JP2002124879A - D-a converter and semiconductor integrated circuit device with built-in d-a converter - Google Patents

D-a converter and semiconductor integrated circuit device with built-in d-a converter

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JP2002124879A
JP2002124879A JP2000316295A JP2000316295A JP2002124879A JP 2002124879 A JP2002124879 A JP 2002124879A JP 2000316295 A JP2000316295 A JP 2000316295A JP 2000316295 A JP2000316295 A JP 2000316295A JP 2002124879 A JP2002124879 A JP 2002124879A
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constant current
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circuit
node
switch
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Japanese (ja)
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Kunihiro Matsubara
邦博 松原
Hidenobu Ito
秀信 伊藤
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a D-A converter capable of realizing a sufficient output voltage accuracy by suppressing a differentiated linear error in association with relative irregularity of a constant current circuit to a small value by preferentially using a constant current source circuit for a more significant bit. SOLUTION: At a node N1, another end of a switch S2 is connected to a constant current source circuit I2 one bit more significant, another end of a switch S4 is connected to a constant current source circuit I3 two bits more significant and another end of a switch S7 is connected to a constant current source circuit I4 three bits more significant. At nodes N2 and N3, the switches are similarly connected. At the node N2, switches S5 and S8 are connected to the circuit I3 one bit more significant and to the circuit I4 two bits more significant. At the node N2, a switch S9 is connected to the circuit I4 one bit more significant. These switches are controlled to be preferentially used from the more significant node and to be preferentially used from the constant current source circuit for the more significant node according to an internal control signal based on the input signal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、D/Aコンバータ
に関するものであり、特に、D/Aコンバータにおける
出力電圧の単調増加性と微分直線性誤差との改善に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a D / A converter, and more particularly to an improvement in a monotonic increase in output voltage and a differential linearity error in a D / A converter.

【0002】[0002]

【従来の技術】図1に示すように、従来より、定電流源
回路I1、I2、I3、I4からR−2Rラダー抵抗列
RRの各節点N1、N2、N3、N4への定電流の入力
を、デジタル入力信号DS1、DS2、DS34、DS
4により切り替えてアナログ電圧出力を得る回路が使用
されている。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 1, a constant current input from a constant current source circuit I1, I2, I3, I4 to each node N1, N2, N3, N4 of an R-2R ladder resistor string RR. To the digital input signals DS1, DS2, DS34, DS
4 is used to obtain an analog voltage output by switching.

【0003】図1では4ビット入力のD/Aコンバータ
を示しており、各定電流源回路I1、I2、I3、I4
(出力電流をI1、I2、I3、I4とする。)と、 R1=R2=R4=R6=R7=r、R3=R5=2r の抵抗値を有する抵抗R1乃至R7からなるR−2Rラ
ダー抵抗列RRの各節点N1、N2、N3、N4との間
を、4ビットデジタル入力端子1、2、3、4から入力
されるデジタル信号DS1、DS2、DS3、DS4に
より制御されるスイッチS101、S103、S10
6、S110で接続する構成である。ここで、デジタル
入力端子1(DS1)がLSBであり、デジタル入力端
子4(DS4)がMSBである。
FIG. 1 shows a 4-bit input D / A converter. Each of the constant current source circuits I1, I2, I3, I4
(The output currents are I1, I2, I3, and I4.) And R2R ladder resistor including resistors R1 to R7 having resistance values of R1 = R2 = R4 = R6 = R7 = r and R3 = R5 = 2r. Switches S101, S103 controlled by digital signals DS1, DS2, DS3, DS4 input from 4-bit digital input terminals 1, 2, 3, 4 between nodes N1, N2, N3, N4 of column RR. , S10
6, the connection is made in S110. Here, the digital input terminal 1 (DS1) is the LSB, and the digital input terminal 4 (DS4) is the MSB.

【0004】各スイッチS101、S103、S10
6、S110がデジタル信号DS1、DS2、DS3、
DS4の正論理で導通するとすると、デジタル入力信号
DS1の入力に対しては(DS1=1)、定電流源回路
I1からの定電流が節点N1に流れ込むが、R−2Rラ
ダー抵抗列RRの構成より、節点N1に入力される定電
流はその1/3が分流されて次段に流れ込み(I1・1
/3)、節点N2、N3ではそれぞれ半分に分流され、
節点N4を流れる電流は、 (1/3)・(1/2)2・I1=(1/12)・I1 となり出力電圧Vo(DS1)として、 Vo(DS1)=(1/12)・I1・r ・・・・・・・・・・・・・・・・ (1) がえられる。以下同様に、それぞれのデジタル入力DS
2、DS3、DS4に対しては、 Vo(DS2)=(2/12)・I2・r ・・・・・・・・・・・・・・・・ (2) Vo(DS3)=(4/12)・I3・r ・・・・・・・・・・・・・・・・ (3) Vo(DS4)=(8/12)・I4・r ・・・・・・・・・・・・・・・・ (4) という出力電圧Voが得られる。そして、これらを合計
して4ビット入力に対するD/Aコンバート出力とし
て、 Vo=(1/12)・I1・r・DS1+(2/12)・I2・r・ DS2+(4/12)・I3・r・DS3+(8/12)・I4・r・ DS4 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ (5) が得られる。ここで、デジタル入力信号DS1、DS
2、DS3、DS4は、1あるいは0の2値信号であ
り、1となった場合にスイッチS101、S103、S
106、S110が導通する。
Each switch S101, S103, S10
6, S110 is a digital signal DS1, DS2, DS3,
Assuming that conduction is performed by the positive logic of DS4, for the input of the digital input signal DS1 (DS1 = 1), the constant current from the constant current source circuit I1 flows into the node N1, but the configuration of the R-2R ladder resistor string RR Accordingly, the constant current input to the node N1 is divided by 3 and flows into the next stage (I1 · 1
/ 3), at nodes N2 and N3, the flow is halved,
Current flowing through the node N4, as the (1/3) · (1/2) 2 · I1 = (1/12) · I1 becomes the output voltage Vo (DS1), Vo (DS1 ) = (1/12) · I1・ R ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (1) Similarly, each digital input DS
For DS2, DS3 and DS4, Vo (DS2) = (2/12) · I2 · r (2) Vo (DS3) = (4 / 12) · I3 · r (3) Vo (DS4) = (8/12) · I4 · r (4) An output voltage Vo is obtained. Then, these are summed to obtain a D / A converted output for a 4-bit input: Vo = (1/12) · I1 · r · DS1 + (2/12) · I2 · r · DS2 + (4/12) · I3 · r · DS3 + (8/12) · I4 · r · DS4 ... (5) is obtained. Here, the digital input signals DS1, DS
2, DS3 and DS4 are binary signals of 1 or 0, and when they become 1, the switches S101, S103, S3
106 and S110 conduct.

【0005】定電流源回路I1、I2、I3、I4の電
流重みを全て同一にすることで(I1=I2=I3=I
4=i)、各デジタル入力信号DS1、DS2、DS
3、DS4に対して2進重み付けされた出力電圧Voが
得られる。 Vo={(1/12)・DS1+(2/12)・DS2+ (4/12)・DS3+(8/12)・DS4}・i・r ・・・ (6)
By making the current weights of the constant current source circuits I1, I2, I3, and I4 all the same (I1 = I2 = I3 = I3
4 = i), each digital input signal DS1, DS2, DS
3, the output voltage Vo binary-weighted to DS4 is obtained. Vo = {(1/12) · DS1 + (2/12) · DS2 + (4/12) · DS3 + (8/12) · DS4} · i · r (6)

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術では、全ての定電流源回路I1、I2、I3、I
4の出力電流を同一(I1=I2=I3=I4=i)と
することにより2進重みを有する出力電圧Voが得られ
る構成であるが、式(5)から明らかなように各出力電
流値I1、I2、I3、I4の相対的なばらつきにより
デジタル入力信号DS1、DS2、DS3、DS4毎の
出力電圧Voの誤差である微分直線性誤差が大きくな
り、単調増加特性が悪化するという問題がある。
However, in the above prior art, all the constant current source circuits I1, I2, I3, I
4 is the same (I1 = I2 = I3 = I4 = i), an output voltage Vo having a binary weight can be obtained. As is clear from the equation (5), each output current value Due to the relative variations of I1, I2, I3, and I4, the differential linearity error, which is the error of the output voltage Vo for each of the digital input signals DS1, DS2, DS3, and DS4, increases, and there is a problem that the monotonous increase characteristic deteriorates. .

【0007】出力電圧Voへの定電流源回路I1、I
2、I3、I4からの出力電流の寄与は上位ビットにな
る程大きなものとなるので、上位ビット側の定電流源回
路I1、I2、I3、I4の出力電流の相対的なばらつ
きが大きくなる程、微分直線性誤差が大きなものとなっ
てしまい、デジタル入力信号DS1、DS2、DS3、
DS4に対する出力電圧Voの単調増加特性が悪化する
という問題がある。例えば、 I1=I2=I3=i、I4=0.875i ・・・・・・・・・・・・・・ (7) の場合、デジタル入力が“0111”から“1000”
へ変化するときの出力電圧Voの変化を見積もる。デジ
タル入力“0111”に対する出力電圧は、式(5)よ
り、 Vo(0111)=(1/12)・i・r・1+(2/12)・i・r・ 1+(4/12)・i・r・1+(8/12)・0.875i・r・0 =(1/12)・i・r+(2/12)・i・r+(4/12)・i・r =(7/12)・i・r ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ (8)
The constant current source circuits I1, I to the output voltage Vo
2, the contribution of the output current from I3, I4 increases as the higher-order bit increases, so that the relative variation in the output currents of the constant current source circuits I1, I2, I3, I4 on the higher-order bit side increases. , The differential linearity error becomes large, and the digital input signals DS1, DS2, DS3,
There is a problem that the monotonic increase characteristic of the output voltage Vo with respect to DS4 is deteriorated. For example, if I1 = I2 = I3 = i, I4 = 0.875i (7), the digital input is changed from “0111” to “1000”
The change of the output voltage Vo when changing to is estimated. From equation (5), the output voltage for the digital input “0111” is given by Vo (0111) = (1/12) · ir · 1 + (2/12) · ir · 1 + (4/12) · i R · 1 + (8/12) · 0.875i · r · 0 = (1/12) · i · r + (2/12) · i · r + (4/12) · i · r = (7/12 ) · I · r · · · · · · · · (8)

【0008】また、デジタル入力“1000”に対する
出力電圧は、 Vo(1000)=(1/12)・i・r・0+(2/12)・i・r・ 0+(4/12)・i・r・0+(8/12)・0.875i・r・1 =(8/12)・0.875i・r =(7/12)・i・r ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ (9)
The output voltage corresponding to the digital input “1000” is Vo (1000) = (1/12) · ir · 0 + (2/12) · ir · 0 + (4/12) · i · r · 0 + (8/12) · 0.875 i · r · 1 = (8/12) · 0.875 i · r = (7/12) · i · · · · ·・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (9)

【0009】従って、式(8)、(9)より、Vo(0
111)=Vo(1000)であるため、 ΔVo=Vo(1000)―Vo(0111)=0 ・・・・・・・ (10) であり、微分直線性誤差として−1LSBとなり、入力
信号“0111”と“1000”の間で出力信号Voに
差がなくなってしまうという問題がある。
Therefore, from equations (8) and (9), Vo (0
111) = Vo (1000), ΔVo = Vo (1000) −Vo (0111) = 0 (10), and the differential linearity error becomes −1 LSB, and the input signal “0111” There is a problem that the difference in the output signal Vo between "" and "1000" disappears.

【0010】本発明は前記従来技術の問題点を解消する
ためになされたものであり、定電流源回路として上位ビ
ット用の回路を優先して使用することにより、定電流源
回路の相対的なばらつきに伴う微分直線性誤差を小さく
抑え、単調増加特性を改善して十分な出力電圧精度を実
現することができるD/Aコンバータを提供することを
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem of the prior art, and the relative current of the constant current source circuit is reduced by preferentially using the circuit for the upper bit as the constant current source circuit. It is an object of the present invention to provide a D / A converter capable of suppressing a differential linearity error due to variation to a small value, improving a monotonically increasing characteristic, and achieving sufficient output voltage accuracy.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1に係るD/Aコンバータは、デジタル入力
信号に応じて節点に電流が入力されるR−2Rラダー抵
抗列と、節点毎に設けられる同一電流重みの定電流源回
路と、デジタル入力信号に応じて両者を適宜に接続する
スイッチ回路とを備えるD/Aコンバータにおいて、R
−2Rラダー抵抗列の同一節点に、一端が接続される2
以上のスイッチ回路を備え、1のスイッチ回路の他端
は、同一節点に対応する定電流源回路に、他のスイッチ
回路の他端は、上位の節点に対応する定電流源回路に接
続されることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a D / A converter comprising: an R-2R ladder resistor string in which a current is input to a node according to a digital input signal; In a D / A converter including a constant current source circuit provided for each of them and having a constant current weight, and a switch circuit for appropriately connecting the two according to a digital input signal,
2R, one end of which is connected to the same node of the
The above switch circuit is provided, and the other end of one switch circuit is connected to a constant current source circuit corresponding to the same node, and the other end of the other switch circuit is connected to a constant current source circuit corresponding to an upper node. It is characterized by the following.

【0012】請求項1のD/Aコンバータでは、デジタ
ル入力信号に対して、R−2Rラダー抵抗列の節点に定
電流を入力する際、1のスイッチ回路と他のスイッチ回
路との2以上のスイッチ回路を備えているので、1のス
イッチ回路が導通すれば節点に対応する定電流源回路か
ら定電流が入力され、他のスイッチ回路が導通すれば上
位の節点に対応する定電流源回路から定電流が入力され
る。
In the D / A converter according to the first aspect, when a constant current is input to the node of the R-2R ladder resistor string with respect to the digital input signal, two or more switch circuits of one switch circuit and another switch circuit are provided. Since a switch circuit is provided, a constant current is input from a constant current source circuit corresponding to a node when one switch circuit is conductive, and a constant current source circuit corresponding to a higher node is provided when another switch circuit is conductive. A constant current is input.

【0013】また、請求項2に係るD/Aコンバータ
は、請求項1に記載のD/Aコンバータにおいて、2以
上のスイッチ回路は、他のスイッチ回路から優先的に導
通されることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the D / A converter according to the first aspect, two or more switch circuits are preferentially conducted from another switch circuit. I do.

【0014】請求項2のD/Aコンバータでは、上位の
節点に対応する定電流源回路からの定電流を優先的に入
力するので、節点に入力される定電流は、上位の節点と
の間で共通の定電流源回路により供給される。
In the D / A converter according to the second aspect, the constant current from the constant current source circuit corresponding to the upper node is preferentially input, so that the constant current input to the node is higher than that of the upper node. And supplied by a common constant current source circuit.

【0015】また、請求項3に係るD/Aコンバータ
は、請求項2に記載のD/Aコンバータにおいて、2以
上のスイッチ回路を備える節点を2以上備えており、2
以上のスイッチ回路のうち何れを導通するかは、上位の
節点から優先的に決定されることを特徴とする。
A D / A converter according to a third aspect of the present invention is the D / A converter according to the second aspect, further comprising two or more nodes having two or more switch circuits.
Which of the above switch circuits is to be rendered conductive is determined by priority from the upper node.

【0016】請求項3のD/Aコンバータでは、2以上
のスイッチ回路のうち、他のスイッチ回路の導通は、2
以上のスイッチ回路を備える2以上の節点のうち、上位
の節点から優先的に決定される。
In the D / A converter of the third aspect, of the two or more switch circuits, the conduction of the other switch circuits is 2
Of the two or more nodes including the above switch circuit, the higher-order node is preferentially determined.

【0017】また、請求項4に係るD/Aコンバータ
は、請求項1乃至3の少なくとも何れか1に記載のD/
Aコンバータにおいて、デジタル入力信号をデコードす
るデコード回路を備えており、その出力信号により節点
に接続すべき定電流源回路を選択することを特徴とす
る。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a D / A converter according to the first to third aspects.
The A converter has a decoding circuit for decoding a digital input signal, and selects a constant current source circuit to be connected to a node based on the output signal.

【0018】請求項4のD/Aコンバータでは、デコー
ド回路から出力されるデジタル入力信号をデコードした
信号により、導通すべきスイッチ回路が決定される。
In the D / A converter according to the fourth aspect, the switch circuit to be turned on is determined by the signal obtained by decoding the digital input signal output from the decode circuit.

【0019】これにより、定電流源回路を、対応するR
−2Rラダー抵抗列の節点及び下位の節点で共有して使
用し、デジタル入力信号において同時に多ビットが遷移
した場合においても、遷移の前後で同じ定電流源回路が
異なる節点に電流経路を切り替えて継続的に使用される
ので、定電流源回路間の相対的なばらつきに伴う微分直
線性誤差が発生しにくく、更に、定電流源回路の継続的
な使用は上位の節点について優先的に行われるので、2
進重みが大きく定電流値のばらつきが出力値に大きく影
響を与える上位節点については、定電流源回路の違いに
よる相対的な定電流のばらつきに伴う微分直線性誤差も
発生せず、定電流源回路の相対的なばらつきに対して微
分直線性誤差の小さく抑えることができ、単調増加特性
を改善して十分な出力電圧精度を有するD/Aコンバー
タを実現することができる。
Thus, the constant current source circuit is set to the corresponding R
The same constant current source circuit switches the current path to a different node before and after the transition even when multiple bits transition at the same time in the digital input signal, even when multiple bits transition simultaneously in the digital input signal. Since it is used continuously, a differential linearity error due to relative variation between the constant current source circuits is unlikely to occur, and further, the continuous use of the constant current source circuit is preferentially performed for higher nodes. So 2
For the higher nodes where the lead weight is large and the variation of the constant current value greatly affects the output value, the differential linearity error due to the relative variation of the constant current due to the difference in the constant current source circuit does not occur, and the constant current source The differential linearity error can be suppressed to be small with respect to the relative variation of the circuit, and the D / A converter having a sufficient output voltage accuracy by improving the monotonically increasing characteristic can be realized.

【0020】また、必要とされる微分直線性誤差特性に
応じて、2進重みの大きな上位節点を適宜に選択して、
対応する定電流源回路を共有する下位節点の組合せを選
択してやれば、必要最小限のスイッチ回路の追加で必要
な微分直線性誤差特性を実現できるので、コンパクトな
回路規模、且つ低消費電流で、定電流源回路の相対的な
ばらつきに対して十分な微分直線性誤差特性を有するD
/Aコンバータを実現することができる。
Further, an upper node having a large binary weight is appropriately selected according to the required differential linearity error characteristic,
By selecting a combination of lower nodes that share the corresponding constant current source circuit, the necessary differential linearity error characteristic can be realized by adding the minimum necessary switch circuit, so that the circuit size is small and the current consumption is low. D having a sufficient differential linearity error characteristic with respect to the relative variation of the constant current source circuit
/ A converter can be realized.

【0021】また、請求項5に係る半導体集積回路装置
は、請求項1乃至4の少なくとも何れか1に記載のD/
Aコンバータを備えることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor integrated circuit device according to at least one of the first to fourth aspects.
It is characterized by having an A converter.

【0022】これにより、内蔵の定電流源回路の相対的
なばらつきに基づくD/Aコンバータの微分直線性誤差
を改善することができ、均一な特性を有する半導体集積
回路装置を実現することができる。
Thus, the differential linearity error of the D / A converter based on the relative variation of the built-in constant current source circuit can be improved, and a semiconductor integrated circuit device having uniform characteristics can be realized. .

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明のD/Aコンバータ
について具体化した実施形態を図2乃至図4に基づき図
面を参照しつつ詳細に説明する。図2は、第1実施形態
における4ビット入力D/Aコンバータの回路図であ
る。図3は、第1実施形態におけるデコード回路の入出
力特性を示す概念図である。図4は、第2実施形態にお
ける4ビット入力D/Aコンバータの回路図である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a D / A converter according to the present invention; FIG. FIG. 2 is a circuit diagram of the 4-bit input D / A converter according to the first embodiment. FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating input / output characteristics of the decoding circuit according to the first embodiment. FIG. 4 is a circuit diagram of a 4-bit input D / A converter according to the second embodiment.

【0024】図2の第1実施形態は、従来技術と同様な
R−2Rラダー抵抗列RRの各節点N1、N2、N3、
N4に定電流源回路I1、I2、I3、I4からの定電
流を入力することによりアナログ電圧出力Voを得るD
/Aコンバータを示している。
In the first embodiment shown in FIG. 2, each node N1, N2, N3,
An analog voltage output Vo is obtained by inputting constant currents from the constant current source circuits I1, I2, I3 and I4 to N4.
2 shows an A / A converter.

【0025】図2において、各定電流源回路I1、I
2、I3、I4、抵抗R1乃至R7からなるR−2Rラ
ダー抵抗列RR、及びスイッチS101、S103、S
106、S110からなる構成部分は、従来技術におけ
る4ビット入力のD/Aコンバータ(図1、参照)と同
一の構成をしているので、ここでの説明は省略する。
In FIG. 2, each of the constant current source circuits I1, I
2, I3, I4, an R-2R ladder resistor array RR including resistors R1 to R7, and switches S101, S103, S
The components consisting of 106 and S110 have the same configuration as the 4-bit input D / A converter (see FIG. 1) in the prior art, and a description thereof will be omitted.

【0026】第1実施形態における構成部分は、スイッ
チS2、S4、S5、S7、S8、S9、及び全スイッ
チS101、S2、S103、S4、S5、S106、
S7、S8、S9、S110の制御信号である。
The components in the first embodiment include switches S2, S4, S5, S7, S8, S9, and all switches S101, S2, S103, S4, S5, S106,
These are control signals for S7, S8, S9, and S110.

【0027】従来技術と同じ構成であるスイッチS10
1、S103、S106、S110は、4ビットのデジ
タルラダー抵抗列RRのLSB(=DS1)からMSB
(=DS4)に向かうビット列に対応するR−2Rラダ
ー抵抗列RRの各節点N1、N2、N3、N4を、デジ
タル入力信号DS1、DS2、DS3、DS4に応じて
定電流源回路I1、I2、I3、I4に接続するように
構成されている。即ち、LSB(=DS1)入力に対し
ては定電流源回路I1を節点N1に接続、DS2入力に
対しては定電流源回路I2を節点N2に、DS3入力に
対しては定電流源回路I3を節点N3に、MSB(=D
S4)入力に対しては定電流源回路I4を節点N4に接
続することにより、それぞれの節点N1、N2、N3、
N4に定電流源回路I1、I2、I3、I4からの定電
流を入力して、出力電圧Voを得ている。
A switch S10 having the same configuration as that of the prior art
1, S103, S106, and S110 are from the LSB (= DS1) of the 4-bit digital ladder resistor string RR to the MSB.
Each node N1, N2, N3, N4 of the R-2R ladder resistor string RR corresponding to the bit string heading to (= DS4) is converted into constant current source circuits I1, I2, and I4 in accordance with the digital input signals DS1, DS2, DS3, DS4. It is configured to connect to I3 and I4. That is, the constant current source circuit I1 is connected to the node N1 for the LSB (= DS1) input, the constant current source circuit I2 is connected to the node N2 for the DS2 input, and the constant current source circuit I3 for the DS3 input. At the node N3 and the MSB (= D
S4) For the input, by connecting the constant current source circuit I4 to the node N4, the respective nodes N1, N2, N3,
The constant current from the constant current source circuits I1, I2, I3, I4 is input to N4 to obtain the output voltage Vo.

【0028】これに対して、スイッチS2、S4、S
5、S7、S8、S9は、各節点N1、N2、N3を、
対応する定電流源回路I1、I2、I3より上位の節点
N2、N3、N4に対応する定電流源回路I2、I3、
I4に接続する構成となっている。
On the other hand, switches S2, S4, S
5, S7, S8, and S9 represent nodes N1, N2, and N3, respectively.
The constant current source circuits I2, I3,... Corresponding to the nodes N2, N3, N4 higher than the corresponding constant current source circuits I1, I2, I3.
It is configured to connect to I4.

【0029】具体的には、スイッチS2は、その一端が
スイッチS101と共にLSB(=DS1)入力に対し
て定電流を入力すべき節点N1に接続され、他端が1ビ
ット上位の節点N2に定電流を供給するための定電流源
回路I2に接続されている。更に節点N1については、
スイッチS4、S7の一端が接続されており、それそれ
の他端はスイッチS4については2ビット上位の節点N
3に定電流を供給するための定電流源回路I3に、スイ
ッチS7については3ビット上位の節点N4に定電流を
供給するための定電流源回路I4に接続されている。
More specifically, one end of the switch S2 is connected to the node N1 to which a constant current is input to the LSB (= DS1) input together with the switch S101, and the other end is connected to the node N2 one bit higher. It is connected to a constant current source circuit I2 for supplying a current. Further, regarding the node N1,
One end of each of the switches S4 and S7 is connected, and the other end of each of them is connected to the node N, which is two bits higher than
The switch S7 is connected to a constant current source circuit I4 for supplying a constant current to a higher-order node N4 of 3 bits.

【0030】同様に、スイッチS5、S8は、その一端
がスイッチS103と共にDS2入力に対して定電流を
入力すべき節点N2に接続されており、他端が、スイッ
チS5については1ビット上位の節点N3に定電流を供
給するための定電流源回路I3に、スイッチS8につい
ては2ビット上位の節点N4に定電流を供給するための
定電流源回路I4に接続されている。
Similarly, one end of each of the switches S5 and S8 is connected to a node N2 to which a constant current is to be input to the DS2 input together with the switch S103, and the other end is connected to a node one bit higher in the switch S5. The switch S8 is connected to a constant current source circuit I4 for supplying a constant current to a node N4, which is two bits higher, with a constant current source circuit I4 for supplying a constant current to N3.

【0031】更に、スイッチS9は、その一端がスイッ
チS106と共にDS3入力に対して定電流を入力すべ
き節点N3に接続されており、他端が、1ビット上位の
節点N4に定電流を供給するための定電流源回路I4に
接続されている。
Further, the switch S9 has one end connected to a node N3 to which a constant current is input to the DS3 input together with the switch S106, and the other end supplying a constant current to a node N4 one bit higher. To the constant current source circuit I4.

【0032】各スイッチS101、S2、S103、S
4、S5、S106、S7、S8、S9、S110の制
御信号は、4ビットのデジタル入力信号DS1、DS
2、DS34、DS4に基づき生成される。例えば、4
ビットのデジタル入力信号DS1、DS2、DS34、
DS4を10種類の各スイッチS101、S2、S10
3、S4、S5、S106、S7、S8、S9、S11
0を個別に制御する信号とするためには、4ビットのデ
ジタル入力信号DS1、DS2、DS34、DS4を1
0ビットの内部制御信号DDS1乃至DDS10にデコ
ードするデコード回路Dが必要となる。
Each switch S101, S2, S103, S
The control signals of 4, S5, S106, S7, S8, S9, and S110 are 4-bit digital input signals DS1, DS
2, DS34, DS4. For example, 4
Bit digital input signals DS1, DS2, DS34,
DS4 is replaced with ten types of switches S101, S2, S10
3, S4, S5, S106, S7, S8, S9, S11
To make 0 a signal to be individually controlled, the 4-bit digital input signals DS1, DS2, DS34, DS4 are set to 1
A decoding circuit D for decoding 0-bit internal control signals DDS1 to DDS10 is required.

【0033】図3にデコード回路Dと、その入出力特性
を示す。デコード回路Dの回路方式としては、論理回路
で構成することの他、内蔵あるいは外付けのメモリに入
出力特性の変換テーブルを記憶しておき、デジタル入力
信号DS1、DS2、DS3、DS4に応じて出力する
もの、PLA等で構成するもの等様々な構成が考えられ
る。
FIG. 3 shows the decoding circuit D and its input / output characteristics. As a circuit system of the decoding circuit D, in addition to being constituted by a logic circuit, a conversion table of input / output characteristics is stored in a built-in or external memory, and the conversion table is stored in accordance with digital input signals DS1, DS2, DS3, and DS4. Various configurations are conceivable, such as an output device and a device configured by a PLA or the like.

【0034】図3における入出力特性から明らかなよう
に、各節点N1、N2、N3、N4への定電流の供給
は、上位の節点への電流入力がない場合には、上位の節
点に定電流を供給すべき定電流源回路I2、I3、I4
から定電流が供給されるようにスイッチS2、S4、S
5、S7、S8、S9が制御される。
As is clear from the input / output characteristics shown in FIG. 3, the supply of a constant current to each of the nodes N1, N2, N3, N4 is limited to the upper node when there is no current input to the upper node. Constant current source circuits I2, I3, I4 to which current is to be supplied
Switches S2, S4, S
5, S7, S8 and S9 are controlled.

【0035】具体的には、入力信号“0001”におい
ては、MSB(=DS4)用定電流源回路I4からスイ
ッチS7を介してLSB(=DS1)の節点N1に定電
流が供給される。また入力信号“0010”、“001
1”においては、MSB(=DS4)用定電流源回路I
4からスイッチS8を介してDS2の節点N2に定電流
が供給される。更に入力信号“0100”、“010
1”、“0110”、“0111”においては、MSB
(=DS4)用定電流源回路I4からスイッチS9を介
してDS3の節点N3に定電流が供給される。
Specifically, for the input signal "0001", a constant current is supplied from the MSB (= DS4) constant current source circuit I4 to the node N1 of the LSB (= DS1) via the switch S7. Also, input signals “0010”, “001”
1 ", the MSB (= DS4) constant current source circuit I
4 supplies a constant current to the node N2 of DS2 via the switch S8. Further, the input signals “0100”, “010”
1 ”,“ 0110 ”and“ 0111 ”, the MSB
(= DS4) A constant current is supplied from the constant current source circuit I4 to the node N3 of DS3 via the switch S9.

【0036】また、入力信号“0011”、“010
1”、“1001”においては、DS3用定電流源回路
I3からスイッチS4を介してLSB(=DS1)の節
点N1に定電流が供給される。また入力信号“011
0”、“0111”、“1010”、“1011”にお
いては、DS3用定電流源回路I3からスイッチS5を
介してDS2の節点N2に定電流が供給される。
The input signals "0011" and "010"
1 ”and“ 1001 ”, a constant current is supplied from the DS3 constant current source circuit I3 to the node N1 of the LSB (= DS1) via the switch S4, and the input signal“ 011 ”.
At “0”, “0111”, “1010”, and “1011”, a constant current is supplied from the DS3 constant current source circuit I3 to the node N2 of DS2 via the switch S5.

【0037】更に、入力信号“0111”、“101
1”、“1101”においては、DS2用定電流源回路
I2からスイッチS2を介してLSB(=DS1)の節
点N1に定電流が供給される。
Further, the input signals "0111", "101"
In “1” and “1101”, a constant current is supplied from the DS2 constant current source circuit I2 to the node N1 of the LSB (= DS1) via the switch S2.

【0038】次に、出力電圧Voを表す式を導出する。
従来技術の場合と同様に、各定電流源回路I1、I2、
I3、I4の出力電流をI1、I2、I3、I4とし、
R−2Rラダー抵抗列RRの抵抗をR1=R2=R4=
R6=R7=r、R3=R5=2rとする。R−2Rラ
ダー抵抗列RRの構成も従来技術における構成と同様で
あるので、各節点N1、N2、N3、N4に入力される
定電流に対する出力電圧Voの特性は、式(1)、
(2)、(3)、(4)と同様である。第1実施形態に
おいては、R−2Rラダー抵抗列RRと定電流源回路I
1、I2、I3、I4とを接続するスイッチが従来技術
と異なっている。式(5)におけるDS1、DS2、D
S3、DS4をDDS1乃至DDS10に置き換えて出
力電圧Voを導出すると、 Vo=(1/12)・r・(I1・DDS1+I2・DDS2+I3・DDS 4+I4・DDS7) +(2/12)・r・(I2・DDS3+I3・DDS5+I4・DDS8) +(4/12)・r・(I3・DDS6+I4・DDS9) +(8/12)・r・(I4・DDS10) ・・・・・・・・・・・・・・・・・ (11) となる。定電流源回路I1、I2、I3、I4の電流重
み付けを全て同一とすれば(I1=I2=I3=I4=
i)、各デジタル入力信号DS1、DS2、DS3、D
S4あるいは内部制御信号DDS1乃至DDS10に対
して2進重み付けされた出力電圧Voが得られることと
なる。
Next, an expression representing the output voltage Vo is derived.
As in the case of the prior art, each of the constant current source circuits I1, I2,
The output currents of I3 and I4 are I1, I2, I3 and I4,
The resistance of the R-2R ladder resistance row RR is represented by R1 = R2 = R4 =
It is assumed that R6 = R7 = r and R3 = R5 = 2r. Since the configuration of the R-2R ladder resistor string RR is the same as the configuration in the related art, the characteristic of the output voltage Vo with respect to the constant current input to each of the nodes N1, N2, N3, N4 is expressed by the following equation (1).
This is the same as (2), (3), and (4). In the first embodiment, the R-2R ladder resistor string RR and the constant current source circuit I
The switch for connecting I1, I2, I3 and I4 is different from the prior art. DS1, DS2, D in equation (5)
When S3 and DS4 are replaced with DDS1 to DDS10 to derive the output voltage Vo, Vo = (1/12) · r · (I1 · DDS1 + I2 · DDS2 + I3 · DDS4 + I4 · DDS7) + (2/12) · r · (I2 · DDS3 + I3 · DDS5 + I4 · DDS8) + (4/12) · r · (I3 · DDS6 + I4 · DDS9) + (8/12) · r · (I4 · DDS10) ... It becomes (11). If the current weights of the constant current source circuits I1, I2, I3, and I4 are all the same (I1 = I2 = I3 = I4 =
i), each digital input signal DS1, DS2, DS3, D
As a result, an output voltage Vo that is binary-weighted with respect to S4 or the internal control signals DDS1 to DDS10 is obtained.

【0039】ここで、第1実施形態における微分直線性
誤差の特性を従来技術との比較において検討する。従来
技術において検討した条件と同一の条件として、各定電
流値I1、I2、I3、I4の相対的なばらつきが、式
(7)で表されたとする。このときのデジタル入力が
“0111”から“1000”へ変化するときの出力電
圧Voの変化を算出する。
Here, the characteristic of the differential linearity error in the first embodiment will be examined in comparison with the prior art. It is assumed that the relative variation of each of the constant current values I1, I2, I3, and I4 is expressed by Expression (7) under the same conditions as those studied in the related art. The change of the output voltage Vo when the digital input at this time changes from "0111" to "1000" is calculated.

【0040】デジタル入力“0111”に対するデコー
ダ回路出力は、図3(B)から、 DDS2=DDS5=DDS9=1 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ (12) であるので、出力電圧は、式(7)、(12)を式(1
1)に代入して、 Vo(0111)=(1/12)・r・(i・DDS2) +(2/12)・r・(i・DDS5) +(4/12)・r・(0.875i・DDS9) =(1/12)・i・r+(2/12)・i・r+(4/12)・0.875 i・r =(6.5/12)・i・r ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ (13)
The output of the decoder circuit with respect to the digital input "0111" is shown in FIG. 3B as DDS2 = DDS5 = DDS9 = 1 (12) ), The output voltage is calculated by using equations (7) and (12) as in equation (1).
Vo (0111) = (1/12) · r · (i · DDS2) + (2/12) · r · (i · DDS5) + (4/12) · r · (0 .875i DDS9) = (1/12) ir + (2/12) ir + (4/12) 0.875ir = (6.5 / 12) ir ...・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (13)

【0041】デジタル入力“1000”に対する出力電
圧は、図3(B)から、 DDS10=1 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ (14) であることより同様に、 Vo(1000)=(8/12)・r・(0.875i・DDS10) =(8/12)・0.875i・r =(7/12)・i・r ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ (15)
From FIG. 3B, the output voltage for the digital input “1000” is DDS10 = 1. (14) Similarly, Vo (1000) = (8/12) · r · (0.875i · DDS10) = (8/12) · 0 .875i · r = (7/12) · i · r (15)

【0042】式(13)、(15)より、 ΔVo=Vo(1000)―Vo(0111) =(0.5/12)・i・r ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(16) であり、微分直線性誤差として−0.5LSBとなり、
式(10)に算出した従来技術における微分直線性誤差
である−1LSBに対して、50%の改善することがで
き、定電流源回路の相対的なばらつきに対しても十分な
出力電圧精度を実現することができる。
From equations (13) and (15), ΔVo = Vo (1000) −Vo (0111) = (0.5 / 12) · ir (16) and the differential linearity error is -0.5 LSB,
The differential linearity error of -1 LSB in the prior art calculated in Expression (10) can be improved by 50%, and sufficient output voltage accuracy can be obtained even with respect to the relative variation of the constant current source circuit. Can be realized.

【0043】これは、図3(B)の入出力特性を見ても
わかる。即ち、デジタル入力信号DS1、DS2、DS
3、DS4のうち、2ビット以上の多ビット遷移におい
ては、従来回路では、遷移する全てのビット位置の節点
N1、N2、N3、N4に対応するそれぞれの定電流源
回路I1、I2、I3、I4が接続制御されるので、各
定電流源回路I1、I2、I3、I4の相対的なばらつ
きが直接に出力電圧Voに反映される。これに対して、
第1実施形態では、デコーダ回路Dによりデコードされ
た内部制御信号DDS1乃至DDS10と、スイッチの
接続関係により、各節点N2、N3、N4に接続される
定電流源回路I2、I3、I4は下位の節点と共有され
るので、定電流源回路I1、I2、I3、I4自体の接
続切り替えは従来技術における構成に比して少なく制御
される。具体的には、“0001”から“0010”、
“0101”から“0110”、“1001”から“1
010”、及び“1101”から“1110”の遷移に
おいては、定電流源回路自体の切り替わりはなく、切り
替わりの前後で同一の回路を使用する。また、上記以外
の2ビット以上の遷移においては、切り替わる定電流源
回路の数が従来技術の構成に対して少ない構成となって
おり、更に、定電流源回路の切り替わりは下位節点用の
定電流源回路を中心に行われ、上位節点用の定電流源回
路程、下位の節点への定電流供給も兼ねる構成となって
いる。
This can be understood from the input / output characteristics shown in FIG. That is, the digital input signals DS1, DS2, DS
3 and DS4, in a multi-bit transition of 2 bits or more, in the conventional circuit, each of the constant current source circuits I1, I2, I3, and I3 corresponding to the nodes N1, N2, N3, and N4 of all the transition bit positions. Since the connection of I4 is controlled, the relative variation of each of the constant current source circuits I1, I2, I3, and I4 is directly reflected on the output voltage Vo. On the contrary,
In the first embodiment, the constant current source circuits I2, I3, and I4 connected to the nodes N2, N3, and N4 are connected to the lower nodes by the connection relationship between the internal control signals DDS1 to DDS10 decoded by the decoder circuit D and the switches. Since the connection is shared with the node, the connection switching of the constant current source circuits I1, I2, I3, and I4 is controlled to be smaller than that in the configuration in the related art. Specifically, "0001" to "0010",
“0101” to “0110”, “1001” to “1”
In the transition from “010” and “1101” to “1110”, there is no switching of the constant current source circuit itself, and the same circuit is used before and after the switching. The number of constant current source circuits to be switched is smaller than that of the conventional technology, and the switching of the constant current source circuits is performed mainly for the constant current source circuit for the lower node, and the constant current source circuit for the upper node is switched. The current source circuit has a configuration that also serves as a constant current supply to lower nodes.

【0044】従って、デジタル入力信号DS1、DS
2、DS3、DS4のビット遷移に対しても切り替わる
定電流源回路の数が制限されており、更に2進重みの大
きい上位ビット側においては、共通の定電流源回路を節
点間で共用する構成となっているので、定電流源回路の
相対的なばらつきに対しても微分直線性誤差を小さく抑
えることができ、出力電圧Voの単調増加特性を改善し
十分な出力電圧精度を実現することができる。
Therefore, the digital input signals DS1, DS
2, the number of constant current source circuits that are switched also for bit transitions of DS3 and DS4 is limited, and a common constant current source circuit is shared between nodes on the higher-order bit side having a larger binary weight. Therefore, the differential linearity error can be reduced even with respect to the relative variation of the constant current source circuit, and the monotonous increase characteristic of the output voltage Vo can be improved to realize sufficient output voltage accuracy. it can.

【0045】図4の第2実施形態では、定電流源回路の
相対的なばらつきの影響が最も大きいMSB(=DS
4)に対する定電流源回路I4の出力定電流I4をMS
B(=DS4)の節点N4の他は、1ビット下位のDS
3の節点N3入力用定電流としても利用できるようにス
イッチS9を備えるのみとし、下位の節点N2、N1に
ついては、従来技術と同様にそれぞれに対応する定電流
源回路I2、I1から定電流を入力する構成とするもの
である。
In the second embodiment shown in FIG. 4, the MSB (= DSS) which has the largest influence of the relative variation of the constant current source circuit.
4) The constant current I4 output from the constant current source circuit I4 to MS is
Except for the node N4 of B (= DS4), DS 1 bit lower
Only the switch S9 is provided so that it can be used also as a constant current for input of the node N3 of the third node. For the lower nodes N2 and N1, a constant current is supplied from the corresponding constant current source circuits I2 and I1 as in the prior art. This is a configuration for inputting.

【0046】従って、節点N3への定電流入力が第1実
施形態における構成と同様である他は、従来技術と同じ
構成をしているので、出力電圧Voを表す式は、式
(5)、及び式(11)から、デジタル入力信号DS
1、DS2、DS3、DS4に対して、図3におけるデ
コード信号のDDS6、DDS9を使用して、 Vo=(1/12)・I1・r・DS1 +(2/12)・I2・r・DS2 +(4/12)・r・(I3・DDS6+I4・DDS9) +(8/12)・I4・r・ DS4 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(17) と表すことができる。定電流源回路I1、I2、I3、
I4の電流重み付けを全て同一とすれば(I1=I2=
I3=I4=i)、各デジタル入力信号DS1、DS
2、DS3、DS4に対して2進重み付けされた出力電
圧Voが得られる。DDS6、DDS9を出力するデコ
ーダ回路は、デジタル入力信号DS1、DS2、DS
3、DS4のうち、DS3の入力に対してDS4との関
係においてデコードすればよく、図3と同様に、論理回
路で構成することの他、内蔵あるいは外付けのメモリに
入出力特性の変換テーブルを記憶しておき、デジタル入
力信号DS3、DS4に応じて出力するもの、PLA等
で構成するもの等様々な構成が可能である。
Therefore, except that the constant current input to the node N3 is the same as the configuration in the first embodiment, the configuration is the same as that of the prior art. Therefore, the equation representing the output voltage Vo is expressed by the following equation (5). And from equation (11), the digital input signal DS
1, DS2, DS3, and DS4, using the decoded signals DDS6 and DDS9 in FIG. 3, Vo = (1/12) · I1 · r · DS1 + (2/12) · I2 · r · DS2 + (4/12) · r · (I3 · DDS6 + I4 · DDS9) + (8/12) · I4 · r · DS4 (17) ) It can be expressed as. Constant current source circuits I1, I2, I3,
If the current weights of I4 are all the same (I1 = I2 =
I3 = I4 = i), each digital input signal DS1, DS
2, DS3, and DS4 are binary-weighted output voltages Vo. The decoder circuits that output DDS6 and DDS9 are digital input signals DS1, DS2, DS
3, the input of DS3 may be decoded in relation to DS4. As in FIG. 3, in addition to being constituted by a logic circuit, a conversion table of input / output characteristics is stored in an internal or external memory. Are stored, and various configurations such as a configuration in which the output is performed in accordance with the digital input signals DS3 and DS4 and a configuration in which the configuration is implemented by a PLA or the like are possible.

【0047】ここで、第2実施形態における微分直線性
誤差の特性を従来技術との比較において検討する。従来
技術において検討した条件と同一の条件として、各定電
流値I1、I2、I3、I4の相対的なばらつきが式
(7)で表されたとし、このときのデジタル入力が“0
111”から“1000”へ変化するときの出力電圧V
oの変化を算出する。
Here, the characteristic of the differential linearity error in the second embodiment will be examined in comparison with the prior art. Assuming that the relative variation of each of the constant current values I1, I2, I3, and I4 is expressed by Expression (7) under the same conditions as those studied in the related art, the digital input at this time is "0".
Output voltage V when changing from "111" to "1000"
Calculate the change in o.

【0048】出力電圧Voの算出は、従来技術、及び第
1実施形態における場合と同様であり、デジタル入力
“0111”に対する出力電圧Voは式(7)、(1
7)から Vo(0111)=(1/12)・i・r・DS1 +(2/12)・i・r・DS2 +(4/12)・r・(0.875i・DDS9) =(1/12)・i・r+(2/12)・i・r+(4/12)・0.875 i・r =(6.5/12)・i・r ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ (18) となる。
The calculation of the output voltage Vo is the same as that of the prior art and the first embodiment, and the output voltage Vo for the digital input “0111” is calculated by the equations (7) and (1).
From 7), Vo (0111) = (1/12) .i.r.DS1 + (2/12) .i.r.DS2 + (4/12) .r. (0.875i.DDS9) = (1) / 12) · i · r + (2/12) · i · r + (4/12) · 0.875 i · r = (6.5 / 12) · i · r (18)

【0049】同様に、デジタル入力“1000”に対す
る出力電圧Voは、 Vo(1000)=(8/12)・0.875i・r・DS4 =(7/12)・i・r ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ (19) である。式(18)、(19)より、 ΔVo=Vo(1000)―Vo(0111) =(0.5/12)・i・r ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ (16) であり、微分直線性誤差として−0.5LSBとなり、
第1実施形態と同様に、式(10)に算出した従来技術
における微分直線性誤差である−1LSBに対して、5
0%の改善することができ、定電流源回路の相対的なば
らつきに対しても十分な出力電圧精度を実現することが
できる。
Similarly, the output voltage Vo for the digital input “1000” is: Vo (1000) = (8/12) · 0.875 i · r · DS4 = (7/12) · i · r. (19) From Expressions (18) and (19), ΔVo = Vo (1000) −Vo (0111) = (0.5 / 12) · ir (16) and the differential linearity error is -0.5 LSB.
As in the first embodiment, the differential linearity error of -1 LSB in the prior art calculated by equation (10) is 5
0% can be improved, and sufficient output voltage accuracy can be realized even with respect to the relative variation of the constant current source circuit.

【0050】即ち、MSB用の定電流源回路I4をDS
3にも接続するスイッチS9を設けることにより、2進
重みの最も大きな上位2ビットにおける定電流源回路を
共有することができるので、定電流源回路の相対的なば
らつきに対して十分な出力電圧精度を実現することがで
きる。
That is, the constant current source circuit I4 for MSB is connected to DS
By providing the switch S9 which is also connected to the constant current source circuit 3, the constant current source circuit in the upper two bits having the largest binary weight can be shared, so that the output voltage sufficient for the relative variation of the constant current source circuit can be obtained. Accuracy can be achieved.

【0051】また、定電流源回路I4をMSB(=DS
4)とDS3とで共有するのみで、定電流源回路を、対
応する節点よりも下位の全ての節点に接続するスイッチ
を設けることなく必要な微分直線性誤差を確保すること
ができるので、構成するスイッチ数およびデコード回路
の回路構成を簡略化することができ、コンパクトな回路
規模で、且つ消費電流の少ないD/Aコンバータを提供
することができる。
The constant current source circuit I4 is connected to the MSB (= DS
4) Only by sharing with DS3, the necessary differential linearity error can be secured without providing a switch for connecting the constant current source circuit to all nodes lower than the corresponding node. The number of switches and the circuit configuration of the decode circuit can be simplified, and a D / A converter with a compact circuit size and low current consumption can be provided.

【0052】第1及び第2実施形態におけるD/Aコン
バータを半導体集積回路装置に組み込んだ例としては、
音声信号や、画像信号等の信号処理を行う信号処理プロ
セッサ等が考えられるが、これらの半導体集積回路装置
においても、第1あるいは第2実施形態におけるD/A
コンバータを使用することにより、内蔵の定電流源回路
の相対的なばらつきに基づく微分直線性誤差を改善する
ことができ、均一な信号処理特性を有する半導体集積回
路装置を実現することができる。
As an example in which the D / A converter according to the first and second embodiments is incorporated in a semiconductor integrated circuit device,
A signal processor for performing signal processing of an audio signal, an image signal, or the like can be considered. In these semiconductor integrated circuit devices, the D / A in the first or second embodiment is also used.
By using the converter, the differential linearity error based on the relative variation of the built-in constant current source circuit can be improved, and a semiconductor integrated circuit device having uniform signal processing characteristics can be realized.

【0053】以上詳細に説明したとおり、第1実施形態
に係るD/Aコンバータでは、スイッチS2、S4、S
5、S7、S8、S9が、各節点N1、N2、N3を、
対応する定電流源回路I1、I2、I3より上位の節点
N2、N3、N4に位置する定電流源回路I2、I3、
I4に接続する構成となっており、デコード回路Dによ
り、デジタル入力信号DS1、DS2、DS3、DS4
をデコードした内部制御信号DDS1乃至DDS10
で、上位の節点への電流入力がない場合に上位の節点に
定電流を供給すべき定電流源回路I2、I3、I4から
定電流が供給されるように制御される。ここで、デコー
ド回路Dは、論理回路構成、メモリに記憶された入出力
特性の変換テーブルに応じて出力するもの、PLA等で
構成するもの等様々な構成が考えられる。
As described in detail above, in the D / A converter according to the first embodiment, the switches S2, S4, S
5, S7, S8, and S9 define nodes N1, N2, and N3, respectively.
Constant current source circuits I2, I3, located at nodes N2, N3, N4 higher than corresponding constant current source circuits I1, I2, I3.
I4, and the digital input signals DS1, DS2, DS3, DS4
Control signals DDS1 to DDS10 obtained by decoding
Thus, when there is no current input to the upper node, the constant current source circuits I2, I3, and I4, which should supply the constant current to the upper node, are controlled to supply the constant current. Here, the decoding circuit D may have various configurations such as a logic circuit configuration, a configuration that outputs according to a conversion table of input / output characteristics stored in a memory, and a configuration that includes a PLA or the like.

【0054】出力電圧Voは、内部制御信号DDS1乃
至DDS10を用いて、 Vo=(1/12)・r・(I1・DDS1+I2・DDS2+I3・DDS 4+I4・DDS7) +(2/12)・r・(I2・DDS3+I3・DDS5+I4・DDS8) +(4/12)・r・(I3・DDS6+I4・DDS9) +(8/12)・r・(I4・DDS10) となり、電流重み付けを全て同一とすれば(I1=I2
=I3=I4=i)、各デジタル入力信号DS1、DS
2、DS3、DS4に対して2進重み付けされた出力電
圧Voが得られる。
The output voltage Vo is calculated using the internal control signals DDS1 to DDS10 as follows: Vo = (1/12) .r. (I1.DDS1 + I2.DDS2 + I3.DDS 4 + I4.DDS7) + (2/12) .r. ( I2 · DDS3 + I3 · DDS5 + I4 · DDS8) + (4/12) · r · (I3 · DDS6 + I4 · DDS9) + (8/12) · r · (I4 · DDS10) If all current weights are the same, (I1 = I2
= I3 = I4 = i), each digital input signal DS1, DS
2, DS3, and DS4 are binary-weighted output voltages Vo.

【0055】第1実施形態の構成において、従来技術と
同様に式(7)で示す各定電流値I1、I2、I3、I
4の相対的なばらつきを条件として、デジタル入力が
“0111”から“1000”へ変化するときの出力電
圧Voの変化を求めると、 Vo(0111)=(6.5/12)・i・r、 Vo(1000)=(7/12)・i・r ΔVo=Vo(1000)―Vo(0111)=(0.
5/12)・i・r であり、微分直線性誤差として−0.5LSBとするこ
とができるので、従来技術における−1LSBに対して
50%の改善することができ、定電流源回路の相対的な
ばらつきに対しても、出力電圧Voの単調増加特性を改
善して十分な出力電圧精度を実現することができる。
In the configuration of the first embodiment, each of the constant current values I1, I2, I3, I
When the change in the output voltage Vo when the digital input changes from “0111” to “1000” under the condition of the relative variation of “4”, Vo (0111) = (6.5 / 12) · ir Vo (1000) = (7/12) · ir ΔVo = Vo (1000) −Vo (0111) = (0.
5/12) · i · r and the differential linearity error can be set to −0.5 LSB, so that it can be improved by 50% as compared with −1 LSB in the related art, and the relative current of the constant current source circuit can be improved. Even with a temporary variation, it is possible to improve the monotonous increase characteristic of the output voltage Vo and realize sufficient output voltage accuracy.

【0056】また、2ビット以上の入力遷移において
も、デコーダ回路Dの出力である内部制御信号DDS1
乃至DDS10と、スイッチの接続関係により、各節点
N1、N2、N3、N4に接続される定電流源回路I
1、I2、I3、I4は下位の節点と共有されるので、
定電流源回路I1、I2、I3、I4自体の接続切り替
えは従来技術における構成に比して少なくなり、定電流
源回路I1、I2、I3、I4の相対的なばらつきに対
しても微分直線性誤差を小さく抑えることができ、出力
電圧Voの単調増加特性を改善して十分な出力電圧精度
を実現することができる。
Also, in the input transition of 2 bits or more, the internal control signal DDS1 which is the output of the decoder circuit D is output.
Through the DDS 10 and the switch, the constant current source circuit I connected to each of the nodes N1, N2, N3, N4.
Since 1, I2, I3, and I4 are shared with lower nodes,
The connection switching of the constant current source circuits I1, I2, I3 and I4 themselves is reduced as compared with the configuration in the related art, and the differential linearity is maintained even with respect to the relative variation of the constant current source circuits I1, I2, I3 and I4. The error can be suppressed small, and the monotonous increase characteristic of the output voltage Vo can be improved to realize sufficient output voltage accuracy.

【0057】また、第2実施形態に係るD/Aコンバー
タにおいては、上位の節点に対応する定電流源回路の下
位の節点での使用を、相対的なばらつきの影響が最も大
きいMSB(=DS4)に対する定電流源回路I4の、
1ビット下位のDS3の節点N3での使用に限定した構
成である。
Further, in the D / A converter according to the second embodiment, the use of the lower node of the constant current source circuit corresponding to the upper node is determined by using the MSB (= DS4 ) Of the constant current source circuit I4,
This configuration is limited to use at the node N3 of DS3 one bit lower.

【0058】節点N3への定電流入力がスイッチS9を
介して定電流源回路I4からも入力される点で第1実施
形態における構成と同様である他は、従来技術と同じ構
成をしているので、出力電圧Voは、式(5)、(1
1)から、 Vo=(1/12)・I1・r・DS1 +(2/12)・I2・r・DS2 +(4/12)・r・(I3・DDS6+I4・DDS9) +(8/12)・I4・r・ DS4 となり、電流重み付けを全て同一とすれば(I1=I2
=I3=I4=i)、各デジタル入力信号DS1、DS
2、DS3、DS4に対して2進重み付けされた出力電
圧Voが得られる。
The configuration is the same as that of the prior art except that the constant current input to the node N3 is also inputted from the constant current source circuit I4 via the switch S9. Therefore, the output voltage Vo is given by the following equations (5) and (1).
From 1), Vo = (1/12) · I1 · r · DS1 + (2/12) · I2 · r · DS2 + (4/12) · r · (I3 · DDS6 + I4 · DDS9) + (8/12) ) · I4 · r · DS4, and if all the current weights are the same (I1 = I2
= I3 = I4 = i), each digital input signal DS1, DS
2, DS3, and DS4 are binary-weighted output voltages Vo.

【0059】DDS6、DDS9出力用のデコーダ回路
Dは、デジタル入力信号DS3のDS4との関係におい
てデコードすればよく、図3と同様に、論理回路、入出
力特性の変換テーブル、PLA等で構成する等様々な構
成が可能である。
The decoder circuit D for outputting DDS6 and DDS9 only needs to decode the digital input signal DS3 in relation to DS4, and comprises a logic circuit, a conversion table of input / output characteristics, a PLA and the like, as in FIG. Various configurations are possible.

【0060】第2実施形態における微分直線性誤差は、
各定電流値I1、I2、I3、I4の相対的なばらつき
を式(7)とし、デジタル入力が“0111”から“1
000”へ変化した場合の出力電圧Voの変化として、 Vo(0111)=(6.5/12)・i・r Vo(1000)=(7/12)・i・r ΔVo=Vo(1000)―Vo(0111) =(0.5/12)・i・r であり、微分直線性誤差として−0.5LSBとするこ
とができるので、第1実施形態と同様に50%の改善を
することができ、定電流源回路の相対的なばらつきに対
しても、出力電圧Voの単調増加特性を改善でき十分な
出力電圧精度を実現することができる。
The differential linearity error in the second embodiment is
The relative variation of each of the constant current values I1, I2, I3, and I4 is expressed by Expression (7), and the digital input is changed from “0111” to “1”.
Vo (0111) = (6.5 / 12) · ir Vo (1000) = (7/12) · ir ΔVo = Vo (1000) when the output voltage Vo changes to 000 ”. Since −Vo (0111) = (0.5 / 12) · ir, and the differential linearity error can be set to −0.5 LSB, it is necessary to improve 50% similarly to the first embodiment. As a result, it is possible to improve the monotonous increase characteristic of the output voltage Vo and realize sufficient output voltage accuracy even with respect to the relative variation of the constant current source circuit.

【0061】即ち、スイッチS9を設けることにより、
2進重みの最も大きな上位2ビットにおける定電流源回
路を共有することができるので、定電流源回路の相対的
なばらつきに対しても十分な出力電圧精度を実現するこ
とができる。
That is, by providing the switch S9,
Since the constant current source circuit in the upper two bits having the largest binary weight can be shared, sufficient output voltage accuracy can be realized even with respect to the relative variation of the constant current source circuit.

【0062】また、定電流源回路I2、I3、I4を、
全ての下位節点N1、N2、N3に接続するスイッチを
設けることなく、必要な微分直線性誤差を確保すること
ができるので、簡略な回路構成とすることができ、コン
パクトな回路規模で、且つ消費電流の少ないD/Aコン
バータを提供することができる。
Further, the constant current source circuits I2, I3, I4 are
Necessary differential linearity error can be secured without providing a switch to connect to all lower nodes N1, N2, N3, so that a simple circuit configuration can be obtained, and a compact circuit scale and consumption can be achieved. A D / A converter with small current can be provided.

【0063】また、上記D/Aコンバータを、音声信号
や、画像信号等の信号処理を行う信号処理プロセッサ等
の半導体集積回路装置に組み込めば、内蔵の定電流源回
路の相対的なばらつきに基づく微分直線性誤差を改善す
ることができるので、均一な信号処理特性を有する半導
体集積回路装置を実現することができる。
Further, if the D / A converter is incorporated in a semiconductor integrated circuit device such as a signal processor for performing signal processing of an audio signal, an image signal, or the like, it is based on the relative variation of the built-in constant current source circuit. Since the differential linearity error can be improved, a semiconductor integrated circuit device having uniform signal processing characteristics can be realized.

【0064】尚、本発明は前記第1及び第2実施形態に
限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範
囲内で種々の改良、変形が可能であることは言うまでも
ない。例えば、第1実施形態では、各節点N1、N2、
N3、N4毎に、全ての上位の節点に対応する定電流源
回路I2、I3、I4を接続するスイッチの接続関係を
備える構成であり、第2実施形態では、MSB(=DS
4)に対応する定電流源回路I4をDS3に対応する節
点N3にも接続するスイッチS9を備える構成である
が、本発明に係るD/Aコンバータはこれに限定される
ものではなく、必要とされる微分直線性誤差特性やデジ
タル入力信号のビット数に応じて、適宜選択して、上位
の節点に対応する定電流源回路を下位の節点でも共用す
る構成とすることができる。
The present invention is not limited to the first and second embodiments, and it goes without saying that various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the first embodiment, each of the nodes N1, N2,
Each of N3 and N4 has a connection relation of switches connecting the constant current source circuits I2, I3 and I4 corresponding to all upper nodes. In the second embodiment, the MSB (= DS
Although the switch S9 is provided to connect the constant current source circuit I4 corresponding to 4) to the node N3 corresponding to DS3, the D / A converter according to the present invention is not limited to this, and is required. Depending on the differential linearity error characteristic and the number of bits of the digital input signal, the constant current source circuit corresponding to the upper node can be shared by the lower node as well.

【0065】また、構成要素である定電流源回路、スイ
ッチ等は、MOSトランジスタでも、バイポーラトラン
ジスタでも、また、その他の所望の特性を奏する他のデ
バイスでも構成することができる。
The components such as the constant current source circuit and the switch can be constituted by MOS transistors, bipolar transistors, or other devices exhibiting other desired characteristics.

【0066】本発明に係るD/Aコンバータを組み込ん
だ半導体集積回路装置として、音声信号や画像信号等の
信号処理を行う信号処理プロセッサを例に説明したが、
これに限定されるものではなく、D/Aコンバートを行
う機能を有する半導体集積回路装置であれば、一般的に
利用することができることはいうまでもない。
As a semiconductor integrated circuit device incorporating the D / A converter according to the present invention, a signal processor for performing signal processing of audio signals, image signals, and the like has been described as an example.
The present invention is not limited to this, and it goes without saying that any semiconductor integrated circuit device having a function of performing D / A conversion can be generally used.

【0067】[0067]

【発明の効果】本発明によれば、定電流源回路の相対的
なばらつきに伴う微分直線性誤差を小さく抑えることが
でき、デジタル入力信号に対する出力電圧の単調増加特
性を改善し、十分な出力電圧精度を実現することができ
るD/Aコンバータを実現することができる。
According to the present invention, the differential linearity error caused by the relative variation of the constant current source circuit can be reduced, the monotonous increase characteristic of the output voltage with respect to the digital input signal can be improved, and the sufficient output can be obtained. A D / A converter capable of achieving voltage accuracy can be realized.

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

【図1】従来技術における4ビット入力D/Aコンバー
タの回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a conventional 4-bit input D / A converter.

【図2】第1実施形態における4ビット入力D/Aコン
バータの回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of a 4-bit input D / A converter according to the first embodiment.

【図3】第1実施形態におけるデコード回路の入出力特
性を示す概念図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating input / output characteristics of a decoding circuit according to the first embodiment.

【図4】第2実施形態における4ビット入力D/Aコン
バータの回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram of a 4-bit input D / A converter according to a second embodiment.

【符号の説明】 D デコーダ回路 RR R−2Rラダー抵抗列 I1、I2、I3、I4 定電流源回路 N1、N2、N3、N4 R−2Rラダー抵抗列の節点 R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7R−2Rラ
ダー抵抗列を構成する抵抗 S101、S2、S103、S4、S5、S106、S
7、S8、S9、S110 スイ
ッチ DDS1、DDS2、DDS3、DDS4デジタル入力
信号 DDS1、DDS2、DDS3、DDS4、DDS5、
DDS6、DDS7、DDS8、DDS9、DDS10
内部制御信号
[Explanation of Symbols] D decoder circuit RR R-2R ladder resistance string I1, I2, I3, I4 Constant current source circuit N1, N2, N3, N4 R-2R Ladder resistance string nodes R1, R2, R3, R4, R5 , R6, R7R-2R The resistors constituting the ladder resistor string S101, S2, S103, S4, S5, S106, S
7, S8, S9, S110 Switch DDS1, DDS2, DDS3, DDS4 Digital input signal DDS1, DDS2, DDS3, DDS4, DDS5,
DDS6, DDS7, DDS8, DDS9, DDS10
Internal control signal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 秀信 愛知県春日井市高蔵寺町二丁目1844番2 富士通ヴィエルエスアイ株式会社内 Fターム(参考) 5J022 AB03 AB06 BA01 BA06 CD02 CD03 CE01 CF04 CF05 CF07 CG01 5J055 AX37 BX04 CX00 EZ03 EZ24 EZ38 GX01 GX02  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hidenobu Ito 2-844-2 Kozoji-cho, Kasugai-shi, Aichi F-term within Fujitsu VSI Co., Ltd. 5J022 AB03 AB06 BA01 BA06 CD02 CD03 CE01 CF04 CF05 CF07 CG01 5J055 AX37 BX04 CX00 EZ03 EZ24 EZ38 GX01 GX02

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 デジタル入力信号のビット列に対応して
電流が入力される節点を有するR−2Rラダー抵抗列
と、同一の電流重みを有し前記R−2Rラダー抵抗列の
各節点に対応して設けられる定電流源回路と、前記デジ
タル入力信号に応じて前記定電流源回路と前記R−2R
ラダー抵抗列の各節点とを適宜に接続するスイッチ回路
とを備えるD/Aコンバータにおいて、 前記R−2Rラダー抵抗列における同一節点に、一端が
接続される2以上の前記スイッチ回路を備え、 前記1のスイッチ回路の他端は、前記同一節点に対応す
る前記定電流源回路に接続され、 前記他のスイッチ回路の他端は、前記同一節点より上位
の節点に対応する前記定電流源回路に接続されることを
特徴とするD/Aコンバータ。
1. An R-2R ladder resistor string having a node to which a current is input corresponding to a bit string of a digital input signal, and corresponding to each node of the R-2R ladder resistor string having the same current weight. A constant current source circuit, and the constant current source circuit and the R-2R according to the digital input signal.
A D / A converter comprising: a switch circuit for appropriately connecting each node of the ladder resistor row; and two or more switch circuits each having one end connected to the same node in the R-2R ladder resistor row. The other end of one switch circuit is connected to the constant current source circuit corresponding to the same node, and the other end of the other switch circuit is connected to the constant current source circuit corresponding to a node higher than the same node. D / A converter characterized by being connected.
【請求項2】 前記2以上のスイッチ回路は、 前記他のスイッチ回路から優先的に導通されることを特
徴とする請求項1に記載のD/Aコンバータ。
2. The D / A converter according to claim 1, wherein the two or more switch circuits are preferentially turned on from the other switch circuits.
【請求項3】 前記2以上のスイッチ回路を備える前記
節点を2以上備え、 前記2以上のスイッチ回路における導通の態様は、前記
2以上の節点のうち、上位の節点から優先的に決定され
ることを特徴とする請求項2に記載のD/Aコンバー
タ。
3. The semiconductor device according to claim 1, further comprising: at least two nodes each including the at least two switch circuits, wherein a conduction mode of the at least two switch circuits is determined preferentially from an upper node among the at least two nodes. 3. The D / A converter according to claim 2, wherein:
【請求項4】 前記デジタル入力信号のビット列をデコ
ードするデコード回路を備え、 前記デコード回路の出力信号により、前記節点に接続す
べき前記定電流源回路を選択することを特徴とする請求
項1乃至3の少なくとも何れか1に記載のD/Aコンバ
ータ。
4. A constant current source circuit to be connected to the node is selected according to an output signal of the decoding circuit, the decoding circuit comprising a decoding circuit for decoding a bit string of the digital input signal. 3. The D / A converter according to at least one of 3.
【請求項5】 請求項1乃至4の少なくとも何れか1に
記載のD/Aコンバータを備えることを特徴とする半導
体集積回路装置。
5. A semiconductor integrated circuit device comprising the D / A converter according to at least one of claims 1 to 4.
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