JPH044774B2 - - Google Patents

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JPH044774B2
JPH044774B2 JP2362486A JP2362486A JPH044774B2 JP H044774 B2 JPH044774 B2 JP H044774B2 JP 2362486 A JP2362486 A JP 2362486A JP 2362486 A JP2362486 A JP 2362486A JP H044774 B2 JPH044774 B2 JP H044774B2
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circuit
bits
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converter
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  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 イ 産業上の利用分野 本発明は、高精度の高ビツトD/A(デジタ
ル/アナログ)変換器に関するもので、各種の
D/A変換器を具備する機器、例えば、音声合成
装置やCD(コンパクトデイスク)プレーヤ等に利
用されるものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. Field of Industrial Application The present invention relates to a high-precision, high-bit D/A (digital/analog) converter, and is applicable to devices equipped with various D/A converters, such as It is used in voice synthesizers, CD (compact disc) players, etc.

ロ 従来の技術 従来より種々の方式のD/A変換器が実用化さ
れている。特開昭57−23321号公報では、振幅変
調(AM)型とパルス幅変調(PWM)型の夫々
の長所を組み合わせ、高精度の抵抗が不要で変換
速度の速いD/A変換器が開示されている。しか
し、PWM型のD/A変換器のもつ高調波歪が大
きいという欠点があつた。これを解決すべくなさ
れたのが特願昭60−14032号である。これは、従
来のPWM型のD/A変換器のような、デジタル
データの内容に応じて1変換周期内のパルス幅を
変えるのに対して、1変換周期期間内において2
電位が入力デジタルデータに応じて広く分散する
ようにアナログ信号を出力させているので、この
D/A変換器の出力であるアナログ信号の高調波
スペクトルが高域で大きく低域で小さくなり、帯
域制限により高調波歪の低域を図るものである。
B. Prior Art Conventionally, various types of D/A converters have been put into practical use. Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-23321 discloses a D/A converter that combines the advantages of amplitude modulation (AM) type and pulse width modulation (PWM) type, does not require high precision resistors, and has high conversion speed. ing. However, the PWM type D/A converter had the drawback of high harmonic distortion. Japanese Patent Application No. 14032/1983 was made to solve this problem. Unlike conventional PWM type D/A converters, which change the pulse width within one conversion period depending on the content of digital data, this converter has two pulse widths within one conversion period.
Since the analog signal is output so that the potential is widely dispersed according to the input digital data, the harmonic spectrum of the analog signal that is the output of this D/A converter is large in the high range and small in the low range, and the band This restriction aims to reduce harmonic distortion in the low range.

最近のデジタル・オーデイオ分野等のD/A変
換器を必要とする機器においては、低価格化、低
消費電力化、そして小型化が要求されており、
D/A変換器においても同様の要求がされてい
る。
Recently, equipment that requires D/A converters, such as those used in the digital audio field, is required to be lower in price, lower in power consumption, and smaller in size.
Similar demands are made for D/A converters as well.

前述の特願昭60−14032号のAM型とPWM型を
組み合わせたD/A変換器において、小型化及び
低価格化を図るには、チツプサイズを小さくすれ
ばよく、それには、チツプサイズの大部分を占め
るAM型のD/A変換部における分圧回路を縮小
することが有効である。すなわち、AM型のD/
A変換部で処理するビツト数を減少させればよ
い。しかし、AM型のD/A変換部で処理するビ
ツト数を減少させると、PWM型のD/A変換部
で処理するビツト数が多くなるため、PWM型の
D/A変換部におけるクロツクパルスを計数する
計数回路の進数が大きくなり、その分変換速度が
遅くなる。これを避けるためには、クロツクパル
スの周波数を高くすればよいが、消費電力が増
し、バツテリ駆動には好ましくない。また、クロ
ツクパルスの周波数が高いと、スイツチングノイ
ズの増加や、実装時での不要輻射が発生し、D/
A変換器としての性能が劣化することになる。
In order to reduce the size and cost of the D/A converter that combines the AM type and PWM type described in the above-mentioned patent application No. 14032/1980, it is sufficient to reduce the chip size. It is effective to reduce the size of the voltage divider circuit in the AM type D/A conversion section, which occupies a large portion of the power supply. In other words, AM type D/
It is sufficient to reduce the number of bits processed by the A converter. However, if the number of bits processed by the AM type D/A converter is reduced, the number of bits processed by the PWM type D/A converter increases, so the clock pulses in the PWM type D/A converter need to be counted. The base number of the counting circuit increases, and the conversion speed decreases accordingly. In order to avoid this, it is possible to increase the frequency of the clock pulse, but this increases power consumption, which is not preferable for battery drive. In addition, if the frequency of the clock pulse is high, switching noise will increase and unnecessary radiation will occur during mounting, resulting in
The performance as an A converter will deteriorate.

ハ 発明が解決しようとする問題点 上述のように、AM型とPWM型を組み合わせ
たD/A変換器におけるチツプサイズの縮小化に
は種々の難点があり、小型で低価格のD/A変換
器の実現を困難にしていた。
C. Problems to be solved by the invention As mentioned above, there are various difficulties in reducing the chip size of a D/A converter that combines AM type and PWM type. This made it difficult to realize this.

本発明は、D/A変換器の性能を従来のものよ
り劣化させることなく、AM型のD/A変換部で
処理するビツト数を減少させて、AM型のD/A
変換部における分圧回路の縮小が図れるD/A変
換器を提供するものである。
The present invention reduces the number of bits processed by the AM type D/A converter without deteriorating the performance of the D/A converter compared to the conventional one.
The present invention provides a D/A converter in which the voltage dividing circuit in the conversion section can be reduced.

ニ 問題点を解決するための手段 本発明は、N(=M+K+J)ビツトのデジタ
ルデータに対応するアナログ信号を出力するD/
A変換器であり、 Nビツトのデジタルデータのうち上位Mビツト
をデコードするデコーダ、第1の基準電位と第2
の基準電位との間を2M個の抵抗により分圧する分
圧回路、該分圧回路から前記デコーダの出力に応
じた近接2電位を選択的に取り出す手段を備えた
第1のD/A変換回路と、 Nビツトのデジタルデータのうち中位Kビツト
のために設けられ、クロツクパルスを発生するク
ロツク発生手段、該クロツク発生手段からのクロ
ツクパルスを計数する2K進の計数回路、Nビツト
のうち中位Kビツトのデジタルデータと前記計数
回路の計数出力を入力とし、中位Kビツトのデジ
タルデータの内容に応じたパルス信号を出力する
パルス形成回路、該パルス形成回路の出力である
パルス信号に応じて前記第1のD/A変換回路か
ら出力される近接2電位のうち一方を選択し合成
する手段を備えた第2のD/A変換回路と、 Nビツトのデジタルデータのうち下位Jビツト
のために設けられ、前記第1の基準電位と前記分
圧回路の一端との間、及び前記第2の基準電位と
前記分圧回路の他端との間の夫々に接続された第
1、第2の抵抗網、Nビツトのうち下位Jビツト
のデジタルデータの内容に応じて、前記第1の抵
抗網の抵抗値と前記第2の抵抗網の抵抗値の総和
を一定に保ちつつ、これら第1、第2の抵抗網の
抵抗値を変化させる手段を備えた第3のD/A変
換回路と、を具備するものである。
D. Means for Solving the Problems The present invention provides a digital/digital converter that outputs an analog signal corresponding to N (=M+K+J) bits of digital data.
A converter, a decoder that decodes the upper M bits of N-bit digital data, and a first reference potential and a second
A first D/A conversion comprising a voltage dividing circuit that divides the voltage between a reference potential and a reference potential of the decoder using 2M resistors, and a means for selectively extracting two adjacent potentials from the voltage dividing circuit according to the output of the decoder. A clock generating means for generating clock pulses provided for the middle K bits of the N bits of digital data, a 2K counting circuit for counting the clock pulses from the clock generating means, and a clock generating means for generating clock pulses for the middle K bits of the N bits of digital data; A pulse forming circuit receives digital data of the middle K bits and the count output of the counting circuit and outputs a pulse signal according to the contents of the digital data of the middle K bits, and a pulse forming circuit receives the digital data of the middle K bits and outputs a pulse signal according to the contents of the digital data of the middle K bits, a second D/A converter circuit comprising means for selecting and combining one of two adjacent potentials outputted from the first D/A converter circuit; a first reference potential and a second end connected to the first reference potential and one end of the voltage divider circuit, and between the second reference potential and the other end of the voltage divider circuit, respectively. According to the content of the digital data of the lower J bits among the N bits, the second resistor network maintains the sum of the resistance values of the first resistor network and the second resistor network constant. 1. A third D/A conversion circuit including means for changing the resistance value of the second resistor network.

ホ 作用 Nビツトのデジタルデータのうち下位Jビツト
のデータが第3の変換回路に与えられ、Jビツト
のデータに応じて、第1のD/A変換回路におけ
る分圧回路の両端にかかる電位を、その電位差が
一定の状態で変化させ、この分圧回路から分圧し
てとりだされる電位を変化させる。そして第1の
D/A変換回路から、上位Mビツトのデータに応
じて、この分圧回路からとりだされる近接2電位
が選択されて出力され、更に第2のD/A変換回
路から、中位Kビツトのデータに応じて、この近
接2電位のうち一方が選択され合成されて、Nビ
ツトのデジタルデータに対するアナログ信号が出
力される。
E. Effect The lower J bit data of the N bit digital data is given to the third conversion circuit, and the potential applied to both ends of the voltage dividing circuit in the first D/A conversion circuit is changed according to the J bit data. , the potential difference is changed in a constant state, and the potential that is divided and taken out from this voltage dividing circuit is changed. Then, the first D/A converter circuit selects and outputs the two adjacent potentials taken out from this voltage divider circuit according to the data of the upper M bits, and the second D/A converter circuit selects and outputs them. One of these two adjacent potentials is selected and combined in accordance with the middle K-bit data, and an analog signal corresponding to the N-bit digital data is output.

ヘ 実施例 第1図は本発明であるD/A変換器の概略構成
図である。(1)は第1のD/A変換回路で、入力さ
れたN(=M+K+J)ビツトのデジタルデータ
のうち上位Mビツトのデジタルデータをデコード
するデコーダ11と、2M個の抵抗Rで構成されて
その両端にかかる電位の電位差を分圧する分圧回
路12と、前記デコーダ11の出力に応じて前記
分圧回路12から近接2電位V1,V2を選択して
取り出すスイツチング回路13とからなる。(2)は
第2のD/A変換回路で、クロツクパルスを発生
するクロツクパルス発生部21と、該クロツクパ
ルス発生部21からのクロツクパルスを計数する
2K進の計数回路22と、Nビツトのうち中位Kビ
ツトのデータと前記計数回路22からの出力を入
力とし、Kビツトのデータに応じたパルス幅をも
つパルス信号を出力するパルス形成回路23と、
インバータ24aと相補的に作用する2つのスイ
ツチングトランジスタ24b,24cで構成され
て前記パルス信号に応じて、前記第1のD/A変
換回路1から出力される近接2電位V1,V2のう
ち一方を選択して合成する選択合成回路24と、
ローパスフイルタ25とからなる。3は第3の
D/A変換回路としてのレベルシフト回路であ
り、第1の基準電位Vref1と前記分圧回路12の
一端との間、第2基準電位Vref2と前記分圧回路
12の他端との間に設けられている。このレベル
シフト回路3にはNビツトのうち下位Jビツトの
データが入力されており、このデータに応じて、
前記分圧回路12の両端にかかる電位を、その電位
差を保つたまま変化させる。
F. Embodiment FIG. 1 is a schematic diagram of a D/A converter according to the present invention. (1) is the first D/A conversion circuit, which is composed of a decoder 11 that decodes the upper M bits of digital data of input N (=M+K+J) bits, and 2M resistors R. and a switching circuit 13 that selects and extracts two adjacent potentials V 1 and V 2 from the voltage divider circuit 12 according to the output of the decoder 11. . (2) is a second D/A conversion circuit, which includes a clock pulse generator 21 that generates clock pulses and counts the clock pulses from the clock pulse generator 21.
2 K -ary counting circuit 22, a pulse forming circuit which takes as input the middle K bit data of the N bits and the output from the counting circuit 22, and outputs a pulse signal having a pulse width corresponding to the K bit data. 23 and
It is composed of two switching transistors 24b and 24c that act complementary to the inverter 24a, and in response to the pulse signal, the two adjacent potentials V 1 and V 2 outputted from the first D/A conversion circuit 1 are a selection synthesis circuit 24 that selects and synthesizes one of the two;
It consists of a low pass filter 25. Reference numeral 3 denotes a level shift circuit as a third D/A conversion circuit, which is connected between the first reference potential Vref1 and one end of the voltage dividing circuit 12, and between the second reference potential Vref2 and the other end of the voltage dividing circuit 12. is established between. Data of the lower J bits among the N bits is input to this level shift circuit 3, and according to this data,
The potential applied to both ends of the voltage dividing circuit 12 is changed while maintaining the potential difference.

以下にN=16とし、その入力データa15,a14,
…,a0のうち第1のD/A変換回路1へ上位の
a15,a14,…a8の8ビツト(M=8)第2の
D/A変換回路2へ中位のa7,a6,a5,a4の4
ビツト(K=4)、第3のD/A変換回路3へ下
位のa3,a2,a1,a0の4ビツト(J=4)を与
えるように構成した場合について説明する。
Below, N=16 and the input data a15, a14,
..., a0 to the first D/A conversion circuit 1.
8 bits of a15, a14, ... a8 (M = 8) to the second D/A conversion circuit 2 4 of medium a7, a6, a5, a4
A case will be described in which the lower 4 bits a3, a2, a1, and a0 (J=4) are supplied to the third D/A conversion circuit 3.

第2図は、第3のD/A変換回路であるレベル
シフト回路3の回路構成図である。このレベルシ
フト回路3は第1のD/A変換回路1の分圧回路
12と第1の基準電位Vref1、第2の基準電位
Vref2の間に設けられていて、下位Jビツトのデ
ータa3,a2,a1,a0が与えられる。分圧回路1
2の一端とVref1との間には抵抗R1,R2,R3
R4がこの順で直列接続されており、また分圧回
路12の他端とVref2との間には抵抗R5,R6
R7,R8がこの順で直列に接続されている。抵抗
R1の両端間には抵抗R9とスイツチトランジスタ
T1との直列回路が分圧回路12側になるように
して接続されている。同様にして抵抗R2,R3
R4,R5,R6,R7,R8の夫々に、抵抗R10,R11
R12,R13,R14,R15,R16の夫々と、スイツチト
ランジスタT2,T3,T4,T5,T6,T7,T8
夫々との直列回路が、抵抗が分圧回路12側とな
るようにして接続されている。そしてJ(=4)
ビツトのデータa0,a1,a2、a3の夫々は、スイ
ツチトランジスタT1,T2,T3,T4の夫々のゲー
トの直接、またスイツチトランジスタT5,T6
T7,T8の夫々のゲートにインバータ40を介し
て与えられる。
FIG. 2 is a circuit configuration diagram of the level shift circuit 3, which is the third D/A conversion circuit. This level shift circuit 3 includes a voltage dividing circuit 12 of the first D/A conversion circuit 1, a first reference potential Vref1, and a second reference potential Vref1.
It is provided between Vref2 and receives lower J bit data a3, a2, a1, and a0. Voltage divider circuit 1
Between one end of 2 and Vref1 are resistors R 1 , R 2 , R 3 ,
R 4 are connected in series in this order, and resistors R 5 , R 6 ,
R 7 and R 8 are connected in series in this order. resistance
A resistor R9 and a switch transistor are connected across R1 .
The series circuit with T 1 is connected to the voltage dividing circuit 12 side. Similarly, resistors R 2 , R 3 ,
Resistors R 10 , R 11 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 respectively,
A series circuit of R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 and each of the switch transistors T 2 , T 3 , T 4 , T 5 , T 6 , T 7 , T 8 has a resistor. It is connected so as to be on the voltage dividing circuit 12 side. And J (=4)
Bit data a0, a1, a2, a3 are transmitted directly to the respective gates of switch transistors T 1 , T 2 , T 3 , T 4 and also to switch transistors T 5 , T 6 ,
It is applied to the gates of T 7 and T 8 via an inverter 40.

抵抗R1〜R16及び分圧回路12の抵抗Rの抵抗
値を夫々符号どおりとすると、各抵抗値は次の関
係式を成立するように定められている。
Assuming that the resistance values of the resistors R 1 to R 16 and the resistor R of the voltage dividing circuit 12 are as indicated by the symbols, each resistance value is determined so as to satisfy the following relational expression.

R1,〜,R8=R R9=R13=255×R (2K+J−1)×R R10=R14=127×R (2K+J-1−1)×R R11=R15=63×R (2K+J-2−1)×R R12=R16=31×R (2K+J-3−1)×R 分圧回路12の一端AとVref1との間の抵抗値
をRA、他端BとVref2との間の抵抗値をRBとする
と、スイツチトランジスタT1又はT5がオンした
場合には、RA又はRBはR−255R×R/(255R+
R)=R/256だけ小さくなる。同様に T2又はT6がオンした場合、RA又はRBはR/
128 T3又はT7がオンした場合、RA又はRBはR/64 T4又はT8がオンした場合、RA又はRBはR/32 だけ、夫々小さくなる。
R 1 , ~, R 8 = R R 9 = R 13 = 255 x R (2 K+J -1) x R R 10 = R 14 = 127 x R (2 K+J-1 -1) x R R 11 = R 15 = 63 x R (2 K+J-2 -1) x R R 12 = R 16 = 31 x R (2 K+J-3 -1) x R One end A of voltage divider circuit 12 and Vref1 Let R A be the resistance value between the terminal B and Vref2, and R B be the resistance value between the other end B and Vref2. When the switch transistor T 1 or T 5 is turned on, R A or R B becomes R-255R. ×R/(255R+
R) = R/256 smaller. Similarly, when T 2 or T 6 is turned on, R A or R B becomes R/
128 When T 3 or T 7 is turned on, R A or R B becomes R/64 When T 4 or T 8 is turned on, R A or R B becomes smaller by R/32, respectively.

インバータ40の存在により、スイツチトラン
ジスタT1〜T4と、T5〜T8とは相補的にオン、オ
フするからa0〜a3の値によらず、Vref1とVref2
との間の抵抗値Rjは、 Rj=(216+8−15/256)R に保たれる。即ち、点Aと点Bとの間の電位差は
一定に保たれながら、a0〜a3の値に応じて、RA
RBを0,R/256,2R/256…,15R/256に変化
させるので、分圧回路12の分圧出力端子のレベ
ル、つまりはV1,V2を16階調(4ビツト分)シ
フトできる。
Due to the presence of the inverter 40, switch transistors T 1 to T 4 and T 5 to T 8 are turned on and off in a complementary manner, so Vref1 and Vref2 are
The resistance value Rj between the two is maintained at Rj=(2 16 +8− 15 /256)R. That is, while the potential difference between point A and point B is kept constant, R A ,
Since R B is changed to 0, R/256, 2R/256..., 15R/256, the level of the divided voltage output terminal of the voltage dividing circuit 12, that is, V 1 and V 2 , is changed to 16 gradations (4 bits). Can be shifted.

ここで、N(=16)のビツトデータのうち最小
分解能(1LSB)の1ビツトが変化する場合につ
いて述べる。
Here, a case will be described in which one bit of the minimum resolution (1LSB) among N (=16) bit data changes.

J=4ビツトのデータa0,a1,a2,a3がa0=
a1=a2=a3=0の時、 RA=4R RB=4R−15R/256 となり、点Bでの電位VB(0)は VB(0)=(Vref1−Vref2)×(4R−15R/256)Rj となる。
J = 4 bits of data a0, a1, a2, a3 are a0 =
When a1 = a2 = a3 = 0, R A = 4R R B = 4R - 15R / 256, and the potential V B (0) at point B is V B (0) = (Vref1 - Vref2) x (4R - 15R/256) Rj.

次にa0=1,a1=a2=a3=0の時、 RA=4R−R/256 RB=4R−14R/256 となり、点Bでの電位VB(1)は、 VB(1)=(Vref1−Vref2)×(4R−14R/256)Rj となる。従つてVB(0)とVB(1)との電位差ELSBは ELSB={(Vref1−Vref2)×R/Rj}/256 である。分圧回路12の分圧出力端子間の電圧ス
テツプeMは、 eM=(Vref1−Vref2)×R/Rj であるので、ELSBは分圧回路12によつて分割さ
れた電位を更に1/256(=1/28)に分割してい
ることを示している。
Next, when a0=1, a1=a2=a3=0, R A =4R-R/256 R B =4R-14R/256, and the potential V B (1) at point B is V B (1 )=(Vref1−Vref2)×(4R−14R/256)Rj. Therefore, the potential difference E LSB between V B (0) and V B (1) is E LSB = {(Vref1 - Vref2) x R/Rj}/256. Since the voltage step e M between the divided voltage output terminals of the voltage dividing circuit 12 is e M = (Vref1 - Vref2) x R/Rj, E LSB is the potential divided by the voltage dividing circuit 12. /256 (=1/2 8 ).

つまり、第3のD/A変換回路であるレベルシ
フト回路3では、入力されたJ=4ビツトのデー
タa3〜a0に応じて、分圧回路12から分圧出力
されている電位をシフトしている。
In other words, the level shift circuit 3, which is the third D/A conversion circuit, shifts the potential divided and output from the voltage dividing circuit 12 according to the input J=4 bit data a3 to a0. There is.

第1のD/A変換回路1では、入力されたM=
8ビツトのデータa15〜a8をデコーダ11でデコ
ードし、レベルシフトされている分圧回路12の
分圧出力のうち、近接2電位V1,V2をスイツチ
ング回路13にてデコード結果に基づいて選択出
力している。
In the first D/A conversion circuit 1, the input M=
The 8-bit data a15 to a8 are decoded by the decoder 11, and from among the level-shifted divided voltage outputs of the voltage dividing circuit 12, two adjacent potentials V 1 and V 2 are selected by the switching circuit 13 based on the decoding results. It is outputting.

さて、第2のD/A変換回路2では、クロツク
発生部21から出力されるクロツクパルスを2K
の計数回路22で2K個カウントする間(1変換期
間)に入力されるKビツトのデータa7〜a4に応
じたパルス信号をパルス形成回路23から出力す
る。第3図にK=4ビツト対応のパルス形成回路
23の概略回路図を示す。
Now, in the second D/A conversion circuit 2, the K-bit data inputted while the 2K- base counting circuit 22 counts 2K clock pulses output from the clock generator 21 (one conversion period). Pulse signals corresponding to a7 to a4 are output from the pulse forming circuit 23. FIG. 3 shows a schematic circuit diagram of the pulse forming circuit 23 corresponding to K=4 bits.

パルス形成回路23は、計数回路22の計数出
力Q1,Q2,Q3,Q4とクロツク発生部21からの
クロツクパルスCLKを入力して、夫々クロツク
パルスCLKをクロツク入力端に受け、D入力端
に夫々計数出力Q2,Q3,Q4を入力する第1、第
2、第3Dフリツプフロツプ26,27,28と、
Kビツトのデータのうちビツトデータa7と計数
出力Q1を入力とする第1アンドゲート29と、
ビツトデータa6と計数出力Q2と第1Dフリツプフ
ロツプ26の出力とを入力する第2アンドゲー
ト30と、ビツトデータa5と計数出力Q3と第2D
フリツプフロツプ27の出力とを入力する第3
アンドゲート31と、ビツトデータa4と計数出
力Q4と第3Dフリツプフロツプ28の出力とを
入力する第4のアンドゲート32と、これら第
1、第2、第3、第4アンドゲート29,30,
31,32の各出力C1,C2,C3,C4を入力する
オアゲート33とを備えており、オアゲート33
の出力C0は選択合成回路24に出力される。
The pulse forming circuit 23 inputs the count outputs Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 4 of the counting circuit 22 and the clock pulse CLK from the clock generator 21, receives each clock pulse CLK at its clock input terminal, and receives the clock pulse CLK at its D input terminal. first, second, and third D flip-flops 26, 27, and 28 which input counting outputs Q 2 , Q 3 , and Q 4 respectively;
a first AND gate 29 which receives bit data a7 of the K-bit data and count output Q1 ;
A second AND gate 30 inputs the bit data a6, the counting output Q2 , and the output of the first D flip-flop 26, the bit data a5, the counting output Q3 , and the second D flip-flop 26;
The third input terminal inputs the output of the flip-flop 27.
an AND gate 31, a fourth AND gate 32 which inputs the bit data a4, the counting output Q4 , and the output of the 3D flip-flop 28;
31, 32, and an OR gate 33 which inputs each output C 1 , C 2 , C 3 , C 4 .
The output C 0 is output to the selection and synthesis circuit 24.

つまり、入力デジタルデータの桁の高低と計数
回路22出力の高低とが逆順になるように組み合
わされており、アンドゲート29,30,31,
32へ入力されており、また、計数回路22出力
の最下位桁以外のQ2,Q3,Q4は、夫々計数対象
のクロツクパルスCLKにて駆動されるDフリツ
プフロツプ26,27,28にも与えられ、これ
らフリツプフロツプの出力もQ2,Q3,Q4と同様
にアンドゲート30,31,32へ与えられてい
る。
In other words, the high and low digits of the input digital data and the high and low output of the counting circuit 22 are combined in reverse order, and the AND gates 29, 30, 31,
Q 2 , Q 3 , and Q 4 other than the least significant digit of the output of the counting circuit 22 are also applied to D flip-flops 26 , 27 , and 28 , which are driven by the clock pulse CLK to be counted, respectively. The outputs of these flip-flops are also applied to AND gates 30, 31, and 32 in the same way as Q 2 , Q 3 , and Q 4 .

このパルス形成回路23の典型的な動作を説明
するための第4図にはそれぞれ1変換周期に相当
する第1、第2、第3期間(T1)(T2)(T3)に
おいてそれぞれK=4ビツトのデータとしてデー
タ「12」(a4=0,a5=0,a6=0,a7=1),
データ「8」(a4=0,a5=0,a6=0,a7=
1)、及びデータ「1」(a4=1,a5=0,a6=
0,a7=0)が第2D/A変換回路2にそれぞれ
入力されるケースを示している。第1期間(T1
においてはビツトデータa6,a7に有意の情報
“1”が付与されるので、第1、第2アンドゲー
ト29,30にそれぞれアンドゲート出力C11
びC21が現れる。一方第3、第4アンドゲート3
1,32には有意の情報がないのでオアゲート3
3出力C0にはC11,C21の論理和C01が現れる。こ
のC01はパルス幅の総和、つまり“1”である期
間の総和で「12」を表わすパルス信号となつてお
り、第1期間(T1)の全体に亘つて略均等に
“1”,“0”の夫々が分布するパルス幅、パルス
周期となつている。
FIG. 4 for explaining the typical operation of this pulse forming circuit 23 shows the first, second, and third periods (T 1 , T 2 , and T 3 ) corresponding to one conversion period, respectively. Data “12” (a4=0, a5=0, a6=0, a7=1) as K=4-bit data,
Data “8” (a4=0, a5=0, a6=0, a7=
1), and data “1” (a4=1, a5=0, a6=
0, a7=0) are respectively input to the second D/A conversion circuit 2. First period (T 1 )
Since significant information "1" is given to bit data a6 and a7, AND gate outputs C11 and C21 appear in the first and second AND gates 29 and 30, respectively. On the other hand, the third and fourth AND gate 3
Since there is no significant information in 1 and 32, OR gate 3
The logical sum C 01 of C 11 and C 21 appears in the 3 output C 0 . This C 01 is a pulse signal that represents "12" as the sum of the pulse widths, that is, the sum of the periods in which it is "1", and the pulses are "1", "1", and "1" almost evenly throughout the first period (T 1 ). These are the pulse width and pulse period in which each “0” is distributed.

第2期間(T2)においてはビツトデータa7の
み有意の情報“1”が入力されるのでオアゲート
33からは第1アンドゲート29出力C12に一致
するパルス信号C02が出力される。このC02はAパ
ルス幅の総和で「8」を表わすパルス信号となつ
ており、第2期間(T2)の全体に亘つて略均等
に“1”,“0”の夫々が分布するパルス幅、パル
ス周期となつている。
During the second period (T 2 ), only bit data a7 receives significant information "1", so the OR gate 33 outputs a pulse signal C 02 that matches the output C 12 of the first AND gate 29. This C 02 is a pulse signal that represents "8" as the sum of the A pulse widths, and is a pulse in which "1" and "0" are distributed approximately evenly throughout the second period (T 2 ). width and pulse period.

更に、デジタルデータ「1」の入力される第3
期間(T3)においてはビツトデータa4にのみ有
意の情報“1”が入力されるから、オアゲート3
3からは第4アンドゲート32出力C43に一致す
るパルス信号C03が出力される。
Furthermore, the third
During period (T 3 ), significant information “1” is input only to bit data a4, so OR gate 3
3 outputs a pulse signal C 03 that matches the output C 43 of the fourth AND gate 32.

このように入力されるデジタルデータの如何を
問わず、入力データに応じてパルス幅とパルス周
期とが、パルスが1変換期間内で略均等に分散す
るように変化し、また、パルス幅の総和が定ま
る。これは入力デジタルデータのビツト数Kが4
より大きい値であつても同じである。
Regardless of the digital data that is input in this way, the pulse width and pulse period change according to the input data so that the pulses are approximately evenly distributed within one conversion period, and the total pulse width is determined. This means that the number of bits K of input digital data is 4.
The same applies even if the value is larger.

このようにして出力されたパルス信号C0は、
選択合成回路24へ入力される。選択合成回路2
4は、パルス信号が直接そのゲートに与えられる
スイツチングトランジスタ24bと、パルス信号
が与えられるインバータ24aと、このインバー
タ24aを介してパルス信号がそのゲートに与え
られるスイツチングトランジスタ24cとからな
り、両トランジスタ24b,24cの接続モード
をローパスフイルタ25に接続してアナログ信号
Voutを得ている。パルス形成回路23の出力パ
ルス信号が“1”である間、トランジスタ24b
がオンして、第1のD/A変換回路1から出力さ
れている第1電位V1が選択され、パルス信号
“0”である間、トランジスタ24cがオンして
第2電位V2が選択される。これらの電位は時系
列的に合成され、ローバスフイルタ25にて高調
波成分が除去されて出力される。
The pulse signal C 0 output in this way is
It is input to the selection synthesis circuit 24. Selection synthesis circuit 2
4 consists of a switching transistor 24b to which a pulse signal is directly applied to its gate, an inverter 24a to which a pulse signal is applied, and a switching transistor 24c to which a pulse signal is applied to its gate via this inverter 24a. The connection mode of the transistors 24b and 24c is connected to the low-pass filter 25 to generate an analog signal.
You're getting Vout. While the output pulse signal of the pulse forming circuit 23 is “1”, the transistor 24b
is turned on and the first potential V1 output from the first D/A conversion circuit 1 is selected, and while the pulse signal is "0", the transistor 24c is turned on and the second potential V2 is selected. be done. These potentials are synthesized in time series, harmonic components are removed by a low-pass filter 25, and output.

第1のD/A変換回路1から出力されるV1
V2は、前述の説明から、以下にように表わせる。
V 1 output from the first D/A conversion circuit 1,
From the above explanation, V 2 can be expressed as follows.

V2={(Vref1−Vref2)/Rj}×{4R−15R/
256+(a15×27+a14×z6…+a8×20)R+
(a3×23+a2×22+a1×21+a0×20)×R/
256} =Vconst+(a15×27+a14×26+…+a8×
20)×eM+(a3×23+a2×22+a1×21+a0×
20)×eM/256 V1=V2+eM 但しVconst=(Vref1−Vref2)×(4R−15R/
256)/Rj このD/A変換器の出力Voutは、第2のD/
A変換回路2にて、eM(=V1−V2)の電位を16
(=2K)分割して合成されて出力されるものであ
るので、 Vout=V2+(a7×23+a6×22+a5×21+a4×
20)×eM/16 である。従つて Vout=Vconst+(a15×27+a14×26+…+a8
×20)×eM+(a7×23+a6×22+a5×21+a4
×20)×eM/16+(a3×23+a2×22+a1×21
+a0×20)eM/256=(a15×27+a14×26
…+a8×20+a7×23+a6×22+a5×21+a4
×20+a3×23+a2×22+a1×21+a0×20
×eM/256+Vconst となる。つまり第1図では、eM/256をLSBとす
る16ビツトのD/A変換機となる。
V 2 = {(Vref1−Vref2)/Rj}×{4R−15R/
256+(a15×2 7 +a14×z 6 …+a8×2 0 )R+
(a3×2 3 +a2×2 2 +a1×2 1 +a0×2 0 )×R/
256} =Vconst+(a15×2 7 +a14×2 6 +…+a8×
2 0 ) × e M + (a3 × 2 3 + a2 × 2 2 + a1 × 2 1 + a0 ×
2 0 ) × e M / 256 V 1 = V 2 + e M However, Vconst = (Vref1 − Vref2) × (4R − 15R /
256)/Rj The output Vout of this D/A converter is
In the A conversion circuit 2, the potential of e M (=V 1 - V 2 ) is set to 16
(= 2K ) is divided and combined and output, so Vout=V 2 + (a7×2 3 + a6×2 2 + a5×2 1 + a4×
2 0 )×e M /16. Therefore, Vout=Vconst+(a15×2 7 +a14×2 6 +…+a8
×2 0 )×e M +(a7×2 3 +a6×2 2 +a5×2 1 +a4
×2 0 )×e M /16+(a3×2 3 +a2×2 2 +a1×2 1
+a0×2 0 ) e M /256=(a15×2 7 +a14×2 6 +
…+a8×2 0 +a7×2 3 +a6×2 2 +a5×2 1 +a4
×2 0 +a3×2 3 +a2×2 2 +a1×2 1 +a0×2 0 )
×e M /256+Vconst. In other words, in FIG. 1, it is a 16-bit D/A converter with e M /256 as the LSB.

従来のもののように第1のD/A変換回路と第
2のD/A変換回路のみの組み合わせによるD/
A変換回路に較べて、本発明のD/A変換機で
は、各D/A変換回路に入力するビツト数の低減
がされる。第2のD/A変換回路(PWM型)に
おける入力ビツト数が8ビツトである場合、計数
回路のクロツク周波数はサンプリング周期
44.1KHzの28倍の11.29KHz以上を必要とするが、
これが4ビツトであれば、クロツク周期は24倍の
705.6KHz以上でよいことになる。これは、D/
A変換器として、低消費電力化になり、また、高
周波クロツクパルスによるスイツチングノイズ及
び不要輻射の少ない、高性能なものが実現でき
る。
D/A converter is a combination of only the first D/A converter circuit and the second D/A converter circuit like the conventional one.
Compared to A conversion circuits, the D/A converter of the present invention reduces the number of bits input to each D/A conversion circuit. When the number of input bits in the second D/A conversion circuit (PWM type) is 8 bits, the clock frequency of the counting circuit is equal to the sampling period.
It requires 11.29KHz or more, which is 28 times 44.1KHz, but
If this is 4 bits, the clock period is 24 times
705.6KHz or higher is sufficient. This is D/
As an A converter, it is possible to realize a high performance device that consumes less power and has less switching noise and unnecessary radiation due to high frequency clock pulses.

また、第1のD/A変換回路(AM型)に入力
されるビツト数が減少すれば、それだけ高精度の
抵抗を少くなくできるので、チツプサイズの小型
化ができる。特に抵抗の数は2M個であるのでその
効果は非常に大きい。
Furthermore, if the number of bits input to the first D/A conversion circuit (AM type) is reduced, the number of high-precision resistors can be reduced accordingly, and the chip size can be reduced. Especially since the number of resistors is 2M , the effect is very large.

尚、第3のD/A変換回路であるレベルシフト
回路に用いる抵抗はR1〜R8の低抵抗値のものに
R9〜R16の高抵抗値のものを並列接続して、全体
としての抵抗値をデジタル的に変換するようにし
ているので、R9〜R16の高抵抗値のものには高精
度は必要とされない。例えば、抵抗R1,R5,R9
R13にて16ビツトの最小分解能(LSB)を表わす
こととしているが、R1,R5とR9,R13にて16ビッ
トの最小分解能(LSB)を表わすこととしてい
るが、R1,R5とR9,R13に要求される抵抗比(±
1/2LSBに入る範囲)は、1:170〜511であり、
R9,R13には分圧回路に用いられる抵抗ほど精度
を必要としない。従つて第3のD/A変換回路が
増すことになるチツプサイズの増加量は僅かであ
る。
Note that the resistors used in the level shift circuit, which is the third D/A conversion circuit, should have a low resistance value of R 1 to R 8 .
High resistance values of R 9 to R 16 are connected in parallel and the overall resistance value is digitally converted, so the high resistance values of R 9 to R 16 do not have high accuracy. Not needed. For example, resistors R 1 , R 5 , R 9 ,
R 13 represents the minimum resolution (LSB) of 16 bits, but R 1 , R 5 , R 9 , and R 13 represent the minimum resolution (LSB) of 16 bits. The resistance ratio required for R 5 , R 9 and R 13
The range that falls within 1/2LSB is 1:170 to 511,
R 9 and R 13 do not require as much precision as the resistors used in voltage divider circuits. Therefore, the amount of increase in chip size due to the addition of the third D/A conversion circuit is small.

第5図は、第3のD/A変換回路の他の例を示
している。第5図においては、Jビツトのデータ
のデコーダ41を備えており、また分圧回路12
に直列接続される抵抗はR20,R30の片側各1個
とし、これらの抵抗R20,R30に入力デジタルデ
ータに応じて1つ又は複数の高抵抗が並列接続さ
れるようにしたものである。
FIG. 5 shows another example of the third D/A conversion circuit. In FIG. 5, a decoder 41 for J-bit data is provided, and a voltage dividing circuit 12 is provided.
The resistors connected in series are one each on each side of R 20 and R 30 , and one or more high resistances are connected in parallel to these resistors R 20 and R 30 depending on the input digital data. It is.

即ち、抵抗R20には抵抗R21,R22,R23…Ro
びスイツチトランジスタTnの直列回路が並列的
に接続されており、トランジスタTnと抵抗R20
を信号ラインと各抵抗R21,R22,R23…Roの接続
モードとの間にスイツチトランジスタT21,T22
T23…,が接続されている。抵抗R30側にも同様
に抵抗R31,R32,R33…Rm及びスイツチトラン
ジスタT31,T32,T33…,Tmが接続されている。
That is, a series circuit of resistors R 21 , R 22 , R 23 . . . R o and a switch transistor Tn is connected in parallel to the resistor R 20, and the transistor Tn and the resistor R 20 are connected to the signal line and each resistor R 21 , R 22 , R 23 ... between the connection mode of R o and the switch transistors T 21 , T 22 ,
T 23 ..., is connected. Similarly, resistors R 31 , R 32 , R 33 , . . . , Rm and switch transistors T 31 , T 32 , T 33 , . . . , Tm are connected to the resistor R 30 side.

Jビツトのデータはデコーダ41に入力され
る。デコーダは入力データに応じてスイツチトラ
ンジスタT21,T22,T23…,Tnのうち1つと、
スイツチトランジスタT31,T32,T33…Tmのう
ち1つとをオンさせるべき信号を発し、オンした
トランジスタにて定まる1つ又は複数の高抵抗
R21,R22,…,R31,R32,…等をR20,R30
夫々と並列に接続させて、分圧回路12の分圧出
力をレベルシフトさせるものである。
J-bit data is input to a decoder 41. The decoder selects one of the switch transistors T 21 , T 22 , T 23 . . . , Tn according to the input data,
A signal to turn on one of the switch transistors T 31 , T 32 , T 33 ...Tm is generated, and one or more high resistances are determined by the turned on transistor.
By connecting R 21 , R 22 , . . . , R 31 , R 32 , .

ト 発明の効果 本発明は以上の説明から明らかな如く、AM型
の第1のD/A変換回路と、PWM型の第2の
D/A変換回路と、レベルシフト回路による第3
のD/A変換回路で、1つのD/A変換器を構成
しているので、各変換回路に入力されるデータの
ビツト数が低減でき、D/A変換器のチツプサイ
ズの縮小化、消費電力の低下及び、低ノイズ化を
図ることができる。
G. Effects of the Invention As is clear from the above description, the present invention includes an AM-type first D/A conversion circuit, a PWM-type second D/A conversion circuit, and a third D/A conversion circuit using a level shift circuit.
Since one D/A converter is made up of several D/A conversion circuits, the number of bits of data input to each conversion circuit can be reduced, reducing the chip size of the D/A converter and reducing power consumption. It is possible to reduce the noise and reduce the noise.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の実施例の概略構成図、第2図
は第3の変換回路の回路構成図、第3図は第2の
変換回路の概略回路図、第4図はパルス形成回路
の動作説明のタイムチヤート、第5図は第3の
D/A変換回路の他の実施例の回路構成図であ
る。 1……第1のD/A変換回路、2……第2の
D/A変換回路、3……第3のD/A変換回路、
11……デコーダ、12……分圧回路、13……
スイツチング回路、21……クロツク発生部、2
2……計数回路、23……パルス形成回路、24
……選択合成回路、25……ローパスフイルタ。
FIG. 1 is a schematic diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of a third conversion circuit, FIG. 3 is a schematic circuit diagram of a second conversion circuit, and FIG. 4 is a diagram of a pulse forming circuit. A time chart for explaining the operation, and FIG. 5 is a circuit configuration diagram of another embodiment of the third D/A conversion circuit. 1... First D/A conversion circuit, 2... Second D/A conversion circuit, 3... Third D/A conversion circuit,
11...Decoder, 12...Voltage divider circuit, 13...
Switching circuit, 21...Clock generation section, 2
2... Counting circuit, 23... Pulse forming circuit, 24
...Selective synthesis circuit, 25...Low pass filter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 N(=M+K+J)ビツトのデジタルデータ
に対応するアナログ信号を出力するD/A変換器
において、 Nビツトのデジタルデータのうち上位Mビツト
をデコードするデコーダ、第1の基準電位と第2
の基準電位との間を2M個の抵抗により分圧する分
圧回路、該分圧回路から前記デコーダの出力に応
じた近接2電位を選択的に取り出す手段を備えた
第1のD/A変換回路と、 Nビツトのデジタルデータのうち中位Kビツト
のために設けられ、クロツクパルスを発生するク
ロツク発生手段、該クロツク発生手段からのクロ
ツクパルスを計数する2K進の計数回路、Nビツト
のうち中位Kビツトのデジタルデータと前記計数
回路の計数出力を入力とし、中位Kビツトのデジ
タルデータの内容に応じたパルス信号を出力する
パルス形成回路、該パルス形成回路の出力である
パルス信号にて定められる期間に前記第1のD/
A変換回路から出力される近接2電位のうち一方
を選択し、残余の期間に他方を選択して合成する
手段を備えた第2のD/A変換回路と、 Nビツトのデジタルデータのうち下位Jビツト
のために設けられ、前記第1の基準電位と前記分
圧回路の一端との間、及び前記第2の基準電位と
前記分圧回路の他端との間の夫々に接続された第
1、第2の抵抗網、Nビツトのうち下位Jビツト
のデジタルデータの内容に応じて、前記第1の抵
抗網の抵抗値と前記第2の抵抗網の抵抗値の総和
を一定に保ちつつ、これら第1、第2の抵抗網の
抵抗値を変化させる手段を備えた第3のD/A変
換回路と、を具備し、前記第2のD/A変換回路
からの合成出力を所定の期間で平均化してアナロ
グ出力を得ることを特徴とするD/A変換器。 2 前記パルス形成回路は、中位Kビツトのデジ
タルデータの内容に応じてそのパルス幅とパルス
周期が変化し、かつ、2K個のクロツク期間におけ
るパルス幅の総和が定まるパルス信号を出力する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
D/A変換器。
[Claims] 1 In a D/A converter that outputs an analog signal corresponding to N (=M+K+J) bits of digital data, a decoder that decodes the upper M bits of the N bits of digital data, a first standard. Potential and second
A first D/A conversion comprising a voltage dividing circuit that divides the voltage between a reference potential and a reference potential of the decoder using 2M resistors, and a means for selectively extracting two adjacent potentials from the voltage dividing circuit according to the output of the decoder. A clock generating means for generating clock pulses provided for the middle K bits of the N bits of digital data, a 2K counting circuit for counting the clock pulses from the clock generating means, and a clock generating means for generating clock pulses for the middle K bits of the N bits of digital data; A pulse forming circuit receives digital data of the middle K bits and the count output of the counting circuit and outputs a pulse signal according to the contents of the digital data of the middle K bits, and a pulse signal output from the pulse forming circuit is used. said first D/ for a defined period of time.
a second D/A converter circuit equipped with means for selecting one of two adjacent potentials output from the A converter circuit and selecting and synthesizing the other in the remaining period; J bits, and connected between the first reference potential and one end of the voltage divider circuit and between the second reference potential and the other end of the voltage divider circuit, respectively. 1. The second resistor network maintains the sum of the resistance values of the first resistor network and the second resistor network constant according to the content of the digital data of the lower J bits among the N bits. , a third D/A conversion circuit equipped with means for changing the resistance values of the first and second resistance networks, and converts the combined output from the second D/A conversion circuit into a predetermined value. A D/A converter that obtains an analog output by averaging over a period. 2. The pulse forming circuit outputs a pulse signal whose pulse width and pulse period change according to the content of digital data of medium K bits, and whose pulse width in 2 K clock periods is determined in total. A D/A converter according to claim 1, characterized in that:
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