JPS58164313A - Digital-analog converter - Google Patents

Digital-analog converter

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Publication number
JPS58164313A
JPS58164313A JP4623582A JP4623582A JPS58164313A JP S58164313 A JPS58164313 A JP S58164313A JP 4623582 A JP4623582 A JP 4623582A JP 4623582 A JP4623582 A JP 4623582A JP S58164313 A JPS58164313 A JP S58164313A
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JP
Japan
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current
transistor
transistors
collector
weighted
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Application number
JP4623582A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiyasu Yoshizawa
吉沢 寿康
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS58164313A publication Critical patent/JPS58164313A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/66Digital/analogue converters
    • H03M1/74Simultaneous conversion

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

PURPOSE:To perform high-speed operation with high precision and to realize packaging on a single semiconductor substrate by constituting a DAC wherein a weighting current source is composed of transistors (TR) in the same shape. CONSTITUTION:Current mirror circuits 23 and 24, 25 and 26, 27 and 28, and 29 and 30 are stacked successively in plural stages to divide a prescribed current successively, and current mirror circuits 31 and 32, 33 and 34, 35 and 36, 37 and 38, and 39 and 40 constitute the binary weighting current source; input digital data D1-D4 are inputted to an input terminal group 41 to turn on/off current changeover switches 42-45 and then outputted from a terminal 47 through a current sum line 46. The TRs may be in the same shape and easy to obtain precision; and no glitch is generated, high-speed operation is realized, and a wide dynamic range is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕−1 本発明は、デジタル・アナログ変換器に関し。[Detailed description of the invention] [Technical field of invention]-1 The present invention relates to a digital-to-analog converter.

更Ks綱には単一半導体基板上に形成することが容轟で
、高槽賓かつ高速動作可能な、デジタル・アナログ変換
器に関する。
The present invention also relates to a digital-to-analog converter that can be formed on a single semiconductor substrate and is capable of high performance and high speed operation.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

従来のデジタル・アナログ変換器(以’F DACとす
る。)の−例として電流出力形4ピッ) DCAを槙1
11に示す。その動作は、入力デジタル・データDI、
Dl、03.D4が入力端子群lに入力し1縮流切換ス
イ゛ツチ2,3,4.5の切換をおこなう〇一方、重み
づけ電流は抵抗値凰と、その2倍の抵抗値2Rとによ抄
構成されるR−2Rプラダ抗回路−6に上9重みづけさ
れ、この電流を電流スイッチ2,3,4.5(より゛選
択し、電流加算纏11で加算し端子12より電流出力す
る。ζこで、”各ビットの電流源を構成するnpnバイ
プーラトランジスタ7.8,9.10の工2ツタ′電流
d量小量子化ビット(以下L8Bとする。)のトランジ
スタ10の工?ツタ竜流値をIとすると鍵記番トラシ゛
ジス!會、8,9.10の工2ツタ′鑞流値はそれぞれ
8!、4ち21.1となる。すなわち、この電流値の差
により前記各トランジスタ間のベース・エミッタ関燻圧
VBftに、差4圧を生じ、電み弓は鑞流比に誤差を生
じる〇一般に仰られているようにトランジスタのベース
・エミッタ間電圧Vag d、コレクタ4流ICと次式
の関係がある。
As an example of a conventional digital-to-analog converter (hereinafter referred to as F DAC), a current output type 4-pin DCA is used
11. Its operation consists of input digital data DI,
Dl, 03. D4 is input to the input terminal group 1 and switches the 1 contracting current changeover switches 2, 3, 4.5. On the other hand, the weighting current is determined by the resistance value 0 and the resistance value 2R, which is twice that value. 9 weights are applied to the R-2R Prada resistor circuit 6, and this current is selected from the current switches 2, 3, and 4.5, added by the current adder 11, and outputted from the terminal 12. .ζHere, ``What is the current d amount of the npn bipolar transistors 7.8, 9.10 that constitute the current source of each bit? If the ivy current value is I, then the key serial numbers 8, 9, and 10's 2 ivy current values are 8!, 4, and 21.1, respectively.In other words, due to the difference in current values, the A difference of 4 voltages is generated in the base-emitter voltage VBft between each transistor, and the electric bow causes an error in the current ratio.As is generally said, the transistor base-emitter voltage Vag d, collector 4 There is a relationship between the current IC and the following equation.

VBn = VT In (Ic/I s )   −
・・帽り但し、vT:熱電圧 is : トランジスタの逆方向飽和電流の差ΔVB]
ilは亀  ・ ΔVB1=V71n(2IC/l6)−VTln(Ic
/Is)  ・・・−+・121=VTln2゜ =18(ml/) となる。すなわち、第1図のnpnバイポーラトランジ
スタ?、8,9.10を同一形状のトランジスタで形成
した場合、接続端子13 、14 、15 、16の鑞
位はそれぞれ端子16は端子15よりts(mv)高く
なり、端子15は端子14より18(mV)高くなる0
このように、 18(mVJづつの゛鑞位差を生じ、こ
れにより重みづけWttllt値K11l差を生じる0
?:、れを除去するためK(1)式で示遮れる逆方向飽
和IE流Illに重みづけをする。実際には、LaI3
)ランジスタ10の工ζツタ面積を人とすると、各ビッ
トのトランジスタ?、8,9.10と、補正用トランジ
スタエフのエイツタ面積をそれぞれ8ム、4A、2ム、
A、ムとすることKより、逆方向飽和電流■8を、各*
 8I@、4I@、2Bg、Ig、Is (但し、L8
B)ランジスタの逆方向飽和電流を工8としたO )と
することにより補正している。この時(2)式は。
VBn = VT In (Ic/Is) −
...However, vT: Thermal voltage is: Difference in reverse saturation current of transistor ΔVB]
il is a turtle ・ΔVB1=V71n(2IC/l6)−VTln(Ic
/Is) ...-+・121=VTln2°=18 (ml/). That is, the npn bipolar transistor shown in Fig. 1? , 8, 9, and 10 are formed with transistors of the same shape, the solder level of the connecting terminals 13, 14, 15, and 16 is ts (mv) higher than the terminal 15, and the terminal 15 is 18 mv higher than the terminal 14. (mV) becomes higher 0
In this way, a difference in position of 18 (mVJ) is generated, which results in a difference in the weighted Wttllt value K11l.
? :, In order to remove the difference, weighting is applied to the backward saturated IE flow Ill which is expressed by the equation K(1). Actually, LaI3
)If the area of the transistor 10 is a person, what is the transistor of each bit? , 8, 9.10, and the area of the correction transistor F is 8mm, 4A, 2mm, respectively.
From A, M and K, the reverse saturation current ■8 is calculated by each *
8I@, 4I@, 2Bg, Ig, Is (However, L8
B) Corrected by setting the reverse saturation current of the transistor to O2). At this time, equation (2) is.

ΔVan =Vy In (2IC/2Ia)−Vyt
a (IC/IB)= 0とな抄、誤差電圧ΔV1mは
発生しない0ところが、このようなニオツタ面積比をム
、2人。
ΔVan = Vy In (2IC/2Ia) - Vyt
If a (IC/IB) = 0, the error voltage ΔV1m will not occur.However, if the area ratio of the two people is 0, then the error voltage ΔV1m will not occur.

・・・ zn−3人(僅しnはビット数)とすることは
、面積比をとること411L<、さらK I、8Bのエ
ミッタ面積大に対して最大量子化ビット(以下M8Bと
する))の工fyタ面積2fi−1人との比が大きいと
M2Rのトランジスタ面積が大きくなること、を良形状
の異なるトランジスタの周波数特性、電流増幅率等を揃
えること襦難かしいという問題があつ九〇 〔発明の目的〕 そこで、本発明の目的はこのようにトランジスタの形状
を変えることなく、同一形状のトランジスタで重みづけ
電流源を構成したDACを構成することにより、高精度
で高速動作可能であり、かつ拳−牛導体基板とに形成す
ることの容易な[)ACを提供することにある。
... Setting zn-3 people (n is the number of bits) means taking the area ratio 411L<, and the maximum quantization bit (hereinafter referred to as M8B) for the large emitter area of KI, 8B. ), the larger the ratio of the M2R transistor area to the M2R transistor area (2fi-1), the larger the M2R transistor area, and the difficulty of matching the frequency characteristics, current amplification factors, etc. of transistors with different shapes. 〇 [Purpose of the invention] So, the purpose of the present invention is high -accurate and high -speed operation by configuring a DAC that is weighted with a transistor of the same shape without changing the shape of the transistor in this way. It is an object of the present invention to provide an AC that is easy to form on a fist-to-cow conductor board.

〔発明の概豊〕[Summary of inventions]

本発明はトランジスタの並列接続により電流を分等する
回路を複数段重ね、順次紋所定電流を分割することKよ
り、入力デジタル信号に対応した加重電流を発生し、こ
の加重電流をトランジスタのベースとコレクタ(または
ゲートとドレイン)を接続し丸薬1のトランジスタのベ
ース(またはゲート)と、ベース(またはゲート)を接
続した第2のトランジスタとにより、前記加重電流を第
2のトランジスタに発生させ、加重電流源を構成し、こ
の加IL電流源と、入力の電流スイッチと直列接続した
ものを、並列に複数個構成し、前記人力デジタル信号に
対応した加重電流を合計するようKしたデジタル・アナ
ログ変換器を提供するものである〇 〔発明の夷繍例〕 以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。
The present invention generates a weighted current corresponding to an input digital signal by stacking multiple stages of circuits that divide and equalize current by connecting transistors in parallel and sequentially dividing a predetermined current.This weighted current is used as the base of the transistor. The weighted current is generated in the second transistor by the base (or gate) of the transistor of pill 1 whose collector (or gate and drain) are connected, and the second transistor whose base (or gate) is connected, and the weighted current is generated in the second transistor. Digital-to-analog conversion is performed by configuring a current source, configuring a plurality of parallel IL current sources connected in series with an input current switch, and summing the weighted current corresponding to the human input digital signal. [Embroidery Example of the Invention] The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

本発明によるDACの一実施例として、4ビツト・DA
Cを第2図に示す。npnバイポーラトランジスタ加の
、コレクタ線電源電圧印加端子21に接続しベース端子
22にはDACの所定出力電流を得るように所定電圧V
、を印加し、鍍トランジスタ加の工2ツタには%  9
n9バイポーラトランジスタ田、24のヱ2ツタを接続
し1両トランジスタコ、24のベースを接続し、また、
一方のトランジスタ冴のベースとコレクタを接続し、ダ
イオード接続するととくよりカレント2ラー回路を構成
する。これより前記11pfiバイポーラトランジスタ
20+2)工tyタ電流Iは、2等分され前記pnpバ
イポーラトラyジスタ22.!:2Bの工電ツタには同
一電流値I/2が流れる。同様に―記Fランジスタ為の
コレクタに、9nD )ランジスタ25.28により構
成される前記カレント2ラー1IllIを接続すること
Kより1両トランジスタδ、26には同一電流値V4が
流れ、したがって、カレント2ラ一回路のトランジスタ
4゜器にハ!/8% トランジスタ四、30にはIA6
なる電流が流れる。さらに、前記1)01) )ランジ
スタるのコレクタと、ダイオード接続したnpn )ラ
ンジスタ31のコレクタを接続し、該npn )ランジ
スタj1とtnpn)ランジスタ(によシカレントミラ
ー回路を構成することにより、トランジスタ31.32
には、■4なる4流が流れる◇同様に;npn)ランジ
スタ(,34はカレントミラー回路であるから、トラン
ジスター、34には”/4なる電流が流れ、トランジス
タ35 、36KaI々、トランジスタ37.胡には”
A6、トランジスター、4DIK%IA6が流れる。
As an embodiment of the DAC according to the present invention, a 4-bit DA
C is shown in FIG. The collector line of the NPN bipolar transistor is connected to the power supply voltage application terminal 21, and the base terminal 22 is connected to a predetermined voltage V to obtain a predetermined output current of the DAC.
, is applied, and % 9 is applied to the two vines of the plating transistor processing.
Connect the n9 bipolar transistor field, 24 E2 pins, connect the base of 24 transistors, and
By connecting the base and collector of one of the transistors and connecting them as a diode, a current doubler circuit is formed. From this, the 11pfi bipolar transistor 20+2) transistor current I is divided into two equal parts, and the pnp bipolar transistor 22. ! : The same current value I/2 flows through the 2B power plant. Similarly, by connecting the current transistor 1IllI, which is composed of 9nD) transistors 25 and 28, to the collector for transistor F, the same current value V4 flows through both transistors δ and 26, and therefore the current Ha to the transistor 4 degree device with 2 la one circuit! /8% IA6 for transistor 4 and 30
A current flows. Furthermore, by connecting the collector of the transistor 31 (1)01)) to the collector of the diode-connected npn) transistor 31, and configuring the transistor 31.32
◇Similarly; npn) transistors (, 34 are current mirror circuits, so a current of ``/4'' flows through transistors 34, transistors 35, 36 KaI, transistors 37... To Hu”
A6, transistor, 4DIK%IA6 flows.

すなわち、これによって二進重みづけ電流源が得られた
ことKなり、トランジスタ32,34,36.側にはそ
れぞれ、!、今、 ’/4 、 l/8 、 ’/16
なる電流が流れる。
That is, this results in a binary weighted current source K, and transistors 32, 34, 36 . Each on the side! , now, '/4, l/8, '/16
A current flows.

一方、入力デジタルデータDs、Da、Ds、Dsが入
力端子群41に入力すると、これらに対応して電流切換
スイッチ42,43.44.45が導通または非導通と
なり、前記重みづけ電流源の電流を、電流加算纏46K
On the other hand, when the input digital data Ds, Da, Ds, and Ds are input to the input terminal group 41, the current changeover switches 42, 43, 44, and 45 become conductive or nonconductive, and the current of the weighted current source , current addition 46K
.

流すか、否かを選択し、前記デジタルデータに対応した
DAC出力電流が端子47より出力される。
It is selected whether or not to flow, and the DAC output current corresponding to the digital data is output from the terminal 47.

以上説明したように、本発明によるDACでは、pnp
バイポーラトランジスタ及びnpnバイポーラトランジ
スタはすべて同一形状でよいため同一半導体基板上に%
成する場合の、トランジスタの特性のばらつきが少なく
精度をと妙−やすい。しかも電流出力のためグリッチは
発生せず、高速動作が可能であ抄、出力電圧範囲(ダイ
ナ電ツク・レンジ)が広くとれる。スイッチを差動トラ
ンジスタで構成したとす為と、I&大出力電圧は% (
vcc−2VBl)書でとれゐ。一般に%npnバイポ
ーラトランジスタとPfiPバイポーラトランジスタを
同一半導体基板上に形成する場合、Ilplm )ラン
ジスタに比べ5pnp)ランジスタの特性が劣る(特に
周波数特性が劣る。)。しかし、本発明ではpop )
ランジスタ唸、すべて直流−作させているため。
As explained above, in the DAC according to the present invention, the pnp
Bipolar transistors and NPN bipolar transistors can all have the same shape, so they can be placed on the same semiconductor substrate.
When the transistor is constructed, there is little variation in the characteristics of the transistor, making it easy to improve accuracy. Moreover, since it is a current output, glitches do not occur, high-speed operation is possible, and a wide output voltage range (dynaelectric power range) can be obtained. Since the switch is composed of differential transistors, the I & large output voltage is % (
vcc-2VBL) book. Generally, when a %npn bipolar transistor and a PfiP bipolar transistor are formed on the same semiconductor substrate, the characteristics of the 5pnp) transistor are inferior to the Ilplm) transistor (in particular, the frequency characteristics are inferior). However, in the present invention, pop)
The transistors whine because they are all DC-powered.

9fiP )ランジスタを使ったために速度が劣化する
という仁とはな−。
9fiP) What does it mean that the speed deteriorates due to the use of transistors?

以上の説明で捻、9119)ランジスタ員びspa )
ランジスタのベース電流を無視していたが(すなわちト
ランジスタの電流増幅率を無限大としたつ)現実には咳
ベース゛罐流により精度が悪化する。例えば82図で5
pnpトランジスタム、24により構成されるカレント
ミラー回路で、両トランジスタム、24のエミッタ゛4
flLは同一値であるが、コレクタ側、すなわち、線4
9と槌の電流は同一値とはならない◎具体的にはトラン
ジスタ凶、24の加算されたベース電流が、トランジス
ターのコレクタ電流に加算され、線絽に流れる。ここで
、pnp )ランジースタの電流増幅率をβpとし、a
pnバイポーラトランジスタ加の工きツタ電流を1とす
れば、S49の電流■1′及び線槌の電ah’は、。
With the above explanation, 9119) Langista staff spa)
Although the base current of the transistor was ignored (that is, the current amplification factor of the transistor was set to infinity), in reality, the accuracy deteriorates due to the base current. For example, in figure 82, 5
A current mirror circuit composed of pnp transistors 24, with emitters 4 of both transistors 24
flL has the same value but on the collector side, i.e. line 4
The currents of 9 and the mallet do not have the same value ◎Specifically, the added base current of the transistor 24 is added to the collector current of the transistor and flows through the wire. Here, the current amplification factor of pnp) is βp, and a
If the machining current of the pn bipolar transistor is 1, the current 1' of S49 and the electric current ah' of the wire mallet are as follows.

II” = l/2・(1−1//、)   ・・・・
・・(3)Ir’ = l/2・(141//p)  
 ’となり、同様に線50,51.52ノ電流Is’ 
、’ Is’ 、 I4’は。
II" = l/2・(1-1//,)...
...(3) Ir' = l/2・(141//p)
', and similarly, the current Is' for lines 50, 51, and 52
, 'Is', I4'.

I意′=!々・(1+’//)・(1−’//、 )・
・・(4)し九がって、fipfiバイポーラトランジ
スタの電流増幅率を7Nとすれば重重づけ電流源トラン
ジスタ諺。
I'=!・(1+'//)・(1-'//, )・
(4) Then, if the current amplification factor of the FIPFI bipolar transistor is 7N, it is a weighted current source transistor.

3A、:m、3ROコvl fi 電流り、Il、Is
、I4ハ。
3A, :m, 3RO covl fi current, Il, Is
, I4c.

I 1 = ”/2・(1−’//、)・(l−レへ)
    ・・・・・・(7)I雪=与/zH−(−4L
)・(1−’//p)・(1−2//N)  ・・・(
8)Is−I今・(t+1/)p)!−(t−1θ、)
・(1−2θ、) ・・・(9)I4xl/24・(1
41//、)S・(1−1θ、)・(l−2θ、) ・
・・α・電流O1&大出力振幅は、I(=2ft)だか
ら、 M2Rの電流を、基準として、各ビットの電流の
精度は。
I 1 = ”/2・(1-'//,)・(to l-re)
・・・・・・(7) I snow=y/zH-(-4L
)・(1-'//p)・(1-2//N) ・・・(
8) Is-I now・(t+1/)p)! -(t-1θ,)
・(1-2θ,) ...(9)I4xl/24・(1
41//,)S・(1-1θ,)・(l-2θ,)・
...Since α・current O1 & large output amplitude is I (=2ft), the accuracy of the current of each bit is based on the current of M2R.

輩■は、”/21. = 1/2       ・・・
α■2ビット目は、  XV2*、=1/4・(1+ 
”//p )   ・・・働3″1は・ ”VHt=”
/B・(1+’/r、>”  ”Jlとな)瑠層的には
、それ(れ1/2・1/4 、 l/8 、 l/16
であるから、p11pトランジスタの電流増幅率βpK
Mr.■ is ”/21. = 1/2...
α■2nd bit is XV2*, = 1/4・(1+
"//p)...Work 3"1 is... "VHt="
/B・(1+'/r,>” ”Jl) In terms of Rui, it is (Re1/2・1/4, l/8, l/16
Therefore, the current amplification factor βpK of the p11p transistor
.

依存し九−直線性が生じるが、npnトランジスタの電
流増幅率1wKは依らない。仮に9fil) )ランジ
スタの電流増幅率βp=50としたときの黴分非直線性
展び伊分非直纏性を菓1表に示した。
However, the current amplification factor 1wK of the npn transistor does not depend on the current amplification factor 1wK. If the current amplification factor βp of the transistor is assumed to be 9fil)), then the non-linearity distribution and the non-linearity of the current ratio are shown in Table 1.

以下#′白 第  1  表 、 これは、4ビット精度±3.12mを満足するっ当然p
npバイポーラトランジスタの電流増幅率βpが大きけ
ればさらに精度は向上する。また、トランジスタ加は電
流源としてもよい0式QLI−Q4)では精度はnpn
 )ランジスタの電流増幅率βNに依らない。
Below is #'White Table 1, which satisfies the 4-bit accuracy of ±3.12m.
The accuracy will further improve if the current amplification factor βp of the np bipolar transistor is large. In addition, in the 0 type QLI-Q4) where the transistor input may be a current source, the accuracy is npn
) does not depend on the current amplification factor βN of the transistor.

これは、トランジスタのコレクタ電流により、βNが変
化しない場合である(例えば、日経エレクトロニクス%
 1981年、No 、8−17 、 p55 、図3
に示されるN8Aプロセスでは、104以上のコレクタ
電流の変化に対して電流増幅率がほぼ一定である。すな
わち13ビット相当以上とれる)oLかし、一般的には
コリグし鑞流レベルにより、電流増幅率が変化するので
、この場合は第3図のnpn )ランジスタ48 、4
9 、50 、51を接続するととくより、カレントミ
ラー回路のトランジスタ対、52と53.54と555
6と57.58と59のベース電流をIE#lから供給
することにより、コレクタ電流の誤差は 2y/lt、
2となり若干βNが変化しても十分小さな値となる。
This is the case when βN does not change due to the collector current of the transistor (for example, Nikkei Electronics %
1981, No. 8-17, p55, Figure 3
In the N8A process shown in Figure 1, the current amplification factor is almost constant for changes in collector current of 104 or more. In other words, the current amplification factor changes depending on the current level, so in this case, the npn transistors 48 and 4 shown in Fig. 3 are used.
9, 50, and 51, the current mirror circuit transistor pair 52 and 53.54 and 555
By supplying base currents of 6, 57, 58 and 59 from IE#l, the collector current error is 2y/lt,
2, which is a sufficiently small value even if βN changes slightly.

同様K Pl’ll) )ランジスタロ0,61.62
を接続するととくより電流分割の精度も若干改善できる
O電流分−の精度を改善した、−実施例がJl14図で
ある。嬉2図の実施例では*pnpトランジスタ対乙、
24のエイツタ電滝は同一値であるがコレクタ儒0@4
9と槌の電1!にはベース電流の2倍の誤差を生じた。
Similar K Pl'll) ) Rangistaro 0,61.62
Figure Jl14 shows an example in which the accuracy of current division is improved slightly by connecting . In the example of Figure 2, *pnp transistor vs.
24 Eituta Dentaki has the same value, but the collector is 0 @ 4
9 and Hammer Den 1! An error of twice the base current occurred.

これを補正した実施例が第4図である。911? )ラ
ンジスタ82,83のベースに、I)Ilg) )ラン
ジスタ84,85のニオツタを接続し、l*トランジス
タ84.1150コレクタはそれぞれトランジスタ82
.83のコレクタと接続する。いわゆるダーリントン接
続することKより、トランジスタ82.83の工2ツタ
電流と纏86,87の電流をほぼ等しくすることかでL
&、さらに精度のよい電流分割比を得ることがで−る6
eの場合の電流の比は1 : (1+2//:)となり
、誤差は第2図の1//p倍となるoしかしダーリント
ン接続を石いた場合、半導体製造プロセスとの精度から
、トランジスタ82と83′トラ/ジスタ84と85の
ベース・エミッタ関罐圧をて不整合が生じる可能性が第
2図の実施例より大きくなる。
FIG. 4 shows an example in which this is corrected. 911? ) I) Ilg) ) I
.. Connect with 83 collector. From the so-called Darlington connection, L can be obtained by making the currents of the transistors 82 and 83 and the currents of the wires 86 and 87 almost equal.
&, it is possible to obtain a more accurate current division ratio6.
In the case of e, the current ratio is 1: (1+2//:), and the error is 1//p times that in Fig. The possibility of a mismatch between the base-emitter canal pressures of transistors 84 and 83 and 83' is greater than in the embodiment of FIG.

そこで、他の実施例を第一図に示す。これは4流分割回
路にコレクタ面積比がl:1のマルヂコレクタ構造のp
npトランジスタ98,99,100を゛接続したもの
である。npn )ランジスタ101の工iyタ電流を
Iとすると、pnpトラ/ジスタ102のコV りfi
 電流It 及ヒlll 103 O電流11’ a、
It = l/2・(1−l/β2)  ・・・・・・
α9■1′二工/2・(1+ 2// り となり、同様にトランジスタ104,105,106の
コレクタ電流”I2.I3.I4は、        
−Iz=I/2”−(t+2/z、”)・(t−1//
、)  ’−・aeIs=I/23・(l+2//、2
)2・(l−1θ、)・・・・・・aηI 4 = l
/24・(1+2//、! )”・<1−1/’/p)
  ・・・・・・08となり最大出力電流I (=21
1) K対する精度は、a9.6・ 、aη 、(1尋
よリ 。
Therefore, another embodiment is shown in FIG. This is a four-flow split circuit with a multi-collector structure with a collector area ratio of l:1.
NP transistors 98, 99, and 100 are connected together. npn) If the current of the transistor 101 is I, then the current of the pnp transistor 102 is V.
Current It and Hill 103 O Current 11'a,
It = l/2・(1-l/β2) ・・・・・・
α9■1'2/2・(1+2// Similarly, the collector currents of transistors 104, 105, 106 ``I2.I3.I4'' are
-Iz=I/2"-(t+2/z,")・(t-1//
,)'-・aeIs=I/23・(l+2//,2
)2・(l-1θ,)...aηI 4 = l
/24・(1+2//,! )"・<1-1/'/p)
...08 and the maximum output current I (=21
1) The accuracy for K is a9.6・ , aη , (1 fathom).

M @ B   It/2M竺l;/!2ビット目  
Iし’211 m l/4・(l+2/p、鵞)3ビツ
ト目  IP’2g = ”/s・(1+2//、り”
   “′ L 8 B   I4/2I、 =lAs
・(1+2//、2)1となる。これらの−想値は)れ
ぞれ1/2 、 ’/4 、 ’/s 。
M @ B It/2M纺l;/! 2nd bit
I'211 m l/4・(l+2/p, goose) 3rd bit IP'2g = "/s・(1+2//, ri")
“′ L 8 B I4/2I, =lAs
・(1+2//, 2) becomes 1. These expected values are 1/2, '/4, and '/s, respectively.

”A6で−る0ここ+、I)n9)う/ジスタの電流増
幅率βp=50とした場合の精度を第2表に示す。
Table 2 shows the accuracy when the current amplification factor βp of the transistor is set to 50.

第  2  表        ゛ 第2表よりβ、=父の場合、9ビット稽度すなわち±0
.0981以下を満足する。またβpがさらに大きい場
合、n蜜は向上する。またβ、がさらに大角い場*S度
は向上する、第5図ではトランジスタ98.99,10
0のコレクタ、すなわち線107,108,109を接
地したが、それぞれ線110,111,112に接続し
てもよい。この場合の種度S、第2表のようになる。
Table 2 ゛From Table 2, β = father's case, 9 bits of practice, or ±0
.. 0981 or less. Furthermore, when βp is larger, n-value is improved. In addition, when β is even larger, the degree of *S is improved.
Although the collectors of 0, ie, lines 107, 108, and 109, are grounded, they may be connected to lines 110, 111, and 112, respectively. The seed degree S in this case is as shown in Table 2.

他の実施−1を第6図に示す。同一半導体4fhに本発
明によるDACを形成する場合、前述したように、製造
プロセス上から同一形状トランジスタテモ、トランジス
タのベース・エミッタ間電圧のばらつきが発生するっこ
の感差を、減少させた実施例が第6図である。同一抵抗
値R1の抵抗119゜120を、9np)ランジスタ1
21,122のエミッタと接続端子123の間に接続す
ることにより、前記トランジスタ121,122間のベ
ース・エミッタ間電圧VBIのばらつ角を減少できる。
Another implementation-1 is shown in FIG. When a DAC according to the present invention is formed on the same semiconductor 4fh, as described above, the transistors have the same shape due to the manufacturing process, and this embodiment reduces the sensitivity difference caused by variations in the voltage between the base and emitter of the transistor. is shown in Figure 6. Resistor 119°120 with the same resistance value R1, 9np) transistor 1
By connecting between the emitters of the transistors 21 and 122 and the connection terminal 123, the angle of variation in the base-emitter voltage VBI between the transistors 121 and 122 can be reduced.

この場合の、トランジスタ121,122の電流分割比
は抵抗R1の、119と120の比で決定されるため、
精度は向上する。
In this case, the current division ratio of transistors 121 and 122 is determined by the ratio of 119 and 120 of resistor R1, so
Accuracy improves.

同様に、電流分割回路124,125,126にも用い
られさらに、 DAC電流11[K対しては、R−2B
ラグ抵抗111111111127.128のようにす
ればよい。
Similarly, it is used for the current divider circuits 124, 125, 126, and for the DAC current 11[K, R-2B
The lug resistor 111111111127.128 may be used.

電流分割回路の他の編差要因としては、トランジスタの
エミッタ・コレクタ間電圧vclの差によって、コレク
タ電流ICK 14 @を生じる。すなわちIC=I 
5 (exp vlll/V’r ) ・(1+V(H
B/VA)工8二逆方向飽和電流 VBI :ベース・ニオツタ間鑞圧 v!:鴎電圧 Vム:アーリー電圧 として知られる。これを補正するにはトランジスタの工
tyり・コレクタ間電圧vc膳を等しくすればよいo$
12図の実施例に、この補正を簡単Kspこなったtの
が117図であり、第2図のトランジスタフ、2!%、
27,29のVCIをほぼ同等とする丸めに。
Another difference factor in the current dividing circuit is that a collector current ICK 14 @ is generated due to the difference in voltage vcl between the emitter and collector of the transistor. That is, IC=I
5 (exp vllll/V'r) ・(1+V(H
B/VA) Engineering 82 Reverse saturation current VBI: Solder pressure between base and Niotsuta v! :Early voltage Vmu: Known as early voltage. To correct this, it is enough to make the transistor construction and collector voltage vc equal.
Figure 117 shows the example of Figure 12 in which this correction is easily performed by Ksp, and the transistor of Figure 2, 2! %,
Rounding to make the VCIs of 27 and 29 almost equivalent.

117図のI)II) )ランジヌタをダイオードJ1
!続したダイオード135,136,137.138.
139,140を接続するととくよりかなり補正できる
が、前述したように各ダイオードを流れる電流が異なる
ことによシ若干の編差は生じる。第2図の各トランジス
タ幻。
I) II) ) In Figure 117, connect the terminal to diode J1
! The connected diodes 135, 136, 137.138.
If 139 and 140 are connected, it can be corrected considerably, but as mentioned above, a slight difference occurs due to the difference in the current flowing through each diode. The illusion of each transistor in Figure 2.

5.27,29ノvcIAノ差ハ、vB11ツツテアル
カラ、第8図で、抵抗152.153.154.155
により、この差鑞圧を発生させ、各VCBを同じ直にす
れば、さらに十分な補市がで舞、また必要に応じて1位
ビットのみ補正することもできる。同様に実施例第3図
〜第6図についても適用できることは明らかである0 以1、実施例では4ビツトDACについて説明したが、
ビット数に関係なく*總できる。また、pnp)ランジ
スタにより電流分割をおこないnpnトランジスタによ
り、DACg流源を構成したが、逆にnpn )ランジ
スタにより電流分割回路、ρnpトランジスタによ?、
DAC電流源を構成してもよく、バイポーラ・トランジ
スタではなく、接合形電界効果トランジスタ(J−FI
T)、または、絶縁形電界効果トランジスタ(MO8−
FIST )でも同様に実施できる。
5. Difference between vcIA of 27 and 29, vB11 Tutu Alcala, in Figure 8, resistance 152.153.154.155
Therefore, if this differential brazing pressure is generated and each VCB is made the same correction, even more sufficient correction will occur, and if necessary, only the first bit can be corrected. It is obvious that the same can be applied to the embodiments shown in FIGS. 3 to 6.
It can be done regardless of the number of bits. Also, the current was divided by a pnp) transistor and the DACg current source was constructed by an npn transistor, but conversely, the current dividing circuit is made by an npn) transistor, and the current is divided by a ρnp transistor? ,
The DAC current source may be constructed using a junction field effect transistor (J-FI) rather than a bipolar transistor.
T) or isolated field effect transistor (MO8-
FIST) can also be implemented in the same way.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したごとく1重みうけ電流発生回路を直流動作
させることに、より十分な補正回路を接続することがで
き、必畳な精度を得ることができる。
As explained above, by operating the 1-weighted current generating circuit in DC operation, a more sufficient correction circuit can be connected, and the necessary accuracy can be obtained.

11九鍍重みづけ電流をカレントzラー回路を用いてD
AC重みづけ電流源を構成するために、補正回路を挿入
するととにより出力′鑞圧範S(ダイナミックレンジ)
が小さくなることはない。かつ電流出力にできるため高
速動作可能でグリッチは発生しない・かつ電流源トラン
ジスタは、すべて同一形状で構成できるため、容島に単
一半導体基板上に種変1参留りよく形成できる。かつ、
電源電圧範囲で電源1[Kより使われる電圧が少ないた
め、DAC出力の電圧範囲を広くとることができる。
11 Nine weighted currents are calculated using a current zler circuit.
In order to configure an AC weighted current source, a correction circuit is inserted and the output 'dynamic range S (dynamic range) is
never becomes smaller. Moreover, since it can be used as a current output, high-speed operation is possible and glitches do not occur.Also, since the current source transistors can all be configured in the same shape, they can be easily formed on a single semiconductor substrate. and,
Since less voltage is used in the power supply voltage range than the power supply 1[K, the DAC output voltage range can be widened.

このように本発明によれば高速、高精度かつ出力電圧範
囲を広くとれ、容墨に単一半導体基板上Ks成できるデ
ジタル・アナログ変換器を提供で自る@
As described above, the present invention provides a digital-to-analog converter that is high-speed, highly accurate, has a wide output voltage range, and can be easily fabricated on a single semiconductor substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のDACの一例を示す図、第2図は本発明
によるDACの一実施例を示す図、第3図乃II第8図
はそれでれ本発明の他の実施例を示す図である。 1.41,74,88,113,129,141,15
6・・・デジタル・データ入力端子、 2〜5.42〜45.75〜78,97,115,13
3,142,157・・スイッチ、   6 、127
,128・・R−2Rラダ抵抗網、7〜10.17,2
o、31〜tO,48〜59.71〜73,96.’1
01,148゜163・・npnバイポーラトランジス
タ。 11.46・・#を流加薄線、 12 、47 、79.93.116.130.149
.164  出力電子、13〜16 、86,87. 
IL)3.107〜112,123・・・接続線、1g
、21 、81,94,117,131,150,16
5・・・電源電圧印加端子、19.22 、80,95
,118,132,151,166・・・基準鑞圧印加
端子、23〜30 、60〜70.82〜85.98〜
100,102.104〜106゜1214122・・
・pnpバイポーラトランジスタ、89、114.13
4.143.158・・・DAC電流源、90〜92−
.124〜126,144〜147,159〜162・
・・電流分割回路、    119,120,152〜
155・・抵抗。 135→140・・・ダイオード。 代理人 弁理士” 則 近 唐 佑 (、ほか1名)   。 1 第2図 第  3  図 1
FIG. 1 is a diagram showing an example of a conventional DAC, FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the DAC according to the present invention, and FIGS. 3 to 8 are diagrams showing other embodiments of the present invention. It is. 1.41, 74, 88, 113, 129, 141, 15
6...Digital data input terminal, 2~5.42~45.75~78,97,115,13
3,142,157...Switch, 6, 127
,128...R-2R ladder resistance network, 7~10.17,2
o, 31-tO, 48-59. 71-73, 96. '1
01,148°163...NPN bipolar transistor. 11.46...# fed-batch thin wire, 12, 47, 79.93.116.130.149
.. 164 Output electron, 13-16, 86, 87.
IL) 3.107~112,123...Connection line, 1g
, 21 , 81, 94, 117, 131, 150, 16
5...Power supply voltage application terminal, 19.22, 80, 95
, 118, 132, 151, 166...Reference brazing pressure application terminal, 23-30, 60-70.82-85.98-
100,102.104~106°1214122...
・PNP bipolar transistor, 89, 114.13
4.143.158...DAC current source, 90-92-
.. 124-126, 144-147, 159-162・
...Current dividing circuit, 119, 120, 152~
155...Resistance. 135→140...Diode. Agent: Patent Attorney Noriyuki Tora (and 1 other person). 1 Figure 2 Figure 3 Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 所定it流t−S生する回路き、トラン、ジスタ/)並
列接続によりdL流を分割する回路を複数段重ね順次前
記所定(流を5+割することにより人力デジタル信号に
対応した卵重wcftt−発生するようにした鑞流分S
回品と、該加!1IilE流をトランジスタのベースと
コレクタ(またはゲートとドレイン)を接続した第1の
トランジスタおよびこのトランジスタのベース(または
ゲート)、に、ベース(またはゲート)が接続された第
2のトランジスタとからなり、前記加重4流を第2のト
ランジスタに発生させる加重罐流源と、該加重1を流源
と入力の電流スイッチと直列接続したものを並列Kl[
fi個構成し前記人力デジタル信号に対・応した加重t
Kを曾計する手段とを備えることを特徴とするデジタル
・アナログ変換器。      ・  。
A circuit that generates a predetermined IT flow t-S, a transformer, a transistor/) is connected in parallel to divide the dL flow in multiple stages. Drill flow S that was made to occur
Times and additions! A first transistor whose base and collector (or gate and drain) of the transistor are connected, and a second transistor whose base (or gate) is connected to the base (or gate) of this transistor, A weighted current source that generates the weighted 4 currents in the second transistor, and the weighted 1 current source connected in series with the input current switch are connected in parallel to Kl[
A weight t corresponding to the human-powered digital signal composed of fi pieces.
A digital-to-analog converter comprising: means for measuring K.・ .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0603904A1 (en) * 1992-12-25 1994-06-29 Canon Kabushiki Kaisha Digital-to-analogue conversion circuit

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