專利名稱：循環(huán)型構(gòu)成的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模數(shù)轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明特別是涉及循環(huán)型模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)。
背景技術(shù)：
(第1背景技術(shù))近年來，在移動(dòng)電話機(jī)中逐漸增加了圖像攝像功能、圖像播放功能、動(dòng)畫攝影功能、動(dòng)畫播放功能等各種附加功能，對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(以下稱“AD轉(zhuǎn)換器”)的小型化和節(jié)能化的要求越來越高。作為這種的AD轉(zhuǎn)換器的種類，眾所周知，有構(gòu)成循環(huán)型的循環(huán)AD轉(zhuǎn)換器(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。圖13是表示以往循環(huán)AD轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成。在該AD轉(zhuǎn)換器150中，將通過第1開關(guān)152輸入的模擬信號(hào)Vin，由第1放大電路156采樣，并且通過AD轉(zhuǎn)換電路158轉(zhuǎn)換為1位的數(shù)字值。該數(shù)字值通過DA轉(zhuǎn)換電路160轉(zhuǎn)換為模擬值，從輸入的模擬信號(hào)Vin中由減法電路162將其減去。減法電路162的輸出通過第2放大電路164放大，通過第2開關(guān)154，反饋到第1放大電路156。該反饋的循環(huán)處理重復(fù)12次就能得到12位的數(shù)字值。
(第背景技術(shù)：
)作為循環(huán)型構(gòu)成的循環(huán)AD轉(zhuǎn)換器，眾所周知，還有其他形式(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。
圖26表示以往循環(huán)AD轉(zhuǎn)換器的一例。在該AD轉(zhuǎn)換器中，通過第1開關(guān)SW101輸入的模擬信號(hào)Vin，通過采樣保持電路1011，采樣保持為與輸入的信號(hào)等價(jià)的模擬信號(hào)，并且通過AD轉(zhuǎn)換電路1012轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，最初，取出高位4位。由AD轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換的數(shù)字值，通過DA轉(zhuǎn)換電路1013轉(zhuǎn)換為模擬值。減法電路1014，從采樣保持電路1011中采樣保持的輸入模擬信號(hào)Vin中，減去從DA轉(zhuǎn)換電路1013輸入的模擬信號(hào)。減法電路1014的輸出模擬信號(hào)，通過第2放大電路1015放大。而且，減法電路1014和第2放大電路，也可以是一體型的減法放大電路1016。被放大的模擬信號(hào)，通過第2開關(guān)SW102反饋到采樣保持電路1011和AD轉(zhuǎn)換電路1012。從第2次循環(huán)中取出3位，因此第2放大電路1015，將輸入信號(hào)放大到8倍。通過重復(fù)該循環(huán)處理，得到13位的數(shù)字值。
專利文獻(xiàn)1特開平11-145830號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)2特開平4-26229號(hào)公報(bào)。
(第1課題)專利文獻(xiàn)1的循環(huán)AD轉(zhuǎn)換器，與多段流水線型的AD轉(zhuǎn)換器相比，因?yàn)闃?gòu)成的元件數(shù)目少，所以有利于抑制電路面積。但是，電路面積可以縮小的另一面，在整個(gè)階段中要將相同的電路以相同的條件重復(fù)使用。因此，包含于循環(huán)AD轉(zhuǎn)換器中的各個(gè)電路的規(guī)范，特別是在要求高處理速度和轉(zhuǎn)換精度的高位轉(zhuǎn)換時(shí)，不得不以此時(shí)的作為設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)，作為循環(huán)處理過程的整體，有時(shí)必須將轉(zhuǎn)換處理速度和轉(zhuǎn)換精度保證在要求之上。另一方面，在循環(huán)處理的整個(gè)階段，越要將轉(zhuǎn)換處理速度和轉(zhuǎn)換精度保證在要求以上也越容易導(dǎo)致功率消耗的增大。
(第2課題)專利文獻(xiàn)2的循環(huán)AD轉(zhuǎn)換器，在高位的位取出之后，將與此對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)減去。因而，按照后段的AD轉(zhuǎn)換電路的取出位數(shù)，必須將減法運(yùn)算后的模擬信號(hào)放大。
但是，放大電路中GB積(Gain Bandwidth product)存在界限，即要得到高放大率就要降低放大電路的動(dòng)作頻率，高速動(dòng)作變得很困難。因此，在循環(huán)型的AD轉(zhuǎn)換電路中，第2周之后的轉(zhuǎn)換時(shí)，將所需的信號(hào)范圍的變動(dòng)，如果能通過放大輸入模擬信號(hào)之外的方法代替，可以緩和對(duì)放大電路的約束，提高AD轉(zhuǎn)換器整體的設(shè)計(jì)自由度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的狀況作出的，其目的在于達(dá)到AD轉(zhuǎn)換器中的轉(zhuǎn)換精度的最佳化或者低功耗化。
(第1組)本發(fā)明的某一方案，是模數(shù)轉(zhuǎn)換器。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有AD轉(zhuǎn)換電路，其將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為規(guī)定位數(shù)的數(shù)字值；DA轉(zhuǎn)換電路，其將AD轉(zhuǎn)換電路的輸出轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；減法電路，其從輸入模擬信號(hào)中減去DA轉(zhuǎn)換電路的輸出；放大電路，其將減法電路的輸出放大并反饋到AD轉(zhuǎn)換電路的輸入；按照反饋循環(huán)處理的經(jīng)過改變AD轉(zhuǎn)換電路、DA轉(zhuǎn)換電路、減法電路、放大電路中至少任一個(gè)的規(guī)范的電路。
這里，各個(gè)電路的“規(guī)范”，可以是例如信號(hào)放大的放大率、供給的功率、控制信號(hào)的脈沖寬度、內(nèi)含電容器的值等參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)榭梢园凑昭h(huán)處理的經(jīng)過的變化，所以可以得到需要的高精度，而且可以達(dá)到需要的節(jié)能化的目的。
本發(fā)明的另一方案也是模數(shù)轉(zhuǎn)換器。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有AD轉(zhuǎn)換電路，其將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為規(guī)定位數(shù)的數(shù)字值；DA轉(zhuǎn)換電路，其將AD轉(zhuǎn)換電路的輸出轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；減法電路，其從輸入模擬信號(hào)中減去DA轉(zhuǎn)換電路的輸出；放大電路，其將減法電路的輸出放大并反饋到AD轉(zhuǎn)換電路的輸入；放大控制電路，其按照反饋的循環(huán)處理的經(jīng)過改變放大電路的放大率。
放大電路，其放大率越高設(shè)定時(shí)間越長，因此采用放大率高的放大電路有時(shí)得不到適當(dāng)?shù)妮敵?，可能降低模?shù)轉(zhuǎn)換器整體的轉(zhuǎn)換精度。根據(jù)本方案，在轉(zhuǎn)換精度要求比較高的處理時(shí)，降低放大電路的放大率，可以得到按照要求的轉(zhuǎn)換精度。特別是，將模數(shù)轉(zhuǎn)換分為多個(gè)階段處理的時(shí)候，在精度要求比較高的初期階段，降低放大電路的放大率，得到需要的轉(zhuǎn)換精度。
本發(fā)明的另一個(gè)方案也是模數(shù)轉(zhuǎn)換器。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有AD轉(zhuǎn)換電路，其將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為規(guī)定位數(shù)的數(shù)字值；DA轉(zhuǎn)換電路，其將AD轉(zhuǎn)換電路的輸出轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；減法電路，其從輸入模擬信號(hào)中減去DA轉(zhuǎn)換電路的輸出；放大電路，其將減法電路的輸出放大并反饋到AD轉(zhuǎn)換電路的輸入；功率控制電路，其按照反饋的循環(huán)處理的經(jīng)過改變各個(gè)電路供給功率。
在以往的循環(huán)AD轉(zhuǎn)換器中，在分為多個(gè)階段的模數(shù)轉(zhuǎn)換處理中，在轉(zhuǎn)換精度要求比較高的處理時(shí)，與這以外的處理同樣的構(gòu)成中以同樣的條件實(shí)行處理。根據(jù)本方案，在轉(zhuǎn)換精度要求比較高的處理時(shí)，即轉(zhuǎn)換速度要求比較高的處理時(shí)，處理時(shí)間保持不變，通過提高功率供給可以得到需要的轉(zhuǎn)換精度。特別是，如循環(huán)型的模數(shù)轉(zhuǎn)換器那樣，將模數(shù)轉(zhuǎn)換分為多個(gè)階段處理時(shí)，在精度要求比較高的初級(jí)階段，提高對(duì)放大電路等的構(gòu)成電路的功率供給，得到需要的轉(zhuǎn)換精度。相反，在第2階段之后降低供給的功率可以達(dá)到節(jié)能化的目的。
本發(fā)明的另一個(gè)方案也是模數(shù)轉(zhuǎn)換器。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有AD轉(zhuǎn)換電路，其將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為規(guī)定位數(shù)的數(shù)字值；DA轉(zhuǎn)換電路，其將AD轉(zhuǎn)換電路的輸出轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；減法電路，其將DA轉(zhuǎn)換電路的輸出從輸入模擬信號(hào)中減去；放大電路，其將減法電路的輸出放大并反饋到AD轉(zhuǎn)換電路的輸入；時(shí)鐘控制電路，其按照反饋循環(huán)處理經(jīng)過，改變至少一個(gè)輸入到AD轉(zhuǎn)換電路的控制信號(hào)的脈沖寬度。
根據(jù)本方案，在轉(zhuǎn)換精度需要比較高的處理時(shí)，即轉(zhuǎn)換速度要求比較高的處理時(shí)，不提高轉(zhuǎn)換速度自身，而延長控制構(gòu)成模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電路動(dòng)作的時(shí)鐘信號(hào)的脈沖寬度。由此，將AD轉(zhuǎn)換的動(dòng)作時(shí)間延長，可以得到需要的轉(zhuǎn)換精度。特別是，如循環(huán)型的模數(shù)轉(zhuǎn)換器那樣將模數(shù)轉(zhuǎn)換分為多個(gè)階段處理時(shí)，在精度要求比較高的初級(jí)階段，延長由AD轉(zhuǎn)換電路、DA轉(zhuǎn)換電路、放大電路等構(gòu)成電路的時(shí)鐘信號(hào)的脈沖寬度，由此得到需要的轉(zhuǎn)換精度。相反，在第2階段以后，縮短AD轉(zhuǎn)換動(dòng)作的時(shí)間，可以謀求節(jié)能化的目的。
本發(fā)明的另一方案也是模數(shù)轉(zhuǎn)換器。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有采樣保持電路，其保持輸入模擬信號(hào)；AD轉(zhuǎn)換電路，其將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為規(guī)定位數(shù)的數(shù)字值；DA轉(zhuǎn)換電路，其將AD轉(zhuǎn)換電路的輸出轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；減法電路，其將DA轉(zhuǎn)換電路的輸出從輸入模擬信號(hào)中減去；放大電路，其將減法電路的輸出放大并反饋到AD轉(zhuǎn)換電路的輸入；電容器控制電路，其按照反饋的循環(huán)處理的經(jīng)過，改變采樣保持電路和放大電路中至少任一個(gè)的電容值。
根據(jù)本方案，在轉(zhuǎn)換精度需要比較高的處理時(shí)，采樣保持電路和放大電路的容量值設(shè)定比較高，由此可以減小使模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度降低的熱噪聲的影響。特別是，如循環(huán)型的模數(shù)轉(zhuǎn)換器那樣，將模數(shù)轉(zhuǎn)換處理分為多個(gè)階段處理的時(shí)候，在精度要求比較高的初級(jí)階段，可變采樣保持電路和放大電路的電容值設(shè)定比較高，由此得到所需的轉(zhuǎn)換精度。相反，在第2階段之后降低電容值可以達(dá)到節(jié)能化的目的。
(第2組)本發(fā)明的某一方案，是模數(shù)轉(zhuǎn)換器。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有AD轉(zhuǎn)換電路，其將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為規(guī)定位數(shù)的數(shù)字值；DA轉(zhuǎn)換電路，其將AD轉(zhuǎn)換電路的輸出轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；減法電路，其從輸入模擬信號(hào)中減去DA轉(zhuǎn)換電路的輸出；放大電路，其將減法電路的輸出以規(guī)定的放大率放大并反饋到AD轉(zhuǎn)換電路的輸入；參考電壓控制電路，其可變參考電壓，該參考電壓供給設(shè)置在AD轉(zhuǎn)換電路內(nèi)的多個(gè)電壓比較元件。
根據(jù)本實(shí)施方式，參考電壓控制電路，可變供給設(shè)在AD轉(zhuǎn)換電路內(nèi)的多個(gè)電壓比較元件的參考電壓，由此可以降低如放大電路的放大率。另外，不改變電路構(gòu)成可變AD轉(zhuǎn)換器的規(guī)范。因此，可以提高AD轉(zhuǎn)換器整體的設(shè)計(jì)自由度。
本發(fā)明的另一方案，也是模數(shù)轉(zhuǎn)換器，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有AD轉(zhuǎn)換電路，其將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為規(guī)定位數(shù)的數(shù)字值；DA轉(zhuǎn)換電路，其將AD轉(zhuǎn)換電路的輸出轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；第1放大電路，與AD轉(zhuǎn)換電路并聯(lián)設(shè)置，將輸入的模擬信號(hào)以規(guī)定的放大率放大；減法電路，其從第1放大電路的輸出中，減去用與第1放大電路放大的放大率實(shí)質(zhì)相同的放大率放大的DA轉(zhuǎn)換電路的輸出；第2放大電路，其將減法電路的輸出以規(guī)定的放大率放大，并反饋到AD轉(zhuǎn)換電路和第1放大電路的輸入；參考電壓控制電路，可以隨時(shí)間改變參考電壓，該參考電壓供給設(shè)置在AD轉(zhuǎn)換電路內(nèi)的多個(gè)電壓比較元件。
根據(jù)本發(fā)明，參考電壓控制電路，可變供給設(shè)置在AD轉(zhuǎn)換電路內(nèi)的多個(gè)電壓比較元件的參考電壓，在例如輸入信號(hào)被輸入的時(shí)候和反饋信號(hào)被輸入的時(shí)候，由此可變參考電壓。這樣，既可以使低電壓化和高速化共存的設(shè)定成為可能，也可以提高AD轉(zhuǎn)換器整體的設(shè)計(jì)自由度。
本發(fā)明的另一方案也是模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有AD轉(zhuǎn)換電路，其將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為規(guī)定位數(shù)的數(shù)字值；DA轉(zhuǎn)換電路，其將AD轉(zhuǎn)換電路的輸出轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；第1放大電路，與AD轉(zhuǎn)換電路并聯(lián)設(shè)置，將輸入的模擬信號(hào)以規(guī)定的放大率放大；減法電路，其從第1放大電路的輸出中，減去用與第1放大電路放大的放大率實(shí)質(zhì)相同的放大率放大的DA轉(zhuǎn)換電路的輸出；第2放大電路，其將減法電路的輸出以規(guī)定的放大率放大，并反饋到AD轉(zhuǎn)換電路和第1放大電路的輸入；參考電壓控制電路，其可變參考電壓，該參考電壓供給設(shè)置在AD轉(zhuǎn)換電路內(nèi)的多個(gè)電壓比較元件；放大控制電路，其控制第1放大電路的放大率隨時(shí)間變化。
根據(jù)本發(fā)明可以這樣設(shè)定參考電壓控制電路，減小供給設(shè)在AD轉(zhuǎn)換電路內(nèi)的多個(gè)電壓比較元件的參考電壓，使(參考)電壓控制電路，可以提高與AD轉(zhuǎn)換電路并聯(lián)設(shè)置的第1放大電路的放大率。根據(jù)這樣，可以進(jìn)一步降低第2放大電路的放大率。此時(shí)，輸入信號(hào)降低之后，通過提高第1放大電路的放大率，可以超出第1放大電路的輸出范圍，抑制信號(hào)誤差。因而，可以提高AD轉(zhuǎn)換器整體的設(shè)計(jì)自由度。
本發(fā)明的另一方案也是模數(shù)轉(zhuǎn)換器。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將模數(shù)轉(zhuǎn)換處理分為多個(gè)階段進(jìn)行的轉(zhuǎn)換器，具有AD轉(zhuǎn)換電路，其在多個(gè)階段中的至少任一個(gè)階段中將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為規(guī)定位數(shù)的數(shù)字值；DA轉(zhuǎn)換電路，其將AD轉(zhuǎn)換電路的輸出轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；減法電路，其從輸入模擬信號(hào)中減去DA轉(zhuǎn)換電路的輸出；放大電路，其將減法電路的輸出放大并反饋；參考電壓控制電路，可變參考電壓，該參考電壓供給設(shè)置在接受放大電路反饋的任一個(gè)的AD轉(zhuǎn)換電路內(nèi)的多個(gè)電壓比較元件。
根據(jù)本發(fā)明，參考電路控制電路，可變供給設(shè)在AD轉(zhuǎn)換電路內(nèi)的多個(gè)電壓比較元件的參考電壓，由此可以降低例如放大電路的放大率。另外，可以不改變電路構(gòu)成而改變AD轉(zhuǎn)換器的規(guī)范。因此可以提高包含循環(huán)型AD轉(zhuǎn)換級(jí)的由多級(jí)組成的AD轉(zhuǎn)換器整體的設(shè)計(jì)自由度。
本發(fā)明的另一方案，也是模數(shù)轉(zhuǎn)換器。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有AD轉(zhuǎn)換電路，其將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為規(guī)定位數(shù)的數(shù)字值；DA轉(zhuǎn)換電路，其將AD轉(zhuǎn)換電路的輸出轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；減法電路，其從輸入模擬信號(hào)中減去DA轉(zhuǎn)換電路的輸出；放大電路，其將減法電路的輸出以規(guī)定的放大率放大，并反饋到AD轉(zhuǎn)換電路的輸入；參考電壓控制電路，其可變參考電壓，該參考電壓供給設(shè)置在AD轉(zhuǎn)換電路內(nèi)的多個(gè)電壓比較元件；采樣保持電路，其將輸入的模擬信號(hào)采樣保持，調(diào)整輸入減法電路的定時(shí)。
根據(jù)本發(fā)明，參考電路控制電路，可變供給設(shè)在AD轉(zhuǎn)換電路內(nèi)多個(gè)電壓比較元件的參考電壓，由此可以提高AD轉(zhuǎn)換電路整體的設(shè)計(jì)自由度。與此同時(shí)，采樣保持電路將采樣的模擬信號(hào)在AD轉(zhuǎn)換期間保持，由此防止定時(shí)偏差，也可以改善高頻特性。
本發(fā)明的另一方案，也是模數(shù)轉(zhuǎn)換器。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有AD轉(zhuǎn)換電路，其將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為規(guī)定位數(shù)的數(shù)字值；DA轉(zhuǎn)換電路，其將AD轉(zhuǎn)換電路的輸出轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；減法電路，其從輸入模擬信號(hào)中減去DA轉(zhuǎn)換電路的輸出；放大電路，其將減法電路的輸出以規(guī)定的放大率放大，并反饋到AD轉(zhuǎn)換電路的輸入；參考電壓控制電路，可變參考電壓，該參考電壓供給設(shè)置在AD轉(zhuǎn)換電路內(nèi)的多個(gè)電壓比較元件；定時(shí)控制電路，其將輸入到AD轉(zhuǎn)換電路的反饋?zhàn)鳛?次循環(huán)定時(shí)生成，供給到參考電壓控制電路。而參考電壓控制電路，按照定時(shí)控制電路供給的定時(shí)，隨時(shí)間改變參考電壓。
根據(jù)本方案，參考電壓控制電路，按照定時(shí)控制電路生成的定時(shí)，減小供給設(shè)置在AD轉(zhuǎn)換電路內(nèi)的多個(gè)電壓比較元件的參考電壓，通過這樣的設(shè)計(jì)，可以降低放大電路的放大率。因此可以提高AD轉(zhuǎn)換器整體設(shè)計(jì)的自由度。
而且，以上構(gòu)成要素的任意組合，或本發(fā)明的構(gòu)成要素或表現(xiàn)在方法、裝置、系統(tǒng)等之間互相置換而成的方案，作為本發(fā)明的方案也是有效的。
根據(jù)本發(fā)明，可以達(dá)到將AD轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度最佳化或低功耗化的目的。


圖1是表示第1組第1實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成的圖。
圖2是表示第1組第1實(shí)施方式中的放大控制電路和放大電路的詳細(xì)構(gòu)成的圖。
圖3是表示第1組第1實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作過程的時(shí)序圖。
圖4是表示第1組第2實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成的圖。
圖5是表示第1組第2實(shí)施方式中的功率控制電路和采樣保持電路的詳細(xì)構(gòu)成的圖。
圖6是表示第1組第2實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器動(dòng)作過程的時(shí)序圖。
圖7是表示第1組第3實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成的圖。
圖8是表示第1組第3實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器動(dòng)作過程的時(shí)序圖。
圖9是表示第1組第4實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成的圖。
圖10是表示第1組第4實(shí)施方式中的電容器控制電路和采樣保持電路的詳細(xì)構(gòu)成的圖。
圖11是表示第1組第4實(shí)施方式中的電容器控制電路和放大電路的詳細(xì)構(gòu)成的圖。
圖12是表示第1組第4實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作過程的時(shí)序圖。
圖13是表示在第1組中以往的循環(huán)AD轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成的圖。
圖14是表示第2組第1實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成的圖。
圖15是表示第2組第1實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換電路的參考電壓生成用的基準(zhǔn)電壓范圍的變化的示意圖。
圖16是表示第2組第1實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換電路的構(gòu)成的圖。
圖17是表示第2組第1實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換電路的另一構(gòu)成的圖。
圖18a是表示第2組第1實(shí)施方式中的單輸入的參考電壓范圍的示意圖。
圖18b是表示第2組第1實(shí)施方式中的差動(dòng)輸入的參考電壓范圍的示意圖。
圖19是表示第2組第1實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作過程的時(shí)序圖。
圖20是表示第2組第2實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成的圖。
圖21是表示第2組第2實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換電路圖和AD轉(zhuǎn)換電路的構(gòu)成的圖。
圖22a是表示第2組第3實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器的第1周的構(gòu)成的圖。
圖22b是表示第2組第3實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器的第2周之后的構(gòu)成的圖。
圖23是表示第2組第3實(shí)施方式中的第1放大電路的構(gòu)成的圖。
圖24是表示第2組第3實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作過程的時(shí)序圖。
圖25是表示第2組第4實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成的圖。
圖26是表示在第2組中的以往循環(huán)型AD轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成的圖。
具體實(shí)施例方式
(第1組)(第1實(shí)施方式)在本發(fā)明中，將包含在循環(huán)型AD轉(zhuǎn)換器中的放大電路的放大率，按照其循環(huán)處理的經(jīng)過進(jìn)行變化。具體地說，只是在精度要求比較高的初期階段，放大率控制得低。由此，可以只在必要時(shí)提高轉(zhuǎn)換精度。
圖1是表示第1組第1實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成。在AD轉(zhuǎn)換器10中，輸入模擬信號(hào)Vin，通過第1開關(guān)12，輸入到采樣保持電路20和AD轉(zhuǎn)換電路16。AD轉(zhuǎn)換電路16，將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為最高4位的數(shù)字值并輸出。DA轉(zhuǎn)換電路18，將從AD轉(zhuǎn)換電路16輸出的最高4位的數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。采樣保持電路20，是將輸入的模擬信號(hào)采樣保持的電路，其放大率為2倍。減法電路22，將DA轉(zhuǎn)換電路18輸出的模擬值和采樣保持電路20所保持的模擬值之差輸出。放大電路24，是將減法電路22的輸出放大，反饋到采樣保持電路20和AD轉(zhuǎn)換電路16的電路，其放大率可變。放大控制電路26，根據(jù)放大切換信號(hào)AMC控制放大電路24的放大率。放大電路24的輸出通過第2開關(guān)14反饋。AD轉(zhuǎn)換電路16，將被反饋的模擬值轉(zhuǎn)換為3位的數(shù)字值并輸出。
放大電路24的反饋循環(huán)處理的次數(shù)是3次。作為初期階段的第1階段中，第1開關(guān)12接通，第2開關(guān)14斷開，在AD轉(zhuǎn)換電路16生成最終由AD轉(zhuǎn)換器10輸出的10位數(shù)字值中從高位開始的第1～4位的值(D9～D6)。在第2、3階段中，第1開關(guān)12斷開，第2開關(guān)14接通，AD轉(zhuǎn)換電路16中生成最終10位數(shù)字值中從高位開始的第5～7位(D5～D3)的值，和第8～10位的值(D2～D0)。在這3個(gè)階段的AD轉(zhuǎn)換中，越轉(zhuǎn)換較高位的階段精度的要求越高。因此放大控制電路26，控制第1階段中的放大電路24的放大率低于第2、3階段的放大率，通過縮短設(shè)定時(shí)間得到高轉(zhuǎn)換精度。
圖2是放大控制電路26和放大電路24的詳細(xì)構(gòu)成。放大電路24，主要包括運(yùn)算放大器28、第1電容器30和第2電容器32。第1電容器30位于運(yùn)算放大器28的輸入側(cè)，其電容值固定。第2電容器32位于運(yùn)算放大器28的輸入輸出之間，其電容值可變。第2電容器32的電容值，通過放大控制電路26輸出的放大切換信號(hào)AMC切換。如果將第1電容器30的電容值設(shè)為C1，第2電容器的電容值設(shè)為C2，那么放大電路24的放大率為C1/C2。在本實(shí)施方式中，為了將放大電路24的放大率在2倍和4倍之間切換，作為第2電容器32的電容值可以采用設(shè)定為兩種的構(gòu)成。例如可以將第2電容器32，以通過開關(guān)并聯(lián)連接的兩個(gè)同電容值的電容器構(gòu)成。此時(shí)，電容器的連接數(shù)目為了用開關(guān)切換，放大切換信號(hào)AMC控制該開關(guān)的接通·斷開。
圖3是表示AD轉(zhuǎn)換器10的動(dòng)作過程的時(shí)序圖。以下，按照?qǐng)D中自上而下的循序進(jìn)行說明。3個(gè)信號(hào)波形，表示時(shí)鐘信號(hào)CLK、開關(guān)信號(hào)SW及放大切換信號(hào)AMC。時(shí)鐘信號(hào)CLK，控制采樣保持電路20、放大電路24、AD轉(zhuǎn)換電路16及DA轉(zhuǎn)換電路18的動(dòng)作。開關(guān)信號(hào)SW，控制第1開關(guān)12及第2開關(guān)14的接通·斷開。放大切換信號(hào)AMC，為了改變放大電路24的放大率，控制第2電容器32的電容值。
時(shí)鐘信號(hào)CLK的頻率，是開關(guān)信號(hào)SW頻率的3倍。開關(guān)信號(hào)SW，其上升沿和時(shí)鐘信號(hào)CLK的上升沿同步之后，接著的下降沿和時(shí)鐘信號(hào)CLK接著的下降沿同步。放大切換信號(hào)AMC，其周期和開關(guān)信號(hào)SW的周期相同，脈沖波形也相同，只是相位滯后時(shí)鐘信號(hào)CLK的半個(gè)周期長度。
第1開關(guān)12，在開關(guān)信號(hào)SW高電平時(shí)接通，在開關(guān)信號(hào)SW低電平時(shí)斷開。第2開關(guān)14，在開關(guān)信號(hào)SW低電平時(shí)接通，在開關(guān)信號(hào)SW高電平時(shí)斷開。采樣保持電路20，將輸入的模擬信號(hào)在時(shí)鐘信號(hào)CLK低電平時(shí)放大，在時(shí)鐘信號(hào)CLK高電平時(shí)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)零動(dòng)作。放大電路24，將輸入的模擬信號(hào)在時(shí)鐘信號(hào)CLK高電平時(shí)放大，在時(shí)鐘信號(hào)CLK低電平時(shí)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)零動(dòng)作。AD轉(zhuǎn)換電路16，在時(shí)鐘信號(hào)CLK低電平時(shí)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換處理，在時(shí)鐘信號(hào)CLK高電平時(shí)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)零動(dòng)作。DA轉(zhuǎn)換電路18，在時(shí)鐘信號(hào)CLK高電平時(shí)進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換處理，在時(shí)鐘信號(hào)CLK在低電平時(shí)為不定狀態(tài)。放大控制電路26控制的放大電路24的放大率，在放大切換信號(hào)AMC在高電平時(shí)為2倍，在放大切換信號(hào)AMC在低電平時(shí)為4倍。
如以上那樣，本實(shí)施方式的AD轉(zhuǎn)換器10，在作為循環(huán)處理過程的初期階段的第1階段中，降低放大電路24的放大率，隨著進(jìn)入第2、3階段，提高放大電路24的放大率。由此可以防止在第1階段中轉(zhuǎn)換精度的惡化。
(第2實(shí)施方式)本實(shí)施方式的AD轉(zhuǎn)換器，具有和第1組第1實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器10幾乎同樣的構(gòu)成。只是，在設(shè)置功率控制電路代替第1組第1實(shí)施方式的放大控制電路26這一點(diǎn)上不同。該功率控制電路，控制供給采樣保持電路和放大電路的功率。
圖4是表示第1組第2實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成。在AD轉(zhuǎn)換器10中，第1開關(guān)12、第2開關(guān)14、AD轉(zhuǎn)換電路16、DA轉(zhuǎn)換電路18、采樣保持電路20、減法電路22及放大電路24，分別和圖1所示的第1組第1實(shí)施方式的同名稱、同符號(hào)的構(gòu)成是幾乎相同的構(gòu)成。但是，供給采樣保持電路20和放大電路24的功率，由功率控制電路34控制。具體地說，功率控制電路34，在第1階段放大時(shí)流入的電流值設(shè)定得最高，隨著進(jìn)入第2、3階段逐漸降低該電流值。為了這些控制，功率控制電路34，向采樣保持電路20傳送第1電流切換信號(hào)Vbp1和第2電流切換信號(hào)Vbn1，向放大電路24傳送第3電流切換信號(hào)Vbp2和第4電流切換信號(hào)Vbn2。
圖5是表示功率控制電路34和采樣保持電路20的詳細(xì)構(gòu)成。采樣保持電路20是差動(dòng)放大電路，主要包括第1晶體管Tr10、第2晶體管Tr11、第3晶體管Tr12、第4晶體管Tr13及第5晶體管Tr14。第1晶體管Tr10和第2晶體管Tr11是P溝道MOS晶體管，第3晶體管Tr12、第4晶體管Tr13及第5晶體管Tr14是n溝道MOS晶體管。
第1晶體管Tr10和第3晶體管Tr12串聯(lián)連接。第1晶體管Tr10，源極連接在電流源，漏極連接在第3晶體管Tr12的漏極。第3晶體管Tr12的源極，連接在第5晶體管Tr14的漏極。第2晶體管Tr11和第4晶體管Tr13也是串聯(lián)連接。第2晶體管Tr11，源極連接在電流源，漏極連接在第4晶體管Tr13的漏極。第4晶體管Tr13的源極，連接在第5晶體管Tr14的漏極。第5晶體管Tr14的源極接地。
第1晶體管Tr10和第2晶體管Tr11，在各自柵的極輸入第1電流切換信號(hào)Vbp1，各自的漏極作為采樣保持電路20的輸出端子Voutp、Voutm。第3晶體管Tr12及第4晶體管Tr13的各自的柵極作為采樣保持電路20的輸入端子Vinp、Vinm。在第5晶體管Tr14的柵極輸入第2電流切換信號(hào)Vbn1。這里，在第1階段中，減小第1電流切換信號(hào)Vbp1的值，增大第2電流切換信號(hào)Vbn1的值。由此增大流過輸入端子Vinp和輸出端子Voutp之間，及輸入端子Vinm和輸出端子Voutm之間的電流值。在第2、3階段中，增大第1電流切換信號(hào)Vbp1的值，減小第2電流切換信號(hào)Vbn1的值。由此降低流過輸入端子Vinp和輸出端子Voutp之間，及輸入端子Vinm和輸出端子Voutm之間的電流值。
而且，放大電路24也包含和采樣保持電路20同樣的內(nèi)部構(gòu)成，輸入放大電路24的第3電流切換信號(hào)Vbp2和第4電流切換信號(hào)Vbn2，分別和輸入采樣保持電路20的第1電流切換信號(hào)Vbp1和第2電流切換信號(hào)Vbn1同樣作用。
圖6是表示AD轉(zhuǎn)換器10的動(dòng)作過程的時(shí)序圖。以下，按照?qǐng)D中自上而下順序進(jìn)行說明。6個(gè)信號(hào)波形，表示時(shí)鐘信號(hào)CLK、開關(guān)信號(hào)SW、第1電流切換信號(hào)Vbp1、第2電流切換信號(hào)Vbn1、第3電流切換信號(hào)Vbp2及第4電流切換信號(hào)Vbn2。時(shí)鐘信號(hào)CLK及開關(guān)信號(hào)SW的頻率、周期、波形，所有和第1組第1實(shí)施方式的時(shí)鐘信號(hào)CLK和開關(guān)信號(hào)SW都同樣。
第1電流切換信號(hào)Vbp1、第2電流切換信號(hào)Vbn1、第3電流切換信號(hào)Vbp2及第4電流切換信號(hào)Vbn2的各個(gè)周期，和開關(guān)信號(hào)SW相同，具有時(shí)鐘信號(hào)CLK的3個(gè)周期大小的長度。第1電流切換信號(hào)Vbp1，與時(shí)鐘信號(hào)CLK的上升沿一起變?yōu)樽畹椭?，之后，在時(shí)鐘信號(hào)CLK的下一個(gè)上升沿升至中間值，在時(shí)鐘信號(hào)的再下一個(gè)上升沿達(dá)到最高值。另一方面，第2電流切換信號(hào)Vbn1的脈沖波形是第1電流切換信號(hào)Vbp1的脈沖波形反相后的形狀，與時(shí)鐘信號(hào)CLK上升沿一起達(dá)到最高值，之后，在時(shí)鐘信號(hào)CLK的接著的上升沿降至中間值，在時(shí)鐘信號(hào)再接著的上升沿變?yōu)樽畹椭?。?電流切換信號(hào)Vbp2是和第1電流切換信號(hào)Vbp1相同的脈沖波形，與第1電流切換信號(hào)Vbp1相比，相位只滯后時(shí)鐘信號(hào)CLK的半個(gè)周期長度。第4電流切換信號(hào)Vbn2是和第2電流切換信號(hào)Vbn1相同的脈沖波形，與第2電流切換信號(hào)Vbn1相比，相位只滯后時(shí)鐘信號(hào)CLK的半個(gè)周期長度。
第1開關(guān)信號(hào)12、第2開關(guān)信號(hào)14、采樣保持電路20、放大電路24、AD轉(zhuǎn)換電路16及DA轉(zhuǎn)換電路18，分別和圖3所示的第1組第1實(shí)施方式的相同名稱、相同符號(hào)的構(gòu)成在同樣的時(shí)刻動(dòng)作。這里，在第1電流切換信號(hào)Vbp1的值最低期間，即在第2電流切換信號(hào)Vbn1的值最高期間，采樣保持電路20的電流值為最高值a1。在第1電流切換信號(hào)Vbp1和第2電流切換信號(hào)Vbn1的值分別處于中間值期間，采樣保持電路20的電流值為中間值a2。在第1電流切換信號(hào)Vbp1的值最高期間，即第2電流切換信號(hào)Vbn1的值最低期間，采樣保持電路20的電流值為最低值a3。放大電路24也與此相同，在第3電流切換信號(hào)Vbp2的值最低期間，即在第4電流切換信號(hào)Vbn2的值最高期間，放大電路24的電流值為最高值b1。第3電流切換信號(hào)Vbp2及第4電流切換信號(hào)Vbn2的值分別處于中間值的期間，放大電路24的電流值也為中間值b2。在第3電流切換信號(hào)Vbp2的值最高期間，即在第4電流切換信號(hào)Vbn2的值最低期間，放大電路24的電流值為最低的值b3。
如以上那樣，本實(shí)施方式的AD轉(zhuǎn)換器10，在循環(huán)處理過程中作為初期階段的第1階段中，提高流入采樣保持電路20及放大電路24的電流值，由此提高第1階段中供給的功率。這樣時(shí)間不變，確保所需的處理能力。第2階段之后，按照循環(huán)的經(jīng)過，逐漸降低流入采樣保持電路20和放大電路24的電流值，可以達(dá)到節(jié)能化的目的。
(第3實(shí)施方式)
本實(shí)施方式的AD轉(zhuǎn)換器，具有和第1組第1、2實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器幾乎同樣的構(gòu)成。只是，在設(shè)置了時(shí)鐘控制電路代替第1組第1實(shí)施方式中的放大控制電路26和第1組第2實(shí)施方式的功率控制電路34這一點(diǎn)上不同。該時(shí)鐘控制電路，控制輸入各個(gè)電路的時(shí)鐘信號(hào)的脈沖寬度。
圖7是表示第1組第3實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成。在AD轉(zhuǎn)換器10中，第1開關(guān)12、第2開關(guān)14、AD轉(zhuǎn)換電路16、DA轉(zhuǎn)換電路18、采樣保持電路20、減法電路22和放大電路24，分別和圖1所示的第1實(shí)施方式的同名稱、同符號(hào)的構(gòu)成是幾乎同樣的構(gòu)成。只是，輸入到AD轉(zhuǎn)換電路16、DA轉(zhuǎn)換電路18、采樣保持電路20及放大電路24的時(shí)鐘信號(hào)CLK的脈沖寬度由時(shí)鐘控制電路36控制。該時(shí)鐘信號(hào)CLK的脈沖寬度根據(jù)AD轉(zhuǎn)換器10中的循環(huán)處理的經(jīng)過進(jìn)行控制。具體地說，時(shí)鐘控制電路36，在第1階段時(shí)鐘信號(hào)CLK為高電平期間的脈沖寬度最寬，隨著進(jìn)入第2、3階段逐漸縮短其脈沖寬度。
圖8是表示AD轉(zhuǎn)換器10動(dòng)作過程的時(shí)序圖。以下，按照?qǐng)D中自上而下順序進(jìn)行說明。2個(gè)信號(hào)波形，表示時(shí)鐘信號(hào)CLK和開關(guān)信號(hào)SW。時(shí)鐘信號(hào)CLK，其周期保持一定，改變其高電平期間和低電平期間。在第1階段中高電平期間t1比低電平期間t1’長，在第2階段中高電平期間t2和低電平期間t2’相同，在第3階段中高電平期間t3比低電平期間t3’短。開關(guān)信號(hào)SW，其周期是時(shí)鐘信號(hào)CLK的周期的3倍，從最初的上升沿到下降沿的期間是時(shí)鐘信號(hào)CLK的1個(gè)周期長度。
第1開關(guān)信號(hào)12，在開關(guān)信號(hào)SW高電平時(shí)接通，在開關(guān)信號(hào)SW低電平時(shí)斷開。第2開關(guān)信號(hào)14，在開關(guān)信號(hào)SW低電平時(shí)接通，在開關(guān)信號(hào)SW高電平時(shí)斷開。采樣保持電路20，將輸入的模擬信號(hào)在時(shí)鐘信號(hào)CLK為低電平時(shí)放大，在時(shí)鐘信號(hào)CLK為高電平時(shí)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)零動(dòng)作。放大電路24，將輸入的模擬信號(hào)，在時(shí)鐘信號(hào)CLK為高電平時(shí)放大，在時(shí)鐘信號(hào)CLK為低電平時(shí)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)零動(dòng)作。AD轉(zhuǎn)換電路16，在時(shí)鐘信號(hào)CLK為低電平時(shí)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換處理，在時(shí)鐘信號(hào)CLK為高電平時(shí)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)零動(dòng)作。DA轉(zhuǎn)換電路18，在時(shí)鐘信號(hào)CLK為高電平時(shí)進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換處理，在時(shí)鐘信號(hào)CLK為低電平時(shí)為不定狀態(tài)。
如以上那樣，按照循環(huán)處理的經(jīng)過控制時(shí)鐘信號(hào)CLK的脈沖寬度，特別是，在作為初期階段的第1階段中，延長時(shí)鐘信號(hào)CLK處于高電平期間的脈沖寬度。由此延長了AD轉(zhuǎn)換電路16的AD轉(zhuǎn)換處理期間，所以可以使高位的轉(zhuǎn)換精度高于低位。第2階段之后，AD轉(zhuǎn)換的處理期間逐漸縮短，可以達(dá)到節(jié)能化的目的。
(第4實(shí)施方式)本實(shí)施方式的AD轉(zhuǎn)換器，具有和第1組第1～3實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器幾乎同樣的構(gòu)成。只是，在設(shè)置了電容器控制電路以代替第1實(shí)施方式中的放大控制電路26和第2實(shí)施方式的功率控制電路34和第3實(shí)施方式的時(shí)鐘控制電路36這一點(diǎn)上不同。該電容器控制電路，控制包含在采樣保持電路和放大電路中的電容值。
圖9是表示第1組第4實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成。在AD轉(zhuǎn)換器10中，第1開關(guān)12、第2開關(guān)14、AD轉(zhuǎn)換電路16、DA轉(zhuǎn)換電路18及減法電路22，分別和圖1所示的第1實(shí)施方式的同名稱、同符號(hào)的構(gòu)成分別幾乎同樣的構(gòu)成。另一方面，包含在采樣保持電路20和放大電路24中的電容值，由電容器控制電路38輸出的第1電容器切換信號(hào)CC1、第2電容器切換信號(hào)CC2、第3電容器切換信號(hào)CC3及第4電容器切換信號(hào)CC4控制。電容器控制電路38，將采樣保持電路20和放大電路24的電容值分別在第1階段設(shè)得最大，隨著進(jìn)入第2、3階段逐漸減小電容值。
圖10是表示電容器控制電路38和采樣保持電路20的詳細(xì)構(gòu)成。采樣保持電路20，主要包含第1電容器40、第2電容器42、第1運(yùn)算放大器44。第1電容器40位于第1運(yùn)算放大器44的輸入側(cè)，第2電容器42位于第1運(yùn)算放大器44的輸入輸出之間。為了將采樣保持電路20的放大率達(dá)到2倍，第1電容器40采用通過開關(guān)并聯(lián)連接的相等電容值的6個(gè)電容器構(gòu)成。第2電容器42采用通過開關(guān)并聯(lián)連接的相等電容值的3個(gè)電容器構(gòu)成。假設(shè)這9個(gè)電容器的電容值分別設(shè)為1C，那么第1階段中的電容器40的電容值為6C、第2電容器42的電容值為3C。采樣保持電路20的放大率為6C/3C＝2倍，維持該放大率不變，降低電容值的時(shí)候，可以一邊維持第1電容器40的電容值和第2電容器42的電容值之比，一邊降低。例如，在第2階段中，第1電容器40的電容值降為4C，第2電容器42的電容值降為2C，在第3階段中第1電容器40的電容值降為2C，第2電容器42的電容值降為1C，這樣根據(jù)第1電容器切換信號(hào)CC1和第2電容器切換信號(hào)CC2逐漸降低電容值。
圖11表示電容器控制電路38和放大電路24的詳細(xì)構(gòu)成。放大電路24包含第3電容器46、第4電容器48及第2運(yùn)算放大器50。第3電容器46位于第2運(yùn)算放大器50的輸入側(cè)，第4電容器48位于第2運(yùn)算放大器50的輸入輸出之間。為了將放大電路24的放大率達(dá)到4倍，第3電容器46采用通過開關(guān)并聯(lián)連接的相等電容值的6個(gè)電容器構(gòu)成，第4電容器48采用通過開關(guān)并聯(lián)連接的相等電容值的3個(gè)電容器構(gòu)成。如果將這9個(gè)電容器的電容值分別設(shè)為1C，那么在第1階段中的第3電容器46的電容值為12C，第4電容器48的電容值為3C。放大電路24的放大率為12C/3C＝4倍，維持該放大率不變降低電容值的時(shí)候，可以一邊維持第3電容器46的電容值和第4電容器48的電容值之比，一邊降低。例如，在第2階段第3電容器46的電容值降為8C，第4電容器48的電容值降為2C，在第3階段中，第3電容器46的電容值降為4C、第4電容器48的電容值為降1C，這樣根據(jù)第1電容器切換信號(hào)CC1和第2電容器切換信號(hào)CC2，逐漸降低電容值。
圖12是表示AD轉(zhuǎn)換器10的動(dòng)作過程的時(shí)序圖。以下，按照?qǐng)D中的自上而下順序進(jìn)行說明。6個(gè)信號(hào)波形圖，表示時(shí)鐘信號(hào)CLK、開關(guān)信號(hào)SW、第1電容器切換信號(hào)CC1、第2電容器切換信號(hào)CC2、第3電容器切換信號(hào)CC3及第4電容器切換信號(hào)CC4。時(shí)鐘信號(hào)CLK和開關(guān)信號(hào)SW的頻率、周期、波形，所有都和第1實(shí)施方式的時(shí)鐘信號(hào)CLK和開關(guān)信號(hào)SW相同。第1～4電容器切換信號(hào)CC1～CC4的各個(gè)周期，和開關(guān)信號(hào)SW的周期相同，是時(shí)鐘信號(hào)CLK的3個(gè)周期長度。第1電容器切換信號(hào)CC1，上升沿和時(shí)鐘信號(hào)CLK的上升沿同步，高電平期間是時(shí)鐘信號(hào)CLK的2個(gè)周期長度。第2電容器切換信號(hào)CC2，上升沿和第1電容器切換信號(hào)CC1的上升沿同步，高電平期間是時(shí)鐘信號(hào)CLK的1個(gè)周期長度。第3電容器切換信號(hào)CC3，從第1電容器切換信號(hào)CC1的上升沿開始滯后時(shí)鐘信號(hào)CLK的半個(gè)周期長度上升，高電平期間是時(shí)鐘信號(hào)CLK的2個(gè)周期長度。第4電容器切換信號(hào)CC4，上升沿和第3電容器切換信號(hào)CC3的上升沿同步，高電平期間是時(shí)鐘信號(hào)CLK的1個(gè)周期長度。
第1開關(guān)12、第2開關(guān)14、采樣保持電路20、放大電路24、AD轉(zhuǎn)換電路16及DA轉(zhuǎn)換電路18，分別和圖3所示的第1實(shí)施方式的相同名稱、相同符號(hào)的構(gòu)成在同樣時(shí)刻動(dòng)作。采樣保持電路20的電容值，在第1電容器切換信號(hào)CC1和第2電容器切換信號(hào)CC2兩者均為高電平期間為6C+3C＝9C，在第1電容器切換信號(hào)CC1為高電平、第2電容器切換信號(hào)CC2為低電平期間為4C+2C＝6C，在第1電容器切換信號(hào)CC1和第2電容器切換信號(hào)CC2兩者均為低電平期間為2C+1C＝3C。放大電路24的電容值，在第3電容器切換信號(hào)CC3和第4電容器切換信號(hào)CC4兩者均為高電平期間為12C+3C＝15C，在第3電容器切換信號(hào)CC3為高電平、第4電容器切換信號(hào)CC4為低電平期間為8C+2C＝10C，在第3電容器切換信號(hào)CC3和第4電容器切換信號(hào)CC4兩者均為低電平期間為4C+1C＝5C。
如以上那樣，本實(shí)施方式的AD轉(zhuǎn)換電路10，隨著循環(huán)處理的經(jīng)過逐漸降低采樣保持電路20和放大電路24的電容值。作為精度要求比較高的初級(jí)階段的第1階段中，采樣保持電路20和放大電路24的電容值取大值，可以減小熱噪聲等的影響提高轉(zhuǎn)換精度。在精度要求不如第1階段那樣高的第2、3階段中，逐漸降低采樣保持電路20和放大電路24的電容值，達(dá)到節(jié)能化的目的。
以上，說明了本發(fā)明的第1組實(shí)施方式。該實(shí)施方式只是示例，另外，在其各個(gè)構(gòu)成要素和各個(gè)處理過程的組合中可以有各種變形例，這些變形例也都在本發(fā)明的范圍內(nèi)是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解的。以下例舉第1組的變形例。
在第1組各個(gè)實(shí)施方式中，減法電路和放大其輸出的放大電路是分別設(shè)置的，但是在變形例中也可以將這些作為減法放大電路一體地構(gòu)成。
第1組的各個(gè)實(shí)施方式中記載的AD轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換位數(shù)和其分配、放大電路的放大率、時(shí)鐘頻率、轉(zhuǎn)換速度、電流值、脈沖寬度、電容值等參數(shù)不過是一例，在變形例中也可以采用這些參數(shù)之外的其他數(shù)值。
在第2實(shí)施方式中，說明了通過改變電流值改變供給功率的構(gòu)成。在變形例中，也可以通過改變電壓值改變供給功率。
(第2組)(第1實(shí)施方式)在本實(shí)施方式中，將基準(zhǔn)電壓范圍按照其循環(huán)處理的經(jīng)過變化，該基準(zhǔn)電壓用于生成包含在循環(huán)型AD轉(zhuǎn)換器中的AD轉(zhuǎn)換電路的參考電壓。具體地說，在第2周之后，將上述基準(zhǔn)電壓范圍減半。由此可以抑制放大電路的放大率，實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換器整體的高速化。
圖14表示第2組第1實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成。在AD轉(zhuǎn)換器中，輸入的模擬信號(hào)Vin，通過第1開關(guān)SW101，輸入到第1放大電路1011和AD轉(zhuǎn)換電路1012。AD轉(zhuǎn)換電路1012，將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為最高4位的數(shù)字值，輸出到圖中沒有表示的編碼器和DA轉(zhuǎn)換電路1013。DA轉(zhuǎn)換電路1013，將AD轉(zhuǎn)換電路1012輸出的最高4位的數(shù)字轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。
第1放大電路1011，是將輸入的模擬信號(hào)采樣保持的電路。在本實(shí)施方式中，不放大輸入的模擬信號(hào)。減法電路1014，從第1放大電路1011中保持的模擬值中，減去DA轉(zhuǎn)換電路1013輸出的模擬值。第2放大電路1015，是將放大減法電路1014的輸出放大并反饋到第1放大電路1011和AD轉(zhuǎn)換電路1012的電路，其放大率為4倍。而且，也可以使用具有減法功能的放大電路即減法放大電路1016，代替減法電路1014和第2放大電路1015。如果這樣可以簡(jiǎn)化電路。參考電壓控制電路1017，在每1周次，按照將AD轉(zhuǎn)換電路1012的基準(zhǔn)電壓范圍降為1/2那樣進(jìn)行控制。定時(shí)控制電路1018，對(duì)第1開關(guān)SW101和第2開關(guān)SW102的接通·斷開進(jìn)行控制，另外，對(duì)參考電壓控制電路1017供給每個(gè)單位周次的定時(shí)。
第2放大電路1015的輸出，通過第2開關(guān)SW102反饋。AD轉(zhuǎn)換電路1012，被反饋的模擬值轉(zhuǎn)換為3位的數(shù)字值，輸出到圖中沒有顯示的編碼器和DA轉(zhuǎn)換器1013中。
第2放大電路1015的反饋的循環(huán)處理的次數(shù)是4次。在初期階段的第1周中，第1開關(guān)SW101接通，第2開關(guān)SW102斷開，AD轉(zhuǎn)換電路1012生成AD轉(zhuǎn)換器最終輸出的13位數(shù)字值的從高位開始的第1～4位(D12～D9)的值。
在第2～4周中，第1開關(guān)SW101斷開，第2開關(guān)SW102接通。AD轉(zhuǎn)換電路1012生成最終13位數(shù)字值中從高位開始的第5～7位(D8～D6)的值，和第8～10位(D5～D3)的值，和第11～13位(D2～D0)的值。
圖15是表示參考電壓生成用的基準(zhǔn)電壓范圍的每周次的變化示意圖。參考電壓控制電路1017，將AD轉(zhuǎn)換電路1012的基準(zhǔn)電壓范圍每1周次降到1/2。由此以該基準(zhǔn)電壓范圍為基礎(chǔ)等間隔的生成的參考電壓每重復(fù)1周次變?yōu)?/2。
這樣，將用于生成AD轉(zhuǎn)換電路的參考電壓的基準(zhǔn)電壓范圍在每1周次降為1/2，由此可以將第2放大電路1015的放大率由以往所需的8倍變?yōu)?倍。因而，可以達(dá)到提高第2放大電路1015的速度的目的，進(jìn)而可以提高AD轉(zhuǎn)換器整體的速度。每重復(fù)1周次，AD轉(zhuǎn)換電路1012所要求的精度就放寬一步，因此在每1周可以減少參考電壓。
而且，參考電壓控制電路1017，在每1周次將AD轉(zhuǎn)換電路1012的基準(zhǔn)電壓范圍降為1/4那樣控制時(shí)，第2放大電路1015的放大率，變?yōu)?倍。
圖16是表示AD轉(zhuǎn)換電路的詳細(xì)構(gòu)成。圖16的AD轉(zhuǎn)換電路，整體并聯(lián)比較，即快速方式。在圖1016中，AD轉(zhuǎn)換電路，由n+1個(gè)電阻R1～Rn+1、n個(gè)電壓比較元件(D1～Dn)及編碼器1121構(gòu)成。
最高位的電阻Rn+1為可變電阻，根據(jù)參考電壓控制電路1017的控制每1周次電阻值增大。在圖14所示的例子中，基準(zhǔn)電壓范圍每1周次降為1/2倍，因此該電阻值升為2倍。除最高位的電阻Rn+1之外的電阻R1～Rn，具有相同的電阻值，生成n個(gè)參考電壓。這里，n對(duì)應(yīng)著輸出位數(shù)。這些電阻R1～Rn+1，串聯(lián)連接在接受高電位側(cè)基準(zhǔn)電壓VRT的高電位側(cè)節(jié)點(diǎn)N31，和接受低電位側(cè)基準(zhǔn)電壓VRB的低電位側(cè)節(jié)點(diǎn)N32之間。這里，除高電位側(cè)節(jié)點(diǎn)N31和低電位側(cè)節(jié)點(diǎn)N32之間的最高位的電阻Rn+1之外的n個(gè)電阻R1～n所夾著的，另外最低位的電阻R1和低電位側(cè)節(jié)點(diǎn)N32之間所夾著的各個(gè)節(jié)點(diǎn)N41～N4n的電位分別作為電位VR(1)～VR(n)。
在各個(gè)電壓比較元件D1～Dn的非反相輸入端子中，輸入模擬信號(hào)Vin。另外，在各個(gè)電壓比較元件D1～Dn的反相輸入端子中，分別附與各個(gè)節(jié)點(diǎn)N41～N4n的電位VR(1)～VR(n)。
根據(jù)這樣，各個(gè)電壓比較元件D1～Dn的輸出信號(hào)VD1～VDn，在各個(gè)模擬信號(hào)Vin比電位VR(1)～VR(n)高的時(shí)候?yàn)楦唠娖健Ｔ诟鱾€(gè)模擬信號(hào)Vin比電位VR(1)～VR(n)低的時(shí)候?yàn)榈碗娖?。編碼器1121，將電壓比較元件D1～Dn的輸出信號(hào)VD1～VDn編碼，輸出n位數(shù)字信號(hào)Dout。
在圖14所示的例子中，例如將可變電阻R5∶電阻R4∶電阻R3∶電阻R2∶電阻R1的電阻比，由參考電壓控制電路1017控制可變電阻R5，在第1次循環(huán)設(shè)定為4∶1∶1∶1∶1。而且，第2次循環(huán)設(shè)定為8∶1∶1∶1∶1，第3次循環(huán)設(shè)定為16∶1∶1∶1∶1，第4次循環(huán)設(shè)定為32∶1∶1∶1∶1。這里，第2次循環(huán)之后因?yàn)槭?位轉(zhuǎn)換，所以使用3個(gè)電阻R2～R4。另外，第2放大電路1015的放大率設(shè)為2倍的時(shí)候，參考電壓控制電路1017控制可變電阻R5，在第1次循環(huán)設(shè)定為4∶1∶1∶1∶1，第2次循環(huán)設(shè)定為16∶1∶1∶1∶1，第3次循環(huán)設(shè)定為64∶1∶1∶1∶1，第4次循環(huán)設(shè)定為256∶1∶1∶1∶1。
這樣，由高電位側(cè)基準(zhǔn)電壓VRT和低電位側(cè)基準(zhǔn)電壓VRB生成的基準(zhǔn)電壓范圍每重復(fù)1周次就降低一次，可以降低參考電壓。
圖17是表示可變參考電壓的AD轉(zhuǎn)換電路的其他構(gòu)成的圖。該AD轉(zhuǎn)換電路，是無冗余位的兩位轉(zhuǎn)換的例子。在高電位側(cè)基準(zhǔn)電壓VRT和低電位側(cè)基準(zhǔn)電壓VRB之間，串聯(lián)連接著相同電阻值的8個(gè)電阻R11～R18。從高位開始第2個(gè)電阻R12和第3個(gè)電阻R13之間通過開關(guān)SW111與電壓比較元件D11連接。第3個(gè)電阻R13和第4個(gè)電阻R14之間通過開關(guān)SW112與電壓比較元件D11連接。電阻列的正中與電壓比較元件D12連接。另外，第5個(gè)電阻R15和第6個(gè)電阻R16之間通過開關(guān)SW13與電壓比較元件D13連接。第6個(gè)電阻R16和第7個(gè)電阻R17之間通過開關(guān)SW114與電壓比較元件D13連接。另外輸入模擬信號(hào)Vin，輸入到各個(gè)電壓比較元件D11～13。
在該電路中，開關(guān)SW111和開關(guān)SW114接通的時(shí)候，可以將高電位側(cè)基準(zhǔn)電壓VRT和低電位側(cè)基準(zhǔn)電壓VRB之間的基準(zhǔn)電壓范圍進(jìn)行4分割的參考電壓，供給3個(gè)電壓比較元件D11～D13。另外，在開關(guān)SW111和開關(guān)SW114斷開，開關(guān)SW112和開關(guān)SW113接通時(shí)，可以將上述基準(zhǔn)電壓范圍降低一半的基準(zhǔn)電壓再進(jìn)行4分割的參考電壓供給3個(gè)電壓比較元件D11～D13。
各個(gè)電壓比較元件D11～D13，將輸入的模擬信號(hào)Vin與各個(gè)被輸入的輸入模擬信號(hào)Vin比較。某個(gè)電壓比較元件Dn以上的輸出為低電平，其以下的電壓比較元件Dn-1的輸出為高電平，輸出這樣的并行的葛萊碼(Gray code)。該葛萊碼轉(zhuǎn)換為后面的二進(jìn)制碼。
而且，圖17是各個(gè)電壓比較元件D11～D13單個(gè)輸入的例子，即使和差動(dòng)輸入的時(shí)候同樣也可變參考電壓。另外，并不是局限于兩位轉(zhuǎn)換，當(dāng)然也可以應(yīng)用在多位以上的轉(zhuǎn)換。
接著，供給AD轉(zhuǎn)換電路內(nèi)電壓比較元件的參考電壓的變化，由使用電阻分壓之外的方法進(jìn)行的例子進(jìn)行說明。參考電壓，從差動(dòng)輸入到單輸入，或者從單輸入到差動(dòng)輸入這樣改變輸入方式，供給到上述電壓比較元件。通過準(zhǔn)備相同數(shù)目的電壓比較元件，單輸入方法和差動(dòng)輸入相比能夠?qū)崿F(xiàn)半個(gè)間隔的比較。
圖18是表示單輸入和差動(dòng)輸入的參考電壓范圍的示意圖。圖18a，是單輸入的情況下，圖18b是差動(dòng)輸入的情況下。單輸入的情況下可以生成的參考電壓范圍，是(低電位側(cè)基準(zhǔn)電壓VRB-高電位側(cè)基準(zhǔn)電壓VRT)～(高電位側(cè)基準(zhǔn)電壓VRT-低電位側(cè)基準(zhǔn)電壓VRB)。差動(dòng)輸入時(shí)可以生成的參考電壓范圍，是1/2(低電位側(cè)基準(zhǔn)電壓VRB-高電位側(cè)基準(zhǔn)電壓VRT)～1/2(高電位側(cè)基準(zhǔn)電壓VRT-低電位側(cè)基準(zhǔn)電壓VRB)。這樣，差動(dòng)輸入的時(shí)，因?yàn)檩斎氲氖歉唠娢粋?cè)電壓和低電位側(cè)電壓之間的差，所以與單輸入時(shí)相比，參考電壓范圍變窄。圖18b是固定參考電壓VREF(-)，將參考電壓范圍降到單輸入的一半。
接著，對(duì)第2組第1實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器整體動(dòng)作進(jìn)行說明。圖19是表示第2組第1實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器整體動(dòng)作過程的時(shí)序圖。兩個(gè)信號(hào)波形，表示時(shí)鐘信號(hào)CLK1、開關(guān)信號(hào)CLKS。開關(guān)信號(hào)CLKS，對(duì)同步動(dòng)作的第1開關(guān)SW101和第2開關(guān)SW102的進(jìn)行接通·斷開控制。第1開關(guān)SW101，在開關(guān)信號(hào)CLKS為高電平時(shí)接通，在開關(guān)信號(hào)CLKS為低電平時(shí)斷開。第2開關(guān)SW102，在開關(guān)信號(hào)CLKS為低電平時(shí)接通，在開關(guān)信號(hào)CLKS為高電平時(shí)斷開。
第1放大電路1011，在時(shí)鐘信號(hào)CLK1為低電平時(shí)，將輸入的模擬信號(hào)放大輸出到減法電路1014，在時(shí)鐘信號(hào)CLK1為高電平時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)零動(dòng)作。減法放大電路1016，在時(shí)鐘信號(hào)CLK1高電平時(shí)，將輸入的模擬信號(hào)放大輸出到第1放大電路1011和AD轉(zhuǎn)換電路1012，在時(shí)鐘信號(hào)CLK1低電平時(shí)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)零動(dòng)作。AD轉(zhuǎn)換電路1012，在時(shí)鐘信號(hào)CLK1低電平時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)化動(dòng)作輸出數(shù)字值，在時(shí)鐘信號(hào)CLK1高電平時(shí)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)零動(dòng)作。用于生成構(gòu)成AD轉(zhuǎn)換電路1012的多個(gè)電壓比較元件的參考電壓的基準(zhǔn)電壓范圍的大小，在時(shí)鐘信號(hào)CLK1從低電平向高電平上升的時(shí)候降為1/2。在第4周期降為1/8，在AD轉(zhuǎn)換電路1012轉(zhuǎn)換出13位后，恢復(fù)到初期值。
在本實(shí)施方式中，例如以高速化為目的，減小或放大第1放大電路1011和減法放大電路1016的放大率的乘積，根據(jù)周次即使模擬信號(hào)的范圍不同的情況下，參考電壓控制電路1017，通過控制AD轉(zhuǎn)換電路1012的基準(zhǔn)電壓范圍，也可以進(jìn)行保證轉(zhuǎn)換精度的AD轉(zhuǎn)換。
(第2實(shí)施方式)在本實(shí)施方式中，與第2組第1實(shí)施方式的第1放大電路1011的放大率為1倍，第2放大電路1015的放大率為4倍相對(duì)，第1放電路的放大率為2倍，第2放大電路的放大率為2倍。由此可以比第2組第1實(shí)施方式進(jìn)一步高速化。
圖20是表示第2組第2實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成。在AD轉(zhuǎn)換器中，輸入的模擬信號(hào)Vin，通過第1開關(guān)SW101，輸入第1放大電路1011和AD轉(zhuǎn)換電路1012。AD轉(zhuǎn)換電路1012，將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為最高4位的數(shù)字值，輸出到DA轉(zhuǎn)換電路1013和圖中沒有表示的編碼器。DA轉(zhuǎn)換電路1013，將由AD轉(zhuǎn)換電路1012輸出的最高4位數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。
第1放大電路1011，將輸入的模擬信號(hào)采樣保持，放大到2倍輸出到減法電路1014。減法電路1014，從第1放大電路1011輸出的模擬值中，減去從DA轉(zhuǎn)換電路1013輸出的模擬值。這里，從DA轉(zhuǎn)換電路1013輸出的模擬值，按照第1放大電路1011的放大率，被放大到2倍。第2放大電路1015，是將減法電路1014的輸出放大，反饋到第1放大電路1011和AD轉(zhuǎn)換電路1012的電路，其放大率為2倍。另外，也可以使用具有減法功能的放大電路即減法放大電路1016來代替減法電路1014和第2放大電路1015。參考電壓控制電路1017，每1周次，按照AD轉(zhuǎn)換電路1012的基準(zhǔn)電壓范圍降為1/2那樣進(jìn)行控制。定時(shí)控制電路1018，對(duì)第1開關(guān)SW101和第2開關(guān)SW102的進(jìn)行接通·斷開控制，另外，供給參考電壓控制電路1017每個(gè)單位周次的定時(shí)。
第2放大電路1015的輸出，通過第2開關(guān)SW102反饋。AD轉(zhuǎn)換電路1012，將反饋的模擬值轉(zhuǎn)換為3位的數(shù)字值，輸出到圖中沒有示出的編碼器和DA轉(zhuǎn)換電路1013。
第2放大電路1015的反饋的循環(huán)處理次數(shù)是4次。作為初期階段的第1周中，第1開關(guān)SW101接通，第2開關(guān)SW102斷開。AD轉(zhuǎn)換電路1012生成AD轉(zhuǎn)換器最終輸出的13位的數(shù)字值的值從高位開始的第1～4位(D12～D9)的值。
在第2～4周中，第1開關(guān)SW101斷開，第2開關(guān)SW102接通。AD轉(zhuǎn)換電路1012生成最終13位的數(shù)字值從高位開始的第5～7位(D8～D6)的值，和第8～10位(D5～D3)的值，和第11～13位(D2～D0)的值。參考電壓生成用的基準(zhǔn)電壓范圍的變化，和圖15所示的同樣。
這樣，將AD轉(zhuǎn)換電路1012的參考電壓生成用的基準(zhǔn)電壓范圍每1周次降低1/2，通過將第1放大電路1011的放大率設(shè)為2倍，第2放大電路1015的放大率，可以從第2組第1實(shí)施方式中所需的4倍變?yōu)?倍。因而可以達(dá)到提高第2放大電路1015速度的目的，實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換器整體的速度提高。每重復(fù)1周次，AD轉(zhuǎn)換電路1012所要求的精度就放寬一步，因此可以在每1周次減小參考電壓。
接著，將DA轉(zhuǎn)換電路的輸出按照第1放大電路1011的放大率放大到2倍的方法進(jìn)行說明。圖21是表示AD轉(zhuǎn)換電路和DA轉(zhuǎn)換電路的電路圖。AD轉(zhuǎn)換電路1012，是整體并聯(lián)比較，即為快速方式。AD轉(zhuǎn)換電路1012，備有n個(gè)電阻R1～Rn，1個(gè)倍率設(shè)定用電阻Rn+1、1個(gè)范圍控制用電阻Rn+2、n個(gè)電壓比較元件D1～Dn。電壓比較元件D1～Dn的輸出，輸入到DA轉(zhuǎn)換電路1013和圖中沒有表示的編碼器。
電阻R1～Rn、倍率設(shè)定用電阻Rn+1和范圍控制用電阻Rn+2，串聯(lián)連接在接受高電位側(cè)基準(zhǔn)電壓VRT的高電位側(cè)節(jié)點(diǎn)N31和接受低電位側(cè)基準(zhǔn)電壓VRB的低電位側(cè)節(jié)點(diǎn)N32之間。這里，除低電位側(cè)節(jié)點(diǎn)N32和高電位側(cè)節(jié)點(diǎn)N31之間的倍率設(shè)定用電阻Rn+1和范圍控制用電阻Rn+2之外的n個(gè)電阻R1～Rn所夾著的，或者最低位的電阻R1和低電位側(cè)節(jié)點(diǎn)N32之間所夾著的各個(gè)節(jié)點(diǎn)N41～N4n的電位分別作為參考電壓VR(1)～VR(n)。這些阻抗R1～Rn，具有相同的電阻值，生成等間隔的參考電壓VR(1)～VR(n)。
因?yàn)锳D轉(zhuǎn)換電路1012是單輸入的，所以該基準(zhǔn)電壓范圍，只是(高電位側(cè)基準(zhǔn)電壓VRT-低電位側(cè)基準(zhǔn)電壓VRB)。DA轉(zhuǎn)換電路1013是差動(dòng)輸出，因此該基準(zhǔn)電壓范圍，是|高電位側(cè)基準(zhǔn)電壓VRT-低電位側(cè)基準(zhǔn)電壓VRB|，和|低電位側(cè)基準(zhǔn)電壓VRB-高電位側(cè)基準(zhǔn)電壓VRT|合并的結(jié)果。因此，倍率設(shè)定用電阻Rn+1沒有連接的狀態(tài)或者短路的狀態(tài)中，DA轉(zhuǎn)換器1013的基準(zhǔn)電壓范圍，是AD轉(zhuǎn)換電路1012基準(zhǔn)電壓范圍的2倍。而且，如果AD轉(zhuǎn)換電路1012也是差動(dòng)輸入，AD轉(zhuǎn)換電路1012和DA轉(zhuǎn)換器1013的基準(zhǔn)電壓范圍之比就為1∶1。
通過插入倍率設(shè)定用電阻Rn+1，可以設(shè)定2倍之外的放大率。例如，想設(shè)為4倍的時(shí)候，設(shè)定其后的電阻Rn～R1的合成電阻值相等就可以。另外，將倍率設(shè)定用電阻Rn+1作為可變電阻，可以設(shè)定任意的放大率。
范圍控制用電阻Rn+2，是用于將高電位側(cè)基準(zhǔn)電壓VRT降壓的可變電阻。將節(jié)點(diǎn)N4n+2的電位表示為1/(X+1)VRT，首先為了將節(jié)點(diǎn)N4n+2的電位達(dá)到高電位側(cè)基準(zhǔn)電壓VRT，將范圍控制用電阻Rn+2的電阻值設(shè)定非常小接近0，或使高電位側(cè)基準(zhǔn)電壓源和節(jié)點(diǎn)N4n+2之間短路。接著，為了將參考電壓降為1/2大小，按照將X＝1那樣設(shè)定范圍控制用電阻Rn+2的電阻值。為了將參考電壓降為1/4大小，按照將X＝3那樣設(shè)定范圍控制用電阻Rn+2的電阻值。
在各個(gè)電壓比較元件D1～Dn的非反相輸入端子中，輸入模擬信號(hào)Vin。另外，在各個(gè)電壓比較元件D1～Dn的反相輸入端子中，附給各個(gè)節(jié)點(diǎn)N41～N4n的參考電壓VR(1)～VR(n)。
由此，各個(gè)電壓比較元件D1～Dn的輸出信號(hào)VD1～VDn，在各個(gè)模擬信號(hào)Vin比參考電壓VR(1)～VR(n)高的時(shí)候?yàn)楦唠娖?，在各個(gè)模擬信號(hào)Vin比參考電壓VR(1)～VR(n)低的時(shí)候?yàn)榈碗娖健?br> 圖中沒有示出的編碼器，將各個(gè)比較元件D1～Dn的輸出信號(hào)VD1～VDn編碼，輸出對(duì)應(yīng)電壓比較元件D1～Dn個(gè)數(shù)的位數(shù)的數(shù)字信號(hào)Dout。
DA轉(zhuǎn)換電路1013，是電容器陣列式DA轉(zhuǎn)換電路。DA轉(zhuǎn)換電路1013，是由連接成陣列狀的各n個(gè)正側(cè)的VRT開關(guān)E1～En，負(fù)側(cè)VRT開關(guān)F1～Fn，正側(cè)VRB開關(guān)G1～Gn，負(fù)側(cè)VRB開關(guān)H1～Hn，n個(gè)正側(cè)電容器B1～Bn，和n個(gè)負(fù)側(cè)電容器C1～Cn構(gòu)成。
正側(cè)電容器B1～Bn、負(fù)側(cè)電容器C1～Cn，都具有相同的電容值C。從正側(cè)電容值B1～Bn的一方的端子(以下，稱為輸出端子)生成差動(dòng)正側(cè)輸出電壓VDA(+)。從負(fù)側(cè)電容器C1～Cn的一方的端子(以下，稱為輸出端子)生成差動(dòng)負(fù)側(cè)輸出電壓VDA(-)。而且，正側(cè)電容器B1～Bn、負(fù)側(cè)電容器C1～Cn的另一方的端子稱為輸入端子。
正側(cè)VRT開關(guān)E1～En的一方的端子接在高電位側(cè)節(jié)點(diǎn)N4n+2，另一方的端子接在正側(cè)電容器B1～Bn的輸入端子。負(fù)側(cè)VRT開關(guān)F1～Fn的一方的端子接在高電位側(cè)節(jié)點(diǎn)N4n+2，另一方的端子接在負(fù)側(cè)電容器C1～Cn的輸入端子。正側(cè)VRB開關(guān)G1～Gn的一方的端子接在低電位側(cè)節(jié)點(diǎn)N32，另一方的端子接在正側(cè)電容器B1～Bn的輸入端子。負(fù)側(cè)VRB開關(guān)H1～Hn的一方的端子接在低電位側(cè)節(jié)點(diǎn)N32，另一方的端子接在負(fù)側(cè)電容器C1～Cn的輸入端子。
正側(cè)VRT開關(guān)E1～En、負(fù)側(cè)VRT開關(guān)F1～Fn、正側(cè)VRB開關(guān)G1～Gn、負(fù)側(cè)VRB開關(guān)H1～Hn，分別用同一號(hào)碼的開關(guān)構(gòu)成4串開關(guān)。例如，正側(cè)VRT開關(guān)E1、負(fù)側(cè)VRT開關(guān)F1、正側(cè)VRB開關(guān)G1、負(fù)側(cè)VRB開關(guān)H1是一串，正側(cè)VRT開關(guān)En、負(fù)側(cè)VRT開關(guān)Fn、正側(cè)VRB開關(guān)Gn、負(fù)側(cè)VRB開關(guān)Hn也是一串。而且正側(cè)VRT開關(guān)E1～En、負(fù)側(cè)VRT開關(guān)F1～Fn、正側(cè)VRB開關(guān)G1～Gn、負(fù)側(cè)VRB開關(guān)H1～Hn，分別按照各個(gè)電壓比較元件D1～Dn的輸出電平進(jìn)行接通·斷開動(dòng)作。例如，電壓比較元件Dn的輸出為高電平時(shí)，正側(cè)VRT開關(guān)En、負(fù)側(cè)VRB開關(guān)Hn接通，正側(cè)VRB開關(guān)Gn、負(fù)側(cè)VRT開關(guān)Fn斷開。相反，在電壓比較元件Dn的輸出為低電平時(shí)，正側(cè)VRT開關(guān)En、負(fù)側(cè)VRB開關(guān)Hn斷開，正側(cè)VRB開關(guān)Gn、負(fù)側(cè)VRT開關(guān)Fn接通。
接著，對(duì)DA轉(zhuǎn)換電路1013的動(dòng)作進(jìn)行說明。在初始條件中，各個(gè)正側(cè)電容器B1～Bn的輸入端子和輸出端子的電位均為0V。正側(cè)VRT開關(guān)E1～En、負(fù)側(cè)VRT開關(guān)F1～Fn、正側(cè)VRB開關(guān)G1～Gn、負(fù)側(cè)VRB開關(guān)H1～Hn，所有都斷開。因此，在初始條件中，所有的正側(cè)電容器B1～Bn、負(fù)側(cè)電容器C1～Cn所存儲(chǔ)的電荷Q1＝0。
這里，n個(gè)電壓比較元件D1～Dn中m個(gè)輸出為高電平時(shí)，正側(cè)VRT開關(guān)E1～En中的m個(gè)接通，(n-m)個(gè)斷開，正側(cè)VRB開關(guān)G1～Gn中(n-m)個(gè)接通，m個(gè)斷開。按照該正側(cè)VRT開關(guān)E1～En、正側(cè)VRB開關(guān)G1～Gn的接通·斷開動(dòng)作，所有正側(cè)電容器B1～Bn所存儲(chǔ)的電荷Q2用式(A1)表示。
Q2＝m{VRT-(Rn+2的電壓下降量)-VDA(+)}c+(n-m){VRB-VDA(+)}c …… (A1)根據(jù)電荷保存法則，Q1＝Q2。因此模擬VDA(+)，用下式(A2)表示。
VDA(+)＝VRB+m{VRT-(Rn+2的電壓下降量)-VRB}/n……(A2)一方面，n個(gè)電壓比較元件D1～Dn中m個(gè)輸出為高電平時(shí)，負(fù)側(cè)VRB開關(guān)H1～Hn中的m個(gè)接通，(n-m)個(gè)斷開，負(fù)側(cè)VRT開關(guān)F1～Fn中(n-m)個(gè)接通，m個(gè)斷開。按照該負(fù)側(cè)VRB開關(guān)H1～Hn、負(fù)側(cè)VRT開關(guān)F1～Fn的接通·斷開動(dòng)作，所有負(fù)側(cè)電容器C1～Cn所存儲(chǔ)的電荷Q2用式(A3)表示。
Q3＝(m-n){VRT-(Rn+2的電壓下降量)-VDA(-)}c+m{VRB-VDA(-)}c …… (A3)根據(jù)電荷保存法則Q1＝Q3。因此模擬VDA(-)，用下式(A4)表示。
VDA(-)＝VRT-(Rn+2的電壓下降量)-m{VRT-(Rn+2的電壓下降量)-VRT}/n……(A4)因此，由上式(A2)，(A4)模擬信號(hào)VDA可以用下式表示
VDA＝VDA(+)-VDA(-)＝VRB-VRT-(Rn+2的電壓下降量)+2m{VRT-(Rn+2的電壓下降量)-VRB}/n……(A5)這樣，供給AD轉(zhuǎn)換電路1012的基準(zhǔn)范圍{VRT-(Rn+2的電壓下降量)-(Rn+1的電壓下降量)-VRB}和供給DA轉(zhuǎn)換電路1013的基準(zhǔn)范圍{VRT-(Rn+2的電壓下降量)-VRB}通過以規(guī)定的比率設(shè)定，可以將DA轉(zhuǎn)換電路1013的輸出以規(guī)定的倍率放大。因而可以按照第1放大電路1011的放大率放大DA轉(zhuǎn)換電路1013的輸出。
在本實(shí)施方式中，也是和第2組第1實(shí)施方式同樣，即使在每1周次模擬信號(hào)的范圍不同的時(shí)候，參考電壓控制電路1017，也可以通過控制AD轉(zhuǎn)換電路1012的基準(zhǔn)電壓范圍，能夠保證AD轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換精度。
(第3實(shí)施方式)第2組第3實(shí)施方式是如下構(gòu)成的循環(huán)型AD轉(zhuǎn)換器，改變AD轉(zhuǎn)換電路1012的參考電壓，并且也改變第1放大電路1011的放大率。
圖22a表示第2組第3實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器的第1周的構(gòu)成。圖22b表示第2組第3實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換電路的第2周以后的構(gòu)成。在AD轉(zhuǎn)換器中，輸入模擬信號(hào)Vin，通過第1開關(guān)SW101，輸入到第1放大電路1011和AD轉(zhuǎn)換電路1012。AD轉(zhuǎn)換電路1012，將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為最高4位的數(shù)字值，輸出到圖中沒有表示的編碼器和DA轉(zhuǎn)換電路1013。DA轉(zhuǎn)換電路1013，將從AD轉(zhuǎn)換電路1012輸出的最高4位數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。
第1放大電路1011，是將輸入的模擬信號(hào)采樣保持的電路。在本實(shí)施方式中，第1周被輸入的模擬信號(hào)不放大。放大控制電路1019，控制第1放大電路1011的放大率。減法電路1014，從第1放大電路1011保持的模擬值中，減去DA轉(zhuǎn)換電路1013輸出的模擬值。第2放大電路1015，是將減法電路1014的輸出放大并反饋到第1放大電路1011和AD轉(zhuǎn)換電路1012的電路，其放大率為4倍。參考電壓控制電路1017，在第2周之后，按照將AD轉(zhuǎn)換電路1012的基準(zhǔn)電壓范圍降為1/2那樣進(jìn)行控制。定時(shí)控制電路1018，控制第1開關(guān)SW101和第2開關(guān)SW102的接通·斷開，另外，供給參考電壓控制電路1017和放大控制電路1019每個(gè)單位循環(huán)的定時(shí)。
第2放大電路1015的輸出，通過第2開關(guān)SW102反饋。AD轉(zhuǎn)換電路1012，將反饋的模擬值轉(zhuǎn)換為3位的數(shù)字值，輸出到圖中沒有表示的編碼器和DA轉(zhuǎn)換電路1013。
第2放大電路1015的反饋循環(huán)處理次數(shù)是3次。在初期階段的第1周中，第1開關(guān)SW101接通，第2開關(guān)SW102斷開。AD轉(zhuǎn)換電路生成AD轉(zhuǎn)換器最終輸出的10位數(shù)字值從高位開始的第1～4位(D9～D6)的值。
AD轉(zhuǎn)換電路1012內(nèi)的圖中沒有表示的電壓比較元件，為了進(jìn)行4位轉(zhuǎn)換，需要16(2的4次方)個(gè)。如果輸入模擬信號(hào)作為1Vpp，那么AD轉(zhuǎn)換電路1012，備有16個(gè)具有每1/16V的參考電壓的上述電壓比較元件。
在第2、3周中，第1開關(guān)SW101斷開，第2開關(guān)SW102接通。AD轉(zhuǎn)換電路1012生成最終10位數(shù)字值中從高位開始的第5～7位(D5～D3)的值，和第8～10位(D2～D0)的值。
根據(jù)上述的例子，具有每1/16V參考電壓的上述電壓比較元件的輸出，通過DA轉(zhuǎn)換電路1013轉(zhuǎn)換為模擬值，由減法電路1014，從第1放大電路1011的輸出信號(hào)中將其減去。減法電路1014的輸出信號(hào)，通過第2放大電路1015放大到4倍。第2放大電路1015的輸出信號(hào)，再次返回到第1放大電路1011和AD轉(zhuǎn)換電路1012。該信號(hào)的最大振幅是1/16×4＝1/4Vpp。為了將該信號(hào)進(jìn)行3位轉(zhuǎn)換，需要具有1/4÷8(2的3次方)＝1/32V參考電壓的電壓比較元件。因此，參考電壓控制電路1017，通過將第2周以后的基準(zhǔn)電壓范圍降到第1周的基準(zhǔn)電壓范圍的1/2，改變參考電壓。
而且，在第2周之后輸入到第1放大電路1011的輸入電壓，因?yàn)椴皇悄敲创?，所以不?huì)發(fā)生輸出電壓不足的問題。因此，放大控制電路1019，將第1放大電路1011的放大率變?yōu)?倍。第2周的信號(hào)，以1/32×2(第1放大電路1011的放大率)×4(第2放大電路1015的放大率)＝1/4Vpp，再次返回第1放大電路1011及AD轉(zhuǎn)換電路1012。
圖23是表示放大控制電路1019和第1放大電路1011的詳細(xì)構(gòu)成。第1放大電路1011，主要包含運(yùn)算放大器1111、第1電容器1112及第2電容器1113。第1電容器1112，位于運(yùn)算放大器1111的輸入側(cè)，其電容值固定。第2電容器1113，位于運(yùn)算放大器1111的輸入輸出之間，其電容值可變。第2電容器1113的電容值，通過放大控制電路1019輸出的放大切換信號(hào)AMC切換。如果將第1電容器1112的電容值作為C1，第2電容器1113的電容值作為C2，那么第1放大電路1011的放大率為C1/C2。在本實(shí)施方式中，作為第1放大電路1011的放大率為了在1倍和2倍之間切換，作為第2電容器1113的電容值采用可以設(shè)定為2種值的構(gòu)成。例如，可以采用將第2電容器1113，通過開關(guān)并聯(lián)連接的兩個(gè)同電容值電容器的構(gòu)成。此時(shí)，為了將電容器的連接數(shù)目用開關(guān)切換，放大切換信號(hào)AMC控制該開關(guān)的接通·斷開。
接著，對(duì)第2組第3實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器的整體動(dòng)作進(jìn)行說明。圖24是表示第2組第3實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作過程的時(shí)序圖。2個(gè)信號(hào)波形，表示時(shí)鐘信號(hào)CLK1、開關(guān)信號(hào)CLKS。開關(guān)信號(hào)CLKS，對(duì)進(jìn)行同步動(dòng)作的第1開關(guān)SW101和第2開關(guān)SW102的接通·斷開進(jìn)行控制。第1開關(guān)SW101，在開關(guān)信號(hào)CLKS為高電平時(shí)接通，在開關(guān)信號(hào)CLKS為低電平時(shí)斷開。第2開關(guān)信號(hào)SW102，在開關(guān)信號(hào)CLKS為低電平時(shí)接通，在開關(guān)信號(hào)CLKS為高電平時(shí)斷開。
第1放大電路1011，在時(shí)鐘信號(hào)CLK1為低電平時(shí)將輸入的模擬信號(hào)放大，輸出到減法電路1014，在時(shí)鐘信號(hào)CLK1為高電平時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)零動(dòng)作。減法放大電路1016，在時(shí)鐘信號(hào)CLK1為高電平時(shí)，將輸入的模擬信號(hào)放大，輸出到第1放大電路1011和AD轉(zhuǎn)換電路1012，在時(shí)鐘信號(hào)CLK1為低電平時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)零動(dòng)作。AD轉(zhuǎn)換電路1012，在時(shí)鐘信號(hào)CLK1為低電平時(shí)，進(jìn)行轉(zhuǎn)換動(dòng)作輸出數(shù)字值，在時(shí)鐘信號(hào)CLK1為高電平時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)零動(dòng)作。用于生成構(gòu)成AD轉(zhuǎn)換電路1012的多個(gè)電壓比較元件的參考電壓的基準(zhǔn)電壓范圍大小，在時(shí)鐘信號(hào)CLK1從低電平向高電平的上升沿時(shí)變?yōu)?/2，在第3周期變?yōu)?/4，AD轉(zhuǎn)換電路1012轉(zhuǎn)換出10位之后，返回初期值。放大控制電路1019，在開關(guān)信號(hào)CLKS為高電平時(shí)，將放大電路1011的放大率設(shè)為1倍，在開關(guān)信號(hào)CLKS為低電平時(shí)，將放大電路1011的放大率設(shè)為2倍。
根據(jù)本實(shí)施方式，只是在輸入模擬信號(hào)Vin被輸入的時(shí)候，通過減小放大電路1011的放大率，可以達(dá)到節(jié)能化的目的。第1放大電路1011，可以從放大后的輸出完全收斂在其輸出范圍內(nèi)的時(shí)刻起開始放大。因而，不會(huì)發(fā)生信號(hào)誤差。而且，在第2周之后，通過提高第1放大電路1011的放大率，抑制減法放大電路1016的放大率，可以保證需要的放大率。因而，可以實(shí)現(xiàn)比圖26所示的以往構(gòu)成更高速化。因此，根據(jù)本實(shí)施方式，可以使低電壓化和高速化共存。
(第4實(shí)施方式)第2組第4實(shí)施方式，在第2組第2實(shí)施方式的循環(huán)型AD轉(zhuǎn)換器中，將輸出高位4位(D9～D6)和最低位2位(D1～D0)的電路附加在前段。通過這樣，可以共有第2AD轉(zhuǎn)換電路1020，可以減少周次數(shù)，實(shí)現(xiàn)高速化。
圖25是表示第2組第4實(shí)施方式中的AD轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成。在AD轉(zhuǎn)換器中，輸入模擬信號(hào)Vin，通過第4開關(guān)SW104，輸入到第2AD轉(zhuǎn)換電路1020。第2AD轉(zhuǎn)換電路1020，將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為最高4位的數(shù)字值，輸出到圖中沒有表示的編碼器和第2DA轉(zhuǎn)換電路1021。第2DA轉(zhuǎn)換電路1021，將從第2AD轉(zhuǎn)換電路1020輸出的最高4位的數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。
第2減法電路1022，從輸入模擬信號(hào)中，減去從第2DA轉(zhuǎn)換電路1021輸出的模擬值。第3放大電路1023，將第2放大電路1022的輸出放大，通過第1開關(guān)SW101，輸入到第1放大電路1011和第1AD轉(zhuǎn)換電路1012，其放大率為2倍。而且，也可以使用具有減法功能的放大電路即第2減法放大電路1024來代替第2減法電路1022和第3放大電路1023。另外，也可以在第2減法電路1022的前段插入采樣保持電路。圖25的例子，調(diào)整向第2減法放大電路1024的輸入定時(shí)后進(jìn)行減法運(yùn)算。參考電壓控制電路1017，在第2AD轉(zhuǎn)換電路1020將高位4位(D9～D6)輸出到圖中沒有表示的編碼器之后的第2周，按照將第2AD轉(zhuǎn)換電路1020的基準(zhǔn)電壓范圍降為1/2那樣進(jìn)行控制。定時(shí)控制電路1018，進(jìn)行第1開關(guān)SW101、第2開關(guān)SW102、第3開關(guān)SW13、第4開關(guān)SW14的接通·斷開控制，另外，供給參考電壓控制電路1017每個(gè)單位循環(huán)的定時(shí)。
第1AD轉(zhuǎn)換電路1012，將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為最高2位的數(shù)字值，輸出到圖中沒有表示的編碼器和第1DA轉(zhuǎn)換電路1013。第1DA轉(zhuǎn)換電路1013，將第1AD轉(zhuǎn)換電路1012輸出的最高2位的數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。
第1放大電路1011，將輸入的模擬信號(hào)采樣保持，放大到2倍輸出到第1減法電路1014。第1減法電路1014，從第1放大電路1011輸出的模擬值中，減去從第1DA轉(zhuǎn)換電路1013輸出的模擬值。在這里，從第1DA轉(zhuǎn)換電路1013輸出的模擬值，按照第1放大電路1011的放大率，放大到2倍。該放大，可以使用圖21所示的方法。第2放大電路1015，將第1減法電路1014的輸出放大，通過第2開關(guān)SW102，反饋到第1放大電路1011和第1AD轉(zhuǎn)換電路1012，或者通過第3開關(guān)SW103反饋到第2AD轉(zhuǎn)換電路1020，其放大率為2倍。而且，也可以使用具有減法功能的放大電路即第1減法放大電路1016，以代替第1減法電路1014和第2放大電路1015。
作為初期階段的第1周次中，第4開關(guān)SW104接通。第2AD轉(zhuǎn)換電路1020生成AD轉(zhuǎn)換器最終輸出的10位數(shù)字值的從高位開始第1～4位(D9～D6)的值。
第2AD轉(zhuǎn)換電路1020內(nèi)沒有表示的電壓比較元件，為了進(jìn)行4位轉(zhuǎn)換，需要16(2的4次方)個(gè)。如果將輸入模擬信號(hào)作為1Vpp，那么第2AD轉(zhuǎn)換電路1020，備有16個(gè)具有每1/16V的參考電壓的上述電壓比較元件。
上述電壓比較元件的輸出，通過第2DA轉(zhuǎn)換電路1021轉(zhuǎn)換為模擬值，通過第2減法電路1022從輸入模擬信號(hào)中減去。第2減法電路1022的輸出信號(hào)，通過第3放大電路1023放大到2倍。第3放大電路1023的輸出信號(hào)，輸入到第1放大電路1011和第1AD轉(zhuǎn)換電路1012。該信號(hào)的最大振幅，是1/16×2(第3放大電路1023的放大率)＝1/8Vpp。為了將該信號(hào)進(jìn)行2位轉(zhuǎn)換，在第1AD轉(zhuǎn)換電路1012內(nèi)，需要具有1/8÷4(2的2次方)＝1/32V的參考電壓的電壓比較元件。第1AD轉(zhuǎn)換電路1012，將高位開始的第5～6位(D5～D4)輸出到圖中沒有表示的編碼器。
上述電壓比較元件的輸出，通過第1DA轉(zhuǎn)換電路1013轉(zhuǎn)換為模擬值，由第1減法電路1014，從輸入模擬信號(hào)中將其減去。這里，從第1DA轉(zhuǎn)換電路1013輸出的模擬值，按照第1放大電路1011的放大率，放大到2倍。第1減法電路1014的輸出信號(hào)，在第2放大電路1015放大到2倍。
在該階段中，通過定時(shí)控制電路1018的控制，使第1開關(guān)SW101斷開，第2開關(guān)SW102接通，第3開關(guān)SW103接通，第4開關(guān)SW104斷開。第2放大電路1015的輸出信號(hào)，再次返回到第1放大電路1011和第1AD轉(zhuǎn)換電路1012。該信號(hào)，為1/32×2(第1放大電路1011的放大率)×(第2放大電路1015的放大率)＝1/8Vpp。第1AD轉(zhuǎn)換電路1012，將從高位開始的第7～8位(D3～D2)輸出到圖中沒有表示的編碼器。
同時(shí)，第2放大電路1015的1/8Vpp的輸出信號(hào)，通過第3開關(guān)SW103，輸入到第2AD轉(zhuǎn)換電路1020。第2AD轉(zhuǎn)換電路1020，使用16個(gè)電壓比較元件中的4個(gè)。為了將該信號(hào)進(jìn)行2位轉(zhuǎn)換，在第2AD轉(zhuǎn)換電路內(nèi)需要電壓比較元件，該電壓比較元件具有1/8÷4(2的2次方)＝1/32V的參考電壓。因此，參考電壓控制電路1017，將轉(zhuǎn)換從高位開始的第9～10位(D1～D0)時(shí)的基準(zhǔn)電壓范圍，設(shè)定在轉(zhuǎn)換從高位開始的第1～4位(D9～D6)時(shí)的參考電壓范圍的1/2，由此改變參考電壓。第2AD轉(zhuǎn)換電路1020，將從高位開始的第9～10位(D1～D0)輸出到圖中沒有表示的編碼器。
在本實(shí)施方式中，通過改變參考電壓，使信號(hào)的范圍和參考電壓的范圍一致。作為該代替方法，在從第2放大電路1015向第2AD轉(zhuǎn)換電路1020傳輸信號(hào)的時(shí)候，也可以通過將第2放大電路1015的放大率從2倍變?yōu)榈?倍的方式，使信號(hào)范圍和參考電壓范圍一致。與該情況相比，在本實(shí)施方式中因?yàn)榈?放大電路1015的放大率是2倍，所以實(shí)現(xiàn)第2放大電路1015的高速化。
根據(jù)本實(shí)施方式，通過改變第2AD轉(zhuǎn)換電路的參考電壓，也可以用于在輸入的模擬信號(hào)Vin和減法放大電路1016的輸出信號(hào)這兩個(gè)信號(hào)范圍不同的情況。
通過上述第2組的所有的實(shí)施方式，從外部輸入的模擬信號(hào)Vin的范圍隨時(shí)間改變時(shí)，與該信號(hào)一致，參考電壓控制電路1017，可以控制AD轉(zhuǎn)換電路1012的基準(zhǔn)電壓范圍。由此可以提高轉(zhuǎn)換精度。
另外，AD轉(zhuǎn)換器的規(guī)范變更變得容易。例如在圖23所示的AD轉(zhuǎn)換器中，從4位→3位→3位的10位規(guī)范開始變到3位→2位→2位的7位規(guī)范時(shí)，通過改變AD轉(zhuǎn)換電路1012的參考電壓，在同一構(gòu)成中可以很容易地改變規(guī)范。
以上，對(duì)本發(fā)明的第2組實(shí)施方式進(jìn)行了說明。該實(shí)施方式只是示例，其各個(gè)構(gòu)成要素和各個(gè)處理過程的組合可以有各種變形例。另外這些變形例也是在本發(fā)明的范圍內(nèi)，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是可以理解的。
第2組的各個(gè)實(shí)施方式中記載的AD轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換位數(shù)和其分配、放大電路的放大率、電容值等參數(shù)不過是一例，在變形例中，這些參數(shù)也可以采用其他的數(shù)值。
另外，如第2組第4實(shí)施方式中說明過的那樣，改變本發(fā)明AD轉(zhuǎn)換電路的參考電壓的構(gòu)成，即使在由多級(jí)組成的AD轉(zhuǎn)換器中，如果包含循環(huán)型構(gòu)成也可以適用。當(dāng)然，也可以適用于包含多個(gè)循環(huán)型構(gòu)成的AD轉(zhuǎn)換器。另外，在共用AD轉(zhuǎn)換電路的情況下，也可以將參考電壓在每次使用時(shí)任意地改變。這時(shí)與減小電路面積有關(guān)。
權(quán)利要求
1.一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，具有AD轉(zhuǎn)換電路，其將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為規(guī)定位數(shù)的數(shù)字值；DA轉(zhuǎn)換電路，其將上述AD轉(zhuǎn)換電路的輸出轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；減法電路，其從上述輸入模擬信號(hào)中減去上述DA轉(zhuǎn)換電路的輸出；放大電路，其將上述減法電路的輸出放大，反饋到上述AD轉(zhuǎn)換電路的輸入；和按照上述反饋的循環(huán)處理的經(jīng)過改變上述AD轉(zhuǎn)換電路、DA轉(zhuǎn)換電路、減法電路、放大電路中至少任一個(gè)的規(guī)范的電路。
2.一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，具有AD轉(zhuǎn)換電路，其將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為規(guī)定位數(shù)的數(shù)字值；DA轉(zhuǎn)換電路，其將上述AD轉(zhuǎn)換電路的輸出轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；減法電路，其從上述輸入模擬信號(hào)中減去上述DA轉(zhuǎn)換電路的輸出；放大電路，其將上述減法電路的輸出放大，反饋到上述AD轉(zhuǎn)換電路的輸入；和放大控制電路，其按照上述反饋的循環(huán)處理的經(jīng)過，改變上述放大電路的放大率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，上述放大控制電路，在上述循環(huán)處理的初期階段中，將上述放大率設(shè)定得低，以使隨著上述循環(huán)處理的經(jīng)過，升高上述放大率地進(jìn)行變化的過程。
4.一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，具有AD轉(zhuǎn)換電路，其將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為規(guī)定位數(shù)的數(shù)字值；DA轉(zhuǎn)換電路，其將上述AD轉(zhuǎn)換電路的輸出轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；減法電路，其從上述輸入模擬信號(hào)中減去上述DA轉(zhuǎn)換電路的輸出；放大電路，其將上述減法電路的輸出放大，反饋到上述AD轉(zhuǎn)換電路的輸入；和功率控制電路，其按照上述反饋的循環(huán)處理的經(jīng)過，改變各個(gè)電路的供給功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，上述功率控制電路，在上述循環(huán)處理的初期階段中，將上述供給功率設(shè)定得高，以使隨著上述循環(huán)處理的經(jīng)過，降低上述供給功率地進(jìn)行變化的過程。
6.一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，具有AD轉(zhuǎn)換電路，其將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為規(guī)定位數(shù)的數(shù)字值；DA轉(zhuǎn)換電路，其將上述AD轉(zhuǎn)換電路的輸出轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；減法電路，其從上述輸入模擬信號(hào)中減去上述DA轉(zhuǎn)換電路的輸出；放大電路，其將上述減法電路的輸出放大，反饋到上述AD轉(zhuǎn)換電路的輸入；和時(shí)鐘控制電路，其按照上述反饋的循環(huán)處理的經(jīng)過，至少改變輸入到上述AD轉(zhuǎn)換電路的控制信號(hào)的脈沖寬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，上述時(shí)鐘控制電路，在上述循環(huán)處理的初期階段中，將上述脈沖寬度設(shè)定得寬，以使隨著上述循環(huán)處理的經(jīng)過，縮短上述脈沖寬度地進(jìn)行變化的過程。
8.一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，具有采樣保持電路，其保持輸入模擬信號(hào)；AD轉(zhuǎn)換電路，其將上述輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為規(guī)定位數(shù)的數(shù)字值；DA轉(zhuǎn)換電路，其將上述AD轉(zhuǎn)換電路的輸出轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；減法電路，其從上述輸入模擬信號(hào)中減去上述DA轉(zhuǎn)換電路的輸出；放大電路，其將上述減法電路的輸出放大，反饋到上述AD轉(zhuǎn)換電路的輸入；和電容器控制電路，其按照上述反饋的循環(huán)處理的經(jīng)過，改變上述采樣保持電路和上述放大電路中至少任意一個(gè)的電容值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，上述電容器控制電路，在上述循環(huán)處理的初期階段中，將上述電容值設(shè)定得大，以使隨著上述循環(huán)處理的經(jīng)過，降低上述電容值地進(jìn)行變化的過程。
10.一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，具有AD轉(zhuǎn)換電路，其將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為規(guī)定位數(shù)的數(shù)字值；DA轉(zhuǎn)換電路，其將上述AD轉(zhuǎn)換電路的輸出轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；減法電路，其從上述輸入模擬信號(hào)中減去上述DA轉(zhuǎn)換電路的輸出；放大電路，其將上述減法電路的輸出以規(guī)定的放大率放大，反饋到上述AD轉(zhuǎn)換電路的輸入；和參考電壓控制電路，其可變供給設(shè)置在上述AD轉(zhuǎn)換電路內(nèi)的多個(gè)電壓比較元件的參考電壓。
11.一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，具有AD轉(zhuǎn)換電路，其將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為規(guī)定位數(shù)的數(shù)字值；DA轉(zhuǎn)換電路，其將上述AD轉(zhuǎn)換電路的輸出轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；第1放大電路，其在上述AD轉(zhuǎn)換電路中并聯(lián)設(shè)置，將上述輸入模擬信號(hào)以規(guī)定的放大率放大；減法電路，其從上述第1放大電路的輸出中，減去與上述第1放大電路放大的放大率實(shí)質(zhì)同一放大率放大的上述DA轉(zhuǎn)換電路的輸出；第2放大電路，其將上述減法電路的輸出以規(guī)定的放大率放大，反饋到上述AD轉(zhuǎn)換電路和上述第1放大電路的輸入；和參考電壓控制電路，其可變供給設(shè)置在上述AD轉(zhuǎn)換電路內(nèi)的多個(gè)電壓比較元件的參考電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，還具有放大控制電路，其可以隨時(shí)間改變上述第1放大電路的放大率。
13.一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器，是將模數(shù)轉(zhuǎn)換處理分為多個(gè)階段進(jìn)行的轉(zhuǎn)換器，其特征在于，具有AD轉(zhuǎn)換電路，其在上述多個(gè)階段中的至少任意一個(gè)階段中，將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為規(guī)定位數(shù)的數(shù)字值；DA轉(zhuǎn)換電路，其將上述AD轉(zhuǎn)換電路的輸出轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；減法電路，其從上述輸入模擬信號(hào)中減去上述DA轉(zhuǎn)換電路的輸出；放大電路，其將上述減法電路的輸出放大并反饋；和參考電壓控制電路，其可變供給多個(gè)電壓比較元件的參考電壓，該多個(gè)電壓比較元件設(shè)置在接受來自上述放大電路的反饋的任一個(gè)AD轉(zhuǎn)換電路內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，還具有采樣保持電路，其將上述輸入模擬信號(hào)采樣保持，調(diào)整輸入上述減法電路的定時(shí)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，還具有采樣保持電路，其將上述輸入模擬信號(hào)采樣保持，調(diào)整輸入上述減法電路的定時(shí)。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，還具有定時(shí)控制電路，其生成以上述AD轉(zhuǎn)換電路的反饋?zhàn)鳛?次循環(huán)的定時(shí)，供給到上述參考電壓控制電路；上述參考電壓控制電路，按照由上述定時(shí)控制電路供給的定時(shí)，將上述參考電壓隨時(shí)間改變。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，還具有定時(shí)控制電路，其生成以上述AD轉(zhuǎn)換電路的反饋?zhàn)鳛?次循環(huán)的定時(shí)，供給到上述參考電壓控制電路；上述參考電壓控制電路，按照由上述定時(shí)控制電路供給的定時(shí)，隨時(shí)間改變上述參考電壓。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，還具有定時(shí)控制電路，其生成以上述AD轉(zhuǎn)換電路的反饋?zhàn)鳛?次循環(huán)的定時(shí)，供給到上述參考電壓控制電路；上述參考電壓控制電路，按照由上述定時(shí)控制電路供給的定時(shí)，隨時(shí)間改變上述參考電壓。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，還具有定時(shí)控制電路，其生成以上述AD轉(zhuǎn)換電路的反饋?zhàn)鳛?次循環(huán)的定時(shí)，供給到上述參考電壓控制電路；上述參考電壓控制電路，按照由上述定時(shí)控制電路供給的定時(shí)，隨時(shí)間改變上述參考電壓。
全文摘要
循環(huán)AD轉(zhuǎn)換器往往要將轉(zhuǎn)換處理速度和轉(zhuǎn)換處理精度設(shè)計(jì)在高于需要之上。在AD轉(zhuǎn)換器中，輸入模擬信號(hào)Vin在采樣保持電路中保持，并且由AD轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字值；DA轉(zhuǎn)換電路將AD轉(zhuǎn)換電路輸出的數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬值；減法電路輸出AD轉(zhuǎn)換電路輸出的模擬值和采樣保持電路保持的模擬值之差；放大電路將減法電路的輸出放大并反饋到采樣保持電路和AD轉(zhuǎn)換電路。在該反饋的循環(huán)處理過程中，按照循環(huán)的經(jīng)過改變放大電路的放大率。
文檔編號(hào)H03M1/06GK1601908SQ20041001197
公開日2005年3月30日 申請(qǐng)日期2004年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月25日
發(fā)明者小林重人, 谷邦之, 和田淳, 中森隆文 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社