JPS59154820A - D/a変換器 - Google Patents

D/a変換器

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JPS59154820A
JPS59154820A JP2985483A JP2985483A JPS59154820A JP S59154820 A JPS59154820 A JP S59154820A JP 2985483 A JP2985483 A JP 2985483A JP 2985483 A JP2985483 A JP 2985483A JP S59154820 A JPS59154820 A JP S59154820A
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JP
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voltage
switch
capacitor
output
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JP2985483A
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Makoto Imamura
誠 今村
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Hokushin Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/66Digital/analogue converters

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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は電荷再分布形D/A変換器の改良に関するもの
である。
〔従来技術〕
第1図は従来の電荷再分布形D/A変換器の例を示す電
気回路図である。容量の等しい2つのキャパシタC11
,C12を初めは放電式せておく。まず全スイッチを開
き、LSBから変換を始める。ILsBの状態d1−1
のときスイッチ812を瞬間的に閉じてキャパシタC1
lを基準電圧vRまで充電する0d1=[lのときはス
イッチ813を閉じる。次にスイッチS11だけを瞬間
的に閉じて、電荷を再分布させる。
このときキャパシタC1l、 C12の端子電圧Vll
(1)。
V12 (1)はd1vR12となる。続いて、LSB
の一つ上のビットの状態d2によってスイッチ812か
813を瞬間的に閉じる。その後スイッチ811だけを
閉じて電荷を再分布させると、キャパシタC1l、 C
’12の端子電圧Vll(2)、 V12(2)は次の
ようになる。
Vll(2)−V12(2)”T’ (d2+ Tdl
)VR(Q上記のような動作を繰返し行なうと、k回目
の電荷再分布の終了後にキャパシタC1l、 C12の
端子電圧Vll(K)、 V12(K)は、 となり、kビットのD/A変換が終わる。このにビット
のA/D ffi換出力出力ッファ1.サンプル・ホー
ルド回路2を介して外部へ出力でれる。
上記のよりなり/A変換器は電荷再分布用キャノくシタ
2個とアナログ・スイッチを中心として構成され、構成
が簡単でIC化に向くが、バッファ1やサンプル・ホー
ルド回路2のオフセットがおよびゲイン特性出力精度に
影響するという欠点を有する。
〔目的〕
本発明は上記の問題点を解消するためになされたもので
、バッファなどのオフセットおよびゲイン特性が出力精
度に影響しない、IC化に向いた電荷再分布形D/A変
換器を実現することを目的としている。
(5) 〔概要〕 上記の目的を達成するために本発明の第1の要旨とする
ところは、一端で接続する第1と第2のキャパシタと、
この第1と第2のキャパシタの接続点にその入力端子が
接続する反転増幅器と、前記回路の接続状態をスイッチ
を用いて切換えるスイッチ手段とを備え、このスイッチ
手段は1ビツトごとの2値入力データに対応した定電圧
を保持する前記第1のキャパシタとコモン電圧または前
回の変換電圧を保持する前記第2のキャパシタとを互い
に並列に接続することにより電荷を再分布嘔せて生じる
電圧を変換電圧として、前記2値人カデータのビット数
に対応する回数だけ上記の動作を繰返した後生じる前記
変換電圧を前記反転増幅器を介して前記2値入力データ
に対応するD/A変換出力として得る回路構成となるよ
うに接続することを特徴とするI)/A変換器に存する
本発明の第2の要旨とするところは、下記の0)のよう
に構成した1ピツ) D/A変換回路を入力データのビ
ット数に対応した敷用いて前段の出力室(4) 圧を次段の入力電圧として縦続接続し、最終段の出力電
圧から前記入力データに対応したD/A ffi換出力
出力るようにしたことを特徴とするD/A変換器に存す
る。
(イ)一端で接続する第1と第2のキャパシタと、この
第1と第2のキャパシタの接続点にその入力端子が接続
する反転増幅器と、上記回路の接続状態をスイッチを用
いて切換えるスイッチ手段とを備え、前記スイッチ手段
は対応するビットの2値入力データに対応した定電圧を
保持する前記第1のキャパシタとコモン電圧または前段
からの出力電圧を保持する前記第2のキャパシタとを互
いに並列に接続することによシミ荷を再分布させて生じ
る電圧を前記反転増幅器を介して出力電圧として得る回
路構成となるように接続する1ピツ) D/A変換回路
〔実施例の説明〕
以下図面を用いて本発明を説明する。
第2図は本発明に係るD/A変換回路の実施例の主要部
を示す電気回路図である。主回路20において、21は
基準電圧vRが加えられる基準入力端子、821はこの
基準入力端子21にその一端が接続するスイッチ、C2
1はこのスイッチS21.の他端にその一端が接続する
キャパシタ、S22はこのキヤ、くシタC21の前記一
端にその一端が接続しその他端がコモンに接続するスイ
ッチ、22はコモン電圧(LSB以外の縦続接続の場合
は前段からの変換出力)が加わる入力端子、823はこ
の入力端子22にその一端が接続するスイッチ、C22
はこのスイッチ接続し、その他端が前記キャパシタC2
2の前記一端と接続するスイッチ、23はその入力端子
に前記キャパシタC21およびC22の他端が接続する
反転増幅器で例えばインバータがどの簡単なもの、82
5はその一端がこの反転増幅器23の出力端子に接続し
その他端が前記反転増幅器の前記入力端子に接続するス
イッチ、24は前記反転増幅器23の出力端子が接続す
る変換出力端子、25はこの変換出力端子24からの変
換出力Vに関連する信号FB(vAそのものまたはサン
プル・ホールド回路を介した信号)を帰還して加える帰
還入力端子、826はこのその一端が帰還入力端子25
に接続し他端が前記キャパシタC22の前記一端に接続
するスイッチである。26は外部からのクロックおよび
2値入力データd□〜dnにもとづいて、上記主回路の
スイッチ手段を形成する各スイッチの制御信号を発生す
る制御回路でbる。
第5図はこのような構成のD/A変換回路を1ビット分
D/A変換動作させる場合の模様を示す動作説明図であ
る。以下第3図(4)〜(C)にもとづいて各動作ステ
ップを説明する。
オフセット(またはしきい電圧)vTに保つ。変換しよ
うとするlビット目のデータ人力d1が1のときはスイ
ッチ821をd1=0のときはスイッチ822をONと
してキャパシタC21の端子間W圧■ →1電工 vl−VRdi −VT (7) に充電する。入力データがLSBの場合(1−1)はス
イッチ823をONとしてキャパシタC22の端子間電
圧v2を v2“−VT に充電する。入力データがLSBでない場合(1≠1)
、循環形の場合はスイッチ823がオープンとなり、キ
ャパシタC22は前回(循環式)%式% を保持したままとなシ、縦続形の場合にはスイッチ82
3をオンとして同じ値の前段の変換結果をキャパシタC
22に保持する0 ■) 電荷再分布 次にスイッチ824.825をオンとして(4)でキャ
ノ(シタC21,C22に保持した電荷を再分布させる
再分布後のキャパシタC21,C22の端子電圧すなわ
ち変換電圧Voiは、 となる。キャパシタC21と022の値はほぼ等しく 
8 ) くとってめるので(1)式は、 Voi = T (VRdi+ Voi−1)    
      (2)と々る。(2)式は電荷再分布形D
/A変換の一般式を1表わしている。循環形の場合には
このときのvmVoi−VTがキャパシタC22に保持
されたまま次のビット変換に用いられる。
C)変換出力 これは縦続形の場合で、スイッチ826をONとして上
記の変換電圧Voiを、バッフ丁として反転増幅器23
を介して出力電圧Vとして出力し、次段の入力V、とな
る。
第4図は本発明の一実施例を示すブロック図で上記のよ
うな構成の主回路20を用いて循環形のD/A変換器を
構成したものである。41は基準電圧が加わる基準入力
端子、20は前記主回路で入力端子がコモンに接続して
いる。前記主回路20からの変換出力はスイッチS42
.キャパシタC42,バッフ丁421(ソース・フォロ
ワなどの簡単なものでよい)で構成式れる周知のサンプ
ル・ホールド回路42に加えられる。前記サンプル・ホ
ールド回路42からの出力は前記主回路20へ帰還入力
FBとして帰還されるとともに、出力端子43を介して
出力される。44は外部からのクロックとデータ入力に
もとづいて上記の主回路20およびサンプル・ホールド
回路の各スイッチへ送る制御信号を発生する制御回路で
ある。
本回路の動作を次に述べる。第3図の動作ステップ(4
)から(B)までを入力データd□〜dnのビット数に
対応した回数(この場合はn回)繰り返した後得られる
変換出力vAは、サンプル・ホールド回路42を介して
、nビットのデータ入力に対応したD/A変換出力とし
て出力される。
第5図は本発明の@2の実施例を示すブロック図で前記
の主回路20を用いて縦続形のD/A変換器を構成した
ものである。51は基準電圧が加わる基準入力端子、2
0は前記主回路で、前記基準入力端子51からの基準電
圧Vが各段に加えられ、各段の出力電圧Vが次段の入力
電圧V工となって複数(デ−タ入力のbピット数n)縦
続接続されている。
n段目(最終段)の主回路20からの出力電圧vAはス
イッチ852 、、キャパシタC52,バッファ521
 (ソース・フォロワなどの簡単なものでよい)で構成
される周知のサンプル・ホールド回路52に加えれると
ともに、出力端子53を介して出力される。
54は各入力データd□〜dnの各ビット毎に異なる遅
れを生じさせる遅れ回路、55はこの遅れ回路54を介
して加えられる入力データd□〜dnおよびクロックを
入力して上記各回路のスイッチの制御信号を発生する制
御回路である。
本回路の動作を次に述べる。各段の主回路は第3図の動
作ステップ(4)から(C)を行なうことによシ得られ
る変換出力vAを次段の入力V工として順次変換してゆ
く。最終段(n段目)の主回路20の動作ステップが(
C)(第3図)のときサンプルホールド回路52を介し
て、nビットの入力データに対応したD/A変換出力V
oを得ることができる(このときは第3図(C)におけ
る点Hの部分にサンプル・ホー(11) ルド回路52が挿入された状態になる)。
上記のような構成のD/A変換器では反転増幅器のオフ
セット(またはしきい電圧)およびゲイン特性は原理的
に出力精度に影響しないので、インバータのように簡単
なものを用いることができる。
また各サンプル・ホールド回路はループの中に入ってく
るので、そのバッフ丁(421,521)はソース・フ
ォロワなどの簡単なものでよい。また高精度部品が不用
なのでIC化にも向いている。
第4図の循環形はビット数の拡張が動作の繰返し回数を
増すだけで容易に行う為ことができ、構成が簡単という
特長を有し、第5図の縦続形は構成は若干複雑となるが
、サンプル・レートヲ(循環形に比べ約n倍)高くでき
るという利点を有する。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、バッフ丁などのオフ
セットおよびゲイン特性が出力精度に影響しない、IC
化に向いた電荷再分布形D/A変換器を簡単な構成で実
現できる。
(12)
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の電荷再分布形D/A変換器の1例を示す
電気回路図、第2図は本発明の実施例の主要部を示す電
気回路図、第3図は第2図の回路の動作を説明するため
の動作説明図、第4図は本発明の一実施例を示すブロッ
ク図、第5図は本発明の第2の実施例を示すブロック図
である。 23・・・反転増幅器、C21,C22・・・キャパシ
タ、521−826.842.852−・・スイッチ、
d1〜dn・・・2値入カデータ、Voi−0,Voi
・・・変換電圧、n・・・入力データのビット数、■・
・・出力電圧、■・・・入力電圧。 A       I

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一端で接続する第1と第2のキャパシタと、この
    第1と第2のキャパシタの接続点にその入力端子が接続
    する反転増幅器と、上記回路の接続状態をスイッチを用
    いて切換えるスイッチ手記第1のキャパシタとコモン電
    圧または前回の変換電圧を保持する前記第2のキャパシ
    タとを互いに並列に接続することにより電荷を再分布さ
    せて生じる電圧を変換電圧として、前記2値入力データ
    のピット数に対応する回数だけ上記の動作を繰返した後
    生じる前記変換電圧を前記反転増幅器を介して前記2値
    入力データに対応するD/A変換出力として得る回路構
    成となるように接続することを特徴とするD/A変換器
  2. (2)下記のけ)のように構成した1ピツ) D/A変
    換回路を入力データのビット数に対応した数州いて前段
    の出力電圧を次段の久方電圧として縦続接続し、最終段
    の出力電圧から前記入力データに対応したD/A変換出
    力を得るようにしたことを特徴とするD/A変換器。 (イ) 一端で接続する第1と第2のキャパシタと、こ
    の第1と第2のキャパシタの接続点にその入力端子が接
    続する反転増幅器と、上記回路の接続状態をスイッチを
    用いて切換えろスイッチ手段とを備え、前記スイッチ手
    段は対応するビットの2値入力データに対応した定電圧
    を保持する前記第1のキャパシタとコモン電圧または前
    段からの出力電圧を保持する前記第2のキャパシタとを
    互いに並列に接続することによシミ荷を再分布させて生
    じる電圧を前記反転増幅器を介して出力電圧として得る
    回路構成となるように接続する1ビットD/A変換回路
JP2985483A 1983-02-24 1983-02-24 D/a変換器 Granted JPS59154820A (ja)

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