JP4330232B2 - Current mode D / A converter - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル信号をアナログ信号に変換する高解像度で高速の電流モードD/A変換器(DAC)に関する。
【0002】
【従来の技術】
現存する電流モード高速D/A変換器(DAC)は、バイナリスイッチ型、セグメント型、バイナリスイッチ型とセグメント型を組み合わせたものが知られている。バイナリスイッチ型のDACは、単位電流セルを数多く含んでいる。それぞれ個々の電流源として機能するこれらの単位電流セルは、nビットのデジタル信号を処理するものでは、1,2,4,8,...2n-1個のグループに分けられており、各グループごとに同時にオン、オフされる。出力電流は、通常50または75オームの小さな抵抗器に供給されて、対応する出力電圧が生成される。図6はこのようなデジタルアナログ変換器を単純化して示したダイアグラムである。
【0003】
図6において、第1グループ101は1個の電流セルからなり、第2グループ102は2個、第3グループ103は4個というふうに、各グループの電流セルの数は、2の累乗に増えて行く。スイッチS1,S2,S3,...は、対応する電流セルのグループからの電流を出力へと流す。スイッチS1’,S2’,S3’,...は、それぞれ同じグループをグランドに接続し、通常の稼働状態に戻るのに時間のかかるような状態に陥らないようにしている。スイッチも、電流セルのグループに対応して、スイッチペアを含むグループ111,112,113などに分けられている。S1がオンであれば、LSB(最小有意ビット)は1であり、S2がオンであれば2番目のLSBが1であり、S3がオンであれば3番目のLSBが1である。同様にして、SnがオンであればMSB(最大有意ビット)は1であり、Sn-1がオンであれば、2番目のMSBが1となる。
【0004】
このような電流モードDACは、マッチングが難しいという欠点がある。10ビットのDACを考えると、1023個の単位電流セルが必要となる。実際上、それぞれのグループは、電流「ステアリング(steering)」セルと呼ばれる差動ペアとして見ることができる。
【0005】
このようなDACの利点は、論理回路の構成が非常に単純であることである。しかし、欠点として、スイッチングの際の雑音信号であるグリッチが大きくなり、電流セルのミスマッチによる非線形性が大きいことがある。このような方式は、「バイナリスイッチ型(binary switched)」電流モードDACと呼ばれる。
【0006】
その他、「セグメント型(segmented)」電流モードDACと呼ばれる回路が知られている。この方式の利点はグリッチ出力が相当程度低くなり、線形性がかなり改善されることにある。この回路も多くの単位電流セルからなっているが、これらの単位電流セル121は、電流源と2個のスイッチとを組み合わせてなる。図7に示された回路一つが、一つのデジタル信号に対応しており、図示の回路は一つのデジタル信号に直接対応することとなるLSBのための回路であると考えることができる。このようなセグメント化された電流モードDACにおいては、グループとしてではなく、ひとつずつの単位電流セル121がオンオフされる。入力されたnビットのデータ信号を、論理回路により2n−1個のデジタル信号に変換する。この変換の結果生成された個々のデジタル信号により、単位電流セルがオンオフされる。このnビットの信号を2n−1個の信号に変換するデコーダ論理回路は、非常に大きなハードウエア面積を占めざるを得ず、電力消費量も大きなものとなる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、nの値が大きい高解像度のDACにおいては、通常、上記のバイナリスイッチ型タイプとセグメント型の回路を組み合わせて使用して、必要とされるハードウエアを小さくしている。しかし、その結果、特に高速高解像度のDACにおいては、信号のグリッチと非線形性が大きくなってしまう。さらに、単位電流セルの数が大きいので、回路のレイアウトは複雑になり、大きな面積が必要とされる問題があった。
【0008】
このような従来技術の問題点の原因は、主に、電流セルを非連続的にオンオフすることにあったといえる。換言すれば、従来の電流モードDACにおいては、電流セルの電流が、100%出力か、あるいは100%グランドに流される点に問題があった。そのため、電流セルあるいは電流セル中の差動ペアは、非常に大きな信号をその入力において受け、差動ペアの「共通ソース」点において、大きな電流変動にさらされることとなり、これが非線形性とグリッチが大きくなる理由となっていた。
【0009】
本発明は、上記のような問題を解決するための新たな回路構成を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、デジタルデコーダ回路を含む抵抗型DAC回路と非常に線形性の高いトランスコンダクタとを組み合わせて構成された高速電流モードDACを提供する。
【0011】
本発明の電流モードDACにおいては、差動ペアあるいはトランスコンダクタを完全にオンまたはオフにしない。すなわち、本発明は、トランスコンダクタにおけるオンとオフの中間的な状態を積極的に利用するものである。個々の差動ペアは、全入力範囲にわたって、最もオンな状態から、最もオフな状態へと、段階的に移行してゆく。この意味で、本発明の電流モードDACは、アナログ的なアプローチを採用するものである。また、各スイッチに入力される電圧の変動が比較的低い。したがって、問題となるグリッチを減らすことが出来る。
また、本発明は、線形性のきわめて高いトランスコンダクタを提供する。このトランスコンダクタは、必ずしも線形性が高くない差動ペアを2つ使用して、高い線形性を得るものである。
【0012】
より具体的に、本発明は、(1)デジタル入力信号を受けるデジタルデコーダ回路と、該デジタルデコーダ回路からの出力に応じてオンまたはオフされる複数のスイッチと、複数の直列に接続された抵抗であって、そのそれぞれのノードが該抵抗型D/A変換回路の出力に該スイッチを介して接続されている抵抗とを含む抵抗型D/A変換回路と、該抵抗型D/A変換回路からの電圧出力を受けて電流出力を与える線形性の高いトランスコンダクタとを含んでなる電流モードD/A変換器と、(2)出力ノードで結合され、入力電圧の極性が下記ペアの相互間で反転しており、異なるトランスコンダクタンス値を有する第1のMOSトランジスタ作動ペアと第2のMOSトランジスタ作動ペアと、第1と第2のトランジスタ作動ペアのそれぞれに接続している異なる電流源とを含んでなり、第1と第2の上記ペアに印加される信号電圧がトランスコンダクタへの信号電圧入力に比例しているが異なる値を有する結合型MOSトランスコンダクタと、(3)そのようなトランスコンダクタを利用した(1)の電流モードD/A変換器を提供する。
【0013】
このようなトランスコンダクタは、バイポーラまたはCMOSの技術を用いて作製することができるが、実際的には、MOSトランジスタを好適に使用することができる。第1の作動トランジスタペアは、第2の作動ペアと同じ特性値を有する作動ペアを複数組み合わせて形成することができる。第1の作動ペアを第2の作動ペアと同じ特性値を有する作動ペアを複数用いて形成し、それらのペアを並列に接続するとき、回路のマッチングが向上し、誤差が小さいものとなる。
【0014】
また、本発明の電流モードD/A変換器には、1個の抵抗型D/A変換回路と複数のトランスコンダクタが含まれていてよい。好ましくは、実際の入力デジタルビット数より小さい単一の抵抗型D/A変換回路を用いることができる。このことは、例えば12ビットのデジタル信号に対し、単一の7ビットの抵抗型D/A変換回路の異なる部分を用いることにより可能となる。
【0015】
さらに、本発明の電流モードD/A変換器には、複数の抵抗型D/A変換回路と複数のトランスコンダクタを含めることができる。これらの抵抗型D/A変換回路とトランスコンダクタは複数の対を形成し、これらの対のそれぞれがnビットのデジタル信号入力に含まれる複数のビットについてD/A変換を実施する。例えば、10ビット入力は二つに分割して、5ビットが各対により処理されるようにすることができ、12ビット入力は三分割して、4ビットが各対により処理されるようにすることができ、15ビット入力を三分割して、5ビットを各対により処理するようにすることができるなど、色々な組み合わせが考えられる。
【0016】
上記のトランスコンダクタにおいては、第1トランジスタ差動ペアのコンダクタンスと第2トランジスタ差動ペアのコンダクタンスの比を実質的に8:1とし、第1トランジスタ差動ペアと第2トランジスタ差動ペアに入力される信号電圧の比を実質的に1:2とすることができる。このとき、第1差動ペアに接続する電流源を第2差動ペアに接続する電流源の8倍のものにすることができる。好ましくは、上記トランスコンダクタにおいて第1作動ペアを第二作動ペアにおいて用いたトランジスタと同じ特性を有するトランジスタを用いて構成することができるのと同じように、第1ペアの電流源は、第2トランジスタ作動ペアの電流源とそれぞれ同じ特性を有し、互いに並列に接続された電流源を8個用いることができる。ここでも、このように同一の単位トランジスタを用いて異なる容量の電流源を形成することにより、マッチングが容易となる。
【0017】
【発明を実施するための形態】
図1に示すように、本発明の電流モードDAC1の基本的な実施形態は、デジタルデコーダ回路3を含む抵抗型DAC回路2と、非常に線形性の高いトランスコンダクタ4とを含んでなるものである。nビットのデジタル信号が左から入力されると、nビットデジタルデコーダ回路3は、2n個のスイッチのいずれか一つを入力信号に対応して選択する。ここで用いられるデジタルデコーダ回路3は、一般によく知られているものであるので、ここでは説明を省略する。2n個のスイッチのどれかがはいると、2n個の直列に接続された同一の抵抗値の抵抗5により、Vref +−Vref -からVref -−Vref +の範囲の2n個の電圧値のいずれかに応じた出力電圧が抵抗型DAC回路2から出力される。これを、後述する非常に線形性の高いトランスコンダクタ4により電流出力に変換する。図1においては、省略して、スイッチを4個と抵抗を4個のみ示したが、本来は、上述の個数のスイッチと抵抗が含まれていることはいうまでもない。
【0018】
図2に、入力ビット数が比較的に大きい高精度DACの場合に好ましい本発明の実施形態を示す。このDACは、線形性が非常に高いトランスコンダクタ11をk個有している。このトランスコンダクタ11の構成については後に詳述する。各トランスコンダクタ11は、アナログの入力電圧を差分電流へと、高い線形性を持って変換することができるものである。この差分電流(Im+−Im-)(m=1,・・・,k)は、対応する入力ビットの値に比例している。そして、このトランスコンダクタの入力には、デジタル信号が入力されるデジタルデコーダ回路12を含む抵抗器DAC回路13の出力がスイッチを介して接続される。
【0019】
もしトランスコンダクタが一つだけ使用されたとすると、nビットのDACにおいて、デジタルデコーダは2×2n個のスイッチを制御するために2n個の出力が必要となる。nが10であるとすると、1024個の信号と2048個のスイッチが必要となる。これは、ハードウエア量の点から現実的ではない。さらに大きな問題は抵抗アレイの大きさである。例えば、n=10の場合、1024個の抵抗が必要となる。このように抵抗アレイ中の抵抗の数が大きくなると、ハードウエア量の問題を別にしても、線形性が決定的に悪化してしまう。
【0020】
そこで、nビットを複数のグループに適当に分割して、各グループ毎に適当なトランスコンダクタと抵抗器DAC回路の組み合わせを使用する。図2において、入力されるnビットの信号に対して、n=n1+n2+...+nkである。
【0021】
本発明によれば、例えば12ビットのDACについて、複数のトランスコンダクタを使用することができる。図3に示す例では3個(k=3)のトランスコンダクタ21、22、23を用いる。この場合、個々のトランスコンダクタは、4ビットのデータ信号を一つの差動信号へと変換することとなる。図3に示すように、12ビットの入力データ信号を4ビットの最大有意ビット(MSB)信号と、同じく4ビットの中間有意ビット(MidB)信号と、4ビットの最小有意ビット(LSB)信号とに分け、4ビットの信号をそれぞれ一つのトランスコンダクタにより変換する。そのため、3個の抵抗型DAC回路24,25,26のそれぞれにある抵抗アレイの中の抵抗の数は16に過ぎず、スイッチの数は16に減少させることができる。
【0022】
したがって、上述の出力差動電流△I1=I1 +−I1 -は、ここで、4つの最大有意ビットの値に比例するものであり、次の4ビットの差動出力電圧は△I2=I2 +−I2 -となる。第3の4ビットについても同様である。そして、以下に説明するように、このトランスコンダクタは線形性が高いので、同じトランスコンダクタを用いる4ビットごとのマッチングが保証される。実際上、抵抗のマッチンクが線形性の限界となる。したがって、上位のトランスコンダクタのビット数を増大させることにより線形性が向上する。
【0023】
ここで、もしすべてのトランスコンダクタが同じトランスコンダクタンスを有していると(Gm1=Gm2=Gm3)、212個の抵抗型DAC回路(デジタルデコーダ回路)が必要となるか、あるいは、各抵抗型DAC回路の基準電圧であるVref +とVref -が異なることとなり、必要な精度でもってVref +とVref -を生成することが出来なくなる。
【0024】
例えば24=16個の抵抗からなる比較的大きな抵抗型DAC回路をいくつか使用した場合でも、212=4096個の抵抗からなる抵抗型DAC回路を用いることに比べれば、各回路中の抵抗数は極めて小さいものである。そこで、異なるGm値を用いることとする。ここでは、例えば、Gm1=4Gm2=32Gm3とする。もとより、トランスコンダクタの数、トランスコンダクタンスの比、デジタルデコーダ回路のサイズなどは、すべて設計者が必要に応じて選択することができるものであるが、以下のような考察により、上記のGm値の選定が好ましいことが看取できる。全差動出力電流を△Iとすると、△Iは次のように表される。
【数1】

Figure 0004330232
この式は、Gm1=4Gm2=32Gm3という関係により、
【数2】
Figure 0004330232
という形に簡略化することが出来る。これは、12ビットの電流モードDACについての厳密な式である。
【0025】
このような関係についてさらに考えると、3個の4ビットの抵抗型DAC回路は、入力の組み替えが可能であるので、7ビットの抵抗型DAC回路の異なる部分を利用しているのと同じことになる。すなわち、上記のようにGm1=32Gm3で、最大最小のトランスコンダクタンスの比が、32(=25)対1であるので、抵抗型DAC回路の抵抗アレイの大きさは、4096個から128(=27)個までに減らすことができる。これは、7ビット抵抗型DAC回路の128個の出力うち、抵抗列の中の中央の16の隣り合う出力(タップ56〜72)をGm3のために用い、Gm2のために第64番目までの4個毎の抵抗列の中央部分の出力(タップ32〜96)を用い、補助的ペアであるGm1のためには16個の8個毎の出力(タップ1〜128)を用いることにより実現することができる。このようにして抵抗型DACをスケールして接続することができる。図3に示した3個の抵抗型DAC24,25,26は、図4に示すように1個の抵抗型DAC回路27により置き換えることができる。
【0026】
この4096個の抵抗アレイというのは、実際に用いられる回路としては、ほとんど実現不可能な大きさであるが、このような大きな抵抗アレイに比べて、128個の抵抗アレイで済むのであれば、線形性とマッチングも相当に改善される。スイッチやその他の論理回路についても同様なことがいえる。
【0027】
より正確に言うと、以下に説明するように二つの電圧(以下に説明する実施形態においては電圧比が2であるもの)がトランスコンダクタにおいて使用されるので、上記の7ビットは、トランスコンダクタにある補助ペアが必要とするより大きな電圧(図5のVB +とVB -)のための1ビットを加えて8ビットであるべきであるが、トランスコンダクタンスがもっとも小さいトランスコンダクタについては、入力電圧を差動的に行うことを省略しても(作動ペアの一方のみの電圧をすべてのステップにおいて変動させても)支障がないことが分かっているので、1ビットを省略して7ビット、128個の抵抗を用いることができる。
【0028】
図4の実施例においては、128個の抵抗器と(2×2×16)×3=192個のスイッチとを含む単一の抵抗型DAC回路27と、3個のトランスコンダクタ21,22,23とがある。
【0029】
スイッチの数は、次のようにして計算することができる。以下に述べる本発明のトランスコンダクタにおいて、2個のトランスコンダクタ回路(線形性の余り高くないものでよい)を組み合わせて高い線形性を得ている。この2個のトランスコンダクタ回路は、主トランスコンダクタ回路と補助トランスコンダクタ回路と呼ばれる。差動的構成故にそれぞれのトランスコンダクタ回路用に2個のスイッチが必要であり、結合した線形トランスコンダクタ回路の一つ一つに2個のトランスコンダクタがあり、各トランスコンダクタの片側毎に16個の状態がある(各トランスコンダクタへと抵抗型DACから16(24)個の電圧端末が接続している)。したがって、各トランスコンダクタに64個のスイッチが必要であり、これが3個のトランスコンダクタのそれぞれについて必要であるので、3倍して、192個のスイッチとなる。
【0030】
したがって、本発明のDACによれば、ハードウエアの量を劇的に減少させることが出来、線形性が高められ、必要とされる電力は小さくなり、応答速度も向上する。トランスコンダクタが完全にオフになることは決してないので、信号に対して迅速に応答することが出来る。
【0031】
上述のGmの比や、抵抗の数、スイッチの数などは、色々な条件のもと当業者が自由に選択でき、またするべきものであり、上記の例示に限定されるものでは全くない。ある入力ビット数が与えられたとき、それに対応するトランスコンダクタの数、トランスコンダクタ比、その他の回路のパラメータは、種々の要素を考慮に入れて設計者が回路の目的に合わせて任意に選択すべきものである。
【0032】
次に、本発明による線形性の高いトランスコンダクタについて説明する。
従来の方法により線形のCMOSトランスコンダクタを作り出すことは困難であり、複雑である。また、そのようなトランスコンダクタはフィードバックを用いるので、応答が遅くなりがちである。
【0033】
これに対し、本発明のトランスコンダクタは線形の動作をするべく単純な数学的概念に基づいて設計されている。これは、抵抗器回路を用いて実施することが出来る。例えば、第1のペア(主ペアあるいは主トランスコンダクタ回路)に△Vinが入力されるとき、第2のペア(補助ペアあるいは補助トランスコンダクタ回路)には2△Vinの差動電圧が入力されるようにすることができる。この丁度2という比は、上述の抵抗型DAC回路に僅かな改変を加えて公知の方式で簡単に生み出すことが出来る。すなわち、これは、デジタルデコーダからの出力を二組の異なるスイッチに、つまり一つのスイッチの組は抵抗型DAC回路の隣り合う抵抗のタップに接続されており、別の組は抵抗型DAC回路の一つおきのタップに接続されているようにし、それらの二組にデジタルデコーダからの出力を加えることにより容易に達成することができる。このような抵抗型DAC回路は、2×2n個の抵抗を必要とする点に留意されたい。この比率は任意であり、3,4などの整数値を採用することもできるが、もっとも単純な2という数は、入力電圧を分割する抵抗回路の回路構成を単純化する上で効果があり、好ましい。
【0034】
本発明のトランスコンダクタの構成例を図5に示す。この図においては、上述のように2つのトランスコンダクタ回路に加えられる電圧の比は2になっており、常に2(VA +−VA -)=VB +−VB -である(ここで、VA +とVA -は主トランスコンダクタ回路用であり、VB +とVB -は補助トランスコンダクタ回路用である)。図5においてまず注目すべきであるのは、2個の差動ペア31、32が逆極性に接続されていることである。例えば、第1の差動ペア31において、VA -が入力している側のトランジスタ35のドレインは、VB +という極性が反対の電圧が加えられているトランジスタ36のドレインに接続されている。トランジスタ37と38の間でも同様である。
【0035】
また、トランスコンダクタ回路31と32との間でのトランスコンダクタンスの比は、8(W/L)とW/Lまたは8:1である。ここで、Wはトランジスターのチャンネル幅、Lはチャンネル長であり、しきい電圧Vtとゲート面積あたりのキャパシタンスCox、荷電移動度uが一定であるとき、Gm=(1/2)uCox(W/L)となるものである。これに対応して、第1差動ペアに接続されている電流源の大きさは第2作動ペアに接続されている電流源の大きさに対する比で、トランスコンダクタンスの比と同様に、8:1になっている。MOS回路技術を用いて実際の回路を作成する際には、主トランスコンダクタ回路31は、W/Lの大きさの8個のトランスコンダクタ回路を並列に接続して実現することが好ましい。このトランスコンダクタンス比の選定は、次のようにすることができる。
【0036】
一般に、大信号用の差動トランスコンダクタンスを△Vについて多項式展開すると、本発明のトランスコンダクタ回路は△Vについて差動的に作動するので、△Vの奇数乗の項は必要がない。
【0037】
したがって、
m=gm0(1+a3△V2+a5△V4+・・・)
となる。gm0は定数であり小信号時のトランスコンダクタンスを示す。ここで、あるトランスコンダクタについて、
△Iout total=Gm p△V−2Gm n△V
である。これは、上述のように第1の差動ペアに△Vinの入力があったとき第2の差動ペアには2△Vinの電圧がかかるように抵抗器DACが構成されており、図5に示すように、第1の差動ペアと第2の差動ペアは逆極性に接続されているので、各ペアを流れる電流の差が合計の電圧となる。
【0038】
したがって、Gm totalは、
m total=Gm p−2Gm n
となる。ここで第1の差動ペアのトランスコンダクタンスをGm pで表し、第2の差動ペアのトランスコンダクタンスをGm nで表した。言い換えれば、上付のpは第1差動ペア、上付のnは第2差動ペアを表す。
【0039】
ここで、さらに、
m0 p=8gm0 n
あるいは、
m0 n=gm0 p/8
とすると、
【数3】
Figure 0004330232
および
【数4】
Figure 0004330232
となる。ΔVから独立しており定数である項に到達した。a3を含む項は互いにキャンセルし、a5は通常非常に小さいので、a5,a7などを含む項は無視することができる。したがって、上式における近似はよいものである。全体としてのGmはgm0 pの3/4に減っているが、これは線形性を得るために効率が若干犠牲にされたことを意味する。ここで分かるのは、3次調波の影響は完全に打ち消されることである。そして、3次調波よりはるかに小さい5次調波は実用的に無視することができる。したがって、Gm p/Gm n=8という単純な比から、入力信号が大きいときであっても非常に線形性の高いトランスコンダクタとして働く回路を作ることができる。もし、5次調波についても打ち消し合うようにする必要があるときには、ここでは2に固定した第1差動ペアの入力電圧と第2差動ペアの入力電圧の比と、8に設定したgm pとgm nの比とを、それぞれ変数として5次調波の項がうち消されるような条件の下で方程式を解くと、これらの変数の値が求まる。そのような値を用いれば、5次調波も消すことができ、さらに線形性が高まるが、回路構成はより複雑になる。
【0040】
本発明の一つの実施形態においては、これらのトランスコンダクタを差動ペアのユニット回路を用いて構成することができる。これは、回路設計をより容易にし、Gmの比のマッチングを正確にするための工夫である。第2のトランスコンダクタ(Gm2)のために8個(主トランスコンダクタ回路用)と1個(補助トランスコンダクタ回路用)のユニット回路を用い、第1のトランスコンダクタ(Gm1)のために、32個(主トランスコンダクタ回路用)と8個(補助トランスコンダクタ回路用)のユニット回路を用い、そして、最も小さく、LSB(ここでは4ビット)に対応する第3のトランスコンダクタ(Gm3)については、1個(主トランスコンダクタ回路用)と1/8個(補助トランスコンダクタ回路用)のユニット回路を用いる。むろん、1/8個のユニット回路は製造が単位ユニット回路より困難で、精度が低くなりがちであるが、LSBに対応するものであるので、実際上は特に問題とならない。しかし、これは、単に回路の設計・製造上の工夫であるので、より高い精度を求める場合や、その他の条件が整えば、どのような数のユニット回路を用いても、またユニット回路を用いなくても、所定のトランスコンダクタンス比さえ達成できればよいことはいうまでもない。
【0041】
【実施例】
0.6μmのデジタルCMOS技術を用いて、上述の本発明の実施形態にかかる回路を実際に作成した。入力ビット数は12、この入力ビットを3つに分けて、それぞれ3個の抵抗型DAC回路とトランスコンダクタを用いた。本発明の回路に必要な面積は0.72mm2であり、駆動電圧は5V、消費電力は350mW、積分非線形性(INL)は±2LSB、微分非線形性(DNL)は±1LSBであった。クロックレート400MHzでもデータスルーモードで作動した。最高2.9ナノ秒の立上がり立下がり時間をもつ8チャンネルのテクトロニクス2030パターンジェネレータを使用し、4ビットのLSBをグランドして測定した結果、THDは−54dBであり、8ビットのDACとしては理想に近い結果であった。クロックは2チャンネルのテクトロニクス2040パターンジェネレータを使用した。
【0042】
【発明の効果】
本発明によれば、高解像度で高速の電流モードD/A変換器が得られる。グリッチが小さく、精度の高い電流モードD/A変換器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による、電流モードD/A変換器を模式的に示す。
【図2】本発明の別の実施形態による、k個の抵抗型DACとトランスコンダクタを組み合わせた電流モードD/A変換器の回路構成を示す。
【図3】本発明の一実施形態による、3個の抵抗型DAC回路とトランスコンダクタを組み合わせた電流モードD/A変換器のブロックダイヤグラムである。
【図4】本発明の別の実施形態による1個の抵抗型DAC回路と3個のトランスコンダクタを組み合わせ電流モードD/A変換器のブロックダイヤグラムである。
【図5】本発明のトランスコンダクタの一実施形態を示す回路図である。
【図6】従来のバイナリ型D/A変換器の原理を示す回路図である。
【図7】従来のセグメント型D/A変換器の一ユニットセルを示す回路図である。
【符号の説明】
1 電流モードD/A変換器(電流モードDAC)
2 抵抗型DAC回路
3 デジタルデコーダ
4 トランスコンバータ
5 抵抗
6 nビット入力データ信号[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-resolution, high-speed current mode D / A converter (DAC) that converts a digital signal into an analog signal.
[0002]
[Prior art]
Existing current mode high-speed D / A converters (DACs) are known to be binary switch type, segment type, and a combination of binary switch type and segment type. The binary switch type DAC includes many unit current cells. These unit current cells, each functioning as an individual current source, are for processing n-bit digital signals, 1, 2, 4, 8,. . . It is divided into 2n-1 groups, and each group is simultaneously turned on and off. The output current is fed into a small resistor, typically 50 or 75 ohms, to produce a corresponding output voltage. FIG. 6 is a simplified diagram of such a digital-to-analog converter.
[0003]
In FIG. 6, the first group 101 includes one current cell, the second group 102 includes two, the third group 103 includes four, and the number of current cells in each group increases to a power of two. Go. Switches S1, S2, S3,. . . Flows current from the corresponding group of current cells to the output. Switches S1 ', S2', S3 ',. . . Each connects the same group to ground so that it does not take a long time to return to normal operation. The switches are also divided into groups 111, 112, 113 including switch pairs corresponding to the current cell groups. If S1 is on, the LSB (least significant bit) is 1. If S2 is on, the second LSB is 1. If S3 is on, the third LSB is 1. Similarly, if Sn is on, the MSB (maximum significant bit) is 1. If Sn-1 is on, the second MSB is 1.
[0004]
Such a current mode DAC has a drawback that matching is difficult. Considering a 10-bit DAC, 1023 unit current cells are required. In practice, each group can be viewed as a differential pair called current “steering” cells.
[0005]
The advantage of such a DAC is that the configuration of the logic circuit is very simple. However, a disadvantage is that a glitch that is a noise signal at the time of switching becomes large, and nonlinearity due to mismatch of current cells is large. Such a scheme is called a “binary switched” current mode DAC.
[0006]
In addition, a circuit called “segmented” current mode DAC is known. The advantage of this scheme is that the glitch output is considerably reduced and the linearity is considerably improved. This circuit is also composed of many unit current cells, and these unit current cells 121 are formed by combining a current source and two switches. One circuit shown in FIG. 7 corresponds to one digital signal, and the illustrated circuit can be considered as a circuit for LSB that directly corresponds to one digital signal. In such a segmented current mode DAC, the unit current cells 121 are turned on and off one by one, not as a group. The input n-bit data signal is converted to 2 by a logic circuit.n-Converts to one digital signal. The unit current cell is turned on / off by an individual digital signal generated as a result of this conversion. This n-bit signal is 2nA decoder logic circuit that converts to −1 signal must occupy a very large hardware area and consumes a large amount of power.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, a high resolution DAC having a large value of n usually uses a combination of the binary switch type and segment type circuits to reduce the required hardware. However, as a result, especially in a high-speed and high-resolution DAC, signal glitches and nonlinearity increase. Furthermore, since the number of unit current cells is large, the circuit layout becomes complicated and there is a problem that a large area is required.
[0008]
It can be said that the cause of such a problem of the prior art is mainly that the current cells are turned on and off discontinuously. In other words, the conventional current mode DAC has a problem in that the current of the current cell flows to 100% output or 100% ground. Therefore, the current cell or the differential pair in the current cell receives a very large signal at its input and is exposed to large current fluctuations at the “common source” point of the differential pair, which causes nonlinearity and glitches. It was a reason to grow.
[0009]
An object of the present invention is to provide a new circuit configuration for solving the above problems.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a high-speed current mode DAC configured by combining a resistive DAC circuit including a digital decoder circuit and a highly linear transconductor.
[0011]
In the current mode DAC of the present invention, the differential pair or transconductor is not completely turned on or off. In other words, the present invention positively utilizes an intermediate state between on and off in the transconductor. Each differential pair will transition in steps from the most on state to the most off state over the entire input range. In this sense, the current mode DAC of the present invention adopts an analog approach. Moreover, the fluctuation of the voltage input to each switch is relatively low. Therefore, the glitch that becomes a problem can be reduced.
The present invention also provides a highly linear transconductor. This transconductor obtains high linearity by using two differential pairs that are not necessarily high in linearity.
[0012]
More specifically, the present invention includes (1) a digital decoder circuit that receives a digital input signal, a plurality of switches that are turned on or off in response to an output from the digital decoder circuit, and a plurality of resistors connected in series. A resistance type D / A conversion circuit including a resistor whose respective nodes are connected to the output of the resistance type D / A conversion circuit via the switch, and the resistance type D / A conversion circuit A current-mode D / A converter including a highly linear transconductor that receives a voltage output from the power supply and provides a current output; and (2) coupled at the output node, and the polarity of the input voltage is between the following pairs: The first MOS transistor operating pair, the second MOS transistor operating pair, and the first and second transistor operating pairs having different transconductance values, respectively. A coupled MOS transformer in which the signal voltage applied to the first and second pairs is proportional to the signal voltage input to the transconductor but has a different value. A conductor and (3) a current mode D / A converter according to (1) using such a transconductor are provided.
[0013]
Such a transconductor can be manufactured using bipolar or CMOS technology, but in practice, a MOS transistor can be preferably used. The first operating transistor pair can be formed by combining a plurality of operating pairs having the same characteristic value as the second operating pair. When the first operating pair is formed by using a plurality of operating pairs having the same characteristic values as the second operating pair and these pairs are connected in parallel, the matching of the circuit is improved and the error is small.
[0014]
The current mode D / A converter of the present invention may include one resistance type D / A conversion circuit and a plurality of transconductors. Preferably, a single resistance type D / A conversion circuit smaller than the actual number of input digital bits can be used. This can be achieved, for example, by using different parts of a single 7-bit resistive D / A converter circuit for a 12-bit digital signal.
[0015]
Furthermore, the current mode D / A converter of the present invention can include a plurality of resistance type D / A conversion circuits and a plurality of transconductors. These resistance type D / A conversion circuits and transconductors form a plurality of pairs, and each of these pairs performs D / A conversion on a plurality of bits included in an n-bit digital signal input. For example, a 10-bit input can be split in two so that 5 bits are processed by each pair, and a 12-bit input is split in three so that 4 bits are processed by each pair Various combinations are conceivable, such as a 15-bit input divided into three and 5 bits processed by each pair.
[0016]
In the above-described transconductor, the ratio of the conductance of the first transistor differential pair to the conductance of the second transistor differential pair is substantially 8: 1, and is input to the first transistor differential pair and the second transistor differential pair. The ratio of the signal voltages to be performed can be substantially 1: 2. At this time, the current source connected to the first differential pair can be eight times the current source connected to the second differential pair. Preferably, the first pair of current sources is the second pair, just as the first pair of transistors in the transconductor can be configured with transistors having the same characteristics as the transistors used in the second pair. Eight current sources having the same characteristics as the current sources of the transistor operating pair and connected in parallel to each other can be used. Again, matching is facilitated by forming current sources of different capacitances using the same unit transistor.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
As shown in FIG. 1, the basic embodiment of the current mode DAC 1 of the present invention includes a resistive DAC circuit 2 including a digital decoder circuit 3 and a transconductor 4 having a very high linearity. is there. When an n-bit digital signal is input from the left, the n-bit digital decoder circuit 3 outputs 2nOne of the switches is selected corresponding to the input signal. Since the digital decoder circuit 3 used here is generally well known, description thereof is omitted here. 2nIf any of the switches are on, 2nBy the resistors 5 having the same resistance value connected in series, Vref +-Vref -To Vref --Vref +2 of the rangenAn output voltage corresponding to any one of the voltage values is output from the resistive DAC circuit 2. This is converted into a current output by a transconductor 4 having a very high linearity, which will be described later. In FIG. 1, only four switches and four resistors are shown, but it goes without saying that the above-mentioned number of switches and resistors are originally included.
[0018]
FIG. 2 shows an embodiment of the present invention that is preferable for a high-accuracy DAC having a relatively large number of input bits. This DAC has k transconductors 11 having very high linearity. The configuration of the transconductor 11 will be described in detail later. Each transconductor 11 is capable of converting an analog input voltage into a differential current with high linearity. This differential current (Im + −Im−) (m = 1,..., K) is proportional to the value of the corresponding input bit. The output of the resistor DAC circuit 13 including the digital decoder circuit 12 to which a digital signal is input is connected to the input of the transconductor via a switch.
[0019]
If only one transconductor is used, in an n-bit DAC, the digital decoder is 2 × 2n2 to control one switchnOutputs are required. If n is 10, 1024 signals and 2048 switches are required. This is not realistic in terms of hardware amount. A bigger problem is the size of the resistor array. For example, when n = 10, 1024 resistors are required. Thus, when the number of resistors in the resistor array is increased, the linearity is critically deteriorated, apart from the problem of hardware amount.
[0020]
Therefore, n bits are appropriately divided into a plurality of groups, and an appropriate combination of transconductor and resistor DAC circuit is used for each group. In FIG. 2, n = n for an input n-bit signal.1+ N2+. . . + NkIt is.
[0021]
According to the present invention, a plurality of transconductors can be used, for example, for a 12-bit DAC. In the example shown in FIG. 3, three (k = 3) transconductors 21, 22, and 23 are used. In this case, each transconductor converts a 4-bit data signal into one differential signal. As shown in FIG. 3, a 12-bit input data signal is converted into a 4-bit maximum significant bit (MSB) signal, a 4-bit intermediate significant bit (MidB) signal, and a 4-bit least significant bit (LSB) signal. The 4-bit signal is converted by one transconductor. Therefore, the number of resistors in the resistor array in each of the three resistive DAC circuits 24, 25, and 26 is only 16, and the number of switches can be reduced to 16.
[0022]
Therefore, the above-described output differential current ΔI1= I1 +-I1 -Is proportional to the value of the four most significant bits, and the next 4-bit differential output voltage is ΔI2= I2 +-I2 -It becomes. The same applies to the third 4 bits. As will be described below, since this transconductor has high linearity, matching every 4 bits using the same transconductor is guaranteed. In practice, resistance matching is the limit of linearity. Therefore, the linearity is improved by increasing the number of bits of the upper transconductor.
[0023]
Here, if all transconductors have the same transconductance (Gm1= Gm2= Gm3) 212Requires one resistive DAC circuit (digital decoder circuit), or the reference voltage of each resistive DAC circuit is Vref +And Vref -Will be different and with the required accuracy Vref +And Vref -Cannot be generated.
[0024]
For example 2Four= 2 even when several relatively large resistive DAC circuits comprising 16 resistors are used.12= The number of resistors in each circuit is extremely small compared to using a resistive DAC circuit composed of 4096 resistors. Therefore, a different Gm value is used. Here, for example, Gm1= 4Gm2= 32Gm3And Of course, the number of transconductors, the ratio of transconductance, the size of the digital decoder circuit, etc. can all be selected by the designer as needed. It can be seen that the selection is preferable. When the total differential output current is ΔI, ΔI is expressed as follows.
[Expression 1]
Figure 0004330232
This equation is based on the relationship Gm1 = 4Gm2 = 32Gm3.
[Expression 2]
Figure 0004330232
Can be simplified. This is an exact equation for a 12-bit current mode DAC.
[0025]
Considering this relationship further, the three 4-bit resistive DAC circuits can be rearranged, so that it is the same as using different parts of the 7-bit resistive DAC circuit. Become. That is, Gm1= 32Gm3Since the ratio of the maximum and minimum transconductance is 32 (= 25) to 1, the size of the resistance array of the resistive DAC circuit is 4096 to 128 (= 2).7) It can be reduced to pieces. This is because the center 16 adjacent outputs (tap 56 to 72) in the resistor string among the 128 outputs of the 7-bit resistor type DAC circuit are Gm3Used for Gm2For each of the four resistor strings up to the 64th (for example, taps 32 to 96),m1Can be realized by using 16 outputs (tap 1 to 128). In this way, the resistive DAC can be scaled and connected. The three resistive DACs 24, 25, and 26 shown in FIG. 3 can be replaced by a single resistive DAC circuit 27 as shown in FIG.
[0026]
The 4096 resistor array is almost impossible to realize as a practical circuit, but if only 128 resistor arrays are required compared to such a large resistor array, Linearity and matching are also significantly improved. The same is true for switches and other logic circuits.
[0027]
More precisely, as described below, since two voltages are used in the transconductor (in the embodiment described below, the voltage ratio is 2), the above 7 bits are applied to the transconductor. The larger voltage required by an auxiliary pair (V in FIG. 5)B +And VB -) Should be 8 bits, but for transconductors with the lowest transconductance, the differential input voltage may be omitted (the voltage of only one of the working pairs) Since it is known that there is no problem (even if it is changed in all steps), 7 bits and 128 resistors can be used by omitting 1 bit.
[0028]
In the embodiment of FIG. 4, a single resistive DAC circuit 27 including 128 resistors and (2 × 2 × 16) × 3 = 192 switches, three transconductors 21, 22, There are 23.
[0029]
The number of switches can be calculated as follows. In the transconductor of the present invention described below, high linearity is obtained by combining two transconductor circuits (which may not be so high in linearity). These two transconductor circuits are called a main transconductor circuit and an auxiliary transconductor circuit. Because of the differential configuration, two switches are required for each transconductor circuit, each of the coupled linear transconductor circuits has two transconductors, 16 on each side of each transconductor. (From each resistive conductor to a resistive DAC 16 (2Four) Voltage terminals are connected). Therefore, 64 switches are required for each transconductor, and this is necessary for each of the 3 transconductors. Therefore, the number of switches is tripled to 192 switches.
[0030]
Therefore, according to the DAC of the present invention, the amount of hardware can be drastically reduced, the linearity is enhanced, the required power is reduced, and the response speed is also improved. Since the transconductor is never completely turned off, it can respond quickly to the signal.
[0031]
G mentioned abovemThe ratio, the number of resistors, the number of switches, and the like can be freely selected by those skilled in the art under various conditions, and should not be limited to the above examples. Given a certain number of input bits, the corresponding number of transconductors, transconductor ratio, and other circuit parameters should be arbitrarily selected by the designer to suit the purpose of the circuit, taking into account various factors. Kimono.
[0032]
Next, a highly linear transconductor according to the present invention will be described.
Creating a linear CMOS transconductor by conventional methods is difficult and complex. Also, such transconductors use feedback and tend to be slow in response.
[0033]
On the other hand, the transconductor of the present invention is designed based on a simple mathematical concept for linear operation. This can be done using a resistor circuit. For example, ΔV is applied to the first pair (main pair or main transconductor circuit).inIs input to the second pair (auxiliary pair or auxiliary transconductor circuit).inCan be input. This ratio of just 2 can be easily generated in a known manner with a slight modification to the above resistive DAC circuit. That is, this is because the output from the digital decoder is connected to two different sets of switches, that is, one set of switches is connected to the adjacent resistor tap of the resistive DAC circuit and the other set is connected to the resistive DAC circuit. This can be easily accomplished by connecting to every other tap and adding the output from the digital decoder to the two sets. Such a resistive DAC circuit is 2 × 2nNote that one resistor is required. This ratio is arbitrary, and an integer value such as 3 or 4 can be adopted. However, the simplest number 2 is effective in simplifying the circuit configuration of the resistance circuit that divides the input voltage. preferable.
[0034]
A configuration example of the transconductor of the present invention is shown in FIG. In this figure, as described above, the ratio of the voltages applied to the two transconductor circuits is 2, and is always 2 (VA +-VA -) = VB +-VB -(Where VA +And VA -Is for the main transconductor circuit, VB +And VB -Is for auxiliary transconductor circuits). It should be noted first in FIG. 5 that the two differential pairs 31, 32 are connected in reverse polarity. For example, in the first differential pair 31, VA -The drain of the transistor 35 on the input side ofB +Is connected to the drain of the transistor 36 to which a voltage of opposite polarity is applied. The same applies between the transistors 37 and 38.
[0035]
The transconductance ratio between the transconductor circuits 31 and 32 is 8 (W / L) and W / L or 8: 1. Where W is the channel width of the transistor, L is the channel length, threshold voltage Vt and capacitance C per gate area.oxWhen the charge mobility u is constant, Gm= (1/2) uCox(W / L). Correspondingly, the magnitude of the current source connected to the first differential pair is a ratio to the magnitude of the current source connected to the second working pair, as with the transconductance ratio, 8: It is 1. When an actual circuit is created using MOS circuit technology, the main transconductor circuit 31 is preferably realized by connecting eight transconductor circuits of W / L in parallel. This transconductance ratio can be selected as follows.
[0036]
In general, when the differential transconductance for large signals is expanded in terms of ΔV, the transconductor circuit of the present invention operates differentially with respect to ΔV, so that an odd power term of ΔV is not necessary.
[0037]
Therefore,
Gm= Gm0(1 + aThree△ V2+ AFive△ VFour+ ...)
It becomes. gm0Is a constant and indicates the transconductance at the time of a small signal. Here, for a certain transconductor,
△ Iout total= Gm p△ V-2Gm n△ V
It is. This is because ΔV is applied to the first differential pair as described above.in2ΔV for the second differential pair wheninAs shown in FIG. 5, the first and second differential pairs are connected in opposite polarities, so that the current flowing through each pair is configured. The difference is the total voltage.
[0038]
Therefore, Gm totalIs
Gm total= Gm p-2Gm n
It becomes. Where the transconductance of the first differential pair is Gm pAnd the transconductance of the second differential pair is Gm nExpressed in In other words, the superscript p represents the first differential pair, and the superscript n represents the second differential pair.
[0039]
Where
gm0 p= 8gm0 n
Or
gm0 n= Gm0 p/ 8
Then,
[Equation 3]
Figure 0004330232
and
[Expression 4]
Figure 0004330232
It becomes. A term which is independent of ΔV and is a constant has been reached. aThreeTerms that contain cancel each other and aFiveIs usually very small, so aFive, A7Terms that contain etc. can be ignored. Therefore, the approximation in the above equation is good. G as a wholemIs gm0 pThis means that some efficiency has been sacrificed to achieve linearity. It can be seen that the effect of the third harmonic is completely cancelled. A fifth harmonic much smaller than the third harmonic can be practically ignored. Therefore, Gm p/ Gm nFrom a simple ratio of = 8, it is possible to create a circuit that works as a highly linear transconductor even when the input signal is large. If it is necessary to cancel out the fifth harmonic, here, the ratio of the input voltage of the first differential pair fixed to 2 to the input voltage of the second differential pair, and g set to 8m pAnd gm nWhen the equation is solved under the condition that the fifth-order harmonic term is eliminated by using the ratio of each as a variable, the values of these variables are obtained. If such a value is used, the fifth harmonic can be eliminated and the linearity is further improved, but the circuit configuration becomes more complicated.
[0040]
In one embodiment of the present invention, these transconductors can be configured using differential pair unit circuits. This makes circuit design easier and GmThis is a device for making the ratio matching of the above accurate. Second transconductor (Gm28) (for the main transconductor circuit) and one (for the auxiliary transconductor circuit) unit circuit for the first transconductor (Gm1A third transconductor that uses 32 (for the main transconductor circuit) and 8 (for the auxiliary transconductor circuit) unit circuit and is the smallest and corresponds to the LSB (here 4 bits) (Gm3), One (for main transconductor circuit) and 1/8 (for auxiliary transconductor circuit) unit circuits are used. Of course, the 1/8 unit circuit is more difficult to manufacture than the unit unit circuit and tends to be less accurate. However, since it corresponds to LSB, there is no particular problem in practice. However, this is just a device design / manufacturing device, so if more accuracy is required or other conditions are met, any number of unit circuits can be used. Needless to say, it is only necessary to achieve a predetermined transconductance ratio.
[0041]
【Example】
A circuit according to the above-described embodiment of the present invention was actually created using a 0.6 μm digital CMOS technology. The number of input bits was 12, and this input bit was divided into three, and three resistive DAC circuits and transconductors were used. The area required for the circuit of the present invention is 0.72 mm.2The drive voltage was 5 V, the power consumption was 350 mW, the integral nonlinearity (INL) was ± 2 LSB, and the differential nonlinearity (DNL) was ± 1 LSB. It operated in data through mode even at a clock rate of 400 MHz. Using an 8-channel Tektronix 2030 pattern generator with a rise / fall time of up to 2.9 nanoseconds and measuring with 4-bit LSB grounded, the THD is -54 dB, ideal as an 8-bit DAC. The result was close to. The clock used was a 2-channel Tektronix 2040 pattern generator.
[0042]
【The invention's effect】
According to the present invention, a high-resolution and high-speed current mode D / A converter can be obtained. A current mode D / A converter with a small glitch and high accuracy can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 schematically illustrates a current mode D / A converter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a circuit configuration of a current mode D / A converter combining k resistive DACs and a transconductor according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram of a current mode D / A converter combining three resistive DAC circuits and a transconductor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram of a current mode D / A converter combining one resistive DAC circuit and three transconductors according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram showing an embodiment of a transconductor of the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram showing the principle of a conventional binary D / A converter.
FIG. 7 is a circuit diagram showing one unit cell of a conventional segment type D / A converter.
[Explanation of symbols]
1 Current mode D / A converter (current mode DAC)
2 Resistive DAC circuit
3 Digital decoder
4 Transformer converter
5 resistance
6 n-bit input data signal

Claims (3)

出力ノードで結合され、入力電圧の極性が相互間で反転しており、異なるトランスコンダクタンス値を有する第1のMOSトランジスタ差動ペアと第2のMOSトランジスタ差動ペアと、第1と第2のMOSトランジスタ差動ペアのそれぞれに接続している異なる電流源とを含んでなり、第1と第2の前記ペアに印加される信号電圧がトランスコンダクタへの信号電圧入力に比例しているが異なる値を有する結合型MOSトランスコンダクタ。  A first MOS transistor differential pair and a second MOS transistor differential pair coupled with each other at the output node, the input voltages having opposite polarities, and having different transconductance values; A different current source connected to each of the MOS transistor differential pairs, and the signal voltages applied to the first and second pairs are proportional to but different from the signal voltage input to the transconductor A coupled MOS transconductor having a value. 第1トランジスタ差動ペアのコンダクタンスと第2トランジスタ差動ペアのコンダクタンスの比が8:1であり、第1トランジスタ差動ペアと第2トランジスタ差動ペアに入力される信号電圧の比が1:2である請求項1に記載のトランスコンダクタ。  The ratio of the conductance of the first transistor differential pair to the conductance of the second transistor differential pair is 8: 1, and the ratio of the signal voltages input to the first transistor differential pair and the second transistor differential pair is 1: The transconductor according to claim 1, which is 2. 前記第2のMOSトランジスタ差動ペアが、デバイスサイズがW/Lで、電流源の値がIであり、ある信号入力電圧を有し、前記第1のMOSトランジスタ差動ペアが、第2のMOSトランジスタ差動ペアと同じデバイスサイズと電流源の値をそれぞれ有し、入力信号電圧が2のMOSトランジスタ差動ペアの入力値の半分であって、互いの出力端で並列に接続されている8個のMOSトランジスタ差動ペアを備え、入力信号電圧の極性が前記第1のMOSトランジスタ差動ペアと前記第2のMOSトランジスタ差動ペアとの間で反転していて、前記第1のMOSトランジスタ差動ペアの電流信号と前記第2のMOSトランジスタ差動ペアの電流信号が互いに反対の方向性を有しており互いに引き算する関係にあることを特徴とする請求項1に記載の結合型MOSトランスコンダクタ。 The second MOS transistor differential pair has a device size of W / L, a current source value of I and a certain signal input voltage, and the first MOS transistor differential pair has a second Each device has the same device size and current source value as the MOS transistor differential pair, and the input signal voltage is half the input value of the second MOS transistor differential pair, and is connected in parallel at the output terminals of each other. And the polarity of the input signal voltage is inverted between the first MOS transistor differential pair and the second MOS transistor differential pair. The current signal of the MOS transistor differential pair and the current signal of the second MOS transistor differential pair have opposite directions and are in a relationship of subtracting each other. Coupled MOS transconductor according to.
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