JPH057161A - D/a converter - Google Patents

D/a converter

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Publication number
JPH057161A
JPH057161A JP18186191A JP18186191A JPH057161A JP H057161 A JPH057161 A JP H057161A JP 18186191 A JP18186191 A JP 18186191A JP 18186191 A JP18186191 A JP 18186191A JP H057161 A JPH057161 A JP H057161A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
value
signal
ring oscillator
stages
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP18186191A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoko Matsuda
直子 松田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH057161A publication Critical patent/JPH057161A/en
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  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

PURPOSE:To use an inexpensive ring oscillator as an integration timing pulse of an integration type D/A converter. CONSTITUTION:A ring oscillator 1 whose stage number N is variable is employed and a full scale digital value is inputted at power-on reset, the stage number N and the integration gain are adjusted to calibrate the ring oscillator 1. The integration gain is controlled by controlling a charge M of a current source of an integration charge pump section 7. The values N,M are adjusted while an output of a comparator 9 is detected so that a full scale digital value is converted into a full scale analog value.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【技術分野】本発明はD/A変換器に関し、特に積分形
D/A変換器のパワーオンリセット時の調整方式に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a D / A converter, and more particularly to an adjustment method for a power-on reset of an integral D / A converter.

【0002】[0002]

【従来技術】従来の積分形D/A変換器は図5に示す構
成となっている。入力ディジタル信号はマグニチュード
コンパレータ5の1入力となっており、その他入力には
カウンタ3の出力が供給されている。
2. Description of the Related Art A conventional integrating D / A converter has a structure shown in FIG. The input digital signal is one input of the magnitude comparator 5, and the output of the counter 3 is supplied to the other inputs.

【0003】このカウンタ3は外部からの高周波クロッ
クを計数するもので、この計数値とディジタル入力信号
の値とがマグニチュードコンパレータ5にて比較され、
両者が一致した時に一致信号が生成される。
The counter 3 counts a high frequency clock from the outside, and the count value and the value of the digital input signal are compared by a magnitude comparator 5,
A match signal is generated when the two match.

【0004】制御回路6はディジタル入力信号の入力タ
イミングから一致信号の発生タイミングまでの間クロッ
ク信号をチャージポンプ部7のスイッチ14へ供給し、
このクロック信号に同期して電流源28の電流をコンデ
ンサ15へ流しつつチャージアップが行われて積分され
る。
The control circuit 6 supplies the clock signal to the switch 14 of the charge pump section 7 from the input timing of the digital input signal to the generation timing of the coincidence signal,
In synchronism with this clock signal, the current of the current source 28 is passed through the capacitor 15 to be charged up and integrated.

【0005】この積分出力はバッファ8を介してサンプ
ルホールド回路10にてサンプリングされてホールドさ
れる。このホールド出力はLPF(ローパスフィルタ)
11を介してアナログ出力信号となるのである。
This integrated output is sampled and held by a sample hold circuit 10 via a buffer 8. This hold output is LPF (low pass filter)
It becomes an analog output signal via 11.

【0006】この回路においては、チャージポンプ部7
とバッファアップ8からなる積分器により、外部からの
クロック信号により得られたタイミング信号によってラ
ンプ電圧が発生される。このタイミング信号の入力回数
がディジタル入力信号の値に一致したことがマグニチュ
ードコンパレータ5により検出されたとき、そのときの
積分器の出力電圧をサンプルホールド回路10にてホー
ルドすることによりアナログ値としている。
In this circuit, the charge pump unit 7
The ramp voltage is generated by the timing signal obtained from the clock signal from the outside by the integrator composed of the buffer up 8. When the magnitude comparator 5 detects that the number of times the timing signal has been input matches the value of the digital input signal, the sample-and-hold circuit 10 holds the output voltage of the integrator at that time to obtain an analog value.

【0007】上述の従来の積分形D/A変換器では、チ
ャージポンプ部7を動作させたり、カウンタ3をカウン
トアップさせたりするために、外部からの高周波クロッ
ク信号を用いており、よって外付けに高価な発振器を必
要とするという欠点がある。
In the above-mentioned conventional integral type D / A converter, a high-frequency clock signal from the outside is used to operate the charge pump unit 7 and to count up the counter 3, so that the externally mounted external D / A converter is used. Has the disadvantage of requiring an expensive oscillator.

【0008】[0008]

【発明の目的】本発明の目的は、外付けの高周波クロッ
ク発振器を用いることなく、内蔵のクロック発振器を用
い、かつそのクロック周波数及び積分器の積分利得の調
整を自動的に行って最適のクロック周波数及び積分利得
を調整可能としたD/A変換器を提供することである。
An object of the present invention is to use an internal clock oscillator without using an external high-frequency clock oscillator, and to automatically adjust the clock frequency and the integral gain of the integrator to obtain an optimum clock. An object of the present invention is to provide a D / A converter with adjustable frequency and integral gain.

【0009】[0009]

【発明の構成】本発明によれば、クロック信号を計数す
るカウンタと、このカウンタの値と入力ディジタル信号
の値とが一致したときに一致信号を生成するマグニチュ
ードコンパレータと、前記ディジタル信号の入力タイミ
ングから前記一致信号の発生タイミングまで定電流によ
りチャージアップを行いつつ積分をなす積分手段と、前
記積分手段の積分出力をアナログ信号として導出する手
段とを含むD/A変換器であって、前記クロック信号の
発生源としての段数可変のリングオシレータと、フルス
ケールディジタル信号と前記入力ディジタル信号とを選
択して前記マグニチュードコンパレータへ供給するセレ
クタと、前記積分手段のチャージアップ用の定電流値を
可変制御する手段と、前記積分手段の出力をアナログフ
ルスケール値と比較する比較手段と、前記セレクタによ
りフルスケールディジタル信号が選択されているとき
に、前記リングオシレータの段数を所定初期値に設定
し、また前記定電流値を所定初期値に設定し、このとき
の前記コンパレータの出力結果に応じて前記段数及び定
電流値を制御して、前記段数及び定電流値の調整をなす
制御手段とを含むことを特徴とするD/A変換器が得ら
れる。
According to the present invention, a counter for counting clock signals, a magnitude comparator for generating a coincidence signal when the value of the counter coincides with the value of the input digital signal, and the input timing of the digital signal. To a generation timing of the coincidence signal, the D / A converter includes an integrating means for performing integration while performing charge-up with a constant current, and a means for deriving an integrated output of the integrating means as an analog signal, A ring oscillator whose number of stages is variable as a signal generation source, a selector which selects a full-scale digital signal and the input digital signal and supplies them to the magnitude comparator, and a variable control of a constant current value for charge-up of the integrating means. And a ratio of the output of the integrating means to the analog full scale value. When the full scale digital signal is selected by the comparing means and the selector, the number of stages of the ring oscillator is set to a predetermined initial value, and the constant current value is set to a predetermined initial value. A D / A converter including: a control unit that controls the number of stages and the constant current value according to the output result of the comparator to adjust the number of stages and the constant current value.

【0010】[0010]

【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を詳
細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0011】図1は本発明の実施例の回路ブロック図で
あり、図5と同等部分は同一符号により示している。マ
グニチュードコンパレータ5のディジタル入力部にはセ
レクタ4の選択出力が印加されており、このセレクタは
入力ディジタル信号とディジタルフルスケール値とを択
一的に導出する。
FIG. 1 is a circuit block diagram of an embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals. The selection output of the selector 4 is applied to the digital input section of the magnitude comparator 5, and this selector selectively derives the input digital signal and the digital full scale value.

【0012】カウンタ3の計数入力には段数可変のリン
グオシレータ1の出力が印加されており、制御回路6は
このリングオシレータ1の出力を入力としている。
The output of the ring oscillator 1 having a variable number of stages is applied to the count input of the counter 3, and the control circuit 6 receives the output of the ring oscillator 1 as an input.

【0013】このリングオシレータ1の段数の制御を行
う制御回路2が設けられており、更にこの制御回路2は
積分器の積分利得の制御をも行うようになっている。す
なわち、チャージポンプ部7のコンデンサ15のジャー
ジアップ用定電流値を制御するもので、複数の電流源の
列12に対応するアナログスイッチ列13を選択的にオ
ン制御するようになっている。
A control circuit 2 for controlling the number of stages of the ring oscillator 1 is provided, and the control circuit 2 also controls the integral gain of the integrator. That is, it controls the jersey-up constant current value of the capacitor 15 of the charge pump section 7, and selectively turns on the analog switch row 13 corresponding to the row 12 of the plurality of current sources.

【0014】そして、バッファアンプ8の積分出力はコ
ンパレータ9の1入力となり、このコンパレータ9にお
いて、ディジタルフルスケール時の積分値を、正の電源
電圧と負の電源電圧との差からなるアナログフルスケー
ル電圧と比較するようになっている。この比較出力が制
御回路2に入力され、またカウンタ3のカウント値が制
御回路2に入力され、これ等入力に応じて制御回路2は
リングオシレータ1の段数と積分利得とを調整する。
Then, the integrated output of the buffer amplifier 8 becomes one input of the comparator 9, and in this comparator 9, the integrated value at the time of digital full scale is converted into the analog full scale which is the difference between the positive power supply voltage and the negative power supply voltage. It is designed to be compared with the voltage. The comparison output is input to the control circuit 2, and the count value of the counter 3 is input to the control circuit 2. The control circuit 2 adjusts the number of stages of the ring oscillator 1 and the integral gain according to these inputs.

【0015】すなわち、図5の外部からの高周波クロッ
クの代りにタイミング信号を発生するための段数可変の
リングオシレータ1を用い、そのタイミング信号のパル
ス幅が確定していないために、その校正用としてパワー
オン時に、フルスケールディジタル値とフルスケールア
ナログ値とを比較し、両者が一致するように、上述した
段数と積分利得とを調整する構成となっているのであ
る。
That is, a ring oscillator 1 having a variable number of stages for generating a timing signal is used instead of the high frequency clock from the outside in FIG. 5, and the pulse width of the timing signal is not fixed. At power-on, the full-scale digital value and the full-scale analog value are compared, and the number of stages and the integral gain described above are adjusted so that they match.

【0016】図2は図1の回路のパワーオン時の校正時
における動作を示すフローチャートであり、図3及び図
4はそのときの動作タイミングチャートの例を示す図で
ある。これ等図を参照しつつ本発明の実施例の動作を以
下に説明する。
FIG. 2 is a flow chart showing the operation of the circuit of FIG. 1 at the time of power-on calibration, and FIGS. 3 and 4 are diagrams showing an example of an operation timing chart at that time. The operation of the embodiment of the present invention will be described below with reference to these drawings.

【0017】いま、リングオシレータ1の段数をNと表
し、制御回路2からこのリングオシレータ1への出力
は、その段数Nを選択するためのデコード信号である。
また、電流源列12のチャージ量の総数をMとし、電流
源列12の各々の電流源が“1”,“2”,“4”,
“8”,……のようなチャージ量を有する様に設計され
ているとし、これにより、電流減を1つまたは複数選択
することでMは0以上の所望の整数値をとることができ
るようになっており、制御回路2はこの電流源列12の
チャージ量Mを制御すべくアナログスイッチ列13を選
択的にオン制御するためのデコード信号をも生成する。
Now, the number of stages of the ring oscillator 1 is represented by N, and the output from the control circuit 2 to the ring oscillator 1 is a decode signal for selecting the number of stages N.
Further, the total number of charges in the current source array 12 is M, and the current sources in the current source array 12 are “1”, “2”, “4”,
It is designed to have a charge amount such as "8", so that M can take a desired integer value of 0 or more by selecting one or more current reductions. The control circuit 2 also generates a decode signal for selectively turning on the analog switch row 13 to control the charge amount M of the current source row 12.

【0018】パワーオン時には、セレクタ4はディジタ
ルフルスケール値を選択してマグニチュードコンパレー
タ5の入力とする。先ず、制御回路2はN=1,M=1
となる様に各デコード信号を出力してリングオシレータ
1及びアナログスイッチ列13を制御する。
At power-on, the selector 4 selects the digital full-scale value and inputs it to the magnitude comparator 5. First, the control circuit 2 has N = 1 and M = 1.
Then, each decode signal is output to control the ring oscillator 1 and the analog switch array 13.

【0019】これにより、チャージポンプ部7とバッフ
ァアップ8からなる積分器の出力は、例えば図3のAで
示す様に、タンミングパルスaの発生回数がディジタル
フルスケール値2n になるまで上昇する。
As a result, the output of the integrator consisting of the charge pump unit 7 and the buffer up 8 increases until the number of times the tamping pulse a is generated reaches the digital full scale value 2 n , as shown by A in FIG. 3, for example. To do.

【0020】ところが、リングオシレータ1のタイミン
グパルス幅が理想値とずれている場合は、タイミングパ
ルスの回数に対する積分器出力傾き(図4のA)は正常
ではない。よって、タイミングパルスの回数がディジタ
ルフルスケール値になったときの積分器の出力Aはアナ
ログフルスケール電圧に達しない。これがコンパレータ
9の出力により判別可能であるから、制御回路2は、リ
ングオシレータ1の段数Nを切替えて例えばN=N+2
とするのである(尚、Nは2ステップおきとしている
が、論理的には1ステップおきに変化させても良い)。
However, when the timing pulse width of the ring oscillator 1 deviates from the ideal value, the integrator output slope (A in FIG. 4) with respect to the number of timing pulses is not normal. Therefore, the output A of the integrator does not reach the analog full scale voltage when the number of timing pulses reaches the digital full scale value. Since this can be discriminated by the output of the comparator 9, the control circuit 2 switches the number N of stages of the ring oscillator 1 to, for example, N = N + 2.
(Note that N is set every two steps, but logically it may be changed every other step).

【0021】すると、タイミングパルスの幅は図3のb
に示すパルス幅となり、よってこのタイミングパルスの
回数に対する積分器の出力は図3のBの如くなり、その
傾きは図4のBのように変化する。
Then, the width of the timing pulse is b in FIG.
The pulse width shown in FIG. 4 is obtained, so that the output of the integrator with respect to the number of timing pulses becomes as shown in B of FIG. 3, and the inclination thereof changes as shown in B of FIG.

【0022】こうして、制御回路2は積分器の出力が図
3のC及び図4のCに示す如く正しいものに近づく様、
Nを順次制御して行くのである。
In this way, the control circuit 2 makes the output of the integrator approach the correct one as shown in C of FIG. 3 and C of FIG.
N is controlled sequentially.

【0023】こうして、コンパレータ9の出力に変化が
みられると粗調整が終了し、次に微調整が行われる。制
御回路2はリングオシレータ1の段数NをN−2に減少
させ、上記と同様の動作を繰返すが、このときコンパレ
ータ9により積分出力がフルスケールアナログ電圧に達
しなければ、MをM+1に変化させて積分利得を大とす
る様制御する。
In this way, when the output of the comparator 9 changes, the rough adjustment is completed, and then the fine adjustment is performed. The control circuit 2 reduces the number N of stages of the ring oscillator 1 to N-2 and repeats the same operation as above, but if the integrated output does not reach the full-scale analog voltage by the comparator 9 at this time, M is changed to M + 1. Control to increase the integral gain.

【0024】これにより、積分出力がアナログフルスケ
ール電圧に達すれば、微調整が終了し、そのときのタイ
ミングパルス幅(リングオシレータ1の段数Nと1対1
に対応)とチャージポンプ部のチャージ量M(積分利得
に対応)とが、固定され以降このN,MがD/A変換器
のN,Mとして用いられる。
As a result, when the integrated output reaches the analog full-scale voltage, the fine adjustment is completed, and the timing pulse width at that time (the number N of stages of the ring oscillator 1 and the one-to-one correspondence)
2) and the charge amount M of the charge pump unit (corresponding to the integral gain) are fixed, and thereafter N and M are used as N and M of the D / A converter.

【0025】こうして、D/A変換器のフルスケール調
整が終了し、セレクタ4は入力ディジタル信号を選択す
るように動作する。
In this way, the full scale adjustment of the D / A converter is completed, and the selector 4 operates to select the input digital signal.

【0026】[0026]

【発明の効果】叙上の如く、本発明によれば、外部から
のクロック信号によらず、安価な内部のリングオシレー
タを用い、このリングオシレータのパルス幅が完全でな
い点を、パワーオンリセット時にリングオシレータ段数
N及びチャージポンプ電流源Mを調整して補正するよう
にしたので、安価でかつ正確なD/A変換器が得られる
という効果がある。
As described above, according to the present invention, an inexpensive internal ring oscillator is used irrespective of the clock signal from the outside, and the point that the pulse width of this ring oscillator is not perfect at the time of power-on reset. Since the number N of ring oscillator stages and the charge pump current source M are adjusted and corrected, there is an effect that an inexpensive and accurate D / A converter can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an exemplary embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例の校正時における動作フロー図
である。
FIG. 2 is an operation flow chart at the time of calibration of the embodiment of the present invention.

【図3】校正時の積分電圧値とタイミングパルスとの関
係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between an integrated voltage value and a timing pulse at the time of calibration.

【図4】校正時の積分電圧値とリングオシレータのタイ
ミングパルスの発生数との関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between an integrated voltage value at the time of calibration and the number of timing pulses generated by a ring oscillator.

【図5】従来のD/A変換器のブロック図である。FIG. 5 is a block diagram of a conventional D / A converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 リングオシレータ 2,6 制御回路 3 カウンタ 4 セレクタ 5 マグニチュードコンパレータ 7 チャージポンプ部 8 バッファアンプ 9 コンパレータ 10 サンプルホールド回路 11 LPF 12 電流源列 13 アナログスイッチ列 14 アナログスイッチ 15 コンデンサ 1 Ring Oscillator 2, 6 Control Circuit 3 Counter 4 Selector 5 Magnitude Comparator 7 Charge Pump 8 Buffer Amplifier 9 Comparator 10 Sample Hold Circuit 11 LPF 12 Current Source Sequence 13 Analog Switch Sequence 14 Analog Switch 15 Capacitor

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 クロック信号を計数するカウンタと、こ
のカウンタの値と入力ディジタル信号の値とが一致した
ときに一致信号を生成するマグニチュードコンパレータ
と、前記ディジタル信号の入力タイミングから前記一致
信号の発生タイミングまで定電流によりチャージアップ
を行いつつ積分をなす積分手段と、前記積分手段の積分
出力をアナログ信号として導出する手段とを含むD/A
変換器であって、前記クロック信号の発生源としての段
数可変のリングオシレータと、フルスケールディジタル
信号と前記入力ディジタル信号とを選択して前記マグニ
チュードコンパレータへ供給するセレクタと、前記積分
手段のチャージアップ用の定電流値を可変制御する手段
と、前記積分手段の出力をアナログフルスケール値と比
較する比較手段と、前記セレクタによりフルスケールデ
ィジタル信号が選択されているときに、前記リングオシ
レータの段数を所定初期値に設定し、また前記定電流値
を所定初期値に設定し、このときの前記コンパレータの
出力結果に応じて前記段数及び定電流値を制御して、前
記段数及び定電流値の調整をなす制御手段とを含むこと
を特徴とするD/A変換器。
Claim: What is claimed is: 1. A counter for counting a clock signal, a magnitude comparator for generating a coincidence signal when a value of the counter coincides with a value of an input digital signal, and an input timing of the digital signal. To D-A including an integrating means for performing integration while performing charge-up with a constant current from the coincidence signal to the generation timing of the coincidence signal, and a means for deriving an integrated output of the integrating means as an analog signal.
A converter, which is a ring oscillator having a variable number of stages as a generation source of the clock signal, a selector for selecting a full-scale digital signal and the input digital signal and supplying them to the magnitude comparator, and a charge-up of the integrating means. Means for variably controlling the constant current value for use, a comparing means for comparing the output of the integrating means with an analog full scale value, and a full scale digital signal selected by the selector, the number of stages of the ring oscillator is changed. Adjusting the number of stages and the constant current value by setting a predetermined initial value and setting the constant current value to a predetermined initial value, and controlling the number of stages and the constant current value according to the output result of the comparator at this time. A D / A converter including:
JP18186191A 1991-06-26 1991-06-26 D/a converter Pending JPH057161A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7731294B2 (en) 2002-09-03 2010-06-08 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Seat

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