JP2005286552A - D/aコンバータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電流セルCEk(k=1〜n)内において、差動対をなすPMOSトランジスタPAk,PBkと、該差動対に電流を供給する定電流源をなすPMOSトランジスタPDkとの間にPMOSトランジスタPCkを挿入し、PMOSトランジスタPCkのドレインとゲートとの接続制御を対応して行うスイッチSWAkと、PMOSトランジスタPCkのゲートとソースとの接続制御を行うスイッチSWBkを設け、動作時にはスイッチSWAkをオンさせると共にスイッチSWBkをオフさせ、動作停止時にはスイッチSWAkをオフさせると共にスイッチSWBkをオンさせるようにした。
【選択図】 図1
Description
高速動作を行うD/Aコンバータとしては、電流加算型出力方式のものが一般的に使用されている。電流加算型出力方式のD/Aコンバータは、論理信号である入力データ信号を論理回路にてデコード処理するデジタル部と、電流セル及び電流セル内電流源の基準電流源となる基準電流生成回路からなるアナログ部とで構成される。差動入力対トランジスタと電流源トランジスタで構成される複数の電流セルの出力同士が接続され、入力データに応じた電流が加算されて出力される。また、電流セルは、D/Aコンバータの分解能や重み付けによって必要な数が決まり、各電流セルの電流源は基準電流生成回路に流れる基準電流を基準に設計されており、基準電流生成回路の基準電流を基にして安定した電流を出力する。
図6のD/Aコンバータ100は、アナログ部をなす基準電流生成回路101、電流セルCA1〜CAn及び電流‐電圧変換回路102、並びにデジタル部をなすデコーダ103を備えている。
基準電流生成回路101は、所定の基準電圧Vrefを生成して出力する基準電圧発生回路105と、差動増幅器OPaと、PMOSトランジスタ106,107と、抵抗Raとで構成され、抵抗Raに所定の定電流が流れている。
各PMOSトランジスタPaのゲートには差動増幅器OPaの出力信号がそれぞれ入力されている。デコーダ103にはD/A変換を行うデジタル信号Sinが入力されており、デコーダ103は、該入力されたデジタル信号Sinを所定の方法でデコードして出力する。電流セルCA1〜CAnの各PMOSトランジスタPb及びPcのゲートには、デコーダ103からの対応するデジタル信号がそれぞれ入力されている。
D/Aコンバータ100の分解能、重み付けによって電流セルの数nや電流セルCA1〜CAn内の各電流値が決まり、デコーダ103から入力されたデジタル信号に応じて電流セル内の差動対をなす入力用トランジスタPb及びPcがオン又はオフし、抵抗Rb及びRcに電流が出力される。
前記各電流セルは、
前記デコーダからの対応するデジタル信号が制御電極にそれぞれ入力され、該入力されたデジタル信号に応じてそれぞれ前記電流‐電圧変換回路へ電流を出力する、同導電型の差動対をなす第1及び第2の各トランジスタと、
前記電流源をなす第3のトランジスタと、
該第3のトランジスタから出力される定電流の前記第1及び第2の各トランジスタへの出力制御を行う第4のトランジスタと、
外部から入力された制御信号に応じて該第4のトランジスタの動作制御を行うスイッチ回路部と、
をそれぞれ備え、
前記スイッチ回路部は、外部から所定の信号が入力されると、前記第4のトランジスタをオフさせて遮断状態にするものである。
外部から入力された制御信号に応じて前記各電流セルの動作制御を行う制御回路を備え、
前記各電流セルは、
前記デコーダからの対応するデジタル信号が制御電極にそれぞれ入力され、該入力されたデジタル信号に応じてそれぞれ前記電流‐電圧変換回路へ電流を出力する、同導電型の差動対をなす第1及び第2の各トランジスタと、
前記電流源をなす第3のトランジスタと、
該第3のトランジスタから出力される定電流の前記第1及び第2の各トランジスタへの出力制御を行う第4のトランジスタと、
をそれぞれ備え、
前記制御回路は、外部から入力された制御信号に応じて前記各第4のトランジスタの動作制御を行うものである。
外部からの制御信号に応じて、前記第4のトランジスタのゲートを、該第4のトランジスタを5極間領域で動作させる電圧に接続する第5のトランジスタと、
外部からの制御信号に応じて、前記第4のトランジスタのゲートを、該第4のトランジスタをオフさせて遮断状態にする電圧に接続する第6のトランジスタと、
を備えるようにした。
第1の実施の形態.
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるD/Aコンバータの構成例を示した図である。
図1において、D/Aコンバータ1は、アナログ部をなす基準電流生成回路2、電流セルCE1〜CEn(nは、n>1の整数)、電流‐電圧変換回路3及び安定化用容量C1、並びにデジタル部をなすデコーダ4を備えている。
基準電流生成回路2は、所定の基準電圧Vrを生成して出力する基準電圧発生回路11と、差動増幅器OP1と、PMOSトランジスタ12,13と、抵抗R1とで構成されている。
電流セルCEkは、PMOSトランジスタPAk,PBk,PCk,PDkとスイッチSWAk,SWBkとで構成されている。なお、PMOSトランジスタPAkは第1のトランジスタを、PMOSトランジスタPBkは第2のトランジスタを、PMOSトランジスタPDkは第3のトランジスタを、PMOSトランジスタPCkは第4のトランジスタをそれぞれなし、スイッチSWAk及びSWBkはスイッチ回路部をなす。
一方、デコーダ4にはD/A変換を行うデジタル信号Sinが入力されており、デコーダ4は、該入力されたデジタル信号Sinを所定の方法でデコードしてデジタル信号SA1〜SAn及びSB1〜SBnをそれぞれ生成し、電流セルCEkの第1入力端子INAkにはデジタル信号SAkが対応して入力され、電流セルCEkの第2入力端子INBkにはデジタル信号SBkが対応して入力される。
動作時の電流セルCEkは、第1入力端子INAk及び第2入力端子INBkの両方、又は第1入力端子INAk若しくは第2入力端子INBkのいずれか一方にデコーダ4からの論理信号が入力される。このため、PMOSトランジスタPAk,PBkの両方又は片方の動作に伴うスイッチングノイズや、PMOSトランジスタPAk,PBkの両方が動作したときの入力信号のタイミングのずれ等により、PMOSトランジスタPAk,PBkのソース電圧が変動する。
このように、スイッチSWAkがオンしたときはスイッチSWBkはオフして、出力端子OUTAk,OUTBkから電流が出力され、スイッチSWAkがオフしたときはスイッチSWBkはオンして、出力端子OUTAk,OUTBkからの電流出力が停止する。
前記第1の実施の形態において、PMOSトランジスタPCkのゲートに、スイッチSWAkを介して基準電圧発生回路11の基準電圧Vrを入力するようにしてもよく、このようにしたものを本発明の第2の実施の形態とする。
図3は、本発明の第2の実施の形態におけるD/Aコンバータの構成例を示した図である。なお、図3では、図1と同じもの又は同様のものは同じ符号で示し、ここではその説明を省略すると共に図1との相違点のみ説明する。
図3における図1との相違点は、ボルテージフォロワを形成する差動増幅器OP2を追加すると共に、スイッチSWA1〜SWAnの接続位置を変えたことにあり、これに伴って図1の電流セルCE1〜CEnを電流セルCEA1〜CEAnとし、図1のD/Aコンバータ1をD/Aコンバータ1aにした。
差動増幅器OP2において、非反転入力端には基準電圧Vrが入力されており、反転入力端と出力端が接続されている。また、差動増幅器OP2の出力端とPMOSトランジスタPC1〜PCnの各ゲートとの間にはスイッチSWA1〜SWAnが対応して接続されている。
電流セルCEAkのスイッチSWAkがオンしたときに、PMOSトランジスタPCkのゲートに差動増幅器OP2の出力信号が入力される。スイッチSWBkがオンしたときは、PMOSトランジスタPCkのゲートとソースが接続されるため、PMOSトランジスタPAk及びPBkへの電流がPMOSトランジスタPCkによって遮断される。
差動増幅器OP2がオフセット電圧がゼロである理想的な演算増幅回器であるとすれば、差動増幅器OP2の出力信号は、基準電圧Vrと同じ電圧になる。
通常、基準電圧Vrは、電源電圧や、温度変化等によって電圧値が変化しにくい。したがって、差動増幅器OP2の出力電圧に関しては、新規に基準電圧を発生させる回路を必要とせず、安定した電圧にすることができる。場合によっては、安定した容量を付加してもよい。また、差動増幅器OP2は、スイッチSWAk及びSWBkのスイッチング動作による影響を基準電圧Vrに与えない役割を持っている。
また、電流セルCEAkに対して、PMOSトランジスタPCkのトランジスタサイズや基準電圧Vrの電圧値を最適化することで、低電源電圧化が可能となる。なお、PMOSトランジスタPCkのゲート電圧は、基準電圧VrからPMOSトランジスタPDkのドレイン電圧までの切り替わりとなるため、電源電圧VCCと接地電圧GNDとの間の動作よりも動作速度が速くなる。
前記第1及び第2の各実施の形態では、各電流セルにそれぞれスイッチを設けてPMOSトランジスタPC1〜PCnのスイッチング制御を行うようにしたが、各電流セルのPMOSトランジスタPC1〜PCnの動作制御を行う制御回路を別途設けるようにしてもよく、このようにしたものを本発明の第3の実施の形態とする。
図4は、本発明の第3の実施の形態におけるD/Aコンバータの構成例を示した図である。なお、図4では、図3と同じもの又は同様のものは同じ符号で示し、ここではその説明を省略すると共に図3との相違点のみ説明する。
図4において、D/Aコンバータ1bは、基準電流生成回路2、電流セルCEB1〜CEBn(nは、n>1の整数)、電流‐電圧変換回路3、安定化用容量C1、デコーダ4及び制御回路21を備えている。
電源電圧VCCとボルテージフォロワをなす差動増幅器OP2の出力端との間には、PMOSトランジスタ23及び22が直列に接続され、PMOSトランジスタ23と22との接続部がPMOSトランジスタPC1〜PCnの各ゲートにそれぞれ接続されている。PMOSトランジスタ22のゲートには外部からの制御信号CTRが入力され、PMOSトランジスタ23のゲートには外部からの制御信号/CTRが入力されている。
前記第3の実施の形態では、制御回路21は、外部からの制御信号CTR,/CTRに応じてPMOSトランジスタPC1〜PCnの動作制御を行うようにしたが、D/Aコンバータのリークテスト等では、完全にD/Aコンバータを停止させる必要があるため、D/Aコンバータを完全に停止させる信号として制御信号PDが外部から入力され、外部から入力された制御信号CTR及びPDに応じてPMOSトランジスタPC1〜PCnの動作制御を行う制御回路を別途設けるようにしてもよく、このようにしたものを本発明の第4の実施の形態とする。
図5は、本発明の第4の実施の形態におけるD/Aコンバータの構成例を示した図である。なお、図5では、図3と同じもの又は同様のものは同じ符号で示し、ここではその説明を省略すると共に図3との相違点のみ説明する。
図5において、D/Aコンバータ1cは、基準電流生成回路2、電流セルCEB1〜CEBn、電流‐電圧変換回路3、安定化用容量C1、デコーダ4及び制御回路25を備えている。また、制御回路25は、差動増幅器OP2及びOR回路26で構成されている。なお、制御回路25は制御回路部を、OR回路26は論理回路をそれぞれなす。
2 基準電流生成回路
3 電流‐電圧変換回路
4 デコーダ
11 基準電圧発生回路
21,25 制御回路
26 OR回路
CE1〜CEn,CEA1〜CEAn,CEB1〜CEBn 電流セル
12,13,22,23,PA1〜PAn,PB1〜PBn,PC1〜PCn,PD1〜PDn PMOSトランジスタ
SWA1〜SWAn,SWB1〜SWBn スイッチ
OP1,OP2 差動増幅器
R1〜R3 抵抗
Claims (11)
- D/A変換を行う信号を所定の方法でデコードして出力するデコーダと、該デコーダからのデジタル信号に応じて電流を出力する複数の電流セルと、該各電流セルのそれぞれの電流源に対して所定の定電流を出力させる基準電流生成回路と、各電流セルから出力された総電流を電圧に変換する電流‐電圧変換回路とを備えたD/Aコンバータにおいて、
前記各電流セルは、
前記デコーダからの対応するデジタル信号が制御電極にそれぞれ入力され、該入力されたデジタル信号に応じてそれぞれ前記電流‐電圧変換回路へ電流を出力する、同導電型の差動対をなす第1及び第2の各トランジスタと、
前記電流源をなす第3のトランジスタと、
該第3のトランジスタから出力される定電流の前記第1及び第2の各トランジスタへの出力制御を行う第4のトランジスタと、
外部から入力された制御信号に応じて該第4のトランジスタの動作制御を行うスイッチ回路部と、
をそれぞれ備え、
前記スイッチ回路部は、外部から所定の信号が入力されると、前記第4のトランジスタをオフさせて遮断状態にすることを特徴とするD/Aコンバータ。 - 前記スイッチ回路部は、外部からの制御信号に応じて、前記第4のトランジスタの制御電極を、該第4のトランジスタの入力端又は出力端のいずれかに接続することを特徴とする請求項1記載のD/Aコンバータ。
- 前記第4のトランジスタは、MOSトランジスタであり、前記スイッチ回路部は、外部からの制御信号に応じて、該第4のトランジスタのゲートを、第4のトランジスタのドレイン又はソースのいずれかに接続することを特徴とする請求項2記載のD/Aコンバータ。
- 前記第4のトランジスタは、MOSトランジスタであり、前記スイッチ回路部は、外部からの制御信号に応じて、該第4のトランジスタのゲートを、第4のトランジスタをオフさせる電圧又は第4のトランジスタのドレインのいずれかに接続することを特徴とする請求項1記載のD/Aコンバータ。
- 前記第4のトランジスタは、MOSトランジスタであり、前記スイッチ回路部は、外部からの制御信号に応じて、前記第4のトランジスタのゲートを、第4のトランジスタを5極間領域で動作させる電圧又は第4のトランジスタのソースのいずれかに接続することを特徴とする請求項1記載のD/Aコンバータ。
- D/A変換を行う信号を所定の方法でデコードして出力するデコーダと、該デコーダからのデジタル信号に応じて電流を出力する複数の電流セルと、該各電流セルのそれぞれの電流源に対して所定の定電流を出力させる基準電流生成回路と、各電流セルから出力された総電流を電圧に変換する電流‐電圧変換回路とを備えたD/Aコンバータにおいて、
外部から入力された制御信号に応じて前記各電流セルの動作制御を行う制御回路を備え、
前記各電流セルは、
前記デコーダからの対応するデジタル信号が制御電極にそれぞれ入力され、該入力されたデジタル信号に応じてそれぞれ前記電流‐電圧変換回路へ電流を出力する、同導電型の差動対をなす第1及び第2の各トランジスタと、
前記電流源をなす第3のトランジスタと、
該第3のトランジスタから出力される定電流の前記第1及び第2の各トランジスタへの出力制御を行う第4のトランジスタと、
をそれぞれ備え、
前記制御回路は、外部から入力された制御信号に応じて前記各第4のトランジスタの動作制御を行うことを特徴とするD/Aコンバータ。 - 前記制御回路は、外部から所定の信号が入力されると、前記第4のトランジスタをオフさせて遮断状態にすることを特徴とする請求項6記載のD/Aコンバータ。
- 前記第4のトランジスタは、MOSトランジスタであり、前記制御回路は、外部からの制御信号に応じて、前記第4のトランジスタのゲートに、第4のトランジスタを5極間領域で動作させる電圧又は第4のトランジスタをオフさせて遮断状態にする電圧のいずれかを出力することを特徴とする請求項6又は7記載のD/Aコンバータ。
- 前記制御回路は、
外部からの制御信号に応じて、前記第4のトランジスタのゲートを、該第4のトランジスタを5極間領域で動作させる電圧に接続する第5のトランジスタと、
外部からの制御信号に応じて、前記第4のトランジスタのゲートを、該第4のトランジスタをオフさせて遮断状態にする電圧に接続する第6のトランジスタと、
を備えることを特徴とする請求項8記載のD/Aコンバータ。 - 前記制御回路は、外部からの制御信号に応じて、前記第4のトランジスタのゲートに、第4のトランジスタを5極間領域で動作させる電圧又は第4のトランジスタをオフさせて遮断状態にする電圧のいずれかを出力する論理回路を備えることを特徴とする請求項8記載のD/Aコンバータ。
- 前記デコーダ、各電流セル、基準電流生成回路及び制御回路は、外部から低消費電力動作の実行を指令する信号が入力されると、それぞれ電流消費を停止して動作を停止することを特徴とする請求項6、7、8、9又は10記載のD/Aコンバータ。
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JP2004095539A JP2005286552A (ja) | 2004-03-29 | 2004-03-29 | D/aコンバータ |
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JP2004095539A JP2005286552A (ja) | 2004-03-29 | 2004-03-29 | D/aコンバータ |
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Cited By (2)
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US7710301B2 (en) | 2006-05-31 | 2010-05-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Digital/analog converter and transmitter for complex signals |
JP2011050007A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Sony Corp | Da変換器及び固体撮像装置 |
-
2004
- 2004-03-29 JP JP2004095539A patent/JP2005286552A/ja active Pending
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