JP2004023284A - D/a変換器 - Google Patents
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Abstract
【課題】電力消費の節減を図った容量型D/A変換器を提供する。
【解決手段】コンデンサC1〜C4は各々被変換データの各ビットに対応して設けられている。スイッチSW1〜SW4、SET、RSTは各コンデンサC1〜C4の充放電を制御するスイッチである。制御回路は被変換データが供給されると、まず被変換データのビット”0”に対応するコンデンサを放電し、次に、被変換データのビット”1”に対応するコンデンサを一定電圧VDDによって充電し、次に、全コンデンサC1〜C4を並列接続する。これにより、充電されたコンデンサの電荷が全コンデンサに分配され、変換後のアナログ電圧が得られる。
【選択図】 図1
【解決手段】コンデンサC1〜C4は各々被変換データの各ビットに対応して設けられている。スイッチSW1〜SW4、SET、RSTは各コンデンサC1〜C4の充放電を制御するスイッチである。制御回路は被変換データが供給されると、まず被変換データのビット”0”に対応するコンデンサを放電し、次に、被変換データのビット”1”に対応するコンデンサを一定電圧VDDによって充電し、次に、全コンデンサC1〜C4を並列接続する。これにより、充電されたコンデンサの電荷が全コンデンサに分配され、変換後のアナログ電圧が得られる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は容量型D/A変換器に係り、特に、消費電力の低減を図ったD/A変換器に関する。
【0002】
【従来の技術】
図9は従来の容量型D/A変換器の構成例を示す回路図である。この図において、C1〜C4は各々容量が1C、2C、4C、8Cのコンデンサ、SW1〜SW4は、被変換データに基づいてコンデンサC1〜C4の一端を電圧VDDまたは電圧VSS(GND)に接続するスイッチ、RSTはリセットスイッチ、AMPは利得1のバッファ増幅器である。
【0003】
いま、例えば、被変換データが”0110”であった場合、スイッチSW2,SW3が電圧VDDに接続され、スイッチSW1、SW4が電圧VSSに接続される。また、リセットスイッチRSTはオフのままである。これにより、コンデンサC2、C3にそれぞれ、
C2=2CV、C3=4CV(但し、V=VDD)
なる電荷が蓄えられる。
【0004】
次に、スイッチSW2、SW3が電圧VSSに接続される。これにより、コンデンサC1〜C4が並列接続された状態となり、上述した電荷が4個のコンデンサC1〜C4に平均的に蓄えられる。この結果、コンデンサC1〜C4の両端電圧は、
Vc=(2CV+4CV)/(1C+2C+4C+8C)=2V/5
となる。すなわち、コンデンサC1〜C4の両端に、データ”0110”をD/A変換した電圧が得られる。そして、この電圧がバッファ増幅器AMPを介して出力電圧Voutとして出力される。
【0005】
次に、次の被変換データがくると、まず、リセットスイッチRSTがオンとされ、コンデンサC1〜C4の全電荷が放電される。次いで、リセットスイッチRSTがオフとされた後、上記と同じ課程によって次の被変換データがアナログ信号に変換される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のD/A変換器にあっては、変換の度毎に全コンデンサC1〜C4をリセットし、次いで、各コンデンサC1〜C4の充電を行うので、充電のための電力消費が大きいという問題があった。
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、電力消費の節減を図ったD/A変換器を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明は、被変換データの各ビットに対応して設けられたコンデンサと、前記各コンデンサの充放電を制御するスイッチ手段と、前記スイッチ手段をオン/オフ制御する制御手段であって、被変換データのビット”0”に対応するコンデンサを放電する処理と、被変換データのビット”1”に対応するコンデンサを一定電圧によって充電する処理を行い、次に、全コンデンサを並列接続する処理を行う制御手段と、前回の被変換データと今回の被変換データとが一致しているか否かを検出し、一致している場合に前記制御手段によるコンデンサの充放電処理を停止させる手段とを具備することを特徴とするD/A変換器である。
上記の発明によれば、変換の度毎に全コンデンサを放電するのではなく、前回変換時における電荷をそのまま残しておき、ビット”0”に対応するコンデンサの電荷は放電し、ビット”1”に対応するコンデンサは前回の残存電荷の上に充電を行う。これにより、充電電流を減少させることができ、したがって、電力消費の低減を図ることができる。
【0008】
また、この発明は、被変換データの各ビットに対応して設けられたコンデンサと、前記各コンデンサの充放電を制御するスイッチ手段と、前記スイッチ手段を制御する制御手段とを具備し、前記制御手段は、前回の被変換データと今回の被変換データに対応して制御信号が設定されたテーブルを具備し、前記テーブルの出力に基づいて前記スイッチ手段を制御することを特徴とするD/A変換器である。
上記の発明によれば、変換の度毎に全コンデンサを放電するのではなく、前回変換時における残存電荷を次の変換時に利用するので、消費電力の低減を図ることができる。また、テーブルのデータに基づいてコンデンサの充放電を制御するので、制御回路の簡略化を図ることができる。
【0009】
また、この発明は、上記のD/A変換器において、前記制御手段は、前記被変換データのビット数を設定する設定手段を具備し、該設定手段が操作されてビット数が減少した時、減少したビット数に対応するスイッチ手段のみを制御することを特徴とする。
上記の発明によれば、前述した発明よりさらに消費電力の低減を図ることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図1はこの発明の第1の実施の形態によるD/A変換器の構成を示す回路図である。この図において、C1〜C4はそれぞれ、容量が1C、2C、4C、8Cのコンデンサであり、各コンデンサC1〜C4の一端は電圧VSS(GND)に接続され、他端がそれぞれスイッチSW1〜SW4の各一端に接続されている。スイッチSW1〜SW4はそれぞれ、被変換データの第1ビット(LSB)〜第4ビット(MSB)によってオン/オフ制御されるスイッチであり、半導体スイッチが用いられる。そして、スイッチSW1〜SW4の各他端は共通接続されてバッファ増幅器AMPの入力端およびスイッチSETの一端に接続されている。スイッチSETは、コンデンサC1〜C4の充電時にオンとされるスイッチであり、その他端に電圧VDDが印加されている。RSTはリセットスイッチであり、その一端は電圧VSSに接続され、他端はバッファ増幅器AMPの入力端に接続されている。
【0011】
図2は、スイッチSW1〜SW4を駆動する駆動回路の構成を示す回路図であり、この図に示す回路がスイッチSW1〜SW4に対応して4回路設けられている。図において、DATAnは被変換データの対応するビット信号である。例えばスイッチSW1を駆動する回路の場合、被変換データの第1ビット(LSB)がこのDATAnとして印加される。ChargeはコンデンサC1〜C4を充電するタイミングを示す信号、Dischargeは放電するタイミングを示す信号、ALL−ONはスイッチSW1〜SW4を全てオンとする信号であり、これらの信号はいずれも制御回路(図示略)から出力される。
【0012】
また、図において、11はインバータ、12,13はアンドゲート、14はオアゲートであり、オアゲート14の出力に基づいてスイッチSWn(n=1〜4)がオン/オフ制御される。
【0013】
次に、上記実施形態の動作を図3に示すタイミングチャートを参照して説明する。
図3の(イ)は被変換データを示し、(ロ)、(ハ)、(ニ)はそれぞれは信号Discharge、Charge、ALL−Onを示している。この図に示すように、被変換データは周期Tのタイミングで順次制御回路から出力され、駆動回路(図2)へ印加される。これに対し、信号Dischargeは、周期Tの区間の初期において発生し、信号Chargeは、信号Dischargeが立ち下がった後に短期間発生する。そして、信号Chargeが立ち下がった後、信号ALL−Onが一定区間立ち上がる。この信号ALL−Onは周期Tの区間のほぼ中央部において立ち上がり、周期Tの区間の終端部において立ち下がる。
【0014】
いま、図に示す最初の周期T1における被変換データが”0110”であったとする。また、初期状態において、スイッチSW1〜SW4、SET、RSTはいずれもオフ状態にある。この状態において、まず、信号Dischargeが”1”に立ち上がると、この時スイッチSW1、SW4を駆動する回路のインバータ11の出力が”1”にあることから、信号Discharge”1”がアンドゲート13、オアゲート14を介してスイッチSW1、SW4へ出力される。これにより、スイッチSW1、SW4がオンとなる。またこの時、同時にスイッチRSTがオンとなる。この結果、コンデンサC1、C4の放電回路が形成され、それらの電荷が放電される。そして、信号Dischargeが”0”に立ち下がると、スイッチSW1、SW4、RSTがオフとなる。
【0015】
次に、信号Chargeが”1”に立ち上がると、この時、スイッチSW2、SW3を駆動する駆動回路のアンドゲート12が開状態にあることから、信号Chargeの”1”がアンドゲート12、オアゲート14を介してスイッチSW2、SW3へ供給され、これらのスイッチSW2、SW3がオンとなる。またこの時、同時に、スイッチSETがオンとなる。これにより、コンデンサC2、C3が電圧VDDによって充電される。そして、信号Chargeが”0”に立ち下がると、スイッチSW2、SW3、SETがオフとなる。
【0016】
次に、信号ALL−Onが”1”に立ち上がると、スイッチSW1〜SW4へ”1”信号が印加されてスイッチSW1〜SW4がオンとなり、コンデンサC1〜C4が全て並列接続される。なお、この時、スイッチSETおよびスイッチRSTはオフのままである。そして、コンデンサC1〜C4が並列接続されると、コンデンサC2、C3に蓄えられている電荷がコンデンサC1〜C4に分散され、これにより、従来技術(図9)と同様に、バッファ増幅器AMPの入力端に変換後のアナログ電圧が得られ、このアナログ電圧がバッファ増幅器AMPを介して出力される。次に、信号ALL−Onが”0”に立ち上がると、スイッチSW1〜SWがオフとなり、各コンデンサC1〜C4のチャージ電圧がそのままコンデンサに残る。
【0017】
次に、上述した周期T1の次の周期T2における被変換データが”0011”であったとする。この場合、まず、信号Dischargeが立ち上がると、スイッチSW1、SW2およびスイッチRSTがオンとなり、これにより、コンデンサC1、C2の電荷が放電される(図3(ヘ)参照)。次に、信号Chargeが立ち上がると、スイッチSW3、SW4およびスイッチSETがオンとなり、コンデンサC3、C4が電圧VDDによって充電される(図3(ホ)参照)。この場合、コンデンサC3、C4には、周期T1におけるチャージ電荷が残っており、したがって、その電荷に加えて新たな電荷が充電されることになる。次に、信号ALL−Onが”1”に立ち上がると、スイッチSW1〜SW4がオンとなり、コンデンサC1〜C4が全て並列接続され、コンデンサC3、C4に蓄えられている電荷がコンデンサC1〜C4に分散され、これにより、バッファ増幅器AMPの入力端に変換後のアナログ電圧が得らる。
【0018】
このように、上記実施形態によれば、前回のデータによって充電されていたコンデンサであって、今回も充電を行うコンデンサの電荷を放電せずにとっておき、その残電荷に加えて新たな充電を行うので、一旦コンデンサを全て放電してしまう場合に比較し、充電電流を少なくすることができ、これにより、電力消費の低減を図ることができる。
【0019】
図4はこの発明の第2の実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、21は被変換データが印加される端子である。22はデータ保持回路であり、被変換データをデータサイクルの1周期Tの間保持して出力する。23はデータ一致比較回路であり、端子21へ印加される被変換データとデータ保持回路22から出力される1周期前の被変換データとを比較し、両者が一致していた場合に一致信号Cを出力する。24は図1に示すユニットおよび制御回路からなる変換回路であり、端子21の被変換データおよび一致信号Cが入力され、D/A変換後のアナログ信号を出力する。
【0020】
この変換回路24は、新たな被変換データが供給された時点において、データ一致比較回路23から一致信号Cが出力されなかった時は、上述した第1の実施形態と同様に、まず、被変換データのビット”0”に対応するコンデンサを放電し、次に、ビット”1”に対応するコンデンサを充電し、次いで、その充電電荷を全コンデンサC1〜C4に分散して変換後のアナログ信号を得る。一方、データ一致比較回路23から一致信号Cが出力された場合は、スイッチSW1〜SW4をオンとする(スイッチSET」、RSTはオフのまま)。これにより、前回と全く同じアナログ電圧が出力される。図5に上述した動作のタイミング図を示す。
【0021】
このように、上記第2の実施形態においては、前回の被変換データと今回の被変換データが同じであった場合に、コンデンサC1〜C4の充放電処理を全く行わない。これにより、第1の実施形態よりさらに消費電力の低減を図ることができる。パーソナルコンピュータ等の画面は背景に同一のデータが連続することが多く、この実施形態によるD/A変換器は、そのような場合に特に有効である。
【0022】
図6はこの発明の第3の実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、31は被変換データが印加される端子、32は被変換データをデータサイクルの1周期Tの間保持して出力するデータ保持回路、33はデータ比較回路である。このデータ比較回路33は内部に図7に示すLUT(ルックアップテーブル)を有しており、端子31の被変換データとデータ保持回路32から出力される1周期前の被変換データとに基づいてLUTから動作制御信号を読み出し、変換回路34へ出力する。
【0023】
図8は入力データ(被変換データ)と、1周期前のデータと、動作制御信号との関係を示すタイミング図であり、この図に示すように、入力データが「0」、1周期前のデータが「10」の時はLUT内の動作制御信号(10,0)が出力され、入力データが「10」、1周期前のデータが「100」の時はLUT内のの動作制御信号(100,10)が出力される。この場合、LUT内に設定されている動作制御信号は、次の情報で構成されている。
(1)チャージ動作の有無
(2)チャージを行う場合のチャージされるコンデンサの組合せ
(3)ディスチャージ動作の有無
【0024】
変換回路34は、図1に示すユニットおよび制御回路からなる変換回路であり、上述した動作制御信号に基づいてスイッチSW1〜SW4およびスイッチSET、RSTの制御を行い、これにより、被変換データに対応するアナログ信号を生成し出力する。
この第3の実施形態によれば、動作制御信号によりコンデンサC1〜C4の充放電を効率的に行うことができ、その結果、チャージを行う回数を減らすことができ、より低消費電力の効果を得ることができる。
【0025】
なお、D/A変換器の被変換データのビット数に対して、出力されるアナログ信号に求められる色数が少ない場合がある。例えば、PDA(携帯情報端末)などにおいて少電力モードと称し表示する色数を減らす(変換ビット数を減らす)モードがある。このような場合、使用するコンデンサの数を減らすことによってチャージに必要な電荷量を減らすことができる。図1の回路の場合、可能な変換ビットは4であるが、求められるビット数が少ない場合、例えば2つの場合はコンデンサC1、C2のみを使用するようにする。この場合、予め制御回路に被変換データのビット数を設定する設定手段を設けておく。そして、設定手段が操作されてビット数が減少した時、減少したビット数に対応するスイッチのみを制御するようにする。
【0026】
また、出力するアナログ電圧が全部のコンデンサを用いることなく、一部のコンデンサを使用することにより出力できる場合も考えられる。その場合に使用するコンデンサの数を減らすことができる。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によるD/A変換器は、従来のものに比較し、消費電力を節減することができる効果が得られ、液晶ドライバ等に用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態によるD/A変換器の構成を示すブロック図である。
【図2】同D/A変換器におけるスイッチSW1〜SW4をオン/オフ制御する制御回路の構成を示す回路図である。
【図3】同D/A変換器の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図4】この発明の第2の実施形態によるD/A変換器の構成を示すブロック図である。
【図5】同実施形態の動作を説明するためのタイミング図である。
【図6】この発明の第3の実施形態によるD/A変換器の構成を示すブロック図である。
【図7】図6のデータ比較回路33内に設けられたLUTを示す図である。
【図8】同実施形態の動作を説明するためのタイミング図である。
【図9】従来のD/A変換器の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
C1〜C4…コンデンサ
SW1〜SW4、SET、RST…スイッチ
AMP…バッファ増幅器
11…インバータ
12、13…アンドゲート
14…オアゲート
22…データ保持回路
23…データ一致比較回路
24…変換回路
32…データ保持回路
33…データ比較回路
34…変換回路
【発明の属する技術分野】
この発明は容量型D/A変換器に係り、特に、消費電力の低減を図ったD/A変換器に関する。
【0002】
【従来の技術】
図9は従来の容量型D/A変換器の構成例を示す回路図である。この図において、C1〜C4は各々容量が1C、2C、4C、8Cのコンデンサ、SW1〜SW4は、被変換データに基づいてコンデンサC1〜C4の一端を電圧VDDまたは電圧VSS(GND)に接続するスイッチ、RSTはリセットスイッチ、AMPは利得1のバッファ増幅器である。
【0003】
いま、例えば、被変換データが”0110”であった場合、スイッチSW2,SW3が電圧VDDに接続され、スイッチSW1、SW4が電圧VSSに接続される。また、リセットスイッチRSTはオフのままである。これにより、コンデンサC2、C3にそれぞれ、
C2=2CV、C3=4CV(但し、V=VDD)
なる電荷が蓄えられる。
【0004】
次に、スイッチSW2、SW3が電圧VSSに接続される。これにより、コンデンサC1〜C4が並列接続された状態となり、上述した電荷が4個のコンデンサC1〜C4に平均的に蓄えられる。この結果、コンデンサC1〜C4の両端電圧は、
Vc=(2CV+4CV)/(1C+2C+4C+8C)=2V/5
となる。すなわち、コンデンサC1〜C4の両端に、データ”0110”をD/A変換した電圧が得られる。そして、この電圧がバッファ増幅器AMPを介して出力電圧Voutとして出力される。
【0005】
次に、次の被変換データがくると、まず、リセットスイッチRSTがオンとされ、コンデンサC1〜C4の全電荷が放電される。次いで、リセットスイッチRSTがオフとされた後、上記と同じ課程によって次の被変換データがアナログ信号に変換される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のD/A変換器にあっては、変換の度毎に全コンデンサC1〜C4をリセットし、次いで、各コンデンサC1〜C4の充電を行うので、充電のための電力消費が大きいという問題があった。
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、電力消費の節減を図ったD/A変換器を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明は、被変換データの各ビットに対応して設けられたコンデンサと、前記各コンデンサの充放電を制御するスイッチ手段と、前記スイッチ手段をオン/オフ制御する制御手段であって、被変換データのビット”0”に対応するコンデンサを放電する処理と、被変換データのビット”1”に対応するコンデンサを一定電圧によって充電する処理を行い、次に、全コンデンサを並列接続する処理を行う制御手段と、前回の被変換データと今回の被変換データとが一致しているか否かを検出し、一致している場合に前記制御手段によるコンデンサの充放電処理を停止させる手段とを具備することを特徴とするD/A変換器である。
上記の発明によれば、変換の度毎に全コンデンサを放電するのではなく、前回変換時における電荷をそのまま残しておき、ビット”0”に対応するコンデンサの電荷は放電し、ビット”1”に対応するコンデンサは前回の残存電荷の上に充電を行う。これにより、充電電流を減少させることができ、したがって、電力消費の低減を図ることができる。
【0008】
また、この発明は、被変換データの各ビットに対応して設けられたコンデンサと、前記各コンデンサの充放電を制御するスイッチ手段と、前記スイッチ手段を制御する制御手段とを具備し、前記制御手段は、前回の被変換データと今回の被変換データに対応して制御信号が設定されたテーブルを具備し、前記テーブルの出力に基づいて前記スイッチ手段を制御することを特徴とするD/A変換器である。
上記の発明によれば、変換の度毎に全コンデンサを放電するのではなく、前回変換時における残存電荷を次の変換時に利用するので、消費電力の低減を図ることができる。また、テーブルのデータに基づいてコンデンサの充放電を制御するので、制御回路の簡略化を図ることができる。
【0009】
また、この発明は、上記のD/A変換器において、前記制御手段は、前記被変換データのビット数を設定する設定手段を具備し、該設定手段が操作されてビット数が減少した時、減少したビット数に対応するスイッチ手段のみを制御することを特徴とする。
上記の発明によれば、前述した発明よりさらに消費電力の低減を図ることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図1はこの発明の第1の実施の形態によるD/A変換器の構成を示す回路図である。この図において、C1〜C4はそれぞれ、容量が1C、2C、4C、8Cのコンデンサであり、各コンデンサC1〜C4の一端は電圧VSS(GND)に接続され、他端がそれぞれスイッチSW1〜SW4の各一端に接続されている。スイッチSW1〜SW4はそれぞれ、被変換データの第1ビット(LSB)〜第4ビット(MSB)によってオン/オフ制御されるスイッチであり、半導体スイッチが用いられる。そして、スイッチSW1〜SW4の各他端は共通接続されてバッファ増幅器AMPの入力端およびスイッチSETの一端に接続されている。スイッチSETは、コンデンサC1〜C4の充電時にオンとされるスイッチであり、その他端に電圧VDDが印加されている。RSTはリセットスイッチであり、その一端は電圧VSSに接続され、他端はバッファ増幅器AMPの入力端に接続されている。
【0011】
図2は、スイッチSW1〜SW4を駆動する駆動回路の構成を示す回路図であり、この図に示す回路がスイッチSW1〜SW4に対応して4回路設けられている。図において、DATAnは被変換データの対応するビット信号である。例えばスイッチSW1を駆動する回路の場合、被変換データの第1ビット(LSB)がこのDATAnとして印加される。ChargeはコンデンサC1〜C4を充電するタイミングを示す信号、Dischargeは放電するタイミングを示す信号、ALL−ONはスイッチSW1〜SW4を全てオンとする信号であり、これらの信号はいずれも制御回路(図示略)から出力される。
【0012】
また、図において、11はインバータ、12,13はアンドゲート、14はオアゲートであり、オアゲート14の出力に基づいてスイッチSWn(n=1〜4)がオン/オフ制御される。
【0013】
次に、上記実施形態の動作を図3に示すタイミングチャートを参照して説明する。
図3の(イ)は被変換データを示し、(ロ)、(ハ)、(ニ)はそれぞれは信号Discharge、Charge、ALL−Onを示している。この図に示すように、被変換データは周期Tのタイミングで順次制御回路から出力され、駆動回路(図2)へ印加される。これに対し、信号Dischargeは、周期Tの区間の初期において発生し、信号Chargeは、信号Dischargeが立ち下がった後に短期間発生する。そして、信号Chargeが立ち下がった後、信号ALL−Onが一定区間立ち上がる。この信号ALL−Onは周期Tの区間のほぼ中央部において立ち上がり、周期Tの区間の終端部において立ち下がる。
【0014】
いま、図に示す最初の周期T1における被変換データが”0110”であったとする。また、初期状態において、スイッチSW1〜SW4、SET、RSTはいずれもオフ状態にある。この状態において、まず、信号Dischargeが”1”に立ち上がると、この時スイッチSW1、SW4を駆動する回路のインバータ11の出力が”1”にあることから、信号Discharge”1”がアンドゲート13、オアゲート14を介してスイッチSW1、SW4へ出力される。これにより、スイッチSW1、SW4がオンとなる。またこの時、同時にスイッチRSTがオンとなる。この結果、コンデンサC1、C4の放電回路が形成され、それらの電荷が放電される。そして、信号Dischargeが”0”に立ち下がると、スイッチSW1、SW4、RSTがオフとなる。
【0015】
次に、信号Chargeが”1”に立ち上がると、この時、スイッチSW2、SW3を駆動する駆動回路のアンドゲート12が開状態にあることから、信号Chargeの”1”がアンドゲート12、オアゲート14を介してスイッチSW2、SW3へ供給され、これらのスイッチSW2、SW3がオンとなる。またこの時、同時に、スイッチSETがオンとなる。これにより、コンデンサC2、C3が電圧VDDによって充電される。そして、信号Chargeが”0”に立ち下がると、スイッチSW2、SW3、SETがオフとなる。
【0016】
次に、信号ALL−Onが”1”に立ち上がると、スイッチSW1〜SW4へ”1”信号が印加されてスイッチSW1〜SW4がオンとなり、コンデンサC1〜C4が全て並列接続される。なお、この時、スイッチSETおよびスイッチRSTはオフのままである。そして、コンデンサC1〜C4が並列接続されると、コンデンサC2、C3に蓄えられている電荷がコンデンサC1〜C4に分散され、これにより、従来技術(図9)と同様に、バッファ増幅器AMPの入力端に変換後のアナログ電圧が得られ、このアナログ電圧がバッファ増幅器AMPを介して出力される。次に、信号ALL−Onが”0”に立ち上がると、スイッチSW1〜SWがオフとなり、各コンデンサC1〜C4のチャージ電圧がそのままコンデンサに残る。
【0017】
次に、上述した周期T1の次の周期T2における被変換データが”0011”であったとする。この場合、まず、信号Dischargeが立ち上がると、スイッチSW1、SW2およびスイッチRSTがオンとなり、これにより、コンデンサC1、C2の電荷が放電される(図3(ヘ)参照)。次に、信号Chargeが立ち上がると、スイッチSW3、SW4およびスイッチSETがオンとなり、コンデンサC3、C4が電圧VDDによって充電される(図3(ホ)参照)。この場合、コンデンサC3、C4には、周期T1におけるチャージ電荷が残っており、したがって、その電荷に加えて新たな電荷が充電されることになる。次に、信号ALL−Onが”1”に立ち上がると、スイッチSW1〜SW4がオンとなり、コンデンサC1〜C4が全て並列接続され、コンデンサC3、C4に蓄えられている電荷がコンデンサC1〜C4に分散され、これにより、バッファ増幅器AMPの入力端に変換後のアナログ電圧が得らる。
【0018】
このように、上記実施形態によれば、前回のデータによって充電されていたコンデンサであって、今回も充電を行うコンデンサの電荷を放電せずにとっておき、その残電荷に加えて新たな充電を行うので、一旦コンデンサを全て放電してしまう場合に比較し、充電電流を少なくすることができ、これにより、電力消費の低減を図ることができる。
【0019】
図4はこの発明の第2の実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、21は被変換データが印加される端子である。22はデータ保持回路であり、被変換データをデータサイクルの1周期Tの間保持して出力する。23はデータ一致比較回路であり、端子21へ印加される被変換データとデータ保持回路22から出力される1周期前の被変換データとを比較し、両者が一致していた場合に一致信号Cを出力する。24は図1に示すユニットおよび制御回路からなる変換回路であり、端子21の被変換データおよび一致信号Cが入力され、D/A変換後のアナログ信号を出力する。
【0020】
この変換回路24は、新たな被変換データが供給された時点において、データ一致比較回路23から一致信号Cが出力されなかった時は、上述した第1の実施形態と同様に、まず、被変換データのビット”0”に対応するコンデンサを放電し、次に、ビット”1”に対応するコンデンサを充電し、次いで、その充電電荷を全コンデンサC1〜C4に分散して変換後のアナログ信号を得る。一方、データ一致比較回路23から一致信号Cが出力された場合は、スイッチSW1〜SW4をオンとする(スイッチSET」、RSTはオフのまま)。これにより、前回と全く同じアナログ電圧が出力される。図5に上述した動作のタイミング図を示す。
【0021】
このように、上記第2の実施形態においては、前回の被変換データと今回の被変換データが同じであった場合に、コンデンサC1〜C4の充放電処理を全く行わない。これにより、第1の実施形態よりさらに消費電力の低減を図ることができる。パーソナルコンピュータ等の画面は背景に同一のデータが連続することが多く、この実施形態によるD/A変換器は、そのような場合に特に有効である。
【0022】
図6はこの発明の第3の実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、31は被変換データが印加される端子、32は被変換データをデータサイクルの1周期Tの間保持して出力するデータ保持回路、33はデータ比較回路である。このデータ比較回路33は内部に図7に示すLUT(ルックアップテーブル)を有しており、端子31の被変換データとデータ保持回路32から出力される1周期前の被変換データとに基づいてLUTから動作制御信号を読み出し、変換回路34へ出力する。
【0023】
図8は入力データ(被変換データ)と、1周期前のデータと、動作制御信号との関係を示すタイミング図であり、この図に示すように、入力データが「0」、1周期前のデータが「10」の時はLUT内の動作制御信号(10,0)が出力され、入力データが「10」、1周期前のデータが「100」の時はLUT内のの動作制御信号(100,10)が出力される。この場合、LUT内に設定されている動作制御信号は、次の情報で構成されている。
(1)チャージ動作の有無
(2)チャージを行う場合のチャージされるコンデンサの組合せ
(3)ディスチャージ動作の有無
【0024】
変換回路34は、図1に示すユニットおよび制御回路からなる変換回路であり、上述した動作制御信号に基づいてスイッチSW1〜SW4およびスイッチSET、RSTの制御を行い、これにより、被変換データに対応するアナログ信号を生成し出力する。
この第3の実施形態によれば、動作制御信号によりコンデンサC1〜C4の充放電を効率的に行うことができ、その結果、チャージを行う回数を減らすことができ、より低消費電力の効果を得ることができる。
【0025】
なお、D/A変換器の被変換データのビット数に対して、出力されるアナログ信号に求められる色数が少ない場合がある。例えば、PDA(携帯情報端末)などにおいて少電力モードと称し表示する色数を減らす(変換ビット数を減らす)モードがある。このような場合、使用するコンデンサの数を減らすことによってチャージに必要な電荷量を減らすことができる。図1の回路の場合、可能な変換ビットは4であるが、求められるビット数が少ない場合、例えば2つの場合はコンデンサC1、C2のみを使用するようにする。この場合、予め制御回路に被変換データのビット数を設定する設定手段を設けておく。そして、設定手段が操作されてビット数が減少した時、減少したビット数に対応するスイッチのみを制御するようにする。
【0026】
また、出力するアナログ電圧が全部のコンデンサを用いることなく、一部のコンデンサを使用することにより出力できる場合も考えられる。その場合に使用するコンデンサの数を減らすことができる。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によるD/A変換器は、従来のものに比較し、消費電力を節減することができる効果が得られ、液晶ドライバ等に用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態によるD/A変換器の構成を示すブロック図である。
【図2】同D/A変換器におけるスイッチSW1〜SW4をオン/オフ制御する制御回路の構成を示す回路図である。
【図3】同D/A変換器の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図4】この発明の第2の実施形態によるD/A変換器の構成を示すブロック図である。
【図5】同実施形態の動作を説明するためのタイミング図である。
【図6】この発明の第3の実施形態によるD/A変換器の構成を示すブロック図である。
【図7】図6のデータ比較回路33内に設けられたLUTを示す図である。
【図8】同実施形態の動作を説明するためのタイミング図である。
【図9】従来のD/A変換器の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
C1〜C4…コンデンサ
SW1〜SW4、SET、RST…スイッチ
AMP…バッファ増幅器
11…インバータ
12、13…アンドゲート
14…オアゲート
22…データ保持回路
23…データ一致比較回路
24…変換回路
32…データ保持回路
33…データ比較回路
34…変換回路
Claims (3)
- nビットのディジタル入力データである被変換データが順次入力され、被変換データの各ビットに対応して設けられたコンデンサと、
前記各コンデンサの充放電を制御するスイッチ手段と、
前記スイッチ手段をオン/オフ制御する制御手段であって、前記被変換データのビット”0”に対応するコンデンサを放電する処理と、前記被変換データのビット”1”に対応するコンデンサを一定電圧によって充電する処理を行い、次に、全コンデンサを並列接続する処理を行う制御手段と、
前回の被変換データと今回の被変換データとが一致しているか否かを検出し、一致している場合に前記制御手段により前記被変換データの各ビットに対応したコンデンサに対し充放電処理を停止させる手段と、
を具備することを特徴とするD/A変換器。 - 被変換データの各ビットに対応して設けられたコンデンサと、
前記各コンデンサの充放電を制御するスイッチ手段と、
前記スイッチ手段を制御する制御手段と、
を具備し、前記制御手段は、前回の被変換データと今回の被変換データに対応して制御信号が設定されたテーブルを具備し、前記テーブルの出力に基づいて前記スイッチ手段を制御することを特徴とするD/A変換器。 - 前記制御手段は、前記被変換データのビット数を設定する設定手段を具備し、該設定手段が操作されてビット数が減少した時、減少したビット数に対応するスイッチ手段のみを制御することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のD/A変換器。
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016039634A (ja) * | 2014-08-08 | 2016-03-22 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
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- 2002-06-13 JP JP2002173101A patent/JP2004023284A/ja not_active Ceased
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