JP2003309469A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JP2003309469A
JP2003309469A JP2002110766A JP2002110766A JP2003309469A JP 2003309469 A JP2003309469 A JP 2003309469A JP 2002110766 A JP2002110766 A JP 2002110766A JP 2002110766 A JP2002110766 A JP 2002110766A JP 2003309469 A JP2003309469 A JP 2003309469A
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resistor
resistors
dac
semiconductor integrated
integrated circuit
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Tatsuo Tsujita
達男 辻田
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THine Electronics Inc
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THine Electronics Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディジタル信号をアナログ信号に変換するD
ACを内蔵する半導体集積回路において、抵抗の数をさ
らに低減する。 【解決手段】 この半導体集積回路は、抵抗10と、抵
抗10の一端に直列に接続された複数の抵抗を含む第1
の抵抗列11と、抵抗10の他端に直列に接続された複
数の抵抗を含む第2の抵抗列12と、抵抗10の両端の
間に直列に接続された複数の抵抗を含む第3の抵抗列1
3と、第1の抵抗列11に含まれる複数の抵抗の端子と
第1の電位VREF1との間にそれぞれ接続された第1群
のスイッチ21と、第2の抵抗列12に含まれる複数の
抵抗の端子と第2の電位VREF2との間にそれぞれ接続
された第2群のスイッチ22と、第3の抵抗列13に含
まれる複数の抵抗の端子とアナログ信号出力端子OUT
との間にそれぞれ接続された第3群のスイッチ23とを
具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、ディジタ
ル信号をアナログ信号に変換するDAC(Digital to A
nalog Converter:ディジタル/アナログ変換回路)を
内蔵した半導体集積回路に関し、特に、ラダー状に接続
された複数の抵抗素子を利用するラダー抵抗型DACを
内蔵する半導体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】ディジタル信号をアナログ信号に変換す
るDACとしては、抵抗回路網型や時間軸可変型等のD
ACが知られている。抵抗回路網型DACの1つである
ラダー抵抗型DACは、ラダー状に接続された複数の抵
抗素子を利用してディジタル信号をアナログ信号に変換
する。このようなラダー抵抗型DACを内蔵する半導体
集積回路においては、抵抗やスイッチを多数形成する必
要があるので、チップ面積が増大してしまうという問題
があった。従って、回路的な工夫により抵抗やスイッチ
の数を低減することが望まれている。
【0003】米国特許(USP)5,495,245号
には、電圧デクリメント用抵抗列を2つの独立した外側
抵抗列と内側抵抗列とに分割することにより、電圧スケ
ーリングを行うDACに要求される抵抗とスイッチの数
を大幅に低減させたDACが開示されている。2つの外
側抵抗列は、フルスケールの電圧を入力ディジタル信号
の上位ビットに従って分割し、内側抵抗列は、外側抵抗
列によって分割された電圧を入力ディジタル信号の下位
ビットに従って分割する。即ち、内側抵抗列の両端が2
つの外側抵抗列の対応する点にスイッチを介して接続さ
れることにより、DACがポテンショメータ又は加減抵
抗器として機能し、入力ディジタル信号が変化するにつ
れて内側抵抗列を2つの外側抵抗列に沿って上下にスラ
イドさせる。2つの外側抵抗列のスイッチングによって
内側抵抗列の電圧の昇降が制御され、内側抵抗列の選択
された点からアナログ出力が取り出される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
集積回路において、受動素子である抵抗を形成するため
には大きな面積を必要とする。そこで、抵抗の数をさら
に低減することが求められている。本発明は、そのよう
な点に鑑み、ディジタル信号をアナログ信号に変換する
DACを内蔵する半導体集積回路において、抵抗の数を
さらに低減することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、本発明に係る半導体集積回路は、ディジタル信号を
アナログ信号に変換するディジタル/アナログ変換回路
を含む半導体集積回路であって、少なくとも1つの抵抗
と、少なくとも1つの抵抗の一端に直列に接続された複
数の抵抗を含む第1の抵抗列と、少なくとも1つの抵抗
の他端に直列に接続された複数の抵抗を含む第2の抵抗
列と、少なくとも1つの抵抗の両端の間に直列に接続さ
れた複数の抵抗を含む第3の抵抗列と、第1の抵抗列に
含まれる複数の抵抗の端子と第1の電位との間にそれぞ
れ接続された第1群のスイッチと、第2の抵抗列に含ま
れる複数の抵抗の端子と第2の電位との間にそれぞれ接
続された第2群のスイッチと、第3の抵抗列に含まれる
複数の抵抗の端子とアナログ信号出力端子との間にそれ
ぞれ接続された第3群のスイッチとを具備する。
【0006】上記のように構成した本発明によれば、第
1群及び第2群のスイッチによって少なくとも1つの抵
抗の両端の電位が決定され、この抵抗の両端の電位に基
づいて、第3群のスイッチによってアナログ信号出力端
子の電位が決定されるので、第1及び第2の抵抗列に含
まれる抵抗の数が少なくても動作可能である。その結
果、DACを内蔵する半導体集積回路において、抵抗の
数をさらに低減することが可能になる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の
構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略す
る。
【0008】図1は、本発明の一実施形態に係る半導体
集積回路に含まれるDACの構成を示す図である。図1
に示すように、DAC1は、第1段のDACと第2段の
DACとによって構成される。第1段のDACは、抵抗
10と、抵抗10の一端に直列に接続された複数の抵抗
を含む第1の抵抗列11と、抵抗10の他端に直列に接
続された複数の抵抗を含む第2の抵抗列12と、第1の
抵抗列11に含まれる複数の抵抗の端子と第1の参照電
位VREF1との間にそれぞれ接続された第1群のスイッ
チ21と、第2の抵抗列12に含まれる複数の抵抗の端
子と第2の参照電位VREF2との間にそれぞれ接続され
た第2群のスイッチ22とを備えている。
【0009】また、第2段のDACは、抵抗10の両端
の間に直列に接続された複数の抵抗を含む第3の抵抗列
13と、第3の抵抗列13に含まれる複数の抵抗の端子
とアナログ信号出力端子OUTとの間にそれぞれ接続さ
れた第3群のスイッチ23とを備えている。
【0010】ここで、第1〜第3の抵抗列11〜13に
含まれる各々の抵抗は、等しい抵抗値Rを有するものと
する。また、抵抗10は、これらと等しい抵抗値Rを有
するようにしても良いし、後で述べるように若干異なる
抵抗値を有するようにしても良い。
【0011】さらに、DAC1は、ディジタル信号入力
端子INから入力されるディジタル信号を受けて、第1
群〜第3群のスイッチ21〜23を制御する制御回路2
0を備えている。
【0012】一般に、Nビット(N=N1+N2)の入
力ディジタル信号をアナログ信号に変換する場合につい
て考える。第1段のDACにおいて、第1の抵抗列11
と第2の抵抗列12は、各々(2N1−1)個の抵抗を含
み、第2段のDACにおいて、第3の抵抗列13は、
(2N2−1)個の抵抗を含む。これにより、第1段のD
ACは、2N1個のステップで電位を発生し、第2段のD
ACは、2N2個のステップで電位を発生するので、全体
としてDAC1は、2N1×2N2=2N個のステップで電
位を発生することができる。特に、N1=N2=N/2
とした場合には、第1〜第3の抵抗列11〜13が、各
々(2N/2−1)個の抵抗を含むことになる。
【0013】以下に、8ビットのディジタル信号をアナ
ログ信号に変換する場合について説明する。例えば、N
1=N2=4として、第1の抵抗列11は(24−1)
=15個の抵抗を含み、同様に、第2の抵抗列12も1
5個の抵抗を含むとする。第1及び第2の抵抗列に含ま
れる抵抗と、抵抗10とを合わせて、第1段のDAC
は、計31個の抵抗と、それらの抵抗に対応する32個
のスイッチとを含む。これにより、第1段のDACは、
入力ディジタル信号の上位4ビットに従って、抵抗10
の両端の電位V1及びV2を24=16通り発生する。
【0014】また、第3の抵抗列13も15個の抵抗を
含み、第2段のDACは、15個の抵抗と、それらの抵
抗に対応する16個のスイッチとを含む。これにより、
第2段のDACは、入力ディジタル信号の下位4ビット
に従って、抵抗10の両端の電位V1及びV2を用いて
出力電位V3を24=16通り発生する。即ち、第1段
のDACが上位4ビットによる粗調整を行い、第2段の
DACが下位4ビットによる微調整を行うことにより、
DAC1全体は8ビットのDACとして動作する。この
ようにすれば、8ビットのDACを、合計46個の抵抗
と、48個のスイッチとによって構成することができ
る。
【0015】なお、抵抗10と並列に15個の直列抵抗
(抵抗値15R)が接続されることから、抵抗10の抵
抗値を15R/14としておけば、抵抗10と15個の
直列抵抗との合成抵抗値をRと等しくすることができる
ので、発生する電位の計算が簡単になる。
【0016】次に、本実施形態に係る半導体集積回路に
含まれるDACの動作について、8ビットのディジタル
信号をアナログ信号に変換する場合を例として説明す
る。
【0017】ディジタル信号入力端子INから入力され
るディジタル信号は、制御回路20に供給される。制御
回路20は、入力ディジタル信号の上位4ビットに従っ
て、第1段のDACを制御する。即ち、制御回路20
は、第1段のDACに含まれる第1群のスイッチ21の
内の1つをオン状態にすると共に、第2群のスイッチ2
2の内の1つをオン状態にする。これにより、第1の参
照電位VREF1と第2の参照電位VREF2との間に、抵抗
10を含む抵抗回路網が構成されて、抵抗10の両端に
電位V1及びV2が発生する。
【0018】なお、制御回路20は、第1段のDACの
出力として第1の参照電位VREF1又は第2の参照電位
REF2をそのまま出力する場合には、第2群のスイッ
チ22又は第1群のスイッチ21をオフ状態としても良
い。一般に、抵抗10は、M個(0≦M≦15)の抵抗
を介して第1の参照電位VREF1に接続され、(15−
M)個の抵抗を介して第2の参照電位VREF2に接続さ
れる。
【0019】また、制御回路20は、入力ディジタル信
号の下位4ビットに従って、第2段のDACを制御す
る。即ち、制御回路20は、第2段のDACに含まれる
第3群のスイッチ23の内の1つをオン状態にする。こ
れにより、抵抗10の両端電位V1若しくはV2、又
は、これらの電位を第3の抵抗列によって分圧して得ら
れた電位V3が、アナログ信号出力端子OUTに供給さ
れる。
【0020】このようにして、アナログ信号出力端子O
UTには、8ビットの入力ディジタル信号に対応した2
8=256通りの電位を有するアナログ信号が供給され
ることになる。
【0021】
【発明の効果】以上述べた様に、本発明によれば、ディ
ジタル信号をアナログ信号に変換するDACを内蔵する
半導体集積回路において、抵抗の数をさらに低減するこ
とが可能になるので、DACの面積を削減することがで
きる。また、一般に、抵抗の面積が大きい程、精度の高
いマッチングのとれた抵抗を形成することができる。D
ACの精度は、ほぼ単位抵抗の精度で決まるので、精度
の高いDACを実現するためには、大きな面積の単位抵
抗を形成する必要がある。本発明によれば、DACにお
ける抵抗の数を低減することにより単位抵抗の面積を従
来のDACの単位抵抗の面積よりも大きくできるので、
精度の高いDACを実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る半導体集積回路に含
まれるDACの構成を示す図である。
【符号の説明】
1 DAC 10 抵抗 11 第1の抵抗列 12 第2の抵抗列 13 第3の抵抗列 20 制御回路 21 第1群のスイッチ 22 第2群のスイッチ 23 第3群のスイッチ IN ディジタル信号入力端子 OUT アナログ信号出力端子

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディジタル信号をアナログ信号に変換す
    るディジタル/アナログ変換回路を含む半導体集積回路
    であって、 少なくとも1つの抵抗と、 前記少なくとも1つの抵抗の一端に直列に接続された複
    数の抵抗を含む第1の抵抗列と、 前記少なくとも1つの抵抗の他端に直列に接続された複
    数の抵抗を含む第2の抵抗列と、 前記少なくとも1つの抵抗の両端の間に直列に接続され
    た複数の抵抗を含む第3の抵抗列と、 前記第1の抵抗列に含まれる複数の抵抗の端子と第1の
    電位との間にそれぞれ接続された第1群のスイッチと、 前記第2の抵抗列に含まれる複数の抵抗の端子と第2の
    電位との間にそれぞれ接続された第2群のスイッチと、 前記第3の抵抗列に含まれる複数の抵抗の端子とアナロ
    グ信号出力端子との間にそれぞれ接続された第3群のス
    イッチと、を具備する半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 入力ディジタル信号を受けて前記第1群
    〜第3群のスイッチを制御する制御回路をさらに具備す
    る請求項1記載の半導体集積回路。
  3. 【請求項3】 前記第1〜第3の抵抗列に含まれる各々
    の抵抗が等しい抵抗値を有する、請求項1又は2記載の
    半導体集積回路。
  4. 【請求項4】 Nビットの入力ディジタル信号に対応し
    て、前記第1〜第3の抵抗列の各々が(2N/2−1)個
    の抵抗を含む、請求項1〜3のいずれか1項記載の半導
    体集積回路。
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