JPS5826809B2 - 電圧分圧回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電圧出力端子を有する第一抵抗値の第一抵抗
体および前記第一抵抗値に対応した所定の第二抵抗値を
有する第二抵抗体を少くとも有する電圧分圧回路に関し
、特にこのような電圧分圧回路を持つＤＡ変換器、なら
びにこのＤＡ変換器を内部に含む帰還比較形ＡＤ変換器
の精度向上に有効な高精度の電圧分圧回路に関するもの
である。

抵抗体による分圧器を用いて基準電圧をそれぞれの大き
さに分圧し、ディジタル入力信号により駆動される電圧
スイッチを通して各分圧出力のなかの選択されたものを
アナログ出力電圧として取り出す方式のＤＡ変換器は、
回路構成が簡単でしかもＭＯ８集積回路に適したものと
して、広い応用分野が期待されている。

このような原理にもとづ＜ＤＡ変換器ならびにこれを内
部に含む帰還比較形ＡＤ変換器の概要は、たとえば次の
文献に詳細に説明されている。

Ｊ 、Ｂ、Ｃｅｃｉｌ、 ｅｔ ａｌ ： ”Ａ Ｔｗ
ｏ−Ｃｈｉｐ ＰＣＭＣ０ＤＥＣｆｏｒ Ｐｅｒ−Ｃ
ｈａｎｎｅｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”ｌ５ＳＣＣ
Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐａｐｅ
ｒｓ＋ｐｐ１７６〜１７７（１９７８）。

上述した構成のＤＡ変換器ならびにＡＤ変換器の変換精
度は、電圧分圧回路を構成する抵抗列の比精度により決
定される。

ところが、電圧分圧回路においては、電圧出力を取り出
す端子を持つ抵抗体と電圧出力を取り出す端子を持たな
い抵抗体とが混在すること、ならびに電圧出力を取り出
す端子相互間の間隔が互に異なる多種類の抵抗体が混在
することに起因して、抵抗列の比精度を高めることが従
来困難であった。

そこで、本発明の目的は、抵抗列の比精度を高めて、上
述した種類のＤＡ変換器およびＡＤ変換器の精度向上に
有効な高精度の電圧分圧回路を提供することにある。

本発明では、電圧出力端子を有する第一抵抗値の第一抵
抗体および前記第一抵抗値に対応した所定の第二抵抗値
を有する第二抵抗体を少くとも有する電圧分圧回路にお
いて、前記第二抵抗体を電圧出力および電流出力のいず
れも取り出さない引き出し領域をもつ抵抗体で構成し、
前記引き出し領域の長さを当該引き出し領域の幅と同一
あるいは線幅よりも大きく定め、以って前記第一および
第二抵抗体を所要の分圧特性に応じて適宜に組み合わせ
て高比精度の抵抗列を実現する。

以下に図面に従って本発明の詳細な説明する。

第１図Ａ、ＢおよびＣは、ＤＡ変換器に用いる通常の電
圧分圧回路とその抵抗体の構造の一例を示す。

第１図Ａはその分圧回路の構成を示し、ここで抵抗値２
Ｒの７個の抵抗体Ｒ１，Ｒ２，・・・・・・Ｒ６、Ｒ７
と抵抗値Ｒの９個の抵抗体Ｒ１１゜Ｒ１２，・・・・・
・、Ｒ１７，ＲｌＢ、Ｒ１９によるはしご形抵抗列を形
成し、抵抗Ｒ１１と接地点との間に印加された基準電圧
Ｖｒｅｆをかかるはしご形抵抗列により分圧する。

第１図Ｂは、第１図Ａに示した抵抗値Ｒの抵抗Ｒ１１〜
Ｒ１９のうちの任意のひとつ（例えばＲ１７）を拡大し
たもので、抵抗値Ｒが１６分割されて１６個の電圧出力
端子１〜１６が取り出される。

ただし、接地点に接続された抵抗Ｒ１９からは端子を取
り出さない。

以上の構成により、基準電圧Ｖｒｅｆはいわゆるμｍ２
５５圧伸則に従って分圧され、８個の抵抗Ｒ１１〜Ｒ１
Ｂから取り出された合計１２８個の端子にその出力が現
われる。

この１２８個の電圧出力端子は、ディジタル入力信号に
よって駆動される電圧スイッチに接続される。

第１図Ｃは、第１図Ｂに示した１６分割された抵抗値Ｒ
の抵抗の構造を示す。

この第１図Ｃにおいて、符号２０は拡散層あるいは多結
晶シリコン体あるいは金属薄膜等による抵抗体、３０お
よび４０は抵抗体２０の両端に配設した電極端子を示す
。

端子１から１６までは、１６分割された電圧を取り出す
第１図Ｂにつき上述した電圧出力端子を示し、抵抗体２
０の本体と同一の材料を用いて引き出され、それぞれ同
一の幅Ｗおよび同一の間隔ｄを有する。

ここで、電圧出力端子１〜１６はそれぞれ異なる電圧ス
イッチに接続されるために、長さは同一とならないこと
が多い。

第１図Ａ−Ｃの抵抗網を構成する場合の問題点は、電圧
出力端子を引き出さない抵抗Ｒ１〜Ｒ７の抵抗値２Ｒを
、正確に抵抗Ｒ１１〜Ｒ１９の抵抗値Ｒの２倍とするこ
とにある。

従来この抵抗値２Ｒの抵抗は、第２図に示す形状の抵抗
体、すなわち抵抗体５０の両端に電極６０および７０を
配置した抵抗を用いて構成されていた。

この抵抗体の抵抗値を正確にＲに定めれば、かかる抵抗
体を２つ直列に接続することにより抵抗値２Ｒを得るこ
とができる。

ところが、電圧出力端子を有する抵抗Ｒ１１〜Ｒ１８は
第１図Ｃに示したように多数の引き出し端子１〜１６を
有しているので、これと同一の抵抗値の抵抗体を第２図
の如き形状で構成するためには抵抗体５０の幅あるいは
長さに厳密な補正を加える必要があり、そのために幅あ
るいは長さが第１図Ｃの抵抗体２０とは異なった値とな
る。

しかして、互に異なった寸法を持つ抵抗体間の抵抗値比
精度は、マスク製作工程、ホトエツチング工程および拡
散工程等の製造工程中の条件のばらつきに起因して、大
きな誤差を含むことが多く、これが電圧分圧回路の精度
を制限していた。

そこで、本発明では、上記の欠点を回避するために、例
えば第３図に示す構成の抵抗体を用いる。

第３図において、符号８０は抵抗体を示し、９０および
１００は抵抗体８０の両端に配置した電極を示す。

本発明では抵抗体８０に引き出し領域ａ１〜ａ１６を配
設する。

これら引き出し領域ａ１〜３１６は抵抗体の本体と同一
の材料により構成できる。

引き出し領域ａ１〜ａ１６の各々の長さｌは、幅Ｗと同
一あるいは幅Ｗよりも大きい値とする。

また、これら引き出し領域ａ１〜ａ１６からは電圧出力
ならびに電流出力のいずれも取り出さない。

したがって、これらの引き出し領域ａ１〜ａ１６には回
路や電極は接続されない。

以上の構成のもとに、第３図の抵抗体８０の幅と長さを
第１図Ｃの抵抗体２０と同一にとり、さらに第３図の抵
抗体８０から引き出された領域ａ１〜ａ１６の幅Ｗと間
隔ｄおよび個数を第１図Ｃの抵抗体から引き出された電
圧出力端子１〜１６の幅と間隔および個数にそれぞれ等
しくとる。

これによれば、第３図の抵抗体８０の電極９０と１００
から見込んだ抵抗値は、第１図Ｃにおける抵抗値Ｒに等
しくなる。

したがって、上記の如く構成された第３図の抵抗体を２
つ直列に接続することにより第１図Ｃの抵抗体の抵抗値
Ｒの正確に２倍の抵抗直２Ｒを持つ抵抗体を得ることが
できるため、第１図ａに示す抵抗列の比精度を高くとる
ことができる。

なお、第３図の抵抗体８０の引き出し領域ａ１〜ａ１６
の長さｌを幅Ｗ以上に定める理由は、抵抗を流れる電流
が引き出し領域内にまわり込む場合、そのまわり込みの
範囲が引き出し領域の幅と同程度かそれ以下の距離にほ
とんど限られるからである。

したがって、引き出し領域ａ１〜ａ１６の長さｌを幅Ｗ
以上にとれば、第１図Ｃの抵抗体の電圧出力端子１〜１
６の長さにかかわらずこれと実質的に同一の抵抗値を持
つ抵抗体を構成することができるため、抵抗列の比精度
を高くとることが可能となるものである。

次に、ＤＡ変換器に用いる通常の電圧分圧回路およびそ
の抵抗体の構造の他の例を第４図Ａ、ＢおよびＣに示す
。

第４図Ａはその分圧回路の構成を示し、それぞれ抵抗値
Ｒから２７Ｒまでの２進重み付けされた８個の抵抗体Ｒ
２０，Ｒ２１，・・・・・・、Ｒ２に、・・・・・・、
Ｒ２６，Ｒ２７をこの順序で直列に接続し、抵抗Ｒ２０
の一端を接地点に接続し、抵抗Ｒ２７の一端と接地点と
の間に電圧Ｖｒｅｆを印加し、この抵抗回路により基準
電圧Ｖｒｅｆを分圧する。

第４図Ｂは、第４図Ａに示した抵抗のひとつ（例えばＲ
２ｋ）を拡大したもので、その抵抗値２ｋＲが１６分割
されて１６個の電圧出力端子２１〜３６が取り出される
。

以上の構成により、基準電圧Ｖｒｅｆはμｍ２５５圧伸
則に従って分圧され、２進重み付けされた８個の抵抗Ｒ
２０〜Ｒ２７から取り出された合計１２８個の端子にそ
の出力が現われる。

第４図Ｃは、上記８個の抵抗体Ｒ２０〜Ｒ２７のいずれ
かのひとつについて、その構造を示し、同図において、
符号１１０は拡散層等による抵抗体、１２０および１３
０は抵抗体１１０の両端に配設した電極、および端子２
１〜３６は抵抗体の本体と同一の材料を用いて引き出し
た第４図Ｂにつき上述した電圧出力端子を示す。

次に、第４図Ｃに示した抵抗体の２倍の抵抗値を持つ抵
抗体を本発明にもとづいて構成した一例を第５図に示す
。

第４図Ａに示した８個の抵抗体Ｒ２０〜Ｒ２７のなかで
、たとえば抵抗値２’Ｈの抵抗体を第４図Ｃの構造とな
した場合は、抵抗値２５Ｈの抵抗体の構造は本発明を用
いて第５図に示す構造とするのが好ましい。

第５図において、符号１４０および１５０は互に同一の
形状を持つ抵抗体を示し、これら抵抗体１４０と１５０
とを直列接続する。

更に符号１６０，１７０および１８０はそれぞれ抵抗体
１４０および１５０の両端に配設された電極を示す。

抵抗体１４０からは８個の電圧出力端子４１〜４８が引
き出され、抵抗体１５０からは８個の電圧出力端子４９
〜５６が引き出される。

以上の１６個の電圧出力端子４１〜５６には、電極１７
０と１８０との間の電圧を１６分割した出力が現われる
。

本発明では更に引き出し領域ａ２１〜ａ３６を上述の電
圧出力端子４１〜５６と交互に配設し、これら引き出し
領域ａ２１〜ａ３６の各長さを幅と同一か幅より大きい
値にとる。

ここで、上記弓き出し領域ａ２１〜ａ３６の幅と電圧出
力端子４１〜５６の幅、および引き出し領域ａ２１〜ａ
３６と電圧出力端子４１〜５６との間隔を、それぞれ第
４図Ｃの抵抗体１１０の電圧出力端子２１〜３６の幅お
よび間隔に等しくとる。

それにより、第５図の抵抗体１４０および１５０の電極
１６０と１７０との間の抵抗値および電極１６０と１８
０との間の抵抗値が第４図Ｃにおける電極１２０と１３
０との間の抵抗値と等しくなる。

したがって、第５図の電極１７０と１８０との間の抵抗
値を第４図Ｃにおける抵抗値の正確に２倍に設定するこ
とができ、抵抗列の比精度を高くとることができる。

第６図は、第４図Ｃに示した抵抗体１１０の４倍の抵抗
値を持つ抵抗体を本発明にもとづいて構成した例であり
、第６図において符号１９０は抵抗体を示し、この抵抗
体１９０は４個の電圧出力端子６１〜６４を持つ。

引き出し領域ａ４１〜ａ５２は本発明にもとづくもので
、電圧出力端子６１〜６４の１個に対して４個の割合で
設けるものとする。

符号２００および２１０は抵抗体１９０の両端に配設し
た金属電極を示す。

抵抗体１９０と同一形状を持つ抵抗体は他に３個あり、
これら抵抗体をすべて直列接続する。

符号２２０はかかる他の抵抗体の一部を示す。

ここで、６５は電圧出力端子、ａ５３．ａ５４およびａ
５５は引き出し領域を示す。

上記引き出し領域ａ４１〜ａ５２の幅と電圧出力端子６
１〜６４の幅、および引き出し領域ａ４１〜ａ５２と電
圧出力端子６１〜６４との間隔および引き出し領域ａ４
１〜ａ５２の相互間の間隔を、それぞれ第４図Ｃの抵抗
体１１０の電圧出力端子２１〜３６の幅および間隔に等
しくとれば、第６図の抵抗体１９０の抵抗値が第４図Ｃ
における抵抗体１１０の抵抗値と等しくなる。

したがって、抵抗体１９０およびこれと同一形状の３個
の抵抗体を直列接続することにより、第４図Ｃにおける
抵抗体１１０の抵抗値の正確に４倍の抵抗値を得ること
ができる。

さらに犬きい倍率の抵抗値を得る場合にも、同様の直列
配置により本発明を適用できること勿論である。

第７図は、第４図Ｃに示した抵抗体１１０のよの抵抗値
を持つ抵抗体を本発明にもとづいて構成した例であり、
第４図Ａに示した抵抗体のなかで、たとえば抵抗値２’
Ｈの抵抗体を第４図Ｃの構造となした場合には、抵抗値
２３Ｒの抵抗体の構造は本発明を用いて第７図の構造と
するのが好ましい。

第７図において、符号２３０は第４図Ｃに示した抵抗体
１１０と同一形状の抵抗体であり、この抵抗体１１０は
１６個の電圧出力端子７１〜８６を持つ。

符号２４０は抵抗体２３０の電圧出力端子７１〜８６の
かわりに本発明にもとづく引き出し領域ａ６１〜ａ７６
を設けた抵抗体であり、抵抗体２３０と同一の抵抗値を
持つ。

符号２５０および２６０は抵抗体２３０と２４０とを並
列に接続するように抵抗体２３０および２４０の両端間
に配設した電極であり、これら電極２５０と２６０から
見込んだ抵抗値は、第４図Ｃにおける抵抗値の正確に壺
となり、抵抗列の比精度を高くとることができる。

さらに小さい倍率の抵抗値も同様の並列配置により構成
することができる。

本発明は、以上に述べた実施例にのみ限られるものでは
なく、本発明の思想を逸脱しない範囲で多くの変形が考
えられる。

以上から明らかなように、本発明によれば抵抗列を用い
た電圧分圧回路の精度を著しく向上させることができ、
これを用いたＤＡならびにＡＤ変換器の精度向上に多大
の貢献をなすものである。

なお、本発明の電圧分圧回路は上述したＤＡならびにＡ
Ｄ変換器の場合にのみ適用可能なものではなく、各種用
途の電圧分圧回路として使用でき、その分圧精度を高め
ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ、ＢおよびＣは通常の電圧分圧回路の一例のそ
れぞれ回路図、その一部抵抗体の回路図およびかかる抵
抗体の構造を示す線図、第２図は第１図Ａに示した他の
抵抗体の構造を示す線図、第３図は本発明電圧分圧回路
で用いる抵抗体の構造の一例を示す線図、第４図Ａ、Ｂ
およびＣは通常の電圧分圧回路の他の例のそれぞれ回路
図、その一部抵抗体の回路図およびかかる抵抗体の構造
を示す線図、第５図は本発明電圧分圧回路で用いる抵抗
体の構造の他の例を示す線図、第６図および第７図は本
発明電圧分圧回路における抵抗体の構造の更に他の二側
を示す線図である。 Ｒ１−Ｒ７，Ｒ１１〜Ｒ１９，Ｒ２０〜Ｒ２７・・・・
・・抵抗、１〜１６．２１〜３−６ 、４１〜５６゜６
１〜６５．７１〜８６・・・・・・電圧出力端子、ａ１
〜ａ１６．・ａ２１〜ａ３６．ａ４１〜ａ５５゜ａ６１
〜ａ７６・・・・・・引き出し領域、２０．５０゜８０
．１１０，１４０，１５０，１９０，２２０゜２３０．
２４０・・・・・・抵抗体、３０，４０，６０゜７０．
９０，１００，１２０，１３０，１６０゜１７０．１８
０，２００，２１０，２５０，２６０・・・・・・電極
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電圧出力端子を有する第一抵抗値の第一抵抗体およ
   び前記第一抵抗値に対応した所定の第二抵抗値を有する
   第二抵抗体を少くとも有する電圧分圧回路において、前
   記第二抵抗体を電圧出力および電流出力のいずれも取り
   出さない引き出し領域をもつ抵抗体で構成し、前記引き
   出し領域の長さを当該引き出し領域の幅と同一あるいは
   線幅よりも大きく定めたことを特徴とする電圧分圧回路
   。