JPH05102856A - デイジタルアナログ変換器 - Google Patents
デイジタルアナログ変換器Info
- Publication number
- JPH05102856A JPH05102856A JP10634691A JP10634691A JPH05102856A JP H05102856 A JPH05102856 A JP H05102856A JP 10634691 A JP10634691 A JP 10634691A JP 10634691 A JP10634691 A JP 10634691A JP H05102856 A JPH05102856 A JP H05102856A
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- Japan
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- current source
- current
- transistors
- transistor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 重み付け定電流源用トランジスタのコレクタ
電流密度の差によるオフセットの発生を抑え温度ドリフ
トを抑止した高精度の電流出力形のディジタルアナログ
変換器を得る。 【構成】 重み付け定電流源1を上位ビットのグループ
(Q1 〜Q4 )と下位ビットのグループ(Q5 〜Q8 )
の二つのグループに分け、グループの隣接する重み付け
定電流源(Q4 とQ5 )の出力電流比が所定値(2:
1)になるように設定されたグループごとのトランジス
タのベースバイア電圧を供給する基準電流源回路2a を
設ける。
電流密度の差によるオフセットの発生を抑え温度ドリフ
トを抑止した高精度の電流出力形のディジタルアナログ
変換器を得る。 【構成】 重み付け定電流源1を上位ビットのグループ
(Q1 〜Q4 )と下位ビットのグループ(Q5 〜Q8 )
の二つのグループに分け、グループの隣接する重み付け
定電流源(Q4 とQ5 )の出力電流比が所定値(2:
1)になるように設定されたグループごとのトランジス
タのベースバイア電圧を供給する基準電流源回路2a を
設ける。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタルアナログ変
換器に利用され、特に、電流出力形のディジタルアナロ
グ変換器におけるオフセット補正に関する。
換器に利用され、特に、電流出力形のディジタルアナロ
グ変換器におけるオフセット補正に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の電流出力形のディジタルア
ナログ変換器の一例の要部を示す構成図で、入力が8ビ
ットの場合である。
ナログ変換器の一例の要部を示す構成図で、入力が8ビ
ットの場合である。
【0003】8ビットのディジタルデータ入力に応じて
スイッチングを行う8個のカレントスイッチS1 〜S8
と、このカレントスイッチS1 〜S8 によりその出力が
スイッチングされる8個のNPNバイポーラ形のトラン
ジスタQ1 〜Q8 を含む重み付け定電流源1と、演算増
幅器A2 およびNPNバイポーラ形のトランジスタQ
REF を含む基準電流源回路2と、ディジタルデータ入力
に応じてカレントスイッチS1 〜S8 を制御するスイッ
チ制御回路3と、演算増幅器A1 を含む出力回路4とを
備えている。
スイッチングを行う8個のカレントスイッチS1 〜S8
と、このカレントスイッチS1 〜S8 によりその出力が
スイッチングされる8個のNPNバイポーラ形のトラン
ジスタQ1 〜Q8 を含む重み付け定電流源1と、演算増
幅器A2 およびNPNバイポーラ形のトランジスタQ
REF を含む基準電流源回路2と、ディジタルデータ入力
に応じてカレントスイッチS1 〜S8 を制御するスイッ
チ制御回路3と、演算増幅器A1 を含む出力回路4とを
備えている。
【0004】なお、ここで、トランジスタQ1 は8エミ
ッタ、Q2 は4エミッタ、Q3 は2エミッタ、およびQ
4 は1エミッタ形で、各エミッタ当りのコレクタ電流は
等しくなるように設定されており、結果としてトランジ
スタQ1 、Q2 、Q3 およびQ4 のコレクタ電流(定電
流源の出力電流)はそれぞれI0 、I0 /2、I0 /4
およびI0 /8に設定される。一方、トランジスタ
Q5 、Q6 、Q7 およびQ8 は1エミッタ形で、そのコ
レクタ電流は抵抗によりそれぞれI0 /16、I0 /32、
I0 /64およびI0 /128 に設定される。すなわち、隣
り合うトランジスタのコレクタ電流比は2:1になるよ
うに設定されている。
ッタ、Q2 は4エミッタ、Q3 は2エミッタ、およびQ
4 は1エミッタ形で、各エミッタ当りのコレクタ電流は
等しくなるように設定されており、結果としてトランジ
スタQ1 、Q2 、Q3 およびQ4 のコレクタ電流(定電
流源の出力電流)はそれぞれI0 、I0 /2、I0 /4
およびI0 /8に設定される。一方、トランジスタ
Q5 、Q6 、Q7 およびQ8 は1エミッタ形で、そのコ
レクタ電流は抵抗によりそれぞれI0 /16、I0 /32、
I0 /64およびI0 /128 に設定される。すなわち、隣
り合うトランジスタのコレクタ電流比は2:1になるよ
うに設定されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の電流出
力形のディジタルアナログ変換器においては、重み付け
定電流源1を構成する上位ビット用のトランジスタQ1
〜Q4 は一つのエミッタ当りのコレクタ電流がすべて等
しく(図3においてはI0 /8)なるように設定されて
いるので、各単位トランジスタのコレクタ電流密度は等
しく、従って、隣接する重み付け定電流源の出力電流比
は2:1になり、オフセットを生じない。
力形のディジタルアナログ変換器においては、重み付け
定電流源1を構成する上位ビット用のトランジスタQ1
〜Q4 は一つのエミッタ当りのコレクタ電流がすべて等
しく(図3においてはI0 /8)なるように設定されて
いるので、各単位トランジスタのコレクタ電流密度は等
しく、従って、隣接する重み付け定電流源の出力電流比
は2:1になり、オフセットを生じない。
【0006】一方トランジスタQ5 〜Q8 はコレクタ電
流密度がそれぞれ異なっており、エミッタ接地電流増幅
率βのコレクタ電流依存性によって、隣接する重み付け
定電流源の出力電流比は2:1からずれて、オフセット
を発生する。そして、このオフセットによって出力電流
に温度ドリフトを生じる課題があった。
流密度がそれぞれ異なっており、エミッタ接地電流増幅
率βのコレクタ電流依存性によって、隣接する重み付け
定電流源の出力電流比は2:1からずれて、オフセット
を発生する。そして、このオフセットによって出力電流
に温度ドリフトを生じる課題があった。
【0007】本発明の目的は、前記の課題を解消するこ
とにより、オフセットの発生を抑え、温度ドリフトを抑
止した高精度の電流出力形のディジタルアナログ変換器
を提供することにある。
とにより、オフセットの発生を抑え、温度ドリフトを抑
止した高精度の電流出力形のディジタルアナログ変換器
を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数ビットの
ディジタルデータ入力に応じてスイッチングを行う複数
のカレントスイッチと、前記カレントスイッチによりそ
の出力がスイッチングされる複数のトランジスタで構成
され、電流値に重み付けがなされた複数の電流を生成す
る重み付け定電流源とを備えたディジタルアナログ変換
器において、前記重み付け定電流源を複数のグループに
分け、この分けられたグループ間の隣り合う重み付け定
電流源の出力電流の比が所定の値を保持するように設定
された各グループごとのバイアス電圧を発生し、各グル
ープに対して供給する基準電流源回路を備えたことを特
徴とする。
ディジタルデータ入力に応じてスイッチングを行う複数
のカレントスイッチと、前記カレントスイッチによりそ
の出力がスイッチングされる複数のトランジスタで構成
され、電流値に重み付けがなされた複数の電流を生成す
る重み付け定電流源とを備えたディジタルアナログ変換
器において、前記重み付け定電流源を複数のグループに
分け、この分けられたグループ間の隣り合う重み付け定
電流源の出力電流の比が所定の値を保持するように設定
された各グループごとのバイアス電圧を発生し、各グル
ープに対して供給する基準電流源回路を備えたことを特
徴とする。
【0009】
【作用】基準電流源回路は、例えば、重み付け定電流源
を上位ビットのグループと下位ビットのグループとに分
け、グループの相隣る重み付け定電流源の出力電流が所
定の値(2:1)を保持するように、グループごとのベ
ースバイアス電圧を定電流源用トランジスタの電流密度
の差を加味して設定し、各グループに供給する。
を上位ビットのグループと下位ビットのグループとに分
け、グループの相隣る重み付け定電流源の出力電流が所
定の値(2:1)を保持するように、グループごとのベ
ースバイアス電圧を定電流源用トランジスタの電流密度
の差を加味して設定し、各グループに供給する。
【0010】従って、定電流源用トランジスタ電流密度
の差によるオフセットの発生は抑えられ、温度ドリフト
を抑止することが可能となる。
の差によるオフセットの発生は抑えられ、温度ドリフト
を抑止することが可能となる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【0012】図1は本発明の一実施例の要部を示す構成
で、図3に示した従来例に対して本発明を適用した場合
を示す。なお、簡単化のため図1では図3のスイッチ制
御回路3および出力回路4は省いている。
で、図3に示した従来例に対して本発明を適用した場合
を示す。なお、簡単化のため図1では図3のスイッチ制
御回路3および出力回路4は省いている。
【0013】本実施例は、8ビットのディジタルデータ
入力に応じてスイッチングを行う8個のカレントスイッ
チS1 〜S8 と、このカレントスイッチS1 〜S8 によ
りその出力がスイッチングされる8個のNPNバイポー
ラ形のトランジスタQ1 〜Q8 を含む重み付け定電流源
1とを備えたディジタルアナログ変換器において、本発
明の特徴とするところの、重み付け定電流源1を上位ビ
ット用のトランジスタQ1 〜Q4 のグループと下位ビッ
ト用のトランジスタQ5 〜Q8 のグループの二つのグル
ープに分け、この分けられたグループ間の隣り合うトラ
ンジスタQ4 およびQ5 のコレクタ電流比が所定の2:
1の値を保持するように設定された各グループごとの基
準ベースバイアス電圧を発生し、各グループに対して供
給する基準電流源回路2a を備えている。
入力に応じてスイッチングを行う8個のカレントスイッ
チS1 〜S8 と、このカレントスイッチS1 〜S8 によ
りその出力がスイッチングされる8個のNPNバイポー
ラ形のトランジスタQ1 〜Q8 を含む重み付け定電流源
1とを備えたディジタルアナログ変換器において、本発
明の特徴とするところの、重み付け定電流源1を上位ビ
ット用のトランジスタQ1 〜Q4 のグループと下位ビッ
ト用のトランジスタQ5 〜Q8 のグループの二つのグル
ープに分け、この分けられたグループ間の隣り合うトラ
ンジスタQ4 およびQ5 のコレクタ電流比が所定の2:
1の値を保持するように設定された各グループごとの基
準ベースバイアス電圧を発生し、各グループに対して供
給する基準電流源回路2a を備えている。
【0014】そして、基準電流源回路2a は、正相入力
端子に基準電圧VREF が入力抵抗RINを介して入力され
逆相入力端子が接地電位GNDに接続された演算増幅器
A2 と、コレクタが演算増幅器A2 の正相入力端子にエ
ミッタが負電源VEEにそれぞれ接続されたNPNバイ
ポーラ形のトランジスタQREF と、コレクタが接地電位
GNDにベースが演算増幅器A2 の出力にエミッタがト
ランジスタQREF ならびにQ1 〜Q4 のベースと抵抗R
9 を介して負電源VEEとにそれぞれ接続されたNPN
バイポーラ形のトランジスタQ19と、コレクタが接地電
位GNDにベースが抵抗Rを介してトランジスタQ19の
ベースにエミッタがトランジスタQ5〜Q8 のベースと
抵抗R10を介して負電源VEEにそれぞれ接続されたN
PNバイポーラ形のトランジスタQ20とを含んでいる。
端子に基準電圧VREF が入力抵抗RINを介して入力され
逆相入力端子が接地電位GNDに接続された演算増幅器
A2 と、コレクタが演算増幅器A2 の正相入力端子にエ
ミッタが負電源VEEにそれぞれ接続されたNPNバイ
ポーラ形のトランジスタQREF と、コレクタが接地電位
GNDにベースが演算増幅器A2 の出力にエミッタがト
ランジスタQREF ならびにQ1 〜Q4 のベースと抵抗R
9 を介して負電源VEEとにそれぞれ接続されたNPN
バイポーラ形のトランジスタQ19と、コレクタが接地電
位GNDにベースが抵抗Rを介してトランジスタQ19の
ベースにエミッタがトランジスタQ5〜Q8 のベースと
抵抗R10を介して負電源VEEにそれぞれ接続されたN
PNバイポーラ形のトランジスタQ20とを含んでいる。
【0015】次に、図2を参照して本実施例の動作につ
いて説明する。ここで図2は図1のビット4(カレント
スイッチS4 、トランジスタQ4)およびビット5(カ
レントスイッチS5 、トランジスタQ5 )と、それに関
係する基準電流源回路2a の部分とを示す回路図であ
る。
いて説明する。ここで図2は図1のビット4(カレント
スイッチS4 、トランジスタQ4)およびビット5(カ
レントスイッチS5 、トランジスタQ5 )と、それに関
係する基準電流源回路2a の部分とを示す回路図であ
る。
【0016】図2において、トランジスタQ11およびQ
12はカレントスイッチS4 を構成し、トランジスタQ14
およびQ15はカレントスイッチS5 を構成する。また、
トランジスタQ13と抵抗R1 およびR2 とはトランジス
タQ4 を含む重み付け定電流源を構成し、トランジスタ
Q16と抵抗R3 およびR4 とはトランジスタQ5 を含む
重み付け定電流源を構成する。
12はカレントスイッチS4 を構成し、トランジスタQ14
およびQ15はカレントスイッチS5 を構成する。また、
トランジスタQ13と抵抗R1 およびR2 とはトランジス
タQ4 を含む重み付け定電流源を構成し、トランジスタ
Q16と抵抗R3 およびR4 とはトランジスタQ5 を含む
重み付け定電流源を構成する。
【0017】さらに、トランジスタQ17およびQ18と抵
抗R5 〜R8 は、トランジスタQ13およびQ16のベース
エミッタ間電圧VBEの差によるオフセットの発生を補正
するためのVBE補正回路を構成する。なお、このVBE補
正回路については、本発明者のうちの1人によって既に
提案されている(特願平2−224913号平成2年8
月27日出願参照) 。
抗R5 〜R8 は、トランジスタQ13およびQ16のベース
エミッタ間電圧VBEの差によるオフセットの発生を補正
するためのVBE補正回路を構成する。なお、このVBE補
正回路については、本発明者のうちの1人によって既に
提案されている(特願平2−224913号平成2年8
月27日出願参照) 。
【0018】本実施例においては、演算増幅器A2 の出
力をトランジスタQ19およびQ20による二つのエミッタ
ホロワに分け、それぞれのエミッタホロワの出力を上位
ビット1〜4のバイアスならびに下位ビット5〜8のバ
イアスとしたものである。そして、トランジスタQ19と
Q20のベース間に接続した抵抗Rによって、ビット4
(トランジスタQ13)とビット5(トランジスタQ16)
の出力電流比を2:1に補正するようにしたものであ
る。
力をトランジスタQ19およびQ20による二つのエミッタ
ホロワに分け、それぞれのエミッタホロワの出力を上位
ビット1〜4のバイアスならびに下位ビット5〜8のバ
イアスとしたものである。そして、トランジスタQ19と
Q20のベース間に接続した抵抗Rによって、ビット4
(トランジスタQ13)とビット5(トランジスタQ16)
の出力電流比を2:1に補正するようにしたものであ
る。
【0019】図2において、ビット4とビット5の出力
電流IC1とIC4の比を求める。
電流IC1とIC4の比を求める。
【0020】抵抗R2 およびR4 の両端の電圧をV1お
よびV2 とすると、 V1 =R2 (IC1+2IB1) (1) V2 =R4 (IC4+2IB4) (2)
よびV2 とすると、 V1 =R2 (IC1+2IB1) (1) V2 =R4 (IC4+2IB4) (2)
【0021】また、演算増幅器A2 の出力電圧Vは、 V=V1 +VBE13+IB1R1 −IB1R6 −VBE17+VBE19 (3) V=V2 +VBE16+IB4R3 −IB4R8 −VBE18+VBE20+iB R(4)
【0022】また、 VBE19≒VBE20 (5) IB4≒iB (6)
【0023】ただし、IB1はトランジスタQ11、Q13お
よびQ17のベース電流、IB4はトランジスタQ14、Q16
およびQ18のベース電流、VBE13、VBE16、VBE17、V
BE18、VBE19およびVBE20はそれぞれトランジスタ
Q13、Q16、Q17、Q18、Q19およびQ20のベースエミ
ッタ間順方向電圧、ならびにiB はトランジスタQ19お
よびQ20のベース電流である。
よびQ17のベース電流、IB4はトランジスタQ14、Q16
およびQ18のベース電流、VBE13、VBE16、VBE17、V
BE18、VBE19およびVBE20はそれぞれトランジスタ
Q13、Q16、Q17、Q18、Q19およびQ20のベースエミ
ッタ間順方向電圧、ならびにiB はトランジスタQ19お
よびQ20のベース電流である。
【0024】式(1) 〜式(6) より、 IC1/IC4=(1+2IB1/IC1)-1{2+IB4/IC4・(4+R/R2 )} =(1+2/β1 )-1{2+1/β4 ・(4+R/R2 )} ≒2+〔4(1/β4 −4/β1 )+R/R2 (1/β4 −2/β 1 β4 )−8/β1 β4 〕 (7)
【0025】ただし、β1 およびβ4 はそれぞれトラン
ジスタQ13およびQ16のエミッタ接地電流増幅率であ
る。
ジスタQ13およびQ16のエミッタ接地電流増幅率であ
る。
【0026】式(7) において、〔 〕で囲んだ第二項は
オフセット部分であり、式(7) から明らかなように抵抗
Rの値を調整することによって零にすることができる。
すなわち、抵抗Rの値を適切に定めることにより、ビッ
ト4とビット5の出力電流比を2:1に補正することが
できる。
オフセット部分であり、式(7) から明らかなように抵抗
Rの値を調整することによって零にすることができる。
すなわち、抵抗Rの値を適切に定めることにより、ビッ
ト4とビット5の出力電流比を2:1に補正することが
できる。
【0027】いま、β1 =82、β4 =91、R2 =10KΩ
とし、オフセット部分が零になる抵抗Rの値を求めると
R=5.6 KΩとなる。さらにトランジスタのパラメータ
のばらつきを考慮したシミュレーションを行って最終的
には図2に示すように5KΩとした。この場合、IC1≒
800 μA、IC4≒ 400μAとなった。
とし、オフセット部分が零になる抵抗Rの値を求めると
R=5.6 KΩとなる。さらにトランジスタのパラメータ
のばらつきを考慮したシミュレーションを行って最終的
には図2に示すように5KΩとした。この場合、IC1≒
800 μA、IC4≒ 400μAとなった。
【0028】式(7) において、抵抗Rによる補正を行わ
ない場合にはIC1/IC4≒1.85であるが、R=5KΩと
するとIC1/IC4≒1.999 ≒2に改善された。さらに、
シミュレーションの結果によれば、このオフセットの改
善によって、ビット5の出力電流の温度ドリフトも−16
ppm/℃から−8ppm/℃に改善されることが分かった。
ない場合にはIC1/IC4≒1.85であるが、R=5KΩと
するとIC1/IC4≒1.999 ≒2に改善された。さらに、
シミュレーションの結果によれば、このオフセットの改
善によって、ビット5の出力電流の温度ドリフトも−16
ppm/℃から−8ppm/℃に改善されることが分かった。
【0029】なお、以上説明した実施例においては、重
み付け定電流源を上位ビットのグループと、下位ビット
のグループの二つに分けた場合について説明したけれど
も、要求される精度に応じて、三つ以上のグループに分
けて、同様に処理することができる。
み付け定電流源を上位ビットのグループと、下位ビット
のグループの二つに分けた場合について説明したけれど
も、要求される精度に応じて、三つ以上のグループに分
けて、同様に処理することができる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
例えば、重み付け定電流源を上位ビットと下位ビットの
二つのグループに分け、別々に所定のバイアス電圧を供
給することにより、定電流源用トランジスタのコレクタ
電流密度の差に基づくオフセットの発生を抑え、温度ド
リフトを抑止した高精度の電流出力形のディジタルアナ
ログ変換器を得ることができ、その効果は大である。
例えば、重み付け定電流源を上位ビットと下位ビットの
二つのグループに分け、別々に所定のバイアス電圧を供
給することにより、定電流源用トランジスタのコレクタ
電流密度の差に基づくオフセットの発生を抑え、温度ド
リフトを抑止した高精度の電流出力形のディジタルアナ
ログ変換器を得ることができ、その効果は大である。
【図1】 本発明の一実施例の要部を示す構成図。
【図2】 図1の部分詳細回路図。
【図3】 従来例の要部を示す構成図。
1 重み付け定電流源 2、2a 基準電流源回路 3 スイッチ制御回路 4 出力回路 A1 、A2 演算増幅器 GND 接地電位 I0 基準電流 Q1 〜Q8 、Q11〜Q20、QREF トランジスタ R、R1 〜R10 抵抗 RIN 入力抵抗 S1 〜S8 カレントスイッチ VCC 正電源 VEE 負電源 VREF 基準電圧
Claims (1)
- 【請求項1】 複数ビットのディジタルデータ入力に応
じてスイッチングを行う複数のカレントスイッチと、 前記カレントスイッチによりその出力がスイッチングさ
れる複数のトランジスタで構成され、電流値に重み付け
がなされた複数の電流を生成する重み付け定電流源とを
備えたディジタルアナログ変換器において、 前記重み付け定電流源を複数のグループに分け、この分
けられたグループ間の隣り合う重み付け定電流源の出力
電流の比が所定の値を保持するように設定された各グル
ープごとのバイアス電圧を発生し、各グループに対して
供給する基準電流源回路を備えたことを特徴とするディ
ジタルアナログ変換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10634691A JPH05102856A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | デイジタルアナログ変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10634691A JPH05102856A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | デイジタルアナログ変換器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05102856A true JPH05102856A (ja) | 1993-04-23 |
Family
ID=14431251
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10634691A Pending JPH05102856A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | デイジタルアナログ変換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05102856A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015154097A (ja) * | 2014-02-10 | 2015-08-24 | 株式会社ソシオネクスト | デジタルアナログ変換回路、デジタルアナログ変換回路の補正方法 |
-
1991
- 1991-03-28 JP JP10634691A patent/JPH05102856A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015154097A (ja) * | 2014-02-10 | 2015-08-24 | 株式会社ソシオネクスト | デジタルアナログ変換回路、デジタルアナログ変換回路の補正方法 |
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