專利名稱：設(shè)有滯后電路的比較器和模數(shù)變換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及比較器、AD變換電路、半導(dǎo)體器件、以及攝影裝置。本發(fā)明特別涉及在比較器和AD變換電路中設(shè)置的滯后電路的技術(shù)。
背景技術(shù)：
以往，在用于多位AD變換電路的比較器中，為了降低噪聲產(chǎn)生的影響并提高工作穩(wěn)定性而設(shè)有滯后電路(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。特別是在超過(guò)10位的多位AD變換電路的情況下，位數(shù)越增加，位間的電壓間隔越微小，噪聲產(chǎn)生的誤動(dòng)作的危險(xiǎn)越大。以往的滯后電路在輸入電壓上升時(shí)將參照電壓切換為比閾值高的電壓值，在輸入電壓減小時(shí)將參照電壓值切換為比閾值低的電壓值。由此，即使輸入電壓值在閾值附近增減，輸出也不以高電平和低電平進(jìn)行交替，可獲得穩(wěn)定的輸出。
特開(kāi)平5-167400號(hào)公報(bào)(日本)這里，在以往的多位AD變換電路中，設(shè)有多個(gè)用于實(shí)現(xiàn)滯后電路的晶體管等的開(kāi)關(guān)，存在該部分電路規(guī)模增大的缺點(diǎn)。此外，開(kāi)關(guān)個(gè)數(shù)增加，還使設(shè)計(jì)和控制變得復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人根據(jù)以上的認(rèn)識(shí)而形成了本發(fā)明，其目的在于，用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)滯后電路，并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的比較器。
為了解決上述課題，本發(fā)明的一個(gè)方案的比較器，通過(guò)串聯(lián)連接的多個(gè)反轉(zhuǎn)電路來(lái)比較輸入電壓和參照電壓，該比較器包括第1反轉(zhuǎn)電路，將輸入電壓和參照電壓的差分進(jìn)行反轉(zhuǎn)輸出；第2反轉(zhuǎn)電路，將第1反轉(zhuǎn)電路的輸出信號(hào)再次反轉(zhuǎn)輸出；反饋路徑，將第2反轉(zhuǎn)電路的輸出信號(hào)反饋到第1反轉(zhuǎn)電路的輸入端；以及電容器，被設(shè)置在反饋路徑中，產(chǎn)生滯后，以相對(duì)于輸入電壓的增減在第2反轉(zhuǎn)電路的增加閾值和減少閾值上產(chǎn)生差別。
這里，‘增加閾值’表示第2反轉(zhuǎn)電路的輸出隨著輸入電壓的增加而開(kāi)始增加的閾值電壓，‘減小閾值’表示第2反轉(zhuǎn)電路的輸出隨著輸入電壓的減小而開(kāi)始減小的閾值電壓。根據(jù)該方案，由于插入具有作為滯后電路功能的電容器使輸入電壓和參照電壓的差分脈動(dòng)上升而略微增加，所以即使在噪聲的影響下輸入電壓在閾值附近細(xì)微地增減時(shí)輸出電壓也不增減，可以降低噪聲的影響。此外，由于僅設(shè)置電容器，所以可以用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)容易控制的滯后電路。
本發(fā)明的另一方案是AD變換電路。該AD變換電路通過(guò)由串聯(lián)連接的多個(gè)反轉(zhuǎn)電路來(lái)比較輸入電壓和參照電壓的多個(gè)比較器而將模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)，多個(gè)比較器分別包括第1反轉(zhuǎn)電路，將輸入電壓和參照電壓的差分進(jìn)行反轉(zhuǎn)輸出；第2反轉(zhuǎn)電路，將第1反轉(zhuǎn)電路的輸出信號(hào)再次反轉(zhuǎn)輸出；反饋路徑，將第2反轉(zhuǎn)電路的輸出信號(hào)反饋到第1反轉(zhuǎn)電路的輸入端；以及電容器，被設(shè)置在反饋路徑中，具有作為滯后電路的功能，以相對(duì)于輸入電壓的增減而在第2反轉(zhuǎn)電路的增加閾值和減少閾值上產(chǎn)生差別。
根據(jù)該方案，在該AD變換電路中，通過(guò)具有作為滯后電路功能的電容器使輸入電壓和參照電壓的差分脈動(dòng)上升而略微增加，所以即使在噪聲的影響下輸入電壓在閾值附近細(xì)微地增減時(shí)輸出電壓也不增減，可以降低噪聲的影響。此外，由于僅設(shè)置電容器，所以可以用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)容易控制的滯后電路。
可以將包括該比較器的AD變換電路搭載在CCD或包括該CCD的攝影裝置和掃描儀上，也可以搭載在DVD驅(qū)動(dòng)器上。
再有，將以上結(jié)構(gòu)元件的任意組合、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)元件和表現(xiàn)在方法、裝置、電路等之間相互置換，作為本發(fā)明的方案是有效的。
根據(jù)本發(fā)明，可以減小滯后電路的規(guī)模，而且可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的AD變換電路。


圖1是表示攝影裝置的基本結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示實(shí)施例1的AD變換電路的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是原理性地表示AD變換電路中包括的比較器結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖4是初始化動(dòng)作和比較動(dòng)作的定時(shí)圖。
圖5是表示在輸入電壓和輸出電壓的關(guān)系中產(chǎn)生的滯后的圖。
圖6是表示實(shí)施例2的比較器的結(jié)構(gòu)圖。
圖7是表示實(shí)施例3的AD變換電路的結(jié)構(gòu)圖。
圖8是表示第1級(jí)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式
(實(shí)施例1)以往的滯后電路，通過(guò)切換被輸入到比較器的參照電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。即，至少需要設(shè)置兩個(gè)那樣的參照電壓信號(hào)和用于切換它們的多個(gè)開(kāi)關(guān)。這些開(kāi)關(guān)是模擬開(kāi)關(guān)，需要形成阻抗盡量低的開(kāi)關(guān)。這里，在將1Vpp的電壓值以10位的分辨率進(jìn)行AD變換的情況下，1LSB＝0.98mV。而以12位的分辨率進(jìn)行AD變換的情況下，1LSB＝0.24mV。這樣，位數(shù)越增加，位間的間隔寬度越小，容易出現(xiàn)這部分噪聲造成的誤差，低位的變換精度會(huì)下降。
在本實(shí)施例中，通過(guò)在斬波型比較器的輸入級(jí)中施加脈沖的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)滯后電路。由此，可以僅用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)微小滯后，而不設(shè)置多個(gè)作為滯后電路的開(kāi)關(guān)。特別是用邏輯電路進(jìn)行滯后電路的導(dǎo)通截止，所以可以將電路面積抑制得小。此外，通過(guò)對(duì)電容器進(jìn)行微調(diào)，還可以容易地實(shí)現(xiàn)小的滯后。
在本實(shí)施例中，舉例說(shuō)明包括滯后電路和比較器的攝影裝置。
圖1表示攝影裝置的基本結(jié)構(gòu)。攝影裝置100包括透鏡102、CCD104、AD變換電路10、圖像處理單元106、顯示單元108、以及記錄單元110。CCD104通過(guò)透鏡102而光學(xué)地取得被攝體的圖像，并將其變換電信號(hào)。AD變換電路10將從CCD104接收的模擬電信號(hào)變換為數(shù)字值。圖像處理單元106對(duì)從AD變換電路10接受的數(shù)字值進(jìn)行校正后生成數(shù)字圖像。顯示單元108使攝影的數(shù)字圖像顯示在畫面上，記錄單元110將攝影的數(shù)字圖像記錄在從外部安裝的存儲(chǔ)卡112中。
圖2表示實(shí)施例1的AD變換電路的結(jié)構(gòu)。該AD變換電路10是快速(flash)型(并聯(lián)比較型)AD變換電路。例如，以n位的分辨率進(jìn)行AD變換的電路的情況下，2n-1個(gè)(以下，設(shè)其為‘m個(gè)’)的第1～m比較器A1～Am被分別并聯(lián)連接到輸入電壓Vin的輸入路徑和參照電壓Vref的輸入路徑。從參照電壓Vref至接地電位之間，被(m-1)個(gè)電阻R1～R(m-1)進(jìn)行分壓。分壓后的各電壓分別從高電位起作為參照電壓被依次輸入到各個(gè)比較器A1～Am，這些參照電壓各自與輸入電壓Vin的差分被作為比較結(jié)果分別從第1～m比較器A1～Am輸出。編碼器12將分別從第1～m比較器A1～Am輸出的比較結(jié)果的信號(hào)變換為n位的數(shù)字信號(hào)后輸出。這樣，AD變換電路10瞬間判定輸入電壓Vin的值是否與第1～m比較器A1～Am中的哪個(gè)比較器的參照電壓一致。
圖3是原理性地表示AD變換電路中包括的比較器的結(jié)構(gòu)的電路圖。在該圖中，例示了圖2的第1比較器A1，但第2～m比較器A2～Am的結(jié)構(gòu)與第1比較器A1相同。第1比較器A1主要包括第1反轉(zhuǎn)電路28、第2反轉(zhuǎn)電路30、鎖存電路40、“非或”電路44、以及第4反轉(zhuǎn)電路45。第1反轉(zhuǎn)電路28和第2反轉(zhuǎn)電路30被串聯(lián)配置。第1反轉(zhuǎn)電路28的輸入端子與第1電容器C1的一端連接。第1電容器C1例如為5pF的電容器，另一端連接到第1節(jié)點(diǎn)24。第1反轉(zhuǎn)電路28的輸出端子與第2電容器C2的一端連接，第2電容器C2的另一端與第2反轉(zhuǎn)電路30的輸入端子連接。第2反轉(zhuǎn)電路30的輸出被輸入到鎖存電路40，鎖存電路40的輸出經(jīng)由第3反饋路徑42被輸入到“非或”電路44，同時(shí)被第3反轉(zhuǎn)電路60反轉(zhuǎn)后作為Vout輸出。定時(shí)信號(hào)P1還通過(guò)第4反轉(zhuǎn)電路45被反轉(zhuǎn)輸入“非或”電路44中。
“非或”電路44在定時(shí)信號(hào)P1為低電平的情況下，“非或”電路44始終輸出低電平?！胺腔颉彪娐?4在定時(shí)信號(hào)P1為高電平的情況下，在鎖存電路40的輸出為高電平的情況下輸出低電平，在鎖存電路40的輸出為低電平的情況下輸出高電平。在“非或”電路44的輸出端子和第1反轉(zhuǎn)電路28的輸入端子之間設(shè)有第3電容器C3。第3電容器C3是微量電容器，例如為0.0005pF左右就可以，也可以使用晶體管的柵極電容和鋁-鋁間電容等的寄生電容。
輸入電壓Vin通過(guò)第1開(kāi)關(guān)20施加在第1節(jié)點(diǎn)24上。參照電壓Vref通過(guò)第2開(kāi)關(guān)22施加在第1節(jié)點(diǎn)24上。第1反轉(zhuǎn)電路28的輸出，通過(guò)第3開(kāi)關(guān)32反饋到連接了第1反轉(zhuǎn)電路28的輸入端子和第1電容器C1的第2節(jié)點(diǎn)26。同樣地，第2反轉(zhuǎn)電路30的輸出，通過(guò)第4開(kāi)關(guān)34反饋到連接了第2反轉(zhuǎn)電路30的輸入端子和第2電容器C2的第3節(jié)點(diǎn)27。第1反轉(zhuǎn)電路28將輸入的信號(hào)反轉(zhuǎn)后輸出，第2反轉(zhuǎn)電路30將該輸出信號(hào)再次反轉(zhuǎn)后輸出。
下面說(shuō)明第1比較器A1的動(dòng)作。作為該電路的初始化動(dòng)作，將第2開(kāi)關(guān)22、第3開(kāi)關(guān)32、第4開(kāi)關(guān)34都導(dǎo)通。在此期間，第1反轉(zhuǎn)電路28和第2反轉(zhuǎn)電路30中，由于輸入的反轉(zhuǎn)輸出進(jìn)行反饋，所以穩(wěn)定在輸出范圍的1/2的值。第1反轉(zhuǎn)電路28和第2反轉(zhuǎn)電路30的電源電壓為3V的情況下，穩(wěn)定在輸出范圍的中點(diǎn)——1.5V。如果第2開(kāi)關(guān)22、第3開(kāi)關(guān)32、第4開(kāi)關(guān)34截止，則第1節(jié)點(diǎn)24的電位保持在參照電壓Vref的電壓值，第2節(jié)點(diǎn)26的電位保持在1.5V。
作為比較動(dòng)作，如果第1開(kāi)關(guān)20導(dǎo)通，則被施加輸入電壓Vin，第1節(jié)點(diǎn)24的電位變化參照電壓Vref和輸入電壓Vin的差分——ΔV＝Vref-Vin。此時(shí)，如果忽略第3電容器C3和其兩端的電位差，則第2節(jié)點(diǎn)26的電位從1.5V起通過(guò)脈動(dòng)上升或脈動(dòng)下降而變化ΔV，為1.5V+ΔV。如果該ΔV為正的值，則第1反轉(zhuǎn)電路28輸出低電平，而如果ΔV為負(fù)的值，則第1反轉(zhuǎn)電路28輸出高電平。第2反轉(zhuǎn)電路30將第1反轉(zhuǎn)電路28的輸出再次反轉(zhuǎn)，所以最終如果ΔV是正的值，則Vout為高電平，如果是負(fù)的值，則Vout為低電平。鎖存電路40在時(shí)鐘信號(hào)QC1為高電平時(shí)輸出基于從第2反轉(zhuǎn)電路30輸入的信號(hào)的值。即，在第2反轉(zhuǎn)電路30輸出高電平時(shí)鎖存電路40輸出低電平，而第2反轉(zhuǎn)電路30輸出低電平時(shí)鎖存電路40輸出高電平。但是，第2反轉(zhuǎn)電路30的輸出為1.5V時(shí)，鎖存電路40的輸出維持原來(lái)的輸出值。
定時(shí)信號(hào)P1在初始化動(dòng)作時(shí)為低電平，在比較動(dòng)作時(shí)為高電平。因此，“非或”電路44在初始化動(dòng)作時(shí)始終輸出低電平，在比較動(dòng)作時(shí)如果鎖存電路40的輸出為高電平則輸出低電平，而如果鎖存電路40的輸出為低電平則輸出高電平。在輸出電壓Vout為高電平的情況下，鎖存電路40的輸出為低電平，如果定時(shí)信號(hào)P1變?yōu)楦唠娖?，則鎖存電路40輸出高電平，第3電容器C3的“非或”電路44端的電位變?yōu)榈碗娖?。因此，在輸出電壓Vout從低電平變化為高電平時(shí)，第3電容器C3的“非或”電路44端的電位從低電平切換為高電平，以脈動(dòng)上升方式使第2節(jié)點(diǎn)26的電位變化第3電容器C3的電容值對(duì)應(yīng)的部分、即微小的電壓部分ΔVx。由此，第2節(jié)點(diǎn)26的電位為1.5V+ΔV+ΔVx，只除去ΔVx的噪聲的影響。
圖4是初始化動(dòng)作和比較動(dòng)作的定時(shí)圖。在圖中，從上向下表示第2開(kāi)關(guān)22、第1開(kāi)關(guān)20、第3開(kāi)關(guān)32、以及時(shí)鐘信號(hào)QC1的導(dǎo)通截止定時(shí)。首先，如果第2開(kāi)關(guān)22和第3開(kāi)關(guān)32被導(dǎo)通，則開(kāi)始第1反轉(zhuǎn)電路28的初始化動(dòng)作，如果第2開(kāi)關(guān)22和第3開(kāi)關(guān)32被截止，則第1反轉(zhuǎn)電路28的初始化動(dòng)作結(jié)束，并將時(shí)鐘信號(hào)QC1導(dǎo)通，將第1開(kāi)關(guān)22導(dǎo)通。在第1開(kāi)關(guān)22導(dǎo)通期間執(zhí)行輸入電壓Vin和參照電壓Vref的比較動(dòng)作，如果在第1開(kāi)關(guān)20被截止前將時(shí)鐘信號(hào)QC1導(dǎo)通，則輸出電壓Vout從鎖存電路40輸出。如果第1開(kāi)關(guān)20被截止，則第2開(kāi)關(guān)22和第3開(kāi)關(guān)32導(dǎo)通，開(kāi)始下一個(gè)初始化動(dòng)作。這樣，重復(fù)進(jìn)行初始化動(dòng)作和比較動(dòng)作。
圖5表示在輸入電壓和輸出電壓的關(guān)系中產(chǎn)生的滯后。通過(guò)輸入電壓Vin超過(guò)閾值T2而將輸出電壓Vout從低電平改變?yōu)楦唠娖胶?，即使輸入電壓Vin下降而低于閾值T2，輸出電壓Vout也不從高電平切換到低電平。輸入電壓Vin進(jìn)一步照樣下降而低于閾值T1時(shí)，輸出電壓Vout從高電平切換到低電平。然后，即使輸入電壓Vin上升而超過(guò)閾值T1，輸出電壓Vout照樣為低電平而不被切換，在輸入電壓Vin超過(guò)閾值T2時(shí)，輸出電壓Vout從低電平切換到高電平。這樣，閾值T1和T2的差分為ΔVx，成為與第3電容器C3對(duì)應(yīng)的電壓值。該ΔVx是作為滯后產(chǎn)生的不敏感帶，即使在此期間輸入電壓Vin產(chǎn)生增減，輸出電壓Vout也不切換，原樣維持之前的輸出電壓Vout的值——高電平或低電平的其中之一。
如以上那樣，第1比較器A1進(jìn)行動(dòng)作，以使輸出電壓Vout從低電平被切換到高電平時(shí)的輸入電壓Vin的閾值T2與從高電平被切換到低電平時(shí)的輸入電壓Vin的閾值T1為不同的值，而參照電壓Vref的值自身不變化。由此，即使在參照電壓Vref附近產(chǎn)生滯后，在閾值T1和閾值T2之間引起以噪聲為原因的輸入電壓Vin的微小變化，對(duì)輸出電壓Vout也不產(chǎn)生影響。T1和T2的差分的寬度根據(jù)第3電容器C3的值來(lái)確定。但是，第3電容器C3的值并不是在電路設(shè)計(jì)上要求嚴(yán)密的值，只以微量的值來(lái)設(shè)置，就可獲得與其值對(duì)應(yīng)的效果。因此，本實(shí)施例的滯后電路具有僅主要設(shè)置第3電容器C3和“非或”電路44這樣的設(shè)計(jì)上的容易性，電路面積也可抑制得小。此外，在以“非或”電路44的控制進(jìn)行動(dòng)作的方面，與利用模擬開(kāi)關(guān)的現(xiàn)有的滯后電路相比，可以用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)容易地進(jìn)行控制。
(實(shí)施例2)本實(shí)施例中的比較器的動(dòng)作，基本上與實(shí)施例1中的比較器的動(dòng)作相同。但是，以包括了圖6中差動(dòng)放大電路結(jié)構(gòu)的形式來(lái)表示本實(shí)施例的比較器。本實(shí)施例的比較器以外的結(jié)構(gòu)，與實(shí)施例1的各電路結(jié)構(gòu)相同，所以省略說(shuō)明。
圖6表示實(shí)施例2的比較器的結(jié)構(gòu)。在第1比較器A1中，第1差動(dòng)放大電路50和第2差動(dòng)放大電路52被串聯(lián)配置。第1差動(dòng)放大電路50相當(dāng)于圖3中的第1反轉(zhuǎn)電路28，具有差動(dòng)輸入端子和反轉(zhuǎn)的差動(dòng)輸出端子。同樣，第2差動(dòng)放大電路52相當(dāng)于圖3中的第2反轉(zhuǎn)電路30，具有差動(dòng)輸入端子和反轉(zhuǎn)的差動(dòng)輸出端子。
第2差動(dòng)放大電路52的差動(dòng)輸出分別通過(guò)第5反轉(zhuǎn)電路54和第6反轉(zhuǎn)電路56被反轉(zhuǎn)，并被輸出到RS鎖存電路58。這些第5反轉(zhuǎn)電路54、第6反轉(zhuǎn)電路56、以及RS鎖存電路58主要相當(dāng)于圖3的鎖存電路40。但是，輸入到鎖存電路40的時(shí)鐘信號(hào)QC1在圖6中與對(duì)第2差動(dòng)放大電路52的電源進(jìn)行導(dǎo)通截止的第11開(kāi)關(guān)78對(duì)應(yīng)。RS鎖存電路58的輸出通過(guò)第3反轉(zhuǎn)電路60被反轉(zhuǎn)后成為輸出電壓Vout。
RS鎖存電路58的輸出經(jīng)由第3反饋路徑42被輸入到“非或”電路44?！胺腔颉彪娐?4輸出將RS鎖存電路58的輸出和用第4反轉(zhuǎn)電路45反轉(zhuǎn)了定時(shí)信號(hào)P1的信號(hào)的“非或”?！胺腔颉彪娐?4和第4反轉(zhuǎn)電路45相當(dāng)于圖3的“非或”電路44和第4反轉(zhuǎn)電路45。在連接了“非或”電路44和第1差動(dòng)放大電路50的輸入端子的路徑上設(shè)置第6電容器C6。第6電容器C6相當(dāng)于圖3的第3電容器C3。輸入電壓Vin通過(guò)第5開(kāi)關(guān)66和第7開(kāi)關(guān)70被差動(dòng)輸入。參照電壓Vref通過(guò)第6開(kāi)關(guān)68和第8開(kāi)關(guān)72被差動(dòng)輸入。第5開(kāi)關(guān)66和第7開(kāi)關(guān)70相當(dāng)于圖3的第1開(kāi)關(guān)，第6開(kāi)關(guān)68和第8開(kāi)關(guān)72相當(dāng)于圖3的第2開(kāi)關(guān)22。
第1差動(dòng)放大器50的各個(gè)差動(dòng)輸入端子與第4電容器C4和第5電容器C5連接。第4電容器C4和第5電容器C5與圖3的第1電容器C1相當(dāng)。連接了第1差動(dòng)放大電路50的差動(dòng)輸出端子和差動(dòng)輸入端子的第4反饋路徑82和第5反饋路徑84相當(dāng)于圖3的第1反饋路徑36。第4反饋路徑82和第5反饋路徑84中設(shè)置的第9開(kāi)關(guān)74和第10開(kāi)關(guān)76相當(dāng)于圖3的第2開(kāi)關(guān)32。
以上的電路在原理上與圖3所示的第1比較器A1同樣地動(dòng)作，所以省略有關(guān)詳細(xì)動(dòng)作的說(shuō)明。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，也可以用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)與實(shí)施例1同樣控制容易的滯后電路。
(實(shí)施例3)本實(shí)施例的AD變換電路是流水線(pipe line)型AD變換電路。
圖7表示實(shí)施例3的AD變換電路的結(jié)構(gòu)。AD變換電路200由s個(gè)級(jí)構(gòu)成，各級(jí)中進(jìn)行每次數(shù)位的AD變換。這里，在AD變換電路200中包括從第1級(jí)202、第2級(jí)204、第3級(jí)206到第s級(jí)208的級(jí)。第1級(jí)202將輸入電壓Vin+和Vin-變換為數(shù)位的數(shù)字值后傳送到信號(hào)生成電路210，將變換后的值進(jìn)行從原來(lái)的輸入值中減去放大后傳送到第2級(jí)204。第2級(jí)204也同樣地將輸入值變換為數(shù)位的數(shù)字值后將其傳送到信號(hào)生成電路210，將變換后的值從原來(lái)的輸入值中減去放大后傳送到第3級(jí)206。第3級(jí)206也將輸入值變換為數(shù)位的數(shù)字值后傳送到信號(hào)生成電路210，將變換后的值進(jìn)行從原來(lái)的輸入值中減去放大后傳送到下一級(jí)。最終級(jí)的第s級(jí)208將輸入的值變換為數(shù)位的數(shù)字值后傳送到信號(hào)生成電路210。
在通過(guò)第1級(jí)202變換后的值由第2級(jí)204進(jìn)行AD變換期間，第1級(jí)202對(duì)下一輸入值進(jìn)行AD變換。這樣，從第1級(jí)202、第2級(jí)204、第3級(jí)206到第s級(jí)208分別并行處理AD變換。各級(jí)中的AD變換例如僅進(jìn)行4位以下的數(shù)位的處理，所以處理速度快，而且在各級(jí)中同時(shí)進(jìn)行處理，所以作為整體的處理速度提高。從各級(jí)輸出的數(shù)字信號(hào)由信號(hào)生成電路210集中、輸出。
圖8表示第1級(jí)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。第1級(jí)202包括采樣保持電路212、子AD變換電路214、子DA變換電路216、第1減法器218、第2減法器220、以及放大電路222。輸入電壓Vin+和Vin-被差動(dòng)輸入到采樣保持電路212而保持。采樣保持電路212保持的模擬值由子AD變換電路214變換為n位的數(shù)字值后被輸出到信號(hào)生成電路210，同時(shí)由子DA變換電路216變換為模擬值。第1減法器218和第2減法器220從采樣保持電路212中保持的值中減去由子DA變換電路216變換后的模擬值后將其差動(dòng)輸入到放大電路222。放大電路222放大從第1減法器218和第2減法器220接受的信號(hào)，將其傳送到下一級(jí)——第2級(jí)。
子AD變換電路214是與圖2的AD變換電路10同樣的快速型AD變換電路，盡管有位數(shù)的差異，但與實(shí)施例1、2的AD變換電路10同樣地動(dòng)作。因此，在子AD變換電路214中也與實(shí)施例1、2同樣可用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)控制容易的滯后電路。
以上，根據(jù)實(shí)施方式說(shuō)明了本發(fā)明。各實(shí)施方式是例示，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在其結(jié)構(gòu)元件和處理過(guò)程的組合上可進(jìn)行各種各樣的變形，這些變形也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。以下，列舉變形例。
在各實(shí)施例中，說(shuō)明了在初始化動(dòng)作中施加參照電壓Vref，在比較動(dòng)作中施加輸入電壓Vin的控制。在變形例中，也可以是在初始化動(dòng)作中施加輸入電壓Vin，在比較動(dòng)作中施加參照電壓Vref的控制。
權(quán)利要求
1.一種比較器，通過(guò)串聯(lián)連接的多個(gè)反轉(zhuǎn)電路來(lái)比較輸入電壓和參照電壓，其特征在于，所述比較器包括第1反轉(zhuǎn)電路，將輸入電壓和參照電壓的差分進(jìn)行反轉(zhuǎn)輸出；第2反轉(zhuǎn)電路，將所述第1反轉(zhuǎn)電路的輸出信號(hào)再次反轉(zhuǎn)輸出；反饋路徑，將所述第2反轉(zhuǎn)電路的輸出信號(hào)反饋到所述第1反轉(zhuǎn)電路的輸入端；以及電容器，被設(shè)置在所述反饋路徑中，產(chǎn)生滯后，以相對(duì)于所述輸入電壓的增減在所述第2反轉(zhuǎn)電路的增加閾值和減少閾值上產(chǎn)生差別。
2.如權(quán)利要求1所述的比較器，其特征在于，所述比較器還包括被設(shè)置在所述反饋路徑中、使對(duì)所述電容器施加的所述第2反轉(zhuǎn)電路的輸出信號(hào)導(dǎo)通或截止的電路。
3.如權(quán)利要求1或2所述的比較器，其特征在于，所述電容器在所述第2反轉(zhuǎn)電路的輸出信號(hào)從低電平變化為高電平時(shí)，具有略微增加所述輸入電壓和參照電壓的差分值的作用。
4.如權(quán)利要求1或2所述的比較器，其特征在于，所述比較器還包括第1開(kāi)關(guān)，導(dǎo)通/截止對(duì)所述第1反轉(zhuǎn)電路的輸入電壓的輸入；第2開(kāi)關(guān)，導(dǎo)通/截止對(duì)所述第1反轉(zhuǎn)電路的參照電壓的輸入；以及第3開(kāi)關(guān)，在將所述第1反轉(zhuǎn)電路的輸出信號(hào)反饋到所述第1反轉(zhuǎn)電路的輸入端的路徑中導(dǎo)通/截止該反饋，所述第1反轉(zhuǎn)電路的輸出信號(hào)在將第1開(kāi)關(guān)截止而將所述第2開(kāi)關(guān)、第3開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，穩(wěn)定在其電壓幅度的中間值，而在將所述第2開(kāi)關(guān)、第3開(kāi)關(guān)截止而將第1開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，成為所述輸入電壓和參照電壓的差分值，所述電容器在將所述第2開(kāi)關(guān)、第3開(kāi)關(guān)截止而將第1開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，使所述輸入電壓增加時(shí)的所述差分值略微增加。
5.一種AD變換電路，通過(guò)由串聯(lián)連接的多個(gè)反轉(zhuǎn)電路來(lái)比較輸入電壓和參照電壓的多個(gè)比較器而將模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)，其特征在于所述多個(gè)比較器的每一個(gè)比較器包括第1反轉(zhuǎn)電路，將輸入電壓和參照電壓的差分進(jìn)行反轉(zhuǎn)輸出；第2反轉(zhuǎn)電路，將所述第1反轉(zhuǎn)電路的輸出信號(hào)再次反轉(zhuǎn)輸出；反饋路徑，將所述第2反轉(zhuǎn)電路的輸出信號(hào)反饋到所述第1反轉(zhuǎn)電路的輸入端；以及電容器，被設(shè)置在所述反饋路徑中，產(chǎn)生滯后，以相對(duì)于所述輸入電壓的增減在所述第2反轉(zhuǎn)電路的增加閾值和減少閾值上產(chǎn)生差別。
6.如權(quán)利要求5所述的AD變換電路，其特征在于，所述AD變換電路還包括被設(shè)置在所述反饋路徑中、使對(duì)于所述電容器施加所述第2反轉(zhuǎn)電路的輸出信號(hào)導(dǎo)通或截止的電路。
7.如權(quán)利要求5或6所述的AD變換電路，其特征在于，所述電容器在所述第2反轉(zhuǎn)電路的輸出信號(hào)從低電平變化為高電平時(shí)，具有略微增加所述輸入電壓和參照電壓的差分值的作用。
8.如權(quán)利要求5或6所述的AD變換電路，其特征在于，所述AD變換電路還包括第1開(kāi)關(guān)，導(dǎo)通/截止對(duì)所述第1反轉(zhuǎn)電路的輸入電壓的輸入；第2開(kāi)關(guān)，導(dǎo)通/截止對(duì)所述第1反轉(zhuǎn)電路的參照電壓的輸入；以及第3開(kāi)關(guān)，在將所述第1反轉(zhuǎn)電路的輸出信號(hào)反饋到所述第1反轉(zhuǎn)電路的輸入端的路徑中導(dǎo)通/截止該反饋，所述第1反轉(zhuǎn)電路的輸出信號(hào)在將第1開(kāi)關(guān)截止而將所述第2開(kāi)關(guān)、第3開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，穩(wěn)定在其電壓幅度的中間值，而在將所述第2開(kāi)關(guān)、第3開(kāi)關(guān)截止而將第1開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，成為所述輸入電壓和參照電壓的差分值，所述電容器在將所述第2開(kāi)關(guān)、第3開(kāi)關(guān)截止而將第1開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，使所述輸入電壓增加時(shí)的所述差分值略微增加。
9.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，搭載了權(quán)利要求1或2所述的比較器。
10.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，搭載了權(quán)利要求5或6所述的AD變換電路。
11.一種攝影裝置，其特征在于，包括AD變換電路，該AD變換電路通過(guò)由串聯(lián)連接的多個(gè)反轉(zhuǎn)電路來(lái)比較輸入電壓和參照電壓的多個(gè)比較器而將模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)，所述AD變換電路中的所述多個(gè)比較器的每一個(gè)比較器包括第1反轉(zhuǎn)電路，將輸入電壓和參照電壓的差分進(jìn)行反轉(zhuǎn)輸出；第2反轉(zhuǎn)電路，將所述第1反轉(zhuǎn)電路的輸出信號(hào)再次反轉(zhuǎn)輸出；反饋路徑，將所述第2反轉(zhuǎn)電路的輸出信號(hào)反饋到所述第1反轉(zhuǎn)電路的輸入端；以及電容器，被設(shè)置在所述反饋路徑中，產(chǎn)生滯后，以相對(duì)于所述輸入電壓的增減在所述第2反轉(zhuǎn)電路的增加閾值和減少閾值上產(chǎn)生差別。
12.一種攝影裝置，其特征在于，包括透鏡，對(duì)被攝體的圖像進(jìn)行成像；CCD，通過(guò)所述透鏡而光學(xué)地取得被攝體的圖像后將其變換為電信號(hào)；AD變換電路，將從所述CCD接收的模擬電信號(hào)變換為數(shù)字值；圖像處理單元，對(duì)從所述AD變換電路接受的數(shù)字值進(jìn)行校正而生成數(shù)字圖像；顯示單元，使所述數(shù)字圖像顯示在畫面上；以及記錄單元，記錄所述數(shù)字圖像，所述AD變換電路通過(guò)由串聯(lián)連接的多個(gè)反轉(zhuǎn)電路來(lái)比較輸入電壓和參照電壓的多個(gè)比較器而將模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)，所述多個(gè)比較器的每一個(gè)比較器包括第1反轉(zhuǎn)電路，將輸入電壓和參照電壓的差分進(jìn)行反轉(zhuǎn)輸出；第2反轉(zhuǎn)電路，將所述第1反轉(zhuǎn)電路的輸出信號(hào)再次反轉(zhuǎn)輸出；反饋路徑，將所述第2反轉(zhuǎn)電路的輸出信號(hào)反饋到所述第1反轉(zhuǎn)電路的輸入端；以及電容器，被設(shè)置在所述反饋路徑中，產(chǎn)生滯后，以相對(duì)于所述輸入電壓的增減在所述第2反轉(zhuǎn)電路的增加閾值和減少閾值上產(chǎn)生差別。
全文摘要
提供一種比較器。在第1比較器(A
文檔編號(hào)H03M1/36GK1658510SQ20051000935
公開(kāi)日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2005年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月20日
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