JPH11122111A - Da変換方法とda変換装置 - Google Patents

Da変換方法とda変換装置

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JPH11122111A
JPH11122111A JP27785997A JP27785997A JPH11122111A JP H11122111 A JPH11122111 A JP H11122111A JP 27785997 A JP27785997 A JP 27785997A JP 27785997 A JP27785997 A JP 27785997A JP H11122111 A JPH11122111 A JP H11122111A
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JP
Japan
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differential amplifier
amplifier circuit
switch
input
capacitor
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Application number
JP27785997A
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English (en)
Inventor
Yoshito Date
義人 伊達
Takashi Koizumi
隆 小泉
Tetsuo Omori
哲郎 大森
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】消費電力を低下させ、あわせてディスチャージ
期間を短縮できるDA変換装置を提供することを目的と
する。 【解決手段】 アナログ変換しようとするデジタル値に
応じて入力容量C1〜Cnの一端を第1の基準電圧Vr
1に接続し、反転入力と出力の間に帰還容量CFが介装
され非反転入力に第2の基準電圧Vr2が印加された差
動増幅回路1の前記反転入力を入力容量の他端に接続
し、出力期間では、前記入力容量と帰還容量を逆極性に
充電して前記差動増幅回路の出力からデジタル値に応じ
たアナログ電圧を出力し、ディスチャージ期間では、入
力容量C1〜Cnと帰還容量CFを並列接続して入力容
量の電荷を放電させるので、差動増幅回路からの基準電
圧の印加によらないで保持電荷の放電ができ、消費電流
が増加されることなく、ディスチャージができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばTFTマト
リクスカラー液晶パネルを駆動する液晶ドライバに内蔵
され、デジタルのカラー画像信号をアナログ電圧に変換
する容量型デジタル・アナログ変換器に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】この種の従来のDA変換装置を図4に示
す。1は第1の差動増幅回路で、出力端子2がデジタル
アナログ変換後のアナログ出力端子となる。第1の差動
増幅回路1の出力端子2と反転入力端子3の間に帰還容
量CFが接続されている。帰還容量CFの両端はスイッ
チ5が接続されている。
【0003】反転入力端子3には、n個の入力容量C1
〜Cnからなる入力容量群6の共通電極が接続されてお
り、入力容量群6の各入力容量C1〜Cnの格別の電極
にはスイッチSW1〜SWnからなるスイッチ群7が接
続されている。
【0004】スイッチSW1〜SWnは何れも端子Aの
側と端子Bの側の切り換えによってにより2種類の信号
の一方を選択して出力できる。スイッチ群7のスイッチ
SW1〜SWnの各端子Aには、第1の基準電圧Vr1
が接続され、スイッチSW1〜SWnの各端子Bには、
第2の基準電圧源Vr2が電圧を緩衝増幅する第2の差
動増幅回路9を介して接続されており、第2の基準電圧
Vr2が第2の差動増幅回路9によって電流増幅され、
各スイッチSW1〜SWnの端子Bと第1の差動増幅回
路1の非反転入力10に接続されている。
【0005】このDA変換装置は容量を用いた電荷分配
方式の回路で、各容量C1〜CnとCFを放電させるサ
イクル(以下、ディスチャージ期間と称す)とアナログ
電圧を出力するサイクル(以下、出力期間と称す)の2
サイクルに分かれる。
【0006】ディスチャージ期間は、各容量C1〜Cn
とCFの両端電圧を同一電位にし、帯電した電荷を放電
させる。このために、図5に示すようにスイッチ5はオ
ンし、スイッチ群7の各スイッチSW1〜SWnは全て
端子Bに接続する。
【0007】スイッチ5をオンすることで帰還容量CF
の両端は短絡され、帰還容量CFの電荷は放電される。
スイッチ5をオンすると同時にスイッチ群7の各スイッ
チSW1〜SWnが端子Bに接続すると、入力容量群6
の入力容量C1〜Cnには、電圧フォロワーとして機能
する第2の差動増幅回路9によって第2の基準電圧Vr
2が印加される。
【0008】第1の差動増幅回路1が高い利得を有して
いると、反転入力端子3と非反転入力端子10は仮想的
に同一電位となるので、第1の差動増幅回路1の非反転
入力端子10に第2の基準電圧Vr2の電圧が印加され
ていて、この状態では、第1の差動増幅回路A1の反転
入力端子3は第2の基準電圧Vr2と同一電位となる。
【0009】反転入力端子3は容量C1〜Cnに接続さ
れているため、容量C1〜Cnの両端には同一の第2の
基準電圧Vr2の電位が印加されており、帯電した電荷
は放電される。この時の回路の接続状態を図5に示す。
【0010】出力期間には、図6に示すようにスイッチ
5をオフとし、第1の差動増幅回路1の出力端子2と反
転入力端子3は帰還容量CFで接続される。スイッチ群
7の各スイッチSW1〜SWnは端子Aまたは端子Bに
接続することが可能である。
【0011】スイッチSW1が端子Aに接続された場合
は、このスイッチSW1に接続されている容量C1には
第1の基準電圧Vr1が印加される。第1の差動増幅回
路1の反転入力端子3は仮想的に第2の基準電圧Vr2
と同電位のため、容量C1の両端電圧は( Vr1 −
Vr2 )となり帯電される電荷量は Q = C1
・ ( Vr1 −Vr2 )となる。
【0012】一方、スイッチSW1が端子Bに接続され
た場合は、入力容量C1に印加される電圧差は前記ディ
スチャージ期間と同様に同一の電位Vr2となるため、
帯電はされない。
【0013】このように、スイッチ群7はスイッチSW
1〜SWnの接続状況に応じて端子Aもしくは端子Bが
選択され電荷が充電される。充電により、第1の差動増
幅回路1の反転入力端子3には電荷が生成され電圧の変
動が発生するが、第1の差動増幅回路1は負帰還がかか
っているため、反転入力端子3は第2の基準電圧Vr2
に維持される。
【0014】電圧を維持するために第1の差動増幅回路
1は、帰還容量CFに対し反転入力端子3の電荷を相殺
する極性の電荷をCFに発生させる。相殺する電荷量は
入力容量群6の容量C1〜Cnに充電された総電荷量と
等しい電荷が、帰還容量CFに充電されることになる。
【0015】そこで、帰還容量CFには 電圧V =
( 総電荷量 ) / CF の電圧が発生する。これ
は離散的データによってスイッチ群7のスイッチSW1
〜SWnをオン、オフした結果の連続電圧の変化とな
り、デジタル信号がアナログ変換されたことになる。
【0016】入力容量群6は容量C1〜Cnとして任意
の容量値を選択することで所望のビット数のDA変換装
置を設計することができる。この方式は、容量の比率で
DA変換装置の精度が決まるため、特にMOSプロセス
におけるポリシリコンエッチング精度の絶対ばらつきの
影響を受けにくく、高い精度のDA変換装置が設計でき
るものである。
【0017】このDA変換装置を液晶ドライバ用LSI
に用いた場合、高い分解能の表示パネルが実現できる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のDA変換装置の場合、ディスチャージ期間において
は、第2の基準電圧Vr2を維持するために第1,第2
の差動増幅回路1,9が電荷を充放電するため、各差動
増幅回路1,9が電流を消費する。
【0019】液晶ドライバの場合、1チップ内に300
以上の出力端子を有するため、ディスチャージ用の電流
が1チップ内の消費電流を増加させる要因となる。ま
た、低電流化を行うために、各差動増幅回路の電流能力
を低減させると、同一容量への充電時間が増加し、動作
周期が長くなって、動作周期の短い高分解能パネルの表
示が困難となる。
【0020】本発明は、ディスチャージ期間における消
費電力を低下させ、あわせてディスチャージ期間を短縮
できるDA変換方法と装置を提供することを目的とす
る。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明のDA変換方法
は、ディスチャージ期間における差動増幅回路の動作を
停止させて消費電力を低下させ、あわせてディスチャー
ジ期間を短縮させるもので、入力容量群6の容量C1〜
Cnと帰還容量CFに保持された電荷の放電(ディスチ
ャージ期間)に、入力容量と出力容量をスイッチを経由
して接続することで、差動増幅回路からの基準電圧の印
加によらないで保持電荷を放電させることを特徴とす
る。
【0022】この本発明によると、ディスチャージ期間
における消費電力を低下させ、あわせてディスチャージ
期間を短縮できる。
【0023】
【発明の実施の形態】本発明のDA変換方法は、容量を
用いた電荷分配方式のDA変換方法であって、アナログ
変換しようとするデジタル値に応じて入力容量の一端を
第1の基準電圧Vr1に接続し、反転入力と出力の間に
帰還容量CFが介装され非反転入力に第2の基準電圧が
印加された差動増幅回路の前記反転入力を前記入力容量
の他端に接続し、出力期間では、前記入力容量と帰還容
量を逆極性に充電して前記差動増幅回路の出力から前記
デジタル値に応じたアナログ電圧を出力し、ディスチャ
ージ期間では、前記入力容量と前記帰還容量を並列接続
して入力容量の電荷を放電させることを特徴とする。
【0024】この本発明のDA変換方法を実現する装置
は、非反転入力端子に加えられる電圧と反転入力端子に
加えられる電圧との差に応じた電圧を出力する差動増幅
回路と、差動増幅回路の前記反転入力端子に一端が接続
された入力容量と、差動増幅回路の前記反転入力端子に
一端が接続された帰還容量と、差動増幅回路の出力と帰
還容量の他端の間に介装された第1のスイッチと、入力
容量の他端を第1の基準電圧と帰還容量の前記他端に切
り換えて接続する第2のスイッチと、出力期間では、第
1のスイッチをオン状態にするとともに第2のスイッチ
をアナログ変換しようとするデジタル値に応じて第1の
基準電圧に接続し、ディスチャージ期間では、第1のス
イッチをオフ状態にするとともに第2のスイッチを帰還
容量の前記他端に接続する制御手段とを設けたことを特
徴とし、具体的には、入力容量と第2のスイッチの回路
数は、アナログ変換しようとするデジタル信号のビット
数に応じて、単数または複数個を設ける。
【0025】以下、この発明の実施の形態を図1〜図3
に基づいて説明する。なお、従来例を示す図4と同様の
作用を成すものには同一の符号を付けて説明する。
【0026】図1は本発明のDA変換装置を示す。ここ
で第1,第2の差動増幅回路1,9、帰還容量CF、入
力容量群6、スイッチ群7、第1,第2の基準電圧Vr
1,Vr2は従来例と同じものである。
【0027】第1の差動増幅回路1の出力端子2はアナ
ログ変換後のアナログ出力端子となる。第1の差動増幅
回路1の出力端子2と反転入力端子3の間には帰還容量
CFと第1のスイッチとしてのスイッチ11との直列回
路が設けられている。帰還容量CFとスイッチ11の接
続点Pは配線12を介して第2のスイッチとしてのスイ
ッチ群7の各スイッチSW1〜SWnの端子Bに接続さ
れている。
【0028】第1の差動増幅回路1の反転入力端子3に
はn個の入力容量C1〜Cnが並列接続されており、各
入力容量C1〜Cnの反対電極にはスイッチ群7が接続
されている。第1の差動増幅回路1の非反転入力10に
は、第2の基準電圧源Vr2が電圧を緩衝増幅する第2
の差動増幅回路9を介して接続されている。
【0029】スイッチ群6の各SW1〜SWnは端子
A,Bにより2種類の信号選択ができるもので、端子A
には基準電圧Vr1が接続されている。次に本発明の動
作を説明する。ここでは、スイッチ11とスイッチ群7
を制御する制御手段が次のように構成されている。
【0030】従来例と同様に、容量型DA変換装置は、
容量の放電帰還(ディスチャージ期間)と出力期間に分
かれる。始めに出力期間の動作を説明する。
【0031】出力期間ではスイッチ11がオン状態とな
り、第1の差動増幅回路1は帰還容量CFによって負帰
還をかけている。また、入力容量群6はスイッチSW1
〜SWnの設定条件に応じて、第1の基準電圧Vr1ま
たは第2の基準電圧Vr2の電圧が選択されて接続され
ている。
【0032】第1の基準電圧Vr1に接続された容量
は、従来例と同様に( Vr1 −Vr2 )の電位差
が印加され、Q = C ・ ( Vr1 − Vr2
)の電荷が蓄積される。
【0033】一方、第2の基準電圧Vr2が選択された
場合、電位差は( Vr2 − Vr2 )となって電
位差はゼロとなり、電荷の蓄積はされない。スイッチ群
7の各スイッチSW1〜SWnは任意に端子Aまたは端
子Bが選択される。そこで、入力容量C1〜Cnにはス
イッチSW1〜SWnの任意の設定に応じた電荷が蓄積
される。
【0034】この時、第1の差動増幅回路1の帰還容量
CFには、従来例と同様に、反転入力端子3に発生した
電荷を相殺する極性の電荷であり、入力容量群6に帯電
した電荷量と等しい電荷が蓄積される。
【0035】この帰還容量CFに電荷を充電するのは、
第1の差動増幅回路1の出力回路が電流を供給して行
う。この動作は従来例とまったく同じであり、この時の
回路の接続状態を図3に示す。
【0036】次にディスチャージ動作では、スイッチ1
1をオフとし、第1の差動増幅回路1の出力端子2と帰
還容量CFの接続を切り離す。かつ、スイッチSW1〜
SWnを端子Bに接続する。この時の回路の接続状況を
図2に示す。
【0037】出力期間では、入力容量C1〜Cnと帰還
容量CFには等しい量の電荷が蓄積されている。この図
2の接続をすれば、蓄積された電荷は入力容量C1〜C
n群6と帰還容量CFで相殺されるために、容量電極間
の電位差はゼロとなる。その時の電圧値は第1の差動増
幅回路1の反転入力端子3は、Vr2と同一電位であ
る。また、配線12の電位もVr2と同一電位になる。
【0038】この入力容量群6と帰還容量CFの相互接
続は、第1の差動増幅回路1もしくは第2の差動増幅回
路9によらないで実現できるものである。そのため、第
1,第2の差動増幅回路1,9はディスチャージのため
に電力を消費することがない。
【0039】また、スイッチ群7のスイッチSW1〜S
Wnのオン抵抗を低下させることでディスチャージ期間
を短くでき、動作周期の早いシステムにも対応できる。
上記の実施の形態では、入力容量C1〜Cnとスイッチ
群7を構成するスイッチSW1〜SWnの回路数は、ア
ナログ変換しようとするデジタル信号のビット数に応じ
て複数個を設けたが、アナログ変換しようとするデジタ
ル信号のビット数ガ1ビットの場合には入力容量とスイ
ッチ群7を構成するスイッチの回路数ヲ単数にして構成
することもできる。
【0040】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、アナログ
変換しようとするデジタル値に応じて入力容量の一端を
第1の基準電圧に接続し、反転入力と出力の間に帰還容
量が介装され非反転入力に第2の基準電圧が印加された
差動増幅回路の前記反転入力を前記入力容量の他端に接
続し、出力期間では、前記入力容量と帰還容量を逆極性
に充電して前記差動増幅回路の出力から前記デジタル値
に応じたアナログ電圧を出力し、ディスチャージ期間で
は、前記入力容量と前記帰還容量を並列接続して入力容
量の電荷を放電させるので、差動増幅回路からの基準電
圧印加によらないで保持電荷の放電ができ、第1,第2
の差動増幅回路の消費電流が増加されることなく、ディ
スチャージができる。
【0041】また、充放電の回路に介装されるスイッチ
のオン抵抗を低下させることで、ディスチャージ期間を
短くでき、動作周期の早いシステムにも対応できる優れ
たDA変換装置を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のDA変換装置の実施の形態の構成図
【図2】この実施の形態のディスチャージ時の接続図
【図3】この実施の形態の出力時の接続図
【図4】従来のDA変換装置の構成図
【図5】従来のDA変換装置におけるディスチャージ時
の接続図
【図6】従来のDA変換装置における出力時の接続図
【符号の説明】
1 第1の差動増幅回路 2 第1の差動増幅回路の出力端子 3 第1の差動増幅回路の反転入力端子 CF 帰還容量 6 入力容量群 C1〜Cn 入力容量 7 入力スイッチ群 SW1〜SWn 入力スイッチ群のスイッチ〔第2の
スイッチ〕 Vr1 第1の基準電圧 Vr2 第2の基準電圧 9 第2の差動増幅回路 10 第1の差動増幅回路の非反転入力端子 11 スイッチ〔第1のスイッチ〕

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】容量を用いた電荷分配方式のDA変換方法
    であって、 アナログ変換しようとするデジタル値に応じて入力容量
    の一端を第1の基準電圧に接続し、反転入力と出力の間
    に帰還容量が介装され非反転入力に第2の基準電圧が印
    加された差動増幅回路の前記反転入力を前記入力容量の
    他端に接続し、 出力期間では、前記入力容量と帰還容量を逆極性に充電
    して前記差動増幅回路の出力から前記デジタル値に応じ
    たアナログ電圧を出力し、 ディスチャージ期間では、前記入力容量と前記帰還容量
    を並列接続して入力容量の電荷を放電させるDA変換方
    法。
  2. 【請求項2】非反転入力端子に加えられる電圧と反転入
    力端子に加えられる電圧との差に応じた電圧を出力する
    差動増幅回路と、 差動増幅回路の前記反転入力端子に一端が接続された入
    力容量と、 差動増幅回路の前記反転入力端子に一端が接続された帰
    還容量と、 差動増幅回路の出力と帰還容量の他端の間に介装された
    第1のスイッチと、 入力容量の他端を第1の基準電圧と帰還容量の前記他端
    に切り換えて接続する第2のスイッチと、 出力期間では、第1のスイッチをオン状態にするととも
    に第2のスイッチをアナログ変換しようとするデジタル
    値に応じて第1の基準電圧に接続し、ディスチャージ期
    間では、第1のスイッチをオフ状態にするとともに第2
    のスイッチを帰還容量の前記他端に接続する制御手段と
    を設けたDA変換装置。
  3. 【請求項3】アナログ変換しようとするデジタル信号の
    ビット数に応じて、入力容量と第2のスイッチの回路数
    を複数個だけ設けた請求項2記載のDA変換装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013124928A1 (ja) * 2012-02-22 2013-08-29 旭化成エレクトロニクス株式会社 デジタル-アナログ変換器およびその制御方法

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