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数MHz以上のアナログ信号をディジタル信号に変換するために

高速A-D変換のしくみとIC活用術(前編)

高速変換に適した回路方式のしくみと特徴



表1に、各種A-Dコンバータ方式の特徴比較をまとめました。
方式
変換速度
消費電力
×
入力容量
×
×
回路規模
×
レイテンシ
×
バイポーラプロセス
との相性
CMOSプロセス
との相性
表1:各種A-Dコンバータ方式の特徴比較

並列型

図4に示すのは、並列型と呼ばれるA-Dコンバータの変換のしくみです。
並列型はフラッシュ(flash)型とも呼ばれます。量子化レベルの数だけコンパレータを並列に配置して、すべて同時に
動作させる方式です。分解能8ビットの並列型A-Dコンバータの内部には、255個のコンパレータが内蔵されています。
図4に示すように、すべてのコンパレータに、アナログ信号が一度に入力されます。基準電圧を1LSB相当ずつずらしたものを用意して、コンパレータの-側端子に入力しておきます。そして、コンパレータの+側端子には、すべてアナログ信号を入力します。アナログ入力信号(+側端子)よりも基準電圧のほうが低い場合、コンパレータは‘1’を出力し、高いレベルの基準電圧をもつコンパレータは‘0’を出力します。
すべてのコンパレータの出力を並べると、サーモメータ・コードと呼ばれるデータ・パターン(11...100...0)が得られます。このデータ・パターンをエンコーダで、サーモメータ・コードの‘1’と‘0’遷移点を求め、バイナリ・コードに変換して出力します。
並列型A-Dコンバータの構成と動作
図4.並列型A-Dコンバータの構成と動作(8bitの場合)