[发明专利]逐次近似A/D转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种将模拟信号转换为数字信号的A/D转换器，并且更具体而言，涉及逐次近似A/D转换器。

背景技术

逐次近似A/D转换器将输入模拟电压的量值与对应于1/2、1/4(或3/4)的电源电压VDD的电压(以下称为比较目标电压)进行比较，以指定最接近输入模拟电压的比较目标电压，并输出表示该比较目标电压的数字数据。取决于产生比较目标电压的电路构成，逐次近似A/D转换器被分为电阻分压型A/D转换器、电荷再分配型A/D转换器以及以上两种类型并用的A/D转换器。一般来说，使用电阻分压型A/D转换器难以实现8比特或更高的分辨率。当必须实现8比特或更高的分辨率时，经常使用电荷再分配型A/D转换器或者使用电阻分压型和电荷再分配型这两种的A/D转换器。JP-A-7-336224和JP-B-7-345451是关于电荷再分配型逐次近似A/D转换器的现有技术文档的示例。

图5示出电荷再分配型逐次近似A/D转换器的构成示例。

比较器20将输入模拟电压V_in的量值与比较目标电压进行比较。基准电压产生电路40通过将高电位电源(产生逐次近似A/D转换器的操作电压VDD的电源)和低电位电压(地)之间的电位差进行分压，来产生在比较中使用的基准电压V_ref(在图5的示例中使用VDD/2)，并将该基准电压V_ref提供给比较器20。控制电路30包括n比特逐次近似寄存器(未示出)，并将“10…0”(n比特数据，该n比特数据仅有MSB(最高有效比特)是1，而其他比特为0)作为初始值设置到逐次近似寄存器。控制电路30使局部D/A转换器电路10产生与逐次近似寄存器中存储的内容相对应的比较目标电压，并根据比较器20的输出信号，用“11…0”或“01…0”更新在逐次近似寄存器中存储的内容。当确定逐次近似寄存器的LSB(最低有效比特)的比特值时，控制器电路30将在逐次近似寄存器内存储的内容输出作为转换结果的数字数据。

图5的局部D/A转换器电路10具有电容性元件C₀、C₁、C₂、…、C_n-2、C_n-1和C_n，其形成二进制加权的电容器阵列。在n＝4且单位电容是C时，电容性元件C₀、C₁、C₂、C₃和C₄的电容分别为C/8、C/8、C/4、C/2和C。在图5所示的逐次近似A/D转换器中，控制电路30首先使开关SW₀、SW₁、SW₂、SW₃和SW₄切换到输入端子侧(输入模拟电压V_in被输入到的端子)，以导通开关12。在该状态下，基准电压V_ref被施加到电容性元件C₀至C₄的公共连接端子，而与输入模拟电压V_in和基准电压V_ref之间电位差相对应的电荷在电容性元件C₀至Cx中积累(见图6A)。在图6A所示状态中，在电容性元件C₀至C₄中累积的总电荷Q_T表示为以下等式1。

Q_T＝{V_in-V_ref}×2C

＝{V_in-VDD/2}×2C…(1)