JP3000499B2 - DA conversion circuit - Google Patents

DA conversion circuit

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JP3000499B2
JP3000499B2 JP4226273A JP22627392A JP3000499B2 JP 3000499 B2 JP3000499 B2 JP 3000499B2 JP 4226273 A JP4226273 A JP 4226273A JP 22627392 A JP22627392 A JP 22627392A JP 3000499 B2 JP3000499 B2 JP 3000499B2
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capacitor
terminal
switch
multiplexer
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有二 山本
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セイコーインスツルメンツ株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路、特にM
OS型半導体を用いたDA変換回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit,
The present invention relates to a DA conversion circuit using an OS type semiconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のキャパシタ列による電荷再配分型
のDA変換器は下記文献に示されるように、入力のデジ
タルデータのパターンに1:1に対応したキャパシタ列
の充放電を行わせることでアナログ出力を得る。アナロ
グ出力の精度は使用しているキャパシタの比精度によっ
て制限される為、比精度よりも良い変換精度は得られな
い。
2. Description of the Related Art A conventional charge-redistribution type D / A converter using a capacitor array, as described in the following document, charges and discharges a capacitor array corresponding to an input digital data pattern on a 1: 1 basis. Get analog output. Since the accuracy of the analog output is limited by the specific accuracy of the capacitor used, a conversion accuracy better than the specific accuracy cannot be obtained.

【0003】McCreary, J. L. and Gray, P. R. : " AL
L-MOS charge redistributionanalog-to-digital conve
rsion techniques - Part I ", IEEE J. Solid StateCi
rcuirts, SC10, 6, pp. 371-379 (1975)
[0003] McCreary, JL and Gray, PR: "AL
L-MOS charge redistributionanalog-to-digital conve
rsion techniques-Part I ", IEEE J. Solid StateCi
rcuirts, SC10, 6, pp. 371-379 (1975)

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、DA変換器
の変換精度をその構成要素であるキャパシタの比精度よ
りも良くすることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to make the conversion accuracy of a DA converter better than the specific accuracy of a capacitor which is a component thereof.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明ではDA変換器に
使用されているキャパシタを時間の経過と共に順次交換
し、後に出力を平均化する。
According to the present invention, the capacitors used in the DA converter are sequentially replaced with time, and the outputs are averaged later.

【0006】[0006]

【作用】本発明によればキャパシタの比精度を平均化す
ることが出来る。
According to the present invention, the ratio accuracy of the capacitors can be averaged.

【0007】[0007]

【実施例】本発明のDA変換器の第1の実施例を図1、
図2、図3、図4を用いて説明する。図1において、2
進数b0,1,2 のDA変換データはまずデコード回路
1に入力される。デコード回路1の入力b0,1,2
出力x1,2,3 …の関係を図3に示す。デコード回路
1の出力端子はマルチプレクサ2に接続されている。マ
ルチプレクサ2の入力x1,2,3 …と出力y1,2,
3 …の関係は、制御クロックCLKa,CLKb,CL
Kcによって作成される相0〜相7によって図4に示し
たように変化する。制御クロックCLKa,CLKb,
CLKcと相との関係は図2に示した。
1 shows a first embodiment of a DA converter according to the present invention.
This will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, 2
The DA conversion data of the base numbers b 0, b 1, and b 2 are first input to the decoding circuit 1. FIG. 3 shows the relationship between the inputs b 0, b 1, b 2 of the decoding circuit 1 and the outputs x 1, x 2, x 3 . The output terminal of the decoding circuit 1 is connected to the multiplexer 2. Input x 1 multiplexer 2, x 2, x 3 ... and the output y 1, y 2, y
3 are related to the control clocks CLKa, CLKb, CL
The phase changes as shown in FIG. 4 depending on phases 0 to 7 created by Kc. The control clocks CLKa, CLKb,
FIG. 2 shows the relationship between CLKc and the phase.

【0008】マルチプレクサ2の出力は各々クロックφ
1を片入力とするアンドゲート3〜9の残る片入力とな
る。アンドゲート3〜9の出力でスイッチ10〜16が
制御される。スイッチ10〜16の一端は第1の基準電
位となるGND電位に接続されている。スイッチ10〜
16の他端はDA用キャパシタ26〜32の一端に接続
されている。DAキャパシタ26〜32の一端は、同時
にスイッチ17〜23の一端に接続されている。スイッ
チ17〜23の他端は第2の基準電位となる基準電圧印
加端子35に接続されている。スイッチ17〜23の制
御端子にはクロックφ2が共通に入力される。
The output of the multiplexer 2 is a clock φ
The remaining single inputs of the AND gates 3 to 9 having 1 as the single input are obtained. Switches 10 to 16 are controlled by outputs of AND gates 3 to 9. One end of each of the switches 10 to 16 is connected to the first reference
It is connected to a position to become GND potential. Switch 10
The other end of 16 is connected to one end of DA capacitors 26 to 32. One ends of the DA capacitors 26 to 32 are connected to one ends of the switches 17 to 23 at the same time. The other ends of the switches 17 to 23 are connected to a reference voltage application terminal 35 serving as a second reference potential . The clock φ2 is commonly input to the control terminals of the switches 17 to 23.

【0009】DA用キャパシタ26〜32の他端は、共
通にオペアンプ37の反転入力端子に接続されている。
オペアンプ37の反転入力端子には同時にクロックφ2
で制御されるスイッチ24の一端と、出力キャパシタ3
3の一端が接続されている。スイッチ24の他端と、出
力キャパシタ33の他端はそれぞれオペアンプ37の出
力端子に接続されている。オペアンプ37の出力端子に
は同時にクロックφ1で制御されたスイッチ25の一端
が接続されている。スイッチ25の他端は出力端子36
と出力キャパシタ34の一端に接続されている。出力キ
ャパシタ34の他端はGND電位に接続されている。
The other ends of the DA capacitors 26 to 32 are commonly connected to an inverting input terminal of an operational amplifier 37.
The inverting input terminal of the operational amplifier 37 simultaneously supplies the clock φ2
Of the switch 24 controlled by the
3 is connected to one end. The other end of the switch 24 and the other end of the output capacitor 33 are connected to output terminals of an operational amplifier 37, respectively. The output terminal of the operational amplifier 37 is simultaneously connected to one end of the switch 25 controlled by the clock φ1. The other end of the switch 25 is an output terminal 36
And one end of the output capacitor 34. The other end of the output capacitor 34 is connected to the GND potential.

【0010】以上キャパシタ26〜32、スイッチ10
〜23、アンドゲート3〜9で構成した回路を局部DA
変換器38と呼ぶ。図1の回路は図2に示す互いに重な
り合わない2相のクロックφ1とクロックφ2によって
動作する。図1の回路図の中で,非反転入力端子をGN
D電位に接続したオペアンプ37と,オペアンプ37の
反転入力端子と出力との間に接続したキャパシタ33
と,キャパシタ33に並列に接続したスイッチ24とで
構成された回路は,いわゆる電荷転送回路を構成し,局
部DA変換器38のキャパシタ26〜32の電荷を,キ
ャパシタ33に転送する機能を有す。オペアンプ37の
出力と出力端子36の間に接続したスイッチ25と,出
力端子36とGND電位との間に接続したキャパシタ3
4とで構成した回路は,所謂サンプルホールド回路を構
成しておりオペアンプ37の出力電圧値をφ1の期間に
サンプルして,φ1以外の期間に保持する機能を有す
る。以下,クロックφ2とクロックφ1での動作を各々
説明する。φ2の期間では,スイッチ24が閉じ,キャ
パシタ33は短絡され電荷は0になる。オペアンプ37
は反転入力端子と出力が短絡される。オペアンプ37の
非反転入力端子は,GND電位に接続しているので負帰
還がかかり,オペアンプ37の両入力端子,出力端子は
GND電位となる。キャパシタ26〜32の一端は,φ
2の期間閉じるスイッチ17〜23を通して基準電圧印
加端子35に接続されている。他端はオペアンプ37に
接続されているので,キャパシタ26〜32は,基準電
圧に充電される。φ1の期間では,スイッチ24は開,
スイッチ17〜23も開,スイッチ25は閉となる。ス
イッチ10〜16の開閉は,マルチプレクサ2の出力Y
1〜Y7の状態で異なるが,スイッチ10〜16が閉じ
ると,スイッチ10〜16に接続されているキャパシタ
26〜32の一端はGND電位に接続される。キャパシ
タ26〜32の他端はオペアンプ37の反転入力端子に
接続しているが,オペアンプ37では,キャパシタ33
で負帰還が掛かっているので,反転入力端子の電位は,
いわゆる仮想接地であるから,非反転入力端子の電圧と
等しく,即ちGND 電位と等しくなる。キャパシタ26
〜32のなかで,一端がスイッチ10〜16の閉じた所
に接続されているキャパシタは,両端がSGND電位と
なるので放電する。放電時の電流は,キャパシタ33を
通過しオペアンプ37の出力に流れるので,電荷保存の
法則によりキャパシタ33に電荷が転送される。オペア
ンプ37の出力電圧は,スイッチ25を通してキャパシ
タ34を充電する。キャパシタ34の電圧即ち出力端子
36の電圧値は,キャパシタ34の容量値が,オペアン
プ37が充電可能な容量値であれば,オペアンプ37の
出力電圧値と等しくなる。ここで,スイッチ10〜16
の一端がGND電位に接続されているとしたが,これを
任意の固定電位としても充放電の電圧値が異なるだけで
あり、動作上は問題ない。スイッチ25とキャパシタ3
4とで構成したサンプルホールド回路では,φ1の期間
では,スイッチ25が閉じ,DA変換結果としてのオペ
アンプ37の出力が,キャパシタ34を充電すると共に
出力端子36の出力となる。φ1の期間以外では,スイ
ッチ25が開いているのでキャパシタ34は,直前のφ
1の期間の時の電圧を保持している。従って,φ2の期
間ではオペアンプ37の出力はGND電位になるが,こ
のGND電位が出力端子36に出ることはなく,出力端
子36にはキャパシタ34が充電した電荷が現われ、D
A変換結果だけ出力される。キャパシタ34は,電圧を
保持するためのキャパシタなので,容量値は,漏れ電流
の影響等を考慮し実用的な値を採用できる。尚、本実施
例では,電荷転送回路を,オペアンプ37とキャパシタ
33とスイッチ24とで構成した。この回路は,一般的
な回路であり,例えばオペアンプ37,スイッチ25,
キャパシタ34を除去して,単純にスイッチ24とキャ
パシタ33を並列に接続したまま,キャパシタ33の一
端でキャパシタ26〜32と接続している端子を出力端
子,他端をGND電位としても,出力電圧値は異なるが
可能である。 次に、局部DA変換回路38の回路動作を
詳細に説明する。まずクロックφ2が“1”の区間でス
イッチ24がオンになるので、キャパシタ33の電荷は
放電によりリセットされ0となり、スイッチ17〜23
がオンしてキャパシタ26〜32は基準電圧印加端子3
5に印加された電圧値VREFに充電される。次にクロ
ックφ1が“1”の区間ではマルチプレクサ2の出力Y
1〜Y7のうちで“1”であった出力に対応してアンド
ゲート3〜9の出力が“1”となる。スイッチ10〜1
6のうちでアンドゲート3〜9で出力が“1”になった
ので対応したスイッチのみがオンし、キャパシタ26〜
32のうちで対応するキャパシタが放電する。キャパシ
タ26〜33の値を各々C26〜C33とすると、出力
端子36には出力Voutが下式のように発生する。
The capacitors 26 to 32 and the switch 10
To 23 and AND gates 3 to 9
Called converter 38. The circuit shown in FIG. 1 operates by two-phase clocks φ1 and φ2 which do not overlap each other as shown in FIG. In the circuit diagram of FIG.
The operational amplifier 37 connected to the D potential and the operational amplifier 37
Capacitor 33 connected between inverting input terminal and output
And the switch 24 connected in parallel with the capacitor 33
The configured circuit constitutes a so-called charge transfer circuit,
Charge of the capacitors 26 to 32 of the D / A converter 38
It has a function of transferring to the capacitor 33. Operational amplifier 37
A switch 25 connected between the output and the output terminal 36;
Capacitor 3 connected between force terminal 36 and GND potential
4 is a so-called sample-and-hold circuit.
And the output voltage value of the operational amplifier 37 during the period of φ1
Has the function of sampling and holding during periods other than φ1
You. Hereinafter, the operation at clock φ2 and clock φ1 will be described respectively.
explain. During the period φ2, the switch 24 is closed and the capacitor is closed.
The capacitor 33 is short-circuited and the electric charge becomes zero. Operational amplifier 37
Is short-circuited between the inverted input terminal and the output. Operational amplifier 37
Since the non-inverting input terminal is connected to the GND potential,
The input and output terminals of the operational amplifier 37 are
It becomes the GND potential. One end of each of the capacitors 26 to 32 is φ
Reference voltage mark through switches 17 to 23 which are closed for 2 periods
It is connected to an additional terminal 35. The other end is connected to operational amplifier 37
Since they are connected, the capacitors 26 to 32
Charged to pressure. During the period of φ1, the switch 24 is open,
Switches 17 to 23 are also opened, and switch 25 is closed. S
Opening and closing of the switches 10 to 16 is performed by the output Y of the multiplexer 2.
Switches 10 to 16 are closed, depending on the state of 1 to Y7
Then, the capacitors connected to the switches 10 to 16
One ends of 26 to 32 are connected to the GND potential. Capacity
The other ends of the inverters 26 to 32 are connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 37.
Although connected, the operational amplifier 37 has a capacitor 33
And negative feedback is applied, the potential of the inverting input terminal is
Since it is a so-called virtual ground, the voltage of the non-inverting input terminal
Equal, that is, equal to the GND potential. Capacitor 26
Where one end is closed between switches 10 to 16
Is connected to the SGND potential at both ends.
Discharge because it becomes. The current at the time of discharge
Pass through to the output of the operational amplifier 37,
Charge is transferred to the capacitor 33 according to the law. Opea
The output voltage of the amplifier 37 is supplied to the
The battery 34 is charged. The voltage of the capacitor 34, that is, the output terminal
The voltage value of the capacitor 36 is the operational value of the capacitor 34.
If the amplifier 37 has a chargeable capacity value, the operational amplifier 37
It becomes equal to the output voltage value. Here, switches 10 to 16
Is connected to the GND potential.
Only fixed charge / discharge voltage values differ
Yes, no problem in operation. Switch 25 and capacitor 3
In the sample and hold circuit composed of
Then, the switch 25 is closed and the operation as the DA conversion result is performed.
The output of the amplifier 37 charges the capacitor 34 and
Output from the output terminal 36. During periods other than φ1,
Since the switch 25 is open, the capacitor 34
The voltage in the period of 1 is held. Therefore, the period of φ2
During this time, the output of the operational amplifier 37 is at the GND potential.
Does not appear at the output terminal 36,
The charge charged by the capacitor 34 appears in the element 36, and D
Only the A conversion result is output. The capacitor 34
Because it is a capacitor for holding, the capacitance value is the leakage current
A practical value can be adopted in consideration of the influence of the above. In addition, this implementation
In the example, the charge transfer circuit is composed of an operational amplifier 37 and a capacitor.
33 and a switch 24. This circuit is common
Circuit, for example, an operational amplifier 37, a switch 25,
The capacitor 34 is removed, and the switch 24 and the capacitor are simply
With the capacitor 33 connected in parallel,
The terminal connected to the capacitors 26-32 at the end is the output end
Although the output voltage value is different even if the
It is possible. Next, the circuit operation of the local DA conversion circuit 38 will be described.
This will be described in detail. First, the switch 24 is turned on while the clock φ2 is “1”, so that the electric charge of the capacitor 33 is reset to 0 by discharging, and the switches 17 to 23 are turned off.
Is turned on and the capacitors 26 to 32 are connected to the reference voltage application terminal 3
5 is charged to the voltage value V REF applied to. Next, during the period when the clock φ1 is “1”, the output Y of the multiplexer 2 is output.
The outputs of the AND gates 3 to 9 become "1" corresponding to the output which was "1" among 1 to Y7. Switches 10-1
6, the output becomes "1" at the AND gates 3 to 9, so only the corresponding switch is turned on, and the capacitors 26 to
The corresponding capacitor of the 32 discharges. Assuming that the values of the capacitors 26 to 33 are respectively C 26 to C 33 , an output V out is generated at the output terminal 36 as in the following equation.

【0011】|Vout| =VREF・(Y1・C26+Y2・C27+Y3・C28+Y4 ・C29+Y5・C30+Y6・C31+Y7・C32 )/C33…(1)(C 34 は前述したように充電された電荷をスイッチ2
5がオフの時に出力端子36に放出することによりサン
プルホールドを行うためのキャパシタであり、|Vou
t|の値には影響しないため(1)式には入れていな
い) 例えばY1=“0”、Y2=“0”、Y3=
“0”、Y4=“1”、Y5=“1”、Y6=“1”、
Y7=“0”とすると、対応するアンドゲート、5、
4の出力が“1”となり、対応するスイッチ13、1
4、15がオンし、キャパシタ29、30、31が放電
する。したがって、出力は(1)式から、|Vout| =VREF・(0・C26・C27+0・C28・C29 +1・C30+1・C31+0・C32)/C33 =VREF・( 29 +C30+C31)/C33…(2)
[0011]| Vout | = VREF・ (Y1 · C26+ Y2 · C27+ Y3 · C28+ Y4 · C29+ Y5 · C30+ Y6 · C31+ Y7 · C32  ) / C33… (1)(C 34 Is the switch 2
5 is turned off to discharge to the output terminal 36,
It is a capacitor for performing pull hold, and | Vou
It does not affect the value of t |
I) For example, Y1 = "0", Y2 = "0", Y3 =
“0”, Y4 = “1”, Y5 = “1”, Y6 = “1”,
If Y7 = "0", the corresponding AND gate6, 5,
4 becomes "1" and the corresponding switches 13, 1
4 and 15 are turned on and capacitors 29, 30 and 31 are discharged
I do. Therefore, the output is given by equation (1).| Vout | = VREF・ (0 ・ C26+0・ C27+0 ・ C28+1・ C29  + 1 · C30+ 1 · C31+0 ・ C32) / C33  = VREF・ (C 29 + C30+ C31) / C33… (2)

【0012】一方、デコード回路の1の入力b〜b
と出力X1〜X7は図3に示したごとく一義的に決定さ
れる。例えば、b=“1”、b=“1”、
“0”のときに、マルチプレクサ2の入力x〜x7
は、図3からx=“0”、x=“0”、x
“0”、x=“0”、x=“1”、x=“1”、
=“1”となる。マルチプレクサ2の出力Y1〜Y
7は、図2に示したクロック信号CLKa、CLKb、
CLKcとの時間的な関係、相0〜相7によって順次変
化する。相0は、CLKa=“0”、CLKb=
“0”、CLKc=“0”の期間であり、相1はCLK
a=“1”、CLKb=“0”、CLKc=“0”の期
間である。相の数とCLKa、CLKb、CLKcの関
係を式で書くと、 相の数=CLKa・1+CLKb・2+CLKc・4…(3) となる。相の数と、マルチプレクサ2の入力x〜x
とマルチプレクサ2の出力y〜yの関係は図4に示
した。
On the other hand, one input b 0 -b 2 of the decoding circuit
And the outputs X1 to X7 are uniquely determined as shown in FIG. For example, b 0 = “1”, b 1 = “1”, b 2 =
When it is “0”, the inputs x 1 to x 7 of the multiplexer 2
From FIG. 3, x 1 = “0”, x 2 = “0”, x 3 =
"0", x 4 = " 0", x 5 = "1", x 6 = "1",
x 7 = “1”. Outputs Y1 to Y of multiplexer 2
7 are the clock signals CLKa, CLKb,
It changes sequentially according to the temporal relationship with CLKc, phase 0 to phase 7. In phase 0, CLKa = "0" and CLKb =
“0”, CLKc = “0” period, and phase 1 is CLK
a = “1”, CLKb = “0”, and CLKc = “0”. When the relationship between the number of phases and CLKa, CLKb, CLKc is expressed by an equation, the number of phases = CLKa · 1 + CLKb · 2 + CLKc · 4 (3) Number of phases and inputs x 1 to x 7 of multiplexer 2
FIG. 4 shows the relationship between the outputs and the outputs y 1 to y 7 of the multiplexer 2.

【0013】図4からわかるようにx1 =“0”、x2
=“0”、x3 =“0”、x4 =“0”、x5
“1”、x6 =“1”、x7 =“1”のときに、相1の
場合はx1=y1 、x2 =y2 ・・・x7 =y7 なの
で、y1 =“0”、y2 =“0”、y 3 =“0”、y4
=“0”、y5 =“1”、y6 =“1”、y7 =“1”
となり、次の相2の場合は、同様に図4からx1
7 、x2 =y1 、x3 =y2 ・・・x7 =y6 なの
で、y1 =“0”、y2 =“0”、y3 =“0”、y4
=“1”、y5 =“1”、y6 =“1”、y7 =“0”
となる。即ち、時間の経過と共にxn とyn の関係は変
わる。しかし、X1〜X7に含まれる“1”の数とY1
〜Y7に含まれる“1”の数は同一であるからC26〜C
32が全く同一ならば、同一のb0 〜b2 に対して同じ出
力値となる。
As can be seen from FIG.1= “0”, xTwo
= “0”, xThree= “0”, xFour= “0”, xFive=
“1”, x6= “1”, x7= “1”, phase 1
If x1= Y1, XTwo= YTwo... x7= Y7What
And y1= “0”, yTwo= “0”, y Three= “0”, yFour
= “0”, yFive= “1”, y6= “1”, y7= “1”
Then, in the case of the next phase 2, similarly from FIG.1=
y7, XTwo= Y1, XThree= YTwo... x7= Y6What
And y1= “0”, yTwo= “0”, yThree= “0”, yFour
= “1”, yFive= “1”, y6= “1”, y7= “0”
Becomes That is, x over timenAnd ynThe relationship is strange
Wrong. However, the number of “1” included in X1 to X7 and Y1
Since the number of “1” s included in Y7 is the same,26~ C
32Are identical, then the same b0~ BTwoSame out for
Force value.

【0014】ところが、一般に製造上のバラツキ等によ
り、設計値は同一でもC26〜C32の値は各々異なる。し
たがって同一のb0 〜b2 に対し出力値は時間によって
変化する。この変化をフィルタ等により平滑化すると出
力値はC26〜C32の値の平均値となる。以下、数値例を
挙げて説明する。
However, in general, the values of C 26 to C 32 are different even though the design values are the same due to manufacturing variations and the like. Therefore, the output value for the same b 0 ~b 2 varies with time. Output value smoothing by a filter or the like of this change is the average of the values of C 26 -C 32. Hereinafter, a description will be given using numerical examples.

【0015】デコード回路1の入力がb0 =“1”、b
1 =“1”、b2 =“0”のとき、デコード回路1の出
力、即ちマルチプレクサ回路2の入力X1〜X7は、図
3に従い、x1 =“0”、x2 =“0”、x3
“0”、x4 =“0”、x5 =“1”、x6 =“1”、
7 =“1”となる。
The input of the decoding circuit 1 is b 0 = "1", b
1 = "1", when b 2 = "0", the output of the decoding circuit 1, that is, the input X1~X7 multiplexer circuit 2 in accordance with FIG. 3, x 1 = "0", x 2 = "0", x 3 =
"0", x 4 = " 0", x 5 = "1", x 6 = "1",
x 7 = “1”.

【0016】VREF =1v、C33=1、C26=1.0
5、C27=1.15、C28=0.9、C29=1.0、C
30=1.1、C31=0.85、C32=0.95とする
と、相0のとき、マルチプレクサ2の出力Y1〜Y7
は、図4に従うと、x1 =y1 、x 2 =y2 、x3 =y
3 ・・・x7 =y7 となる。“1”となっているのは、
5,6,7 なので、(1)式から相0のときの出力V
out (0)は Vout (0)=C30+C31+C32=1.1+0.8+0.95=2.85 時間の経過と共に相0〜相7に変化していくため、マル
チプレクサ2の入力X1〜X7とマルチプレクサ2のY
1〜Y7の関係が図4に従い変化していく。以下詳しく
述べる。
VREF= 1v, C33= 1, C26= 1.0
5, C27= 1.15, C28= 0.9, C29= 1.0, C
30= 1.1, C31= 0.85, C32= 0.95
And when the phase is 0, outputs Y1 to Y7 of the multiplexer 2
Is, according to FIG. 4, x1= Y1, X Two= YTwo, XThree= Y
Three... x7= Y7Becomes What is “1” is
yFive,y6,y7Therefore, the output V at the time of phase 0 is obtained from the equation (1).
out(0) is Vout(0) = C30+ C31+ C32= 1.1 + 0.8 + 0.95 = 2.85 Since the phase changes from phase 0 to phase 7 with the passage of time,
Inputs X1 to X7 of the multiplexer 2 and Y of the multiplexer 2
The relationship of 1 to Y7 changes according to FIG. Details below
State.

【0017】マルチプレクサ2の入力のうち“1”とな
っているのは、前述したようにx5,6,7 である。相
0のときにマルチプレクサ2の入出力関係は、図4に従
い、x1 =y1 、x2 =y2 、x3 =y3 ・・・x7
7 なので“1”となるのは、y5,6,7 であり、相
1のときには、前述の入出力関係は、図4に従いx1
1 、x2 =y2 、x3 =y3 ・・・x7 =y7 なので
“1”となるのは、y 5,6,7 であり、相2のときに
は、前述の入出力関係は図4に従い、x1 =y 7 、x2
=y1 、x3 =y2 ・・・x7 =y6 なので“1”とな
るのは、y4, 5,6 であり、相3のときには前述の入
出力関係は、図4に従い、x1 =y6 、x2 =y7 、x
3 =y1 ・・・x7 =y5 なので、“1”となるのはy
3,4, 5 となる。
The input of the multiplexer 2 becomes "1".
Is, as mentioned earlier, xFive,x6,x7It is. phase
When 0, the input / output relationship of the multiplexer 2 is in accordance with FIG.
Yes, x1= Y1, XTwo= YTwo, XThree= YThree... x7=
y7So "1" is yFive,y6,y7And phase
When 1, the input / output relationship is x1=
y1, XTwo= YTwo, XThree= YThree... x7= Y7So
"1" is y Five,y6,y7And in phase 2
The above-mentioned input-output relationship follows from FIG.1= Y 7, XTwo
= Y1, XThree= YTwo... x7= Y6So it ’s “1”
Is yFour,y Five,y6In the case of phase 3, the aforementioned entry
The output relation is x according to FIG.1= Y6, XTwo= Y7, X
Three= Y1... x7= YFiveTherefore, "1" is y
3,yFour,y FiveBecomes

【0018】同様にして、各々の相のときの入出力関係
が求まる。(1)式を適用すれば、相1〜相5の時の出
力Vout (1) 〜Vout (5) は、 Vout (1)=C30+C31+C32=1.1+0.8+0.95=2.85 Vout (2)=C29+C30+C31=1.0+1.1+0.8=2.90 Vout (3)=C28+C29+C30=0.9+1.0+1.1=3.00 Vout (4)=C27+C28+C29=1.15+0.9+1.0=3.05 Vout (5)=C26+C27+C28=1.05+1.15+0.9=3.10 Vout (0)〜Vout (5)を平均すると、 Vout =2.96 Vout の期待値は3.0なので誤差は−0.04とな
る。相が固定されているとき、即ち平均化を行わないと
きの誤差は相1のとき最大値−0.15となり、相3の
とき最小値0となり、相3の出力以外は誤差が減少して
いる。この例では6回の平均値を算出したが、平均回数
を増すごとに誤差は減少する。
Similarly, the input / output relationship for each phase is determined. If the equation (1) is applied, the outputs V out (1) to V out (5) in the phases 1 to 5 are as follows: V out (1) = C 30 + C 31 + C 32 = 1.1 + 0.8 + 0. 95 = 2.85 V out (2) = C 29 + C 30 + C 31 = 1.0 + 1.1 + 0.8 = 2.90 V out (3) = C 28 + C 29 + C 30 = 0.9 + 1.0 + 1.1 = 3.00 V out (4) = C 27 + C 28 + C 29 = 1.15 + 0.9 + 1.0 = 3.05 V out (5) = C 26 + C 27 + C 28 = 1.05 + 1.15 + 0.9 = 3. When 10 V out (0) to V out (5) are averaged, the expected value of V out = 2.96 V out is 3.0, so the error is −0.04. When the phase is fixed, that is, when the averaging is not performed, the error becomes the maximum value -0.15 when the phase is 1, the minimum value is 0 when the phase is 3, and the error decreases except for the output of the phase 3. I have. In this example, the average value is calculated six times, but the error decreases as the average number increases.

【0019】図5は、図4の論理を実現する回路の一例
で、図1のマルチプレクサ2である。図4の論理を実現
する回路は他にも各種考えられる。ここでは一例を挙げ
て図4の論理が容易に実現できることを示す。図5でM
OSトランジスタ70〜118はスイッチとして用いて
いる。即ち、MOSトランジスタ70〜118のゲート
電圧が“1”のとき、各々MOSトランジスタのソース
・ドレイン間が導通し、スイッチとしてはオン状態とな
り、ゲート電圧が“0”のときソース・ドレイン間は導
通せず、スイッチとしてはオフ状態となる。アンドゲー
ト119〜125はクロック信号CLKa〜CLKcの
状態をデコードして各々の相を作成する。各々の相とク
ロック信号CLKa〜CLKcとの関係は図2に示す。
クロック信号CLKb、CLKcが共に“0”のときア
ンドゲート119の出力だけが“1”となり、相0、相
1となる。アンドゲート119の出力が“1”となる
と、MOSトランジスタ70〜76がオンするので、x
1 =y1 、x2 =y2 、x3 =y3 ・・・x7 =y7
なる。
FIG. 5 shows an example of a circuit for realizing the logic of FIG. 4, which is the multiplexer 2 of FIG. There are various other possible circuits for implementing the logic of FIG. Here, an example is shown to show that the logic of FIG. 4 can be easily realized. M in FIG.
The OS transistors 70 to 118 are used as switches. That is, when the gate voltages of the MOS transistors 70 to 118 are "1", the source and drain of each MOS transistor are conductive, and the switches are turned on. When the gate voltage is "0", the source and drain are conductive. Without this, the switch is turned off. AND gates 119 to 125 decode the states of clock signals CLKa to CLKc to create respective phases. FIG. 2 shows the relationship between each phase and clock signals CLKa to CLKc.
When both the clock signals CLKb and CLKc are “0”, only the output of the AND gate 119 becomes “1”, and the phase becomes 0 and 1, respectively. When the output of the AND gate 119 becomes "1", the MOS transistors 70 to 76 are turned on.
A 1 = y 1, x 2 = y 2, x 3 = y 3 ··· x 7 = y 7.

【0020】次に、CLKa=“0”、CLKb=
“1”、CLKc=“0”のときには、アンドゲート1
25の出力だけが“1”となり、相2となる。アンドゲ
ート125の出力が“1”となると、MOSトランジス
タ77〜83がオンするので、x 1 =y7 、x2
1 、x3 =y2 ・・・x7 =y6 となる。同様にCL
Ka、CLKb、CLKcの状態により各々相に対応す
るアンドゲート119〜125のいずれかが“1”とな
り、アンドゲート119〜125の各々に接続されたM
OSトランジスタがオンし、図4の論理を実現する。
Next, CLKa = "0", CLKb =
When "1" and CLKc = "0", the AND gate 1
Only the output of 25 becomes “1” and becomes phase 2. Andge
When the output of the gate 125 becomes "1", the MOS transistor
Since the parameters 77 to 83 are turned on, x 1= Y7, XTwo=
y1, XThree= YTwo... x7= Y6Becomes Similarly, CL
Each of the phases corresponds to the state of Ka, CLKb, and CLKc.
One of the AND gates 119 to 125 becomes "1".
Connected to each of the AND gates 119 to 125
The OS transistor is turned on to implement the logic of FIG.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上述べたごとく本発明を用いれば、製
造工程によるキャパシタの容量値のバラツキによって生
じるDA変換出力のバラツキを平均化できる。キャパシ
タの比精度をA(%)、平均回数をN回、使用している
キャパシタの個数をM個とすると、DA変換器の精度は 1/M・1/N・A で表わされる。平均を行わなければ、キャパシタの比精
度がそのままDA変換器の精度となるが、平均すること
によって最高N倍DA変換精度が向上する。特に出力の
平均化を前提としているいわゆるオーバサンプル形のD
A変換回路には有効である。
As described above, when the present invention is used, the variation in the DA conversion output caused by the variation in the capacitance value of the capacitor due to the manufacturing process can be averaged. Assuming that the specific accuracy of the capacitor is A (%), the average number of times is N, and the number of capacitors used is M, the accuracy of the DA converter is expressed as 1 / M / 1 / NA. If the averaging is not performed, the specific accuracy of the capacitor becomes the accuracy of the D / A converter as it is, but the averaging improves the D / A conversion accuracy up to N times. In particular, a so-called oversampling type D that assumes output averaging
This is effective for the A conversion circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のDA変換回路の実施例の回路図を示
す。
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of a DA converter according to the present invention.

【図2】図1及び図5の動作タイミングを示す。FIG. 2 shows operation timings of FIGS. 1 and 5;

【図3】デコード回路1の入出力の関係図を示す。FIG. 3 shows an input / output relationship diagram of a decoding circuit 1;

【図4】マルチプレクサ2の入出力の関係図を示す。FIG. 4 shows an input / output relationship diagram of the multiplexer 2.

【図5】マルチプレクサ2の実現回路図を示す。FIG. 5 shows an implementation circuit diagram of the multiplexer 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 デコード回路 2 マルチプレクサ 3〜9 アンドゲート 10〜25 スイッチ 26〜34 キャパシタ 35 基準電圧印加端子 36 出力端子 37 オペアンプ 38 局部DA変換器 70〜118 MOSトランジスタ 119〜125 アンドゲート 126〜128 インバータ Reference Signs List 1 decoding circuit 2 multiplexer 3-9 AND gate 10-25 switch 26-34 capacitor 35 reference voltage application terminal 36 output terminal 37 operational amplifier 38 local DA converter 70-118 MOS transistor 119-125 AND gate 126-128 inverter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−30024(JP,A) 特開 平4−152715(JP,A) 特開 平2−309819(JP,A) 特開 昭63−262921(JP,A) 特開 昭60−236329(JP,A) 特開 平3−117032(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-30024 (JP, A) JP-A-4-152715 (JP, A) JP-A-2-309819 (JP, A) JP-A-63-1988 262921 (JP, A) JP-A-60-236329 (JP, A) JP-A-3-117703 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 電荷再配分型のDA変換回路において、 ディジタル入力データをデコードしてデコード信号を得
るデコード回路と、 該デコード出力のうち、使用するnビットの信号をそれ
ぞれ受け取るnビットの入力端子と該デコード出力を取
り出すnビットの出力端子と該入力端子と出力端子の間
をスイッチングするようにn個×n個のマトリクス状に
設けられたスイッチング素子とを有し、該スイッチング
素子のスイッチング制御端子は、時間の経過と共に変化
するnビットの制御信号を入力し、前記入力端子と出力
端子との間の対応関係が時間の経過と共に所定の循環サ
イクルで万遍なく順次切りかえられて前記デコード出力
を前記出力端子から出力するように構成されたマルチプ
レクサと、 前記マルチプレクサの複数個の出力端子をそれぞれ一端
に接続すると共に、他端に第1のクロック信号を入力す
複数個のゲート回路と、 前記複数個のゲート回路にそれぞれ制御されると共に一
端を第1の基準電圧に接続する複数個の第1のスイッチ
回路と、 前記複数個の第1のスイッチ回路の他端に一端がそれぞ
れ接続され、他端がすべて一つの出力端子に接続される
複数個のコンデンサと、 前記複数個のコンデンサの一端にそれぞれ一端を接続す
ると共に他端を第2の基準電圧に接続し、第2のクロッ
ク信号により動作する複数個の第2のスイッチ回路とを
備えて成るDA変換回路。
1. A charge redistribution DA conversion circuit, comprising: a decoding circuit for decoding digital input data to obtain a decoded signal; and an n-bit input terminal for receiving an n-bit signal to be used among the decoded output. And an n-bit output terminal for extracting the decoded output, and n × n switching elements provided in a matrix so as to switch between the input terminal and the output terminal. The terminal inputs an n-bit control signal that changes with the passage of time, and the correspondence between the input terminal and the output terminal is sequentially and uniformly switched over a predetermined circulation cycle with the passage of time, and the decoded output is output. a multiplexer configured to output from the output terminal, a plurality of output terminals of said multiplexer Each Re one end
And input the first clock signal to the other end.
A plurality of gate circuits, each controlled by the plurality of gate circuits, and one
A plurality of first switch circuits each having an end connected to a first reference voltage; and one end being connected to the other end of each of the plurality of first switch circuits.
A plurality of capacitors , the other ends of which are all connected to one output terminal; and one end connected to one end of each of the plurality of capacitors .
And the other end is connected to a second reference voltage, and the second clock
A DA conversion circuit comprising: a plurality of second switch circuits that operate in response to a clock signal .
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