JPS60146511A - 高速乗算デジタル・アナログ変換器 - Google Patents

高速乗算デジタル・アナログ変換器

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JPS60146511A
JPS60146511A JP59264374A JP26437484A JPS60146511A JP S60146511 A JPS60146511 A JP S60146511A JP 59264374 A JP59264374 A JP 59264374A JP 26437484 A JP26437484 A JP 26437484A JP S60146511 A JPS60146511 A JP S60146511A
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transistors
transistor
voltage
current
digital
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JP59264374A
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リチヤード・ダブリユ・ストールカムプ
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Tektronix Inc
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  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Control Of Amplification And Gain Control (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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアナログ入力信号に対する利得をデジタル入力
信号で制御する増巾器、即ちアナログ入力信号とデジタ
ル入力信号の積に対応するアナログ出力信号を発生する
高速乗算デジタル・アナログ変換器に関する。
〔従来の技術及び問題点〕
従来の高速乗算デジタル・アナログ(D/A)変換器で
は、入力信号の真の零値が出力信号の真の零にならなか
った。よって、直流オフセットを変更することなく増巾
器の利得を変更できなかった。カラーCRTの自動コン
バージェンス回路の場合、例えばスクリーンをブランク
し、変更し、そして再表示すべきでないように、これら
変更は実時間で行なわなければならないので、直流オフ
セットを変更することなく増巾器の利得を変更をできな
いことは特に問題であった。なお、自動コンバージェン
ス回路では3つのカラー・ビームを動的に変更して表示
を行なっている。
一般に、作来の乗算D/A変換器は、自動コンバージェ
ンス回路に適用できる程高速ではなく、また真の零入力
により真の零出力を発生できなかった。よつ【、直流オ
フセットを変化せずに利得を変化できず、また所望の変
更を充分高速に行なえなかったので、表示の変更中、こ
の表示の品質が低下した。これは表示が高速になるに従
い、一層問題化した。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明によれ
ば、例えば8ビツトのデジタル・ワードが4象限乗算器
(米国特許第3,689,752号のキルバートのゲイ
ン・セルに類似)を制御する。
交流入力が零のとき、この8ビツトのデジタル・ワード
を変更して利得を変化させる。本発明においては、真の
零入力が真の零出力を発生するので、出力の直流オフセ
ットは変化しない。
また、差動入力電圧を差動電流に変換するが、この差動
電流は、差動出力信号を発生する高速4象限乗算器の入
力である。直流オフセット及び乗算器の利得は、8ビツ
トのデジタル・ワードに応答するD/A変換回路及び基
準電流により独立に制御する。また、この実施例ではア
ナログ・スループット速度がD/A変換器の速度と独立
しているので、アナログ・スループットの速度を改心す
る。
〔実施例〕
図は本発明の好適な一実施例による乗算D/A変換器の
回路図である。ダイオード(115)のカソードの電圧
と抵抗器(105)及び(107)を夫々流れる電流に
よりトランジスタ(113)及び(iii)をバイアス
する。
ダイオード(115)は、抵抗器(105)及び(10
7)の電圧降下を一定にして、トランジスタ(111)
及び(113)のエミッタ・ベース接合の温度補償を行
なう。よってトランジスタ(113)及び(111)の
エミッタを流れる電流はつり合っているので、トランジ
スタ(111)及び(113)のエミッタ・ベース接合
のつり合いの範囲内で、高精度の温度補償を行なえる。
更に、トランジスタ(111)及び(113)のベース
・エミッタ接合電圧がつり合うようにこれらトランジス
タを選択する。
トランジスタ(113)及び(tii)には本質的に同
じ電流が流れるので、トランジスタ(119)及び(1
23)にて本質的に同じ電流が流れる。トランジスタ(
119)及び(123)のエミッタ・ベース接合もつり
合っている。
トランジスタ(123)及び(119)からの電流をダ
イオード接合としてのダイオード(125)及び(12
9)に夫々供給する。これら電流は等しいので、これら
ダイオードの電圧降下も等しい。よって、トランジスタ
(133)及び(153)のベースに供給されるライン
(134)の電圧は、トランジスタ(137)及び(1
51)のベースに供給されるライン(13のの電圧に等
しい。トランジスタ(133) 、(137) 、 (
151)及び(153)はつり合っており、抵抗器(1
35)及び(159)を流れる電流が等しく、トランジ
スタ(133)及び(137)のエミッタ接合の電圧並
びにトランジスタ(151)及び(153)のエミッタ
接合の電圧も等しい。よって、ライン(163)の信号
十OUT及びライン(165)の信号−0UT間の差動
電圧は零である。°トランジスタ(133) 、 (1
37) 、 (151)及び(153)は抵抗器(13
5)及び(159)と共にギルバートのゲイン・セルを
構成する。
ライン(101)の信号十IN及びライン(109)の
信号−IN間の差動電圧により、ライン(163)の信
号+OUT及びライン(165)の信号−007間に比
例差動出力電圧が生じる。ライン(ioi)の信号十I
N及びライン(109)の信号−IN間の差動電圧が零
ならば、ライン(163)の信号+OUT及びライ:y
 (165)の信号−0UT間の差動電圧も零である。
これは、ライン(146)及び(147)に流れるD/
A変換回路(DAC) (145)からの出力電流を無
視している。ライン(146)及び(147)に流れる
電流はライン(163)及び(165)の信号の直流電
圧オフセット値を制御するが、これら2信号間の差動電
圧を変化させない。
トランジスタ(119)及び(123)が等しい電流を
発生し、ダイオード(125)及び(129)がつり合
っている限リ、ライン(163)及び(165)の夫々
の信号+OUT及び−0UTの差動出力電圧は零なので
、ダイオード(125)及び(129)の電圧降下は等
しい。よって、トランジスタ(133) 、(137)
 、 (151)及び(153)のペースはこれら等し
い電圧になる。トランジスタ(137)及び(151)
のペースの電圧がトランジスタ(133)及び(153
)のペースの電圧に等しければ、抵抗器(135)及び
(159)を流れる電流も等しく、ライン(163)及
び(165)の電圧も等しい。これは、ライン(146
)及び(147)を流れるD/A変換回路(145)か
らの電流に関係がない。これは、ライン(147)の任
意の電流変化がトランジスタ(151)及び(153)
のコレクタに等しく反映するからである。同様に、ライ
ン(146)の任意の電流変化がトランジスタ(133
)及び(137)のコレクタに等しく反映する。この相
補的構成により同相電圧は変化しないが、ライン(16
3)及び(165)の両電圧信号十OUT及び−0UT
用の直流出力電圧は、ライン(14の及び(147)の
D/A変換回路(145)からの電流のシフトに応じて
正又は負方向に一緒に変化する。
しかし、ライン(163)及び(165)の信号間の差
動電圧は変化しない。
D/A変換回路(145) (例えばアナログ・ディバ
イスズ社のAD1408型IC)は相補電流源D/A変
換回路である。ライン(147)に結合したマイナス←
)出力から電流が減ると、ライy (146)に結合し
たプラス(→出力に同じ量の電流が増える。同様にライ
ン(146)に結合したプラス出力からの電流出力が減
ると、ライン(147)に結合したマイナス出力に対応
した電流が増える。即ち、ライ2 (146)及び(1
47)の電流の和はD/A変換回路(145)の入力基
準電流に常に等しく、バス(149)を介して入力する
データ・ワードによりライン(14の及び(147)へ
の電流の分配を決める。D/A変換回路(145)の+
REF及び−R−EF端子に接続された抵抗器(139
)及び(141)の値とバス電圧子■とにより、D/A
変換回路(145)の分配する基準電流が決まる。トラ
ンジスタ(133)及び(151)のコレクタを共通接
続すると共に、トランジスタ(137)及び(153)
の;レクタも共通接続しているので、抵抗器(135)
及び(159)に流れる電流の和は変化しない。抵抗器
(153)を流れる電流の減少分は同時にトランジスタ
(137)を流れる電流増加分と一致するので、抵抗器
(159)を流れる正味の電流は変化しない。同様に、
トランジスタ(133)及び(151)のコレクタの結
合により、ライン(146)及び(147)の平衡した
電流変化にもかかわらず、抵抗器(135)に流れる電
流が相対的一定値に保たれる。更に、電圧+IN及び−
工Nの値、並びにライン(146)及び(147)に分
配される基準電流に関係なく、抵抗器(135)及び(
159)の電流の和を一定に維持する。
ラインQol)及び(109)の信号子IN及び−IN
間の差動電圧が変化すると、トランジスタ(119)及
び(123)のエミッタ電圧が比例して変化する。
ライン(101)の電圧子INが変化してライン(10
9)の電圧−INよりも負になると、トランジスタ(1
11)を流れる電流の一部は、抵抗器(117)、トラ
ンジスタ(123)及びダイオード(125)を介して
流れるので、少ない電流がダイオード(129)に流れ
る。ダイオード(125)及び(129)を流れる電流
の変化により、トランジスタ(137)及び(151)
のペース電圧が下り、トランジスタ(133)及び(1
53)のベース電圧が対応して上る。よって、トランジ
スタ(133) 、 (137) 、(151)及び(
153)を流れる電流は差動的に変化し、抵抗器(13
5)及び(159)に差動電流を流す。よって、ライン
(101)及び(109)の電圧信号子IN及び−IN
間の差動変化に応答して、ライン(163)及び(16
5)の夫々の電圧信号+OUT及び−0UTも差動的に
変化する。ダイオード(125)及び(129)並びに
ライン(146)及び(147)に流れる電流がそれら
の相対値を維持する限り、ライン(163)及び(16
5)の夫々の電圧信号子OUT及び−OUTも比例した
相対値を維持する。
代表的なり/A変換回路(145)は2nのデジタル・
ワードを受け、基準電流をライン(146)及び(14
7)間に分配するのを制御する。ライン(146)及び
(147)間の基準電流の分配が等しくなければ、差動
トランジスタ対(133) −(137)及び(151
) −(153)の一方が他方よりも大きな電流を扱う
。例えば I 146 = 2 I 147 (1)ならば、トラ
ンジスタ(133)及び(137)に流れる総電流は、
トランジスタ(151)及び(153)に流れる総電流
の2倍である。ダイオード(125)及び(129)の
アノ−ド電圧が等しければ、電流I 146及びI 1
47の変化により、ライン(163)及び(165)の
信号+OUT及び−〇−UTの直流オフセット電圧のみ
が変化し、ライン(163)及び(165)間の差動電
圧は零であり、トランジスタ対(133) −(137
)及び(151) =(153)の各トランジスタは夫
々電流1146及び1147の50%を通す。
よって、抵抗器(135)及び(159)を流れる電流
は次のようになる。
lR135=IR159=0.51146+0.511
47=1.51147 (2)なお、I 146 =2
 I 147なのでIREF=31147である。
また I 146 = 0.5 I 147 (31ならば lR135= lR159苫0.51146+0.51
147:0.751147 (4)であり、IREF=
1.5 I 147となる。
しかし、D/A変換回路(145)の出力電流が(1)
式の如く分配しなから差動電圧をライン(101)及び
(109)に供給すると、異なる結果になる。ライン(
101)及び(109)に供給された差動電圧が、各ト
ランジスタ対の75%の電流をトランジスタ(133)
及び(153)に流すと仮定すると、 lR136言0.75 I 146 +0.25 I 
147ミ0.75X21147+0.251147:1
.751147 (5)また lR159ミ0.251146+0.751147ご0
.25X21147+0.751147=1.2511
47 (6)となる。ここでI 147 ”’ 2 I
 147である。
代りにI 146 = 0.5 I 147とすると、
lR13!1 =0.625 I 147 (7]lR
159ご0.875 I 147 (8)となる。最後
に、上述したライン(101)及び(109)の差動電
圧極性を反転すると、I 146 = 2 I 147
でlR135≧i、 25 I 147 (9)IRl
ssご1.75 I 147 となる。またI 146 =0.5 I 147でlR
135言0.875 I 14t、 QO)■RIgG
≧0.6251147 となる。
よって、ライン(146)及び(147)の電流分配又
は差動入力電圧の極性を反転することにより、ライン(
163)及び(165)の出力に反対の効果が現われ、
4象限乗算効果が得られる。
トランジスタの指数又は対数特性により、この回路では
乗算を行なっている。トランジスタ対(133) −(
137)及び(151) −(153)の各々において
、電流■146又は1147が変化すると、差動ベース
電圧入力に応答して発生する差動出力が、電流工146
又は工147に比例して乗算される。トランジスタ対(
133)−(137)及び(151) −(153)の
各コレクタの交差結合により、4象限乗算を行なう。即
ち、種々の電流の対数の和により乗算を行なう。
〔発明の効果〕
上述の如く本発明によれば、D/A変換回路(145)
からの差動電流を第1及び第2トランジスタ(133)
及び(137)のエミッタの共通接続点並びに第3及び
第4トランジスタ(151)及び(153)のエミッタ
の共通接続点に供給しているので、デジタル入力信号の
値を変化させてアナログ入力信号に対する利得を変化さ
せても、アナログ出力信号の直流オフセットが変化する
ことがない。またアナログ・スループットはD/A変換
回路と独立しているので、このアナログ・スループット
の速度を改善できる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の好適な一実施例の回路図である。 図において、(125)及び(129)はダイオード接
合、(133) 、(137) 、 (151)及び(
153)はトランジスタ、(145)はデジタル・アナ
ログ変換回路である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. エミッタが共通接続された第1及び第2トランジスタと
    、ベースが上記第2トランジスタのベースに接続されコ
    レクタが上記第1トランジスタのコレクタに接続された
    第3トランジスタと、エミッタが上記第3トランジスタ
    のエミッタに接続されベースが上記第1トランジスタの
    ベースに接続されコレクタが上記第2トランジスタのコ
    レクタに接続された第4トランジスタと、上記第1及び
    第2トランジスタのベースに夫々接続された第1及び第
    2ダイオード接合と、上記第1及び第2トランジスタの
    エミッタの共通接続点並びに上記第3及び第4トランジ
    スタのエミッタの共通接続点にデジタル入力信号に応じ
    た差動電流を供給するデジタル・アナログ変換回路と、
    上記第1及び第4トランジスタのベースの共通接続点並
    びに上記第2及び第3トランジスタのベースの共通接続
    点にアナログ入力信号に応じた差動電流を供給する手段
    とを具え、上記第1及び第3トランジスタのコレクタの
    共通接続点並びに上記第2及び第4トランジスタのコレ
    クタの共通接続点からアナログ出力信号を得ることを特
    徴とする高速乗算デジタル・アナログ変換器。
JP59264374A 1983-12-14 1984-12-14 高速乗算デジタル・アナログ変換器 Granted JPS60146511A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/561,400 US4563670A (en) 1983-12-14 1983-12-14 High speed multiplying digital to analog converter
US561400 1990-08-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60146511A true JPS60146511A (ja) 1985-08-02
JPH03925B2 JPH03925B2 (ja) 1991-01-09

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ID=24241796

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JP59264374A Granted JPS60146511A (ja) 1983-12-14 1984-12-14 高速乗算デジタル・アナログ変換器

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US (1) US4563670A (ja)
EP (1) EP0145976A3 (ja)
JP (1) JPS60146511A (ja)
CA (1) CA1258535A (ja)

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