JP2668172B2 - 電流発生装置およびd/a変換装置 - Google Patents

電流発生装置およびd/a変換装置

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JP2668172B2
JP2668172B2 JP3077853A JP7785391A JP2668172B2 JP 2668172 B2 JP2668172 B2 JP 2668172B2 JP 3077853 A JP3077853 A JP 3077853A JP 7785391 A JP7785391 A JP 7785391A JP 2668172 B2 JP2668172 B2 JP 2668172B2
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泰之 中村
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は1ビットのデータに応
答して、大きさの異なる2つの電流を相補的に発生する
電流発生装置およびD/A変換装置に関し、特に電流発
生装置のスイッチング時間の短縮および発生される電流
の変動の抑制に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】D/
A変換装置は、画像データの処理、メカニカルな装置を
制御するための信号発生などに用いられるが、処理速度
や信号の品質をさらに向上させることが要請されてい
る。
【0003】このような要請に答えるため複数ビットの
ビデオデータに応答して、2つのアナログ信号を発生
し、発生したうちの一方をダミーロードに与え、他方を
マッチング用の抵抗を通して負荷(CRT等)に与える
装置がある。文献「A CMOS Triple 100Mbit/s Video D/
A Converter with Shift Register and color Map,IEEE
JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS.Vol.21 No-6 DECEMB
ER 1986」を参照。
【0004】図8は、この文献に記載されているビデオ
データ−D/A変換装置の概略ブロック図である。同図
を参照して、このビデオデータ−D/A変換装置は、外
部から与えられる画素クロックに応答して、内部同期の
ためのシフトクロック信号を発生するタイミング発生回
路54と、外部から与えられる並列ビデオデータを直列
データに変換するシフトレジスタ51と、予め色データ
などを記憶しているカラーマップメモリ52と、複数ビ
ット(16ビット)のビデオデータを相補的なアナログ
信号に変換するD/A変換回路53と、カラーマップメ
モリ52に予めカラーデータなどを書込み、かつシフト
レジスタ51に直列/並列変換のためのプログラムを書
込むプロセッサインターフェイス55とを含む。
【0005】ビデオデータ−D/A変換装置は、次のよ
うに動作する。すなわち、16ビットのビデオデータが
シフトレジスタ51に与えられ、ここで4ないし6ビッ
トの直列データに変換され、この変換されたデータがカ
ラーマップメモリ52に与えられる。カラーマップメモ
リ52は、シフトレジスタ51からのビデオデータをア
ドレスデータとして受取り、タイミング発生回路54か
らのシフトクロック信号に応答して、予め書込まれたカ
ラーデータを読出す。この読出されたカラーデータは、
D/A変換回路53に与えられ、与えられたカラーデー
タは、D/A変換回路53により相補的なアナログ信号
に変換される。このアナログ信号は、赤と、青と、緑お
よび同期信号との3種類である。
【0006】図9は、D/A変換回路53の詳細を示す
回路図である。このD/A変換回路53は、電源電位V
DDと、接地電位GNDと、出力端子O1 およびO2 と、
電流源A1〜A16と、出力端子O1 に接続されるダミ
ー抵抗R1 と、出力端子O2 と接地電位GNDの間に接
続される出力整合用抵抗R2 とを含む。電流源A1〜A
16の各々は、PMOSトランジスタ1a、1b、2、
および3を含む。PMOSトランジスタ1aと1bとは
接地電位VDDとPMOSトランジスタ2のソース(ノー
ドN1)との間に直列に接続される。PMOSトランジ
スタ1aのゲートは、バイアス信号V1aが与えられ、
PMOSトランジスタ1bのゲートは、バイアス信号V
1bが与えられる。PMOSトランジスタ2のドレイン
は、出力端子O1 に接続され、PMOSトランジスタ3
のドレインは、O2 に接続される。PMOSトランジス
タ2および3のゲートは、データ入力端子−D1〜−D
16,+D1〜+D16のうちの対応するデータ入力端
子に接続され、この端子を通してデジタルデータが相補
的に与えられる。各々の電流源A1〜A16は、16ビ
ットの相補的なデジタルデータのうちの対応する1ビッ
トに応答して相補的にスイッチングし、大きさの異なる
2つの電流を発生する。発生された2つの電流の一方
は、出力端子O1 に与えられ、他方は出力端子O2 に与
えられる。この結果、出力端子O1 には、各々のPMO
Sトランジスタ2を通った電流を合計したアナログ信号
が得られ、出力端子O2 には、各々のPMOSトランジ
スタ3を通った電流を合計したアナログ信号が得られ
る。このようにして得られたアナログ信号は、相補的な
関係となっている。
【0007】以上説明したように、PMOSトランジス
タ2とPMOSトランジスタ3とを相補的すなわち差動
的にスイッチングさせることにより、ノードN1にはほ
ぼ一定の電流が常時流れることになる。このため、単一
のスイッチング素子によりスイッチングするのと比較し
て、アナログ信号のレベル変化を抑制することができ
る。また、単一のスイッチング素子によりスイッチング
する場合には、図9の破線で示す寄性容量を充電したり
放電したりする時間が必要である。しかし、2つのスイ
ッチング素子を差動的に動作させることにより、ノード
N1には、常に一定の電流が流れるから、充電・放電に
要する時間が不要となる。したがって、スイッチング時
間の短縮ができる。
【0008】図10は、図9の電流源の改良例を示す回
路図である。この電流源については、説明を簡単化する
ために、1ビットの構成にしている。同図を参照して、
この電流源が図8の電流源と異なる点は、データ入力端
子−D,+Dに与えられる1ビットに応答してPMOS
トランジスタ2および3のゲートに与える電圧を制限す
るバッファ回路60が設けられていることである。PM
OSトランジスタ2および3に与えるゲート電圧を制限
することによりPMOSトランジスタ2および3のスイ
ッチング速度およびアナログ信号の変動を抑制せんとし
ている。
【0009】しかしながら、制御されるPMOSトラン
ジスタ2および3は、完全にオンするかオフするかのい
ずれかの状態にされる。すなわち、ドレイン−ソース間
の抵抗は最も低い状態か最も高い状態のいずれかにされ
る。したがって、アナログ信号の変動を十分に抑制した
り、スイッチング時間を十分に短縮することができない
という可能性がある。
【0010】図11は従来の電流源の他の例を示す回路
図である。同図を参照して、この電流源が図10に示し
た電流源と異なる点は、PMOSトランジスタ1a,1
b、2、3に代えてNMOSトランジスタ1、2、3が
用いられ、バッファ回路60に代えて制御信号発生回路
Bと供給回路Cとが設けられていることである。
【0011】制御信号発生回路Bは、NMOSトランジ
スタ1を飽和領域で動作させるための第1の制御信号V
1と、NMOSトランジスタ2および3を飽和領域で動
作させるための第2の制御信号V2とを発生する。この
発生された第1の制御信号V1は第1の制御信号出力端
子4から出力される。第2の制御信号V2は第2の制御
信号出力端子11から出力される。
【0012】供給回路Cは、データ入力端子−D,+D
に与えられた1ビットのデータが論理「1」のときにア
クティブとなるスイッチ回路SW1〜SW4を含む。ス
イッチ回路SW1は、NMOSトランジスタ2のゲート
7と第2の制御信号出力端子11との間をスイッチング
する。スイッチ回路SW2は、NMOSトランジスタ2
と接地電位5との間をスイッチングする。スイッチ回路
SW3はNMOSトランジスタ3のゲート9と第2の制
御信号出力端子11との間をスイッチングする。スイッ
チ回路SW4はNMOSトランジスタ3のゲート9と接
地電位5との間をスイッチングする。
【0013】NMOSトランジスタ2のドレインは出力
端子O1 に接続され、出力端子O1 はダミー抵抗R1
通して電源電位Vddに接続される。NMOSトランジス
タ3のドレインは出力端子O2 に接続され、出力端子O
2 は出力整合用抵抗R2 を通して負荷に接続される。N
MOSトランジスタ2および3のソースは、NMOSト
ランジスタ1のドレイン(ノード6)に共通接続され
る。NMOSトランジスタ1のソースは接地電位5およ
びスイッチ回路SW2,SW4に接続される。NMOS
トランジスタ1のゲートは、第1の制御信号に与えられ
る。
【0014】次に、図11に示した電流源の動作を説明
する。NMOSトランジスタ1は、第1の制御信号出力
端子4から供給される第1の制御信号により飽和領域で
動作し、一定の大きさの電流を発生する。この状態にお
いて、データ入力端子−Dに与えられるデータが「1」
であり、データ入力端子+Dに与えられるデータが
「0」の場合には、スイッチ回路SW1がオンにされて
スイッチ回路SW2がオフされる。スイッチSW1のオ
ンによりNMOSトランジスタ2のゲート7に第2の制
御信号V2が供給される。この結果ゲート7の電圧は、
スイッチ回路SW1のオン抵抗およびNMOSトランジ
スタ2のゲートとソース間容量による時定数で立上が
る。ゲート7の電圧が所定電位に達すると、NMOSト
ランジスタ2は飽和領域で動作し、電流は、出力端子O
1 、NMOSトランジスタ2、NMOSトランジスタ
1、接地電位5の経路で流れる。このとき、スイッチ回
路SW3は、オフにされ、スイッチ回路SW4はオンに
されているので、NMOSトランジスタ3のゲート電圧
は接地電位になり、NMOSトランジスタ3は、オフ状
態となる。
【0015】逆に、データ入力端子−D,+Dに与えら
れるデータが、それぞれ「0」,「1」の場合には、ス
イッチ回路SW1およびスイッチ回路SW4がオフにさ
れ、スイッチ回路SW2およびSW3がオンにされる。
この結果、NMOSトランジスタ2のゲート7は接地さ
れ、NMOSトランジスタ2はオフ状態になる。このN
MOSトランジスタ3のゲート9には、第2の制御信号
出力端子11を通して第2の制御信号V2が供給され
る。こうすることにより、NMOSトランジスタ3は飽
和領域で動作し、電流が出力端子O2 、NMOSトラン
ジスタ3、NMOSトランジスタ1、接地電位5の経路
で流れる。したがって、理論的には、NMOSトランジ
スタ1には常時一定の電流が流れることになり、ノード
6の電位は一定となる。
【0016】以上のようにして、NMOSトランジスタ
2とNMOSトランジスタ3のいずれか一方を飽和状
態、いずれか他方をオフ状態にすることにより、出力端
子O1 もしくは出力端子O2 に一定の大きさの電流が得
られる。
【0017】しかしながら、NMOSトランジスタ2の
ゲート7およびNMOSトランジスタ3のゲート9に
は、スイッチ回路SW1〜SW4を通して第2の制御信
号V2および接地電位が与えられる。第2の制御信号V
2はNMOSトランジスタを飽和領域で動作させるレベ
ルであり、接地電位はNMOSトランジスタを完全にオ
フさせるレベルである。したがって、NMOSトランジ
スタ2および3には大振幅のゲート電圧が印加される。
【0018】図12は、図11の電流源の各回路の電圧
変化、電流変化を示す図であり、図12(a)はゲート
7の電圧71、ゲート9の電圧91を示し、図12の
(b)は共通接続ノード6の電位61と、出力端子O1
の電流81を示す。同図を参照して、NMOSトランジ
スタ2のゲート7に第2の制御信号が印加され、NMO
Sトランジスタ3のゲート9が接地電位される場合に
は、スイッチ回路SW1のオン抵抗とNMOSトランジ
スタ2および3のゲート端子における寄性容量の影響に
より、ゲート電圧91とゲート電圧71の電位変化にず
れが生じる。それによって、理想的には一定であるべき
共通接続ノード6の電圧61が大きく揺れてしまい、出
力端子O1 における出力電流81が大きくオーバーシュ
ートするという問題がある。
【0019】それゆえにこの発明の1つの目的は、1ビ
ットのデータに応答して大きさが異なる2つの電流を相
補的に発生する電流発生装置において、スイッチング時
におけるインピーダンスを制御することにより、出力電
流の変動を十分に抑制し、スイッチング時間をさらに短
縮することである。
【0020】この発明のもう1つの目的は、複数ビット
を含むデジタルデータを相補的なアナログ信号に変換す
るD/A変換装置において、スイッチング時におけるイ
ンピーダンスを制御して、相補的なアナログ信号の変動
を十分に抑制し、かつスイッチング時間を短縮すること
である。
【0021】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明
は、電位ノード、第1および第2のノード、第1および
第2のMOSトランジスタ、定電流発生手段、第2の電
位出力手段、第3の電位出力手段および電位供給手段を
備える。電位ノードは、第1の電位が印加される。第1
および第2のノードは、少なくとも一方が電流の出力ノ
ードとなる。第1のMOSトランジスタは、第1のノー
ドと共通接続ノードとの間に接続される。第2のMOS
トランジスタは、第2のノードと共通接続ノードとの間
に接続される。定電流発生手段は、電位ノードと共通接
続ノードとの間に接続される。第2の電位出力手段は、
第1および第2のMOSトランジスタを導通状態となす
第2の電位を出力する。第3の電位出力手段は、第1お
よび第2のMOSトランジスタが導通状態になるか非導
通状態になるかの境界の電位と第1の電位との間の電位
であり、境界の電位および第1の電位を含まない第3の
電位を出力する。電位供給手段は、入力信号に応答し、
第1のMOSトランジスタのゲート電極に第2の電位出
力手段からの第2の電位を与えるとともに第2のMOS
トランジスタのゲート電極に第3の電位出力手段からの
第3の電位を与える第1の状態と、第1のMOSトラン
ジスタのゲート電極に第3の電位出力手段からの第3の
電位を与えるとともに第2のMOSトランジスタのゲー
ト電極に第2の電位出力手段からの第2の電位を与える
第2の状態とを有する。請求項2に記載の本発明は、接
地ノード、第1および第2のノード、第1および第2の
NMOSトランジスタ、定電流発生手段、第1の電位出
力手段、第2の電位出力手段および電位供給手段を備え
る。接地ノードは、接地電位が印加される。第1および
第2のノードは、少なくとも一方が電流の出力ノードと
なる。第1のNMOSトランジスタは、第1のノードと
共通接続ノードとの間に接続される。第2のNMOSト
ランジスタは、第2のノードと共通接続ノードとの間に
接続される。定電流発生手段は、接地ノードと共通接続
ノードとの間に接続される。第1の電位出力手段は、第
1および第2のNMOSトランジスタを導通状態となす
第1の電位を出力する。第2の電位出力手段は、第1お
よび第2のNMOSトランジスタが導通状態になるか非
導通状態になるかの境界の電位と接地電位との間の電位
であり、境界の電位および接地電位を含まない第2の電
位を出力する。電位供給手段は、入力信号に応答し、第
1のNMOSトランジスタのゲート電極に第1の電位出
力手段からの第1の電位を与えるとともに第2のNMO
Sトランジスタのゲート電極に第2の電位出力手段から
の第2の電位を与える第1の状態と、第1のNMOSト
ランジスタのゲート電極に第2の電位出力手段からの第
2の電位を与えるとともに第2のNMOSトランジスタ
のゲート電極に第1の電位出力手段からの第1の電位を
与える第2の状態とを有する。請求項3に記載の本発明
は、請求項1または請求項2に記載の本発明において、
入力信号が異なる2つのレベルを有し、電位供給手段
が、入力信号の一方のレベルに応答して第1の状態とな
す第1の供給経路を形成する第1の供給手段と、入力信
号の他方のレベルに応答して第2の状態となす第2の供
給経路を形成する第2の供給手段とを有する。請求項4
に記載の本発明は、電位ノード、第1および第2のノー
ド、複数の電流発生手段、第2の電位出力手段、第3の
電位出力手段および複数の電位供給手段を備える。電位
ノードは、第1の電位が印加される。第1および第2の
ノードは、少なくとも一方がアナログ信号の生成のため
の電流の出力ノードとなる。複数の電流発生手段の各々
は、第1のノードと共通接続ノードとの間に接続される
第1のMOSトランジスタと、第2のノードと共通接続
ノードとの間に接続される第2のMOSトランジスタ
と、電位ノードと共通接続ノードとの間に接続される定
電流発生手段とを有している。第2の電位出力手段は、
電流発生手段の第1および第2のMOSトランジスタを
導通状態となす第2の電位を出力する。第3の電位出力
手段は、電流発生手段の第1および第2のMOSトラン
ジスタが導通状態になるか非導通状態になるかの境界の
電位と第1の電位との間の電位であり、境界の電位およ
び第1の電位を含まない第3の電位を出力する。複数の
電位供給手段は、複数の電流発生手段に対応して設けら
れ、それぞれが、ディジタル入力信号に応答し、対応し
た電流発生手段の第1のMOSトランジスタのゲート電
極に第2の電位出力手段からの第2の電位を与えるとと
もに対応した電流発生手段の第2のMOSトランジスタ
のゲート電極に第3の電位出力手段からの第3の電位を
与える第1の状態と、対応した電流発生手段の第1のM
OSトランジスタのゲート電極に第3の電位出力手段か
らの第3の電位を与えるとともに対応した電流発生手段
の第2のMOSトランジスタのゲート電極に第2の電位
出力手段からの第2の電位を与える第2の状態とを有す
る。請求項5に記載の本発明は、電位ノード、第1およ
び第2のノード、第1のMOSトランジスタ、第2のM
OSトランジスタ、定電流発生手段、第2の電位出力手
段、第3の電位出力手段および電位供給手段を備える。
電位ノードは、 第1の電位が印加される。第1および
第2のノードは、少なくとも一方が電流の出力ノードと
なる。第1のMOSトランジスタは、第1のノードと共
通接続ノードとの間に接続される。第2のMOSトラン
ジスタは、第2のノードと共通接続ノードとの間に接続
される。定電流発生手段は、電位ノードと共通接続ノー
ドとの間に接続される。第2の電位出力手段は、第1お
よび第2のMOSトランジスタを飽和領域で導通状態と
なす第2の電位を出力する。第3の電位出力手段は、第
1および第2のMOSトランジスタが導通状態になるか
非導通状態になるかの境界の電位と第1の電位との間の
電位であり、境界の電位および第1の電位を含まない第
3の電位を出力する。電位供給手段は、入力信号に応答
し、第1のMOSトランジスタのゲート電極に第2の電
位出力手段からの第2の電位を与えるとともに第2のM
OSトランジスタのゲート電極に第3の電位出力手段か
らの第3の電位を与える第1の状態と、第1のMOSト
ランジスタのゲート電極に第3の電位出力手段からの第
3の電位を与えるとともに第2のMOSトランジスタの
ゲート電極に第2の電位出力手段からの第2の電位を与
える第2の状態とを有する。
【0022】
【作用】請求項1に記載の電流発生装置によれば、供給
手段によって、第1および第2のMOSトランジスタの
それぞれのゲート電極に与えられる電位が切換えられ
る。すなわち、第1のMOSトランジスタのゲート電極
に第2の電位が与えられる場合には、第2のMOSトラ
ンジスタのゲート電極に第3の電位が与えられる。一
方、第1のMOSトランジスタのゲート電極に第3の電
位が与えられる場合には、第2のMOSトランジスタの
ゲート電極に第2の電位が与えられる。第1および第2
のMOSトランジスタの各々は、第2の電位が与えられ
ると導通し、第3の電位が与えられると非導通になる。
したがって、第1および第2のMOSトランジスタは、
一方が導通すると他方が非導通となる。これにより、定
電流発生手段からの定電流が第1および第2のノードの
どちらかから出力される。第3の電位出力手段が出力す
る第3の電位は、第1の電位と第1および第2のMOS
トランジスタの各々が導通状態になるか非導通状態にな
るかの境界の電位との間の電位であり、かつ第1の電位
および境界の電位を含まないレベルであるため、第2の
電位と第3の電位との電位差は、第1および第2のMO
Sトランジスタの各々をスイッチング可能な範囲内で可
能な限り小さくすることができる。したがって、第1お
よび第2のMOSトランジスタのスイッチング時におけ
るインピーダンス変化を小さくすることができる。その
結果、定電流発生手段により発生された定電流は、変動
することがなくなり、第1および第2の出力ノードから
出力される電流の変動が抑制され、かつ真値への収束時
間が短縮されることになる。請求項2に記載の電流発生
装置によれば、電位供給手段によって、第1および第2
のNMOSトランジスタのそれぞれのゲート電極に供給
される電位が切換えられる。すなわち、第1のNMOS
トランジスタのゲート電極に第1の電位が与えられる場
合には、第2のNMOSトランジスタのゲート電極に第
2の電位が与えられる。一方、第1のNMOSトランジ
スタのゲート電極に第2の電位が与えられる場合には、
第2のNMOSトランジスタに第1の電位が与えられ
る。第1および第2のNMOSトランジスタの各々は、
第1の電位が与えられると導通し、第2の電位が供給さ
れると非導通になる。したがって、第1および第2のN
MOSトランジスタは、一方が導通すると他方が非導通
となる。これにより、定電流発生手段からの定電流が第
1および第2のノードのどちらかから出力される。第2
の電位出力手段が出力する電位は、接地電位と第1およ
び第2のNMOSトランジスタの各々が導通状態になる
か非導通状態になるかの境界の電位との間の電位であ
り、かつ接地電位および境界の電位を含まないレベルで
あるため、第1の電位と第2の電位との電位差は、第1
および第2のNMOSトランジスタの各々をスイッチン
グ可能な範囲内で可能な限り小さくすることができる。
したがって、第1および第2のNMOSトランジスタの
スイッチング時におけるインピーダンス変化を小さくす
ることができる。その結果、定電流発生手段により発生
された定電流は、変動することがなくなり、第1および
第2のノードから出力される電流も変動が抑制され、か
つ真値への収束時間が短縮されることになる。請求項3
に記載の電流発生装置によれば、入力信号の一方のレベ
ルに応答して第1の供給手段が第1の供給経路を形成す
る。この第1の供給経路により、第1のMOSトランジ
スタ(または第1のNMOSトランジスタ)のゲート電
極に第2の電位(または請求項2に記載の第1の電位)
が与えられるとともに、第2のMOSトランジスタ(ま
たは第2のNMOSトランジスタ)のゲート電極に第3
の電位(または請求項2に記載の第2の電位)が与えら
れる。これにより第1のMOSトランジスタ(または第
1のNMOSトランジスタ)が導通し、第2のMOSト
ランジスタ(または第2のNMOSトランジスタ)が非
導通となる。入力信号の他方のレベルに応答して第2の
供給手段が第2の供給経路を形成する。この第2の供給
経路により、第1のMOSトランジスタ(または第1の
NMOSトランジスタ)のゲート電極に第3の電位(ま
たは請求項2に記載の第2の電位)が与えられるととも
に第2のMOSトランジスタ(または第2のNMOSト
ランジスタ)のゲート電極に第2の電位(または請求項
2に記載の第1の電位)が与えられる。これにより、第
1のMOSトランジスタ(または第1のNMOSトラン
ジスタ)が非導通となり、第2のMOSトランジスタ
(または第2のNMOSトランジスタ)が導通する。こ
のように、2つの供給経路から第2および第3の電位
(または請求項2に記載の第1および第2の電位)が第
1および第2のMOSトランジスタ(または第1および
第2のNMOSトランジスタ)のゲート電極に与えられ
る。請求項4に記載のD/A変換装置によれば、請求項
1に記載の第1および第2のMOSトランジスタと定電
流発生手段とを複数の電流発生手段の各々が含む。さら
に、複数の電流発生手段のそれぞれに対応して電位供給
手段が複数設けられる。このため、電流発生手段の各々
は、請求項1のものと同様に作用し、各電流発生手段か
らの電流が第1および第2のノードに流れる。第1およ
び第2のノードのそれぞれにおいては、流入する電流の
合計によるアナログ信号が出力される。電流発生手段の
各々は、請求項1に記載のものと同様に、スイッチング
時間が短縮され、かつ発生される電流の変動も抑制され
ることから、アナログ信号の真値への収束時間を十分に
短縮することができる。請求項5に記載の電流発生装置
によれば、第2の電位出力手段から出力される第2の電
位が第1および第2のMOSトランジスタの各々を飽和
領域で導通させるレベルであるため、第2の電位と第3
の電位との電位差を請求項1に記載のものよりもさらに
小さくできる。したがって、請求項1に記載のものより
も、第1および第2のMOSトランジスタのスイッチン
グ時におけるインピーダンス変化をさらに小さくするこ
とができる。その結果、定電流手段により発生された定
電流の変動がさらに小さくなり、第1および第2のノー
ドから出力される電流も変動がさらに抑制され、かつ真
値への収束時間がさらに短縮されることになる。
【0023】また、電流発生装置は複数ビットに対応さ
せて複数個設け、各々の第1のスイッチング手段により
発生される電流を合計する第1の合計手段と、各々の第
2のスイッチング手段により発生される電流を合計する
第2の合計手段とを設けることにより、第1の合計手段
と第2の合計手段には相補的な関係を有するアナログ信
号が得られる。そして、電流発生装置のスイッチング時
間が短縮され、かつ発生される電流の変動も抑制されて
いることから、アナログ信号の真値への収束時間を十分
に短縮することができる。
【0024】
【実施例】図1は、本発明のD/A変換装置の一実施例
を示す回路図であり、図2は図1の1ビット分の電流源
の詳細を示す回路図である。図1を参照して、このD/
A変換装置が図9に示したD/A変換回路と異なるとこ
ろはNMOSトランジスタ2および3をオフ状態にし得
る電圧にされた第3の制御信号V3を発生する第3の制
御信号発生装置B1が付加され、電流源A1〜A16の
各々が第2の制御信号V2と、第3の制御信号V3とを
相補的に供する供給回路C´を含んでいることである。
【0025】第3の制御信号発生装置B1は、発生した
第3の制御信号V3を第3の制御信号出力端子13から
出力する。
【0026】図2を参照して、この電流源A1〜A16
が図11に示した電流源と異なるところは、NMOSト
ランジスタ1のソースのみが接地電位5に結合され、供
給回路C´のスイッチ回路SW2とスイッチ回路SW4
とが接地電位に結合されず、第3の制御信号出力端子1
3に接続されていることである。
【0027】供給回路C´に含まれるスイッチ回路SW
1〜SW4の各々は、データ入力端子−D,+Dに与え
られる1ビットのデータが「1」のときに、アクティブ
となる。すなわちスイッチ回路SW1はNMOSトラン
ジスタ2のゲート7と第2の制御信号出力端子11との
間をスイッチングする。スイッチ回路SW2はNMOS
トランジスタ2のゲート7と第3の制御信号出力端子1
3との間をスイッチングする。スイッチ回路SW3はN
MOSトランジスタ3のゲート9と第2の制御信号出力
端子11との間をスイッチングする。スイッチ回路SW
4はNMOSトランジスタ3のゲート9と第3の出力端
子13との間をスイッチングする。以上のように供給回
路C´を構成しているため、たとえばデータ入力端子−
Dに論理「1」、データ入力端子+Dに「0」というデ
ータが与えられると、スイッチ回路SW1およびスイッ
チ回路SW4は、同時にオンしてNMOSトランジスタ
2に第2の制御信号V2を与え、かつNMOSトランジ
スタ3に第3の制御信号V3を与えるための経路を形成
する。逆に、データ入力端子−Dに論理「0」、データ
入力端子+Dに「1」というデータが与えられると、ス
イッチ回路SW2とスイッチ回路SW3とは、同時にオ
ンしてNMOSトランジスタ2に第3の制御信号V3を
与え、かつNMOSトランジスタ3に第2の制御信号V
2を与える経路を形成する。
【0028】制御信号発生回路Bにより発生される第2
の制御信号V2は、従来例と同様にNMOSトランジス
タ2および3を飽和領域で動作させるレベルにされる。
このレベルは、VTH<V2<VDS+VTHの範囲にされ
る。VDSはドレイン−ソース間の電位、VTH、NMO
Sトランジスタ2および3がオン状態になる境界の電位
であり、具体的には、ノード6の電位にトランジスタ自
体のしきい値電圧を加えた電位である。第3の制御信号
発生回路B1により発生される第3の制御信号V3は、
NMOSトランジスタ2および3をオフ状態にし得るレ
ベルにされる。このレベルはGND<V3<VTHの範囲
である。第2の制御信号V2および第3の制御信号V3
のレベルを前述の範囲に設定することにより、第2の制
御信号V2と第3の制御信号V3との間の電位差が小さ
くなり、NMOSトランジスタ2および3のスイッチン
グ時における出力変動を十分に抑制することができ、か
つ真値への収束時間を短縮することができる。
【0029】図3は第3の制御信号発生回路の詳細を示
す回路図である。同図を参照して、この第3の制御信号
発生回路B1は、電源電圧VDDと接地電位との間に直列
に接続される抵抗R3およびR4と、バッファ回路20
とを含む。抵抗R3およびR4は、電源電圧を分圧して
第3の制御信号V3のレベルに対応する電圧を発生す
る。バッファ回路20は、正相入力端子21と、逆相入
力端子22と、正相入力端子21および逆相入力端子2
2に与えられる信号に応答して第3の制御信号V3を発
生する増幅素子23と、容量24とを含む。正相入力端
子21は抵抗R3およびR4により発生された電圧が印
加される。逆相入力端子22は、第3の制御信号V3が
帰還される。容量24は、第3の制御信号出力端子13
と接地電位との間に結合され、出力端子13から出力さ
れる第3の制御信号V3を安定させる。
【0030】図4および図5は第3の制御信号発生回路
B1の変更例を示す回路図である。図4を参照してこの
第3の制御信号発生回路が図3の回路と異なるところ
は、抵抗R3およびR4に代えてNMOSトランジスタ
25および26が設けられていることである。NMOS
トランジスタ25および26のゲートは、それぞれバイ
アス信号が与えられ、NMOSトランジスタ25と26
との接続点の電位が第3の制御信号V3の電位となるよ
うにされている。
【0031】図5を参照して、この第3の制御信号発生
回路B1が図3の回路と異なるところは、抵抗R3およ
びR4に代えて、可変抵抗27とNMOSトランジスタ
28とが設けられていることである。NMOSトランジ
スタ28は、そのゲートとドレインとの間が結合され
る。すなわち、可変抵抗27と、NMOSトランジスタ
28とで電源電圧を分圧して、第3の制御信号V3に対
応するレベルの電圧を発生する。
【0032】次に、図1ないし図5に示すD/A変換装
置の動作を説明する。
【0033】第1の制御信号V1に応答して、すべての
NMOSトランジスタ1が飽和状態で動作し、一定の大
きさの電流を発生する。この状態において、データ入力
端子−D1〜−D16,+D1〜+D16にデジタルデ
ータが与えられると、各々の電流源A1〜A16に設け
られているスイッチ回路SW1〜SW4は、対応する1
ビットのデータに応答してスイッチングし、NMOSト
ランジスタ2および3に第2の制御信号V2と第3の制
御信号V3とを相補的に供給する。相補的に供給される
第2の制御信号V2および第3の制御信号V3に応答し
て、NMOSトランジスタ2はNMOSトランジスタ1
と出力端子O1 との間をスイッチングし、NMOSトラ
ンジスタ3はNMOSトランジスタ1と出力端子O2
の間をスイッチングする。このNMOSトランジスタ2
とNMOSトランジスタ3とのスイッチング関係は相補
的な関係である。各々のNMOSトランジスタ2を通過
した電流は、第1の出力端子O1 に供給され、ここで合
計される。各々のNMOSトランジスタ3を通過した電
流は、第2の出力端子O2 に供給され、ここで合計され
る。第1の出力端子O1 および第2の出力端子O2 に得
られる合計電流は、相補的な関係を有するアナログ信号
となる。出力端子O1 に得られたアナログ信号は、ダミ
ー抵抗R1 に与えられ、第2の出力端子O2に得られた
アナログ信号は、出力整合用抵抗R2 を通して負荷に与
えられる。
【0034】次に、図2に示した単一の電流源を参照し
て、1ビットのデータに対する動作を説明する。図6
は、この動作における電流源の各回路の出力電圧の変化
および出力電流の変化を示す波形図である。図6の
(a)はゲート7の電圧72とゲート9の電圧92を示
し、図6の(b)は、共通接続ノード6の電圧62と、
出力端子O1 の電流82を示す。
【0035】データ入力端子−D,+Dに与えられる1
ビットのデータが、たとえば「1」,「0」である場合
には、スイッチ回路SW1およびスイッチ回路SW4が
同時にオンし、スイッチ回路SW2およびSW3は同時
にオフする。応答して第2の制御信号V2がスイッチ回
路SW1を通してNMOSトランジスタ2に与えられ、
第3の制御信号V3がスイッチ回路SW4を通してNM
OSトランジスタ3に与えられる。NMOSトランジス
タ2のゲート7の電圧72は、スイッチ回路SW1のオ
ン抵抗およびNMOSトランジスタ2のゲート−ソース
間容量で定まる時定数で立上がる。ゲート電圧72が所
定レベルを越えると、NMOSトランジスタ2が飽和領
域で動作し、電流が出力端子O1 から、NMOSトラン
ジスタ2、NMOSトランジスタ1、GND5の経路で
流れる。NMOSトランジスタ3は、与えられた第3の
制御信号V3に応答してオフ状態となる。
【0036】以上の動作において、NMOSトランジス
タ2および3のそれぞれのゲート7および9には、第2
の制御信号V2と第3の制御信号V3との差で決定され
るレベルの信号が供給される。このようにして、NMO
Sトランジスタ2のゲート端子7とNMOSトランジス
タ3のゲート端子9に与える信号の電圧振幅を小さくす
ることにより、ゲート電圧72の立上り、ゲート電圧9
2の立下りにおける時間的ずれを相対的に小さくするこ
とができる。したがって、NMOSトランジスタ2およ
び3をオン状態・オフ状態にするタイミングのずれが小
さくなる。この結果、共通接続ノード6の電位62の変
動を小さく押さえることができ、共通接続ノード6にお
ける電位62の変動に起因する出力電流82のオーバー
シュートを小さくすることが可能となる。以上説明した
ごとく、データ入力端子−D,+Dに与えられる1ビッ
トのデータが入力されてから、出力電流が真値に収束す
るまでの時間が短縮されることになる。
【0037】図7は、D/A変換装置の他の実施例を示
す図である。このD/A変換装置と図1のD/A変換装
置と異なる点は、NMOSトランジスタ1、2および3
に代えてPMOSトランジスタ1、2および3が用いら
れていることである。このD/A変換装置の動作は、図
1に示したD/A変換装置の動作と同様である。
【0038】このように、電流源A1〜A16に用いら
れる制御素子は、2つの導通端子と1つの制御端子を含
み、制御端子に供給される制御信号によって2つの導通
端子間を流れる電流を制御できればよく、PMOSトラ
ンジスタやNMOSトランジスタの他にも、バイポーラ
トランジスタなどを使用することもできる。
【0039】
【発明の効果】請求項1および請求項3に記載の本発明
によれば、第3の電位が、第1の電位と第1および第2
のMOSトランジスタの各々が導通状態になるか非導通
状態になるかの境界の電位との間の電位であり、かつ第
1の電位および境界の電位を含まないレベルであるた
め、第2の電位と第3の電位との電位差は、第1および
第2のMOSトランジスタがスイッチングできる範囲で
可能な限り小さくすることができる。したがって、第1
および第2のMOSトランジスタのスイッチング時にお
けるインピーダンス変化を小さくすることができる。そ
の結果、定電流発生手段により発生される定電流は、変
動が抑制され、第1および第2の出力ノードから出力さ
れる電流も変動が抑制でき、かつ真値への収束時間が短
縮できる。請求項2および請求項3に記載の本発明によ
れば、請求項1に記載の第1および第2のMOSトラン
ジスタのそれぞれがNMOSトランジスタである場合に
おいて請求項1に記載のものと同様の効果が得られる。
【0040】請求項4に記載の本発明によれば、電流発
生手段を複数設け、これらをディジタル入力信号に応答
して、請求項1に記載の発明のように制御することによ
り、D/A変換装置においてアナログ信号の真値への収
束時間を十分に短縮することができる。請求項5に記載
の本発明によれば、第2の電位出力手段から出力される
第2の電位が第1および第2のMOSトランジスタの各
々を飽和領域で導通させるレベルにされるため、第2の
電位と第3の電位との電位差を請求項1に記載のものよ
りもさらに小さくできる。したがって、定電流発生手段
により発生される定電流の変動をさらに抑制することが
でき、第1および第2のノードから出力される電流も変
動がさらに抑制でき、かつ真値への収束時間がさらに短
縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のD/A変換装置の一実施例を示す回路
図である。
【図2】電流源の詳細を示す回路図である。
【図3】第3の制御信号発生回路の詳細を示す回路図で
ある。
【図4】第3の制御信号発生回路の変更例を示す回路図
である。
【図5】第3の制御信号発生回路の変更例を示す回路図
である。
【図6】図2に示した電流源における各回路の出力電圧
および出力電流の波形を示す図である。
【図7】本発明のD/A変換装置の他の実施例を示す回
路図である。
【図8】従来のビデオデータ−D/A変換装置の概略ブ
ロック図である。
【図9】従来のD/A変換回路の詳細を示す回路図であ
る。
【図10】図9に示したD/A変換回路の改良例を示す
回路図である。
【図11】従来の電流源の他の例を示す回路図である。
【図12】図11に示す電流源の各回路の出力電圧およ
び出力電流の波形を示す図である。
【符号の説明】
A1〜16は電流源、Bは制御信号発生回路、B1は第
3の制御信号発生回路、C´は供給回路、O1 およびO
2 は出力端子、R1 はダミー抵抗、R2 は出力制御用抵
抗、−D1〜−D16および+D1〜+D16はデータ
入力端子、1〜3はNMOSトランジスタまたはPMO
Sトランジスタ、SW1〜SW4はスイッチ回路であ
る。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の電位が印加される電位ノードと、 少なくとも一方が電流の出力ノードとなる第1および第
    2のノードと、 上記第1のノードと共通接続ノードとの間に接続される
    第1のMOSトランジスタと、 上記第2のノードと上記共通接続ノードとの間に接続さ
    れる第2のMOSトランジスタと、 上記電位ノードと上記共通接続ノードとの間に接続され
    る定電流発生手段と、 上記第1および第2のMOSトランジスタを導通状態と
    なす第2の電位を出力する第2の電位出力手段と、 上記第1および第2のMOSトランジスタが導通状態に
    なるか非導通状態になるかの境界の電位と上記第1の電
    位との間の電位であり、上記境界の電位および上記第1
    の電位を含まない第3の電位を出力する第3の電位出力
    手段と、 入力信号に応答し、上記第1のMOSトランジスタのゲ
    ート電極に上記第2の電位出力手段からの第2の電位を
    与えるとともに上記第2のMOSトランジスタのゲート
    電極に上記第3の電位出力手段からの第3の電位を与え
    る第1の状態と、上記第1のMOSトランジスタのゲー
    ト電極に上記第3の電位出力手段からの第3の電位を与
    えるとともに上記第2のMOSトランジスタのゲート電
    極に上記第2の電位出力手段からの第2の電位を与える
    第2の状態とを有する電位供給手段とを備えた電流発生
    装置。
  2. 【請求項2】 接地電位が印加される接地ノードと、 少なくとも一方が電流の出力ノードとなる第1および第
    2のノードと、 上記第1のノードと共通接続ノードとの間に接続される
    第1のNMOSトランジスタと、 上記第2のノードと上記共通接続ノードとの間に接続さ
    れる第2のNMOSトランジスタと、 上記接地ノードと上記共通接続ノードとの間に接続され
    る定電流発生手段と、 上記第1および第2のNMOSトランジスタを導通状態
    となす第1の電位を出力する第1の電位出力手段と、 上記第1および第2のNMOSトランジスタが導通状態
    になるか非導通状態になるかの境界の電位と上記接地電
    位との間の電位であり、上記境界の電位および上記接地
    電位を含まない第2の電位を出力する第2の電位出力手
    段と、 入力信号に応答し、上記第1のNMOSトランジスタの
    ゲート電極に上記第1の電位出力手段からの第1の電位
    を与えるとともに上記第2のNMOSトランジスタのゲ
    ート電極に上記第2の電位出力手段からの第2の電位を
    与える第1の状態と、上記第1のNMOSトランジスタ
    のゲート電極に上記第2の電位出力手段からの第2の電
    位を与えるとともに上記第2のNMOSトランジスタの
    ゲート電極に上記第1の電位出力手段からの第1の電位
    を与える第2の状態とを有する電位供給手段とを備えた
    電流発生装置。
  3. 【請求項3】 上記入力信号は、異なる2つのレベルを
    有し、 上記電位供給手段は、上記入力信号の一方のレベルに応
    答して上記第1の状態となす第1の供給経路を形成する
    第1の供給手段と、 上記入力信号の他方のレベルに応答して上記第2の状態
    となす第2の供給経路を形成する第2の供給手段とを有
    していることを特徴とする請求項1または請求項2記載
    の電流発生装置。
  4. 【請求項4】 第1の電位が印加される電位ノード、 少なくとも一方がアナログ信号の生成のための電流の出
    力ノードとなる第1および第2のノード、 上記第1のノードと共通接続ノードとの間に接続される
    第1のMOSトランジスタと、上記第2のノードと上記
    共通接続ノードとの間に接続される第2のMOSトラン
    ジスタと、上記電位ノードと上記共通接続ノードとの間
    に接続される定電流発生手段とをそれぞれが有している
    複数の電流発生手段、 上記電流発生手段の第1および第2のMOSトランジス
    タを導通状態となす第2の電位を出力する第2の電位出
    力手段、 上記電流発生手段の第1および第2のMOSトランジス
    タが導通状態になるか非導通状態になるかの境界の電位
    と上記第1の電位との間の電位であり、上記境界の電位
    および上記第1の電位を含まない第3の電位を出力する
    第3の電位出力手段、 上記複数の電流発生手段に対応して設けられ、それぞれ
    が、ディジタル入力信号に応答し、上記対応した電流発
    生手段の第1のMOSトランジスタのゲート電極に上記
    第2の電位出力手段からの第2の電位を与えるとともに
    上記対応した電流発生手段の第2のMOSトランジスタ
    のゲート電極に上記第3の電位出力手段からの第3の電
    位を与える第1の状態と、上記対応した電流発生手段の
    第1のMOSトランジスタのゲート電極に上記第3の電
    位出力手段からの第3の電位を与えるとともに上記対応
    した電流発生手段の第2のMOSトランジスタのゲート
    電極に上記第2の電位出力手段からの第2の電位を与え
    る第2の状態とを有する複数の電位供給手段を備えたD
    /A変換装置。
  5. 【請求項5】 第1の電位が印加される電位ノードと、 少なくとも一方が電流の出力ノードとなる第1および第
    2のノードと、 上記第1のノードと共通接続ノードとの間に接続される
    第1のMOSトランジスタと、 上記第2のノードと上記共通接続ノードとの間に接続さ
    れる第2のMOSトランジスタと、 上記電位ノードと上記共通接続ノードとの間に接続され
    る定電流発生手段と、 上記第1および第2のMOSトランジスタを飽和領域で
    導通状態となす第2の電位を出力する第2の電位出力手
    段と、 上記第1および第2のMOSトランジスタが導通状態に
    なるか非導通状態になるかの境界の電位と上記第1の電
    位との間の電位であり、上記境界の電位および上記第1
    の電位を含まない第3の電位を出力する第3の電位出力
    手段と、 入力信号に応答し、上記第1のMOSトランジスタのゲ
    ート電極に上記第2の電位出力手段からの第2の電位を
    与えるとともに上記第2のMOSトランジスタのゲート
    電極に上記第3の電位出力手段からの第3の電位を与え
    る第1の状態と、上記第1のMOSトランジスタのゲー
    ト電極に上記第3の電位出力手段からの第3の電位を与
    えるとともに上記第2のMOSトランジスタのゲート電
    極に上記第2の電位出力手段からの第2の電位を与える
    第2の状態とを有する電位供給手段とを備えた電流発生
    装置。
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