JPH11239059A - Digital-to-analog converter - Google Patents
Digital-to-analog converterInfo
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- JPH11239059A JPH11239059A JP3843898A JP3843898A JPH11239059A JP H11239059 A JPH11239059 A JP H11239059A JP 3843898 A JP3843898 A JP 3843898A JP 3843898 A JP3843898 A JP 3843898A JP H11239059 A JPH11239059 A JP H11239059A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル信号を
アナログ信号に変換するディジタル・アナログ変換器、
特に情報機器に適用して好適なディジタル・アナログ変
換器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital / analog converter for converting a digital signal into an analog signal,
In particular, the present invention relates to a digital-to-analog converter suitable for application to information equipment.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、各種の情報機器が市場に投入さ
れ、同機器に使用するLSIが盛んに開発されている。
ディジタル・アナログ変換器(以下「DA変換器」と表
記する)は、情報機器の中で、制御系、表示系、映像・
音声系などに幅広く用いられる。DA変換器の多くは、
他の回路と共にLSIの中に搭載される。一方、情報機
器は、携帯型への進展が著しく、LSIの低消費電力化
が強く求められている。電源電圧は5Vが一般的であっ
たが、最近は3V近辺が出現し、更なる低電圧化が進め
られている。2. Description of the Related Art In recent years, various information devices have been put on the market, and LSIs used for the devices have been actively developed.
Digital-to-analog converters (hereinafter referred to as “DA converters”) are control systems, display systems, video /
Widely used for audio systems. Many DA converters are
It is mounted in an LSI together with other circuits. On the other hand, information devices have been remarkably developed into portable devices, and low power consumption of LSIs is strongly required. The power supply voltage is generally 5 V, but recently a voltage around 3 V has appeared, and further lowering the voltage is being promoted.
【0003】一般的なDA変換器の例として、ディジタ
ル信号に応じて電流を選択してアナログ信号を出力する
電流選択型がある〔例えば電子通信学会発行の信学技報
第CAS95−53,IDC95−126号第55頁〜
第60頁(1995年9月)参照〕。その構成例を図6
に示す。同図は、8ビットDA変換器の場合を示してお
り、8ビットを上位5ビット(D7〜D3)と下位3ビ
ット(D2〜D0)に分けて構成している。As an example of a general DA converter, there is a current selection type for selecting a current according to a digital signal and outputting an analog signal [for example, IEICE Technical Report No. CAS95-53, IDC95 issued by the Institute of Electronics, Communication and Communication Engineers of Japan. -126 page 55-
60 (September 1995)]. An example of the configuration is shown in FIG.
Shown in This figure shows the case of an 8-bit DA converter, in which 8 bits are divided into upper 5 bits (D7 to D3) and lower 3 bits (D2 to D0).
【0004】上位5ビットに対しては、電流セルマトリ
クス201を用いている。31個の電流源(電流値はい
ずれもIO で等しい)213がX行Y列のマトリクス状
に配列され、X行及びY列毎に電流を選択するためのX
デコーダ209、Yデコーダ207,208が設置され
ている。選択の結果、上位5ビットの信号に対応した数
の電流(電流値IO)が取り出される。なお、電流源の個
数31は、全ビット数をk、上位ビット数をm、下位ビ
ット数をn(従って、k=m+n)としたときの個数2
m−1から、m=5として求められる。2m から1を減
ずるのは、下位ビットによってこの1個分が充当される
からである。A current cell matrix 201 is used for the upper 5 bits. 31 current sources (current values are all equal to I O ) 213 are arranged in a matrix of X rows and Y columns, and X is used to select a current for each X row and Y column.
A decoder 209 and Y decoders 207 and 208 are provided. As a result of the selection, a number of currents (current values I O ) corresponding to the upper 5 bits of the signal are extracted. The number 31 of current sources is 2 when the total number of bits is k, the number of upper bits is m, and the number of lower bits is n (hence, k = m + n).
From m- 1, it is determined as m = 5. The reason why 1 is subtracted from 2 m is that one bit is used for the lower bit.
【0005】前記選択のために電流源毎に1個の差動電
流スイッチが接続されているが、そのような電流セルマ
トリクス201の詳細を図7に示す。同図において、共
通のゲ−ト電圧VBUでバイアスされた同一形状、同一
サイズのMOS(Metal Oxide Transistor)トランジス
タ401〜431は、各々電流源となって電流(電流値
IO)を生成する。各電流は、それぞれ差動電流スイッ
チ438〜468の電流入力端子469〜499に供給
される。各スイッチは、対をなす2個のMOSトランジ
スタからなり、一方のゲートに制御信号が、他方のゲー
トにインバータを介して同制御信号の否定が供給され
る。制御信号の電位は、同信号が“1”のとき接地電
位、“0”のとき電源電位になる。なお、図が複雑にな
るのを避けるために、各電流源をマトリクス状ではなく
直線上に配置して示した。また、デコーダ207〜20
9を簡単化してデコード/セル選択回路437として示
した。前記制御信号は、デコード/セル選択回路437
から出力される。[0005] One differential current switch is connected to each current source for the selection, and the details of such a current cell matrix 201 are shown in FIG. In the figure, MOS (Metal Oxide Transistor) transistors 401 to 431 of the same shape and the same size, which are biased by a common gate voltage VBU, each generate a current (current value IO ) as a current source. Each current is supplied to current input terminals 469 to 499 of the differential current switches 438 to 468, respectively. Each switch is composed of a pair of two MOS transistors, and a control signal is supplied to one gate, and the negation of the control signal is supplied to the other gate via an inverter. The potential of the control signal is the ground potential when the signal is "1", and becomes the power supply potential when it is "0". To avoid complicating the drawing, the current sources are arranged not in a matrix but in a straight line. Also, the decoders 207 to 20
9 is simplified and shown as a decode / cell selection circuit 437. The control signal is supplied to a decode / cell selection circuit 437.
Output from
【0006】入力されるディジタル信号D7〜D3に応
答して差動電流スイッチ438〜468の各々は、いず
れか一方のトランジスタをオン、他方のトランジスタを
オフにして、電流を選択的に切替える。ゲートに制御信
号が直接供給されるトランジスタのドレイン同士が接続
され、その接続点から正相のアナログ電流出力Ioutが
取り出され、ゲートにインバータを経た否定制御信号が
供給されるトランジスタのドレイン同士が接続され、そ
の接続点から逆相のアナログ電流出力Iout *(記号* は
逆相及び否定を意味する。以下同じ)が取り出される。Each of the differential current switches 438 to 468 responds to the input digital signals D7 to D3, and selectively switches the current by turning on one of the transistors and turning off the other transistor. The drains of the transistors to which the control signal is directly supplied to the gate are connected to each other, the positive-phase analog current output Iout is taken out from the connection point, and the drains of the transistors to which the negative control signal is supplied to the gate via the inverter are connected. connected, its analog from the connection point of the negative-phase current output I out * (the symbol * means a reverse-phase and negative. hereinafter the same) is extracted.
【0007】一方、下位3ビットに対しては、電流値に
重みを付けた重み付き電流源202が用いられ(図6参
照)、その3種の電流源218(電流値IO/2),2
19(同IO/4),220(同IO/8)のそれぞれに
1個の差動電流スイッチが接続されて重みを持った電流
が取り出される。On the other hand, for the lower three bits, a weighted current source 202 with a weighted current value is used (see FIG. 6), and the three types of current sources 218 (current value I O / 2), 2
One differential current switch is connected to each of I.sub.19 ( I.sub.O / 4) and 220 ( I.sub.O / 8), and a weighted current is extracted.
【0008】上位、下位ビットの両電流は、同相毎及び
逆相毎に終端回路である電流電圧変換器214に入力さ
れ、同相アナログ電圧出力1及び逆相アナログ電圧出力
2として出力される。なお、DA変換器を上位ビットと
下位ビットに分けて構成するのは、回路素子(トランジ
スタ)の数を低減するためであるが、電流セルマトリク
ス201においては、差動電流スイッチ毎に電流源を有
するため、トランジスタ数が多いという問題点がある。[0008] Both upper and lower bit currents are input to a current-to-voltage converter 214, which is a termination circuit, for each in-phase and each negative phase, and output as an in-phase analog voltage output 1 and a negative-phase analog voltage output 2. The configuration of the DA converter divided into upper bits and lower bits is to reduce the number of circuit elements (transistors). In the current cell matrix 201, a current source is provided for each differential current switch. Therefore, there is a problem that the number of transistors is large.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】以上の従来のDA変換
器において、製造されるMOSトランジスタ401〜4
31についてその閾値電圧(ドレイン電流が流れ始める
ゲート・ソース間電圧)にばらつきがあることは避けら
れず、また、これらのトランジスタに供給する電源電圧
に電圧勾配(電源配線の寄生抵抗により、縦列供給され
る奥の方のトランジスタほど電源電圧の降下が大きくな
る現象)が生じることが実際上避けられない。このよう
な閾値電圧ばらつきや電圧勾配によって電流源の電流
(ドレイン電流)がばらつく。In the above-mentioned conventional DA converter, the MOS transistors 401 to 4 to be manufactured are manufactured.
It is inevitable that the threshold voltage (the gate-source voltage at which the drain current starts flowing) of the transistor 31 varies, and the power supply voltage supplied to these transistors has a voltage gradient (parallel resistance due to the parasitic resistance of the power supply wiring). (A phenomenon in which the power supply voltage drops more in the deeper transistor) is practically unavoidable. The current (drain current) of the current source varies due to such threshold voltage variation and voltage gradient.
【0010】この電流ばらつきを抑えるために、MOS
トランジスタ401〜431のドレイン・ソース間電圧
を大きく取ると共に、トランジスタを飽和領域で動作さ
せることが行なわれる。飽和領域は、ドレイン・ソース
間電圧をゲート・ソース間電圧から閾値電圧を引いた電
圧(以下この差電圧を「実効ゲート電圧」という)より
も大きく、例えばゲート・ソース間電圧と同程度に設定
することによって実現される。飽和領域においては、ド
レイン・ソース間電圧の変化に対してドレイン電流の変
化が少ないので、電流源の定電流性が保たれ、電圧勾配
に基づく電流ばらつきが抑えられる。しかし、飽和領域
のドレイン電流は、実効ゲート電圧の2乗に比例するた
めに、閾値電圧ばらつきの影響が大きく、前記したよう
にゲート・ソース間電圧を大きくして、比率的に閾値電
圧を小さくしている。In order to suppress this current variation, a MOS
A large drain-source voltage is applied to the transistors 401 to 431, and the transistors are operated in a saturation region. The saturation region is larger than a voltage obtained by subtracting a threshold voltage from a gate-source voltage from a drain-source voltage (hereinafter, this difference voltage is referred to as an “effective gate voltage”), and is set to be, for example, about the same as a gate-source voltage. It is realized by doing. In the saturation region, since the change in the drain current is small with respect to the change in the drain-source voltage, the constant current property of the current source is maintained, and the current variation due to the voltage gradient is suppressed. However, since the drain current in the saturated region is proportional to the square of the effective gate voltage, the influence of the threshold voltage variation is large. As described above, the gate-source voltage is increased, and the threshold voltage is reduced proportionally. doing.
【0011】一方、差動電流スイッチ438〜468の
トランジスタに与えるゲート・ソース間電圧は、単にオ
ンを維持するための低い電圧でよく、例えば2倍の閾値
電圧程度に設定される。電源電圧は、MOSトランジス
タ401〜431のドレイン・ソース間電圧と差動電流
スイッチ438〜468のトランジスタのゲート・ソー
ス間電圧の和となるので(スイッチのオン状態のトラン
ジスタのゲート電圧は接地電位である)、電源電圧をV
DD1、電流源トランジスタのドレイン・ソース間電圧
をVDS1、ゲート・ソース間電圧をVGS1、スイッチトラ
ンジスタのゲート・ソース間電圧をVGS2、閾値電圧を
Vth(各トランジスタで同じ)とすると、式(1)で表
わされる。On the other hand, the gate-source voltage applied to the transistors of the differential current switches 438 to 468 may be a low voltage merely for maintaining the ON state, and is set to, for example, about twice the threshold voltage. The power supply voltage is the sum of the drain-source voltage of the MOS transistors 401 to 431 and the gate-source voltage of the transistors of the differential current switches 438 to 468 (the gate voltage of the transistor in the ON state of the switch is the ground potential. Power supply voltage V
Assuming that DD 1 , the drain-source voltage of the current source transistor is V DS1 , the gate-source voltage is V GS1 , the gate-source voltage of the switch transistor is V GS2 , and the threshold voltage is V th (the same for each transistor) , Equation (1).
【0012】[0012]
【数1】 VDD1=VDS1(≒VGS1)+VGS2(≒2Vth)・・・・・・(1) 従来のDA変換器においては、実効ゲート電圧であるV
GS1−Vth を高く、従ってVDS1 を高くするためにVD
D1 を高くせざるを得なく、精度を確保しつつ低い電源
電圧で動作させることが困難という問題点があった。## EQU1 ## VDD 1 = V DS1 (V GS1 ) + V GS2 (≒ 2V th ) (1) In the conventional DA converter, the effective gate voltage V
To increase GS1 - Vth , and thus VDS1 , VD
Forced to increase the D 1, there is a problem that it is difficult to operate at low supply voltages while maintaining the accuracy.
【0013】本発明の主たる目的は、前記従来技術の前
記問題点を解決し、電源の低電圧化が可能で、かつ、ト
ランジスタ数を低減することができる高精度のDA変換
器を提供することにある。A main object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide a high-precision DA converter capable of reducing the voltage of a power supply and reducing the number of transistors. It is in.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明の前記課題は、D
/A変換器を構成する複数の差動電流スイッチを少なく
とも1組の差動電流スイッチ群にし、群ごとに電流入力
端子を相互に接続してその接続点に電流源を接続し、差
動電流スイッチを構成するMOSトランジスタをオン状
態において線形領域で動作させる低入力インピーダンス
の終端回路を備えることによって効果的に解決すること
が可能である。このような手段を採用すれば、差動電流
スイッチ用MOSトランジスタのゲート・ソース間電圧
と電流源用MOSトランジスタのドレイン・ソース間電
圧を低い電圧値に設定することができ、この両者の和を
電源電圧として定めることができるからである。The object of the present invention is to provide a D
A / A converter comprises a plurality of differential current switches as at least one set of differential current switches, a current input terminal is connected to each group, and a current source is connected to a connection point thereof, and a differential current switch is provided. The problem can be effectively solved by providing a low input impedance termination circuit that operates the MOS transistor constituting the switch in a linear region in an on state. If such a means is adopted, the voltage between the gate and the source of the MOS transistor for the differential current switch and the voltage between the drain and the source of the MOS transistor for the current source can be set to low voltage values. This is because it can be determined as a power supply voltage.
【0015】差動電流スイッチMOSトランジスタの線
形領域動作は、同MOSトランジスタのドレイン・ソー
ス間電圧が実効ゲート電圧を下回るように終端回路入力
端子の電位を設定することによって実現することができ
る。そして、線形領域においてMOSトランジスタは、
低抵抗の出力抵抗をドレイン・ソース間に形成する。そ
のため、ディジタル信号による制御によって、相互に接
続した電流入力端子と正相側との間に接続される出力抵
抗の数と、逆相側との間に接続される出力抵抗の数とが
変化する(正相側と逆相側の出力抵抗の総和は一定)。
電流源の電流がこれらの抵抗によって分流され、正相側
と逆相側の分流された電流は、それぞれ終端回路の入力
端子に入力され、アナログ信号として出力される。な
お、分流が精度よく行なわれるよう、終端回路の入力端
子は、出力抵抗よりも十分に低いインピーダンスを呈す
るように設定される。The linear region operation of the differential current switch MOS transistor can be realized by setting the potential of the termination circuit input terminal such that the drain-source voltage of the MOS transistor is lower than the effective gate voltage. Then, in the linear region, the MOS transistor
A low-resistance output resistor is formed between the drain and the source. Therefore, the number of output resistances connected between the mutually connected current input terminals and the positive-phase side and the number of output resistances connected between the negative-phase side are changed by control by digital signals. (The sum of the output resistances on the positive and negative phases is constant.)
The current of the current source is divided by these resistors, and the divided currents of the positive phase side and the negative phase side are respectively input to the input terminals of the termination circuit and output as analog signals. Note that the input terminal of the termination circuit is set to exhibit an impedance sufficiently lower than the output resistance so that the shunting is performed with high accuracy.
【0016】本発明において、ばらつきを考慮する必要
があるのは、この出力抵抗であり、ばらつき範囲を従来
と同程度に設定すると、トランジスタを線形領域で動作
させるための実効ゲート電圧を前記従来技術で説明した
電流源トランジスタの実効ゲート電圧のほぼ1/2にす
ることができる。その理由は、MOSトランジスタの基
本的な性質として、飽和領域におけるドレイン電流が実
効ゲート電圧の2乗に比例するのに対して、線形領域に
おけるドレイン電流が実効ゲート電圧の1乗に比例し、
従って、出力抵抗が実効ゲート電圧の1乗に逆比例する
からであり、その結果、閾値電圧のばらつきの影響が半
減するからである。閾値電圧ばらつきの影響が半減する
ため実効ゲート電圧を半減することができ、そのような
電圧の設定によって従来と同程度の精度を得ることがで
きる。In the present invention, it is the output resistance that needs to take the variation into consideration. If the variation range is set to the same level as that of the prior art, the effective gate voltage for operating the transistor in the linear region is reduced. Can be reduced to almost half of the effective gate voltage of the current source transistor described in the above. The reason is that, as a basic property of the MOS transistor, the drain current in the saturation region is proportional to the square of the effective gate voltage, whereas the drain current in the linear region is proportional to the square of the effective gate voltage.
Therefore, the output resistance is inversely proportional to the first power of the effective gate voltage, and as a result, the influence of the variation in the threshold voltage is reduced by half. Since the influence of the threshold voltage variation is halved, the effective gate voltage can be halved, and by setting such a voltage, it is possible to obtain the same level of accuracy as in the past.
【0017】さて、D/A変換器を1組の差動電流スイ
ッチ群で構成する場合、従って、電流源を単体で構成す
る場合、電流源トランジスタのばらつきを考慮する必要
がなく、トランジスタのドレイン・ソース間電圧は、前
記従来例の差動電流スイッチに与えたオン状態のときの
ゲート・ソース間電圧とほぼ同じに設定することができ
る。When the D / A converter is constituted by a set of differential current switches, that is, when the current source is constituted by a single unit, it is not necessary to consider the variation of the current source transistor, and the drain of the transistor is not required. The source-to-source voltage can be set to be substantially the same as the gate-source voltage in the ON state given to the conventional differential current switch.
【0018】電源電圧は、後で詳述するが、電流源トラ
ンジスタのドレイン・ソース間電圧と差動電流スイッチ
トランジスタのゲート・ソース間電圧の和によって定め
ることができる。このことから、本発明の電源電圧VD
D2 は、電流源トランジスタのドレイン・ソース間電圧
をVDS3、電流スイッチトランジスタのゲート・ソース
間電圧をVGS4 とすると、式(2)で表わされる。As will be described in detail later, the power supply voltage can be determined by the sum of the drain-source voltage of the current source transistor and the gate-source voltage of the differential current switch transistor. From this, the power supply voltage VD of the present invention
D 2 is expressed by equation (2), where V DS3 is the voltage between the drain and source of the current source transistor, and V GS4 is the voltage between the gate and source of the current switch transistor.
【0019】[0019]
【数2】
VDD2=VDS3(≒2Vth)+VGS4 ・・・・・・・・・(2) 但し、(Equation 2)
VDD 2 = V DS3 (≒ 2V th ) + V GS4 (2) where
【0020】[0020]
【数3】 VGS4−Vth≒(1/2)(VGS1−Vth) ・・・・・・・(3) から、V GS4 −V th ≒ (1/2) (V GS1 −V th ) (3)
【0021】[0021]
【数4】 VGS4≒VGS1−(1/2)(VGS1−Vth)・・・・・・・(4) 電源電圧VDD2 は、従来例の電源電圧VDD1 と比較
して、(1/2)(VGS1−Vth)だけ低減することが
できる。V GS4 ≒ V GS1 − (1/2) (V GS1 −V th ) (4) The power supply voltage VDD 2 is compared with the conventional power supply voltage VDD 1 . (1/2) (V GS1 −V th ).
【0022】以上、電流源を単体で構成する場合を説明
したが、トランジスタは少数であれば、ドレイン・ソー
ス間電圧を高めるのではなく、例えば複数の中から特性
の揃ったものを選択するなどして、ばらつきの少ないト
ランジスタを得ることが容易である場合がある。そのよ
うな場合は、特性の合ったトランジスタを選択し、D/
A変換器を数組の差動電流スイッチ群と、群数と同数の
電流源をもって構成してもよい。そのような構成におい
ても電源電圧低減の効果を得ることができる。The case where the current source is constituted as a single unit has been described above. If the number of transistors is small, instead of increasing the voltage between the drain and the source, for example, a transistor having a uniform characteristic is selected from a plurality of transistors. In some cases, it is easy to obtain a transistor with small variations. In such a case, select a transistor having matching characteristics, and select D /
The A-converter may be composed of several sets of differential current switches and the same number of current sources as the number of groups. Even in such a configuration, the effect of reducing the power supply voltage can be obtained.
【0023】次に、電流源の種類は、DA変換器を電流
セルマトリクス型又は重み付き電流源型のいずれかのみ
で構成する場合は、1種類となり、上位ビットと下位ビ
ットで分けて2者を用いる場合は、2者は互いに異なる
種類となるので計2種類となる。Next, the type of the current source is one when the DA converter is constituted by only the current cell matrix type or the weighted current source type, and the two types are divided into upper bits and lower bits. Are used, the two types are different from each other, so there are a total of two types.
【0024】DA変換器を電流セルマトリクス型又は重
み付き電流源型のいずれかのみで構成し、1組の差動電
流スイッチ群で構成する場合、電流源は、DA変換器が
出力可能なアナログ最大振幅(通常は、ディジタル信号
の全てが“1”になるときのアナログ出力と、全てが
“0”になるときのアナログ出力との差)を得るための
電流値(以下これを「Iref」で表わす)の電流とな
る。When the D / A converter is constituted only by a current cell matrix type or a weighted current source type and is constituted by a set of differential current switches, the current source is an analog output capable of being output by the D / A converter. A current value for obtaining the maximum amplitude (normally, the difference between the analog output when all of the digital signals become "1" and the analog output when all of the digital signals become "0") (hereinafter referred to as " Iref "). ").
【0025】また、DA変換器を上位ビットと下位ビッ
トとに分けて構成し、それぞれを1組の差動電流スイッ
チ群で構成する場合は、上位ビット用電流源の電流は、
上記と同じ電流値Irefになり、下位ビット用の電流源
の電流は、下位ビットで出力可能なアナログ最大振幅を
得るための電流値(以下これを「IO」で表わす)にな
る。IO=Iref/mとなる。When the D / A converter is configured by dividing the upper bit and the lower bit and each of them is constituted by a set of differential current switches, the current of the upper bit current source is
The current value becomes the same current value Iref as described above, and the current of the current source for the lower bits becomes a current value for obtaining the maximum analog amplitude that can be output by the lower bits (hereinafter, this is represented by “I O ”). I O = I ref / m.
【0026】次に、個々の差動電流スイッチのトランジ
スタ数は、電流セルマトリクス型においては、どれも対
の2個であり、重み付き電流源型では、重み毎に重みに
応じた個数の対でその個数の2倍になる。Next, in the current cell matrix type, the number of transistors of each differential current switch is two pairs, and in the weighted current source type, the number of pairs corresponding to the weight is determined for each weight. Is twice as many.
【0027】このような構成によって、本発明による電
流セルマトリクス型においては、従来技術と比較してト
ランジスタ数を減らすことができるという効果を得るこ
とができる。差動電流スイッチのトランジスタ数には差
がないが、電流源トランジスタの数は、従来技術では2
k個(DA変換器を電流セルマトリクス型のみで構成す
る場合)、2m−1個(DA変換器の上位ビットを電流
セルマトリクス型で構成する場合)になるのに対して、
本発明では差動電流スイッチ群の群数(1〜少数個)と
なるからである。With such a configuration, in the current cell matrix type according to the present invention, the effect that the number of transistors can be reduced as compared with the prior art can be obtained. Although there is no difference in the number of transistors of the differential current switch, the number of current source transistors is two in the prior art.
Whereas k (when the DA converter is configured only with the current cell matrix type) and 2 m -1 (when the upper bits of the DA converter are configured with the current cell matrix type),
This is because in the present invention, the number of the differential current switch groups is 1 to a small number.
【0028】[0028]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るDA変換器の
図1に示した実施の形態と図2〜図5に示した実施例を
参照して更に詳細に説明する。なお、図1〜図5におけ
る同一の記号は、同一物又は類似物を表示するものとす
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a DA converter according to the present invention will be described in more detail with reference to the embodiment shown in FIG. 1 and the embodiments shown in FIGS. Note that the same symbols in FIGS. 1 to 5 indicate the same or similar objects.
【0029】本発明の実施の形態のD/A変換器は、上
位ビットと下位ビットに分けて構成するもので、図1に
おいて、109は上位ビットのための電流セルマトリク
ス型変換器、105は、変換器109の差動電流スイッ
チ群、112は下位ビットのための重み付き電流源型変
換器、110は、変換器112の重み付き差動電流スイ
ッチ群、101は基準となる電流を生成する基準電流
源、104は、基準電流源101の電流を複製、縮小し
た電流を生成し、スイッチ群105,110の電流源と
なるカレントミラー回路、102は上位ビットのディジ
タル信号の入力端子、103は下位ビットのディジタル
信号の入力端子、106,107は、上位ビットのディ
ジタル信号をスイッチ群105を制御する信号に変換す
るX行Y列マトリクスのXデコーダ、Yデコーダ、10
8はデコーダ106,107の出力信号の遅延量を等し
くするためのラッチ回路、111は、下位ビットのディ
ジタル信号の遅延量を調節して変換器112の変換タイ
ミングを変換器109と一致させためのラッチ回路、1
13は終端回路であり、変換器105,112の出力電
流を入力してアナログ信号の出力電圧を出力する電流電
圧変換器を示す。The D / A converter according to the embodiment of the present invention is divided into upper bits and lower bits. In FIG. 1, reference numeral 109 denotes a current cell matrix type converter for upper bits, and 105 denotes a converter. , A differential current switch group of the converter 109, 112 is a weighted current source type converter for lower bits, 110 is a weighted differential current switch group of the converter 112, and 101 is a reference current. A reference current source 104 is a current mirror circuit which generates a current obtained by duplicating and reducing the current of the reference current source 101 and serves as a current source of the switch groups 105 and 110; 102 is an input terminal for a digital signal of an upper bit; Input terminals 106 and 107 for the lower bit digital signal are X-row Y-column matrix for converting the upper bit digital signal into a signal for controlling the switch group 105. X decoder, Y decoder, 10
Reference numeral 8 denotes a latch circuit for equalizing the delay amounts of the output signals of the decoders 106 and 107, and reference numeral 111 denotes a latch circuit for adjusting the delay amount of the lower-order digital signal to make the conversion timing of the converter 112 coincide with that of the converter 109. Latch circuit, 1
Reference numeral 13 denotes a terminating circuit, which is a current-voltage converter that inputs the output currents of the converters 105 and 112 and outputs an analog signal output voltage.
【0030】スイッチ群105は、線形領域動作のMO
Sトランジスタからなる複数の差動電流スイッチ(図1
には示さず、後述する)をX行Y列に配列して構成した
ものである。これらのスイッチの電流入力端子が共通に
接続され、同端子にカレントミラー回路104からの電
流が供給される。線形領域動作のMOSトランジスタの
出力抵抗によってカレントミラー回路104からの電流
が分割され、各差動電流スイッチは、デコーダ106,
107の制御により、分割された電流を2方向のいずれ
かに振り分ける。その結果、入力ディジタル信号に応じ
た分流比が決められ、所定の電流が取り出される。The switch group 105 includes an MO operating in a linear region.
A plurality of differential current switches composed of S transistors (FIG. 1
, Which will be described later) are arranged in X rows and Y columns. The current input terminals of these switches are connected in common, and a current from the current mirror circuit 104 is supplied to the terminals. The current from the current mirror circuit 104 is divided by the output resistance of the MOS transistor operating in the linear region, and each differential current switch is connected to the decoder 106,
Under the control of 107, the divided current is distributed in one of two directions. As a result, a shunt ratio according to the input digital signal is determined, and a predetermined current is extracted.
【0031】スイッチ群110は、線形領域動作のMO
Sトランジスタからなる複数の重み付き差動電流スイッ
チ(図1には示さず)を1列に配置したもので、重みが
あるため、ディジタル信号は、デコーダを経ずに直接ス
イッチに入力される。スイッチ群110の動作は、基本
的には、スイッチ群105と同じである。The switch group 110 has an MO operating in a linear region.
A plurality of weighted differential current switches (not shown in FIG. 1) composed of S-transistors are arranged in one row. Due to the weight, digital signals are directly input to the switches without passing through a decoder. The operation of the switch group 110 is basically the same as that of the switch group 105.
【0032】[0032]
【実施例】本実施例のDA変換器は、入力するディジタ
ル信号のビット数を10ビットとし、その上位7ビット
を電流セルマトリクス型で構成し、下位3ビットを重み
付き電流源型で構成し、それぞれを1組の差動電流スイ
ッチ群で構成した。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The DA converter according to the present embodiment is configured such that the number of bits of an input digital signal is 10 bits, its upper 7 bits are of a current cell matrix type, and its lower 3 bits are of a weighted current source type. , Each comprising a set of differential current switches.
【0033】図2において、501はDA変換器、50
2はディジタル信号(D9〜D0)の入力端子、513
は、カレントミラー回路104の出力端子に接続される
差動電流スイッチ、516〜518は、カレントミラー
回路104の出力端子に接続される重み付き差動電流ス
イッチ、506,507は、電流電圧変換器113電圧
出力のそれぞれ正相及び逆相のアナログ信号出力端子、
520は、ラッチ回路108,111の変換タイミング
を制御するための制御信号を示す。なお、制御信号52
0の制御によって、出力端子506,507のアナログ
電圧出力は、次の制御信号入力があるまで、前の変換結
果が保持される。また、ラッチ回路108,111は、
変換タイミングを合わせることによって、制御信号や下
位ビットの遅延ばらつきが原因となるグリッチ(インパ
ルス状雑音)の発生を抑える。In FIG. 2, reference numeral 501 denotes a DA converter;
2 is an input terminal for digital signals (D9 to D0), 513
Are differential current switches connected to the output terminal of the current mirror circuit 104, 516 to 518 are weighted differential current switches connected to the output terminal of the current mirror circuit 104, and 506 and 507 are current-voltage converters. 113 voltage output positive and negative phase analog signal output terminals,
Reference numeral 520 denotes a control signal for controlling the conversion timing of the latch circuits 108 and 111. The control signal 52
By the control of 0, the analog voltage output of the output terminals 506 and 507 retains the previous conversion result until the next control signal is input. In addition, the latch circuits 108 and 111
By adjusting the conversion timing, generation of glitches (impulse-like noise) caused by delay variations of the control signal and the lower bits is suppressed.
【0034】基準電流源101は、電流値Iref の基準
電流を生成し、カレントミラー回路からは、これを複
製、縮小した2種の電流(電流値Iref,IO)を出力す
る。電流値Iref は、前記したようにアナログ最大振幅
の電流であり、電流値IOは、IO=Iref/2m におい
てm=7としたIref/128である。The reference current source 101 generates a reference current of the current value I ref, from the current mirror circuit, which duplicate, the reduced two current (current value I ref, I O) to output a. The current value I ref is a current having the maximum analog amplitude as described above, and the current value I O is I ref / 128 where m = 7 when I O = I ref / 2 m .
【0035】差動電流スイッチ513は、2m−1=1
27個あり、8行16列に1個を減じて配置した。この
配置に限らず、16行8列(1個減)や1行127列等
とすることが可能である。1個を減ずるのは、前記した
ようにこの1個分の電流を下位ビットが賄うからであ
る。但し、Iref は2m 個で分流する必要があるので、
図2のスイッチ群105の×印を付した部分には、ディ
ジタル信号に無関係に常時IO を流すダミー回路を接続
した。The differential current switch 513 is 2 m −1 = 1
There are 27, and one is reduced in 8 rows and 16 columns. Not limited to this arrangement, it is possible to use 16 rows and 8 columns (one is reduced), 1 row and 127 columns, and the like. The reason why one is reduced is that the lower bit can supply the current for one as described above. However, since I ref needs to be divided by 2 m ,
A dummy circuit for constantly flowing I O irrespective of a digital signal was connected to the portion of the switch group 105 shown in FIG.
【0036】差動電流スイッチ513のそれぞれは、電
流値Iref の電流を分流して電流値IO の電流を正相、
逆相のいずれかに振り分けて出力する。従って、差動電
流スイッチ群105は、ディジタル信号の値に対して0
〜127のいずれかの整数pを対応させると、pIO を
正相側に、(127−p)IO を逆相側に出力する。Each of the differential current switches 513 shunts the current of the current value I ref to convert the current of the current value I O into the positive phase,
The output is distributed to one of the opposite phases. Therefore, the differential current switch group 105 sets the digital signal value to 0
If one of the integers p to 127 is made to correspond, pIO is output to the positive phase side and (127-p) IO is output to the negative phase side.
【0037】次に、重み付き差動電流スイッチ516〜
518は、ディジタル信号D2〜D0の入力により、ビ
ットの重みに対応した電流を振り分ける。ディジタル信
号D2〜D0は、電流に重み付けがあるためデコードの
必要がなく、ラッチ回路111を介して直接個々の電流
スイッチへ供給される。電流IO は、各電流スイッチに
よって重みを付けて分流され、電流スイッチ516はI
O/2の電流を、電流スイッチ517はIO/4の電流
を、電流スイッチ518はIO/8の電流をそれぞれ正
相側又は逆相側に振り分けて出力する。Next, the weighted differential current switches 516 to
518 distributes a current corresponding to the bit weight according to the input of the digital signals D2 to D0. The digital signals D2 to D0 are supplied directly to the individual current switches via the latch circuit 111 without the necessity of decoding because the currents are weighted. The current I O is weighted and shunted by each current switch, and the current switch 516
The O / 2 of the current, the current switch 517 I O / 4 of the current, the current switch 518 outputs distributes a current of I O / 8 to each positive phase side or the reverse phase side.
【0038】入力ディジタル信号D2〜D0の各ビット
の値に対する出力電流の関係を表1に示す。Table 1 shows the relationship between the output current and the value of each bit of the input digital signals D2 to D0.
【0039】[0039]
【表1】 [Table 1]
【0040】入力値が2進数で(000)ならば出力電
流は0、2進数で(001)ならばIO/8、2進数で
(010)ならば2(IO/8)の電流が流れる。以後
入力値が1増加する毎に出力電流はIO/8づつ増え、
入力値が2進数で(111)のときに7(IO/8)の
電流が出力される。If the input value is binary (000), the output current is 0, if binary (001), I O / 8, if binary (010), 2 (I O / 8) current Flows. Thereafter, each time the input value increases by 1, the output current increases by I O / 8,
When the input value is a binary number (111), a current of 7 ( IO / 8) is output.
【0041】続いて、差動電流スイッチ513について
図3を用いて構成及び動作の原理を説明する。図3aに
おいて、SWは、スイッチ513をシンボルで示したも
のであり、701は、電流Iin を入力する端子、70
2は、ディジタル信号Dの入力端子、703は、ディジ
タル信号Dの制御によって正相側に振り分けられる電流
Iout の出力端子、704は、逆相側に振り分けられる
電流Iout * の出力端子を示す。Next, the configuration and operation principle of the differential current switch 513 will be described with reference to FIG. In Figure 3a, SW is shows the switch 513 in the symbol, 701, terminal for receiving a current I in, 70
Reference numeral 2 denotes an input terminal of the digital signal D, reference numeral 703 denotes an output terminal of the current I out distributed to the positive phase side by control of the digital signal D, and reference numeral 704 denotes an output terminal of the current I out * distributed to the negative phase side. .
【0042】スイッチ513の実際の回路を図3bに示
す。同図において、705,706は、差動対をなすM
OSトランジスタ、708は、ディジタル信号Dを反転
してその否定D* を出力するインバータを示す。MOS
トランジスタ705,706は、チャネル長とチャネル
幅が等しく、マッチングを考慮してレイアウトされたソ
ース結合対で構成される。その共通ソースは、入力端子
701となって電流Iinが入力される。また、トランジ
スタ705のゲートに入力端子702が接続され、トラ
ンジスタ706のゲートにインバータ708の出力端子
が接続される。更に、トランジスタ705のドレインが
出力端子703に、トランジスタ706のドレインが出
力端子704に接続される。The actual circuit of switch 513 is shown in FIG. In the figure, reference numerals 705 and 706 denote Ms forming a differential pair.
The OS transistor 708 indicates an inverter that inverts the digital signal D and outputs its negation D * . MOS
Transistors 705 and 706 have the same channel length and channel width, and are formed of a source-coupled pair laid out in consideration of matching. The common source becomes an input terminal 701 to which the current Iin is input. The input terminal 702 is connected to the gate of the transistor 705, and the output terminal of the inverter 708 is connected to the gate of the transistor 706. Further, the drain of the transistor 705 is connected to the output terminal 703, and the drain of the transistor 706 is connected to the output terminal 704.
【0043】このような構成により、ディジタル信号D
とインバータ708出力の否定D*に従ってトランジス
タ705,706の一方がオン、他方がオフとなって、
入力電流Iin は、出力端子703又は出力端子704
のどちらか一方にのみ流れ出、電流Iout 又は電流I
out * のいずれかとなる。なお、ディジタル信号Dの
“1”は接地電位、“0”は電源電位である。With such a configuration, the digital signal D
And one of the transistors 705 and 706 is turned on and the other is turned off according to the negative D * of the output of the inverter 708,
The input current I in is output from the output terminal 703 or the output terminal 704.
Flows out to only one of the two, the current I out or the current I out
out * . Note that "1" of the digital signal D is a ground potential, and "0" is a power supply potential.
【0044】出力端子703及び出力端子704は、電
流電圧変換器113のそれぞれ正相入力端子、逆相入力
端子に接続される。そして、本実施例においては、トラ
ンジスタ705,706をオン状態において線形領域で
動作させた。そのため、後で詳述するが、トランジスタ
705,706がオン状態のときに(即ち、そのゲート
の電位が接地電位のときに)、ゲート・ソース間電圧が
閾値電圧を越えるように、更に、ドレイン・ソース電圧
が実効ゲート電圧を下回るように、加えて、接続するカ
レントミラー104(図2参照)に適切な電位が与えら
れるように電流電圧変換器113の両入力端子の電位が
設定される。The output terminal 703 and the output terminal 704 are connected to the positive-phase input terminal and the negative-phase input terminal of the current / voltage converter 113, respectively. In the present embodiment, the transistors 705 and 706 are operated in the linear region in the on state. Therefore, as will be described in detail later, when the transistors 705 and 706 are in the ON state (that is, when the gate potential is the ground potential), the gate-source voltage exceeds the threshold voltage, and the drain The potentials of both input terminals of the current-to-voltage converter 113 are set so that the source voltage is lower than the effective gate voltage and that an appropriate potential is applied to the connected current mirror 104 (see FIG. 2).
【0045】トランジスタ705,706は特性が同じ
であるので、図3bの回路は、2個の値の等しい出力抵
抗に置き換えた図3cの回路と等価となる。即ち、図3
bの回路は、入力端子701が抵抗714を介して出力
端子703へ接続するか、又は抵抗716を介して出力
端子704へ接続するかのいずれかとなる回路と見做す
ことができる。電流電圧変換器113の入力端子のイン
ピーダンスが低い値に設定されるので、入力端子701
の呈するインピーダンスは、ディジタル信号の状態に無
関係に出力抵抗の値で一定である。Since the characteristics of the transistors 705 and 706 are the same, the circuit of FIG. 3B is equivalent to the circuit of FIG. 3C in which two equal-valued output resistors are replaced. That is, FIG.
The circuit b can be regarded as a circuit in which the input terminal 701 is connected to the output terminal 703 via the resistor 714 or is connected to the output terminal 704 via the resistor 716. Since the impedance of the input terminal of the current-voltage converter 113 is set to a low value, the input terminal 701
Is constant at the value of the output resistance regardless of the state of the digital signal.
【0046】以上の差動電流スイッチ513の127個
を行列状に配置して差動電流スイッチ群105(図2参
照)を構成した。各スイッチのソースが全てカレントミ
ラー回路104の出力端子に接続される。The differential current switch group 105 (see FIG. 2) was constituted by arranging 127 of the above differential current switches 513 in a matrix. The sources of each switch are all connected to the output terminal of the current mirror circuit 104.
【0047】図2に示したカレントミラー回路104、
電流電圧変換器113及び電流セルマトリクス型変換器
109による上位ビットのための実際の回路を図4に示
す。同図において、801は、電流値Iref の電流、8
02は、電流801を出力するカレントミラー回路10
4のトランジスタ、817は、電流801の出力端子
(トランジスタ802のドレイン)、803〜810
は、図3bに示した差動電流スイッチ513の各トラン
ジスタ、813〜816は、同じく図3bに示した差動
電流スイッチ513のインバータ、824は、デコード
/セル選択回路、840,841は、ダミー回路のトラ
ンジスタを示す。The current mirror circuit 104 shown in FIG.
FIG. 4 shows an actual circuit for the upper bits by the current-voltage converter 113 and the current cell matrix type converter 109. In the figure, reference numeral 801 denotes a current having a current value Iref , 8
02 is a current mirror circuit 10 that outputs a current 801
A transistor 817 is an output terminal of the current 801 (drain of the transistor 802), and 803 to 810
Are the transistors of the differential current switch 513 shown in FIG. 3B, 813 to 816 are the inverters of the differential current switch 513 also shown in FIG. 3B, 824 is a decode / cell selection circuit, and 840 and 841 are dummy 1 shows a transistor of a circuit.
【0048】トランジスタ802は、ソースに電源(電
圧VDD2)が接続され、ゲートに基準電流源101か
らバイアス850(電圧VB1)が供給され、ドレイン
から電流801を出力する。その出力端子817に各差
動電流スイッチ513とダミー回路の共通ソースを接続
した。従って、出力端子817は、各差動電流スイッチ
513の電流入力端子を相互に接続した接続点でもあ
る。差動電流スイッチ513は、127個を用いたが、
図4では複雑さを避けるため、4個を直列に配置して示
した。デコード/セル選択回路824は、図2のXデコ
ード106、Yデコード107及びラッチ回路108を
簡単化して示したもので、ディジタル信号D9〜D3が
入力される。The transistor 802 has a source connected to a power supply (voltage VDD 2 ), a gate supplied with a bias 850 (voltage VB 1 ) from the reference current source 101, and outputs a current 801 from a drain. The differential current switch 513 and the common source of the dummy circuit were connected to the output terminal 817. Therefore, the output terminal 817 is also a connection point connecting the current input terminals of the respective differential current switches 513 to each other. Although 127 differential current switches 513 were used,
In FIG. 4, four are arranged in series to avoid complexity. The decode / cell selection circuit 824 is a simplified version of the X decode 106, the Y decode 107 and the latch circuit 108 shown in FIG. 2, and receives digital signals D9 to D3.
【0049】デコード/セル選択回路824出力の制御
信号は、各差動電流スイッチの一方のゲートに供給さ
れ、インバータ813〜816出力の否定制御信号は、
各差動電流スイッチの他方のゲートに供給される。制御
信号は、“1”のとき電位が接地電位GND、“0”の
とき電位が電源電位VDD2 になる。そのとき、否定制
御信号は、その逆の電位になる。そして、ゲートの電位
が接地電位GNDのときにそのトランジスタはオンとな
り、電源電位VDD2 のときにオフになる。The control signal output from the decode / cell selection circuit 824 is supplied to one gate of each differential current switch, and the negative control signals output from the inverters 813 to 816 are:
It is supplied to the other gate of each differential current switch. When the control signal is “1”, the potential is the ground potential GND, and when the control signal is “0”, the potential is the power supply potential VDD 2 . At that time, the negative control signal has the opposite potential. Then, the transistor when the potential of the gate of the ground potential GND is turned on, turned off when the power supply potential VDD 2.
【0050】制御信号が供給されるトランジスタ80
4,806,808,810の各ドレインは、共通の出
力端子818に接続され、出力端子818への正相出力
電流が電流電圧変換器113の正相入力端子に供給され
る。否定制御信号が供給されるトランジスタ803,8
05,807,809の各ドレインは、共通の出力端子
819に接続され、出力端子819への逆相出力電流が
電流電圧変換器113の逆相入力端子に供給される。な
お、ダミー回路には、トランジスタ840のゲート端子
842に接地電位GNDを与え、トランジスタ841の
ゲート端子843に電源電位VDD2 を与えてトランジ
スタ840を常時オン状態に保った。Transistor 80 supplied with a control signal
The drains of 4, 806, 808, and 810 are connected to a common output terminal 818, and a positive-phase output current to the output terminal 818 is supplied to a positive-phase input terminal of the current-voltage converter 113. Transistors 803 and 8 to which a negative control signal is supplied
The drains 05, 807, and 809 are connected to a common output terminal 819, and a negative-phase output current to the output terminal 819 is supplied to a negative-phase input terminal of the current-voltage converter 113. Note that the dummy circuit, the gate terminal 842 of the transistor 840 provides a ground potential GND, and was kept always on the transistor 840 given to the gate terminal 843 of the transistor 841 to the power supply potential VDD 2.
【0051】電流電圧変換器113の両入力端子の電位
を等しくし、その電位を出力端子817の電位がVDD
2−VDS3 になるように設定した。オン状態のトランジ
スタのゲート電位は、接地電位GNDになっているの
で、オン状態のトランジスタのゲート・ソース間電圧V
GS4 は、VDD2−VDS3 になる。即ち、式(2)に示
したように、VDD2=VDS3+VGS4 となる。なお、オ
ン状態で線形領域動作のトランジスタのドレイン・ソー
ス間電圧は非常に低く、電流電圧変換器113の両入力
端子の電位は、VDD2−VDS3 を僅かに下回る程度に
なる。The potential of both input terminals of the current-voltage converter 113 is made equal, and the potential of the output terminal 817 is set to VDD.
2- V DS3 was set. Since the gate potential of the on-state transistor is the ground potential GND, the gate-source voltage V
GS4 will VDD 2 -V DS3. That is, as shown in equation (2), VDD 2 = V DS3 + V GS4 . Note that the voltage between the drain and source of the transistor that operates in the linear region in the ON state is extremely low, and the potential of both input terminals of the current-to-voltage converter 113 is slightly lower than VDD 2 −V DS3 .
【0052】このような電位の設定により、オン状態の
トランジスタの出力抵抗は、同じ抵抗値(以下これを
「RO1」で表わす)で揃う。更に、上記したように、電
流電圧変換器113の入力端子のインピーダンスをこの
抵抗値RO1 に比べて十分に低く設定したので、カレン
トミラー回路104の出力端子からスイッチ側をみたイ
ンピーダンスは、ディジタル信号の状態に無関係にRO1
/128で一定であり、従って同出力端子の電位も一定
である(ダミー回路の出力抵抗も同じ抵抗値RO1を持
つ)。そのため、電流801(電流値Iref)は128
等分されて各差動電流スイッチへ電流値IO の電流が流
れる。By setting such a potential, the output resistances of the transistors in the ON state are equalized by the same resistance value (hereinafter, this is represented by "R O1 "). Further, as described above, since the impedance of the input terminal of the current-voltage converter 113 is set sufficiently lower than this resistance value R O1 , the impedance seen from the output terminal of the current mirror circuit 104 on the switch side becomes the digital signal. R O1 regardless of the state of
/ 128, and therefore the potential of the output terminal is also constant (the output resistance of the dummy circuit also has the same resistance value R O1 ). Therefore, the current 801 (current value I ref ) is 128
A current having a current value I O flows into each differential current switch by being equally divided.
【0053】そして、ディジタル信号に応じて、p個の
出力抵抗がカレントミラー回路104の出力端子と各差
動電流スイッチの共通の正相出力端子818との間に接
続されて電流電圧変換器113の正相側入力端子に電流
値pIO のアナログ電流出力Iout が入力され、127
−p個の出力抵抗がカレントミラー回路104の出力端
子と電流電圧変換器113の逆相側入力端子819との
間に接続され、電流電圧変換器113の逆相側入力端子
に電流値(127−p)IO のアナログ電流出力Iout *
が入力される。In response to the digital signal, p output resistors are connected between the output terminal of the current mirror circuit 104 and the common positive-phase output terminal 818 of each differential current switch, and the current-voltage converter 113 analog current output I out of the current value pI O to the positive phase side input terminal is input, 127
−p output resistors are connected between the output terminal of the current mirror circuit 104 and the negative-phase input terminal 819 of the current-voltage converter 113, and the current value (127) is connected to the negative-phase input terminal of the current-voltage converter 113. −p) I O analog current output I out *
Is entered.
【0054】電流電圧変換器113は、図4右下に示す
ように、高利得の演算増幅器821と、同相帰還用増幅
器828とからなり、増幅器821の出力端子506,
507の中間電位VOCM と、変換器113の入力端子の
電位とが増幅器828の入力端子827に供給する電源
VCMFB と等しくなるように制御されている。出力端子5
06,507の中間電位VOCM は、両端子間に接続した
等しい抵抗値の抵抗器829,830の接続点で得ら
れ、更に、変換器113の各入出力端子間にそれぞれ接
続した電流電圧変換のための帰還抵抗器RFBの帰還作
用によって、入出力端子間の電位が等しくなる。このよ
うな変換器113を用いて、電源VCMFB の電位を調節し
て電流源トランジスタ802の出力端子817の電位を
所定の電圧値に設定した。なお、帰還抵抗器RFBの帰
還作用によって、変換器113の各入力端子は、著しく
低いインピーダンスを呈する。The current-voltage converter 113 comprises a high-gain operational amplifier 821 and an in-phase feedback amplifier 828 as shown in the lower right part of FIG.
A power supply that supplies the intermediate potential VOCM of 507 and the potential of the input terminal of the converter 113 to the input terminal 827 of the amplifier 828
It is controlled to be equal to VCMFB. Output terminal 5
06, 507 is obtained at the connection point between resistors 829 and 830 having the same resistance value connected between both terminals. Potential of the input and output terminals becomes equal due to the feedback action of the feedback resistor RFB. By using such a converter 113, the potential of the power supply VCMFB was adjusted to set the potential of the output terminal 817 of the current source transistor 802 to a predetermined voltage value. Note that each input terminal of the converter 113 exhibits a remarkably low impedance due to the feedback action of the feedback resistor RFB.
【0055】最終的に、変換器113の出力端子825
において、IoutRFBの電圧値の正相電圧出力1と、
出力端子826において、Iout *RFBの電圧値の逆相
電圧出力2とが得られる。Finally, the output terminal 825 of the converter 113
, A positive-phase voltage output 1 of a voltage value of I out RFB;
At the output terminal 826, a negative-phase voltage output 2 of the voltage value of I out * RFB is obtained.
【0056】次に、図2に示した重み付き差動電流スイ
ッチ516〜518については、図3bに示したトラン
ジスタ705,706の各々を重みに応じた個数の並列
接続トランジスタに置き換えることによって実現するこ
とができる。Next, the weighted differential current switches 516 to 518 shown in FIG. 2 are realized by replacing each of the transistors 705 and 706 shown in FIG. 3B with a number of parallel-connected transistors corresponding to the weight. be able to.
【0057】上記並列接続トランジスタを用いた重み付
き電流源型変換器112と、図2に示したカレントミラ
ー回路104及び電流電圧変換器113による下位ビッ
トのための実際の回路を図5に示す。同図において、9
07は、電流値IO の電流、906は、電流907を出
力するカレントミラー回路104のトランジスタ、90
5は、電流907の出力端子(トランジスタ906のド
レイン)、904は、ダミー回路を示す。FIG. 5 shows an actual circuit for the lower bits by the current source type converter 112 using the parallel-connected transistor and the current mirror circuit 104 and the current-voltage converter 113 shown in FIG. In FIG.
07 is a current of the current value I O , 906 is a transistor of the current mirror circuit 104 which outputs a current 907, 90
Reference numeral 5 denotes an output terminal of the current 907 (drain of the transistor 906), and reference numeral 904 denotes a dummy circuit.
【0058】トランジスタ906は、ソースに電源(電
圧VDD2)が接続され、ゲートに基準電流源101か
らのバイアス925(電圧VB2)が供給され、ドレイ
ンから電流907を出力する。その出力端子905に電
流スイッチ516〜518とダミー回路904の電流入
力端子(共通ソース)を接続した。即ち、出力端子90
5は、電流スイッチ516〜518の各電流入力端子の
接続点でもある。The transistor 906 has a source connected to a power supply (voltage VDD 2 ), a gate supplied with a bias 925 (voltage VB 2 ) from the reference current source 101, and outputs a current 907 from a drain. The current switches 516 to 518 and the current input terminal (common source) of the dummy circuit 904 were connected to the output terminal 905. That is, the output terminal 90
5 is also a connection point of each current input terminal of the current switches 516 to 518.
【0059】電流スイッチ516〜518は、前記した
重みに応じた個数のトランジスタを有している。即ち、
スイッチ516は、4個のトランジスタの対で計8個、
スイッチ517は、2個のトランジスタの対で計4個、
スイッチ518は、1個の対で計2個である。個々のト
ランジスタは、チャネル長とチャネル幅が等しい同じト
ランジスタとした。なお、これらのトランジスタに流れ
る電流は、前記電流スイッチ513の場合の数分の1と
なるので、トランジスタの寸法を小さくして、出力抵抗
の抵抗値をRO2 とした。従って、電流スイッチ516
〜518の合成出力抵抗は、それぞれRO2/4,RO2/
2,RO2となり、この抵抗値と、ダミー回路904の出
力抵抗(抵抗値RO2)とによってスイッチ516,51
7,518は、電流値IO を分流してそれぞれ前記した
電流値IO/2,IO/4,IO/8の各電流を得ること
ができる(ダミー回路の電流値はIO/8)。Each of the current switches 516 to 518 has a number of transistors corresponding to the weight. That is,
The switch 516 has a total of eight pairs of four transistors,
The switch 517 has a total of four switches of two transistors,
The number of switches 518 is two in one pair. Each transistor was the same transistor having the same channel length and channel width. Since the current flowing through these transistors is a fraction of that in the case of the current switch 513, the dimensions of the transistors are reduced, and the resistance value of the output resistance is set to R O2 . Therefore, the current switch 516
To 518 are R O2 / 4 and R O2 /
2 and R O2 , and the switches 516 and 51 are determined by the resistance value and the output resistance (resistance value R O2 ) of the dummy circuit 904.
7, 518 can shunt the current value I O to obtain the respective currents of the current values I O / 2, I O / 4, and I O / 8 (the current value of the dummy circuit is I O / 8).
【0060】ディジタル信号D2〜D0は、各差動電流
スイッチに供給され、“1”のとき電位が接地電位GN
D、“0”のとき電位が電源電位VDD2 になって、そ
れぞれトランジスタをオン・オフ制御する。The digital signals D2 to D0 are supplied to the respective differential current switches, and when "1", the potential is changed to the ground potential GN.
D, the potential at "0" become the power supply potential VDD 2, respectively OFF control transistor.
【0061】ディジタル信号D2〜D0が直接供給され
るトランジスタの各ドレインは、共通の出力端子818
に接続され、出力端子818への正相出力電流が電流電
圧変換器113の正相入力端子に供給される。また、同
ディジタル信号がインバータを介して供給されるトラン
ジスタの各ドレインは、共通の出力端子819に接続さ
れ、出力端子819への逆相出力電流が電流電圧変換器
113の逆相入力端子に供給される。Each of the drains of the transistors to which the digital signals D2 to D0 are directly supplied has a common output terminal 818.
And the positive-phase output current to the output terminal 818 is supplied to the positive-phase input terminal of the current-voltage converter 113. Each drain of a transistor to which the same digital signal is supplied via an inverter is connected to a common output terminal 819, and a negative-phase output current to the output terminal 819 is supplied to a negative-phase input terminal of the current-voltage converter 113. Is done.
【0062】電流電圧変換器113の両入力端子の電位
設定によって、出力端子907の電位は、上位7ビット
の場合と同様にVDD2−VDS3 になる。また、オン状
態のトランジスタのゲート・ソース間電圧VGS4 は、V
DD2−VDS3 になる。By setting the potential of both input terminals of the current-voltage converter 113, the potential of the output terminal 907 becomes VDD 2 −V DS3 as in the case of the upper 7 bits. In addition, the gate-source voltage V GS4 of the on-state transistor is V
Become DD 2 -V DS3.
【0063】このような電位の設定によって、オン状態
のトランジスタの出力抵抗は、抵抗値RO2 で等しく揃
い、前記分流電流925〜928が得られる。そして、
ディジタル信号D2〜D0の値に応じて、出力端子81
8に正相のアナログ電流出力Iout が、出力端子819
に逆相のアナログ電流出力Iout * が流れる。By setting such a potential, the output resistances of the transistors in the ON state are equalized by the resistance value R O2 , and the shunt currents 925 to 928 are obtained. And
According to the values of the digital signals D2 to D0, the output terminal 81
8, an in-phase analog current output I out is provided at an output terminal 819.
, An out- of-phase analog current output I out * flows.
【0064】最終的にこれら電流は、上位7ビットの電
流と加算され、電流電圧変換器113の出力端子506
において正相電圧出力1を、出力端子507において逆
相電圧出力2を得ることができる。Finally, these currents are added to the upper 7-bit current, and the output terminal 506 of the current / voltage converter 113 is added.
And a negative-phase voltage output 2 can be obtained at the output terminal 507.
【0065】以上によって、本発明のDA変換器は、電
源に従来よりも低い電圧値VDD2を採用することが可
能となり、電源の低電圧化を達成することができる。As described above, in the DA converter of the present invention, it is possible to adopt a voltage value VDD 2 lower than that of the conventional power supply, and it is possible to reduce the power supply voltage.
【0066】[0066]
【発明の効果】本発明によれば、MOSトランジスタの
線形領域における出力抵抗を利用して電流の分流を行な
うので、ゲート・ソース間電圧を従来に比べて低く設定
することができ、従って、電源の低電圧化が可能とな
る。また、電流セルマトリックス型においては、複数の
差動電流スイッチに1個乃至少数個の電流源が接続され
るため、トランジスタ数の低減が可能となる。According to the present invention, the current is shunted by utilizing the output resistance in the linear region of the MOS transistor, so that the gate-source voltage can be set lower than in the prior art. Voltage can be reduced. In the current cell matrix type, one or a small number of current sources are connected to a plurality of differential current switches, so that the number of transistors can be reduced.
【図1】本発明に係るディジタル・アナログ変換器の実
施の形態を説明するための回路ブロック図。FIG. 1 is a circuit block diagram for explaining an embodiment of a digital-to-analog converter according to the present invention.
【図2】本発明のディジタル・アナログ変換器の実施例
を説明するための回路ブロック図。FIG. 2 is a circuit block diagram for explaining an embodiment of the digital-to-analog converter of the present invention.
【図3】差動電流スイッチの概念、構成及び動作原理を
説明するための図。FIG. 3 is a diagram illustrating the concept, configuration, and operation principle of a differential current switch.
【図4】本発明の実施例の第1の回路例を説明するため
の図。FIG. 4 is a diagram for explaining a first circuit example of the embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施例の第2の回路例を説明するため
の図。FIG. 5 is a diagram for explaining a second circuit example of the embodiment of the present invention.
【図6】従来のディジタル・アナログ変換器を説明する
ための回路ブロック図。FIG. 6 is a circuit block diagram for explaining a conventional digital / analog converter.
【図7】従来のディジタル・アナログ変換器の回路例を
説明するための図。FIG. 7 is a diagram illustrating a circuit example of a conventional digital-to-analog converter.
101…電流源、104…カレントミラー回路、10
5,110…差動電流スイッチ群、109…電流セルマ
トリクス型変換器、112…重み付き電流源型変換器、
113…電流電圧変換器、705,706,802〜8
10,840,841,906…MOSトランジスタ、
513…差動電流スイッチ、701…電流入力端子、5
16〜518…重み付き差動電流スイッチ、817,9
05…電流入力端子接続点(電流源出力端子)、D9〜D
0…ディジタル信号、Iout,Iout *…アナログ電流出
力。101: current source, 104: current mirror circuit, 10
5, 110: differential current switch group, 109: current cell matrix type converter, 112: weighted current source type converter,
113 ... current-voltage converter, 705, 706, 802-8
10,840,841,906 ... MOS transistor,
513: differential current switch, 701: current input terminal, 5
16 to 518: Weighted differential current switch, 817, 9
05: Current input terminal connection point (current source output terminal), D9 to D
0: Digital signal, Iout , Iout * : Analog current output.
Claims (6)
電流を2方向に振り分ける複数の差動電流スイッチと、
振り分けた電流を入力する終端回路とを備え、当該複数
の差動電流スイッチの各々は、差動対を構成するMOS
トランジスタからなり、ディジタル信号に応答して当該
MOSトランジスタのオン・オフを制御することによっ
て複数の差動電流スイッチの振り分け動作を制御し、終
端回路からアナログ信号を出力するディジタル・アナロ
グ変換器において、 前記複数の差動電流スイッチは、少なくとも1組の差動
電流スイッチ群を構成し、群ごとに電流入力端子が相互
に接続され、かつ、当該接続点に電流源が接続されてお
り、前記終端回路は、前記MOSトランジスタをオン状
態において線形領域で動作させる電位を有し、かつ、線
形領域動作のMOSトランジスタが有する出力抵抗より
も十分に低いインピーダンスを呈する入力端子を備えて
いることを特徴とするディジタル・アナログ変換器。1. A plurality of differential current switches having a current input terminal and distributing a current input to the terminal in two directions;
And a terminating circuit for inputting the distributed current, wherein each of the plurality of differential current switches is a MOS transistor forming a differential pair.
A digital-to-analog converter comprising a transistor, controlling the on / off of the MOS transistor in response to a digital signal, controlling the distribution operation of a plurality of differential current switches, and outputting an analog signal from a termination circuit. The plurality of differential current switches constitute at least one differential current switch group, current input terminals are connected to each other for each group, and a current source is connected to the connection point; The circuit has an input terminal that has a potential that causes the MOS transistor to operate in a linear region in an on state, and has an input terminal that exhibits an impedance sufficiently lower than the output resistance of a MOS transistor that operates in a linear region. Digital-to-analog converter.
2個のMOSトランジスタからなることを特徴とする請
求項1に記載のディジタル・アナログ変換器。2. The digital-to-analog converter according to claim 1, wherein each of said differential current switches comprises two MOS transistors forming a pair.
に設定される重みに応じた個数のMOSトランジスタの
対からなることを特徴とする請求項1に記載のディジタ
ル・アナログ変換器。3. The digital-to-analog converter according to claim 1, wherein each of said differential current switches comprises a number of pairs of MOS transistors corresponding to a weight set for each of said differential current switches.
動電流スイッチ群を構成し、前記電流源は、アナログ信
号の出力が最大となる電流値の電流を出力する単一の電
流源であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいず
れか一に記載のディジタル・アナログ変換器。4. The plurality of differential current switches constitute a set of differential current switches, and the current source outputs a single current which outputs a current having a maximum value of an analog signal. 4. A digital-to-analog converter according to claim 1, wherein the digital-to-analog converter is a source.
位ビットに分けられ、上位ビットのための変換器は、請
求項2に記載のディジタル・アナログ変換器からなり、
下位ビットのための変換器は、請求項3に記載のディジ
タル・アナログ変換器からなることを特徴とするディジ
タル・アナログ変換器。5. A bit of a digital signal is divided into an upper bit and a lower bit, and a converter for the upper bit comprises the digital / analog converter according to claim 2,
4. A digital-to-analog converter according to claim 3, wherein the converter for the lower bits comprises the digital-to-analog converter according to claim 3.
第1の差動電流スイッチ群と、アナログ信号の出力が最
大となる電流値の電流を出力する単一の第1の電流源と
を備え、前記下位ビットのための変換器は、1組の第2
の差動電流スイッチ群と、下位ビットのデイジタル信号
によるアナログ信号の出力が最大となる電流値の電流を
出力する第2の電流源とを備えていることを特徴とする
請求項5に記載のディジタル・アナログ変換器。6. A converter for the upper bits, wherein a set of a first differential current switch group and a single first current for outputting a current having a current value at which an output of an analog signal is maximum. And a converter for the lower order bits comprises a set of second
6. The differential current switch group according to claim 5, further comprising a second current source that outputs a current having a current value that maximizes the output of an analog signal based on the digital signal of the lower bit. Digital-to-analog converter.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3843898A JPH11239059A (en) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | Digital-to-analog converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3843898A JPH11239059A (en) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | Digital-to-analog converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11239059A true JPH11239059A (en) | 1999-08-31 |
Family
ID=12525319
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3843898A Pending JPH11239059A (en) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | Digital-to-analog converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11239059A (en) |
Cited By (7)
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---|---|---|---|---|
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KR100615708B1 (en) | 2005-02-04 | 2006-08-25 | 삼성전자주식회사 | Digital/Analog converter for using plural transistor having same operating characteristics |
KR100760527B1 (en) * | 2000-08-04 | 2007-09-20 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | D/a converter |
JP2009020479A (en) * | 2007-01-10 | 2009-01-29 | Seiko Epson Corp | Source driver, electro-optical device, projection display device, and electronic instrument |
JP2009188875A (en) * | 2008-02-08 | 2009-08-20 | Oki Semiconductor Co Ltd | Digital/analog converter |
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-
1998
- 1998-02-20 JP JP3843898A patent/JPH11239059A/en active Pending
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