JPH0375100B2 - - Google Patents
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- JPH0375100B2 JPH0375100B2 JP26178285A JP26178285A JPH0375100B2 JP H0375100 B2 JPH0375100 B2 JP H0375100B2 JP 26178285 A JP26178285 A JP 26178285A JP 26178285 A JP26178285 A JP 26178285A JP H0375100 B2 JPH0375100 B2 JP H0375100B2
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- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は高精度の高ビツトD/A(デイジタ
ル/アナログ)変換器に関するものであり、各種
のD/A変換器を具備する機器、例えば音声合成
器、CD(コンパクトデイスク)プレーヤ等に利用
されるものである。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a high-precision, high-bit D/A (digital/analog) converter, and is applicable to devices equipped with various D/A converters, such as It is used in voice synthesizers, CD (compact disc) players, etc.
一般にD/A変換器においてはデイジタルデー
タを入力するデコード回路を備えているが、この
デコード回路のビツト毎の処理時間の不一致等に
よりグリツチを発生する。例えばデイジタルデー
タが“011…1”から“100…0”に変わる時、最
上位ビツトが最も早くデコードされると一時的に
“111…1”となり、アナログ出力にはスパイク状
のノイズが現れる。このノイズがグリツチであ
る。
D/A converters generally include a decoding circuit for inputting digital data, but glitches occur due to mismatches in processing times for each bit of this decoding circuit. For example, when digital data changes from "011...1" to "100...0", if the most significant bit is decoded earliest, it temporarily becomes "111...1" and spike-like noise appears in the analog output. This noise is a glitch.
又、積分方式D/A変換器のように、変換出力
が安定するまでに所定の時間を必要とするものも
ある。 Furthermore, there are some types of converters, such as integral type D/A converters, that require a predetermined amount of time until the converted output becomes stable.
以上の理由により一般にはD/A変換回路の後
段にサンプルホールド回路を設けてD/A変換回
路出力が安定した時点でサンプリングを行つてい
る。即ち、第3図に示す如く、D/A変換回路4
1出力を該回路出力が安定した後で閉成されるス
イツチ42を介してサンプルホールド回路43に
付与している。コンデンサ44及びオペアンプ4
5を有するこのサンプルホールド回路43はその
出力をローパスフイルタ46に付与し出力端子4
7にアナログデータを出力する。 For the above reasons, a sample hold circuit is generally provided at the subsequent stage of the D/A conversion circuit, and sampling is performed when the output of the D/A conversion circuit becomes stable. That is, as shown in FIG.
1 output is applied to a sample hold circuit 43 via a switch 42 which is closed after the circuit output becomes stable. Capacitor 44 and operational amplifier 4
This sample-and-hold circuit 43 having a circuit 5 provides its output to a low-pass filter 46 and outputs the output terminal
Output analog data to 7.
ここで、D/A変換回路41が高精度である
と、その出力を受けるサンプルホールド回路43
の構成要素も高精度の素子で構成する必要があ
り、高価になるという欠点がある。 Here, if the D/A conversion circuit 41 is highly accurate, a sample hold circuit 43 that receives its output
The components must also be constructed with high-precision elements, which has the disadvantage of being expensive.
特開昭57−23321号公報には第4図に示すD/
A変換器が紹介されている。これは高価なサンプ
ルホールド回路を必要としないが、以下に述べる
誤差を生ずるおそれがあるし、また上記グリツチ
を避け得ないという不都合がある。この従来の
D/A変換器はNビツトのデイジタルデータのう
ち上位のMビツトを入力する第1のD/A変換回
路51と、下位の(N−M)ビツトと第1のD/
A変換回路51の出力とを入力する第2のD/A
変換回路52とを備えている。Mビツトのデイジ
タルデータはデコード手段53で解読され、その
デコード信号はスイツチ回路54に入力される。
このスイツチ回路は、第1の基準電位Vrefと第
2の基準電位VEとの間を2M個の抵抗により分圧
する手段55のうちから上記デコード信号に応じ
た近接2電位を選択的に出力する。この近接2電
位V1、V2(V2>V1)はNビツトのデイジタルデ
ータに相当するアナログ量が存在する領域を概略
的に表現するものである。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-23321 has a D/
A converter is introduced. Although this does not require expensive sample and hold circuits, it does have the disadvantage of introducing the errors described below and the unavoidable glitches described above. This conventional D/A converter has a first D/A converter circuit 51 which inputs the upper M bits of N bits of digital data, and a first D/A converter circuit 51 which inputs the lower (NM) bits and the first D/A converter circuit 51 which inputs the upper M bits of N bits of digital data.
A second D/A that inputs the output of the A conversion circuit 51
A conversion circuit 52 is provided. The M-bit digital data is decoded by decoding means 53, and the decoded signal is input to switch circuit 54.
This switch circuit selectively outputs two nearby potentials according to the decoded signal from among the means 55 that divides the voltage between the first reference potential Vref and the second reference potential VE using 2M resistors. do. These two adjacent potentials V1 and V2 (V2>V1) roughly represent a region where an analog quantity corresponding to N-bit digital data exists.
第2のD/A変換回路52は下位(N−M)ビ
ツトのデイジタルデータに基づき上記近接2電位
の間をさらに細かく指定するものであり、クロツ
ク発振回56と、2N-Mの計数回路57と、(N−
M)ビツトのデイジタルデータと計数回路57出
力との一致を見る一致回路58と、この一致回路
58出力でセツト、計数回路57出力でリセツト
されるR−Sフリツプフロツプ59と、このR−
Sフリツプフロツプ59出力にて上記近接2電位
を択一的に出力する2つのゲート回路60,61
と、両ゲート回路の合成出力を入力するローパス
フイルタ62とを備えている。 The second D/A conversion circuit 52 specifies the range between the two adjacent potentials more precisely based on the digital data of the lower (NM) bits, and includes a clock oscillation circuit 56, a 2 NM counting circuit 57, and a 2 NM counting circuit 57. , (N-
M) A coincidence circuit 58 which checks the coincidence between the bit digital data and the output of the counting circuit 57, an R-S flip-flop 59 which is set by the output of this coincidence circuit 58 and reset by the output of the counting circuit 57,
Two gate circuits 60 and 61 that selectively output the two adjacent potentials at the output of the S flip-flop 59.
and a low-pass filter 62 that inputs the combined output of both gate circuits.
この従来のD/A変換器において1回のNビツ
トのデイジタルデータが入力されてくる周期(1
回のD/A変換期間、Tc)とクロツク発振回路
56の周期Tfとは非同期の場合が多く、
Tc=1×2N-M×Tf ……(6)
I:自然数
とすることは困難である。そこで通常は、Tcが
I×2N-M×Tfより大きくなるようにTfを選定す
る。 In this conventional D/A converter, the period (1
The D/A conversion period Tc) and the period Tf of the clock oscillation circuit 56 are often asynchronous, so Tc=1×2 NM ×Tf (6) I: It is difficult to set it to a natural number. Therefore, Tf is usually selected so that Tc is larger than I×2 NM ×Tf.
ゲート回路60,61の合成出力V6には常に
V1若しくはV2が出力されるので、(Tc−I×
2N-M×Tf)の期間(余剰期間)にはV1又はV2の
電位が出力端子63に出力され誤差εとなる。 The composite output V6 of gate circuits 60 and 61 always has
Since V1 or V2 is output, (Tc−I×
2 NM ×Tf) (surplus period), the potential of V1 or V2 is output to the output terminal 63, resulting in an error ε.
デイジタルデータを下位ビツトより順にa0、a1
…、aN-1とすると、Voutは一般に、
Vout=(a0・20+a1・21+…
+aN-1・2N-1)×(Vref
−VE)/2N+ε
=Vx+ε ……(7)
と表現できる。 Digital data is sequentially converted from low-order bit to a 0 , a 1
..., a N-1 , Vout is generally Vout=(a 0・2 0 +a 1・2 1 +… +a N-1・2 N-1 )×(Vref −V E )/2 N +ε = It can be expressed as Vx+ε...(7).
誤差εは例えば(Tc−I×2N-M×Tf)の期間
に近接する2電位の高電圧側の電位V2が出力端
子63に出力されるとすると、
ε=(V2−Vx)
×(Tc−I×2N-M×Tf)/Tc ……(8)
となる。ここで、N=16(ビツト)、M=8(ビツ
ト)、I=1(パルス幅モジユレーシヨンを1回)、
Tc=(2N-M+4)×Tf(4×Tf期間誤差として出
力端子にV2を出力する)、下位(N−M)ビツト
のデータをa0=1、a1〜aN-M-1=0とすると、
V2−Vx=(28−1)×(Vref−VE)/2N
ε=255×4/260
×(Vref−VE)/2N
≒3.92(Vref−VE
)/2N ……(9)
となる。D/A変換器の1LSB(Least
Significant Bit)は(Vref−VE)/2Nであるか
ら、(9)式は約4LSBの誤差を表している。 For example, if the potential V2 on the high voltage side of two potentials close to each other is output to the output terminal 63 during a period of (Tc - I x 2 NM x Tf), the error ε is as follows: ε = (V2 - Vx) x (Tc - I×2 NM ×Tf)/Tc...(8) Here, N=16 (bits), M=8 (bits), I=1 (pulse width modulation once),
Tc = (2 NM + 4) x Tf (V2 is output to the output terminal as a 4 x Tf period error), and the data of the lower (NM) bits are set as a 0 = 1, a 1 to a NM-1 = 0. Then, V2−Vx=( 28−1 )×(Vref−V E )/2 N ε=255×4/260×(Vref−V E )/2 N ≒3.92(Vref−V E )/2 N ...(9) becomes. 1LSB (Least) of D/A converter
Significant Bit) is (Vref−V E )/2 N , so equation (9) represents an error of about 4 LSB.
一方、(8)式で表される誤差を解消するために(6)
式の等式が成立するようにTfを選択したとして
も、第4図の回路ではデコード手段53により発
生するグリツチはそのまま出力端子63に出力さ
れることになり、出力誤差を発生する。 On the other hand, in order to eliminate the error expressed by equation (8), (6)
Even if Tf is selected so that the equation holds true, in the circuit of FIG. 4, the glitch generated by the decoding means 53 will be output as is to the output terminal 63, causing an output error.
このようにD/A変換器の精度に見合う高価
な、即ち構成要素の特性が十分に吟味されたサン
プルホールド回路を採用する必要があつたり、或
いは上記誤差εを発生したり、デイジタルデータ
を受けるデコード手段のビツト毎の処理時間の不
一致等によりグリツチを発生するという問題点が
あつた。そこで本願出願人はこれらの問題点を解
消するD/A変換器を特願昭59−197507号にて提
案した。 In this way, it is necessary to adopt an expensive sample-and-hold circuit that matches the accuracy of the D/A converter, that is, the characteristics of the components have been carefully examined, or to generate the above-mentioned error ε, or to receive digital data. There is a problem in that glitches occur due to inconsistencies in processing times for each bit of the decoding means. Therefore, the applicant of the present application proposed a D/A converter that solves these problems in Japanese Patent Application No. 197507-1983.
この発明は第5図に示すようにNビツトのデイ
ジタルデータDoの上位Mビツトをデコードする
デコーダ81、第1の基準電位Vrefと第2の基
準電位VEとの間を2M個の抵抗により分圧する分
圧回路82、及び該分圧回路82から前記デコー
ダ81の出力に応じたデイジタルデータDo相当
の近接2電位V1、V2を選択的に取出すスイツチ
ング回路83を備えた第1のD/A変換回路71
と、
下位(N−M)ビツトのデータのために設けら
れ、2N-Mのカウンタ93、該カウンタ93の計数
内容に基づいて、1回のD/A変換期間(Tc)
よりも短い2N-Mのクロツク期間(Tp)のうち
(N−M)ビツトのデータにて定まる期間は前記
2電位のうちの一方の電位を選択し、残余のクロ
ツク期間は他方の電位を選択するようになしてあ
り、発振回路92、一致回路91、制御回路97
及びR−Sフリツプフロツプ94、ANDゲート
98,99、スイツチングトランジスタ95,9
6等からなる手段、選択された両電位を合成して
出力するローパスフイルタ100等の手段を備
え、残余の期間(Tc−Tp)には前記2電位のい
ずれをも選択せず出力手段をハイインピーダンス
状態にすべくなした第2のD/A回路72とを具
備するものである。このようなD/A変換器では
残余の期間(Tc−Tp)には出力端子に近接2電
位V1、V2のいずれをも出力せずハイインピーダ
ンスに保つているので上記誤差εを出力しない。
また、2N-Mのクロツク期間Tpの開始タイミング
を、デイジタルデータの入力タイミングから一定
時間(デコード手段が安定化する期間)遅れるよ
うにすることによつて上述のグリツチを防止する
ことができる。 As shown in FIG. 5, the present invention includes a decoder 81 that decodes the upper M bits of N-bit digital data Do , and 2M resistors connected between the first reference potential Vref and the second reference potential VE . A first D is provided with a voltage dividing circuit 82 that divides the voltage according to the voltage dividing circuit 82, and a switching circuit 83 that selectively extracts two adjacent potentials V1 and V2 corresponding to the digital data D o corresponding to the output of the decoder 81 from the voltage dividing circuit 82. /A conversion circuit 71
A counter 93 of 2 NM is provided for data of the lower (NM) bits, and one D/A conversion period (Tc) is calculated based on the count contents of the counter 93.
One of the two potentials is selected for the period determined by the (NM) bit data of the 2 NM clock period (Tp) shorter than 2 NM, and the other potential is selected for the remaining clock period. The oscillation circuit 92, the coincidence circuit 91, and the control circuit 97
and R-S flip-flop 94, AND gates 98, 99, switching transistors 95, 9
6, etc., and means such as a low-pass filter 100 that synthesizes and outputs the two selected potentials, and in the remaining period (Tc-Tp), neither of the two potentials is selected and the output means is set to high. It also includes a second D/A circuit 72 designed to be in an impedance state. In such a D/A converter, during the remaining period (Tc-Tp), neither of the two potentials V1 and V2 in the vicinity of the output terminal is outputted, and a high impedance is maintained, so that the above-mentioned error ε is not outputted.
Furthermore, the above-mentioned glitch can be prevented by delaying the start timing of the 2 NM clock period Tp by a certain period of time (a period during which the decoding means is stabilized) from the input timing of digital data.
さて以上の如き特願昭59−197507号の発明は従
来の問題点を一応解消できるのであるが、上位の
Mビツトが大きく変動した場合には第1のD/A
変換回路71出力、従つてD/A変換器全体とし
ては出力が安定になるまでの所要時間が大きくな
る。特に高ビツト化したものでは分圧回路82が
受けもつビツト数Mが大となり、その回路の出力
電圧が遷移するのに必要な時間が大きく、出力電
圧が安定するまでの時間に変換速度が制約され高
速化が困難であるという難点がある。
Now, the invention of Japanese Patent Application No. 59-197507 as described above can solve the conventional problems to a certain extent, but when the upper M bits fluctuate greatly, the first D/A
The time required for the output of the conversion circuit 71, and thus the output of the D/A converter as a whole, to become stable becomes longer. In particular, in the case of a high-bit voltage converter, the number of bits M handled by the voltage dividing circuit 82 is large, and the time required for the output voltage of the circuit to transition is large, and the conversion speed is limited by the time it takes for the output voltage to stabilize. The problem is that it is difficult to increase the speed.
これを解決するには、分圧回路82を構成する
抵抗ストリングの抵抗値を低くし、またスイツチ
ング回路83を構成するMOSFETのβを大きく
することが考えられるが、ICにて構成する場合
にはチツプ面積の増大を来し、また高価なプロセ
スを利用する必要があつてチツプコストの上昇を
避けることができない。 To solve this problem, it is possible to lower the resistance value of the resistor string that makes up the voltage divider circuit 82 and to increase β of the MOSFET that makes up the switching circuit 83. However, when configured with an IC, This results in an increase in chip area and requires the use of an expensive process, making it impossible to avoid an increase in chip cost.
本発明はこのような従来技術の問題点を解決す
るためになされたものであり、Nビツトのデイジ
タルデータのうちの上位Mビツトのデータをデコ
ードするデコーダの外にこのMビツト中の上位L
ビツトのデータをデコードするデコーダを設け、
これによつて近接2電位V1、V2を決定するよう
になして高ビツト数のデータを高速にて変換でき
るようになしたD/A変換器を提供することも目
的とする。
The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art.
A decoder is provided to decode bit data,
Another object of the present invention is to provide a D/A converter that can convert data with a high number of bits at high speed by determining two adjacent potentials V1 and V2.
本発明に係るD/A変換器は、Nビツトのデイ
ジタルデータの上位Mビツトをデコードする第1
のデコード手段、前記Nビツトのデイジタルデー
タの上位L(L<M)ビツトをデコードする第2
のデコード手段、第1の基準電位と第2の基準電
位との間を2M個の抵抗により分圧する手段、及び
該分圧手段から1回のD/A変換期間Tcよりも
短い2N-Mのクロツク期間Tpと、残余のクロツク
期間Tc−Tpより短い期間TLとは前記第1のデコ
ード手段の出力に応じた近接2電位を選択的に取
出し、残余のクロツク期間(Tc−Tp−TL)は前
記第1のデコード手段の出力に応じた前記近接2
電位と、前記第2のデコード手段の出力に応じた
近接2電位とを合成して取出す手段を備えた第1
のD/A変換回路と、下位(N−M)ビツトのデ
ータのために設けられ、2N-Mのカウンタ、該カウ
ンタの計数内容に基づいて、前記期間Tpのうち
N−Mビツトのデータにて定まる期間は第1の
D/A変換回路にて取出された2電位のうちの一
方を、また残余の期間は他方の電位を選択する手
段、選択された電位を合成して出力する出力手
段、及び残余の期間Tc−Tpには前記2電位のい
ずれも選択せず前記出力手段をハイインピーダン
ス状態にする手段を備えた第2のD/A変換回路
とを具備することを特徴とする。 The D/A converter according to the present invention has a first
a second decoding means for decoding the upper L (L<M) bits of the N-bit digital data;
decoding means, means for dividing the voltage between the first reference potential and the second reference potential using 2 M resistors, and a voltage of 2 NM shorter than one D/A conversion period Tc from the voltage dividing means. The clock period Tp and the period T L shorter than the remaining clock period Tc - Tp are defined as the remaining clock period (Tc - Tp - T L ) is the proximity 2 according to the output of the first decoding means.
A first device comprising means for synthesizing and extracting a potential and two adjacent potentials corresponding to the output of the second decoding means.
A D/A conversion circuit is provided for the lower (N-M) bit data, and a 2 NM counter is provided for the data of the N-M bits during the period Tp based on the count contents of the counter. means for selecting one of the two potentials taken out by the first D/A conversion circuit during a predetermined period and the other potential for the remaining period; output means for synthesizing and outputting the selected potentials; and a second D/A conversion circuit having means for selecting neither of the two potentials and placing the output means in a high impedance state during the remaining period Tc-Tp.
以上の如き本発明器においては、TLの期間に
おいては最も上位側のLビツトのデータに基づく
近接2電位をスイツチング回路が出力するので入
力されるデイジタルデータが大きく変化する場合
でも第1のD/A変換回路出力電圧、従つてま
た、全体としての出力電圧が安定するまでの時間
を短くすることができる。
In the present invention as described above, during the period T L , the switching circuit outputs two adjacent potentials based on the data of the most significant L bit, so even if the input digital data changes greatly, the first D The time required for the output voltage of the /A conversion circuit, and hence the output voltage as a whole, to become stable can be shortened.
また、出力をハイインピーダンスにする期間を
短くし得て出力精度の向上が可能となる。また精
度が従来程度でよい場合はより高速の変換が可能
となる。 Furthermore, the period during which the output is made high impedance can be shortened, making it possible to improve output accuracy. Furthermore, if the accuracy is at the conventional level, faster conversion is possible.
第1図は本発明に係るD/A変換器の構成を示
すブロツク図、第2図はその動作説明のための波
形図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a D/A converter according to the present invention, and FIG. 2 is a waveform diagram for explaining its operation.
本発明器は上位のMビツトをアナログデータに
変換する第1のD/A変換回路1と、下位の(N
−M)ビツトをアナログデータに変換する第2の
D/A変換回路2とからなり、第2のD/A変換
回路自体は第5図に示した特願昭59−197507号の
ものと同様である。 The present invention includes a first D/A conversion circuit 1 that converts upper M bits into analog data, and a lower (N
-M) A second D/A conversion circuit 2 for converting bits into analog data, and the second D/A conversion circuit itself is the same as that in Japanese Patent Application No. 59-197507 shown in FIG. It is.
NビツトのデイジタルデータDoのうちの上位
MビツトはMビツトのデコーダ11に入力され、
またデータDoのうちの上位Lビツト(L<M)
はLビツトのデコーダ12に入力され、ここでそ
れぞれの入力内容に応じた信号をスイツチング回
路14へ与える。分圧回路13は2M個の均等な抵
抗を直列接続してなり第1の基準電位Vrefと第
2の基準電位VEとの間に接続されており、各抵
抗の両端から引き出された分圧出力端子はスイツ
チング回路14に繋ぎこまれている。 The upper M bits of the N-bit digital data D o are input to the M-bit decoder 11,
Also, the upper L bits of data D o (L<M)
are input to the L-bit decoder 12, which supplies signals corresponding to the respective input contents to the switching circuit 14. The voltage divider circuit 13 is made up of 2 M equal resistors connected in series, and is connected between the first reference potential Vref and the second reference potential V E , and the voltage divided by the voltage drawn from both ends of each resistor. The pressure output terminal is connected to a switching circuit 14.
スイツチング回路14はデコーダ11,12の
入力によつてオン、オフ制御され、分圧回路13
の分圧出力端子のいずれか2つの電位を、入力デ
ータDo相当のアナログ値の近接2電位V1、V2
〔第2図ホ,ヲ〕として出力し、これを第2の
D/A変換回路2のスイツチングトランジスタ2
5,26夫々へ与える。第2のD/A変換回路2
の制御回路27は第2図ニに示すようにタイミン
グ信号V15をスイツチング回路14へ与えてい
る。 The switching circuit 14 is controlled on and off by the inputs of the decoders 11 and 12, and the voltage dividing circuit 13
The potential of any two of the divided voltage output terminals of the input data D
[Fig. 2 E, W] and outputs it to the switching transistor 2 of the second D/A conversion circuit 2.
Give to 5 and 26 respectively. Second D/A conversion circuit 2
The control circuit 27 supplies a timing signal V15 to the switching circuit 14 as shown in FIG. 2D.
制御回路27には外部回路からD/A変換の周
期Tcを規定する制御信号WCK〔第2図イ〕が入
力される。これに伴い第2図ロに示すようにデー
タDoが更新される。 A control signal WCK (FIG. 2A) defining the D/A conversion period Tc is inputted to the control circuit 27 from an external circuit. Accordingly, the data D o is updated as shown in FIG. 2B.
スイツチング回路14はTcよりも短い2N-Mの
クロツク期間Tp〔第2図ヘ〕はMビツトのデコー
ダ11へ入力されたMビツトのデータに対応する
2つの電位V1M、V2M(V2M>V1M)を選択し
て第2のD/A変換回路2のスイツチングトラン
ジスタ25,26夫々のソースへ与える。 The switching circuit 14 selects two potentials V1M and V2M (V2M>V1M) corresponding to the M-bit data input to the M-bit decoder 11 during the clock period Tp (see FIG. 2), which is 2 NM shorter than Tc. The signal is then applied to the sources of the switching transistors 25 and 26 of the second D/A conversion circuit 2.
残余のクロツク期間(Tc−Tp)はLビツトの
デコーダ12へ入力されたLビツトのデータに対
応する2つの電位V1L、V2L(V2L>V1L)と前
述のV1M、V2Mとを合成する。 During the remaining clock period (Tc-Tp), two potentials V1L and V2L (V2L>V1L) corresponding to the L-bit data input to the L-bit decoder 12 are combined with the aforementioned V1M and V2M.
このようにして得られるV1M、V2M、V1L、
V2Lは、NビツトデータDoのa0、a1、a2…aN-1の
うちの上位Mビツトのデータを下位側からaN-M、
aN-M+1、aN-M+2…aN-L、aN-L+1、…aN-1とし、ま
た第1のD/A変換回路1の最小の出力電圧ステ
ツプをeMとすると
V1M=(aN-M・20+aN-M+1・21+…
+aN-1・2M-1)eM ……(1)
V2M=V1M+eM ……(2)
V1L=(aN-L・20+aN-L+1・21+…
+aN-1・2L-1)eM ……(3)
V2L=V1L+eM ……(4)
但し、
eM=(Vref−VE)/2M ……(5)
で表される電位である。具体的には分圧回路13
を構成する2M個の抵抗のうち、Mビツト又はLビ
ツトの入力データに対応して選択される抵抗の両
端の電位、即ち相隣る分圧出力端子の電位であ
る。 V1M, V2M, V1L obtained in this way,
V2L converts the upper M bits of a 0 , a 1 , a 2 ...a N-1 of N-bit data D o from the lower side to a NM ,
a N-M+1 , a N-M+2 ...a NL , a N-L+1 , ...a N-1 , and the minimum output voltage step of the first D/A conversion circuit 1 is e M Then, V1M=(a NM・2 0 +a N-M+1・2 1 +… +a N-1・2 M-1 )e M ……(1) V2M=V 1M +e M ……(2) V1L = (a NL・2 0 +a N-L+1・2 1 +… +a N-1・2 L-1 )e M ……(3) V2L=V 1L +e M ……(4) However, e M = (Vref−V E )/2 M (5) This is the potential expressed as follows. Specifically, the voltage dividing circuit 13
This is the potential at both ends of the resistor selected in response to M-bit or L-bit input data among the 2M resistors constituting the resistor, that is, the potential at the adjacent divided voltage output terminals.
このようなスイツチング回路14の出力電圧
V1M、V2M、V1L、V2Lは第2のD/A変換回
路基準電位として与えられる。 The output voltage of such a switching circuit 14
V1M, V2M, V1L, and V2L are given as second D/A conversion circuit reference potentials.
次に第2のD/A変換回路2について説明す
る。21は下位側N−Mビツトを入力する一致回
路であつて、この入力データとカウンタ23の計
数値との一致を調べ、一致したタイミングで第2
図トに示す一致信号V9を発する。この信号V9
はR−Sフリツプフロツプ24のセツト端子Sへ
与えられる。発振回路22はクロツクをカウンタ
23に計数対称として与えると共に制御回路27
へ与える。制御回路27はこのクロツクをもとに
WCKの立上りからTn経過後に立ち上るリセツト
信号V7〔第2図ハ〕をカウンタ23に発する。
カウンタ23は計数内容が0になるとリセツトパ
ルスV8〔第2図ヘ〕を発し、これを制御回路2
7及びR−Sフリツプフロツプ24のリセツト端
子Rに与える。R−Sフリツプフロツプ24は上
述の如き一致信号V9及びリセツトパルスV8が
入力されるのでそのセツト出力V10は第2図チ
に示すように変化し、これがANDゲート28に、
またその相補信号10がANDゲート29に与
えられる。制御回路27はリセツト信号V7発生
後、2N-Mのクロツク期間Tpに亘つてハイレベル
となるゲート信号V11〔第2図リ〕を発し、こ
れをANDゲート28,29の他入力としている。
そして第2図ヌ,ルに示すANDゲート29,2
8の出力V12,V13をIGFET(絶縁ゲート型
電界効果トランジスタ)スイツチングトランジス
タ26,25のゲートに与えている。トランジス
タ25,26のソース側は一括接続されてローパ
スフイルタ30に接続され、その入力信号が平滑
化されて第2のD/A変換回路2又は本発明器の
出力Voutとなる。 Next, the second D/A conversion circuit 2 will be explained. Reference numeral 21 denotes a matching circuit which inputs the lower N-M bits, checks whether this input data matches the count value of the counter 23, and at the timing of the match, outputs the second matching circuit.
A match signal V9 shown in the figure is generated. This signal V9
is applied to the set terminal S of the R-S flip-flop 24. The oscillation circuit 22 provides a clock to the counter 23 for counting purposes, and the control circuit 27
give to The control circuit 27 is based on this clock.
A reset signal V7 (FIG. 2C) that rises after T n has elapsed since the rise of WCK is issued to the counter 23.
When the count reaches 0, the counter 23 emits a reset pulse V8 (FIG. 2), which is sent to the control circuit 2.
7 and R-S to the reset terminal R of the flip-flop 24. Since the R-S flip-flop 24 receives the coincidence signal V9 and reset pulse V8 as described above, its set output V10 changes as shown in FIG.
Further, the complementary signal 10 is applied to the AND gate 29. After the reset signal V7 is generated, the control circuit 27 generates a gate signal V11 (FIG. 2) which remains at a high level for a clock period Tp of 2 NM , and uses this as the other input to the AND gates 28 and 29.
AND gates 29 and 2 shown in Figure 2
The outputs V12 and V13 of 8 are applied to the gates of IGFET (insulated gate field effect transistor) switching transistors 26 and 25. The sources of the transistors 25 and 26 are connected together and connected to a low-pass filter 30, and the input signal thereof is smoothed and becomes the output Vout of the second D/A conversion circuit 2 or the present invention device.
さて、第2のD/A変換回路の最小の出力電圧
ステツプeNは
eN=eM/2N-M
となるが、(5)式を代入すると
eN=(Vref−VE)/2N ……(6)
となる。下位(N−M)ビツトのデータをa0、a1
…aN-M-1とすると
出力Voutは
Vout=(a0・20+a1・21…
+aN-M-1・2N-M-1)eN+V1M
となり、これに(1)式及び(6)式を代入すると
Vout=(a0・20+a1・21+…
+aN-M-1・2N-M-1+2N-M・2N-M+…
+aN-1・2N-1)
×(Vref−VE)/2N ……(7)
となつてこれがローパスフイルタ30から取出さ
れることになる。 Now, the minimum output voltage step e N of the second D/A conversion circuit is e N = e M /2 NM , but by substituting equation (5), e N = (Vref - V E )/2 N ...(6) becomes. The lower (NM) bit data is a 0 , a 1
...a NM-1 , the output Vout is Vout = (a 0・2 0 +a 1・2 1 ... +a NM-1・2 NM-1 )e N +V1M, and then equations (1) and (6) are Substituting Vout = (a 0・2 0 +a 1・2 1 +… +a NM-1・2 NM-1 +2 NM・2 NM +… +a N-1・2 N-1 ) × (Vref−V E )/2 N ...(7) This is taken out from the low-pass filter 30.
次に本発明器の動作をもう少し詳しく説明す
る。 Next, the operation of the present invention device will be explained in more detail.
制御回路27は制御信号WCKの入力後発振回
路22からのクロツク計数によつてTn経過後に
リセツト信号V7を発し、またTn−TL経過後に
タイミング信号V15をハイレベルとする。 After inputting the control signal WCK, the control circuit 27 generates a reset signal V7 after T n has elapsed based on the clock count from the oscillation circuit 22, and sets the timing signal V15 to a high level after T n -T L has elapsed.
期間Tnは、第1のD/A変換回路1において
デイジタルデータが変化し、そのデータに対応し
たアナログ出力V1M又はV1MとV1Lとの合成値
(以下これらをまとめてV1という)及びV2M又
はV2MとV2Lとの合成値(以下これらをまとめ
てV2という)が安定した値をとるまでに要する
時間、つまり第2図ホに示すように立上り期間が
終わつて安定状態になるに要する時間として定め
ておく。 During the period T n , the digital data changes in the first D/A conversion circuit 1, and the corresponding analog output V1M or the composite value of V1M and V1L (hereinafter collectively referred to as V1) and V2M or V2M It is defined as the time required for the composite value of V2L and V2L (hereinafter collectively referred to as V2) to reach a stable value, that is, the time required for the rise period to end and a stable state to be reached as shown in Figure 2 E. put.
而して期間Tnの前半のTn−TLの期間はLビツ
トデコーダ12の出力に相応するスイツチとMビ
ツトデコーダ11の出力に相応するスイツチとが
共に閉成し、Tnの後半、つまりTLの期間はMビ
ツトデコーダ11の出力に相応するスイツチのみ
を閉成するように信号V15でスイツチング回路
14の制御を行う。 Therefore, during the period T n -T L in the first half of the period T n , both the switch corresponding to the output of the L bit decoder 12 and the switch corresponding to the output of the M bit decoder 11 are closed, and in the second half of the period T n , the switch corresponding to the output of the M bit decoder 11 is closed. That is, during the period T L , the switching circuit 14 is controlled by the signal V15 so that only the switch corresponding to the output of the M-bit decoder 11 is closed.
このような動作により期間Tnの前半のTn−TL
の間は上位Mビツトのデータに対応するスイツチ
だけをオンさせる場合に比し実効的なオン抵抗を
低下させることができV1、V2の立上りを急峻に
することができる。第2図ニは実線で本発明器に
よる場合のV1、V2の変化状態を、また破線で第
5図に示すD/A変換器のV1、V2の変化の状態
を示している。 Due to this operation, T n −T L in the first half of period T n
During this period, the effective on-resistance can be lowered compared to when only the switch corresponding to the upper M bit data is turned on, and the rises of V1 and V2 can be made steeper. In FIG. 2D, solid lines indicate the state of change in V1 and V2 in the case of the device of the present invention, and broken lines indicate the state of change in V1 and V2 of the D/A converter shown in FIG.
これらの対比から明らかな如く本発明ではV1、
V2の立上り時間、つまりTnを短縮できる。 As is clear from these comparisons, in the present invention, V1,
The rise time of V2, that is, T n can be shortened.
次に制御回路27はリセツト信号V7の発生後
2N-Mのクロツク期間Tpに亘つてハイレベルに設
定されるゲート信号V11をANDゲート28,
29に与える。 Next, after the reset signal V7 is generated, the control circuit 27
The AND gate 28,
Give to 29.
第2の変換回路2はN−Mビツトの入力データ
の内容に応じて相互にオン、オフが逆となるスイ
ツチングトランジスタ25,26のオン、オフを
制御して、ローパスフイルタ30へ入力すべき電
位の一定時間内におけるV1選択時間TQ〔第2図
ヌ〕及びV2選択期間TR〔第2図ル〕を入力デー
タの内容に応じて変更するようにしたパルス幅モ
ジユレーシヨン型のものである。 The second conversion circuit 2 should control the on and off of switching transistors 25 and 26, which are turned on and off in the opposite way, according to the contents of the N-M bit input data, and input the data to the low-pass filter 30. It is a pulse width modulation type in which the V1 selection time T Q [Fig. 2 N] and the V2 selection period T R [Fig. 2 R] within a fixed potential time are changed according to the contents of input data. .
即ちカウンタ23は発振回路22が出力するク
ロツクをリセツト信号V7入力以降計数するが、
その内容が0になる都度、即ち2N-M個クロツクを
計数する都度、リセツトパルスV8を発する。
(制御回路27からリセツト信号V7が入力され
て0になつたときもリセツトパルスV8を発す
る。)
一方カウンタ23は一致回路21に計数内容を
発し、N−Mビツトの入力と計数内容とが一致し
たときに一致信号V9を発し、R−Sフリツプフ
ロツプ24をセツトする。R−Sフリツプフロツ
プ24のセツト出力V10及びリセツト出力1
0は夫々ANDゲート28,29に与えられるか
ら、夫々のハイ、ローに応じてANDゲート28
からは第2図ルに示すV13が、ANDゲート2
9からは第2図ヌに示すV12が出力される。 That is, the counter 23 counts the clock output from the oscillation circuit 22 after the reset signal V7 is input.
Each time the content becomes 0, that is, each time 2 NM clocks are counted, a reset pulse V8 is generated.
(The reset pulse V8 is also generated when the reset signal V7 is input from the control circuit 27 and becomes 0.) On the other hand, the counter 23 outputs the count contents to the coincidence circuit 21, and the input of the N-M bits and the count contents match. When this happens, a match signal V9 is generated and the R-S flip-flop 24 is set. Set output V10 and reset output 1 of R-S flip-flop 24
0 is given to the AND gates 28 and 29, respectively, so the AND gate 28 is given to each high and low.
From then on, V13 shown in Figure 2 is the AND gate 2.
9 outputs V12 shown in FIG.
N−Mビツトのデータの値が小さい(又は大き
い)程、V12がハイレベルとなる期間TQが短
く(又は長く)、逆にV13がハイレベルとなる
期間TRが長く(又は短く)なる。このようなV
12,V13がトランジスタ26,26に与えら
れるからTcの期間のうちTQはV2が、また期間
TRにはV1が付与され、残余の期間(つまりカウ
ンタ23が2N-Mを計数して0に戻り、制御回路2
7のゲート信号V11をローレベルにした後)
Tc−Tpはいずれのトランジスタ25,26とも
にオフして、トランジスタ25,26のソース側
一括接続点31はハイインピーダンスの状態とな
る。第2図ヲは上記接続点31の電位V14を示
している。つまりTcの間電位V2、V1が交番し、
その時間が入力データDoの下位側N−Mビツト
の内容に応じて定まるのである。ローパスフイル
タ30はV14を平滑化出力する。 The smaller (or larger) the value of the N-M bit data is, the shorter (or longer) the period T Q during which V12 is at a high level, and conversely the longer (or shorter) the period T R during which V13 is at a high level. . V like this
12, V13 are given to transistors 26, 26, so during the period Tc, TQ is V2, and the period
V1 is given to T R , and the remaining period (that is, the counter 23 counts 2 NM and returns to 0, and the control circuit 2
After setting the gate signal V11 of 7 to low level)
At Tc-Tp, both transistors 25 and 26 are turned off, and the collective connection point 31 on the source side of the transistors 25 and 26 becomes in a high impedance state. FIG. 2 shows the potential V14 at the connection point 31. In other words, the potentials V2 and V1 alternate between Tc,
The time is determined according to the contents of the lower N-M bits of the input data Do. The low-pass filter 30 smoothes and outputs V14.
本発明はNビツトの入力データの上位側Lビツ
トが変化する程に大きな変化があつた場合に、第
1のD/A変換回路を構成するデコーダの安定化
までの期間、又はV1、V2の安定するまでの期間
Tnを短くすることができ高速変換が可能となる。
つまりD/A変換器の出力をハイインピーダンス
状態にする期間を短くすることができ変換速度の
早い場合に対応できる。また変換速度が遅い場合
は1回のサンプリング期間(Tc)中の出力をハ
イインピーダンスにする期間(Tn)の割合を小
さくすることができ精度の向上を図ることができ
る。またデジタルデータの入力後一定時間Tnの
経過後に第2のD/A変換回路によるパルス幅変
調動作を行うようにしているので、第1の変換回
路中のデコーダ11,12の安定化までに生ずる
グリツチを防止することができる等、本発明は優
れた効果を奏する。
In the present invention, when there is a large change such that the upper L bits of N-bit input data change, the period until the decoder constituting the first D/A conversion circuit stabilizes, or V1, V2 Period until stabilization
T n can be shortened and high-speed conversion becomes possible.
In other words, the period during which the output of the D/A converter is in a high impedance state can be shortened, making it possible to cope with cases where the conversion speed is high. Furthermore, when the conversion speed is slow, the ratio of the period (T n ) in which the output is in high impedance during one sampling period (Tc) can be reduced, and accuracy can be improved. In addition, since the second D/A conversion circuit performs the pulse width modulation operation after a certain period of time T n has elapsed after inputting digital data, it is possible to stabilize the decoders 11 and 12 in the first conversion circuit. The present invention has excellent effects such as being able to prevent glitches.
第1図は本発明に係るD/A変換器のブロツク
図、第2図はその動作説明のためのタイムチヤー
ト、第3図、第4図は従来公知のD/A変換器の
ブロツク図、第5図は先願のD/A変換器のブロ
ツク図である。
1……第1のD/A変換回路、2……第2の
D/A変換回路、11……Mビツトデコーダ、1
2……Lビツトデコーダ、13……分圧回路、1
4……スイツチ回路、21……一致回路、22…
…発振回路、23……カウンタ、24……R−S
フリツプフロツプ、25,26……スイツチング
トランジスタ、27……制御回路、28,29…
…ANDゲート、30……ローパスフイルタ。
FIG. 1 is a block diagram of a D/A converter according to the present invention, FIG. 2 is a time chart for explaining its operation, and FIGS. 3 and 4 are block diagrams of a conventionally known D/A converter. FIG. 5 is a block diagram of the D/A converter of the prior application. 1...First D/A conversion circuit, 2...Second D/A conversion circuit, 11...M bit decoder, 1
2...L bit decoder, 13...Voltage divider circuit, 1
4...Switch circuit, 21... Match circuit, 22...
...Oscillation circuit, 23...Counter, 24...R-S
Flip-flop, 25, 26... Switching transistor, 27... Control circuit, 28, 29...
...AND gate, 30...low pass filter.
Claims (1)
をデコードする第1のデコード手段、前記Nビツ
トのデイジタルデータの上位L(L<M)ビツト
をデコードする第2のデコード手段、第1の基準
電位と第2の基準電位との間を2M個の抵抗により
分圧する手段、及び該分圧手段から1回のD/A
変換期間TCよりも短い2N-Mクロツクの期間TP及
び残余の期間TC−TPより短い期間TLは前記第1
のデコード手段の出力に応じた第1の近接2電位
を選択的に取出し、D/A変換期間TCから前記
期間TP及びTLを除く期間TC−TP−TLは前記第1
のデコード手段の出力に応じた前記第1の近接2
電位と、前記第2のデコード手段の出力に応じた
第2の近接2電位とを合成して取出す手段を備え
た第1のD/A変換回路と、 下位(N−M)ビツトのデータのために設けら
れ、2N-Mのカウンタ、該カウンタの計数内容に基
づいて、前記期間TPのうちN−Mビツトのデー
タにて定まる期間は第1のD/A変換回路にて取
出された第1の近接2電位のうちの一方を、また
残余の期間は他方の電位を選択する手段、選択さ
れた電位を合成して出力する出力手段、及び残余
の期間TC−TPには前記近接2電位のいずれも選
択せず前期出力手段をハイインピーダンス状態に
する手段を備えた第2のD/A変換回路と、 を具備することを特徴とするD/A変換器。[Scope of Claims] 1. A first decoding means for decoding the upper M bits of N-bit digital data, a second decoding means for decoding the upper L (L<M) bits of the N-bit digital data, and a second decoding means for decoding the upper M bits of the N-bit digital data. Means for dividing the voltage between the first reference potential and the second reference potential using 2M resistors, and one D/A from the voltage dividing means.
The period T P of the 2NM clock shorter than the conversion period T C and the period T L shorter than the remaining period T C −T P are the first
The first adjacent two potentials corresponding to the output of the decoding means are selectively taken out, and the period T C - T P - T L excluding the periods T P and T L from the D/A conversion period T C
said first proximity 2 according to the output of the decoding means of
a first D/A conversion circuit comprising means for synthesizing and extracting a potential and two second adjacent potentials corresponding to the output of the second decoding means; A 2 NM counter is provided for this purpose, and based on the counting contents of the counter, the period determined by the NM bit data of the period T P is determined by the first D/A conversion circuit extracted by the first D/A conversion circuit. means for selecting one of the two adjacent potentials of 1 and the other potential for the remaining period; output means for synthesizing and outputting the selected potential; and for the remaining period T C - T P A D/A converter comprising: a second D/A converter circuit having means for setting the first output means to a high impedance state without selecting either of the two potentials.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26178285A JPS62120725A (en) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | Digital-analog converter |
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---|---|---|---|
JP26178285A JPS62120725A (en) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | Digital-analog converter |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62120725A JPS62120725A (en) | 1987-06-02 |
JPH0375100B2 true JPH0375100B2 (en) | 1991-11-29 |
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Family Applications (1)
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JP26178285A Granted JPS62120725A (en) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | Digital-analog converter |
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Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
JP3795733B2 (en) | 2000-01-31 | 2006-07-12 | 富士通株式会社 | Semiconductor integrated circuit |
-
1985
- 1985-11-20 JP JP26178285A patent/JPS62120725A/en active Granted
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