JP2012165125A - Calibration circuit and analog-digital converter - Google Patents
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Abstract
【課題】多数の同一構成の回路のキャリブレーションを小面積・低電力・高精度に行う技術を提供する。
【解決手段】キャリブレーション回路において、各コンパレータ21〜2N毎に有する、アナログ制御電圧値を一定時間保持可能な容量を含むアナログ電圧保持回路151〜15Nと、各コンパレータ21〜2N毎に有する、現在のデジタル制御値を記憶するデジタルメモリ121〜12Nと、デジタルメモリ121〜12Nに記憶されている現在のデジタル制御値を入力として、デジタル制御値をアナログ制御電圧値に変換して出力する1個の高精度なDAC20と、DAC20に各コンパレータ21〜2Nのデジタルメモリ121〜12Nに記憶されている現在のデジタル制御値を順番にセットし、アナログ電圧保持回路151〜15Nの容量を定期的にリフレッシュするコントローラ30とを有する。
【選択図】図4A technique for calibrating a large number of circuits having the same configuration with small area, low power, and high accuracy is provided.
In a calibration circuit, each comparator 2 1 to 2 N has an analog voltage holding circuit 15 1 to 15 N including a capacitor capable of holding an analog control voltage value for a certain period of time, and each comparator 2 1 to 2 N. having each N, as inputs and digital memory 12 1 to 12 N which stores the current digital control value, the current digital control value stored in the digital memory 12 1 to 12 N, the analog control voltage digital control value and one high-precision DAC 20 that converts a value, set in the order of the current digital control value stored in the digital memory 12 1 to 12 N of the comparators 2 1 to 2 N in the DAC 20, the analog And a controller 30 that periodically refreshes the capacitances of the voltage holding circuits 15 1 to 15 N.
[Selection] Figure 4
Description
本発明は、多数の同一構成の回路の特性ばらつきを補償するキャリブレーション技術に関し、特に、多数のコンパレータ回路などの特性ばらつきを補償するキャリブレーション回路、およびこのキャリブレーション回路を有するADC(アナログ−デジタル変換器)に適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a calibration technique that compensates for characteristic variations of a large number of circuits having the same configuration, and more particularly, a calibration circuit that compensates for characteristic variations such as a large number of comparator circuits, and an ADC (analog-digital) having the calibration circuit. The present invention relates to a technique effective when applied to a converter.
例えば、多数のコンパレータ回路などを有するADCとしては、全並列型ADCなどが一例として挙げられる。一般的な全並列型ADCの基本構成は、例えば図1に一例を示すように、電源電位と接地電位間に接続されるラダー抵抗11〜1N+1と、入力のアナログ信号が正入力端子(+)に入力され、ラダー抵抗11〜1N+1の各接続ノードの参照電圧が各負入力端子(−)に入力される複数のコンパレータ21〜2Nと、これらのコンパレータ21〜2Nからの出力に基づいて処理し、バブル除去と共に温度計コードをバイナリコードに変換して、このバイナリコードをデジタル信号として出力するバブル除去回路・エンコーダ3などから構成される。
For example, as an ADC having a large number of comparator circuits or the like, a fully parallel ADC or the like can be given as an example. As shown in an example of FIG. 1, for example, the basic configuration of a general all-parallel ADC includes
このような全並列型ADCにおいては、例えば、半導体基板上に形成してLSIとして製造される。このADCをLSIとして製造する際には、製造プロセスの微細化に伴い、多数あるコンパレータの特性ばらつきが増大し、AD変換の精度に悪影響を与えることがある。そこで、コンパレータの特性ばらつきを補償するためのキャリブレーションを行う必要がある。このコンパレータのキャリブレーションを行う技術としては、例えば非特許文献1に記載される技術などが挙げられる。
In such a fully parallel ADC, for example, it is formed on a semiconductor substrate and manufactured as an LSI. When the ADC is manufactured as an LSI, the variation in characteristics of a large number of comparators increases as the manufacturing process becomes finer, which may adversely affect AD conversion accuracy. Therefore, it is necessary to perform calibration to compensate for the characteristic variation of the comparator. As a technique for calibrating the comparator, for example, a technique described in Non-Patent
ところで、前述した一般的な全並列型ADCにおいて、コンパレータのばらつき補償方法では、例えば図2に一例を示すように、コンパレータ21〜2Nの正入力端子(+)と負入力端子(−)に接続されるキャリブレーションモード切り替え用の第1スイッチ41〜4N+1と、コンパレータ21〜2Nの出力端子に接続されるキャリブレーションコントローラ5を用いて、コンパレータ21〜2Nのキャリブレーションが行われる。キャリブレーション時には、第1スイッチ41〜4N+1によって、全てのコンパレータ21〜2Nを正負入力ともコモン電圧(Vcm)にショートさせる。この状態で、コンパレータ21〜2Nを動作させて、コンパレータ21〜2Nの出力がHレベルとLレベルとを等確率で出力するように、コンパレータ21〜2Nのオフセットを調整する。これにより、コンパレータ21〜2Nのばらつきを補償している。
By the way, in the general all-parallel ADC described above, in the comparator variation compensation method, for example, as shown in FIG. 2, for example, the positive input terminal (+) and the negative input terminal (−) of the
このようなコンパレータ21〜2Nのばらつき補償方法として、前述した非特許文献1の技術では、その概要を図3に一例を示すように、デジタル方式のキャリブレーション方法(図3(a))と、アナログ方式のキャリブレーション方法(図3(b))が用いられている。
As such a variation compensation method for the
図3(a)に示すデジタル方式のキャリブレーション方法は、コンパレータ21(22〜2Nも同様)の出力(Dout)にコントローラ5aが接続され、このコントローラ5aにより制御(UP/DOWN)されるデジタルメモリ5bと、このデジタルメモリ5bに接続されるDAC(デジタル−アナログ変換器)5cを備え、このDAC5cからの電圧(Vcal)によりコンパレータ21をキャリブレーションする構成である。このデジタル方式のキャリブレーション方法では、デジタルメモリ5bを用いているためにリフレッシュが不要であるという利点があるが、その反面、DAC5cを用いているために、このDAC5cがコンパレータ21〜2Nの1個につき1個必要であり、面積が大きくなるという欠点がある。
In the digital calibration method shown in FIG. 3A, the
図3(b)に示すアナログ方式のキャリブレーション方法は、コンパレータ21(22〜2Nも同様)の出力(Dout)にコントローラ5dが接続され、このコントローラ5dにより制御(UP/DOWN)されるチャージポンプ回路5eと、このチャージポンプ回路5eに接続されるアナログ電圧保持回路5fを備え、このアナログ電圧保持回路5fの容量Choldに蓄積した電圧(Vcal)によりコンパレータ21をキャリブレーションする構成である。このアナログ方式のキャリブレーション方法では、チャージポンプ回路5eを用いているために細かな制御が可能であるという利点があるが、その反面、アナログ電圧保持回路5fに容量Choldを用いているために、この容量Choldのリフレッシュが必要であり、電力を低減できないという欠点がある。
In the analog calibration method shown in FIG. 3B, the
そこで、本願発明は前述したデジタル方式のキャリブレーション方法とアナログ方式のキャリブレーション方法の利点を活かし、コンパレータ回路などの多数の同一構成の回路の特性ばらつきを補償するキャリブレーション回路において、この多数の同一構成の回路のキャリブレーションを小面積・低電力・高精度に行う技術を提供することを主な目的とするものである。 Therefore, the present invention makes use of the advantages of the digital calibration method and the analog calibration method described above in a calibration circuit that compensates for characteristic variations of a large number of identically configured circuits such as comparator circuits. The main purpose is to provide a technique for calibrating a circuit having a small area, low power, and high accuracy.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、多数の同一構成の回路(例えばコンパレータ回路)の特性ばらつきを補償するキャリブレーション回路において、多数の各回路の特性は、外部から入力するアナログ制御電圧値によって可変可能であり、各回路毎に有する、アナログ制御電圧値を一定時間保持可能な容量を含む電圧保持回路と、各回路毎に有する、現在のデジタル制御値を記憶する記憶回路と、記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値を入力として、デジタル制御値をアナログ制御電圧値に変換して出力する1個のDACと、DACに各回路の記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値を順番にセットし、電圧保持回路の容量を定期的にリフレッシュする制御回路とを有することを特徴とする。 That is, in a calibration circuit that compensates for characteristic variations of a number of circuits having the same configuration (for example, a comparator circuit), the characteristics of each number of circuits can be varied by an analog control voltage value input from the outside. A voltage holding circuit including a capacity capable of holding an analog control voltage value for a certain period of time; a storage circuit storing a current digital control value for each circuit; and a current digital control value stored in the storage circuit , The digital control value is converted into an analog control voltage value and output, and the current digital control value stored in the storage circuit of each circuit is sequentially set in the DAC, and the voltage holding circuit And a control circuit for periodically refreshing the capacity of the device.
また、DACは1個に限らず、例えば複数個とする場合には、以下の構成となる。N個(Nは3以上の整数)の同一構成の回路(例えばコンパレータ回路)の特性ばらつきを補償するキャリブレーション回路において、N個の各回路の特性は、外部から入力するアナログ制御電圧値によって可変可能であり、各回路毎に有する、アナログ制御電圧値を一定時間保持可能な容量を含む電圧保持回路と、各回路毎に有する、現在のデジタル制御値を記憶する記憶回路と、記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値を入力として、デジタル制御値をアナログ制御電圧値に変換して出力するM個(Mは2以上の整数で、M<N)のDACと、M個のDACのうちの第1DACにN個の各回路うちの第1回路の記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値を順番にセットし、電圧保持回路の容量を定期的にリフレッシュし、M個のDACのうちの第1DACとは異なる第2DACにN個の各回路うちの第1回路とは異なる第2回路の記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値を順番にセットし、電圧保持回路の容量を定期的にリフレッシュする制御回路とを有することを特徴とする。 Further, the number of DACs is not limited to one. For example, when a plurality of DACs are used, the configuration is as follows. In a calibration circuit that compensates for variations in characteristics of N (N is an integer of 3 or more) identically configured circuits (for example, comparator circuits), the characteristics of each of the N circuits are variable depending on an analog control voltage value input from the outside. A voltage holding circuit including a capacity capable of holding an analog control voltage value for a certain period of time, a storage circuit for storing a current digital control value for each circuit, and a storage circuit The M digital (M is an integer greater than or equal to 2 and M <N) and the M DACs are output by converting the digital control values into analog control voltage values. The current digital control values stored in the memory circuit of the first circuit among the N circuits are sequentially set in the first DAC, and the capacity of the voltage holding circuit is periodically refreshed. The current digital control values stored in the memory circuit of the second circuit different from the first circuit among the N circuits are sequentially set to the second DAC different from the first DAC among the DACs, and the voltage And a control circuit for periodically refreshing the capacity of the holding circuit.
また、キャリブレーション回路を有するADCにおいて、多数の同一構成のコンパレータ回路と、多数のコンパレータ回路の特性ばらつきを補償するキャリブレーション回路とを有し、キャリブレーション回路は、多数の各コンパレータ回路の特性は、外部から入力するアナログ制御電圧値によって可変可能であり、各コンパレータ回路毎に有する、アナログ制御電圧値を一定時間保持可能な容量を含む電圧保持回路と、各コンパレータ回路毎に有する、現在のデジタル制御値を記憶する記憶回路と、記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値を入力として、デジタル制御値をアナログ制御電圧値に変換して出力する、1個またはコンパレータ回路の合計数未満の複数個のDACと、DACに各コンパレータ回路の記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値を順番にセットし、電圧保持回路の容量を定期的にリフレッシュする制御回路とを有することを特徴とする。 In addition, an ADC having a calibration circuit has a large number of comparator circuits having the same configuration and a calibration circuit that compensates for characteristic variations of the large number of comparator circuits. A voltage holding circuit including a capacity capable of holding the analog control voltage value for a certain period of time, which is variable for each analog control voltage value input from the outside, and for each comparator circuit, and a current digital for each comparator circuit A memory circuit that stores a control value, and the current digital control value stored in the memory circuit as an input, and the digital control value is converted into an analog control voltage value and output. A plurality of DACs are stored in the storage circuit of each comparator circuit. It is set in the order of the current digital control value, and having a control circuit for periodically refreshing the capacity of the voltage holding circuit.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、コンパレータ回路などの多数の同一構成の回路の特性ばらつきを補償するキャリブレーション回路において、この多数の同一構成の回路のキャリブレーションを小面積・低電力・高精度に行う技術を提供することができる。 In other words, in a calibration circuit that compensates for characteristic variations of a large number of identically configured circuits such as comparator circuits, it is possible to provide a technique for performing calibration of a large number of identically configured circuits with a small area, low power, and high accuracy. it can.
以下の実施の形態においては、便宜上その必要があるときは、複数の実施の形態またはセクションに分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。 In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of embodiments or sections. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant and one is the other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。 Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
<本発明の実施の形態の概要>
[実施の形態の第1の概要]
本発明の実施の形態のキャリブレーション回路は、多数の同一構成の回路(コンパレータ)の特性ばらつきを補償するキャリブレーション回路において、多数の各回路の特性は、外部から入力するアナログ制御電圧値によって可変可能であり、各回路毎に有する、アナログ制御電圧値を一定時間保持可能な容量を含む電圧保持回路(アナログ電圧保持回路)と、各回路毎に有する、現在のデジタル制御値を記憶する記憶回路(デジタルメモリ)と、記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値を入力として、デジタル制御値をアナログ制御電圧値に変換して出力する1個のDAC(高精度なDAC)と、DACに各回路の記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値を順番にセットし、電圧保持回路の容量を定期的にリフレッシュする制御回路(コントローラ)とを有する。このキャリブレーション回路を有するADC(全並列型ADC)を特徴とする。本実施の形態の第1の概要は、後述する実施の形態1〜3に対応する。
<Outline of Embodiment of the Present Invention>
[First Outline of Embodiment]
The calibration circuit according to the embodiment of the present invention is a calibration circuit that compensates for variations in characteristics of a large number of circuits (comparators) having the same configuration, and the characteristics of the numerous circuits are variable depending on an analog control voltage value input from the outside. A voltage holding circuit (analog voltage holding circuit) including a capacity capable of holding an analog control voltage value for a certain period of time, and a storage circuit storing current digital control values for each circuit. (Digital memory), one DAC (high-accuracy DAC) that converts the digital control value into an analog control voltage value and outputs the current digital control value stored in the storage circuit, and the DAC The current digital control value stored in the memory circuit of each circuit is set in order, and the capacity of the voltage holding circuit is periodically refreshed. And a control circuit (controller). It is characterized by an ADC (all parallel ADC) having this calibration circuit. The first outline of the present embodiment corresponds to the first to third embodiments described later.
[実施の形態の第2の概要]
本発明の実施の形態のキャリブレーション回路は、N個(Nは3以上の整数)の同一構成の回路(コンパレータ)の特性ばらつきを補償するキャリブレーション回路において、N個の各回路の特性は、外部から入力するアナログ制御電圧値によって可変可能であり、各回路毎に有する、アナログ制御電圧値を一定時間保持可能な容量を含む電圧保持回路(アナログ電圧保持回路)と、各回路毎に有する、現在のデジタル制御値を記憶する記憶回路(デジタルメモリ)と、記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値を入力として、デジタル制御値をアナログ制御電圧値に変換して出力するM個(Mは2以上の整数で、M<N)のDAC(高精度なDAC)と、M個のDACのうちの第1DACにN個の各回路うちの第1回路の記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値を順番にセットし、電圧保持回路の容量を定期的にリフレッシュし、M個のDACのうちの第1DACとは異なる第2DACにN個の各回路うちの第1回路とは異なる第2回路の記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値を順番にセットし、電圧保持回路の容量を定期的にリフレッシュする制御回路(コントローラ)とを有する。このキャリブレーション回路を有するADC(全並列型ADC)を特徴とする。本実施の形態の第2の概要は、後述する実施の形態4に対応する。
[Second Outline of Embodiment]
The calibration circuit according to the embodiment of the present invention is a calibration circuit that compensates for characteristic variations of N (N is an integer of 3 or more) identically configured circuits (comparators). A voltage holding circuit (analog voltage holding circuit) including a capacity capable of holding the analog control voltage value for a certain period of time, which can be varied according to an analog control voltage value input from the outside, and each circuit, A memory circuit (digital memory) for storing the current digital control value, and M (M) that converts the digital control value into an analog control voltage value and outputs the current digital control value stored in the storage circuit as an input Is an integer of 2 or more, M <N) DAC (high-precision DAC), and the first DAC of the M DACs is the memory circuit of the first circuit among the N circuits. The stored current digital control values are set in order, the capacity of the voltage holding circuit is periodically refreshed, and the second DAC, which is different from the first DAC among the M DACs, is switched to the first of the N circuits. A control circuit (controller) that sequentially sets the current digital control values stored in the memory circuit of the second circuit different from the one circuit and periodically refreshes the capacity of the voltage holding circuit; It is characterized by an ADC (all parallel ADC) having this calibration circuit. The second outline of the present embodiment corresponds to a fourth embodiment described later.
以上説明した本発明の実施の形態の概要に基づいた、各実施の形態を以下において具体的に説明する。以下に説明する実施の形態は本発明を用いた一例であり、本発明は以下の実施の形態により限定されるものではない。 Each embodiment will be specifically described below based on the outline of the embodiment of the present invention described above. The embodiment described below is an example using the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment.
[実施の形態1]
本発明の実施の形態1を、図4に基づいて説明する。
[Embodiment 1]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
<キャリブレーション回路の構成>
まず、図4に基づいて、本実施の形態1の全並列型ADCにおいて、コンパレータのキャリブレーション回路の構成の一例について説明する。図4は、このコンパレータのキャリブレーション回路の構成の一例を示す図である。
<Configuration of calibration circuit>
First, an example of the configuration of the calibration circuit of the comparator in the all parallel ADC according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the calibration circuit of the comparator.
図4に示すコンパレータのキャリブレーション回路は、コンパレータの数量に対応するN個のコンパレータスライス(1)101〜(N)10Nと、これらのコンパレータスライス101〜10Nに共通の1個の高精度なDAC20と、これらのコンパレータスライス101〜10Nのキャリブレーションを制御するコントローラ30などから構成される。
The comparator calibration circuit shown in FIG. 4 includes N comparator slices (1) 10 1 to (N) 10 N corresponding to the number of comparators, and one common to these comparator slices 10 1 to 10 N. It comprises a high-
コンパレータスライス(1)101〜(N)10Nにおいて、例えばコンパレータスライス(1)101は、コンパレータ21と、このコンパレータ21の正入力端子(+)、負入力端子(−)にそれぞれ接続されるキャリブレーションモード切り替え用の第1スイッチ41,42と、コンパレータ21の出力端子に入力端子が接続されるデジタルカウンタ111と、このデジタルカウンタ111の出力端子に入力端子が接続されるデジタルメモリ121と、このデジタルメモリ121の出力端子に一端が接続され、他端がDAC20の入力端子に接続されるキャリブレーションモード切り替え用の第2スイッチ131と、DAC20の出力端子に一端が接続されるキャリブレーションモード切り替え用の第3スイッチ141と、この第3スイッチ141の他端に一端が接続されると共にコンパレータ21の制御端子に接続される容量Choldを含むアナログ電圧保持回路151などから構成される。
The comparator slice (1) 10 1 ~ (N) 10 N, for example, a comparator slice (1) 10 1, a comparator 2 1, the positive input terminal of the comparator 2 1 (+), a negative input terminal -, respectively () The first switches 4 1 and 4 2 for switching the calibration mode to be connected, the
このコンパレータスライス(1)101以外の他のコンパレータスライス(2)102〜(N)10Nについても、コンパレータスライス(1)101と同様の構成(コンパレータ22〜2N、第1スイッチ43〜4N+1、デジタルカウンタ112〜11N、デジタルメモリ122〜12N、第2スイッチ132〜13N、第3スイッチ142〜14N、アナログ電圧保持回路152〜15N)となっている。以下においては、主にコンパレータスライス(1)101を例に説明する。
This comparator slice (1) 10 1 other than the other comparators slice (2) 10 2 ~ (N) 10 N also comparators slice (1) 10 1 the same configuration (the
第1スイッチ41,42は、コントローラ30の制御により、コンパレータ21の正入力端子(+)側は入力アナログ信号またはコモン電圧(Vcm)に切り替えられ、コンパレータ21の負入力端子(−)側は参照電圧入力またはコモン電圧(Vcm)に切り替えられるキャリブレーションモード切り替え用のスイッチである。第1スイッチ41,42が入力アナログ信号、参照電圧入力に切り替えられた状態では、アナログ信号をコンパレータ21の正入力端子(+)に入力させ、参照電圧をコンパレータ21の負入力端子(−)に入力させる。一方、第1スイッチ41,42がコモン電圧(Vcm)に切り替えられた状態では、コンパレータ21の正入力端子(+)及び負入力端子(−)ともにコモン電圧(Vcm)にショートさせる。
The
デジタルカウンタ111は、コンパレータ21の比較結果に基づいてデジタルメモリ121に記憶されている現在のデジタル制御値を増加または減少させるデジタルカウンタであって、コンパレータ21からの出力信号(Dout1)に基づいて、HレベルまたはLレベルをカウントし、HレベルとLレベルとが等確率となるように、UP信号またはDOWN信号をデジタルメモリ121に出力するカウンタである。
デジタルメモリ121は、現在のデジタル制御値を記憶する記憶回路であって、デジタルカウンタ111からのUP信号またはDOWN信号に基づいて、UP信号の場合は校正値が+1され、DOWN信号の場合は校正値が−1されて、この+1または−1された後の校正値を第2スイッチ131を介してDAC20に出力するメモリである。
第2スイッチ131は、コントローラ30の制御により、ON/OFFが制御されるキャリブレーションモード切り替え用のスイッチである。第2スイッチ131がON状態では、デジタルメモリ121の出力端子をDAC20の入力端子に接続して、デジタルメモリ121からの校正値をDAC20に出力させる。一方、第2スイッチ131がOFF状態では、デジタルメモリ121の出力端子とDAC20の入力端子との間は遮断される。
The second switch 13 1 is controlled by the
第3スイッチ141は、コントローラ30の制御により、ON/OFFが制御されるキャリブレーションモード切り替え用のスイッチである。第3スイッチ141がON状態では、DAC20の出力端子とアナログ電圧保持回路151とを接続して、DAC20からのアナログ信号に基づいたアナログ電圧をアナログ電圧保持回路151の容量Choldに蓄積させる。一方、第3スイッチ141がOFF状態では、DAC20の出力端子とアナログ電圧保持回路151との間は遮断される。
The third switch 14 1 is controlled by the
アナログ電圧保持回路151は、アナログ制御電圧値を一定時間保持可能な容量Choldを含む電圧保持回路であって、このアナログ電圧保持回路151に含まれる容量Choldに蓄積した電圧によりコンパレータ21をキャリブレーションする回路である。
Analog voltage holding circuit 15 1, a voltage holding circuit comprising an analog control voltage value for a predetermined period of time capable of holding capacity Chold, the
DAC20は、デジタルメモリ121に記憶されている現在のデジタル制御値を入力として、デジタル制御値をアナログ制御電圧値に変換して出力するDACであって、デジタルメモリ121からの校正値のデジタル信号をアナログ信号に変換し、このアナログ信号の電圧を、第3スイッチ141を介して接続されるアナログ電圧保持回路151の容量Choldに蓄積させる高精度なデジタル−アナログ変換器である。このDAC20は、例えばビット数が多いことで高精度となっている。
DAC20 is input with current digital control value stored in the
コントローラ30は、DAC20にデジタルメモリ121に記憶されている現在のデジタル制御値を順番にセットし、アナログ電圧保持回路151の容量Choldを定期的にリフレッシュする制御回路であって、第1〜第3スイッチ41,42,131,141を選択制御信号(SEL1)により制御するキャリブレーション用のコントローラである。第1スイッチ41,42は、アナログ信号がコンパレータ21の正入力端子(+)に入力され、参照電圧がコンパレータ21の負入力端子(−)に入力される状態に制御される。第2スイッチ131及び第3スイッチ141は、それぞれON/OFF状態に制御される。
The
以上のようなコンパレータ21〜2Nのキャリブレーション回路は、このキャリブレーション回路を有する全並列型ADCとして構成される。この全並列型ADCは、電源電位と接地電位間に接続されるラダー抵抗11〜1N+1と、入力のアナログ信号が正入力端子(+)に入力され、ラダー抵抗11〜1N+1の各接続ノードの参照電圧が各負入力端子(−)に入力される前述したコンパレータ21〜2Nと、これらのコンパレータ21〜2Nからの出力(Dout1〜DoutN)に基づいて処理し、バブル除去と共に温度計コードをバイナリコードに変換して、このバイナリコードをデジタル信号として出力する図示しない(図1に図示)バブル除去回路・エンコーダなどから構成される。
The calibration circuits of the
ラダー抵抗11〜1N+1において、例えば電源電位に接続されたラダー抵抗11と接地電位に接続されたラダー抵抗1N+1は、それらの間に接続されるラダー抵抗12〜1Nに比べて、抵抗値がR/2の値に設定されている。
In the
このような全並列型ADCにおいては、例えば、半導体集積回路製造技術により、単結晶シリコン基板などの半導体基板上に形成して、1個のLSI(半導体装置)として製造される。 Such a fully parallel ADC is manufactured as a single LSI (semiconductor device) by being formed on a semiconductor substrate such as a single crystal silicon substrate by a semiconductor integrated circuit manufacturing technique, for example.
<キャリブレーションサイクル(ADC通常動作時)>
キャリブレーションサイクルにおけるADC通常動作時には、コンパレータ21〜2Nは、高精度なDAC20からのアナログ電圧とアナログ電圧保持回路151〜15Nの容量Choldに蓄積した電圧でキャリブレーションを行う。この高精度なDAC20の出力を、各コンパレータ21〜2Nのキャリブレーション電圧になるように、順番を切り替え、多数あるコンパレータ21〜2Nのキャリブレーションのためのアナログ電圧を周期的にリフレッシュする。このキャリブレーションサイクルにおけるADC通常動作時には、以下の動作シーケンスとなる。
<Calibration cycle (at normal ADC operation)>
During the ADC normal operation in the calibration cycle, the
(1)各コンパレータスライス(1)101〜(N)10Nの第2スイッチ131〜13N、第3スイッチ141〜14Nを全てOFFにする。
(1) to the
(2)コンパレータスライス(1)101のコンパレータ21の校正値をデジタルメモリ121から読み出して、この校正値のデジタル信号を高精度なDAC20でアナログ信号に変換し、このアナログ電圧を出力する。
(2) reads the calibration value of the comparator slice (1) 10 1 of the
(3)コンパレータスライス(1)101の第2スイッチ131、第3スイッチ141をONにする。この第2スイッチ131、第3スイッチ141をONにするタイミングは、高精度なDAC20の値が切り替わってからとする。
(3) The second switch 13 1 and the third switch 14 1 of the comparator slice (1) 10 1 are turned ON. The timing at which the second switch 13 1 and the third switch 14 1 are turned on is after the highly
上記(1)〜(3)を、コンパレータスライス(1)101のコンパレータ21から、コンパレータスライス(N)10Nのコンパレータ2Nまで繰り返して行う。 It performs the (1) to (3), the comparator slice (1) 10 1 of the comparator 2 1, repeatedly until the comparator slice (N) 10 N of the comparator 2 N.
以上のようにして、キャリブレーションサイクルにおけるADC通常動作を行う。 As described above, the ADC normal operation in the calibration cycle is performed.
<キャリブレーションサイクル(キャリブレーション動作時)>
キャリブレーションサイクルにおけるキャリブレーション動作時には、各コンパレータスライス(1)101〜(N)10Nの全てのコンパレータ21〜2Nに正入力端子(+)=負入力端子(−)=0.5Vを入力する。そして、コンパレータ21〜2Nを動作させて、比較結果がLレベルとHレベルとが等確率になるように、キャリブレーションする。このキャリブレーションサイクルにおけるキャリブレーション動作時には、以下の動作シーケンスとなる。
<Calibration cycle (during calibration operation)>
At the time of the calibration operation in the calibration cycle, the positive input terminal (+) = the negative input terminal (−) = 0.5V to all the
(1)各コンパレータスライス(1)101〜(N)10Nの第2スイッチ131〜13N、第3スイッチ141〜14Nを全てOFFにする。また、デジタルカウンタ111〜11Nをリセットする。
(1) to the
(2)コンパレータスライス(1)101のコンパレータ21の現在の校正値をデジタルメモリ121から読み出して、この校正値のデジタル信号を高精度なDAC20でアナログ信号に変換し、このアナログ電圧を出力する。
(2) reads the current calibration value of the comparator slice (1) 10 1 of the
(3)コンパレータスライス(1)101の第3スイッチ141をONにする。この第3スイッチ141をONにするタイミングは、高精度なDAC20の値が切り替わってからとする。
(3) The third switch 14 1 of the comparator slice (1) 10 1 is turned ON. Timing of the third switch 14 1 to ON, and the switched value of the highly
(4)コンパレータスライス(1)101の第2スイッチ131をONにする。また、デジタルカウンタ111をリセットする。
(4) The second switch 13 1 of the comparator slice (1) 10 1 is turned ON. Furthermore, to reset the
(5)デジタルカウンタ111の出力のHレベル/Lレベルに応じて校正値を±1して、デジタルメモリ121に書き戻す。
(5) a calibration value by ± 1 in accordance with the H level / L level of the output of the
(6)コンパレータスライス(1)101の第2スイッチ131をOFFにし、続いて第3スイッチ141をOFFにする。 (6) and the second switch 13 1 of the comparator slice (1) 10 1 to OFF, followed by the third switch 14 1 to OFF.
上記(1)〜(6)をコンパレータスライス(1)101のコンパレータ21から、コンパレータスライス(N)10Nのコンパレータ2Nまで繰り返して行う。 Performs the (1) to (6) from the comparator slice (1) 10 1 of the comparator 2 1, repeatedly until the comparator slice (N) 10 N of the comparator 2 N.
以上のようにして、キャリブレーションサイクルにおけるキャリブレーション動作を行う。 As described above, the calibration operation in the calibration cycle is performed.
<実施の形態1の効果>
以上説明した本実施の形態1の全並列型ADCにおけるコンパレータ21〜2Nのキャリブレーション回路によれば、コンパレータ21〜2Nの数量に対応するN個のコンパレータスライス(1)101〜(N)10Nと、これらのコンパレータスライス101〜10Nに共通の1個の高精度なDAC20と、これらのコンパレータスライス101〜10Nのキャリブレーションを制御するコントローラ30などを有することで、高精度なDAC20を時分割しながら使用して、多数のコンパレータ21〜2Nのキャリブレーションを精度良く行うことができる。また、1個の高精度なDAC20により、コンパレータ21〜2Nのキャリブレーションのための容量Choldを周期的にリフレッシュすることができる。また、高精度なDAC20が1個なので、面積を小さくすることができる。
<Effect of
According to the calibration circuits of the
[実施の形態2]
本発明の実施の形態2を、図5に基づいて説明する。
[Embodiment 2]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施の形態2においては、前記実施の形態1に対して、デジタルカウンタの代わりに、アナログのLPFと2値量子化器を使って、UP/DOWNの平均化処理を行う点が異なり、以下においては、主にこの異なる点について説明する。 The second embodiment is different from the first embodiment in that UP / DOWN averaging is performed using an analog LPF and a binary quantizer instead of a digital counter. In the following, this different point will be mainly described.
<キャリブレーション回路の構成>
図5に基づいて、本実施の形態2の全並列型ADCにおいて、コンパレータのキャリブレーション回路の構成の一例について説明する。図5は、このコンパレータのキャリブレーション回路の構成の一例を示す図である。
<Configuration of calibration circuit>
Based on FIG. 5, an example of the configuration of the calibration circuit of the comparator in the fully parallel ADC according to the second embodiment will be described. FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of the calibration circuit of this comparator.
図5(a)に示すコンパレータのキャリブレーション回路は、各コンパレータスライス(1)101〜(N)10N(ここではコンパレータスライス(1)101を図示、他のコンパレータスライス(2)102〜(N)10Nについても同様)において、コンパレータ21の出力端子にLPF(ロウパスフィルタ)161の入力端子が接続され、このLPF161の出力端子に2値量子化器171の入力端子が接続され、この2値量子化器171の出力端子にデジタルメモリ121の入力端子が接続された構成となっている。
Shown in FIG. 5 (a) calibration circuit comparators, each comparator slice (1) 10 1 ~ (N) 10 N (illustrated comparator slice (1) 10 1 in this case, other comparators slice (2) 10 2 in ~ (N) also applies to 10 N), the input terminal of the comparator 2 1 of the output terminal to the LPF (low-pass filter) 16 1 is connected, the binary input of the quantizer 17 1 to the output terminal of the LPF 16 1 terminal is connected, the input terminal of the
LPF161は、インバータを使ったアクティブLPFであり、詳細には図5(b)に示すように、インバータ16aの入力端子に抵抗16bの一端が接続され、またインバータ16aの入力端子と出力端子との間に、コンデンサ16cとリセット(Reset)入力用のスイッチ16dが並列に接続されて構成されている。リセット入力用のスイッチ16dは、コントローラ30からの選択制御信号(SEL1)によりON/OFFが制御される。
LPF 16 1 is an active LPF using inverters, as shown in FIG. 5 (b) in detail, one end of the
2値量子化器171は、インバータによる2値量子化器である。 Binary quantizer 17 1 is a binary quantizer by the inverter.
このLPF161と2値量子化器171には、例えばCMOSインバータなどを用いることができる。 For example, a CMOS inverter or the like can be used for the LPF 16 1 and the binary quantizer 17 1 .
このLPF161と2値量子化器171を使ってUP/DOWNの平均化処理を行い、この処理結果をデジタルメモリ121に出力することで、デジタルメモリ121の校正値が+1または−1される。
Performs averaging processing of UP / DOWN using this
<実施の形態2の効果>
以上説明した本実施の形態2の全並列型ADCにおけるコンパレータ21〜2Nのキャリブレーション回路においても、前記実施の形態1と同様の効果が得られると共に、LPF161〜16Nと2値量子化器171〜17NにCMOSインバータを用いることで、通常の電流駆動オペアンプを用いる構成に比べて、小面積・低電力にすることができる。
<Effect of
In the calibration circuit of the
[実施の形態3]
本発明の実施の形態3を、図6に基づいて説明する。
[Embodiment 3]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施の形態3においては、前記実施の形態1及び2に対して、高精度なDACとアナログ電圧保持回路の前段の第3スイッチとの間に、第4スイッチと容量を追加して、電荷が抜けにくい容量配置にしている点が異なり、以下においては、主にこの異なる点について説明する。 In the third embodiment, compared to the first and second embodiments, a fourth switch and a capacitor are added between the high-accuracy DAC and the third switch in the previous stage of the analog voltage holding circuit, so that the charge However, in the following, this different point will mainly be described.
<キャリブレーション回路の構成>
図6に基づいて、本実施の形態3の全並列型ADCにおいて、コンパレータのキャリブレーション回路を構成するアナログ電圧保持回路部分の構成の一例と、キャリブレーション電圧の保持時間の比較とノードの電圧変化速度の一例について説明する。図6(a)は、このコンパレータのキャリブレーション回路を構成するアナログ電圧保持回路部分の構成の一例を示す図である。
<Configuration of calibration circuit>
Based on FIG. 6, in the all-parallel ADC of the third embodiment, an example of the configuration of the analog voltage holding circuit part constituting the calibration circuit of the comparator, comparison of calibration voltage holding time, and node voltage change An example of the speed will be described. FIG. 6A is a diagram showing an example of the configuration of the analog voltage holding circuit portion constituting the calibration circuit of the comparator.
図6(a)に示すコンパレータのキャリブレーション回路は、各コンパレータスライス(1)101〜(N)10N(ここではコンパレータスライス(1)101を図示、他のコンパレータスライス(2)102〜(N)10Nについても同様)において、高精度なDAC20の出力端子に第4スイッチ181の一端が接続され、この第4スイッチ181の他端に容量C2の一端が接続されると共に第3スイッチ141の一端が接続され、この第3スイッチ141の他端に容量Cmainの一端が接続されると共にコンパレータ21の制御端子が接続された構成となっている。
Calibration circuit of the comparator shown in FIG. 6 (a), the comparators slice (1) 10 1 ~ (N) 10 N (illustrated comparator slice (1) 10 1 in this case, other comparators slice (2) 10 2 in ~ (N) also applies to 10 N), the
すなわち、容量Cmainの前段に、この容量Cmainよりも小さな容量値(例えば容量Cmainの容量値の10%〜30%程度の容量値)の容量C2を接続して、スイッチを第3スイッチ141と第4スイッチ181の2つに分ける。この第3スイッチ141と第4スイッチ181は、コントローラ30からの同一の制御信号(SEL1)でON/OFFする。
In other words, in front of the capacitor Cmain, by connecting a capacitor C2 of the small capacitance value than the capacitance Cmain (e.g. capacitance value of about 10% to 30% of the capacitance of the capacitor Cmain), a third switch 14 1 switch fourth divided into two
このようにすると、2つのスイッチが完全にOFFせずにリークがある場合でも、ノードn2の電圧変化が、容量C2によってゆっくりになるため、容量Cmainの電荷が抜ける速度が遅くなり、キャリブレーション電圧(Vcal)の保持時間が長くなる。これを説明するための図が図6(b)である。 In this way, even when the two switches are not completely turned off and there is a leak, the voltage change at the node n2 is slowed down by the capacitor C2, so that the speed at which the charge of the capacitor Cmain is released becomes slow, and the calibration voltage The holding time of (Vcal) becomes long. FIG. 6B is a diagram for explaining this.
図6(b)は、本実施の形態3によるキャリブレーション電圧(Vcal)と前記実施の形態1及び2によるキャリブレーション電圧(Vcal)の保持時間の比較と、本実施の形態3によるノードn2の電圧変化速度の一例を説明するための図である。図6(b)の例では、本実施の形態3のように2つの容量C2と容量Cmainの場合と、前記実施の形態1及び2のように1つの容量Choldの場合において、容量値の総和は同じにしている。すなわち、容量C2の容量値+容量Cmainの容量値と、容量Choldの容量値が等しい。 FIG. 6B shows the comparison between the calibration voltage (Vcal) according to the third embodiment and the holding time of the calibration voltage (Vcal) according to the first and second embodiments, and the node n2 according to the third embodiment. It is a figure for demonstrating an example of a voltage change speed. In the example of FIG. 6B, the total sum of the capacitance values in the case of two capacitors C2 and Cmain as in the third embodiment and in the case of one capacitor Hold as in the first and second embodiments. Are the same. That is, the capacitance value of the capacitor C2 + the capacitance value of the capacitor Cmain is equal to the capacitance value of the capacitor Hold.
図6(b)から分かるように、本実施の形態3によるキャリブレーション電圧(Vcal)の保持時間は、前記実施の形態1及び2によるキャリブレーション電圧(Vcal)に比べて長くすることができる。 As can be seen from FIG. 6B, the holding time of the calibration voltage (Vcal) according to the third embodiment can be made longer than the calibration voltage (Vcal) according to the first and second embodiments.
<実施の形態3の効果>
以上説明した本実施の形態3の全並列型ADCにおけるコンパレータ21〜2Nのキャリブレーション回路においても、前記実施の形態1及び2と同様の効果が得られると共に、第4スイッチ181〜18Nと容量C2を追加して、電荷が抜けにくい容量配置の構成とすることで、キャリブレーション電圧(Vcal)の保持時間を長くすることができる。
<Effect of
In the calibration circuit of the
[実施の形態4]
本発明の実施の形態4を、図7に基づいて説明する。
[Embodiment 4]
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施の形態4においては、前記実施の形態1〜3に対して、DACを複数個(コンパレータの合計数未満の複数個)としている点が異なり、以下においては、主にこの異なる点について説明する。 The fourth embodiment is different from the first to third embodiments in that a plurality of DACs (a plurality less than the total number of comparators) are used. The following mainly describes the differences. To do.
<キャリブレーション回路の構成>
図7に基づいて、本実施の形態4の全並列型ADCにおいて、コンパレータのキャリブレーション回路の構成の一例について説明する。図7は、このコンパレータのキャリブレーション回路の構成の一例を示す図である。
<Configuration of calibration circuit>
Based on FIG. 7, an example of the configuration of the calibration circuit of the comparator in the all parallel ADC of the fourth embodiment will be described. FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of the calibration circuit of the comparator.
図7に示すコンパレータのキャリブレーション回路は、コンパレータの数量に対応するN個のコンパレータスライス(1)101〜(N)10Nと、これらのコンパレータスライス(1)101〜(N)10Nのうちの、コンパレータスライス(1)101〜(N/2)10N/2に共通の1個の高精度なDAC20a、及びコンパレータスライス(N/2+1)10N/2+1〜(N)10Nに共通の1個の高精度なDAC20bと、これらのコンパレータスライス(1)101〜(N)10Nのキャリブレーションを制御するコントローラ30などから構成される。
The comparator calibration circuit shown in FIG. 7 includes N comparator slices (1) 10 1 to (N) 10 N corresponding to the number of comparators, and these comparator slices (1) 10 1 to (N) 10 N. Among them, one high-
すなわち、本実施の形態4では、2個のDAC20a,20bを備え、コンパレータスライス(1)101〜(N/2)10N/2に対しては一方のDAC20aからアナログ信号の電圧を出力し、コンパレータスライス(N/2+1)10N/2+1〜(N)10Nに対しては他方のDAC20bからアナログ信号の電圧を出力する構成となっている。他は、前記実施の形態1と同様であるので、ここでの説明は省略する。
That is, in the fourth embodiment, two
また、本実施の形態4では、前記実施の形態2のように、アナログのLPFと2値量子化器を使って、UP/DOWNの平均化処理を行う構成、前記実施の形態3のように、高精度なDACとアナログ電圧保持回路の前段の第3スイッチとの間に、第4スイッチと容量を追加して、電荷が抜けにくい容量配置の構成とすることも可能であることは言うまでもない。 Further, in the fourth embodiment, as in the second embodiment, a configuration for performing an UP / DOWN averaging process using an analog LPF and a binary quantizer, as in the third embodiment. Needless to say, it is also possible to add a fourth switch and a capacitor between the high-accuracy DAC and the third switch in the previous stage of the analog voltage holding circuit so as to have a capacitance arrangement in which charges are not easily removed. .
<実施の形態4の効果>
以上説明した本実施の形態4の全並列型ADCにおけるコンパレータ21〜2Nのキャリブレーション回路においても、高精度なDAC20a,20bは2個に増えて面積は多少大きくなるものの、前記実施の形態1〜3と同様の効果を得ることができる。
<Effect of Embodiment 4>
Even in the calibration circuits of the
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
例えば、前記実施の形態1〜4においては、全並列型ADCにおけるコンパレータのキャリブレーション回路を例に説明したが、他の型のADCにおけるコンパレータのキャリブレーション回路や、ADCに限らず、DACなどにも適用可能であり、本発明は多数の同一構成の回路を有し、これらの回路の特性ばらつきを補償するキャリブレーション技術に広く適用することができる。 For example, in the first to fourth embodiments, the calibration circuit of the comparator in the fully parallel ADC has been described as an example. However, the calibration circuit of the comparator in the ADC of another type, the DAC is not limited to the ADC, and the like. The present invention can be widely applied to calibration techniques having a large number of circuits having the same configuration and compensating for variations in characteristics of these circuits.
本発明のキャリブレーション技術は、多数のコンパレータ回路などの特性ばらつきを補償するキャリブレーション回路、およびこのキャリブレーション回路を有するADCに適用して有効であり、さらにはDACなどにも広く利用可能である。 The calibration technique of the present invention is effective when applied to a calibration circuit that compensates for characteristic variations such as a large number of comparator circuits, and an ADC having the calibration circuit, and is also widely applicable to a DAC or the like. .
11〜1N+1…ラダー抵抗、21〜2N…コンパレータ、3…バブル除去回路・エンコーダ、41〜4N+1…第1スイッチ、5…キャリブレーションコントローラ、5a…コントローラ、5b…デジタルメモリ、5c…DAC、5d…コントローラ、5e…チャージポンプ回路、5f…アナログ電圧保持回路、
101〜10N…コンパレータスライス、111〜11N…デジタルカウンタ、121〜12N…デジタルメモリ、131〜13N…第2スイッチ、141〜14N…第3スイッチ、151〜15N…アナログ電圧保持回路、161〜16N…LPF、16a…インバータ、16b…抵抗、16c…コンデンサ、16d…スイッチ、171〜17N…2値量子化器、181〜18N…第4スイッチ、
20…DAC、20a,20b…DAC、
30…コントローラ。
1 1 to 1 N + 1 ... Ladder resistance, 2 1 to 2 N ... Comparator, 3 ... Bubble removal circuit / encoder, 4 1 to 4 N + 1 ... First switch, 5 ... Calibration controller, 5a ... Controller, 5b ... Digital memory, 5c ... DAC, 5d ... controller, 5e ... charge pump circuit, 5f ... analog voltage holding circuit,
10 1 to 10 N : Comparator slice, 11 1 to 11 N ... Digital counter, 12 1 to 12 N ... Digital memory, 13 1 to 13 N ... Second switch, 14 1 to 14 N ... Third switch, 15 1 to 15 N ... analog voltage holding circuit, 16 1 ~16 N ... LPF, 16a ... inverter, 16b ... resistance, 16c ... capacitor, 16d ... switch, 17 1 ~17 N ... 2
20 ... DAC, 20a, 20b ... DAC,
30: Controller.
Claims (17)
前記多数の各回路の特性は、外部から入力するアナログ制御電圧値によって可変可能であり、
前記各回路毎に有する、前記アナログ制御電圧値を一定時間保持可能な容量を含む電圧保持回路と、
前記各回路毎に有する、現在のデジタル制御値を記憶する記憶回路と、
前記記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値を入力として、前記デジタル制御値を前記アナログ制御電圧値に変換して出力する1個のDACと、
前記DACに前記各回路の前記記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値を順番にセットし、前記電圧保持回路の容量を定期的にリフレッシュする制御回路とを有することを特徴とするキャリブレーション回路。 A calibration circuit that compensates for characteristic variations of a number of identically configured circuits,
The characteristics of each of the multiple circuits can be varied by an analog control voltage value input from the outside,
A voltage holding circuit including a capacitor capable of holding the analog control voltage value for a certain period of time for each circuit;
A storage circuit for storing the current digital control value for each circuit;
One DAC that receives the current digital control value stored in the storage circuit as an input, converts the digital control value into the analog control voltage value, and outputs the DAC.
A calibration circuit comprising: a control circuit that sequentially sets current digital control values stored in the storage circuit of each circuit in the DAC and periodically refreshes the capacitance of the voltage holding circuit. circuit.
前記各回路は、コンパレータ回路であることを特徴とするキャリブレーション回路。 The calibration circuit according to claim 1,
Each of the circuits is a comparator circuit.
前記各コンパレータ回路のキャリブレーション動作時に、前記各コンパレータ回路の比較結果がLレベルとHレベルとが等確率となるように、前記各コンパレータ回路の比較結果に基づいて前記記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値を増加または減少させるデジタルカウンタを前記各コンパレータ回路毎にさらに有することを特徴とするキャリブレーション回路。 The calibration circuit according to claim 2,
During the calibration operation of each comparator circuit, the comparison result of each comparator circuit is stored in the storage circuit based on the comparison result of each comparator circuit so that the L level and the H level have equal probability. A calibration circuit, further comprising a digital counter for increasing or decreasing a current digital control value for each of the comparator circuits.
前記各コンパレータ回路のキャリブレーション動作時に、前記各コンパレータ回路の比較結果がLレベルとHレベルとが等確率となるように、前記各コンパレータ回路の比較結果に基づいて前記記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値を増加または減少させるLPF及び2値量子化器を前記各コンパレータ回路毎にさらに有することを特徴とするキャリブレーション回路。 The calibration circuit according to claim 2,
During the calibration operation of each comparator circuit, the comparison result of each comparator circuit is stored in the storage circuit based on the comparison result of each comparator circuit so that the L level and the H level have equal probability. A calibration circuit, further comprising an LPF and a binary quantizer for increasing or decreasing a current digital control value for each comparator circuit.
前記DACと前記各コンパレータ回路との間に、前記DAC側から前記各コンパレータ回路側へ順に、第1容量と第2容量とが各スイッチを介して接続され、
前記第1容量の容量値は、前記第2容量の容量値に比べて小さい値であることを特徴とするキャリブレーション回路。 The calibration circuit according to claim 2,
Between the DAC and each comparator circuit, a first capacitor and a second capacitor are connected in order from the DAC side to each comparator circuit side via each switch.
The calibration circuit according to claim 1, wherein a capacitance value of the first capacitor is smaller than a capacitance value of the second capacitor.
前記各コンパレータ回路のキャリブレーション動作時には、
前記各コンパレータ回路に同電圧を入力し、
前記記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値の設定値のもとで前記各コンパレータ回路を動作させ、前記各コンパレータ回路の比較結果がLレベルとHレベルとが等確率となるように、前記各コンパレータ回路の比較結果に基づいて前記記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値の設定値を±1していくことを特徴とするキャリブレーション回路。 The calibration circuit according to claim 2,
During the calibration operation of each comparator circuit,
The same voltage is input to each comparator circuit,
Operate each comparator circuit under the set value of the current digital control value stored in the storage circuit, and the comparison result of each comparator circuit has an equal probability between the L level and the H level. A calibration circuit characterized in that the set value of the current digital control value stored in the storage circuit is incremented by ± 1 based on the comparison result of each comparator circuit.
前記N個の各回路の特性は、外部から入力するアナログ制御電圧値によって可変可能であり、
前記各回路毎に有する、前記アナログ制御電圧値を一定時間保持可能な容量を含む電圧保持回路と、
前記各回路毎に有する、現在のデジタル制御値を記憶する記憶回路と、
前記記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値を入力として、前記デジタル制御値を前記アナログ制御電圧値に変換して出力するM個(Mは2以上の整数で、M<N)のDACと、
前記M個のDACのうちの第1DACに前記N個の各回路うちの第1回路の前記記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値を順番にセットし、前記電圧保持回路の容量を定期的にリフレッシュし、前記M個のDACのうちの前記第1DACとは異なる第2DACに前記N個の各回路うちの前記第1回路とは異なる第2回路の前記記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値を順番にセットし、前記電圧保持回路の容量を定期的にリフレッシュする制御回路とを有することを特徴とするキャリブレーション回路。 A calibration circuit that compensates for characteristic variations of N (N is an integer of 3 or more) identically configured circuits,
The characteristics of each of the N circuits can be changed by an analog control voltage value input from the outside,
A voltage holding circuit including a capacitor capable of holding the analog control voltage value for a certain period of time for each circuit;
A storage circuit for storing the current digital control value for each circuit;
M DACs (M is an integer greater than or equal to 2 and M <N) which converts the digital control value into the analog control voltage value and outputs the current digital control value stored in the storage circuit. When,
The current digital control value stored in the memory circuit of the first circuit among the N circuits is sequentially set in the first DAC of the M DACs, and the capacity of the voltage holding circuit is periodically set. Refreshed and stored in the memory circuit of the second circuit different from the first circuit of the N circuits in the second DAC different from the first DAC of the M DACs. And a control circuit that sets the digital control values in order and periodically refreshes the capacitance of the voltage holding circuit.
前記各回路は、コンパレータ回路であることを特徴とするキャリブレーション回路。 The calibration circuit according to claim 7, wherein
Each of the circuits is a comparator circuit.
前記各コンパレータ回路のキャリブレーション動作時に、前記各コンパレータ回路の比較結果がLレベルとHレベルとが等確率となるように、前記各コンパレータ回路の比較結果に基づいて前記記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値を増加または減少させるデジタルカウンタを前記各コンパレータ回路毎にさらに有することを特徴とするキャリブレーション回路。 The calibration circuit according to claim 8, wherein
During the calibration operation of each comparator circuit, the comparison result of each comparator circuit is stored in the storage circuit based on the comparison result of each comparator circuit so that the L level and the H level have equal probability. A calibration circuit, further comprising a digital counter for increasing or decreasing a current digital control value for each of the comparator circuits.
前記各コンパレータ回路のキャリブレーション動作時に、前記各コンパレータ回路の比較結果がLレベルとHレベルとが等確率となるように、前記各コンパレータ回路の比較結果に基づいて前記記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値を増加または減少させるLPF及び2値量子化器を前記各コンパレータ回路毎にさらに有することを特徴とするキャリブレーション回路。 The calibration circuit according to claim 8, wherein
During the calibration operation of each comparator circuit, the comparison result of each comparator circuit is stored in the storage circuit based on the comparison result of each comparator circuit so that the L level and the H level have equal probability. A calibration circuit, further comprising an LPF and a binary quantizer for increasing or decreasing a current digital control value for each comparator circuit.
前記DACと前記各コンパレータ回路との間に、前記DAC側から前記各コンパレータ回路側へ順に、第1容量と第2容量とが各スイッチを介して接続され、
前記第1容量の容量値は、前記第2容量の容量値に比べて小さい値であることを特徴とするキャリブレーション回路。 The calibration circuit according to claim 8, wherein
Between the DAC and each comparator circuit, a first capacitor and a second capacitor are connected in order from the DAC side to each comparator circuit side via each switch.
The calibration circuit according to claim 1, wherein a capacitance value of the first capacitor is smaller than a capacitance value of the second capacitor.
前記各コンパレータ回路のキャリブレーション動作時には、
前記各コンパレータ回路に同電圧を入力し、
前記記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値の設定値のもとで前記各コンパレータ回路を動作させ、前記各コンパレータ回路の比較結果がLレベルとHレベルとが等確率となるように、前記各コンパレータ回路の比較結果に基づいて前記記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値の設定値を±1していくことを特徴とするキャリブレーション回路。 The calibration circuit according to claim 8, wherein
During the calibration operation of each comparator circuit,
The same voltage is input to each comparator circuit,
Operate each comparator circuit under the set value of the current digital control value stored in the storage circuit, and the comparison result of each comparator circuit has an equal probability between the L level and the H level. A calibration circuit characterized in that the set value of the current digital control value stored in the storage circuit is incremented by ± 1 based on the comparison result of each comparator circuit.
前記多数のコンパレータ回路の特性ばらつきを補償するキャリブレーション回路とを有するアナログ−デジタル変換器であって、
前記キャリブレーション回路は、
前記多数の各コンパレータ回路の特性は、外部から入力するアナログ制御電圧値によって可変可能であり、
前記各コンパレータ回路毎に有する、前記アナログ制御電圧値を一定時間保持可能な容量を含む電圧保持回路と、
前記各コンパレータ回路毎に有する、現在のデジタル制御値を記憶する記憶回路と、
前記記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値を入力として、前記デジタル制御値を前記アナログ制御電圧値に変換して出力する、1個または前記コンパレータ回路の合計数未満の複数個のDACと、
前記DACに前記各コンパレータ回路の前記記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値を順番にセットし、前記電圧保持回路の容量を定期的にリフレッシュする制御回路とを有することを特徴とするアナログ−デジタル変換器。 A number of comparator circuits of the same configuration;
An analog-to-digital converter having a calibration circuit that compensates for variations in characteristics of the multiple comparator circuits,
The calibration circuit includes:
The characteristics of each of the multiple comparator circuits can be varied according to an analog control voltage value input from the outside.
A voltage holding circuit including a capacitor capable of holding the analog control voltage value for a certain period of time for each comparator circuit;
A storage circuit for storing the current digital control value for each comparator circuit;
One or a plurality of DACs less than the total number of the comparator circuits, which receives the current digital control value stored in the storage circuit as an input, converts the digital control value into the analog control voltage value, and outputs the analog control voltage value; ,
An analog circuit comprising: a control circuit configured to sequentially set a current digital control value stored in the storage circuit of each comparator circuit in the DAC and periodically refresh the capacitance of the voltage holding circuit; A digital converter.
前記キャリブレーション回路は、
前記各コンパレータ回路のキャリブレーション動作時に、前記各コンパレータ回路の比較結果がLレベルとHレベルとが等確率となるように、前記各コンパレータ回路の比較結果に基づいて前記記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値を増加または減少させるデジタルカウンタを前記各コンパレータ回路毎にさらに有することを特徴とするアナログ−デジタル変換器。 The analog-to-digital converter of claim 13.
The calibration circuit includes:
During the calibration operation of each comparator circuit, the comparison result of each comparator circuit is stored in the storage circuit based on the comparison result of each comparator circuit so that the L level and the H level have equal probability. An analog-to-digital converter, further comprising a digital counter for increasing or decreasing a current digital control value for each of the comparator circuits.
前記キャリブレーション回路は、
前記各コンパレータ回路のキャリブレーション動作時に、前記各コンパレータ回路の比較結果がLレベルとHレベルとが等確率となるように、前記各コンパレータ回路の比較結果に基づいて前記記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値を増加または減少させるLPF及び2値量子化器を前記各コンパレータ回路毎にさらに有することを特徴とするアナログ−デジタル変換器。 The analog-to-digital converter of claim 13.
The calibration circuit includes:
During the calibration operation of each comparator circuit, the comparison result of each comparator circuit is stored in the storage circuit based on the comparison result of each comparator circuit so that the L level and the H level have equal probability. An analog-to-digital converter, further comprising an LPF and a binary quantizer for increasing or decreasing a current digital control value for each comparator circuit.
前記DACと前記各コンパレータ回路との間に、前記DAC側から前記各コンパレータ回路側へ順に、第1容量と第2容量とが各スイッチを介して接続され、
前記第1容量の容量値は、前記第2容量の容量値に比べて小さい値であることを特徴とするアナログ−デジタル変換器。 The analog-to-digital converter of claim 13.
Between the DAC and each comparator circuit, a first capacitor and a second capacitor are connected in order from the DAC side to each comparator circuit side via each switch.
The analog-digital converter characterized in that the capacitance value of the first capacitor is smaller than the capacitance value of the second capacitor.
前記各コンパレータ回路のキャリブレーション動作時には、
前記各コンパレータ回路に同電圧を入力し、
前記記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値の設定値のもとで前記各コンパレータ回路を動作させ、前記各コンパレータ回路の比較結果がLレベルとHレベルとが等確率となるように、前記各コンパレータ回路の比較結果に基づいて前記記憶回路に記憶されている現在のデジタル制御値の設定値を±1していくことを特徴とするアナログ−デジタル変換器。 The analog-to-digital converter of claim 13.
During the calibration operation of each comparator circuit,
The same voltage is input to each comparator circuit,
Operate each comparator circuit under the set value of the current digital control value stored in the storage circuit, and the comparison result of each comparator circuit has an equal probability between the L level and the H level. An analog-digital converter characterized in that the set value of the current digital control value stored in the storage circuit is incremented by ± 1 based on the comparison result of each comparator circuit.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111988040A (en) * | 2019-05-21 | 2020-11-24 | 硅实验室公司 | Perform low-power refresh of digital-to-analog converter circuits |
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-
2011
- 2011-02-04 JP JP2011022896A patent/JP2012165125A/en active Pending
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