JPH1070466A - 高調波歪を低減させたスイッチドキャパシタディジタル−アナログ変換器 - Google Patents
高調波歪を低減させたスイッチドキャパシタディジタル−アナログ変換器Info
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Abstract
ャパシタディジタルアナログ変換器に関する。 【解決手段】 本発明のスイッチドキャパシタディジタ
ルアナログ変換器は、ディジタルアナログ変換部と、低
域通過フィルタを含むディジタルアナログ変換器におい
て、複数個のアナログスイッチ及びキャパシタでなる基
準電圧印加部と、複数個のアナログスイッチを有し電圧
印加部を介し入力される電圧を電圧を外部から入力する
ディジタル信号に従い完全対称演算増幅器に伝えるディ
ジタル信号入力部と、ディジタル信号入力部を介して印
加された電圧を増幅する完全対称演算増幅器と、完全対
称演算増幅器の入力端子と出力端子に連結され、演算増
幅器で増幅した信号出力の際に高周波成分を除去する複
数個の抵抗部と、完全対称演算増幅器から出力する信号
を最終的にフィルタリングし高調波歪を低減させる低域
通過フィルタとを含むことを特徴とし、高調波歪を低減
させることができる。
Description
用装置に用いられるディジタル−アナログ変換器に関
し、特にディジタル1ビットデータ群(digital
1−bitdata stream)を入力にしてア
ナログ信号を出力するデータ変換器で、アナログスイッ
チとキャパシタを利用し効果的な高調波歪の低減及び設
計面積を縮小させたスイッチドキャパシタディジタルア
ナログ(以下D/Aという)変換器に関する。
で入力される信号をアナログ状態の信号に変換させて出
力する役割を果たすが、このようなD/A変換器は、線
形入力範囲で動作するのが好ましく、大きい動作範囲を
有するのが良い。
信号で分解能(Resolution)を高めながら動
的範囲を大きくするための方法、即ちデルタ−シグマ
(Delta−Sigma)法を利用した過標本化技術
(oversamplingtechnique)が脚
光を浴びている。
器の回路を図1に示す。特に図1のような形のD/A変
換器をスイッチドキャパシタ1ビットディジタル−アナ
ログ変換器という。
0)とスイッチドキャパシタ低域通過フィルタ(50)
とを有する。D/A変換部(40)は、複数個のアナロ
グスイッチ(DSW1d,/DSW1d,SW1,SW
2,SW2d)と、キャパシタ(C1)を有しディジタ
ル1ビットデータ群信号が入力される第1信号入力部
(10)と、第1信号入力部(10)を介し入力された
信号の高周波成分を低減させ第1完全対称演算増幅器
(30)が線形入力範囲内で動作できるようにするバイ
パスキャパシタ(CB )と、複数個のアナログスイッチ
(SW1,SW1d,SW2,SW2d)とキャパシタ
を有し第1完全対称(Fully Different
ial)演算増幅器(30)から出力される値の高周波
成分を減殺させる第1,第2抵抗部(20)と、各部を
介し入力される信号を演算して増幅する第1完全対称演
算増幅器(30)とを備える。スイッチドキャパシタ低
域通過フィルタ(50)は、第1完全対称演算増幅器
(30)から出力した信号を入力にして高周波雑音を除
去するものである。
(50)は、図2に詳しく示されているが、複数個のア
ナログスイッチ(SW1,SW1d,SW2,SW2
d)とキャパシタ(C3)を有し第1完全対称演算増幅
器(30)から出力する信号を受け入れる第2信号入力
部(51)と、第2信号入力部(51)を介して入力し
た信号を増幅して出力する第2完全対称演算増幅器(5
2)と、第2信号入力部(51)から第2完全対称演算
増幅器(52)に電圧が伝えられる時に発生する高周波
雑音を除去するための第3,4抵抗部(53)とを含
む。
ログスイッチ‘SW1’とスイッチ‘SW2’ととも
に、第3,第4抵抗部(53)内のアナログスイッチ
‘SW1d’、スイッチ‘SW2d’及びキャパシタ
‘C4’は、第2完全対称演算増幅器(52)の入力と
出力端子間に連結されたキャパシタ‘C5’とともに、
遮断周波数(cut off frequency)f
C4/2πC5(ここでfは図3でのクロック周波数で
ある)の低域の通過フィルタの役割を果たす。
シタD/Aコンバータの動作仮定を記述する。
1,2)’表示と‘SWnd(n=1,2)’の相違は
図3に示すタイミング図に基づきスイッチ‘SWn’が
動作した後、所定の遅延(delay)時間後スイッチ
‘SWnd’が動作するという意味を表わす。
イッチ(SW1,SW1d,SW2,SW2d)をon
又はoffさせる位相の一例を示すものである。各アナ
ログスイッチはモストランジスタで構成され、図3に示
すように各スイッチの信号がハイであればon状態を表
わし、各スイッチの信号がローであればoff状態を表
わす。
‘SW1’が全てonされた後、スイッチ‘SW1d’
が全てonされた時、第1信号入力部(10)のキャパ
シタ(C1)の両端には、ディジタル1ビットデータ群
‘D’がハイ(high)の時、‘Vref+−0’電圧
(上側部分キャパシタ両端電圧)と‘Vref −0’電圧
(下側部分キャパシタ両端電圧)がそれぞれ充電され、
ディジタル1ビットデータ群(D)がロー(low)の
時‘Vref-−0’電圧(上側部分キャパシタ両端電圧)
と‘Vref+−0’電圧(下側部分キャパシタ両端電圧)
がそれぞれ充電され、第1,第2抵抗部(20)のキャ
パシタ‘CR ’の両端電圧は0となる。
シタ‘C1’と第1,第2抵抗部のキャパシタ(CR )
の間に連結されているスイッチ‘SW2’と‘SW2
d’は完全にoffされた状態である。
を制御する入力クロックの位相(図3参照)に従いスイ
ッチ‘SW1d’がoffされた後、‘SW2’がon
となり、その次に‘SW2d’がonとなれば、第1信
号入力部(10)のキャパシタ(C1)に充電されてい
た電圧が第1完全対称演算増幅器(30)の入力端子
‘−’,‘+’に印加される。
パシタ‘CR ’の−側が第1完全対称演算増幅器(3
0)の出力端子‘+’,‘−’に連結するため、第1,
第2抵抗部(20)のキャパシタ‘CR ’に充電電圧を
放電することになる。
ロックの上昇、下降時間、ノンオーバラップ(non−
overap)するクロックの時間及びキャパシタ(C
1)の大きさに伴い、スイッチがonになろうとする瞬
間(クロックがローからハイに行く区間)に発生するス
イッチング雑音の大きさが決定される。
0)の入力に加えられ瞬間的に出力信号が線形範囲から
離脱することになる。従って、歪した信号が出ることに
なり動的範囲が低減することになる。
(CB )を第1完全対称演算増幅器(30)の入力端子
両端に連結させ、RCB 時定数(Rはスイッチ‘SW
2’の抵抗値)で電圧スイッチング雑音の大きさを減ら
すと、出力では線形範囲内で動作する信号が出ることに
なるため動的範囲を向上させることができる。この際、
第1完全対称演算増幅器(30)の帰還キャパシタ‘C
2’と、第1,第2抵抗部(20)のキャパシタ
‘CR ’とによる遮断周波数がfCR /2πC2である
低域通過フィルタが動作するため、高周波成分が除去さ
れる。
完全対称演算増幅器(30)の出力電圧はスイッチドキ
ャパシタ低域通過フィルタ(50)に伝えられる。
(50)の動作を見れば、図1の説明において述べたよ
うに、図3に示すクロック位相に従い各スイッチが動作
することになり、このクロックはスイッチのゲートに印
加され各スイッチをon又はoffさせる。
原理でスイッチドキャパシタ低域通過フィルタ(50)
は、図2に示すようにスイッチ‘SW1’が全てonと
なった後、スイッチ‘SW1d’が全てonとなった
時、第1完全対称演算増幅器(30)の出力電圧は第2
信号入力部(51)のキャパシタ‘C3’にそれぞれ充
電され、第3,第4抵抗部(53)のキャパシタ‘C
4’両端の雑音は放電されながら0になる。
を制御する入力クロックの位相(図3位相)に従いスイ
ッチ‘SW1d’がoffした後、‘SW2’がonと
なり、その次に‘SW2’がonとなれば第2信号入力
部(51)のキャパシタ‘C3’にそれぞれ充電されて
いた電圧が第2完全対称演算増幅器(52)の入力端子
‘−’,‘+’に印加され、第3,第4抵抗部(53)
のキャパシタ‘C4’の−側が第2完全対称演算増幅器
(52)の出力端子‘+’,‘−’に連結されるため第
3,第4抵抗部(53)のキャパシタ‘C4’に充電電
圧を放電することになるが、図1のD/A変換部(4
0)でのように帰還キャパシタ‘C5’により遮断周波
数がC4 /2πC5 の低域通過フィルタの役割を果たす
ことになる。
は、前述したように演算増幅器の入力端子から発生する
高周波成分のスイッチング雑音による演算増幅器の出力
で歪(Distortion)が発生するのを防ぐた
め、演算増幅器の入力端子にキャパシタ(バイパスキャ
パシタ)を連結させ、演算増幅器の出力を線形範囲内で
動作させるようにする方法を採っている。従って、バイ
パスキャパシタ(CB)の値が大きいほど(RCB 時定
数<1/2×クロック周波数を満足するCB の値)完全
対称演算増幅器の線形範囲が増加し、総高調波歪(To
tal Harmonic Distortion)を
低減させ、動的範囲を増加させることになる。
lips)社では16ビットオーディオD/A変換器に
85pFのように大きいキャパシタを用いてチップを設
けている。しかし、前記のようにキャパシタの容量が大
きくなればキャパシタをチップ内部に設けることができ
なくなるが、ピィリップス社のD/A変換器もまたバイ
パスキャパシタをチップ外部に連結させて設けている。
も広いチップ面積を占めることになるため好ましくな
く、その逆にバイパスキャパシタ(CB )の容量が小さ
い場合には動的範囲が縮小する問題点があった。
述のような従来の問題点を解決するため、D/A変換部
にバイパスキャパシタを使用せず電荷差の方法を利用し
てスイッチング雑音による演算増幅器が線形範囲から離
脱するのを防ぐようにするD/A変換器を提供すること
を目的とする。
低減させたスイッチドキャパシタD/A変換器は、D/
A変換部と低域通過フィルタを含むD/A変換器におい
て、D/A変換部が、複数個のアナログスイッチ及びキ
ャパシタを有する基準電圧印加部と、複数個のアナログ
スイッチを有し電圧印加部を介して入力される電圧を外
部から入力されるディジタル信号に従い完全対称演算増
幅器に伝えるディジタル信号入力部と、ディジタル信号
入力部を介して印加された電圧を増幅する完全対称演算
増幅器と、完全対称演算増幅器の入力端子に連結され、
演算増幅器で増幅した信号の出力の際に高周波成分を除
去する複数個の抵抗部とを含むことを特徴とする。
ッチを有し、完全対称演算増幅器の出力信号を入力させ
るアナログ信号入力部と、アナログ信号入力部で充電し
た電圧を放電させる時に発生する高周波雑音を、貯蔵し
てから放電させるための入力電荷貯蔵及び放電部と、入
力電荷貯蔵及び放電部を介して入力した電圧を増幅する
完全対称演算増幅器と、完全対称演算増幅器の出力から
発生する高周波雑音を除去する低域通過フィルタ部とを
含むことを特徴とする。
複数個のアナログスイッチで構成せず、受動(pass
ive)抵抗素子で構成できるが、受動抵抗素子を利用
した場合の構成は、D/A変換部の完全対称演算増幅器
の出力信号を入力されるアナログ入力受動抵抗部と、ア
ナログ入力受動抵抗部を介して流れる電流に発生する高
周波雑音を除去のための高周波雑音貯蔵及び放電部と、
高周波雑音貯蔵及び放電部を介して入力した電圧を増幅
する完全対称演算増幅器と、完全対称演算増幅器の出力
から発生する高周波雑音を除去する受動低域通過フィル
タ部とを含むことを特徴とする。
所は添付した図と関連する次の詳細な説明を介して一層
明らかになるはずである。
の実施形態を詳細に説明する。
対称演算増幅器の各入力端子に入力する回路は上/下完
全対称と仮定する。さらに、上側は‘+’を意味する
‘p’(positive)、下側は‘−’を意味する
‘n’(negative)を与えて各キャパシタを区
別し、スイッチに表記した符号もまた同時に動作するス
イッチは同一符号を与えて説明する。
低減させた1ビットスイッチドキャパシタD/A変換器
の回路図であり、複数個のアナログスイッチ(SW1,
SW1d,SW2,SW2d)及びキャパシタ(C
1p ,C1n )でなる基準電圧印加部(61)と、複数
個のアナログスイッチ(DSW2,/DSW2)でな
り、基準電圧印加部(61)を介して入力する電圧を外
部から入力するディジタル1ビットデータ群信号(D,
/D)に従い、第3完全対称増幅器(63)に伝えるデ
ィジタル信号入力部(62)と、ディジタル信号入力部
(62)を介して印加された電圧を増幅する第3完全対
称演算増幅器(63)及び、第3完全対称増幅器(6
3)の出力端に連結され演算増幅器(63)で増幅した
信号出力の際に、高周波成分を除去するそれぞれの抵抗
部(64)とでなるD/A変換部(60)と、D/A変
換部(60)から出力する信号を最終的にフィルタリン
グし、高調波歪を低減させる低域通過フィルタ(70)
を含む。
ように複数個のアナログスイッチ(SW1,SW1d,
SW2,SW2d)でなり、第3完全対称演算増幅器
(63)から出力した電圧を印加(V1+,V1-)される
アナログ信号入力部(71)と、アナログ信号入力部
(71)を介して印加された信号の高周波成分を除去す
る入力電荷貯蔵及び放電部(72)と、入力電荷貯蔵及
び放電部(72)を介して入力された信号を増幅する第
4完全対称演算増幅器(73)と、第4完全対称演算増
幅器(73)の出力端子から発生する高周波雑音を除去
するための低域通過フィルタ部(74)を含む。
‘C3p,C3n’は、アナログスイッチ‘SW1d’
と、スイッチ‘SW2d’が連結した−側とアナログス
イッチ‘SW1’と、スイッチ‘SW2’及び低域通過
フィルタ部(74)のキャパシタ‘C4p,C4n’の
−側が連結された地点の間に連結され、D/A変換部の
第3完全対称演算増幅器(63)から出力する電圧を充
電及び放電させる役割を果たす。
ログスイッチ(SW1,SW1d,SW2,SW2d)
及びこれらのアナログスイッチの間(SW1dとSW2
dが並列連結された−側と、SW1とSW2が連結され
た−側の間)に連結されたキャパシタ(C6p,C6
n)を含み、特にキャパシタ(C6p,C6n)は電圧
スイッチングの際に発生するスイッチング雑音を相殺さ
せる役割を果たす。
ける既に説明したキャパシタ(C4p,C4n)及びア
ナログスイッチ(SW1d,SW2d)は、アナログ信
号入力部(71)のアナログスイッチ(SW1とSW
2)とともに高周波雑音をフィルタリングするのに利用
される。
他の実施形態である受動抵抗素子で構成された回路は、
図6に示すように、アナログ信号入力部(71)の代わ
りに受動抵抗(R1p,R1n)で構成され、D/A変
換部(60)の出力電圧を入力されるアナログ入力受動
抵抗部(75)と、アナログ入力抵抗部(75)を介し
て流れる電流に発生する、高周波雑音を除去するための
高周波雑音抵抗及び放電部(76)と、高周波雑音貯蔵
及び放電部(76)を介して入力した電圧を増幅する第
5完全対称演算増幅器(77)と、第5完全対称演算増
幅器(77)の出力から発生する高周波雑音を除去する
ために、図5の低域通過フィルタ部(74)のキャパシ
タとアナログスイッチの代わりに受動抵抗を用いる受動
低域通過フィルタ部(78)とを含む。
抗‘R1p,R1n’は、−側がそれぞれD/A変換部
(60)の出力端子に連結され、他側は二つのアナログ
スイッチ‘SW2’が接続するところにそれぞれ連結さ
れ、受動低域通過フィルタ部(78)の抵抗‘R2p,
R2n’の−側もともに連結される。
のキャパシタ‘C7p,C7n’は、図5の入力電荷貯
蔵及び放電部(72)のキャパシタ‘C6p ,C
6n ’が連結された所と同じ所に連結され、さらに、ア
ナログスイッチの連結も同じである。
シタ‘C8p,C8n’も図5の場合と同じく連結さ
れ、抵抗‘R2p,R2n’の他側はキャパシタ‘C8
p,C8n’の−側と第5完全対称演算増幅器(77)
の出力端子が連結された所にそれぞれ連結される。
ドキャパシタD/A変換器は、D/A変換部(60)
は、遮断周波数がfCR /2πC2 (fは各アナログス
イッチのクロック周波数、CRp=CRn=CR 、C2p =
C2n =C2)であり、dc利得がC1/CR である1
次スイッチドキャパシタフィルタとして動作するが、そ
の動作過程をみれば基準電圧印加部(61)は図3のク
ロック位相に従いスイッチ‘SW1’が全てonとなっ
た後、スイッチ‘SW1d’が全てonとなった時にキ
ャパシタ‘C1p’の両端には‘Vref+−Vref ’電圧
が充電され、この時キャパシタ‘C1n’両端には‘V
ref-−Vref ’電圧が充電される。この時、抵抗部(6
4)のキャパシタ‘CRp,CRn’の両端電圧は全て0と
なる。
ffとなり、その次にスイッチ‘SW1d’がoffさ
れ、この時点でスイッチ‘SW2’がonとなり始める
とともに、外部から入力するディジタル1ビットデータ
群信号(D)値に従い印加された電圧が第3完全対称演
算増幅器(63)の反転入力端子(−)、及び非反転入
力端子(+)(又はその逆)に入力される。
るディジタル値‘D’が1の値である場合‘/D’は0
の値なので、キャパシタ‘C1p,C1n’に充電され
ていた電圧がそれぞれ第3完全対称演算増幅器(63)
の反転入力端子と、非反転入力端子に放電されることに
なる。なお、スイッチ‘DSW2’はスイッチ‘SW
2’のクロック位相とディジタル1ビットデータ群
‘D’がロジック(Logic)的にアンド(AND)
となるのを意味し、スイッチ‘/DSW2’はスイッチ
‘SW2’のクロック位相と‘D’の位相と相反したデ
ィジタル1ビットデータ群即ち、/Dがロジック的にア
ンドになるのを意味する。
Vref-)におけるVref+とVref-はそれぞれ次のような
値を有する。
したものでVref+>Vref >Vref-の関係を有する。
反転入力端子と非反転入力端子にディジタル信号入力部
(62)のスイッチが連結される時、抵抗部(64)の
スイッチ‘SW2’がonとなり(スイッチ‘SW2’
は放電させるためにonとなる)、次いで基準電圧印加
部(61)のスイッチ‘SW2d’と抵抗部(64)の
スイッチ‘SW2d’が同時にonとなるため抵抗部
(64)のキャパシタ‘CRp,CRn’に前記で充電され
た電圧が放電される。
の出力端子V1+とV1-は互いに異なる位相の信号(反転
信号即ち、位相差が180度の信号)が出力され、抵抗
部(64)内のキャパシタ‘CRp,CRn’により遮断周
波数がfCR /2πC2(ここでCRp=CRn=CR 、C
2p =C2n =C2)となり高周波数成分が低減した後
出力され、dc利得はC1/CR となる(ここでCRp=
CRn=CR 、C1p =C1n =C1)。
ルタ(70)は、図5で遮断周波数がfC4 /2πC5
(ここでC5p=C5n=C5、C4p=C4n=C
4,fは各アナログスイッチのクロック周波数である)
であり、dc利得がC3 /C4(ここでC4p=C4n
=C4、C3p=C3n=C3)の1次低域通過フィル
タとして動作する。その動作を見れば、スイッチ‘SW
1’が全てonとなった後、スイッチ‘SW1d’が全
てonになった時に第3完全対称演算増幅器(63)の
出力電圧がアナログ信号入力部(71)のキャパシタ
‘C3p,C3n’にそれぞれ充電され、入力電荷貯蔵
及び放電部(72)のキャパシタ‘C6p,C6n’に
第4完全対称演算増幅器(73)の入力高周波雑音が充
電され、低域通過フィルタ部(74)のキャパシタ‘C
4p,C4n’の両端電圧は0となる。
チ‘SW1’がoffされた後、スイッチ‘SW2’が
onされ、その次に‘SW2d’がonされると既に放
電されていた電圧、即ちアナログ信号入力部(71)の
キャパシタ‘C3p,C3n’に放電されていた電圧が
低域通過フィルタ部(74)のキャパシタ‘C4p,C
4n’に放電され、併せて入力電荷貯蔵及び放電部(7
2)のキャパシタ‘C6p,C6n’に放電されていた
電圧は、スイッチ‘SW2’がonとなる時、極性が反
転するようになっているため瞬時に高周波雑音が相殺さ
れ、第4完全対称演算増幅器(70)の入力端子に大き
な入力が加えられるのを抑える。
(V0+,V0-)が瞬時に飽和(saturation)
することを防止(線形入力範囲が超過するのを防ぐ)す
る。
2d’がonとなる時、第4完全対称演算増幅器(7
3)に印加される電圧(V2+,V2-)は高周波成分が除
去された信号として出力され、スイッチ‘SW2d’が
offされ‘SW1’スイッチがonされると前記のよ
うな一連の動作等が再び繰り返される。
ィルタ動作過程を見ると、D/A変換部(60)の完全
対称演算増幅器(63)から出力した電圧が印加される
と、高周波雑音貯蔵及び放電部(76)内のキャパシタ
‘C7p,C7n’に第5完全対称演算増幅器(77)
の入力高周波雑音が充電され、受動低域通過フィルタ部
(78)のキャパシタ‘C8p’と‘C8n’の両端電
圧は0となる。
‘SW1d’がoffされた後、スイッチ‘SW2’が
onとなり、その次に‘SW2d’がonとなれば印加
された電圧が受動低域通過フィルタ部(78)のキャパ
シタ‘C8p’と‘C8n’に放電され、併せて高周波
雑音抵抗及び放電部(76)に充電されていた電圧はス
イッチ‘SW2’がonになる時、極性が反転するよう
になっているため瞬時に高周波雑音が相殺され、第5完
全対称演算増幅器(77)の入力端子に大きな入力が加
えられるのを抑える。
(V0+,V0-)が瞬時に飽和(saturation)
することを防止(線形入力範囲が超過するのを防ぐ)す
る。
変換部及び低域通過フィルタにより高周波成分を除去す
る方式を、回路内で高周波成分が発生する原理とこれを
防止する方法という観点から、式に表わしてみれば下記
の通りである。
流I+ +I- を示せば、V1+電圧とV1-電圧は、基準電
圧を基準とする場合、互いに相反する電圧なので(位相
が180°異なる信号である)V1+=V1 、V1-=−V
1 とし、V2+=V2 、V2-=−V2 とすれば、 I+ =C3p f(V1 −V2 )(1+m1sin(p
t)+m2sin(2pt)+…) I- =C3n f(−V1 +V2 )(1−m1sin(p
t)−m2sin(2pt)+…)が成立する。
(V1 −V2 )m1sin(pt)(C3p +C3n )
+f(V1 −V2 )m2sin(2pt)(C3p +C
3n )+… 各式でm1は、一番目の高周波の大きさ成分、m2は、二
番目の高周波の大きさ成分、pは、スイッチングクロッ
クの周波数成分を表す。
シタがマッチング(matching)されたと仮定す
れば、即ちC3p =C3n +C3とすれば電流の合算は
次のように示される。
1sin(pt)+2C1fs(V1 −V2 )m2sin
(2pt)+… 前記のような式でV1 =V2 の時、即ち図5でV1+=V
2+、V1-=V2-の時、歪は最少となる。
2 項(図5のV2+及びV2-)の大きさを減縮することに
より高調波歪を低減させることができる。これは、完全
対称演算増幅器の利得をAとし、この時、出力電圧が線
形的に変化可能な範囲内でV0 という値を有するとした
場合、V2 <V0 /A、即ち、演算増幅器の入力電圧が
線形範囲内で動作する値を満足させるV2 を作れば歪を
低減させることができる。
ように変形が可能であり、回路の特徴に従いそれぞれの
長所により選択使用できるのは勿論であり、D/A変換
器に使用されたアナログスイッチもまたその種類が多様
なので、これもまた設計者の便宜及び回路の特徴に従い
変形設計できるのは勿論である。
換器を設けた場合、動的範囲が96dBであるディジタ
ル1ビットデータ群をD/A変換器の入力にしてサンプ
ルリング周波数を64×入力ワードレート=2,822
4MHzにした場合、低域通過フィルタから出力したア
ナログ信号を高速フーリェ変換(FFT)し、帯域内の
周波数スペクトルを従来の方法から得た結果と、本発明
により得た結果を比べて見た場合、従来の動的範囲は8
3dBであり本発明の動作範囲は93dBとなり、本発
明によるD/A変換器の動的範囲が10dB向上された
ことを知ることができる。
は、従来のD/A変換器に入力される信号の高周波成分
を除去する時、D/A変換部(40)に設けられるバイ
パスキャパシタ(CB )の容量に従い高周波成分を除去
することにより生じる設置面積の増加が、バイパスキャ
パシタの代わりにアナログスイッチとキャパシタを用い
低域通過フィルタ(70)部分から除去できるようにす
ることにより、設置面積を縮小させるとともに大きな動
的範囲を有する。
の目的のため開示されたものであり、当業者であれば本
発明の思想と範囲内で多様な修正、変更、付加等が可能
なはずであり、このような修正、変更等は以下の特許請
求の範囲に属するものと見なさなければならないだろ
う。
グ変換器の回路図。
の詳細回路図。
御するクロックタイミング図。
換器の回路図。
を示す詳細回路図。
ッチ C1p,C1n〜C8p,C8n,CRp,CRn… キャ
パシタ
Claims (8)
- 【請求項1】 ディジタル−アナログ変換部と、低域通
過フィルタを含むディジタル−アナログ変換器におい
て、 複数個のアナログスイッチ及びキャパシタを有する基準
電圧印加部と、 複数個のアナログスイッチを有し、前記電圧印加部を介
して入力される電圧を外部から入力されるディジタル信
号に従い完全対称演算増幅器に伝えるディジタル信号入
力部と、 前記ディジタル信号入力部を介して印加された電圧を増
幅する完全対称演算増幅器と、 前記完全対称演算増幅器の入力端子に連結され、演算増
幅器で増幅した信号の出力の際に高周波成分を除去する
複数個の抵抗部と、 前記完全対称演算増幅器から出力される信号を最終的に
フィルタリングし、高調波歪を低減させる低域通過フィ
ルタとを含むことを特徴とする高調波歪を低減させたス
イッチドキャパシタディジタル−アナログ変換器。 - 【請求項2】 前記低域通過フィルタは複数個のアナロ
グスイッチを有し、前記完全対称演算増幅器から出力し
た電圧を印加されるアナログ信号入力部と、 前記信号入力部を介して印加された信号の高周波成分を
除去する入力電荷貯蔵及び放電部と、 前記入力電荷貯蔵及び放電部を介し入力された信号を増
幅する完全対称演算増幅器と、 前記完全対称演算増幅器の出力から発生する高周波雑音
を除去する低域通過フィルタ部とを含むことを特徴とす
る請求項1記載の高調波歪を低減させたスイッチドキャ
パシタディジタル−アナログ変換器。 - 【請求項3】 前記入力電荷貯蔵及び放電部は、アナロ
グスイッチと、これらのアナログスイッチの間に連結さ
れ電圧スイッチングの際に発生するスイッチング雑音を
相殺させるキャパシタとを含むことを特徴とする請求項
2記載の高調波歪を低減させたスイッチドキャパシタデ
ィジタル−アナログ変換器。 - 【請求項4】 前記アナログスイッチは、−側は完全対
称演算増幅器の入力端子に連結され、他側は前記キャパ
シタに連結されるスイッチがそれぞれ並列連結した複数
のスイッチを形成し、前記複数個のスイッチに印加され
るクロックは互いに相反する位相を有するクロックであ
ることを特徴とする請求項3記載の高調波歪を低減させ
たスイッチドキャパシタディジタル−アナログ変換器。 - 【請求項5】 前記低域通過フィルタは受動抵抗素子を
有し、D/A変換部の出力電圧が入力されるアナログ入
力受動抵抗部と、 前記アナログ入力受動抵抗部を介して流れる電流に発生
する高周波雑音除去のための高周波雑音抵抗及び放電部
と、 前記高周波雑音抵抗及び放電部を介し入力された電圧を
増幅する完全対称演算増幅器と、 受動抵抗素子を有し、前記完全対称演算増幅器の出力か
ら発生する高周波雑音を除去する受動低域通過フィルタ
部とを含むことを特徴とする請求項1記載の高調波歪を
低減させたスイッチドキャパシタディジタル−アナログ
変換器。 - 【請求項6】 前記高周波雑音抵抗及び放電部は、アナ
ログスイッチと、これらのアナログスイッチの間に連結
され電圧スイッチの際に発生するスイッチング雑音を相
殺させるキャパシタとを含むことを特徴とする請求項5
記載の高調波歪を低減させたスイッチドキャパシタディ
ジタル−アナログ変換器。 - 【請求項7】 前記アナログスイッチは、−側は完全対
称演算増幅器の入力端子に連結され、他側は前記キャパ
シタに連結するスイッチがそれぞれ並列連結した複数の
スイッチを形成し、前記複数個のスイッチに印加される
クロックは互いに相反する位相を有するクロックである
ことを特徴とする請求項6記載の高調波歪を低減させた
スイッチドキャパシタディジタル−アナログ変換器。 - 【請求項8】 前記基準電圧印加部に印加される電圧の
うち、第1基準電圧は−側が基準電圧に連結されたアナ
ログスイッチの基準電圧よりさらに大きい電圧であり、
第2基準電圧はアナログスイッチの基準電圧よりさらに
小さい電圧であり、前記−側が基準電圧に連結されたア
ナログスイッチの基準電圧の値は{(第1基準電圧)−
(第2基準電圧)}/2であることを特徴とする請求項
1記載の高調波歪を低減させたスイッチドキャパシタデ
ィジタル−アナログ変換器。
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