JP2993399B2 - D/aコンバータ回路 - Google Patents
D/aコンバータ回路Info
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- H03M1/0617—Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters characterised by the use of methods or means not specific to a particular type of detrimental influence
- H03M1/0634—Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters characterised by the use of methods or means not specific to a particular type of detrimental influence by averaging out the errors, e.g. using sliding scale
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Description
のD/Aコンバータ回路に関する。
ットタイプのD/Aコンバータは、特に16〜20ビッ
トといった高ビットの場合、精度を出すのが難しく、出
力特性の直線性が問題になる。D/Aコンバータに1ビ
ットずつ増加するディジタル信号を与えたとき、その出
力電圧は理想的には図5に直線で示したように、ディジ
タル信号のLSBのステップ電圧で増加する。しかし実
際のD/Aコンバータでは、図5に破線で示したように
各ステップ電圧がまちまちの値になる。これは、D/A
コンバータ特有の非直線性、即ち歪となる。
ータの非直線性を補償する方法として、複数のD/Aコ
ンバータを並列動作させる方式が既に提案されている。
D/Aコンバータの非直線性カーブは、各D/Aコンバ
ータ毎に形が異なり一定ではないため、複数個を並列動
作させることにより、それぞれの非直線性が平均化され
て全体として直線性が改善される。この方法は、多くの
D/Aコンバータを用いる程大きな改善効果が得られる
が、多くのD/Aコンバータを併設することはコストア
ップにつながり、IC化したときのサイズの増大につな
がる。
もので、少ないD/Aコンバータ数で多くのD/Aコン
バータを併設したと等価の直線性改善効果が得られるよ
うにしたD/Aコンバータ回路を提供することを目的と
している。
ンバータ回路は、3つの併置されたD/Aコンバータ
と、2つの独立したランダム信号発生手段と、前記3つ
のD/AコンバータにD/A変換されるべき入力ディジ
タル信号を入力するに際し、前記3つのD/Aコンバー
タのうち2つのD/Aコンバータにおいては前記2つの
ランダム信号発生手段から発生される2つのランダム信
号をサンプル周期毎にそれぞれ前記入力ディジタル信号
に加算して前記2つのD/Aコンバータに供給し、且つ
前記3つのD/Aコンバータのうち他の1つのD/Aコ
ンバータにおいては前記2つのランダム信号発生手段か
ら発生される2つのランダム信号を加算し、この加算信
号をサンプル周期毎に前記入力ディジタル信号から減算
して前記他の1つのD/Aコンバータに供給するオフセ
ット電圧生成手段と、前記3つのD/Aコンバータのア
ナログ出力を加算して取り出す加算手段とを有すること
を特徴としている。
AコンバータにD/A変換すべき入力ディジタル信号を
それぞれ入力する際、その入力ディジタル信号のサンプ
ル周期毎に、和が零となる3つのランダム信号をオフセ
ット電圧として入力ディジタル信号に重畳させてD/A
コンバータに供給している。これにより、各D/Aコン
バータの非直線性カーブを異なったものとすることがで
き、従って平均化により直線性の改善された出力特性を
得ることができる。3つのD/Aコンバータに与えるオ
フセット電圧は和が零となるように設定するから、最終
的に各D/Aコンバータの出力を加算することにより相
殺されて、アナログ出力には現れない。またこの発明に
おいて、総和が零となる3つのランダム信号は、そのう
ち2つについては独立の2つのランダム信号発生手段に
より発生させ、これらのランダム信号発生手段により得
られる2つのランダム信号の和を極性反転させることに
より残り1つのランダム信号を得ている。これにより、
3つのD/Aコンバータを用いて多くのD/Aコンバー
タを併設したと等価の直線性改善の効果を得ることがで
きる。
タに与えるオフセット電圧を、ランダム信号を利用して
1サンプル周期毎に異なる値で且つ各サンプル周期毎に
和が零となる関係を満たしながら与えることにより、大
きな効果が得られる。即ちこの場合、時間軸上でみたと
きに多数の異なる非直線性カーブを持つD/Aコンバー
タの出力を平均化したことになり、少ないD/Aコンバ
ータ数で優れた直線性を得ることが可能になる。また、
ランダム信号を用いると、各D/Aコンバータの出力を
アナログ加算する際に発生する加算誤差によるノイズを
ホワイトノイズに近づけることになり、オフセット電圧
を与えることによる悪影響を低減することができる。
タル信号のレベル検出を行って、所定レベルを越えたと
きにはオフセット電圧重畳の機能を停止するという制御
を行うことにより、オフセット電圧を与えることによる
改善効果が大きい信号レベルが小さい範囲についてのみ
非直線性を改善することができる。これは、オフセット
電圧を与えたことによる出力でのアナログ値加算に伴う
加算誤差の発生が無視できない場合に、この加算誤差に
よる無用なノイズ発生を少なくする上で効果的である。
説明する。図1は、この発明の一実施例に係るD/Aコ
ンバータ回路である。この実施例では共通にディジタル
信号が入力されるべきマルチビット式の二つのD/Aコ
ンバータ1a,1bが併設されている。各D/Aコンバ
ータ1a,1bに対してオフセット電圧を重畳させる手
段として、ランダム信号発生回路2と、このランダム信
号発生回路2から得られる時間的に変化するランダム信
号をディジタル信号に加減算するディジタル加算器3
a,3bとが設けられている。二つのD/Aコンバータ
1a,1bの出力はアナログ加算器4により加算されて
出力される。
圧値D)に対してランダム信号(電圧値A)をそのまま
加算して、D+Aなる電圧をD/Aコンバータ1aの入
力端に供給する。他方の加算器3bはディジタル信号に
対してランダム信号を極性反転して(即ち減算して)、
D−Aなる電圧をD/Aコンバータ1bの入力端に供給
する。これにより、二つのD/Aコンバータ1a,1b
に対して、+A,−Aという、和が零になる異なるオフ
セット電圧が与えられることになる。
は、時間的にランダムに変化するA1,A2,A3,…
であり、これが入力されるディジタル信号の1サンプル
毎に異なるオフセット電圧として、D/Aコンバータ1
aに与えられ、同様にD/Aコンバータ1bには、−A
1,−A2,−A3,…というオフセット電圧が各サン
プル毎に与えられることになる。
ンバータ1a,1bのビット数に対応して最適設定され
る。例えば、D/Aコンバータ1a,1bが16〜20
ビットであれば、ランダム信号電圧Aは3〜8ビット程
度の大きさとする。
ータ1a,1bにおいて、極性の反転したオフセット電
圧を与えることで、実質的に元の非直線性カーブとは異
なる非直線性カーブによりD/A変換したことになる。
オフセット電圧はそれぞれの変換出力に発生するが、極
性が逆であるため、加算器4で加算することにより相殺
されて、最終アナログ出力には出ない。従って平均化に
よる直線性の改善が期待される。
いて入力されるディジタル信号の1サンプル周期毎に異
なる値のオフセット電圧を加算しているから、時間軸上
でみたときに多くの非直線性カーブでD/A変換を行っ
たことになり、実質的に多数のD/Aコンバータを並列
動作させたと等価の平均化の効果が得られ、直線性が改
善される。
タ回路は、オーバーサンプリング用ディジタルフィルタ
と組み合わせて使用することができる。ディジタルフィ
ルタではサンプリング周波数が4倍もしくは8倍となる
オーバーサンプリングを行う。この場合、サンプリング
数が4倍もしくは8倍になってD/A変換されるので、
この実施例の方式を適用したときの平均化の効果、従っ
て直線性改善の効果が大きい。
より、オフセット電圧は相殺されるが、アナログ値の加
算には加算誤差が生じ、その誤差分はノイズとなる。し
かしこの実施例では、ランダム信号電圧を用いているた
め、この加算誤差ノイズはホワイトノイズに近いものと
なり、悪影響は少ない。
ンダム信号電圧は小さすぎると効果がなく、大きすぎる
と上述の加算誤差により発生する出力ノイズが大きくな
る。この実施例では前述のように、D/Aコンバータ1
a,1bが16〜20ビットのとき、ランダム信号電圧
Aを3〜8ビット程度の大きさとしている。このように
ランダム信号を最適設定することで、出力ノイズを抑制
しながら、直線性改善の効果を得ることができる。
ンバータ回路を示す。図1の実施例と対応する部分に
は、図1と同一符号を付して詳細な説明は省く。この実
施例では、図1の構成に加えて、入力されるディジタル
信号のレベル検出を行うレベル検出回路5が付加されて
いる。レベル検出回路5は、ディジタル信号があるレベ
ルを越えたことを検出し、その検出出力によってランダ
ム信号発生回路2からの信号出力を停止させるという制
御を行う。即ち、D/Aコンバータ1a,1bへのオフ
セット電圧重畳の機能を、入力されるディジタル信号の
レベルに応じてオンオフ制御することになる。
ット電圧を与えて非直線性カーブをシフトさせ、それら
のD/A変換出力を加算して直線性を改善するというこ
の発明の効果は、ディジタル信号レベルの小さい範囲で
大きい。この実施例によると、ある程度効果の大きい範
囲でのみその効果を発揮させるという制御が可能にな
る。従って、信号レベルの大きい範囲ではオフセット電
圧を重畳させることによる前述のアナログ加算誤差の影
響をなくすことができる。
Aコンバータ回路である。この実施例では、ディジタル
信号が共通に入力される3個のD/Aコンバータ1a,
1b,1cが併設されている。これらのコンバータ1a
〜1cに、総和が零となるオフセット電圧を与えるた
め、二つのランダム信号発生回路2a,2bが用意され
ている。
らのランダム信号電圧A,Bは、加算器6で加算され、
減算器7で極性反転されて、C=−(A+B)なる電圧
が得られる。これらの信号電圧A,B,Cがそれぞれ、
加算器3a,3b,3cにおいて入力されるディジタル
信号電圧にオフセット電圧として加算されて、D/Aコ
ンバータ1a,1b,1cに供給される。これらのD/
Aコンバータ1a,1b,1cの出力がアナログ加算器
4で加算されることは、先の実施例と同様である。
ンプル周期T1,T2,…において、3つのD/Aコン
バータ1a〜1cには、和が零となるオフセット電圧
A,B,Cがランダムに与えられることになる。この実
施例によれば、先の実施例に比べて更に大きくD/A変
換の直線性が改善される。また図2,図3の実施例にお
いても、第1の実施例と同様に、前段にディジタルフィ
ルタを設置してより効果を上げることができる。
数個のD/Aコンバータを併設して、入力されるべきデ
ィジタル信号に、オフセット電圧を和が零になるように
重畳させ、各D/Aコンバータのアナログ出力を加算し
て取り出すことにより、少ないD/Aコンバータ数で多
くのD/Aコンバータを併設したと等価の直線性改善効
果を得ることができる。
回路を示す。
タ回路を示す。
タ回路を示す。
示す。
である。
…ランダム信号発生回路、3a,3b,3c…ディジタ
ル加算器、4…アナログ加算器。
Claims (1)
- 【請求項1】 3つの併置されたD/Aコンバータと、2つの独立したランダム信号発生手段と、 前記3つのD/AコンバータにD/A変換されるべき入
力ディジタル信号を入力するに際し、前記3つのD/A
コンバータのうち2つのD/Aコンバータにおいては前
記2つのランダム信号発生手段から発生される2つのラ
ンダム信号をサンプル周期毎にそれぞれ前記入力ディジ
タル信号に加算して前記2つのD/Aコンバータに供給
し、且つ前記3つのD/Aコンバータのうち他の1つの
D/Aコンバータにおいては前記2つのランダム信号発
生手段から発生される2つのランダム信号を加算し、こ
の加算信号をサンプル周期毎に前記入力ディジタル信号
から減算して前記他の1つのD/Aコンバータに供給す
るオフセット電圧生成手段と、 前記3つのD/Aコンバータのアナログ出力を加算して
取り出す加算手段とを有することを特徴とするD/Aコ
ンバータ回路。
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