JPH08335879A - D/aコンバータのバイポーラ出力のゲイン調整回路 - Google Patents

D/aコンバータのバイポーラ出力のゲイン調整回路

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JPH08335879A
JPH08335879A JP7166876A JP16687695A JPH08335879A JP H08335879 A JPH08335879 A JP H08335879A JP 7166876 A JP7166876 A JP 7166876A JP 16687695 A JP16687695 A JP 16687695A JP H08335879 A JPH08335879 A JP H08335879A
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JP
Japan
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voltage
output
converter
circuit
bipolar
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Pending
Application number
JP7166876A
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English (en)
Inventor
Mitsuo Kuwabara
三雄 桑原
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Advantest Corp
Original Assignee
Advantest Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ユニポーラ(単極性)D/Aコン
バータを使用して、バイポーラ(双極性)出力を得る回
路において、レベルシフタを使用しないでアナログマル
チプレクサによりバイポーラ出力を得られるようにし
て、オフセットの移動が発生しないD/Aコンバータの
バイポーラ出力のゲイン調整回路にすることを目的とす
る。 【構成】 本発明では電圧設定レジスタ3の最上位ビッ
トを極性選択信号として利用し、最上位ビットを除くデ
ータをD/Aコンバータ4の入力データとしてアナログ
電流変換する。その電流出力をI/V変換回路7によ
り、電圧に変換し、その出力電圧と、その反転した極性
の電圧とをアナログマルチプレクサ9の正と負のバイポ
ーラ入力電圧として、前記電圧設定レジスタ3の最上位
ビットで出力の極性を選択する構成手段。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ユニポーラ(単極性)
D/Aコンバータの出力を入力信号として、バイポーラ
(双極性)出力させる回路において、該出力に接続され
る増幅回路等により最終出力に発生するオフセット及び
ゲイン誤差を含めてプログラマブルに調整する場合に適
した、D/Aコンバータのバイポーラ出力のゲイン調整
回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ユニポーラ(単極性)D/Aコン
バータを使用して、バイポーラ(双極性)出力を得るに
は、ユニポーラ(単極性)D/Aコンバータのデジタル
入力の中間値に対して、出力電圧が0Vとなるようにレ
ベルをシフトさせて、バイポーラ(双極性)出力を実現
する回路が一般的に使用されている。従来技術のユニポ
ーラD/Aコンバータを使用してバイポーラ出力をプロ
グラマブルに設定する回路を図6〜図8を参照して説明
する。従来回路の構成は、図6に示すように、ゲインレ
ジスタ1と、そのデジタルデータをアナログ電圧に変換
するD/Aコンバータ2と、電圧設定レジスタ3と、そ
のデジタルデータをアナログ電流に変換するD/Aコン
バータ4と、オフセットレジスタ5と、そのデジタルデ
ータをアナログ電圧に変換するD/Aコンバータ6と、
ユニポーラ(単極性)出力するD/Aコンバータ4のア
ナログ電流をアナログ電圧に変換するI/V変換回路7
と、そのアナログ電圧を2倍に増幅し、その2倍に増幅
された電圧値の中心値を0Vにレベルシフトするレベル
シフタ12と、そのレベルシフトされた出力電圧とオフ
セットレジスタ5で設定されたデータをD/Aコンバー
タ6で出力されるオフセット電圧とを加算して電圧出力
する加算回路10とで構成される。
【0003】ゲインレジスタ1は、情報を一時的に記憶
する回路で、ゲインを調整するときにバイナリ(2進
数)データをプログラマブルに変化させることが出来
る。電圧設定レジスタ3は情報を一時的に記憶する回路
で、nビットの記憶容量をもち、バイナリでプログラマ
ブルに設定される。D/Aコンバータ4はアナログ電流
出力の基準となる電圧基準の端子VREFを有し、VR
EFの電圧を変えることによりD/Aコンバータの入力
のデジタルデータに対して出力の電圧を変えてゲインの
調整ができる。オフセットレジスタ5は、情報を一時的
に記憶する回路で、オフセットを調整するときに、バイ
ナリ(2進数)データをプログラマブルに変化させるこ
とが出来る。加算回路10はレベルシフタ12からの出
力電圧に、D/Aコンバータ6の出力電圧を加算して電
圧出力とする。
【0004】図8に、nビットの設定電圧(バイナリ)
に対する理想の出力電圧の関係を示す。MSBは最上位
ビットを表し、LSBは最下位ビットを表す。ここでD
/Aコンバータ4はnビットのデジタル入力をアナログ
電流に変換する。最小の設定電圧は電圧設定レジスタ3
のnビットがオール0(000・・・0)のときで、出
力電圧が0Vとなる電圧設定は、nビットの最上位ビッ
トが1で他は0(100・・・0)のときで、最大の電
圧設定はnビットがオール1(111・・・1)で設定
される。
【0005】オフセット電圧は、電圧設定レジスタ3の
nビットデータが中間値(100・・・0)のとき、電
圧出力に接続された増幅回路等により発生する出力電圧
と理想電圧との誤差電圧である。ゲイン誤差は、オフセ
ット調整したあとで、電圧設定レジスタ3のnビットが
オール1(111・・・1)に設定したとき、電圧出力
に接続された増幅回路等の出力電圧と理想電圧値との差
で、D/Aコンバータ4の基準電圧端子VREFの電圧
をゲインレジスタ1のバイナリデータにより変化させる
ことで調整ができる。図7を参照して、従来回路でゲイ
ン調整をおこなうときの方法を説明する。図7の(a)
に、オフセット電圧とゲイン調整前の、電圧出力に接続
された増幅回路等により発生するオフセットとゲイン誤
差を含む設定電圧に対する出力電圧のグラフを示す。次
に図7の(b)に示すように、電圧設定レジスタ3のn
ビットを中間値(100・・・0)に設定したときに、
電圧出力に接続された増幅回路等の出力電圧が0Vの電
圧となるように、オフセットレジスタ5のデータを変化
させてオフセットを調節する。その後、ゲインの調節は
図7の(c)に示すように電圧設定レジスタ3のnビッ
トがオール1(111・・・1)のときに、電圧出力に
接続された増幅回路等の出力電圧が規定の電圧となるよ
うにゲインレジスタ1のデータを変化させておこなう。
このとき電圧出力は、電圧設定レジスタ3に最小の設定
電圧であるオール0(0・・・0)を設定した時の電圧
出力を基準に変化する為、オフセットがずれてしまう。
又、レベルシフタ12の基準点が変化する事によって
も、オフセットがずれてしまう。そのため再度オフセッ
ト調整とゲイン調整を繰り返して行う必要がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記説明のように、ユ
ニポーラ(単極性)出力するD/Aコンバータを使用し
てバイポーラ(双極性)出力を得る回路は、ゲイン調整
時の変化の基準点が、最小電圧設定時の電圧出力にある
事と、ゲイン調整時にレベルシフタの基準点が変化して
しまう事により、ゲインを調節するとオフセットがずれ
てしまうので、オフセットとゲインの調節を繰り返し行
わなければ、オフセットとゲインを正確に合わせられな
いという問題があった。そこで、本発明が解決しようと
する課題は、ユニポーラ(単極性)出力するD/Aコン
バータの出力レベルをシフトしないでバイポーラ出力が
得られるようにして、ゲイン調整によるオフセットの移
動が発生しないD/Aコンバータのバイポーラ出力のゲ
イン調整回路にすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決する為の手段】上記課題を解決するため
に、本発明の構成では、電圧設定レジスタ3のnビット
のなかでMSBを除いたデータを受けて、DA変換する
D/Aコンバータ4と、D/Aコンバータ4からの電流
信号を電圧信号に変換するI/V変換回路7を設け、I
/V変換回路7からの信号を、1倍で反転増幅する反転
増幅回路8を設け、デジタルデータの最上位ビットによ
りI/V変換回路7の出力か、反転増幅回路8の出力を
選択出力するアナログマルチプレクサ9を設ける構成手
段にする。これにより、ユニポーラ単極性出力のD/A
コンバータを使用してバイポーラ双極性出力を得る回路
を実現する。
【0008】また、上記構成に加えて、電圧設定レジス
タ3のデジタルデータのMSBをインバータ14で反転
し、これをn−1個の排他的論理和ゲート13の一端に
与え、デジタルデータのn−1ビットを前記排他的論理
和ゲート13の各端に与えて、MSBによりデータを反
転/非反転してD/Aコンバータ4に与えるn−1個の
排他的論理和ゲート13を設ける構成がある。
【0009】このように、本発明では電圧設定レジスタ
3の最上位ビットを極性切り換えビットとして使用し、
最上位ビットを除くデータをD/Aコンバータ4の入力
データとしてD/A変換し、その電流出力をI/V変換
回路7により、電圧に変換する。その出力電圧と、その
出力電圧を反転した極性の電圧とをアナログマルチプレ
クサ9の正と負のバイポーラ入力電圧として、前記電圧
設定レジスタ3の最上位ビットで出力の極性を選択出力
する構成手段としている。
【0010】(実施例1)本発明の実施例1について、
図1と図3とを参照して説明する。構成は、図1に示す
ように、ゲインレジスタ1と、D/Aコンバータ2と、
電圧設定レジスタ3と、nビットのD/Aコンバータ4
と、I/V変換回路7と、反転増幅回路8と、アナログ
マルチプレクサ9と、オフセットレジスタ5と、D/A
コンバータ6と、加算回路10とで構成される。この構
成において、ゲインレジスタ1と、D/Aコンバータ2
と、電圧設定レジスタ3と、D/Aコンバータ4と、オ
フセットレジスタ5と、D/Aコンバータ6と、加算回
路10とは、従来技術と同様のブロックであり同様の動
作をする。
【0011】アナログマルチプレクサ9は複数の入力回
路のAとBからSELの信号により一つを選択し、出力
端子OUTへ出力する。反転増幅回路8は振幅の大きさ
を変えずに極性のみを変える増幅器である。電圧設定レ
ジスタ3の最上位ビットを除く(n−1)ビットをD/
Aコンバータ4のデジタルデータ入力としてアナログ電
流に変換する。そのアナログ電流をI/V変換回路7に
より設定電圧の2倍のアナログ電圧に変換して出力し、
アナログマルチプレクサ9のA入力とする。一方そのア
ナログ電圧出力を×1倍の反転増幅回路8により極性が
反転したアナログ電圧をアナログマルチプレクサ9のB
入力とする。アナログマルチプレクサ9の入力選択は、
電圧設定レジスタ3の最上位ビットMSBを使っておこ
ない、MSBが1のときはA入力が選択されてOUT端
子に出力され、MSBが0のときはB入力が選択されて
OUT端子に出力される。図3に電圧設定レジスタ3の
設定電圧(バイナリ)に対する電圧出力端での理想の出
力電圧をしめす。設定電圧が最上位ビットが1でn−1
ビットがオール0のとき出力電圧は0Vとなり、n−1
ビットがオール1のとき正の最大電圧となる。一方、負
の電圧の場合は、最上位ビットMSBが0の場合である
が、この最上位ビットのMSBはアナログマルチプレク
サの信号選択用に使うので、D/Aコンバータ4の入力
データとしては、正のときと同じn−1ビットとなる。
従って、D/Aコンバータの設定電圧に対する出力電圧
は同じで、アナログマルチプレクサ9により極性のみ反
転した電圧入力Bが選択してOUT端子に出力される。
【0012】図2を参照して、本発明によるゲイン調整
をおこなうときの方法を説明する。図2の(a)に、オ
フセット電圧とゲイン調整前の、電圧出力に接続された
回路により発生するオフセットとゲイン誤差を含む出力
電圧のグラフを示す。次に図2の(b)に示すように、
電圧設定レジスタ3のnビットを中間値(100・・・
0)に設定したときに、電圧出力に接続された回路の出
力電圧が0Vの電圧となるようにオフセットレジスタ5
のデータを変化させてオフセットを調節する。その後、
ゲインの調節は図2の(c)に示すように電圧設定レジ
スタ3のnビットがオール1(111・・・1)のとき
に、電圧出力に接続された回路の出力電圧が規定の電圧
となるようにゲインレジスタ1のデータを変化させてお
こなう。このとき、ゲインの調整基準点は出力電圧の0
V点なので、電圧出力に接続された回路の出力電圧のオ
フセットがずれることはない。
【0013】(実施例2)本発明の実施例2について、
図4と図5とを参照して説明する。構成は、図4に示す
ように、ゲインレジスタ1と、D/Aコンバータ2と、
電圧設定レジスタ3と、nビットのD/Aコンバータ4
と、I/V変換回路7と、反転増幅回路8と、アナログ
マルチプレクサ9と、オフセットレジスタ5と、D/A
コンバータ6と、加算回路10と、排他的論理和ゲート
13と、インバータ14とで構成される。この構成にお
いて、ゲインレジスタ1と、D/Aコンバータ2と、電
圧設定レジスタ3と、nビットのD/Aコンバータ4
と、I/V変換回路7と、反転増幅回路8と、アナログ
マルチプレクサ9と、オフセットレジスタ5と、D/A
コンバータ6と、加算回路10とは、実施例1と同様の
ブロックである。
【0014】排他的論理和ゲート13と、インバータ1
4は、図3に示す設定電圧(バイナリ)に対する出力電
圧の関係を、図5に示す従来回路の設定電圧(バイナ
リ)に対する出力電圧の関係に変換するために設けた追
加回路で従来回路とデータのコンパチができるようにし
た回路である。この追加回路は電圧設定レジスタ3の最
上位ビットのMSBをインバータ14で反転し、これを
n−1個の排他的論理和ゲート13の一端に与え、デジ
タルデータのn−1ビットを前記排他的論理和ゲート1
3の各端に与えて、その出力のn−1ビットをD/Aコ
ンバータ4のデジタル入力とする回路である。本実施例
2のゲイン調整は実施例1と同様にしておこなえる。
【0015】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、下記に記載されるような効果を奏する。本
発明は図1と図4に示すように、ゲインレジスタ1のデ
ータはD/Aコンバータ4のゲインの調整のみに独立し
て行うことが出来、またゲインの調整基準点は出力電圧
の0V点なので、ゲインを変化させたときに、電圧出力
のオフセットが変化しないので、電圧出力に接続した増
幅器等の最終出力端での電圧の設定がプログラマブルに
高速・高精度で行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1のD/Aコンバータのゲイン
調整のブロック図である。
【図2】本発明の実施例1と実施例2とに係るゲイン調
整の方法を示す図である。
【図3】本発明の実施例1に係る設定電圧に対する出力
電圧の関係図である。
【図4】本発明の実施例2のD/Aコンバータのゲイン
調整のブロック図である。
【図5】本発明の実施例2に係る設定電圧に対する出力
電圧の関係図である。
【図6】従来のD/Aコンバータのゲイン調整のブロッ
ク図である。
【図7】従来のゲイン調整の方法を示す図である。
【図8】従来の設定電圧に対する出力電圧の関係図であ
る。
【符号の説明】
1 ゲインレジスタ 2、4、6 D/Aコンバータ 3 電圧設定レジスタ 5 オフセットレジスタ 7 I/V変換回路 8 反転増幅回路 9 アナログマルチプレクサ 10 加算回路 12 レベルシフタ 13 排他的論理和ゲート 14 インバータ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ユニポーラ(単極性)出力のD/Aコン
    バータを使用してバイポーラ(双極性)出力を得る回路
    において、 電圧設定レジスタ(3)のnビットのなかでMSBを除
    いたデータを受けて、DA変換するD/Aコンバータ
    (4)と、 D/Aコンバータ(4)からの電流信号を電圧信号に変
    換するI/V変換回路(7)を設け、 I/V変換回路(7)からの信号を、1倍で反転増幅す
    る反転増幅回路(8)を設け、 デジタルデータの最上位ビットによりI/V変換回路
    (7)の出力か、反転増幅回路(8)の出力を選択出力
    するアナログマルチプレクサ(9)を設け、 以上を特徴とするD/Aコンバータのバイポーラ出力の
    ゲイン調整回路。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の構成手段に加えて、 電圧設定レジスタ(3)のデジタルデータのMSBをイ
    ンバータ(14)で反転し、これをn−1個の排他的論
    理和ゲート(13)の一端に与え、デジタルデータのn
    −1ビットを前記排他的論理和ゲート(13)の各端に
    与えて、MSBによりデータを反転/非反転してD/A
    コンバータ(4)に与えるn−1個の排他的論理和ゲー
    ト(13)を設け、 以上を特徴とした請求項1記載のD/Aコンバータのバ
    イポーラ出力のゲイン調整回路。
JP7166876A 1995-06-08 1995-06-08 D/aコンバータのバイポーラ出力のゲイン調整回路 Pending JPH08335879A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016014625A (ja) * 2014-07-03 2016-01-28 日産自動車株式会社 インピーダンス測定装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016014625A (ja) * 2014-07-03 2016-01-28 日産自動車株式会社 インピーダンス測定装置

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030513