JPH01158822A - Digital-analog conversion method and its circuit - Google Patents

Digital-analog conversion method and its circuit

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JPH01158822A
JPH01158822A JP31684387A JP31684387A JPH01158822A JP H01158822 A JPH01158822 A JP H01158822A JP 31684387 A JP31684387 A JP 31684387A JP 31684387 A JP31684387 A JP 31684387A JP H01158822 A JPH01158822 A JP H01158822A
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JP
Japan
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voltage
digital
digit
analog conversion
sample
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JP31684387A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenzo Watanabe
渡辺 健藏
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Eneos Corp
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Nippon Mining Co Ltd
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Publication date
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  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

PURPOSE:To realize a high speed and highly accurate D-A converter by the monolithic circuit integration technology by repeating a prescribed operation. CONSTITUTION:A binary input digital signal (b) in n-bit is fetched in a shift register 5, the signal is converted into an analog voltage according to equations I, II (the inverse of bi represents NOT of bi), obtained voltages Vr(i), Va(i) are held in sample-and-hold circuits 31, 32 and then held in sample-and-hold circuits 33, 34. Then the next digit of the digital signal (b) is outputted from the shift register 5 and converted into an analog voltage to obtain Vr(i+1) and Va(i+1). The conversion is finished by repeating the procedure above till the least significant digit of the digital signal (b). Thus, the output analog voltage Va(n) is obtained at a high speed with high accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、1桁m進数のディジタル信号をアナログ信号
に変換するための変換アルゴリズムに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a conversion algorithm for converting a one-digit m-ary digital signal into an analog signal.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、1桁m進数のディジタル値を有する信号をア
ナログ信号に変換するに際して、上記0桁のディジタル
値の最上位桁からi番目の桁の値をbiにすると共にi
を先ず1とし、また第1の電圧をVa(i) 、第2の
電圧をVr(i)としたとき、Va(i+1) −(V
r(i) −Va(i)) +Va(i)を求めると共
に、 を求めるように成しiが1からnに等しくなるまで、順
次(c)の操作を繰り返すようにしたディジタル−アナ
ログ変換方法を提供するものである。
When converting a signal having a 1-digit m-adic digital value into an analog signal, the present invention sets the value of the i-th digit from the most significant digit of the 0-digit digital value to bi and i
is 1, and the first voltage is Va(i) and the second voltage is Vr(i), then Va(i+1) −(V
r(i) −Va(i)) +Va(i), and repeat the operation (c) in sequence until i becomes equal to n from 1. It provides:

〔従来の技術〕[Conventional technology]

現在一般に用いられているディジタル−アナログ(以下
D−Aと略す)変換方法は、入力が2値信号の場合、n
ビット・ディジタル信号の最下位桁から1ビツトずつア
ナログ電圧に変換し、その結果を加重加算する直列型(
循環型)と、2″−1本の等しい抵抗から成る分圧器、
2進荷重された定電流源、あるいはR−2R抵抗ラダー
を用いる並列型とに大別される。
The digital-to-analog (hereinafter abbreviated as DA) conversion method that is currently commonly used is, when the input is a binary signal, n
A serial type that converts a bit-by-bit digital signal into an analog voltage starting from the least significant digit and adds the results in a weighted manner (
(circulating type) and a voltage divider consisting of 2″-1 equal resistor,
It is roughly divided into a binary loaded constant current source and a parallel type using an R-2R resistance ladder.

上記直列型は少数の素子で構成することができるが、現
状の方法では最下位ビットから変換を開始するようにし
ているので、パイプライン接続による高速化が困難であ
り、また最上位ビットからディジタル値を決定するよう
に成された逐次比較型アナログ−ディジタル(以下A−
Dと略す)変換器には適さない。このため、逐次比較型
A−D変換器に必要なり−A変換器として上記並列型が
用いられており、これが高価になる要因となっている。
The above series type can be configured with a small number of elements, but the current method starts conversion from the least significant bit, making it difficult to increase speed by pipeline connection, and converting digital data from the most significant bit. Successive approximation type analog-digital (hereinafter A-
(abbreviated as D) is not suitable for converters. For this reason, the above-mentioned parallel type is used as the -A converter necessary for the successive approximation type A-D converter, and this becomes a factor in increasing the cost.

上記並列型D−A変換器のうち、上記R−2R抵抗ラダ
ーによる方法は、使用素子数も少なく高速変換に適して
いるが、スイッチのオン抵抗が変換精度に影響するため
、モノリシック集積回路によって高い変換精度を実現す
ることは困難である。
Among the parallel D-A converters, the method using the R-2R resistor ladder uses a small number of elements and is suitable for high-speed conversion, but since the on-resistance of the switch affects conversion accuracy, it It is difficult to achieve high conversion accuracy.

本発明はこれらの問題点を解決するためになされたもの
であり、高速でしかも高精度のD−A変換器をモノリシ
ック集積技術で実現することのできるD−A変換方法及
びその回路を提供することを目的としている。
The present invention has been made to solve these problems, and provides a D-A conversion method and its circuit that can realize a high-speed and high-precision D-A converter using monolithic integration technology. The purpose is to

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明においては、 (a)初期状態で第1の電圧を第1の基準電圧に設定す
ると共に、第2の電圧を第2の基準電圧に設定し、 (b)n桁の入力ディジタル値の最上位桁からi番目の
桁の値をbiとし、iを先ず1として、(c)このとき
上記第1の電圧をVa(i) 、上記第2の電圧をVr
(i)とすると、Va(i+1)をVa(i+1) =
 −(Vr(i) −Va(i))+Va(i)とする
と共に、Vr(i+1)を (d)iが1からnに等しくなるまで、順次(c)の操
作を繰り返すようにしている。
In the present invention, (a) the first voltage is set to the first reference voltage in the initial state, and the second voltage is set to the second reference voltage; (b) the n-digit input digital value is The value of the i-th digit from the most significant digit is bi, and i is first set to 1. (c) At this time, the first voltage is Va(i), and the second voltage is Vr.
(i), then Va(i+1) is Va(i+1) =
-(Vr(i) -Va(i))+Va(i), and repeat the operation (c) in sequence until Vr(i+1) is equal to (d)i from 1 to n. .

〔作用〕[Effect]

上記の手段によって、n桁m進数の入力ディジタル値に
対して出力アナログ電圧Va (n)が高速、高精度で
得られる。
By the above means, the output analog voltage Va (n) can be obtained at high speed and with high accuracy for an input digital value of n-digit m-ary number.

〔実施例〕〔Example〕

第2図は本発明のD−A変換方法を原理的に示す入力デ
ィジタル信号が1ビツトの場合におけるD−A変換器の
ブロック図である。図において、1.2は基準電圧の入
力端子、3.4は出力端子、11、n2は等しい抵抗値
Rを有する抵抗、21.23は上記人力ディジタル信号
のビット値biが「1」の時にオンとなるスイッチ、2
2.24は入力ディジタル信号の上記biが「0」の時
にオンとなるスイッチ、31.32は電圧保持手段の一
例であるサンプルホールド回路で、入力ビツト値biに
対応するアナログ電圧はこのサンプルホールド回路32
から出力端子4に出力される。
FIG. 2 is a block diagram of a DA converter in which the input digital signal is 1 bit, illustrating the principle of the DA conversion method of the present invention. In the figure, 1.2 is the reference voltage input terminal, 3.4 is the output terminal, 11 and n2 are resistors with equal resistance value R, and 21.23 is the input terminal when the bit value bi of the human input digital signal is "1". Switch turned on, 2
2.24 is a switch that is turned on when the above bi of the input digital signal is "0", 31.32 is a sample and hold circuit which is an example of voltage holding means, and the analog voltage corresponding to the input bit value bi is held in this sample and hold circuit. circuit 32
The signal is output from output terminal 4.

nビットの2値信号に関するD−A変換器の入出力特性
は次式で表わされる。
The input/output characteristics of the DA converter regarding n-bit binary signals are expressed by the following equation.

ここで、b=b、 、b、−−−−−・・・・−−−−
−−−−bアはblを最上位桁、b、、を最下位桁とす
るnビットの2進数、Vrは基準電圧、Va (n)は
変換によって得られるアナログ電圧である。このnビッ
トD−A変換を最上位桁から1ビツトずつ順次行うには
次の演算を必要とする。
Here, b=b, ,b,----
--- bA is an n-bit binary number with bl as the most significant digit and b, , as the least significant digit, Vr is the reference voltage, and Va (n) is the analog voltage obtained by conversion. To perform this n-bit DA conversion one bit at a time starting from the most significant digit, the following operations are required.

Va(i) =Va(i−1)  +2−’biVr 
 −−−−−−(2)(i=1.2.−−−一−・−−
−−−−−−−−−n )ここで、Va (i−1)は
最上位桁からi−1番目までのビット変換によって得ら
れたアナログ電圧、Va  (i)はi番目のビットb
iを変換して得られるアナログ電圧であり、Va (0
)=Oである。今、i−1回目の演算において、Vr(
i−1)−Va(i−1) = 2− (′−”Vr−
−−−−−−−−−−(3)の関係を満たす電圧Vr 
(i−1)が得られるものとする。
Va(i) = Va(i-1) +2-'biVr
−−−−−−(2) (i=1.2.−−−1−・−−
-----------n) Here, Va (i-1) is the analog voltage obtained by bit conversion from the most significant digit to the i-1st digit, and Va (i) is the i-th bit b
It is an analog voltage obtained by converting i, and is Va (0
)=O. Now, in the i-1st operation, Vr(
i-1)-Va(i-1) = 2- ('-”Vr-
−−−−−−−−−Voltage Vr that satisfies the relationship (3)
(i-1) shall be obtained.

第(3)式より、 この第(4)式を第(2)式に代入すると、Va(i−
1)  −(bi+bi) Va(i−1)  −−一
−−−−−−(6)であるから、この第(6)弐を第(
5)式に代入すると、 が得られる。この第(7)式を第(3)式に代入し、且
つ Vr(i)−Va(i) −2−’Vr  −−−−−
−−−−−−−(8)なる関係を用いれば、 が得られる。但し、Vr  (0)−Vrである。
From equation (3), substituting this equation (4) into equation (2), we get Va(i-
1) −(bi+bi) Va(i−1) −−1−−−−−−(6), so we can convert this (6) 2 to the
5) By substituting into the equation, we get: Substituting this equation (7) into equation (3), and Vr(i)−Va(i) −2−′Vr −−−−−
-----------Using the relationship (8), we can obtain. However, Vr (0) - Vr.

第(7)式と第(9)式が本発明のD−A変換アルゴリ
ズムを示しており、このアルゴリズムを実行する回路の
ブロック図が前述した第2図に示されている。
Equations (7) and (9) show the DA conversion algorithm of the present invention, and a block diagram of a circuit that executes this algorithm is shown in FIG. 2 mentioned above.

nピッ)D−A変換は、第2図の端子1を基準電圧に接
続し、端子2を接地することによって、Vr (0)=
Vr、Va (0) −〇の初期設定を行い、最上位桁
を変換する。2番目以降のビット変換は、端子3と4に
第2図の単位構成を縦続接続してパイプライン型とする
か、又は、端子3.4の出力電圧を再び端子1と2にそ
れぞれ入力する循環型と成すことによって行われる。
For D-A conversion, connect terminal 1 in Figure 2 to the reference voltage and ground terminal 2 to perform Vr (0) =
Initialize Vr, Va (0) −〇 and convert the most significant digit. For the second and subsequent bit conversions, either connect the unit configurations shown in Figure 2 in cascade to terminals 3 and 4 to form a pipeline type, or input the output voltage of terminals 3 and 4 again to terminals 1 and 2, respectively. This is done in a circular manner.

第1図は本発明の第1の実施例であり、本発明によるD
−A変換方法を用いた上記循環型I)−A変換器を示す
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, in which the D
The above-mentioned circulating type I)-A converter using the -A conversion method is shown.

第1図において、31〜34はサンプルホールド回路、
4は基準電圧源、5は入力ディジタル信号を保持するシ
フトレジスタ、62.63は入力ディジタル信号の各ビ
ット値biと二相クロック信号φ、Tとに基づいてスイ
ッチ21〜24の開行う制御信号を出力するAND回路
、7はインバータ、L(Load)は入力ディジタル信
号をシフトレジスタ5にロードするディジタル制御信号
、C0nvは変換状態を示すディジタル制御信号、61
は信号Convとクロック信号φとに基づいてスイッチ
25.26の開閉を行うシフトパルスSを出力するAN
D回路、27.28はラッチパルスLで閉ざされるスイ
ッチである。
In FIG. 1, 31 to 34 are sample and hold circuits;
4 is a reference voltage source, 5 is a shift register that holds the input digital signal, and 62 and 63 are control signals that open the switches 21 to 24 based on each bit value bi of the input digital signal and the two-phase clock signals φ and T. 7 is an inverter, L (Load) is a digital control signal for loading the input digital signal into the shift register 5, C0nv is a digital control signal indicating the conversion state, 61
is an AN that outputs a shift pulse S that opens and closes the switches 25 and 26 based on the signal Conv and the clock signal φ.
In the D circuit, 27 and 28 are switches that are closed by the latch pulse L.

次に上記構成による変換動作について説明する。Next, the conversion operation with the above configuration will be explained.

ロードL(Load)状態で、入力ディジタル信号すを
シフトレジスタ5に取り込むと同時に、スイッチ27を
閉じてサンプルホールド回路33に基準電圧4を供給し
、スイッチ28を閉じてサンプルホールド回路34の入
力端を接地して初期状態を設定する。変換(conv)
状態では、最初のクロック信号子の期間にディジタル信
号の最上位桁す、を第(7)式と第(9)式に従ってア
ナログ電圧に変換し、これによって得られる電圧Vr 
(1)とVa (1)とをサンプルホールド回路31.
32によってそれぞれサンプルし、次のクロック信号φ
の期間中ホールドする。サンプルホールド回路33.3
4はこれらの電圧Vr (1)、Va(1)をそれぞれ
サンプルし、次のクロック信号7の期間中ホールドする
。このクロック信号7の期間にディジタル信号の次の桁
b2がシフトレジスタ5より出力されてアナログ電圧に
変換され、これによってVr  (2) 、Va (2
)とが得られる。循環型D−A変換器は、上述の変換手
順をディジタル信号の最下位桁まで繰り返すことにより
変換を終了する。
In the load L state, the input digital signal is taken into the shift register 5, and at the same time, the switch 27 is closed to supply the reference voltage 4 to the sample and hold circuit 33, and the switch 28 is closed and the input terminal of the sample and hold circuit 34 is input. Set the initial state by grounding. Conversion (conv)
In this state, the most significant digit of the digital signal is converted into an analog voltage according to equations (7) and (9) during the period of the first clock signal, and the resulting voltage Vr
(1) and Va (1) in the sample and hold circuit 31.
32 respectively, and the next clock signal φ
Hold for the period of . Sample hold circuit 33.3
4 samples these voltages Vr (1) and Va (1), respectively, and holds them during the period of the next clock signal 7. During the period of this clock signal 7, the next digit b2 of the digital signal is output from the shift register 5 and converted to an analog voltage, thereby Vr (2), Va (2
) is obtained. The cyclic DA converter completes the conversion by repeating the above conversion procedure up to the least significant digit of the digital signal.

上述した手順を要約すると下記の通りである。The procedure described above is summarized as follows.

(a)入力ディジタル信号の最上位桁が11」の場合、
サンプルホールド回路31に基準電圧■rを、サンプル
ホールド回路32に抵抗11、n2で分圧された基準電
圧Vrの1/2の電圧をそれぞれ入力して保持し、最上
位桁が「0」の場合は、サンプルホールド回路31に基
準電圧の1/2の電圧を、サンプルホールド回路32に
電圧Oをそれぞれ入力して保持する。
(a) If the most significant digit of the input digital signal is 11,
The reference voltage ■r is input to the sample and hold circuit 31, and the voltage of 1/2 of the reference voltage Vr divided by the resistors 11 and n2 is input and held to the sample and hold circuit 32, and the most significant digit is "0". In this case, a voltage 1/2 of the reference voltage is input to the sample hold circuit 31, and a voltage O is input to the sample hold circuit 32 and held.

(b)サンプルホールド回路33にサンプルホールド回
路31の出力電圧を、また、サンプルホールド回路34
にサンプルホールド32の出力電圧をそれぞれ保持する
(b) The output voltage of the sample and hold circuit 31 is input to the sample and hold circuit 33, and the output voltage of the sample and hold circuit 34 is
The output voltage of the sample hold 32 is held respectively.

(c)最上位桁の次の桁が「1」の場合は、すンプルホ
ールド回路31にサンプルホールド回路33の出力電圧
を、サンプルホールド回路32にサンプルホールド回路
33と34の出力電圧の和の172の電圧をそれぞれ入
力して保持し、上記最上桁の次の桁が10」の場合は、
サンプルホールド回路31に上記のサンプルホールド回
路33と34の出力電圧の和の1/2の電圧を、サンプ
ルホールド回路32には上記サンプルホールド回路34
の出力電圧をそれぞれ入力して保持する。
(c) If the next digit after the most significant digit is "1", the output voltage of the sample hold circuit 33 is sent to the sample hold circuit 31, and the sum of the output voltages of the sample hold circuits 33 and 34 is sent to the sample hold circuit 32. Input and hold each voltage of 172, and if the next digit after the above-mentioned highest digit is 10,
The sample and hold circuit 31 receives a voltage that is 1/2 of the sum of the output voltages of the sample and hold circuits 33 and 34, and the sample and hold circuit 32 receives a voltage that is 1/2 of the sum of the output voltages of the sample and hold circuits 33 and 34.
Input and hold the respective output voltages.

(d)上記(b)及び(c)の手順を人力ディジタル信
号の最下位桁まで繰り返す。
(d) Repeat the steps (b) and (c) above until the lowest digit of the human-powered digital signal.

第3図は第2の実施例であり、本発明によるD−A変換
方法を用いた逐次比較型A−D変換器を示す。
FIG. 3 is a second embodiment, showing a successive approximation type AD converter using the DA conversion method according to the present invention.

第3図において、31.32は単位利得増幅器311.
321とキャパシタ312.322とから成るサンプル
ホールド回路、4は基準電圧源、9は変換結果の2進数
を格納するシフトレジスタ、6は変換状態信号(co 
n v)と2相りロック信号φからスイッチ24の開閉
制御信号を作るAN0回路、7はスイッチ22と25の
開閉制御信号を出力するインバータ、8はサンプリング
された入力アナログ信号と抵抗11、n2の接続中点の
電圧Vt  (i)とを比較する比較器、30はキャパ
シタ312.322と同じ容量値を有するキャパシタ、
L(Latch)は変換結果をシフトレジスタ9から出
力するための制御信号である。
In FIG. 3, 31.32 is a unity gain amplifier 311.
321 and capacitors 312 and 322, 4 is a reference voltage source, 9 is a shift register that stores the binary number of the conversion result, and 6 is a conversion status signal (co
AN0 circuit that generates an open/close control signal for the switch 24 from nv) and a two-phase lock signal φ, 7 is an inverter that outputs an open/close control signal for the switches 22 and 25, 8 is a sampled input analog signal and a resistor 11, n2 30 is a capacitor having the same capacitance value as capacitors 312 and 322,
L (Latch) is a control signal for outputting the conversion result from the shift register 9.

上記構成において、ラッチ状態では、キャパシタ312
は基準電圧Vrに充電され、キャパシタ322は接地さ
れて放電されている。従って、比較器8のしきい値電圧
Vt(0)はV r / 2となっている。変換状態の
最初のサンプリングサイクルで入力アナログ電圧Vaは
比較器8でしきい値電圧Vt(0)と比較され、Va>
Vt  (0)ならばす、はrlJ 、Va<Vt (
0)ならばblは「0」と決定される。次のクロック信
号子の期間に、bl=rlJならば電圧保持手段の一部
を構成するキャパシタ30は基準電圧に充電され、次の
サイクルのクロック信号φの期間にキャパシタ322に
並列接続される。これによってキャパシタ322はV 
r / 2に充電される。従って、Vr (1) −V
r、Va (1) −Vr/2、Vt(1)=’ (3
/4)Vrとなる。一方、b+=r。
In the above configuration, in the latched state, the capacitor 312
is charged to the reference voltage Vr, and the capacitor 322 is grounded and discharged. Therefore, the threshold voltage Vt(0) of the comparator 8 is V r /2. In the first sampling cycle of the conversion state, the input analog voltage Va is compared with the threshold voltage Vt(0) in the comparator 8, and Va>
If Vt (0), then rlJ, Va<Vt (
0), bl is determined to be "0". During the period of the next clock signal, if bl=rlJ, the capacitor 30 forming part of the voltage holding means is charged to the reference voltage, and is connected in parallel to the capacitor 322 during the period of the clock signal φ of the next cycle. This causes capacitor 322 to be at V
charged to r/2. Therefore, Vr (1) −V
r, Va (1) −Vr/2, Vt(1)=' (3
/4) Vr. On the other hand, b+=r.

」の場合、V r (1) −V r / 2、Va 
(1)=0、Vt  (1)= (1/4)Vrとなる
。次のクロック信号子の期間に入力アナログ電圧Vaは
比較器8でしきい値電圧vt  (1)と比較され、V
a >v t (1)ならばbz = Ill、Va<
Vt(1)ならばbz−rOJと決定される。次のサイ
クルではb2によってVt (2)が定まり、このvt
  (2)とVaとを比較することによってb3が決定
される。以降、上記の手順を所望回数繰り返して変換を
終了し、ランチ状態に戻る。
”, V r (1) − V r /2, Va
(1)=0, Vt (1)=(1/4)Vr. During the next clock signal period, the input analog voltage Va is compared with the threshold voltage vt (1) by the comparator 8, and V
If a > v t (1), bz = Ill, Va <
If Vt(1), bz-rOJ is determined. In the next cycle, Vt (2) is determined by b2, and this vt
b3 is determined by comparing (2) with Va. Thereafter, the above procedure is repeated a desired number of times to complete the conversion and return to the lunch state.

逐次型A−D変換器に本発明を適用する場合、D−A変
換器からのアナログ出力は第3図、第8図及び第9図に
示すように種々の変形が可能である。
When the present invention is applied to a sequential type AD converter, the analog output from the DA converter can be modified in various ways as shown in FIGS. 3, 8, and 9.

第4図は第3の実施例であり、第1図の1ビットD−A
変換器をn段に縦続接続して成るnビットパイプライン
型D−A変換器を示すもので、2段目の回路10□から
n−1段目の回路10.、−。
FIG. 4 shows a third embodiment, in which 1 bit D-A of FIG.
This figure shows an n-bit pipeline type D-A converter in which converters are connected in cascade in n stages, and the second stage circuit 10□ to the n-1 stage circuit 10. ,-.

までは初段の回路10+ と同一構成されている。Up to this point, the configuration is the same as that of the first stage circuit 10+.

初段の回路10.が最上位桁b1.2段目の回路10゜
が次の桁b2、以降、最終段の回路10゜が最下位桁b
9の変換を行う。最終段回路10゜は、抵抗nil、n
12、ビット値す、、、b、で閉ざされるスイッチn2
3、n24で図示のように構成されている。各ビットを
各段の回路10゜〜10.に同時に入力するように成す
ことにより、本構成はnビット並列D−A変換器となる
First stage circuit 10. is the most significant digit b1.The second stage circuit 10° is the next digit b2, and thereafter, the final stage circuit 10° is the least significant digit b
Perform 9 conversions. The final stage circuit 10° has resistances nil, n
12. Switch n2 closed at bit value s, , b.
3, n24 is configured as shown in the figure. Each bit is connected to each stage of the circuit 10° to 10. By inputting the signals simultaneously, this configuration becomes an n-bit parallel D-A converter.

以上は入力ディジタル信号がnビット2進数である場合
について説明したが、本発明は0桁m進数のディジタル
値を有する人力ディジタル信号に対して適用することが
できる。その場合のアルゴリズムは、 Va(n)  −VLo+Σbim −’ (VHOV
LO)−−−−−−−−−−一一−−−−・−(10)
が用いられる。
Although the case where the input digital signal is an n-bit binary number has been described above, the present invention can be applied to a human-powered digital signal having a digital value of a 0-digit m-ary number. In that case, the algorithm is Va(n) −VLo+Σbim −′ (VHOV
LO)-----------11-----(10)
is used.

第5図は本発明の第4の実施例であり、n桁m進数のデ
ィジタル信号に適用し得るD−A変換器を示す。
FIG. 5 is a fourth embodiment of the present invention, and shows a D-A converter applicable to an n-digit m-adic digital signal.

この回路のD−A変換は次のように行われる。DA conversion in this circuit is performed as follows.

(a)、サンプルホールド回路33に第1の基準電圧V
Hoを、またサンプルホールド回路34に第2の基準電
圧VLOをそれぞれ保持し、(b)、変換される1桁の
ディジクル値の最上位桁からi番目の桁の値をbiとす
ると、iをまず1として、 (c)、サンプルホールド回路33とサンプルホールド
回路34の出力をそれぞれVa (i)、Vr  (i
)とすると、 サンプルボールド回路31に (Vr(i)−Va(i) ) +Va(i)に相当す
る電圧を、またサンプルホールド回路32に、 W      m に相当する電圧を保持し、 (d)、次に、サンプルホールド回路33にサンプルホ
ールド回路31の出力を、また、サンプルホールド回路
34にサンプルホールド回路32の出力をそれぞれ保持
し、次にiを1増した値とし、 (e)、iが、nの値に等しくなるまで、(c)、(d
)の操作を順次に繰り返し、 (f)、サンプルホールド回路34の出力として、D−
A変換されたアナログ電圧Va (n)を得る。
(a) The first reference voltage V is applied to the sample hold circuit 33.
Ho and the second reference voltage VLO are held in the sample and hold circuit 34, and (b), if the value of the i-th digit from the most significant digit of the one-digit digital value to be converted is bi, then i is First, as 1, (c), the outputs of the sample and hold circuit 33 and the sample and hold circuit 34 are Va (i) and Vr (i
), then the sample bold circuit 31 holds a voltage equivalent to (Vr(i)-Va(i)) +Va(i), and the sample hold circuit 32 holds a voltage equivalent to W m , (d) , Next, the output of the sample and hold circuit 31 is held in the sample and hold circuit 33, and the output of the sample and hold circuit 32 is held in the sample and hold circuit 34, and then i is increased by 1, and (e), i (c), (d
) are repeated in sequence, and (f), D- is output as the sample and hold circuit 34.
An A-converted analog voltage Va (n) is obtained.

次に本発明の第5〜9の実施例について第6〜10図と
共に概略的に説明する。
Next, fifth to ninth embodiments of the present invention will be schematically described with reference to FIGS. 6 to 10.

第6図は第5の実施例で4進数のD/A変換器を示して
おり、図中、A1いA、□、A2いA z 2は単位利
得増幅器、S、いS1□、S2I、S2□、S3゜、S
3貫・ S32〜333・340・ S、1% S42
はスイッチ・CI I、CI2、C2いC2□はコンデ
ンサを示している。また2つの基準電源VLO,Vl(
。が設けられている。
FIG. 6 shows a quaternary D/A converter according to the fifth embodiment. In the figure, A1A, □, A2Az2 are unity gain amplifiers, S, S1□, S2I, S2□, S3゜, S
3 pieces/S32~333/340/S, 1% S42
indicates a switch, CI I, CI2, C2, and C2□ indicates a capacitor. In addition, two reference power supplies VLO, Vl (
. is provided.

第6図において、例えばvto=ov、Voo=6.4
■とし、4進数“123” (2進数“011011”
、10進数“27”に相当する)をアナログ信号に変換
する場合、 (a)デジタルデータをロードする信号りと同時にSl
い321を閉じ、C8いCHIを6.4Vと0.0■と
に夫々保持し、 (b)デジタルデータをシフトレジスタにロードする (c)b、 −iだから、スイッチ331.341が閉
となり、コンデンサC1□、C2□に(□  (6,4
−0) + O) =3.2 Vと(−(6,4−0)
 +O) =1.6 Vが保持され、 (d)スイッチSI2、Solを閉じ、コンデンサC1
1% Calを3.2■と1.6■とに夫々保持し、(
e)シフトレジスタをシフトさせて、(f)b2=2だ
から、スイッチS3□、S4□が閉となり、コンデンサ
C+Z、C2□が(−(3,2−1,6)+1.6  
)  =2.8  V。
In FIG. 6, for example, vto=ov, Voo=6.4
■, quaternary number “123” (binary number “011011”)
, which corresponds to the decimal number "27") to an analog signal, (a) At the same time as the signal for loading digital data,
(b) Load digital data into the shift register (c) b, -i, so switches 331 and 341 are closed. , to capacitors C1□, C2□ (□ (6,4
-0) + O) = 3.2 V and (-(6,4-0)
+O) = 1.6 V is held, (d) switch SI2, Sol is closed, capacitor C1
1% Cal was maintained at 3.2■ and 1.6■, respectively, (
e) Shift the shift register, (f) Since b2=2, switches S3□ and S4□ are closed, and capacitors C+Z and C2□ become (-(3,2-1,6)+1.6
) =2.8V.

(−□  (3,2−1,6)  +1.6 >  =
2.4 Vに保持され、 (g)スイッチ312、S21を閉じて、コンデンサC
11% Cz+を2.8Vと2.4Vとに夫々保持し、
(h)シフトレジスタをシフトさせて、(t)bs=3
だから、スイッチS33、S4.lを閉として、コンデ
ンサC1゜、C2□が(□  (2,81,4>  +
2.4 >  =2.8 V、(−(2,8−2,4)
 +2.4 ) −2,7vに保持され、 (j)スイッチSI2、S21を閉じて、コンデンサC
I I、C21を2.8■と2.7■とに夫々保持し、
(k)Vaから、変換出力2.7Vを得ることができる
(-□ (3,2-1,6) +1.6 > =
(g) Close switch 312, S21, and capacitor C
11% Cz+ is held at 2.8V and 2.4V respectively,
(h) Shift the shift register, (t) bs=3
Therefore, switches S33, S4. When l is closed, capacitors C1゜ and C2□ are (□ (2, 81, 4> +
2.4 > =2.8 V, (-(2,8-2,4)
+2.4) held at -2.7v, (j) close switches SI2, S21 and capacitor C
I and C21 are held at 2.8■ and 2.7■, respectively,
(k) A conversion output of 2.7V can be obtained from Va.

第7図は第6の実施例で、3つのサンプルホールド回路
S/H1−3/H3から成る2進のD/A変換器である
FIG. 7 shows a sixth embodiment, which is a binary D/A converter consisting of three sample and hold circuits S/H1-3/H3.

第7図において、SI、S2、S3はスイッチを、R+
 、Rzは値の等しい抵抗を示している。
In FIG. 7, SI, S2, and S3 are switches R+
, Rz indicate resistances of equal value.

次に動作を説明する。Next, the operation will be explained.

(a)デジタルデータをロードする信号りと同時にスイ
ッチ320% S 1 oを閉じ基準電圧をサンプルホ
ールド回路S / H+ とS / H2とに保持し、 (b)デジタルデータを信号りによりシフトレジスタに
ロードし、 (c)スイッチS3を閉じることによりサンプルホール
ド凹PrS/HIとS/H2の出力電圧の算術平均をサ
ンプルホールド回路S / H3に保持し、 (d)bi=1の場合、スイッチSIを閉じることによ
り、サンプルホールド回路S / H3の出力をサンプ
ルホールド回路s / Hlに入力してその電圧を保持
し、又は、bi=Qの場合、スイッチS2を閉じること
により、サンプルホ−ルド回路S / H3の出力をサ
ンプルホールド回路S / Hzに入力してその電圧を
保持し、(e)シフトレジスタにシフトパルスφを入力
し、データをシフトさせ、 (f)上記(c)(d)(e)を1回繰り返し、端子V
aからアナログ出力を得る。
(a) At the same time as the signal to load the digital data, switch 320% S1O is closed and the reference voltage is held in the sample and hold circuits S/H+ and S/H2, (b) The digital data is transferred to the shift register by the signal. (c) By closing switch S3, the arithmetic mean of the output voltages of sample and hold recesses PrS/HI and S/H2 is held in sample and hold circuit S/H3, (d) When bi=1, switch SI The output of the sample and hold circuit S/H3 is input to the sample and hold circuit s/Hl and its voltage is held by closing the switch S2. Input the output of S/H3 to the sample hold circuit S/Hz and hold the voltage, (e) Input shift pulse φ to the shift register to shift the data, (f) Above (c) (d) Repeat (e) once, and
Obtain analog output from a.

尚、以上の各実施例において、電圧保持手段として用い
られるサンプルホールド回路は、単にコンデンサとバッ
ファアンプとの組合せのみに限定されるものではなく、
サンプルホールド回路の保持電位の精度向上環のために
なされる種々の改良されたサンプルホールド回路を用い
ることによっても同等の効果が得られる。
In each of the above embodiments, the sample and hold circuit used as the voltage holding means is not limited to a simple combination of a capacitor and a buffer amplifier;
A similar effect can be obtained by using various improved sample and hold circuits designed to improve the accuracy of the holding potential of the sample and hold circuit.

第8図(a>(b)は、第7の実施例で第2図に示した
D/A変換器を用いた、逐次形A/D変換器の実施例を
示す。この回路によっても、前述した第3図の第2の実
施例と同様なA/D変換が可能である。
FIG. 8 (a>(b) shows an example of a sequential A/D converter using the D/A converter shown in FIG. 2 in the seventh embodiment. This circuit also allows A/D conversion similar to that of the second embodiment shown in FIG. 3 described above is possible.

第9図は第8の実施例で、第6図に示した4進D/A変
換器を用いた逐次形A/D変換器の実施例を示す。変換
方法は第2の実施例4と基本的に同じであるが、コンパ
レータC+ 、C2、C3を用いることによって、■サ
イクルで2bitづつ変換することが可能であり、A/
D変換速度が向上する。
FIG. 9 is an eighth embodiment, which shows an embodiment of a sequential A/D converter using the quaternary D/A converter shown in FIG. The conversion method is basically the same as in the second embodiment 4, but by using comparators C+, C2, and C3, it is possible to convert 2 bits at a time in the ■ cycle, and A/
D conversion speed is improved.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、本発明によれば、極めて簡単な構成
でD−A変換器及びA−D変換器を実現す不ことができ
る。また変換時間はサンプルホールド回路の整定時間の
みで決まるので、例えばビデオ信号処理用の高速データ
変換器等もモノリシック集積回路を用いて実現すること
ができる。従って、本発明は今後のデータ変換器の開発
に極めて重要な効果をもたらすことになる。
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a DA converter and an AD converter with an extremely simple configuration. Furthermore, since the conversion time is determined only by the settling time of the sample-and-hold circuit, a high-speed data converter for video signal processing, for example, can also be realized using a monolithic integrated circuit. Therefore, the present invention will have an extremely important effect on the future development of data converters.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1の実施例である循環型り−A変換
器の回路図、第2図は本発明のディジタル−アナログ変
換方法を原理的に示す回路図、第3図は本発明の第2の
実施例である逐次比較型A−り変換器の回路図、第4図
は本発明の第3の実施例であるパイプライン型I)−A
変換器の回路図、第5図は本発明の第4の実施例を示す
n桁m進数のディジタル信号の場合のD−A変換器の回
路図、第6〜9図は本発明の第5〜8の実施例を示す回
路図である。 なお図面に用いた符号において、 11 、12−−−−−−−−−−一同し抵抗値Rを有
する抵抗21〜28−−−−−−−−−スイッチ31〜
34−一一−−−サンプルホールド回路4−−−−−−
−−−−・−−−一一一基準電圧源5−−−−−−−−
−−−−−−−−−−シフトレジスタ61〜63−−−
−−−−・−AND回路7−−−−−−−−−−−−−
−−−インバータである。
FIG. 1 is a circuit diagram of a circulating type A converter which is the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing the principle of the digital-to-analog conversion method of the present invention, and FIG. 3 is a circuit diagram of the present invention. FIG. 4 is a circuit diagram of a successive approximation type A converter which is a second embodiment of the invention, and FIG. 4 is a circuit diagram of a pipeline type I)-A converter which is a third embodiment of the invention.
A circuit diagram of a converter. FIG. 5 is a circuit diagram of a D-A converter in the case of an n-digit m-adic digital signal showing a fourth embodiment of the present invention. FIGS. FIG. 8 is a circuit diagram showing Examples 1 to 8; In addition, in the reference numerals used in the drawings, 11, 12------------all have the same resistance value R21~28------------------switch 31~
34-11---Sample hold circuit 4------
−−−−・−−−111 Reference voltage source 5−−−−−−−
---------Shift registers 61 to 63---
-------AND circuit 7-----
---It is an inverter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、n桁m進数のディジタル値を有する信号をアナログ
信号に変換するディジタル−アナログ変換方法において
、 (a)初期状態で第1の電圧を第1の基準電圧に設定す
ると共に、第2の電圧を第2の基準電圧に設定し、 (b)上記n桁のディジタル値の最上位桁からi番目の
桁の値をbiとし、iを先ず1として、 (c)このとき上記第1の電圧をVa(i)、上記第2
の電圧をVr(i)とすると、Va(i+1)をVa(
i+1)=bi/m(Vr(i)−Va(i))+Va
(i)とすると共に、Vr(i+1)をVr(i+1)
=bi/m+1/m(Vr(i)−Va(i))+Va
(i)とし、 (d)iが1からnに等しくなるまで、順次(c)の操
作を繰り返すことにより、 アナログ電圧を得ることを特徴とするディジタル−アナ
ログ変換方法。 2、4個の電圧保持手段を用い、上記電圧保持手段によ
りそれぞれVa(i)、Vr(i)、Va(i+1)及
びVr(i+1)を、i=1からnに対してn回保持す
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のディジ
タル−アナログ変換方法。 3、n桁2進数のディジタル値を有する信号をアナログ
信号に変換するディジタル−アナログ変換方法において
、少なくとも2個の電圧保持手段を用い、上記電圧保持
手段により、少なくともVa(i)及びVr(i)を、
i=1からnに対してn回保持し、 Va(i+1)=@bi@Va(i)+bi/2(Va
(i)+Vr(i))、及びVr(i+1)=bi/2
(Va(i)+Vr(i))+@bi@Vr(i)(但
し、@bi@はbiの否定を表わす。)とすることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載のディジタル−アナ
ログ変換方法。 4、3個の電圧保持手段を用い、上記電圧保持手段によ
り、それぞれVa(i)、Vr(i)、及び1/2(V
a(i)+Vr(i))を、i=1からnに対してn回
保持することを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の
ディジタル−アナログ変換方法。 5、3個の電圧保持手段を用い、上記電圧保持手段によ
り、Va(i)+Vr(i)及びVa(i)又はVr(
i)の何れか一方を、それぞれi=1からnに対してn
回保持することを特徴とする特許請求の範囲第3項記載
のディジタル−アナログ変換方法。 6、2(n−1)個の電圧保持手段を用い、上記電圧保
持手段に、それぞれi=1からn−1に対応する(n−
1)組のVa(i)、Vr(i)を順次保持することを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載のディジタル−ア
ナログ変換方法。 7、n桁m進数のディジタル値を有する信号をアナログ
信号に変換するディジタル−アナログ変換回路において
、 初期状態で、第1の電圧を第1の基準電圧に設定すると
共に、第2の電圧を第2の基準電圧に設定する手段と、 上記n桁のディジタル値の最上位桁からi番目の桁をb
iとし、上記第1の電圧をVa(i)、上記第2の電圧
をVr(i)とすると、 Va(i+1)=bi/m(Vr(i)−Va(i))
+Va(i)となるVa(i+1)を設定すると共に、 Vr(i+1)=(bi/m+1/m)(Vr(i)−
Va(i))+Va(i)となるVr(i+1)を設定
する手段と、 上記iが1からnに等しくなるまで、Va(i)、Vr
(i)を設定するための制御手段とを設けたことを特徴
とするディジタル−アナログ変換回路。 8、Va(i)、Vr(i)、Va(i+1)、Vr(
i+1)をそれぞれ保持するための4つの電圧保持手段
を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第7項記載の
ディジタル−アナログ変換回路。 9、n桁2進数のディジタル値を変換する変換回路にお
いて、電圧保持手段を設け、この電圧保持手段により、
Va(i+1)、Vr(i+1)をVa(i+1)=@
bi@Va(i)+bi/2(Va(i)+Vr(i)
)及びVr(i+1)=bi/2(Va(i)+Vr(
i))+@bi@Vr(i)(但し、@bi@はbiの
否定を表わす)とすることを特徴とする特許請求の範囲
第7項記載のディジタル−アナログ変換回路。 10、Va(i)、Vr(i)、Va(i)+Vr(i
)/2をそれぞれ保持するための3個の電圧保持手段を
設けたことを特徴とする特許請求の範囲第9項記載のデ
ィジタル−アナログ変換回路。 11、Va(i)、Vr(i)及びVa(i)又はVr
(i)の何れか一方をそれぞれ保持するための3個の電
圧保持手段を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
9項記載のディジタル−アナログ変換回路。 12、i=1から(n−1)に対応する(n−1)組の
Va(i)、Vr(i)を保持するための2(n−1)
個の電圧保持手段を設けたことを特徴とする特許請求の
範囲第7項記載のディジタル−アナログ変換回路。
[Claims] 1. In a digital-to-analog conversion method for converting a signal having an n-digit m-ary digital value into an analog signal, (a) a first voltage is set as a first reference voltage in an initial state; (b) The value of the i-th digit from the most significant digit of the above n-digit digital value is set as bi, and i is first set as 1, (c) This When the first voltage is Va(i), the second voltage is Va(i), and the second voltage is Va(i).
When the voltage of is Vr(i), Va(i+1) is Va(
i+1)=bi/m(Vr(i)-Va(i))+Va
(i) and set Vr(i+1) to Vr(i+1)
=bi/m+1/m(Vr(i)-Va(i))+Va
A digital-to-analog conversion method characterized in that (i) and (d) an analog voltage is obtained by sequentially repeating the operation of (c) until i becomes equal to from 1 to n. Using two or four voltage holding means, the voltage holding means holds Va(i), Vr(i), Va(i+1) and Vr(i+1) n times for i=1 to n, respectively. A digital-to-analog conversion method according to claim 1, characterized in that: 3. In a digital-to-analog conversion method for converting a signal having an n-digit binary digital value into an analog signal, at least two voltage holding means are used, and the voltage holding means allows at least Va(i) and Vr(i )of,
Hold n times for i=1 to n, Va(i+1)=@bi@Va(i)+bi/2(Va
(i)+Vr(i)), and Vr(i+1)=bi/2
(Va(i)+Vr(i))+@bi@Vr(i) (where @bi@ represents the negation of bi). Analog conversion method. Va(i), Vr(i), and 1/2(V
4. The digital-to-analog conversion method according to claim 3, wherein a(i)+Vr(i)) is held n times for i=1 to n. Using three voltage holding means, Va(i)+Vr(i) and Va(i) or Vr(
i) for i=1 to n, respectively.
4. The digital-to-analog conversion method according to claim 3, wherein the digital-to-analog conversion method is held twice. 6.2(n-1) voltage holding means are used, and (n-1) corresponding to i=1 to n-1 are respectively applied to the voltage holding means.
1) The digital-to-analog conversion method according to claim 1, wherein the set of Va(i) and Vr(i) is sequentially held. 7. In a digital-to-analog conversion circuit that converts a signal having an n-digit m-ary digital value into an analog signal, in the initial state, the first voltage is set to the first reference voltage, and the second voltage is set to the second voltage. means for setting the reference voltage to a reference voltage of 2, and the i-th digit from the most significant digit of the n-digit digital value to
i, the first voltage is Va(i), and the second voltage is Vr(i), then Va(i+1)=bi/m(Vr(i)-Va(i))
While setting Va(i+1) to be +Va(i), Vr(i+1)=(bi/m+1/m)(Vr(i)−
means for setting Vr(i+1) to be Va(i))+Va(i), and Va(i), Vr
(i) A digital-to-analog conversion circuit characterized in that it is provided with a control means for setting. 8, Va(i), Vr(i), Va(i+1), Vr(
8. The digital-to-analog conversion circuit according to claim 7, characterized in that four voltage holding means are provided for holding each voltage i+1). 9. In a conversion circuit that converts an n-digit binary digital value, a voltage holding means is provided, and this voltage holding means allows
Va(i+1), Vr(i+1) as Va(i+1)=@
bi@Va(i)+bi/2(Va(i)+Vr(i)
) and Vr(i+1)=bi/2(Va(i)+Vr(
8. The digital-to-analog conversion circuit according to claim 7, wherein: i))+@bi@Vr(i) (where @bi@ represents the negation of bi). 10, Va(i), Vr(i), Va(i)+Vr(i
10. The digital-to-analog conversion circuit according to claim 9, characterized in that three voltage holding means are provided for holding each of the voltages .)/2. 11, Va(i), Vr(i) and Va(i) or Vr
10. The digital-to-analog conversion circuit according to claim 9, further comprising three voltage holding means for holding either one of (i), respectively. 12, 2(n-1) to hold (n-1) sets of Va(i) and Vr(i) corresponding to i=1 to (n-1)
8. The digital-to-analog converter circuit according to claim 7, further comprising two voltage holding means.
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