JPH1117545A - D/a converter - Google Patents

D/a converter

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Publication number
JPH1117545A
JPH1117545A JP16975797A JP16975797A JPH1117545A JP H1117545 A JPH1117545 A JP H1117545A JP 16975797 A JP16975797 A JP 16975797A JP 16975797 A JP16975797 A JP 16975797A JP H1117545 A JPH1117545 A JP H1117545A
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JP
Japan
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current
branch
cell
converter
bit
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Pending
Application number
JP16975797A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoto Inokawa
直人 井之川
Tatsuya Sakamoto
達哉 坂本
Kenji Maio
健二 麻殖生
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1117545A publication Critical patent/JPH1117545A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the resolution of a D/A converter without largely increasing the circuit scale. SOLUTION: This current summing type D/A converter that is composed of lots of high-order current cells 11 uniformly weighted to generate the same constant current and low-order current cells 12 weighted to generate a current of one over 2's power with respect to the current of the high-order current cells 11 is provided with a constant current means to generate a base current corresponding to a digit number of specific bits so as to configure the low-order current cells 12 and the D/A converter generates a constant current of one over 2's power with respect to the basic current by distributing equally the basic current to a 2's power number of branches.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、D/A変換器、さ
らには多ビットデジタル入力信号のデータ値に応じて選
択された電流セルの定電流出力を加算出力する方式のD
/A変換器に適用して有効な技術に関するものであっ
て、たとえばビデオ信号処理用D/A変換器に利用して
有効な技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a D / A converter, and more particularly to a D / A converter for adding and outputting a constant current output of a current cell selected according to the data value of a multi-bit digital input signal.
The present invention relates to a technology that is effective when applied to a / A converter, for example, a technology that is effective when used for a D / A converter for video signal processing.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種のD/A変換器としては、
同一の定電流を生成すべく一律に重みづけされた多数の
電流セルを使用し、この電流セル群の中から多ビットデ
ジタル入力信号のデータ値に応じた数の電流セルを選択
して、この選択電流セルの定電流出力を加算出力させる
ことにより、上記デジタル入力信号値に応じたアナログ
電流出力を得るようにしたものが提供されている(たと
えば、日経BP社刊行「日経エレクトロニクス 198
8年5月16日号(No.447)」pp.165〜1
75参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of D / A converter,
A large number of uniformly weighted current cells are used to generate the same constant current, and a number of current cells according to the data value of the multi-bit digital input signal are selected from this current cell group. There is provided a device in which an analog current output corresponding to the digital input signal value is obtained by adding and outputting a constant current output of a selected current cell (for example, “Nikkei Electronics 198” published by Nikkei BP).
May 16, 2008 Issue (No. 447) "pp. 165-1
75).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術には、次のような問題のあることが本発明者らに
よってあきらかとされた。
However, it has been clarified by the present inventors that the above-described technology has the following problems.

【0004】すなわち、上述したD/A変換器では、ビ
ット分解能を高めるにしたがって回路規模が急激に増大
してしまうという問題があった。
That is, the above-mentioned D / A converter has a problem that the circuit scale increases rapidly as the bit resolution increases.

【0005】例えば、6ビットのD/A変換器は63個
の定電流セルを使って構成できるが、これよりも2ビッ
トだけ多い8ビットのD/A変換器では255個もの定
電流セルが必要となる。このため、ビット分解能の高い
D/A変換器をLSI(半導体集積回路装置)として構
成しようとしても、チップ面積の大幅な増大が避けられ
ず、これに伴ってコストも著しく高くなってしまう、と
いう問題が生じる。
For example, a 6-bit D / A converter can be constructed using 63 constant current cells, but an 8-bit D / A converter that is 2 bits larger than this has 255 constant current cells. Required. For this reason, even if a D / A converter having a high bit resolution is to be configured as an LSI (semiconductor integrated circuit device), a significant increase in the chip area is unavoidable, and the cost is significantly increased accordingly. Problems arise.

【0006】そこで、本発明者らは、たとえば8ビット
のD/A変換器を構成する場合に、重み4の定電流を生
成すべく構成された上位電流セルを63個使用し、この
63個の上位電流セルの中から8ビットデジタル入力信
号の上位6ビットデータ値に応じた数の電流セルを選択
させるとともに、重み2と1の電流をそれぞれ生成すべ
く構成された2種類の下位電流セルを使用し、この2種
類の下位電流セルを上記入力信号の下位2ビットで選択
させ、このようにして選択される上位および下位の電流
セルの定電流出力を加算出力させるという構成を検討し
た。これによれば、上位電流セル63個と下位電流セル
2個の計65個の電流セルだけでもって、8ビット分解
能のD/A変換器を構成することができる。
Therefore, the present inventors use, for example, 63 high-order current cells configured to generate a constant current having a weight of 4 when constructing an 8-bit D / A converter. Two types of lower current cells configured to select the number of current cells according to the upper 6-bit data value of the 8-bit digital input signal from the upper current cells of the above and generate currents of weights 2 and 1, respectively. The present inventors have studied a configuration in which these two types of lower current cells are selected by the lower two bits of the input signal, and the constant current outputs of the upper and lower current cells thus selected are added and output. According to this, a D / A converter with an 8-bit resolution can be constituted by only 63 upper current cells and 2 lower current cells, that is, a total of 65 current cells.

【0007】上記8ビット分解能のD/A変換器は、上
述の構成に加えて、重みが1/2と1/4の2種類の下
位電流セルを追加することにより、その分解能をさらに
2ビット高めて10ビットにすることが可能である。こ
の場合、64個の上位電流セルを入力信号の上位6ビッ
トデータで選択させるとともに、4種類の下位電流セル
を下位4ビットデータで選択させることにより、10ビ
ットのD/A変換を行わせることができる。しかし、こ
のためには、4から1/4まで最大で16倍の差がある
5種類の重みをそれぞれ高精度に付与する必要がある。
重みづけの精度が不十分だと、デジタル入力信号の変化
に対するアナログ出力の変化精度いわゆる微分精度が確
保できなくなるからである。
The D / A converter having an 8-bit resolution has a resolution of 2 bits by adding two types of lower-order current cells having weights of 1/2 and 1/4 in addition to the above configuration. It can be increased to 10 bits. In this case, 10-bit D / A conversion is performed by selecting 64 upper current cells by the upper 6-bit data of the input signal and selecting 4 types of lower current cells by the lower 4-bit data. Can be. However, for this purpose, it is necessary to assign five types of weights having a difference of 16 times at the maximum from 4 to 1/4 with high accuracy.
If the accuracy of the weighting is insufficient, the change accuracy of the analog output with respect to the change of the digital input signal, that is, the so-called differential accuracy cannot be secured.

【0008】電流セルはMOSトランジスタなどの能動
素子を用いて構成されるが、このMOSトランジスタを
用いて4から1/4までの5種類の重みの電流セルを構
成する場合、(A)アスペクト比(ゲート長幅比)を1
/2,1/4,・・・に縮小したMOSトランジスタを
使用する方法と、(B)最小重みの1/4を基本単位に
し、同サイズのMOSトランジスタを2個,4個,・・
・と並列接続することにより、上記基本単位の2倍,4
倍,・・・の重みの電流セルを形成する方法とがある。
A current cell is formed by using an active element such as a MOS transistor. When a current cell having five weights from 4 to 1/4 is formed by using this MOS transistor, the following is required. (Gate length to width ratio)
.., And (B) two, four MOS transistors of the same size using the basic weight of 最小 of the minimum weight.
・ By connecting in parallel with, 2 times the above basic unit, 4 times
There is a method of forming a current cell having a weight of twice,.

【0009】前者(A)の方法では、小さな重み1/
2,1/4の電流セルの構成に際して、MOSトランジ
スタのゲート長をゲート幅に対して極端に大きくしなけ
ればならないために素子構造上の無理が生じ、また製造
バラツキなどの誤差が他のサイズのMOSトランジスタ
に対して不均一に現れたりするために、精度の再現性が
悪い。後者(B)の方法では、重みが増すごとにトラン
ジスタの並列接続数が多くなって、最小重みが1/4の
場合、重み4の上位電流セルでは、セルごとに16個も
のトランジスタを並列接続しなければならなくなる。
In the former method (A), a small weight 1 /
In the configuration of the current cell of 2/4, the gate length of the MOS transistor must be extremely large with respect to the gate width, which causes an unreasonable structure of the element, and errors such as manufacturing variations are caused by other sizes. , The reproducibility of the accuracy is poor. In the latter method (B), the number of transistors connected in parallel increases as the weight increases, and when the minimum weight is 1/4, as many as 16 transistors are connected in parallel in the upper current cell having a weight of 4 Have to do it.

【0010】このように、ビット分解能を高めるために
は下位電流セルの精度を高めなければならないが、下位
電流セルの精度を高めるためには、電流セルの大多数を
占める上位電流セルでの素子サイズあるいは素子数を大
幅に増大させなければならず、いずれにしても、回路の
著しい大規模化は避けられなかった。
As described above, in order to increase the bit resolution, the accuracy of the lower current cell must be increased. However, in order to increase the accuracy of the lower current cell, the element in the upper current cell that occupies the majority of the current cells is required. The size or the number of elements had to be greatly increased, and in any case, a remarkable increase in the scale of the circuit was unavoidable.

【0011】本発明の目的は、回路規模をそれほど増大
させることなくD/A変換器の分解能を高める、という
技術を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a technique for increasing the resolution of a D / A converter without significantly increasing the circuit scale.

【0012】本発明の前記ならびにそのほかの目的と特
徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかにな
るであろう。
The above and other objects and features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば下
記のとおりである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, typical ones will be briefly described as follows.

【0014】すなわち、同一の定電流(4×Io)を生
成すべく一律に重みづけされた多数の上位電流セル(1
1)と、上位電流セル(11)に対して2のベキ数分の
1の電流を生成すべく重みづけされた下位電流セル(1
2〜15)と、多ビットデジタル入力信号(DO〜D
9)のデータ値に応じた数および/または種類の電流セ
ルを選択する選択手段(21,24)を有し、選択され
た電流セルの定電流出力を加算出力させることにより、
上記デジタル入力信号値に応じた出力電流を得るように
したD/A変換器にあって、下位電流セル(14,1
5)を構成するために、特定ビットの桁値に対応する基
本電流を生成する定電流手段と、上記基本電流を2のベ
キ数個の分岐路に等しく分流させることにより上記基本
電流に対して2のベキ数分の1の定電流を生成させるよ
うにした分岐手段を設けるようにしたものである。
That is, a number of upper current cells (1) uniformly weighted to generate the same constant current (4 × Io)
1) and the lower current cell (1) weighted to generate a current of a power of 2 to the upper current cell (11).
2 to 15) and a multi-bit digital input signal (DO to D)
9) selecting means (21, 24) for selecting the number and / or type of current cells according to the data value of 9), and by adding and outputting the constant current outputs of the selected current cells,
In the D / A converter adapted to obtain an output current according to the digital input signal value, the lower current cell (14, 1
In order to constitute the above 5), a constant current means for generating a basic current corresponding to a digit value of a specific bit, and the basic current is divided equally into several power branches of 2 so that the basic current can be reduced. A branching means for generating a constant current of a power of 1/2 is provided.

【0015】上述した手段によれば、サイズまたは形状
を極端に異形化した素子を使用することなく、またデジ
タル入力信号の上位ビットに対応する上位電流セルでの
素子数を大幅に増やすことなく、相対比精度を出しやす
い同サイズの素子だけでもって、重みの異なる電流セル
を高精度に構成することができる。これにより、回路規
模をそれほど増大させることなくD/A変換器の分解能
を高める、という目的が達成される。
According to the above-described means, it is possible to use an element having an extremely deformed size or shape and without greatly increasing the number of elements in an upper current cell corresponding to an upper bit of a digital input signal. Current cells having different weights can be configured with high precision using only elements of the same size that can easily provide relative ratio accuracy. This achieves the object of increasing the resolution of the D / A converter without significantly increasing the circuit scale.

【0016】また、上記上位電流セル(11)はデジタ
ル入力信号の上位ビット(D4〜D9)のデータ値に応
じた数が選択されるようにされ、下位電流セル(12〜
15)は上記入力信号の下位ビット(D0〜D3)のビ
ット値に応じて選択されるようにする。これにより、下
位電流セルの追加によりビット分解能を高めることがで
きる。
The number of the upper current cells (11) is selected according to the data value of the upper bits (D4 to D9) of the digital input signal.
15) is selected in accordance with the bit values of the lower bits (D0 to D3) of the input signal. Thereby, the bit resolution can be increased by adding the lower current cell.

【0017】さらに、上記下位電流セル(14,15)
として、特定ビット(D2)の桁値に対応する基本電流
(Io)を生成する定電流手段(P11)と、上記基本
電流(Io)を2のベキ数個の分岐路に等しく分流させ
ることにより1の分岐路から上記基本電流に対して2の
ベキ数分の1の電流を出力電流として取り出すようにし
た分岐手段(P31〜P34)を設ける。これにより、
同一サイズの素子でもって精度の高い電流セルを得るこ
とができる。
Further, the lower current cells (14, 15)
The constant current means (P11) for generating a basic current (Io) corresponding to the digit value of the specific bit (D2) and the basic current (Io) are equally divided into several powers of 2 A branching means (P31 to P34) is provided for taking out, as an output current, a current of a power of 2 with respect to the basic current from one branch path. This allows
A high-precision current cell can be obtained with elements of the same size.

【0018】さらに、上記分岐手段から出力電流として
取り出される以外の分岐電流を、出力電流として取り出
される分岐電流と同一の負荷条件にて通電させる分岐負
荷回路(16)を設ける。これにより、電流の分岐を高
い精度でもって等しく行わせることができる。
Further, there is provided a branch load circuit (16) for supplying a branch current other than the branch current extracted from the branching means under the same load condition as the branch current extracted as the output current. As a result, the current can be equally branched with high accuracy.

【0019】さらに、上記分岐手段から出力電流として
取り出される以外の分岐電流を、アナログ出力端子と同
一電位(Va)になるように電圧制御される端子(ou
tB)で受けるようにした分岐負荷回路(16)を設け
る。これにより、すべての分岐路での負荷条件をアナロ
グ出力端子の負荷状態にかかわらず、同一に揃えること
ができる。
Further, a branch current other than that taken out from the branch means as an output current is supplied to a terminal (ou) which is voltage-controlled so as to have the same potential (Va) as the analog output terminal.
A branch load circuit (16) to be received at tB) is provided. Thus, the load conditions on all the branch paths can be made uniform regardless of the load state of the analog output terminal.

【0020】さらに、上記電流セルをMOSトランジス
タ(P11〜P14,P31〜P34)の定電流回路で
構成するとともに、その定電流回路の電流重みづけを複
数の同特性のMOSトランジスタの並列接続数によって
行うようにする。これにより、製造バラツキ等の影響を
受けることなく、高い相対精度を得ることができる。
Further, the current cell is constituted by a constant current circuit of MOS transistors (P11 to P14, P31 to P34), and the current weight of the constant current circuit is determined by the number of parallel connection of a plurality of MOS transistors having the same characteristic. To do. As a result, high relative accuracy can be obtained without being affected by manufacturing variations or the like.

【0021】さらに、互いに並列接続されて同一の基準
電圧で定電流動作させられる複数の同特性のMOSトラ
ンジスタ(P31〜P34によって下位電流セル(1
4,15)の分岐路を形成することにより、精度の高い
電流分岐路を実現することができる。
Further, a plurality of MOS transistors (P31-P34) connected in parallel and operated at a constant current at the same reference voltage have the lower current cell (1).
By forming the branch of (4, 15), a highly accurate current branch can be realized.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施態様を
図面を参照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0023】図1は本発明の技術が適用されたD/A変
換器の一実施態様を示す。
FIG. 1 shows an embodiment of a D / A converter to which the technique of the present invention is applied.

【0024】同図に示すD/A変換器は分解能10ビッ
トとして構成され、電流セル群100、デコーダ21、
データラッチ回路22,23、バッファ・インバータ2
4などを用いて、10ビットデジタル入力信号(D0〜
D9)のデータ値に対応する大きさのアナログ出力電流
(Aout)を生成する。
The D / A converter shown in FIG. 1 has a resolution of 10 bits, and includes a current cell group 100, a decoder 21,
Data latch circuits 22, 23, buffer / inverter 2
4, a 10-bit digital input signal (D0 to D0)
An analog output current (Aout) having a magnitude corresponding to the data value of D9) is generated.

【0025】ここで、電流セル群100は、8×8のマ
トリックス状に配置された63個の上位電流セル11
と、4種類の下位電流セル12〜15からなっている。
The current cell group 100 includes 63 upper current cells 11 arranged in an 8 × 8 matrix.
And four types of lower current cells 12 to 15.

【0026】上位電流セル11は、デジタル入力信号
(D0〜D9)の上位6ビットデータ(D4〜D9)値
に対応すべく63個(=26−1)設けられ、各電流セ
ル11はそれそれ同一重み4の定電流(4×Io)を生
成すべく一律に構成されている。
The upper current cells 11 are provided with 63 (= 2 6 -1) corresponding to the upper 6-bit data (D4 to D9) values of the digital input signals (D0 to D9). It is uniformly configured to generate a constant current (4 × Io) having the same weight of 4.

【0027】この上位電流セル11は、デコーダ21に
より、デジタル入力信号(D0〜D9)の上位6ビット
データ値に応じた数が選択されるようになっている。デ
コーダ21は8×8のマトリックス選択出力ラインを有
し、デジタル入力信号(DO〜D9)の上位6ビットデ
ータ(D4〜D9)値に相当する数の電流セル11を選
択する。選択された電流セル11の出力電流はアナログ
出力端子(Aout)に加算出力される。
The number of the higher-order current cells 11 is selected by the decoder 21 in accordance with the upper 6-bit data value of the digital input signals (D0 to D9). The decoder 21 has an 8 × 8 matrix selection output line, and selects the number of current cells 11 corresponding to the value of the upper 6-bit data (D4 to D9) of the digital input signal (DO to D9). The output current of the selected current cell 11 is added and output to an analog output terminal (Aout).

【0028】下位電流セル12〜15は上記デジタル入
力信号(D0〜D9)の下位4ビット(D0〜D3)の
各ビットに1個ずつ対応する形で計4個(4種類)設け
られ、それぞれに対応するビットの論理値(“1”また
は“0”)に応じて個別に選択されるようになってい
る。この場合、下位4番目のビットD3に対応する電流
セル12は重み2、下位3番目のビットD2に対応する
電流セル13は重み1、下位2番目のビットD1に対応
する電流セル14は重み1/2、最下位のビットD0に
対応する電流セル15は重み1/4がそれぞれ付与され
ている。入力信号の下位4ビット(D0〜D3)により
選択された下位電流セル(12〜15)の出力電流は上
記アナログ出力端子(Aout)に加算出力される。
The lower current cells 12 to 15 are provided in a total of four (four types), one for each of the lower four bits (D0 to D3) of the digital input signal (D0 to D9). Are individually selected in accordance with the logical value ("1" or "0") of the bit corresponding to. In this case, the current cell 12 corresponding to the lower fourth bit D3 has a weight of 2, the current cell 13 corresponding to the lower third bit D2 has a weight of 1, and the current cell 14 corresponding to the lower second bit D1 has a weight of 1. / 2, the current cell 15 corresponding to the least significant bit D0 is given a weight of 1/4. The output currents of the lower current cells (12 to 15) selected by the lower 4 bits (D0 to D3) of the input signal are added and output to the analog output terminal (Aout).

【0029】さらに、詳細は後述するが、重み1/2の
電流セル14は、重み1の電流Ioを2つの分岐路にI
o/2ずつ均等に分流させるとともに、その分岐路の1
つから取り出される電流(Io/2)を1/2重みの出
力電流として取り出すように構成されている(図5)。
同様に、重み1/4の電流セル15は、重み1の電流I
oを4つの分岐路にIo/4ずつ均等に分流させるとと
もに、その分岐路の1つから取り出される電流(Io/
4)を重み1/4の出力電流として取り出すように構成
されている(図6)。出力電流として取り出されない他
の分岐路の電流は、出力電流として取り出される分岐電
流と同一の負荷条件を形成する分岐負荷回路16へ通電
されるようになっている(図7)。
Further, as will be described in detail later, the current cell 14 having a weight of 1/2 applies a current Io having a weight of 1 to two branch paths.
o / 2 equally, and one of the branches
The current (Io / 2) taken out of the circuit is taken out as a 1/2 weight output current (FIG. 5).
Similarly, a current cell 15 having a weight of 1/4 is connected to a current I having a weight of 1
o is equally divided into four branches by Io / 4 at a time, and a current (Io /
4) is extracted as an output current having a weight of 1/4 (FIG. 6). The current of the other branch path not taken out as the output current is supplied to the branch load circuit 16 which forms the same load condition as the branch current taken out as the output current (FIG. 7).

【0030】以上のようにして、重み4の定電流(4×
Io)を生成すべく構成された上位電流セル11を64
個使用し、この64個の上位電流セル11の中から入力
信号の上位6ビットデータ(D4〜D9)値に応じた数
の電流セル11を選択させるとともに、重み2,1,1
/2,1/4の電流(2×Io,1×Io,Io/2,
Io/4)をそれぞれ生成すべく構成された4種類の下
位電流セル12〜15を使用し、この4種類の下位電流
セル12〜15を入力信号の下位4ビット(DO〜D
3)で選択させ、このようにして選択される上位および
下位の電流セル11〜15の定電流出力を加算出力させ
ることにより、上位電流セル63個と下位電流セル4個
の計67個の電流セルだけでもって、10ビット分解能
のD/A変換を行わせることができる。このD/A変換
出力は電流形式であるが、その出力電流(Aout)を
所定の抵抗素子Raに通電させることにより、電圧形式
の出力(Ra×Aout)に変換させることができる。
As described above, the constant current of weight 4 (4 ×
Io), the upper current cell 11 configured to generate 64
The number of current cells 11 corresponding to the value of the upper 6-bit data (D4 to D9) of the input signal is selected from among the 64 upper current cells 11 and the weights 2, 1, 1
/ 2, 1/4 current (2 × Io, 1 × Io, Io / 2,
Io / 4) are generated using four types of lower current cells 12 to 15, respectively, and these four types of lower current cells 12 to 15 are connected to the lower four bits (DO to D) of the input signal.
3), and the constant current outputs of the upper and lower current cells 11 to 15 selected in this way are added and output, so that a total of 67 currents of 63 upper current cells and 4 lower current cells are provided. D / A conversion with 10-bit resolution can be performed using only cells. The D / A conversion output is in the form of a current, but the output current (Aout) can be converted to an output in the form of a voltage (Ra × Aout) by passing the output current (Aout) through a predetermined resistance element Ra.

【0031】図2は上位電流セル11の具体的な回路構
成例を示す。
FIG. 2 shows an example of a specific circuit configuration of the upper current cell 11.

【0032】同図に示す電流セル11は、pチャネルM
OSトランジスタP11〜P14,P2,P3と、nチ
ャネルMOSトランジスタN1,N2とを用いて構成さ
れている。pチャネルMOSトランジスタP11〜14
は同一のゲート長およびゲート幅により同一特性を持つ
ように形成されている。このpチャネルMOSトランジ
スタP11〜P14は、4個が互いに並列接続されると
ともに、その共通ソースが電源電位Vccに接続され、
かつその共通ゲートに定電流制御用の基準電圧Vref
1が印加されることにより、その共通ドレインから重み
4の定電流(4×Io)を出力する。この定電流出力
(4×Io)は、P11〜P14の共通ドレイン側に直
列接続されたpチャネルMOSトランジスタP3を介し
て、アナログ出力端子(Aout)へ導出されるように
なっている。
The current cell 11 shown in FIG.
It is configured using OS transistors P11 to P14, P2, P3 and n-channel MOS transistors N1, N2. p-channel MOS transistors P11 to P14
Are formed to have the same characteristics with the same gate length and gate width. Four of the p-channel MOS transistors P11 to P14 are connected in parallel with each other, and the common source is connected to the power supply potential Vcc.
And a reference voltage Vref for constant current control is connected to the common gate.
When 1 is applied, a constant current (4 × Io) having a weight of 4 is output from the common drain. The constant current output (4 × Io) is led to an analog output terminal (Aout) via a p-channel MOS transistor P3 connected in series to the common drain of P11 to P14.

【0033】なお、上記基準電圧Vref1は、ドレイ
ンとゲートが共通接続され、かつドレインとソース間に
所定の基準電流が通電されるように接続されたMOSト
ランジスタ(図示省略)のゲート・ソース間から与えら
れる。つまり、P11〜P14はカレントミラーの転写
出力回路として動作することにより、上記基準電流に対
して一定比率の定電流を生成する。
The reference voltage Vref1 is supplied between the gate and the source of a MOS transistor (not shown) whose drain and gate are commonly connected and which is connected so that a predetermined reference current flows between the drain and the source. Given. That is, P11 to P14 operate as a transfer output circuit of the current mirror to generate a constant current at a fixed ratio with respect to the reference current.

【0034】pチャネルMOSトランジスタP3は、p
チャネルMOSトランジスタP11〜P14とアナログ
出力端子(out)の間に直列に介在するとともに、そ
のゲートに一定の基準電圧Vref2を与えられること
により、電流セル11間の干渉を阻止する一種のバッフ
ァとして機能する。
The p-channel MOS transistor P3 has p
Since it is interposed in series between the channel MOS transistors P11 to P14 and the analog output terminal (out) and given a constant reference voltage Vref2 to its gate, it functions as a kind of buffer for preventing interference between the current cells 11. I do.

【0035】pチャネルMOSトランジスタP2とnチ
ャネルMOSトランジスタN2はCMOSインバータを
形成する。このCMOSインバータはデコーダ(21)
にて生成された選択信号を論理反転して出力する。nチ
ャネルMOSトランジスタN1はダイオード接続され、
上記CMOSインバータの論理出力状態に応じてオン/
オフさせられることにより、電流セル11の出力をオン
/オフ制御する。
The p-channel MOS transistor P2 and the n-channel MOS transistor N2 form a CMOS inverter. This CMOS inverter is a decoder (21)
Logically inverts the selection signal generated in step (1) and outputs the result. The n-channel MOS transistor N1 is diode-connected,
ON / OFF depending on the logic output state of the CMOS inverter
By being turned off, the output of the current cell 11 is turned on / off.

【0036】すなわち、選択信号が“1”(ハイ)で
は、上記CMOSインバータの出力が“0”(ロウ)と
なることによりN1がオン状態になり、これにより、P
11〜P14が生成する定電流(4×Io)はN1にバ
イパスされて出力されなくなる。他方、選択信号が
“0”では、上記CMOSインバータの出力が“1”に
なることによりN1がオフ状態になり、このときは、P
11〜P14が生成する定電流(4×Io)がN3にバ
イパスされることなく、そのまま出力されるようにな
る。pチャネルMOSトランジスタP3は、N1がオン
状態になったときに、他の電流セルからの電流の逆流を
阻止する。
That is, when the selection signal is "1" (high), the output of the CMOS inverter becomes "0" (low), so that N1 is turned on.
The constant current (4 × Io) generated by 11 to P14 is bypassed by N1 and is no longer output. On the other hand, when the selection signal is "0", the output of the CMOS inverter becomes "1", thereby turning off N1.
The constant current (4 × Io) generated by 11 to P14 is output as it is without being bypassed by N3. When N1 is turned on, p-channel MOS transistor P3 prevents reverse flow of current from another current cell.

【0037】図3は重み2の下位電流セル12の具体的
な回路構成例を示す。
FIG. 3 shows an example of a specific circuit configuration of the lower current cell 12 having a weight of 2.

【0038】同図に示す電流セル12は、デジタル入力
信号の下位4番目のビット(D3)により選択されるセ
ルであって、同一特性を持つように構成され2個のpチ
ャネルMOSトランジスタP11,P12を並列接続す
ることにより、重み2の定電流(2×Io)を出力する
ように構成されている。
The current cell 12 shown in FIG. 3 is a cell selected by the lower fourth bit (D3) of the digital input signal, and has the same characteristics and has two p-channel MOS transistors P11 and P11. By connecting P12 in parallel, a constant current of weight 2 (2 × Io) is output.

【0039】図4は重み1の下位電流セル13の具体的
な回路構成例を示す。
FIG. 4 shows a specific circuit configuration example of the lower current cell 13 having a weight of one.

【0040】同図に示す電流セル13は、デジタル入力
信号の下位3番目のビット(D2)により選択されるセ
ルであって、1個のpチャネルMOSトランジスタP1
1だけにより、重み1の定電流(1×Io)を出力する
ように構成されている。
The current cell 13 shown in the figure is a cell selected by the lower third bit (D2) of the digital input signal, and is a single p-channel MOS transistor P1.
It is configured to output a constant current (1 × Io) having a weight of 1 by only 1.

【0041】図5は重み1/2の下位電流セル14の具
体的な回路構成例を示す。
FIG. 5 shows a specific circuit configuration example of the lower current cell 14 having a weight of 1/2.

【0042】同図に示す電流セル14は、デジタル入力
信号の下位2番目のビット(D1)により選択されるセ
ルであって、1個のpチャネルMOSトランジスタP1
1により重み1の定電流(1×Io)を生成させるとと
もに、この生成電流(1×Io)を2個のpチャネルM
OSトランジスタP31,P32に均等に分流させるよ
うにしてある。
The current cell 14 shown in the figure is a cell selected by the lower second bit (D1) of the digital input signal, and is a single p-channel MOS transistor P1.
1, a constant current (1 × Io) having a weight of 1 is generated, and the generated current (1 × Io) is
The current is equally distributed to the OS transistors P31 and P32.

【0043】pチャネルMOSトランジスタP31,P
32は同一のゲート長およびゲート幅により同一特性を
持つように形成されるとともに、互いに並列接続され、
かつその共通ゲートに基準電圧Vref2が印加される
ことにより、重み1の生成電流を等しく2分岐させる分
岐路を形成する。これにより、各分岐路にはそれぞれ重
み1/2の電流(Io/2)が流れるようになる。した
がって、この2つの分岐路の1つから重み1/2の電流
(Io/2)を取り出して出力させることができる。他
の分岐路に流れる電流(Io/2)は、アナログ出力端
子(Aout)と同一の負荷条件を形成する分岐負荷回
路16へ通電される。
P channel MOS transistors P31, P
32 are formed to have the same characteristics by the same gate length and gate width, and are connected in parallel with each other;
In addition, the reference voltage Vref2 is applied to the common gate, thereby forming a branch path for equally dividing the generated current of weight 1 into two. As a result, a current (Io / 2) having a weight of 1/2 flows through each branch path. Therefore, a current (Io / 2) having a weight of 1/2 can be extracted from one of the two branch paths and output. The current (Io / 2) flowing through the other branch path is supplied to the branch load circuit 16 that forms the same load condition as the analog output terminal (Aout).

【0044】図6は重み1/4の下位電流セル15の具
体的な回路構成例を示す。
FIG. 6 shows a specific circuit configuration example of the lower current cell 15 having a weight of 1/4.

【0045】同図に示す電流セル15は、デジタル入力
信号の下位1番目のビット(D1)により選択されるセ
ルであって、1個のpチャネルMOSトランジスタP1
1により重み1の定電流(1×Io)を生成させるとと
もに、この生成電流(1×Io)を4個の同一特性のp
チャネルMOSトランジスタP31,P32,P33,
P34に均等に分流させるようにしてある。これによ
り、各分岐路にはそれぞれ重み1/4の電流(Io/
4)が流れるようになる。したがって、この4つの分岐
路の1つから重み1/4の電流(Io/2)を取り出し
て出力させることができる。他の分岐路に流れる電流
(3×Io/4)は、アナログ出力端子(Aout)と
同一の負荷条件を形成する分岐負荷回路16へ通電され
る。
The current cell 15 shown in the figure is a cell selected by the lower first bit (D1) of the digital input signal, and has one p-channel MOS transistor P1.
1, a constant current (1 × Io) having a weight of 1 is generated, and the generated current (1 × Io) is generated by four p-characters having the same characteristic.
Channel MOS transistors P31, P32, P33,
The flow is evenly distributed to P34. As a result, a current having a weight of 1/4 (Io /
4) starts to flow. Therefore, a current (Io / 2) having a weight of 1/4 can be extracted from one of the four branch paths and output. The current (3 × Io / 4) flowing through the other branch path is supplied to the branch load circuit 16 that forms the same load condition as the analog output terminal (Aout).

【0046】図7は上記分岐負荷回路16の具体的な回
路構成例を示す。
FIG. 7 shows a specific example of the circuit configuration of the branch load circuit 16.

【0047】同図に示す分岐負荷回路16はnチャネル
MOSトランジスタN41,N42,N43およびpチ
ャネルMOSトランジスタP41,P42,P43を用
いて構成され、アナログ出力端子(Aout)に現れる
電圧VaをP41およびN41の各ソースフォロワによ
り出力端子outBに伝達する。このようにしてアナロ
グ出力端子(Aout)と同電位に電圧制御される端子
outBに、上記下位電流セル14,15からの分岐電
流を受けさせることにより、すべての分岐路での負荷条
件をアナログ出力端子の負荷状態にかかわらず、同一に
揃えることができるようになる。これにより、MOSト
ランジスタ1個だけで生成される重み1の基本電流(I
o)を高い精度でもって等しく分岐させることができ
る。
The branch load circuit 16 shown in FIG. 3 is constituted by using n-channel MOS transistors N41, N42, N43 and p-channel MOS transistors P41, P42, P43, and applies a voltage Va appearing at an analog output terminal (Aout) to P41 and The signal is transmitted to the output terminal outB by each source follower of N41. By causing the terminal outB, which is voltage-controlled to the same potential as the analog output terminal (Aout), to receive the branch current from the lower current cells 14 and 15 in this manner, the load conditions on all the branch paths are analog-output. Regardless of the load state of the terminals, they can be made the same. As a result, a basic current (I) of weight 1 generated by only one MOS transistor
o) can be equally branched with high precision.

【0048】以上のようにして、サイズまたは形状を極
端に異形化した素子を使用することなく、またデジタル
入力信号の上位ビットに対応する上位電流セルでの素子
数を大幅に増やすことなく、相対比精度を出しやすい同
サイズの素子だけでもって、重みの異なる電流セルを高
精度に構成することができ、これにより、回路規模をそ
れほど増大させることなくD/A変換器の分解能を高め
ることができる。
As described above, without using an element whose size or shape is extremely deformed, and without greatly increasing the number of elements in an upper current cell corresponding to an upper bit of a digital input signal, Current cells having different weights can be configured with high accuracy by using only elements of the same size that can easily provide specific accuracy, thereby increasing the resolution of the D / A converter without significantly increasing the circuit scale. it can.

【0049】以上、本発明者によってなされた発明を実
施態様にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実
施態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。た
とえば、上位電流セル11の重みを1とし、下位電流セ
ルの重みを1/2〜1/16とする構成であってもよ
い。また、電流セル11〜15および分岐負荷回路16
の一部または全体をバイポーラトランジスタを用いて構
成することも可能である。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say. For example, the configuration may be such that the weight of the upper current cell 11 is 1 and the weight of the lower current cell is 1/2 to 1/16. Further, the current cells 11 to 15 and the branch load circuit 16
Can be partially or entirely configured using bipolar transistors.

【0050】以上の説明では主として、本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野であるビデ
オ信号処理用の10ビットD/A変換器に適用した場合
について説明したが、それに限定されるものではなく、
たとえばオーディオ用あるいはデジタル方式通信用のD
/A変換器にも適用できる。
In the above description, mainly the case where the invention made by the present inventor is applied to a 10-bit D / A converter for video signal processing, which is the background of the application, is limited. Not something
For example, D for audio or digital communication
It is also applicable to the / A converter.

【0051】[0051]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0052】すなわち、回路規模をそれほど増大させる
ことなくD/A変換器の分解能を高めることができる。
That is, the resolution of the D / A converter can be increased without significantly increasing the circuit scale.

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

【図1】本発明の技術が適用されたD/A変換器の一実
施態様を示す回路図
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a D / A converter to which the technology of the present invention is applied.

【図2】上位電流セルの具体的な構成例を示す回路図FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific configuration example of an upper current cell

【図3】重み2の下位電流セルの具体的な構成例を示す
回路図
FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific configuration example of a lower-order current cell having a weight of 2;

【図4】重み1の下位電流セルの具体的な構成例を示す
回路図
FIG. 4 is a circuit diagram showing a specific configuration example of a lower-order current cell having a weight of 1;

【図5】重み1/2の下位電流セルの具体的な構成例を
示す回路図
FIG. 5 is a circuit diagram showing a specific configuration example of a lower current cell having a weight of 1/2.

【図6】重み1/4の下位電流セルの具体的な構成例を
示す回路図
FIG. 6 is a circuit diagram showing a specific configuration example of a lower current cell having a weight of 1/4;

【図7】分岐負荷回路の具体的な構成例を示す回路図FIG. 7 is a circuit diagram showing a specific configuration example of a branch load circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 電流セル群 11 上位電流セル(重み4) 12 下位電流セル(重み2) 13 下位電流セル(重み1) 14 下位電流セル(重み1/2) 15 下位電流セル(重み1/4) 16 分岐負荷回路 21 デコーダ 22,23 データラッチ回路 24 バッファ・インバータ D0〜D9 デジタル入力信号(10ビット) Aout アナログ出力電流 P11〜P14 pチャネルMOSトランジスタ(定電
流生成用) P31,P34 pチャネルMOSトランジスタ(分岐
路形成用)
Reference Signs List 100 current cell group 11 upper current cell (weight 4) 12 lower current cell (weight 2) 13 lower current cell (weight 1) 14 lower current cell (weight 1/2) 15 lower current cell (weight 1/4) 16 branch Load circuit 21 Decoder 22, 23 Data latch circuit 24 Buffer inverter D0 to D9 Digital input signal (10 bits) Aout Analog output current P11 to P14 P-channel MOS transistor (for generating constant current) P31, P34 P-channel MOS transistor (branch) (For road formation)

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 同一の定電流を生成すべく一律に重みづ
けされた多数の上位電流セルと、上位電流セルに対して
2のベキ数分の1の電流を生成すべく重みづけされた下
位電流セルと、多ビットデジタル入力信号のデータ値に
応じた数および/または種類の電流セルを選択する選択
手段を有し、選択された電流セルの定電流出力を加算出
力させることにより、上記デジタル入力信号値に応じた
出力電流を得るようにしたD/A変換器であって、下位
電流セルを構成するために、特定ビットの桁値に対応す
る基本電流を生成する定電流手段と、上記基本電流を2
のベキ数個の分岐路に等しく分流させることにより上記
基本電流に対して2のベキ数分の1の定電流を生成させ
るようにした分岐手段を備えたことを特徴とするD/A
変換器。
1. A large number of upper current cells which are uniformly weighted to generate the same constant current, and a lower weight which is weighted to generate a current of a power of 2 with respect to the upper current cell. A current cell and selecting means for selecting the number and / or type of current cells according to the data value of the multi-bit digital input signal, and adding the constant current outputs of the selected current cells to output the digital data. A D / A converter adapted to obtain an output current according to an input signal value, wherein said constant current means generates a basic current corresponding to a digit value of a specific bit in order to constitute a lower current cell; Basic current is 2
D / A comprising a branching means for generating a constant current equal to one power of two with respect to the basic current by equally dividing the current into the several powers of the branch path.
converter.
【請求項2】 上位電流セルはデジタル入力信号の上位
ビットのデータ値に応じた数が選択されるように設けら
れ、下位電流セルは上記入力信号の下位ビットのビット
値に応じて選択されるように設けられていることを特徴
とする請求項1に記載のD/A変換器。
2. An upper current cell is provided such that a number corresponding to a data value of an upper bit of a digital input signal is selected, and a lower current cell is selected according to a bit value of a lower bit of the input signal. The D / A converter according to claim 1, wherein the D / A converter is provided as follows.
【請求項3】 下位電流セルとして、特定ビットの桁値
に対応する基本電流を生成する定電流手段と、上記基本
電流を2のベキ数個の分岐路に等しく分流させることに
より1の分岐路から上記基本電流に対して2のベキ数分
の1の電流を出力電流として取り出すようにした分岐手
段を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の
D/A変換器。
3. A constant current means for generating a basic current corresponding to a digit value of a specific bit as a lower current cell, and a single branch path by dividing said basic current equally into several power branches of 2 3. The D / A converter according to claim 1, further comprising a branching unit configured to extract, as an output current, a current that is a power of 2 with respect to the basic current. 4.
【請求項4】 分岐手段から出力電流として取り出され
る以外の分岐電流を、出力電流として取り出される分岐
電流と同一の負荷条件にて通電させる分岐負荷回路を備
えたことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載
のD/A変換器。
4. A branch load circuit for supplying a branch current other than the branch current extracted from the branching unit as an output current under the same load condition as the branch current extracted as the output current. 3. The D / A converter according to any one of 3.
【請求項5】 分岐手段から出力電流として取り出され
る以外の分岐電流を、アナログ出力端子と同一電位にな
るように電圧制御される端子で受けるようにした分岐負
荷回路を備えたことを特徴とする請求項1から4のいず
れかに記載のD/A変換器。
5. A branch load circuit which receives a branch current other than an output current from the branching means at a terminal which is voltage-controlled so as to have the same potential as an analog output terminal. The D / A converter according to claim 1.
【請求項6】 電流セルをMOSトランジスタの定電流
回路で構成するとともに、その定電流回路の電流重みづ
けを複数の同特性のMOSトランジスタの並列接続数に
よって行うことを特徴とする請求項1から5のいずれか
に記載のD/A変換器。
6. The method according to claim 1, wherein the current cell is constituted by a MOS transistor constant current circuit, and the current weighting of the constant current circuit is performed by the number of parallelly connected plural MOS transistors having the same characteristic. 6. The D / A converter according to any one of 5.
【請求項7】 互いに並列接続されて同一の基準電圧で
定電流動作させられる複数の同特性のMOSトランジス
タによって下位電流セルの分岐路を形成したことを特徴
とする請求項1から6のいずれかに記載のD/A変換
器。
7. A branch circuit of a lower current cell is formed by a plurality of MOS transistors having the same characteristics and connected in parallel to each other and operated at a constant current at the same reference voltage. 3. The D / A converter according to 1.
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