成しているNチャンネルMOSトランジスタ21,10,11
についても同様に、トランジスタ10,11のドレイン電流
は基準電流源20の出力電流と同じ値となる。Next, the operation will be described. Assuming that the N-channel MOS transistors 3, 5a, 5b forming the current mirror circuit have the same characteristics, the same current as the current input from the current input terminal 1 and flowing through the drain of the transistor 3 is generated in each of the transistors 5a, 5b. Drain current. That is, in accordance with the current (analog input amount) input from the current input terminal 1, a diode-connected N-channel MOS
Although the gate voltage of the transistor 3 changes, since the gates of the N-channel MOS transistors 5a and 5b are connected to the gate of the N-channel MOS transistor 3, the same amount of current as the current flowing to the drain of the transistor 3 is the same as that of the transistor 5a. It also flows to the drain of 5b. Therefore, a current twice as much as the input current flows through the diode-connected P-channel MOS transistor 12. On the other hand, since the P-channel MOS transistors 13 and 14 also form a current mirror circuit together with the P-channel MOS transistor 12, the same current as the drain current of the transistor 12, that is, a current twice the input current, is applied by the same principle as described above. , Transistor 13
And 14 drains. Also, N-channel MOS transistors 21, 10, 11 forming a current mirror circuit
Similarly, the drain currents of the transistors 10 and 11 have the same value as the output current of the reference current source 20.
電流比較器16は、PチャンネルMOSトランジスタ13の
ドレイン電流とNチャンネルMOSトランジスタ10のドレ
イン電流を比較し、比較結果に応じてNチャンネルMOS
トランジスタ15を開閉する。すなわち、PチャンネルMO
Sトランジスタ13のドレイン電流がNチャンネルMOSトラ
ンジスタ10のドレイン電流より小さい場合、電流比較器
16の出力は低電位レベル(論理値0)となりNチャンネ
ルMOSトランジスタ15を遮断させ、逆の場合は、電流比
較器16の出力は高電位レベル(論理値1)となりNチャ
ンネルMOSトランジスタ15を導通させる。これに応じて
前者の場合は、電流出力端子6からPチャンネルMOSト
ランジスタ14のドレイン電流がそのまま得られ、後者の
場合は、PチャンネルMOSトランジスタ14のドレイン電
流からNチャンネルMOSトランジスタ11のドレイン電流
を引いた電流量が得られる。The current comparator 16 compares the drain current of the P-channel MOS transistor 13 and the drain current of the N-channel MOS transistor 10 and, according to the comparison result, the N-channel MOS transistor.
Open and close the transistor 15. That is, P channel MO
If the drain current of the S transistor 13 is smaller than that of the N-channel MOS transistor 10, a current comparator
The output of 16 becomes a low potential level (logical value 0) and shuts off the N-channel MOS transistor 15. In the opposite case, the output of the current comparator 16 becomes a high potential level (logical value 1) and the N-channel MOS transistor 15 becomes conductive. Let Accordingly, in the former case, the drain current of the P-channel MOS transistor 14 is directly obtained from the current output terminal 6, and in the latter case, the drain current of the P-channel MOS transistor 14 is changed from the drain current of the N-channel MOS transistor 11. The amount of current drawn can be obtained.
以上の動作をまとめると、次のようになる。 The above operation is summarized as follows.
B=0(2Iin<Irefの場合) 1(2Iin≧Irefの場合) (1) Iout=2Iin−B・Iref (2) 但し、Iinは電流入力端子1からの電流流入量、Iref
は基準電流源20の電流値、Bはデジタル出力端子8の出
力論理値、Ioutは電流出力端子6の電流流出量である。
また、式(1)の( )で囲んだ条件式は、2IinとIref
の比較式となかているが、これはIinとIref/2の比較と
等価である。第10図は式(1),(2)で表される動作
を説明したものである。入力端子1に直線207のような
直線的に増加する電流を入力すると、電流流入量IinがI
ref/2と等しくなるまでは出力論理値Bは0であり2Iin
が出力電流として出力される。電流流入量IinがIref/2
と等しくなった瞬間に出力論理値Bは1となり出力電流
はIrefから0に変化する。そして、電流流入量IinがIre
f/2を越えIrefまで増加すると出力電流は式(2Iin-Ire
f)に従ってもう一度0からIrefまで増加する。B = 0 (when 2Iin <Iref) 1 (when 2Iin ≧ Iref) (1) Iout = 2Iin−B · Iref (2) where Iin is the current inflow amount from the current input terminal 1, Iref
Is the current value of the reference current source 20, B is the output logical value of the digital output terminal 8, and Iout is the current outflow amount of the current output terminal 6.
In addition, the conditional expression enclosed by () in expression (1) is 2Iin and Iref
, Which is equivalent to comparing Iin and Iref / 2. FIG. 10 illustrates the operation represented by the equations (1) and (2). When a linearly increasing current such as a straight line 207 is input to the input terminal 1, the current inflow amount Iin becomes I
Output logical value B is 0 and 2Iin until it becomes equal to ref / 2.
Is output as the output current. Current inflow amount Iin is Iref / 2
The output logical value B becomes 1 and the output current changes from Iref to 0 at the moment when it becomes equal to. Then, the current inflow amount Iin is Ire
When the output current exceeds f / 2 and increases to Iref, the output current becomes (2Iin-Ire
Increase again from 0 to Iref according to f).
このような従来の回路を用いた例として、従来のA/D
コンバータの構成例を第11図に示す。第9図は点線で囲
まれた部分は第11図の2に相当し、以下ではビットセル
と呼ぶことにする。N個の回路ブロックは、電流入力端
子1と電流出力端子6を介して従属接続されている。ま
た、最も入力側に位置する、1番目のビットセル2の電
流入力端子1は、電流源22に接続されている。As an example of using such a conventional circuit, a conventional A / D
An example of the converter configuration is shown in FIG. In FIG. 9, the portion surrounded by the dotted line corresponds to 2 in FIG. 11, and will be referred to as a bit cell hereinafter. The N circuit blocks are cascade-connected via the current input terminal 1 and the current output terminal 6. The current input terminal 1 of the first bit cell 2 located closest to the input side is connected to the current source 22.
基準電流源20はダイオード接続したNチャンネルMOS
トランジスタ21のドレインとすべてのビットセル2の端
子9に共通に接続されている。The reference current source 20 is a diode-connected N-channel MOS
The drain of the transistor 21 and the terminal 9 of all bit cells 2 are commonly connected.
このA/Dコンバータの動作を以下に述べる。 The operation of this A / D converter is described below.
以下では、 Ik ;k番目のビットセルの入力電流 Bk ;k番目のビットセルのデジタル出力値 I ;電流源22の電流値 とする。すべてのビットセル2の端子9が共通にダイオ
ード接続されたNチャンネルMOSトランジスタ21のゲー
トに接続されていることから、すべてのビットセル2の
NチャンネルMOSトランジスタ10と11のドレイン電流は
電流源20の出力電流Irefと等しくなる。このことを考慮
する動作は次のようになる。まず、一番目のビットセル
2では2IとIrefが比較される。In the following, Ik; input current of k-th bit cell Bk; digital output value of k-th bit cell I; current value of current source 22. Since the terminals 9 of all the bit cells 2 are connected to the gates of the N-channel MOS transistors 21 which are commonly diode-connected, the drain currents of the N-channel MOS transistors 10 and 11 of all the bit cells 2 are output from the current source 20. It becomes equal to the current Iref. The operation considering this is as follows. First, in the first bit cell 2, 2I and Iref are compared.
すなわち、IとIref/2の比較と等価な比較が行なわれ
る。ここでIがIref/2より大きい場合B1は1、逆の場合
はB1は0となり、A/D変換の一桁目が決定される。この
とき出力電流は、前者の場合2I、後者の場合2I-Irefと
なる。2番目のビットセルでは、これらの電流が二倍さ
れ、4Iまたは4I-2IrefがIrefと比較される。言い替えれ
ば、IとIref/4または3Iref/4との比較と等価な比較が
行なわれ二桁目が決定される。このような、手順によっ
て最上位ビットB1から順次Bkを決めて行くことにより、
A/D変換結果が得られる。以上のような動作を第12図で
説明する。なお、図面のI1,I2,I3,I4はI1,I2,I3,I4にそ
れぞれ相当する。電流源22の電流値Iが(207a)のよう
に0からIrefまで直線的に変化したとする。まず1番目
のビットセル2においては、Iが0からIref/2まで変化
すると、デジタル出力B1(208a)は0、このビットセル
2の出力電流すなわち2番目のビットセル2の入力電流
I2(207b)は0からIrefまで変化する。次にIがIref/2
からIrefまで変化するとデジタル出力B1(208a)は1、
I2(207b)は再び0からIrefまで変化する。2番目のビ
ットセル2においては、I(207a)が0からIrefまで1
回増加する間にI2(207b)が0からIrefまで2回増加す
ることから、B2は(208b)のように0から1の変化を2
回繰り返し、このビットセル2の出力であるI3は(207
c)のように0からIrefまでの直線的な増加を4回繰り
返す。3番目のビットセル2においては、I(207a)が
0からIrefまで1回変化する間にI3(207c)が0からIr
efまで4回増加することから、B3は(208c)のように0
から1の変化を4回繰り返し、このビットセル2の出力
であるI4は(207c)のように0からIrefまでの直線的な
増加を8回繰り返す。このように、Iが0からIrefまで
変化すると、k番目のビットセルの出力Bkは、jを0か
ら(2k-1-1)までの任意の整数として、 2j・(Iref/2k)≦I<(2j+1)・(Iref/2k)の場
合、Bk=0 (3) (2j+1)・(Iref/22)≦I<(2j+2)・(Iref/
2k)の場合、Bk=1 (4) となる。このようにしてアナログ量Iに比例したデジタ
ル二進数[B1B2・・BN]が得られる。That is, a comparison equivalent to the comparison between I and Iref / 2 is performed. Here, if I is larger than Iref / 2, B 1 is 1, and in the opposite case, B 1 is 0, and the first digit of A / D conversion is determined. At this time, the output current is 2I in the former case and 2I-Iref in the latter case. In the second bit cell, these currents are doubled and 4I or 4I-2Iref is compared to Iref. In other words, a comparison equivalent to the comparison between I and Iref / 4 or 3Iref / 4 is performed to determine the second digit. By sequentially determining Bk from the most significant bit B 1 by such a procedure,
The A / D conversion result is obtained. The above operation will be described with reference to FIG. It should be noted that I 1 , I 2 , I 3 , I 4 in the drawing correspond to I 1 , I 2 , I 3 , I 4 , respectively. It is assumed that the current value I of the current source 22 linearly changes from 0 to Iref as in (207a). First, in the first bit cell 2, when I changes from 0 to Iref / 2, the digital output B 1 (208a) is 0, the output current of this bit cell 2, that is, the input current of the second bit cell 2.
I 2 (207b) changes from 0 to Iref. Next I is Iref / 2
Changes from Iref to Iref, digital output B 1 (208a) is 1,
I 2 (207b) changes from 0 to Iref again. In the second bit cell 2, I (207a) is 1 from 0 to Iref
Since I 2 (207b) increases twice from 0 to Iref while increasing twice, B 2 changes 2 from 0 to 1 like (208b).
Repeated times, I 3 which is the output of this bit cell 2 is (207
Repeat the linear increase from 0 to Iref four times as in c). In the third bit cell 2, I 3 (207c) changes from 0 to Ir while I (207a) changes once from 0 to Iref.
As it increases to ef four times, B 3 becomes 0 like (208c).
The change from 1 to 4 is repeated 4 times, and the output I 4 of the bit cell 2 is linearly increased from 0 to Iref 8 times as in (207c). Thus, changes from I 0 to Iref, the output Bk of the k-th bit cell, as any integer of j from 0 to (2 k-1 -1), 2j · (Iref / 2 k) ≦ In the case of I <(2j + 1) · (Iref / 2 k ), Bk = 0 (3) (2j + 1) · (Iref / 2 2 ) ≦ I <(2j + 2) · (Iref /
In the case of 2 k ), Bk = 1 (4). In this way, a digital binary number [B 1 B 2 ... B N ] proportional to the analog quantity I is obtained.
従来のA/Dコンバータは以上のように構成されている
が、カレントミラー回路の応答速度が遅いため、A/Dコ
ンバータ全体の変換速度を損ねていた。例えば、第9図
のNチャンネルMOSトランジスタ3,5a及び5bよりなるカ
レントミラー回路を考える。このカレントミラー回路の
ゲートにつく寄生容量値をC1、ダイオード接続されたN
チャンネルMOSトランジスタ3のドレイン−ソース間の
抵抗値をR5とすると、このカレントミラー回路の応答速
度は時定数C1・R5が大きいほど遅くなる。一方、Nチャ
ンネルMOSトランジスタ3のドレイン電流値をI5、ドレ
イン−ソース電圧をVDS5、NチャンネルMOSトランジス
タのしきい値電圧をVTHNとすると、 I5=(β5/2)(VDS5-VTHN)2 (5) となることが広く知られている。ここで、β5はVDS5に
依存しない比例常数である。(5)式より、R5は となる。ここで、ビットセル2に入力する電流I5は、0
からIrefの値をとるので、R5は無限大になることも有り
得る。すなわち、ビットセル2の入力電流が0近傍にお
いて変化するとき、カレントミラー回路の次定数C1・R5
が大きくなり、応答速度を著しく損ねることになる。こ
のように、従来のA/Dコンバータでは、カレントミラー
回路を流れる電流が0近傍になることが有り得るため、
変換速度を著しく損ねていた。Although the conventional A / D converter is configured as described above, the conversion speed of the entire A / D converter is impaired because the response speed of the current mirror circuit is slow. For example, consider a current mirror circuit consisting of N-channel MOS transistors 3, 5a and 5b in FIG. The parasitic capacitance of the gate of this current mirror circuit is C 1 , and the diode-connected N
When the resistance value between the drain and source of the channel MOS transistor 3 is R 5 , the response speed of this current mirror circuit becomes slower as the time constant C 1 · R 5 becomes larger. On the other hand, I 5 the drain current of N-channel MOS transistor 3, the drain - if the threshold voltage of the source voltage V DS5, N-channel MOS transistor and V THN, I 5 = (β 5/2) (V DS5 -V THN ) 2 (5) is widely known. Here, β 5 is a proportional constant that does not depend on V DS5 . From equation (5), R 5 is Becomes Here, the current I 5 input to the bit cell 2 is 0
Since I takes the value of Iref, R 5 can be infinite. That is, when the input current of the bit cell 2 changes in the vicinity of 0, the next constant C 1 · R 5 of the current mirror circuit
Becomes large and the response speed is significantly impaired. As described above, in the conventional A / D converter, the current flowing through the current mirror circuit may be close to 0.
The conversion speed was significantly impaired.
この発明は上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、アナログ/デジタル変換速度の向上を図れ
るアナログ・デジタル変換方式を提供することを目的と
する。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an analog / digital conversion system capable of improving the analog / digital conversion speed.
この第1の発明に係るアナログ・デジタル変換方式に
おいて、各カレントミラー回路にオフセット電流量を供
給するものであって、アナログ出力量生成手段102は、
比較手段101で比較されたアナログ入力電流量が基準値
電流量の2分の1以下の場合、アナログ入力電流量の2
倍値から上記各カレントミラー回路に対するオフセット
電流量を減算した結果をアナログ出力電流量として生成
し、一方、アナログ入力電流量が基準値電流量の2分の
1より大きい場合、アナログ入力電流量の2倍値から基
準値電流量を減算して更に上記各カレントミラー回路に
対するオフセット電流量を減算した結果をアナログ出力
電流量として生成することを特徴とするものである。In the analog-digital conversion method according to the first aspect of the present invention, an offset current amount is supplied to each current mirror circuit, and the analog output amount generation means 102 comprises:
When the analog input current amount compared by the comparison means 101 is equal to or less than half the reference value current amount, the analog input current amount is 2
The result of subtracting the offset current amount for each current mirror circuit from the multiple value is generated as the analog output current amount. On the other hand, when the analog input current amount is larger than half the reference value current amount, the analog input current amount It is characterized in that the reference value current amount is subtracted from the doubled value and the offset current amount for each of the current mirror circuits is further subtracted to generate the analog output current amount.
この第2の発明に係るアナログ・デジタル変換方式に
おいて、各カレントミラー回路にオフセット電流量を供
給するものであって、アナログ出力量生成手段502は、
比較手段501で比較されたアナログ入力電流量が基準値
電流量の2分の1以下の場合、基準値電流量からアナロ
グ入力電流量の2倍値を減算して更に上記各カレントミ
ラー回路に対するオフセット電流量の3倍値を加えた結
果をアナログ出力電流量として生成し、一方、アナログ
入力電流量が基準値電流量の2分の1より大きい場合、
基準値電流量の2倍値からアナログ入力電流量の2倍値
を減算して更に上記各カレントミラー回路に対するオフ
セット電流量の3倍値を加えた結果をアナログ出力電流
量として生成することを特徴とするものである。In the analog-digital conversion method according to the second aspect of the present invention, an offset current amount is supplied to each current mirror circuit, and the analog output amount generation means 502 is
When the analog input current amount compared by the comparing means 501 is equal to or less than half of the reference value current amount, the double value of the analog input current amount is subtracted from the reference value current amount and further offset to each of the current mirror circuits. When the analog input current amount is larger than half the reference value current amount, the result obtained by adding three times the current amount is generated as the analog output current amount.
The analog output current amount is generated by subtracting the double value of the analog input current amount from the double value of the reference value current amount and further adding the triple value of the offset current amount for each current mirror circuit. It is what
この第1の発明は、各カレントミラー回路にオフセッ
ト電流量を供給し、比較手段101で比較されたアナログ
入力電流量が基準値電流量の2分の1以下の場合、アナ
ログ入力電流量の2倍値からオフセット電流量を減算し
た結果をアナログ出力電流量として生成し、一方、アナ
ログ入力電流量が基準値電流量の2分の1より大きい場
合、アナログ入力電流量の2倍値から基準値電流量を減
算して更にオフセット電流量を減算した結果をアナログ
出力電流量として生成する。According to the first aspect of the present invention, an offset current amount is supplied to each current mirror circuit, and when the analog input current amount compared by the comparing means 101 is equal to or less than half the reference value current amount, the analog input current amount is 2 The result of subtracting the offset current amount from the doubled value is generated as the analog output current amount. On the other hand, when the analog input current amount is larger than half the reference value current amount, the doubled value of the analog input current amount is used as the reference value. The analog output current amount is generated by subtracting the current amount and the offset current amount.
この第2の発明は、各カレントミラー回路にオフセッ
ト電流量を供給し、比較手段501で比較されたアナログ
入力電流量が基準値電流量の2分の1以下の場合、基準
値電流量からアナログ入力電流量の2倍値を減算して更
にオフセット電流量の3倍値を加えた結果をアナログ出
力電流量として生成し、一方、アナログ入力電流量が基
準値電流量の2分の1より大きい場合、基準値電流量の
2倍値からアナログ入力電流量の2倍値を減算して更に
オフセット電流量の3倍値を加えた結果をアナログ出力
電流量として生成する。This second invention supplies an offset current amount to each current mirror circuit, and when the analog input current amount compared by the comparing means 501 is equal to or less than ½ of the reference value current amount, the reference value current amount is converted to an analog value. The doubled value of the input current amount is subtracted and the tripled value of the offset current amount is added, and the result is generated as the analog output current amount. On the other hand, the analog input current amount is larger than half the reference value current amount. In this case, the result obtained by subtracting the double value of the analog input current amount from the double value of the reference value current amount and further adding the triple value of the offset current amount is generated as the analog output current amount.
本発明の実施例を第1図によって説明する。1は電子
回路2の電流入力端子である。3はNチャンネルMOSト
ランジスタであり、そのドレインが電流入力端子1と結
ばれている。またNチャンネルMOSトランジスタ3のゲ
ートとドレインが結ばれており、このトランジスタ3は
いわゆるダイオード接続されているトランジスタであ
る。NチャンネルMOSトランジスタ3のゲートはNチャ
ンネルMOSトランジスタ5a及び5bのゲートに接続されて
おり、NチャンネルMOSトランジスタ3,5a,5bはカレント
ミラー回路を形成している。NチャンネルMOSトランジ
スタ5a,5bのドレインはダイオード接続されたPチャン
ネルMOSトランジスタ12のドレインに結ばれている。さ
らに、PチャンネルMOSトランジスタ12のゲートはPチ
ャンネルMOSトランジスタ13及び14のゲートと接続さ
れ、トランジスタ12,13,14はカレントミラー回路を形成
している。20は定電流を出力する基準電流源であり、ダ
イオード接続されたNチャンネルMOSトランジスタ21に
接続されている。NチャンネルMOSトランジスタ21のゲ
ートは端子9を介してNチャンネルMOSトランジスタ10
及び11のゲートに接続され、トランジスタ20,10,11はカ
レントミラー回路を形成している。NチャンネルMOSト
ランジスタ10とPチャンネルMOSトランジスタ13のドレ
インは、電流比較器16に入力している。電流比較器16の
出力は、そのソースがNチャンネルMOSトランジスタ11
のドレインに、そのドレインがPチャンネルMOSトラン
ジスタ14のドレインに各々接続された、NチャンネルMO
Sトランジスタ15のゲートに接続されている。また、電
流比較器16の出力はデジタル出力端子8に、Pチャンネ
ルMOSトランジスタ14のドレインは電流出力端子6に接
続されている。An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Reference numeral 1 is a current input terminal of the electronic circuit 2. Reference numeral 3 is an N-channel MOS transistor, the drain of which is connected to the current input terminal 1. The gate and drain of the N-channel MOS transistor 3 are connected, and this transistor 3 is a so-called diode-connected transistor. The gate of the N-channel MOS transistor 3 is connected to the gates of the N-channel MOS transistors 5a and 5b, and the N-channel MOS transistors 3, 5a and 5b form a current mirror circuit. The drains of the N-channel MOS transistors 5a and 5b are connected to the drain of a diode-connected P-channel MOS transistor 12. Further, the gate of the P-channel MOS transistor 12 is connected to the gates of the P-channel MOS transistors 13 and 14, and the transistors 12, 13, 14 form a current mirror circuit. Reference numeral 20 is a reference current source that outputs a constant current, and is connected to a diode-connected N-channel MOS transistor 21. The gate of the N-channel MOS transistor 21 is connected to the N-channel MOS transistor 10 via the terminal 9.
, 11 connected to the gates of the transistors 20, 10, 11 form a current mirror circuit. The drains of the N-channel MOS transistor 10 and the P-channel MOS transistor 13 are input to the current comparator 16. The output of the current comparator 16 is such that its source is an N-channel MOS transistor 11
N-channel MO, whose drain is connected to the drain of the P-channel MOS transistor 14, respectively.
It is connected to the gate of the S transistor 15. The output of the current comparator 16 is connected to the digital output terminal 8 and the drain of the P-channel MOS transistor 14 is connected to the current output terminal 6.
30はオフセット電流量を発生するオフセット電流源で
あり、ダイオード接続されたNチャンネルMOSトランジ
スタ31に接続されている。NチャンネルMOSトランジス
タ31のゲートは端子19を介してNチャンネルMOSトラン
ジスタ17a,17b及びNチャンネルMOSトランジスタ18のゲ
ートに接続され、トランジスタ31,18,17a,17bはカレン
トミラー回路を形成している。また、NチャンネルMOS
トランジスタ17a,17bのドレインとソースはNチャンネ
ルMOSトランジスタ10のドレインとソースに並列接続さ
れている。また、NチャンネルMOSトランジスタ18のド
レインは電流出力端子6に接続され、そのソースは接地
されている。Reference numeral 30 denotes an offset current source for generating an offset current amount, which is connected to a diode-connected N-channel MOS transistor 31. The gate of the N-channel MOS transistor 31 is connected to the gates of the N-channel MOS transistors 17a, 17b and the N-channel MOS transistor 18 via the terminal 19, and the transistors 31, 18, 17a, 17b form a current mirror circuit. Also, N-channel MOS
The drains and sources of the transistors 17a and 17b are connected in parallel to the drains and sources of the N-channel MOS transistor 10. The drain of the N-channel MOS transistor 18 is connected to the current output terminal 6 and its source is grounded.
アナログ入力電流量と基準値電流量の2分の1との大
小関係を比較してアナログ入力電流量に対応するデジタ
ル信号を出力する比較手段101は、NチャンネルMOSトラ
ンジスタ3,5a,5b,10,17a,17b,21,31とPチャンネルMOS
トランジスタ12,13と電流比較器16とを有する。比較手
段101の比較結果に従ってアナログ出力電流量を生成す
るアナログ出力量生成手段102は、NチャンネルMOSトラ
ンジスタ11,15,18,31とPチャンネルMOSトランジスタ14
とを有する。The comparing means 101 for comparing the magnitude relationship between the analog input current amount and one half of the reference value current amount and outputting a digital signal corresponding to the analog input current amount is an N-channel MOS transistor 3, 5a, 5b, 10 , 17a, 17b, 21,31 and P channel MOS
It has transistors 12 and 13 and a current comparator 16. The analog output amount generation means 102 for generating an analog output current amount according to the comparison result of the comparison means 101 is an N channel MOS transistor 11, 15, 18, 31 and a P channel MOS transistor 14.
Have and.
次いで動作について説明する。カレントミラー回路を
形成しているNチャンネルMOSトランジスタ3,5a,5bが同
一特性を持つとすると、電流入力端子1より入力されト
ランジスタ3のドレインを流れる電流と同じ電流が、ト
ランジスタ5a,5bの各々のドレイン電流となる。すなわ
ち、電流入力端子1より入力された電流に応じて、ダイ
オード接続されたNチャンネルMOSトランジスタ3のゲ
ート電圧が変化するが、NチャンネルMOSトランジスタ5
a,5bのゲートがトランジスタ3のゲートに結ばれている
ため、各々トランジスタ3のドレインに流れる電流と同
じ電流量がトランジスタ5aと5bのドレインにも流れる。
従って、ダイオード接続されたPチャンネルMOSトラン
ジスタ12には入力電流の2倍の電流が流れる。一方、P
チャンネルMOSトランジスタ13,14もPチャンネルMOSト
ランジスタ12とともにカレントミラー回路を形成してい
るので、上記と同じ原理により、トランジスタ12のドレ
イン電流と同じ電流、すなわち入力電流の二倍の電流
が、トランジスタ13及び14のドレインを流れる。また、
カレントミラー回路を形成しているNチャンネルMOSト
ランジスタ21,10,11についても同様に、トランジスタ1
0,11のドレイン電流は基準電流源20の出力電流と同じ値
となる。また、カレントミラー回路を形成しているNチ
ャンネルMOSトランジスタ31,18,17a,17bによってトラン
ジスタ18,17a,17bの各々のドレイン電流はオフセット電
流源30の出力電流と同じ値となる。Next, the operation will be described. Assuming that the N-channel MOS transistors 3, 5a, 5b forming the current mirror circuit have the same characteristics, the same current as the current input from the current input terminal 1 and flowing through the drain of the transistor 3 is generated in each of the transistors 5a, 5b. Drain current. That is, although the gate voltage of the diode-connected N-channel MOS transistor 3 changes according to the current input from the current input terminal 1, the N-channel MOS transistor 5
Since the gates of a and 5b are connected to the gate of the transistor 3, the same amount of current that flows in the drain of the transistor 3 also flows in the drains of the transistors 5a and 5b.
Therefore, a current twice as much as the input current flows through the diode-connected P-channel MOS transistor 12. On the other hand, P
Since the channel MOS transistors 13 and 14 also form a current mirror circuit together with the P-channel MOS transistor 12, the same current as the drain current of the transistor 12, that is, a current twice the input current is applied to the transistor 13 by the same principle as described above. And 14 drains. Also,
Similarly for the N channel MOS transistors 21, 10 and 11 forming the current mirror circuit, the transistor 1
The drain currents of 0 and 11 have the same value as the output current of the reference current source 20. Further, the drain current of each of the transistors 18, 17a, 17b becomes the same value as the output current of the offset current source 30 by the N-channel MOS transistors 31, 18, 17a, 17b forming the current mirror circuit.
電流比較器16は、PチャンネルMOSトランジスタ13の
ドレイン電流と、NチャンネルMOSトランジスタ10,17a,
17bのドレイン電流の和を比較し、比較結果に応じてN
チャンネルMOSトランジスタ15を開閉する。すなわちN
チャンネルMOSトランジスタ13のドレイン電流がNチャ
ンネルMOSトランジスタ10,17a,17bのドレイン電流の和
より小さい場合、電流比較器16の出力は低電位レベル
(論理値0)となりNチャンネルMOSトランジスタ15を
遮断させ、逆の場合は、電流比較器16の出力は高電位レ
ベル(論理値1)となりトランジスタ15を導通させる。
これに応じて前者の場合は、電流出力端子6からPチャ
ンネルMOSトランジスタ14のドレイン電流からNチャン
ネルMOSトランジスタ18のドレイン電流を引いた電流量
が得られ、後者の場合は、PチャンネルMOSトランジス
タ14のドレイン電流からNチャンネルMOSトランジスタ1
1および18のドレイン電流を引いた電流量が得られる。The current comparator 16 detects the drain current of the P-channel MOS transistor 13 and the N-channel MOS transistors 10, 17a,
Compare the sum of the drain currents of 17b, and according to the comparison result, N
Opens and closes the channel MOS transistor 15. Ie N
When the drain current of the channel MOS transistor 13 is smaller than the sum of the drain currents of the N channel MOS transistors 10, 17a and 17b, the output of the current comparator 16 becomes a low potential level (logic value 0) and the N channel MOS transistor 15 is cut off. In the opposite case, the output of the current comparator 16 becomes a high potential level (logical value 1) and the transistor 15 is turned on.
Accordingly, in the former case, a current amount obtained by subtracting the drain current of the N-channel MOS transistor 18 from the drain current of the P-channel MOS transistor 14 is obtained from the current output terminal 6, and in the latter case, the P-channel MOS transistor 14 is obtained. N-channel MOS transistor from the drain current of 1
The amount of current is obtained by subtracting the drain currents of 1 and 18.
以上の動作をまとめると、次のようになる。 The above operation is summarized as follows.
B=0(2Iin′<Iref+2Ioffの場合) 1(2Iin′≧Iref+2Ioffの場合) (7) Iout′=2Iin′-Ioff-B・Iref (8) 但し、Iin′は電流入力端子1からの電流流入量、Iref
は基準電流源20の電流値、Bはデジタル出力端子8の出
力論理値、IOUT′は電流出力端子6の電流流出量、Ioff
はオフセット電流源30の電流値である。B = 0 (when 2Iin ′ <Iref + 2Ioff) 1 (when 2Iin ′ ≧ Iref + 2Ioff) (7) Iout ′ = 2Iin′-Ioff-B · Iref (8) where Iin ′ is the current inflow from the current input terminal 1 Amount, Iref
Is the current value of the reference current source 20, B is the output logical value of the digital output terminal 8, IOUT 'is the current outflow amount of the current output terminal 6, and Ioff
Is the current value of the offset current source 30.
第3図は式7,8で表される動作を説明したものであ
る。ただしここでは、入力端子1の入力電流量Iin′は
あらかじめ真の入力量Iinにオフセット電流値が加えら
れ、 Iin′=Iin+Ioff (9) であったとする。Iinが0からIref/2まで直線的に変化
するとき、201のようにIin′はIoffから(Iref/2+Iof
f)まで変化する。この範囲では式(7)の条件式より
B=0であり、Iout′は従って203のようにIoffから(I
ref+Ioff)まで変化する。FIG. 3 illustrates the operation represented by the equations 7 and 8. However, here, it is assumed that the input current amount Iin 'of the input terminal 1 is Iin' = Iin + Ioff (9) by adding the offset current value to the true input amount Iin in advance. When Iin changes linearly from 0 to Iref / 2, Iin ′ changes from Ioff to (Iref / 2 + Iof
f) changes. In this range, B = 0 according to the conditional expression of the expression (7), and Iout ′ is therefore calculated from Ioff to (I
It changes up to ref + Ioff).
次に、IinがIref/2からIrefまで変化すると、Iin′は
(Iref/2+Ioff)から(Iref+Ioff)まで変化する。こ
の範囲では式(7)の条件式よりB=1であり、Iout′
は式(8)に従って203のようにIoffから(Iref+Iof
f)の変化をもう1度くりかえす。Next, when Iin changes from Iref / 2 to Iref, Iin ′ changes from (Iref / 2 + Ioff) to (Iref + Ioff). In this range, B = 1 according to the conditional expression (7), and Iout ′
From Ioff (Iref + Iof
Repeat the change in f) once more.
以上の説明でわかるように、(9)式を考慮すると
(7)式は、 B=0(2Iin+2Ioff<Iref+2Ioffの場合) 1(2Iin+2Ioff≧Iref+2Ioffの場合) (10) となり式(10)の( )で囲んだ条件式は、IinとIref/
2の比較式と等価になる。また、(8)式は、 Iout′=(2Iin−B・Iref)+Ioff (11) となるが、式(2)で表される真の電流出力量Ioutを用
いると、 Iout′=Iout+Ioff (12) となる。このように、入力電流に含まれるオフセット量
と出力電流に含まれるオフセット量を等しくすることに
よって、以下に述べるビットセルの多段接続が可能にな
る。As can be seen from the above description, considering equation (9), equation (7) becomes: B = 0 (when 2Iin + 2Ioff <Iref + 2Ioff) 1 (when 2Iin + 2Ioff ≧ Iref + 2Ioff) (10) The conditional expression enclosed by is Iin and Iref /
It is equivalent to the comparison formula in 2. Further, the formula (8) is Iout ′ = (2Iin−B · Iref) + Ioff (11), but if the true current output amount Iout expressed by the formula (2) is used, Iout ′ = Iout + Ioff (12 ). As described above, by equalizing the offset amount included in the input current and the offset amount included in the output current, the multi-stage connection of bit cells described below becomes possible.
このような実施例の回路を用いたA/Dコンバータの構
成例を第2図に示す。N個の回路ブロックは、電流入力
端子1と電流出力端子6を介して従属接続されている。
また、最も入力側に位置する、1番目のビットセル2の
電流入力端子1は、入力電流源22および、オフセット電
流源30と等しい出力量Ioffを持つ電流源32に接続されて
いる。基準電流源20はダイオード接続したNチャンネル
MOSトランジスタ21のドレインとすべてのビットセル2
の端子9に共通に接続されている。また、オフセット電
流源30はダイオード接続したNチャンネルMOSトランジ
スタ31のドレインとすべてのビットセル2の端子19に共
通に接続されている。FIG. 2 shows a configuration example of an A / D converter using the circuit of such an embodiment. The N circuit blocks are cascade-connected via the current input terminal 1 and the current output terminal 6.
The current input terminal 1 of the first bit cell 2 located closest to the input side is connected to the input current source 22 and the current source 32 having the output amount Ioff equal to that of the offset current source 30. Reference current source 20 is a diode-connected N channel
Drain of MOS transistor 21 and all bit cells 2
Is commonly connected to the terminal 9. Further, the offset current source 30 is commonly connected to the drain of the diode-connected N-channel MOS transistor 31 and the terminals 19 of all the bit cells 2.
このA/Dコンバータの動作を以下に述べる。以下で
は、 Ik′;k番目のビットセルの入力電流 Bk ;k番目のビットセルのデジタル出力値 I ;電流源22の電流値 とする。全てのビットセルのNチャンネルMOSトランジ
スタ10,11のドレイン電流およびNチャンネルMOSトラン
ジスタ17a,17b,18のドレイン電流がおのおの基準電流Ir
efおよびオフセット電流Ioffと等しいこと、また、1番
目のビットセルの入力電流が真の入力電流Iとオフセッ
ト電流Ioffの和、すなわち I1′=I+Ioff (13) であることを考慮すると、動作は次のようになる。ま
ず、一番目のビットセルでは2(I+Ioff)と(Iref+
2Ioff)が比較される。すなわち、IとIref/2の比較と
等価な比較が行なわれる。ここで、IがIref/2より大き
い場合B1は1、逆の場合はB1は0となり、A/D変換の一
桁目が決定される。このとき出力電流は、前者の場合
(2I+Ioff-Iref)、後者の場合(2I+Ioff)となる。
2番目のビットセルでは、これらの電流が二倍され、2
(2I+Ioff)または2(2I+Ioff-Iref)が(Iref+2Io
ff)と比較される。この比較は、IとIref/4または3Ire
f/4との比較と等価であることが、簡単な演算からわか
る。この比較により二桁目が決定される。以下、同じよ
うな手順によって最上位ビットB1から順次Bkを決めて行
くことにより、A/D変換結果が得られる。The operation of this A / D converter will be described below. In the following, Ik ′; input current of kth bit cell Bk; digital output value of kth bit cell I; current value of current source 22. The drain currents of the N-channel MOS transistors 10 and 11 and the drain currents of the N-channel MOS transistors 17a, 17b and 18 of all bit cells are the reference current Ir.
Considering that it is equal to ef and the offset current Ioff, and the input current of the first bit cell is the sum of the true input current I and the offset current Ioff, that is, I1 ′ = I + Ioff (13), the operation is as follows. Like First, in the first bit cell, 2 (I + Ioff) and (Iref +
2Ioff) are compared. That is, a comparison equivalent to the comparison between I and Iref / 2 is performed. Here, B 1 is 1 when I is larger than Iref / 2, and B 1 is 0 in the opposite case, and the first digit of A / D conversion is determined. At this time, the output current is in the former case (2I + Ioff-Iref) and in the latter case (2I + Ioff).
In the second bit cell, these currents are doubled and 2
(2I + Ioff) or 2 (2I + Ioff-Iref) becomes (Iref + 2Io
ff) is compared. This comparison is based on I and Iref / 4 or 3Ire
It can be seen from a simple operation that it is equivalent to the comparison with f / 4. The second digit is determined by this comparison. Thereafter, the A / D conversion result is obtained by sequentially determining Bk from the most significant bit B 1 by the same procedure.
以上のような動作を第4図で説明する。なお、図面の
I1′,I2′,I3′,I4′はI1′,I2′,I3′,I4′にそれ
ぞれ相当する。電流源22の電流値Iが0からIrefまで直
線的に変化し、1番目のビットセル2の入力電流I1′が
(201a)のようにIoffから(Iref+Ioff)まで変化した
時を考える。まず1番目のビットセル2においては、
I1′がIoffから(Iref/2+Ioff)まで変化すると、デジ
タル出力B1(202a)は0、このビットセルの出力電流す
なわち2番目のビットセル2の入力電流I2′(201b)は
Ioffから(Iref+Ioff)まで変化する。次にI1′が(Ir
ef/2+Ioff)から(Iref+Ioff)まで変化するとデジタ
ル出力B1(202a)は1、I2′(201b)は再びIoffから
(Iref+Ioff)まで変化する。2番目のビットセル2に
おいては、I1′(201a)がIoffから(Iref+Ioff)まで
1回増加する間にI2′(201b)がIoffから(Iref+Iof
f)まで2回増加することから、B2は(202b)のように
0から1の変化を2回繰り返し、このビットセル2の出
力であるI3′(201c)のようにIoffから(Iref+Ioff)
までの直線的な増加を4回繰り返す。3番目のビットセ
ル2においては、I1′(201a)がIoffから(Iref+Iof
f)まで1回変化する間にI3′(201c)がIoffから(Ire
f+Ioff)まで4回増加することから、B3は(202c)の
ように0から1の変化を4回繰り返し、このビットセル
2の出力であるI4′は(201d)のようにIoffから(Iref
+Ioff)までの直線的な増加を8回繰り返す。このよう
に、I1′がIoffから(Iref+Ioff)まで変化すると、k
番目のビットセルの出力Bkは、jを0から(2k-1-1)ま
での任意の整数として、 2j・(Iref/2k)+Ioff≦I1′ <(2j+1)・(Iref/2k)+Ioffの場合、Bk=0(1
4) (2j+1)・(Iref/2k)+Ioff≦I1′ <(2j+2)・(Iref/2k)+Ioffの場合、Bk=1(1
5) となる。このようにしてアナログ量Iに比例したデジタ
ル二進数[B1B2・・BN]が得られる。ここで、式(13)
を考慮すると、式(14)および(15)は式(3)および
(4)と全く等しくなる。The above operation will be described with reference to FIG. In addition,
I 1 ′, I 2 ′, I 3 ′ and I 4 ′ correspond to I 1 ′, I 2 ′, I 3 ′ and I 4 ′, respectively. Consider a case where the current value I of the current source 22 changes linearly from 0 to Iref and the input current I 1 ′ of the first bit cell 2 changes from Ioff to (Iref + Ioff) as in (201a). First, in the first bit cell 2,
When I 1 ′ changes from Ioff to (Iref / 2 + Ioff), the digital output B 1 (202a) is 0, the output current of this bit cell, that is, the input current I 2 ′ (201b) of the second bit cell 2 is
It changes from Ioff to (Iref + Ioff). Then I 1 ′ becomes (Ir
When changing from ef / 2 + Ioff) to (Iref + Ioff), the digital output B 1 (202a) changes to 1, and I 2 ′ (201b) changes from Ioff to (Iref + Ioff) again. In the second bit cell 2, while I 1 ′ (201a) increases once from Ioff to (Iref + Ioff), I 2 ′ (201b) changes from Ioff to (Iref + Iof).
Since it increases twice to f), B 2 repeats the change from 0 to 1 twice as in (202b), and from Ioff to (Iref + Ioff) like I 3 ′ (201c) which is the output of this bit cell 2.
Repeat the linear increase up to 4 times. In the third bit cell 2, I 1 ′ (201a) changes from Ioff to (Iref + Iof
I 3 ′ (201c) changes from Ioff to (Ire
Since it increases 4 times up to f + Ioff), B 3 repeats the change from 0 to 1 4 times as in (202c), and the output I 4 ′ of this bit cell 2 is from Ioff to (Iref as in (201d).
Repeat linear increase up to + Ioff) 8 times. Thus, when I 1 ′ changes from Ioff to (Iref + Ioff), k
The output Bk of the th bit cell is 2j · (Iref / 2 k ) + Ioff ≦ I 1 ′ <(2j + 1) · (Iref / 2 k , where j is an arbitrary integer from 0 to (2 k−1 −1). ) + Ioff, Bk = 0 (1
4) (2j + 1) · (Iref / 2 k) + Ioff ≦ I 1 '<(2j + 2) · ( For Iref / 2 k) + Ioff, Bk = 1 (1
5) In this way, a digital binary number [B 1 B 2 ... B N ] proportional to the analog quantity I is obtained. Where equation (13)
In consideration of, the equations (14) and (15) are exactly the same as the equations (3) and (4).
すなわち、上記実施例において得られる変換結果は、
従来例と全く変わりないが、第4図から判るようにビッ
トセル2への入力電流は零になることがない。従って、
NチャンネルMOSトランジスタ3,5a,5bで形成されるカレ
ントミラー回路やPチャンネルMOSトランジスタ12,13,1
4で形成されるカレントミラー回路の電流が零になるこ
とがなく、高速な動作が得られる。That is, the conversion result obtained in the above embodiment is
Although not different from the conventional example, as can be seen from FIG. 4, the input current to the bit cell 2 never becomes zero. Therefore,
A current mirror circuit formed by N-channel MOS transistors 3, 5a, 5b and P-channel MOS transistors 12, 13, 1
The current of the current mirror circuit formed by 4 does not become zero, and high-speed operation can be obtained.
本発明の他の実施例を第5図で説明する。1は電子回
路2の電流入力端子である。電流入力端子1はダイオー
ド接続されたPチャンネルMOSトランジスタ12のドレイ
ンに結ばれている。さらに、PチャンネルMOSトランジ
スタ12のゲートはPチャンネルMOSトランジスタ13a,13b
及び14a,14bのゲートと接続され、トランジスタ12,13a,
13b,14a,14bはカレントミラー回路を形成している。20
は基準電流源であり、ダイオード接続されたNチャンネ
ルMOSトランジスタ21に接続されている。NチャンネルM
OSトランジスタ21のゲートは端子9を介してNチャンネ
ルMOSトランジスタ10,11a及び11bのゲートに接続され、
トランジスタ21,10,11a,11bはカレントミラー回路を形
成している。30はオフセット電流源であり、ダイオード
接続されたNチャンネルMOSトランジスタ31に接続され
ている。NチャンネルMOSトランジスタ31のゲートは端
子19を介してNチャンネルMOSトランジスタ17a,17b及び
18a,18b,18cのゲートに接続され、トランジスタ31,17a,
17b,18a,18b,18cはカレントミラー回路を形成してい
る。PチャンネルMOSトランジスタ13aとPチャンネルMO
Sトランジスタ13bとのドレインが接続され、それらのド
レインはさらに電流比較器16の正入力端子に入力してい
る。NチャンネルMOSトランジスタ10,17a,17bのドレイ
ンが接続され、それらのドレインは電流比較器16の負入
力端子に入力している。電流比較器16の出力は、そのソ
ースがNチャンネルMOSトランジスタ11aのドレインに接
続され、そのドレインがPチャンネルMOSトランジスタ1
4aおよび14bのドレインに共通に接続された、Nチャン
ネルMOSトランジスタ15のゲートに接続されている。ま
た、電流比較器16の出力はデジタル出力端子8に、Pチ
ャンネルMOSトランジスタ14a,14bのドレインはNチャン
ネルMOSトランジスタ11b,18a,18b,18cのドレインに接続
され、さらに電流出力端子6に接続されている。Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Reference numeral 1 is a current input terminal of the electronic circuit 2. The current input terminal 1 is connected to the drain of a diode-connected P-channel MOS transistor 12. Further, the gate of the P-channel MOS transistor 12 has P-channel MOS transistors 13a and 13b.
And 14a, 14b and the gates of the transistors 12, 13a,
13b, 14a and 14b form a current mirror circuit. 20
Is a reference current source and is connected to a diode-connected N-channel MOS transistor 21. N channel M
The gate of the OS transistor 21 is connected to the gates of the N-channel MOS transistors 10, 11a and 11b via the terminal 9,
The transistors 21, 10, 11a, 11b form a current mirror circuit. An offset current source 30 is connected to the diode-connected N-channel MOS transistor 31. The gate of the N-channel MOS transistor 31 is connected via the terminal 19 to the N-channel MOS transistors 17a, 17b and
Connected to the gates of 18a, 18b and 18c, transistors 31, 17a,
17b, 18a, 18b and 18c form a current mirror circuit. P-channel MOS transistor 13a and P-channel MO
The drains of the S-transistors 13b are connected, and those drains are further input to the positive input terminal of the current comparator 16. The drains of the N-channel MOS transistors 10, 17a and 17b are connected, and the drains are input to the negative input terminal of the current comparator 16. The output of the current comparator 16 has its source connected to the drain of the N-channel MOS transistor 11a and its drain connected to the P-channel MOS transistor 1a.
It is connected to the gate of an N-channel MOS transistor 15, which is commonly connected to the drains of 4a and 14b. The output of the current comparator 16 is connected to the digital output terminal 8, the drains of the P-channel MOS transistors 14a and 14b are connected to the drains of the N-channel MOS transistors 11b, 18a, 18b and 18c, and further to the current output terminal 6. ing.
比較手段501は、NチャンネルMOSトランジスタ10,17
a,17b,21,31とPチャンネルMOSトランジスタ12,13a,13b
と電流比較器16とを有する。アナログ出力量生成手段50
2は、NチャンネルMOSトランジスタ11a,11b,15,18a,18
b,18c,31とPチャンネルMOSトランジスタ14a,14bとを有
する。The comparing means 501 is an N-channel MOS transistor 10,17.
a, 17b, 21,31 and P channel MOS transistor 12,13a, 13b
And a current comparator 16. Analog output amount generation means 50
2 is an N-channel MOS transistor 11a, 11b, 15, 18a, 18
b, 18c, 31 and P-channel MOS transistors 14a, 14b.
次いで動作について説明する。この回路は、従来例お
よび上記第一の実施例と異なり、入力端子1に入力可能
な電流の方向はビットセル2から外部へ流出する方向、
出力端子6に出力可能な電流の方向はビットセル2から
内部へ流入する方向である。従って、入力量および出力
量の符号は、これまでとは逆に、おのおの流出方向およ
び流入方向を正とする。また、表現上は以下でも「入
力」および「出力」と言う言葉を使う。Next, the operation will be described. This circuit differs from the conventional example and the first embodiment in that the direction of the current that can be input to the input terminal 1 is the direction in which the current flows from the bit cell 2 to the outside.
The direction of the current that can be output to the output terminal 6 is the direction in which the current flows from the bit cell 2 to the inside. Therefore, the signs of the input amount and the output amount are positive in the outflow direction and the inflow direction, respectively, contrary to the above. Also, the terms “input” and “output” will be used below in terms of expression.
カレントミラー回路を形成しているPチャンネルMOS
トランジスタ12,13a,13b,14a,14bが同一形状を持つとす
ると、電流入力端子1より入力されトランジスタ12のド
レインを流れる電流と同じ電流が、トランジスタ13a,13
b,14aおよび14bの各々のドレイン電流となる。すなわ
ち、電流入力端子1より入力された電流に応じて、ダイ
オード接続されたPチャンネルMOSトランジスタ12のゲ
ート電圧が変化するが、PチャンネルMOSトランジスタ1
3a,13b,14aおよび14bのゲートが結ばれているため、各
々のドレインはトランジスタ12に流れる電流と同じ電流
量となる。また、カレントミラー回路を形成しているN
チャンネルMOSトランジスタ21,10,11a,11bについても同
様に、トランジスタ10,11aおよび11bのドレイン電流は
基準電流源20の出力電流と同じ値となる。同様に、カレ
ントミラー回路を形成している、NチャンネルMOSトラ
ンジスタ31,17a,17b,18a,18b,18cについても同様に、ト
ランジスタ17a,17bおよびトランジスタ18a,18b,18cのド
レイン電流はオフセット電流源30の出力電流と同じ値と
なる。P-channel MOS forming a current mirror circuit
Assuming that the transistors 12, 13a, 13b, 14a, 14b have the same shape, the same current as the current input from the current input terminal 1 and flowing through the drain of the transistor 12 is the same as the transistors 13a, 13a.
It becomes the drain current of each of b, 14a and 14b. That is, the gate voltage of the diode-connected P-channel MOS transistor 12 changes according to the current input from the current input terminal 1, but the P-channel MOS transistor 1
Since the gates of 3a, 13b, 14a and 14b are connected, each drain has the same amount of current as that flowing through the transistor 12. In addition, N forming a current mirror circuit
Similarly for the channel MOS transistors 21, 10, 11a and 11b, the drain currents of the transistors 10, 11a and 11b have the same value as the output current of the reference current source 20. Similarly, for the N-channel MOS transistors 31, 17a, 17b, 18a, 18b, 18c forming the current mirror circuit, similarly, the drain currents of the transistors 17a, 17b and the transistors 18a, 18b, 18c are offset current sources. It has the same value as the output current of 30.
電流比較器16は、PチャンネルMOSトランジスタ13aの
ドレイン電流とPチャンネルMOSトランジスタ13bのドレ
イン電流の和、すなわち2IinとNチャンネルMOSトラン
ジスタ10,17a,17bのドレイン電流の和、すなわち(Iref
+2Ioff)を比較し、比較結果に応じてNチャンネルMOS
トランジスタ15を開閉する。すなわち、2Iinが(Iref+
2Ioff)より小さい場合、電流比較器16の出力は低電位
レベル(論理値0)となりトランジスタ15を遮断させ、
逆の場合は、電流比較器16の出力は高電位レベル(論理
値1)となりトランジスタ15を導通させる。これに応じ
て前者の場合は、NチャンネルMOSトランジスタ11bとN
チャンネルMOSトランジスタ18a,18b,18cとのドレイン電
流の和から、PチャンネルMOSトランジスタ14aと14bの
ドレイン電流を引いた電流値、すなわち、(Iref+3Iof
f-2Iin′)が、後者の場合は、NチャンネルMOSトラン
ジスタ11a,11b,18a,18b,18cのドレイン電流の和から、
PチャンネルMOSトランジスタ14aと14bのドレイン電流
を引いた電流値、すなわち(2Iref+3Ioff-2Iin′)
が、電流出力端子6から得られる。The current comparator 16 calculates the sum of the drain currents of the P-channel MOS transistor 13a and the P-channel MOS transistor 13b, that is, 2Iin and the sum of the drain currents of the N-channel MOS transistors 10, 17a and 17b, that is, (Iref
+ 2Ioff) is compared, and N channel MOS according to the comparison result.
Open and close the transistor 15. That is, 2Iin is (Iref +
2Ioff), the output of the current comparator 16 becomes a low potential level (logical value 0) and the transistor 15 is cut off.
In the opposite case, the output of the current comparator 16 becomes a high potential level (logical value 1), and the transistor 15 is turned on. Accordingly, in the former case, the N-channel MOS transistors 11b and N
A current value obtained by subtracting the drain currents of the P-channel MOS transistors 14a and 14b from the sum of the drain currents of the channel MOS transistors 18a, 18b, and 18c, that is, (Iref + 3Iof
f-2Iin ′) is the latter, from the sum of the drain currents of the N-channel MOS transistors 11a, 11b, 18a, 18b, 18c,
A current value obtained by subtracting the drain currents of the P-channel MOS transistors 14a and 14b, that is, (2Iref + 3Ioff-2Iin ')
Is obtained from the current output terminal 6.
以上の動作をまとめると、次のようになる。 The above operation is summarized as follows.
B=0(2Iin′<Iref+2Ioffの場合) 1(2Iin′≧Iref+2Ioffの場合) (16) Iout′=Iref+B・Iref+3Ioff-2Iin′ (17) 但し、Iin′は電流入力端子1からの電流流出量、Ire
fは基準電流源20の電流値、Bはデジタル出力端子8の
出力論理値、Iout′は電流出力端子6の電流流入量、Io
ffはオフセット電流源30の電流値である。B = 0 (when 2Iin ′ <Iref + 2Ioff) 1 (when 2Iin ′ ≧ Iref + 2Ioff) (16) Iout ′ = Iref + B · Iref + 3Ioff-2Iin ′ (17) where Iin ′ is the amount of current outflow from the current input terminal 1, Ire
f is the current value of the reference current source 20, B is the output logical value of the digital output terminal 8, Iout ′ is the current inflow amount of the current output terminal 6, Io
ff is the current value of the offset current source 30.
第6図は式(16),(17)で表される動作を説明した
ものである。ただしここでも、入力端子1の入力電流量
Iin′はあらかじめ真の入力量Iinにオフセット電流値が
加えられ式(9)が成立していたとする。Iinが0からI
ref/2まで直線的に増加するとき、第6図(1)中の204
のようにIin′はIoffから(Iref/2+Ioff)まで変化す
る。この範囲では式(7)の条件式よりB=0であり、
Iout′は式(17)に従って206のように(Iref+Ioff)
からIoffまで減少する。次に、IinがIref/2からIrefま
で変化すると、Iin′は(Iref/2+Ioff)から(Iref+I
off)まで変化する。この範囲では式(7)の条件式よ
りB=1であり、Iout′は式(17)に従って206のよう
に(Iref+Ioff)からIoffの減少をもう1度くりかえ
す。第6図(2)に示すように、Iinが(Iref+Ioff)
から(Iref/2+Ioff)まで減少するときは、Iout′はIo
ffから(Iref+Ioff)まで増加し、B=1、Iin′が(I
ref/2+Ioff)からIoffまで減少するときは、Iout′はI
offから(Iref+Ioff)までもう一度増加し、B=0で
ある。FIG. 6 explains the operation represented by the equations (16) and (17). However, again, the input current amount of input terminal 1
For Iin ', it is assumed that the equation (9) is established by previously adding the offset current value to the true input amount Iin. Iin is 0 to I
When increasing linearly to ref / 2, 204 in Fig. 6 (1)
Like Iin ′ changes from Ioff to (Iref / 2 + Ioff). In this range, B = 0 according to the conditional expression (7),
Iout ′ is as 206 according to equation (17) (Iref + Ioff)
To Ioff. Next, when Iin changes from Iref / 2 to Iref, Iin ′ changes from (Iref / 2 + Ioff) to (Iref + Ioff
off). In this range, B = 1 according to the conditional expression of the expression (7), and Iout ′ repeats the decrease of Ioff from (Iref + Ioff) again as 206 according to the expression (17). As shown in Fig. 6 (2), Iin is (Iref + Ioff)
To (Iref / 2 + Ioff), Iout 'is Io
Increase from ff to (Iref + Ioff), B = 1, Iin ′ becomes (I
ref / 2 + Ioff) to Ioff, Iout ′ is I
It increases from off to (Iref + Ioff) again, and B = 0.
以上の説明でわかるように、式(9)を考慮すると式
(16)は、 B=0(2Iin+2Ioff<Iref+2Ioffの場合) 1(2Iin+2Ioff≧Iref+2Ioffの場合) (18) となり式(18)の( )で囲んだ条件式は、IinとIref/
2の比較式と等価になる。また、式(17)は、 Iout′=Iref+B・Iref+Ioff-2Iin (19) となる。As can be seen from the above description, considering equation (9), equation (16) becomes: B = 0 (in the case of 2Iin + 2Ioff <Iref + 2Ioff) 1 (in the case of 2Iin + 2Ioff ≧ Iref + 2Ioff) (18) The conditional expression enclosed by is Iin and Iref /
It is equivalent to the comparison formula in 2. Further, the equation (17) becomes Iout ′ = Iref + B · Iref + Ioff−2Iin (19).
このような本発明の第二の実施例を用いた例として、
A/Dコンバータの構成例を第7図に示す。N個の回路ブ
ロックは、電流入力端子1と電流出力端子6を介して従
属接続されている。また、最も入力側に位置する。1番
目のビットセル2の電流入力端子1は、入力電流源22お
よびオフセット電流源30と等しい出力量Ioffをもつ電流
源32に接続されている。基準電流源20はダイオード接続
したNチャンネルMOSトランジスタ21のドレインとすべ
てのビットセル2の端子9に共通に接続されている。ま
た、オフセット電流源30はダイオード接続したNチャン
ネルMOSトランジスタ31のドレインとすべてのビットセ
ル2の端子19に共通に接続されている。各ビットセル2
のデジタル出力端子8のうち、偶数番目のビットセル2
のデジタル出力端子はインバータを介して端子100に、
奇数番目のビットセル2のデジタル出力端子は直接端子
100に結ばれている。端子100は後で述べるようにA/Dコ
ンバータの最終的な変換結果を出力するものである。As an example using such a second embodiment of the present invention,
FIG. 7 shows a configuration example of the A / D converter. The N circuit blocks are cascade-connected via the current input terminal 1 and the current output terminal 6. It is also located closest to the input side. The current input terminal 1 of the first bit cell 2 is connected to a current source 32 having an output amount Ioff equal to that of the input current source 22 and the offset current source 30. The reference current source 20 is commonly connected to the drain of the diode-connected N-channel MOS transistor 21 and the terminals 9 of all the bit cells 2. Further, the offset current source 30 is commonly connected to the drain of the diode-connected N-channel MOS transistor 31 and the terminals 19 of all the bit cells 2. Each bit cell 2
Of the even-numbered bit cells 2 of the digital output terminals 8 of
The digital output terminal of is to the terminal 100 through the inverter,
The digital output terminal of odd-numbered bit cell 2 is a direct terminal
Tied to 100. The terminal 100 outputs the final conversion result of the A / D converter as described later.
このA/Dコンバータの動作を以下に述べる。以下で
は、 Ik′;k番目のビットセルの入力電流 Bk ;k番目のビットセルのデジタル出力端子8に表われ
るデジタル出力値 Dk ;k番目のビットセルに対応した端子100に表われる
デジタル出力値 I ;電流源22の電流値 とする。ここで Dk=Bk (kが奇数の場合) k (k奇数の場合) (20) である。全てのビットセル2のNチャンネルMOSトラン
ジスタ10,11a,11bのドレイン電流およびNチャンネルMO
Sトランジスタ17a,17b,18a,18b,18cのドレイン電流がお
のおの基準電流Irefおよびオフセット電流Ioffと等しい
こと、また、式(13)のように1番目のビットセル2の
入力電流が真の入力電流Iとオフセット電流Ioffの和で
あることを考慮すると、動作は次のようになる。まず、
一番目のビットセル2では2(I+Ioff)と(Iref+2I
off)が比較される。すなわち、IとIref/2の比較と等
価な比較が行なわれる。ここで、IがIref/2より大きい
場合B1は1、逆の場合はB1は0となる。この値は直接端
子100にA/D変換結果の一桁目D1として出力される。この
とき出力電流は、B1が0の場合(Iref+Ioff-2I)、B1
が1の場合(2Iref+Ioff-2I)となる。2番目のビット
セル2では、これらの電流が二倍され、2(Iref+Ioff
-2I)または2(2Iref+Ioff-2I)が(Iref+2Ioff)と
比較される。この比較は、IとIref/4または3Iref/4と
の比較と等価であることが、簡単な演算からわかる。こ
の結果はインバータ101によって論理値が反転され、端
子100にA/D変換結果の二桁目D2として出力される。この
ような手順によって最上位ビットD1から順次Dkを決めて
行くことにより、A/D変換結果が得られる。The operation of this A / D converter will be described below. In the following, Ik ′; input current of the kth bit cell Bk; digital output value appearing at the digital output terminal 8 of the kth bit cell Dk; digital output value appearing at the terminal 100 corresponding to the kth bit cell I; current This is the current value of the source 22. Here, Dk = Bk (when k is an odd number) k (when k is an odd number) (20). N-channel MOS transistors 10, 11a, 11b of all bit cells 2 drain current and N-channel MO
The drain currents of the S transistors 17a, 17b, 18a, 18b, and 18c are equal to the reference current Iref and the offset current Ioff, respectively, and the input current of the first bit cell 2 is the true input current Iref as shown in equation (13). Considering that it is the sum of the offset current Ioff and the offset current Ioff, the operation is as follows. First,
In the first bit cell 2, 2 (I + Ioff) and (Iref + 2I
off) are compared. That is, a comparison equivalent to the comparison between I and Iref / 2 is performed. Here, B 1 is 1 when I is larger than Iref / 2, and B 1 is 0 in the opposite case. This value is directly output to the terminal 100 as the first digit D 1 of the A / D conversion result. The output current at this time, when B 1 is a 0 (Iref + Ioff-2I) , B 1
Is 1 (2Iref + Ioff-2I). In the second bit cell 2, these currents are doubled and 2 (Iref + Ioff
-2I) or 2 (2Iref + Ioff-2I) is compared with (Iref + 2Ioff). It can be seen from a simple operation that this comparison is equivalent to the comparison of I with Iref / 4 or 3Iref / 4. The logical value of this result is inverted by the inverter 101 and is output to the terminal 100 as the second digit D 2 of the A / D conversion result. An A / D conversion result is obtained by sequentially determining Dk from the most significant bit D 1 according to such a procedure.
以上のような動作を第8図で説明する。電流源22の電
流値Iが0からIrefまで直線的に変化し、1番目のビッ
トセル2の入力電流が(204a)のようにIoffから(Ioff
+Iref)まで変化したとする。まず1番目のビットセル
2においては、I1′がIoffから(Iref/2+Ioff)まで変
化すると、B1は0でありこれが(205a)のように直接デ
ジタル出力D1として端子100に出力される。また、この
ビットセルの出力電流すなわち2番目のビットセル2の
入力電流I2′(204b)は(Iref+Ioff)からIoffまで減
少する。次にI1′が(Iref/2+Ioff)から(Iref+Iof
f)まで変化するとB1およびD1は1となり、I2′(204
b)は再び(Iref+Ioff)からIoffまで変化する。2番
目のビットセル2においては、I1′(204a)がIoffから
(Iref+Ioff)まで1回増加する間にI2(201b)が(Ir
ef+Ioff)からIoffまで2回減少することから、I2′の
減少ごとにB2は第6図(204′)のように1から0の変
化を2回繰り返す。これがインバータ101を介してデジ
タル出力D2となり第8図(205b)のような2回の0から
1の変化が端子100に現われる。また、このビットセル
2の出力であるI3は第6図(206′)のようにI2′の1
回の減少につきIoffから(Iref+Ioff)までの直線的な
2回の増加、I1′の1回の増加に対しては、第8図(20
4c)のように4回の増加を繰り返す。3番目のビットセ
ル2においては、I1′(204a)がIoffから(Iref+Iof
f)まで1回変化する間にI3′(204c)がIoffから(Ire
f+Ioff)まで4回増加することから、B3は0から1の
変化を4回繰り返し、デジタル出力D3も(205c)のよう
に同じ変化をする。また、このビットセル2の出力であ
るI4′は(204b)のように(Iref+Ioffから)Ioffまで
の直線的な減少を8回繰り返す。このように、I1′がIo
ffから(Iref+Ioff)まで変化すると、k番目のビット
セル2の出力Bkより生成されたDkは、jを0から(2k-1
-1)までの任意の整数として、 2j・(Iref/2k)+Ioff≦I1′ <(2j+1)・(Iref/2k)+Ioffの場合、Dk=0(2
1) (2j+1)・(Iref/2k)+Ioff≦I <(2j+2)・(Iref/2k)+Ioffの場合、Dk=1(2
2) となる。このようにしてアナログ量Iに比例したデジタ
ル二進数[D1D2・・DN]が得られる。ここで、式(13)
を考慮すると、式(21)および(22)は式(3)および
(4)と全く等しくなる。すなわち、この実施例におい
て得られる変化結果は、従来例と全く変わりないが、第
8図から判るようにビットセル2への入力電流は零にな
ることがない。従って、PチャンネルMOSトランジスタ1
2,13a,13b,14a,14bで形成されるカレントミラー回路の
電流が零になることがなく、高速な動作が得られる。The above operation will be described with reference to FIG. The current value I of the current source 22 changes linearly from 0 to Iref, and the input current of the first bit cell 2 changes from Ioff to (Ioff
+ Iref) has changed. First, in the first bit cell 2, when I 1 ′ changes from Ioff to (Iref / 2 + Ioff), B 1 is 0 and this is directly output to the terminal 100 as the digital output D 1 as in (205a). The output current of this bit cell, that is, the input current I 2 '(204b) of the second bit cell 2 decreases from (Iref + Ioff) to Ioff. Then I 1 ′ changes from (Iref / 2 + Ioff) to (Iref + Iof
When changes to f) B 1 and D 1 are 1 becomes, I 2 '(204
b) changes from (Iref + Ioff) to Ioff again. In the second bit cell 2, while I 1 ′ (204a) increases once from Ioff to (Iref + Ioff), I 2 (201b) changes to (Ir
Since it decreases twice from ef + Ioff) to Ioff, B 2 repeats the change from 1 to 0 twice as shown in FIG. 6 (204 ′) each time I 2 ′ decreases. This becomes a digital output D 2 via the inverter 101, and two changes from 0 to 1 appear at the terminal 100 as shown in FIG. 8 (205b). The output I 3 of the bit cell 2 is 1 of I 2 ′ as shown in FIG. 6 (206 ′).
Fig. 8 (20) shows a linear increase from Ioff to (Iref + Ioff) twice per decrease and one increase in I 1 ′.
Repeat 4 times as in 4c). In the third bit cell 2, I 1 ′ (204a) changes from Ioff to (Iref + Iof
I 3 ′ (204c) changes from Ioff to (Ire
Since it increases up to f + Ioff) four times, B 3 repeats the change from 0 to 1 four times, and the digital output D 3 also changes the same as (205c). The output I 4 ′ of the bit cell 2 is linearly decreased from Iref + Ioff to Ioff as shown in (204b) eight times. Thus, I 1 ′ is Io
When changing from ff to (Iref + Ioff), Dk generated from the output Bk of the k-th bit cell 2 changes j from 0 to (2 k-1
As an arbitrary integer up to -1), if 2j · (Iref / 2 k ) + Ioff ≦ I 1 ′ <(2j + 1) · (Iref / 2 k ) + Ioff, Dk = 0 (2
1) (2j + 1) · (Iref / 2 k) + Ioff ≦ I <(2j + 2) · ( For Iref / 2 k) + Ioff, Dk = 1 (2
2) In this way, a digital binary number [D 1 D 2 ... DN ] proportional to the analog quantity I is obtained. Where equation (13)
(21) and (22) are exactly the same as equations (3) and (4). That is, although the change result obtained in this embodiment is completely the same as that of the conventional example, the input current to the bit cell 2 does not become zero as can be seen from FIG. Therefore, P-channel MOS transistor 1
The current of the current mirror circuit formed by 2, 13a, 13b, 14a, 14b does not become zero, and high-speed operation can be obtained.
以上説明したように、ビットセルの入力電流値および
出力電流値は、真のアナログ電流値にオフセット電流を
加えた値になっており、また、入力オフセット電流値と
出力オフセット電流値とを等しくし、ビットセルの多段
従属接続を可能にしている。また、カレントミラー回路
を流れる電流値はA/Dコンバータへのアナログ入力量に
かわわらず零とならない。As described above, the input current value and the output current value of the bit cell are the value obtained by adding the offset current to the true analog current value, and the input offset current value and the output offset current value are equalized, It enables multi-stage cascade connection of bit cells. Moreover, the current value flowing through the current mirror circuit does not become zero regardless of the amount of analog input to the A / D converter.
なお、以上の実施例は最上位桁から連鎖的にA/D変換
結果ができるA/Dコンバータの構成に、本発明を応用し
たものであるが、ビットセルをパイプライン的に動作さ
せるいわゆるパイプライン型A/Dコンバータに応用して
も高精度化が図られる。In the above embodiment, the present invention is applied to the configuration of the A / D converter capable of chaining A / D conversion results from the most significant digit. High accuracy can be achieved even when applied to a type A / D converter.
また、カレントミラー回路はダイオード接続されたト
ランジスタと、それと対をなす1個のトランジスタで構
成されていたが、入力電流と出力電流が等しいか、ある
いは、所定の比率を持つ機能回路であればよく、例え
ば、ウィルソン・カレントミラー回路等を用いてもよ
い。Further, the current mirror circuit is composed of a diode-connected transistor and a single transistor paired with the diode-connected transistor, but any functional circuit having an equal input current and output current or having a predetermined ratio may be used. For example, a Wilson current mirror circuit or the like may be used.
以上のように第1の発明によれば、各カレントミラー
回路にオフセット電流量を供給し、比較手段で比較され
たアナログ入力電流量が基準値電流量の2分の1以下の
場合、アナログ入力電流量の2倍値から上記各カレント
ミラー回路に対するオフセット電流量を減算した結果を
アナログ出力電流量として生成し、一方、アナログ入力
電流量が基準値電流量の2分の1より大きい場合、アナ
ログ入力電流量の2倍値から基準値電流量を減算して更
に上記各カレントミラー回路に対するオフセット電流量
を減算した結果をアナログ出力電流量として生成するよ
うに構成したので、入力電流に含まれるオフセット電流
量と出力電流に含まれるオフセット電流量が等しくな
り、アナログ入力電流量にかかわらず例えばカレントミ
ラー回路の電流が零になることがなく、これによりアナ
ログ/デジタル変換速度の向上を図れるという効果が得
られる。As described above, according to the first aspect of the present invention, when the offset current amount is supplied to each current mirror circuit and the analog input current amount compared by the comparison means is equal to or less than half the reference value current amount, the analog input is performed. The result obtained by subtracting the offset current amount for each current mirror circuit from the double current amount is generated as the analog output current amount. On the other hand, when the analog input current amount is greater than half the reference value current amount, the analog output current amount is increased. Since the reference current amount is subtracted from twice the input current amount and the offset current amount for each current mirror circuit is subtracted, the result is generated as the analog output current amount. The current amount and the offset current amount included in the output current become equal, and the current of the current mirror circuit becomes zero regardless of the analog input current amount. No Rukoto, effect that thereby possible to improve the analog / digital conversion speed.
第2の発明によれば、各カレントミラー回路にオフセ
ット電流量を供給し、比較手段で比較されたアナログ入
力電流量が基準値電流量の2分1以下の場合、基準値電
流量からアナログ入力電流量の2倍値を減算して更に上
記各カレントミラー回路に対するオフセット電流量の3
倍値を加えた結果をアナログ出力電流量として生成し、
一方、アナログ入力電流量が基準値電流量の2分の1よ
り大きい場合、基準値電流量の2倍値からアナログ入力
電流量の2倍値を減算して更に上記各カレントミラー回
路に対するオフセット電流量の3倍値を加えた結果をア
ナログ出力電流量として生成するように構成したので、
入力電流に含まれるオフセット電流量と出力電流に含ま
れるオフセット電流量が等しくなり、アナログ入力電流
量にかかわらず例えばカレントミラー回路の電流が零に
なることがなく、これによりアナログ/デジタル変換速
度の向上を図れるという効果が得られる。According to the second aspect of the present invention, when the offset current amount is supplied to each current mirror circuit and the analog input current amount compared by the comparing means is equal to or less than half the reference value current amount, the analog input is performed from the reference value current amount. The value of twice the current amount is subtracted, and the offset current amount for each current mirror circuit is set to 3
Generate the result of adding the doubled value as the analog output current amount,
On the other hand, when the analog input current amount is larger than ½ of the reference value current amount, the double value of the analog input current amount is subtracted from the double value of the reference value current amount, and the offset current for each current mirror circuit is further added. Since it is configured to generate the result of adding the triple value of the amount as the analog output current amount,
The offset current amount included in the input current and the offset current amount included in the output current become equal, and the current of the current mirror circuit does not become zero regardless of the analog input current amount. The effect that it can improve is acquired.
第1図はこの発明の一実施例によるビットセルの回路構
成図、第2図は一実施例によるビットセルの動作説明
図、第3図は一実施例によるアナログ/デジタル変換方
式の構成図、第4図は一実施例によるアナログ/デジタ
ル変換方式の動作説明図、第5図はこの発明の他の実施
例によるビットセルの回路構成図、第6図(1)、
(2)は他の実施例によるビットセルの動作説明図、第
7図は他の実施例によるアナログ/デジタル変換方式の
構成図、第8図は他の実施例によるアナログ/デジタル
変換方式の動作説明図、第9図は従来のビットセルの回
路構成図、第10図は従来のビットセルの動作説明図、第
11図は従来のアナログ/デジタル変換方式によるA/Dコ
ンバータの構成図、第12図は従来のアナログ/デジタル
変換方式によるA/Dコンバータの動作説明図である。 101,501……比較手段、102,502……アナログ出力量生成
手段。FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a bit cell according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the bit cell according to the embodiment, FIG. 3 is a configuration diagram of an analog / digital conversion system according to the embodiment, and FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of an analog / digital conversion system according to an embodiment, FIG. 5 is a circuit configuration diagram of a bit cell according to another embodiment of the present invention, FIG. 6 (1),
(2) is an operation explanatory diagram of a bit cell according to another embodiment, FIG. 7 is a configuration diagram of an analog / digital conversion method according to another embodiment, and FIG. 8 is an operation explanation of an analog / digital conversion method according to another embodiment. Fig. 9 is a circuit configuration diagram of a conventional bit cell, Fig. 10 is an operation explanatory diagram of a conventional bit cell,
FIG. 11 is a configuration diagram of a conventional analog / digital conversion A / D converter, and FIG. 12 is an operation explanatory diagram of a conventional analog / digital conversion A / D converter. 101,501 ... Comparison means, 102,502 ... Analog output amount generation means.
Claims (2)
較し、この比較結果に基づいてアナログ入力電流量が上
記基準値電流量の2分の1以下の場合には論理値0と
し、アナログ入力電流量が上記基準値電流量の2分の1
より大きい場合には論理値1とするデジタル信号を出力
する比較手段と、 この比較手段の比較結果に従ってアナログ出力電流量を
生成するアナログ出力量生成手段とを有し、上記各手段
は複数のMOSトランジスタからなる各カレントミラー回
路を有するアナログ・デジタル変換方式において、 上記各カレントミラー回路にオフセット電流量を供給す
るものであって、上記アナログ出力量生成手段により、
上記比較手段で比較されたアナログ入力電流量が基準値
電流量の2分の1以下の場合、アナログ入力電流量の2
倍値から上記各カレントミラー回路に対するオフセット
電流量を減算した結果をアナログ出力電流量として生成
し、一方、アナログ入力電流量が基準値電流量の2分の
1より大きい場合、アナログ入力電流量の2倍値から基
準値電流量を減算して更に上記各カレントミラー回路に
対するオフセット電流量を減算した結果をアナログ出力
電流量として生成することを特徴とするアナログ・デジ
タル変換方式。1. An analog input current amount is compared with a reference value current amount, and if the analog input current amount is ½ or less of the reference value current amount based on the comparison result, a logical value 0 is set, Analog input current amount is half of the above reference value current amount
If it is larger, it has a comparison means for outputting a digital signal having a logical value of 1, and an analog output amount generation means for generating an analog output current amount according to the comparison result of this comparison means. In an analog-digital conversion method having each current mirror circuit made of a transistor, an amount of offset current is supplied to each of the current mirror circuits, and the analog output amount generation means comprises:
When the analog input current amount compared by the comparison means is equal to or less than half the reference value current amount, the analog input current amount is 2
The result of subtracting the offset current amount for each current mirror circuit from the multiple value is generated as the analog output current amount. On the other hand, when the analog input current amount is larger than half the reference value current amount, the analog input current amount An analog-digital conversion method characterized in that a reference value current amount is subtracted from a doubled value, and a result obtained by further subtracting an offset current amount for each of the current mirror circuits is generated as an analog output current amount.
較し、この比較結果に基づいてアナログ入力電流量が上
記基準値電流量の2分の1以下の場合には論理値0と
し、アナログ入力電流量が上記基準値電流量の2分の1
より大きい場合には論理値1とするデジタル信号を出力
する比較手段と、 この比較手段の比較結果に従ってアナログ出力電流量を
生成するアナログ出力量生成手段とを有し、上記各手段
は複数のMOSトランジスタからなる各カレントミラー回
路を有するアナログ・デジタル変換方式において、 上記各カレントミラー回路にオフセット電流量を供給す
るものであって、上記アナログ出力量生成手段により、
上記比較手段で比較されたアナログ入力電流量が基準値
電流量の2分の1以下の場合、基準値電流量からアナロ
グ入力電流量の2倍値を減算して更に上記各カレントミ
ラー回路に対するオフセット電流量の3倍値を加えた結
果をアナログ出力電流量として生成し、一方、アナログ
入力電流量が基準値電流量の2分の1より大きい場合、
基準値電流量の2倍値からアナログ入力電流量の2倍値
を減算して更に上記各カレントミラー回路に対するオフ
セット電流量の3倍値を加えた結果をアナログ出力電流
量として生成することを特徴とするアナログ・デジタル
変換方式。2. An analog input current amount is compared with a reference value current amount, and if the analog input current amount is ½ or less of the reference value current amount based on the comparison result, a logical value of 0 is set, Analog input current amount is half of the above reference value current amount
If it is larger, it has a comparison means for outputting a digital signal having a logical value of 1, and an analog output amount generation means for generating an analog output current amount according to the comparison result of this comparison means. In an analog-digital conversion method having each current mirror circuit made of a transistor, an amount of offset current is supplied to each of the current mirror circuits, and the analog output amount generation means comprises:
When the analog input current amount compared by the comparing means is equal to or less than ½ of the reference value current amount, a double value of the analog input current amount is subtracted from the reference value current amount and further offset for each current mirror circuit. When the analog input current amount is larger than half the reference value current amount, the result obtained by adding three times the current amount is generated as the analog output current amount.
The analog output current amount is generated by subtracting the double value of the analog input current amount from the double value of the reference value current amount and further adding the triple value of the offset current amount for each current mirror circuit. The analog / digital conversion method.
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|---|---|---|---|
| JP1047007A JPH0831794B2 (en) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | Analog / digital conversion method |
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|---|---|
| JPH02226816A JPH02226816A (en) | 1990-09-10 |
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ID=12763112
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1989
- 1989-02-28 JP JP1047007A patent/JPH0831794B2/en not_active Expired - Fee Related
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