JP4550901B2 - デジタル・アナログ変換器 - Google Patents
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Description
図1乃至図6A,図6B,図6Cを参照して本発明のデジタル・アナログ変換器(DAC)について説明する。
図1は、本発明を実施する例示的な第1の実施形態によるデジタル・アナログ変換器(DAC)の構成を示す概略図である。図1に示すように、本発明を実施するDACの例示的な第1の実施形態によると、デジタル入力信号をアナログ出力信号に変換するように適合されたDAC100が提供される。このDAC100は、デジタル入力ワードの最上位ビット(MSB)を含むデジタル入力ワードの第1の部分の変換を担う上部(upper part)105と、デジタル入力ワードの残りの部分(すなわち、最下位ビットLSB)の変換を担う下部(lower part)110とを含んでいる。上部105、すなわち、R2の抵抗は、下部110、すなわち、R1の抵抗未満でよい。本発明のDACは、デジタル入力ワードを、そのデジタル入力ワードに対応する単一のアナログ出力に変換することが理解されよう。ただし、説明のために、デジタル入力ワードは、2つのサブデジタル入力ワード、すなわち、デジタル入力ワードの最下位ビット(LSB)を含む第1のサブデジタル入力ワードと、デジタル入力ワードの最上位ビット(MSB)を含む第2のサブデジタル入力ワードとに分割可能であると見なすことができ、こうした2つのサブデジタル入力ワードはそれぞれ、DACの一部によって変換される。本発明によると、下部は、デジタル入力ワードのLSBに対して対応するアナログ出力電圧信号を与えるだけでなく、上部105を調整するのにも使うことができる。
図2に示すような構成の使用は、デジタル較正が1LSB未満の正のDNLを有する必要があるアプリケーションにおいて有利である。これは、高分解能標準R−2R構造においては、抵抗器の整合制限のせいで、保証するのが難しい。標準4ビットR−2R DACにおける0111から1000への中規模の遷移が、1LSBより大きい正のDNLをもつ場合、DACにどのようなコードがロードされようとも取得することができない所望の出力電圧が存在する。図2に示す例では、R−2R構造は、冗長性を加えるように修正されている。標準NビットR−2R構造には、2N個の可能な出力を与えるN個の切換え可能要素がある。本発明によると、2(N+X)個の可能な出力を与える、N+X個の切換え可能要素がある。こうした追加の切換え可能要素は、1LSB未満の正のDNLを保証するように構築され配列される。
Vref/[16R+4swres1]
(swres1=B1レッグ上でのスイッチの抵抗)を注入して、Lsb/4の出力変化を与えるべきである。
Claims (17)
- デジタル入力ワードをアナログ出力電圧信号に変換するデジタル・アナログ変換器(DAC)において、前記デジタル入力ワードは、上部及び下部に分割可能であり、前記DACは、
前記デジタル入力ワードの前記下部によって制御され、出力電圧を生成する第1の抵抗器ラダーDACと、
前記デジタル入力ワードの前記上部によって制御され、出力電圧を生成する第2の抵抗器ラダーDACとを備え、
前記第1の抵抗器ラダーDACは、2つの加重されたブランチの複数からなり、前記第2の抵抗器ラダーDACは、少なくとも2つの別個のセグメントからなり、前記個々のセグメントは、前記デジタル入力ワードの前記下部の複数の1ビットに相当する加重を有し、少なくとも2つの別個のセグメントは、前記デジタル入力ワードの前記上部のビットに相当する公称荷重に等しいデジタル・アナログ変換器であって、
更正フェーズから導き出された切換シーケンスが、前記第1の抵抗器ラダーDACのブランチと、前記DACの出力電圧が要求された値になるように前第2の抵抗器ラダーDACの前記セグメントを制御し、前記切換シーケンスが、前記当初のデジタル入力ワードの切換シーケンスと異なり、前記デジタル入力ワードの前記下部が、最大偏向で実装されることがないように保証することを特徴とするデジタル・アナログ変換器。 - 前記第2の抵抗器ラダーDACの前記セグメントの少なくとも1つの前記加重は、前記デジタル入力ワードの前記下部の総加重未満であることを特徴とする請求項1に記載のデジタル・アナログ変換器。
- 前記第1の抵抗器ラダーDACの前記ラダーは、R−2Rアーキテクチャを有することを特徴とする請求項1に記載のデジタル・アナログ変換器。
- 前記第1の抵抗器ラダーDACの前記ラダーは、複数の抵抗器を有するレッグを備える、スケーリングされたR−2Rアーキテクチャを有し、前記レッグは、リンク抵抗器によって分離されることを特徴とする請求項3に記載のデジタル・アナログ変換器。
- 前記リンク抵抗器の少なくとも1つは、従来のR−2Rアーキテクチャと比較して除去され、残りのレッグ抵抗器は、その除去に整合してスケーリングされることを特徴とする請求項4に記載のデジタル・アナログ変換器。
- 前記DACの前記第1の抵抗器ラダーDACは、終端レッグを備え、該終端レッグは、基準信号に直接結合されることを特徴とする請求項1に記載のデジタル・アナログ変換器。
- 前記DACの前記第1の抵抗器ラダーDACは、電流源に結合され、該電流源は、前記ラダーのノードに、スケーリングされた電流を注入するように構成されることを特徴とする請求項1に記載のデジタル・アナログ変換器。
- 前記注入される電流は、前記ラダーの終端レッグに注入されることを特徴とする請求項7に記載のデジタル・アナログ変換器。
- 前記終端レッグは、基準電圧に結合され、切換え可能な複数のレッグは、各々が基準電圧に切換え可能に結合され、前記個々のセグメントの少なくとも1つは、電流源にさらに結合され、該電流源は、前記DACの分解能が増加するように、前記第1の抵抗器ラダーDACに調整電流を注入するようにしたことを特徴とする請求項6に記載のデジタル・アナログ変換器。
- 前記第1の抵抗器ラダーDACに注入される電流は、前記基準電圧に相対してスケーリングされることを特徴とする請求項9に記載のデジタル・アナログ変換器。
- 前記第1の抵抗器ラダーDACの前記レッグに提供される抵抗の値は、前記第2の抵抗器ラダーDACレッグにおける抵抗の値の2倍であることを特徴とする請求項9に記載のデジタル・アナログ変換器。
- 前記第1の抵抗器ラダーDACの上部レッグは、結合抵抗器なしで前記第2の抵抗器ラダーDACの下部レッグに直接結合されることによって、前記第1の抵抗器ラダーDACにおける前記レッグの抵抗が、前記第2の抵抗器ラダーDACにおける前記レッグの抵抗のスケーリングされた倍数となることを特徴とする請求項11に記載のデジタル・アナログ変換器。
- 少なくとも1つのレッグは、セグメント化されることを特徴とする請求項12に記載のデジタル・アナログ変換器。
- 第2の抵抗器ラダーDACコードが選択されると、前記第1の抵抗器ラダーDACがゼロとフルスケールの間となり、インターフェースデコードは、前記入力デジタルコードをMSB DACワード及びLSB DACワードに分離するように、入力ユーザコードに対する前記第2の抵抗器ラダーDAC及び記第1の抵抗器ラダーDACワードを選択するように構築されたインターフェースデコードと、
前記第2の抵抗器ラダーDACに対するDNL及び/又はINL誤差訂正を格納する較正メモリと、
選択された誤差訂正を、前記較正メモリから前記LSB DACワードに加える加算器とを含むことを特徴とする請求項1に記載のデジタル・アナログ変換器。 - 前記較正メモリは、前記DACの製造試験の間、誤差訂正と共にロードされることを特徴とする請求項14に記載のデジタル・アナログ変換器。
- 前記加算器は、前記第2の抵抗器ラダーDACの所定のセグメントが選択されると、前記第1の抵抗器ラダーDACにロードされた前記コードに前記訂正を自動的に加えるように構成されることを特徴とする請求項14に記載のデジタル・アナログ変換器。
- デジタル入力ワードを対応する出力電圧に変換するデジタル入力ワード変換方法において、
前記デジタル入力ワードを下部及び上部に分割するステップと、
第1の抵抗器ラダーデジタル・アナログ変換器(DAC)を使って、前記デジタル入力ワードの前記下部を対応する電圧出力に変換するステップと、
第2の抵抗器ラダーデジタル・アナログ変換器(DAC)を使って、前記デジタル入力ワードの前記上部を対応する電圧出力に変換するステップとを有し、
前記第1の抵抗器ラダーDACは、2つの加重されたブランチの複数からなり、前記第2の抵抗器ラダーDACは、少なくとも2つの別個のセグメントからなり、前記個々のセグメントは、前記デジタル入力ワードの前記下部の複数の1ビットに相当する加重を有し、少なくとも2つの別個のセグメントは、前記デジタル入力ワードの前記上部のビットに相当する公称荷重に等しいデジタル入力ワード変換方法であって、
更正フェーズから導き出された切換シーケンスが、前記第1の抵抗器ラダーDACのブランチと、前記DACの出力電圧が要求された値になるように前第2の抵抗器ラダーDACの前記セグメントを制御し、前記切換シーケンスが、前記当初のデジタル入力ワードの切換シーケンスと異なり、前記デジタル入力ワードの前記下部が、最大偏向で実装されることがないように保証することを特徴とするデジタル入力ワード変換方法。
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