JP3335820B2 - DA converter - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、所定ビット数のデ
ィジタル入力信号に応じて、このディジタル入力信号を
所定の分解能を有するアナログ出力信号に変換するDA
コンバータに関し、さらに詳しくは、CMOSを適用す
るR−2R型DAコンバータに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a DA for converting a digital input signal into an analog output signal having a predetermined resolution in response to a digital input signal having a predetermined number of bits.
More particularly, the present invention relates to an R-2R DA converter to which CMOS is applied.
【0002】[0002]
【従来の技術】図7は、R−2R型DAコンバータの一
例の構成回路図である。図示例のDAコンバータ40は
電圧加算方式を採用するDAコンバータであって、抵抗
素子R 10,R11,R12と、抵抗素子R20,R21,R22,
R23,R24と、スイッチ回路S 0 ,S1 ,S2 ,S
3 と、オペアンプOPとから構成されている。なお、抵
抗素子R10,R11,R12はそれぞれ抵抗値Rを有し、抵
抗素子R20,R21,R22,R 23,R24はそれぞれ抵抗値
2Rを有している。2. Description of the Related Art FIG. 7 shows an example of an R-2R DA converter.
It is a structural circuit diagram of an example. The DA converter 40 in the illustrated example is
A DA converter that uses the voltage addition method,
Element R Ten, R11, R12And the resistance element R20, Rtwenty one, Rtwenty two,
Rtwenty three, Rtwenty fourAnd the switch circuit S 0, S1, STwo, S
ThreeAnd an operational amplifier OP. In addition,
Anti-element RTen, R11, R12Each have a resistance value R,
Anti-element R20, Rtwenty one, Rtwenty two, R twenty three, Rtwenty fourIs the resistance value
Has 2R.
【0003】図示例のDAコンバータ40において、ス
イッチ回路S0 ,S1 ,S2 ,S3の選択入力端には、
それぞれディジタル入力信号D0 ,D1 ,D2 ,D3 が
入力され、その出力端はそれぞれ抵抗素子R20,R21,
R22,R23の一方の端子に接続され、その第1の入力端
は全て基準電圧VR に接続され、第2の入力端は全てグ
ランドに接続されている。In the DA converter 40 shown in the figure, selection input terminals of switch circuits S 0 , S 1 , S 2 , and S 3 are provided with:
Digital input signals D 0 , D 1 , D 2 , D 3 are input, respectively, and their output terminals are respectively connected to resistance elements R 20 , R 21,.
Is connected to one terminal of R 22, R 23, its first input is connected to all the reference voltage V R, the second input terminal is connected to all the ground.
【0004】また、抵抗素子R24の一方の端子はグラン
ドに接続されている。抵抗素子R24,R20の他方の端子
は抵抗素子R10の一方の端子に接続され、同様に、抵抗
素子R10,R21の他方の端子は抵抗素子R11の一方の端
子に、抵抗素子R11,R22の他方の端子は抵抗素子R12
の一方の端子に、抵抗素子R12,R23の他方の端子はオ
ペアンプOPの+入力端に入力され、オペアンプの−入
力端にはその出力端が入力され、その出力端からはアナ
ログ出力信号が出力されている。[0004] One terminal of the resistance element R 24 is connected to the ground. The other terminals of the resistance elements R 24 and R 20 are connected to one terminal of the resistance element R 10. Similarly, the other terminals of the resistance elements R 10 and R 21 are connected to one terminal of the resistance element R 11. The other terminals of the elements R 11 and R 22 are connected to the resistance element R 12
, The other terminals of the resistance elements R 12 and R 23 are input to the + input terminal of the operational amplifier OP, the output terminal is input to the − input terminal of the operational amplifier OP, and the analog output signal is output from the output terminal thereof. Is output.
【0005】次に、図8は、上述するR−2R型DAコ
ンバータに用いられるスイッチ回路の一例の構成回路図
である。図示例のスイッチ回路42はCMOSを適用す
るスイッチ回路の一例であって、P型MOSトランジス
タ(以下、PMOSという)44およびN型MOSトラ
ンジスタ(以下、NMOSという)46からなるインバ
ータと、同様に、PMOS48およびNMOS50とか
ら構成されている。FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of a switch circuit used in the above-described R-2R type DA converter. The switch circuit 42 in the illustrated example is an example of a switch circuit to which CMOS is applied, and similarly to an inverter including a P-type MOS transistor (hereinafter, referred to as PMOS) 44 and an N-type MOS transistor (hereinafter, referred to as NMOS) 46, It is composed of a PMOS 48 and an NMOS 50.
【0006】図示例のスイッチ回路42において、PM
OS44およびNMOS46のソースはそれぞれ電源電
圧VDDおよびグランドに接続され、そのゲート(スイッ
チ回路の選択入力端)にはディジタル入力信号Dn が入
力され、そのドレインは短絡されてPMOS48および
NMOS50のゲートに入力されている。同様に、PM
OS48およびNMOS50のソース(スイッチ回路の
第1および第2の入力端)はそれぞれ基準電圧VR およ
びグランドに接続され、そのドレインは短絡されて出力
端OUTとされている。In the illustrated switch circuit 42, PM
The sources of the OS 44 and the NMOS 46 are connected to the power supply voltage V DD and the ground, respectively. The gate (selection input terminal of the switch circuit) receives the digital input signal D n , and the drain is short-circuited to the gate of the PMOS 48 and the NMOS 50. Has been entered. Similarly, PM
(First and second input terminal of the switch circuit) source OS48 and NMOS50 is connected to a reference voltage V R and ground, respectively, the drain is the output terminal OUT are short-circuited.
【0007】図示例のDAコンバータ40において、そ
れぞれのスイッチ回路S0 ,S1 ,S2 ,S3 は、対応
するディジタル入力信号D0 ,D1 ,D2 ,D3 に応じ
て、抵抗素子R20,R21,R22,R23の一方の端子を基
準電圧VR またはグランドのいずれか一方に接続する。
図示例においては、ディジタル入力信号D0 ,D1 ,D
2 ,D3 がハイレベルのとき、これに対応する抵抗素子
R20,R21,R22,R 23の一方の端子は基準電圧VR に
接続され、逆に、ローレベルのときはグランドに接続さ
れる。In the DA converter 40 shown in FIG.
Each switch circuit S0, S1, STwo, SThreeCorresponds
Digital input signal D0, D1, DTwo, DThreeAccording to
And the resistance element R20, Rtwenty one, Rtwenty two, Rtwenty threeOne terminal of
Reference voltage VROr connect to one of the grounds.
In the illustrated example, the digital input signal D0, D1, D
Two, DThreeIs high level, the corresponding resistance element
R20, Rtwenty one, Rtwenty two, R twenty threeIs connected to the reference voltage VRTo
Connected to ground when low level
It is.
【0008】ここで、ディジタル入力信号D0 だけがハ
イレベルのとき、D点から左側、下側および右側の合成
抵抗は、それぞれ2R,2Rおよび43R/21とな
り、D点の電圧VD は基準電圧VR ×43/128とな
る。また、C点の電圧VC はD点の電圧VD ×22/4
3、即ち、基準電圧VR ×11/64となり、B点の電
圧VB はC点の電圧VC ×6/11、即ち、基準電圧V
R ×3/32となり、A点の電圧VA はB点の電圧VB
×2/3、即ち、基準電圧VR /16となる。Here, when only the digital input signal D 0 is at a high level, the combined resistances on the left, lower and right sides of the point D are 2R, 2R and 43R / 21, respectively, and the voltage V D at the point D is a reference. the voltage V R × 43/128. The voltage V C at the point C is the voltage V D at the point D × 22/4.
3, ie, the reference voltage V R × 11/64, and the voltage V B at the point B is the voltage V C × 6/11 at the point C , ie, the reference voltage V
R × 3/32, and the voltage V A at the point A is the voltage V B at the point B
× 2/3, that is, the reference voltage V R / 16.
【0009】以下同様に、A点の電圧VA は、ディジタ
ル入力信号D1 だけがハイレベルのときに基準電圧VR
/8となり、ディジタル入力信号D2 だけがハイレベル
のときに基準電圧VR /4となり、ディジタル入力信号
D3 だけがハイレベルのときに基準電圧VR /2とな
る。また、ディジタル入力信号D0 ,D1 ,D2 ,D3
の2つ以上が同時にハイレベルのときには、A点の電圧
VA はこれらの出力電圧が加算されたものとなる。Similarly, the voltage V A at the point A is equal to the reference voltage V R when only the digital input signal D 1 is at a high level.
/ 8, and becomes the reference voltage V R / 4 when only the digital input signal D 2 is at the high level, and becomes the reference voltage V R / 2 when only the digital input signal D 3 is at the high level. Also, the digital input signals D 0 , D 1 , D 2 , D 3
Are simultaneously at the high level, the voltage VA at point A is the sum of these output voltages.
【0010】このようにして、A点の電圧VA はオペア
ンプOPの+入力端に入力され、オペアンプOPの出力
端からは、ディジタル入力信号D3 ,D2 ,D1 ,D0
に応じて所定の電圧レベルに変換されたアナログ出力信
号が出力される。In this manner, the voltage VA at the point A is input to the + input terminal of the operational amplifier OP, and the digital input signals D 3 , D 2 , D 1 and D 0 are output from the output terminal of the operational amplifier OP.
, An analog output signal converted to a predetermined voltage level is output.
【0011】ところで、上述するCMOSを適用するR
−2R型DAコンバータ40において、スイッチ回路4
2を構成するPMOS48およびNMOS50はオン抵
抗を有している。このPMOS48およびNMOS50
のオン抵抗は、抵抗素子R2nに直列接続されているた
め、その抵抗値や抵抗値の変動などは、DAコンバータ
40の変換精度に悪影響を与える1つの大きな要因とな
っている。By the way, the above-mentioned R to which the CMOS is applied is used.
In the -2R type DA converter 40, the switch circuit 4
The PMOS 48 and the NMOS 50 constituting the second 2 have an on-resistance. The PMOS 48 and NMOS 50
Is connected in series with the resistance element R 2n , and its resistance value and fluctuations in the resistance value are one of the major factors that adversely affect the conversion accuracy of the DA converter 40.
【0012】従って、スイッチ回路のオン抵抗の抵抗値
は、抵抗素子R1n,R2nの抵抗値に対して殆ど0と見な
すことができる程度に充分小さくする必要があるととも
に、個々のスイッチ回路のオン抵抗の抵抗値の変動を極
力小さくする必要がある。このため、従来より、スイッ
チ回路42を構成するPMOS48およびNMOS50
のトランジスタ幅Wを大きくすることによって、オン抵
抗の抵抗値や抵抗値の変動を小さく抑えるように構成し
ている。Therefore, the resistance value of the on-resistance of the switch circuit needs to be sufficiently small so that it can be regarded as almost zero with respect to the resistance values of the resistance elements R 1n and R 2n , and the resistance of each switch circuit is required. It is necessary to minimize the fluctuation of the resistance value of the on-resistance. For this reason, the PMOS 48 and the NMOS 50 forming the switch circuit 42 have conventionally been used.
By increasing the transistor width W, the resistance value of the on-resistance and the fluctuation of the resistance value are suppressed to be small.
【0013】ところが、CMOSにおいては、論理しき
い値近辺でPMOS48およびNMOS50の両方がオ
ン状態となり、過渡的に基準電圧VR からグランドに向
かって貫通電流が流れてしまう。また、CMOSを適用
するR−2R型DAコンバータ40においては、スイッ
チ回路42を構成するPMOS48およびNMOS50
のトランジスタ幅Wが大きいため、貫通電流が大きくな
って消費電流(消費電力)が増大するばかりでなく、ノ
イズが発生して基準電圧VR とグランドの間の電位が変
動し、DAコンバータ40の変換精度に悪影響を及ぼす
場合があるという問題点があった。[0013] However, in the CMOS, both PMOS48 and NMOS50 in the vicinity logic threshold is turned on, thereby transiently through current flows toward the ground from the reference voltage V R. In the R-2R DA converter 40 to which CMOS is applied, a PMOS 48 and an NMOS 50 constituting the switch circuit 42 are provided.
For transistor width W is large, not only the consumption current through current is increased (power consumption) increases, noise potential between the reference voltage V R and ground varies occurs, the DA converter 40 There is a problem that conversion accuracy may be adversely affected.
【0014】次に、図9に、従来のR−2R型DAコン
バータの一例のレイアウトを示す。図示例のレイアウト
は、図7および図8に示されるDAコンバータ40の構
成回路において、オペアンプOPおよびスイッチ回路4
2のPMOS44,NMOS46を除く部分に対応する
ものであって、スイッチ回路42を構成するPMOS4
8およびNMOS50に相当するPMOS52およびN
MOS54と、抵抗素子R1n,R2nに相当する抵抗素子
56,58とから構成されている。Next, FIG. 9 shows a layout of an example of a conventional R-2R DA converter. The layout of the illustrated example is such that the operational amplifier OP and the switch circuit 4 in the configuration circuit of the DA converter 40 shown in FIGS.
2 corresponding to a portion excluding the PMOS 44 and the NMOS 46, and constituting the switch circuit 42.
8 and NMOS 50 corresponding to PMOS 52 and N
It comprises a MOS 54 and resistance elements 56 and 58 corresponding to the resistance elements R 1n and R 2n .
【0015】図示例のレイアウトにおいて、PMOS5
2は5つに分割されたPMOSを並列接続して構成さ
れ、同様に、NMOS54は5つに分割されたNMOS
を並列接続して構成されている。また、抵抗素子56は
抵抗値Rのポリシリコン抵抗により構成され、同様に、
抵抗素子58は抵抗値Rのポリシリコン抵抗を2つ直列
接続して構成されている。In the layout shown in FIG.
2 is configured by connecting five divided PMOSs in parallel, and similarly, the NMOS 54 is divided into five divided NMOSs.
Are connected in parallel. The resistance element 56 is constituted by a polysilicon resistance having a resistance value R. Similarly,
The resistance element 58 is configured by connecting two polysilicon resistors each having a resistance value R in series.
【0016】ここで、図6(a)に、上述するレイアウ
トのDAコンバータに用いられているスイッチ回路のト
ランジスタ特性を表す一例の概念図を示す。図示例のト
ランジスタ特性は、例えばスイッチ回路S0 のオン抵抗
>スイッチ回路S1 のオン抵抗>スイッチ回路S2 のオ
ン抵抗>スイッチ回路S3 のオン抵抗というように、ス
イッチ回路42のオン抵抗の抵抗値が傾斜状の傾きを有
する場合の一例を概念的に表したものである。Here, FIG. 6A is a conceptual diagram showing an example of a transistor characteristic of a switch circuit used in a DA converter having the above-described layout. Transistor characteristics of the illustrated example, for example, and so the switching circuit on-resistance of the S 0> ON resistance of the switch circuits S 1> ON resistance of the switch circuit S 2> on-resistance of the switching circuit S 3, the on-resistance of the switch circuit 42 7 conceptually illustrates an example of a case where the resistance value has a slope.
【0017】図示例のレイアウトにおいては、スイッチ
回路を構成するPMOS52およびNMOS54のトラ
ンジスタ幅Wが大きいために、DAコンバータ40の大
部分はこのスイッチ回路によって占められている。この
ため、製造上のばらつき等によって、例えばスイッチ回
路S0 とスイッチ回路S3 とでは、そのトランジスタ特
性、例えばPMOS48およびNMOS50のオン抵抗
の抵抗値が大きく異なり、上述するように、DAコンバ
ータ40の変換精度に悪影響を与える場合があり、製品
の歩留りが低下するという問題点があった。In the layout of the illustrated example, since the transistor width W of the PMOS 52 and the NMOS 54 constituting the switch circuit is large, most of the DA converter 40 is occupied by the switch circuit. Therefore, for example, the transistor characteristics of the switch circuit S 0 and the switch circuit S 3 , for example, the resistance values of the on-resistances of the PMOS 48 and the NMOS 50 are significantly different due to manufacturing variations and the like. There is a problem that the conversion accuracy may be adversely affected and the yield of products is reduced.
【0018】[0018]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術に基づく問題点をかえりみて、スイッチ回路の
状態が変化するときのしきい値近辺における貫通電流を
低減もしくは完全に防止することができ、消費電流を低
減することができ、製品の歩留りを向上させることがで
きるDAコンバータを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to reduce or completely prevent a through current in the vicinity of a threshold value when a state of a switch circuit changes, in view of the problems based on the prior art. It is another object of the present invention to provide a DA converter capable of reducing current consumption and improving the yield of products.
【0019】[0019]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、抵抗素子と、入力されるディジタル入力
信号に応じて、前記抵抗素子の一端を基準電圧またはグ
ランドのいずれか一方に接続するスイッチ回路とを有
し、前記ディジタル入力信号に対応する電圧レベルを有
するアナログ出力信号を出力するR−2R型DAコンバ
ータであって、前記スイッチ回路は、第1のP型MOS
トランジスタと、第1のN型MOSトランジスタと、第
2のP型MOSトランジスタと、第2のN型MOSトラ
ンジスタと、前記第1のN型MOSトランジスタのオフ
状態となるタイミングよりも、前記第1のP型MOSト
ランジスタのオン状態となるタイミングを遅延させる第
1の遅延素子と、前記第1のP型MOSトランジスタの
オフ状態となるタイミングよりも、前記第1のN型MO
Sトランジスタのオン状態となるタイミングを遅延させ
る第2の遅延素子とを有し、前記第1のP型MOSトラ
ンジスタおよび前記第1のN型MOSトランジスタのソ
ースはそれぞれ前記基準電圧および前記グランドに接続
され、これらの各ドレインは短絡されて前記抵抗素子の
一端に接続され、前記第2のP型MOSトランジスタお
よび前記第2のN型MOSトランジスタのソースはそれ
ぞれ電源電圧およびグランドに接続され、これらの各ゲ
ートにはともに前記ディジタル入力信号が入力され、前
記第2のP型MOSトランジスタのドレインは、前記第
1のP型MOSトランジスタのゲートおよび前記第2の
遅延素子の入力端に接続され、前記第2のN型MOSト
ランジスタのドレインは、前記第1のN型MOSトラン
ジスタのゲートおよび前記第1の遅延素子の入力端に接
続され、前記第1および第2の遅延素子の出力端はそれ
ぞれ前記第1のP型MOSトランジスタおよび前記第1
のN型MOSトランジスタのゲートに入力され、さら
に、前記第1および第2のP型MOSトランジスタ、前
記第1および第2のN型MOSトランジスタならびに前
記第1および第2の遅延素子は、それぞれ所定数に分割
され、分割された前記第1のP型MOSトランジスタの
ソースおよびドレインはそれぞれ並列接続され、そのゲ
ートは分割された対応する前記第1の遅延素子を介し て
順次直列接続され、分割された前記第1のN型MOSト
ランジスタのソースおよびドレインはそれぞれ並列接続
され、そのゲートは分割された対応する前記第2の遅延
素子を介して順次直列接続され、分割された前記第2の
P型MOSトランジスタのソースおよびゲートはそれぞ
れ並列接続され、そのドレインは分割された対応する前
記第1のP型MOSトランジスタのゲートに接続され、
分割された前記第2のN型MOSトランジスタのソース
およびゲートはそれぞれ並列接続され、そのドレインは
分割された対応する前記第1のN型MOSトランジスタ
のゲートに接続されていることを特徴とするDAコンバ
ータを提供するものである。In order to achieve the above object, according to the present invention, one end of the resistance element is connected to one of a reference voltage and a ground in accordance with a resistance element and an input digital input signal. An R-2R DA converter for outputting an analog output signal having a voltage level corresponding to the digital input signal, wherein the switch circuit comprises a first P-type MOS transistor.
A transistor, a first N-type MOS transistor, the
Two P-type MOS transistors and a second N-type MOS transistor.
And Njisuta than said first timing to be the OFF state of the N-type MOS transistor, the Ru delays the timings of turning on the first P-type MOS transistor
1 delay element and the timing at which the first P-type MOS transistor is turned off.
A second delay element for delaying the timing at which the S transistor is turned on, wherein the sources of the first P-type MOS transistor and the first N-type MOS transistor are connected to the reference voltage and the ground, respectively. Each of these drains is short-circuited and connected to one end of the resistance element, and the second P-type MOS transistor and
And the source of the second N-type MOS transistor is
These are connected to the power supply voltage and ground, respectively.
The digital input signal is input to both ports,
The drain of the second P-type MOS transistor is
The gate of the first P-type MOS transistor and the second
The second N-type MOS transistor is connected to the input terminal of the delay element.
The drain of the transistor is connected to the first N-type MOS transistor.
Connected to the gate of the transistor and the input terminal of the first delay element.
Output terminals of the first and second delay elements
The first P-type MOS transistor and the first
Input to the gate of the N-type MOS transistor of
The first and second P-type MOS transistors,
The first and second N-type MOS transistors and
The first and second delay elements are each divided into a predetermined number.
Of the divided first P-type MOS transistor
The source and the drain are connected in parallel,
Over DOO via the first delay element corresponding divided
The first N-type MOS transistors sequentially connected in series and divided
The source and drain of the transistor are connected in parallel
And the gate is divided by the corresponding second delay
The second device, which is sequentially connected in series via an element and divided
Source and gate of P-type MOS transistor
Connected in parallel, with their drains divided
Connected to the gate of the first P-type MOS transistor;
Source of the divided second N-type MOS transistor
And the gate are connected in parallel, and the drain is
Divided corresponding first N-type MOS transistor
And a D / A converter characterized by being connected to a gate of the D / A converter.
【0020】ここで、上記に記載のDAコンバータであ
って、n個の前記スイッチ回路を備え、それぞれの前記
スイッチ回路に含まれる前記第1のP型MOSトランジ
スタおよび前記第1のN型MOSトランジスタがそれぞ
れm個ずつに分割されており、それぞれの前記スイッチ
回路から前記第1のP型MOSトランジスタおよび前記
第1のN型MOSトランジスタが1つずつ取り出され
て、それぞれn個の前記第1のP型MOSトランジスタ
およびn個の前記第1のN型MOSトランジスタからな
るm個のグループに分割され、これらのグループ毎に分
割配置されたレイアウト構造を有するのが好ましい。Here, the DA converter described above is used.
Thus, n switch circuits are provided, and each of the
A first P-type MOS transistor included in a switch circuit;
And the first N-type MOS transistor
Each of the switches
The first P-type MOS transistor and the
The first N-type MOS transistors are taken out one by one.
And each of the n first P-type MOS transistors
And n first N-type MOS transistors.
Are divided into m groups.
It is preferable to have a split layout structure .
【0021】[0021]
【0022】[0022]
【0023】[0023]
【0024】[0024]
【0025】[0025]
【作用】本発明のDAコンバータは、基本的に、遅延手
段によって、スイッチ回路を構成するPMOSのオフ状
態となるタイミングよりも、スイッチ回路を構成するN
MOSのオン状態となるタイミングを遅延させ、かつ、
NMOSのオフ状態となるタイミングよりも、PMOS
のオン状態となるタイミングを遅延させる、即ち、PM
OSおよびNMOSが同時にオン状態となる時間を短縮
する、あるいは同時にオフ状態となる時間を生成するよ
う構成されている。また、本発明のDAコンバータは、
それぞれがm個のPMOSおよびNMOSからなるN個
のスイッチ回路を有するDAコンバータにおいて、それ
ぞれのスイッチ回路からPMOSおよびNMOSを1つ
ずつ取り出して、n個のPMOSおよびNMOSからな
るm個のグループに分割し、これらのグループを単位と
して配置するレイアウト構造を有している。このため、
本発明のDAコンバータによれば、遅延手段によって、
スイッチ回路の論理しきい値近辺における貫通電流を低
減または完全に防止することができ、そのレイアウト構
造によって、スイッチ回路間のトランジスタ特性、特に
トランジスタのオン抵抗を均一化することができる。従
って、本発明のDAコンバータによれば、消費電流が低
減されることは勿論、貫通電流によるノイズの発生も低
減もしくは完全に防止され、DAコンバータの変換精度
が向上され、製品の製造歩留りが向上される。In the DA converter of the present invention, basically, the delay means delays the N of the switch circuit from the timing of turning off the PMOS of the switch circuit.
Delay the timing of turning on the MOS, and
The timing of turning off the PMOS
Is delayed, that is, PM
It is configured to reduce the time during which the OS and the NMOS are simultaneously turned on, or to generate the time during which the OS and the NMOS are simultaneously turned off. Further, the DA converter of the present invention
In a DA converter having N switch circuits each including m PMOSs and NMOSs, one PMOS and one NMOS are taken out from each switch circuit and divided into m groups each including n PMOSs and NMOSs. In addition, it has a layout structure in which these groups are arranged as a unit. For this reason,
According to the DA converter of the present invention, the delay means
Through current in the vicinity of the logic threshold value of the switch circuit can be reduced or completely prevented, and the layout structure can make the transistor characteristics between the switch circuits, especially the transistor on-resistance uniform. Therefore, according to the DA converter of the present invention, not only the current consumption is reduced, but also the occurrence of noise due to the through current is reduced or completely prevented, the conversion accuracy of the DA converter is improved, and the production yield of the product is improved. Is done.
【0026】[0026]
【発明の実施の形態】以下に、添付の図面に示す好適実
施例に基づいて、本発明のDAコンバータを詳細に説明
する。本発明のDAコンバータは、あらゆる方式を採用
するR−2R型DAコンバータに対して適応可能であ
る。以下、図7に示される電圧加算方式を採用するDA
コンバータを例に挙げて説明を行う。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a DA converter according to the present invention will be described in detail based on a preferred embodiment shown in the accompanying drawings. The DA converter of the present invention is applicable to an R-2R type DA converter employing any system. Hereinafter, the DA adopting the voltage addition method shown in FIG.
A description will be given using a converter as an example.
【0027】まず、図1は、本発明のDAコンバータに
用いられるスイッチ回路の一実施例の構成回路図であ
る。図示例のスイッチ回路10は、PMOS12a,1
2b,12cと、NMOS14a,14b,14cと、
PMOS16a,16b,16cと、NMOS18a,
18b,18cと、抵抗素子20a,20b,20c
と、抵抗素子22a,22b,22cとを有している。FIG. 1 is a circuit diagram of a switch circuit used in a DA converter according to an embodiment of the present invention. In the illustrated example, the switch circuit 10 includes a PMOS 12a, 1
2b, 12c, NMOSs 14a, 14b, 14c,
PMOS 16a, 16b, 16c and NMOS 18a,
18b, 18c and resistance elements 20a, 20b, 20c
And resistance elements 22a, 22b, and 22c.
【0028】即ち、図示例のスイッチ回路10は、図8
に示されるスイッチ回路42と比較して、PMOS44
を3個のPMOS12a,12b,12cに分割して、
これらのPMOSを並列接続し、同様に、NMOS46
を3個のNMOS14a,14b,14cに、PMOS
48を3個のPMOS16a,16b,16cに、NM
OS50を3個のNMOS18a,18b,18cにそ
れぞれ分割して、これらのPMOSおよびNMOSをそ
れぞれ並列接続して構成される。That is, the switch circuit 10 shown in FIG.
Is compared with the switch circuit 42 shown in FIG.
Is divided into three PMOSs 12a, 12b, and 12c,
These PMOSs are connected in parallel.
To the three NMOSs 14a, 14b, 14c, and the PMOS
48 to three PMOSs 16a, 16b, 16c, and NM
The OS 50 is divided into three NMOSs 18a, 18b, and 18c, respectively, and these PMOSs and NMOSs are connected in parallel.
【0029】このスイッチ回路10において、PMOS
12a,12b,12cおよびNMOS14a,14
b,14cのソースはそれぞれ電源電圧VDDおよびグラ
ンドに接続され、そのゲートにはディジタル入力信号D
n が共通に入力され、そのドレインは、それぞれPMO
S16a,16b,16cおよびNMOS18a,18
b,18cのゲートに入力されている。In this switch circuit 10, a PMOS
12a, 12b, 12c and NMOS 14a, 14
b, 14c are connected to the power supply voltage V DD and the ground, respectively, and the gate thereof is connected to the digital input signal D DD.
n are commonly input, and their drains are
S16a, 16b, 16c and NMOSs 18a, 18
b, 18c are input to the gates.
【0030】また、PMOS12aのドレインは、抵抗
素子22aを介してNMOS18aのゲートに入力さ
れ、さらに抵抗素子22bを介してNMOS18bのゲ
ートに入力され、さらに抵抗素子22cを介してNMO
S18cのゲートに入力されている。同様に、NMOS
14aのドレインは、抵抗素子20aを介してPMOS
16aのゲートに入力され、さらに抵抗素子20bを介
してPMOS16bのゲートに入力され、さらに抵抗素
子20cを介してPMOS16cのゲートに入力されて
いる。The drain of the PMOS 12a is input to the gate of the NMOS 18a via the resistance element 22a, further input to the gate of the NMOS 18b via the resistance element 22b, and further connected to the NMO via the resistance element 22c.
It is input to the gate of S18c. Similarly, NMOS
The drain of 14a is connected to a PMOS through a resistance element 20a.
The signal is input to the gate of the PMOS 16b via the resistance element 20b, and further input to the gate of the PMOS 16c via the resistance element 20c.
【0031】一方、PMOS16a,16b,16cお
よびNMOS18a,18b,18cのソースはそれぞ
れ基準電圧VR およびグランドに接続され、そのドレイ
ンは短絡されて出力端OUTとされている。なお、以下
の説明においては、PMOS16a,16b,16cの
ゲートに入力される入力信号をそれぞれN11,N12,N
13とし、同様に、NMOS18a,18b,18cのゲ
ートに入力される入力信号をそれぞれN21,N22,N23
とする。On the other hand, PMOS16a, 16b, 16c and NMOS18a, 18b, 18c source connected to the reference voltage V R and ground, respectively, the drain is the output terminal OUT are short-circuited. In the following description, PMOS16a, 16b, N 11 an input signal input to the gate of 16c respectively, N 12, N
13. Similarly, input signals input to the gates of the NMOSs 18a, 18b, 18c are N 21 , N 22 , N 23 , respectively.
And
【0032】ここで、図2に、図1に示される本発明の
DAコンバータに用いられるスイッチ回路の動作を表す
タイミングチャートを示す。まず、ディジタル入力信号
Dnがローレベルのとき、PMOS12a,12b,1
2cおよびNMOS14a,14b,14cはそれぞれ
オン状態およびオフ状態である。従って、入力信号
N 11,N12,N13および入力信号N21,N22,N23はと
もにハイレベルであり、PMOS16a,16b,16
cおよびNMOS18a,18b,18cはそれぞれオ
フ状態およびオン状態であり、このスイッチ回路10の
出力端OUTはローレベルである。Here, FIG. 2 shows the structure of the present invention shown in FIG.
Represents the operation of the switch circuit used in the DA converter
4 shows a timing chart. First, the digital input signal
DnIs low, the PMOSs 12a, 12b, 1
2c and NMOSs 14a, 14b, 14c are respectively
An on state and an off state. Therefore, the input signal
N 11, N12, N13And the input signal Ntwenty one, Ntwenty two, Ntwenty threeHato
Are at the high level, and the PMOSs 16a, 16b, 16
c and NMOSs 18a, 18b, 18c are
In the off state and the on state.
The output terminal OUT is at a low level.
【0033】次いで、ディジタル入力信号Dn がローレ
ベルからハイレベルに変化するとき、PMOS12a,
12b,12cおよびNMOS14a,14b,14c
は、それぞれオフ状態およびオン状態に変化する。この
とき、NMOS14a,14b,14cがオン状態とな
ることによって、入力信号N21,N22,N23はほぼ同時
に瞬時にローレベルとなるため、NMOS18a,18
b,18cはほぼ同時に瞬時にオフ状態となる。[0033] Next, when the digital input signal D n is changed from low level to high level, PMOS12a,
12b, 12c and NMOS 14a, 14b, 14c
Change to an off state and an on state, respectively. At this time, since the NMOSs 14a, 14b, and 14c are turned on, the input signals N 21 , N 22 , and N 23 instantaneously go to a low level almost simultaneously, so that the NMOSs 18a, 18c
b and 18c are instantaneously turned off almost simultaneously.
【0034】一方、入力信号N11は、入力信号N21,N
22,N23よりも抵抗素子20aの抵抗値RおよびPMO
S16aのゲート容量Cによる時定数分だけ遅延された
タイミングでローレベルに変化する。同様に、入力信号
N12は、入力信号N11よりもさらに抵抗素子20bの抵
抗値RおよびPMOS16bのゲート容量Cによる時定
数分だけ、入力信号N13は、入力信号N12よりもさらに
抵抗素子20cの抵抗値RおよびPMOS16cのゲー
ト容量Cによる時定数分だけ、それぞれ遅延されたタイ
ミングでローレベルに変化する。即ち、このスイッチ回
路10の出力端OUTは、PMOS16a,16b,1
6cが順次オン状態になるタイミングに応じて段階的に
ハイレベルに変化する。On the other hand, the input signal N 11 is equal to the input signals N 21 , N
22 and N 23, the resistance R and the resistance
It changes to a low level at a timing delayed by the time constant of the gate capacitance C of S16a. Similarly, the input signal N 12, only a constant amount when by further gate capacitance C of the resistance value R and PMOS16b resistive element 20b than the input signal N 11, the input signal N 13 further resistive element than the input signal N 12 It changes to a low level at a timing delayed by the time constant of the resistance value R of 20c and the gate constant C of the PMOS 16c. That is, the output terminal OUT of the switch circuit 10 is connected to the PMOS 16a, 16b, 1
6c sequentially changes to the high level in accordance with the timing of turning on.
【0035】なお、ディジタル入力信号Dn がハイレベ
ルからローレベルに変化するときは、PMOS12a,
12b,12c,NMOS14a,14b,14c,P
MOS16a,16b,16c,NMOS18a,18
b,18cの状態と、入力信号N11,N12,N13、入力
信号N21,N22,N23、スイッチ回路10の出力端OU
Tの電圧レベルとが逆になることを除いて、ディジタル
入力信号Dn がローレベルからハイレベルに変化すると
きと全く同様に動作する。[0035] Incidentally, when the digital input signal D n is changed from a high level to a low level, PMOS12a,
12b, 12c, NMOS 14a, 14b, 14c, P
MOS 16a, 16b, 16c, NMOS 18a, 18
b, the state of 18c, the input signal N 11, N 12, N 13 , the input signal N 21, N 22, N 23 , the output terminal OU of the switch circuit 10
Except that T is the voltage level of the reversed operates in exactly the same manner as when the digital input signal D n is changed from low level to high level.
【0036】このように、図1に示されるスイッチ回路
10を用いる本発明のDAコンバータにおいては、スイ
ッチ回路10を構成するPMOS16a,16b,16
cおよびNMOS18a,18b,18cが、論理しき
い値近辺で同時にオン状態となる時間が短縮または同時
にオフ状態となる時間が生成されるため、貫通電流を低
減または完全に防止することができ、従って、消費電流
を低減することができるとともに、ノイズの発生を防止
してDAコンバータの精度を向上させることができ、製
品の歩留りを向上させることができる。As described above, in the DA converter of the present invention using the switch circuit 10 shown in FIG. 1, the PMOSs 16a, 16b, 16
c and NMOSs 18a, 18b, 18c reduce the time during which they are simultaneously turned on near the logic threshold value or generate the time during which they are simultaneously turned off, thereby reducing or completely preventing through current. In addition, current consumption can be reduced, noise can be prevented, the accuracy of the DA converter can be improved, and the product yield can be improved.
【0037】なお、本発明のDAコンバータに用いられ
るスイッチ回路の一実施例について説明したが、本発明
はこの実施例だけに限定されるものではない。Although an embodiment of the switch circuit used in the DA converter of the present invention has been described, the present invention is not limited to this embodiment.
【0038】例えば、スイッチ回路を構成するPMOS
およびNMOSは、所定数に分割されていてもよいし、
分割されていなくてもよい。分割する場合、DAコンバ
ータのビット数から許容される誤差範囲等に応じて、貫
通電流を低減あるいは防止できるように、その分割数を
適宜設定すればよい。逆に、分割しない場合、例えば図
1のPMOS12a,16a,NMOS14a,18a
および抵抗素子20a,22aだけでスイッチ回路を構
成してもよい。For example, a PMOS constituting a switch circuit
And the NMOS may be divided into a predetermined number,
It does not have to be divided. In the case of division, the number of divisions may be appropriately set so as to reduce or prevent the through current according to the error range allowed from the number of bits of the DA converter. Conversely, when the division is not performed, for example, the PMOSs 12a and 16a and the NMOSs 14a and 18a in FIG.
In addition, a switch circuit may be constituted by only the resistance elements 20a and 22a.
【0039】また、遅延素子としては、抵抗素子の代わ
りに、例えば容量素子を並列接続してもよいし、あるい
はインバータやバッファを所定数直列接続することによ
って遅延させる構成にしてもよい。なお、図示例のスイ
ッチ回路10において、抵抗素子20a,20b,20
cおよび抵抗素子22a,22b,22cは、例えばポ
リシリコン抵抗やディフュージョン等によって構成され
る。As the delay element, for example, a capacitance element may be connected in parallel instead of the resistance element, or a delay may be made by connecting a predetermined number of inverters and buffers in series. In the switch circuit 10 of the illustrated example, the resistance elements 20a, 20b, 20
c and the resistance elements 22a, 22b, 22c are composed of, for example, a polysilicon resistance, diffusion, or the like.
【0040】次に、図3は、本発明のDAコンバータに
用いられるスイッチ回路の別の実施例の構成回路図であ
る。図示例のスイッチ回路24は、それぞれ異なる論理
しきい値を有するインバータ26a,26b,26c
と、PMOS28a,28bと、NMOS30a,30
bとを有している。なお、インバータ26a,26b,
26cは、それぞれ1.5V,2.5V,3.5Vの論
理しきい値を有し、電源電圧は5Vであるとして以下の
説明を行う。FIG. 3 is a circuit diagram of another embodiment of the switch circuit used in the DA converter of the present invention. The illustrated switch circuit 24 includes inverters 26a, 26b, 26c each having a different logical threshold value.
, PMOSs 28a and 28b and NMOSs 30a and 30
b. The inverters 26a, 26b,
26c have logical thresholds of 1.5V, 2.5V and 3.5V, respectively, and the following description is made on the assumption that the power supply voltage is 5V.
【0041】図示例のスイッチ回路24は、図8に示さ
れるスイッチ回路42と比較して、PMOS44および
NMOS46からなるインバータの代わりに、それぞれ
しきい値の異なるインバータ26a,26b,26cを
用い、さらにPMOS48を2個のPMOS28a,2
8bに分割して、これらのPMOSを並列接続し、同様
に、NMOS50を2個のNMOS30a,30bに分
割して、これらのNMOSを並列接続して構成される。The switch circuit 24 of the illustrated example uses inverters 26a, 26b and 26c having different threshold values, respectively, in place of the inverter composed of the PMOS 44 and the NMOS 46 as compared with the switch circuit 42 shown in FIG. The PMOS 48 is divided into two PMOSs 28a, 2
8b, these PMOSs are connected in parallel, and similarly, the NMOS 50 is divided into two NMOSs 30a, 30b, and these NMOSs are connected in parallel.
【0042】図示例のスイッチ回路24において、イン
バータ26a,26b,26cの入力端にはともにディ
ジタル入力信号Dn が入力され、インバータ26aの出
力端はNMOS30aのゲートに入力され、インバータ
26bの出力端はPMOS28bおよびNMOS30b
のゲートに入力され、インバータ26cの出力端はPM
OS28aのゲートに入力されている。[0042] In the switch circuit 24 of the illustrated embodiment, the inverters 26a, 26b, both the digital input signal D n is input to an input terminal of 26c, the output terminal of the inverter 26a is input to the gate of NMOS30a, the output terminal of the inverter 26b Are PMOS 28b and NMOS 30b
, And the output terminal of the inverter 26c
The signal is input to the gate of the OS 28a.
【0043】また、PMOS28a,28bおよびNM
OS30a,30bのソースはそれぞれ基準電圧VR お
よびグランドに接続され、そのドレインは短絡されて出
力端OUTとされている。なお、以下の説明において
は、インバータ26a,26b,26cの出力信号、即
ち、NMOS30a,PMOS28bおよびNMOS3
0b,PMOS28aのゲートに入力される入力信号を
それぞれN1 ,N2 ,N3 とする。The PMOSs 28a, 28b and NM
OS30a, 30b source connected to the reference voltage V R and ground, respectively, the drain is the output terminal OUT are short-circuited. In the following description, the output signals of the inverters 26a, 26b, 26c, that is, the NMOS 30a, the PMOS 28b, and the NMOS 3
0b, the input signal input to the gate of PMOS28a and N 1, N 2, N 3, respectively.
【0044】ここで、図4に、図3に示される本発明の
DAコンバータに用いられるスイッチ回路の動作を表す
タイミングチャートを示す。まず、ディジタル入力信号
Dnがローレベルのとき、ディジタル入力信号Dn は、
インバータ26a,26b,26cによって反転され、
入力信号N1 ,N2 ,N3 はともにハイレベルである。
従って、PMOS28a,28bおよびNMOS30
a,30bは、それぞれオフ状態およびオン状態であ
り、このスイッチ回路24の出力端OUTはローレベル
である。FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the switch circuit used in the DA converter of the present invention shown in FIG. First, when the digital input signal D n is at a low level, the digital input signal D n becomes
Inverted by inverters 26a, 26b, 26c,
The input signals N 1 , N 2 and N 3 are all at a high level.
Therefore, the PMOSs 28a and 28b and the NMOS 30
Reference numerals a and 30b denote an off state and an on state, respectively, and the output terminal OUT of the switch circuit 24 is at a low level.
【0045】次いで、ディジタル入力信号Dn がローレ
ベルからハイレベルに変化するとき、ディジタル入力信
号Dn は、それぞれ異なる論理しきい値を有するインバ
ータ26a,26b,26cによって、入力信号N1 ,
N2 ,N3 の順で順次反転されてローレベルとなる。即
ち、NMOS30aがオフ状態となり、次いで、NMO
S30bおよびPMOS28bがそれぞれオフ状態およ
びオン状態となり、最後に、PMOS28aがオン状態
となる。このため、このスイッチ回路24の出力端OU
Tは、PMOS28a,28bが順次オン状態になるタ
イミングに応じて順次段階的にハイレベルに変化する。[0045] Next, when the digital input signal D n is changed from low level to high level, the digital input signal D n includes an inverter 26a having different logical threshold respectively, 26b, by 26c, the input signal N 1,
The signals are sequentially inverted in the order of N 2 and N 3 to become a low level. That is, the NMOS 30a is turned off, and then the NMO
S30b and PMOS 28b are turned off and on, respectively, and finally, PMOS 28a is turned on. Therefore, the output terminal OU of the switch circuit 24
T sequentially changes to the high level sequentially in accordance with the timing when the PMOSs 28a and 28b are sequentially turned on.
【0046】なお、ディジタル入力信号Dn がハイレベ
ルからローレベルに変化するときは、PMOS28a,
28b,NMOS30a,30bの状態と、入力信号N
1 ,N2 ,N3 およびスイッチ回路24の出力端OUT
の電圧レベルとが逆になることを除いて、ディジタル入
力信号Dn がローレベルからハイレベルに変化するとき
と全く同様に動作する。[0046] Incidentally, when the digital input signal D n is changed from a high level to a low level, PMOS28a,
28b, the state of the NMOSs 30a and 30b, and the input signal N
1 , N 2 , N 3 and the output terminal OUT of the switch circuit 24
And a voltage level except be reversed, operate exactly like as when the digital input signal D n is changed from low level to high level.
【0047】このように、図示例のスイッチ回路24を
用いるDAコンバータにおいては、図1に示されるスイ
ッチ回路10を用いるDAコンバータの場合と全く同様
に、貫通電流を低減することができ、従って、消費電流
を低減することができ、ノイズの発生を防止してDAコ
ンバータの精度を向上させることができ、製品の製造歩
留りを向上させることができる。As described above, in the DA converter using the switch circuit 24 in the illustrated example, the through current can be reduced in the same manner as in the DA converter using the switch circuit 10 shown in FIG. The current consumption can be reduced, the occurrence of noise can be prevented, the accuracy of the DA converter can be improved, and the production yield of products can be improved.
【0048】なお、本発明のDAコンバータにおいて
は、PMOSをドライブするインバータの論理しきい値
を、NMOSをドライブするインバータの論理しきい値
よりも高くすることによって、スイッチ回路を構成する
PMOSおよびNMOSが同時にオン状態になる時間を
短縮あるいは同時にオフ状態になる時間を生成すること
ができれば、スイッチ回路を構成するPMOSおよびN
MOSの分割数は特に限定されない。即ち、スイッチ回
路を構成するPMOSおよびNMOSは、分割されてい
ない構成であってもよいし、逆に、所定数に分割された
構成としてもよい。また、スイッチ回路を構成するPM
OSおよびNMOSを所定数に分割したときに、それぞ
れのPMOSおよびNMOSを個々にしきい値の異なる
インバータでドライブするように構成してもよい。In the DA converter according to the present invention, the logical threshold value of the inverter driving the PMOS is made higher than the logical threshold value of the inverter driving the NMOS, so that the PMOS and NMOS constituting the switch circuit are formed. If it is possible to reduce the time for turning on simultaneously or to generate the time for turning off simultaneously, the PMOS and N
The number of divisions of the MOS is not particularly limited. That is, the PMOS and the NMOS constituting the switch circuit may have a configuration that is not divided, or may have a configuration that is divided into a predetermined number. In addition, PM that constitutes the switch circuit
When the OS and the NMOS are divided into a predetermined number, the PMOS and the NMOS may be individually driven by inverters having different thresholds.
【0049】次に、図5は、本発明のDAコンバータの
一例のレイアウトである。図示例のレイアウトは、図7
および図1に示されるDAコンバータの構成回路におい
て、オペアンプOPおよびスイッチ回路10のPMOS
12a,12b,12c,NMOS14a,14b,1
4c、抵抗素子20a,20b,20cおよび抵抗素子
22a,22b,22cを除く部分の構成回路に対応す
るものであって、スイッチ回路10のPMOS16a,
16b,16cに相当するPMOS32と、スイッチ回
路10のNMOS18a,18b,18cに相当するN
MOS34と、抵抗素子R1nに相当する抵抗素子36
と、抵抗素子R2nに相当する抵抗素子38とを有してい
る。Next, FIG. 5 shows a layout of an example of the DA converter of the present invention. The layout of the illustrated example is shown in FIG.
In the constituent circuit of the DA converter shown in FIG.
12a, 12b, 12c, NMOS 14a, 14b, 1
4c, corresponding to the constituent circuits except for the resistive elements 20a, 20b, 20c and the resistive elements 22a, 22b, 22c.
PMOS 32 corresponding to 16b, 16c, and N corresponding to NMOS 18a, 18b, 18c of the switch circuit 10.
MOS 34 and resistance element 36 corresponding to resistance element R 1n
And a resistance element 38 corresponding to the resistance element R 2n .
【0050】ここで、PMOS32およびNMOS34
は、スイッチ回路S0 ,S1 ,S2,S3 毎に、それぞ
れ5つに分割されたPMOSおよび5つに分割されたN
MOS、即ち、合計20個のPMOSおよび20個のN
MOSを並列接続して構成されている。これらの20個
のPMOSおよび20個のNMOSは、それぞれスイッ
チ回路S0 ,S1 ,S2 ,S3 の順番で1つずつ順次配
置され、この4個のPMOSおよび4個のNMOSを1
つのグループとして、合計5つのグループG0,G1 ,
G2 ,G3 ,G4 に分割配置されている。Here, the PMOS 32 and the NMOS 34
Is a PMOS divided into five and an N divided into five for each of the switch circuits S 0 , S 1 , S 2 , and S 3.
MOS, ie, a total of 20 PMOSs and 20 N
It is configured by connecting MOS in parallel. These 20 PMOSs and 20 NMOSs are sequentially arranged one by one in the order of the switch circuits S 0 , S 1 , S 2 , and S 3 , respectively.
Five groups G 0 , G 1 ,
G 2 , G 3 , and G 4 are arranged separately.
【0051】また、抵抗素子36は、図示例において
は、抵抗値Rのポリシリコン抵抗により構成され、同様
に、抵抗素子38は抵抗値Rのポリシリコン抵抗を2つ
直列接続して構成されている。In the illustrated example, the resistance element 36 is constituted by a polysilicon resistance having a resistance value R. Similarly, the resistance element 38 is constituted by connecting two polysilicon resistances having a resistance value R in series. I have.
【0052】ここで、図6(b)は、上述するレイアウ
トのDAコンバータに用いられているスイッチ回路のト
ランジスタ特性を表す一例の概念図である。図示例のト
ランジスタ特性は、例えばグループG0 のオン抵抗>グ
ループG1 のオン抵抗>グループG2 のオン抵抗>グル
ープG3 のオン抵抗>グループG4 のオン抵抗というよ
うに、グループ間のオン抵抗の抵抗値が傾斜状の傾きを
有する場合の一例を概念的に表したものである。FIG. 6B is a conceptual diagram showing an example of the transistor characteristics of the switch circuit used in the DA converter having the above-described layout. Transistor characteristics of the illustrated example, and so for example the on-resistance of the group G 0> ON resistance of the groups G 1> ON resistance of the groups G 2> on-resistance of the group G 3> ON resistance of the groups G 4, on the inter-group 7 conceptually illustrates an example of a case where a resistance value of a resistor has a slope.
【0053】図示例のレイアウトにおいて、グループG
0 ,G1 ,G2 ,G3 ,G4 のオン抵抗の抵抗値は、図
6(a)に示されるスイッチ回路のオン抵抗の抵抗値と
同様に傾斜状の傾きを有している。しかしながら、それ
ぞれのグループG0 ,G1 ,G2 ,G3 ,G4 を構成す
るPMOSおよびNMOSの間のオン抵抗の抵抗値はほ
ぼ等しく形成されるため、スイッチ回路S0 ,S1 ,S
2 ,S3 間の特性を均等化することができ、DAコンバ
ータの変換精度を向上させることができ、製品としての
歩留りを向上させることができる。In the layout of the illustrated example, the group G
The resistance values of the on-resistances 0 , G 1 , G 2 , G 3 , and G 4 have a slope like the resistance value of the on-resistance of the switch circuit shown in FIG. However, since the resistance values of the on-resistances between the PMOSs and the NMOSs constituting the respective groups G 0 , G 1 , G 2 , G 3 , G 4 are formed substantially equal, the switch circuits S 0 , S 1 , S 4
2, S 3 between characteristics it is possible to equalize the, it is possible to improve the DA converter conversion accuracy, thereby improving the yield of the product.
【0054】なお、図示例のレイアウトにおいて、同一
のスイッチ回路S0 ,S1 ,S2 ,S3 を構成するPM
OSおよびNMOSは、例えばスイッチ回路S0 を構成
するPMOSおよびNMOSは、一定間隔離隔して配置
されているため、それぞれのスイッチ回路毎に、それぞ
れのスイッチ回路を構成するPMOSおよびNMOSの
ゲートを、例えばポリシリコンおよびメタル配線で接続
することによって、図1のスイッチ回路10に示される
抵抗素子20a,20b,20cおよび抵抗素子22
a,22b,22cを容易に構成することができる。In the layout of the illustrated example, PMs constituting the same switch circuits S 0 , S 1 , S 2 , S 3
The OS and the NMOS are, for example, the PMOS and the NMOS constituting the switch circuit S 0 are arranged at a fixed interval, so that the gates of the PMOS and the NMOS constituting the respective switch circuits are provided for each switch circuit. For example, the resistance elements 20a, 20b, 20c and the resistance element 22 shown in the switch circuit 10 of FIG.
a, 22b, 22c can be easily configured.
【0055】また、図示例においては、それぞれのグル
ープ内におけるPMOSおよびNMOSの配置順序は全
て同一であるが、本発明のDAコンバータにおいては、
1つのグループ内のPMOSおよびNMOSの配置順序
は、同一順序、左右対称あるいはランダムであってもよ
いなど、特に限定されるものではない。In the illustrated example, the arrangement order of the PMOS and the NMOS in each group is all the same, but in the DA converter of the present invention,
The order of arranging the PMOS and the NMOS in one group is not particularly limited, and may be the same order, symmetrical or random.
【0056】[0056]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のD
Aコンバータは、スイッチ回路を構成するPMOSおよ
びNMOSの遅延手段を備えることによって、スイッチ
回路を構成するPMOSおよびNMOSが同時にオン状
態となる時間を短縮、あるいは同時にオフ状態となる時
間を生成し、スイッチ回路の論理しきい値近辺における
貫通電流を低減あるいは完全に防止するように論理回路
を構成するものである。また、本発明のDAコンバータ
は、n個のスイッチ回路を有するDAコンバータであっ
て、それぞれのスイッチ回路を構成するPMOSおよび
NMOSをそれぞれm個のPMOSおよびm個のNMO
Sから構成し、それぞれのスイッチ回路からPMOSお
よびNMOSを1つずつ取り出して、n個のPMOSお
よびNMOSからなるm個のグループに分割し、これら
のグループ毎に配置されるレイアウト構造を有するもの
である。従って、本発明のDAコンバータによれば、ス
イッチ回路の貫通電流を低減もしくは完全に防止するこ
とができ、また、スイッチ回路間のオン抵抗を均一化す
ることができるため、消費電流を低減することができる
ことは勿論、DAコンバータの変換精度を向上させるこ
とができ、その製造歩留りを向上させることができると
いう効果がある。As described in detail above, the D of the present invention
The A-converter is provided with delay means for PMOS and NMOS constituting the switch circuit, thereby reducing the time during which the PMOS and NMOS constituting the switch circuit are simultaneously turned on, or generating the time during which the PMOS and NMOS are simultaneously turned off. The logic circuit is configured to reduce or completely prevent a through current near a logic threshold of the circuit. Further, the DA converter of the present invention is a DA converter having n switch circuits, wherein PMOS and NMOS constituting each switch circuit are replaced with m PMOS and m NMO, respectively.
S, a PMOS and an NMOS are taken out from each switch circuit one by one, divided into m groups of n PMOSs and NMOSs, and have a layout structure arranged for each of these groups. is there. Therefore, according to the DA converter of the present invention, the through current of the switch circuit can be reduced or completely prevented, and the on-resistance between the switch circuits can be made uniform, so that the current consumption can be reduced. Of course, the conversion accuracy of the DA converter can be improved, and the production yield can be improved.
【図1】本発明のDAコンバータに用いられるスイッチ
回路の一実施例の構成回路図である。FIG. 1 is a configuration circuit diagram of an embodiment of a switch circuit used in a DA converter of the present invention.
【図2】図1に示されるスイッチ回路の動作を表す一実
施例のタイミングチャートである。FIG. 2 is a timing chart of an embodiment showing an operation of the switch circuit shown in FIG.
【図3】本発明のDAコンバータに用いられるスイッチ
回路の別の実施例の構成回路図である。FIG. 3 is a configuration circuit diagram of another embodiment of the switch circuit used in the DA converter of the present invention.
【図4】図3に示されるスイッチ回路の動作を表す一実
施例のタイミングチャートである。FIG. 4 is a timing chart of one embodiment showing an operation of the switch circuit shown in FIG. 3;
【図5】本発明のDAコンバータの一実施例のレイアウ
トである。FIG. 5 is a layout of a DA converter according to an embodiment of the present invention.
【図6】(a)は図9に示される従来のDAコンバータ
に用いられるスイッチ回路のトランジスタ特性を表す一
例の概念図、(b)は図5に示される本発明のDAコン
バータに用いられるスイッチ回路のトランジスタ特性を
表す一実施例の概念図である。6A is a conceptual diagram illustrating an example of a transistor characteristic of a switch circuit used in the conventional DA converter shown in FIG. 9, and FIG. 6B is a switch used in the DA converter of the present invention shown in FIG. FIG. 3 is a conceptual diagram of an example showing transistor characteristics of a circuit.
【図7】従来のDAコンバータの一例の構成回路図であ
る。FIG. 7 is a configuration circuit diagram of an example of a conventional DA converter.
【図8】従来のDAコンバータに用いられるスイッチ回
路の一例の構成回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram illustrating an example of a switch circuit used in a conventional DA converter.
【図9】従来のDAコンバータの一例のレイアウトであ
る。FIG. 9 is a layout of an example of a conventional DA converter.
10,24,42,S0 ,S1 ,S2 ,S3 スイッチ
回路 26a,26b,26c インバータ 12a,12b,12c,16a,16b,16c,2
8a,28b,32,44,48,52 P型MOSト
ランジスタ(PMOS) 14a,14b,14c,18a,18b,18c,3
0a,30b,34,46,50,54 N型MOSト
ランジスタ(NMOS) 20a,20b,20c,22a,22b,22c,3
6,38,56,58,R10,R11,R12,R20,
R21,R22,R23,R24 抵抗素子 D0 ,D1 ,D2 ,D3 ,Dn ディジタル入力信号 N11,N12,N13,N21,N22,N23,N1 ,N2 ,N
3 入力信号 OUT 出力端 VDD 電源電圧 VR 基準電圧 OP オペアンプ G0 ,G1 ,G2 ,G3 ,G4 グループ 10,24,42, S 0, S 1, S 2, S 3 switch circuits 26a, 26b, 26c inverters 12a, 12b, 12c, 16a, 16b, 16c, 2
8a, 28b, 32, 44, 48, 52 P-type MOS transistors (PMOS) 14a, 14b, 14c, 18a, 18b, 18c, 3
0a, 30b, 34, 46, 50, 54 N-type MOS transistors (NMOS) 20a, 20b, 20c, 22a, 22b, 22c, 3
6,38,56,58, R 10, R 11, R 12, R 20,
R 21 , R 22 , R 23 , R 24 resistance elements D 0 , D 1 , D 2 , D 3 , D n digital input signals N 11 , N 12 , N 13 , N 21 , N 22 , N 23 , N 1 , N 2 , N
3 the input signal OUT output terminal V DD supply voltage V R the reference voltage OP operational amplifier G 0, G 1, G 2 , G 3, G 4 group
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 1/00 - 1/88 H03K 17/00 - 17/70 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H03M 1/00-1/88 H03K 17/00-17/70
Claims (2)
号に応じて、前記抵抗素子の一端を基準電圧またはグラ
ンドのいずれか一方に接続するスイッチ回路とを有し、
前記ディジタル入力信号に対応する電圧レベルを有する
アナログ出力信号を出力するR−2R型DAコンバータ
であって、 前記スイッチ回路は、第1のP型MOSトランジスタ
と、第1のN型MOSトランジスタと、第2のP型MO
Sトランジスタと、第2のN型MOSトランジスタと、
前記第1のN型MOSトランジスタのオフ状態となるタ
イミングよりも、前記第1のP型MOSトランジスタの
オン状態となるタイミングを遅延させる第1の遅延素子
と、前記第1のP型MOSトランジスタのオフ状態とな
るタイミングよりも、前記第1のN型MOSトランジス
タのオン状態となるタイミングを遅延させる第2の遅延
素子とを有し、 前記第1のP型MOSトランジスタおよび前記第1のN
型MOSトランジスタのソースはそれぞれ前記基準電圧
および前記グランドに接続され、これらの各ドレインは
短絡されて前記抵抗素子の一端に接続され、前記第2の
P型MOSトランジスタおよび前記第2のN型MOSト
ランジスタのソースはそれぞれ電源電圧およびグランド
に接続され、これらの各ゲートにはともに前記ディジタ
ル入力信号が入力され、前記第2のP型MOSトランジ
スタのドレインは、前記第1のP型MOSトランジスタ
のゲートおよび前記第2の遅延素子の入力端に接続さ
れ、前記第2のN型MOSトランジスタのドレインは、
前記第1のN型MOSトランジスタのゲートおよび前記
第1の遅延素子の入力端に接続され、 前記第1および第2の遅延素子の出力端はそれぞれ前記
第1のP型MOSトランジスタおよび前記第1のN型M
OSトランジスタのゲートに入力され、 さらに、前記第1および第2のP型MOSトランジス
タ、前記第1および第2のN型MOSトランジスタなら
びに前記第1および第2の遅延素子は、それぞれ所定数
に分割され、 分割された前記第1のP型MOSトランジスタのソース
およびドレインはそれぞれ並列接続され、そのゲートは
分割された対応する前記第1の遅延素子を介し て順次直
列接続され、 分割された前記第1のN型MOSトランジスタのソース
およびドレインはそれぞれ並列接続され、そのゲートは
分割された対応する前記第2の遅延素子を介して順次直
列接続され、 分割された前記第2のP型MOSトランジスタのソース
およびゲートはそれぞれ並列接続され、そのドレインは
分割された対応する前記第1のP型MOSトランジスタ
のゲートに接続され、 分割された前記第2のN型MOSトランジスタのソース
およびゲートはそれぞれ並列接続され、そのドレインは
分割された対応する前記第1のN型MOSトランジスタ
のゲートに接続されている ことを特徴とするDAコンバ
ータ。A resistive element, and a switch circuit for connecting one end of the resistive element to one of a reference voltage and a ground in accordance with an input digital input signal;
An R-2R DA converter that outputs an analog output signal having a voltage level corresponding to the digital input signal, wherein the switch circuit includes a first P-type MOS transistor, a first N-type MOS transistor, Second P-type MO
An S transistor, a second N-type MOS transistor,
Said first N-type MOS than the timing of the OFF state of the transistor, the first P-type MOS transistor the first delay element timing which is turned Ru delaying the
And a second delay for delaying a timing at which the first N-type MOS transistor is turned on, more than a timing at which the first P-type MOS transistor is turned off.
And an element, the first P-type MOS transistor and the first N
Type source of the MOS transistor is connected to the reference voltage and the ground, respectively, each of these drains is connected to one end of the resistive element is shorted, the second
A P-type MOS transistor and the second N-type MOS transistor;
The sources of the transistors are the power supply voltage and ground, respectively.
And each of these gates together has the digital
Input signal is input to the second P-type MOS transistor.
The drain of the first P-type MOS transistor
And the input terminal of the second delay element
And the drain of the second N-type MOS transistor is:
A gate of the first N-type MOS transistor;
The output terminals of the first and second delay elements are connected to the input terminal of a first delay element, respectively.
A first P-type MOS transistor and the first N-type M
Input to the gate of the OS transistor, and further to the first and second P-type MOS transistors.
The first and second N-type MOS transistors
And the first and second delay elements each have a predetermined number.
And the source of the divided first P-type MOS transistor
And the drain are connected in parallel, and the gate is
Sequentially directly through the split corresponding first delay element
Column-connected and divided sources of the first N-type MOS transistor
And the drain are connected in parallel, and the gate is
Directly sequentially through the divided corresponding second delay elements
Column-connected and divided sources of the second P-type MOS transistor
And the gate are connected in parallel, and the drain is
Divided corresponding first P-type MOS transistor
Source of the divided second N-type MOS transistor connected to the gate of
And the gate are connected in parallel, and the drain is
Divided corresponding first N-type MOS transistor
A DA converter, which is connected to a gate of the D / A converter.
て、 n個の前記スイッチ回路を備え、それぞれの前記スイッ
チ回路に含まれる前記第1のP型MOSトランジスタお
よび前記第1のN型MOSトランジスタがそれぞれm個
ずつに分割されており、 それぞれの前記スイッチ回路から前記第1のP型MOS
トランジスタおよび前記第1のN型MOSトランジスタ
が1つずつ取り出されて、それぞれn個の前記第1のP
型MOSトランジスタおよびn個の前記第1のN型MO
Sトランジスタからなるm個のグループに分割され、こ
れらのグループ毎に分割配置されたレイアウト構造を有
する ことを特徴とするDAコンバータ。2. The DA converter according to claim 1, wherein
And n switch circuits, each of the switches
The first P-type MOS transistor and the
M each of the first N-type MOS transistors
And the first P-type MOS is provided from each of the switch circuits.
Transistor and first N-type MOS transistor
Are taken out one by one, and each of the n first P
MOS transistor and n first N-type MOs
Divided into m groups of S transistors
It has a layout structure divided and arranged for each of these groups.
A DA converter characterized in that:
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