JP2002111495A - ディジタル・アナログ変換回路 - Google Patents
ディジタル・アナログ変換回路Info
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Abstract
DA変換回路を提供する。 【解決手段】 設定モードでは、固定データFDがDA
C12でアナログ電圧AV1に変換され、制御部16か
ら順次増加して与えられる測定値CALがDAC17で
アナログ電圧AV2に変換されてアナログ加算器13で
加算される。そして、アナログ加算器13のアナログ信
号OUTが基準電圧VCに一致するように、補正値CA
Lが設定される。変換モードでは、ディジタル信号IN
がDAC12でアナログ電圧AV1に変換され、制御部
16から与えられる補正値CALがDAC17でアナロ
グ電圧AV2に変換されてアナログ加算器13で加算さ
れる。これにより、ディジタル信号INと同じビット数
のDAC12を用いて変換精度を劣化させずに、オフセ
ットキャンセルを行うことができる。
Description
ログ変換回路(以下、「DA変換回路」という)、特に
オフセットキャンセル機能を有するDA変換回路に関す
るものである。
例えば次のような文献に記載されるものがあった。 文献:特開平11−234130号公報
変換回路の構成図である。このDA変換回路は、変換対
象のディジタル信号INと固定データFDを、モード信
号MODに従って切り替えて出力するセレクタ(SE
L)1を有し、このセレクタ1の出力側が、ディジタル
加算器(ADD)2の第1の入力側に接続されている。
ディジタル加算器2の出力側はディジタル・アナログ変
換器(以下、「DAC」という)3の入力側に接続さ
れ、このDAC3の出力側がバッファ回路を構成する演
算増幅器(AMP)4の非反転入力端子に接続されてい
る。演算増幅器4の出力側は反転入力端子にフィードバ
ックされ、この演算増幅器4の出力側からアナログ信号
OUTが出力されるようになっている。
P)5の第1の入力側に与えられるようになっている。
比較器5の第2の入力側には、基準電圧VCが与えら
れ、この比較器5の出力側がカウンタ(CNT)6とレ
ジスタラッチ(REG)7の入力側に接続されている。
カウンタ6は、一定の間隔でカウントアップするオフセ
ット推測値を出力するものである。レジスタラッチ7
は、カウンタ6の値をディジタル加算器2の第2の入力
側に与えると共に、比較器5の比較結果が反転した時の
カウンタ6の値をオフセット値として保持記憶するもの
ある。
行われる。まず、モード信号MODによってオフセット
値測定モードが設定され、セレクタ1によって固定デー
タFD(例えば、80h、但しhは16進表示を意味す
る)が選択されてディジタル加算器2の第1の入力側に
与えられる。また、カウンタ6から、オフセット推測値
の初期値として−80hが出力され、レジスタラッチ7
にそのオフセット推測値が記憶される。
らディジタル加算器2の第2の入力側に与えられ、この
ディジタル加算器2によって固定データFDと加算され
る。加算結果はDAC3によってアナログ電圧に変換さ
れ、演算増幅器4からアナログ信号OUTとして出力さ
れる。アナログ信号OUTは、更に比較器5によって基
準電圧VC(例えば、電源電圧の1/2)と比較され、
その比較結果が、カウンタ6とレジスタラッチ7に与え
られる。
ット推測値は、一定の時間間隔で最大80hまで1ずつ
カントアップされる。これに伴ってアナログ信号OUT
が上昇し、このアナログ信号OUTが基準電圧VCを超
えると、比較器5の比較結果が反転する。比較器5の比
較結果が反転したときのカウンタ6の値は、レジスタラ
ッチ7によってオフセット値として記憶保持される。
モードが設定されると、セレクタ1によって変換対象の
ディジタル信号INが選択されてディジタル加算器2の
第1の入力側に与えられる。また、レジスタラッチ7か
ら、オフセット値測定モードで測定されたオフセット値
が出力される。ディジタル信号INは、オフセット値と
加算された後、DAC3でアナログ電圧に変換され、演
算増幅器4からアナログ信号OUTとして出力される。
セット値測定モードにおいて、80hのディジタル信号
に対して、基準電圧VCのアナログ電圧が出力されるよ
うに、オフセット値を測定してレジスタラッチ7に記憶
保持するようにしている。従って、DAC3と演算増幅
器4のオフセットをキャンセルすることができる。
DA変換回路では、次のような課題があった。即ち、デ
ィジタル信号INとオフセット値とを加算するディジタ
ル加算器2と、このディジタル加算器2の加算結果をア
ナログ電圧に変換するDAC3を用いている。このよう
な構成では、例えば変換対象のディジタル信号INが8
ビットの場合、ディジタル加算器2の加算結果は、1桁
繰り上がって9ビットになる場合がある。このため、D
AC3に変換対象のディジタル信号INと同じ桁数の変
換器を用いると、オーバーフローによって変換精度が劣
化するという課題があった。
を解決し、オーバーフローによる変換精度の劣化のおそ
れがないDA変換回路を提供するものである。
に、本発明の内の第1の発明は、DA変換回路におい
て、モード信号で設定モードが指定されたときに一定の
固定データを選択し、該モード信号で変換モードが指定
されたときに変換対象のディジタル信号を選択して出力
するセレクタと、前記セレクタの出力信号を第1のアナ
ログ電圧に変換する第1のDACと、測定値または補正
値を第2のアナログ電圧に変換する第2のDACと、前
記第1及び第2のアナログ電圧を加算してアナログ信号
を出力するアナログ加算器と、前記アナログ信号を所定
の電圧と比較する比較器と、前記比較器の比較結果を保
持するレジスタと、次のような制御部とを備えている。
れたときに、前記測定値を一定範囲で順次増加または減
少させて前記第2のDACに与えると共に、前記レジス
タに保持された比較結果に基づいて該測定値の中から前
記補正値を選択し、前記変換モードが指定されたとき
に、該補正値を該第2のDACに与えるものである。
換回路を構成したので、次のような作用が行われる。
変換して出力されるアナログ電圧が、所定の電圧に一致
するように補正値が設定される。変換モードでは、変換
対象のディジタル信号をアナログに変換して生成された
第1のアナログ電圧に、補正値をアナログに変換して生
成された第2のアナログ電圧が加算され、アナログ信号
として出力される。
1の発明と同様の第1のセレクタ、第1のDAC、アナ
ログ加算器、比較器、及びレジスタと、次のような第2
のセレクタ、第2のDAC、及び制御部を備えている。
制御モードが指定されたときに外部データを選択し、内
部制御モードが指定されたときに測定値または補正値を
選択するものである。第2のDACは、前記第2のセレ
クタの出力データを第2のアナログ電圧に変換するもの
である。制御部は、前記設定モードが指定されたとき
に、前記測定値を一定範囲で順次増加または減少させて
前記第2のセレクタに与えると共に、前記レジスタに保
持された比較結果に基づいて該測定値の中から前記補正
値を選択し、前記変換モードが指定されたときに、該補
正値を該第2のセレクタに与えるものである。
われる。設定モードでは、固定データをアナログに変換
して出力されるアナログ電圧が、所定の電圧に一致する
ように補正値が設定される。内部制御モードの変換モー
ドでは、変換対象のディジタル信号をアナログに変換し
て生成された第1のアナログ電圧に、補正値をアナログ
に変換して生成された第2のアナログ電圧が加算され、
アナログ信号として出力される。更に、外部制御モード
の変換モードでは、変換対象のディジタル信号をアナロ
グに変換して生成された第1のアナログ電圧に、外部デ
ータをアナログに変換して生成された第2のアナログ電
圧が加算され、アナログ信号として出力される。
ード信号で設定モードが指定されたときに一定の固定デ
ータを選択し、該モード信号で変換モードが指定された
ときに変換対象のディジタル信号を選択して出力する第
1のセレクタと、前記第1のセレクタの出力信号を第1
のアナログ電圧に変換する第1のDACと、制御信号で
外部制御モードが指定されたときに外部データを選択
し、内部制御モードが指定されたときに一定の固定値を
選択する第2のセレクタと、測定値または補正値と前記
第2のセレクタで選択されたデータを加算するディジタ
ル加算器と、前記ディジタル加算器の出力データを第2
のアナログ電圧に変換する第2のDACを備えている。
2のアナログ電圧を加算してアナログ信号を出力するア
ナログ加算器と、前記アナログ信号を所定の電圧と比較
する比較器と、前記比較器の比較結果を保持するレジス
タと、前記設定モードが指定されたときに、前記測定値
を一定範囲で順次増加または減少させて前記ディジタル
加算器に与えると共に、前記レジスタに保持された比較
結果に基づいて該測定値の中から前記補正値を選択し、
前記変換モードが指定されたときに、該補正値を該ディ
ジタル加算器に与える制御部を備えている。
われる。設定モードでは、固定データをアナログに変換
して出力されるアナログ電圧が、所定の電圧に一致する
ように補正値が設定される。内部制御モードの変換モー
ドでは、変換対象のディジタル信号をアナログに変換し
て生成された第1のアナログ電圧に、補正値をアナログ
に変換して生成された第2のアナログ電圧が加算され、
アナログ信号として出力される。更に、外部制御モード
の変換モードでは、変換対象のディジタル信号をアナロ
グに変換して生成された第1のアナログ電圧に、補正値
と外部データの合計をアナログに変換して生成された第
2のアナログ電圧が加算され、アナログ信号として出力
される。
ログ加算器を、第1及び第2のアナログ電圧を加算して
アナログ信号を出力すると共に、該アナログ信号の極性
を反転した反転アナログ信号を出力するように構成して
いる。また、比較器は、記アナログ信号を反転アナログ
信号と比較するように構成している。
明の第1の実施形態を示すDA変換回路の構成図であ
る。このDA変換回路は、オフセットキャンセル機能を
有するもので、変換対象の8ビットのディジタル信号I
Nと固定データFD(例えば、80h)を、モード信号
MODに従って切り替えて出力するセレクタ11を備え
ている。セレクタ11の出力側は、DAC12の入力側
に接続されている。DAC12は、8ビットのディジタ
ル信号INを、その0から255までの値に応じて25
6レベルのアナログ電圧AV1に変換して出力するもの
である。
3の第1の入力側に接続されている。アナログ加算器1
3は、例えば演算増幅器等で構成され、第1及び第2の
入力側に与えられる電圧の合計電圧を、アナログ信号O
UTとして出力するものである。アナログ信号OUT
は、更に比較器14の第1の入力側に与えられるように
なっている。
を比較するもので、第1の入力側の電圧が第2の入力側
の電圧よりも低いときにレベル“L”、その逆の時にレ
ベル“H”の比較結果の信号を出力するようになってい
る。比較器14の第2の入力側には、基準電圧VC(例
えば、電源電圧VCCの1/2)が与えられ、この比較
器14の出力側がレジスタ(REG)15の入力側に接
続されている。
信号を保持するものである。レジスタ15の出力側に
は、制御部(CNT)16が接続されている。制御部1
6は、レジスタ15に保持されている比較結果の信号に
基づいて、アナログ信号OUTと基準電圧VCに対する
オフセット値を計算し、適切な補正値CALを生成して
出力するものである。制御部16の出力側には、DAC
17が接続されている。DAC17はDAC12と同様
に8ビットのもので、この出力側がアナログ加算器13
の第2の入力側に接続されている。
及び変換モード(2)に分けて説明する。
DA変換に先立って、補正電圧を生成するDAC17に
対する補正値CALを設定するものである。
定され、セレクタ1によって固定データFD(80h)
が選択されてDAC12の入力側に与えられる。これに
より、DAC12からフルスケールの1/2、即ち、電
源電圧VCCの約1/2のアナログ電圧AV1が出力さ
れる。
て、−80hから7Fhまで順次1ずつカウントアップ
する測定値CALが与えられる。これにより、DAC1
7から出力されるアナログ電圧AV2は、測定値CAL
に従って、−VCC/2からVCC/2まで256段階
で順次上昇する。
17のアナログ電圧AV2は、アナログ加算器13で加
算される。これにより、アナログ加算器13から出力さ
れるアナログ信号OUTは、制御部16から出力される
測定値CALに従って、0からVCCまで256段階で
順次上昇する。
準電圧VCが比較され、その比較結果の信号が出力され
る。比較器14から出力された比較結果の信号は、制御
部16から出力される測定値CALに対応して、レジス
タ15に順次シフトして保持される。設定動作の開始直
後は、アナログ信号OUTは0に近い値となっているの
で、比較器14から出力される比較結果の信号は“L”
である。アナログ信号OUTが順次上昇して基準電圧V
Cに達すると、比較結果の信号は“H”に変化し、その
後、アナログ信号OUTが上昇しても比較結果の信号は
“H”のままの状態となる。このようにして、0から2
55の測定値CALに対応して、256個の比較結果の
信号がレジスタ15に保持される。
に保持されると、このレジスタ15の内容が制御部16
によって読み出され、比較結果の信号が“L”から
“H”へ変化する点が検出される。更に、制御部16に
よって検出された変化点に対応する測定値CALが算出
され、オフセット補正用の補正値CALとしてDAC1
7に与えられる。
の補正値CALが設定された後、変換対象のディジタル
信号INをアナログ信号OUTに変換するものである。
ディジタル信号IN側に切り替えられ、変換対象のディ
ジタル信号INがDAC12の入力側に与えられる。デ
ィジタル信号INは、DAC12によってその値に応じ
たアナログ電圧AV1に変換されてアナログ加算器13
の第1の入力側に与えられる。
CALが与えられ、この補正値CALに対応したアナロ
グ電圧AV2が生成されてアナログ加算器13の第2の
入力側に与えられる。
ジタル信号INに対応したアナログ電圧AV1と、DA
C17から出力される補正値CALに対応したアナログ
電圧AV2は、アナログ加算器13で加算される。これ
により、アナログ加算器13から、オフセットが補正さ
れたアナログ信号OUTが出力される。
変換回路は、変換対象のディジタル信号IN用のDAC
12に加えて、オフセット補正用のDAC17を有して
いる。これにより、ディジタル信号INと同じ桁数のD
AC12を用いて、オーバーフローによる変換精度の劣
化のおそれなしに、オフセットをキャンセルすることが
できるという利点がある。
の実施形態を示すDA変換回路の構成図であり、図1中
の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
路における制御部16の出力側とDAC17の入力側の
間に、セレクタ18を設けている。
て、制御部16から出力されるオフセット補正用の補正
値CAL、または外部から与えられる外部データDTO
のいずれか一方を選択してDAC17に与えるものであ
る。その他の構成は、図1と同様である。
ード(1)と変換モード(2)に加えて、外部制御モー
ド(3)を有している。
で固定データFDを選択し、セレクタ18で補正値CA
Lを選択することにより、図1のDA変換回路と同様に
行われる。また、変換モード(2)の動作は、セレクタ
11でディジタル信号INを選択し、セレクタ18で補
正値CALを選択することにより、図1のDA変換回路
と同様に行われる。
レクタ11でディジタル信号INを選択し、セレクタ1
8で外部データDTOを選択することによって、次のよ
うに行われる。
レクタ11を介してDAC12の入力側に与えられ、そ
の値に応じたアナログ電圧AV1に変換されてアナログ
加算器13の第1の入力側に与えられる。一方、セレク
タ18からDAC17に外部データDTOが与えられ、
この外部データDTOに対応したアナログ電圧AV2が
アナログ加算器13の第2の入力側に与えられる。アナ
ログ電圧AV1,AV2は、アナログ加算器13で加算
され、このアナログ加算器13から、外部データDTO
で補正されたアナログ信号OUTが出力される。
変換回路は、補正値CALと外部データDTOを切り替
えてDAC17へ与えるセレクタ18を有している。こ
れにより、第1の実施形態と同様の利点に加えて、外部
のオフセット制御用のプロセッサ等から与えられる外部
データDTOに従って、オフセットをキャンセルするこ
とができるという利点がある。
の実施形態を示すDA変換回路の構成図であり、図1中
の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。こ
のDA変換回路では、図1のDA変換回路における制御
部16の出力側とDAC17の入力側の間に、ディジタ
ル加算器19を設けると共に、固定値FXと外部データ
DTOを切り替えてこの加算器19に与えるセレクタ2
0を設けている。
て、固定値FX(例えば、0)または外部から与えられ
る外部データDTOのいずれか一方を選択して出力する
ものである。セレクタ20の出力側は、ディジタル加算
器19の第1の入力側に接続されている。ディジタル加
算器19の第2の入力側には、制御部16からオフセッ
ト補正用の補正値CALが与えられるようになってい
る。また、ディジタル加算器19の出力側は、DAC1
7の入力側に接続されている。その他の構成は、図1と
同様である。
及び変換モード(2)に加えて、外部制御モード(3)
を有している。
で固定データFDを選択し、セレクタ20で固定値FX
を選択することにより行われる。制御部16から出力さ
れるオフセット設定用の測定値CALは、ディジタル加
算器19において固定値FXと加算され、その加算結果
がDAC17へ与えられる。その他の動作は、図1にお
ける設定モード(1)の動作と同様である。
タ11でディジタル信号INを選択し、セレクタ20で
固定値FXを選択することにより行われる。この場合の
動作は、制御部16から出力される補正値CALに固定
値FXが加算される他は、図1のDA変換回路と同様で
ある。
レクタ11でディジタル信号INを選択し、セレクタ2
0で外部データDTOを選択することによって行われ
る。この場合の動作は、制御部16から出力される補正
値CALに、外部データDTOが加算されて、DAC1
7へ与えられる。従ってDAC17から出力されるオフ
セット補正用のアナログ電圧AV2は、予め設定モード
で設定された補正値CALに加えて、外部のオフセット
制御用のプロセッサ等から与えられる外部データDTO
に従って制御される。
変換回路は、補正値CALと外部データDTOを加算し
てDAC17へ与えるディジタル加算器19を有してい
る。これにより、第1の実施形態と同様の利点に加え
て、外部のオフセット制御用のプロセッサ等から与えら
れる外部データDTOに従って、オフセットをキャンセ
ルすることができるという利点がある。
の実施形態を示すDA変換回路の構成図であり、図1中
の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
路におけるアナログ加算器13に変えて、差動出力を有
するアナログ加算器13Aを設けている。アナログ加算
器13Aは、第1及び第2の入力側に与えられる2つの
アナログ電圧AV1,AV2を加算した合計電圧AVを
出力すると共に、この合計電圧AVの極性を反転した合
計電圧/AVを出力するものである。合計電圧AV,/
AVは、アナログ信号OUTとして出力されると共に、
比較器14の第1及び第2の入力側に与えられるように
なっている。その他の構成は、図1と同様である。
動作とほぼ同様である。但し、設定モード(1)の動作
では、オフセット設定用の測定値CALを順次増加させ
る過程で、アナログ加算器13Aから出力される合計電
圧AV,/AV(即ち、アナログ信号OUT)の極性が
反転したときに、比較器14から出力される比較結果の
信号が変化する。これにより、ゼロ点の検出が容易にな
り、正確な補正値CALを設定することができる。その
他の動作は図1の動作と同様である。
変換回路は、第1の実施形態と同様の利点に加えて、よ
り正確な補正値CALを設定することができるという利
点がある。
ず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例
えば、次の(a)〜(c)のようなものがある。
ナログ加算器13を、図5と同様の差動出力を有するア
ナログ加算器13Aに変えても良い。
定データFDの値、固定値FXの値及び基準電圧VCの
値等は、例示したものに限定されない。
は測定値CALを0から順次増加させて出力している
が、255から順次減少させて出力する用にしても良
い。
によれば、補正値を第2のアナログ電圧に変換する第2
のDACと、第1及び第2のアナログ電圧を加算してア
ナログ電圧を出力するアナログ加算器を有している。こ
れにより、オーバーフローによる変換精度の劣化のおそ
れを排除することができる。
を切り替えて第2のアナログ電圧に変換するための第2
のセレクタを有している。これにより、第1の発明の効
果に加えて、外部のオフセット補償用のプロセッサ等か
らオフセット制御を行うことができる。
を加算して第2のアナログ電圧に変換するためのディジ
タル加算器を有している。これにより、第2の発明と同
様の効果がある。
アナログ信号と反転したアナログ信号を出力するように
構成している。これにより、ゼロ点の検出が容易にな
り、正確なオフセット補正値を設定することができる。
構成図である。
構成図である。
構成図である。
構成図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 モード信号で設定モードが指定されたと
きに一定の固定データを選択し、該モード信号で変換モ
ードが指定されたときに変換対象のディジタル信号を選
択して出力するセレクタと、 前記セレクタの出力信号を第1のアナログ電圧に変換す
る第1のディジタル・アナログ変換器と、 測定値または補正値を第2のアナログ電圧に変換する第
2のディジタル・アナログ変換器と、 前記第1及び第2のアナログ電圧を加算してアナログ信
号を出力するアナログ加算器と、 前記アナログ信号を所定の電圧と比較する比較器と、 前記比較器の比較結果を保持するレジスタと、 前記設定モードが指定されたときに、前記測定値を一定
範囲で順次増加または減少させて前記第2のディジタル
・アナログ変換器に与えると共に、前記レジスタに保持
された比較結果に基づいて該測定値の中から前記補正値
を選択し、前記変換モードが指定されたときに、該補正
値を該第2のディジタル・アナログ変換器に与える制御
部とを、 備えたことを特徴とするディジタル・アナログ変換回
路。 - 【請求項2】 モード信号で設定モードが指定されたと
きに一定の固定データを選択し、該モード信号で変換モ
ードが指定されたときに変換対象のディジタル信号を選
択して出力する第1のセレクタと、 前記第1のセレクタの出力信号を第1のアナログ電圧に
変換する第1のディジタル・アナログ変換器と、 制御信号で外部制御モードが指定されたときに外部デー
タを選択し、内部制御モードが指定されたときに測定値
または補正値を選択する第2のセレクタと、 前記第2のセレクタの出力データを第2のアナログ電圧
に変換する第2のディジタル・アナログ変換器と、 前記第1及び第2のアナログ電圧を加算してアナログ信
号を出力するアナログ加算器と、 前記アナログ信号を所定の電圧と比較する比較器と、 前記比較器の比較結果を保持するレジスタと、 前記設定モードが指定されたときに、前記測定値を一定
範囲で順次増加または減少させて前記第2のセレクタに
与えると共に、前記レジスタに保持された比較結果に基
づいて該測定値の中から前記補正値を選択し、前記変換
モードが指定されたときに、該補正値を該第2のセレク
タに与える制御部とを、 備えたことを特徴とするディジタル・アナログ変換回
路。 - 【請求項3】 モード信号で設定モードが指定されたと
きに一定の固定データを選択し、該モード信号で変換モ
ードが指定されたときに変換対象のディジタル信号を選
択して出力する第1のセレクタと、 前記第1のセレクタの出力信号を第1のアナログ電圧に
変換する第1のディジタル・アナログ変換器と、 制御信号で外部制御モードが指定されたときに外部デー
タを選択し、内部制御モードが指定されたときに一定の
固定値を選択する第2のセレクタと、 測定値または補正値と前記第2のセレクタで選択された
データを加算するディジタル加算器と、 前記ディジタル加算器の出力データを第2のアナログ電
圧に変換する第2のディジタル・アナログ変換器と、 前記第1及び第2のアナログ電圧を加算してアナログ信
号を出力するアナログ加算器と、 前記アナログ信号を所定の電圧と比較する比較器と、 前記比較器の比較結果を保持するレジスタと、 前記設定モードが指定されたときに、前記測定値を一定
範囲で順次増加または減少させて前記ディジタル加算器
に与えると共に、前記レジスタに保持された比較結果に
基づいて該測定値の中から前記補正値を選択し、前記変
換モードが指定されたときに、該補正値を該ディジタル
加算器に与える制御部とを、 備えたことを特徴とするディジタル・アナログ変換回
路。 - 【請求項4】 前記アナログ加算器は、前記第1及び第
2のアナログ電圧を加算してアナログ信号を出力すると
共に、該アナログ信号の極性を反転した反転アナログ信
号を出力するように構成し、 前記比較器は、前記アナログ信号を前記反転アナログ信
号と比較するように構成したことを特徴とする請求項
1、2または3記載のディジタル・アナログ変換回路。
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