JPH0774640A - GaAs HI2プロセスと両立可能な電圧スイッチング回路を用いたディジタル・アナログ変換器 - Google Patents
GaAs HI2プロセスと両立可能な電圧スイッチング回路を用いたディジタル・アナログ変換器Info
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- JPH0774640A JPH0774640A JP6092538A JP9253894A JPH0774640A JP H0774640 A JPH0774640 A JP H0774640A JP 6092538 A JP6092538 A JP 6092538A JP 9253894 A JP9253894 A JP 9253894A JP H0774640 A JPH0774640 A JP H0774640A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 GaAs I2 L集積回路においてバイポー
ラ電圧スイッチングにより高精度のディジタル・アナロ
グ変換器を提供する。 【構成】第1及び第2のトランジスタ(Q1、Q2)の
エミッタ、及び論理信号が入力されるそれらのベースを
それぞれ共通接続し、第1、第2及び第3のダイオード
(D1〜D3)のアノードを共通接続し、前記第1のダ
イオードのカソードを前記第1のトランジスタのコレク
タに接続し、前記第2のダイオードのカソードを前記第
2のトランジスタのコレクタに接続し、第3のダイオー
ド(D2)のカソードに第1のバイアス電圧(VB )を
印加し、抵抗(R1)の第1の端子を前記各ダイオード
のアノードに接続し、その第2の端子に第2のバイアス
電圧(VA )を印加する。前記第2のトランジスタのコ
レクタの出力電圧をR−2R抵抗ラダー回路網に導き、
その電圧レベルを判断をする。
ラ電圧スイッチングにより高精度のディジタル・アナロ
グ変換器を提供する。 【構成】第1及び第2のトランジスタ(Q1、Q2)の
エミッタ、及び論理信号が入力されるそれらのベースを
それぞれ共通接続し、第1、第2及び第3のダイオード
(D1〜D3)のアノードを共通接続し、前記第1のダ
イオードのカソードを前記第1のトランジスタのコレク
タに接続し、前記第2のダイオードのカソードを前記第
2のトランジスタのコレクタに接続し、第3のダイオー
ド(D2)のカソードに第1のバイアス電圧(VB )を
印加し、抵抗(R1)の第1の端子を前記各ダイオード
のアノードに接続し、その第2の端子に第2のバイアス
電圧(VA )を印加する。前記第2のトランジスタのコ
レクタの出力電圧をR−2R抵抗ラダー回路網に導き、
その電圧レベルを判断をする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子回路に関し、特に
GaAs HI2 プロセスと両立可能な電圧スイッチン
グ回路を用いたディジタル・アナログ変換器に関する。
GaAs HI2 プロセスと両立可能な電圧スイッチン
グ回路を用いたディジタル・アナログ変換器に関する。
【0002】
【従来の技術】ディジタル・アナログ変換器(“DA
C”)では、電界効果トランジスタ(“FET”)、バ
イポーラ接合トランジスタ(“BJT”)及びヘテロ接
合バイポーラ・トランジスタ(“HBT”)を含む種々
の型式のデバイスを電流スイッチング装置として異なる
対において構築可能である。典型的には、単極双投スイ
ッチとして動作するトランジスタ対は、入力される二進
論理信号の論理状態(即ち「ハイ」状態又は「ロー」状
態)に従って2つの択一的な経路のうちの1つからの電
流を精密電流源へ導く。このような複数のスイッチの出
力は、入力された二進論理信号を表わすアナログ信号で
ある。典型的には、ディジタル・アナログ変換器におい
て用いられるスイッチの数は、アナログ信号に変換され
るビット数に対応する。例えば、8ビットのスイッチ
(トランジスタ対+精密電流源)を用いて8ビットの二
進入力信号をアナログ出力信号に変換することが可能で
ある。
C”)では、電界効果トランジスタ(“FET”)、バ
イポーラ接合トランジスタ(“BJT”)及びヘテロ接
合バイポーラ・トランジスタ(“HBT”)を含む種々
の型式のデバイスを電流スイッチング装置として異なる
対において構築可能である。典型的には、単極双投スイ
ッチとして動作するトランジスタ対は、入力される二進
論理信号の論理状態(即ち「ハイ」状態又は「ロー」状
態)に従って2つの択一的な経路のうちの1つからの電
流を精密電流源へ導く。このような複数のスイッチの出
力は、入力された二進論理信号を表わすアナログ信号で
ある。典型的には、ディジタル・アナログ変換器におい
て用いられるスイッチの数は、アナログ信号に変換され
るビット数に対応する。例えば、8ビットのスイッチ
(トランジスタ対+精密電流源)を用いて8ビットの二
進入力信号をアナログ出力信号に変換することが可能で
ある。
【0003】集積回路によるディジタル・アナログ変換
器の製造では、電流スイッチ又は電圧スイッチを不均等
集積インジェクション論理(“HI2 L”)ゲート構造
におけるHBTデバイスとして形成することにより、こ
れらのスイッチを製作することも可能である。HBTデ
バイスの構造はHI2 Lゲート構造と両立可能なので作
成プロセス中でHI2 L集積回路上にバイポーラ・トラ
ンジスタを容易に形成することができる。
器の製造では、電流スイッチ又は電圧スイッチを不均等
集積インジェクション論理(“HI2 L”)ゲート構造
におけるHBTデバイスとして形成することにより、こ
れらのスイッチを製作することも可能である。HBTデ
バイスの構造はHI2 Lゲート構造と両立可能なので作
成プロセス中でHI2 L集積回路上にバイポーラ・トラ
ンジスタを容易に形成することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】集積回路によるディジ
タル・アナログ変換器の製造プロセスでは、電流スイッ
チ又は電圧スイッチとして構成されるバイポーラ・トラ
ンジスタをヒ化ガリウム(“GaAs”)HI2 Lゲ−
ト構造により形成可能である。このような構造では、複
数のスイッチング・トランジスタが、これらのトランジ
スタの全てのエミッタを共通に導電性基板に接続するこ
とにより形成される。従って、これらの回路はGaAs
回路技術のながで最高密度のうちの一つにさせる唯一の
パワー・バスを必要とする。しかし、スイッチング・ト
ランジスタのエミッタは単一基板上に共通に形成される
ので、個々のエミッタをアクセスすることはできない。
従って、各エミッタに対するアクセスなしに、複数の差
動対を構築することはできず、またGaAs I2 L集
積回路により正確な(即ち、誤りを低減した)電流モー
ド・スイッチを実現するのは困難である。
タル・アナログ変換器の製造プロセスでは、電流スイッ
チ又は電圧スイッチとして構成されるバイポーラ・トラ
ンジスタをヒ化ガリウム(“GaAs”)HI2 Lゲ−
ト構造により形成可能である。このような構造では、複
数のスイッチング・トランジスタが、これらのトランジ
スタの全てのエミッタを共通に導電性基板に接続するこ
とにより形成される。従って、これらの回路はGaAs
回路技術のながで最高密度のうちの一つにさせる唯一の
パワー・バスを必要とする。しかし、スイッチング・ト
ランジスタのエミッタは単一基板上に共通に形成される
ので、個々のエミッタをアクセスすることはできない。
従って、各エミッタに対するアクセスなしに、複数の差
動対を構築することはできず、またGaAs I2 L集
積回路により正確な(即ち、誤りを低減した)電流モー
ド・スイッチを実現するのは困難である。
【0005】
【課題を解決するための手段】従って、集積回路の製造
産業には、I2 Lプロセスと両立可能な複数のビット・
スイッチを用いて正確なディジタル・アナログ変換器に
対する需要がある。本発明により、GaAs I2 L集
積回路において電圧スイッチングを用いる正確なディジ
タル・アナログ変換器を提供するものである。特に、G
aAs I2 L集積回路に形成されたR−2R抵抗ラダ
ー回路網を含むディジタル・アナログ変換器を提供する
ものである。前記ラダー回路網の各脚には、一対のバイ
ポーラ・トランジスタのうちの一つが接続される。各ト
ランジスタ対は単極双投電圧ビット・スイッチとして構
築される。前記トランジスタ対は、二進入力信号の論理
状態(即ち、「ハイ」状態又は「ロー」状態)に基づ
き、択一的な2つの電圧レベル間でシャント(2R)抵
抗を切り換える。前記ラダー回路網における各電圧ビッ
ト・スイッチ及びその脚は、入力信号において対応する
ビット位置に関連している。
産業には、I2 Lプロセスと両立可能な複数のビット・
スイッチを用いて正確なディジタル・アナログ変換器に
対する需要がある。本発明により、GaAs I2 L集
積回路において電圧スイッチングを用いる正確なディジ
タル・アナログ変換器を提供するものである。特に、G
aAs I2 L集積回路に形成されたR−2R抵抗ラダ
ー回路網を含むディジタル・アナログ変換器を提供する
ものである。前記ラダー回路網の各脚には、一対のバイ
ポーラ・トランジスタのうちの一つが接続される。各ト
ランジスタ対は単極双投電圧ビット・スイッチとして構
築される。前記トランジスタ対は、二進入力信号の論理
状態(即ち、「ハイ」状態又は「ロー」状態)に基づ
き、択一的な2つの電圧レベル間でシャント(2R)抵
抗を切り換える。前記ラダー回路網における各電圧ビッ
ト・スイッチ及びその脚は、入力信号において対応する
ビット位置に関連している。
【0006】ここで、本発明及びその効果をより完全に
理解するために、以下の説明を添付する図面と関連して
参照しよう。
理解するために、以下の説明を添付する図面と関連して
参照しよう。
【0007】
【実施例】本発明及びその効果の好ましい実施例は、図
面の図1〜図5を参照することにより最も良く理解され
るものであり、種々の図面の同一及び対応する部分に同
一番号を用いている。
面の図1〜図5を参照することにより最も良く理解され
るものであり、種々の図面の同一及び対応する部分に同
一番号を用いている。
【0008】図1は本発明の教えによる単極双投電圧ビ
ット・スイッチ回路の好ましい実施例の電気的な概要回
路図を示す。本発明によるディジタル・アナログ変換器
は、図3に関連して以下で更に詳細に説明するように、
図1に示すような複数の単極双投電圧ビット・スイッチ
を備えている。ビット・スイッチの構造及び動作は図3
に示す他の各電圧ビット・スイッチのものと同一なの
で、その説明として、図1の電圧ビット・スイッチのみ
を詳細に説明する。更に、図1に示す部品の定数値は単
に説明を目的とするだけであって、本発明について限定
を設けることを意図するものではないことを理解すべき
である。トランジスタQ1及びQ2のベースは、複合ス
イッチング構成において共通接続されている。トランジ
スタQ1及びQ2のエミッタは回路の「アース」に共通
に接続されている。設計のために実際には、回路の「ア
ース」はゼロ電圧以外の電圧レベルであってもよい。ダ
イオードD1のカソードはトランジスタQ1のコレクタ
に接続され、ダイオードD1のアノードは抵抗R1の一
方の端子に接続され、かつノード102にも接続されて
いる。抵抗R1の他方の端子は電源VA に接続されてい
る。ダイオードD2及びD3のアノードは互いに接続さ
れ、かつノード102にも接続されている。ダイオード
D3のカソードはトランジスタQ2に接続され、かつノ
ード104にも接続され、一方ダイオードD2のカソー
ドは電源VB に接続されている。ダイオードD2及びD
3は、トランジスタQ1及びQ2がオフのときに、ノー
ド102及び104における電圧を所定の値にクランプ
するために用いられる。従って、以下で更に詳細に説明
するように、回路の誤差を最小化するために、ダイオー
ドD2が可能な限りダイオードD3と一致するようにし
ている。論理的な入力信号AiはトランジスタQ1及び
Q2のベースに共に接続されている。ノード104は、
図3に関連して以下で詳細に説明する本発明のラダー回
路網の各シャント(2R)抵抗に接続されている。
ット・スイッチ回路の好ましい実施例の電気的な概要回
路図を示す。本発明によるディジタル・アナログ変換器
は、図3に関連して以下で更に詳細に説明するように、
図1に示すような複数の単極双投電圧ビット・スイッチ
を備えている。ビット・スイッチの構造及び動作は図3
に示す他の各電圧ビット・スイッチのものと同一なの
で、その説明として、図1の電圧ビット・スイッチのみ
を詳細に説明する。更に、図1に示す部品の定数値は単
に説明を目的とするだけであって、本発明について限定
を設けることを意図するものではないことを理解すべき
である。トランジスタQ1及びQ2のベースは、複合ス
イッチング構成において共通接続されている。トランジ
スタQ1及びQ2のエミッタは回路の「アース」に共通
に接続されている。設計のために実際には、回路の「ア
ース」はゼロ電圧以外の電圧レベルであってもよい。ダ
イオードD1のカソードはトランジスタQ1のコレクタ
に接続され、ダイオードD1のアノードは抵抗R1の一
方の端子に接続され、かつノード102にも接続されて
いる。抵抗R1の他方の端子は電源VA に接続されてい
る。ダイオードD2及びD3のアノードは互いに接続さ
れ、かつノード102にも接続されている。ダイオード
D3のカソードはトランジスタQ2に接続され、かつノ
ード104にも接続され、一方ダイオードD2のカソー
ドは電源VB に接続されている。ダイオードD2及びD
3は、トランジスタQ1及びQ2がオフのときに、ノー
ド102及び104における電圧を所定の値にクランプ
するために用いられる。従って、以下で更に詳細に説明
するように、回路の誤差を最小化するために、ダイオー
ドD2が可能な限りダイオードD3と一致するようにし
ている。論理的な入力信号AiはトランジスタQ1及び
Q2のベースに共に接続されている。ノード104は、
図3に関連して以下で詳細に説明する本発明のラダー回
路網の各シャント(2R)抵抗に接続されている。
【0009】図2は図1の単極双投電圧ビット・スイッ
チ回路についての電気的な等価回路を示す。以下で詳細
に説明するように、電圧スイッチ100は、入力信号A
iの論理状態(即ち、「ハイ」又は「ロー」)に従っ
て、電源電圧VB (入力論理状態「ロー」)と、アース
電位(入力論理状態「ハイ」)との間で選択をする。電
圧スイッチ100は、本質的に、論理的な入力信号Ai
の制御に従って電源電圧VB に接続されている接点と回
路接地(図1の基板を導通させている)との間で選択を
する単極双投電圧ビット・スイッチとして動作する。電
圧スイッチ100により選択された電位は、図3に示す
ディジタル・アナログ変換器のラダー回路網における各
シャント抵抗(2R)に印加される。
チ回路についての電気的な等価回路を示す。以下で詳細
に説明するように、電圧スイッチ100は、入力信号A
iの論理状態(即ち、「ハイ」又は「ロー」)に従っ
て、電源電圧VB (入力論理状態「ロー」)と、アース
電位(入力論理状態「ハイ」)との間で選択をする。電
圧スイッチ100は、本質的に、論理的な入力信号Ai
の制御に従って電源電圧VB に接続されている接点と回
路接地(図1の基板を導通させている)との間で選択を
する単極双投電圧ビット・スイッチとして動作する。電
圧スイッチ100により選択された電位は、図3に示す
ディジタル・アナログ変換器のラダー回路網における各
シャント抵抗(2R)に印加される。
【0010】図3は、本発明の教えによるR−2Rラダ
ー回路網及び複数の電圧ビット・スイッチを含むディジ
タル・アナログ変換器の電気的な概要回路図を示す。説
明のために、図2の電圧スイッチ100を図3のラダー
回路網におけるビット位置に関連して示すが、本発明は
これに限定されるものではない。電圧スイッチ100の
構造及び動作は図3に示す他の各ビット・スイッチのも
のと同一であり、従ってここでの電圧スイッチ100の
説明は、図3に示す他の各ビット・スイッチに同じよう
に適用されることを理解すべきである。図3に示すディ
ジタル・アナログ変換器は、出力電圧(Vout)を有
するR−2Rのラダー回路網に基づいており、ラダー回
路網における各電圧スイッチ100が二進により重み付
けされた電圧を出力に現われる総合電圧に付加する。
ー回路網及び複数の電圧ビット・スイッチを含むディジ
タル・アナログ変換器の電気的な概要回路図を示す。説
明のために、図2の電圧スイッチ100を図3のラダー
回路網におけるビット位置に関連して示すが、本発明は
これに限定されるものではない。電圧スイッチ100の
構造及び動作は図3に示す他の各ビット・スイッチのも
のと同一であり、従ってここでの電圧スイッチ100の
説明は、図3に示す他の各ビット・スイッチに同じよう
に適用されることを理解すべきである。図3に示すディ
ジタル・アナログ変換器は、出力電圧(Vout)を有
するR−2Rのラダー回路網に基づいており、ラダー回
路網における各電圧スイッチ100が二進により重み付
けされた電圧を出力に現われる総合電圧に付加する。
【0011】図4は図3に示すディジタル・アナログ変
換器からの各出力電圧(Vout)を示す。図示のよう
に、各ビット・スイッチA1〜Anは、図3に示すディ
ジタル・アナログ変換器内のラダー回路網の出力に現わ
れる総合電圧(Vout)に対して二進により重み付け
された電圧を付加する。従って、ディジタル論理の入力
信号Aiは、本発明の教えにより、図3のディジタル・
アナログ変換器において対応するアナログ信号(Vou
t)に変換される。
換器からの各出力電圧(Vout)を示す。図示のよう
に、各ビット・スイッチA1〜Anは、図3に示すディ
ジタル・アナログ変換器内のラダー回路網の出力に現わ
れる総合電圧(Vout)に対して二進により重み付け
された電圧を付加する。従って、ディジタル論理の入力
信号Aiは、本発明の教えにより、図3のディジタル・
アナログ変換器において対応するアナログ信号(Vou
t)に変換される。
【0012】図5は、「ロー」入力論理信号のときに図
1及び図2の単極双投電圧ビット・スイッチの「ロー」
入力の論理信号状態に関する電気的な等価回路を示す。
図2においてノード104と、アースに接続された接点
との間の点線は、「ハイ」入力の論理信号状態に関する
切替スイッチ位置を表わす。
1及び図2の単極双投電圧ビット・スイッチの「ロー」
入力の論理信号状態に関する電気的な等価回路を示す。
図2においてノード104と、アースに接続された接点
との間の点線は、「ハイ」入力の論理信号状態に関する
切替スイッチ位置を表わす。
【0013】本発明による電圧ビット・スイッチの動作
のために図1を参照すると、二進論理の入力信号Aiが
「ロー」状態であるときは、トランジスタQ1及びQ2
はカットオフ(ターン・オフ)にバイアスされる。図3
は、二進論理の入力信号Aiが“ロー”であり、かつト
ランジスタQ1及びQ2がカットオフであるときに、図
1の単極双投電圧ビット・スイッチの電気的な等価概要
回路を示す。ダイオードD2及びD3は、ダイオード電
流に大きなばらつきがあっても、良く整合したダイオー
ドとして形成されているので、ダイオードD2及びD3
における電圧降下はほぼ等しい。勿論、実際の問題とし
て、ダイオードD2及びD3は“理想的なダイオード”
ではないので、これらの電圧降下は同一でない恐れがあ
るが、その電圧降下差が非常に小さくなるように、ダイ
オードD2及びD3における電圧降下を整合させること
はできる。そこで、その説明のために、図3に関しては
ダイオードD2及びD3に発生する電圧降下を等しいと
みなす。ダイオードD2はノード102における電圧を
電源電圧VB の電圧レベルよりも大きな一方のダイオー
ド電圧降下にクランプするように、動作する。ダイオー
ドD2及びD3は「整合」されているので、ダイオード
D2のカソードに存在する電圧(2V)はダイオードD
3のカソードに発生する電圧と実質的に同一である。従
って、論理的な入力信号Aiが「ロー」状態であるとき
は、図2及び図3に示すように電圧スイッチ100によ
り電源電圧VB が選択され、ラダー回路網における各シ
ャント(2R)抵抗に出力される。「整合された」ダイ
オードD2及びD3を用いることにより、ノード104
における電圧は電源電圧VB にクランプされて、電圧ス
イッチ100からの出力が調節される。
のために図1を参照すると、二進論理の入力信号Aiが
「ロー」状態であるときは、トランジスタQ1及びQ2
はカットオフ(ターン・オフ)にバイアスされる。図3
は、二進論理の入力信号Aiが“ロー”であり、かつト
ランジスタQ1及びQ2がカットオフであるときに、図
1の単極双投電圧ビット・スイッチの電気的な等価概要
回路を示す。ダイオードD2及びD3は、ダイオード電
流に大きなばらつきがあっても、良く整合したダイオー
ドとして形成されているので、ダイオードD2及びD3
における電圧降下はほぼ等しい。勿論、実際の問題とし
て、ダイオードD2及びD3は“理想的なダイオード”
ではないので、これらの電圧降下は同一でない恐れがあ
るが、その電圧降下差が非常に小さくなるように、ダイ
オードD2及びD3における電圧降下を整合させること
はできる。そこで、その説明のために、図3に関しては
ダイオードD2及びD3に発生する電圧降下を等しいと
みなす。ダイオードD2はノード102における電圧を
電源電圧VB の電圧レベルよりも大きな一方のダイオー
ド電圧降下にクランプするように、動作する。ダイオー
ドD2及びD3は「整合」されているので、ダイオード
D2のカソードに存在する電圧(2V)はダイオードD
3のカソードに発生する電圧と実質的に同一である。従
って、論理的な入力信号Aiが「ロー」状態であるとき
は、図2及び図3に示すように電圧スイッチ100によ
り電源電圧VB が選択され、ラダー回路網における各シ
ャント(2R)抵抗に出力される。「整合された」ダイ
オードD2及びD3を用いることにより、ノード104
における電圧は電源電圧VB にクランプされて、電圧ス
イッチ100からの出力が調節される。
【0014】図1を再び参照すると、逆に、二進論理の
入力信号Aiが「ハイ」状態であるときは、トランジス
タQ1及びQ2は導通して飽和状態になり、各コレクタ
からアースへ非常に低インピーダンスの経路を形成す
る。そのときに、抵抗R1を流れる電流は抵抗R1に電
圧降下を発生させる。その結果のノード102における
電圧は、ダイオードD2を逆バイアスしてカットオフに
するので、抵抗R1を流れる全ての電流はダイオードD
1及びトランジスタQ1を介して、かつダイオードD3
及びトランジスタQ2を介してアースに流れる。トラン
ジスタQ2を流れる電流は、一部がラダー回路網から、
また一部がダイオードD3からのものである。トランジ
スタQ2における電流のばらつきは、トランジスタQ
1、ダイオードD1及びD3により平滑化される。対応
するラダー回路網の脚における電流が大きい(例えば、
電源電圧VB がラダー回路網の他の全ての脚に印加され
ている)ときは、トランジスタQ2における大きな電流
のために、ノード104における電圧は増加することに
なる。これは、ダイオードD3における順方向電圧を減
少させ、従ってその電流を減少させて、抵抗R1からの
大部分の電流をダイオードD1及びトランジスタQ1を
介して流れるようにさせる。対応するラダー回路網の脚
における電流が小さい(例えば、アースが他の全ての脚
に接続されている)ときは、ノード104における電圧
が低下する。その結果、ダイオードD3における順方向
電圧の増加は、電流をダイオードD1、トランジスタQ
1からダイオードD3、トランジスタQ2へ転流させ
る。その調節作用は、ダイオードD1及びトランジスタ
Q1を備えていないスイッチの電流に比較してトランジ
スタQ2における電流のばらつきを大きく低下させるも
のとなる。トランジスタQ2はそのコレクタからアース
へ非常に低い抵抗路を提供する。低い抵抗及び低減した
電流のばらつきは、ノード104でトランジスタQ2に
発生する電圧を実質的に回路のアース電位で一定に保持
するように組合わせられる。従って、ここで図2を「ハ
イ」入力論理信号について参照すると、電圧スイッチ1
00は、回路の「アース」電位に設定された接点(点
線)を選択して、その(調節された)電圧を図3のラダ
ー回路網において対応するシャント(2R)抵抗に出力
する。
入力信号Aiが「ハイ」状態であるときは、トランジス
タQ1及びQ2は導通して飽和状態になり、各コレクタ
からアースへ非常に低インピーダンスの経路を形成す
る。そのときに、抵抗R1を流れる電流は抵抗R1に電
圧降下を発生させる。その結果のノード102における
電圧は、ダイオードD2を逆バイアスしてカットオフに
するので、抵抗R1を流れる全ての電流はダイオードD
1及びトランジスタQ1を介して、かつダイオードD3
及びトランジスタQ2を介してアースに流れる。トラン
ジスタQ2を流れる電流は、一部がラダー回路網から、
また一部がダイオードD3からのものである。トランジ
スタQ2における電流のばらつきは、トランジスタQ
1、ダイオードD1及びD3により平滑化される。対応
するラダー回路網の脚における電流が大きい(例えば、
電源電圧VB がラダー回路網の他の全ての脚に印加され
ている)ときは、トランジスタQ2における大きな電流
のために、ノード104における電圧は増加することに
なる。これは、ダイオードD3における順方向電圧を減
少させ、従ってその電流を減少させて、抵抗R1からの
大部分の電流をダイオードD1及びトランジスタQ1を
介して流れるようにさせる。対応するラダー回路網の脚
における電流が小さい(例えば、アースが他の全ての脚
に接続されている)ときは、ノード104における電圧
が低下する。その結果、ダイオードD3における順方向
電圧の増加は、電流をダイオードD1、トランジスタQ
1からダイオードD3、トランジスタQ2へ転流させ
る。その調節作用は、ダイオードD1及びトランジスタ
Q1を備えていないスイッチの電流に比較してトランジ
スタQ2における電流のばらつきを大きく低下させるも
のとなる。トランジスタQ2はそのコレクタからアース
へ非常に低い抵抗路を提供する。低い抵抗及び低減した
電流のばらつきは、ノード104でトランジスタQ2に
発生する電圧を実質的に回路のアース電位で一定に保持
するように組合わせられる。従って、ここで図2を「ハ
イ」入力論理信号について参照すると、電圧スイッチ1
00は、回路の「アース」電位に設定された接点(点
線)を選択して、その(調節された)電圧を図3のラダ
ー回路網において対応するシャント(2R)抵抗に出力
する。
【0015】「アース」電位に非常に近いところでトラ
ンジスタQ2を動作させ、かつトランジスタQ2の電流
変動を低減させる際の本発明の効果は、ビット・スイッ
チが回路の出力又は負荷側で変動に影響されにくいこと
である。更に、電圧スイッチング方法は、この共通エミ
ッタ技術において、電流切換式のディジタル・アナログ
変換器に存在するスイッチング電圧から絶縁できない精
密電流源は必要でないことである。択一的な経路からの
電流を操縦するこれら急変電圧は、精密電流に漸減する
トランジェントを導入する。従って、本発明の教えによ
る電圧ビット・スイッチのディジタル・アナログ変換器
は、電流切換式のディジタル・アナログ変換器よりかな
り高速の装置である。本発明の他の効果は、ダイオード
D2及びD3を用いてビット・スイッチからの出力電圧
を調節することにより、温度超過等の状態を原因とする
動作誤りを補償することである。
ンジスタQ2を動作させ、かつトランジスタQ2の電流
変動を低減させる際の本発明の効果は、ビット・スイッ
チが回路の出力又は負荷側で変動に影響されにくいこと
である。更に、電圧スイッチング方法は、この共通エミ
ッタ技術において、電流切換式のディジタル・アナログ
変換器に存在するスイッチング電圧から絶縁できない精
密電流源は必要でないことである。択一的な経路からの
電流を操縦するこれら急変電圧は、精密電流に漸減する
トランジェントを導入する。従って、本発明の教えによ
る電圧ビット・スイッチのディジタル・アナログ変換器
は、電流切換式のディジタル・アナログ変換器よりかな
り高速の装置である。本発明の他の効果は、ダイオード
D2及びD3を用いてビット・スイッチからの出力電圧
を調節することにより、温度超過等の状態を原因とする
動作誤りを補償することである。
【0016】他方、実際の問題として、ディジタル・ア
ナログ変換器で用いる電圧ビット・スイッチングは、主
としてR−2R抵抗ラダー回路網構成に用いられてもよ
い。従って、本発明は、R−2R抵抗ラダー回路網のデ
ィジタル・アナログ変換器用だけに限定することを意図
するものではないが、実際において、この観点に限定さ
れてもよい。更に、他の実際的な観点から、電圧スイッ
チ式のディジタル・アナログ変換器は約8ビットの分解
能を有する。ダイオードD2及びD3は「理想的には」
又は「完全には」整合されていないので、両ダイオード
端に出力電圧誤差の発生源となる不等の順方向電圧を発
生する恐れがある。換言すれば、出力負荷が変化する
と、電流がダイオードD2よりもダイオードD3を介し
て多少流れる恐れがある。一方のダイオードにおける電
流が増加すると、これに伴って他方のダイオードにおけ
る電流を減少させて、一方のダイオードにおける電圧を
増加させると共に、他方のダイオードにおける電圧を減
少させる。ダイオード電流によるダイオード電圧の対数
的な依存性は、電圧変動を小さなものに保持する。しか
し、電圧変動におけるこれらの小さな差は増大した誤差
方向で加算される。例えば、一方のダイオードにおける
電流が係数2により増加し、かつ他方のダイオードにお
ける電流が係数2により減少すると、2つのダイオード
間で40mVまでの電圧誤差を発生させる恐れがある。
ラダー回路網では更に多くのビット・スイッチを使用し
ているので、この電圧誤差はディジタル・アナログ変換
器において更に重大なものとなる。R−2R抵抗ラダー
回路網において8電圧ビット・スイッチ以上を使用して
いるときは、ディジタル・アナログ変換器の出力におけ
るその結果の誤差は、許容できないものとなり得る。
ナログ変換器で用いる電圧ビット・スイッチングは、主
としてR−2R抵抗ラダー回路網構成に用いられてもよ
い。従って、本発明は、R−2R抵抗ラダー回路網のデ
ィジタル・アナログ変換器用だけに限定することを意図
するものではないが、実際において、この観点に限定さ
れてもよい。更に、他の実際的な観点から、電圧スイッ
チ式のディジタル・アナログ変換器は約8ビットの分解
能を有する。ダイオードD2及びD3は「理想的には」
又は「完全には」整合されていないので、両ダイオード
端に出力電圧誤差の発生源となる不等の順方向電圧を発
生する恐れがある。換言すれば、出力負荷が変化する
と、電流がダイオードD2よりもダイオードD3を介し
て多少流れる恐れがある。一方のダイオードにおける電
流が増加すると、これに伴って他方のダイオードにおけ
る電流を減少させて、一方のダイオードにおける電圧を
増加させると共に、他方のダイオードにおける電圧を減
少させる。ダイオード電流によるダイオード電圧の対数
的な依存性は、電圧変動を小さなものに保持する。しか
し、電圧変動におけるこれらの小さな差は増大した誤差
方向で加算される。例えば、一方のダイオードにおける
電流が係数2により増加し、かつ他方のダイオードにお
ける電流が係数2により減少すると、2つのダイオード
間で40mVまでの電圧誤差を発生させる恐れがある。
ラダー回路網では更に多くのビット・スイッチを使用し
ているので、この電圧誤差はディジタル・アナログ変換
器において更に重大なものとなる。R−2R抵抗ラダー
回路網において8電圧ビット・スイッチ以上を使用して
いるときは、ディジタル・アナログ変換器の出力におけ
るその結果の誤差は、許容できないものとなり得る。
【0017】本発明及びその効果を詳細に説明したが、
本発明は、請求の範囲により定義される本発明の精神及
び範囲から逸脱することなく、ここで種々の変更、置換
及び代替を行なうことができることを理解すべきであ
る。
本発明は、請求の範囲により定義される本発明の精神及
び範囲から逸脱することなく、ここで種々の変更、置換
及び代替を行なうことができることを理解すべきであ
る。
【0018】以上の説明に関連して更に以下の項を開示
する。
する。
【0019】(1)電圧スイッチング回路を用いたディ
ジタル・アナログ変換器において、第1のトランジスタ
及び第2のトランジスタであって、前記各トランジスタ
のエミッタを電気的に接続し、かつ前記第1及び第2の
トランジスタのベースを電気的に接続した前記第1のト
ランジスタ及び前記第2のトランジスタと、第1、第2
及び第3のダイオードであって、前記各ダイオードのア
ノードを電気的に接続し、前記第1のダイオードのカソ
ード前記第1のトランジスタの前記コレクタに電気的に
接続し、前記第2のダイオードのカソードを前記第2の
トランジスタの前記コレクタに電気的に接続し、前記第
3のダイオードのカソードを第1のバイアス電圧に保持
する前記第1、第2及び第3のダイオードと、前記各ダ
イオードの前記アノードに電気的に接続された第1の端
子、及び前記第2のバイアス電圧に保持された第2の端
子を有する抵抗とを備え、前記第1及び第2のトランジ
スタの前記ベースに印加された論理信号の入力により前
記第2のトランジスタの前記コレクタにおける出力電圧
を判断することを特徴とする電圧スイッチング回路を用
いたディジタル・アナログ変換器。
ジタル・アナログ変換器において、第1のトランジスタ
及び第2のトランジスタであって、前記各トランジスタ
のエミッタを電気的に接続し、かつ前記第1及び第2の
トランジスタのベースを電気的に接続した前記第1のト
ランジスタ及び前記第2のトランジスタと、第1、第2
及び第3のダイオードであって、前記各ダイオードのア
ノードを電気的に接続し、前記第1のダイオードのカソ
ード前記第1のトランジスタの前記コレクタに電気的に
接続し、前記第2のダイオードのカソードを前記第2の
トランジスタの前記コレクタに電気的に接続し、前記第
3のダイオードのカソードを第1のバイアス電圧に保持
する前記第1、第2及び第3のダイオードと、前記各ダ
イオードの前記アノードに電気的に接続された第1の端
子、及び前記第2のバイアス電圧に保持された第2の端
子を有する抵抗とを備え、前記第1及び第2のトランジ
スタの前記ベースに印加された論理信号の入力により前
記第2のトランジスタの前記コレクタにおける出力電圧
を判断することを特徴とする電圧スイッチング回路を用
いたディジタル・アナログ変換器。
【0020】(2)前記第1のバイアス電圧は、2ボル
トであり、前記第2のバイアス電圧は4.8ボルトであ
り、かつ前記抵抗は200オームであることを特徴とす
る第1項記載の電圧スイッチング回路を用いたディジタ
ル・アナログ変換器。
トであり、前記第2のバイアス電圧は4.8ボルトであ
り、かつ前記抵抗は200オームであることを特徴とす
る第1項記載の電圧スイッチング回路を用いたディジタ
ル・アナログ変換器。
【0021】(3)前記第1及び第2のトランジスタ
は、ヘテロ接合バイポーラ・トランジスタであることを
特徴とする第1項記載の電圧スイッチング回路を用いた
ディジタル・アナログ変換器。
は、ヘテロ接合バイポーラ・トランジスタであることを
特徴とする第1項記載の電圧スイッチング回路を用いた
ディジタル・アナログ変換器。
【0022】(4)前記出力電圧は、前記論理信号の入
力がローであるときは、前記第1のバイアス電圧に等し
いことを特徴とする第1項記載の電圧スイッチング回路
を用いたディジタル・アナログ変換器。
力がローであるときは、前記第1のバイアス電圧に等し
いことを特徴とする第1項記載の電圧スイッチング回路
を用いたディジタル・アナログ変換器。
【0023】(5)前記出力電圧は、前記論理信号の入
力がハイであるときは、アース電位に等しいことを特徴
とする第1項記載の電圧スイッチング回路を用いたディ
ジタル・アナログ変換器。
力がハイであるときは、アース電位に等しいことを特徴
とする第1項記載の電圧スイッチング回路を用いたディ
ジタル・アナログ変換器。
【0024】(6)前記トランジスタは、半導体基板上
に製作されていることを特徴とする第1項記載の電圧ス
イッチング回路を用いたディジタル・アナログ変換器。
に製作されていることを特徴とする第1項記載の電圧ス
イッチング回路を用いたディジタル・アナログ変換器。
【0025】(7)半導体基板上に作成されたディジタ
ル・アナログ変換器において、Nセグメントの電気的な
ネットワークと、エミッタを共通に前記半導体基板に接
続した2つのトランジスタを有する1又はそれより多い
電圧スイッチング回路であって、印加される入力信号に
基づいて前記ネットワークに複数の所定電圧のうちの一
つを印加するように動作可能な前記電圧スイッチング回
路とを備えていることを特徴とするディジタル・アナロ
グ変換器。
ル・アナログ変換器において、Nセグメントの電気的な
ネットワークと、エミッタを共通に前記半導体基板に接
続した2つのトランジスタを有する1又はそれより多い
電圧スイッチング回路であって、印加される入力信号に
基づいて前記ネットワークに複数の所定電圧のうちの一
つを印加するように動作可能な前記電圧スイッチング回
路とを備えていることを特徴とするディジタル・アナロ
グ変換器。
【0026】(8)前記Nセグメントの電気的なネット
ワークは、R−2R抵抗ラダー回路網を備えていること
を特徴とする第7項記載のディジタル・アナログ変換
器。
ワークは、R−2R抵抗ラダー回路網を備えていること
を特徴とする第7項記載のディジタル・アナログ変換
器。
【0027】(9)前記トランジスタは、ヘテロ接合バ
イポーラ・トランジスタであることを特徴とする第7項
記載のディジタル・アナログ変換器。
イポーラ・トランジスタであることを特徴とする第7項
記載のディジタル・アナログ変換器。
【0028】(10)前記各電圧スイッチング回路は、
二進入力電圧に応答して前記Nセグメントの電気的なネ
ットワークに2つの所定電圧のうちの一つを印加するこ
とを特徴とする第7項記載のディジタル・アナログ変換
器。
二進入力電圧に応答して前記Nセグメントの電気的なネ
ットワークに2つの所定電圧のうちの一つを印加するこ
とを特徴とする第7項記載のディジタル・アナログ変換
器。
【0029】(11)第1及び第2のトランジスタであ
って、前記第1及び第2のトランジスタのエミッタを電
気的に接続し、かつ前記第1及び第2のトランジスタの
ベースを電気的に接続した前記第1及び第2のトランジ
スタと、第1、第2及び第3のダイオードであって、前
記各ダイオードのアノードを電気的に接続し、前記第1
のダイオードのカソードを前記第1のトランジスタの前
記コレクタに電気的に接続し、前記第2のダイオードの
カソードを第2のトランジスタのコレクタに電気的に接
続し、かつ前記第3のダイオードのカソードを第1のバ
イアス電圧に保持している前記第1、第2及び第3のダ
イオードと、第1の端子を前記各ダイオードの前記アノ
ードに電気的に接続し、かつ第2の端子を前記第2のバ
イアス電圧に保持した抵抗とを備えていることを特徴と
する第7項記載のディジタル・アナログ変換器。
って、前記第1及び第2のトランジスタのエミッタを電
気的に接続し、かつ前記第1及び第2のトランジスタの
ベースを電気的に接続した前記第1及び第2のトランジ
スタと、第1、第2及び第3のダイオードであって、前
記各ダイオードのアノードを電気的に接続し、前記第1
のダイオードのカソードを前記第1のトランジスタの前
記コレクタに電気的に接続し、前記第2のダイオードの
カソードを第2のトランジスタのコレクタに電気的に接
続し、かつ前記第3のダイオードのカソードを第1のバ
イアス電圧に保持している前記第1、第2及び第3のダ
イオードと、第1の端子を前記各ダイオードの前記アノ
ードに電気的に接続し、かつ第2の端子を前記第2のバ
イアス電圧に保持した抵抗とを備えていることを特徴と
する第7項記載のディジタル・アナログ変換器。
【0030】(12)前記電気的なネットワークはR−
2R抵抗ラダー回路網であることを特徴とする第11項
記載のディジタル・アナログ変換器。
2R抵抗ラダー回路網であることを特徴とする第11項
記載のディジタル・アナログ変換器。
【0031】(13)GaAs I2 L集積回路にバイ
ポーラ電圧スイッチを用いた精密なディジタル・アナロ
グ変換用の装置を提供する。GaAs I2 L集積回路
に形成されたR−2R抵抗ラダー回路網を含む構成を提
供する。ディジタル・アナログ変換器(110)におけ
るラダー回路網の各脚(2R)へ異なるトランジスタ対
(Q1、Q2)を接続する。単極双投電圧ビット・スイ
ッチ(100)として各トランジスタ対(Q1、Q2)
を配置する。前記トランジスタ対は、二進入力の論理信
号(Ai)の状態に基づいて、2つの択一的な電圧レベ
ル(VB “回路接地”)間でシャント(2R)抵抗を切
り換える。前記ラダー回路網における各スイッチ及びそ
の脚は、入力信号において対応するビット位置(Ai)
に関連する。整合した対のダイオード(D2、D3)を
用いて前記電圧ビット・スイッチ(100)により選択
された電圧を所定電圧レベルにクランプさせることによ
り、前記ラダー回路網のためにスイッチングされる電圧
を調節して、前記ディジタル・アナログ変換器のスイッ
チング速度を増加させる。
ポーラ電圧スイッチを用いた精密なディジタル・アナロ
グ変換用の装置を提供する。GaAs I2 L集積回路
に形成されたR−2R抵抗ラダー回路網を含む構成を提
供する。ディジタル・アナログ変換器(110)におけ
るラダー回路網の各脚(2R)へ異なるトランジスタ対
(Q1、Q2)を接続する。単極双投電圧ビット・スイ
ッチ(100)として各トランジスタ対(Q1、Q2)
を配置する。前記トランジスタ対は、二進入力の論理信
号(Ai)の状態に基づいて、2つの択一的な電圧レベ
ル(VB “回路接地”)間でシャント(2R)抵抗を切
り換える。前記ラダー回路網における各スイッチ及びそ
の脚は、入力信号において対応するビット位置(Ai)
に関連する。整合した対のダイオード(D2、D3)を
用いて前記電圧ビット・スイッチ(100)により選択
された電圧を所定電圧レベルにクランプさせることによ
り、前記ラダー回路網のためにスイッチングされる電圧
を調節して、前記ディジタル・アナログ変換器のスイッ
チング速度を増加させる。
【0032】
【発明の効果】本発明の重要な技術的な効果は、稠密な
GaAs I2 L技術を用いてディジタル・アナログ変
換器により達成できることである。本発明の他の重要な
技術的な効果は、電圧スイッチングを高速度で行なうこ
とである。従って、本発明のディジタル・アナログ変換
器は電流スイッチ装置より遥かに高速度の装置となる。
GaAs I2 L技術を用いてディジタル・アナログ変
換器により達成できることである。本発明の他の重要な
技術的な効果は、電圧スイッチングを高速度で行なうこ
とである。従って、本発明のディジタル・アナログ変換
器は電流スイッチ装置より遥かに高速度の装置となる。
【図1】本発明の教えによる単極双投電圧ビット・スイ
ッチの好ましい実施例の電気的な概要回路図。
ッチの好ましい実施例の電気的な概要回路図。
【図2】図1の単極双投電圧ビット・スイッチ回路用の
電気的な等価回路を示す図。
電気的な等価回路を示す図。
【図3】本発明の教えによりR−2R抵抗ラダー回路網
及び複数の電圧ビット・スイッチを含むディジタル・ア
ナログ変換器の電気的な概要回路図。
及び複数の電圧ビット・スイッチを含むディジタル・ア
ナログ変換器の電気的な概要回路図。
【図4】図3に示すディジタル・アナログ変換器からの
代表的な出力アナログ電圧を示す図。
代表的な出力アナログ電圧を示す図。
【図5】図1及び図2の単極双投電圧ビット・スイッチ
用の「ロー」入力の論理信号についての電気的な等価回
路を示す図。
用の「ロー」入力の論理信号についての電気的な等価回
路を示す図。
Q1、Q2 トランジスタ D1、D2、D3 ダイオード R、R1 抵抗 100 電圧スイッチ 102、104 ノード
Claims (1)
- 【請求項1】 電圧スイッチング回路を用いたディジタ
ル・アナログ変換器において、 第1のトランジスタ及び第2のトランジスタであって、
前記各トランジスタのエミッタを電気的に接続し、かつ
前記第1及び第2のトランジスタのベースを電気的に接
続した前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジ
スタと、 第1、第2及び第3のダイオードであって、前記各ダイ
オードのアノードを電気的に接続し、前記第1のダイオ
ードのカソード前記第1のトランジスタの前記コレクタ
に電気的に接続し、前記第2のダイオードのカソードを
前記第2のトランジスタの前記コレクタに電気的に接続
し、前記第3のダイオードのカソードを第1のバイアス
電圧に保持する前記第1、第2及び第3のダイオード
と、 前記各ダイオードの前記アノードに電気的に接続された
第1の端子、及び前記第2のバイアス電圧に保持された
第2の端子を有する抵抗とを備え、前記第1及び第2の
トランジスタの前記ベースに印加された論理信号の入力
により前記第2のトランジスタの前記コレクタにおける
出力電圧を判断することを特徴とする電圧スイッチング
回路を用いたディジタル・アナログ変換器。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/055,606 US5402126A (en) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | Method and apparatus for digital to analog conversion using gaas HI2 L |
US085437 | 1993-06-30 | ||
US055606 | 1993-06-30 | ||
US08/085,437 US5448238A (en) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | Method and apparatus for digital to analog conversion using GaAs HI2 L |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0774640A true JPH0774640A (ja) | 1995-03-17 |
Family
ID=26734413
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6092538A Pending JPH0774640A (ja) | 1993-04-30 | 1994-04-28 | GaAs HI2プロセスと両立可能な電圧スイッチング回路を用いたディジタル・アナログ変換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0774640A (ja) |
-
1994
- 1994-04-28 JP JP6092538A patent/JPH0774640A/ja active Pending
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