DE60122248T2

DE60122248T2 - D/A-Wandler des Stromaddierungstyps

Info

Publication number: DE60122248T2
Application number: DE60122248T
Authority: DE
Inventors: Akifumi Takeya; Tomoyuki Kawasaki-shi Katada
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2000-06-28
Filing date: 2001-06-27
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2021-06-28
Also published as: EP1168628A2; DE60122248D1; JP3528958B2; EP1168628A3; JP2002016498A; EP1168628B1; US6452527B2; US20020008652A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen D/A-Wandler vom Stromaddiertyp, der mit einer Vielzahl von Stromzellen versehen ist, die durch die Verwendung konstanter Stromquellen erzeugt werden, und betrifft spezieller eine Verbesserung bei einem Differential-Linearitätsfehler, der in einem D/A-Wandler auftritt.
Beschreibung des Standes der Technik
Als D/A-Wandler, die Umwandlungsvorgänge von digital nach analog durchführen können, sind D/A-Wandler vom Stromaddiertyp weit verbreitet. Von einem Aspekt der Umwandlungsgenauigkeit aus gesehen werden in einem idealen D/A-Wandler vom Stromaddiertyp alle Intensitäten der Ausgangsströme, die von den jeweiligen Stromzellen abgeleitet werden, zueinander gleich hergestellt. Da im konkreten Fall jedoch Transistor-Kennlinien auf Grund von Fertigungsverfahren der Transistoren schwanken, werden die Intensitäten der Ausgangsströme, die von den jeweiligen Stromzellen abgeleitet werden, nicht konstant erzeugt. Während infolgedessen Differential-Linearitätsfehler und auch nicht lineare Fehler (Integral-Linearitätsfehler) auftreten werden, können diese Fehler von den Ausgangsstrommengen der jeweiligen Stromzellen abhängen. Im Allgemeinen werden in den Ausgangsstrommengen enthaltene Schwankungen abhängig von der Anordnung der Stromzellen entlang einer vorgegebenen Richtung geändert, und zwar werden die Schwankungen abhängig von der Anordnung der Stromzellen in einer linearen Weise erhöht oder vermindert. Mit anderen Worten, bei einer Vielzahl von angeordneten Stromzellen wird eine Ausgangsstrom-Kennlinie, die von einer an einem Ende positionierten Stromzelle zu einer am anderen Ende positionierten Stromzelle definiert wird, in einer linearen Weise geändert. Zum Beispiel offenbart die offen gelegte japanische Patentanmeldung Nr. Hei-5-191 289 eine solche Anordnung, in der die Zunahme der Ontegral- Linearitätsfehler durch Schalten der jeweiligen Stromzellen in der diskreten Weise unterdrückt werden kann.
Es wird nun ein strukturelles Beispiel eines herkömmlichen D/A-Wandlers vom Stromaddiertyp dargestellt. 9 ist eine erläuternde grafische Darstellung, die eine Anordnung des strukturellen Beispiels von Stromzellen des D/A-Wandlers vom Stromaddiertyp zeigt. Dieses Beispiel kennzeichnet einen solchen Fall, in dem eine Gesamtzahl von Stromzellen 16 entspricht. 9(A) zeigt eine Anordnungssequenz der Stromzellen, wobei 9(B) eine Schaltsequenz der Stromzellen darstellt.
Zum Beispiel sind die Stromzellen 501 bis 516 aus den gleichen Stromzellen gefertigt. Wie in dieser Zeichnung angedeutet wird, ist jede dieser Stromzellen durch Verwendung einer konstanten Stromquelle und eines Schalters aufgebaut, der genutzt wird, um die konstante Stromquelle anzuschalten. Diese Stromzellen sind in der Form zum Beispiel einer Säule in dieser Reihenfolge der Bezugszahlen 501 bis 516 angeordnet. Diese Bezugszahlen 501 bis 516 entsprechen den Anordnungsnummern der Stromzellen. Außerdem entsprechen die Zahlen [1] bis [16], die die jeweiligen Stromzellen in 9(A) kennzeichnen, Schaltnummern, die nämlich eine solche Folge darstellen, in der die Stromzellen geschaltet werden. 9(B) zeigt Stromzellen, die durch Neuanordnung der oben beschriebenen Stromzellen von 9(A) in einer anderen Schaltreihenfolge gemäß 9(B) angeordnet werden. Die in den jeweiligen Stromzellen gekennzeichneten Bezugszahlen zeigen Anordnungsnummern.
Es wird nun die Funktionsweise des in der obigen Weise angeordneten D/A-Wandlers vom Stromaddiertyp beschrieben. Wenn bei dem D/A-Wandler vom Stromaddiertyp eine digitale Dateneingabe als ein D/A-Umwandlungseingang keinen Signalzustand hat (in diesem Fall wird der Signalzustand als "0" angenommen), sind alle Schalter der Stromzellen abgeschaltet. In dem Fall, in dem die digitale Dateneingabe "1" beträgt, wird der Schalter der Stromzelle 509 angeschaltet, so dass von dieser Stromzelle 509 ein Strom ausgegeben wird. Wenn die digitale Dateneingabe "2" beträgt, sind die Schalter sowohl der Stromzelle 509 als auch der Stromzelle 501 angeschaltet, so dass ein Strom ausgegeben wird, der zwei Sätzen dieser Stromzellen entspricht. Während weiterhin die Dateneingabe entsprechend der Folge der Schaltnummern erhöht wird, werden die Stromzelle 510, die Stromzelle 502, die Stromzelle 511, die Stromzelle 503, die Stromzelle 512, die Stromzelle 504, die Stromzelle 513, die Stromzelle 505, die Stromzelle 514, die Stromzelle 506, die Stromzelle 515, die Stromzelle 507 und die Stromzelle 516 aufeinander folgend angeschaltet, so dass die Ausgangsströme von den Stromzellen zueinander addiert werden. In einem solchen Fall, in dem die digitale Dateneingabe 16 wird, wird die Stromzelle 508 angeschaltet, so dass der maximale Strom fließen kann, da alle 16 Stromzellen angeschaltet sind.
Wie zuvor erläutert wurde, wird als Reaktion auf den Wert der Eingangsdaten die Summierung der Strommengen, die von einer Vielzahl von Stromzellen fließt, gesteuert. Der Strom wird durch einen Ausgangswiderstand in eine Spannung umgewandelt, so dass der D/A-Umwandlungsvorgang bezüglich der Eingangsdaten ausgeführt wird. Damit kann man das analoge Ausgangssignal mit Bezug auf die digitalen Eingangsdaten erhalten.
10 ist eine grafische Darstellung, die einen Differential-Linearitätsfehler darstellt, der in dem Fall auftritt, in dem die jeweiligen Stromzellen in der Schaltsequenz gemäß 9 geschaltet werden. In dieser grafischen Darstellung werden solche Differential-Linearitätsfehler bei jedem Ausgangswert angezeigt, wenn 1 LSB so ausgewählt wird, dass er in einem solchen Fall 1 ist, in dem die Ausgangsstrommengen der jeweiligen Stromzellen um 1 % auf Grund der Zellenanordnung geändert werden. In 10 kennzeichnet eine Ordinate eine Intensität der Differential-Linearitätsfehler. Eine Abszisse kennzeichnet eine Intensität der gesamten Ausgangsstrommengen (nämlich der Gesamtanzahl der Stromzellen, die angeschaltet sind und der Intensität der Dateneingabe entsprechen). Wie in dieser Zeichnung angegeben wird, werden die Differential-Linearitätsfehler über den gesamten Ausgangsbereich gleichförmig erzeugt.
Wie zuvor erläutert wurde, kann bei dem herkömmlichen D/A-Wandler vom Stromaddiertyp mit Bezug auf die Schwankungen, die durch die Anordnung der Ausgangsstrom-Kennlinien der jeweiligen Stromzellen verursacht werden, der gesamte Diffe rential-Linearitätsfehler durch Schalten der Stromzellen in der diskreten Weise im Wesentlichen gleichförmig erzeugt werden.
Bei der Schaltungsanordnung des herkömmlichen D/A-Wandlers wird die Genauigkeit mit Bezug auf die Eingangsdaten in der Nähe des normalerweise verwendeten Mittelpunktes (nämlich der Zwischenpunkt zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert) jedoch im Wesentlichen mit der Genauigkeit mit Bezug auf die Eingangsdaten in der Nähe sowohl des maximalen Wertes als auch des minimalen Wertes, deren Frequenzgrade niedrig sind, identisch erzeugt. Es gibt ein derartiges Problem, dass die Differential-Linearitätsfehler, die in der Nähe des Mittelpunktes auftreten, speziell groß sind, wobei die den Hauptfaktor der D/A-Umwandlungsleistung bilden können.
Bei einem mit einem D/A-Wandler ausgerüsteten Signalverarbeitungssystem gibt es viele Fälle, in denen solche Signale (zum Beispiel periodische Signale wie Audiosignale) verwendet werden, wobei diese Signale positive Amplituden und negative Amplituden an der maximalen Seite und der minimalen Seite besitzen, während dazwischen ein Mittelpunkt angeordnet ist. In dem Fall, in dem der D/A-Wandler auf ein solches Signalverarbeitungssystem angewandt wird, erfordert der D/A-Wandler vom S/N-Aspekt und vom Verzerrungsaspekt aus gesehen eine höhere Genauigkeit, während das Signal die kleinere Amplitude hat, als die, während das Signal die große Amplitude besitzt. Eine solche Überlegung bezüglich der Kennlinie, während das Signal die kleine Amplitude besitzt, wird bei diesem herkömmlichen D/A-Wandler vom Stromaddiertyp nicht vorgenommen. Da der absolute Wert der Differential-Linearitätsfehler, die in der Nähe des Mittelpunktes auftreten, groß ist, was dem Signal mit der kleinen Amplitude entspricht, konnte die gewünschte Leistung dieses D/A-Wandlers nicht erreicht werden.
Die Druckschrift US-A-4 695 826 offenbart einen D/A-Wandler vom Stromaddiertyp, dessen Stromquellen mit Bezug auf die mittlere Stromquelle symmetrisch geschaltet werden. Wenn die Stromquellenverteilung eine konstante Steigung aufweist, verbessert dieses Schaltschema die D/A-Umwandlungs-Kennlinie, die am Rand eines Sig nalbereichs, zum Beispiel in dem Bereich, in dem ein Signal seine maximalen oder minimalen Werte hat, bevorzugt wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist entstanden, um die oben erläuterten Probleme zu lösen, wobei es daher eine Aufgabe ist, einen solchen D/A-Wandler vom Stromaddiertyp bereitzustellen, der dessen Kennlinien im normal genutzten Bereich verbessern kann, wenn zum Beispiel ein Signal eine kleine Amplitude hat.
Der D/A-Wandler entsprechend der vorliegenden Erfindung kann Differential-Linearitätsfehler verringern, die in der Nähe eines Mittelpunktes der Eingangsdaten auftreten.
Dies wird durch die Merkmale erreicht, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen dargelegt sind.
Ein D/A-Wandler vom Stromaddiertyp gemäß einer ersten Ausführungsform ist durch einen solchen D/A-Wandler vom Stromaddiertyp mit einer Vielzahl von Stromzellen gekennzeichnet, die durch Anwendung einer Vielzahl von konstanten Stromquellen und einer Vielzahl von Schaltern zum Anschalten der konstanten Stromquellen erzeugt werden, wobei: der D/A-Wandler vom Stromaddiertyp eine Schaltsteuereinrichtung umfasst, und wobei: in einem solchen Fall, in dem Anordnungsnummern, die von "1" bis "n" definiert werden, auf die mehreren Stromzellen in der Anordnungsreihenfolge der Stromzellen angewandt werden, wobei die Anordnungsnummer "n" der geraden Zahl entspricht so wie "n/2" der geraden Zahl entspricht, während Kombinationen der Anordnungsnummern, in denen eine Summierung von zwei Anordnungsnummern (n+1) wird, in der Vielzahl von Stromzellen vorbereitet werden, wobei eine Anordnung der Anordnungsnummern in einer solchen Weise gebildet wird, dass Anordnungsnummern an der Seite der ungeraden Zahlen oder an der Seite der geraden Zahlen unter den Kombinationen der Stromzellen anhand einer kleineren Anordnungsnummer angeordnet werden, und außerdem die Schaltsteuereinrichtung das Anschalten der Schalter der Stromzellen entsprechend der Anordnungssequenz oder einer anderen Anordnungssequenz, die zu der Anordnungssequenz entgegengesetzt ist, steuert.
Ein D/A-Wandler vom Stromaddiertyp gemäß einer zweiten Ausführungsform ist durch einen solchen D/A-Wandler mit einer Vielzahl von Stromzellen gekennzeichnet, die durch Anwendung einer Vielzahl von konstanten Stromquellen und einer Vielzahl von Schaltern zum Anschalten der konstanten Stromquellen erzeugt werden, wobei: der D/A-Wandler vom Stromaddiertyp eine Schaltsteuereinrichtung umfasst, und wobei: in einem solchen Fall, in dem Anordnungsnummern, die von "1" bis "n" definiert werden, auf die mehreren Stromzellen in der Anordnungsreihenfolge der Stromzellen angewandt werden, wobei die Anordnungsnummer "n" der geraden Zahl entspricht so wie "n/2" der ungeraden Zahl entspricht, während Kombinationen der Anordnungsnummern, in denen eine Summierung von zwei Anordnungsnummern (n+1) wird, außer sowohl der Anordnungsnummer "1" als auch der Anordnungsnummer "n", in der Vielzahl von Stromzellen vorbereitet werden und des Weiteren die Anordnungsnummer "1" entweder als Anfangsnummer oder als letzte Nummer eingerichtet wird, wobei eine Anordnung von Anordnungsnummern in einer solchen Weise gebildet wird, dass Anordnungsnummern auf der Seite der ungeraden Zahlen oder der Seite der geraden Zahlen unter den Kombinationen der Stromzellen anhand einer kleineren Anordnungsnummer angeordnet werden und die Anordnungsnummer "n" als entweder die letzte Nummer oder als Anfangsnummer angeordnet wird, und wobei außerdem die Schaltsteuereinrichtung das Anschalten der Stromzellen entsprechend der Anordnungssequenz oder einer anderen Anordnungssequenz, die zu der Anordnungssequenz entgegengesetzt ist, steuert.
Ein D/A-Wandler vom Stromaddiertyp gemäß einer dritten Ausführungsform ist durch einen solchen D/A-Wandler vom Stromaddiertyp mit einer Vielzahl von Stromzellen gekennzeichnet, die durch Anwendung einer Vielzahl von konstanten Stromquellen und einer Vielzahl von Schaltern zum Anschalten der konstanten Stromquellen erzeugt werden, wobei: der D/A-Wandler vom Stromaddiertyp eine Schaltsteuereinrichtung umfasst, und wobei: in einem solchen Fall, in dem Anordnungsnummern, die von "1" bis "n" definiert werden, auf die mehreren Stromzellen in der Anordnungsreihenfolge der Stromzellen angewandt werden, wobei die Anordnungsnummer "n" der geraden Zahl entspricht so wie "(n+1)/2" der ungeraden Zahl entspricht, während Kombinationen der Anordnungsnummern, in denen eine Summierung von zwei Anordnungsnummern (n+1) wird, außer der Anordnungsnummer "(n+1)/2", in der Vielzahl von Stromzellen vorbereitet werden, wobei eine Anordnung der Anordnungsnummern in einer solchen Weise gebildet wird, dass Anordnungsnummern auf der Seite der ungeraden Zahlen oder der Seite der geraden Zahlen unter den Kombinationen der Stromzellen anhand einer kleineren Anordnungsnummer angeordnet werden, um so eine Anordnung zu bilden, dass die Anordnungsnummer (n+1)/2 in einer (n+1)/2-ten Reihenfolge eingerichtet wird, und wobei außerdem die Schaltsteuereinrichtung das Anschalten der Stromzellen entsprechend der Anordnungssequenz oder einer anderen Anordnungssequenz, die zu der Anordnungssequenz entgegengesetzt ist, steuert.
Ein D/A-Wandler vom Stromaddiertyp gemäß einer vierten Ausführungsform ist durch einen solchen D/A-Wandler vom Stromaddiertyp mit einer Vielzahl von Stromzellen gekennzeichnet, die durch Anwendung einer Vielzahl von konstanten Stromquellen und einer Vielzahl von Schaltern zum Anschalten der konstanten Stromquellen erzeugt werden, wobei: der D/A-Wandler vom Stromaddiertyp eine Schaltsteuereinrichtung umfasst, und wobei: in einem solchen Fall, in dem Anordnungsnummern, die von "1" bis "n" definiert werden, auf die mehreren Stromzellen in der Anordnungsreihenfolge der Stromzellen angewandt werden, wobei die Anordnungsnummer "n" der ungeraden Zahl entspricht so wie "(n+1)/2" der geraden Zahl entspricht, während Kombinationen der Anordnungsnummern, in denen eine Summierung von zwei Anordnungsnummern (n+1) wird, außer der Anordnungsnummer "1", der Anordnungsnummer "n" und der Anordnungsnummer "(n+1)/2", in der Vielzahl von Stromzellen vorbereitet werden und des Weiteren die Anordnungsnummer "1" entweder als Anfangsnummer oder als letzte Nummer eingerichtet wird, wobei eine Anordnung von Anordnungsnummern in einer solchen Weise gebildet wird, dass Anordnungsnummern an der Seite der ungeraden Zahlen oder an der Seite der geraden Zahlen unter den Kombinationen der Stromzellen anhand einer kleineren Anordnungsnummer angeordnet werden und die Anordnungsnummer "n" als entweder die letzte Nummer oder die Anfangsnummer angeordnet wird, während die Anordnungsnummer "(n+1)/2" in einer (n+1)/2-ten Reihenfolge eingerichtet wird, und wobei au ßerdem die Schaltsteuereinrichtung das Anschalten der Stromzellen entsprechend der Anordnungssequenz oder einer anderen Anordnungssequenz, die zu der Anordnungssequenz entgegengesetzt ist, steuert.
Ein D/A-Wandler vom Stromaddiertyp gemäß einer fünften Ausführungsform ist durch die Kombinationen der Stromzellen gekennzeichnet, in denen die Summierung der zwei Anordnungsnummern (n+1) wird, wobei die Kombinationen durch wechselseitige und zufällige Neuanordnung von deren Folgen angeordnet werden.
Ein D/A-Wandler vom Stromaddiertyp gemäß einer sechsten Ausführungsform ist durch den Fall gekennzeichnet, in dem die Anordnungsnummer "n" der geraden Zahl entspricht, wobei die Anordnung der Stromzellen durch eine Potenz vom "2" geteilt wird, um Stromzellengruppen zu erhalten, und die Stromzellengruppen, die sich in symmetrischen Positionen mit Bezug auf einen Mittelpunkt der Anordnung befinden, durch zufällige Neuanordnung der Folgen der Stromzellen in einer symmetrischen Weise mit Bezug auf dem Mittelpunkt angeordnet werden.
Ein D/A-Wandler vom Stromaddiertyp gemäß einer siebten Ausführungsform ist durch den Fall gekennzeichnet, in dem die Anordnungsnummer "n" der ungeraden Zahl entspricht, wobei die Anordnung der Stromzellen durch eine Potenz von "2", außer der Anordnungsnummer "(n+1)/2", geteilt wird, um Stromzellengruppen zu erhalten, und die Stromzellengruppen, die sich in symmetrischen Positionen mit Bezug auf einen Mittelpunkt der Anordnung befinden, durch zufällige Neuanordnung der Folgen der Stromzellen in einer symmetrischen Weise mit Bezug auf den Mittelpunkt angeordnet werden.
In der oben erläuterten Anordnung wird basierend auf der Anordnung, die durch die Schaltsteuereinrichtung eingerichtet wird, der Schaltvorgang der Stromzellen wie folgt ausgeführt: Das heißt, die Schaltsequenz wird auf eine Weise bestimmt, dass die Stromzellen mit den großen Schwankungen der Ausgangsströme (die sich nämlich an beiden Seiten befinden) in der Reihenfolge angeschaltet werden, die mit einem solchen Wert übereinstimmt, der nahezu entweder dem maximalen Wert oder dem minimalen Wert der Eingangsdaten entspricht, wogegen die Stromzellen mit den kleinen Schwankungen (die sich in der Nähe des Mittelpunktes befinden) in der Reihenfolge eines solchen Wertes in der Nähe des Mittelpunktes angeschaltet werden. Infolgedessen wird selbst in einem solchen Fall, in dem Schwankungen der Ausgangsstrommengen entlang der vorgegebenen Richtung durch die Anordnung der Stromzellen verändert werden, die durch Verfahrenschwankungen des D/A-Wandlers verursacht werden, die Differenz der Ausgangsstrommengen zwischen den Stromzellen klein, die vor/hinter der Nähe des Mittelpunktes der Eingangsdaten (zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert) angeschaltet werden. Außerdem können die Schwankungen der Ausgangsstrommengen entlang der Stromzellen, deren Schaltsequenzen sich nahe beieinander befinden, konstant erzeugt werden.
In einem Mehrzweck-Signalverarbeitungssystem wird ein solches Signal (ein periodisches Signal wie ein Audiosignal) mit einer positiven Amplitude und einer negativen Amplitude auf der Seite des maximalen Wertes und auch auf der Seite des minimalen Wertes verwendet, während dazwischen ein Mittelpunkt angeordnet ist. Der höchste auftretende Frequenzgrad entspricht dem Bereich in der Nähe des Mittelpunktes der Eingangsdaten. Dieser Bereich kann einem solchen normal genutzten Bereich entsprechen, in dem sich die meisten Eingangsdaten konzentrieren. Folglich kann entsprechend der vorliegenden Erfindung die Genauigkeit des D/A-Wandlers in der Nähe des Mittelpunktes, der dem normal genutzten Bereich in dem Mehrzweck-Signalverarbeitungssystem entspricht, verbessert werden, wobei außerdem die im Ausgangssignal enthaltenen Verzerrungen sowie das Rauschen vermindert werden können.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1(A) und 1(B) erläuternde grafische Darstellungen zum Erläutern einer Anordnungsstruktur und einer Schaltsequenz von Stromzellen, die in einem D/A-Wandler vom Stromaddiertyp entsprechend einem ersten Ausführungsmodus der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
2 ein Blockschaltbild zum Anzeigen einer Anordnung des D/A-Wandlers vom Stromaddiertyp entsprechend diesem Ausführungsmodus;
3(A) und 3(B) erläuternde grafische Darstellungen, um ein erstes modifiziertes Beispiel zu zeigen, in dem die im ersten Ausführungsmodus verwendete Schaltsequenz etwas verändert ist;
4(A) und 4(B) erläuternde grafische Darstellungen, um ein zweites modifiziertes Beispiel zu zeigen, in dem die im ersten Ausführungsmodus verwendete Schaltsequenz etwas verändert ist;
5 ein Kennlinien-Diagramm, um einen Differential-Linearitätsfehler darzustellen, der auftritt, wenn ein D/A-Wandler entsprechend der Schaltsequenz dieses Ausführungsmodus betrieben wird;
6(A) und 6(B) erläuternde grafische Darstellungen zum Erläutern einer Anordnungsstruktur und einer Schaltsequenz von Stromzellen, die in einem D/A-Wandler vom Stromaddiertyp entsprechend einem zweiten Ausführungsmodus der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
7(A) und 7(B) erläuternde grafische Darstellungen zum Erläutern einer Anordnungsstruktur und einer Schaltsequenz von Stromzellen, die in einem D/A-Wandler vom Stromaddiertyp entsprechend einem dritten Ausführungsmodus der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
8(A) und 8(B) erläuternde grafische Darstellungen zum Erläutern einer Anordnungsstruktur und einer Schaltsequenz von Stromzellen, die in einem D/A-Wandler vom Stromaddiertyp entsprechend einem vierten Ausführungsmodus der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
9(A) und 9(B) erläuternde grafische Darstellungen zum Erläutern der Anordnungsstruktur und der Schaltsequenz von Stromzellen, die im herkömmlichen D/A-Wandler vom Stromaddiertyp verwendet werden;
10 ein Kennlinien-Diagramm, um den Differential-Linearitätsfehler darzustellen, der auftritt, wenn der herkömmliche D/A-Wandler entsprechend der Schaltsequenz nach diesem Stand der Technik betrieben wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Mit Bezug auf die Zeichnungen wird nun ein Ausführungsmodus der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben.
(ERSTER AUSFÜHRUNGSMODUS)
1 ist eine erläuternde grafische Darstellung, um sowohl einen Anordnungsaufbau als auch eine Schaltsequenz von Stromzellen des D/A-Wandlers vom Stromaddiertyp entsprechend einem ersten Ausführungsmodus der vorliegenden Erfindung darzustellen. 2 ist ein schematisches Blockschaltbild, um eine Struktur des D/A-Wandlers vom Stromaddiertyp entsprechend diesem ersten Ausführungsmodus zu zeigen.
Wie in 2 angezeigt wird, wird der D/A-Wandler vom Stromaddiertyp durch Anordnung einer Vielzahl von Stromzellen 3 gebildet. Jede dieser Stromzellen 3 wird durch Anwendung einer konstanten Stromquelle 1 und eines Schalters 2 gebildet, um die Ausgabe dieser konstanten Stromquelle 1 zu steuern. Außerdem ist der D/A-Wandler vom Stromaddiertyp mit einer Schaltsteuereinheit 4 versehen, um den Schalter 2 der oben erläuterten Stromzellen 3 zu steuern. Diese Schaltsteuereinheit 4 ist mit jeder der Stromzellen 3 verbunden. Die Schalter 2 der jeweiligen Stromzellen 3 sind in einer Weise angeschlossen, dass die einen Anschlüsse davon mit den konstanten Stromquellen 1 verbunden sind, wobei die einen Enden der anderen Anschlüsse miteinander verbunden sind und diese Enden zusammengebunden werden, um sie an einen Ausgangsanschluss 7 anzuschließen. Die anderen Enden der anderen Anschlüsse werden ähnlich miteinander zusammengebunden und an einen invertierenden Ausgangsanschluss 8 angeschlossen. Ein Ausgangswiderstand 5 ist zwischen einer Signalleitung des Ausgangsanschlusses 7 und der Masse geschaltet. Ein invertierender Widerstand 6 ist zwischen einer Signalleitung des Ausgangsanschlusses 8 und der Masse geschaltet.
Bei diesem D/A-Wandler vom Stromaddiertyp dekodiert die Schaltsteuereinheit 4, die aus einem Decoder aufgebaut ist, Daten, die als D/A-Umwandlungs-Eingangsdaten eingegeben werden, und steuert durch Schalten die Schalter 2 der jeweiligen Stromzellen 3, so dass die konstante Stromquelle 1 betätigt wird. Infolgedessen führt der D/A-Wandler einen D/A-Umwandlungsvorgang in einer Weise durch, in der als Reaktion auf den Wert von eingegebenen Daten ein Strom von einer vorher ausgewählten Stromzelle 3 sowohl an den Ausgangswiderstand 5 als auch an den invertierenden Ausgangswiderstand 6 angelegt wird, so dass der in eine Spannung umgewandelt wird. Dann wird ein durch einen analogen Spannungswert definiertes Ausgangssignal sowohl vom Ausgangsanschluss 7 als auch vom invertierenden Ausgangsanschluss 8 ausgegeben.
Es sollte verständlich sein, dass 2 eine solche Anordnung anzeigt, die sowohl mit dem invertierenden Ausgangsanschluss als auch mit dem invertierenden Ausgangswiderstand ausgerüstet ist, von der der Strom, der beim AUS-Zustand von der Stromzelle abgeleitet wird, ausgegeben wird. Alternativ kann, wenn dieser invertierende Ausgangsanschluss und der invertierende Ausgangswiderstand nicht bereitgestellt werden, ein solcher D/A-Wandler mit nur einem Ausgang angeordnet werden.
Als Nächstes wird nun der Schaltvorgang des D/A-Wandlers vom Stromaddiertyp entsprechend diesem ersten Ausführungsmodus beschrieben. Der erste Ausführungsmodus kennzeichnet einen solchen Fall, in dem die Gesamtzahl "n" der Stromquellen 16 entspricht (n = 4k, nämlich die vielfache Zahl von 4). 1(A) zeigt eine Anordnungssequenz der Stromzellen, wobei 1(B) eine Schaltsequenz der Stromzellen darstellt.
Zum Beispiel sind die Stromzellen 101 bis 116 aus den gleichen Stromzellen gefertigt. Wie in 2 angedeutet ist, ist jede dieser Stromzellen durch Verwendung einer konstanten Stromquelle und eines Schalters aufgebaut, der genutzt wird, um diese konstante Stromquelle anzuschalten. Diese Stromzellen werden in der Form von zum Beispiel einer Säule in dieser Reihenfolge der Bezugszahlen 101 bis 116 angeordnet. Diese Bezugszahlen 101 bis 116 entsprechen den Anordnungsnummern der Stromzellen. Mit Bezug auf die Ausgangsstrommengen dieser Stromzellen wird so davon ausgegangen, dass sich die Kennlinien mit einer konstanten Steigung von der Stromzelle 101 bis zur Stromzelle 116 ändern.
Außerdem entsprechen die Zahlen [1] bis [16], die auf den jeweiligen Stromzellen in 1(A) gekennzeichnet sind, den Schaltnummern, wobei sie nämlich eine solche Folge darstellen, in der die Stromzellen geschaltet werden. Mit anderen Worten werden als Reaktion auf einen Wert der eingegebenen Daten die Stromzellen, die von der linken Stromzelle 101 bis zur rechten Stromzelle 102 gezeigt werden, mit der aufeinander folgenden Zahl angeschaltet, die von der Schaltnummer [1] bis zur Schaltnummer [16] definiert werden. 1(B) zeigt Stromzellen, die durch Neuanordnung der oben beschriebenen Stromzellen von 1(A) in einer anderen Schaltreihenfolge gemäß 1(B) angeordnet sind. Die in den jeweiligen Stromzellen gekennzeichneten Bezugszahlen zeigen die Anordnungsnummern.
Der D/A-Wandler vom Stromaddiertyp dieses ersten Ausführungsmodus ist wie folgt gekennzeichnet: Das heißt, wenn eine Gesamtzahl der Stromzellen einer vielfachen Zahl von "4" entspricht, kann die Anschalt-Sequenz der Stromzellen Differenzen der Schwankungen der Ausgangsstrommengen verursachen, um bezüglich von zwei Sätzen angrenzender Stromzellengruppen (wird nachfolgend auch als "Paar" bezeichnet) konstant zu werden, und kann außerdem Änderungen der Ausgangsstrom-Kennlinien in der Nähe eines Mittelpunktes der Eingangsdaten vermindern.
Wenn dieser eigentliche D/A-Wandler durch Anordnung der Stromzellen von der Stromzelle 101 bis zur Stromzelle 116 gebildet wird, kann in einer eigentlichen Schaltung eine Verfahrenschwankung entlang einer vorgegebenen Richtung auftreten. Da es bei den Transistor-Kennlinien der konstanten Stromquellen abhängig von der Anordnung der jeweiligen Stromzellen eine Schwankung gibt, werden folglich die Intensitäten der Ausgangsströme der jeweiligen Stromzellen nicht immer konstant erzeugt. Wird nun zum Beispiel angenommen, dass sich die Ausgangsstrommengen dieser Stromzellen um 1 % pro einer Stromzelle ändern, gibt es Fehler von 15% bei der Ausgangsstrommenge der Stromzelle 116 mit Bezug auf die Stromzelle 101.
Folglich wird die Schaltsequenz in einer solchen Weise bestimmt, dass die Stromzellen mit den großen Schwankungen der Ausgangsströme (die sich nämlich an beiden Seiten befinden) in der Reihenfolge angeschaltet werden, die mit einem solchen Wert übereinstimmt, der nahezu entweder dem maximalen Wert oder dem minimalen Wert entspricht, wogegen die Stromzellen mit den kleinen Schwankungen (die sich in der Nähe des Mittelpunktes befinden) in der Reihenfolge eines solchen Wertes in der Nähe des Mittelpunktes angeschaltet werden. Infolgedessen können die Kennlinien wie die Differential-Linearitätsfehler aus den folgenden Gründen verbessert werden. Das heißt, in der Nähe des Mittelpunktes der Eingangsdaten sind die Abstände (nämlich Anordnungsnummern) unter den Stromzellen, deren AN-Sequenzen fortgesetzt werden, nahe Positionen, wobei die Differenz der Ausgangsstrommengen jeder Stromzelle klein wird.
Wie im ersten Ausführungsmodus erläutert wurde, bilden in dem Fall, in dem die Gesamtzahl der Stromzellen bezüglich der Anordnungsreihenfolge gemäß 1(A) 16 entspricht, die folgenden Stromzellen ein Zellenpaar von beiden Enden der Stromzellen-Anordnung zur Mitte, und zwar bilden die beiden Stromzellen 101 und 116 ein Paar; die beiden Stromzellen 102 und 115 bilden ein Paar; die beiden Stromzellen 103 und 114 bilden ein Paar; die beiden Stromzellen 104 und 113 bilden ein Paar; die beiden Stromzellen 105 und 112 bilden ein Paar; die beiden Stromzellen 106 und 111 bilden ein Paar; die beiden Stromzellen 107 und 110 bilden ein Paar und die beiden Stromzellen 108 und 109 bilden ein Paar. Unter diesen Paaren wird die Kombination aus der Stromzelle 101 und der Stromzelle 116, die sich an beiden Enden befinden und eine große Schwankung in der Ausgangsstrommenge besitzen, als erstes oder als letztes angeschaltet. Es sollte angemerkt werden, dass in jedem Paar der Stromzellen eine Summierung von wenigstens zwei Ziffern von deren Anordnungsnummer 17 ergibt (nämlich Stromzellennummer + 1).
In der in 1(B) angegebenen Schaltsequenz werden, wie zuvor erläutert, die Paare aus kombinierten Stromzellen in angrenzenden Zuständen gezeigt, wobei die damit entsprechenden Stromzellen in der Reihenfolge der Schaltnummern vom minimalen Wert zum maximalen Wert angeschaltet werden. In diesem Fall wird das Paar aus der Stromzelle 101 und der Stromzelle 116 zuerst angeschaltet.
Wenn D/A-Umwandlungs-Eingangsdaten in den D/A-Wandler vom Stromaddiertyp eingegeben werden, werden diese Eingangsdaten durch die Schaltsteuereinheit 4 dekodiert, wobei damit die entsprechende Stromzelle 3 angeschaltet wird. In dem Fall, in dem der eingegebene Datenwert "1" beträgt, wird die Stromzelle 101 angeschaltet. In dem Fall, in dem der eingegebene Datenwert "2" beträgt, werden sowohl die Stromzelle 101 als auch die Stromzelle 116 angeschaltet. Wenn außerdem der eingegebene Datenwert "3" entspricht, werden die Stromzelle 101, die Stromzelle 116 und die Stromzelle 103 angeschaltet. Während anschließend entsprechend der Folge der Schaltnummern der Datenwert erhöht wird, werden die Stromzelle 114, die Stromzelle 112, die Stromzelle 105, die Stromzelle 110, die Stromzelle 107, die Stromzelle 108, die Stromzelle 109, die Stromzelle 106, die Stromzelle 111, die Stromzelle 113, die Stromzelle 104 und die Stromzelle 115 aufeinander folgend angeschaltet. In einem solchen Fall, in dem der eingegebene Datenwert 16 wird, was dem maximalen Wert entspricht, ist die Stromzelle 102 angeschaltet, so dass alle Stromzellen angeschaltet sind.
Wie zuvor erläutert wurde, wird als Reaktion auf den Wert der eingegebenen Daten die Summierung der Strommengen, die von einer Vielzahl von Stromzellen 101 bis 116 fließen, gesteuert. Dieser Strom wird durch den Ausgangswiderstand 5 in eine Spannung umgewandelt, so dass der D/A-Umwandlungsvorgang bezüglich der Eingangsdaten ausgeführt wird. Damit kann man das analoge Ausgangssignal mit Bezug auf die digitalen Eingangsdaten erhalten.
In der oben erläuterten Beschreibung werden die mehreren Stromzellen aufeinander folgend von der Stromzelle 101 bis schließlich zur Stromzelle 102 als Reaktion auf die Werte der Eingangsdaten vom minimalen Wert zum maximalen Wert angeschaltet. Während alternativ die aufeinander folgende Schaltreihenfolge umgekehrt wird, können die mehreren Stromzellen von der Stromzelle 102 bis zur Stromzelle 101 angeschaltet werden.
Es wird außerdem ein modifiziertes Beispiel wie folgt angegeben. Das heißt, die im oben erläuterten ersten Ausführungsmodus angewandte Schaltsequenz wird etwas verändert.
3 ist eine erläuternde grafische Darstellung zum Erläutern einer Schaltsequenz eines ersten modifizierten Beispiels. Diese erste Modifikation entspricht einem solchen Beispiel, dass in dem oben beschriebenen Ausführungsmodus gemäß 1 die Schaltsequenz-Vorgänge an den jeweiligen Paaren der angrenzenden Stromzellen in einem entgegengesetzten Sinn umgekehrt werden, und zwar dem Paar aus der Stromzelle 101 und der Stromzelle 116, dem Paar aus der Stromzelle 103 und der Stromzelle 114, –, und dergleichen. In diesem Fall werden die Stromzelle 116, die Stromzelle 101, die Stromzelle 114, die Stromzelle 103, – in dieser Reihenfolge angeschaltet. Wie zuvor erläutert wurde, wird, selbst wenn die Schaltsequenz in dieser Reihenfolge eingerichtet ist, ein ähnlicher Effekt wie der des Falles gemäß 1 erreicht. Es sollte verständlich sein, dass mit Bezug auf das Beispiel von 1 die Schaltreihenfolge bezüglich der Paare der jeweiligen Stromzellen gemäß 3 vollständig umgekehrt ist. Alternativ können die Schaltreihenfolgen für die Paare der oben erläuterten Strompaare richtig ausgetauscht werden.
4 ist eine erläuternde grafische Darstellung zum Erläutern einer Schaltsequenz eines zweiten modifizierten Beispiels. Diese zweite Modifikation entspricht einem solchen Beispiel, dass im oben erläuterten Ausführungsmodus von 1 die Gesamtzahl von Stromzellen durch eine Potenz von 2 geteilt wird (nämlich 2^m) (in diesem Fall wird angenommen, dass m = 2, 2² = 4 Teilungen), während der Mittelpunkt der Schaltsequenz als die Grenze eingerichtet wird und Schaltsequenzen bezüglich von zwei Sätzen der Stromzellengruppen, die sich an den symmetrischen Positionen bezüglich dieses Mittelpunktes befinden, ausgetauscht werden. In 4 sind die Schaltsequenzen von zwei Stromzellengruppen, die sich an den Endseiten befinden, ähnlich zu denen von 1, wobei die Schaltsequenzen der jeweiligen Stromzellen bezüglich der nur zwei Stromzellengruppen, die sich an der mittleren Seite befinden, in der symmetrischen Weise mit Bezug auf den Mittelpunkt ausgetauscht werden. Wie oben erläutert wurde, kann, selbst wenn die Schaltsequenz auf diese Weise eingerichtet wird, ein ähnlicher Effekt wie der von 1 erreicht werden. Es sollte angemerkt werden, dass bezüglich aller Stromzellengruppen, die Schaltsequenzen für die Stromzellengruppen, die symmetrisch bezüglich des Mittelpunktes angeordnet sind, ausgetauscht werden können.
5 ist eine grafische Darstellung, die einen Differential-Linearitätsfehler darstellt, der in dem Fall auftritt, in dem die jeweiligen Stromzellen nach der Schaltsequenz gemäß 1 geschaltet werden. In dieser grafischen Darstellung werden solche Differential-Linearitätsfehler an jedem Ausgangswert angezeigt, wenn 1LSB als 1 in einem solchen Fall ausgewählt wird, dass sich die Ausgangsstrommengen der jeweiligen Stromzellen um 1 % auf Grund der Zellenanordnung ändern. In 5 zeigt eine Abszisse eine Differenz zwischen Ausgangsstrommengen von vorwärts/rückwärts gerichteten Stromzellen (und zwar in den angrenzenden Schaltreihenfolgen) durch ein Verhältnis der Schaltsequenz von 1 an. Diese Differenz entspricht dem Differential-Linearitätsfehler. Eine Ordinate zeigt eine Intensität einer gesamten Ausgangsstrommenge, die einer Intensität der Eingangsdaten entspricht. In diesem Beispiel wird diese Intensität durch eine Gesamtzahl solcher Stromzellen ausgedrückt, die angeschaltet sind. Wie in dieser grafischen Darstellung angegeben wird, sind die Differential-Linearitätsfehler in der Nähe des maximalen Wertes und des minimalen Wertes erhöht. In der Nähe des Mittelpunktes wird der Differential-Linearitätsfehler jedoch klein, wobei die D/A-Umwandlungskennlinie besser wird.
Wie zuvor beschrieben wurde, können entsprechend diesem Ausführungsmodus bei einem D/A-Wandler vom Stromaddiertyp sowohl die Differential-Linearitätsfehler als auch die nicht linearen Fehler in der Nähe des Mittelpunktes verringert werden. Außerdem können die Ausgangsstrom-Kennlinien, zwischen denen der Mittelpunkt angeordnet ist, symmetrisch erzeugt werden. Infolgedessen können die durch die Schwankungen der Ausgangsstrommengen im gewöhnlich betriebenen Frequenzbereich des D/A-Wandlers verursachten Fehler vermindert werden, wobei die Umwandlungsgenauigkeit erhöht werden kann, um die Kennlinie zu verbessern, so dass ein geeigneteres Ausgangssignal erfasst werden kann. Zum Beispiel kann in einem sol chen Fall, in dem ein Signal mit einer positiven Amplitude und einer negativen Amplitude, zwischen denen der Mittelpunkt angeordnet ist (zum Beispiel ein periodisches Signal wie ein Audiosignal), verwendet wird, die Kennlinie des D/A-Wandlers für das analoge Ausgangssignal mit Bezug auf die positiven/negativen Kennlinien symmetrisch erzeugt werden. Insbesondere können sowohl das Rauschen als auch die Verzerrung, die in der Nähe des Mittelpunktes auftreten, verringert werden.
(ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL)
6 ist eine erläuternde grafische Darstellung zum Erläutern sowohl einer Anordnungsstruktur als auch einer Schaltsequenz von Stromzellen eines D/A-Wandlers vom Stromaddiertyp entsprechend einem zweiten Ausführungsmodus der vorliegenden Erfindung.
Als Nächstes wird nun der Schaltvorgang des D/A-Wandlers vom Stromaddiertyp entsprechend diesem zweiten Ausführungsmodus beschrieben. Dieser zweite Ausführungsmodus zeigt einen Fall an, in dem eine Gesamtzahl "n" von Stromzellen 14 entspricht (n = 4k – 2, nämlich der vielfachen Zahl von 4–2). 6(A) zeigt eine Anordnungssequenz der Stromzellen, wobei 6(B) eine Schaltsequenz der Stromzellen darstellt.
Zum Beispiel sind die Stromzellen 201 bis 214 aus den gleichen Stromzellen gefertigt. Wie in 2 angegeben wurde, ist jede dieser Stromzellen durch die Verwendung einer konstanten Stromquelle und eines Schalters aufgebaut, der genutzt wird, um diese konstante Stromquelle anzuschalten. Diese Stromzellen sind in der Form zum Beispiel einer Säule in dieser Reihenfolge der Bezugszahlen 201 bis 214 angeordnet. Diese Bezugszahlen 201 bis 214 entsprechen den Anordnungsnummern der Stromzellen. Mit Bezug auf die Ausgangsstrommengen dieser Stromzellen wird so davon ausgegangen, dass sich die Kennlinien mit einer konstanten Steigung von der Stromzelle 201 bis zur Stromzelle 214 ändern.
Außerdem entsprechen die Nummern [1] bis [14], die auf den jeweiligen Stromzellen in 6(A) gekennzeichnet sind, den Schaltnummern, wobei sie nämlich eine solche Folge darstellen, in der die Stromzellen geschaltet werden. Mit anderen Worten werden als Reaktion auf einen Wert der Eingangsdaten die Stromzellen, die von der Stromzelle 201 bis zur Stromzelle 214 definiert werden, mit der aufeinander folgenden Zahl angeschaltet, die von der Schaltnummer [1] bis zur Schaltnummer [14] definiert wird. 6(B) zeigt Stromzellen, die durch Neuanordnung der oben beschriebenen Stromzellen von 6(A) in einer anderen Schaltreihenfolge gemäß 6(B) angeordnet werden. Die Bezugszahlen, die in den jeweiligen Stromzellen gekennzeichnet sind, zeigen die Anordnungsnummern.
Der D/A-Wandler vom Stromaddiertyp dieses zweiten Ausführungsmodus ist wie folgt gekennzeichnet: Das heißt, wenn eine Gesamtzahl der Stromzellen einer vielfachen Zahl von "4"–2 entspricht, kann die Anschalt-Sequenz der Stromzellen Differenzen bei den Schwankungen der Ausgangsstrommengen verursachen, so dass sie bezüglich von zwei Sätzen angrenzender Stromzellengruppen konstant wird, und kann außerdem Änderungen der Ausgangsstrom-Kennlinien in der Nähe eines Mittelpunktes von Eingangsdaten verringern.
Wenn dieser eigentliche D/A-Wandler durch Anordnung der Stromzellen von der Stromzelle 201 bis zur Stromzelle 214 gebildet wird, kann in einer eigentlichen Schaltung eine Verfahrenschwankung entlang einer vorgegebenen Richtung auftreten, wobei es auch eine Schwankung bei den Transistor-Kennlinien der konstanten Stromquellen abhängig von der Anordnung der jeweiligen Stromzellen gibt. Wird nun zum Beispiel angenommen, dass sich die Ausgangsstrommengen dieser Stromzellen um 1 % pro einer Stromzelle ändern, gibt es Fehler von 13% bei der Ausgangsstrommenge der Stromzelle 214 mit Bezug auf die Stromzelle 201.
Folglich wird ähnlich zum ersten Ausführungsmodus in diesem zweiten Ausführungsmodus die Schaltsequenz in einer solchen Weise bestimmt, dass die Stromzellen mit den großen Schwankungen der Ausgangsströme (die sich nämlich an beiden Seiten befinden) in der Reihenfolge angeschaltet werden, die mit einem solchen Wert übereinstimmt, der nahezu entweder dem maximalen Wert oder dem minimalen Wert entspricht, wogegen die Stromzellen mit den kleinen Schwankungen (die sich in der Nähe des Mittelpunktes befinden) in der Reihenfolge eines solchen Wertes in der Nähe des Mittelpunktes angeschaltet werden. Infolgedessen können die Kennlinien wie die Differential-Linearitätsfehler aus den folgenden Gründen verbessert werden. Das heißt, in der Nähe des Mittelpunktes der Eingangsdaten sind die Abstände (nämlich Anordnungsnummern) unter den Stromzellen, deren AN-Sequenzen fortgesetzt werden, nahe Positionen, wobei die Differenz der Ausgangsstrommengen von jeder Stromzelle klein wird.
Wie im zweiten Ausführungsmodus erläutert wurde, bilden in dem Fall, in dem eine Gesamtzahl von Stromzellen bezüglich der Anordnungsreihenfolge gemäß 6(A) 14 entspricht, die folgenden Stromzellen Zellenpaare von beiden Enden der Stromzellen-Anordnung zur Mitte, und zwar bilden die beiden Stromzellen 201 und 214 ein Paar, die beiden Stromzellen 202 und 213 bilden ein Paar, die beiden Stromzellen 203 und 212 bilden ein Paar, die beiden Stromzellen 204 und 211 bilden ein Paar, die beiden Stromzellen 205 und 210 bilden ein Paar, die beiden Stromzellen 206 und 209 bilden ein Paar und die beiden Stromzellen 207 und 208 bilden ein Paar.
Wenn diese paarigen Stromzellen durch 2 geteilt werden, werden die geteilten Stromzellen ungerade Nummern. Infolgedessen werden die Stromzelle 201 und die Stromzelle 214 (die sich an beiden Enden befinden), die große Schwankungen der Ausgangsstrommengen besitzen, unterteilt. Eine von diesen paarigen Stromzellen wird zuerst angeschaltet, wobei die andere Stromzelle zuletzt angeschaltet wird. Dann wird eine solche Schaltreihenfolge wie folgt eingerichtet: Das heißt, eine Kombination zwischen der Stromzelle 202 und der Stromzelle 213 (die als zweites an beiden Seiten angeordnet sind), die eine große Schwankung der Ausgangsstrommengen besitzen, wird in einer zweiten Schaltreihenfolge und einer dritten Schaltreihenfolge, oder in einer zwölften Schaltreihenfolge und in einer dreizehnten Schaltreihenfolge unter den verbleibenden, paarigen Stromzellen angeschaltet. Es sollte angemerkt werden, dass in jedem Paar der Stromzellen die Summierung von wenigstens zwei Ziffern von deren Anordnungsnummer 15 ergibt (nämlich Stromzellennummer + 1).
Bei der in 6(B) angegebenen Schaltsequenz werden, wie zuvor erläutert wurde, die Paare aus kombinierten Stromzellen in angrenzenden Zuständen angezeigt, wo bei die damit entsprechenden Stromzellen in der Reihenfolge der Schaltnummern vom minimalen Wert zum maximalen Wert angeschaltet werden. In diesem Fall wird die Stromzelle 201 zuerst angeschaltet, wobei das Paar aus der Stromzelle 212 und der Stromzelle 203 in der zweiten Schaltreihenfolge und der dritten Schaltreihenfolge angeschaltet wird. Das Paar aus der Stromzelle 202 und der Stromzelle 213 wird in der zwölften Schaltreihenfolge und in der dreizehnten Schaltreihenfolge angeschaltet.
Wenn D/A-Umwandlungs-Eingangsdaten in den D/A-Wandler vom Stromaddiertyp eingegeben werden, werden diese Eingangsdaten durch die Schaltsteuereinheit 4 dekodiert, wobei damit die entsprechende Stromzelle 3 angeschaltet wird. In dem Fall, in dem der eingegebene Datenwert "1" beträgt, wird die Stromzelle 201 angeschaltet. In dem Fall, in dem der eingegebene Datenwert "2" beträgt, werden sowohl die Stromzelle 201 als auch die Stromzelle 212 angeschaltet. Wenn außerdem der eingegebene Datenwert "3" entspricht, werden die Stromzelle 201, die Stromzelle 212 und die Stromzelle 203 angeschaltet. Während anschließend der Datenwert entsprechend der Folge der Schaltnummern erhöht wird, werden die Stromzelle 210, die Stromzelle 205, die Stromzelle 208, die Stromzelle 207, die Stromzelle 206, die Stromzelle 209, die Stromzelle 204, die Stromzelle 211, die Stromzelle 202 und die Stromzelle 213 aufeinander folgend angeschaltet. In einem solchen Fall, in dem der eingegebene Datenwert 14 wird, was dem maximalen Wert entspricht, wird die Stromzelle 214 angeschaltet, so dass alle Stromzellen angeschaltet sind.
Wie zuvor erläutert wurde, wird als Reaktion auf den Wert des eingegebenen Datenwertes die Summierung der Strommengen, die von einer Vielzahl von Stromzellen 201 bis 214 fließen, gesteuert. Dieser Strom wird durch den Ausgangswiderstand 5 in eine Spannung umgewandelt, so dass der D/A-Umwandlungsvorgang bezüglich der Eingangsdaten ausgeführt wird. Damit kann man das analoge Ausgangssignal mit Bezug auf die digitalen Eingangsdaten erhalten.
In der oben erläuterten Beschreibung werden die mehreren Stromzellen von der Stromzelle 201 bis schließlich zur Stromzelle 214 als Reaktion auf die Werte der eingegebenen Daten vom minimalen Wert zum maximalen Wert aufeinander folgend angeschaltet. Während alternativ die aufeinander folgende Schaltreihenfolge umgekehrt wird, können die mehreren Stromzellen von der Stromzelle 214 bis zur Stromzelle 201 angeschaltet werden.
Wie in der oben beschriebenen ersten Modifikation des ersten Ausführungsmodus gemäß 1 gezeigt wird, werden die Schaltsequenz-Vorgänge an den jeweiligen Paaren aus angrenzenden Stromzellen in einem entgegengesetzten Sinn umgekehrt, nämlich das Paar aus der Stromzelle 212 und der Stromzelle 203, das Paar aus der Stromzelle 210 und der Stromzelle 205, – und dergleichen. Selbst wenn die Schaltsequenz in dieser Reihenfolge eingerichtet ist, wird ein ähnlicher Effekt wie der des Falles gemäß 1 erreicht.
Außerdem kann, wie in einer zweiten Modifikation des ersten Ausführungsmodus dargestellt ist, ein ähnlicher Effekt selbst in einem solchen Fall erreicht werden, in dem die Gesamtzahl von Stromzellen durch eine Potenz von 2 geteilt wird (in diesem Fall entweder eine ½ Unterteilung oder eine ¼ Unterteilung), während der Mittelpunkt der Schaltsequenz als Grenze eingerichtet wird, wobei Schaltsequenzen bezüglich von zwei Sätzen der Stromzellengruppen, die sich an symmetrischen Positionen bezüglich dieses Mittelpunktes befinden, ausgetauscht werden.
Wenn außerdem in diesem zweiten Ausführungsmodus die Stromzellen als Paare kombiniert werden, wird die Gesamtzahl dieser paarigen Stromzellen eine ungerade Zahl, während ein Mittelpunkt als eine Grenze eingerichtet wird, wobei daher die Stromzellen, die sich an beiden Enden befinden, zusätzliche Stromzellen werden. Infolgedessen kann, selbst wenn die Schaltsequenz-Reihenfolgen bezüglich der Stromzelle 201 und der Stromzelle 214, die sich an beiden Enden befinden, miteinander ausgetauscht werden, ein ähnlicher Effekt erreicht werden. Diese Stromzelle 201 wird bei einem minimalen Wert angeschaltet, wogegen die Stromzelle 214 bei einem maximalen Wert angeschaltet wird.
Ähnlich dem ersten Ausführungsmodus können auch in diesem zweiten Ausführungsmodus, wie zuvor beschrieben wurde, im D/A-Wandler vom Stromaddiertyp sowohl die Differential-Linearitätsfehler als auch die nicht linearen Fehler in der Nähe des Mittelpunktes verringert werden. Außerdem können die Ausgangsstrom-Kennlinien, zwischen denen der Mittelpunkt angeordnet ist, symmetrisch erzeugt werden. Infolgedessen können die durch die Schwankungen der Ausgangsstrommengen im gewöhnlich betriebenen Frequenzbereich des D/A-Wandlers verursachten Fehler vermindert werden, wobei die Umwandlungsgenauigkeit erhöht werden kann, um so die Kennlinie zu verbessern, so dass ein geeigneteres Ausgangssignal erfasst werden kann. Zum Beispiel kann in einem solchen Fall, in dem ein Signal mit einer positiven Amplitude und einer negativen Amplitude, zwischen denen der Mittelpunkt angeordnet ist (zum Beispiel ein periodisches Signal wie ein Audiosignal), verwendet wird, die Kennlinie des D/A-Wandlers für das analoge Ausgangssignal mit Bezug auf die positiven/negativen Kennlinien symmetrisch erzeugt werden. Insbesondere können sowohl das Rauschen als auch die Verzerrung, die in der Nähe des Mittelpunktes auftreten, verringert werden.
(DRITTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL)
7 ist eine erläuternde grafische Darstellung zum Erläutern sowohl einer Anordnungsstruktur als auch einer Schaltsequenz von Stromzellen eines D/A-Wandlers vom Stromaddiertyp gemäß einem dritten Ausführungsmodus der vorliegenden Erfindung.
Der dritte Ausführungsmodus gibt einen Fall an, in dem eine Gesamtzahl "n" der Stromquellen 13 entspricht (n = 4k – 3, nämlich die vielfache Zahl von 4–3). 7(A) zeigt eine Anordnungssequenz der Stromzellen, wobei 7(B) eine Schaltsequenz der Stromzellen darstellt.
Zum Beispiel sind die Stromzellen 301 bis 313 aus den gleichen Stromzellen gefertigt. Wie in 2 angegeben wurde, ist jede dieser Stromzellen durch die Verwendung einer konstanten Stromquelle und eines Schalters aufgebaut, der genutzt wird, um diese konstante Stromquelle anzuschalten. Diese Stromzellen sind in der Form zum Beispiel einer Säule in dieser Reihenfolge der Bezugszahlen 301 bis 313 angeordnet. Diese Bezugszahlen 301 bis 313 entsprechen den Anordnungsnummern der Stromzellen. Mit Bezug auf die Ausgangsstrommengen dieser Stromzellen wird so davon ausgegangen, dass sich die Kennlinien bei einer konstanten Steigung von der Stromzelle 301 bis zur Stromzelle 313 ändern.
Außerdem entsprechen die Nummern [1] bis [13], die auf den jeweiligen Stromzellen in 7(A) gekennzeichnet sind, den Schaltnummern, wobei sie nämlich eine solche Folge darstellen, in der die Stromzellen geschaltet werden. Mit anderen Worten werden als Reaktion auf einen Wert der Eingangsdaten die Stromzellen, die von der Stromzelle 301 bis zur Stromzelle 302 definiert werden, in der aufeinander folgenden Zahl angeschaltet, die von der Schaltnummer [1] bis zur Schaltnummer [13] definiert wird. 7(B) zeigt Stromzellen, die durch Neuanordnung der oben beschriebenen Stromzellen von 7(A) in einer anderen Schaltreihenfolge gemäß 7(B) angeordnet werden. Die Bezugszahlen, die in den jeweiligen Stromzellen gekennzeichnet sind, zeigen Anordnungsnummern.
Der D/A-Wandler vom Stromaddiertyp dieses dritten Ausführungsmodus ist wie folgt gekennzeichnet: Das heißt, wenn eine Gesamtzahl der Stromzellen einer vielfachen Zahl von "4"–3 entspricht, kann die Anschalt-Sequenz der Stromzellen Differenzen bei den Schwankungen der Ausgangsstrommengen verursachen, so dass sie bezüglich von zwei Sätzen angrenzender Stromzellengruppen konstant wird, und kann außerdem Änderungen der Ausgangsstrom-Kennlinien in der Nähe eines Mittelpunktes der Eingangsdaten vermindern.
Wenn dieser eigentliche D/A-Wandler durch Anordnung der Stromzellen von der Stromzelle 301 bis zur Stromzelle 313 gebildet wird, kann in einer eigentlichen Schaltung eine Verfahrenschwankung entlang einer vorgegebenen Richtung auftreten. Da es bei den Transistor-Kennlinien der konstanten Stromquellen abhängig von der Anordnung der jeweiligen Stromzellen eine Schwankung gibt, werden folglich die Intensitäten der Ausgangsströme der jeweiligen Stromzellen nicht immer konstant erzeugt. Wird nun zum Beispiel angenommen, dass sich die Ausgangsstrommengen dieser Stromzellen um 1 % pro einer Stromzelle ändern, gibt es Fehler von 12% bei der Ausgangsstrommenge der Stromzelle 301 mit Bezug auf die Stromzelle 313.
Folglich wird ähnlich zum ersten Ausführungsmodus auch in diesem dritten Ausführungsmodus die Schaltsequenz in einer solchen Weise bestimmt, dass die Stromzellen mit den großen Schwankungen der Ausgangsströme (die sich nämlich an beiden Seiten befinden) in der Reihenfolge angeschaltet werden, die mit einem solchen Wert übereinstimmt, der nahezu entweder dem maximalen Wert oder dem minimalen Wert entspricht, wogegen die Stromzellen mit den kleinen Schwankungen (die sich in der Nähe des Mittelpunktes befinden) in der Reihenfolge eines solchen Wertes in der Nähe des Mittelpunktes angeschaltet werden. Infolgedessen können die Kennlinien wie die Differential-Linearitätsfehler aus den folgenden Gründen verbessert werden. Das heißt, in der Nähe des Mittelpunktes der Eingangsdaten sind die Abstände (nämlich Anordnungsnummern) unter den Stromzellen, deren AN-Sequenzen fortgesetzt werden, nahe Positionen, wobei die Differenz der Ausgangsstrommengen von jeder Stromzelle klein wird.
Wie im dritten Ausführungsmodus erläutert wurde, bilden in dem Fall, in dem die Gesamtzahl von Stromzellen bezüglich der Anordnungsreihenfolge gemäß 7(A) 13 entspricht, die folgenden Stromzellen Zellenpaare von beiden Enden der Stromzellen-Anordnung zur Mitte, und zwar bilden die Stromzellen 301 und 313 ein Paar, die Stromzellen 302 und 312 bilden ein Paar, die Stromzellen 303 und 311 bilden ein Paar, die Stromzellen 304 und 310 bilden ein Paar, die Stromzellen 305 und 309 bilden ein Paar und die Stromzellen 308 und 308 bilden ein Paar. Es sollte angemerkt werden, dass in jedem Paar der Stromzellen die Summierung von wenigstens zwei Ziffern von deren Anordnungsnummer 14 ergibt (nämlich Stromzellennummer + 1). Dann wird die Schaltsequenz auf diese Weise bestimmt, in der die verbleibende mittlere Stromzelle 307 an einem Mittelpunkt angeschaltet wird. Unter diesen paarigen Stromzellen wird eine solche Kombination zwischen der Stromzelle 301 und der Stromzelle 313 zuerst oder zuletzt angeschaltet, die sich an beiden Enden befinden und große Schwankungen der Ausgangsstrommengen besitzen.
Bei der in 7(B) angegebenen Schaltsequenz werden, wie zuvor erläutert wurde, die Paare aus kombinierten Stromzellen in angrenzenden Zuständen angezeigt, wobei die damit entsprechenden Stromzellen in der Reihenfolge der Schaltnummern vom minimalen Wert zum maximalen Wert angeschaltet werden. In diesem Fall wird das Paar aus der Stromzelle 301 und der Stromzelle 313 zuerst angeschaltet.
Wenn D/A-Umwandlungs-Eingangsdaten in den D/A-Wandler vom Stromaddiertyp eingegeben werden, werden diese Eingangsdaten durch die Schaltsteuereinheit 4 dekodiert, wobei damit die entsprechende Stromzelle 3 angeschaltet wird. In dem Fall, in dem der eingegebene Datenwert "1" beträgt, wird die Stromzelle 301 angeschaltet. In dem Fall, in dem der eingegebene Datenwert "2" beträgt, werden sowohl die Stromzelle 301 als auch die Stromzelle 313 angeschaltet. Wenn außerdem der eingegebene Datenwert "3" entspricht, werden die Stromzelle 301, die Stromzelle 313 und die Stromzelle 303 angeschaltet. Während anschließend der Datenwert entsprechend der Folge der Schaltnummern erhöht wird, werden die Stromzelle 311, die Stromzelle 305, die Stromzelle 309, die Stromzelle 307, die Stromzelle 308, die Stromzelle 306, die Stromzelle 310, die Stromzelle 304 und die Stromzelle 312 aufeinander folgend angeschaltet. In einem solchen Fall, in dem der eingegebene Datenwert 13 wird, was dem maximalen Wert entspricht, wird die Stromzelle 302 angeschaltet, so dass alle Stromzellen angeschaltet sind.
Wie zuvor erläutert wurde, wird als Reaktion auf den Wert des eingegebenen Datenwertes die Summierung der Strommengen, die von einer Vielzahl von Stromzellen 301 bis 313 fließen, gesteuert. Dieser Strom wird durch den Ausgangswiderstand 5 in eine Spannung umgewandelt, so dass der D/A-Umwandlungsvorgang bezüglich der Eingangsdaten ausgeführt wird. Damit kann man das analoge Ausgangssignal mit Bezug auf die digitalen Eingangsdaten erhalten.
In der oben erläuterten Beschreibung werden die mehreren Stromzellen von der Stromzelle 301 bis schließlich zur Stromzelle 302 als Reaktion auf die Werte der eingegebenen Daten vom minimalen Wert zum maximalen Wert aufeinander folgend angeschaltet. Während alternativ die aufeinander folgende Schaltreihenfolge umgekehrt wird, können die mehreren Stromzellen von der Stromzelle 302 bis zur Stromzelle 301 angeschaltet werden.
Wie in der oben beschriebenen ersten Modifikation des ersten Ausführungsmodus gemäß 1 dargestellt ist, werden die Schaltsequenz-Vorgänge an den jeweiligen Paaren aus angrenzenden Stromzellen in einem entgegengesetzten Sinn umgekehrt, nämlich das Paar aus der Stromzelle 301 und der Stromzelle 313, das Paar aus der Stromzelle 303 und der Stromzelle 311, – und dergleichen. Selbst wenn die Schaltsequenz in dieser Reihenfolge eingerichtet ist, wird ein ähnlicher Effekt wie der des Falles gemäß 1 erreicht.
Außerdem kann, wie in einer zweiten Modifikation des ersten Ausführungsmodus dargestellt ist, ein ähnlicher Effekt erreicht werden, selbst in einem solchen Fall, in dem die Gesamtzahl der Stromzellen durch eine Potenz von 2 geteilt wird (in diesem Fall entweder eine ½ Unterteilung oder eine ¼ Unterteilung, mit Ausnahme der mittleren Stromzelle), während der Mittelpunkt der Schaltsequenz als Grenze eingerichtet wird, wobei Schaltsequenzen bezüglich von zwei Sätzen der Stromzellengruppen, die sich an symmetrischen Positionen bezüglich dieses Mittelpunktes befinden, ausgetauscht werden.
Wie zuvor beschrieben wurde, können ähnlich dem ersten Ausführungsmodus auch entsprechend dieses Ausführungsmodus im D/A-Wandler vom Stromaddiertyp sowohl die Differential-Linearitätsfehler als auch die nicht linearen Fehler in der Nähe des Mittelpunktes verringert werden. Außerdem können die Ausgangsstrom-Kennlinien, zwischen denen der Mittelpunkt angeordnet ist, symmetrisch erzeugt werden. Infolgedessen können die durch die Schwankungen der Ausgangsstrommengen im gewöhnlich betriebenen Frequenzbereich des D/A-Wandlers verursachten Fehler vermindert werden, wobei die Umwandlungsgenauigkeit erhöht werden kann, um so die Kennlinie zu verbessern, so dass ein geeigneteres Ausgangssignal erfasst werden kann. Zum Beispiel kann in einem solchen Fall, in dem ein Signal mit einer positiven Amplitude und einer negativen Amplitude, zwischen denen der Mittelpunkt angeordnet ist (zum Beispiel ein periodisches Signal wie ein Audiosignal), verwendet wird, die Kennlinie des D/A-Wandlers für das analoge Ausgangssignal mit Bezug auf die positiven/negativen Kennlinien symmetrisch erzeugt werden. Insbesondere können sowohl das Rauschen als auch die Verzerrung, die in der Nähe des Mittelpunktes auftreten, verringert werden.
(VIERTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL)
8 ist eine erläuternde grafische Darstellung zum Erläutern sowohl einer Anordnungsstruktur als auch einer Schaltsequenz von Stromzellen eines D/A-Wandlers vom Stromaddiertyp gemäß einem vierten Ausführungsmodus der vorliegenden Erfindung.
Der vierte Ausführungsmodus gibt einen Fall an, in dem eine Gesamtzahl "n" der Stromquellen 15 entspricht (n = 4k – 1, nämlich die vielfache Zahl von "4"–1). 8(A) zeigt eine Anordnungssequenz der Stromzellen, wobei 8(B) eine Schaltsequenz der Stromzellen darstellt.
Zum Beispiel sind die Stromzellen 401 bis 415 aus den gleichen Stromzellen gefertigt. Wie in 2 angegeben wurde, ist jede dieser Stromzellen durch die Verwendung einer konstanten Stromquelle und eines Schalters aufgebaut, der genutzt wird, um die konstante Stromquelle anzuschalten. Diese Stromzellen sind in der Form zum Beispiel einer Säule in dieser Reihenfolge der Bezugszahlen 401 bis 415 angeordnet. Diese Bezugszahlen 401 bis 415 entsprechen den Anordnungsnummern der Stromzellen. Mit Bezug auf die Ausgangsstrommengen dieser Stromzellen wird so davon ausgegangen, dass sich die Kennlinien bei einer konstanten Steigung von der Stromzelle 401 bis zur Stromzelle 415 ändern.
Außerdem entsprechen die Nummern [1] bis [15], die auf den jeweiligen Stromzellen in 8(A) gekennzeichnet sind, den Schaltnummern, wobei sie nämlich eine solche Folge darstellen, in der die Stromzellen geschaltet werden. Mit anderen Worten werden als Reaktion auf einen Wert der Eingangsdaten die Stromzellen, die von der Stromzelle 401 bis zur Stromzelle 415 definiert werden, in der aufeinander folgenden Zahl angeschaltet, die von der Schaltnummer [1] bis zur Schaltnummer [15] definiert wird. 8(B) zeigt Stromzellen, die durch Neuanordnung der oben beschriebenen Stromzellen von 8(A) in einer anderen Schaltreihenfolge gemäß 8(B) angeordnet werden. Die Bezugszahlen, die in den jeweiligen Stromzellen gekennzeichnet sind, zeigen die Anordnungsnummern.
Der D/A-Wandler vom Stromaddiertyp dieses vierten Ausführungsmodus ist wie folgt gekennzeichnet: Das heißt, wenn eine Gesamtzahl der Stromzellen einer vielfachen Zahl von "4"–1 entspricht, kann die Anschalt-Sequenz der Stromzellen Differenzen bei den Schwankungen der Ausgangsstrommengen verursachen, so dass sie bezüglich von zwei Sätzen angrenzender Stromzellengruppen konstant wird, und kann außerdem Änderungen der Ausgangsstrom-Kennlinien in der Nähe eines Mittelpunktes von Eingangsdaten vermindern.
Wenn dieser eigentliche D/A-Wandler durch Anordnung der Stromzellen von der Stromzelle 401 bis zur Stromzelle 415 gebildet wird, kann in einer eigentlichen Schaltung eine Verfahrenschwankung entlang einer vorgegebenen Richtung auftreten. Da es bei den Transistor-Kennlinien der konstanten Stromquellen abhängig von der Anordnung der jeweiligen Stromzellen eine Schwankung gibt, werden folglich die Intensitäten der Ausgangsströme der jeweiligen Stromzellen nicht immer konstant erzeugt. Wird nun zum Beispiel angenommen, dass sich die Ausgangsstrommengen dieser Stromzellen um 1 % pro einer Stromzelle ändern, gibt es Fehler von 14% bei der Ausgangsstrommenge der Stromzelle 415 mit Bezug auf die Stromzelle 401.
Folglich wird ähnlich zum ersten Ausführungsmodus auch im vierten Ausführungsmodus die Schaltsequenz in einer solchen Weise bestimmt, dass die Stromzellen mit den großen Schwankungen der Ausgangsströme (die sich nämlich an beiden Seiten befinden) in der Reihenfolge angeschaltet werden, die mit einem solchen Wert übereinstimmt, der nahezu entweder dem maximalen Wert oder dem minimalen Wert entspricht, wogegen die Stromzellen mit den kleinen Schwankungen (die sich in der Nähe des Mittelpunktes befinden) in der Reihenfolge eines solchen Wertes in der Nähe des Mittelpunktes angeschaltet werden. Infolgedessen können die Kennlinien, wie die Differential-Linearitätsfehler aus den folgenden Gründen verbessert werden. Das heißt, in der Nähe des Mittelpunktes der Eingangsdaten sind die Abstände (nämlich Anordnungsnummern) unter den Stromzellen, deren AN-Sequenzen fortgesetzt werden, nahe Positionen, wobei die Differenz der Ausgangsstrommengen von jeder Stromzelle klein wird.
Wie im vierten Ausführungsmodus erläutert wurde, bilden in dem Fall, in dem die Gesamtzahl von Stromzellen bezüglich der Anordnungsreihenfolge gemäß 8(A) 15 entspricht, die folgenden Stromzellen Zellenpaare von beiden Enden der Stromzellen-Anordnung zur Mitte, und zwar bilden die Stromzellen 401 und 415 ein Paar, die Stromzellen 402 und 414 bilden ein Paar, die Stromzellen 403 und 413 bilden ein Paar, die Stromzellen 404 und 412 bilden ein Paar, die Stromzellen 405 und 411 bilden ein Paar, die Stromzellen 406 und 410 bilden ein Paar und die Stromzellen 407 und 409 bilden ein Paar. Es sollte angemerkt werden, dass in jedem Paar der Stromzellen die Summierung von wenigstens zwei Ziffern von deren Anordnungsnummer 16 ergibt (nämlich Stromzellennummer + 1).
Dann wird die verbleibende Schaltsequenz in einer solchen Weise eingerichtet, dass die verbleibende mittlere Stromzelle 408 am Mittelpunkt angeschaltet wird. Wenn diese paarigen Stromzellen durch 2 geteilt werden, werden die geteilten Stromzellen ungerade Nummern. Infolgedessen werden die Stromzelle 401 und die Stromzelle 415 (die sich an beiden Enden befinden), die große Schwankungen der Ausgangsstrommengen besitzen, unterteilt. Eine von diesen paarigen Stromzellen wird zuerst angeschaltet, wobei die andere Stromzelle zuletzt angeschaltet wird. Dann wird eine solche Schaltreihenfolge wie folgt eingerichtet: Das heißt, eine Kombination zwischen der Stromzelle 402 und der Stromzelle 414 (die als zweites an beiden Seiten angeordnet sind), die eine große Schwankung der Ausgangsstrommengen besitzen, wird in einer zweiten Schaltreihenfolge und einer dritten Schaltreihenfolge, oder in einer dreizehnten Schaltreihenfolge und in einer vierzehnten Schaltreihenfolge unter den verbleibenden, paarigen Stromzellen angeschaltet.
Bei der in 8(B) angegebenen Schaltsequenz werden, wie zuvor erläutert wurde, die Paare aus kombinierten Stromzellen in angrenzenden Zuständen angezeigt, wobei die damit entsprechenden Stromzellen in der Reihenfolge der Schaltnummern vom minimalen Wert zum maximalen Wert angeschaltet werden. In diesem Fall wird die Stromzelle 401 zuerst angeschaltet. Anschließend wird das Paar aus der Stromzelle 413 und der Stromzelle 403 in der zweiten Schaltreihenfolge und der dritten Schaltreihenfolge angeschaltet. Das Paar aus der Stromzelle 402 und der Stromzelle 414 wird in einer dreizehnten Schaltreihenfolge und in einer vierzehnten Schaltreihenfolge angeschaltet.
Wenn D/A-Umwandlungs-Eingangsdaten in den D/A-Wandler vom Stromaddiertyp eingegeben werden, werden diese Eingangsdaten durch die Schaltsteuereinheit 4 dekodiert, wobei damit die entsprechende Stromzelle 3 angeschaltet wird. In dem Fall, in dem der eingegebene Datenwert "1" beträgt, wird die Stromzelle 401 angeschaltet. In dem Fall, in dem der eingegebene Datenwert "2" beträgt, werden sowohl die Stromzelle 401 als auch die Stromzelle 413 angeschaltet. Wenn außerdem der eingegebene Datenwert "3" entspricht, werden die Stromzelle 401, die Stromzelle 413 und die Stromzelle 403 angeschaltet. Während anschließend der Datenwert entsprechend der Folge der Schaltnummern erhöht wird, werden die Stromzelle 411, die Stromzelle 405, die Stromzelle 409, die Stromzelle 407, die Stromzelle 408, die Stromzelle 406, die Stromzelle 410, die Stromzelle 404, die Stromzelle 412, die Stromzelle 402 und die Stromzelle 414 aufeinander folgend angeschaltet. In einem solchen Fall, in dem der eingegebene Datenwert 15 wird, was dem maximalen Wert entspricht, wird die Stromzelle 415 angeschaltet, so dass alle Stromzellen angeschaltet sind.
Wie zuvor erläutert wurde, wird als Reaktion auf den Wert des eingegebenen Datenwertes die Summierung der Strommengen, die von einer Vielzahl von Stromzellen 401 bis 415 fließen, gesteuert. Dieser Strom wird durch den Ausgangswiderstand 5 in eine Spannung umgewandelt, so dass der D/A-Umwandlungsvorgang bezüglich der Eingangsdaten ausgeführt wird. Damit kann man das analoge Ausgangssignal mit Bezug auf die digitalen Eingangsdaten erhalten.
In der oben erläuterten Beschreibung werden die mehreren Stromzellen von der Stromzelle 401 bis schließlich zu Stromzelle 415 als Reaktion auf die Werte der eingegebenen Daten vom minimalen Wert zum maximalen Wert aufeinander folgend angeschaltet. Während alternativ die aufeinander folgende Schaltreihenfolge umgekehrt wird, können die mehreren Stromzellen von der Stromzelle 415 bis zur Stromzelle 401 angeschaltet werden.
Wie in der oben erläuterten ersten Modifikation des ersten Ausführungsmodus gemäß 1 angegeben ist, werden die Schaltsequenz-Vorgänge an den jeweiligen Paaren aus angrenzenden Stromzellen in einem entgegengesetzten Sinn umgekehrt, nämlich das Paar aus der Stromzelle 413 und der Stromzelle 403, das Paar aus der Stromzelle 411 und der Stromzelle 405, – und dergleichen. Selbst wenn die Schaltsequenz in dieser Reihenfolge eingerichtet ist, wird ein ähnlicher Effekt wie der des Falles gemäß 1 erreicht.
Außerdem kann, wie in der zweiten Modifikation des ersten Ausführungsmodus dargestellt ist, ein ähnlicher Effekt erreicht werden, selbst in einem solchen Fall, in dem die Gesamtzahl von Stromzellen durch eine Potenz von 2 geteilt wird (in diesem Fall entweder eine ½ Unterteilung oder eine ¼ Unterteilung, mit Ausnahme der mittleren Stromzelle), während der Mittelpunkt der Schaltsequenz als Grenze eingerichtet wird, wobei Schaltsequenzen bezüglich von zwei Sätzen der Stromzellengruppen, die sich an symmetrischen Positionen bezüglich dieses Mittelpunktes befinden, ausgetauscht werden.
Wenn außerdem im vierten Ausführungsmodus die Stromzellen als Paare kombiniert werden, wird eine Gesamtzahl dieser paarigen Stromzellen eine ungerade Zahl, während ein Mittelpunkt als eine Grenze eingerichtet wird, wobei daher die Stromzellen, die sich an beiden Enden befinden, zusätzliche Stromzellen werden. Infolgedessen kann, selbst wenn die Schaltsequenz-Reihenfolgen bezüglich der Stromzelle 401 und der Stromzelle 415, die sich an beiden Enden befinden, miteinander ausgetauscht werden, ein ähnlicher Effekt erreicht werden. Diese Stromzelle 401 wird bei einem minimalen Wert angeschaltet, wogegen die Stromzelle 415 bei einem maximalen Wert angeschaltet wird.
Ähnlich dem ersten Ausführungsmodus können auch in diesem vierten Ausführungsmodus, wie zuvor beschrieben wurde, im D/A-Wandler vom Stromaddiertyp sowohl die Differential-Linearitätsfehler als auch die nicht linearen Fehler in der Nähe des Mittelpunktes verringert werden. Außerdem können die Ausgangsstrom-Kennlinien, zwischen denen der Mittelpunkt angeordnet ist, symmetrisch erzeugt werden. Infolgedessen können die durch die Schwankungen der Ausgangsstrommengen im gewöhnlich betriebenen Frequenzbereich des D/A-Wandlers verursachten Fehler vermindert werden, wobei die Umwandlungsgenauigkeit erhöht werden kann, um so die Kennlinie zu verbessern, so dass ein geeigneteres Ausgangssignal erfasst werden kann. Zum Beispiel kann in einem solchen Fall, in dem ein Signal mit einer positiven Amplitude und einer negativen Amplitude, zwischen denen der Mittelpunkt angeordnet ist (zum Beispiel ein periodisches Signal wie ein Audiosignal), verwendet wird, die Kennlinie des D/A-Wandlers für das analoge Ausgangssignal mit Bezug auf die positiven/negativen Kennlinien symmetrisch erzeugt werden. Insbesondere können sowohl das Rauschen als auch die Verzerrung, die in der Nähe des Mittelpunktes auftreten, verringert werden.
Entsprechend den oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsmodi kann im D/A-Wandler vom Stromaddiertyp dessen Genauigkeit in der Nähe des Mittelpunktes des Eingangsignalbereiches verbessert werden, wobei auch die Verzerrungen der entsprechenden Ausgangssignale verringert werden können. Bei Anwendungen des Mehrzweck-Signalverarbeitungssystems gibt es viele Fälle, in denen die Genauigkeit dieses D/A-Wandlers, die erforderlich ist, wenn ein Ausgangssignal eine kleine Amplitude besitzt, wichtiger werden kann als die, die erforderlich ist, wenn ein Ausgangssignal eine große Amplitude besitzt. Selbst wenn die Genauigkeit der D/A-Wandler an sich miteinander identisch sind, kann allgemein die Kennlinie, die man erhält, wenn das Ausgangssignal eine kleine Amplitude entsprechend dem normal verwendeten Bereich besitzt, verbessert werden.
Es sollte auch angemerkt werden, dass die oben erläuterten Ausführungsmodi die vier Modi beispielhaft veranschaulichen, in denen eine Gesamtzahl dieser Stromzellen als 13 bis 14 ausgewählt wird. Selbst wenn eine beliebige andere Stromzellenanzahl verwendet wird, können diese Stromzellen ausgebildet sein, indem sie an beliebige der oben erläuterten ersten bis vierten Ausführungsmodi angepasst sind.
Wie zuvor ausführlich beschrieben wurde, gibt es gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Effekte. Das heißt, während die Differential-Linearitätsfehler, die in der Nähe des Mittelpunktes der Eingangsdaten auftreten, vermindert werden können, kann ein solcher D/A-Wandler vom Stromaddiertyp bereitgestellt werden, der die Kennlinie im normal verwendeten Bereich, z. B. wenn das Ausgangssignal eine kleine Amplitude besitzt, verbessern kann.

Claims

D/A-Wandler vom Stromaddiertyp, der umfasst: eine Vielzahl von Stromzellen, wobei jede Stromzelle (3) eine Stromquelle (1) mit einem konstanten Ausgangsstrom und einen Schalter (2) zum Anschalten der Stromzelle umfasst, und eine Schaltersteuereinrichtung (4), die die Schalter der Vielzahl von Stromzellen entsprechend einer vorgegebenen Schaltsequenz steuert, wobei Anordnungsnummern (101, 102, ...), die als natürliche Zahlen von 1 bis n definiert sind, der Vielzahl von Stromzellen in einer Anordnungsreihenfolge derselben zugeordnet sind und die Anordnungsnummer n einer geraden Zahl entspricht, die Anordnung der Vielzahl von Stromzellen so eingerichtet ist, dass die Ausgangsströme der Stromzellen mit einer konstanten Steigung von der Stromzelle 1 zu der Stromzelle n verändert werden, die vorgegebene Schaltsequenz einer Folge von Anordnungsnummern oder einer umgekehrten Reihenfolge derselben entspricht, wobei die Folge von Anordnungsnummern aus Kombinationen der Anordnungsnummern zusammengesetzt ist und jede Kombination ausschließlich zwei der Anordnungsnummern enthält, deren Summierung n + 1 ergibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombinationen entlang einer aufsteigenden Folge ausgerichtet sind, die entweder auf ungeraden Zahlen der Anordnungsnummern oder geraden Zahlen der Anordnungsnummern basiert, und der Abstand zwischen einem vorgegebenen Element der Folge von Anordnungsnummern, welches zwischen dem ersten Element und dem n-ten Element der Folge von Anordnungsnummern liegt, und jedem beliebigen anderen Element der Folge von Anordnungsnummern mit zunehmendem Abstand zwischen dem Index des vorgegebenen Elementes und dem Index des anderen Elementes zunimmt.
D/A-Wandler vom Stromaddiertyp, der umfasst: eine Vielzahl von Stromzellen, wobei jede Stromzelle (3) eine Stromquelle (1) mit einem konstanten Ausgangsstrom und einen Schalter (2) zum Anschalten der Stromzelle umfasst, und eine Schaltersteuereinrichtung (4), die die Schalter der Vielzahl von Stromzellen entsprechend einer vorgegebenen Schaltfrequenz steuert, wobei Anordnungsnummern (101, 102, ...), die als natürliche Zahlen von 1 bis n definiert sind, der Vielzahl von Stromzellen in einer Anordnungsreihenfolge derselben zugeordnet werden und die Anordnungsnummer n einer ungeraden Zahl entspricht, die Anordnung der Vielzahl von Stromzellen so eingerichtet ist, dass die Ausgangsströme der Stromzellen mit einer konstanten Steigung von der Stromzelle 1 zu der Stromzelle n verändert werden, die vorgegebene Schaltsequenz einer Folge von Anordnungsnummern oder einer umgekehrten Reihenfolge derselben entspricht, wobei die Folge von Anordnungsnummern aus Kombinationen der Anordnungsnummem zusammengesetzt ist, wobei jede Kombination ausschließlich zwei der Anordnungsnummern mit Ausnahme der Anordnungsnummer (n + 1)/2 enthält, deren Summierung n + 1 ergibt, dadurch gekennzeichnet, dass das (n + 1)/2-te Element der Folge von Anordnungsnummern der Anordnungsnummer (n + 1)/2 entspricht, der Abstand zwischen dem (n + 1)/2-ten Element der Folge von Anordnungsnummern und jedem beliebigen anderen Element der Folge von Anordnungsnummern, das einen Index niedriger als (n + 1)/2 hat, mit zunehmendem Abstand zwischen dem Index des (n + 1)/2-ten Elementes und dem Index des anderen Elementes mit einem Index niedriger als (n + 1)/2 zunimmt, und der Abstand zwischen dem (n + 1)/2-ten Element der Folge von Anordnungsnummern und jedem beliebigen anderen Element der Folge von Anordnungsnummern mit einem Index größer als (n + 1)/2 mit zunehmendem Abstand zwischen dem Index des (n + 1)/2-ten Elementes und dem Index des anderen Elementes mit einem Index größer als (n + 1)/2 zunimmt.