JPH0645940A - Digital/analog converter - Google Patents

Digital/analog converter

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Publication number
JPH0645940A
JPH0645940A JP19548692A JP19548692A JPH0645940A JP H0645940 A JPH0645940 A JP H0645940A JP 19548692 A JP19548692 A JP 19548692A JP 19548692 A JP19548692 A JP 19548692A JP H0645940 A JPH0645940 A JP H0645940A
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JP
Japan
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digital input
msb
ladder network
shunt
resistance
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP19548692A
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Japanese (ja)
Inventor
Fumio Eguchi
文雄 江口
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0645940A publication Critical patent/JPH0645940A/en
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Abstract

PURPOSE:To improve a differential non-linear error at a change point of a maximum weight bit due to the dispersion of resistance values and to improve the precision of analog output voltage. CONSTITUTION:Plural R-2R type resistor ladder circuit networks 21, 22 are connected in parallel with an analog output terminal VOUT. When the MSB of digital input signals 0SB (=LSB) to (n-1)SB (=MSB) is '0', the 0SB to (n-2)SB are impressed to one terminals of shunt resistors RA0 to RAn-2 through ORs 410 to 41n-2, and when the MSB is '1', power supply potential VDD is impressed to one terminals of all the shunt resistors RA0 to RAn-2 through the ORs 410 to 41n-2. When the MSB is '0', GND potential is impressed to one terminals of all shunt registers RB0 to RBn-2 through ANDs 420 to 42n-2, and when the MSB is '1', 0SB to (n-2)SB are impressed to one terminals of the RB0 to RBn-2 through the ANDs 420 to 42n-2. Consequently an analog signal is outputted from the VOUT.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、複数のシリーズ抵抗
(直列抵抗)Rおよびシャント抵抗(分路抵抗)を有す
るR−2R型抵抗ラダー回路網で構成され、ディジタル
信号をアナログ信号に変換するためのディジタル/アナ
ログ変換器(以下、D/A変換器という)に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention comprises an R-2R type resistor ladder network having a plurality of series resistors (series resistors) R and shunt resistors (shunt resistors), and converts a digital signal into an analog signal. The present invention relates to a digital / analog converter (hereinafter referred to as a D / A converter).

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、D/A変換器には、複数のシリー
ズ抵抗R及びシャント抵抗2Rを有するR−2R型抵抗
ラダー回路を用いたD/A変換器や、重み型回路を用い
たD/A変換器等がある。このうち、R−2R型抵抗ラ
ダー回路を用いたD/A変換器では、回路の抵抗がシリ
ーズ抵抗Rとシャント抵抗2Rの2種類なので、精度や
温度係数のそろったものを選ぶことができる、抵抗値を
低く抑えることできるので高速変換もできる、さらに、
アナログ出力端子からラダー回路をみた時の信号源イン
ピーダンスが一定であるという利点を有しているため、
多く用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a D / A converter, a D / A converter using an R-2R type resistor ladder circuit having a plurality of series resistors R and a shunt resistor 2R and a D / A converter using a weighting type circuit are used. / A converter and the like. Among them, in the D / A converter using the R-2R type resistance ladder circuit, since the circuit resistance is of two types, that is, the series resistance R and the shunt resistance 2R, it is possible to select one having the same accuracy and temperature coefficient. Since the resistance value can be kept low, high-speed conversion is also possible.
Since it has the advantage that the signal source impedance when the ladder circuit is viewed from the analog output terminal is constant,
Many are used.

【0003】図2は、従来のR−2R型抵抗ラダー回路
を用いたnビット構成のD/A変換器の一構成例を示す
回路図である。このD/A変換器は、nビットのディジ
タル入力端子a0 〜an-1 からのディジタル信号をアナ
ログ信号に変換してアナログ出力端子VOUT に出力する
R−2R型抵抗ラダー回路網10を備えている。R−2
R型抵抗ラダー回路網10は、抵抗値Rのn個のシリー
ズ抵抗ra0 〜ran-1 を有し、その各シリーズ抵抗r
0 〜ran-1 の接点J0 〜Jn-1 には、抵抗値Rの2
倍の抵抗値2Rの(n+1)個のシャント抵抗RAL
RA0 〜RAn-1 が梯子型に接続されている。初段シャ
ント抵抗RAL の一端は、第1の電源V1、例えば接地
(GND)レベルに接続されている。各シャント抵抗R
0 〜RAn-1 の一端にはn個のディジタル入力端子a
0 〜an-1 がそれぞれ接続され、さらにその各ディジタ
ル入力端子a0 〜an-1 に、nビットのディジタル入力
信号0SB〜(n−1)SBを駆動して入力する駆動バ
ッファ110 〜11n-1 がそれぞれ接続されている。デ
ィジタル入力信号0SBは最下位ビット(LSB)、デ
ィジタル入力信号(n−1)SBは最上位ビット(MS
B)である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of an n-bit D / A converter using a conventional R-2R type resistance ladder circuit. This D / A converter includes an R-2R resistance ladder network 10 for converting digital signals from n- bit digital input terminals a 0 to a n-1 into analog signals and outputting the analog signals to an analog output terminal V OUT. I have it. R-2
The R-type resistor ladder network 10 has n series resistors ra 0 to ran -1 each having a resistance value R, and each series resistor r.
The contact points J 0 to J n-1 of a 0 to ran -1 have a resistance value of 2
(N + 1) shunt resistors RA L having a double resistance value 2R,
RA 0 to RA n-1 are connected in a ladder shape. One end of the first stage shunt resistor RA L is the first power source V1, for example, is connected to ground (GND) level. Each shunt resistance R
One of A 0 to RA n-1 has n digital input terminals a.
0 to a n-1 are respectively connected, and a drive buffer 11 0 for driving and inputting n-bit digital input signals 0SB to (n-1) SB to the respective digital input terminals a 0 to a n-1. .About.11 n-1 are connected to each other. The digital input signal 0SB is the least significant bit (LSB), and the digital input signal (n-1) SB is the most significant bit (MS).
B).

【0004】GNDレベルのV1レベル(“0”)また
は電源電位(VDD)レベルのV2レベル(“1”)か
らなるnビットのディジタル入力信号0SB〜(n−
1)SBを入力すると、該ディジタル入力信号0SB〜
(n−1)SBが駆動バッファ110 〜11n-1 で駆動
されて各ディジタル入力端子a0 〜an-1 にそれぞれ入
力される。すると、ディジタル入力信号0SB〜(n−
1)SBがR−2R型抵抗ラダー回路網10でアナログ
信号に変換され、その電圧が次式のようにアナログ出力
端子VOUT から出力される。 VOUT =(2n-1 ・(n−1)SB+2n-2 ・(n−2)SB +…+21 ・1SB+LSB)/2n ・(V2−V1) 但し、ai =V1レベルの時にiSB=“0”、ai
V2レベルの時にiSB=“1”である。
An n-bit digital input signal 0SB to (n-) having a V1 level ("0") of the GND level or a V2 level ("1") of the power supply potential (VDD) level.
1) When SB is input, the digital input signal 0SB to
The (n-1) SB is driven by the drive buffers 11 0 to 11 n-1 and input to the digital input terminals a 0 to a n-1 , respectively. Then, the digital input signals 0SB to (n-
1) SB is converted into an analog signal by the R-2R resistance ladder network 10, and the voltage is output from the analog output terminal V OUT as in the following equation. V OUT = (2 n-1 · (n-1) SB + 2 n-2 · (n-2) SB +… + 2 1 · 1 SB + LSB) / 2 n · (V2-V1) However, when a i = V1 level iSB = "0", a i =
ISB = “1” at the V2 level.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成のD/A変換器では、次のような課題があった。図3
は図2のD/A変換器に抵抗値ばらつきがある場合の回
路図、および図4(a),(b)は図3の回路の伝達特
性図である。図2のD/A変換器を例えば集積回路で構
成する場合、シリーズ抵抗ra0 〜ran-1 、およびシ
ャント抵抗RAL ,RA0 〜RAn-1 はN形拡散やポリ
シリコン等で形成するが、これらの抵抗素子は同一形状
であっても、製造上その抵抗値R,2Rにばらつきがあ
る。この抵抗値R,2RのばらつきによってD/A変換
器のアナログ出力端子VOUT の電圧の精度が劣化する。
However, the D / A converter having the above structure has the following problems. Figure 3
4A is a circuit diagram in the case where the D / A converter of FIG. 2 has a variation in resistance value, and FIGS. 4A and 4B are transfer characteristic diagrams of the circuit of FIG. When configuring the D / A converter 2 for example, an integrated circuit, formed by series resistor ra 0 ~ra n-1, and the shunt resistor RA L, RA 0 ~RA n- 1 is N-type diffusion, polysilicon or the like However, even if these resistance elements have the same shape, the resistance values R and 2R vary in manufacturing. The accuracy of the voltage of the analog output terminal V OUT of the D / A converter deteriorates due to the variations in the resistance values R and 2R.

【0006】例えば、図3に示すように、最大重みビッ
トMSBに接続されるシャント抵抗RAn-1 、およびそ
れに次ぐ重みのビット(n−2)SBに接続されるシャ
ント抵抗RAn-2 の抵抗値2Rにばらつき誤差ΔR,Δ
a を有し、それぞれ抵抗値2R+ΔR,2R+ΔRa
となった時の伝達特性が図4(a)のようになる。ま
た、抵抗値2Rにばらつき誤差−ΔR,−ΔRa を有
し、それぞれ抵抗値2R−ΔR,2R−ΔRa となった
時の伝達特性が図4(b)のようになる。そのため、図
3において最大重みビットMSBに対応する抵抗値ばら
つき±ΔRの影響はMSBが変化する点で、(n−2)
SBに対応する抵抗値ばらつき±ΔRa の影響は(n−
2)SBが変化する点で、それぞれ微分非直線性誤差と
してアナログ出力端子VOUT から出力される電圧の精度
劣化として表れる。(n−2)SBに対応するシャント
抵抗RAn-2 の抵抗値ばらつき±ΔRa による接点J
n-2 の理想出力電圧に対応する電圧変動をΔVとする
と、接点Jn-1つまりアナログ出力端子VOUT 上の理想
出力電圧に対する電圧変動はおおよそ半分のΔV/2と
なる。但し、接点Jn-2 および接点Jn-1 から初段シャ
ント抵抗方向にみた出力インピーダンスがほぼ抵抗値R
で一致しているものとしている。本発明は、前記従来技
術が持っていた課題として、抵抗値のばらつきによる微
分非直線性誤差が大きく、特に最大重みビットMSBの
変化点での微分非直線性誤差が大きいという点について
解決した、R−2R型抵抗ラダー回路網で構成されるD
/A変換器を提供するものである。
For example, as shown in FIG. 3, the shunt resistor RA n-1 connected to the maximum weight bit MSB and the shunt resistor RA n-2 connected to the next weight bit (n-2) SB are connected. Variation error ΔR, Δ in resistance value 2R
R a and resistance values 2R + ΔR and 2R + ΔR a , respectively.
The transfer characteristic when the above condition becomes is as shown in FIG. Further, FIG. 4B shows the transfer characteristics when the resistance value 2R has variation errors −ΔR and −ΔR a , and the resistance values 2R−ΔR and 2R−ΔR a , respectively. Therefore, the influence of the resistance value variation ± ΔR corresponding to the maximum weight bit MSB in FIG. 3 is (n−2) in that the MSB changes.
The influence of resistance value variation ± ΔR a corresponding to SB is (n−
2) At the point where SB changes, the differential nonlinearity error appears as accuracy deterioration of the voltage output from the analog output terminal V OUT . (N-2) the resistance of the shunt resistor RA n-2 corresponding to SB variation ± [Delta] R a by contact J
If the voltage fluctuation corresponding to the ideal output voltage of n-2 is ΔV, the voltage fluctuation with respect to the ideal output voltage on the contact J n−1, that is, the analog output terminal V OUT is about half of ΔV / 2. However, the output impedance seen from the contact J n-2 and the contact J n-1 toward the first - stage shunt resistance is almost the resistance value R.
It is supposed to match. The present invention has solved the problem that the conventional technique has, that the differential non-linearity error due to the variation in the resistance value is large, and in particular, the differential non-linearity error at the change point of the maximum weight bit MSB is large. D composed of R-2R type resistor ladder network
A / A converter is provided.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、R−2R型抵抗ラダー回路を用いたD/
A変換器において、(n−2)個のシリーズ抵抗Rとn
個のシャント抵抗2Rとそれらのシャント抵抵2Rの一
端に接続されたn個のディジタル入力端子とを、それぞ
れ有する第1および第2のR−2R型抵抗ラダー回路網
の最終段シャント抵抗2Rの他端を共通接続してアナロ
グ出力端子とし、前記第1のR−2R型抵抗ラダー回路
網の初段シャント抵抗2Rに接続された前記ディジタル
入力端子に第1の電源を印加し、前記第2のR−2R型
抵抗ラダー回路網の初段シャント抵抗2Rに接続された
前記ディジタル入力端子にディジタル入力信号の最大重
みビットを印加する。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a D / R using an R-2R type resistance ladder circuit.
In the A converter, (n-2) series resistors R and n
Number of shunt resistors 2R and n digital input terminals connected to one ends of the shunt resistors 2R, respectively, of the final stage shunt resistor 2R of the first and second R-2R type resistor ladder networks. The other end is commonly connected to form an analog output terminal, and a first power source is applied to the digital input terminal connected to the first stage shunt resistor 2R of the first R-2R type resistor ladder network, and the second power source is applied. The maximum weight bit of the digital input signal is applied to the digital input terminal connected to the first stage shunt resistor 2R of the R-2R type resistor ladder network.

【0008】そして、前記第1のR−2R型抵抗ラダー
回路網の他の(n−1)個のディジタル入力端子には、
最大重みビットが論理“0”の時は対応する前記シャン
ト抵抗2Rの一端に前記ディジタル入力信号を印加し、
最大重みビットが論理“1”の時は対応する全ての前記
シャント抵抗2Rの一端に第2の電源を印加する。さら
に、前記第2のR−2R型抵抗ラダー回路網の他の(n
−1)個のディジタル入力端子には、最大重みビットが
論理“0”の時は対応する全ての前記シャント抵抗2R
の一端に第1の電源を印加し、最大重みビットが論理
“1”の時は対応する前記シャント抵抗2Rの一端に前
記ディジタル入力信号を印加する構成にしている。
The other (n-1) digital input terminals of the first R-2R type resistance ladder network are:
When the maximum weight bit is logical "0", the digital input signal is applied to one end of the corresponding shunt resistor 2R,
When the maximum weight bit is logic "1", the second power supply is applied to one end of all the corresponding shunt resistors 2R. Further, in the other (n) of the second R-2R resistance ladder network,
-1) All the shunt resistors 2R corresponding to the digital input terminals when the maximum weight bit is logical "0".
The first power supply is applied to one end of each of the shunt resistors and the digital input signal is applied to one end of the corresponding shunt resistor 2R when the maximum weight bit is logic "1".

【0009】[0009]

【作用】本発明によれば、以上のようにD/A変換器を
構成したので、第1のR−2R型抵抗ラダー回路網の伝
達特性と、第2のR−2R型抵抗ラダー回路網の伝達特
性とが互いに独立に存在し、アナログ出力端子からみた
第1のR−2R型抵抗ラダー回路網の出力インピーダン
ス値と、第2のR−2R型抵抗ラダー回路網の出力イン
ピーダンス値とに差がないものとすると、該アナログ出
力端子の電圧は第1のR−2R型抵抗ラダー回路網の伝
達特性と第2のR−2R型抵抗ラダー回路網の伝達特性
とを平均化したものになる。これにより、最大重みビッ
トが変化する点で接するような伝達特性が得られ、最大
重みビットが変化する点での微分非直線性誤差が改善さ
れる。従って、前記課題を解決できるのである。
According to the present invention, since the D / A converter is configured as described above, the transfer characteristic of the first R-2R type resistance ladder network and the second R-2R type resistance ladder network are provided. Of the first R-2R resistance ladder network and the output impedance value of the second R-2R resistance ladder network viewed from the analog output terminal. Assuming that there is no difference, the voltage at the analog output terminal is the average of the transfer characteristics of the first R-2R type resistor ladder network and the transfer characteristic of the second R-2R type resistor ladder network. Become. As a result, transfer characteristics are obtained such that the maximum weight bit changes at the point of contact, and the differential nonlinearity error at the point of change of the maximum weight bit is improved. Therefore, the above problem can be solved.

【0010】[0010]

【実施例】図1は、本発明の実施例を示すnビット構成
のD/A変換器の回路図である。このD/A変換器は、
nビットのディジタル入力端子a0 〜an-1 からのディ
ジタル信号をアナログ出力電圧に変換する第1のR−2
R型抵抗ラダー回路網21と、nビットのディジタル入
力端子b0 〜bn-1 からのディジタル信号をアナログ出
力電圧に変換する第2のR−2R型抵抗ラダー回路網2
2とを、備えている。第1のR−2R型抵抗ラダー回路
網21は、抵抗値Rの(n−2)個のシリーズ抵抗ra
0 〜ran-3 と、抵抗値2Rのn個のシャント抵抗RA
0 〜RAn-1とを、梯子型に接続した回路構成である。
第2のR−2R型抵抗ラダー回路網22は、抵抗値Rの
(n−2)個のシリーズ抵抗rb0 〜rbn-3 と、抵抗
値2Rのn個のシャント抵抗RB0 〜RBn-1 とを、梯
子型に接続した回路構成をなす。n個のシャント抵抗R
0 〜RAn-1 の一端にはn個のディジタル入力端子a
0 〜an-1 が接続されると共に、n個のシャント抵抗R
0 〜RBn-1 の一端にはn個のディジタル入力端子b
0 〜bn-1 が接続されている。最終段シャント抵抗RA
n-2 とRBn-2 の他端は共通接続され、アナログ出力端
子VOUT に接続され、さらに初段シャント抵抗RAn-1
の一端に接続されたディジタル入力端子an-1 には第1
の電源V1(例えば、GNDレベル)が接続されてい
る。
FIG. 1 is a circuit diagram of an n-bit D / A converter showing an embodiment of the present invention. This D / A converter
A first R-2 for converting a digital signal from the n- bit digital input terminals a 0 to a n-1 into an analog output voltage.
An R-type resistor ladder network 21 and a second R-2R resistor ladder network 2 for converting a digital signal from the n- bit digital input terminals b 0 to b n-1 into an analog output voltage.
2 and. The first R-2R type resistor ladder network 21 includes (n-2) series resistors ra having a resistance value R.
0 to ran -3 and n shunt resistors RA having a resistance value of 2R
It is a circuit configuration in which 0 to RA n-1 are connected in a ladder shape.
The second R-2R type resistor ladder network 22, the resistance value (n-2) pieces of the series resistance rb 0 ~rb n-3 of R, n pieces of the shunt resistor RB 0 ~RB n of resistance 2R -1 is connected to form a ladder structure. n shunt resistors R
One of A 0 to RA n-1 has n digital input terminals a.
0 to an -1 are connected and n shunt resistors R
N digital input terminals b at one end of B 0 to RB n-1
0 to b n-1 are connected. Final stage shunt resistance RA
The other ends of n-2 and RB n-2 are commonly connected, connected to the analog output terminal V OUT , and the first stage shunt resistor RA n-1.
The digital input terminal a n-1 connected to one end of
Power source V1 (for example, GND level) is connected.

【0011】各ディジタル入力端子a0 〜an-2 には、
駆動バッファ310 〜31n-2 の入力側がそれぞれ接続
され、それらの出力側には2入力ORゲート410 〜4
n- 2 の出力側が接続されている。各2入力ORゲート
410 〜41n-2 の一方の入力側には、最大重みビット
MSBのディジタル入力信号(n−1)SBが共通接続
され、他方の入力側には、ディジタル入力信号0SB
(=LSB)〜(n−2)SBがそれぞれ接続されてい
る。
The respective digital input terminals a 0 to a n-2 are connected to
The input sides of the drive buffers 31 0 to 31 n-2 are respectively connected, and their output sides are connected with 2-input OR gates 41 0 to 4 0.
The output side of 1 n- 2 is connected. The digital input signal (n-1) SB of the maximum weight bit MSB is commonly connected to one input side of each of the 2-input OR gates 41 0 to 41 n-2 , and the digital input signal 0SB is connected to the other input side.
(= LSB) to (n-2) SB are connected to each other.

【0012】各ディジタル入力端子b0 〜bn-1 には、
駆動バッファ320 〜32n-1 の入力側がそれぞれ接続
され、その駆動バッファ32n-1 の入力側に最大重みビ
ットMSBのディジタル入力信号(n−1)SBが入力
されるようになっている。また、各駆動バッファ320
〜32n-2 の入力側には、2入力ANDゲート420
42n-2 の出力側がそれぞれ接続されている。各2入力
ANDゲート420 〜42n-2 の一方の入力側には、最
大重みビットMSBのディジタル入力信号(n−1)S
Bが共通に入力され、他方の入力側には、ディジタル入
力信号0SB(=LSB)〜(n−2)SBがそれぞれ
入力されるようになっている。
The digital input terminals b 0 to b n-1 are connected to
The input sides of the drive buffers 32 0 to 32 n-1 are connected to each other, and the digital input signal (n-1) SB of the maximum weight bit MSB is input to the input side of the drive buffer 32 n-1 . . In addition, each drive buffer 32 0
To the input side of 32 n-2 , a 2-input AND gate 42 0 to
The output sides of 42 n-2 are connected to each other. A digital input signal (n-1) S of the maximum weight bit MSB is provided on one input side of each of the 2-input AND gates 42 0 to 42 n-2.
B is commonly input, and the digital input signals 0SB (= LSB) to (n-2) SB are respectively input to the other input side.

【0013】2入力ORゲート410 〜41n-2 と2入
力ANDゲート420 〜42n-2 とに入力される共通の
ディジタル入力信号(n−1)SB(=MSB),0S
B(=LSB)〜(n−2)SBは、V1レベルとV2
レベルの組み合わせの信号である。
Common digital input signals (n-1) SB (= MSB), 0S input to the 2-input OR gates 41 0 to 41 n-2 and the 2-input AND gates 42 0 to 42 n-2.
B (= LSB) to (n-2) SB are V1 level and V2
It is a signal of a combination of levels.

【0014】図5は、図1の回路を4ビット構成とした
D/A変換器の回路図であり、図1中の要素と共通の要
素には共通の符号が付されている。次に、図5に示すD
/A変換器の動作を図6〜図8を参照しつつ説明する。
図6は図5においてMSB=“0”の時の等価回路図、
図7は図5においてMSB=“1”の時の等価回路図で
ある。また、図8は、図5におけるビットMSB〜LS
Bとディジタル入力信号MSB,2SB,1SB,LS
Bに対応するディジタル入力信号d0 〜d15との関係を
示す図である。図6に示すように、図5のディジタル入
力信号の最大重みビットMSBが“0”の時、第1のR
−2R型抵抗ラダー回路網21のディジタル入力端子a
0 ,a1 ,a2 には、各ORゲート410 〜412 を介
してディジタル入力信号によるV1レベル(GNDレベ
ルの“0”)またはV2レベル(VDDレベルの
“1”)が印加される。第2のR−2R型抵抗ラダー回
路網22のディジタル入力端子b0 ,b1 ,b2 には、
MSB=“0”であるので、各ANDゲート420 〜4
2 の作用によって全て“0”となり、V1レベル(G
NDレベルの“0”)が印加される。第2のR−2R型
抵抗ラダー回路網22の初段シャント抵抗2Rのディジ
タル入力端子b3 には、MSB=“0”により、V1レ
ベル(GNDレベルの“0”)が印加される。
FIG. 5 is a circuit diagram of a D / A converter in which the circuit of FIG. 1 has a 4-bit configuration, and elements common to those in FIG. 1 are designated by common reference numerals. Next, D shown in FIG.
The operation of the A / A converter will be described with reference to FIGS.
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram when MSB = “0” in FIG.
FIG. 7 is an equivalent circuit diagram when MSB = “1” in FIG. Further, FIG. 8 shows bits MSB to LS in FIG.
B and digital input signals MSB, 2SB, 1SB, LS
FIG. 6 is a diagram showing a relationship with digital input signals d 0 to d 15 corresponding to B. As shown in FIG. 6, when the maximum weight bit MSB of the digital input signal of FIG. 5 is "0", the first R
-Digital input terminal a of the 2R type resistor ladder network 21
A V1 level (GND level “0”) or a V2 level (VDD level “1”) by a digital input signal is applied to 0 , a 1 , and a 2 via each OR gate 41 0 to 41 2. . The digital input terminals b 0 , b 1 and b 2 of the second R-2R type resistor ladder network 22 are
Since the MSB = “0”, each AND gate 42 0 to 4 4
By the action of 2 2 all become "0" and V1 level (G
The ND level "0") is applied. The digital input terminal b 3 of the first-stage shunt resistor 2R of the second R-2R type resistor ladder network 22, the MSB = "0", V1 level (the GND level "0") is applied.

【0015】図7において、図5のディジタル入力信号
の最大重みビットMSBが“1”の時、第1のR−2R
型抵抗ラダー回路網21のディジタル入力端子a0 ,a
1 ,a2 には、MSB=“1”であるので、各ORゲー
ト410 〜412 の作用によって全て“1”となり、V
2レベル(VDDレベルの“1”)が印加される。第2
のR−2R型抵抗ラダー回路網22のディジタル入力端
子b0 ,b1 ,b2 には、ANDゲート420 〜422
を介してディジタル入力信号によるV1レベル(GND
レベルの“0”)またはV2レベル(VDDレベルの
“1”)が印加される。第2のR−2R型抵抗ラダー回
路網22の初段シャント抵抗2Rの入力端子b3 には、
MSB=“1”によってV2レベル(VDDレベルの
“1”)が印加される。図5のD/A変換器は、第1の
R−2R型抵抗ラダー回路網21によるD/A変換器
と、第2のR−2R型抵抗ラダー回路網22によるD/
A変換器とが、アナログ出力端子VOUT に対して並列接
続された構成になっている。そのため、各ディジタル入
力端子a0 〜a3 ,b0 〜b3 に、V1レベル
(“0”)またはV2レベル(“1”)からなるディジ
タル入力信号を印加すると、4ビット入力のD/A変換
器のアナログ出力端子VOUT の電圧は、次式のようにな
る。 VOUT =(23 ・MSB+22 ・2SB+21 ・1SB+LSB) /24 ・(V2−V1) 同様に、図1のD/A変換器においてn個のディジタル
入力のアナログ出力端子VOUT の出力電圧は、従来の図
2のD/A変換器と同様に、次式のようになる。 VOUT =(2n-1 ・(n−1)SB+2n-2 ・(n−2)SB +…21 ・1SB+LSB)/2n ・(V2−V1) 次に、図1のD/A変換器を集積回路化し、それに伴っ
て抵抗値がばらついた場合について、図9および図10
(a),(b)を参照しつつ、以下説明する。図9は、
図1において抵抗値ばらつきがある場合の回路図、およ
び図10(a),(b)は図9における伝達特性図であ
る。なお、図9において±ΔRはシャント抵抗RAn-1
〜RBn-1 の抵抗値ばらつき誤差、±ΔRa はシャント
抵抗RAn-2 〜RBn-2 の抵抗値ばらつき誤差である。
図10において、VOUT 21は第1のR−2R型抵抗ラ
ダー回路網21のアナログ出力電圧、VOUT 22は第2
のR−2R型抵抗ラダー回路網22のアナログ出力電圧
である。
In FIG. 7, when the maximum weight bit MSB of the digital input signal of FIG. 5 is "1", the first R-2R
-Type resistor ladder network 21 digital input terminals a 0 , a
Since MSB = “1” in 1 and a 2 , all of them become “1” by the action of the OR gates 41 0 to 41 2 , and V
Two levels (VDD level “1”) are applied. Second
AND gates 42 0 to 42 2 are connected to the digital input terminals b 0 , b 1 and b 2 of the R-2R resistance ladder network 22 of FIG.
V1 level (GND
The level “0”) or the V2 level (VDD level “1”) is applied. At the input terminal b 3 of the first-stage shunt resistor 2R of the second R-2R type resistor ladder network 22,
V2 level (VDD level “1”) is applied by MSB = “1”. The D / A converter of FIG. 5 has a D / A converter based on the first R-2R resistance ladder network 21 and a D / A converter based on the second R-2R resistance ladder network 22.
The A converter and the analog output terminal V OUT are connected in parallel. Therefore, if a digital input signal of V1 level (“0”) or V2 level (“1”) is applied to each of the digital input terminals a 0 to a 3 and b 0 to b 3 , a 4-bit input D / A The voltage at the analog output terminal V OUT of the converter is as follows. V OUT = (2 3 · MSB + 2 2 · 2 SB + 2 1 · 1 SB + LSB) / 2 4 · (V2-V1) Similarly, in the D / A converter of FIG. 1, the output voltage of the n digital input analog output terminals V OUT Becomes like the following D / A converter of FIG. 2 of the related art. V OUT = (2 n-1 · (n-1) SB + 2 n-2 · (n-2) SB + ... 2 1 · 1 SB + LSB) / 2 n · (V2-V1) Next, D / A in FIG. 9 and 10 show the case where the converter is integrated into a circuit and the resistance value varies accordingly.
The following description will be given with reference to (a) and (b). Figure 9
A circuit diagram in the case where there is a variation in resistance value in FIG. 1, and FIGS. 10A and 10B are transfer characteristic diagrams in FIG. In FIG. 9, ± ΔR is the shunt resistance RA n-1.
~RB n-1 of the resistance value variation error, ± [Delta] R a is the resistance variation error of the shunt resistor RA n-2 ~RB n-2 .
In FIG. 10, V OUT 21 is an analog output voltage of the first R-2R type resistor ladder network 21, and V OUT 22 is a second output voltage.
2 is an analog output voltage of the R-2R resistance ladder network 22 of FIG.

【0016】前記のように抵抗値のばらつきの伝達特性
精度に対する影響は、ディジタル入力信号0SB〜(n
−1)SBの上位ビットの方が度合いが大きい。そのた
め、図9に示すnビット構成のD/A変換器において、
第1のR−2R型抵抗ラダー回路網21内の最上位ビッ
トMSBのシャント抵抗RAn-1 とそれに次ぐ(n−
2)SBに対応するシャント抵抗RAn-2 に抵抗値のば
らつき誤差ΔR,ΔRaが生じ、さらに第2のR−2R
型抵抗ラダー回路網22内の最上位ビットMSBのシャ
ント抵抗RBn-1 とそれに次ぐ(n−2)SBに対応す
るシャント抵抗RRBn-2 に抵抗値のばらつき誤差Δ
R,ΔRa が生じ、それぞれ2R+ΔR,2R+Δ
a ,2R−ΔR,2R−ΔRa となった場合、その伝
達特性は図10(a)のようになる。なお、(n−3)
SB以下の下位ビットについては、理想的な抵抗値2R
が得られたものとしている。
As described above, the influence of the variation in the resistance value on the accuracy of the transfer characteristic is the digital input signal 0SB to (n.
-1) The upper bits of SB have a higher degree. Therefore, in the n-bit D / A converter shown in FIG.
The shunt resistor RA n-1 of the most significant bit MSB in the first R-2R type resistor ladder network 21 and the next (n-
2) Variation errors ΔR and ΔR a of the resistance value occur in the shunt resistor RA n-2 corresponding to SB, and the second R-2R
Error variation Δ in the shunt resistance RB n-1 of the most significant bit MSB in the type resistor ladder network 22 and the shunt resistance RRB n-2 corresponding to the next (n-2) SB.
R and ΔR a occur, and 2R + ΔR and 2R + Δ respectively
When R a , 2R-ΔR, and 2R-ΔR a , the transfer characteristics are as shown in FIG. Note that (n-3)
For lower bits below SB, ideal resistance value 2R
Is assumed to have been obtained.

【0017】ディジタル入力信号の最上位ビットMSB
が“0”の時、第1のR−2R型抵抗ラダー回路網21
の各ディジタル入力端子a0 〜an-2 には対応するディ
ジタル入力信号が印加され、第2のR−2R型抵抗ラダ
ー回路網22の各ディジタル入力端子b0 〜bn-2 及び
n-1 にはV1レベル(GNDレベル)が印加される。
Most significant bit MSB of digital input signal
Is "0", the first R-2R type resistor ladder network 21
A corresponding digital input signal is applied to each of the digital input terminals a 0 to a n-2 , and each of the digital input terminals b 0 to b n-2 and b n of the second R-2R type resistor ladder network 22. The V1 level (GND level) is applied to -1 .

【0018】アナログ出力端子VOUT からみた第1のR
−2R型抵抗ラダー回路網21の出力インピーダンス値
と、第2のR−2R型抵抗ラダー回路網22の出力イン
ピーダンス値とに差がないものとすると、該アナログ出
力端子VOUT は、第1のR−2R型抵抗ラダー回路網2
1の伝達特性と第2のR−2R型抵抗ラダー回路網22
の伝達特性とを平均化したものになる。第2のR−2R
型抵抗ラダー回路網22のディジタル入力端子b0 〜b
n-1 にはV1レベル(GNDレベル)が印加されている
ので、アナログ出力端子VOUTは第1のR−2R型抵抗
ラダー回路網21の伝達特性の1/2の電圧となり、図
10(a)に示すアナログ出力電圧VOUT 21の伝達特
性となる。従って、アナログ出力電圧VOUT 21は、
(n−2)SBビットが変化する点で微分非直線性誤差
が最大となる。一方、ディジタル入力信号の最上位ビッ
トMSBが“1”の時、第1のR−2R型抵抗ラダー回
路網21の各ディジタル入力端子a0 〜an-2 にはV2
レベル(VDDレベル)が印加され、第2のR−2R型
抵抗ラダー回路網22のディジタル入力端子bn-1 には
V2レベル(VDDレベル)が印加され、他のディジタ
ル入力端子b0 〜bn-2 には対応するディジタル入力信
号が印加される。すると、アナログ出力端子VOUT は、
第1のR−2R型抵抗ラダー回路網21によるほぼ1/
2・VDDの電圧と、第2のR−2R型抵抗ラダー回路
網22の伝達特性の1/2の電圧とが加算された伝達特
性となり、図10(a)に示すアナログ出力電圧VOUT
22のようになる。
The first R as seen from the analog output terminal V OUT
Assuming that there is no difference between the output impedance value of the −2R type resistor ladder network 21 and the output impedance value of the second R−2R type resistor ladder network 22, the analog output terminal V OUT is R-2R type resistor ladder network 2
1 transfer characteristics and second R-2R type resistor ladder network 22
And the transfer characteristics of are averaged. Second R-2R
-Type resistor ladder network 22 digital input terminals b 0 to b
Since the V1 level (GND level) is applied to n-1 , the analog output terminal V OUT has a voltage half that of the transfer characteristic of the first R-2R type resistance ladder network 21, and the voltage V1 level of FIG. It has the transfer characteristic of the analog output voltage V OUT 21 shown in a). Therefore, the analog output voltage V OUT 21 is
(N-2) The differential non-linearity error becomes maximum at the point where the SB bit changes. On the other hand, when the most significant bit MSB of the digital input signal is "1", V2 is applied to each digital input terminal a 0 to a n-2 of the first R-2R type resistor ladder network 21.
Level (VDD level) is applied, the V2 level (VDD level) is applied to the digital input terminal b n-1 of the second R-2R resistance ladder network 22, and the other digital input terminals b 0 to b A corresponding digital input signal is applied to n-2 . Then, the analog output terminal V OUT is
The first R-2R type resistor ladder network 21 is approximately 1 /
The transfer characteristic is the sum of the voltage of 2 · VDD and the voltage of 1/2 of the transfer characteristic of the second R-2R type resistance ladder network 22, and the analog output voltage V OUT shown in FIG.
It looks like 22.

【0019】次に、最上位ビットMSBが変化する点、
つまりディジタル入力信号がMSB=“0”、(n−
2)SB〜LSB=“1”の状態から、MSB=
“1”、(n−2)SB〜LSB=“0”の状態へ変化
する時の微分非直線性誤差について考える。前者のMS
B=“0”の時、第1のR−2R型抵抗ラダー回路網2
1のディジタル入力端子a0 〜an-2 の入力は全て
“1”であり、第2のR−2R型抵抗ラダー回路網22
のディジタル入力端子a0 〜an-2 ,bn-1 の入力は全
て“0”である。これに対して後者のMSB=“1”の
時、第1のR−2R型抵抗ラダー回路網21のディジタ
ル入力端子a0 〜an-2 は全て“1”であり、第2のR
−2R型抵抗ラダー回路網22のディジタル入力端子b
n-1 は“1”で、ディジタル入力端子a0 〜an-2 の入
力は全て“0”である。前者と後者のディジタル入力端
子はbn-1 のみが“0”から“1”へ変化する。ディジ
タル入力端子bn-1 に接続されるシャント抵抗RBn-1
が2R+ΔRとばらついても、アナログ出力端子VOUT
の微分非直線性誤差への影響はLSBのそれと同様、最
小である。
Next, the point where the most significant bit MSB changes,
That is, the digital input signal is MSB = "0", (n-
2) From SB to LSB = “1”, MSB =
Consider the differential non-linearity error when changing to the state of “1”, (n−2) SB to LSB = “0”. The former MS
When B = “0”, the first R-2R type resistor ladder network 2
The inputs of the first digital input terminals a 0 to a n-2 are all "1", and the second R-2R type resistor ladder network 22
The inputs to the digital input terminals a 0 to a n-2 and b n-1 are all "0". On the other hand, when the latter MSB = “1”, the digital input terminals a 0 to a n−2 of the first R-2R resistance ladder network 21 are all “1”, and the second R-2R type resistor ladder network 21 is
-Digital input terminal b of 2R type resistor ladder network 22
n-1 is "1", the input of the digital input terminal a 0 ~a n-2 are all "0". Regarding the digital input terminals of the former and the latter, only b n-1 changes from "0" to "1". Shunt is connected to the digital input terminal b n-1 resistors RB n-1
Is 2R + ΔR, the analog output terminal V OUT
The effect on the differential non-linearity error is the same as that of the LSB.

【0020】図9の回路図の他に、抵抗値のばらつきの
組み合わせには多数あるが、本実施例によれば、第1と
第2のR−2R型抵抗ラダー回路網21,22の伝達特
性が独立に存在し、MSBが変化する点で接するような
伝達特性が得られ、MSBが変化する点での微分非直線
性誤差が従来に比べて著しく改善される。なお、本発明
は上記実施例に限定されず、例えば、図1のORゲート
410 〜41n-2 およびANDゲート420 〜42n-2
を、他の入力切り換え手段で構成したり、あるいは第
1,第2の電源V1,V2を他の電位に変更する等、種
々の変形が可能である。
In addition to the circuit diagram of FIG. 9, there are many combinations of variations in resistance values, but according to the present embodiment, transmission of the first and second R-2R type resistance ladder networks 21, 22 is performed. The characteristics independently exist, and the transfer characteristics are obtained such that they are in contact with each other at the MSB changing point, and the differential nonlinearity error at the MSB changing point is remarkably improved as compared with the conventional case. The present invention is not limited to the above embodiment, and for example, the OR gates 41 0 to 41 n-2 and the AND gates 42 0 to 42 n-2 in FIG.
Can be configured by other input switching means, or the first and second power supplies V1 and V2 can be changed to other potentials, and various modifications can be made.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、第1と第2のR−2R型抵抗ラダー回路網をアナ
ログ出力端子に対して並列接続し、最大重みビットの論
理状態に応じたディジタル入力信号を入力するようにし
たので、シャント抵抗のばらつきによるアナログ出力端
子の最大重みビットが変化する点での微分非直線性誤差
を著しく改善でき、アナログ出力電圧の精度を向上でき
る。
As described in detail above, according to the present invention, the first and second R-2R type resistor ladder networks are connected in parallel to the analog output terminal, and the logic state of the maximum weight bit is obtained. Since the digital input signal according to the above is input, the differential nonlinearity error at the point where the maximum weight bit of the analog output terminal changes due to the dispersion of the shunt resistance can be remarkably improved, and the accuracy of the analog output voltage can be improved. .

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

【図1】本発明の実施例を示すnビット構成のD/A変
換器の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of an n-bit D / A converter showing an embodiment of the present invention.

【図2】従来のnビット構成のD/A変換器の回路図で
ある。
FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional D / A converter having an n-bit configuration.

【図3】図2のD/A変換器の抵抗値にばらつきがある
場合の回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram when the resistance value of the D / A converter in FIG. 2 varies.

【図4】図3の伝達特性図である。FIG. 4 is a transfer characteristic diagram of FIG.

【図5】図1のD/A変換器を4ビット構成にした時の
回路図である。
5 is a circuit diagram when the D / A converter of FIG. 1 has a 4-bit configuration.

【図6】図5のMSB=“0”の時の等価回路図であ
る。
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram when MSB = “0” in FIG.

【図7】図5のMSB=“1”の時の等価回路図であ
る。
FIG. 7 is an equivalent circuit diagram when MSB = “1” in FIG.

【図8】図5のビットMSB〜LSBとディジタル入力
信号d0 〜d15との関係図である。
8 is a relationship diagram between the bits MSB to LSB of FIG. 5 and the digital input signals d 0 to d 15 .

【図9】図1のD/A変換器に抵抗値のばらつきがある
場合の回路図である。
9 is a circuit diagram in the case where the D / A converter of FIG. 1 has a variation in resistance value.

【図10】図9の伝達特性図である。10 is a transfer characteristic diagram of FIG. 9.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21,22 第1,第2の
R−2R型抵抗ラダー回路網 410 〜41n-2 ORゲート 420 〜42n-2 ANDゲート 0SB〜(n−1)SB ディジタル入
力信号 a0 an-1 ,b0 〜bn-1 ディジタル入
力端子 RA0 〜RAn-1 ,RB0 〜RBn-1 シャント抵抗 ra0 〜ran-3 ,rb0 〜rbn-3 シリーズ抵抗 V1,V2 第1,第2の
電源 VOUT アナログ出力
端子
21 and 22 first, second R-2R type resistor ladder network 41 0 ~41 n-2 OR gates 42 0 ~42 n-2 AND gates 0SB~ (n-1) SB digital input signal a 0 ~ an, -1, b 0 ~b n-1 digital input terminal RA 0 ~RA n-1, RB 0 ~RB n-1 shunt resistor ra 0 ~ra n-3, rb 0 ~rb n-3 series resistor V1, V2 First and second power supply V OUT Analog output terminal

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (n−2)個のシリーズ抵抗Rとn個の
シャント抵抗2Rとそれらのシャント抵抵2Rの一端に
接続されたn個のディジタル入力端子とを、それぞれ有
する第1および第2のR−2R型抵抗ラダー回路網の最
終段シャント抵抗2Rの他端を共通接続してアナログ出
力端子とし、 前記第1のR−2R型抵抗ラダー回路網の初段シャント
抵抗2Rに接続された前記ディジタル入力端子に第1の
電源を印加し、前記第2のR−2R型抵抗ラダー回路網
の初段シャント抵抗2Rに接続された前記ディジタル入
力端子にディジタル入力信号の最大重みビットを印加
し、 前記第1のR−2R型抵抗ラダー回路網の他の(n−
1)個のディジタル入力端子には、最大重みビットが論
理“0”の時は対応する前記シャント抵抗2Rの一端に
前記ディジタル入力信号を印加し、最大重みビットが論
理“1”の時は対応する全ての前記シャント抵抗2Rの
一端に第2の電源を印加し、 前記第2のR−2R型抵抗ラダー回路網の他の(n−
1)個のディジタル入力端子には、最大重みビットが論
理“0”の時は対応する全ての前記シャント抵抗2Rの
一端に第1の電源を印加し、最大重みビットが論理
“1”の時は対応する前記シャント抵抗2Rの一端に前
記ディジタル入力信号を印加する構成にしたことを特徴
とするディジタル/アナログ変換器。
1. A first and a first having (n-2) series resistors R, n shunt resistors 2R, and n digital input terminals connected to one ends of the shunt resistors 2R, respectively. The other end of the second stage shunt resistor 2R of the R-2R type resistor ladder network is commonly connected as an analog output terminal, and is connected to the first stage shunt resistor 2R of the first R-2R type resistor ladder network. Applying a first power supply to the digital input terminal and applying a maximum weight bit of the digital input signal to the digital input terminal connected to the first stage shunt resistor 2R of the second R-2R resistance ladder network; The other (n- of the first R-2R resistance ladder network
1) The digital input signal is applied to one of the digital input terminals at one end of the shunt resistor 2R when the maximum weight bit is logic "0", and when the maximum weight bit is logic "1". A second power source is applied to one end of each of the shunt resistors 2R to be connected to the other (n-) of the second R-2R type resistor ladder network.
1) When the maximum weight bit is logic "0", the first power supply is applied to one end of all the corresponding shunt resistors 2R, and when the maximum weight bit is logic "1", Is a digital / analog converter characterized in that the digital input signal is applied to one end of the corresponding shunt resistor 2R.
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