【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ａ／Ｄ変換器に関し、
特に入力電圧を保持するサンプリングコンデンサを有するＡ／Ｄ変換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のＡ／Ｄ変換器においては、入力電圧をサンプリングコンデンサに保持させ、このサンプリングコンデンサの電圧をそのままＡ／Ｄ変換している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のＡ／Ｄ変換器はサンプリングコンデンサに保持した入力電圧をそのままＡ／Ｄ変換しているので、Ａ／Ｄ変換器に内蔵されているＤ／Ａ変換器の変換精度以上にＡ／Ｄ変換精度を高めることはできない。

【０００４】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、Ａ／Ｄ変換器に内蔵されているＤ／Ａ変換器の変換精度以上にＡ／Ｄ変換精度を高めることが可能なＡ／Ｄ変換器を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るＡ／Ｄ変換器は、入力電圧を保持するサンプリングコンデンサを有するＡ／Ｄ変換器において、サンプリング後前記コンデンサの容量値をサンプリング中の値より小さくすることにより、サンプリング電圧を入力電圧より高電圧にする手段を有することを特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明のＡ／Ｄ変換器においては、入力電圧をサンプリングするサンプリングコンデンサの静電容量を入力電圧サンプリング後に小さくすることにより、サンプリングした電圧を高める。 これにより、Ａ／Ｄ変換器に内蔵されているＤ／Ａ変換器の変換精度以上にＡ／Ｄ
変換精度を高めることができる。

【０００７】

【実施例】次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説明する。

【０００８】図１は本発明の第１の実施例に係る逐次比較型Ａ／Ｄ変換器を示すブロック図である。 アナログ電圧入力端ＡＶin１にスイッチ１７を介して接続されているサンプリングコンデンサブロック２は、３つの切り換えスイッチ３，４，５と、２つの等容量ＣSのサンプリングコンデンサ６，７から構成されており、このスイッチ３，４，５を切り換えることによって、サンプリングコンデンサブロック２の合成容量を変化させるように構成されている。 スイッチ１７はサンプリングコンデンサブロック２の電圧の入出力を切り換えるスイッチであり、サンプリングコンデンサブロック２はスイッチ１７
をＡ側にすると電圧を入力し、Ｂ側にすると出力となる。

【０００９】Ｄ／Ａ変換器１１は基準電圧をＶref１２
とし、逐次比較レジスタブロック９から出力されるデジタル値に応じたアナログ電圧値を出力する８bit精度のＤ／Ａ変換器である。 コンパレ−タ８はＤ／Ａ変換器１
１の出力電圧と、サンプリングコンデンサブロック２の出力電圧とを比較し、結果を８bitの逐次比較レジスタブロック９に出力する。 Ａ／Ｄ変換結果は、逐次比較レジスタブロック９の値ＳＡ１４と基準電圧Ｖref１２より計算によって求められる。

【００１０】次に、本実施例に係る逐次比較型Ａ／Ｄ変換器の動作について、図１及び図２を参照して説明する。

【００１１】先ず、アナログ入力電圧を入力する前に、
サンプリングコンデンサブロック２のスイッチ３をオン、スイッチ４、５をオフにして、図２（ａ）に示す状態にスイッチ３，４，５を切り換える。 そして、スイッチ１７をＡ側に切り換えアナログ電圧入力端ＡＶin１からアナログ電圧ＡＶ１５を入力する。 このアナログ電圧ＡＶ１５の電圧値によって、下記の二通りの変換方法に場合分けする。

【００１２】 入力アナログ電圧ＡＶ１５がＶref電圧
値の１／２以下の場合［倍精度モ−ド ］ この場合、Ａ／Ｄ変換精度は倍精度モ−ドとなり、Ｄ／
Ａ変換器の精度が８bit精度であっても、Ａ／Ｄ変換精度は９bit精度となる。

【００１３】 入力アナログ電圧ＡＶ１５がＶref電圧
値の１／２より大きい場合［通常精度モ−ド］この場合、Ａ／Ｄ変換精度は通常精度モ−ドで、Ｄ／Ａ
変換器の精度が８bit精度であるので、Ａ／Ｄ変換精度も８bitである。

【００１４】いま、入力電圧が上記であった場合は、
倍精度フラグ１０を”１”にし、サンプリングコンデンサブロック２を、図２（ｂ）の状態、即ちスイッチ３，
５をオン、スイッチ４をオフの状態に、スイッチ３，
４，５を切り換えて、再度入力電圧のサンプリングを行う。 この状態ではサンプリングコンデンサブロック２にサンプリングされている電圧はＡＶであるが、その後サンプリングコンデンサブロック２を、図２（ｃ）に示す状態、即ち、スイッチ４をオン、スイッチ３，５をオフの状態に切り換えると、サンプリングコンデンサブロック２にサンプリングされた電圧は２×ＡＶとなる。

【００１５】ここでスイッチ１７をＢ側に切り換え、この２倍になったサンプリング電圧をコンパレータ８に出力し、Ｄ／Ａ変換器１１とコンパレータ８と逐次比較レジスタブロック９により、８bitの逐次比較型Ａ／Ｄ変換動作を行わせる。 このＡ／Ｄ変換動作により逐次比較レジスタブロック９に得られた値ＳＡ１４より、Ａ／Ｄ
変換結果値は下記数式１で表される。

【００１６】

【数１】 Ｖref｛ＳＡ／（２ ⁸ ×２）｝＝Ｖref×（ＳＡ／２ ⁹ ） この数式１から、このＡ／Ｄ変換は、９bitのＡ／Ｄ変換精度であることが分る。

【００１７】次に、入力電圧が上記である場合は、倍精度フラグ１０を”０”として、サンプリングコンデンサブロック２は変化させずにスイッチ１７をＢ側に切り換え、サンプリングした入力電圧ＡＶをそのままコンパレータ８に入力する。 上述したの場合と同様に８bit
の逐次比較型Ａ／Ｄ変換動作を行い、これより得られた値ＳＡ１４より、Ａ／Ｄ変換結果値は下記数式２で表される。

【００１８】

【数２】Ｖref×（ＳＡ／２ ⁸ ） これは通常の８bitのＡ／Ｄ変換精度である。

【００１９】以上説明した通り、本実施例のＡ／Ｄ変換器によれば、入力アナログ電圧ＡＶ１５が基準電圧Ｖre
f１２の１／２より大きい場合は、Ｄ／Ａ変換器の精度が８bit精度なのでＡ／Ｄ変換精度も８bit精度であるが、入力アナログ電圧ＡＶ１５が基準電圧Ｖrefの１／
２以下の場合には、Ｄ／Ａ変換器の精度が８bit精度であっても、Ａ／Ｄ変換精度を９bit精度とすることができる。

【００２０】図３は本発明の第２の実施例に係る逐次比較型Ａ／Ｄ変換器を示すブロック図である。

【００２１】アナログ電圧入力端ＡＶin１にスイッチ１
７を介して接続されているサンプリングコンデンサ１６
は、その電極間距離Ｌを変化させることにより、静電容量を変化させるコンデンサである。 スイッチ１７はサンプリングコンデンサ１６の電圧の入出力の切り換えスイッチであり、サンプリングコンデンサ１６はスイッチ１
７をＡ側にすると電圧を入力し、Ｂ側にすると出力となる。 Ｄ／Ａ変換器１１は基準電圧をＶref１２とし、逐次比較レジスタブロック９から出力されるデジタル値に応じたアナログ電圧値を出力する８bit精度のＤ／Ａ変換器である。 コンパレ−タ８はＤ／Ａ変換器１１の出力電圧と、サンプリングコンデンサ１６の出力電圧とを比較し、比較結果を８bit逐次比較レジスタブロック９に出力する。 Ａ／Ｄ変換結果は、逐次比較レジスタブロック９の値ＳＡ１４と基準電圧Ｖref１２より計算によって求められる。

【００２２】次に、本実施例に係る逐次比較型Ａ／Ｄ変換器の動作について、図３及び図４を参照して説明する。 先ずアナログ入力電圧を入力する前に、サンプリングコンデンサ１６を図４（ａ）に示すように電極間隔がＬの状態にする。 そして、スイッチ１７をＡ側に切り換え、アナログ電圧入力端ＡＶin１からアナログ電圧ＡＶ
１５を入力する。 このアナログ電圧ＡＶ１５の電圧値によって下記の二通りの変換方法に場合分けする。

【００２３】 アナログ入力電圧Ａ／Ｖ１５がＶref電
圧値の１／２以下の場合［倍精度モ−ド］この場合、Ａ／Ｄ変換精度は倍精度モ−ドとなり、Ｄ／
Ａ変換器の精度が８bit精度であっても、Ａ／Ｄ変換精度は９bit精度となる。

【００２４】 アナログ入力電圧Ａ／Ｖ１５がＶref電
圧値の１／２より大きい場合［通常精度モ−ド］この場合、Ａ／Ｄ変換精度は通常精度モ−ドで、Ｄ／Ａ
変換の精度が８bit精度であるので、Ａ／Ｄ変換精度も８bit精度である。

【００２５】いま、入力電圧が上記であった場合は、
倍精度フラグ１０を”１”にし、サンプリングコンデンサ１６を図４（ｂ）に示すように電極間隔が２Ｌの状態にし、コンデンサの容量を１／２にする。 これによりサンプリングコンデンサの電圧は２×ＡＶとなる。 ここでスイッチ１７をＢ側に切り換え、この２倍になったサンプリング電圧をコンパレータ８に出力し、Ｄ／Ａ変換器１１とコンパレータ８と逐次比較レジスタブロック９により、８bitの逐次比較型Ａ／Ｄ変換動作を行わせる。

【００２６】このＡ／Ｄ変換動作により逐次比較レジスタブロック９に得られた値ＳＡ１４より、Ａ／Ｄ変換結果は下記数式３で表される。

【００２７】

【数３】 Ｖref｛ＳＡ／（２ ⁸ ×２）｝＝Ｖref×（ＳＡ／２ ⁹ ） この式から、９bitのＡ／Ｄ変換精度であることが分る。

【００２８】次に、入力電圧が上記である場合は、倍精度フラグ１０を”０”として、サンプリングコンデンサ１６は変化させずにスイッチ１７をＢ側に切り換え、
サンプリングした入力電圧ＡＶをそのままコンパレータ８に出力する。 上述したの場合と同様に８bitの逐次比較型Ａ／Ｄ変換動作を行い、これにより得られた値Ｓ
Ａ１４より、Ａ／Ｄ変換結果は下記数式４で表される。

【００２９】

【数４】Ｖref×（ＳＡ／２ ⁸ ） これは通常の８bitのＡ／Ｄ変換精度である。

【００３０】以上説明したように、第２の実施例のＡ／
Ｄ変換器によれば、入力アナログ電圧ＡＶ１５が基準電圧Ｖref１２の１／２より大きい場合は、Ｄ／Ａ変換器の精度が８bit精度なのでＡ／Ｄ変換精度も８bit精度であるが、入力アナログ電圧ＡＶ１５が基準電圧Ｖref１
２の１／２以下の場合には、Ｄ／Ａ変換器の精度が８bi
t精度であってもＡ／Ｄ変換精度を９bit精度とすることができる。

【００３１】本実施例は、図１に示した第１の実施例に比較して、サンプリングコンデンサが１つで済むという利点がある。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明のＡ／Ｄ変換器は、入力電圧をサンプリングするサンプリングコンデンサの静電容量を入力電圧サンプリング後に小さくすることにより、サンプリングした電圧を高めるので、Ａ／
Ｄ変換器に内蔵されているＤ／Ａ変換器の変換精度以上にＡ／Ｄ変換精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る逐次比較型Ａ／Ｄ
変換器を示すブロック図である。

【図２】図１に示す逐次比較型Ａ／Ｄ変換器の動作を説明する図である。

【図３】本発明の第２の実施例に係る逐次比較型Ａ／Ｄ
変換器を示すブロック図である。

【図４】図３に示す逐次比較型Ａ／Ｄ変換器の動作を説明する図である。

【符号の説明】

１；アナログ電圧入力端ＡＶin ２；サンプリングコンデンサブロック ３；切り換えスイッチａ ４；切り換えスイッチｂ ５；切り換えスイッチｃ ６；サンプリングコンデンサａ ７；サンプリングコンデンサｂ ８；コンパレータ ９；逐次比較レジスタブロック １０；１bitの倍精度フラグ １１；８bitＤ／Ａ変換器 １２；基準電圧Ｖref １４；８bitバイナリー値ＳＡ １５；入力アナログ電圧ＡＶ １６；サンプリングコンデンサ