JPH02226915A - Ｄ／ａ変換回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はＤ／Ａ変換回路に関する。

〔発明の概要〕

この発明は、Ｄ／Ａ変換回路において、定電流源回路の
定電流用トランジスタのゲートと接地との間に可変電圧
源を接続することによって、安定した定電流特性を有し
、かつ大きなダイナミックレンジの出力信号を得ること
ができるようにしたものである。

（従来の技術〕 デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換回路
が知られている。これは、例えば特開昭５８−２０２６
２１号公報に記載されたもののように、２０〜２″１の
それぞれに対応する電流を出力するための複数の電流源
回路が設けられ、これらの電流源回路のそれぞれに備え
られたスイッチング手段のオン・オフがデジタル入力信
号によって制御される。そして、このデジタル入力信号
に応じた電流が定電流源回路から出力されることにより
デジタル入力信号がアナログ信号に変換される。

〔発明が解決しようとする課題〕

第２図は従来のＤ／Ａ変喚回路の一例を示す回路図であ
る。

同図において、電源端子（１）がスイッチング用のトラ
ンジスタＴ、のドレインに接続され、このトランジスタ
ＴＩ、のゲートは入力端子（２，）に接続される。そし
て、このトランジスタＴ、のソースは定電流用のトラン
ジスタＴＩ２のドレインに接続される。また、このトラ
ンジスタＴｌｔのゲートは接地され、ソースは定電流源
（３，）に接続される。これらのトランジスタＴｌｌ＋
Ｔ１ｇ及び定電流源（３θによって、例えば２°に対応
する定電？Ａ源回路Ｃ６が構成される。

そして、上述した定電流源回路Ｃ３と同様に構成された
複数の定電流源回路０１〜Ｃｎのスイッチング用のトラ
ンジスタＴＩ□〜Ｔｎ、のドレインが電源端子（１）に
接続され、トランジスタＴ目〜Ｔｎ。

とトランジスタＴＩ！〜Ｔｎ、との接続中点Ｐ、−Ｐｎ
が出力端子（４）に接続される。

そして、定電流源（３１）〜（３ｎ）はそれぞれ２°〜
２　′１−１　に対応した重み付けがなされており、入
力端子（２Ｉ）〜（２ｎ）のそれぞれに、２進数である
１ビット単位の信号“１”又は“０”が供給されると、
供給された１ビット単位の信号に応答して、各定電流源
回路Ｃ，〜Ｃｎの中点Ｐ１〜Ｐｎから２°〜２＋１−１
に対応した値が出力され、その合計電流が出力端子（４
）に得られる。こうして、入力端子（２１）〜（２ｎ）
に供給されるデジタル信号に対応した値の電流Ｉ。Ｕ、
が出力端子（４）に得られ、これによってデジタル信号
がアナログ信号に変換されるものである。

ところで、例えば定電流源回路Ｃ１において、トランジ
スタＴ’＋ｚはトランジスタＴｌ＋の飽和状態における
定電流性、つまり、ドレイン−ソース間の電位差による
電流値の変動を抑制する機能を有するものである。

そこで、トランジスタＴｌｌが飽和の状態に達する条件
について、考えてみる。

さて、トランジスタが飽和状態に達する条件は、次式の
ようになることが知られている。

■。＝ＶＧ３　　ＶＴＨ ただし、ＶＯＳはドレイン−ソース間電圧、■。。

はゲート−ソース間電圧、ｖＴＨはスレッショールド電
圧である。

トランジスタＴ１１のゲートに供給される電圧は、その
特性上３■付近のものが使用される。また、電源電圧は
通常５■である。そこで、最悪の場合を考えて、トラン
ジスタＴｌｌのスレッショールド電圧を−ｔ、ＯＶとす
れば、トランジスタＴｌｌのドレイン−ソース間電圧■
。５．は上記式より、Ｖｏｓｌ＝（２）　　　（１）＝
　　ＩＶとなる。したがって、トランジスタＴＩｌと’
Ｉ”１２との接続中点Ｐ、の電位は４ｖとなる。

次に、トランジスタＴ１！についての飽和条件を考える
と、このトランジスタＴｔ□のゲート電圧はＯｖ、スレ
ッショールド電圧は一１ｖ、点ｐｔの電位は４■である
ので、このトランジスタＴ＋ｚのドレイン−ソース間電
圧■。、！は ＶＩ、５ｚ＝（４）　　　（１）＝　　３Ｖとなる。

ところが、トランジスタＴＨのドレインは出力端子（４
）に接続されているので、そのダイナミックレンジは２
ｖ１．必要である。したがって、接続中点Ｐ１の電位を
限界の４■としても、トランジスタＴ、ｚのドレイン−
ソー不問電圧ＶＤ０　は−２■となり、上記式のトラン
ジスタＴ１２の飽和条件である一３■を満足できないも
のとなってしまう。

この飽和条件を満足させるためには、ダイナミックレン
ジをｌＶ、−、と小さなものにしなければならず、これ
では充分な出力を得ることはできない。

これは、つまり、接続中点Ｐ＋　の電位の変化が大きな
ものとなってしまい、定電流源回路Ｃ＋の定電流特性に
悪影響を与えてしまう。これは、定電流源回路ＣＩと同
様な構成とされた他の定電流源回路にも発生するもので
あり、Ｄ／Ａ変換回路全体の特性を劣化させてしまう。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、この発明は、Ｄ／Ａ変換回路の定電流源回路の
定電流用のトランジスタのゲートに可変電圧源からの電
圧を供給して、定電流源回路のスイッチング用のトラン
ジスタと定電流用のトランジスタとが共にその飽和条件
を満足した状態で、必要なダイナミックレンジの出力信
号を得ることができるようにしたものである。

［作用〕 Ｄ／Ａ変換回路の定電流源回路の定電流特性が向上され
るとともに、大きなダイナミックレンジの出力信号を得
ることができる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例の回路図であり、第２図例
と同等なものには同一の符号が付しである。

この第１図例と第２図例との異なるところは、複数の定
電流源回路ＣＮ、〜ＣＮｎの定電流用のトランジスタ’
Ｌｘ〜Ｔｎ、のそれぞれのゲートと接地との間に可変電
圧源Ｓ、〜Ｓｎが接続されていることである。

そして、この第１図例について定電流源回路ＣＮ、を例
にして、以下に説明する。

まず、電源電圧ＶＤＤを５■、トランジスタＴ１１のゲ
ートに供給される電圧を３■、トランジスタＴｌｌ及び
Ｔｌｌのスレッショールド電圧を一１■、可変電圧［Ｓ
　＋の電圧つまりトランジスタＴ１１のゲート電圧をｔ
Ｖとすると、トランジスタＴＩ＋の飽和条件を満足する
ドレイン−ソース間電圧Ｖｆ１ｍｌは、 Ｖ＋ｅｓ＋−（２）　　　（１）＝　　ＩＶとなり、ト
ランジスタＴ　Ｉ　ＩとＴｌｌとの接続中点Ｐ。

の電位は４■となる。そして、トランジスタＴｌ！の飽
和条件を満足するドレイン−ソース間電圧Ｖ０は、 Ｖａｓｔ−（３）　　　（１）＝　　２Ｖとなる。

さて、ダイナミックレンジを２■、、とするに必要なト
ランジスタＴ１□のドレイン−ソース間電圧ｖ　ｏｓｓ
は一２■であるので、これは、上記式で示した飽和条件
を満足するものであり、両トランジスタＴ、及びＴ１！
の飽和条件が満足されるので、定電流源回路ＣＮ、は安
定した定電流特性となる。

そして、可変電圧源Ｓｌの電圧値を１■よりも高い値の
ものとすれば、トランジスタＴｌ！の飽和条件を満たす
ドレイン−ソース間電圧も高いものとなり、ダイナミッ
クレンジを２■、、よりも大きなものとすることができ
る。

そして、他の定電流源回路ＣＮ、〜ＣＮｎは、定電流源
回路ＣＮ　ｌ　と同様な構成となっているので、定電流
源回路ＣＮ　ｔ−ＣＮ　ｎも定電流源回路ＣＮ　＋　と
同様に安定した定電流特性となる。

なお、この発明は、Ｎ形のトランジスタ又はＰ形のトラ
ンジスタのどちらを用いても実現することができる。

〔発明の効果〕

こうして、この発明によれば、定電流源回路ＣＮ、〜Ｃ
Ｎｎの定電流用のトランジスタＴｌ！〜Ｔｎ２のそれぞ
れのゲートと接地との間に可変電圧源を接続するように
したので、必要とする出力値のダイナミックレンジに応
じて、この可変電圧源の電圧値を制御して、定電流源回
路ＣＮ、〜ＣＮｎのスイッチング用のトランジスタＴ　
ｌｌ−Ｔ　ｎ　（と定電流用のトランジスタＴ１２〜Ｔ
ｎ！との飽和条件を満足させることができ、安定した定
電流特性を得ることができる。

また、この発明によれば、可変電圧源の電圧値を制御す
ることによって、定電流源回路から大きなダイナミック
レンジの出力信号、つまり大きな振幅の出力信号をｉ３
ることができるので、Ｄ／Ａ変換回路の出力段の増幅器
を省略することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の回路図、第２図は従来例
を示す図である。 （１）は電源端子、（２、）　〜（２ｎ）は入力端子、
（３１）〜（３ｎ）は定電流源、（４）は出力端子、Ｓ
、〜Ｓｎは可変電圧源、Ｔ　１１　’＝　Ｔ　ｎ　＋　
＋　Ｔ　ｌ　２〜Ｔ　ｎ　２はトランジスタである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の定電流源回路を有するＤ／Ａ変換回路において、 上記複数の定電流源回路のそれぞれは、 入力信号がそのゲートに供給される第１のトランジスタ
   と、 上記第１のトランジスタに直列に接続される第２のトラ
   ンジスタと、 上記第２のトランジスタのゲートと接地との間に接続さ
   れる可変電圧源と、 上記第２のトランジスタに直列に接続される定電流源と
   を備えるようにしたＤ／Ａ変換回路。