為高電平，則雙穩(wěn)態(tài)電路10保持該電平，雙穩(wěn)態(tài)電路10的輸出也成為高電平。
[0053]雙穩(wěn)態(tài)電路10保持的信號被用作開始Fine計數(shù)器6的計數(shù)動作的信號、即解除Fine計數(shù)器6的復(fù)位的信號。因此，當(dāng)雙穩(wěn)態(tài)電路10進行了保持動作時，F(xiàn)ine計數(shù)器6開始進行計數(shù)動作。在圖3中，示出在時刻t2以后，F(xiàn)ine計數(shù)器6以比Coarse計數(shù)器7更快的周期進行計數(shù)動作的情形。
[0054]另外，雙穩(wěn)態(tài)電路10保持的信號還被用于切換信號切換部9的信號。如圖3所不，如果成為時刻t2，則信號切換部9選擇斜坡信號并供給到比較器5。因此，在時刻t2以后，比較器5比較斜坡信號和采樣信號的信號電平。
[0055]之后，如果成為時刻t3，則斜坡信號的信號電平與采樣信號的信號電平交叉。由此，如圖3所示，比較器5的輸出邏輯再次變化而成為高電平，雙穩(wěn)態(tài)電路10的輸出邏輯被反轉(zhuǎn)。由此，F(xiàn)ine計數(shù)器6停止計數(shù)動作，保持前一計數(shù)值。
[0056]另外，在時刻t3，信號切換部9再次選擇偏置信號。因此，在時刻t3以后，比較器5比較偏置信號和采樣信號的信號電平。如從圖3可知，相比于采樣信號，偏置信號的信號電平更大，所以在時刻t3以后，Coarse計數(shù)器7不進行計數(shù)動作。
[0057]這樣，圖2的比較器5不僅進行斜坡信號和采樣信號的信號電平的比較，而且還進行偏置信號和采樣信號的信號電平的比較。作為比較處理的順序，首先，在進行了偏置信號和采樣信號的信號電平的比較之后，進行斜坡信號和采樣信號的信號電平的比較。
[0058]S卩，圖2的比較器5進行本來應(yīng)該在輸入信號預(yù)測部4的內(nèi)部進行的偏置信號和采樣信號的信號電平的比較處理，所以在輸入信號預(yù)測部4的內(nèi)部不設(shè)置比較器也可以，能夠簡化輸入信號預(yù)測部4的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
[0059]圖4是將圖2更具體化的模擬數(shù)字變換器I的框圖。在圖4中，用開關(guān)11和電容器12構(gòu)成了圖2的偏置信號發(fā)生器8。開關(guān)11根據(jù)偏置電壓設(shè)定信號的邏輯，切換是否將偏置電壓供給到電容器12的一端和信號切換部9。對電容器12的另一端供給斜坡信號，并且連接了信號切換部9。
[0060]在初始狀態(tài)下，在電容器12中，積蓄與斜坡信號對應(yīng)的電荷。另外，如果偏置電壓設(shè)定信號成為高，則電容器12的另一端側(cè)的電壓成為對斜坡信號的電壓加上了偏置電壓的電壓值，由此生成偏置信號。
[0061 ] 在圖1?圖4中，變換斜坡信號的信號電平來生成了偏置電壓，但也可以變換采樣信號的信號電平來生成偏置電壓。
[0062]圖5是圖1的一個變形例的模擬數(shù)字變換器I的框圖。圖5的偏置信號發(fā)生器8變換采樣信號的信號電平來生成偏置電壓。
[0063]信號切換部9根據(jù)雙穩(wěn)態(tài)電路10保持的信號邏輯，切換選擇采樣器2采樣的采樣信號和偏置信號發(fā)生器8生成的偏置信號中的一個，供給到比較器5。比較器5將信號切換部9選擇的采樣信號或者偏置信號的信號電平與斜坡信號發(fā)生器3生成的斜坡信號的信號電平進行比較。
[0064]輸入信號預(yù)測部4需要在斜坡信號和采樣信號的信號電平交叉之前生成預(yù)測信號，所以在如圖2那樣使用單調(diào)增加傾向的斜坡信號的情況下，圖5的偏置信號發(fā)生器8生成將采樣信號的信號電平降低了規(guī)定量的偏置信號。由此，能夠在與圖2同樣的定時，生成預(yù)測信號，之后使Fine計數(shù)器6的計數(shù)動作開始。
[0065]這樣，在第I實施方式中，生成對斜坡信號或者采樣信號的信號電平進行了變換的偏置信號，檢測偏置信號與采樣信號或者斜坡信號的信號電平交叉的定時，生成預(yù)測信號。直至生成預(yù)測信號為止通過Coarse計數(shù)器7進行粗略的Α/D變換處理，在生成了預(yù)測信號之后，通過Fine計數(shù)器6進行微細的Α/D變換處理。由此，能夠進行高分辨率的A/D變換處理，并且能夠縮短與高速的第2時鐘信號同步地動作的Fine計數(shù)器6的動作時間，實現(xiàn)功耗的削減。
[0066](第2實施方式)
[0067]如果圖2、圖5的信號切換部9進行2個輸入信號的切換，則有比較器5的輸入信號電平暫時大幅變動的擔(dān)心。圖6是連接信號切換部9和比較器5的信號路徑的等價電路圖，圖7是該信號路徑的信號波形圖。
[0068]在連接信號切換部9和比較器5的信號路徑上，存在布線電阻R和比較器5的輸入電容C。在比較器5的輸入電容C大的情況下，起因于在該輸入電容C中充電電荷的沉淀(settling)動作，產(chǎn)生信號路徑的信號電平的急劇的變動。即，當(dāng)信號切換部9進行信號的切換，其結(jié)果，對比較器5供給的信號的信號電平急劇地變化時，由圖6的布線電阻R和比較器5的輸入電容C構(gòu)成的低通濾波器的輸出電壓呈現(xiàn)用以下的(2)式表示那樣的階躍響應(yīng)特性。
[0069]輸出電壓=信號電平的差分電壓X (I — et/CE)…(2)
[0070]在⑵式中，t是經(jīng)過時間，C是比較器5的輸入電容C，R是布線電阻R。該(2)式的信號波形如圖7。
[0071]如從⑵式可知，由比較器5的輸入電容C和布線電阻R構(gòu)成的低通濾波器的時間常數(shù)是由CR決定的，所以在輸入電容C和布線電阻R都大的情況下，存在在開始進行Fine計數(shù)器6的計數(shù)動作的時間點，比較器5輸出錯誤的比較結(jié)果的擔(dān)心，對Α/D變換性能造成惡劣影響。還考慮等待至圖7那樣的暫時性的信號的下降被消除之后進行微細的Α/D變換處理，但在Α/D變換處理中花費時間，而且功耗也會增大。
[0072]因此，考慮使用將圖2、圖5的信號切換部9和比較器5 —體化的三輸入比較器13。圖8是將圖5的信號切換部9和比較器5置換為三輸入比較器13的模擬數(shù)字變換器I的框圖。對三輸入比較器13除了輸入采樣信號、斜坡信號以及偏置信號，還輸入雙穩(wěn)態(tài)電路10的輸出信號。三輸入比較器13根據(jù)雙穩(wěn)態(tài)電路10的輸出信號的邏輯，選擇米樣信號和偏置信號的某一方，與斜坡信號進行比較。
[0073]關(guān)于電路動作，圖8與圖5相同，但即使三輸入比較器13進行信號的切換，比較器5的輸入信號也不會急劇地變動。
[0074]圖9是示出三輸入比較器13的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一個例子的電路圖。三輸入比較器13具有三輸入的前置放大器14和保持該前置放大器14的輸出的鎖存器15。
[0075]前置放大器14是三輸入的差動放大器，具有:連接在電源電壓節(jié)點Vcc與第I輸出節(jié)點OUTl之間的第I阻抗元件21 ;連接在電源電壓節(jié)點Vcc與第2輸出節(jié)點0UT2之間的第2阻抗元件22 ;在第I輸出節(jié)點OUTl與電流源23的一端之間串聯(lián)連接的第I晶體管24以及第2晶體管25 ;在第I輸出節(jié)點OUTl與電流源23的一端之間串聯(lián)連接的第3晶體管26以及第4晶體管27 ;在第2輸出節(jié)點0UT2與電流源23的一端之間串聯(lián)連接的第5晶體管28以及第6晶體管29 ;以及使雙穩(wěn)態(tài)電路10的輸出信號反轉(zhuǎn)的反相器30。
[0076]對第2晶體管25的柵極供給采樣信號，對第4晶體管27的柵極供給偏置信號，對第6晶體管29的柵極供給斜坡信號。對第I晶體管24的柵極供給雙穩(wěn)態(tài)電路10的輸出信號，對第3晶體管26的柵極供給反相器30的輸出信號。第5晶體管28的柵極被設(shè)定為電源電壓。
[0077]圖9的三輸入比較器13根據(jù)雙穩(wěn)態(tài)電路10的輸出信號的邏輯，電流流向第I以及第2晶體管24、25和第3以及第4晶體管26、27的某一方，從第I以及第2輸出節(jié)點OUTl、0UT2輸出與該電流和流經(jīng)第5以及第6晶體管28、29的電流的差分對應(yīng)的差動電壓。
[0078]在圖9的三輸入比較器13中，即使雙穩(wěn)態(tài)電路10的輸出信號的邏輯被切換，流入第I阻抗元件21的電流也并非急劇變化，所以認為原理上不會引起圖7那樣的暫時性的信號的下降。
[0079]在實際設(shè)計圖9的三輸入比較器13時，也可以相比于第2、第4以及第6晶體管25、27、29，減小第I以及第3晶體管24、26的晶體管尺寸。另外，由于在圖9的三輸入比較器13中有偏移(offset)，所以也可以追加用于消除偏移的電路。此時，在具有僅存儲I種偏移電壓的電路的情況下，也可以存儲通過柵極輸入采樣信號或者斜坡信號的晶體管的偏移，而不存儲通過柵極輸入偏置信號的晶體管的偏移。其理由是因為，偏置信號的偏移不影響模擬數(shù)字變換器I的變換精度。
[0080]這樣，在第2實施方式中，使用三輸入比較器13來進行信號的切換和比較，所以在剛剛切換信號之后，不會產(chǎn)生比較器5的輸入信號的信號電平急劇地變化那樣的問題，能夠進行穩(wěn)定的A/D變換處理。
[0081](第3實施方式)
[0082]以下說明的第3實施方式中，設(shè)置了 2種比較器5。
[0083]圖10是示出第3實施方式的模擬數(shù)字變換器I的概略結(jié)構(gòu)的框圖，圖11是圖10的模擬數(shù)字變換器I的信號波形圖。圖10的模擬數(shù)字變換器I代替圖1的信號切換部9和比較器5而具備第I比較部5a和第2比較部5b。其以外的結(jié)構(gòu)與圖1共同。
[0084]第I比較部5a比較偏置信號和采樣信號的信號電平，輸出表示比較結(jié)果的信號。第2比較部5b比較斜坡信號和采樣信號的信號電平，輸出表示比較結(jié)果的信號。
[0085]當(dāng)復(fù)位被解除而斜坡信號發(fā)生器3開始進行斜坡信號的生成(圖11的時刻tl)時，首先，第I比較部5a開始比較處理，Coarse計數(shù)器7開始計數(shù)動作。如果第I比較部5a的輸出信號反轉(zhuǎn)(時刻t2)、即偏置信號和采樣信號的信號電平交叉，則第2比較部5b開始比較處理，同時Fine計數(shù)器6開始計數(shù)動作。之后，如果第2比較部5b的輸出信號反轉(zhuǎn)(時刻t3)，則Coarse計數(shù)器7和Fine計數(shù)器6都停止計數(shù)動作。
[0086]另外，也可以代替圖5的信號切換部9和比較器5而設(shè)置與圖10同樣的第I比較部5a和第2比較部5b ο
[0087]這樣，在第3實施方式中，對第I比較部5a和第2比較部5b分別輸入各個信號，分別各自地進行比較動作，所以