JPH07321660A - D/a converter circuit - Google Patents

D/a converter circuit

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JPH07321660A
JPH07321660A JP11299494A JP11299494A JPH07321660A JP H07321660 A JPH07321660 A JP H07321660A JP 11299494 A JP11299494 A JP 11299494A JP 11299494 A JP11299494 A JP 11299494A JP H07321660 A JPH07321660 A JP H07321660A
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coefficient
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data
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Abstract

PURPOSE:To obtain a D/A converter circuit from which a conversion characteristic without distortion is obtained and in which the spread of the ratio of components in use is suppressed. CONSTITUTION:Switches S0-S3 are used to select to which of a 1st coefficient device 11 multiplying an input current by a multiple of K1 and providing the output of the result and a 2nd coefficient device 12 multiplying an input current by a multiple of K2 and providing the output of the result a current is given from current sources 8Io, 4Io, 2Io, Io. A switch control circuit 13 controls the switches S0-S3 by low-order 5-bits of digital data fed to an input terminal IN. A coefficient control circuit 14 controls the coefficients K1, K2 of the coefficient devices 11, 12 by high-order 3 bits of the digital data fed to the input terminal IN. A synthesized output of the 1st and 2nd coefficient devices 11, 12 is led from an output terminal Tout as analog converted current.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明はDA(デジタル・アナ
ログ)変換回路に関し、特に半導体集積回路内のアナロ
グ回路をデジタルデータで調整するときの調整回路に適
用する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a DA (digital / analog) conversion circuit, and more particularly, it is applied to an adjustment circuit for adjusting an analog circuit in a semiconductor integrated circuit with digital data.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近ではアナログ集積回路においてもデ
ジタル制御を行うものが増え、I2 L回路を組み込んだ
り、BiCMOSプロセスを用いて、デジタル回路によ
るバスコントロール機能を持たせたアナログ・デジタル
の回路が混在されたICが多くなってきている。このよ
うな目的の1つはアナログ回路の調整をデジタル化して
調整用のボリウムを減らすとともに、マイコンによる制
御で調整の自動化を図ることにある。このためにはDA
変換回路が必須となる。
2. Description of the Related Art Recently, the number of analog integrated circuits that perform digital control has increased, and an analog / digital circuit having a bus control function by a digital circuit by incorporating an I 2 L circuit or using a BiCMOS process has been developed. The number of mixed ICs is increasing. One of such purposes is to digitize the adjustment of the analog circuit to reduce the volume for the adjustment and to automate the adjustment by the control of the microcomputer. DA for this
A conversion circuit is essential.

【0003】一般的な回路例について、図7の7ビット
電流出力タイプのDA変換回路を用いて説明する。これ
は64Io を基準電流源として2のべき乗で重み付けし
た64Io 、32Io 、16Io 、8Io 、4Io 、2
Io 、Io 、の7つの電流源と、それぞれの電流源を出
力端子に導くか否かを切り換える7個のスイッチS0〜
S6から成っている。これらのスイッチS0 〜S6 は、
b0 〜b6 の7ビットのデジタルデータにより切り換え
る。デジタルデータの各ビットはMSB(最上位ビッ
ト)を最も大きい電流64Io のスイッチに割り当て、
LSB(最下位ビット)に向かって順次小さな電流のス
イッチに割り当てている。そして各ビットともデータが
1のとき電流を出力端へ導くように制御する。このよう
にすると、出力電流Iout は、7ビットデータに応じて
0から127Io までリニアに変化する。
A general circuit example will be described with reference to the 7-bit current output type DA conversion circuit shown in FIG. This is 64Io, 32Io, 16Io, 8Io, 4Io, 2 weighted by a power of 2 with 64Io as a reference current source.
Seven current sources, Io and Io, and seven switches S0 to switch whether or not to lead each current source to the output terminal.
Made of S6. These switches S0-S6 are
Switching is performed by 7-bit digital data b0 to b6. For each bit of digital data, the MSB (most significant bit) is assigned to the switch with the largest current of 64 Io,
The switches are sequentially assigned to switches having smaller currents toward the LSB (least significant bit). When the data is 1 in each bit, the current is controlled so as to be guided to the output terminal. By doing so, the output current Iout changes linearly from 0 to 127 Io according to the 7-bit data.

【0004】ところが、この回路は電流源の精度が悪い
とDA変換特性に大きなひずみが生ずる問題がある。例
えば、抵抗の相対精度が3%で、電流源の精度は抵抗の
相対精度で決まるとする。このとき、最もきびしいのは
MSBに相当する抵抗R0が大きな誤差を持った場合の
調整の中心(データが0111111から100000
0に変わる点)でのひずみである。ワーストケースとし
て、この抵抗R0の値が−3%と+3%の誤差を持った
とすると、調整の中心点の前後での出力電流値は、 (1) … −3%の場合:63Io →62.1Io (2) … +3%の場合:63Io →65.9Io となる。このときのDA変換特性を図示すると図8のよ
うになり、(1)は出力特性に傾きが逆になるような領
域ができ大きなひずみとなる。(2)は変換特性が部分
的に大きく飛んでしまい、大きなひずみになるとともに
この部分の分解能が落ちることになる。
However, this circuit has a problem that the DA conversion characteristic is greatly distorted if the accuracy of the current source is low. For example, assume that the relative accuracy of the resistors is 3% and the accuracy of the current source is determined by the relative accuracy of the resistors. At this time, the most severe point is the center of adjustment when the resistance R0 corresponding to the MSB has a large error (data 0111111 to 100000).
It is the strain at the point where it changes to 0). As a worst case, if the value of the resistor R0 has an error of -3% and + 3%, the output current value before and after the center point of the adjustment is (1) ... -3%: 63 Io → 62. 1Io (2) ... + 3%: 63Io → 65.9Io. The DA conversion characteristic at this time is illustrated in FIG. 8, and in (1), there is a region in which the output characteristic has a reverse slope, which causes a large distortion. In the case of (2), the conversion characteristic largely fluctuates partially, resulting in a large distortion and the resolution of this part decreases.

【0005】このようなひずみは、DA変換回路をアナ
ログ回路の調整回路として用いる場合には都合が悪い。
図8の(1)のように調整特性が折れ曲がり傾きが逆に
なるような領域ができるケースは、例えばアナログ回路
の出力を見ながらデジタル調整値をマイコンによりコン
トロールして最適値を自動的に設定する機能に用いる場
合、この位置にできる変曲点をまちがって最適点である
として誤調整したり、調整ループが振動状態に陥って正
常な調整が不能となったりすることがある。図8の
(2)のように調整特性におおきな不連続点が生ずるよ
うなケースは細かな調整ができないことになる。
Such distortion is not convenient when the DA conversion circuit is used as an adjustment circuit for an analog circuit.
In the case where there is a region where the adjustment characteristic is bent and the inclination is reversed as shown in (1) of FIG. 8, for example, the digital adjustment value is controlled by the microcomputer while observing the output of the analog circuit and the optimum value is automatically set. When used for the function, the inflection point formed at this position may be erroneously adjusted as the optimum point, or the adjustment loop may fall into a vibrating state, making normal adjustment impossible. In the case where a large discontinuity occurs in the adjustment characteristic as shown in (2) of FIG. 8, fine adjustment cannot be performed.

【0006】図8のように7ビットのDA変換の場合
は、調整出力電流が3データ相当分も跳んでしまうこと
になり、この位置では5ビットそこそこの調整精度しか
取れないことになる。調整回路の場合、回路性能として
の調整の分解能はこのような最悪値で決まってしまうた
め回路性能を著しく損ねることになる。このような
(1)と(2)は相反する関係になっており、例えば
(1)の状態の発生を避けるため図7に示したDA変換
回路の7ビット目の抵抗のR0をわずかに小さめに設定
しておくと、(1)の状態はなくなるが(2)の不連続
性がさらに悪化することになる。
In the case of 7-bit DA conversion as shown in FIG. 8, the adjusted output current jumps by 3 data, and at this position, only 5 bits of adjustment accuracy can be obtained. In the case of the adjustment circuit, the resolution of the adjustment as the circuit performance is determined by such a worst value, so that the circuit performance is significantly impaired. Such (1) and (2) are in a contradictory relationship. For example, in order to avoid the occurrence of the state of (1), the resistance R0 of the 7th bit of the DA conversion circuit shown in FIG. When set to, the state of (1) disappears, but the discontinuity of (2) becomes worse.

【0007】また、従来のDA変換回路のもうひとつの
問題点は、素子に大きな比が必要なことである。図7の
7ビットの回路でいえば使っている抵抗Ro〜64Ro
間に最大64倍の比が必要であり、トランジスタQ1 〜
Q7 間に64倍の比が必要なことである。これらはいず
れもDA変換の精度に直接影響するため正確な比が必要
であり、変換精度を保つために大きな素子を使わなけれ
ばならない。従って、この素子比を達成するために半導
体チップ上でおおきな面積を占めることになり経済的に
も問題があった。
Another problem with the conventional DA converter circuit is that the elements must have a large ratio. Resistors Ro to 64Ro used in the 7-bit circuit of FIG.
A maximum of 64 times the ratio is required between the transistors Q1 to
It is necessary to have a ratio of 64 times between Q7. Since all of these directly affect the accuracy of DA conversion, an accurate ratio is required, and a large element must be used to maintain conversion accuracy. Therefore, in order to achieve this element ratio, a large area is occupied on the semiconductor chip, which is economically problematic.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来のDA変換回路で
は、電流源の精度が悪いとDA変換特性に大きなひずみ
が生ずるばかりか、使用する素子間の値に大きな比を持
たせることが必要で、これが半導体チップ上でおおきな
面積を占めることになり経済的に不利なものとなってい
た。この発明は、歪みのない変換特性を得、しかも使用
素子の比の広がりを抑えた回路の構成が可能なDA変換
回路を提供する。
In the conventional DA converter circuit, if the accuracy of the current source is poor, not only the DA conversion characteristics are greatly distorted, but also it is necessary to give a large ratio to the values of the elements to be used. However, this occupies a large area on the semiconductor chip, which is economically disadvantageous. The present invention provides a DA conversion circuit which can obtain a conversion characteristic without distortion and which can be configured to suppress the spread of the ratio of used elements.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
にこの発明は、2のべき乗の比で重み付けされたMビッ
ト分の電流源と、入力電流を一定係数倍して出力する第
1および第2の係数器と、前記第1および第2の係数器
に、前記電流源のどの電流源を入力するかを切り換える
スイッチ群と、入力デジタルデータの下位M+1ビット
により前記スイッチ群を制御する手段と、前記入力デジ
タルデータの上位Nビットにより前記第1および第2の
係数器の係数値を制御する手段と、前記第1および第2
の係数器の合成出力をアナログに変換された出力電流と
して取り出す出力部とからなることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a M-bit current source weighted by a power of 2 ratio and a first and a second output circuit which multiply an input current by a constant coefficient. A second coefficient unit, a switch group for switching which current source of the current sources is input to the first and second coefficient units, and means for controlling the switch group by lower M + 1 bits of input digital data Means for controlling the coefficient values of the first and second coefficient multipliers according to the upper N bits of the input digital data, and the first and second
And an output unit for taking out a combined output of the coefficient unit as an output current converted into an analog.

【0010】また、2のべき乗の比で重み付けされたM
ビット分の電圧源と、入力電圧を一定係数倍して出力す
る第1および第2の係数器と、前記第1および第2の係
数器に、前記電圧源のどの電圧源を入力するかを切り換
えるスイッチ群と、前記スイッチ群を介して前記第1お
よび第2の係数器のそれぞれに得られた電圧を全て加算
して前記係数器への入力とする第1および第2の加算器
と、前記第1および第2の係数器の出力を加算する第3
の加算器と、入力デジタルデータの下位M+1ビットに
より前記スイッチ群を制御する手段と、入力デジタルデ
ータの上位Nビットで前記係数器の係数値を制御する手
段と、前記第3の加算器の出力をアナログに変換された
出力電圧を得る出力部とからなることを特徴とする。
Further, M weighted by a ratio of powers of 2 is used.
A voltage source for bits, first and second coefficient units for multiplying an input voltage by a constant coefficient and outputting the voltage source, and which voltage source of the voltage source is input to the first and second coefficient units. A switch group for switching, and first and second adders for adding all the voltages obtained through the switch group to the first and second coefficient units to be input to the coefficient unit, A third summing outputs of the first and second coefficient multipliers
Adder, means for controlling the switch group by the lower M + 1 bits of the input digital data, means for controlling the coefficient value of the coefficient unit by the upper N bits of the input digital data, and the output of the third adder. And an output section for obtaining an output voltage converted into analog.

【0011】[0011]

【作用】このような回路構成とすることにより、下位ビ
ットは2のべき乗の重み付けによるDA変換であるが、
上位ビット分はデコードして加算制御となるため、全ス
イッチを反転するような状態の急変もなければ、特定の
素子に重みが集中して特性を支配することもない。加え
てこの回路の制御法としては下位データが飽和して上位
が繰り上がる際には繰り上がりスイッチは必ず対応する
下位ビットによるアナログ量を0にしてから繰り上がり
スイッチが切り換わるようになる。このためDA変換特
性としては上位ビットへの繰り上がり位置で必ず1デー
タ分水平となりそれ以外の部分では下位ビット分の変換
特性だけでリニアリティーが決まることになる。
With this circuit configuration, the lower bits are DA converted by weighting powers of 2,
Since the upper bits are decoded and subjected to addition control, there is no sudden change in the state in which all the switches are inverted, and the weight is not concentrated on specific elements to control the characteristics. In addition, as a control method of this circuit, when the lower data is saturated and the upper data is carried, the carry switch always switches the carry switch after the analog amount by the corresponding lower bit is set to zero. For this reason, the DA conversion characteristic is always horizontal for one data at the carry position to the upper bit, and in other portions, the linearity is determined only by the conversion characteristic for the lower bit.

【0012】[0012]

【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
して詳細に説明する。図1はこの発明の一実施例を、7
ビットDA変換回路を例にして説明するための回路構成
図である。この実施例は2のべき乗の比により重み付け
された8Io 、4Io 、2Io 、Io の4ビット分の電
流源と、入力電流をK1倍して出力する第1の係数器1
1と入力電流をK2倍して出力する第2の係数器12
と、電流源8Io 、4Io 、2Io 、Io をそれぞれ係
数器11,12のいずれに入力するかを切り換えるS0
〜S3 のスイッチと、入力端子INに供給されたデジタ
ルデータの下位5ビットでスイッチS0 〜S3 を制御す
るスイッチ制御回路13と、入力端子INに供給された
デジタルデータの上位3ビットで係数器11,12の係
数値K1とK2を制御する係数値制御回路14とから構
成し、係数器11,12の合成出力をアナログに変換さ
れた出力電流としている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the invention 7
It is a circuit block diagram for explaining a bit DA converter circuit as an example. In this embodiment, a current source for 4 bits of 8Io, 4Io, 2Io, and Io weighted by a ratio of powers of 2 and a first coefficient unit 1 for multiplying an input current by K1 and outputting it.
1 and the second coefficient unit 12 that multiplies the input current by K2 and outputs
And S0 for switching the input of the current sources 8Io, 4Io, 2Io, and Io to the coefficient units 11 and 12, respectively.
To S3, a switch control circuit 13 for controlling the switches S0 to S3 with the lower 5 bits of the digital data supplied to the input terminal IN, and a coefficient multiplier 11 with the upper 3 bits of the digital data supplied to the input terminal IN. , 12 and the coefficient value control circuit 14 for controlling the coefficient values K1 and K2, and the combined output of the coefficient units 11 and 12 is used as the output current converted into analog.

【0013】スイッチ制御回路13は下位から5ビット
目のデータが”1”の場合、下位4ビットのデータのビ
ット反転を行った後、下位4ビットで電流源のスイッチ
S0〜S3 を重みの軽い方から2進順に1カウントつづ
の増加制御をおこなう。係数値制御回路14は上位3ビ
ットのデータで、データが1だけ増加する毎に第1およ
び第2の係数器11,12の係数値を、初期値をK 1=
1、K2 =0として、K2 から順に交互に2づつ増やし
ていくような制御を行う。
When the data of the fifth bit from the lower order is "1", the switch control circuit 13 performs bit inversion of the data of the lower four bits, and then switches the switches S0 to S3 of the current source by the lower four bits with a lighter weight. From the other side, the increment control is performed by incrementing one count in binary order. The coefficient value control circuit 14 is data of the upper 3 bits, and the coefficient value of the first and second coefficient units 11 and 12 is set to K 1 =
With 1 and K2 = 0, control is performed such that the value is alternately increased by 2 from K2.

【0014】この回路の動作を考えると、まず上位3ビ
ットがすべて0の場合、下位4ビットのb0 〜b3 でス
イッチS0 〜S3 を直接2進制御して第1の係数器11
側への入力電流を1データ毎にIo づつ増加させる。K
2 =0でK1 =1なので出力における電流も0から15
Io までIo づつ増えていくことになる。
Considering the operation of this circuit, first, when the upper 3 bits are all 0, the switches S0 to S3 are directly binary controlled by the lower 4 bits b0 to b3, and the first coefficient unit 11 is operated.
The input current to the side is increased by Io for each data. K
Since 2 = 0 and K1 = 1, the current at the output is also 0 to 15
Io will increase by Io.

【0015】上位3ビットが1(001)になった場
合、下位4ビットはすべて0になるが下位5ビット目が
1、すなわち上位3ビット目が1なので下位4ビットは
すべてビット反転しすべて1となる。このデータにより
スイッチS0 〜S3 を制御することになるので、ひとつ
前のデータでのスイッチの状態と全く変わりはない。同
時に第2の係数器12の係数のみを0→2に増加させる
ことになるが、このときスイッチS0 〜S3 はすべて”
1”側に倒れていて第2の係数器12側に流れる電流は
なく、アナログ出力は全く変化しないことになる。続い
て下位4ビットが1つづつ増えていくことになるが、全
ビット反転されるのでスイッチS0 〜S3は減少制御と
同じことになる。つまり、もとのデータが1データ増え
る毎に下位4ビットが作る電流をIo づつ第1の係数器
11から第2の係数器12側に移していくことになる。
K2 =2でK1 =1であることから、出力における電流
もIo づつ増えていくことになる。こうして出力電流は
15Io から30Io まで増えて下位データはすべて1
で、スイッチS0 〜S3 はすべて0側という状態に達す
る。
When the upper 3 bits are 1 (001), the lower 4 bits are all 0, but the lower 5th bit is 1, that is, since the upper 3rd bit is 1, all the lower 4 bits are bit-inverted and all 1s are set. Becomes Since the switches S0 to S3 are controlled by this data, there is no difference from the state of the switch in the previous data. At the same time, only the coefficient of the second coefficient unit 12 is increased from 0 to 2, but at this time, all the switches S0 to S3 are "
The analog output does not change at all because there is no current flowing to the 2nd coefficient multiplier 12 side because it has fallen to the 1 "side. Subsequently, the lower 4 bits will increase by one, but all bits are inverted. Therefore, the switches S0 to S3 have the same function as the decrease control, that is, the current produced by the lower 4 bits is increased by 1o each time the original data increases by 1o from the first coefficient unit 11 to the second coefficient unit 12 It will be moved to the side.
Since K2 = 2 and K1 = 1, the current at the output also increases by Io. In this way, the output current increases from 15 Io to 30 Io, and the lower data is all 1
Then, the switches S0 to S3 all reach the state of 0 side.

【0016】次に上位3ビットが2(010)になった
場合、下位4ビットはすべて0に変わるが下位5ビット
目が0(上位3ビット目が0)であり、今度は下位4ビ
ットはビット反転しないですべて0のままである。この
データでスイッチS0 〜S3を制御することになり、や
はり一つ前のデータでのスイッチの状態と全く変わりは
ない。同時に第1の係数器11のみを1→3に増加させ
ることになるが、このときスイッチS0 〜S3 はすべて
第2の係数器12側(スイッチは”0”側)に倒れてい
て、第1の係数器11側に流れる電流はなく、アナログ
出力は全く変化しない。続いて下位4ビットが1つづつ
増えていき、スイッチS0 〜S3 は増加制御となる。つ
まりもとのデータが1データ増える毎に下位4ビットが
作る電流をIo づつK2側からK1側に移していく。K
2 =2でK1 =3であることから出力における電流もI
o づつ増えていく。このように、出力電流は30Io か
ら45Io まで増えて下位データのスイッチはすべて1
側という状態に達する。
Next, when the upper 3 bits become 2 (010), the lower 4 bits are all changed to 0, but the lower 5 bit is 0 (the upper 3 bit is 0), and this time the lower 4 bits are All bits remain 0 without bit inversion. This data controls the switches S0 to S3, which is no different from the state of the switch in the previous data. At the same time, only the first coefficient unit 11 is increased from 1 to 3, but at this time, the switches S0 to S3 are all collapsed to the second coefficient unit 12 side (the switch is "0" side), There is no current flowing to the coefficient unit 11 side, and the analog output does not change at all. Subsequently, the lower 4 bits are increased by one, and the switches S0 to S3 are controlled to increase. That is, each time the original data increases by one data, the current generated by the lower 4 bits is moved from the K2 side to the K1 side by Io. K
Since 2 = 2 and K1 = 3, the current at the output is also I
o It will increase gradually. In this way, the output current increases from 30 Io to 45 Io, and the switches for the lower data are all 1
Reach the side.

【0017】このような動作を繰り返して、図2に示す
ようなデジタルデータに対するアナログ出力特性を作っ
ている。この回路の特長は繰り上がって上位ビットが変
化するときにアナログ出力は原理的に全く変化し得ない
ということである。これは下位が飽和しても桁上げに対
応した変化を下位データに相当する電流経路とは反対側
の係数器の係数値を変えるだけにしていることによる。
桁上げ時における変化をなくし変換特性における増減量
は全く下位4ビットだけに依存するようにしたことでひ
ずみの発生を抑えることができる。
By repeating such an operation, an analog output characteristic for digital data as shown in FIG. 2 is created. The feature of this circuit is that, in principle, the analog output cannot change at all when the upper bits change. This is because even if the lower order is saturated, the change corresponding to the carry is changed only by changing the coefficient value of the coefficient unit on the side opposite to the current path corresponding to the lower order data.
Distortion can be suppressed by eliminating the change at the time of carry and making the increase / decrease amount in the conversion characteristic completely depend on only the lower 4 bits.

【0018】図3を用いて、第1と第2の係数器11,
12の具体的な回路例を示しながら、この発明の他の実
施例ついて説明する。第1の係数器11は、2個の1/
8分配路11aと3個の1/4分配路11bにより第1
の電流分配器を構成する。2個の1/8分配路11aの
1つの出力は出力端子Io utに直接接続している。第
2の係数器12は、4個の1/4分配路により第2の電
流分配器を構成する。1/4分配路11bの出力は、ス
イッチS5 ,S7 ,S9 を介して、第2の係数器12の
1/4分配路の出力は、スイッチS4 ,S6 ,S8 ,S
10を介してそれぞれ出力端子Iout へ接続している。各
電流分配器としては、トランジスタとそのエミッタに一
端を接続した抵抗とを単位要素として、抵抗値Rの等し
い単位要素4個に対しベース端を共通の基準電位Vbに
接続しエミッタに接続していない側の抵抗端を共通に接
続して電流入力端子とした構成を基本としている。
Referring to FIG. 3, the first and second coefficient units 11,
Another embodiment of the present invention will be described with reference to 12 specific circuit examples. The first coefficient unit 11 has two 1 /
8 distribution channels 11a and three 1/4 distribution channels 11b
Of the current distributor. One output of the two 1/8 distribution paths 11a is directly connected to the output terminal I out. The second coefficient multiplier 12 constitutes a second current distributor by four 1/4 distribution paths. The output of the 1/4 distribution path 11b is passed through the switches S5, S7 and S9, and the output of the 1/4 distribution path of the second coefficient unit 12 is switched to the switches S4, S6, S8 and S9.
Each of them is connected to the output terminal Iout via 10. Each current distributor has a transistor and a resistor whose one end is connected to its emitter as a unit element, and has four base elements having the same resistance value R connected at their base ends to a common reference potential Vb and connected to the emitter. It is based on the configuration that the resistance end on the non-existing side is connected in common to form a current input terminal.

【0019】第2の係数器12はこの基本構成の電流分
配器をそのまま用い、各トランジスタのコレクタ電流を
1/4分配出力としてスイッチS4 、S6 、S8 、S10
を介して出力端子Iout に接続している。第1の係数器
11は上記基本構成に対し、単位要素の1つだけをトラ
ンジスタのエミッタ面積が半分で抵抗値が2倍(2R)
の並列接続した2組の単位要素で構成し、このうちの一
方だけを1/8分配出力とし、もう一方の1/8分配出
力は電源Vccに直接接続し、残りの単位要素のトラン
ジスタのコレクタ電流は1/4分配出力としてスイッチ
S5 、S7 、S9 を介して出力端子Iout に接続してい
る。
The second coefficient unit 12 uses the current distributor of this basic structure as it is, and the collector current of each transistor is used as a 1/4 distribution output to the switches S4, S6, S8 and S10.
Is connected to the output terminal Iout via. The first coefficient unit 11 has only one of the unit elements as compared with the above-mentioned basic configuration, in which the emitter area of the transistor is half and the resistance value is double (2R).
, Which are connected in parallel to each other, and only one of them is used as the 1/8 distribution output, and the other 1/8 distribution output is directly connected to the power supply Vcc, and the collectors of the transistors of the remaining unit elements. The current is connected to the output terminal Iout via the switches S5, S7 and S9 as a 1/4 split output.

【0020】スイッチS0 〜S10のうち下位の4ビット
で制御する、スイッチS0 〜S3 は最初の実施例の場合
と同じである。下位5ビット目のデータが1のとき図4
に示したように下位4ビットを反転して制御する点も前
の実施例と同じである。上位の3ビットで制御するスイ
ッチS4 〜S10は入力デジタルデータの上位3ビットが
1だけ増加する毎に、前記電流分配器のOFF状態にあ
る出力スイッチを電流分配器間で交互に1つづつONし
ていくような制御を行う。これは図4に示したように上
位3ビットをデコードしてデコード値に応じて0→1に
倒すスイッチの個数を1つづつ増やしていく。この上位
3ビットによるスイッチS4 〜S10の状態の変化を表し
たものを図5に示す。また下位4ビットによる制御とそ
のときの第1の係数器11への出力電流8I1 の値と第
2の係数器12への出力電流8I2 の値の変化を表した
ものを図6に示す。図5のIout の記述式と図6のI1
の記述式よりトータルのアナログ電流出力特性は図2に
示したようなDA変換特性となることがわかる。
The switches S0 to S3 controlled by the lower 4 bits of the switches S0 to S10 are the same as in the first embodiment. When the lower 5th bit data is 1
The point that the lower 4 bits are inverted and controlled as shown in FIG. The switches S4 to S10 controlled by the upper 3 bits alternately turn on the output switches in the OFF state of the current distributor one by one each time the upper 3 bits of the input digital data increase by 1. The control is carried out. As shown in FIG. 4, the upper 3 bits are decoded and the number of switches to be turned from 0 to 1 is increased by 1 according to the decoded value. FIG. 5 shows changes in the states of the switches S4 to S10 depending on the upper 3 bits. FIG. 6 shows the control by the lower 4 bits and the change in the value of the output current 8I1 to the first coefficient unit 11 and the value of the output current 8I2 to the second coefficient unit 12 at that time. The description formula of Iout in FIG. 5 and I1 in FIG.
From the above described expression, it can be seen that the total analog current output characteristic becomes the DA conversion characteristic as shown in FIG.

【0021】回路形式からも明らかであるが、スイッチ
S4 〜S10の制御による上位ビットに相当する係数値の
制御は順次加算であり、仮に電流分配器を構成する各ト
ランジスタや抵抗に精度が悪いものがあっても、それは
出力電流に蓄積していくだけでどこか1点にひずみとな
って現れることはない。このように前述したような調整
回路用として不具合が生じやすい問題を回避している。
この回路を構成する素子は最も大きな素子比でも1:8
にとどまっており、同じ7ビットDA変換器である従来
の図7の場合の1:64に比べ1/8に減っている。
As is clear from the circuit form, the control of the coefficient values corresponding to the upper bits by the control of the switches S4 to S10 is a sequential addition, and the accuracy of the transistors and resistors constituting the current distributor is low. Even if there is, it only accumulates in the output current and does not appear as distortion at any one point. In this way, the problem as described above for the adjustment circuit, which is likely to cause problems, is avoided.
The elements that make up this circuit have a maximum element ratio of 1: 8.
The ratio is 1/8 compared to 1:64 in the conventional case of FIG. 7 which is the same 7-bit DA converter.

【0022】このように、素子比の広がりも小さく抑え
られるため精度がとり易く、しかも素子サイズを大きく
しなくて済むため経済的である。得られるDA変換特性
は、図4に示すように下位4ビットが飽和し、上位へ繰
り上がる位置で1データ分だけ出力が変化しない点がで
きる。これは前述したように調整用のDA変換回路とし
て用いるときは全く問題にはならない。しかし、下位4
ビットデータとして通常の2進データに対しオール0ま
たはオール1のどちらか一方を抜いたデータ形式を用い
るならば、不感帯を完全になくすことができるし、この
データ形式を用いても、この実施例の特徴である変換特
性にひずみが少ない、という点はなんら損なわれるもの
ではない。
As described above, since the spread of the element ratio can be suppressed to be small, it is easy to obtain accuracy, and it is economical because the element size does not have to be increased. The obtained DA conversion characteristic is that, as shown in FIG. 4, the lower 4 bits are saturated and the output does not change by one data at the position where the lower 4 bits are advanced. This does not pose any problem when it is used as a DA conversion circuit for adjustment as described above. But the bottom 4
The dead zone can be completely eliminated by using a data format in which one of all 0s and all 1s is removed from the ordinary binary data as bit data, and even if this data format is used, this embodiment is also used. The fact that the conversion characteristic, which is a feature of the above, has little distortion is not impaired.

【0023】この発明は調整回路用のDA変換回路に適
するが、これに限らず一般的なDA変換回路としても広
い用途を見込むことができる。この場合不感点をなくす
ため下位ビットのみ通常の2進データに対しオール0ま
たはオール1のどちらか一方を抜いたデータ形式を用い
るならば、このような不感帯を完全になくすことができ
る。あるいはこのようなDA変換を前提にシステム全体
としてこのようなデータ形式で扱うことも場合によって
は有効である。
Although the present invention is suitable for a DA conversion circuit for an adjusting circuit, the present invention is not limited to this, and a wide range of applications as a general DA conversion circuit can be expected. In this case, in order to eliminate the dead point, if the data format in which only the lower bit is all 0 or all 1 is omitted from the normal binary data is used, such a dead zone can be completely eliminated. Alternatively, it is effective in some cases to handle such a data format as the entire system on the premise of such DA conversion.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように、この発明における
DA変換回路では、下位ビットだけでリニアリティーが
決まり、このリニアリティーを維持したまま上位ビット
数を増やしていくことにより調整ダイナミックレンジを
伸ばしていくことができるという利点がある。言い替え
れば回路の素子精度を上げなくても、調整ダイナミック
レンジに対して調整分解能を細かくしていくことができ
る。
As described above, in the DA converter circuit according to the present invention, the linearity is determined only by the lower bits, and the adjustment dynamic range is extended by increasing the number of upper bits while maintaining this linearity. The advantage is that In other words, it is possible to finely adjust the adjustment resolution with respect to the adjustment dynamic range without increasing the element accuracy of the circuit.

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

【図1】この発明の一実施例を説明するためのDA変換
器の回路構成図。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a DA converter for explaining an embodiment of the present invention.

【図2】この発明により得られるDA変換器の変換特性
図。
FIG. 2 is a conversion characteristic diagram of a DA converter obtained according to the present invention.

【図3】この発明の他の実施例を説明するための回路構
成図。
FIG. 3 is a circuit configuration diagram for explaining another embodiment of the present invention.

【図4】図3のDA変換器のスイッチ制御を説明するた
めの説明図。
4 is an explanatory diagram for explaining switch control of the DA converter of FIG.

【図5】図3のDA変換器の上位3ビットのスイッチ制
御を説明するための説明図。
5 is an explanatory diagram for explaining switch control of upper 3 bits of the DA converter of FIG. 3;

【図6】図3のDA変換器の下位4ビットのスイッチ制
御を説明するための説明図。
6 is an explanatory diagram for explaining switch control of lower 4 bits of the DA converter of FIG. 3;

【図7】従来の7ビット電流出力タイプのDA変換回路
を説明するための回路構成図。
FIG. 7 is a circuit configuration diagram for explaining a conventional 7-bit current output type DA conversion circuit.

【図8】図7のDA変換器の変換特性図。8 is a conversion characteristic diagram of the DA converter of FIG. 7.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

IN…入力端子、電流源…8Io 、4Io 、2Io 、I
o 、S0 〜S10…スイッチ、11 …第1の係数器、12
…第2の係数器、13…スイッチ制御回路、14…係数
値制御回路、Iout …出力端子。
IN: input terminal, current source: 8Io, 4Io, 2Io, I
o, S0 to S10 ... switch, 11 ... first coefficient unit, 12
... second coefficient unit, 13 ... switch control circuit, 14 ... coefficient value control circuit, Iout ... output terminal.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2のべき乗の比で重み付けされたMビッ
ト分の電流源と、 入力電流を一定係数倍して出力する第1および第2の係
数器と、 前記第1および第2の係数器に、前記電流源のどの電流
源を入力するかを切り換えるスイッチ群と、 入力デジタルデータの下位M+1ビットにより前記スイ
ッチ群を制御する手段と、 前記入力デジタルデータの上位Nビットにより前記第1
および第2の係数器の係数値を制御する手段と、 前記第1および第2の係数器の合成出力をアナログに変
換された出力電流として取り出す出力部とからなること
を特徴とするDA変換回路。
1. A current source for M bits weighted by a power of 2 ratio, first and second coefficient multipliers for multiplying an input current by a constant coefficient, and outputting the multiplied currents, said first and second coefficients. A switch group for switching which current source of the current source is input to the controller, means for controlling the switch group by the lower M + 1 bits of the input digital data, and the first N bits by the upper N bits of the input digital data.
And a means for controlling the coefficient value of the second coefficient unit, and an output section for taking out a combined output of the first and second coefficient units as an output current converted into an analog signal. .
【請求項2】 2のべき乗の比で重み付けされたMビッ
ト分の電圧源と、 入力電圧を一定係数倍して出力する第1および第2の係
数器と、 前記第1および第2の係数器に、前記電圧源のどの電圧
源を入力するかを切り換えるスイッチ群と、 前記スイッチ群を介して前記第1および第2の係数器の
それぞれに得られた電圧を全て加算して前記係数器への
入力とする第1および第2の加算器と、 前記第1および第2の係数器の出力を加算する第3の加
算器と、 入力デジタルデータの下位M+1ビットにより前記スイ
ッチ群を制御する手段と、 入力デジタルデータの上位Nビットで前記係数器の係数
値を制御する手段と、 前記第3の加算器の出力をアナログに変換された出力電
圧を得る出力部とからなることを特徴とするDA変換回
路。
2. A voltage source for M bits weighted by a power of 2 ratio, first and second coefficient multipliers for multiplying an input voltage by a constant coefficient and outputting the multiplied voltage, and the first and second coefficients. Switch, which switches which voltage source of the voltage source is input to the voltage source, and the coefficient multiplier by adding all the voltages obtained by the first and second coefficient multipliers via the switch group. And a second adder to be inputs to the switch, a third adder to add outputs from the first and second coefficient multipliers, and the switch group is controlled by lower M + 1 bits of input digital data. Means for controlling the coefficient value of the coefficient unit by the upper N bits of the input digital data, and an output unit for obtaining an output voltage obtained by converting the output of the third adder into an analog signal. DA conversion circuit to do.
【請求項3】 下位M+1ビットのデータによるスイッ
チ群の制御は、下位Mビットで重みの軽い方から2進順
に1カウントつづの増加制御または減少制御を行い、下
位からM+1ビット目のデータで前記スイッチ制御の増
減を切り換え、上位Nビットのデータによる制御は、デ
ータが1だけ増加する毎に第1および第2の係数器の係
数値を交互にしかも係数値どうしの大小関係が反転する
ように制御を行うことを特徴とする請求項1または請求
項2記載のDA変換回路。
3. The control of the switch group by the data of the lower M + 1 bits is performed by increasing or decreasing by one count in binary order from the lighter weight of the lower M bits, and the data of the M + 1th bit from the lower side is used. The increase / decrease of the switch control is switched, and the control by the upper N-bit data is such that every time the data increases by 1, the coefficient values of the first and second coefficient units are alternated and the magnitude relationship between the coefficient values is reversed. The DA conversion circuit according to claim 1 or 2, which is controlled.
【請求項4】 下位M+1ビットのデータによるスイッ
チ群の制御は、下位からM+1ビット目のデータで下位
Mビットのデータのビット反転をするかしないかを切り
換え、前記処理を受けた下位Mビットで重みの軽い方か
ら2進順に1カウントつづの増加制御または減少制御を
行い、上位Nビットのデータによる制御は、データが1
だけ増加する毎に第1および第2の係数器の係数値を交
互にしかも係数値どうしの大小関係が反転するよう制御
を行うことを特徴とする請求項1または請求項2記載の
DA変換回路。
4. The control of the switch group by the data of the lower M + 1 bits is performed by switching whether to invert the data of the lower M bits by the data of the M + 1th bit from the lower, and by the lower M bits that have undergone the processing. Increment control or decrement control of 1 count is performed in binary order from the lighter weight, and the control by the data of the upper N bits is 1
3. The DA conversion circuit according to claim 1 or 2, wherein the coefficient values of the first and second coefficient units are controlled alternately so that the magnitude relationship between the coefficient values is inverted every time the value increases. .
【請求項5】 下位Mビットデータとして、通常の2進
データに対し、オール0またはオール1のどちらか一方
を抜いたデータ形式を用いることを特徴とする請求項1
または請求項2記載のDA変換回路。
5. The lower M-bit data has a data format in which one of all 0's and all 1's is removed from ordinary binary data.
Alternatively, the DA conversion circuit according to claim 2.
【請求項6】 第1の係数器は、2個の2-N分配路と2
(N-1) −1個の2-( N-1)分配路を持つ第1の電流分配器
と、第2の係数器として2(N-1) 個の2-(N- 1)分配路を
持つ第2の電流分配器とを持ち、2-N分配出力は1つだ
けを前記出力端子に直接接続し、2-(N-1)分配出力はそ
れぞれの出力スイッチを介して出力端子へ接続し、入力
デジタルデータの上位Nビットが1だけ増加する毎に、
前記電流分配器のOFF状態にある出力スイッチを電流
分配器間で交互に1つづつONしていくとともに、下位
MビットによるMビット分の電流源の前記電流分配器へ
の切り換えスイッチの2進制御の増減を下位からM+1
ビット目のデータで切り換えることにより、出力端子に
入力デジタルデータに対応したアナログ電流出力を得る
ことを特徴とする請求項1記載のDA変換回路。
6. The first coefficient unit comprises two 2- N distribution paths and two
(N-1) -1 single 2 - (N-1) and the first current distributor having a distribution channel, 2 as the second coefficient unit (N-1) pieces of 2 - (N-1) distribution A second current distributor having a path, only one 2 -N distribution output is directly connected to the output terminal, and the 2- (N-1) distribution output is output terminal via each output switch. , And each time the upper N bits of the input digital data increase by 1,
The output switches in the OFF state of the current distributors are alternately turned ON one by one between the current distributors, and the binary switch of the changeover switch for the current source of the M-bit current source for the lower M bits. Control increase / decrease from lower to M + 1
2. The DA conversion circuit according to claim 1, wherein an analog current output corresponding to the input digital data is obtained at the output terminal by switching the bit data.
【請求項7】 電流分配器として、トランジスタとその
エミッタに一端を接続した抵抗とを単位要素として、抵
抗値の等しい単位要素2(N-1) 個に対しベース端を共通
の基準電位に接続し、エミッタに接続していない側の抵
抗端を共通に接続して電流入力端子とした回路を2系統
備え、このうちの一方の回路を第1の電流分配器として
1つの単位要素だけそのトランジスタのコレクタ電流を
さらに2等分する手段を有し、2等分したうちの一方だ
けを2-N分配出力とし、残りの単位要素のトランジスタ
のコレクタ電流を2(N-1) −1個の2-(N-1)分配出力と
し、もう一方の回路を第2の電流分配器として各単位要
素のトランジスタのコレクタ電流をそのまま2(N-1)
の2-(N-1)分配出力とすることを特徴とする請求項6記
載のDA変換回路。
7. As a current distributor, a transistor and a resistor whose one end is connected to its emitter are used as unit elements, and the base end is connected to a common reference potential for 2 (N-1) unit elements having the same resistance value. Then, two circuits are provided as current input terminals by commonly connecting the resistance ends on the side not connected to the emitters, one circuit of which serves as the first current distributor, and only one unit element has that transistor. Has a means to further divide the collector current of 2 into two, and only one of the two divided into 2 −N distribution output, and the collector current of the transistor of the remaining unit element is 2 (N−1) −1. 2- (N-1) distribution output and the other circuit as second current distributor, collector current of transistor of each unit element is 2 (N-1) 2- (N-1) distribution output 7. The DA conversion circuit according to claim 6, wherein:
【請求項8】 第1の電流分配器のうちの1つの単位要
素に対し電流を2等分する手段は、この単位要素の代わ
りに、ベース端を共通の基準電位に接続しエミッタに接
続していない側の抵抗端を共通に接続した共通値の2倍
の抵抗値を持つ2つの単位要素に置き換え、このうちの
一方の単位要素のコレクタ出力を2等分出力とすること
を特徴とする請求項7記載のDA変換回路。
8. Means for bisecting current into one unit element of the first current distributor comprises connecting the base end to a common reference potential and to the emitter instead of this unit element. It is characterized in that the resistance end on the non-use side is replaced with two unit elements having a resistance value twice the common value connected in common, and the collector output of one of the unit elements is divided into two equal parts. The DA conversion circuit according to claim 7.
【請求項9】 第1の電流分配器のうちの1つの単位要
素に対し電流を2等分する手段は、この単位要素のコレ
クタ出力端を、別の抵抗値の等しい2つの単位要素で構
成する第3の電流分配器のエミッタに接続していない側
の抵抗端の共通接続点に接続し、前記第3の電流分配器
のベース端を前記共通基準電位とは異なる基準電位に接
続し、前記第3の電流分配器の一方のコレクタ出力を2
等分出力とすることを特徴とする請求項7記載のDA変
換回路。
9. A means for bisecting a current to one unit element of the first current distributor comprises a collector output terminal of the unit element composed of two unit elements having different resistance values. Connected to a common connection point of the resistor ends on the side not connected to the emitter of the third current distributor, and connecting the base end of the third current distributor to a reference potential different from the common reference potential, One collector output of the third current divider is set to 2
8. The DA conversion circuit according to claim 7, wherein the DA conversion circuit outputs the signals in equal parts.
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JP2012511876A (en) * 2008-12-12 2012-05-24 アナログ ディヴァイスィズ インク Additional dither amplifier

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