JPH05268097A - D/a変換器、及びオーバーサンプルa/d変換器 - Google Patents
D/a変換器、及びオーバーサンプルa/d変換器Info
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- JPH05268097A JPH05268097A JP9475092A JP9475092A JPH05268097A JP H05268097 A JPH05268097 A JP H05268097A JP 9475092 A JP9475092 A JP 9475092A JP 9475092 A JP9475092 A JP 9475092A JP H05268097 A JPH05268097 A JP H05268097A
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- capacitance
- local
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、容量アレイを構成する単位
容量の相対バラツキの影響による出力の線形性歪の小さ
なD/A変換器を提供することである。 【構成】 入力ディジタル信号の上位ビット側に対応さ
れる容量アレイCaryと、その下位ビット側に対応さ
れる抵抗ストリングRstrとを有する。容量アレイ
は、相互に容量値に重み付けをしていない複数個の単位
容量CR1,CR2,C3〜C16によって構成され、
正側出力用の単位容量CR1,C10〜C16(プリチ
ャージ時に下部電極はGNDに接続)と負側出力用の単
位容量CR2,C3〜C9(プリチャージ時に下部電極
はVrefに接続)とを別々に設けてある。このD/A
変換器は、入力デ−タDoutが大きくなるに従って単
位容量を一つづつ積み上げるように電荷を加算してD/
A変換動作される。
容量の相対バラツキの影響による出力の線形性歪の小さ
なD/A変換器を提供することである。 【構成】 入力ディジタル信号の上位ビット側に対応さ
れる容量アレイCaryと、その下位ビット側に対応さ
れる抵抗ストリングRstrとを有する。容量アレイ
は、相互に容量値に重み付けをしていない複数個の単位
容量CR1,CR2,C3〜C16によって構成され、
正側出力用の単位容量CR1,C10〜C16(プリチ
ャージ時に下部電極はGNDに接続)と負側出力用の単
位容量CR2,C3〜C9(プリチャージ時に下部電極
はVrefに接続)とを別々に設けてある。このD/A
変換器は、入力デ−タDoutが大きくなるに従って単
位容量を一つづつ積み上げるように電荷を加算してD/
A変換動作される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、D/A変換器、更には
これを利用したオ−バ−サンプルA/D変換器に係り、
例えば、ディジタル信号処理を主体とするアナログディ
ジタル混載LSIとしてのISDN用エコ−キャンセラ
型伝送装置に適用して有効な技術に関するものである。
これを利用したオ−バ−サンプルA/D変換器に係り、
例えば、ディジタル信号処理を主体とするアナログディ
ジタル混載LSIとしてのISDN用エコ−キャンセラ
型伝送装置に適用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】大規模なアナログディジタル混載LSI
に適したA/D変換器として、オ−バ−サンプルA/D
変換器を使用することができる。従来から各種オ−バ−
サンプルA/D変換器が実用化されているが、補間型オ
−バ−サンプルA/D変換器は、演算増幅器等のアナロ
グ要素回路に対する要求性能が緩和されるため低消費電
力化に有利であり、特にバッテリ駆動若しくは商用回線
からの給電で動作されるような低消費電力動作が要求さ
れる用途などで使用される。
に適したA/D変換器として、オ−バ−サンプルA/D
変換器を使用することができる。従来から各種オ−バ−
サンプルA/D変換器が実用化されているが、補間型オ
−バ−サンプルA/D変換器は、演算増幅器等のアナロ
グ要素回路に対する要求性能が緩和されるため低消費電
力化に有利であり、特にバッテリ駆動若しくは商用回線
からの給電で動作されるような低消費電力動作が要求さ
れる用途などで使用される。
【0003】本発明者が検討した補間型オ−バ−サンプ
ルA/D変換器として例えば図4に示すものを挙げるこ
とができる。これは、予測器としてのアナログ積分器1
0、比較器11、予測器としてのディジタル積分器1
2、及び複数ビット精度の局部D/A変換器13でル−
プを構成する。また斯るループには積分器が二つあるた
め、そのル−プを安定化するために2次帰還ル−プのU
(Z)14を追加している。
ルA/D変換器として例えば図4に示すものを挙げるこ
とができる。これは、予測器としてのアナログ積分器1
0、比較器11、予測器としてのディジタル積分器1
2、及び複数ビット精度の局部D/A変換器13でル−
プを構成する。また斯るループには積分器が二つあるた
め、そのル−プを安定化するために2次帰還ル−プのU
(Z)14を追加している。
【0004】上記局部D/A変換器13としては図12
に示されるものがある。これは、入力信号Vinと局部
D/A変換器13の出力との差分をとって積分を行なう
回路を一つの演算増幅器20を用いたスイッチトキャパ
シタ回路で実現している。同図に示される局部D/A変
換器13は、上位4ビットを容量アレイで分担し、下位
3ビットを抵抗ストリングを用いた分割電圧を容量で結
合した、スイッチトキャパシタ型の回路構成としてい
る。ここで、局部D/A変換器の入力ディジタルデ−タ
Doutは2の補数を用い、容量には2のべき乗の重み
付けを行って2の補数のデ−タに対応させている。ま
た、前記2次帰還ル−プ14の出力もそのD/A変換器
部13でアナログ的に加算している。
に示されるものがある。これは、入力信号Vinと局部
D/A変換器13の出力との差分をとって積分を行なう
回路を一つの演算増幅器20を用いたスイッチトキャパ
シタ回路で実現している。同図に示される局部D/A変
換器13は、上位4ビットを容量アレイで分担し、下位
3ビットを抵抗ストリングを用いた分割電圧を容量で結
合した、スイッチトキャパシタ型の回路構成としてい
る。ここで、局部D/A変換器の入力ディジタルデ−タ
Doutは2の補数を用い、容量には2のべき乗の重み
付けを行って2の補数のデ−タに対応させている。ま
た、前記2次帰還ル−プ14の出力もそのD/A変換器
部13でアナログ的に加算している。
【0005】このような補間型オ−バ−サンプルA/D
変換器の従来技術としては、例えば特公昭60−150
327号や特公昭63−254826号に記載のものが
ある。
変換器の従来技術としては、例えば特公昭60−150
327号や特公昭63−254826号に記載のものが
ある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、容量アレ
イで2の補数に対応した重み付けを行なっている局部D
/A変換器について検討したところ、以下の問題点のあ
ることを見い出した。すなわち、2の補数に対応して重
み付けされた容量C,2C,4C,8Cの値に相対バラ
ツキがあると、零クロス点に歪が集中してしまう。例え
ば、+零(+ゼロ)出力のときには局部D/A変換器の
入力デ−タDoutは全ビット零であり、容量アレイの
容量素子を通しての電荷移動はない。一方、−零(−ゼ
ロ)出力のときには局部D/A変換器の入力デ−タDo
utは全ビット1であり、図12の容量8Cからの負の
電荷と容量4C,2C,Cからの正の電荷が相殺されて
零出力となる。この−零出力のときの電荷移動量は、局
部D/A変換器の動作上最大になっている。したがっ
て、このとき、4C+2C+1C+1C(=8C)の容
量値と最上位の8Cの容量値に差があると、−零出力の
出力値が+零出力の出力値に対して無視し得ないほど大
きく異なることになり、結果として零点で線形性に歪を
生ずる。この容量アレイの構成に起因する局部D/A変
換器の線形性歪は、A/D変換器のS/N特性を劣化さ
せる。
イで2の補数に対応した重み付けを行なっている局部D
/A変換器について検討したところ、以下の問題点のあ
ることを見い出した。すなわち、2の補数に対応して重
み付けされた容量C,2C,4C,8Cの値に相対バラ
ツキがあると、零クロス点に歪が集中してしまう。例え
ば、+零(+ゼロ)出力のときには局部D/A変換器の
入力デ−タDoutは全ビット零であり、容量アレイの
容量素子を通しての電荷移動はない。一方、−零(−ゼ
ロ)出力のときには局部D/A変換器の入力デ−タDo
utは全ビット1であり、図12の容量8Cからの負の
電荷と容量4C,2C,Cからの正の電荷が相殺されて
零出力となる。この−零出力のときの電荷移動量は、局
部D/A変換器の動作上最大になっている。したがっ
て、このとき、4C+2C+1C+1C(=8C)の容
量値と最上位の8Cの容量値に差があると、−零出力の
出力値が+零出力の出力値に対して無視し得ないほど大
きく異なることになり、結果として零点で線形性に歪を
生ずる。この容量アレイの構成に起因する局部D/A変
換器の線形性歪は、A/D変換器のS/N特性を劣化さ
せる。
【0007】本発明の目的は、容量アレイを構成する単
位容量の相対バラツキの影響による出力の線形性歪の小
さなD/A変換器を提供することにある。本発明の別の
目的は、その様なD/A変換器を適用して高精度のA/
D変換を実現できるオーバーサンプルA/D変換器を提
供することである。
位容量の相対バラツキの影響による出力の線形性歪の小
さなD/A変換器を提供することにある。本発明の別の
目的は、その様なD/A変換器を適用して高精度のA/
D変換を実現できるオーバーサンプルA/D変換器を提
供することである。
【0008】本発明の前記並びにその他の目的と新規な
特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるで
あろう。
特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるで
あろう。
【0009】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記
の通りである。
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記
の通りである。
【0010】すなわち、入力ディジタル信号の上位ビッ
ト側に対応される容量アレイと、その下位ビット側に対
応される抵抗ストリングとを有し、それら容量アレイ及
び抵抗ストリングの状態に応じた電荷再配分によってデ
ィジタル信号をアナログ信号に変換する、スイッチトキ
ャパシタ型のD/A変換器において、相互に容量値に重
み付けをしていない複数個の単位容量によって容量アレ
イを構成し、入力デ−タが大きくなるに従って単位容量
を一つづつ積み上げるように電荷を加算してD/A変換
動作させるようにD/A変換器を構成するものである。
ト側に対応される容量アレイと、その下位ビット側に対
応される抵抗ストリングとを有し、それら容量アレイ及
び抵抗ストリングの状態に応じた電荷再配分によってデ
ィジタル信号をアナログ信号に変換する、スイッチトキ
ャパシタ型のD/A変換器において、相互に容量値に重
み付けをしていない複数個の単位容量によって容量アレ
イを構成し、入力デ−タが大きくなるに従って単位容量
を一つづつ積み上げるように電荷を加算してD/A変換
動作させるようにD/A変換器を構成するものである。
【0011】上記D/A変換器は、オーバーサンプルA
/D変換器における局部D/A変換器として採用する。
オーバーサンプルA/D変換器は、入力アナログ信号と
前記局部D/A変換器の出力との差分を採り、これをア
ナログ積分回路で積分し、その積分結果に基づく値を比
較回路で所定のしきい値と比較し、その比較結果に基づ
いてディジタル回路でディジタル信号を形成し、該ディ
ジタル信号を前記局部D/A変換器に供給して帰還ルー
プを構成する。
/D変換器における局部D/A変換器として採用する。
オーバーサンプルA/D変換器は、入力アナログ信号と
前記局部D/A変換器の出力との差分を採り、これをア
ナログ積分回路で積分し、その積分結果に基づく値を比
較回路で所定のしきい値と比較し、その比較結果に基づ
いてディジタル回路でディジタル信号を形成し、該ディ
ジタル信号を前記局部D/A変換器に供給して帰還ルー
プを構成する。
【0012】D/A変換器の入力信号の正負を判定して
容量アレに対するプリチャ−ジの極性を切替える必要を
なくして、D/A変換器の動作タイミングマ−ジンを改
善するには、正側出力用の単位容量と負側出力用の単位
容量とを別々に設けて容量アレイを構成する。
容量アレに対するプリチャ−ジの極性を切替える必要を
なくして、D/A変換器の動作タイミングマ−ジンを改
善するには、正側出力用の単位容量と負側出力用の単位
容量とを別々に設けて容量アレイを構成する。
【0013】単位容量の電荷を加算する点での出力の連
続性を保証し、局部D/A変換器の線形性を改善して高
精度化を図るには、下位ビットに相当する抵抗ストリン
グスからの電荷を加算する単位容量を信号レベルに応じ
て移動させるようにするとよい。
続性を保証し、局部D/A変換器の線形性を改善して高
精度化を図るには、下位ビットに相当する抵抗ストリン
グスからの電荷を加算する単位容量を信号レベルに応じ
て移動させるようにするとよい。
【0014】スイッチング時のフィ−ドスル−ノイズの
影響を低減し、局部D/A変換器の線形性を改善して高
精度化を図るには、入力信号と局部D/A変換器出力の
加算並びに積分を行なうスイッチトキャパシタ回路部に
おいて、スイッチングのタイミングを後段から行なうよ
うにする。
影響を低減し、局部D/A変換器の線形性を改善して高
精度化を図るには、入力信号と局部D/A変換器出力の
加算並びに積分を行なうスイッチトキャパシタ回路部に
おいて、スイッチングのタイミングを後段から行なうよ
うにする。
【0015】局部D/A変換器の線形性を劣化させる要
因である単位容量の相対バラツキを低減し局部D/A変
換器の線形性を改善して高精度化を図るには、使用する
単位容量の周囲をダミ−の単位容量で取り囲んで、実際
に使用される単位容量の密度をレイアウト上均一化す
る。
因である単位容量の相対バラツキを低減し局部D/A変
換器の線形性を改善して高精度化を図るには、使用する
単位容量の周囲をダミ−の単位容量で取り囲んで、実際
に使用される単位容量の密度をレイアウト上均一化す
る。
【0016】
【作用】上記した手段によれば、まず零点において、+
零でも−零でも電荷の移動がないので出力の連続性が保
たれ、線形性歪は発生しない。D/A変換器の最小セグ
メントは、単位容量を介して、抵抗ストリングによる電
圧分割数で線形に分割されている。入力デ−タが大きく
なりこの最小セグメントを越えると、新たにもうひとつ
の単位容量による電荷が加算される。さらに入力デ−タ
が大きくなると、それに比例して、電荷が移動する容量
の数を1つずつ積み上げていくように動作される。
零でも−零でも電荷の移動がないので出力の連続性が保
たれ、線形性歪は発生しない。D/A変換器の最小セグ
メントは、単位容量を介して、抵抗ストリングによる電
圧分割数で線形に分割されている。入力デ−タが大きく
なりこの最小セグメントを越えると、新たにもうひとつ
の単位容量による電荷が加算される。さらに入力デ−タ
が大きくなると、それに比例して、電荷が移動する容量
の数を1つずつ積み上げていくように動作される。
【0017】これにより、零点で歪はなく、また容量は
1つずつ積み上げられるので、その変化点での歪は単位
容量同志の相対バラツキ分のみであり最小化でき、歪が
特定の点に集中するようなことはない。このことが、D
/A変換器の線形歪を非常に小さくする。
1つずつ積み上げられるので、その変化点での歪は単位
容量同志の相対バラツキ分のみであり最小化でき、歪が
特定の点に集中するようなことはない。このことが、D
/A変換器の線形歪を非常に小さくする。
【0018】そのようなD/A変換器を、補間型オ−バ
−サンプルA/D変換器の中の局部D/A変換器として
使用することにより、高精度なA/D変換器を実現す
る。
−サンプルA/D変換器の中の局部D/A変換器として
使用することにより、高精度なA/D変換器を実現す
る。
【0019】
【実施例】図2には本発明の一実施例に係るA/D変換
器を適用したエコ−キャンセラLSIの一例ブロック構
成図が示されている。このエコーキャンセラLSI1
は、有線又は無線などによる通信用端末装置に利用さ
れ、送信と受信とを並行して全二重で行うとき、送信側
から受信側に回り込んでくるエコー成分を除去するため
に用いられる。該エコーキャンセラLSI1は、送信デ
ータを送信符号発生回路2でD/A変換し、これをライ
ンドライバ3で増幅して、ハイブリッドトランス4から
加入者線5に送出す。一方、加入者線5からの受信信号
は、プレフィルタ6で高域雑音成分が抑制され、さらに
A/D変換器7に供給されてディジタル信号に変換され
る。本実施例に従えば前記A/D変換器7はオーバーサ
ンプルA/D変換器とされ、その出力は、移動平均フィ
ルタとしてのデシメータ8によってA/D変換器7のサ
ンプリングクロック信号にしたがった複数ビットのディ
ジタル信号にされる。同図においてディジタル信号処理
部9は、特に制限されないが、トランスバーサル型の適
応フィルタを構成する。前記デシメータ8の出力に対し
ては、そのディジタル信号処理部9からのフィルタ出力
によってエコー成分が除去され、これが受信データとし
て後段に伝達される。
器を適用したエコ−キャンセラLSIの一例ブロック構
成図が示されている。このエコーキャンセラLSI1
は、有線又は無線などによる通信用端末装置に利用さ
れ、送信と受信とを並行して全二重で行うとき、送信側
から受信側に回り込んでくるエコー成分を除去するため
に用いられる。該エコーキャンセラLSI1は、送信デ
ータを送信符号発生回路2でD/A変換し、これをライ
ンドライバ3で増幅して、ハイブリッドトランス4から
加入者線5に送出す。一方、加入者線5からの受信信号
は、プレフィルタ6で高域雑音成分が抑制され、さらに
A/D変換器7に供給されてディジタル信号に変換され
る。本実施例に従えば前記A/D変換器7はオーバーサ
ンプルA/D変換器とされ、その出力は、移動平均フィ
ルタとしてのデシメータ8によってA/D変換器7のサ
ンプリングクロック信号にしたがった複数ビットのディ
ジタル信号にされる。同図においてディジタル信号処理
部9は、特に制限されないが、トランスバーサル型の適
応フィルタを構成する。前記デシメータ8の出力に対し
ては、そのディジタル信号処理部9からのフィルタ出力
によってエコー成分が除去され、これが受信データとし
て後段に伝達される。
【0020】図3には前記A/D変換器7の一例ブロッ
ク図が示される。同図に示されるA/D変換器7は、特
に制限されないが、補間型のオーバーサンプルA/D変
換器であり、予測器であるアナログ積分器10、比較器
11、予測器であるディジタル積分器12、及び複数ビ
ット精度のD/A変換器(局部D/A変換器)13でル
−プを構成する。このループの中にはアナログ積分器1
0とディジタル積分器12の合計2個の積分器があるた
め、発振したりしないようにそのル−プを安定化するた
めにU(Z)14により2次帰還ル−プを追加してい
る。このA/D変換器7は、アナログ入力電圧Vinと
局部D/A変換器13の出力電圧との差電圧をアナログ
積分器10で積分し(誤差積分)、その積分結果を比較
器11で量子化して、更にその結果をディジタル積分器
12で積分する。このディジタル積分器12の出力は再
び局部D/A変換器13に帰還される。この一連の帰還
ループは、局部D/A変換器13の出力をアナログ入力
電圧Vinに追従させるようなフィードバック系を形成
し、ディジタル積分器12の出力が当該A/D変換器7
の出力Doutとして取り出される。このような補間型
のオ−バ−サンプルA/D変換器は、予測器と複数ビッ
ト精度の局部D/A変換器13を使用することにより、
入力信号との差分であるアナログ信号振幅を小さくで
き、アナログ積分回路10の演算増幅器や比較器11等
のアナログ要素回路の動作が比較的低速でも済むように
なり、回路の実現が容易になるという特徴点を有する。
尚、積分回路10,12などの特性は伝達関数によって
表されている。
ク図が示される。同図に示されるA/D変換器7は、特
に制限されないが、補間型のオーバーサンプルA/D変
換器であり、予測器であるアナログ積分器10、比較器
11、予測器であるディジタル積分器12、及び複数ビ
ット精度のD/A変換器(局部D/A変換器)13でル
−プを構成する。このループの中にはアナログ積分器1
0とディジタル積分器12の合計2個の積分器があるた
め、発振したりしないようにそのル−プを安定化するた
めにU(Z)14により2次帰還ル−プを追加してい
る。このA/D変換器7は、アナログ入力電圧Vinと
局部D/A変換器13の出力電圧との差電圧をアナログ
積分器10で積分し(誤差積分)、その積分結果を比較
器11で量子化して、更にその結果をディジタル積分器
12で積分する。このディジタル積分器12の出力は再
び局部D/A変換器13に帰還される。この一連の帰還
ループは、局部D/A変換器13の出力をアナログ入力
電圧Vinに追従させるようなフィードバック系を形成
し、ディジタル積分器12の出力が当該A/D変換器7
の出力Doutとして取り出される。このような補間型
のオ−バ−サンプルA/D変換器は、予測器と複数ビッ
ト精度の局部D/A変換器13を使用することにより、
入力信号との差分であるアナログ信号振幅を小さくで
き、アナログ積分回路10の演算増幅器や比較器11等
のアナログ要素回路の動作が比較的低速でも済むように
なり、回路の実現が容易になるという特徴点を有する。
尚、積分回路10,12などの特性は伝達関数によって
表されている。
【0021】図4には図3のA/D変換器7の更に詳細
な回路図が示される。図4において入力信号Vinと局
部D/A変換器13の出力との差分をとって、アナログ
積分回路10で積分を行なう回路は、1つの演算増幅器
20を用いたスイッチトキャパシタ回路で実現してい
る。局部D/A変換器13は、その詳細を図1にしたが
って後で説明するが、上位4ビットを容量アレイで分担
し、下位3ビットを抵抗ストリングを用いた分割電圧を
容量で結合した、スイッチトキャパシタ型の回路で構成
される。2次帰還ル−プ14の出力は局部D/A変換器
13でアナログ的に加算されている。
な回路図が示される。図4において入力信号Vinと局
部D/A変換器13の出力との差分をとって、アナログ
積分回路10で積分を行なう回路は、1つの演算増幅器
20を用いたスイッチトキャパシタ回路で実現してい
る。局部D/A変換器13は、その詳細を図1にしたが
って後で説明するが、上位4ビットを容量アレイで分担
し、下位3ビットを抵抗ストリングを用いた分割電圧を
容量で結合した、スイッチトキャパシタ型の回路で構成
される。2次帰還ル−プ14の出力は局部D/A変換器
13でアナログ的に加算されている。
【0022】図1には局部D/A変換器13の詳細な一
実施例回路が示されている。先ず前記アナログ積分回路
10側において、S1乃至S6はクロック信号φ1C,
φ2B,φ1B,φ2A,φ1Aによって制御されるス
イッチ、Ci,Csは容量素子である。特に制限されな
いが、容量素子Ci,Csは、単位容量をCとすると8
Cの容量値を持つ。尚、図1における記号,,は
図4における対応記号のノードに接続されることを意味
する。
実施例回路が示されている。先ず前記アナログ積分回路
10側において、S1乃至S6はクロック信号φ1C,
φ2B,φ1B,φ2A,φ1Aによって制御されるス
イッチ、Ci,Csは容量素子である。特に制限されな
いが、容量素子Ci,Csは、単位容量をCとすると8
Cの容量値を持つ。尚、図1における記号,,は
図4における対応記号のノードに接続されることを意味
する。
【0023】局部D/A変換器13の抵抗ストリングR
strは、基準電圧Vrefと接地電圧GNDとの間に
直列接続された夫々抵抗値の等しい8個の抵抗素子R
と、8個の抵抗素子Rによって夫々分圧された電圧を選
択的に伝達するための8個のスイッチDとによって構成
される。
strは、基準電圧Vrefと接地電圧GNDとの間に
直列接続された夫々抵抗値の等しい8個の抵抗素子R
と、8個の抵抗素子Rによって夫々分圧された電圧を選
択的に伝達するための8個のスイッチDとによって構成
される。
【0024】局部D/A変換器13の容量アレイCar
yは、負側用としてCR2並びにC3乃至C9で示され
る8個の容量素子と、正側用としてCR1並びにC10
乃至C16で示される8個の容量素子とを有する。容量
素子CR1,CR2,C3乃至C16の上部電極は演算
増幅回路20の反転入力端子の共通接続されている。負
側用の容量素子C3乃至C9の夫々の下部電極は、スイ
ッチAを介して基準電圧Vrefに接続されると共に、
スイッチBを介して接地電圧GNDに接続される。一
方、正側用の容量素子C10乃至C16の夫々の下部電
極は、スイッチBを介して基準電圧Vrefに接続され
ると共に、スイッチAを介して接地電位GNDに接続さ
れる。更に容量素子CR2の下部電極はスイッチAを介
して基準電圧Vrefに接続され、容量素子CR1の下
部電極はスイッチAを介して接地電圧GNDに接続され
る。容量アレイCaryと抵抗ストリングRstrとの
接続は、容量素子CR1,CR2の下部電極に結合され
たスイッチBを介して行われる。容量アレイCaryを
構成する夫々の抵抗素子CR1,CR2,C3乃至C1
6は全て単位容量Cとされる。このように本実施例にお
ける容量アレイCaryは、正側並びに負側別々に容量
素子を用意し、それら容量素子には個々に重みを付けず
に構成されている。図1において30は、7ビットのA
/D変換出力Doutをデコードして前記スイッチA,
B,Dの制御信号φSを生成するデコード回路である。
制御信号φSの出力タイミングは後述するプリチャージ
動作と積分動作とに応じてクロック信号φ1C,φ2B
に同期される。特に制限されないが、制御信号φSは合
計40個のスイッチA,B,Dに一対一対応で総計40
本設けられている。
yは、負側用としてCR2並びにC3乃至C9で示され
る8個の容量素子と、正側用としてCR1並びにC10
乃至C16で示される8個の容量素子とを有する。容量
素子CR1,CR2,C3乃至C16の上部電極は演算
増幅回路20の反転入力端子の共通接続されている。負
側用の容量素子C3乃至C9の夫々の下部電極は、スイ
ッチAを介して基準電圧Vrefに接続されると共に、
スイッチBを介して接地電圧GNDに接続される。一
方、正側用の容量素子C10乃至C16の夫々の下部電
極は、スイッチBを介して基準電圧Vrefに接続され
ると共に、スイッチAを介して接地電位GNDに接続さ
れる。更に容量素子CR2の下部電極はスイッチAを介
して基準電圧Vrefに接続され、容量素子CR1の下
部電極はスイッチAを介して接地電圧GNDに接続され
る。容量アレイCaryと抵抗ストリングRstrとの
接続は、容量素子CR1,CR2の下部電極に結合され
たスイッチBを介して行われる。容量アレイCaryを
構成する夫々の抵抗素子CR1,CR2,C3乃至C1
6は全て単位容量Cとされる。このように本実施例にお
ける容量アレイCaryは、正側並びに負側別々に容量
素子を用意し、それら容量素子には個々に重みを付けず
に構成されている。図1において30は、7ビットのA
/D変換出力Doutをデコードして前記スイッチA,
B,Dの制御信号φSを生成するデコード回路である。
制御信号φSの出力タイミングは後述するプリチャージ
動作と積分動作とに応じてクロック信号φ1C,φ2B
に同期される。特に制限されないが、制御信号φSは合
計40個のスイッチA,B,Dに一対一対応で総計40
本設けられている。
【0025】前記クロック信号φ1A,φ1B,φ1
C,φ2A,φ2Bは、入力信号Vinの周波数に比べ
て高周波のクロック信号である。クロック信号φ1A,
φ1B,φ1Cとクロック信号φ2A,φ2Bとは、ノ
ンオ−バ−ラップにされている。図5にはそのクロック
信号φ1A,φ1B,φ1C,φ2A,φ2Bの波形が
示されている。
C,φ2A,φ2Bは、入力信号Vinの周波数に比べ
て高周波のクロック信号である。クロック信号φ1A,
φ1B,φ1Cとクロック信号φ2A,φ2Bとは、ノ
ンオ−バ−ラップにされている。図5にはそのクロック
信号φ1A,φ1B,φ1C,φ2A,φ2Bの波形が
示されている。
【0026】図5においてクロック信号φ2A,φ2B
のハイレベル期間はプリチャ−ジのタイミングとされ
る。このプリチャージタイミングでは、入力容量素子C
s(8C)の下部電極がVB(アナログ信号のグランド
電位)に接続される。そして局部D/A変換器13の負
側の容量素子CR2,C3〜C9(夫々単位容量Cを持
つ)は基準電圧Vrefに接続され、正側の容量素子C
R1,C10〜C16(夫々単位容量Cを持つ)は接地
電圧GNDに接続される。この制御はクロック信号φ2
Bに同期して前記デコード回路から出力される制御信号
φSによって行われる。このときアナログ積分器10の
積分容量素子Ci(8C)はスイッチS3,S4によっ
て切り離されており、演算増幅器20はボルテ−ジフォ
ロアとして機能され、これにより、入力容量素子Csと
局部D/A変換器13の容量素子CR1,CR2,C3
〜C16の上部電極にはアナロググランド電位VBが給
電される。プリチャ−ジ終了のスイッチングタイミング
は、クロック信号φ2Aで演算増幅器20の帰還スイッ
チS5を先にオフし、その後でクロック信号φ2Bによ
り局部D/A変換器13と入力容量素子Csのプリチャ
−ジスイッチS2をオフする。このように、先に演算増
幅器20の帰還スイッチS5をオフすることにより、局
部D/A変換器13のスイッチA,B,Dがオフすると
きに発生するフィ−ドスル−ノイズの影響を小さくする
ことができる。
のハイレベル期間はプリチャ−ジのタイミングとされ
る。このプリチャージタイミングでは、入力容量素子C
s(8C)の下部電極がVB(アナログ信号のグランド
電位)に接続される。そして局部D/A変換器13の負
側の容量素子CR2,C3〜C9(夫々単位容量Cを持
つ)は基準電圧Vrefに接続され、正側の容量素子C
R1,C10〜C16(夫々単位容量Cを持つ)は接地
電圧GNDに接続される。この制御はクロック信号φ2
Bに同期して前記デコード回路から出力される制御信号
φSによって行われる。このときアナログ積分器10の
積分容量素子Ci(8C)はスイッチS3,S4によっ
て切り離されており、演算増幅器20はボルテ−ジフォ
ロアとして機能され、これにより、入力容量素子Csと
局部D/A変換器13の容量素子CR1,CR2,C3
〜C16の上部電極にはアナロググランド電位VBが給
電される。プリチャ−ジ終了のスイッチングタイミング
は、クロック信号φ2Aで演算増幅器20の帰還スイッ
チS5を先にオフし、その後でクロック信号φ2Bによ
り局部D/A変換器13と入力容量素子Csのプリチャ
−ジスイッチS2をオフする。このように、先に演算増
幅器20の帰還スイッチS5をオフすることにより、局
部D/A変換器13のスイッチA,B,Dがオフすると
きに発生するフィ−ドスル−ノイズの影響を小さくする
ことができる。
【0027】図5においてクロック信号φ1A,φ1
B,φ1Cのハイレベル期間は積分のタイミングであ
る。この積分タイミングでは、クロック信号φ1Aのハ
イレベルによってオン状態にされるスイッチS6を介し
てサンプルホ−ルド容量素子C1が接続される。そし
て、クロック信号φ1Bのハイレベルによってオン状態
にされるスイッチS3,S4を介してアナログ積分器1
0の積分容量素子8Cが接続される。さらに、クロック
信号φ1Cのハイレベルによってオン状態にされるスイ
ッチS1を介して入力容量素子Csの下部電極にアナロ
グ入力信号Vinが接続される。この積分期間において
局部D/A変換器13では、ディジタルデ−タDout
にしたがって形成されるデコード回路30の出力制御信
号φSよって容量素子CR1,CR2,C3〜C16の
下部電極電位が切替えられ、そのディジタルデ−タDo
utに対応するD/A変換出力を形成する。この結果、
アナログ入力信号Vinと局部D/A変換器13の出力
との差分が積分容量素子Ciに加算されるとともに、容
量素子C1に積分結果がサンプリングされる。積分期間
の終了時には、フィ−ドスル−ノイズの影響を小さくす
るために、サンプルホールド容量素子C1をクロック信
号φ1Aで切り離し、その後に積分容量素子Ciをクロ
ック信号φ1Bで切り離し、最後に入力容量素子Csと
局部D/A変換器13の容量素子CR1,CR2,C3
〜C16の下部電極をクロック信号φ1Cで切り離すと
いうように、回路の後段から切り離すタイミングを採用
している。
B,φ1Cのハイレベル期間は積分のタイミングであ
る。この積分タイミングでは、クロック信号φ1Aのハ
イレベルによってオン状態にされるスイッチS6を介し
てサンプルホ−ルド容量素子C1が接続される。そし
て、クロック信号φ1Bのハイレベルによってオン状態
にされるスイッチS3,S4を介してアナログ積分器1
0の積分容量素子8Cが接続される。さらに、クロック
信号φ1Cのハイレベルによってオン状態にされるスイ
ッチS1を介して入力容量素子Csの下部電極にアナロ
グ入力信号Vinが接続される。この積分期間において
局部D/A変換器13では、ディジタルデ−タDout
にしたがって形成されるデコード回路30の出力制御信
号φSよって容量素子CR1,CR2,C3〜C16の
下部電極電位が切替えられ、そのディジタルデ−タDo
utに対応するD/A変換出力を形成する。この結果、
アナログ入力信号Vinと局部D/A変換器13の出力
との差分が積分容量素子Ciに加算されるとともに、容
量素子C1に積分結果がサンプリングされる。積分期間
の終了時には、フィ−ドスル−ノイズの影響を小さくす
るために、サンプルホールド容量素子C1をクロック信
号φ1Aで切り離し、その後に積分容量素子Ciをクロ
ック信号φ1Bで切り離し、最後に入力容量素子Csと
局部D/A変換器13の容量素子CR1,CR2,C3
〜C16の下部電極をクロック信号φ1Cで切り離すと
いうように、回路の後段から切り離すタイミングを採用
している。
【0028】図1の局部D/A変換器13では、正側用
の8個の容量素子CR1,C10〜C16はプリチャ−
ジ時にスイッチAを介して接地電圧GNDに接続され
る。積分時(D/A出力時)にはCR1以外は、ディジ
タルデ−タDoutに従って接地電圧GNDか基準電圧
Vrefに接続される。基準電圧Vrefに接続される
容量素子は正側出力に寄与する。このとき容量素子CR
1は接地電圧GNDに接続されたままか、或は基準電圧
VREFを8個の抵抗素子Rで成る抵抗ストリングで分
割した電圧(下位3ビット分)に接続される。一方、負
側用の8個の容量素子CR2,C3〜C9はプリチャ−
ジ時にスイッチAを介して基準電圧Vrefに接続され
る。積分時(D/A出力時)には容量素子CR2以外
は、ディジタルデ−タDoutに従って基準電圧Vre
fか接地電圧GNDに接続される。接地電圧GNDに接
続される容量素子は負側出力に寄与する。このとき容量
素子CR2は基準電圧Vrefか、基準電圧Vrefを
前記抵抗ストリングで分割した電圧(下位3ビット分)
に接続される。このように、正側出力用の単位容量CR
1,C10〜C16と負側出力用の単位容量CR2,C
3〜C9とを別々に設けて容量アレイCaryを構成す
ることにより、局部D/A変換器13への入力信号Do
utの正負を判定して容量アレイCaryに対するプリ
チャ−ジの極性を切替える必要がなくなり、これによっ
て、局部D/A変換器13の動作タイミングマ−ジンを
改善することができる。
の8個の容量素子CR1,C10〜C16はプリチャ−
ジ時にスイッチAを介して接地電圧GNDに接続され
る。積分時(D/A出力時)にはCR1以外は、ディジ
タルデ−タDoutに従って接地電圧GNDか基準電圧
Vrefに接続される。基準電圧Vrefに接続される
容量素子は正側出力に寄与する。このとき容量素子CR
1は接地電圧GNDに接続されたままか、或は基準電圧
VREFを8個の抵抗素子Rで成る抵抗ストリングで分
割した電圧(下位3ビット分)に接続される。一方、負
側用の8個の容量素子CR2,C3〜C9はプリチャ−
ジ時にスイッチAを介して基準電圧Vrefに接続され
る。積分時(D/A出力時)には容量素子CR2以外
は、ディジタルデ−タDoutに従って基準電圧Vre
fか接地電圧GNDに接続される。接地電圧GNDに接
続される容量素子は負側出力に寄与する。このとき容量
素子CR2は基準電圧Vrefか、基準電圧Vrefを
前記抵抗ストリングで分割した電圧(下位3ビット分)
に接続される。このように、正側出力用の単位容量CR
1,C10〜C16と負側出力用の単位容量CR2,C
3〜C9とを別々に設けて容量アレイCaryを構成す
ることにより、局部D/A変換器13への入力信号Do
utの正負を判定して容量アレイCaryに対するプリ
チャ−ジの極性を切替える必要がなくなり、これによっ
て、局部D/A変換器13の動作タイミングマ−ジンを
改善することができる。
【0029】正側の最小移動電荷量は容量素子CR1を
介してVref/8に接続されるときのΔQ=C×(V
ref/8)であり、容量値8Cを有する積分容量素子
Ciにより、増幅器20でV=−ΔQ/(8C)=−V
ref/64のD/A出力となる。負側の最小移動電荷
量はCR2を介してVref×(7/8)に接続される
ときのΔQ=−C×(Vref/8)であり、容量値8
Cを有する積分容量素子Ciにより、増幅器20でV=
ΔQ/(8C)=VREF/64のD/A出力となる。
零点では正側,負側とも電荷の移動は無いのでD/A出
力はともに零で、その連続性が保証される。VREF×
(7/64)までは、このように、CR1またはCR2
と抵抗ストリングによる分割電圧で動作する。正側でさ
らにデ−タが大きくなると、C10のみが積分時に基準
電圧Vrefに接続され、−VREF×(8/64)=
−VREF/8が出力される。このあとは、CR1と抵
抗ストリングにより−VREF×(15/64)まで出
力できる。正側でさらにデ−タが大きくなると、C10
とC11がプリチャ−ジ時に基準電圧Vrefに接続さ
れ、−Vref/4を得ることができ、このあとは、容
量素子CR1と前記抵抗ストリングにより−VREF×
23/64まで出力できる。同様に、容量素子C10,
C11,C12、更には容量素子C10,C11,C1
2,C13と言うように、積分動作時に印加電圧が切替
えられる容量素子の数を1つずつ増加させる(単位容量
Cずつ増加させる)ことにより、最大で−Vref出力
となる。負側の動作も同様で、電荷が移動する容量素子
(単位容量C)の数を1つづつ増加させることにより、
最大でVrefまで出力させることができる。このよう
に本実施例の補間型オ−バ−サンプルA/D変換器にお
ける局部D/A変換器13は、その容量アレイには重み
付けをせず、下位ビットに相当する抵抗ストリングスか
らの電荷を加算する単位容量Cを最小レベルとして、単
位容量Cを1つずつ積み上げて加算していくように動作
される。
介してVref/8に接続されるときのΔQ=C×(V
ref/8)であり、容量値8Cを有する積分容量素子
Ciにより、増幅器20でV=−ΔQ/(8C)=−V
ref/64のD/A出力となる。負側の最小移動電荷
量はCR2を介してVref×(7/8)に接続される
ときのΔQ=−C×(Vref/8)であり、容量値8
Cを有する積分容量素子Ciにより、増幅器20でV=
ΔQ/(8C)=VREF/64のD/A出力となる。
零点では正側,負側とも電荷の移動は無いのでD/A出
力はともに零で、その連続性が保証される。VREF×
(7/64)までは、このように、CR1またはCR2
と抵抗ストリングによる分割電圧で動作する。正側でさ
らにデ−タが大きくなると、C10のみが積分時に基準
電圧Vrefに接続され、−VREF×(8/64)=
−VREF/8が出力される。このあとは、CR1と抵
抗ストリングにより−VREF×(15/64)まで出
力できる。正側でさらにデ−タが大きくなると、C10
とC11がプリチャ−ジ時に基準電圧Vrefに接続さ
れ、−Vref/4を得ることができ、このあとは、容
量素子CR1と前記抵抗ストリングにより−VREF×
23/64まで出力できる。同様に、容量素子C10,
C11,C12、更には容量素子C10,C11,C1
2,C13と言うように、積分動作時に印加電圧が切替
えられる容量素子の数を1つずつ増加させる(単位容量
Cずつ増加させる)ことにより、最大で−Vref出力
となる。負側の動作も同様で、電荷が移動する容量素子
(単位容量C)の数を1つづつ増加させることにより、
最大でVrefまで出力させることができる。このよう
に本実施例の補間型オ−バ−サンプルA/D変換器にお
ける局部D/A変換器13は、その容量アレイには重み
付けをせず、下位ビットに相当する抵抗ストリングスか
らの電荷を加算する単位容量Cを最小レベルとして、単
位容量Cを1つずつ積み上げて加算していくように動作
される。
【0030】図6には局部D/A変換器13におけるそ
の様な動作の全体をわかりやすくするために、積分時に
電荷を移動させる単位容量Cの数とその時に利用される
容量素子との関係が示されている。同図において7C〜
−7Cは積分時に電荷を移動させる単位容量Cの数を示
し、その−符号は負側を意味し、符号無しは正側を意味
する。同図の上段に記載された7個のCは夫々単位容量
Cを持つ容量素子C10〜C16に対応され、7個の−
Cは夫々単位容量Cを持つ容量素子C3〜C9に対応さ
れる。そして同図に示されるアスタリスク記号*は対応
する単位容量に電荷の移動がないことを示し、記号○は
電荷の移動があることを示している。
の様な動作の全体をわかりやすくするために、積分時に
電荷を移動させる単位容量Cの数とその時に利用される
容量素子との関係が示されている。同図において7C〜
−7Cは積分時に電荷を移動させる単位容量Cの数を示
し、その−符号は負側を意味し、符号無しは正側を意味
する。同図の上段に記載された7個のCは夫々単位容量
Cを持つ容量素子C10〜C16に対応され、7個の−
Cは夫々単位容量Cを持つ容量素子C3〜C9に対応さ
れる。そして同図に示されるアスタリスク記号*は対応
する単位容量に電荷の移動がないことを示し、記号○は
電荷の移動があることを示している。
【0031】このような容量の切替方法により、局部D
/A変換器13の出力は、零点での連続性が保証され歪
が少なく、1つずつの単位容量が積み上げられていくだ
けなので、その積み上げ点での歪も単位容量Cの相対バ
ラツキのみで小さくでき、局部D/A変換器13全体と
して線形歪を小さくできる。
/A変換器13の出力は、零点での連続性が保証され歪
が少なく、1つずつの単位容量が積み上げられていくだ
けなので、その積み上げ点での歪も単位容量Cの相対バ
ラツキのみで小さくでき、局部D/A変換器13全体と
して線形歪を小さくできる。
【0032】図7には、局部D/A変換器13の他の実
施例が示されている。同図に示される回路は、図1の回
路に対して、局部D/A変換器13のビット分割比を変
えている。すなわち、容量アレイCaryのビット数を
3ビットにし、抵抗ストリングRstrのビット数を4
ビットにして、容量と抵抗のビット分割比を変えてい
る。また、局部D/A変換器13からみてアナログ積分
器10の利得を、1/2に設定し、基準電圧をVref
から2倍のVrefに変更している。これは、アナログ
積分器10の利得を図1の構成より小もさくして、積分
時のセトリング速度を速くしようとしたものである。更
に、図に示されるように、入力容量素子Csのプリチャ
−ジを積分用の演算増幅器20自身で行ってもよい。
施例が示されている。同図に示される回路は、図1の回
路に対して、局部D/A変換器13のビット分割比を変
えている。すなわち、容量アレイCaryのビット数を
3ビットにし、抵抗ストリングRstrのビット数を4
ビットにして、容量と抵抗のビット分割比を変えてい
る。また、局部D/A変換器13からみてアナログ積分
器10の利得を、1/2に設定し、基準電圧をVref
から2倍のVrefに変更している。これは、アナログ
積分器10の利得を図1の構成より小もさくして、積分
時のセトリング速度を速くしようとしたものである。更
に、図に示されるように、入力容量素子Csのプリチャ
−ジを積分用の演算増幅器20自身で行ってもよい。
【0033】図8には、局部D/A変換器13の更に別
の実施例が示されている。同図に示される回路が図7の
回路と異なる点は、容量素子に対する抵抗ストリングR
strの接続構成である。すなわち、図7及び図1では
抵抗ストリングRstrからの電圧が、2つの単位容量
CR1,CR2の下部電極にのみにスイッチBを介して
接続されているのに対し、図8の構成においては、抵抗
ストリングRstrからの電圧が、容量アレイCary
の全ての容量素子(全単位容量)の下部電極にスイッチ
Eを介して接続可能にされている点である。同図におい
て代表的に示された容量素子C1N,C2Nは負側の容
量素子であり、代表的に示された容量素子C1P,C2
Pは正側の容量素子である。この容量アレイが4ビット
分を担う場合には、負側には容量素子C1Nのような単
位容量が全体で8個配置され、正側には容量素子C1P
のような単位容量が全体で8個配置される。この回路構
成においては、例えば正側では、プリチャ−ジ時に全単
位容量は接地電圧GND接続され、積分時に小信号レベ
ルで抵抗ストリングRstrからの電圧をC1Pが使用
する。信号レベルがVref/8を越えるものであるな
ら、積分時に容量素子C1Pは接地電圧GNDから基準
電圧Vrefに切替え接続され、抵抗ストリングからの
電圧は別の容量素子C2Pに印加される。さらに、信号
レベルがVREF/4を越えるものであるなら、積分時
に容量素子C1PとC2Pが基準電圧Vrefの電位に
切り替えら、抵抗ストリングからの電圧は図示しない次
の正側容量素子(C3P)に印加される。この様に信号
レベルが大きくなるに従い、抵抗ストリングRstrか
らの電圧を使用する単位容量を、シフトすなわち順次ず
らしていく。このとき、Vref/8ぶんのD/A出力
セグメントの傾きは夫々単位容量を持つ容量素子と抵抗
ストリングRstrの状態とによって決定される。容量
素子の単位容量値に相対バラツキがあるとこの傾きが変
化するが、図8に示される回路方式では、抵抗ストリン
グRstrからの電圧を使用する容量素子を順次シフト
していくので、D/A出力のセグメントのつなぎ目の値
はその前後で一致し、線形性の歪をさらに小さくするこ
とが可能になる。
の実施例が示されている。同図に示される回路が図7の
回路と異なる点は、容量素子に対する抵抗ストリングR
strの接続構成である。すなわち、図7及び図1では
抵抗ストリングRstrからの電圧が、2つの単位容量
CR1,CR2の下部電極にのみにスイッチBを介して
接続されているのに対し、図8の構成においては、抵抗
ストリングRstrからの電圧が、容量アレイCary
の全ての容量素子(全単位容量)の下部電極にスイッチ
Eを介して接続可能にされている点である。同図におい
て代表的に示された容量素子C1N,C2Nは負側の容
量素子であり、代表的に示された容量素子C1P,C2
Pは正側の容量素子である。この容量アレイが4ビット
分を担う場合には、負側には容量素子C1Nのような単
位容量が全体で8個配置され、正側には容量素子C1P
のような単位容量が全体で8個配置される。この回路構
成においては、例えば正側では、プリチャ−ジ時に全単
位容量は接地電圧GND接続され、積分時に小信号レベ
ルで抵抗ストリングRstrからの電圧をC1Pが使用
する。信号レベルがVref/8を越えるものであるな
ら、積分時に容量素子C1Pは接地電圧GNDから基準
電圧Vrefに切替え接続され、抵抗ストリングからの
電圧は別の容量素子C2Pに印加される。さらに、信号
レベルがVREF/4を越えるものであるなら、積分時
に容量素子C1PとC2Pが基準電圧Vrefの電位に
切り替えら、抵抗ストリングからの電圧は図示しない次
の正側容量素子(C3P)に印加される。この様に信号
レベルが大きくなるに従い、抵抗ストリングRstrか
らの電圧を使用する単位容量を、シフトすなわち順次ず
らしていく。このとき、Vref/8ぶんのD/A出力
セグメントの傾きは夫々単位容量を持つ容量素子と抵抗
ストリングRstrの状態とによって決定される。容量
素子の単位容量値に相対バラツキがあるとこの傾きが変
化するが、図8に示される回路方式では、抵抗ストリン
グRstrからの電圧を使用する容量素子を順次シフト
していくので、D/A出力のセグメントのつなぎ目の値
はその前後で一致し、線形性の歪をさらに小さくするこ
とが可能になる。
【0034】図9には局部D/A変換器13の線形性を
決定する夫々の容量素子すなわち単位容量の相対バラツ
キを低減するレイアウト的な手法の一例が示される。同
図に示される構成は、実際に使用する単位容量Cをダミ
−の単位容量(ダミーキャパシタ)DCで取り囲んで配
置する。図に示される夫々の単位容量は、特に制限され
ないが、酸化膜をはさんで上部電極と下部電極が設けら
れている。これにより、LSI製造時、容量パタ−ンを
作成する工程において、実際に局部D/A変換器13の
容量アレイCaryに利用される容量素子Cの容量パタ
−ンに関する繰返しの密度は均一なパタ−ンとなってい
るので、フォトエッチングなどの工程で利用される光の
干渉の影響も均一になり、単位容量Cとしての容量素子
の寸法も均一になる。この結果、単位容量の相対バラツ
キを低減することができる。
決定する夫々の容量素子すなわち単位容量の相対バラツ
キを低減するレイアウト的な手法の一例が示される。同
図に示される構成は、実際に使用する単位容量Cをダミ
−の単位容量(ダミーキャパシタ)DCで取り囲んで配
置する。図に示される夫々の単位容量は、特に制限され
ないが、酸化膜をはさんで上部電極と下部電極が設けら
れている。これにより、LSI製造時、容量パタ−ンを
作成する工程において、実際に局部D/A変換器13の
容量アレイCaryに利用される容量素子Cの容量パタ
−ンに関する繰返しの密度は均一なパタ−ンとなってい
るので、フォトエッチングなどの工程で利用される光の
干渉の影響も均一になり、単位容量Cとしての容量素子
の寸法も均一になる。この結果、単位容量の相対バラツ
キを低減することができる。
【0035】上記実施例で説明した局部D/A変換器1
3を採用した補間型オ−バ−サンプルA/D変換器は、
これを2系統用いて差動で動作するような構成にも適用
することができる。斯る差動形式のA/D変換器の場
合、コモンモ−ドの雑音に強く、大規模なディジタル回
路とオンチップ化しても、A/D変換器の精度が劣化し
にくいという特徴がある。差動形式のA/D変換器に前
記局部D/A変換器13を用いることにより、図10の
波形W1に示されるように歪の小さい線形性を実現で
き、またS/N特性も図11に示すように大信号まで8
0dB以上の良好な特性が実現できる。尚、図10の波
形W2は図12の局部D/A変換器を用いた場合の特性
を示す。
3を採用した補間型オ−バ−サンプルA/D変換器は、
これを2系統用いて差動で動作するような構成にも適用
することができる。斯る差動形式のA/D変換器の場
合、コモンモ−ドの雑音に強く、大規模なディジタル回
路とオンチップ化しても、A/D変換器の精度が劣化し
にくいという特徴がある。差動形式のA/D変換器に前
記局部D/A変換器13を用いることにより、図10の
波形W1に示されるように歪の小さい線形性を実現で
き、またS/N特性も図11に示すように大信号まで8
0dB以上の良好な特性が実現できる。尚、図10の波
形W2は図12の局部D/A変換器を用いた場合の特性
を示す。
【0036】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更可能である。例えば、局部D/A変換器の
ビット数は7ビットに限定されず、適宜変更することが
できる。また、A/D変換器としてはデルタ・シグマ型
のオーバサンプルA/D変換器、更には逐次比較型A/
D変換器などにも適用することができる。更に、局部D
/A変換器として説明した回路はスイッチトキャパシタ
形式のD/A変換器として単独利用も可能である。
施例に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更可能である。例えば、局部D/A変換器の
ビット数は7ビットに限定されず、適宜変更することが
できる。また、A/D変換器としてはデルタ・シグマ型
のオーバサンプルA/D変換器、更には逐次比較型A/
D変換器などにも適用することができる。更に、局部D
/A変換器として説明した回路はスイッチトキャパシタ
形式のD/A変換器として単独利用も可能である。
【0037】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるエコー
キャンセラ型伝送装置用LSIに適用した場合について
説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、
D/A変換更にはA/D変換などの処理を伴うLSIな
どに広く適用することができる。
なされた発明をその背景となった利用分野であるエコー
キャンセラ型伝送装置用LSIに適用した場合について
説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、
D/A変換更にはA/D変換などの処理を伴うLSIな
どに広く適用することができる。
【0038】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
の通りである。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
の通りである。
【0039】容量アレイには重み付けをせず、下位ビッ
トに相当する抵抗ストリングスからの電荷を加算する単
位容量を最小レベルとして、単位容量を1つずつ積み上
げて加算していく様なスイッチトキャパシタ方式のD/
A変換器を採用することによって、D/A変換器の線形
性(リニアリティ)を改善することができる。
トに相当する抵抗ストリングスからの電荷を加算する単
位容量を最小レベルとして、単位容量を1つずつ積み上
げて加算していく様なスイッチトキャパシタ方式のD/
A変換器を採用することによって、D/A変換器の線形
性(リニアリティ)を改善することができる。
【0040】A/D変換器の容量アレイを、正側と負側
別々に容量を設けて構成することにより、入力信号の正
負を判定して容量のプリチャ−ジの極性を切替える必要
がなくなり、D/A変換器の動作タイミングマ−ジンを
改善でき、その動作を高速化することができる。
別々に容量を設けて構成することにより、入力信号の正
負を判定して容量のプリチャ−ジの極性を切替える必要
がなくなり、D/A変換器の動作タイミングマ−ジンを
改善でき、その動作を高速化することができる。
【0041】下位ビットに相当する抵抗ストリングスか
らの電荷を加算する単位容量を信号レベルに応じて移動
させることにより、単位容量を加算する点での連続性を
保証することができ、D/A変換器の線形性を改善して
高精度化を実現することができる。
らの電荷を加算する単位容量を信号レベルに応じて移動
させることにより、単位容量を加算する点での連続性を
保証することができ、D/A変換器の線形性を改善して
高精度化を実現することができる。
【0042】入力信号とD/A変換器出力の加算並びに
積分を行なうスイッチトキャパシタ回路部において、そ
のスイッチングのタイミングを後段から行なうことによ
り、スイッチング時のフィ−ドスル−ノイズの影響を低
減でき、D/A変換器の線形性を改善して高精度化を図
ることができる。
積分を行なうスイッチトキャパシタ回路部において、そ
のスイッチングのタイミングを後段から行なうことによ
り、スイッチング時のフィ−ドスル−ノイズの影響を低
減でき、D/A変換器の線形性を改善して高精度化を図
ることができる。
【0043】使用する単位容量の周囲をダミ−の単位容
量で囲むことにより、D/A変換器の線形性を劣化させ
る要因である単位容量の相対バラツキを低減でき、D/
A変換器の線形性を改善して高精度化を図ることができ
る。
量で囲むことにより、D/A変換器の線形性を劣化させ
る要因である単位容量の相対バラツキを低減でき、D/
A変換器の線形性を改善して高精度化を図ることができ
る。
【0044】さらに、単位容量に重み付けを行なわずに
単位容量を積み上げるような形式を採用した線形歪の小
さなD/A変換器を局部D/A変換器として用いること
により、S/N特性の良い高精度な補間型オ−バ−サン
プルA/D変換器を実現できる。このような高精度な補
間型オ−バ−サンプルA/D変換器を例えばエコ−キャ
ンセラ型伝送装置に適用することにより、良好な伝送特
性を得ることができるようになる。
単位容量を積み上げるような形式を採用した線形歪の小
さなD/A変換器を局部D/A変換器として用いること
により、S/N特性の良い高精度な補間型オ−バ−サン
プルA/D変換器を実現できる。このような高精度な補
間型オ−バ−サンプルA/D変換器を例えばエコ−キャ
ンセラ型伝送装置に適用することにより、良好な伝送特
性を得ることができるようになる。
【図1】局部D/A変換器の一実施例回路図である。
【図2】A/D変換器を含むエコ−キャンセラ型伝送装
置用LSIの一例ブロック構成図である。
置用LSIの一例ブロック構成図である。
【図3】補間型のオ−バ−サンプルA/D変換器の一例
ブロック図である。
ブロック図である。
【図4】補間型のオ−バ−サンプルA/D変換器の詳細
な一例回路図である。
な一例回路図である。
【図5】補間型のオ−バ−サンプルA/D変換器のスイ
ッチングタイミングの一例説明図である。
ッチングタイミングの一例説明図である。
【図6】図1の局部D/A変換器における単位容量の利
用態様の説明図である。
用態様の説明図である。
【図7】局部D/A変換器の他の実施例回路図である。
【図8】局部D/A変換器の更に別の実施例回路図であ
る。
る。
【図9】局部D/A変換器における単位容量のレイアウ
トパターンを示す一例説明図である。
トパターンを示す一例説明図である。
【図10】補間型のオ−バ−サンプルA/D変換器の線
形性の特性図である。
形性の特性図である。
【図11】補間型のオ−バ−サンプルA/D変換器のS
/N特性図である。
/N特性図である。
【図12】本発明者が先に検討した局部D/A変換器の
回路図である。
回路図である。
1 エコーキャンセルLSI 2 送信符号発生回路 3 ラインドライバ 4 ハイブリッドトランス 5 加入者線 6 プレフィルタ 7 A/D変換器 8 デシメータ 9 ディジタル信号処理部 10 アナログ積分器 11 比較器 12 ディジタル積分器 13 局部D/A変換器 CR1,CR2,C3〜C16 容量素子 Cary 容量アレイ Rstr 抵抗ストリング C 単位容量 R 抵抗素子 A,B,D スイッチ Vref 基準電圧 GND 接地電圧 VB アナロググランド電位 φ1A,φ1B,φ1C,φ2A,φ2B クロック信
号 30 デコーダ C1N,C1P,C2N,C2P 容量素子 E スイッチ DC ダミーキャパシタ
号 30 デコーダ C1N,C1P,C2N,C2P 容量素子 E スイッチ DC ダミーキャパシタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小久保 優 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目480番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 武内 勇介 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内
Claims (7)
- 【請求項1】 D/A変換すべき複数ビットのディジタ
ル信号の上位ビット側に対応される容量アレイと、前記
ディジタル信号の下位ビット側に対応される抵抗ストリ
ングとを有し、それら容量アレイ及び抵抗ストリングの
状態に応じた電荷再配分により、ディジタル信号をアナ
ログ信号に変換するD/A変換器であって、 前記容量アレイは、相互に容量値に重み付けをしていな
い複数個の単位容量を有し、 更に、抵抗ストリングスからの電圧が印加される単位容
量の電荷量に基づいてD/A変換結果の最小レベルを形
成し、また、ディジタル信号の値の大きさに従って単位
容量一つずつ積み上げるように電荷を加算するための制
御信号を、前記ディジタル信号のデコード結果にしたが
って形成するデコード回路を設けて成るものであるD/
A変換器。 - 【請求項2】 請求項1記載のD/A変換器を局部D/
A変換器として備え、入力アナログ信号と前記局部D/
A変換器の出力との差分を採り、これをアナログ積分回
路で積分し、その積分結果に基づく値を比較回路で所定
のしきい値と比較し、その比較結果に基づいてディジタ
ル回路でディジタル信号を形成し、該ディジタル信号を
前記局部D/A変換器に供給して帰還ループを構成する
オーバーサンプルA/D変換器。 - 【請求項3】 前記局部D/A変換器の容量アレイは、
正側出力用の単位容量と負側出力用の単位容量とを別々
に有し、前記デコード回路はこれに供給される前記ディ
ジタル信号のデコード結果にしたがって、前記アナログ
積分回路による積分動作に同期して正側又は負側の単位
容量の状態を制御するものである請求項2記載のオーバ
ーサンプルA/D変換器。 - 【請求項4】 前記デコード回路は、下位ビットに相当
する抵抗ストリングスからの電荷を加算する単位容量
を、信号レベルに応じて移動させるものである請求項2
又は3記載のオ−バ−サンプルA/D変換器。 - 【請求項5】 前記局部D/A変換器とアナログ積分回
路は、入力信号と局部D/A変換器の出力との加算並び
に積分を行なうスイッチトキャパシタ回路を構成し、そ
のスイッチングのタイミングを後段から先に行なうよう
にするクロック信号の発生手段を有する請求項2乃至4
の何れか1項記載のオ−バ−サンプルA/D変換器。 - 【請求項6】 前記容量アレイにおいてD/A変換動作
に寄与する単位容量の周囲をダミ−の単位容量で取囲ん
で成る請求項2乃至5の何れか1項記載のオ−バ−サン
プルA/D変換器。 - 【請求項7】 前記オ−バ−サンプルA/D変換器は、
ディジタル信号処理部とアナログ部を含んでディジタル
伝送を行なうエコ−キャンセラLSIの、前記アナログ
部に設けられて成る請求項2乃至6の何れか1項記載の
オ−バ−サンプルA/D変換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9475092A JPH05268097A (ja) | 1992-03-21 | 1992-03-21 | D/a変換器、及びオーバーサンプルa/d変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9475092A JPH05268097A (ja) | 1992-03-21 | 1992-03-21 | D/a変換器、及びオーバーサンプルa/d変換器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05268097A true JPH05268097A (ja) | 1993-10-15 |
Family
ID=14118804
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9475092A Withdrawn JPH05268097A (ja) | 1992-03-21 | 1992-03-21 | D/a変換器、及びオーバーサンプルa/d変換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05268097A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6323798B1 (en) | 1999-10-05 | 2001-11-27 | Nec Corporation | Switched capacitor type digital-analog converter which generates an analog driving signal from a digital signal by activation of a capacitor |
EP1365514A1 (en) * | 2001-02-27 | 2003-11-26 | Hamamatsu Photonics K.K. | A/d conversion circuit and solid imaging device |
US7969491B2 (en) | 2000-08-03 | 2011-06-28 | Hamamatsu Photonics K.K. | Light detection apparatus |
WO2018123201A1 (ja) * | 2016-12-28 | 2018-07-05 | 株式会社デンソー | 差動出力型d/a変換器及びa/d変換器 |
-
1992
- 1992-03-21 JP JP9475092A patent/JPH05268097A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6323798B1 (en) | 1999-10-05 | 2001-11-27 | Nec Corporation | Switched capacitor type digital-analog converter which generates an analog driving signal from a digital signal by activation of a capacitor |
US7969491B2 (en) | 2000-08-03 | 2011-06-28 | Hamamatsu Photonics K.K. | Light detection apparatus |
EP1365514A1 (en) * | 2001-02-27 | 2003-11-26 | Hamamatsu Photonics K.K. | A/d conversion circuit and solid imaging device |
EP1365514A4 (en) * | 2001-02-27 | 2004-10-06 | Hamamatsu Photonics Kk | DIGITIZER CIRCUIT AND SOLID IMAGING DEVICE |
WO2018123201A1 (ja) * | 2016-12-28 | 2018-07-05 | 株式会社デンソー | 差動出力型d/a変換器及びa/d変換器 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990608 |