JP2003510944A - D/a変換方法とd/a変換器 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
D/A変換器は三角単位重み配列(WA)を含む。復号器(D)はディジタル・サンプルを変換して、直線重み付き2進表現を有する制御信号(x[1],...,x[5])を作成する。これらの制御信号を用いて三角単位重み配列の全行(列)を活動化/非活動化する。最後に、単位重みをアナログ出力信号に結合させる。
Description
【0001】
(発明の分野)
本発明はディジタル・アナログ(D/A)変換方法とD/A変換器に関する。
【0002】
(背景)
一般的な従来のD/A変換器は文献[1]に記述されている。共通のタイプは
指数重み(従来の2進表現でディジタル数の重み2kを表す一般に電流、電圧、
または電荷のソース)を用いている。重みをうまく整合させるため、かかる重み
は単位重みの配列で実現することが多い。文献[1]に示されているように、指
数重み付きD/A変換器の欠点は、いわゆる主要コード移行(例えば、011.
..1と100...0の間)の際に起こるグリッチである。切り替えのわずか
な遅れのために、出力信号が短時間だけ値111...1(最大値)か000.
..0(最小値)に対応することがある。この効果をグリッチと呼び、変換器の
高速演算において特に外乱になる。
指数重み(従来の2進表現でディジタル数の重み2kを表す一般に電流、電圧、
または電荷のソース)を用いている。重みをうまく整合させるため、かかる重み
は単位重みの配列で実現することが多い。文献[1]に示されているように、指
数重み付きD/A変換器の欠点は、いわゆる主要コード移行(例えば、011.
..1と100...0の間)の際に起こるグリッチである。切り替えのわずか
な遅れのために、出力信号が短時間だけ値111...1(最大値)か000.
..0(最小値)に対応することがある。この効果をグリッチと呼び、変換器の
高速演算において特に外乱になる。
【0003】
文献[1]はグリッチ雑音を減らす解決方法も述べている。1つの方法は温度
計コード、すなわち単項重み付きコード(unary weighted code)に基づくもので
ある。この方法を用いるとグリッチ雑音は大幅に減るが、復号器が複雑であり、
また単位重みに余分の論理が必要になる。 文献[1]はこれらを混合した方法も述べている。かかる混合をセグメント化
D/A変換器と呼ぶ。かかる変換器は一般にいくつかの最上位ビット(MSB)
に単項重みを用い、残りの最下位ビット(LSB)に指数重みを用いる。この方
法も復号器が複雑であり、また単位重みに余分の論理が必要になる。 上に述べた混合変換器の変形が文献[2]に述べられている。この方式では単
項重みを最上位ビットと最下位ビットの両方に用いるが、それぞれ重みが異なる
。この方式は混合方式と同じ欠点を有する。
計コード、すなわち単項重み付きコード(unary weighted code)に基づくもので
ある。この方法を用いるとグリッチ雑音は大幅に減るが、復号器が複雑であり、
また単位重みに余分の論理が必要になる。 文献[1]はこれらを混合した方法も述べている。かかる混合をセグメント化
D/A変換器と呼ぶ。かかる変換器は一般にいくつかの最上位ビット(MSB)
に単項重みを用い、残りの最下位ビット(LSB)に指数重みを用いる。この方
法も復号器が複雑であり、また単位重みに余分の論理が必要になる。 上に述べた混合変換器の変形が文献[2]に述べられている。この方式では単
項重みを最上位ビットと最下位ビットの両方に用いるが、それぞれ重みが異なる
。この方式は混合方式と同じ欠点を有する。
【0004】
(概要)
本発明の目的は、グリッチ雑音を減らし、しかも従来の方式より複雑でないD
/A変換方法とD/A変換器を提供することである。 この目的は特許請求の範囲に従って達成される。 簡単に述べると、本発明は指数重み付けまたは単項重み付けではなく、直線重
み付けに基づく。ビット分解度が高いとき、この方式は構成が複雑でなく、優れ
たグリッチ性能を与える。また、この原理は冗長度を容易に与えることもできる
ので、単位重みの不整合に起因する系統誤差を大幅に減らすことができる。
/A変換方法とD/A変換器を提供することである。 この目的は特許請求の範囲に従って達成される。 簡単に述べると、本発明は指数重み付けまたは単項重み付けではなく、直線重
み付けに基づく。ビット分解度が高いとき、この方式は構成が複雑でなく、優れ
たグリッチ性能を与える。また、この原理は冗長度を容易に与えることもできる
ので、単位重みの不整合に起因する系統誤差を大幅に減らすことができる。
【0005】
(詳細な説明)
以下の説明において種々のタイプのD/A変換器を示す。図面を見やすくする
ためにビット分解度を非常に小さくして、一般に3−4ビット程度にした。実際
のD/A変換器の実施の形態では分解度ははるかに大きくて、一般に8−14ビ
ット以上である。したがって、種々の設計のいろいろの機能を図面だけから直接
判断してはならない。種々のタイプのD/A変換器を比較するときには説明を参
照することが重要である。 また、説明を簡単にするために、同じまたは対応する機能を行う要素には、全
図面を通して同じ参照符号を用いた。しかしこれらの要素の実施の形態は内部が
非常に異なり、また複雑度が異なることがあることに留意しなければならない。
ためにビット分解度を非常に小さくして、一般に3−4ビット程度にした。実際
のD/A変換器の実施の形態では分解度ははるかに大きくて、一般に8−14ビ
ット以上である。したがって、種々の設計のいろいろの機能を図面だけから直接
判断してはならない。種々のタイプのD/A変換器を比較するときには説明を参
照することが重要である。 また、説明を簡単にするために、同じまたは対応する機能を行う要素には、全
図面を通して同じ参照符号を用いた。しかしこれらの要素の実施の形態は内部が
非常に異なり、また複雑度が異なることがあることに留意しなければならない。
【0006】
図1は従来の指数重み付きD/A変換器を示すブロック図である。図に示すD
/A変換器はN=4ビットの分解度を有する。ソースすなわち重みW1−W4の
集合は、対応するスイッチSW1−SW4の集合により制御される。これらのス
イッチはディジタル信号の個々のビットで制御される。アナログ信号は、ソース
すなわち重みからの出力信号の和で形成される。ソースすなわち重みは、例えば
電流、電荷、電圧(抵抗)に基づく。以下の説明では、重みという用語は全ての
可能性を含んで用いられる。アナログ信号xは次式で表される。 ただし、Nはビット分解度、x[k]は2進信号の個々のビットを表す。この式
から分かるように、ディジタル信号の個々のビットは指数重み付き(係数2kに
よる)である。
/A変換器はN=4ビットの分解度を有する。ソースすなわち重みW1−W4の
集合は、対応するスイッチSW1−SW4の集合により制御される。これらのス
イッチはディジタル信号の個々のビットで制御される。アナログ信号は、ソース
すなわち重みからの出力信号の和で形成される。ソースすなわち重みは、例えば
電流、電荷、電圧(抵抗)に基づく。以下の説明では、重みという用語は全ての
可能性を含んで用いられる。アナログ信号xは次式で表される。 ただし、Nはビット分解度、x[k]は2進信号の個々のビットを表す。この式
から分かるように、ディジタル信号の個々のビットは指数重み付き(係数2kに
よる)である。
【0007】
普通の方法では重みを単位重み配列で実現する。すなわち、単位重みを結合し
て必要な重みを形成する。図2は、かかる配列に基づく指数重み付きD/A変換
器の原理を示すブロック図である。この図は、単位重みを論理的に結合する方法
を示す。実際には、配列は長方形である。ディジタル信号のサンプルを復号器D
に与え、復号器Dはサンプルを変換し、並列2進信号を作成して単位重み配列W
Aに与える。単位重みを論理的に配列して、所望の重み係数2kに対応する直線
単位重みブロックを形成する。各個々のビットは単位重みブロック全体をオンま
たはオフにする(実際には、単位重みが長方形配列のために、各ビットを更に変
換して制御信号を作成しなければならない)。
て必要な重みを形成する。図2は、かかる配列に基づく指数重み付きD/A変換
器の原理を示すブロック図である。この図は、単位重みを論理的に結合する方法
を示す。実際には、配列は長方形である。ディジタル信号のサンプルを復号器D
に与え、復号器Dはサンプルを変換し、並列2進信号を作成して単位重み配列W
Aに与える。単位重みを論理的に配列して、所望の重み係数2kに対応する直線
単位重みブロックを形成する。各個々のビットは単位重みブロック全体をオンま
たはオフにする(実際には、単位重みが長方形配列のために、各ビットを更に変
換して制御信号を作成しなければならない)。
【0008】
図3は、指数重み付きD/A変換器が持つ問題を示す図である。この図は、0
111=7から1000=8への移行を示す。全てのビットが反転するので、こ
れを主要コード移行と呼ぶ。全ての単位重みが正確に同時には切り替わらないの
で、短時間だけ全てのビットが値1を有するというリスクがある。これは、出力
信号が短時間だけ最大値1111=15に対応することを意味する。この現象を
グリッチと呼ぶ。したがって、実際の出力信号はかかる主要コード移行のときに
スパイクを有する(別の可能性として、移行中に出力信号が一時的に値0000
=0に対応することがあり、これも同じ問題を生じる)。D/A変換周波数が高
くなるに従ってこの問題はますます厄介になる(なぜなら、出力信号が安定する
時間がますます短くなるからである)。したがって、高周波ではかかるグリッチ
が周波数を制限する要因になる。
111=7から1000=8への移行を示す。全てのビットが反転するので、こ
れを主要コード移行と呼ぶ。全ての単位重みが正確に同時には切り替わらないの
で、短時間だけ全てのビットが値1を有するというリスクがある。これは、出力
信号が短時間だけ最大値1111=15に対応することを意味する。この現象を
グリッチと呼ぶ。したがって、実際の出力信号はかかる主要コード移行のときに
スパイクを有する(別の可能性として、移行中に出力信号が一時的に値0000
=0に対応することがあり、これも同じ問題を生じる)。D/A変換周波数が高
くなるに従ってこの問題はますます厄介になる(なぜなら、出力信号が安定する
時間がますます短くなるからである)。したがって、高周波ではかかるグリッチ
が周波数を制限する要因になる。
【0009】
一般的なNビットのD/A変換器の場合、2つの連続した指数重み付き2進コ
ードの間で切り替えられる単位重みの最大数は である。最悪の場合は全ての単位重みが切り替えられる。14ビットのD/A変
換器の場合、214-1=16,383の単位重みが切り替えられる。
ードの間で切り替えられる単位重みの最大数は である。最悪の場合は全ての単位重みが切り替えられる。14ビットのD/A変
換器の場合、214-1=16,383の単位重みが切り替えられる。
【0010】
この問題を小さくするために、指数重み付きD/A変換器に関して種々の変更
が提案されている。いくつかの例について、図4−9を参照して以下に説明する
。 図4は、配列に基づく単項重み付きD/A変換器の原理を示すブロック図であ
る。この変換器では、独立に切り替え可能な単位重みを形成するように単位重み
を論理的に配置する。この実施の形態を温度重み付けまたは単項重み付けと呼ぶ
。アナログ出力信号xは次式で表される。
が提案されている。いくつかの例について、図4−9を参照して以下に説明する
。 図4は、配列に基づく単項重み付きD/A変換器の原理を示すブロック図であ
る。この変換器では、独立に切り替え可能な単位重みを形成するように単位重み
を論理的に配置する。この実施の形態を温度重み付けまたは単項重み付けと呼ぶ
。アナログ出力信号xは次式で表される。
【0011】
単項重み付きD/A変換器の利点は、1つの2進値から次の2進値への変化が
1単位重みだけの変化を意味することである。これを図5-aと図5-bに示す。
この場合、0111=7から1000=8への同じ移行で、別の1単位重みだけ
をオンにする。しかし単項重み付きD/A変換器の主な欠点は、多数(2N)の
制御線を必要とすることである。単一重みを長方形配列に配置すれば制御線の数
を減らすことはできる。しかし長方形重み配列には一層複雑な復号器が必要であ
り、また少なくとも2つの制御入力とこれに対応する制御論理を持つ単位重みが
必要である。
1単位重みだけの変化を意味することである。これを図5-aと図5-bに示す。
この場合、0111=7から1000=8への同じ移行で、別の1単位重みだけ
をオンにする。しかし単項重み付きD/A変換器の主な欠点は、多数(2N)の
制御線を必要とすることである。単一重みを長方形配列に配置すれば制御線の数
を減らすことはできる。しかし長方形重み配列には一層複雑な復号器が必要であ
り、また少なくとも2つの制御入力とこれに対応する制御論理を持つ単位重みが
必要である。
【0012】
提案された別の方法はセグメント化D/A変換器である。図6は、配列に基づ
くセグメント化D/A変換器の原理を示すブロック図である。この変換器では、
最上位ビットは単項重み付き変換器と同じ方法で処理し、最下位ビットは指数重
み付き変換器と同様に処理する。図6において、2つの最上位ビットは図4の場
合と同様にそれぞれ3単位重みを含む3つの重みブロックを制御し、2つの最下
位ビットは残りの3単位重みを図2の場合と同様にして制御する。この実施の形
態では、主要コード移行は図7-aと図7-bに示すように0011=3と010
0=4の間で起こる。一般に、かかる移行は2つのセグメントの間の境界で起こ
る。
くセグメント化D/A変換器の原理を示すブロック図である。この変換器では、
最上位ビットは単項重み付き変換器と同じ方法で処理し、最下位ビットは指数重
み付き変換器と同様に処理する。図6において、2つの最上位ビットは図4の場
合と同様にそれぞれ3単位重みを含む3つの重みブロックを制御し、2つの最下
位ビットは残りの3単位重みを図2の場合と同様にして制御する。この実施の形
態では、主要コード移行は図7-aと図7-bに示すように0011=3と010
0=4の間で起こる。一般に、かかる移行は2つのセグメントの間の境界で起こ
る。
【0013】
図8は、配列に基づく別のセグメント化D/A変換器の原理を示すブロック図
である。図6の実施の形態との違いは、最下位ビットを処理する方法にある。こ
の実施の形態では、指数重み付けではなく単項重み付けをこれらのビットに用い
る。図9-aと図9-bに示すように、主要コード移行における挙動は図6の実施
の形態の場合と同じである。 セグメント化には複雑な復号器が必要なので、セグメント化ビットの数をでき
るだけ小さくすることが望ましい。また、複雑さは単位重みの必要な長方形配置
と共に増す。すなわち、各単位重みに少なくとも2つの入力と追加の制御論理が
必要である。
である。図6の実施の形態との違いは、最下位ビットを処理する方法にある。こ
の実施の形態では、指数重み付けではなく単項重み付けをこれらのビットに用い
る。図9-aと図9-bに示すように、主要コード移行における挙動は図6の実施
の形態の場合と同じである。 セグメント化には複雑な復号器が必要なので、セグメント化ビットの数をでき
るだけ小さくすることが望ましい。また、複雑さは単位重みの必要な長方形配置
と共に増す。すなわち、各単位重みに少なくとも2つの入力と追加の制御論理が
必要である。
【0014】
Kセグメント化ビットを有する一般的なNビットのセグメント化D/A変換器
の場合、2つの連続したコードの間に切り替えられる単位重み(主要コード移行
)の最大数はセグメント化ビットと非セグメント化ビットの間の境界で起こり、
次式で表される。 一例として、6つの最上位ビットのセグメントを持つ14ビットのセグメント化
D/A変換器では、単位重みの数はSS=214-6+1−1=511である。
の場合、2つの連続したコードの間に切り替えられる単位重み(主要コード移行
)の最大数はセグメント化ビットと非セグメント化ビットの間の境界で起こり、
次式で表される。 一例として、6つの最上位ビットのセグメントを持つ14ビットのセグメント化
D/A変換器では、単位重みの数はSS=214-6+1−1=511である。
【0015】
本発明は、ディジタル入力信号の直線重み付き表現に基づく。アナログ出力信
号xは次式で表される。 ただし、nは後で説明する手続きに従って決定される整数である。図10は、本
発明に係る、配列に基づく直線重み付きD/A変換器の原理を示すブロック図で
ある。指数重み付きD/A変換器の場合と同様に、各制御信号x[k]は単位重
みのブロック(この場合は列)全体をオンまたはオフにする。しかし本発明では
、ブロックは指数重み2kではなく直線重みkを表す。この配置は、後で示すよ
うにいくつかの利点を有する。
号xは次式で表される。 ただし、nは後で説明する手続きに従って決定される整数である。図10は、本
発明に係る、配列に基づく直線重み付きD/A変換器の原理を示すブロック図で
ある。指数重み付きD/A変換器の場合と同様に、各制御信号x[k]は単位重
みのブロック(この場合は列)全体をオンまたはオフにする。しかし本発明では
、ブロックは指数重み2kではなく直線重みkを表す。この配置は、後で示すよ
うにいくつかの利点を有する。
【0016】
図11-aと図11-bは図10の直線重み付きD/Aにおける主要コード移行
を示す。これは単位重みの2つの最大ブロックの間の移行で起こる。 整数nは本発明に係るD/A変換器の三角重み配列WAのサイズを決定し、次
のように計算する。三角配列WA内の単位重みの数は
を示す。これは単位重みの2つの最大ブロックの間の移行で起こる。 整数nは本発明に係るD/A変換器の三角重み配列WAのサイズを決定し、次
のように計算する。三角配列WA内の単位重みの数は
【0017】
NビットのD/A変換器を実現するには
のレベル、すなわち単位重みが必要である。これは三角配列内の単位重みの数に
等しいので、 である。これを書き直すと、 この式の(正の)根は である。この式は平方根を含むので、計算から得られるnの値は整数でないこと
がある。かかる場合は、この数より大きくて最も近い整数を用いる。これにより
、ディジタル信号の全てのレベルを実現することができる。
等しいので、 である。これを書き直すと、 この式の(正の)根は である。この式は平方根を含むので、計算から得られるnの値は整数でないこと
がある。かかる場合は、この数より大きくて最も近い整数を用いる。これにより
、ディジタル信号の全てのレベルを実現することができる。
【0018】
Nが大きい(例えばN>10−12ビット)場合は、上のnの式を次のように
近似することができる。 本発明に係る一般的なNビットの直線重み付きD/A変換器の場合は、2つの連
続したコードの間に切り替えられる単位重み(主要コード移行)の最大数は単位
重みの2つの最大ブロックの間の移行のときに起こり、次式で表される。 14ビットのD/A変換器の場合、単位重みの数はSL=362である。
近似することができる。 本発明に係る一般的なNビットの直線重み付きD/A変換器の場合は、2つの連
続したコードの間に切り替えられる単位重み(主要コード移行)の最大数は単位
重みの2つの最大ブロックの間の移行のときに起こり、次式で表される。 14ビットのD/A変換器の場合、単位重みの数はSL=362である。
【0019】
指数重み付きD/A変換器と比べると(Nが大きいとき)次のようになる。
この式は、N>3のときSE>SLを意味する。Nは大きい(例えば、N>10-
12)と仮定したので、この条件は満たされる。したがって実際の対象とする全
ての場合において、本発明に係る直線重み付きD/A変換器は指数重み付きD/
A変換器より優れたグリッチ性能を有する。
12)と仮定したので、この条件は満たされる。したがって実際の対象とする全
ての場合において、本発明に係る直線重み付きD/A変換器は指数重み付きD/
A変換器より優れたグリッチ性能を有する。
【0020】
セグメント化D/A変換器と比べると(Nが大きいとき)、
この式は、
であれば、本発明に係る直線重み付きD/A変換器がセグメント化D/A変換器
より優れたグリッチ性能を有することを意味する。 一例として、本発明に係る直線重み付きD/A変換器より優れたグリッチ性能
を有するためには、14ビットのセグメント化D/A変換器はK=7のセグメン
ト化ビットを必要とする。しかしかかる変換器は非常に複雑である。
より優れたグリッチ性能を有することを意味する。 一例として、本発明に係る直線重み付きD/A変換器より優れたグリッチ性能
を有するためには、14ビットのセグメント化D/A変換器はK=7のセグメン
ト化ビットを必要とする。しかしかかる変換器は非常に複雑である。
【0021】
図12は、本発明に係るD/A変換器の直線重みを決定するための例示のアル
ゴリズムを示す流れ図である。このアルゴリズムはステップS1で始まる。ステ
ップS2で、入力するディジタル・サンプルの値vに等しい補助変数rを設定す
る。ステップS3で、ループ変数kを三角単位重み配列WA内の最長単位重みブ
ロックの長さnに等しく設定する。ステップS4で、r>kかどうかテストする
。イエスであれば、ステップS5で制御信号x[k]を0に設定する。これは図
10の列k内の全ての単位重みをオフにすることを意味する。ノーであれば、ス
テップS6で制御信号x[k]を1に設定する。これは図10の列k内の全ての
単位重みをオンにすることを意味し、次にステップS7でrを1だけ減分する。
ステップS8で、ループ変数kを1だけ減分する。ステップS9で、k=0かど
うかテストする。イエスであれば、ステップS10でアルゴリズムは終了する。
ノーであれば、アルゴリズムはステップS4に戻る。図13−aから図13−p
は、本発明に係る4ビットの直線重み付きD/A変換器について、このアルゴリ
ズムから得られる全ての可能な単位重み配列構成を示す。
ゴリズムを示す流れ図である。このアルゴリズムはステップS1で始まる。ステ
ップS2で、入力するディジタル・サンプルの値vに等しい補助変数rを設定す
る。ステップS3で、ループ変数kを三角単位重み配列WA内の最長単位重みブ
ロックの長さnに等しく設定する。ステップS4で、r>kかどうかテストする
。イエスであれば、ステップS5で制御信号x[k]を0に設定する。これは図
10の列k内の全ての単位重みをオフにすることを意味する。ノーであれば、ス
テップS6で制御信号x[k]を1に設定する。これは図10の列k内の全ての
単位重みをオンにすることを意味し、次にステップS7でrを1だけ減分する。
ステップS8で、ループ変数kを1だけ減分する。ステップS9で、k=0かど
うかテストする。イエスであれば、ステップS10でアルゴリズムは終了する。
ノーであれば、アルゴリズムはステップS4に戻る。図13−aから図13−p
は、本発明に係る4ビットの直線重み付きD/A変換器について、このアルゴリ
ズムから得られる全ての可能な単位重み配列構成を示す。
【0022】
図14は、図12のアルゴリズムを実現するのに適した例示の復号器のブロッ
ク図である。復号器Dは変換すべきディジタル信号のサンプルvを入力線に受け
る。復号器は多数の復号器ユニットD1,D2,...,Dnを含む。各復号器
ユニットは、比較器Cと乗算器Mと加算器Aを備える。一番上の復号器ユニット
Dnでは、補助信号r(この場合はvに等しい)を値nに対して比較器C内でテ
ストする。r>=nの場合は制御信号x[n]は1であり、そうでない場合は0
である。乗算器Mでx[n]の値にnを乗算し、その結果を加算器Aでrから引
く。加算器Aからの出力信号を次の復号器ユニットに送り、新しいrの値につい
て同じ演算を行う。しかし今回は値n-1を比較器Cの他方の入力に与える。復
号器ユニットD1まで、同じ演算を繰り返す。その結果、制御信号ベクトルx[
1],x[2],...,x[n]が得られる。
ク図である。復号器Dは変換すべきディジタル信号のサンプルvを入力線に受け
る。復号器は多数の復号器ユニットD1,D2,...,Dnを含む。各復号器
ユニットは、比較器Cと乗算器Mと加算器Aを備える。一番上の復号器ユニット
Dnでは、補助信号r(この場合はvに等しい)を値nに対して比較器C内でテ
ストする。r>=nの場合は制御信号x[n]は1であり、そうでない場合は0
である。乗算器Mでx[n]の値にnを乗算し、その結果を加算器Aでrから引
く。加算器Aからの出力信号を次の復号器ユニットに送り、新しいrの値につい
て同じ演算を行う。しかし今回は値n-1を比較器Cの他方の入力に与える。復
号器ユニットD1まで、同じ演算を繰り返す。その結果、制御信号ベクトルx[
1],x[2],...,x[n]が得られる。
【0023】
図10の実施の形態では、単位重み列全体がオンかオフであった。しかし理解
されるように、単位重み行全体をオンかオフにすることにより、同等の実施の形
態を得ることができる。実際、この機能を用いると冗長度を含む実施の形態を非
常に低い追加コストで実現することができる。この文脈では、冗長度は同じコー
ドが異なる単位重みの結合を活動化して同じアナログ出力信号を得ることを意味
する。冗長度の利点は、同じディジタル値に対して異なる単位重みの結合をラン
ダムに選択することにより、個々の単位重みの間の小さな差に起因する系統誤差
を統計的に減らすことができることである。
されるように、単位重み行全体をオンかオフにすることにより、同等の実施の形
態を得ることができる。実際、この機能を用いると冗長度を含む実施の形態を非
常に低い追加コストで実現することができる。この文脈では、冗長度は同じコー
ドが異なる単位重みの結合を活動化して同じアナログ出力信号を得ることを意味
する。冗長度の利点は、同じディジタル値に対して異なる単位重みの結合をラン
ダムに選択することにより、個々の単位重みの間の小さな差に起因する系統誤差
を統計的に減らすことができることである。
【0024】
図15は、かかる冗長度を与える、本発明に係る配列に基づく直線重み付きD
/A変換器の例示の実施の形態を示す図である。スイッチ配列SWAは制御信号
x[k]を切り替えて単位重み配列WAを列方向か行方向に活動化させる。切り
替えは、例えば乱数発生器Rにより制御する。乱数発生器Rは、2つの値のどち
らかにランダムに変えるスイッチ制御信号を生成する。別の方法は、スイッチ配
列SWAを単に2つの可能なスイッチ構成に交互に切り替えることである(この
実施の形態は、ディジタル入力信号自体が通常はランダム信号と考えられるとい
う事実に基づいている)。注意すべきであるが、両方の実施の形態でも冗長度の
ない図10の実施の形態と同じ復号器を用いてよい。変更があるのは重み配列だ
けであって、この場合は2つの入力を有する。これについては図17を参照して
更に説明する。
/A変換器の例示の実施の形態を示す図である。スイッチ配列SWAは制御信号
x[k]を切り替えて単位重み配列WAを列方向か行方向に活動化させる。切り
替えは、例えば乱数発生器Rにより制御する。乱数発生器Rは、2つの値のどち
らかにランダムに変えるスイッチ制御信号を生成する。別の方法は、スイッチ配
列SWAを単に2つの可能なスイッチ構成に交互に切り替えることである(この
実施の形態は、ディジタル入力信号自体が通常はランダム信号と考えられるとい
う事実に基づいている)。注意すべきであるが、両方の実施の形態でも冗長度の
ない図10の実施の形態と同じ復号器を用いてよい。変更があるのは重み配列だ
けであって、この場合は2つの入力を有する。これについては図17を参照して
更に説明する。
【0025】
冗長度を得る別の方法は、やはり行または列を活動化することであるが、行ま
たは列を別の方法で結合しうることである。例えば図10の4ビットの実施の形
態で、ディジタル数7は5+2(図13−h)で実現してよいが、異なる列(行
に基づく実施の形態を用いる場合は行)を活動化して4+3で実現してもよい。
この実施の形態は一層複雑な復号器を必要とするが、単位重み配列は一切変更す
る必要がない。 冗長度を得る方法を組み合わせることも可能である。
たは列を別の方法で結合しうることである。例えば図10の4ビットの実施の形
態で、ディジタル数7は5+2(図13−h)で実現してよいが、異なる列(行
に基づく実施の形態を用いる場合は行)を活動化して4+3で実現してもよい。
この実施の形態は一層複雑な復号器を必要とするが、単位重み配列は一切変更す
る必要がない。 冗長度を得る方法を組み合わせることも可能である。
【0026】
図16は、本発明に係るD/A変換器内の単位重み配列の例示の実施形態のブ
ロック図である。この実施の形態は図10に係る変換器に適しており、単一端ス
イッチを用いる。配列WAの単位重みを点線で示す。この例示の実施の形態では
、各単位重みは、電流ソースIとスイッチSWを含む。スイッチは制御信号x[
1],...,x[5]により制御される。各制御信号は1列内の全てのスイッ
チSWを同時に制御する。1列内の各単位重みからの出力を加算し、最終的に各
列の出力を加算してアナログ信号を形成する。
ロック図である。この実施の形態は図10に係る変換器に適しており、単一端ス
イッチを用いる。配列WAの単位重みを点線で示す。この例示の実施の形態では
、各単位重みは、電流ソースIとスイッチSWを含む。スイッチは制御信号x[
1],...,x[5]により制御される。各制御信号は1列内の全てのスイッ
チSWを同時に制御する。1列内の各単位重みからの出力を加算し、最終的に各
列の出力を加算してアナログ信号を形成する。
【0027】
図17は、本発明に係るD/A変換器内の単位重み配列の、冗長度を与える例
示の実施の形態のブロック図である。この実施の形態は、図15に係る変換器に
適している。この実施の形態では、クラタリング図(cluttering of the figure)
を減らすためにビット分解度を3ビットに減らした。図16との違いは各単位重
みが2個の並列スイッチSWを含むことで、1個は列を活動化し(図16と同様
に)、1個は行を活動化する。制御信号x[1],...,x[4]の同じ集合
を単位重み配列WAに送って、列か行を活動化する。図では、行スイッチへの制
御信号に括弧をつけてこれを表している。
示の実施の形態のブロック図である。この実施の形態は、図15に係る変換器に
適している。この実施の形態では、クラタリング図(cluttering of the figure)
を減らすためにビット分解度を3ビットに減らした。図16との違いは各単位重
みが2個の並列スイッチSWを含むことで、1個は列を活動化し(図16と同様
に)、1個は行を活動化する。制御信号x[1],...,x[4]の同じ集合
を単位重み配列WAに送って、列か行を活動化する。図では、行スイッチへの制
御信号に括弧をつけてこれを表している。
【0028】
図18は、本発明に係るD/A変換器内の単位重み配列の差動方式の例示の実
施形態のブロック図である。この実施の形態は図10に係る変換器に適している
。この差動方式は図16の実施の形態と同様であるが、異なる点は、各制御信号
x[k]の他に反転制御信号も用いることである。制御信号とその反転信号は、
単位重み内の電流ソースに接続するに対応するスイッチをそれぞれ制御する。反
転制御信号が制御するスイッチからの出力は接地する。その結果、全ての単位重
みは常にオンになっているが、必ずしも全てが出力線に接続しているわけではな
い。制御信号x[1],...,x[4]はいくつかの列を活動化するが、残り
の列は反転制御信号により接地する。この実施の形態の利点は、接続されていな
い電流ソース出力がないようにすることである。図16の場合のように電流ソー
スの出力が接続されていないと、ソース出力での電圧レベルは電源電圧の方に変
化する。したがってスイッチがオンになったときにスイッチの両端に大きな電圧
差を生じる。これはまた大きな電荷が移行することを意味し、グリッチの挙動と
同じである。図17の実施の形態に対応する差動方式ももちろん可能である。
施形態のブロック図である。この実施の形態は図10に係る変換器に適している
。この差動方式は図16の実施の形態と同様であるが、異なる点は、各制御信号
x[k]の他に反転制御信号も用いることである。制御信号とその反転信号は、
単位重み内の電流ソースに接続するに対応するスイッチをそれぞれ制御する。反
転制御信号が制御するスイッチからの出力は接地する。その結果、全ての単位重
みは常にオンになっているが、必ずしも全てが出力線に接続しているわけではな
い。制御信号x[1],...,x[4]はいくつかの列を活動化するが、残り
の列は反転制御信号により接地する。この実施の形態の利点は、接続されていな
い電流ソース出力がないようにすることである。図16の場合のように電流ソー
スの出力が接続されていないと、ソース出力での電圧レベルは電源電圧の方に変
化する。したがってスイッチがオンになったときにスイッチの両端に大きな電圧
差を生じる。これはまた大きな電荷が移行することを意味し、グリッチの挙動と
同じである。図17の実施の形態に対応する差動方式ももちろん可能である。
【0029】
一般に、図16−18の実施の形態における電流ソースとスイッチは、当業者
によく知られた方法でCMOSトランジスタにより実現することができる。単位
重みの単一端および差動の実施の形態は、例えば文献[1]に述べられている。 当業者が理解するように、本発明は特許請求の範囲に規定されている範囲から
それることなく種々の修正または変更を行うことができる。 (参考文献) [1] D. A. Johns, K. Martin「統合アナログ回路設計(Integrated analog c
ircuit design)」, John Wiley & Sons, New York, 1997, pp. 469-484 [2] 米国特許番号第4,910,514号(Irmer他)
によく知られた方法でCMOSトランジスタにより実現することができる。単位
重みの単一端および差動の実施の形態は、例えば文献[1]に述べられている。 当業者が理解するように、本発明は特許請求の範囲に規定されている範囲から
それることなく種々の修正または変更を行うことができる。 (参考文献) [1] D. A. Johns, K. Martin「統合アナログ回路設計(Integrated analog c
ircuit design)」, John Wiley & Sons, New York, 1997, pp. 469-484 [2] 米国特許番号第4,910,514号(Irmer他)
本発明の目的と利点は、添付の図面と共にこの明細書の説明を参照すればよく
理解することができる。
理解することができる。
【図1】
従来の指数重み付きD/A変換器を示すブロック図である。
【図2】
配列に基づく指数重み付きD/A変換器の原理を示すブロック図である。
【図3】
指数重み付きD/A変換器が持つ問題を示す図である。
【図4】
配列に基づく単項重み付きD/A変換器の原理を示すブロック図である。
【図5−a】
図4の単項重み付きD/A変換器内の主要コード移行を示す。
【図5−b】
図4の単項重み付きD/A変換器内の主要コード移行を示す。
【図6】
配列に基づくセグメント化D/A変換器の原理を示すブロック図である。
【図7−a】
図6のセグメント化D/A変換器内の主要コード移行を示す。
【図7−b】
図6のセグメント化D/A変換器内の主要コード移行を示す。
【図8】
配列に基づく別のセグメント化D/A変換器の原理を示すブロック図である。
【図9−a】
図8のセグメント化D/A変換器内の主要コード移行を示す。
【図9−b】
図8のセグメント化D/A変換器内の主要コード移行を示す。
【図10】
本発明に係る、配列に基づく直線重み付きD/A変換器の原理を示すブロック
図である。
図である。
【図11−a】
図10の直線重み付きD/A変換器内の主要コード移行を示す。
【図11−b】
図10の直線重み付きD/A変換器内の主要コード移行を示す。
【図12】
本発明に係るD/A変換器内で直線重みを決定する例示のアルゴリズムを示す
流れ図である。
流れ図である。
【図13−a】
本発明に係る4ビットの直線重み付きD/A変換器の可能な単位重み配列構成
を示す。
を示す。
【図13−b】
本発明に係る4ビットの直線重み付きD/A変換器の可能な単位重み配列構成
を示す。
を示す。
【図13−c】
本発明に係る4ビットの直線重み付きD/A変換器の可能な単位重み配列構成
を示す。
を示す。
【図13−d】
本発明に係る4ビットの直線重み付きD/A変換器の可能な単位重み配列構成
を示す。
を示す。
【図13−e】
本発明に係る4ビットの直線重み付きD/A変換器の可能な単位重み配列構成
を示す。
を示す。
【図13−f】
本発明に係る4ビットの直線重み付きD/A変換器の可能な単位重み配列構成
を示す。
を示す。
【図13−g】
本発明に係る4ビットの直線重み付きD/A変換器の可能な単位重み配列構成
を示す。
を示す。
【図13−h】
本発明に係る4ビットの直線重み付きD/A変換器の可能な単位重み配列構成
を示す。
を示す。
【図13−i】
本発明に係る4ビットの直線重み付きD/A変換器の可能な単位重み配列構成
を示す。
を示す。
【図13−j】
本発明に係る4ビットの直線重み付きD/A変換器の可能な単位重み配列構成
を示す。
を示す。
【図13−k】
本発明に係る4ビットの直線重み付きD/A変換器の可能な単位重み配列構成
を示す。
を示す。
【図13−l】
本発明に係る4ビットの直線重み付きD/A変換器の可能な単位重み配列構成
を示す。
を示す。
【図13−m】
本発明に係る4ビットの直線重み付きD/A変換器の可能な単位重み配列構成
を示す。
を示す。
【図13−n】
本発明に係る4ビットの直線重み付きD/A変換器の可能な単位重み配列構成
を示す。
を示す。
【図13−o】
本発明に係る4ビットの直線重み付きD/A変換器の可能な単位重み配列構成
を示す。
を示す。
【図13−p】
本発明に係る4ビットの直線重み付きD/A変換器の可能な単位重み配列構成
を示す。
を示す。
【図14】
図12のアルゴリズムを実現するのに適した復号器のブロック図である。
【図15】
本発明に係る配列に基づく直線重み付きD/A変換器の、冗長度を与える例示
の実施の形態を示す図である。
の実施の形態を示す図である。
【図16】
本発明に係るD/A変換器内の単位重み配列の例示の実施の形態を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図17】
本発明に係るD/A変換器内の単位重み配列の、冗長度を与える例示の実施の
形態のブロック図である。
形態のブロック図である。
【図18】
本発明に係るD/A変換器内の単位重み配列の差動方式の例示の実施の形態の
ブロック図である。
ブロック図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY,
DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I
T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ
,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML,
MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K
E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG
,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,
RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT,
AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,BZ,C
A,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM
,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,
GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K
E,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS
,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN,
MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,R
U,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM
,TR,TT,TZ,UA,UG,UZ,VN,YU,
ZA,ZW
Claims (8)
- 【請求項1】 D/A変換方法であって、 直角三角単位重み配列を形成するように単位重みを論理的に配置し、 ディジタル・サンプルを、直線重み付き2進表現を有する制御信号に変換し、 前記制御信号を用いて前記三角単位重み配列の全行(列)を活動化/非活動化
し、 前記単位重みをアナログ出力信号に結合する、 ことを特徴とするD/A変換方法。 - 【請求項2】 全列だけを活動化/非活動化する列モードか、全行だけを活
動化/非活動化する行モードかに切り替えることにより、冗長度を与えることを
特徴とする、請求項1記載のD/A変換方法。 - 【請求項3】 単位重みの全数は同じで構成が異なる全行(列)を活動化/
非活動化することにより冗長度を与えることを特徴とする、請求項1記載のD/
A変換方法。 - 【請求項4】 D/A変換器であって、 直角三角形を形成するように論理的に配列した単位重みを有する単位重み配列
(WA)と、 ディジタル・サンプルを、直線重み付き2進表現を有する制御信号に変換する
復号器(D)と、 前記制御信号を用いて前記単位重み配列の全行(列)を活動化/非活動化する
手段(SW)と、 前記単位重みアナログ出力信号に結合手段と、 を特徴とするD/A変換器。 - 【請求項5】 全列だけを活動化/非活動化する列モードか、全行だけを活
動化/非活動化する行モードかに切り替えることにより、冗長度を与える手段(
R,SWA)を特徴とする、請求項4記載のD/A変換器。 - 【請求項6】 単位重みの全数は同じで構成が異なる全行(列)を活動化/
非活動化することにより冗長度を与える手段を特徴とする、請求項4記載のD/
A変換器。 - 【請求項7】 単一端スイッチを用いて前記単位重みを実現することを特徴
とする、請求項4-6のいずれか記載のD/A変換器。 - 【請求項8】 差動スイッチを用いて前記単位重みを実現することを特徴と
する、請求項4-6のいずれか記載のD/A変換器。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9903500-8 | 1999-09-28 | ||
SE9903500A SE519578C2 (sv) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | D/A-omvandlingsförfarande och D/A-omvandlare |
PCT/SE2000/001784 WO2001024377A1 (en) | 1999-09-28 | 2000-09-15 | D/a conversion method and d/a converter |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003510944A true JP2003510944A (ja) | 2003-03-18 |
Family
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE (1) | DE60022370T2 (ja) |
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US20070028432A1 (en) * | 2005-08-03 | 2007-02-08 | Alcoa, Inc. | Apparatus and method for separating composite panels into metal skins and polymer cores |
WO2010149182A1 (en) * | 2009-06-22 | 2010-12-29 | Verigy (Singapore) Pte. Ltd. | Apparatus and method for combining electrical or electronic components; apparatus and method for providing a combination information; apparatus and method for determining a sequence of combinations and computer program |
US9136866B2 (en) * | 2013-10-09 | 2015-09-15 | Analog Devices Global | Digital-to-analog converter and a method of operating a digital-to-analog converter |
EP3111520B1 (en) | 2014-02-25 | 2020-07-08 | Koninklijke Philips N.V. | Light emitting semiconductor devices with getter layer |
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