JP2013198064A - Digital-analog converter - Google Patents

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Kiyoko Nakamoto
聖子 中元
Junya Nakanishi
純弥 中西
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To furthermore suppress occurrence of a distortion of an analog output signal due to an on resistance value of a switch.SOLUTION: A feedback switch section 240 comprises a plurality of complementary MOS transistors connectable between one end of a sampling capacitive element section 250 and an output terminal of an operational amplification section 12. A clock generation section 11 supplies a first clock transitioning between a first high voltage level and a first low voltage level lower than the first high voltage level to gate terminals of first MOS transistors, and supplies a second clock transitioning between a second high voltage level and a second low voltage level lower than the second high voltage level to gate terminals of second MOS transistors other than the first MOS transistors. The feedback switch section 240 can adjust the first high voltage level and the second low voltage level.

Description

本発明は、デジタル・アナログ変換器に関し、より詳細には、デジタル入力信号をアナログ出力信号に変換するスイッチトキャパシタ型のデジタル・アナログ変換器に関する。   The present invention relates to a digital-to-analog converter, and more particularly to a switched capacitor type digital-to-analog converter that converts a digital input signal into an analog output signal.

一般に、オーディオ分野で用いられるデジタル・アナログ変換器においては、歪みに対する要求が厳しく、アナログ出力信号のわずかな変換誤差が特性悪化を招いてしまう。
デジタル・アナログ変換器においては、デジタル入力信号の信号レベルに応じて容量素子が充電され、当該容量素子の充電電圧に応じて演算増幅器がアナログ出力信号を出力する。このような構成を有するデジタル・アナログ変換器において、低歪みを実現するために、容量素子と演算増幅器との接続時においてデジタル入力信号の入力端子及び容量素子の間と演算増幅器の出力端子とを繋ぐように構成されたものが、例えば、特許文献1に開示されている。
In general, in a digital / analog converter used in the audio field, a demand for distortion is severe, and a slight conversion error of an analog output signal causes deterioration of characteristics.
In the digital-analog converter, the capacitive element is charged according to the signal level of the digital input signal, and the operational amplifier outputs an analog output signal according to the charging voltage of the capacitive element. In the digital-analog converter having such a configuration, in order to realize low distortion, the connection between the input terminal of the digital input signal and the capacitive element and the output terminal of the operational amplifier when the capacitive element and the operational amplifier are connected. What is comprised so that it may connect is disclosed by patent document 1, for example.

図1は、特許文献1に開示されているデジタル・アナログ変換器の回路構成図で、図2(a)乃至(d)は、図1に示したデジタル・アナログ変換器100におけるスイッチのコントロール波形を示す図で、縦軸は制御クロック信号CK1のレベルの「H」または「L」を示し、横軸は時間を示している。図2(a)はスイッチユニット110に入力される制御クロック信号CK1の波形で、図2(b)はスイッチ120に入力される制御クロック信号CK2の波形で、図2(c)はスイッチ130に入力される制御クロック信号CK3の波形で、図2(d)はスイッチユニット140に入力される制御クロック信号CK4の波形を各々示している。図中符号1はコントロールクロック発生器、2は演算増幅器を示している。   FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a digital / analog converter disclosed in Patent Document 1. FIGS. 2A to 2D are control waveforms of switches in the digital / analog converter 100 shown in FIG. The vertical axis represents “H” or “L” of the level of the control clock signal CK1, and the horizontal axis represents time. 2A shows the waveform of the control clock signal CK1 input to the switch unit 110, FIG. 2B shows the waveform of the control clock signal CK2 input to the switch 120, and FIG. FIG. 2D shows the waveform of the control clock signal CK4 input to the switch unit 140. FIG. In the figure, reference numeral 1 denotes a control clock generator, and 2 denotes an operational amplifier.

CK1,CK2が"H"の期間にスイッチ110,120(SW1,SW2)をオンし、デジタル入力信号の信号レベルに応じた容量をサンプリング容量素子150(Cs)に充電する。次に、スイッチSW1,SW2をオフした後、CK3,CK4が"H"の期間にスイッチ130,140(SW3,SW4)をオンしてサンプリング容量素子Csと積分容量素子160(Ci)とを直列に接続し、並びに、サンプリング容量素子Csと演算増幅器の出力端子Voutとを接続し、出力端子Voutの電位が変化する。このようなデジタル・アナログ変換器においては、一般的にスイッチとして、MOSトランジスタを有する構成が用いられる。   The switches 110 and 120 (SW 1 and SW 2) are turned on while CK 1 and CK 2 are “H”, and the capacitance corresponding to the signal level of the digital input signal is charged in the sampling capacitor 150 (Cs). Next, after the switches SW1 and SW2 are turned off, the switches 130 and 140 (SW3 and SW4) are turned on while the CK3 and CK4 are “H” to connect the sampling capacitor element Cs and the integral capacitor element 160 (Ci) in series. And the sampling capacitor Cs and the output terminal Vout of the operational amplifier are connected, and the potential of the output terminal Vout changes. In such a digital-analog converter, a configuration having a MOS transistor is generally used as a switch.

つまり、スイッチユニット110、140に含まれるスイッチ、スイッチ120、130はいずれもコントロール信号が「H」のときオンになり、コントロール信号が「L」のときオフになる。また、スイッチユニット110、スイッチ120がオンする期間が第1期間であり、スイッチ130、スイッチユニット140がオンする期間を第2期間とする。   That is, the switches and switches 120 and 130 included in the switch units 110 and 140 are both turned on when the control signal is “H” and turned off when the control signal is “L”. In addition, a period in which the switch unit 110 and the switch 120 are turned on is a first period, and a period in which the switch 130 and the switch unit 140 are turned on is a second period.

以上に説明したデジタル−アナログ変換器100は、直接伝達型のデジタル−アナログ変換器を構成している。なお、デジタル−アナログ変換器100は、デジタル入力信号をデルタシグマ変調した後に、デジタル−アナログ変換を行うようにしてもよい。
図3は、図1に示した第4のスイッチユニットを構成するMOSトランジスタを示す図で、容量素子Csと出力端子Voutとを接続する帰還スイッチ140(SW4)を構成するMOSトランジスタを示している。また、図4(a),(b)は、図3に示したMOSトランジスタのコントロールクロック波形を示す図である。
The digital-analog converter 100 described above constitutes a direct transmission type digital-analog converter. The digital-analog converter 100 may perform digital-analog conversion after delta-sigma modulation of the digital input signal.
FIG. 3 is a diagram showing a MOS transistor that constitutes the fourth switch unit shown in FIG. 1, and shows a MOS transistor that constitutes the feedback switch 140 (SW4) that connects the capacitive element Cs and the output terminal Vout. . 4A and 4B are diagrams showing control clock waveforms of the MOS transistor shown in FIG.

図3に示すように、帰還スイッチSW4は、P型MOSトランジスタ140PとN型MOSトランジスタ140Nを有している。P型MOSトランジスタ140PとN型MOSトランジスタ140Nのソース端子又はドレイン端子は、演算増幅器2の出力端子に接続されている。
PMOSのコントロール波形をCK−P、NMOSのコントロール波形をCK−Nとする。CK−Pが"L"レベル、CK−Nが"H"レベルとなることでSW4はON状態となる。一般的に、 "L"レベルはグランドレベル、"H"レベルは電源電圧レベルとなっている。
As shown in FIG. 3, the feedback switch SW4 includes a P-type MOS transistor 140P and an N-type MOS transistor 140N. The source terminals or drain terminals of the P-type MOS transistor 140P and the N-type MOS transistor 140N are connected to the output terminal of the operational amplifier 2.
The PMOS control waveform is CK-P, and the NMOS control waveform is CK-N. When CK-P becomes “L” level and CK-N becomes “H” level, SW4 is turned on. In general, the “L” level is the ground level, and the “H” level is the power supply voltage level.

スイッチSW3とSW4がオン状態にあるときの抵抗値(オン抵抗)をRsw3,Rsw4とする。出力端子Voutは、Ci,Cs及びRsw3,Rsw4の直列接続による時定数(Rsw3+Rsw4)*Ci*Cs/(Ci+Cs)に依存した過渡特性を示す。しかし、スイッチSW3のMOSトランジスタのオン抵抗Rsw3は出力端子Voutの電位に対して変化しないが、スイッチSW4のMOSトランジスタのオン抵抗Rsw4についてはMOSのソース(又はドレイン)端子である出力端子Voutの電位に依存して変化することが知られている。   The resistance values (ON resistance) when the switches SW3 and SW4 are in the ON state are Rsw3 and Rsw4. The output terminal Vout exhibits a transient characteristic depending on a time constant (Rsw3 + Rsw4) * Ci * Cs / (Ci + Cs) due to serial connection of Ci, Cs and Rsw3 and Rsw4. However, the on-resistance Rsw3 of the MOS transistor of the switch SW3 does not change with respect to the potential of the output terminal Vout, but the on-resistance Rsw4 of the MOS transistor of the switch SW4 is the potential of the output terminal Vout that is the source (or drain) terminal of the MOS. It is known to change depending on

特開平11−55121号公報(特許第3852721号)JP-A-11-55121 (Patent No. 3852721)

しかしながら、上述した特許文献1に記載のように、容量素子Csと出力端子Voutとを接続するスイッチSW4を構成するMOSトランジスタのオン抵抗値が変動することで過渡特性が変化し、そのことによって歪特性が劣化してしまうという問題がある。
図5は、容量素子Csと出力端子Voutとを接続するスイッチSW4を構成するMOSトランジスタのオン抵抗値Rsw4の変化をグラフに示す図である。図5の下段に示したグラフは、出力端子Voutの電圧が一定の振幅で変動している様子を示す図であり、図5の上段に示したグラフは、下段に示したグラフのように出力端子Voutの電圧が変動した際のオン抵抗値Rsw4の変化を示す図である。図5に示すように、Voutの電圧が変動すると、それに伴ってオン抵抗値Rsw4が大きく変化している。
However, as described in Patent Document 1 described above, the transient characteristics change due to fluctuations in the on-resistance value of the MOS transistor that constitutes the switch SW4 that connects the capacitive element Cs and the output terminal Vout, thereby causing distortion. There is a problem that the characteristics deteriorate.
FIG. 5 is a graph showing changes in the on-resistance value Rsw4 of the MOS transistor constituting the switch SW4 that connects the capacitive element Cs and the output terminal Vout. The graph shown in the lower part of FIG. 5 shows how the voltage at the output terminal Vout fluctuates with a constant amplitude, and the graph shown in the upper part of FIG. 5 outputs like the graph shown in the lower part. It is a figure which shows the change of ON resistance value Rsw4 when the voltage of the terminal Vout changes. As shown in FIG. 5, when the voltage of Vout varies, the on-resistance value Rsw4 greatly changes accordingly.

図6は、図5に示したMOSトランジスタのオン抵抗値Rsw4が最大値“a”,最小値“b”の状態における、出力端子Voutの過渡特性を拡大してグラフに示した図である。図5に示すように、オン抵抗値が異なる“a”,“b”では、過渡特性が異なっている。このようにスイッチのオン抵抗値が変動することで過渡特性が変化し、そのことによって歪特性が劣化してしまう。   FIG. 6 is an enlarged graph showing the transient characteristics of the output terminal Vout when the on-resistance value Rsw4 of the MOS transistor shown in FIG. 5 is the maximum value “a” and the minimum value “b”. As shown in FIG. 5, the transient characteristics are different between “a” and “b” having different on-resistance values. In this way, the transient characteristic changes due to the change of the on-resistance value of the switch, and thereby the distortion characteristic deteriorates.

つまり、図6は、アナログ出力信号Voutと時間との関係を示した図である。縦軸はアナログ出力信号Voutを示し、横軸は時間を示している。図6中の曲線Laは、スイッチユニットSW4のオン抵抗値Rsw4が図5(a)に示した点aで示される場合のアナログ出力信号Voutと時間との関係を示している。曲線Lbは、スイッチユニットSW4のオン抵抗値Rsw4が図5(a)に示した点bで示される場合のアナログ出力信号VAoutと時間との関係を示している。   That is, FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the analog output signal Vout and time. The vertical axis represents the analog output signal Vout, and the horizontal axis represents time. A curve La in FIG. 6 shows the relationship between the analog output signal Vout and time when the on-resistance value Rsw4 of the switch unit SW4 is indicated by the point a shown in FIG. A curve Lb shows the relationship between the analog output signal VAout and time when the on-resistance value Rsw4 of the switch unit SW4 is indicated by a point b shown in FIG.

図6に示した曲線La、曲線Lbから明らかなように、デジタル−アナログ変換器に用いられるスイッチのオン抵抗値が異なると、過渡特性が異なる。過渡特性の相違の程度は、曲線La、曲線Lbとの間に生じる長さdによって表される。また、アナログ出力信号Voutの過渡特性の相違は、デジタル−アナログ変換器の歪特性の劣化として表れる。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、簡単な回路構成で、スイッチのオン抵抗値によるアナログ出力信号の歪みの発生をさらに抑制することができるデジタル・アナログ変換器を提供することにある。
As is apparent from the curves La and Lb shown in FIG. 6, the transient characteristics differ when the on-resistance values of the switches used in the digital-analog converter are different. The degree of the difference between the transient characteristics is represented by a length d generated between the curve La and the curve Lb. Further, the difference in the transient characteristic of the analog output signal Vout appears as deterioration of the distortion characteristic of the digital-analog converter.
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a digital circuit that can further suppress the occurrence of distortion of an analog output signal due to the on-resistance value of a switch with a simple circuit configuration. • To provide an analog converter.

本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、スイッチのオン抵抗値によるアナログ出力信号の歪みの発生を抑制することが可能なデジタル・アナログ変換器であって、デジタル信号を構成する複数のビット信号がそれぞれ入力される複数の入力端子に対応して設けられた複数のサンプリング容量素子からなるサンプリング容量素子部(Cs)と、該サンプリング容量素子部(Cs)に接続された演算増幅部(12)と、前記サンプリング容量素子部(Cs)の一端と前記演算増幅部(12)の出力端子との間に接続可能な複数の相補的MOSトランジスタで構成される帰還スイッチ部(SW4)と、前記サンプリング容量素子部(Cs)の他端と前記演算増幅部(12)の入力端子との間に接続可能なサミングノードスイッチ部(SW3)と、前記複数の相補的MOSトランジスタのうち一方の導電型の第1のMOSトランジスタのゲート端子に、第1高電圧レベルと該第1高電圧レベルよりも低い第1低電圧レベルとの間で遷移する第1クロックを供給するとともに、前記第1のMOSトランジスタとは他方の導電型の第2のMOSトランジスタのゲート端子に、第2高電圧レベルと該第2高電圧レベルよりも低い第2低電圧レベルとの間で遷移する第2クロックとを供給するコントロールクロック発生器(11)とを備え、少なくとも前記第1高電圧レベルと、前記第2低電圧レベルを調整できるように構成されていることを特徴とする。(図7;実施例1)
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記第1高電圧レベルは、少なくとも電源電圧レベルよりも高いレベルであり、前記第2定電圧レベルは、少なくともグランドレベルよりも低いレベルであることを特徴とする。
The present invention has been made to achieve such an object, and the invention according to claim 1 is a digital / analog capable of suppressing the occurrence of distortion of the analog output signal due to the on-resistance value of the switch. A converter, a sampling capacitor element section (Cs) comprising a plurality of sampling capacitor elements provided corresponding to a plurality of input terminals to which a plurality of bit signals constituting a digital signal are respectively input, and the sampling capacitor An operational amplifier (12) connected to the element section (Cs), and a plurality of complementary MOSs connectable between one end of the sampling capacitor element section (Cs) and an output terminal of the operational amplifier section (12) Connection is possible between a feedback switch unit (SW4) composed of a transistor and the other end of the sampling capacitor unit (Cs) and an input terminal of the operational amplifier unit (12). A first summing node switch unit (SW3) and a gate terminal of one of the plurality of complementary MOS transistors having a first conductivity type, a first high voltage level and a first high voltage level lower than the first high voltage level. A first clock that transitions between a first low voltage level and a second high voltage level is connected to the second MOS transistor of a conductivity type opposite to the first MOS transistor. A control clock generator (11) for supplying a second clock that transitions between a second low voltage level lower than the high voltage level, and at least the first high voltage level and the second low voltage level It is comprised so that adjustment can be carried out. (FIG. 7; Example 1)
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the first high voltage level is at least a level higher than a power supply voltage level, and the second constant voltage level is at least a ground level. It is characterized by a lower level.

また、請求項3に記載の発明は、スイッチのオン抵抗値によるアナログ出力信号の歪みの発生を抑制することが可能なデジタル・アナログ変換器であって、デジタル信号を構成する複数のビット信号に応じた信号がそれぞれ入力される複数の入力端子(D1乃至DN)と、前記複数の入力端子に対応して設けられた複数のサンプリング容量素子からなるサンプリング容量素子部(Cs)と、前記サンプリング容量素子部(Cs)の一方の端子と対応する前記複数の入力端子との接続及び切断を切り替える第1のスイッチユニット(SW1)と、前記サンプリング容量素子部(Cs)の他方の端子と第1基準電圧源(Vr1)との接続及び切断を切り替える第2のスイッチ(SW2)と、非反転入力端子(+)に第2基準電圧源(Vr2)の第2基準電圧が印加された演算増幅器(12)と、前記第1のスイッチユニット(SW1)の切り替えにおける切断及び接続に応じて、前記サンプリング容量素子部(Cs)の前記他方の端子と前記演算増幅器の反転入力端子(−)との接続及び切断並びに前記サンプリング容量素子部(Cs)の前記他方の端子と積分容量素子(Ci)の一方の端子との接続及び切断を切り替える第3のスイッチ(SW3)と、前記サンプリング容量素子部(Cs)の前記一方の端子の相互の接続及び切断並びに前記サンプリング容量素子部(Cs)の前記一方の端子と前記演算増幅器の出力端子との接続及び切断並びに前記サンプリング容量素子部(Cs)と積分容量素子(Ci)の前記他方の端子との接続及び切断を切り替える第4のスイッチユニット(SW4)と、前記第1のスイッチユニット(SW1)と前記第2のスイッチ(SW2)と前記第3のスイッチ(SW3)及び前記第4のスイッチユニット(SW4)とを制御するためのクロックを発生するコントロールクロック発生器(11)と、前記第4のスイッチユニット(SW4)を構成する、少なくとも前記第1高電圧レベルを調整できる第1レベル調整回路(13a)と、前記第2低電圧レベルを調整できる第2レベル調整回路(13b)とを備え、前記第4のスイッチユニット(SW4)を構成するPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタを制御する2つのクロック(図8のCK−P及びCK−N)について、それぞれ"L"レベル及び"H"レベルの電位を調節することを特徴とする。(図7;実施例1)   According to a third aspect of the present invention, there is provided a digital-to-analog converter capable of suppressing the occurrence of distortion of the analog output signal due to the on-resistance value of the switch, wherein a plurality of bit signals constituting the digital signal are converted. A plurality of input terminals (D1 to DN) to which corresponding signals are respectively input, a sampling capacitor element section (Cs) comprising a plurality of sampling capacitor elements provided corresponding to the plurality of input terminals, and the sampling capacitor A first switch unit (SW1) that switches connection and disconnection between the one input terminal of the element section (Cs) and the corresponding input terminals; the other terminal of the sampling capacitor element section (Cs); A second switch (SW2) that switches connection and disconnection with the voltage source (Vr1), and a second reference voltage source (Vr2) connected to the non-inverting input terminal (+). The operational amplifier (12) to which a reference voltage is applied and the other terminal of the sampling capacitor element (Cs) and the operational amplifier according to disconnection and connection in switching of the first switch unit (SW1) A third switch (SW3) that switches connection and disconnection with the inverting input terminal (−) and connection and disconnection between the other terminal of the sampling capacitor element section (Cs) and one terminal of the integrating capacitor element (Ci). And connection and disconnection of the one terminal of the sampling capacitor element section (Cs), connection and disconnection of the one terminal of the sampling capacitor element section (Cs) and the output terminal of the operational amplifier, and the sampling A fourth switch unit that switches connection and disconnection between the capacitive element section (Cs) and the other terminal of the integrating capacitive element (Ci) ( W4), a clock for controlling the first switch unit (SW1), the second switch (SW2), the third switch (SW3), and the fourth switch unit (SW4) are generated. A control clock generator (11), a fourth switch unit (SW4), a first level adjustment circuit (13a) capable of adjusting at least the first high voltage level, and the second low voltage level. A second level adjustment circuit (13b) that can be adjusted, and two clocks (CK-P and CK-N in FIG. 8) that control the PMOS transistor and NMOS transistor that constitute the fourth switch unit (SW4) , Respectively, by adjusting the potentials of the “L” level and the “H” level, respectively. (FIG. 7; Example 1)

また、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、前記第4のスイッチユニット(SW4)を構成するPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタのゲート端子を制御するクロックのレベルは、前記PMOSトランジスタのゲート端子を制御するクロック(図8のCK−P)のレベルのみをグランドレベルより低くし、前記NMOSトランジスタのゲート端子を制御するクロック(図8のCK−N)の電位は電源電圧レベルとし、前記PMOSトランジスタのゲート端子を制御するクロック(図8のCK−P)のレベルはグランドレベルにし、前記NMOSトランジスタのゲート端子を制御するクロック(図8のCK−N)のレベルのみを電源電圧レベルより高くすることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the level of the clock that controls the gate terminals of the PMOS transistor and the NMOS transistor that constitute the fourth switch unit (SW4) is the PMOS. Only the level of the clock (CK-P in FIG. 8) that controls the gate terminal of the transistor is made lower than the ground level, and the potential of the clock (CK-N in FIG. 8) that controls the gate terminal of the NMOS transistor is the power supply voltage level. The level of the clock (CK-P in FIG. 8) for controlling the gate terminal of the PMOS transistor is set to the ground level, and only the level of the clock (CK-N in FIG. 8) for controlling the gate terminal of the NMOS transistor is used as the power source. It is characterized by being higher than the voltage level.

また、請求項5に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、前記第4のスイッチユニット(SW4)を構成するPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタのゲート端子を制御するクロックのレベルは、前記PMOSトランジスタのゲート端子を制御するクロック(図8のCK−P)の電位をグランドレベルより低く、かつ、前記NMOSトランジスタのゲート端子を制御するクロック(図8のCK−N)のレベルを電源電圧レベルより高くすることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the level of a clock that controls the gate terminals of the PMOS transistor and the NMOS transistor that constitute the fourth switch unit (SW4) is the PMOS. The potential of the clock (CK-P in FIG. 8) that controls the gate terminal of the transistor is lower than the ground level, and the level of the clock (CK-N in FIG. 8) that controls the gate terminal of the NMOS transistor is the power supply voltage level. It is characterized by making it higher.

また、請求項6に記載の発明は、スイッチのオン抵抗値によるアナログ出力信号の歪みの発生を抑制することが可能なデジタル・アナログ変換器であって、デジタル信号を構成する複数のビット信号に応じた信号がそれぞれ入力される複数の入力端子(D1a乃至DNa,D1b乃至DNb)と、前記複数の入力端子に対応して設けられた複数のサンプリング容量素子部(Csa,Csb)と、前記複数のサンプリング容量素子部(Csa,Csb)の一方の端子と対応する前記複数の入力端子との接続及び切断を切り替える複数の第1のスイッチユニット(SW1a,SW1b)と、前記複数のサンプリング容量素子部(Csa,Csb)の他方の端子と基準電圧源(Vr1a,Vr1b)との接続及び切断を切り替える複数の第2のスイッチ(SW2a,SW2b)と、非反転入力端子(+)又は反転入力端子(−)に前記基準電圧源(Vr1a,Vr1b)が印加された演算増幅器(22)と、前記第1のスイッチユニット(SW1a,SW1b)の切り替えにおける切断及び接続に応じて、前記複数のサンプリング容量素子部(Csa,Csb)の前記他方の端子と前記演算増幅器の反転入力端子(−)との接続及び切断並びに前記複数のサンプリング容量素子部(Csa,Csb)の前記他方の端子と積分容量素子(Ci)の一方の端子との接続及び切断を切り替える複数の第3のスイッチ(SW3a,SW3b)と、前記複数のサンプリング容量素子部(Csa,Csb)の前記一方の端子の相互の接続及び切断並びに前記複数のサンプリング容量素子部(Csa,Csb)の前記一方の端子と前記演算増幅器の出力端子との接続及び切断並びに前記複数のサンプリング容量素子部(Csa,Csb)と複数の積分容量素子(Cia,Cib)の前記他方の端子との接続及び切断を切り替える複数の第4のスイッチユニット(SW4a,SW4b)と、前記第1のスイッチユニット(SW1a,SW1b)と前記第2のスイッチ(SW2a,SW2b)と前記第3のスイッチ(SW3a,SW3b)及び前記第4のスイッチユニット(SW4a,SW4b)とを制御するためのクロックを発生するコントロールクロック発生器(21)とを備え、前記第4のスイッチユニット(SW4a,SW4b)を構成するPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタを制御する2つのクロック(図8のCK−P及びCK−N)について、それぞれ"L"レベル及び"H"レベルの電位を調節することを特徴とする。(図14;実施例2)   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a digital-to-analog converter capable of suppressing the occurrence of distortion of an analog output signal due to the on-resistance value of a switch. A plurality of input terminals (D1a to DNa, D1b to DNb) to which corresponding signals are respectively input, a plurality of sampling capacitor elements (Csa, Csb) provided corresponding to the plurality of input terminals, and the plurality A plurality of first switch units (SW1a, SW1b) for switching connection and disconnection between one terminal of the sampling capacitor element portions (Csa, Csb) and the corresponding input terminals, and the plurality of sampling capacitor element portions A plurality of second switches for switching connection and disconnection between the other terminal of (Csa, Csb) and the reference voltage source (Vr1a, Vr1b). H (SW2a, SW2b), an operational amplifier (22) in which the reference voltage source (Vr1a, Vr1b) is applied to the non-inverting input terminal (+) or the inverting input terminal (−), and the first switch unit ( In accordance with disconnection and connection in switching of SW1a and SW1b), connection and disconnection between the other terminal of the plurality of sampling capacitor elements (Csa, Csb) and the inverting input terminal (−) of the operational amplifier, and the plurality A plurality of third switches (SW3a, SW3b) for switching connection and disconnection between the other terminal of the sampling capacitor element section (Csa, Csb) and one terminal of the integrating capacitor element (Ci), and the plurality of sampling Mutual connection and disconnection of the one terminals of the capacitive element portions (Csa, Csb) and the plurality of sampling capacitive element portions (Csa, Cs) and b) connecting and disconnecting the one terminal and the output terminal of the operational amplifier, and connecting the plurality of sampling capacitor elements (Csa, Csb) and the other terminal of the plurality of integral capacitors (Cia, Cib). A plurality of fourth switch units (SW4a, SW4b) for switching between connection and disconnection, the first switch units (SW1a, SW1b), the second switches (SW2a, SW2b), and the third switches (SW3a, SW3b) and a control clock generator (21) for generating a clock for controlling the fourth switch unit (SW4a, SW4b), and a PMOS constituting the fourth switch unit (SW4a, SW4b) Two clocks (CK-P and C in FIG. 8) that control the transistor and the NMOS transistor With regard to (K−N), the “L” level potential and the “H” level potential are adjusted. (FIG. 14; Example 2)

本発明によれば、簡単な構成でスイッチのオン抵抗値変動によるアナログ出力信号の歪やノイズを抑制する効果が得られる。また、新たなスイッチや素子を信号経路に追加することなく、さらに、デジタル・アナログ変換器において許容される応答速度に影響を与えることなく、アナログ出力信号の歪の発生を防止することができる。   According to the present invention, it is possible to obtain an effect of suppressing distortion and noise of an analog output signal due to a change in on-resistance value of a switch with a simple configuration. Further, distortion of the analog output signal can be prevented without adding a new switch or element to the signal path and without affecting the response speed allowed in the digital / analog converter.

特許文献1に開示されているデジタル・アナログ変換器の回路構成図である。2 is a circuit configuration diagram of a digital / analog converter disclosed in Patent Document 1. FIG. (a)乃至(d)は、図1に示したデジタル・アナログ変換器におけるスイッチのコントロール波形を示す図である。(A) thru | or (d) is a figure which shows the control waveform of the switch in the digital-analog converter shown in FIG. 図1に示した第4のスイッチユニットを構成するMOSトランジスタを示す図である。It is a figure which shows the MOS transistor which comprises the 4th switch unit shown in FIG. (a),(b)は、図3に示したMOSトランジスタのコントロールクロック波形を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the control clock waveform of the MOS transistor shown in FIG. 容量素子Csと出力端子Voutとを接続するスイッチSW4を構成するMOSトランジスタのオン抵抗値Rsw4の変化をグラフに示す図である。It is a figure which shows the change of ON resistance value Rsw4 of the MOS transistor which comprises switch SW4 which connects the capacitive element Cs and the output terminal Vout in a graph. 図5に示したMOSトランジスタのオン抵抗値Rsw4が最大値“a”,最小値“b”の状態における、出力端子Voutの過渡特性を拡大してグラフに示した図である。FIG. 6 is an enlarged graph showing the transient characteristics of the output terminal Vout when the on-resistance value Rsw4 of the MOS transistor shown in FIG. 5 is a maximum value “a” and a minimum value “b”. 本発明に係るデジタル・アナログ変換器の実施例1を説明するための回路構成図である。It is a circuit block diagram for demonstrating Example 1 of the digital-analog converter based on this invention. 図7に示したデジタル・アナログ変換器において、第4のスイッチユニットを構成するPMOS及びNMOSトランジスタの制御クロック発生回路を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a control clock generation circuit for PMOS and NMOS transistors constituting the fourth switch unit in the digital-analog converter shown in FIG. 7. (a),(b)は、図8に示した制御クロック発生回路において、第1のレベル調整回路を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the 1st level adjustment circuit in the control clock generation circuit shown in FIG. (a),(b)は、図8に示した制御クロック発生回路において、第2のレベル調整回路を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the 2nd level adjustment circuit in the control clock generation circuit shown in FIG. (a),(b)は、図10(a),(b)に示したMOSトランジスタのコントロールクロック波形を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the control clock waveform of the MOS transistor shown to Fig.10 (a), (b). 容量素子Csと出力端子Voutとを接続するスイッチSW4を構成するMOSトランジスタのオン抵抗値Rsw4の変化をグラフに示す図である。It is a figure which shows the change of ON resistance value Rsw4 of the MOS transistor which comprises switch SW4 which connects the capacitive element Cs and the output terminal Vout in a graph. 図12に示したMOSトランジスタのオン抵抗値Rsw4が最大値“a”,最小値“b”の状態における、出力端子Voutの過渡特性を拡大してグラフに示した図である。FIG. 13 is an enlarged graph showing the transient characteristics of the output terminal Vout when the on-resistance value Rsw4 of the MOS transistor shown in FIG. 12 is a maximum value “a” and a minimum value “b”. 本発明に係るデジタル・アナログ変換器の実施例2を説明するための回路構成図である。It is a circuit block diagram for demonstrating Example 2 of the digital-analog converter based on this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図7は、本発明に係るデジタル・アナログ変換器の実施例1を説明するための回路構成図である。図中符号11はコントロールクロック発生器、12は演算増幅器を示している。
本発明に係るデジタル・アナログ変換器200は、スイッチのオン抵抗値によるアナログ出力信号の歪みの発生を抑制することが可能なデジタル・アナログ変換器である。
FIG. 7 is a circuit configuration diagram for explaining the first embodiment of the digital-analog converter according to the present invention. In the figure, reference numeral 11 denotes a control clock generator, and 12 denotes an operational amplifier.
The digital / analog converter 200 according to the present invention is a digital / analog converter capable of suppressing the occurrence of distortion of an analog output signal due to the on-resistance value of a switch.

サンプリング容量素子部Csは、デジタル信号を構成する複数のビット信号がそれぞれ入力される複数の入力端子に対応して設けられた複数のサンプリング容量素子からなる。また、演算増幅部12は、サンプリング容量素子部Csに接続されている。
帰還スイッチ部SW4は、サンプリング容量素子部Csの一端と演算増幅部12の出力端子との間に接続可能な複数の相補的MOSトランジスタで構成されている。また、サミングノードスイッチ部SW3は、サンプリング容量素子部Csの他端と演算増幅部12の入力端子との間に接続可能になっている。
The sampling capacitor element unit Cs includes a plurality of sampling capacitor elements provided corresponding to a plurality of input terminals to which a plurality of bit signals constituting a digital signal are respectively input. In addition, the operational amplification unit 12 is connected to the sampling capacitor element unit Cs.
The feedback switch unit SW4 is composed of a plurality of complementary MOS transistors connectable between one end of the sampling capacitor element unit Cs and the output terminal of the operational amplifier unit 12. Further, the summing node switch unit SW3 can be connected between the other end of the sampling capacitor element unit Cs and the input terminal of the operational amplifier unit 12.

また、コントロールクロック発生器11は、複数の相補的MOSトランジスタのうち一方の導電型の第1のMOSトランジスタのゲート端子に、第1高電圧レベルと該第1高電圧レベルよりも低い第1低電圧レベルとの間で遷移する第1クロックを供給するとともに、第1のMOSトランジスタとは他方の導電型の第2のMOSトランジスタのゲート端子に、第2高電圧レベルとこの第2高電圧レベルよりも低い第2低電圧レベルとの間で遷移する第2クロックとを供給するものである。そして、少なくとも第1高電圧レベルと、第2低電圧レベルを調整できるように構成されている
このような構成により、簡単な構成でスイッチのオン抵抗値変動によるアナログ出力信号の歪やノイズを抑制することのできるデジタル・アナログ変換器を実現することができる。
Further, the control clock generator 11 has a first high voltage level and a first low voltage lower than the first high voltage level at the gate terminal of one of the plurality of complementary MOS transistors. A first clock that transitions between the voltage levels is supplied, and the second high voltage level and the second high voltage level are connected to the gate terminal of the second MOS transistor having the other conductivity type than the first MOS transistor. And a second clock that transitions between a lower second low voltage level. And at least the first high voltage level and the second low voltage level can be adjusted. With such a configuration, distortion and noise of the analog output signal due to fluctuations in the on-resistance value of the switch can be suppressed with a simple configuration. It is possible to realize a digital-analog converter that can do this.

また、本発明に係るデジタル・アナログ変換器において、複数の入力端子D1乃至DNは、デジタル信号を構成する複数のビット信号がそれぞれ入力されるものである。また、サンプリング容量素子部Csは、複数の入力端子D1乃至DNに対応して設けられた複数のサンプリング容量素子250(251乃至25N(Cs1乃至CsN))とからなっている。   In the digital-analog converter according to the present invention, the plurality of input terminals D1 to DN are respectively input with a plurality of bit signals constituting a digital signal. The sampling capacitor element section Cs includes a plurality of sampling capacitor elements 250 (251 to 25N (Cs1 to CsN)) provided corresponding to the plurality of input terminals D1 to DN.

また、第1のスイッチユニット210(SW1)は、サンプリング容量素子部250(Cs)の一方の端子と対応する複数の入力端子D1乃至DNとの接続及び切断を切り替える。また、第2のスイッチ220(SW2)は、サンプリング容量素子部Csの他方の端子と第1基準電圧源Vr1との接続及び切断を切り替える。
また、演算増幅器12は、非反転入力端子(+)に第2基準電圧源Vr2の第2基準電圧が印加される。
In addition, the first switch unit 210 (SW1) switches connection and disconnection between a plurality of input terminals D1 to DN corresponding to one terminal of the sampling capacitor element portion 250 (Cs). The second switch 220 (SW2) switches connection and disconnection between the other terminal of the sampling capacitor element portion Cs and the first reference voltage source Vr1.
In the operational amplifier 12, the second reference voltage of the second reference voltage source Vr2 is applied to the non-inverting input terminal (+).

第3のスイッチ230(SW3)は、第1のスイッチユニットSW1の切り替えにおける切断及び接続に応じて、サンプリング容量素子部Csの他方の端子と演算増幅器12の反転入力端子(−)との接続及び切断並びにサンプリング容量素子部Csの他方の端子と積分容量素子Ciの一方の端子との接続及び切断を切り替える。
また、第4のスイッチユニット240(SW4)は、サンプリング容量素子部Csの一方の端子の相互の接続及び切断並びにサンプリング容量素子部Csの一方の端子と演算増幅器12の出力端子との接続及び切断並びにサンプリング容量素子部Csと積分容量素子260(Ci)の他方の端子との接続及び切断を切り替える。
The third switch 230 (SW3) connects and disconnects the other terminal of the sampling capacitor element section Cs and the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 12 according to disconnection and connection in switching the first switch unit SW1. Disconnection and connection and disconnection of the other terminal of the sampling capacitor element section Cs and one terminal of the integrating capacitor element Ci are switched.
The fourth switch unit 240 (SW4) connects and disconnects one terminal of the sampling capacitor element unit Cs, and connects and disconnects one terminal of the sampling capacitor element unit Cs and the output terminal of the operational amplifier 12. In addition, the connection and disconnection of the sampling capacitor element section Cs and the other terminal of the integration capacitor element 260 (Ci) are switched.

また、コントロールクロック発生器11は、第1のスイッチユニットSW1と第2のスイッチSW2と第3のスイッチSW3及び第4のスイッチユニットSW4とを制御するためのクロックを発生する。
つまり、図7に示したように、本実施例1のデジタル−アナログ変換器200は、スイッチトキャパシタ型のデジタル−アナログ変換器である。デジタル−アナログ変換器100にはデジタルデータに応じた入力信号VDin1、VDin2、・・・VDinNが入力され、アナログ出力信号Voutが出力される。
The control clock generator 11 generates a clock for controlling the first switch unit SW1, the second switch SW2, the third switch SW3, and the fourth switch unit SW4.
That is, as shown in FIG. 7, the digital-analog converter 200 of the first embodiment is a switched capacitor type digital-analog converter. The digital-analog converter 100 receives input signals VDin1, VDin2,... VDinN corresponding to digital data, and outputs an analog output signal Vout.

デジタル−アナログ変換器100は、デジタルデータに応じた入力信号VDin1、VDin2、・・・VDinNが入力される入力端子D1、D2、・・・DNと、入力端子D1、D2、・・・DNの各々と1対1に対応して設けられたサンプリング用容量素子250(251、252、・・・25N)と、入力端子D1、D2…DNと、この入力端子D1、D2、・・・DNに対応付けられたサンプリング用容量素子251、252、・・・125Nとの間に設けられたスイッチ210(211、212、・・・21N)とを備えている。   The digital-analog converter 100 includes input terminals D1, D2, ... DN and input terminals D1, D2, ... DN to which input signals VDin1, VDin2, ... VDinN corresponding to digital data are inputted. Sampling capacitive elements 250 (251, 252,... 25N) provided in a one-to-one relationship with the input terminals D1, D2,... DN, and input terminals D1, D2,. .., 125N provided between the sampling capacitor elements 251, 252,... 125N associated therewith.

サンプリング用容量素子251、252、・・・25Nは、すべて同一の容量(CS1=CS2=・・・CSN)を有するようにしてもよい。また、サンプリング用容量素子251、252、・・・25Nの容量比がバイナリ比(2i−1倍)となるように、その容量をCSi=2i−1CS(i−1)としてもよい。サンプリング用容量素子251、252、・・・25Nにはスイッチ230(SW3)とスイッチ220(SW2)とが接続されていて、スイッチ220はサンプリング用容量素子251、252、・・・25Nと電源とを離接していて、電源はサンプリング用容量素子251、252、・・・25Nに基準電圧Vr1を印加する。 The sampling capacitors 251, 252,... 25N may all have the same capacitance (CS1 = CS2 =... CSN). Further, the capacitance may be set to CSi = 2 i-1 CS (i-1) so that the capacitance ratio of the sampling capacitive elements 251, 252,... 25N becomes a binary ratio (2 i-1 times). . .., 25N are connected to a switch 230 (SW3) and a switch 220 (SW2). The switch 220 is connected to the sampling capacitors 251, 252,... , And the power supply applies the reference voltage Vr1 to the sampling capacitors 251, 252,... 25N.

また、デジタル−アナログ変換器200は、演算増幅器12を備えている。スイッチ230は演算増幅器12の反転入力端子とサンプリング用容量素子251、252、・・・25Nとを電気的に離接する。反転入力端子に接続されているスイッチ230をサミングノードスイッチともいう。
演算増幅器12の非反転入力端子には電源が接続されていて、電源により非反転入力端子には基準電圧Vr2が印加される。演算増幅器12の出力端子は、デジタル−アナログ変換器200の出力端子に接続されていて、アナログ出力信号Voutを出力する。なお、基準電圧Vr1と基準電圧Vr2とは同じ値であってもよい。
The digital-analog converter 200 includes an operational amplifier 12. The switch 230 electrically connects and disconnects the inverting input terminal of the operational amplifier 12 and the sampling capacitors 251, 252,... 25N. The switch 230 connected to the inverting input terminal is also referred to as a summing node switch.
A power source is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 12, and a reference voltage Vr2 is applied to the non-inverting input terminal by the power source. The output terminal of the operational amplifier 12 is connected to the output terminal of the digital-analog converter 200 and outputs an analog output signal Vout. The reference voltage Vr1 and the reference voltage Vr2 may be the same value.

演算増幅器12の出力端子と反転入力端子との間には積分用容量素子260が設けられている。演算増幅器12の出力端子は、さらに、スイッチ211、212、・・・21Nとサンプリング用容量素子251、252、・・・25Nとの間に接続されていて、演算増幅器12の出力端子は、さらに、スイッチ211、212、・・・21Nとサンプリング用容量素子251、252、・・・25Nとの間にはスイッチ240(241、242、・・・24N)が設けられている。演算増幅器12の出力端子からアナログ出力信号Voutをスイッチ211、212、・・・21Nとサンプリング用容量素子251、252、・・・25Nとの間まで戻すスイッチ241、242、・・・24Nを帰還スイッチともいう。   An integrating capacitive element 260 is provided between the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier 12. The output terminal of the operational amplifier 12 is further connected between the switches 211, 212,... 21N and the sampling capacitors 251, 252,. , 21N and sampling capacitors 251, 252,... 25N are provided with switches 240 (241, 242,... 24N). The analog output signal Vout is returned from the output terminal of the operational amplifier 12 to the switches 211, 212,... 21N and the sampling capacitors 251, 252,. Also called a switch.

以上のような構成において、スイッチは、全てMOSトランジスタを使って構成されるものとする。スイッチ211、212、・・・21Nをスイッチユニット210(SW1)とする。また、スイッチ241、242、・・・24Nをスイッチユニット240(SW4)とする。さらに、サンプリング用容量素子251、252、・・・25Nをサンプリング用容量素子ユニット250(Cs)とする。   In the above configuration, all the switches are configured using MOS transistors. The switches 211, 212,... 21N are referred to as a switch unit 210 (SW1). Further, the switches 241, 242,... 24N are referred to as a switch unit 240 (SW4). Further, the sampling capacitive elements 251, 252,..., 25N are defined as sampling capacitive element units 250 (Cs).

SW1、SW4、スイッチSW2、スイッチSW3は、コントロールクロック発生器11によって生成される制御クロック信号CK1乃至CK4によってオン、オフする。この際、スイッチユニット210に含まれるスイッチ211、212、・・・21Nは同時にオン、オフし、スイッチ211、212、・・・21Nがオンしたときのオン抵抗値Rsw4は、スイッチ211、212、・・・21Nの各オン抵抗値を合成したものである。スイッチユニット240に含まれるスイッチ241、242、・・・24Nは同時にオン、オフし、スイッチ241、242、・・・24Nがオンしたときのオン抵抗値Rsw4は、スイッチ241、242、・・・24Nの各オン抵抗値を合成したものである。また、スイッチ230のオン抵抗値をRsw3とし、スイッチ220のオン抵抗値をRsw2とする。   SW1, SW4, switch SW2, and switch SW3 are turned on and off by control clock signals CK1 to CK4 generated by the control clock generator 11. At this time, the switches 211, 212,... 21N included in the switch unit 210 are turned on and off at the same time, and the on-resistance value Rsw4 when the switches 211, 212,. ... combining each on-resistance value of 21N. The switches 241, 242,... 24N included in the switch unit 240 are simultaneously turned on and off, and the on-resistance value Rsw4 when the switches 241, 242,... 24N are turned on is the switches 241, 242,. The on-resistance values of 24N are synthesized. The on-resistance value of the switch 230 is Rsw3, and the on-resistance value of the switch 220 is Rsw2.

なお、図7に示したデジタル−アナログ変換器200では、入力端子D1、D2、・・・DN、サンプリング用容量素子251、252、・・・25N、スイッチユニット210、240に含まれるスイッチの数(N:Nは自然数)を同じ数とする。
図8は、図7に示したデジタル・アナログ変換器において、第4のスイッチユニットを構成するPMOS及びNMOSトランジスタの制御クロック発生回路を示す図である。なお、第4のスイッチユニットの回路構成は図3に示すものであり、図8は、このMOSトランジスタのゲートコントロールクロック“CK_P”と“CK_N”を発生する制御クロック発生である。
In the digital-analog converter 200 shown in FIG. 7, the number of switches included in the input terminals D1, D2,... DN, sampling capacitance elements 251, 252,. (N: N is a natural number) are the same number.
FIG. 8 is a diagram showing a control clock generation circuit for PMOS and NMOS transistors constituting the fourth switch unit in the digital-analog converter shown in FIG. The circuit configuration of the fourth switch unit is shown in FIG. 3, and FIG. 8 shows the generation of the control clock for generating the gate control clocks “CK_P” and “CK_N” of this MOS transistor.

第4のスイッチユニットSW4は、少なくとも第1高電圧レベルを調整できる第1レベル調整回路13aと、第2低電圧レベルを調整できる第2レベル調整回路13bとを備えている。
また、第4のスイッチユニットSW4を構成するPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタを制御する2つのクロックCK−P,CK−Nについて、それぞれ"L"レベル及び"H"レベルの電位を調節する。
The fourth switch unit SW4 includes a first level adjustment circuit 13a that can adjust at least the first high voltage level and a second level adjustment circuit 13b that can adjust the second low voltage level.
Further, the potentials of the “L” level and the “H” level are adjusted for the two clocks CK-P and CK-N that control the PMOS transistor and the NMOS transistor constituting the fourth switch unit SW4.

また、第4のスイッチユニットSW4を構成するPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタのゲート端子を制御するクロックのレベルは、PMOSトランジスタのゲート端子を制御するクロックCK−Pのレベルのみをグランドレベルより低くし、NMOSトランジスタのゲート端子を制御するクロックCK−Nの電位は電源電圧レベルとしてもよいし、PMOSトランジスタのゲート端子を制御するクロックCK−Pのレベルはグランドレベルにし、NMOSトランジスタのゲート端子を制御するクロックCK−Nのレベルのみを電源電圧レベルより高くすることとしてもよい。   Further, the level of the clock for controlling the gate terminals of the PMOS transistor and NMOS transistor constituting the fourth switch unit SW4 is set such that only the level of the clock CK-P for controlling the gate terminal of the PMOS transistor is lower than the ground level. The potential of the clock CK-N for controlling the gate terminal of the transistor may be the power supply voltage level, the level of the clock CK-P for controlling the gate terminal of the PMOS transistor is set to the ground level, and the clock for controlling the gate terminal of the NMOS transistor. Only the level of CK-N may be higher than the power supply voltage level.

つまり、1)CK−P<GNDかつCK−N>VDD、2)CK−P<GNDかつCK−N=VDD、3)CK−P=GNDかつCK−N>VDDのいずれの関係であってもよい。
このような構成により、第1のスイッチユニットSW1及び第2のスイッチSW2の接続時において複数のサンプリング容量素子がデジタル入力信号を構成する複数のビット信号の信号レベルに応じてそれぞれ充電される。その後、第1のスイッチユニットSW1及び第2のスイッチSW2が切断され、第3のスイッチSW3及び第4のスイッチユニットSW4が接続されると、サンプリング容量素子Csと積分容量素子Ciと演算増幅器12との間の電気経路が形成され、サンプリング容量素子Csの充電電圧に応じた電圧を演算増幅器がアナログ出力信号として出力する。
That is, 1) CK-P <GND and CK-N> VDD, 2) CK-P <GND and CK-N = VDD, and 3) CK-P = GND and CK-N> VDD. Also good.
With such a configuration, when the first switch unit SW1 and the second switch SW2 are connected, the plurality of sampling capacitors are charged according to the signal levels of the plurality of bit signals constituting the digital input signal. After that, when the first switch unit SW1 and the second switch SW2 are disconnected and the third switch SW3 and the fourth switch unit SW4 are connected, the sampling capacitor element Cs, the integration capacitor element Ci, the operational amplifier 12, Is formed, and the operational amplifier outputs a voltage corresponding to the charging voltage of the sampling capacitor Cs as an analog output signal.

このとき、第3のスイッチSW3と第4のスイッチユニットSW4のオン抵抗をRsw3,Rsw4とすると、アナログ出力信号はCi,Cs及びRsw3,Rsw4の直列接続による時定数(Rsw3+Rsw4)*Ci*Cs/(Ci+Cs)に依存した過渡特性を示す。ここで、本発明の構成では第4のスイッチユニットSW4を構成するPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタをオンする際に、PMOSトランジスタのゲート端子を制御するクロックCK−Pのレベルをグランドレベルより低く、かつ、NMOSトランジスタのゲート端子を制御するクロックCK−Nのレベルを電源電圧レベルより高くすることで、第4のスイッチユニットSW4のオン抵抗Rsw4が、アナログ出力信号Voutのレベルに対して変化する変動幅が小さくなるよう調整することができるため、歪の発生を抑制することができる。   At this time, assuming that the on-resistances of the third switch SW3 and the fourth switch unit SW4 are Rsw3 and Rsw4, the analog output signal is a time constant (Rsw3 + Rsw4) * Ci * Cs / by serial connection of Ci, Cs and Rsw3, Rsw4. The transient characteristic depending on (Ci + Cs) is shown. Here, in the configuration of the present invention, when turning on the PMOS transistor and the NMOS transistor constituting the fourth switch unit SW4, the level of the clock CK-P for controlling the gate terminal of the PMOS transistor is lower than the ground level, and By making the level of the clock CK-N for controlling the gate terminal of the NMOS transistor higher than the power supply voltage level, the fluctuation range in which the on-resistance Rsw4 of the fourth switch unit SW4 changes with respect to the level of the analog output signal Vout is increased. Since it can be adjusted to be small, the occurrence of distortion can be suppressed.

また、新たなスイッチや素子を信号経路に追加することなく、また、デジタル・アナログ変換器において許容される応答速度に影響を与えることなく、アナログ出力信号の歪の発生を防止することができる。
つまり、図7に示したデジタル・アナログ変換器は、スイッチトキャパシタ型のデジタル・アナログ変換器であって、デジタル入力信号を構成する複数のビット信号がそれぞれ入力される複数の入力端子Di(i=1〜N)と、複数の入力端子Diに対応して設けられた複数のサンプリング容量素子Csi(i=1〜N)を備えている。サンプリング容量素子Csiは、対応する入力端子Diから入力されるビット信号の信号レベル(電圧Vref+またはVref−)に応じて第1基準電圧Vr1まで充電される。複数のビット信号がそれぞれ入力される複数の入力端子Diに対応する複数のサンプリング容量素子Csiの一方の端子との間には、接続及び切断を切り替える第1のスイッチユニットSW1i(i=1〜N)が、また、第1基準電圧源Vr1とサンプリング容量素子Csiの他方の端子との間には、接続及び切断を切り替える第2のスイッチSW2が設けられており、各スイッチはMOSトランジスタにより構成されている。
In addition, distortion of the analog output signal can be prevented without adding a new switch or element to the signal path and without affecting the response speed allowed in the digital / analog converter.
That is, the digital-to-analog converter shown in FIG. 7 is a switched capacitor type digital-to-analog converter, and a plurality of input terminals Di (i = i = 10) to which a plurality of bit signals constituting a digital input signal are respectively input. 1 to N) and a plurality of sampling capacitance elements Csi (i = 1 to N) provided corresponding to the plurality of input terminals Di. The sampling capacitor Csi is charged to the first reference voltage Vr1 according to the signal level (voltage Vref + or Vref−) of the bit signal input from the corresponding input terminal Di. A first switch unit SW1i (i = 1 to N) that switches between connection and disconnection with one terminal of a plurality of sampling capacitor elements Csi corresponding to a plurality of input terminals Di to which a plurality of bit signals are respectively input. However, a second switch SW2 for switching between connection and disconnection is provided between the first reference voltage source Vr1 and the other terminal of the sampling capacitor Csi, and each switch is constituted by a MOS transistor. ing.

また、デジタル・アナログ変換器は、サンプリング容量素子Csiの充電電圧に基づいてアナログ出力信号Voutを出力する演算増幅器(オペアンプ)を備えている。演算増幅器の反転入力端子にはサンプリング容量素子Csiが、演算増幅器の非反転入力端子には第2基準電圧源Vr2が印加される。なお、第2基準電圧源Vr1は第1基準電圧源Vr2と同じ(Vr1=Vr2)でもよい。   Further, the digital / analog converter includes an operational amplifier (op-amp) that outputs an analog output signal Vout based on the charging voltage of the sampling capacitor Csi. The sampling capacitor Csi is applied to the inverting input terminal of the operational amplifier, and the second reference voltage source Vr2 is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier. The second reference voltage source Vr1 may be the same as the first reference voltage source Vr2 (Vr1 = Vr2).

サンプリング容量素子Csiは、すべて同一の容量(Cs1=Cs2=…=CsN)を有することとしてもよいし、各サンプリング容量素子Csiの容量比がバイナリ比(2i−1倍)となるような容量(Csi=2i−1Cs(i−1))を有することとしてもよい。
また、デジタル・アナログ変換器は、サンプリング容量素子Csiの一方の端子と演算増幅器の出力端子との間に設けられた第4のスイッチユニットSW4i(i=1〜N)、およびサンプリング容量素子Csiの他方の端子と演算増幅器の反転入力端子との間に設けられた第3のスイッチSW3を含んでいる。
The sampling capacitance elements Csi may all have the same capacitance (Cs1 = Cs2 =... = CsN), or a capacitance such that the capacitance ratio of each sampling capacitance element Csi is a binary ratio (2 i-1 times). (Csi = 2 i-1 Cs (i-1)) may be included.
The digital / analog converter includes a fourth switch unit SW4i (i = 1 to N) provided between one terminal of the sampling capacitor Csi and the output terminal of the operational amplifier, and the sampling capacitor Csi. A third switch SW3 provided between the other terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier is included.

デジタル入力信号を構成する複数のビット信号がそれぞれ入力される複数の入力端子Di、サンプリング容量素子Csi、第1のスイッチユニットSW1i、および第4のスイッチユニットSW4iはそれぞれ同じ数(N)ずつ備えている。
第1のスイッチユニットSW1i(i=1〜N)を総称してSW1、第4のスイッチユニットSW4i(i=1〜N)を総称してSW4とし、具体的に説明する。第1のスイッチユニットSW1及び第2のスイッチSW2が接続することにより、入力端子Diから入力されるビット信号の信号レベルに応じてサンプリング容量素子Csiが第1準電圧源Vr1まで充電される(第1期間)。次に、第1のスイッチユニットSW1および第2のスイッチSW2が切断され、かつ、第3のスイッチSW3および第4スイッチユニットSW4が接続することにより、サンプリング容量素子Csiの充電電圧に基づいてアナログ出力信号Voutが変化する(第2期間)。第1期間と第2期間とは周期的に交互に行われる。このように、本実施形態のデジタル・アナログ変換器1は積分型のデジタル・アナログ変換器を構成している。
A plurality of input terminals Di, a sampling capacitor Csi, a first switch unit SW1i, and a fourth switch unit SW4i to which a plurality of bit signals constituting a digital input signal are respectively input are provided in the same number (N). Yes.
The first switch unit SW1i (i = 1 to N) will be collectively referred to as SW1, and the fourth switch unit SW4i (i = 1 to N) will be collectively referred to as SW4. When the first switch unit SW1 and the second switch SW2 are connected, the sampling capacitor Csi is charged to the first quasi-voltage source Vr1 according to the signal level of the bit signal input from the input terminal Di (first voltage source Vr1). 1 period). Next, the first switch unit SW1 and the second switch SW2 are disconnected, and the third switch SW3 and the fourth switch unit SW4 are connected, so that an analog output is made based on the charging voltage of the sampling capacitor Csi. The signal Vout changes (second period). The first period and the second period are alternately performed periodically. Thus, the digital / analog converter 1 of the present embodiment constitutes an integral type digital / analog converter.

第2期間において、第3のスイッチSW3、第4スイッチユニットSW4、サンプリング容量素子Csi及び積分容量素子Ciは直列に接続され、閉ループを形成している。第3のスイッチSW3を構成するMOSトランジスタのオン抵抗をRsw3、および第4のスイッチユニットSW4を構成する全てのMOSトランジスタの合成オン抵抗をRsw4とすると、閉ループの時定数は(Rsw3+Rsw4)*Ci*Cs/(Ci+Cs)となり、アナログ出力信号Voutはこの閉ループの時定数に依存した過渡特性を示す。   In the second period, the third switch SW3, the fourth switch unit SW4, the sampling capacitor element Csi, and the integration capacitor element Ci are connected in series to form a closed loop. If the on-resistance of the MOS transistor constituting the third switch SW3 is Rsw3 and the combined on-resistance of all the MOS transistors constituting the fourth switch unit SW4 is Rsw4, the closed loop time constant is (Rsw3 + Rsw4) * Ci * Cs / (Ci + Cs), and the analog output signal Vout exhibits a transient characteristic depending on the time constant of the closed loop.

ここで、第4のスイッチユニットSW4を構成するMOSトランジスタのオン抵抗Rsw4についてより詳しく説明する。第4のスイッチユニットSW4は、PMOSトランジスタとNMOSトランジスタとで構成される。これらのMOSトランジスタは、制御端子であるゲート端子と主端子であるソース端子又はドレイン端子間の電圧がMOSトランジスタの閾値電圧を超えて高くなるほどオン抵抗値が低くなる特性(オン抵抗値の電圧依存性)を有している。従って、本実施例の第2期間において、第4のスイッチユニットSW4が接続された状態では、第4のスイッチユニットSW4を構成するMOSトランジスタのソース端子及びドレイン端子がアナログ出力信号Voutの電位となるため、オン抵抗値がアナログ出力信号Voutの電位に依存して変化する。   Here, the on-resistance Rsw4 of the MOS transistor constituting the fourth switch unit SW4 will be described in more detail. The fourth switch unit SW4 includes a PMOS transistor and an NMOS transistor. These MOS transistors have a characteristic that the on-resistance value decreases as the voltage between the gate terminal as the control terminal and the source terminal or drain terminal as the main terminal exceeds the threshold voltage of the MOS transistor (the voltage dependence of the on-resistance value). ). Therefore, in the second period of this embodiment, when the fourth switch unit SW4 is connected, the source terminal and the drain terminal of the MOS transistor constituting the fourth switch unit SW4 become the potential of the analog output signal Vout. Therefore, the on-resistance value changes depending on the potential of the analog output signal Vout.

さらに、第4のスイッチユニットSW4のオン抵抗Rsw4について詳しく説明する。第4のスイッチユニットSW4を構成するPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタの閾値電圧をそれぞれVth_PおよびVth_Nとし、本実施例の第2期間におけるPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタのゲート端子の電位をVG_P及びVG_Nとすると、第4のスイッチユニットSW4を構成するMOSトランジスタのソース(ドレイン)端子の電位であるアナログ出力信号Voutの電位が、VG_P−Vth_P、およびVG_N−Vth_Nに近づいたとき、図5の“c”及び“a”に示すように、急激にオン抵抗値が高くなる特性を持っており、この特性によって、オン抵抗Rsw4の変動幅が大きくなっている。   Further, the on-resistance Rsw4 of the fourth switch unit SW4 will be described in detail. Assuming that the threshold voltages of the PMOS transistor and NMOS transistor constituting the fourth switch unit SW4 are Vth_P and Vth_N, respectively, and the potentials of the gate terminals of the PMOS transistor and NMOS transistor in the second period of this embodiment are VG_P and VG_N, respectively. When the potential of the analog output signal Vout, which is the potential of the source (drain) terminal of the MOS transistor constituting the switch unit SW4 of FIG. 4, approaches VG_P-Vth_P and VG_N-Vth_N, "c" and "a" in FIG. As shown in FIG. 2, the on-resistance value suddenly increases, and the fluctuation range of the on-resistance Rsw4 is increased due to this characteristic.

一方、第3スイッチSW3を構成するMOSトランジスタのオン抵抗Rsw3については、本実施形態の第2期間において、第3スイッチSW3を構成するMOSトランジスタのソース端子及びドレイン端子の電位が信号レベルによって変化しないため、オン抵抗値は一定の値となる。
閉ループの時定数は(Rsw3+Rsw4)*Ci*Cs/(Ci+Cs)であり、Rsw4がアナログ出力信号Voutの電位に依存して変化することに伴って、閉ループの時定数も変化し、アナログ出力信号Voutの過渡特性はVoutの電位に依存して変化し、歪の発生につながる。
On the other hand, regarding the on-resistance Rsw3 of the MOS transistor constituting the third switch SW3, the potentials of the source terminal and the drain terminal of the MOS transistor constituting the third switch SW3 do not change depending on the signal level in the second period of the present embodiment. Therefore, the on-resistance value is a constant value.
The time constant of the closed loop is (Rsw3 + Rsw4) * Ci * Cs / (Ci + Cs). As Rsw4 changes depending on the potential of the analog output signal Vout, the time constant of the closed loop also changes, and the analog output signal Vout The transient characteristics change depending on the potential of Vout, leading to the generation of distortion.

本実施例では、クロックを発生するコントロールクロック発生器11の内部の、第4のスイッチユニットSW4の制御クロック発生回路に、図8に示すような第1のレベル調整回路13a及び第2のレベル調整回路13bを備えている。第1のレベル調整回路13aは、本実施例の第2期間における第4のスイッチユニットSW4を構成するPMOSのゲート端子のレベルVG_P、すなわち、制御クロックCK−Pの"L"レベルを調整する回路であり、第2のレベル調整回路13bは、本実施例の第2期間における第4のスイッチユニットSW4を構成するNMOSトランジスタのゲート端子のレベルVG_N、すなわち、制御クロックCK−Nの"H"レベルを調整する回路である。   In the present embodiment, the control clock generator 11 of the fourth switch unit SW4 in the control clock generator 11 for generating a clock includes a first level adjusting circuit 13a and a second level adjusting circuit as shown in FIG. A circuit 13b is provided. The first level adjustment circuit 13a adjusts the level VG_P of the PMOS gate terminal constituting the fourth switch unit SW4 in the second period of this embodiment, that is, the “L” level of the control clock CK-P. The second level adjustment circuit 13b is the level VG_N of the gate terminal of the NMOS transistor constituting the fourth switch unit SW4 in the second period of the present embodiment, that is, the “H” level of the control clock CK-N. It is a circuit that adjusts.

図9(a),(b)は、図8に示した制御クロック発生回路において、第1のレベル調整回路を示す図である。図9(a)はCK4’="L"の場合で、図9(b)はCK4’="H"の場合を示している。
図8に示すCK4’とは、本実施例の第2期間において"H"レベルとなるクロックであり、図9に示す第1のレベル調整回路13aには、CK4’を反転したクロックCK4N’が入力される。第1のレベル調整回路13aは、入力CK4N’と接続される容量素子CP、容量素子CPの他方の端子CKP’と第3の基準電圧Vr3との接続及び切断を切り替えるスイッチ、容量素子CPの他方の端子CKP’と出力端CK−Pとの接続及び切断を切り替えるスイッチ、出力端CK−Pと電源電圧VDDとの接続及び切断を切り替えるスイッチを備えている。第3の基準電圧Vr3のレベルは電源電圧VDD以下とする。
FIGS. 9A and 9B are diagrams showing a first level adjustment circuit in the control clock generation circuit shown in FIG. FIG. 9A shows a case where CK4 ′ = “L”, and FIG. 9B shows a case where CK4 ′ = “H”.
CK4 ′ shown in FIG. 8 is a clock that becomes “H” level in the second period of this embodiment, and the first level adjustment circuit 13a shown in FIG. 9 has a clock CK4N ′ obtained by inverting CK4 ′. Entered. The first level adjustment circuit 13a includes a capacitive element CP connected to the input CK4N ′, a switch that switches connection and disconnection between the other terminal CKP ′ of the capacitive element CP and the third reference voltage Vr3, and the other of the capacitive element CP. A switch for switching connection and disconnection between the terminal CKP ′ and the output terminal CK-P, and a switch for switching connection and disconnection between the output terminal CK-P and the power supply voltage VDD. The level of the third reference voltage Vr3 is set to the power supply voltage VDD or lower.

図9(a)に本実施例の第2期間以外のCK4’が"L"となる期間の状態を示す。このとき、入力CK4N’は"H"レベル、すなわち、電源電圧VDDのレベルとなる。この間、容量素子CPの他方の端子CKP’と第3の基準電圧Vr3とが接続され、容量素子CPの両端にはVDD−Vr3の電位差が生じる。また、出力端CK−Pは、容量素子CPの他方の端子CKP’とは切断されて電源電圧VDDと接続されており、VDDのレベルを出力する。   FIG. 9A shows a state in a period in which CK4 'is "L" other than the second period of the present embodiment. At this time, the input CK4N 'becomes "H" level, that is, the level of the power supply voltage VDD. During this time, the other terminal CKP ′ of the capacitive element CP is connected to the third reference voltage Vr3, and a potential difference of VDD−Vr3 is generated between both ends of the capacitive element CP. The output terminal CK-P is disconnected from the other terminal CKP 'of the capacitive element CP and connected to the power supply voltage VDD, and outputs the level of VDD.

次に、図9(b)に本実施例の第2期間のCK4’が"H"となる期間の状態を示す。このとき、入力CK4N’は"L"レベル、すなわち、グランドVSSのレベルとなる。このとき、容量素子CPの他方の端子CKP’と第3の基準電圧Vr3、および、出力端CK−Pと電源電圧VDDとは切断され、容量素子CPの他方の端子CKP’と出力端CK−Pとが接続される。ここで、容量素子CPの電荷は理想的には保持されるため、CKP’はVSS−(VDD−Vr3)のレベルとなる。したがって、出力端CK−PはグランドVSSのレベルより低いVSS−(VDD−Vr3)のレベルを出力する。   Next, FIG. 9B shows a state in which the CK4 'in the second period of this embodiment is "H". At this time, the input CK4N ′ is at the “L” level, that is, the level of the ground VSS. At this time, the other terminal CKP ′ of the capacitive element CP and the third reference voltage Vr3, and the output terminal CK-P and the power supply voltage VDD are disconnected, and the other terminal CKP ′ and the output terminal CK− of the capacitive element CP are disconnected. P is connected. Here, since the charge of the capacitive element CP is ideally held, CKP ′ is at a level of VSS− (VDD−Vr3). Therefore, the output terminal CK-P outputs a level of VSS- (VDD-Vr3) lower than the level of the ground VSS.

以上のように、第1のレベル調整回路13aは、第4のスイッチユニットSW4を構成するPMOSトランジスタのゲート端子を制御するクロックCK−Pの"H"レベルを電源電圧VDDのレベルで出力し、"L"レベルをグランドVSSのレベルより低いレベルで出力する機能を有している。なお、図9は、第1のレベル調整回路13aの一例であり、同様の機能を有する他の回路で第1のレベル調整回路を構成することとしてもよい。   As described above, the first level adjustment circuit 13a outputs the “H” level of the clock CK-P that controls the gate terminal of the PMOS transistor constituting the fourth switch unit SW4 at the level of the power supply voltage VDD. It has a function of outputting the “L” level at a level lower than the level of the ground VSS. FIG. 9 is an example of the first level adjustment circuit 13a, and the first level adjustment circuit may be configured by other circuits having the same function.

図10(a),(b)は、図8に示した制御クロック発生回路において、第2のレベル調整回路を示す図で、図10(a)はCK4’="L"の場合で、図10(b)はCK4’="H"の場合を示している。
図8に示す第2のレベル調整回路13bには、本実施例の第2期間において"H"レベルとなるクロックCK4’が入力される。第2のレベル調整回路13bは、入力CK4’と接続される容量素子CN、容量素子CNの他方の端子CKN’と第4の基準電圧Vr4との接続及び切断を切り替えるスイッチ、容量素子CPの他方の端子CKN’と出力端CK−Nとの接続及び切断を切り替えるスイッチ、出力端CK−NとグランドVSSとの接続及び切断を切り替えるスイッチを備えている。第4の基準電圧Vr4のレベルはグランドVSSのレベル以上とする。
10A and 10B are diagrams showing the second level adjustment circuit in the control clock generation circuit shown in FIG. 8, and FIG. 10A shows the case where CK4 ′ = “L”. 10 (b) shows a case where CK4 ′ = “H”.
The second level adjustment circuit 13b shown in FIG. 8 receives a clock CK4 ′ that becomes “H” level in the second period of this embodiment. The second level adjustment circuit 13b includes a capacitive element CN connected to the input CK4 ′, a switch that switches connection and disconnection between the other terminal CKN ′ of the capacitive element CN and the fourth reference voltage Vr4, and the other of the capacitive element CP. A switch for switching connection and disconnection between the terminal CKN ′ and the output terminal CK-N, and a switch for switching connection and disconnection between the output terminal CK-N and the ground VSS. The level of the fourth reference voltage Vr4 is not less than the level of the ground VSS.

図10(a)に本実施例の第2期間以外のCK4’が"L"となる期間の状態を示す。このとき、入力CK4’はグランドVSSのレベルとなる。この間、容量素子CNの他方の端子CKN’と第4の基準電圧Vr4とが接続され、容量素子CNの両端にはVr4−VSSの電位差が生じる。また、出力端CK−Nは、容量素子CNの他方の端子CKN’とは切断されてグランドVSSと接続されており、VSSのレベルを出力する。   FIG. 10A shows a state in which the CK 4 ′ is “L” other than the second period of the present embodiment. At this time, the input CK4 'is at the level of the ground VSS. During this time, the other terminal CKN 'of the capacitive element CN and the fourth reference voltage Vr4 are connected, and a potential difference of Vr4-VSS is generated at both ends of the capacitive element CN. The output terminal CK-N is disconnected from the other terminal CKN ′ of the capacitor CN and connected to the ground VSS, and outputs the level of VSS.

次に、図10(b)に本実施例の第2期間のCK4’が"H"となる期間の状態を示す。このとき、入力は電源電圧VDDのレベルとなる。このとき、容量素子CNの他方の端子CKN’と第4の基準電圧Vr4、および、出力端CK−NとグランドVSSとは切断され、容量素子CNの他方の端子CKN’と出力端CK−Nとが接続される。ここで、容量素子CNの電荷は理想的には保持されるため、CKN’はVDD+(Vr4−VSS)のレベルとなる。したがって、出力端CK−Nは電源電圧VDDのレベルより高いVDD+(Vr4−VSS)のレベルを出力する。   Next, FIG. 10B shows a state in which the CK4 'in the second period of this embodiment is "H". At this time, the input is at the level of the power supply voltage VDD. At this time, the other terminal CKN ′ and the fourth reference voltage Vr4 of the capacitor element CN and the output terminal CK-N and the ground VSS are disconnected, and the other terminal CKN ′ and the output terminal CK-N of the capacitor element CN. And are connected. Here, since the charge of the capacitor CN is ideally held, CKN ′ is at a level of VDD + (Vr4−VSS). Therefore, the output terminal CK-N outputs a level of VDD + (Vr4-VSS) higher than the level of the power supply voltage VDD.

以上のように、第2のレベル調整回路13bは、第4のスイッチユニットSW4を構成するNMOSトランジスタのゲート端子を制御するクロックCK−Nの"L"レベルをグランドVSSのレベルで出力し、"H"レベルを電源電圧VDDのレベルより高いレベルで出力する機能を有している。なお、図10は、第2のレベル調整回路の一例であり、同様の機能を有する他の回路で第2のレベル調整回路を構成することとしてもよい。   As described above, the second level adjustment circuit 13b outputs the "L" level of the clock CK-N that controls the gate terminal of the NMOS transistor constituting the fourth switch unit SW4 at the level of the ground VSS. It has a function of outputting the H "level at a level higher than the level of the power supply voltage VDD. FIG. 10 is an example of the second level adjustment circuit, and the second level adjustment circuit may be configured by another circuit having the same function.

図7に示したコントロールクロック発生器11の内部の、第4のスイッチユニットSW4の制御クロック発生回路には、第1のレベル調整回路13aのみを備え、PMOSトランジスタのゲート端子のレベルVG_Pのみをグランドレベルより低くし、NMOSトランジスタのゲート端子のレベルVG_Nは電源電圧レベルとしてもよい。あるいは、第2のレベル調整回路13bのみを備え、PMOSトランジスタのゲート端子のレベルVG_Pはグランドレベルにしておき、NMOSトランジスタのゲート端子のレベルVG_Nのみを電源電圧レベルより高くすることとしてもよい。あるいは、第1のレベル調整回路及び第2のレベル調整回路の両方とも備え、PMOSトランジスタのゲート端子のレベルVG_Pをグランドレベルより低く、かつ、NMOSトランジスタのゲート端子のレベルVG_Nを電源電圧レベルより高くすることとしてもよい。   The control clock generation circuit of the fourth switch unit SW4 in the control clock generator 11 shown in FIG. 7 includes only the first level adjustment circuit 13a, and only the level VG_P of the gate terminal of the PMOS transistor is grounded. The level VG_N of the gate terminal of the NMOS transistor may be a power supply voltage level. Alternatively, only the second level adjustment circuit 13b may be provided, the level VG_P of the gate terminal of the PMOS transistor may be set to the ground level, and only the level VG_N of the gate terminal of the NMOS transistor may be set higher than the power supply voltage level. Alternatively, both the first level adjustment circuit and the second level adjustment circuit are provided, the level VG_P of the gate terminal of the PMOS transistor is lower than the ground level, and the level VG_N of the gate terminal of the NMOS transistor is higher than the power supply voltage level. It is good to do.

図11(a),(b)は、図10(a),(b)に示したMOSトランジスタのコントロールクロック波形を示す図である。一例として、PMOSトランジスタのゲート端子のレベルVG_Pをグランドレベルより低く、かつ、NMOSトランジスタのゲート端子のレベルVG_Nを電源電圧レベルより高くした場合を示している。上述したように、アナログ出力信号Voutの電位がVG_P−Vth_P、および、VG_N−Vth_Nに近づいたとき、第4のスイッチユニットSW4のオン抵抗Rsw4は急激に高くなる。   11 (a) and 11 (b) are diagrams showing control clock waveforms of the MOS transistors shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b). As an example, the case where the level VG_P of the gate terminal of the PMOS transistor is lower than the ground level and the level VG_N of the gate terminal of the NMOS transistor is higher than the power supply voltage level is shown. As described above, when the potential of the analog output signal Vout approaches VG_P-Vth_P and VG_N-Vth_N, the on-resistance Rsw4 of the fourth switch unit SW4 increases rapidly.

図12は、容量素子Csと出力端子Voutとを接続するスイッチSW4を構成するMOSトランジスタのオン抵抗値Rsw4の変化をグラフに示す図である。ここで、本実施例においては、従来技術よりもVG_Pをより低いレベルに、VG_Nをより高いレベルにすることで、図12に示した“a”及び“c”に示すように、急激にオン抵抗値が高くなる点をアナログ信号出力Voutの最大振幅範囲外にシフトさせ、アナログ信号出力Voutの最大振幅範囲内でのオン抵抗Rsw4の変動幅を小さく抑制することができる。   FIG. 12 is a graph showing changes in the on-resistance value Rsw4 of the MOS transistor constituting the switch SW4 connecting the capacitive element Cs and the output terminal Vout. Here, in this embodiment, by setting VG_P to a lower level and VG_N to a higher level than in the prior art, as shown in “a” and “c” shown in FIG. The point where the resistance value becomes high can be shifted outside the maximum amplitude range of the analog signal output Vout, and the fluctuation range of the on-resistance Rsw4 within the maximum amplitude range of the analog signal output Vout can be suppressed small.

図13は、図12に示したMOSトランジスタのオン抵抗値Rsw4が最大値“a”,最小値“b”の状態における、出力端子Voutの過渡特性を拡大してグラフに示した図である。これにより、図13に示すように、アナログ信号出力Voutのオン抵抗Rsw4に依存した変化を抑制し、歪の発生を抑制することができる。
つまり、図13に示した曲線La、曲線Lbから明らかなように、曲線La、曲線Lbとの間に生じる長さd1は、図6に示したデジタル−アナログ変換器100の曲線La、曲線Lbとの間に生じる長さdよりも短くなっている。したがって、本実施例は、オン抵抗値Rsw4の変化によるアナログ出力信号の過渡特性の変化を抑制し、歪の発生を抑制することができる。
FIG. 13 is an enlarged graph showing the transient characteristics of the output terminal Vout when the on-resistance value Rsw4 of the MOS transistor shown in FIG. 12 is the maximum value “a” and the minimum value “b”. Thereby, as shown in FIG. 13, the change depending on the ON resistance Rsw4 of the analog signal output Vout can be suppressed, and the occurrence of distortion can be suppressed.
That is, as is apparent from the curves La and Lb shown in FIG. 13, the length d1 generated between the curves La and Lb is the curves La and Lb of the digital-analog converter 100 shown in FIG. Shorter than the length d generated between the two. Therefore, the present embodiment can suppress the change in the transient characteristic of the analog output signal due to the change in the on-resistance value Rsw4 and suppress the occurrence of distortion.

また、本実施例において、演算増幅器12の出力端子と反転入力端子との間に積分用容量素子260を設けないこととしてもよい。その場合、サミングノードスイッチ230を抵抗に置き換えてもよい。
このように、本実施例は、第4のスイッチユニットSW4のゲート端子、および、コントロールクロック発生器11の内部の第4のスイッチユニットSW4の制御クロック発生回路のみをグランドレベルより低いレベル、あるいは、電源電圧レベルより高いレベルで動作させ、それ以外の回路については従来と同様にグランドレベル、あるいは、電源電圧レベルで動作させる手法であり、新たなスイッチや素子を信号伝達経路に追加することなく歪の発生を防止することが可能である。また、デジタル・アナログ変換器において許容される応答速度に弊害を与えることなく、アナログ出力信号の歪の発生を防止することができる。
In this embodiment, the integrating capacitive element 260 may not be provided between the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier 12. In that case, the summing node switch 230 may be replaced with a resistor.
Thus, in the present embodiment, only the gate terminal of the fourth switch unit SW4 and the control clock generation circuit of the fourth switch unit SW4 inside the control clock generator 11 are set to a level lower than the ground level, or This is a method of operating at a level higher than the power supply voltage level, and operating the other circuits at the ground level or the power supply voltage level in the same manner as in the past, and distorts without adding a new switch or element to the signal transmission path. Can be prevented. Further, it is possible to prevent the distortion of the analog output signal from occurring without adversely affecting the response speed allowed in the digital / analog converter.

図14は、本発明に係るデジタル・アナログ変換器の実施例2を説明するための回路構成図である。図中符号21はコントロールクロック発生器、22は演算増幅器を示している。なお、図7に示した構成要素と同じ機能を有する構成要素には同等の符号を付してある。
本発明に係るデジタル・アナログ変換器300(300A,300B)は、スイッチのオン抵抗値によるアナログ出力信号の歪みの発生を抑制することが可能なデジタル・アナログ変換器である。
FIG. 14 is a circuit configuration diagram for explaining Example 2 of the digital-analog converter according to the present invention. In the figure, reference numeral 21 denotes a control clock generator, and 22 denotes an operational amplifier. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component which has the same function as the component shown in FIG.
The digital / analog converter 300 (300A, 300B) according to the present invention is a digital / analog converter capable of suppressing the occurrence of distortion of the analog output signal due to the on-resistance value of the switch.

複数の入力端子D1a乃至DNa,D1b乃至DNbは、デジタル信号を構成する複数のビット信号がそれぞれ入力される。また、複数のサンプリング容量素子部350a,350b(Csa,Csb)は、複数の入力端子D1a乃至DNa,D1b乃至DNbに対応して設けられている。
また、複数の第1のスイッチユニット310a,310b(SW1a,SW1b)は、複数のサンプリング容量素子部Csa,Csbの一方の端子と対応する複数の入力端子D1a乃至DNa,D1b乃至DNbとの接続及び切断を切り替える。また、複数の第2のスイッチ320a,320b(SW2a,SW2b)は、複数のサンプリング容量素子部Csa,Csbの他方の端子と基準電圧源Vr1a,Vr1bとの接続及び切断を切り替える。
The plurality of input terminals D1a to DNa and D1b to DNb are inputted with a plurality of bit signals constituting a digital signal, respectively. The plurality of sampling capacitor elements 350a and 350b (Csa and Csb) are provided corresponding to the plurality of input terminals D1a to DNa and D1b to DNb.
The plurality of first switch units 310a, 310b (SW1a, SW1b) are connected to one terminal of the plurality of sampling capacitor elements Csa, Csb and the plurality of input terminals D1a to DNa, D1b to DNb. Switch disconnection. The plurality of second switches 320a and 320b (SW2a and SW2b) switch connection and disconnection between the other terminals of the plurality of sampling capacitor elements Csa and Csb and the reference voltage sources Vr1a and Vr1b.

また、演算増幅器22は、非反転入力端子(+)又は反転入力端子(−)に基準電圧源Vr1a,Vr1bが印加される。
また、複数の第3のスイッチ330a,330b(SW3a,SW3b)は、第1のスイッチユニットSW1a,SW1bの切り替えにおける切断及び接続に応じて、複数のサンプリング容量素子部Csa,Csbの他方の端子と演算増幅器22の反転入力端子(−)との接続及び切断並びに複数のサンプリング容量素子部Csa,Csbの他方の端子と積分容量素子Ciの一方の端子との接続及び切断を切り替える。
In the operational amplifier 22, reference voltage sources Vr1a and Vr1b are applied to the non-inverting input terminal (+) or the inverting input terminal (−).
The plurality of third switches 330a and 330b (SW3a and SW3b) are connected to the other terminals of the plurality of sampling capacitor elements Csa and Csb in accordance with disconnection and connection in switching the first switch units SW1a and SW1b. The connection and disconnection with the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 22 and the connection and disconnection between the other terminal of the plurality of sampling capacitor elements Csa and Csb and one terminal of the integrating capacitor element Ci are switched.

また、複数の第4のスイッチユニット340a,340b(SW4a,SW4b)は、複数のサンプリング容量素子部Csa,Csbの一方の端子の相互の接続及び切断並びに複数のサンプリング容量素子部Csa,Csbの一方の端子と演算増幅器22の出力端子との接続及び切断並びに複数のサンプリング容量素子部Csa,Csbと複数の積分容量素子Cia,Cibの他方の端子との接続及び切断を切り替える。   The plurality of fourth switch units 340a and 340b (SW4a and SW4b) are connected to and disconnected from one terminal of the plurality of sampling capacitor elements Csa and Csb and one of the plurality of sampling capacitor elements Csa and Csb. Are switched between connection and disconnection between the first terminal and the output terminal of the operational amplifier 22 and connection and disconnection between the plurality of sampling capacitor elements Csa and Csb and the other terminals of the plurality of integral capacitor elements Cia and Cib.

また、コントロールクロック発生器21は、第1のスイッチユニットSW1a,SW1bと第2のスイッチSW2a,SW2bと第3のスイッチSW3a,SW3b及び第4のスイッチユニットSW4a,SW4bとを制御するためのクロックを発生する。
第4のスイッチユニットSW4a,SW4bを構成するPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタを制御する2つのクロックCK−P,CK−Nについて、それぞれ"L"レベル及び"H"レベルの電位を調節する。
The control clock generator 21 also provides a clock for controlling the first switch units SW1a and SW1b, the second switches SW2a and SW2b, the third switches SW3a and SW3b, and the fourth switch units SW4a and SW4b. Occur.
For the two clocks CK-P and CK-N that control the PMOS transistor and NMOS transistor constituting the fourth switch units SW4a and SW4b, the potentials of the “L” level and “H” level are adjusted.

図14に示されるように、本実施例におけるデジタル・アナログ変換器が上述した実施例2と異なる点は、演算増幅器が差動演算増幅器とされ、2つの入力端子のそれぞれに、実施例1と同様の充電電圧が入力されるように構成されることである。具体的には、差動演算増幅器の反転入力端子には、実施例1と同様の構成(図14において各符号にaを付加して表示する)により、デジタル入力信号を構成するビット信号Diaに応じてサンプリング容量素子Csiaの充電電圧が入力され、差動演算増幅器の非反転出力端子から非反転アナログ出力信号Vout+が出力される。また、差動演算増幅器の非反転入力端子にも実施例1と同様の構成(図14において各符号にbを付加して表示する)により、反転入力端子側と同一のビット信号Dibに応じてサンプリング容量素子Csibの充電電圧が入力され、差動演算増幅器の反転出力端子から反転アナログ出力信号Vout−が出力される。   As shown in FIG. 14, the digital-to-analog converter in the present embodiment is different from the above-described second embodiment in that the operational amplifier is a differential operational amplifier, and each of the two input terminals is connected to the first and second embodiments. The same charging voltage is input. Specifically, the inverting input terminal of the differential operational amplifier has the same configuration as that of the first embodiment (indicated by adding “a” to each symbol in FIG. 14) and displays the bit signal Dia constituting the digital input signal. Accordingly, the charging voltage of the sampling capacitor Csia is input, and the non-inverted analog output signal Vout + is output from the non-inverted output terminal of the differential operational amplifier. Further, the non-inverting input terminal of the differential operational amplifier also has the same configuration as that of the first embodiment (indicated by adding b to each symbol in FIG. 14), and according to the same bit signal Dib as the inverting input terminal side. The charging voltage of the sampling capacitor Csib is input, and the inverted analog output signal Vout− is output from the inverting output terminal of the differential operational amplifier.

このように、完全差動型のデジタル・アナログ変換器を構成することにより、同相ノイズを除去することができ、より高精度にデジタル・アナログ変換を行うことができる。
本実施例において、クロックを発生するコントロールクロック発生器22の内部の、第4のスイッチユニットSW4a,SW4bの制御クロック発生回路に、実施例2と同様の図8に示すような第1のレベル調整回路及び第2のレベル調整回路を備えている。第1のレベル調整回路は、本実施例の第2期間における第4のスイッチユニットSW4a,SW4bを構成するPMOSのゲート端子のレベルVG_P、すなわち、制御クロックCK−Pの"L"レベルを調整する回路であり、第2のレベル調整回路は、本実施例の第2期間における第4のスイッチユニットSW4a,SW4bを構成するNMOSトランジスタのゲート端子のレベルVG_N、すなわち、制御クロックCK−Nの"H"レベルを調整する回路である。
In this way, by configuring a fully differential digital-to-analog converter, in-phase noise can be removed, and digital-to-analog conversion can be performed with higher accuracy.
In this embodiment, the control clock generation circuit of the fourth switch units SW4a and SW4b in the control clock generator 22 for generating a clock is provided with the first level adjustment as shown in FIG. A circuit and a second level adjustment circuit. The first level adjustment circuit adjusts the level VG_P of the PMOS gate terminal constituting the fourth switch units SW4a and SW4b in the second period of the present embodiment, that is, the “L” level of the control clock CK-P. The second level adjustment circuit is a level VG_N of the gate terminal of the NMOS transistor constituting the fourth switch units SW4a and SW4b in the second period of the present embodiment, that is, the control clock CK-N “H” "The circuit that adjusts the level.

第1のレベル調整回路は、第4のスイッチユニットSW4a,SW4bを構成するPMOSトランジスタのゲート端子を制御するクロックCK−Pの"H"レベルを電源電圧VDDのレベルで出力し、"L"レベルをグランドVSSのレベルより低いレベルで出力する機能を有する図9に示したような回路で構成してもよいし、同様の機能を有する他の回路で構成してもよい。   The first level adjustment circuit outputs the “H” level of the clock CK-P that controls the gate terminals of the PMOS transistors constituting the fourth switch units SW4a and SW4b at the level of the power supply voltage VDD, and the “L” level. May be constituted by a circuit as shown in FIG. 9 having a function of outputting at a level lower than the level of the ground VSS, or may be constituted by another circuit having a similar function.

第2のレベル調整回路は、第4のスイッチユニットSW4a,SW4bを構成するNMOSトランジスタのゲート端子を制御するクロックCK−Nの"L"レベルをグランドVSSのレベルで出力し、"L"レベルを電源電圧VDDのレベルより高いレベルで出力する機能を有する図10に示したような回路で構成してもよいし、同様の機能を有する他の回路で構成してもよい。   The second level adjustment circuit outputs the “L” level of the clock CK-N that controls the gate terminals of the NMOS transistors constituting the fourth switch units SW4a and SW4b at the level of the ground VSS, and sets the “L” level. The circuit shown in FIG. 10 having a function of outputting at a level higher than the level of the power supply voltage VDD may be used, or another circuit having a similar function may be used.

図14に示したコントロールクロック発生器22の内部の、第4のスイッチユニットSW4a,SW4bの制御クロック発生回路には、第1のレベル調整回路のみを備え、PMOSトランジスタのゲート端子のレベルVG_Pのみをグランドレベルより低くし、NMOSトランジスタのゲート端子のレベルVG_Nは電源電圧レベルとしてもよい。あるいは、第2のレベル調整回路のみを備え、PMOSトランジスタのゲート端子のレベルVG_Pはグランドレベルにしておき、NMOSトランジスタのゲート端子のレベルVG_Nのみを電源電圧レベルより高くすることとしてもよい。あるいは、第1のレベル調整回路及び第2のレベル調整回路の両方とも備え、PMOSトランジスタのゲート端子のレベルVG_Pをグランドレベルより低く、かつ、NMOSトランジスタのゲート端子のレベルVG_Nを電源電圧レベルより高くすることとしてもよい。   The control clock generation circuit of the fourth switch units SW4a and SW4b inside the control clock generator 22 shown in FIG. 14 includes only the first level adjustment circuit, and only the level VG_P of the gate terminal of the PMOS transistor is provided. The level VG_N of the gate terminal of the NMOS transistor may be set to a power supply voltage level lower than the ground level. Alternatively, only the second level adjustment circuit may be provided, the level VG_P of the gate terminal of the PMOS transistor may be set to the ground level, and only the level VG_N of the gate terminal of the NMOS transistor may be set higher than the power supply voltage level. Alternatively, both the first level adjustment circuit and the second level adjustment circuit are provided, the level VG_P of the gate terminal of the PMOS transistor is lower than the ground level, and the level VG_N of the gate terminal of the NMOS transistor is higher than the power supply voltage level. It is good to do.

本実施例においては、従来技術よりもVG_Pをより低い電位に、VG_Nをより高い電圧にすることで、図12に示した“a”及び“c”に示すように、急激にオン抵抗値が高くなる点をアナログ信号出力Voutの最大振幅範囲外にシフトさせ、アナログ信号出力Voutの最大振幅範囲内でのオン抵抗Rsw4の変動幅を小さく抑制することができる。これにより、アナログ信号出力Voutのオン抵抗Rsw4に依存した変化を抑制し、歪の発生を抑制することができる。   In this example, by setting VG_P to a lower potential and VG_N to a higher voltage than in the prior art, the on-resistance value rapidly increases as indicated by “a” and “c” shown in FIG. It is possible to shift the higher point outside the maximum amplitude range of the analog signal output Vout, and to suppress the fluctuation range of the on-resistance Rsw4 within the maximum amplitude range of the analog signal output Vout. Thereby, the change depending on the on-resistance Rsw4 of the analog signal output Vout can be suppressed, and the occurrence of distortion can be suppressed.

このように、本実施例は、第4のスイッチユニットSW4a,SW4bのゲート端子及びコントロールクロック発生器の内部の第4のスイッチユニットSW4の制御クロック発生回路のみをグランドレベルより低いレベル、あるいは、電源電圧レベルより高いレベルで動作させ、それ以外の回路については従来と同様にグランドレベル、あるいは、電源電圧レベルで動作させる手法であり、新たなスイッチや素子を信号伝達経路に追加することなく歪の発生を防止することが可能である。また、デジタル・アナログ変換器において許容される応答速度に弊害を与えることなく、アナログ出力信号の歪の発生を防止することができる。   As described above, in this embodiment, only the gate terminals of the fourth switch units SW4a and SW4b and the control clock generation circuit of the fourth switch unit SW4 inside the control clock generator are set to a level lower than the ground level or the power supply. This is a method of operating at a level higher than the voltage level, and operating the other circuits at the ground level or the power supply voltage level in the same manner as in the past, and without adding a new switch or element to the signal transmission path, It is possible to prevent the occurrence. Further, it is possible to prevent the distortion of the analog output signal from occurring without adversely affecting the response speed allowed in the digital / analog converter.

1,11,21 コントロールクロック発生器(第1乃至4スイッチ制御クロック発生回路)
2,12,22 演算増幅器
13a(LVLSFT1) CK−Pの"L"レベル調整回路
13b(LVLSFT2) CK−Nの"H"レベル調整回路
100,200,300A,300B デジタル・アナログ変換器
110,210(SW1)、310a(SW1a)、310b(SW1b) 第1スイッチユニット
120,220(SW2),320a(SW2a),320b(SW2b) 第2スイッチ
130,230(SW3),330a(SW3a),330b(SW3b) 第3スイッチ
140,240(SW4),340a(SW4a),340b(SW4b) 第4スイッチユニット
151乃至15N,151乃至25N,351a乃至35Na,351b乃至351b(Csi、Csia、Csib (i=1〜N) サンプリング容量素子
150,250(Cs),350a(Csa),350b(Csb) 全サンプリング容量素子
160,260(Ci),360a(Cia),360b(Cib) 積分容量素子
Vr1 第1基準電圧源
Vr2 第2基準電圧源
Di、Dia、Dib (i=1〜N) 複数のビット信号(デジタル入力信号)
Rsw3、Rsw3a、Rsw3b 第3スイッチの合成オン抵抗
Rsw4、Rsw4a、Rsw4b 第4スイッチの合成オン抵抗
CK1 第1スイッチユニット制御クロック信号
CK2 第2スイッチ制御クロック信号
CK3 第3スイッチ制御クロック信号
CK4 第4スイッチユニット制御クロック信号
Vout、Vout+、Vout− アナログ出力信号
CK−P 第4スイッチユニットを構成するPMOSの制御クロック信号
CK−N 第4スイッチユニットを構成するNMOSの制御クロック信号
VG_P CK−Pの"L"レベル
VG_N CK−Nの"H"レベル
Vr3 LVLSFT1内の第3基準電圧源
Vr4 LVLSFT2内の第4基準電圧源
CP LVLSFT1内の容量素子
CN LVLSFT2内の容量素子
1,11,21 control clock generator (first to fourth switch control clock generation circuit)
2, 12, 22 Operational amplifier 13a (LVLSFT1) CK-P "L" level adjustment circuit 13b (LVLSFT2) CK-N "H" level adjustment circuit 100, 200, 300A, 300B Digital / analog converters 110, 210 (SW1), 310a (SW1a), 310b (SW1b) First switch units 120, 220 (SW2), 320a (SW2a), 320b (SW2b) Second switches 130, 230 (SW3), 330a (SW3a), 330b ( SW3b) Third switches 140, 240 (SW4), 340a (SW4a), 340b (SW4b) Fourth switch units 151 to 15N, 151 to 25N, 351a to 35Na, 351b to 351b (Csi, Csia, Csib (i = 1) N) Sampling capacity 150, 250 (Cs), 350a (Csa), 350b (Csb) All sampling capacitance elements 160, 260 (Ci), 360a (Cia), 360b (Cib) Integration capacitance element Vr1 First reference voltage source Vr2 Second reference voltage Sources Di, Dia, Dib (i = 1 to N) Multiple bit signals (digital input signals)
Rsw3, Rsw3a, Rsw3b Synthetic on resistance Rsw4, Rsw4a, Rsw4b of the third switch Synthetic on resistance CK1 of the fourth switch CK1 First switch unit control clock signal CK2 Second switch control clock signal CK3 Third switch control clock signal CK4 Fourth switch Unit control clock signals Vout, Vout +, Vout- Analog output signal CK-P PMOS control clock signal CK-N constituting the fourth switch unit NMOS control clock signal VG_P CK-P constituting the fourth switch unit "L" “H” level “VG_N CK-N” level Vr3 Third reference voltage source Vr4 in LVLFTFT Fourth reference voltage source CP in LVSFT2 Capacitance element CN in LVLFTFT1 Capacitance element in CLVLSFT2

Claims (6)

スイッチのオン抵抗値によるアナログ出力信号の歪みの発生を抑制することが可能なデジタル・アナログ変換器であって、
デジタル信号を構成する複数のビット信号がそれぞれ入力される複数の入力端子に対応して設けられた複数のサンプリング容量素子からなるサンプリング容量素子部と、
該サンプリング容量素子部に接続された演算増幅部と、
前記サンプリング容量素子部の一端と前記演算増幅部の出力端子との間に接続可能な複数の相補的MOSトランジスタで構成される帰還スイッチ部と、
前記サンプリング容量素子部の他端と前記演算増幅部の入力端子との間に接続可能なサミングノードスイッチ部と、
前記複数の相補的MOSトランジスタのうち一方の導電型の第1のMOSトランジスタのゲート端子に、第1高電圧レベルと該第1高電圧レベルよりも低い第1低電圧レベルとの間で遷移する第1クロックを供給するとともに、前記第1のMOSトランジスタとは他方の導電型の第2のMOSトランジスタのゲート端子に、第2高電圧レベルと該第2高電圧レベルよりも低い第2低電圧レベルとの間で遷移する第2クロックとを供給するコントロールクロック発生器とを備え、
少なくとも前記第1高電圧レベルと、前記第2低電圧レベルを調整できるように構成されていることを特徴とするデジタル・アナログ変換器。
A digital-to-analog converter capable of suppressing the occurrence of distortion of the analog output signal due to the on-resistance value of the switch,
A sampling capacitor element portion composed of a plurality of sampling capacitor elements provided corresponding to a plurality of input terminals to which a plurality of bit signals constituting a digital signal are respectively input;
An operational amplifier connected to the sampling capacitor element;
A feedback switch unit composed of a plurality of complementary MOS transistors connectable between one end of the sampling capacitor element unit and an output terminal of the operational amplifier unit;
A summing node switch unit connectable between the other end of the sampling capacitor unit and an input terminal of the operational amplifier unit;
Transition between the first high voltage level and the first low voltage level lower than the first high voltage level at the gate terminal of the first MOS transistor of one conductivity type among the plurality of complementary MOS transistors. A first clock is supplied, and a second high voltage level and a second low voltage lower than the second high voltage level are applied to the gate terminal of the second MOS transistor having the other conductivity type than the first MOS transistor. A control clock generator for supplying a second clock that transitions between levels,
A digital-to-analog converter characterized in that at least the first high voltage level and the second low voltage level can be adjusted.
前記第1高電圧レベルは、少なくとも電源電圧レベルよりも高いレベルであり、前記第2定電圧レベルは、少なくともグランドレベルよりも低いレベルであることを特徴とする請求項1に記載のデジタル・アナログ変換器。   The digital analog according to claim 1, wherein the first high voltage level is at least higher than a power supply voltage level, and the second constant voltage level is at least lower than a ground level. converter. スイッチのオン抵抗値によるアナログ出力信号の歪みの発生を抑制することが可能なデジタル・アナログ変換器であって、
デジタル信号を構成する複数のビット信号がそれぞれ入力される複数の入力端子と、
前記複数の入力端子に対応して設けられた複数のサンプリング容量素子からなるサンプリング容量素子部と、
前記サンプリング容量素子部の一方の端子と対応する前記複数の入力端子との接続及び切断を切り替える第1のスイッチユニットと、
前記サンプリング容量素子部の他方の端子と第1基準電圧源との接続及び切断を切り替える第2のスイッチと、
非反転入力端子に第2基準電圧源の第2基準電圧が印加された演算増幅器と、
前記第1のスイッチユニットの切り替えにおける切断及び接続に応じて、前記サンプリング容量素子部の前記他方の端子と前記演算増幅器の反転入力端子との接続及び切断並びに前記サンプリング容量素子部の前記他方の端子と積分容量素子の一方の端子との接続及び切断を切り替える第3のスイッチと、
前記サンプリング容量素子部の前記一方の端子の相互の接続及び切断並びに前記サンプリング容量素子部の前記一方の端子と前記演算増幅器の出力端子との接続及び切断並びに前記サンプリング容量素子部と積分容量素子の前記他方の端子との接続及び切断を切り替える第4のスイッチユニットと、
前記第1のスイッチユニットと前記第2のスイッチと前記第3のスイッチ及び前記第4のスイッチユニットとを制御するためのクロックを発生するコントロールクロック発生器と、
前記第4のスイッチユニットを構成する、少なくとも前記第1高電圧レベルを調整できる第1レベル調整回路と、前記第2低電圧レベルを調整できる第2レベル調整回路とを備え、
前記第4のスイッチユニットを構成するPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタを制御する2つのクロックについて、それぞれ"L"レベル及び"H"レベルの電位を調節することを特徴とするデジタル・アナログ変換器。
A digital-to-analog converter capable of suppressing the occurrence of distortion of the analog output signal due to the on-resistance value of the switch,
A plurality of input terminals to which a plurality of bit signals constituting a digital signal are respectively input;
A sampling capacitor element portion comprising a plurality of sampling capacitor elements provided corresponding to the plurality of input terminals;
A first switch unit that switches connection and disconnection with the plurality of input terminals corresponding to one terminal of the sampling capacitor element;
A second switch that switches connection and disconnection between the other terminal of the sampling capacitor element unit and the first reference voltage source;
An operational amplifier in which the second reference voltage of the second reference voltage source is applied to the non-inverting input terminal;
According to disconnection and connection in switching of the first switch unit, connection and disconnection between the other terminal of the sampling capacitor element unit and an inverting input terminal of the operational amplifier, and the other terminal of the sampling capacitor element unit And a third switch for switching between connection and disconnection with one terminal of the integrating capacitance element;
Mutual connection and disconnection of the one terminal of the sampling capacitor element unit, connection and disconnection of the one terminal of the sampling capacitor element unit and the output terminal of the operational amplifier, and connection of the sampling capacitor element unit and the integral capacitor element A fourth switch unit that switches connection and disconnection with the other terminal;
A control clock generator for generating a clock for controlling the first switch unit, the second switch, the third switch, and the fourth switch unit;
A first level adjustment circuit that can adjust at least the first high voltage level, and a second level adjustment circuit that can adjust the second low voltage level, which constitutes the fourth switch unit;
A digital-to-analog converter characterized in that the potentials of "L" level and "H" level are adjusted for two clocks controlling the PMOS transistor and NMOS transistor constituting the fourth switch unit, respectively.
前記第4のスイッチユニットを構成するPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタのゲート端子を制御するクロックのレベルは、前記PMOSトランジスタのゲート端子を制御するクロックのレベルのみをグランドレベルより低くし、前記NMOSトランジスタのゲート端子を制御するクロックの電位は電源電圧レベルとし、前記PMOSトランジスタのゲート端子を制御するクロックのレベルはグランドレベルにし、前記NMOSトランジスタのゲート端子を制御するクロックのレベルのみを電源電圧レベルより高くすることを特徴とする請求項3に記載のデジタル・アナログ変換器。   The clock level for controlling the gate terminals of the PMOS transistor and NMOS transistor constituting the fourth switch unit is such that only the clock level for controlling the gate terminal of the PMOS transistor is lower than the ground level, and the gate of the NMOS transistor is set. The clock potential for controlling the terminal is set to the power supply voltage level, the clock level for controlling the gate terminal of the PMOS transistor is set to the ground level, and only the clock level for controlling the gate terminal of the NMOS transistor is set higher than the power supply voltage level. The digital-to-analog converter according to claim 3. 前記第4のスイッチユニットを構成するPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタのゲート端子を制御するクロックのレベルは、前記PMOSトランジスタのゲート端子を制御するクロックの電位をグランドレベルより低く、かつ、前記NMOSトランジスタのゲート端子を制御するクロックのレベルを電源電圧レベルより高くすることを特徴とする請求項3に記載のデジタル・アナログ変換器。   The level of the clock for controlling the gate terminals of the PMOS transistor and NMOS transistor constituting the fourth switch unit is lower than the ground level for the clock for controlling the gate terminal of the PMOS transistor, and the gate of the NMOS transistor 4. The digital / analog converter according to claim 3, wherein a level of a clock for controlling the terminal is set higher than a power supply voltage level. スイッチのオン抵抗値によるアナログ出力信号の歪みの発生を抑制することが可能なデジタル・アナログ変換器であって、
デジタル信号を構成する複数のビット信号がそれぞれ入力される複数の入力端子と、
前記複数の入力端子に対応して設けられた複数のサンプリング容量素子部と、
前記複数のサンプリング容量素子部の一方の端子と対応する前記複数の入力端子との接続及び切断を切り替える複数の第1のスイッチユニットと、
前記複数のサンプリング容量素子部の他方の端子と基準電圧源との接続及び切断を切り替える複数の第2のスイッチと、
非反転入力端子又は反転入力端子に前記基準電圧源が印加された演算増幅器と、
前記第1のスイッチユニットの切り替えにおける切断及び接続に応じて、前記複数のサンプリング容量素子部の前記他方の端子と前記演算増幅器の反転入力端子との接続及び切断並びに前記複数のサンプリング容量素子部の前記他方の端子と積分容量素子の一方の端子との接続及び切断を切り替える複数の第3のスイッチと、
前記複数のサンプリング容量素子部の前記一方の端子の相互の接続及び切断並びに前記複数のサンプリング容量素子部の前記一方の端子と前記演算増幅器の出力端子との接続及び切断並びに前記複数のサンプリング容量素子部と複数の積分容量素子の前記他方の端子との接続及び切断を切り替える複数の第4のスイッチユニットと、
前記第1のスイッチユニットと前記第2のスイッチと前記第3のスイッチ及び前記第4のスイッチユニットとを制御するためのクロックを発生するコントロールクロック発生器とを備え、
前記第4のスイッチユニットを構成するPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタを制御する2つのクロックについて、それぞれ"L"レベル及び"H"レベルの電位を調節することを特徴とするデジタル・アナログ変換器。
A digital-to-analog converter capable of suppressing the occurrence of distortion of the analog output signal due to the on-resistance value of the switch,
A plurality of input terminals to which a plurality of bit signals constituting a digital signal are respectively input;
A plurality of sampling capacitor elements provided corresponding to the plurality of input terminals;
A plurality of first switch units for switching connection and disconnection with the plurality of input terminals corresponding to one terminal of the plurality of sampling capacitor elements;
A plurality of second switches for switching connection and disconnection between the other terminals of the plurality of sampling capacitor elements and a reference voltage source;
An operational amplifier in which the reference voltage source is applied to a non-inverting input terminal or an inverting input terminal;
According to disconnection and connection in switching of the first switch unit, connection and disconnection between the other terminal of the plurality of sampling capacitor elements and an inverting input terminal of the operational amplifier, and connection of the plurality of sampling capacitor elements A plurality of third switches for switching connection and disconnection between the other terminal and one terminal of the integrating capacitive element;
Mutual connection and disconnection of the one terminal of the plurality of sampling capacitor elements, connection and disconnection of the one terminal of the plurality of sampling capacitor elements and the output terminal of the operational amplifier, and the plurality of sampling capacitor elements A plurality of fourth switch units that switch connection and disconnection between the first and the other terminals of the plurality of integral capacitance elements;
A control clock generator for generating a clock for controlling the first switch unit, the second switch, the third switch, and the fourth switch unit;
A digital-to-analog converter characterized in that the potentials of "L" level and "H" level are adjusted for two clocks controlling the PMOS transistor and NMOS transistor constituting the fourth switch unit, respectively.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10804928B1 (en) 2019-04-11 2020-10-13 Asahi Kasei Microdevices Corporation DA conversion device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06260916A (en) * 1993-03-05 1994-09-16 Sharp Corp Analog switching circuit
JPH07221642A (en) * 1994-02-02 1995-08-18 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit
JPH1155121A (en) * 1997-07-31 1999-02-26 Asahi Kasei Micro Syst Kk D/a converter and delta sigma type d/a converter
JPH11220393A (en) * 1998-01-29 1999-08-10 Fujitsu Ltd Semiconductor device
JP2005020111A (en) * 2003-06-24 2005-01-20 Nec Kansai Ltd Cmos analog switch circuit
JP2011244236A (en) * 2010-05-19 2011-12-01 Panasonic Corp Digital/analog converter and digital/analog conversion apparatus

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06260916A (en) * 1993-03-05 1994-09-16 Sharp Corp Analog switching circuit
JPH07221642A (en) * 1994-02-02 1995-08-18 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit
JPH1155121A (en) * 1997-07-31 1999-02-26 Asahi Kasei Micro Syst Kk D/a converter and delta sigma type d/a converter
JPH11220393A (en) * 1998-01-29 1999-08-10 Fujitsu Ltd Semiconductor device
JP2005020111A (en) * 2003-06-24 2005-01-20 Nec Kansai Ltd Cmos analog switch circuit
JP2011244236A (en) * 2010-05-19 2011-12-01 Panasonic Corp Digital/analog converter and digital/analog conversion apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10804928B1 (en) 2019-04-11 2020-10-13 Asahi Kasei Microdevices Corporation DA conversion device

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