JPS6017260B2 - Digital to analog converter - Google Patents
Digital to analog converterInfo
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- JPS6017260B2 JPS6017260B2 JP13296478A JP13296478A JPS6017260B2 JP S6017260 B2 JPS6017260 B2 JP S6017260B2 JP 13296478 A JP13296478 A JP 13296478A JP 13296478 A JP13296478 A JP 13296478A JP S6017260 B2 JPS6017260 B2 JP S6017260B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、デジタル信号をアナログ信号に変換するデジ
タル・アナログ変換器に関し、特に、多数ビットのデジ
タル信号を処理でき1チップの半導体基板上に多数の抵
抗を配置し得るポテンショメータ形のデジタル・アナロ
グ変換器に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a digital-to-analog converter that converts a digital signal into an analog signal, and in particular, it is capable of processing a multi-bit digital signal and is capable of disposing a large number of resistors on a single chip semiconductor substrate. It relates to a potentiometer-type digital-to-analog converter.
デジタル・アナログ変換器(以TDA変換器という。)
には、‘11積分形、‘212進加重加算形、‘31ポ
テンショメータ形、の3種類が広く知られている。ここ
で‘1}の積分形は、デジタル値に対応した個数のパル
スを積分してアナログ信号を得るものであり、簡単では
あるが、扱える数値が少なく、精度を高くとれず、また
低速である。次に、‘2ーの2進加重加算形は、2進化
符号で表わされたデジタル値を、それぞれの桁毎に電気
的なアナログ量(電流、電荷、電圧等)に変換してこれ
らを加算することにより、上記デジタル値に対応するア
ナログ値を得るものであり、各桁毎のアナログ量は2進
数に応じて重みづけされている。Digital to analog converter (hereinafter referred to as TDA converter)
There are three widely known types: '11 integral type, '21 binary weighted addition type, and '31 potentiometer type. Here, the integral type '1} obtains an analog signal by integrating the number of pulses corresponding to the digital value, and although it is simple, it can handle only a few numbers, cannot achieve high precision, and is slow. . Next, the '2-binary weighted addition type converts the digital value represented by the binary code into electrical analog quantities (current, charge, voltage, etc.) for each digit. By adding, an analog value corresponding to the digital value is obtained, and the analog amount for each digit is weighted according to the binary number.
また、変換の際の応答速度は遠い。第1図は、このよう
な2進加重加算形のDA変換器51を示すものであり、
入力端子52。〜52m‐,に供給されるmビットのデ
ジタル入力Do〜Dm‐,に対応して、m個の抵抗53
。 〜53m‐,が設けられている。定電圧源58によ
り各抵抗53。〜53m‐,には一定の電圧Erが印加
されているため、これらの抵抗53。〜53m‐,を流
れ得る電流はそれぞれの抵抗値のみによって定まる。こ
こでこれらの抵抗値を、抵抗53。から順次R,R/2
,R/4・・・と1/2倍してゆくと、抵抗53m−,
が2‐肘IRとなり、これらの抵抗53。 〜53m−
,を流れる電流は順次2倍され、2進数に応じた重みづ
けがなされる。これらの抵抗53o〜53m‐,はそれ
ぞれスイッチ54。〜54m‐,を介して共通接続され
、オベアンプ55の負側入力端子に接続されている。ス
イッチ54o〜54m‐,は、それぞれ上記mビットの
デジタル信号の各桁の値Do〜Dm‐,に対応して、「
1」のときON、「0」のときOFF動作するものであ
り、オベアンプ55の負側入力端子に供V給される電流
iは、となる。したがって、デジタル値に対応したアナ
ログ量としての電流iが得られる。オベアンプ55では
、この電流iを電圧Vに変換する。このオベアンプ55
に接続された負帰還抵抗66の抵抗値をrとするとき、
出力端子57に得られる電圧Vは、V=−lr
………■となって、電流iとりニアな関係
にある。Also, the response speed during conversion is long. FIG. 1 shows such a binary weighted addition type DA converter 51.
Input terminal 52. m resistors 53 corresponding to m-bit digital inputs Do~Dm-, supplied to ~52m-,
. ~53m-, is provided. Each resistor 53 is connected by a constant voltage source 58. ~53m-, since a constant voltage Er is applied to these resistors 53. ~53m-, the current that can flow through them is determined only by their respective resistance values. Here, these resistance values are resistor 53. R, R/2 sequentially from
, R/4... and multiplying by 1/2, the resistance becomes 53m-,
becomes 2-elbow IR, and these resistances are 53. ~53m-
, are sequentially doubled and weighted according to the binary number. Each of these resistors 53o to 53m is a switch 54. .about.54m-, and are connected to the negative side input terminal of the oven amplifier 55. The switches 54o to 54m-, respectively correspond to the values Do to Dm- of each digit of the m-bit digital signal, respectively.
The current i supplied to the negative side input terminal of the obeamp 55 is as follows. Therefore, a current i is obtained as an analog quantity corresponding to a digital value. The obeamp 55 converts this current i into a voltage V. This obeamp 55
When the resistance value of the negative feedback resistor 66 connected to is r,
The voltage V obtained at the output terminal 57 is V=-lr
......■, and there is a near relationship with the current i.
次に、第2図は、R−班ラダー形と称される2進加重加
算形のDA変換器61を示しており、入力端子62。Next, FIG. 2 shows a binary weighted addition type DA converter 61 called an R-group ladder type, and has an input terminal 62.
〜62m‐,に供給されたmビットのデジタル入力Do
〜Dm‐,をアナログ変換する場合には、抵抗値Rの抵
抗63をm−1個と、抵抗値次の抵抗64をm十1個と
を用いている。これは、派の抵抗64を2個並列接続す
ることにより抵抗値がRとなり、これにRの抵抗63を
直列接続して抵抗値を畑とし、以下順次狐の抵抗64を
並列接続し、Rの抵抗63を直列接続し、・・…・、駅
の抵抗64を並列接続して、ラダー形抵抗マトリクスを
構成する。この抵抗マトリクス全体の抵抗値はRとなり
、これに電圧Erの定電圧源68を接続すれば、m個の
次の抵抗64m−,〜640腕れる電流が、2−2‐雫
、2−2‐重R、‐‐‐、2−m‐事と地、残りの狐抵
抗値64′‘ま64。m-bit digital input Do supplied to ~62m-,
.about.Dm-,, m-1 resistors 63 having a resistance value R and m11 resistors 64 having a resistance value R are used. This is done by connecting two resistors 64 in parallel to obtain a resistance value of R, then connecting a resistor 63 in series to this to set the resistance value, and then sequentially connecting fox resistors 64 in parallel to obtain R. The resistors 63 of the stations are connected in series, and the resistors 64 of the stations are connected in parallel to form a ladder resistance matrix. The resistance value of the entire resistance matrix is R, and if a constant voltage source 68 of voltage Er is connected to this, the current flowing through the m next resistors 64m-, ~640, is 2-2-drops, 2-2-drops, 2-2 - Heavy R, ---, 2-m-The remaining fox resistance value is 64'' or 64.
と等しく2‐m・事となる。さらに上記m個の恋抵抗6
4o〜64m‐,と接地との間に切換スイッチ65o〜
65m‐,を挿入接続し、それぞれの接地側切換端子a
に対して他方の切換端子bを共通接続するとともに、こ
れらの切襖スイッチ65。 〜65m‐,をデジタル信
号の各桁の値■o〜Dm‐,に対応させて、値が「0」
のとき端子a側に、「1」のとき端子b側に切換えるよ
うにすれば、端子bを共通接続した端子かち得られる電
流iは、となる。This is equal to 2-m. In addition, the above m love resistances 6
4o~64m-, selector switch 65o~ between and ground
65m-, and connect each ground side switching terminal a.
The other switching terminal b is commonly connected to the switch 65. ~65m-, corresponds to the value of each digit of the digital signal ■o~Dm-, and the value is "0"
If the switch is made to switch to the terminal a side when the signal is "1" and to the terminal b side when the signal is "1", the current i obtained from the terminals to which the terminals b are commonly connected is as follows.
この鰭流iを、オベアンプ66により電圧Vに変換して
出力端子67に送っている。ところが、これらの2進加
重加算形のDA変換器では、単調性を得る、すなわち、
任意の2個のデジタル値の大4・関係が対応するアナロ
グ値についても常に同様に成り立つようにするためには
、抵抗値の精度として、mビットのデジタル値の場合、
相対的に2‐mと極めて高いものが要求される。また、
抵抗値の誤差を相対的に2‐mとしても、山B(Lea
stSi柳ificantBit;最下位ビット)の誤
差は±100%近くになり、微分直線性及び小橋号特性
が非常に悪くなる。このようなことから、抵抗トIJミ
ングなしのモノリシツクタィプのDA変換器では8ビッ
トが限度であり、また抵抗トリミングをしてヒューズR
OM等と併用したモノリシツクタイプでも12ビットが
限度である。さらに、12ビット以上となると、高精度
に抵抗トリミングしたハイブリツトタイプに限定され、
価格が高騰する。次に、前記{3}のポテンショメータ
形は、原理的には最も単純であり、確実な単調性と優れ
た微分直線性が得られるという特長を有している。This fin flow i is converted into a voltage V by an oven amplifier 66 and sent to an output terminal 67. However, these binary weighted addition type DA converters obtain monotonicity, that is,
In order to ensure that the relationship between any two digital values is always the same for the corresponding analog values, the precision of the resistance value is as follows for an m-bit digital value:
A relatively high height of 2-m is required. Also,
Even if the error in the resistance value is relatively 2-m, the peak B (Lea
The error of stSi Yanagi finiteBit (the least significant bit) is close to ±100%, and the differential linearity and Kobashi characteristic become very poor. For this reason, a monolithic type DA converter without resistance trimming has a limit of 8 bits, and with resistance trimming, the fuse R
Even a monolithic type used in combination with OM etc. has a limit of 12 bits. Furthermore, when it comes to 12 bits or more, it is limited to hybrid types with highly accurate resistance trimming.
Prices soar. Next, the potentiometer type {3} is the simplest in principle and has the advantage of providing reliable monotonicity and excellent differential linearity.
第3図は、このポテンショメータ形のDA変換器71の
基本回路を示しており、入力端子72o〜72m‐,へ
のmビットのデジタル入力Do〜Dm‐,を変換するに
は、2m−1個の抵抗73.・7321・・・・・・を
直列に接続して、定電圧源74と接地との間に挿入接続
し、これらの抵抗の各接続点(定電源および接地も含む
)からの2m個の電圧出力を2m個のスイッチ75.・
752・…を介して取り出すものである。これらのスイ
ッチ751・752・…は、mビットのデジタル値に応
じて、いずれか1個のみがONするものである。ここで
、入力デジタル信号が2進符号化されていることより、
m個の各桁入力に応じて、2m個の出力のうちのいずれ
か1個を選択するアドレスデコーダ76が必要であり、
この世力に応じて2m個の上記スイッチ75.・752
・・・・のうちの1個がONする。これらのスイッチ7
5.・752・・・・を介して得られたアナログ量とし
ての電圧は、オベアンプ77により増幅され、出力端子
78に送られている。なお、上記アドレスデコーダ76
およびスイッチ751・752・・・・の代わりに、第
4図に示すポテンショメータ形のDA変換器81のよう
にツリー形のスイッチマトリクス82を用いてもよい。
このスイッチマトリクス82は、デジタル入力Do〜D
m‐,に応じて連動する切換えスイッチ群を適当に配線
することによって、2m個の接続点のいずれか1個を選
択するものであり、たとえば最下位の入力Doに応じて
運動する2m‐1個の切換スイッチ83・・832・・
・・は、2m個の接続点のうちの重複しない2個ずつを
それぞれ切換え、次の位の入力D,に応じて連動する2
m‐2個の切換スイッチ84.・…は、上記2m‐1個
の切換スイッチのうちの重複しない2個ずつをそれぞれ
切換え、以下順次連動する切換スイッチの個数を1/2
にして、前段(1つ下位)の切換スイッチの重複しない
2個ずつのそれぞれを切換えるように配線することによ
り、2m‐1個の切換スイッチを用いるだけで(アドレ
スデコーダを必要とせずに)デジタル入力Do〜Dm‐
,に対応した1個の接続点を選択することができる。他
の構成は第3図と同様であり、同じ部分に同一の参照番
号を付している。しかしながら、これら第3図、第4図
に示すようなポテンショメータ形のDA変換器では、入
力ビット数が大きくなると構成が複雑化し、特に1枚の
半導体基板上にDA変換器の全回路をパターン形成する
場合には、広い面積を必要とするためビット数の増加が
困難である。FIG. 3 shows the basic circuit of this potentiometer-type DA converter 71. In order to convert m-bit digital inputs Do to Dm-, to the input terminals 72o to 72m-, 2m-1 resistance 73.・7321...... are connected in series and inserted between the constant voltage source 74 and the ground, and 2m voltages from each connection point of these resistors (including the constant power source and the ground) The output is connected to 2m switches 75.・
752. Only one of these switches 751, 752, . . . is turned on depending on the m-bit digital value. Here, since the input digital signal is binary encoded,
An address decoder 76 is required that selects one of the 2m outputs in response to each m digit input,
2m switches 75 according to the power of this world.・752
One of them turns on. These switches 7
5. The voltage as an analog quantity obtained through 752, . . . is amplified by an oven amplifier 77 and sent to an output terminal 78. Note that the address decoder 76
In place of the switches 751, 752, . . . , a tree-shaped switch matrix 82 like the potentiometer-type DA converter 81 shown in FIG. 4 may be used.
This switch matrix 82 has digital inputs Do to D.
By appropriately wiring a group of changeover switches that operate in accordance with m-, one of the 2m connection points is selected. Changeover switches 83...832...
... switches two non-overlapping connections among the 2m connection points, and operates in accordance with the next digit input D, 2.
m-2 changeover switches 84.・...is to switch each of the 2m-1 changeover switches that do not overlap, and then reduce the number of changeover switches that are sequentially interlocked by 1/2.
By wiring to switch each of the two non-overlapping switches in the previous stage (one level lower), digital communication can be achieved by simply using 2m-1 switch (without the need for an address decoder). Input Do~Dm-
, one connection point corresponding to , can be selected. The other configurations are the same as in FIG. 3, and the same parts are given the same reference numerals. However, in potentiometer-type DA converters such as those shown in Figures 3 and 4, the configuration becomes complicated as the number of input bits increases, and in particular, the entire circuit of the DA converter is patterned on a single semiconductor substrate. In this case, it is difficult to increase the number of bits because a large area is required.
これは、1列の直列抵抗に対して、この直列抵抗と平行
に接続されるスイッチ75およびアドレスデコーダ76
(あるいは第4図に示すようなツリー形スイッチマトリ
クス82)が必要とされるためであり、入力ビット数が
増加した場合には、第5図に示すDA変換器86のよう
に、複数個のスイッチ75およびアドレスデコーダ76
、あるいはスイッチマトリクス82等を備えた制御部8
7の周囲に直列抵抗73を配置する程度が限度であって
、抵抗の個数の大中な増加は不可能である。また、ポテ
ンショメータ形では、抵抗が直列に接続されるため、ビ
ット数が増加すると出力インピーダンスが相当高くなる
(10ビットで100k○程度)という欠点がある。さ
らに、ビット数が増加して直列抵抗の個数が増加すると
、半導体基板上の抵抗素子パターンのサイズを小さくせ
ざるを得なくなり、各抵抗値のばらつきが大きくなって
、出力アナログ電圧が不安定で精度の低いものそなる虜
れもある。本発明は、このような従来の実情に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、高速、高
精度かつ直線性の良好なポテンショメータ形の特長を備
えるのみならず、回路構成が簡単で、しかも、ディジタ
ル入力のビット数が増加して抵抗の総数が増加した場合
であっても、最大出力インピーダンスを低くできてDA
変換動作の速度向上が図れるとともに、アナログ出力電
圧を安定かつ高精度に得ることのできるようなデジタル
・アナログ変換器を提供することである。ここで、本発
明の実施例の説明に先立ち、本発明の先行技術としての
DA変換器について、第6図ないし第8図を参照しなが
ら説明する。すなわち、第6図は本発明の先行技術とな
るDA変換器1を示し、ポテンショメータ形のDA変換
器の動作を行なうものである。This means that for one series of series resistors, a switch 75 and an address decoder 76 are connected in parallel with this series resistor.
(or a tree-type switch matrix 82 as shown in FIG. 4).If the number of input bits increases, multiple DA converters 86 as shown in FIG. Switch 75 and address decoder 76
, or a control unit 8 equipped with a switch matrix 82, etc.
There is a limit to the extent to which the series resistors 73 can be arranged around the resistors 7, and it is impossible to significantly increase the number of resistors. Further, in the potentiometer type, since the resistors are connected in series, the output impedance becomes considerably high as the number of bits increases (approximately 100 k○ for 10 bits), which is a drawback. Furthermore, as the number of bits increases and the number of series resistors increases, the size of the resistor element pattern on the semiconductor substrate must be reduced, and the variation in each resistance value increases, making the output analog voltage unstable. There are many people who are obsessed with low accuracy. The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances, and its purpose is to not only have the features of a potentiometer type that is high speed, high precision, and good linearity, but also to have a simple circuit configuration. Moreover, even when the number of digital input bits increases and the total number of resistors increases, the maximum output impedance can be lowered and the DA
It is an object of the present invention to provide a digital-to-analog converter that can speed up the conversion operation and obtain an analog output voltage stably and with high precision. Before explaining the embodiments of the present invention, a DA converter as a prior art of the present invention will be explained with reference to FIGS. 6 to 8. That is, FIG. 6 shows a DA converter 1 according to the prior art of the present invention, which operates as a potentiometer type DA converter.
このDA変換器1のm個の入力端子2。・22・…・2
m‐・には、mビットのデジタル入力D。・D.・・.
・・Dm−,が供給されている。これらのデジタル入力
Do・D.・…・Dm−,のうち、そ個(そくm)のデ
ジタル入力Do・D.・・・・・Dそ−.は、入力反転
回路3を介しYをアドレスデコーダ4に送られ、デジタ
ル入力Do〜D夕‐1に応じた2〆個のYアドレスのう
ちの1アドレスが選択される。また、m−そ個のデジタ
ル入力D夕・D夕+.・・・・・Dm‐,は、Xアドレ
スデコーダ5に送られ、デジタル入力D夕〜Dm‐,に
応じて2m−〆個のXアドレスのうちの1アドレスが選
択される。ここで、デジタル入力D夕は入力反転回路3
にも送られている。次に、複数個(実施例では2m一1
個)の抵抗6を、電源端子7Eと接地端子7。との間に
直列に挿入接続することにより、2m個の互いに異なる
電位の接続点(電源と抵抗との接続点、および穣地と抵
抗との接続点を含む。)を得ている。これら2m個の接
続点を、×について2m‐ク個、Yについて2〆個とな
るように2次元に配置するわけであるが、これは、たと
えば第6図に示すように、Y方向に2そ個直列接続され
た直列抵抗を、X方向に2m‐そ列に並べることにより
行なえる。これらの直列抵抗は、×アドレスが1進む毎
に折り返されて直列に接続され、全体として蛇行状に形
成されている。ただし、Xの最上位アドレス(あるいは
最下位アドレス)の直列抵抗は、2夕−1個となってい
る。このようにして、直列接続された2m−1個の抵抗
が×,Yの2次元に配置されることにより、上記2m個
の接続点は×・Yアドレスにそれぞれ対応するように2
m−そ×2そ個配置され、これらの接続点に対応して2
m個のスイッチがそれぞれ接続されている。すなわち、
2m‐そのXアドレスのうちの任意の1アドレスには、
Y方向に配列された2そ個の接続点が対応し、これらの
接続点に接続された2そ個のスイッチ8は、それぞれ他
端が共通接続されてスイッチ9に接続されている。この
スイッチ9は、Xアドレスに対応して2m−そ個設けら
れており、これらの2m‐そ個のスイッチ9は、それぞ
れ池端が共通接続されて、出力端子1川ま接続されてい
る。これらの2m‐そ個のスイッチ9は、Xアドレスデ
コーダ5からのアドレス選択信号により選択されたもの
のみがON動作するものである。次に、2そのYアドレ
スのうちの任意の1アドレスには、×方向に配列された
2m‐〆個の接続点が対応し、これらの接続点に接続さ
れた2m‐〆個のスイッチは、該アドレスの選択信号に
よりON動作する。したがって、Xアドレスデコーダが
2m‐そのうちの1アドレスを、またYアドレスデコー
ダ2そのうちの1アドレスを、それぞれ選択することに
より、2m個の接続点のうちの1個が選択される。とこ
ろで、直列接続された抵抗は、×の1アドレス毎に折り
返されて蛇行配置されていることにより、×アドレス数
が奇数のときと偶数のときとで、Yアドレスの順序が互
いに逆となる。このXアドレスの奇数、偶数は、×アド
レスデコーダ5に供給されるm−そビットのデジタル入
力Dそ〜Dm‐,のうちの最下位ビット入力D夕により
決定されるから、このデジタル入力D夕に応じて、Yア
ドレスデコーダ4へのデジタル入力Do〜Dそ−,を反
転してやる必要がある。この反転を行なわせるために入
力反転回路3が設けられており、内部回路構成の一例に
ついて第7図とともに説明する。この第7図に示す入力
反転回路3は、インバーター1、およびNORゲート1
2を用いて構成されており、デジタル入力Do〜Dそ−
,に対応する反転回路出力をそれぞれへ〜Aぐ−,とす
るとき、任意のデジタル入力Di(i=0・1・・・・
・そ−1)に対応する出力Aiは、第7図から明らかな
ように、AF(D‘+D〆)十(D,十Dそ)
.・・.・・.・・・・・■
(ただし、DiはDiの否定(反転)値を、十は論理和
(OR)をそれぞれ示すものである。m input terminals 2 of this DA converter 1;・22・…・2
m- is an m-bit digital input D.・D.・・・.
...Dm-, is supplied. These digital inputs Do/D. ...Dm-, of which there are so many digital inputs Do and D. ...D So-. is sent to the address decoder 4 via the input inverting circuit 3, and one of the 2 Y addresses corresponding to the digital inputs Do to D-1 is selected. Also, m-digital inputs D, D,+. . . . Dm-, is sent to the X address decoder 5, and one address out of the 2m- pieces of X addresses is selected in accordance with the digital input Dm-, Dm-,. Here, the digital input D is the input inverting circuit 3
It is also sent to Next, a plurality of pieces (in the example, 2 m - 1
) resistors 6 are connected to the power terminal 7E and the ground terminal 7. By inserting and connecting them in series, 2m connection points of mutually different potentials (including the connection point between the power supply and the resistor, and the connection point between the ground and the resistor) are obtained. These 2m connection points are arranged two-dimensionally so that there are 2m-k connection points for x and 2〆 connection points for Y. This can be done by arranging series-connected series resistors 2m apart in the X direction. These series resistors are turned back and connected in series each time the x address advances by 1, and are formed in a meandering shape as a whole. However, the series resistance at the highest address (or lowest address) of X is 2-1. In this way, 2m-1 resistors connected in series are arranged in the two dimensions of x and Y, so that the 2m connection points are arranged at two
m-so x 2 pieces are arranged, and 2 pieces are arranged corresponding to these connection points.
m switches are connected to each other. That is,
2m - any one of its X addresses has
Two connection points arranged in the Y direction correspond to each other, and the two switches 8 connected to these connection points are connected to a switch 9 with their other ends commonly connected. These 2m switches 9 are provided in correspondence with the X address, and the ends of these 2m switches 9 are connected in common, and one output terminal is connected. Of these 2m switches 9, only those selected by the address selection signal from the X address decoder 5 are turned on. Next, any one of the 2 Y addresses corresponds to 2m-〆 connection points arranged in the x direction, and the 2m-〆 switches connected to these connection points are: It is turned ON by the selection signal of the address. Therefore, one of the 2m connection points is selected by the X address decoder selecting one address among 2m and the Y address decoder 2 selecting one address among them. By the way, since the series-connected resistors are arranged in a meandering manner by folding back every x address, the order of the Y addresses is reversed when the number of x addresses is an odd number and when it is an even number. The odd number or even number of this X address is determined by the least significant bit input D of the m-bit digital input D so ~ Dm- supplied to the x address decoder 5, so this digital input D It is necessary to invert the digital inputs Do to D so-, to the Y address decoder 4, in accordance with the above. An input inverting circuit 3 is provided to perform this inversion, and an example of the internal circuit configuration will be described with reference to FIG. The input inverting circuit 3 shown in FIG. 7 includes an inverter 1 and a NOR gate 1.
2, and the digital inputs Do~D so-
When the inverting circuit output corresponding to
・As is clear from FIG. 7, the output Ai corresponding to 1) is AF(D'+D〆)10(D,10Dso) .・・・.・・・. ...■ (However, Di indicates the negation (inversion) value of Di, and 10 indicates the logical sum (OR).
)と表わせる。この■式を計算して、AFD,・〇夕+
D.・〇夕 …………■(ただし、・は論理積(AN
D)を示す。) can be expressed as Calculate this ■ formula, AFD, 〇 evening +
D.・〇Evening …………■(However, ・ is a logical product (AN
D) is shown.
)となり、Dその値0、又は1に対して、○夕=0のと
き、Ai=Di …………■○そ=1のとき、Ai=
Di …………■となる。), and for the value of D 0 or 1, when ○ evening = 0, Ai = Di ......■○ when so = 1, Ai =
Di …………■ becomes.
以上のような一般的構成の具体例として、m=4、そ=
2とし、電源電圧を1.5VとしたDA変換器1につい
て、第8図を参照しながら説明する。As a specific example of the above general configuration, m=4, so=
2 and the power supply voltage is 1.5V, the DA converter 1 will be described with reference to FIG.
この第8図では、4個の入力端子2。・2.・22・2
3 にデジタル入力Do・D.・D2・D3が供給され
ており、下位ビットのデジタル入力Do・D,は入力反
転回路3を介してデジタル信号へ・A,となってYアド
レスデコーダ4に、また、上位2ビットのデジタル入力
D2・D3は×アドレスデコーダ5に、それぞれ送られ
ている。さらに、Xアドレス用のデジタル入力のうちの
最下位ビットのデジタル入力D2は、上記入力反転回路
3にも送られている。次に、24 =1針画の抵抗接続
点を得るために、亥−1=13通の抵抗6,〜6,5を
、接地端子7oと,.5V電源端子78との間に直列に
挿入接続し、第8図に示すように、Y方向に4個直列接
続した抵抗がX方向に4列(ただし電源側の1列の直列
抵抗は3個となっている。)に配列されるように折り返
して蛇行状に形成している。これらの直列接続した19
固の抵抗の接続点からは互いに異なる16の電圧(OV
および1.5Vを含む)が得られ、これらのうちの1つ
をデジタル入力D。〜D3に応じてXアドレスおよびY
アドレスにより選択することにより、入力デジタル値に
対応したアナログ量の出力(電圧出力)が得られる。こ
れは、上記16個の接続点に、1針函のMOSFET8
のソース(あるいはドレイン)をそれぞれ接続し、Yア
ドレスデコーダ4からのアドレス選択信号に応じて、×
方向に配置された4個のMOSFET8毎にONごせて
いる。また、Y方向に配置された4個のMOSFET8
毎にドレィン(あるいはソース)を共通接続して出力線
とし、これら4本の出力線を4個のMOSFET9。
〜93のソース(あるいはドレィン)にそれぞれ接続す
るとともに、これら4個のMOSFET9のドレィン(
あるいはソース)を共通接続してアナログ出力端子1川
こ接続している。上記出力側の4個のMOSFET9は
、Xアドレスデコーダ5からのアドレス選択信号に応じ
ていずれか1個力のNする。ここで使用されるMOSF
ET8や9としては、NチヤンネルMOS、Pチヤンネ
ルM○S、CMOS等を使用できる。また、抵抗6とし
ては、不純物がドーブされた多結晶Siや、単結晶Si
中の拡散領域等を使用できる。このような第8図の回路
のデジタル入力とアナログ入力との関係を第1表に示す
。In this FIG. 8, there are four input terminals 2.・2.・22・2
3. Digital input Do/D.・D2 and D3 are supplied, and the lower bit digital input Do, D, becomes a digital signal via the input inverting circuit 3 ・A, becomes the Y address decoder 4, and the upper 2 bits digital input D2 and D3 are sent to the x address decoder 5, respectively. Furthermore, the least significant bit digital input D2 of the digital inputs for the X address is also sent to the input inverting circuit 3. Next, in order to obtain 24 = 1 stitch resistor connection points, 13 resistors 6, to 6, 5 are connected to the ground terminal 7o, . 5V power supply terminal 78, and as shown in FIG. ) are folded back to form a meandering pattern. These 19 series connected
16 different voltages (OV
and 1.5V) and connect one of these to the digital input D. ~X address and Y according to D3
By selecting based on the address, an analog quantity output (voltage output) corresponding to the input digital value can be obtained. This is a one-needle box of MOSFET 8 at the 16 connection points above.
The sources (or drains) of the ×
Every four MOSFETs 8 arranged in the direction are turned on. In addition, four MOSFETs 8 arranged in the Y direction
The drains (or sources) of each are commonly connected as output lines, and these four output lines are connected to four MOSFETs 9.
~93 sources (or drains), and the drains (or drains) of these four MOSFETs9.
(or source) are connected in common, and one analog output terminal is connected. One of the four MOSFETs 9 on the output side is set to N according to the address selection signal from the X address decoder 5. MOSF used here
As ET8 and 9, N-channel MOS, P-channel M○S, CMOS, etc. can be used. The resistor 6 may be made of polycrystalline Si doped with impurities or single crystal Si.
You can use the inside diffusion area etc. Table 1 shows the relationship between the digital input and analog input of the circuit shown in FIG.
第1表・
以上のような本発明の先行技術によれば、抵抗6および
スイッチ8をX・Y方向の2次元に配設しているため、
ポテンショメータの高速、高精度かつ直線性が良好であ
る等の長所を備えつつ、さらにIC化の際のパターン面
積を小さくすることができ、量産容易で安価な供給が可
能なDA変換器を得ることができる。Table 1 According to the prior art of the present invention as described above, since the resistor 6 and switch 8 are arranged two-dimensionally in the X and Y directions,
To obtain a DA converter that has the advantages of a potentiometer such as high speed, high precision, and good linearity, can further reduce the pattern area when integrated into an IC, and can be easily mass-produced and supplied at low cost. I can do it.
ところで、一般に出力端子101こはlopF程度の容
量10cが存在することが多いが、上記抵抗6をそれぞ
れ10皿程度とすると、12ビットの場合4099固の
抵抗を直列接続することになって、全抵抗は約40弧○
程度となり、直列抵抗のほぼ中央接続点から電圧をとり
出す際の最大出力インピーダンスは約100k○となる
ため、上記1のF程度の小容量でも時定数が1〆sec
となって、変換動作の応答速度が低下する。By the way, generally speaking, the output terminal 101 often has a capacitance 10c of about lopF, but if each of the resistors 6 is about 10 resistors, in the case of 12 bits, 4099 resistors will be connected in series, and the total Resistance is approximately 40 arc○
The maximum output impedance when taking out the voltage from the approximately central connection point of the series resistor is approximately 100k○, so even with a small capacitance of about F in 1 above, the time constant is 1〆sec.
As a result, the response speed of the conversion operation decreases.
これは10ビットの場合でも、全抵抗が約100kQ、
最大出力インピーダンスが約2球○となって好ましくな
い。さらに、上述のようにデジタル入力のビット数mが
増加すると直列抵抗の個数が級数的に(少なくとも2m
個に)増大するため、半導体基板上の各抵抗素子パタ−
ンのサイズを大きくとることができず、4・サイズの抵
抗を用いざるを得なくなる。ところがこのような小さな
パターンサイズの抵抗素子を用いてICを構成した場合
、各抵抗の抵抗値のばらつきがかなり大きくなってしま
い、出力アナログ電圧の精度が低下してしまうことにな
る。このような点を考慮して、本発明においては、上記
蛇行状に形成された複数個の直列抵抗6に対し、所定数
の抵抗6毎に並列に付加抵抗を接続することにより、上
記最大出カインピーダンスを低下させるようにしている
。Even in the case of 10 bits, the total resistance is about 100kQ,
The maximum output impedance is approximately 2 balls, which is not desirable. Furthermore, as mentioned above, as the number of digital input bits m increases, the number of series resistors increases exponentially (at least 2m).
each resistor pattern on the semiconductor substrate.
It is not possible to increase the size of the resistor, and a 4-size resistor must be used. However, when an IC is constructed using resistive elements with such a small pattern size, the variation in the resistance value of each resistor becomes considerably large, resulting in a decrease in the accuracy of the output analog voltage. In consideration of these points, in the present invention, the maximum output is achieved by connecting an additional resistor in parallel to every predetermined number of resistors 6 to the plurality of series resistors 6 formed in the meandering shape. It is intended to lower the impedance.
すなわち、第9図は、本発明の第1の実施例となるDA
変換器の要部を示し、前述した第6図の蛇行状の直列抵
抗6の一方の折り返し部分を取り出して示している。That is, FIG. 9 shows a DA according to the first embodiment of the present invention.
The main parts of the converter are shown, and one folded part of the meandering series resistor 6 shown in FIG. 6 is shown.
この第9図において、複数個の抵抗6を直列接続して蛇
行状としたパターンにおける一方の各折り返し点のうち
隣り合うものの間を、それぞれ付加抵抗13で順次接続
しており、これは、Y方向に直列接続された2Z個の抵
抗6の2列分、すなわち2・2〆個の直列抵抗6に対し
て1個の付加抵抗13を並列接続していることになる。
このような構成の抵抗における出力インピーダンスを、
各抵抗6,13をすべて1000として10ビットの場
合について計算すると、全抵抗の中央接続点では約40
皿以下、この中央接綾点から2〆個の抵抗を介した点は
最大出力インピーダンスとなるが約1.桝○となり、上
記の約2球0に比べれば極めて低い値であることがわか
る。他の構成および作用は、前述した第6図ないし第8
図とともに説明した先行技術と同様であるため、説明を
省略する。次に、第10図から第13図までは、1枚の
半導体(たとえばSi)基板上に、上述の第2の実施例
のようなDA変換器の回路を構成した具体例を示してお
り、第10図は全体の配置を示すブロック図、第11図
はSi基板上の抵抗・スイッチマトリクス回路の配線パ
ターンを示す概略平面図、第12図は第11図の基本パ
ターンを取り出して示す平面図、第13図は第12図の
1一1線断面図である。In FIG. 9, adjacent folding points on one side of a meandering pattern in which a plurality of resistors 6 are connected in series are successively connected by additional resistors 13. One additional resistor 13 is connected in parallel to two rows of 2Z resistors 6 connected in series in the direction, that is, 2.2〆 series resistors 6.
The output impedance of a resistor with this configuration is
When calculating for 10 bits assuming that each resistor 6 and 13 are all 1000, the center connection point of all the resistors is approximately 40
Below the plate, the point from this central connection point through two resistors has the maximum output impedance, which is approximately 1. It can be seen that this is an extremely low value compared to the above-mentioned approximately 2 balls and 0. Other configurations and operations are shown in FIGS. 6 to 8 described above.
Since this is the same as the prior art described with the figures, the description will be omitted. Next, FIGS. 10 to 13 show specific examples in which a DA converter circuit like the above-mentioned second embodiment is configured on a single semiconductor (for example, Si) substrate. Fig. 10 is a block diagram showing the overall arrangement, Fig. 11 is a schematic plan view showing the wiring pattern of the resistor/switch matrix circuit on the Si substrate, and Fig. 12 is a plan view showing the basic pattern of Fig. 11. , FIG. 13 is a sectional view taken along line 1-1 in FIG. 12.
これらの図において、第6図と同様の作用を行なう部分
には同一の参照番号を付し、説明を簡略化する。この具
体例では、10ビットのデジタル入力Do〜D9をアナ
ログ出力に変換するDA変換器1が示されており、1の
固の入力端子2。In these figures, the same reference numerals are given to the parts that perform the same functions as in FIG. 6, and the explanation will be simplified. In this specific example, a DA converter 1 is shown which converts a 10-bit digital input Do to D9 into an analog output, and has one fixed input terminal 2.
〜29 に供V給されたデジタル入力Do〜○9は、
まず10ビットのラッチ回路14に送られ、このラツチ
回路14から、D。〜D4が入力反転回路3を介してY
アドレスデコーダ4に、またD5〜D9がXアドレスデ
コーダ5にそれぞれ送られている。入力反転回路3は上
述したように、デジタル入力D5の値に応じてD。〜D
4を反転する。これらX・Yアドレスデコーダ4.5は
、共に5ビットの入力に応じて32のアドレスのうちの
1アドレスを選択する。抵抗6とスイッチ8・9とのマ
トリクス回路15は、32×32=1024のアドレス
に対応する接続点のうち、Xアドレス、Yアドレスによ
り選択された1個の接続点からの出力電圧をアナログ出
力端子1川こ送る。これらの回路は、IC技術を用いて
1枚のSj基板20上に形成されるわけであるが、ラッ
チ回路14、X・Yアドレスデコーダ4・5、および入
力反転回路3については、従来公知のに技術により容易
に構成できるため、説明を省略する。~29 The digital input Do~○9 supplied with V is
First, it is sent to a 10-bit latch circuit 14, and from this latch circuit 14, D is sent. ~D4 is input to Y via input inverting circuit 3
Address decoder 4 and D5 to D9 are sent to X address decoder 5, respectively. As described above, the input inverting circuit 3 outputs D according to the value of the digital input D5. ~D
Flip 4. Each of these X/Y address decoders 4.5 selects one address out of 32 addresses in response to a 5-bit input. A matrix circuit 15 including a resistor 6 and switches 8 and 9 outputs an analog output voltage from one connection point selected by the X address and Y address among the connection points corresponding to 32×32=1024 addresses. Send terminal 1 river. These circuits are formed on one SJ substrate 20 using IC technology, but the latch circuit 14, the X/Y address decoders 4 and 5, and the input inverting circuit 3 are formed using conventionally known circuits. The explanation will be omitted because it can be easily constructed using conventional technology.
次に、抵抗およびスイッチのマトリクス回路15は種々
の構成が可能であるが、配線を簡略化するために、×方
向については主としてA〆(アルミニウム)の配線パタ
ーンを用い、Y方向は不純物をドープした多結晶S;(
ポリ・シリコン)の配線パターンおよび抵抗パターンを
用いている。また、スイッチとしてはSi基板20上に
MOSFETを形成して用いている。すなわち、第11
図ないし第13図において、Y方向に直線状に配設され
た多結晶Si層の抵抗パターン21は、1本が回路中の
Y方向に直列接続された2そ個(32個)の抵抗6に該
当しており、この抵抗パターン21を×方向に2m‐ク
本(32本)配列している。1本の低抗パターン21に
ついては、Y方向に等間隔に2〆個の接続点22を設定
し、この接続点22をMOSFET23のソース(ある
いはドレィン)領域24に電気的に接続している。Next, although various configurations are possible for the resistor and switch matrix circuit 15, in order to simplify the wiring, an A (aluminum) wiring pattern is mainly used in the x direction, and an impurity-doped wiring pattern is used in the y direction. polycrystalline S; (
Polysilicon) wiring patterns and resistance patterns are used. Furthermore, a MOSFET formed on the Si substrate 20 is used as a switch. That is, the 11th
In the figures to FIG. 13, a polycrystalline Si layer resistance pattern 21 arranged linearly in the Y direction consists of two (32) resistors 6 each connected in series in the Y direction in the circuit. The resistance patterns 21 are arranged in 2m lengths (32 patterns) in the x direction. For one low resistance pattern 21, two connection points 22 are set at equal intervals in the Y direction, and these connection points 22 are electrically connected to the source (or drain) region 24 of the MOSFET 23.
ここで、抵抗パターン21の接続点22の位置に被着形
成されたAそ層28は、抵抗の折り返し点等における形
状および電流の流れかたと各接続点22とを同一条件に
し、各抵抗値の精度を向上させるためのものである。次
に、MOSFET23は、たとえばP型Sj基板20の
表面に臨んで、N十型のソース、ドレィン領域24・2
5を拡散やイオン注入処理等により形成し、これらのソ
ース、ドレィン領域24・25の間のSi基板表面上に
、絶縁層(たとえばSiQ層)26を介して不純物をド
ープした多結晶Siのゲート27を形成している。この
ゲート27は、×方向に直線状に配設されたA〆層の配
線パターン29に電気的に接続されている。この配線パ
ターン29は32本平行に配列されており、Yアドレス
デコーダ4の各アドレス選択信号をMOSFET23の
ゲート27に供繋舎する。次に、MOSFET23のド
レィン(あるいはソース)領域25は、Y方向に配列さ
れた2〆個(32個)毎に不純物ドープ多結晶Sjの配
線パターン3川こより共通接続されて、それぞれMOS
FET31のソース((あるいはドレィン)領域32に
電気的に接続されている。これらのMOSFET3 1
のゲート33には、Xアドレスデコーダ5からのアドレ
ス選択信号が供V給される。また、これらのMOSFE
T31のドレイン(あるいはソース)領域33は、Aそ
層の配線パターン34により共通接続されて、出力端子
10に電気的に接続されている。(第10図参照)ここ
で、MOSFET23は第6図のスイッチ8に、MOS
FET31は第6図のスイッチ9にそれぞれ対応するも
のである。なお、第6図の抵抗6の折り返し部分につい
ては、抵抗パターン21の2本ずっの端部を交互にAそ
層の配線パターン35により電気的に接続することによ
り、全体として直列に接続している。また、これらの抵
抗パターン21の一方の端部側の配線パターン35は、
第9図の付加抵抗に該当する不純物ドープされた多結晶
Siの抵抗パターン36に等間隔に接続されている。以
上説明したような本発明の第1の実施例によれば、抵抗
6およびMOSFET23等のスイッチ8をX・Yの2
次元に配設できるため、デジタル入力のビット数が多く
とも半導体基板上の比較的4・ごし、面積にパターン形
成することが可能となり、たとえば第10図ないし第1
3図に示したような10ビット入力のDA変換器でも、
2.6側×2.9伽程度の極めて小さなSiチップを用
いて構成できる。Here, the A layer 28 formed at the connection point 22 of the resistor pattern 21 is made to have the same shape and current flow at the turn-around point of the resistor and the same conditions as each connection point 22, and each resistance value is This is to improve the accuracy of Next, the MOSFET 23 faces, for example, the surface of the P-type Sj substrate 20 and has N+ type source and drain regions 24 and 2.
A polycrystalline Si gate 5 is formed by diffusion, ion implantation, etc., and doped with impurities on the Si substrate surface between these source and drain regions 24 and 25 via an insulating layer (for example, a SiQ layer) 26. 27 is formed. This gate 27 is electrically connected to a wiring pattern 29 of the A-layer layer arranged linearly in the x direction. Thirty-two wiring patterns 29 are arranged in parallel, and each address selection signal of the Y address decoder 4 is connected to the gate 27 of the MOSFET 23. Next, the drain (or source) regions 25 of the MOSFETs 23 are commonly connected through the three wire patterns of the impurity-doped polycrystalline Sj every two (32) arranged in the Y direction, and each MOS
It is electrically connected to the source (or drain) region 32 of the FET 31.These MOSFETs 3 1
An address selection signal from the X address decoder 5 is supplied to the gate 33 of the gate 33 . In addition, these MOSFE
The drain (or source) region 33 of T31 is commonly connected by the wiring pattern 34 of the layer A, and is electrically connected to the output terminal 10. (See Figure 10) Here, MOSFET 23 is connected to switch 8 in Figure 6.
The FETs 31 correspond to the switches 9 in FIG. 6, respectively. In addition, regarding the folded portion of the resistor 6 in FIG. 6, the two ends of the resistor pattern 21 are electrically connected alternately by the wiring pattern 35 of the layer A, so that the whole is connected in series. There is. Moreover, the wiring pattern 35 on one end side of these resistance patterns 21 is as follows.
They are connected at equal intervals to a resistance pattern 36 of polycrystalline Si doped with impurities, which corresponds to the additional resistance shown in FIG. According to the first embodiment of the present invention as described above, the resistor 6 and the switch 8 such as the MOSFET 23 are
Since the number of digital input bits is large, it is possible to form a pattern in a relatively large area on a semiconductor substrate.
Even with a 10-bit input DA converter as shown in Figure 3,
It can be constructed using an extremely small Si chip of approximately 2.6 x 2.9 sides.
また、付加抵抗13により、出力インピーダンスを極め
て低く抑えることができ、DA変換器の動作速度を高め
ることができる。さらに、デジタル入力のビット数mが
多く直列抵抗6の個数が級数的に(少なくとも2m個に
)増大することによって半導体基板上の各抵抗素子のパ
ターンサイズを小さくせざるを得ない場合であっても、
上記付加抵抗13の個数は2m‐Z‐1個程度と上記直
列抵抗6に比べて少なく、これらの付加抵抗13につい
てはパターンサイズを比較的大きくとれ、抵抗値のばら
つきを少なくできる。したがって、付加抵抗13の各接
続点の電位は精度が高くかつ安定したものとなり、これ
をさらに直列抵抗6によって抵抗分割して得られるアナ
ログ出力電圧も高精度かつ安定したものとなって、DA
変換の精度を箸るしく向上することができる。ところで
、現実のDA変換器の使用形態においては、量子化雑音
の低減等の観点から、DA変換の際に非直線的な変換が
行なわれることが多い。Furthermore, the additional resistor 13 allows the output impedance to be kept extremely low, thereby increasing the operating speed of the DA converter. Furthermore, when the number of digital input bits is large (m) and the number of series resistors 6 increases exponentially (to at least 2m pieces), the pattern size of each resistive element on the semiconductor substrate must be reduced. too,
The number of the additional resistors 13 is about 2m-Z-1, which is smaller than the series resistor 6, and the pattern size of these additional resistors 13 can be made relatively large, and variations in resistance values can be reduced. Therefore, the potential at each connection point of the additional resistor 13 becomes highly accurate and stable, and the analog output voltage obtained by further dividing this by the series resistor 6 also becomes highly accurate and stable.
The accuracy of conversion can be significantly improved. By the way, in actual usage of a DA converter, non-linear conversion is often performed during DA conversion from the viewpoint of reducing quantization noise.
この非直線変換をDA変換器の前段や後段で行なわせる
と、回路が余分に必要となるため、DA変換器自体に所
望の非直線伝達特性をもたせることが好ましい。これを
一般のポテンショメータ形のDA変換器で行なわせるに
は、直列接続された抵抗6について、所望の非直線関数
(expやsinh、cosh等が多い。)に応じて抵
抗値を順次変えてゆくことが考えられるが、IC化の際
には、抵抗パターンの規則性等が崩れることになって好
ましくない。第14図は、このような点を改善した本発
明の第2の実施例の要部を示すものであり、前述した先
行技術や第1の実施例の各部と対応する部分には同一の
参照番号を付している。If this non-linear conversion is performed before or after the DA converter, an extra circuit will be required, so it is preferable to provide the DA converter itself with a desired non-linear transfer characteristic. To perform this with a general potentiometer-type DA converter, the resistance values of the series-connected resistors 6 are sequentially changed according to a desired nonlinear function (often exp, sinh, cosh, etc.). However, when integrated into an IC, the regularity of the resistance pattern will be disrupted, which is not preferable. FIG. 14 shows the main parts of a second embodiment of the present invention that improves these points, and the same references are used for parts corresponding to the prior art and the first embodiment described above. Numbered.
この第14図において、前述したように直列接続された
抵抗6を折り返して蛇行状に配置して成るパターンの一
方の折り返し点7(電源端子78を含む。In FIG. 14, one folding point 7 (including the power supply terminal 78) of the pattern formed by folding and arranging the resistors 6 connected in series in a meandering manner as described above.
)間をそれぞれ抵抗値Roの第1の付加抵抗13で接続
する。これは2.2ク個の直列抵抗に対して1個の第1
の付加抵抗13が並列接続されたものに等しい。次に、
これらの第1の付加抵抗13の接続点7。〜7n(ただ
し電源端子7Eは含まない。)と接地との間に、それぞ
れ抵抗値rの第2の付加抵抗16。〜16nを挿入接続
する。さらに、前述した第1の実施例における接地端子
7o は抵抗値Rtの抵抗1 7を介して接地する。こ
のような構成において、Y方向の各直列抵抗の列数が十
分大きい場合に、電源の電圧をErとし、各点7。) are connected by first additional resistors 13 each having a resistance value Ro. This is equivalent to 1 first resistor for 2.2 series resistors.
This is equivalent to additional resistors 13 connected in parallel. next,
connection point 7 of these first additional resistors 13; 7n (however, power supply terminal 7E is not included) and ground, second additional resistors 16 each having a resistance value r. Insert and connect ~16n. Further, the grounding terminal 7o in the first embodiment described above is grounded via a resistor 17 having a resistance value Rt. In such a configuration, when the number of series resistors in the Y direction is sufficiently large, the voltage of the power supply is Er, and each point 7.
・7.・…・7nの電位を接地側から順次eo・e.・
・・・・en(ただしn=1/2・2m‐夕+1)とす
ると、任意の点の電位ek(ただしk=0・1・・・・
・n)は、抵抗17の抵抗値Rtの条件によって、Rt
=ノr・R:ek
=Erepx(一(n−k)ノR耳フ7)・….・■
Rt二の:ek;き篭芋先流す袋洗手 ‐.‐.‐‐‐
‐‐■鰐び案課 側…■Rtニ0:ekニsi肌(n
or
となる。・7.・...・The potential of 7n is sequentially eo, e.・
...en (however, n=1/2・2m-t+1), then the electric potential ek at any point (however, k=0・1...
・n) is Rt depending on the condition of the resistance value Rt of the resistor 17.
=Nor・R:ek =Erepx(1(n-k)ノRearfu7)・….・■ Rt2: ek; Bag washing hand that washes away the yellowtail potatoes -. -. ---
‐‐■Wanibi plan section side…■Rtni0: eknishi skin (n
It becomes or.
これら■,■,■式のekとkとの関係を、それぞれ第
15図の曲線■,■,■に示す。したがって、簡単な構
成で非直線童子化可能なD〜変換器が得られる。次に、
第16図は本発明の第3の実施例であるDN変換器40
を示し、mビット入力の主DN変換器41の最下位ビッ
トのさらに下位のビットを、iビット入力の富皿A変換
器42により受け持たせて、入力ビット数の大中な増加
を図るものである。The relationships between ek and k in these equations 2, 2, and 2 are shown in curves 2, 2, and 2 in FIG. 15, respectively. Therefore, a D~ converter that can be converted into a non-linear doji with a simple configuration can be obtained. next,
FIG. 16 shows a DN converter 40 according to a third embodiment of the present invention.
, and the lower bits of the least significant bit of the m-bit input main DN converter 41 are taken over by the i-bit input rich plate A converter 42 to significantly increase the number of input bits. It is.
ここで上記主DA変換器41の内部構成は、前述した第
1の実施例と同様であるから、図示せず説明を省略する
。また、上記副DA変換器42は、第1の実施例と同様
な構成のものを使用すればよいが、入力ビット数が少な
い場合には、2進加重加算形や従来のポテンショメータ
形のDA変換器を用いてもよい。この第16図において
、全デジタル入力の最下位桁から、i桁目までのデジタ
ル入力Do〜DHは、副D〜変換器42のj個の入力端
子2。Here, the internal configuration of the main DA converter 41 is the same as that of the first embodiment described above, so it is not shown and the explanation will be omitted. The sub-DA converter 42 may have the same configuration as the first embodiment, but if the number of input bits is small, a binary weighted addition type or a conventional potentiometer type DA converter may be used. A container may also be used. In FIG. 16, digital inputs Do to DH from the least significant digit to the i-th digit of all digital inputs are sub-D to j input terminals 2 of the converter 42.
〜2i‐.に供給されており、またj十1桁から最上
位桁(m+j桁)までのデジタル入力Dj〜Dm+j‐
,は、主DA変換器41のm個の入力端子2i〜2m十
j‐,に供給されている。この主DA変換器41の出力
端子43は、オベアンプ44の正入力端子に接続され、
このオベアンプ44の出力端子は、アナログ出力端子4
5に接続されるとともに、帰還抵抗46を介し負入力端
子に接続されている。副DA変換器42の出力端子47
は、オベアンプ48の正入力端子に接続され、このオベ
アンプ48の出力端子は、負入力端子に接続されて負帰
還ループを構成するとともに、抵抗49を介しオベアン
プ44の負入力端子に接続されている。第17図A〜C
は、このようなDA変換器40の入出力特性を示すもの
であり、横軸にデジタル入力をBB単位でとっており、
縦軸にアナログ出力の電位を示している。~2i-. and digital inputs Dj to Dm+j- from the 11th digit to the most significant digit (m+j digit).
, are supplied to m input terminals 2i to 2mj-, of the main DA converter 41. The output terminal 43 of this main DA converter 41 is connected to the positive input terminal of the obeamp 44,
The output terminal of this obeamp 44 is the analog output terminal 4.
5 and is also connected to the negative input terminal via a feedback resistor 46. Output terminal 47 of sub-DA converter 42
is connected to the positive input terminal of the OBE amplifier 48, and the output terminal of the OBE amplifier 48 is connected to the negative input terminal to form a negative feedback loop, and is also connected to the negative input terminal of the OBE amplifier 44 via a resistor 49. . Figure 17 A-C
shows the input/output characteristics of such a DA converter 40, and the horizontal axis shows the digital input in BB units.
The vertical axis shows the analog output potential.
まず、第17図Aは、主DA変換器41の入出力特性を
示し、LSBは全体のデジタル入力中の第i+1桁目の
入力Diが対応する。この1はBに対するアナログ出力
の電位差(電圧)をEoとすると、電源電圧Erは、ほ
ぼ2m・Eoとなる。この電圧の精度は、前述した第1
の実施例の直列接続された抵抗6の1個分の精度に等し
く、たとえば誤蔓豊ま数%以内である。次に、第17図
Bは、富皿N変換器42の入出力特性を示し、LSBは
第1桁目のデジタル入力Doが対応し、MSBは第i桁
目の入力Dj‐,が対応する。ここで2MSBに対する
アナログ出力の電位差(電圧)を、上記主DA変換器4
1のILSBの電圧Eoにほぼ等しくすることにより、
デジタル入力Do〜DHに応じて電圧Eoがほぼ1/a
に等分され、副DA変換器42の1はBに対応する電圧
はEo/2jとなる。したがって、これら主DA変換器
41および副DA変換器42のアナログ出力を加算(あ
るいは減算)することにより、第17図Cに示すように
、全デジタル入力のILSBに対応する電圧であるEo
/2jを単位として、0からEr(=‐m・Eo)まで
の2肘j段階に変化し得るアナログ出力が得られ、一挙
にm+iビットと極めて多ビットのD〜変、換が行なえ
ることになる。これは、たとえば従来の2進加重加算形
のDA変換器(第1図、第2図参照)では、極めて高精
度の抵抗を用いてなお土50%程度の誤差が生ずるため
、LSBのさらに下位ビットの付加はほぼ不可能である
のに対して、本実施例では上記主DA変換器41に本発
明の構成を用いて高精度のDA変換を行なわせているた
め、この主DA変換器41のBBのさらに下位ビットの
付加が容易にしかも比較的高い精度で行なえる。以上の
説明から明らかなように、本発明のデジタル・アナログ
変換器によれば、従来のポテンショメータ形のDA変換
器の特長を備えながら、回路構成を簡略化してIC化の
際のパターン面積を小さくすることができるのみならず
、蛇行状に形成された直列抵抗の所定数毎に並列に付加
抵抗を接続することによって、ビット数が増加しても最
大出力インピーダンスを小さく抑えることができ、DA
変換時の動作速度をさらに高めることができる。First, FIG. 17A shows the input/output characteristics of the main DA converter 41, and the LSB corresponds to the i+1st digit input Di of the entire digital input. If the potential difference (voltage) of the analog output of 1 with respect to B is Eo, the power supply voltage Er is approximately 2 m·Eo. The accuracy of this voltage is based on the first
It is equal to the accuracy of one resistor 6 connected in series in the embodiment, and is, for example, within several percent of the error rate. Next, FIG. 17B shows the input/output characteristics of the rich plate N converter 42, where the LSB corresponds to the first digit digital input Do, and the MSB corresponds to the i-th digit input Dj-, . Here, the potential difference (voltage) of the analog output for the 2MSB is converted to the main DA converter 4.
By making it approximately equal to the voltage Eo of ILSB of 1,
Voltage Eo is approximately 1/a according to digital input Do to DH
The voltage corresponding to 1 and B of the sub DA converter 42 is Eo/2j. Therefore, by adding (or subtracting) the analog outputs of the main DA converter 41 and the sub DA converter 42, as shown in FIG.
/2j as a unit, an analog output that can change in 2-j steps from 0 to Er (=-m・Eo) can be obtained, and an extremely large number of bits can be converted to m + i bits at once. become. For example, in conventional binary weighted addition type DA converters (see Figures 1 and 2), an error of about 50% still occurs even though extremely high-precision resistors are used. Adding bits is almost impossible, but in this embodiment, the main DA converter 41 performs high-precision DA conversion using the configuration of the present invention. Addition of the lower bits of the BB can be easily performed with relatively high accuracy. As is clear from the above description, the digital-to-analog converter of the present invention has the features of a conventional potentiometer-type DA converter, while simplifying the circuit configuration and reducing the pattern area when integrated into an IC. By connecting additional resistors in parallel to each predetermined number of series resistors formed in a meandering pattern, the maximum output impedance can be kept small even when the number of bits increases.
The operation speed during conversion can be further increased.
さらに、上記付加抵抗の個数は上記直列抵抗の個数に比
べて極めて少なくてすむため、各付加抵抗の素子パター
ンサイズを比較的大きくして抵抗値のばらつきを小さく
しでき、アナログ出力電圧の精度を高めかつ安定化する
ことが可能となる。なお、本発明はDA変換器のみなら
ず、アナログ入力をDA変換器からの出力と比較して、
このアナログ入力に対応したデジタル出力を得るような
比較方式のAD変換器(たとえば逐次近似形や計数形A
D変換器等が知られている。Furthermore, since the number of additional resistors is extremely small compared to the number of series resistors, it is possible to make the element pattern size of each additional resistor relatively large to reduce variation in resistance values, thereby improving the accuracy of analog output voltage. It becomes possible to increase and stabilize the temperature. Note that the present invention is not limited to the DA converter, but also compares the analog input with the output from the DA converter,
A comparison type AD converter that obtains a digital output corresponding to this analog input (for example, a successive approximation type or a counting type A
D converters and the like are known.
)に用いて虹変換を行なわせても良い。) may be used to perform rainbow transformation.
第1図および第2図は、2進加重加算形の互いに異なる
従来例を示す回略図、第3図ないし第5図はポテンショ
メータ形のそれぞれ異なる従釆例を示す回路図である。
第6図ないし第8図は本発明の先行技術を示し、第6図
は基本回路図、第7図は第6図の入力反転回路3の一例
を示す回路図、第8図は第7図の具体例を示す回略図で
ある。第9図ないし第13図は本発明の第1の実施例を
示し、第9図は第1の実施例の要部を示す回路図、第1
0図は全体の配置を示すブロック図、第1 1図はSi
基板上の抵抗およびスイッチのマトリクス回路の配線パ
ターンを示す概略平面図、第12図は第11図の基本パ
ターンを取り出した示す平面図、第13図は第12図の
1一1線断面図である。第14図および第15図は本発
明の第2の実施例を示し、第14図は要部を示す回路図
、第15図は第14図の各接続点7。〜7nの出力電圧
を示すグラフである。第16図および第17図は本発明
の第3の実施例を示し、第16図は全体を示すブロック
図、第17図A・BおよびCは第16図の主DA変換器
41、副DA変換器42、および全体のDA変換器40
の入出力特性をそれぞれ示すグラフである。2・・・・
・・入力端子、3…・・・入力反転回路、4・・・・・
・Yアドレスデコーダ、5……×アドレスデコーダ、6
・・・・・・抵抗、8・・・・・・スイッチ、14・・
・・・・(第1の)付加抵抗、16・・・・・・(第2
の)付加抵抗。
第1図第2図
第3図
第4図
第5図
第6図
第7図
第8図
第9図
第10図
第11図
第12図
第13図
第15図
第14図
第16図
第17図1 and 2 are schematic diagrams showing different conventional examples of the binary weighted addition type, and FIGS. 3 to 5 are circuit diagrams showing different examples of the potentiometer type. 6 to 8 show the prior art of the present invention, FIG. 6 is a basic circuit diagram, FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of the input inverting circuit 3 of FIG. 6, and FIG. It is a schematic diagram showing a specific example. 9 to 13 show a first embodiment of the present invention, FIG. 9 is a circuit diagram showing main parts of the first embodiment, and FIG.
Figure 0 is a block diagram showing the overall arrangement, Figure 11 is the Si
A schematic plan view showing the wiring pattern of a matrix circuit of resistors and switches on the board, Fig. 12 is a plan view showing the basic pattern of Fig. 11, and Fig. 13 is a sectional view taken along line 1-1 of Fig. 12. be. 14 and 15 show a second embodiment of the present invention, FIG. 14 is a circuit diagram showing the main part, and FIG. 15 shows each connection point 7 in FIG. 14. It is a graph showing the output voltage of ~7n. 16 and 17 show a third embodiment of the present invention, FIG. 16 is a block diagram showing the whole, and FIGS. 17A, B, and C show the main DA converter 41, sub-DA converter 42 and the entire DA converter 40
3 is a graph showing the input and output characteristics of each. 2...
...Input terminal, 3...Input inversion circuit, 4...
・Y address decoder, 5...×address decoder, 6
...Resistance, 8...Switch, 14...
...(first) additional resistance, 16...(second)
) additional resistance. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 8 Figure 9 Figure 10 Figure 11 Figure 12 Figure 13 Figure 15 Figure 14 Figure 16 Figure 17 figure
Claims (1)
おいて、mビツトのデジタル入力を上位m−lビ(l<
m)、および下位lビツトに分割し、複数個の抵抗を電
源端子と接地との間に直列接続して2^m個の互いに異
なる接続点を得るとともに、これらの接続点をXについ
て2^m^−l個、Yについて2l個となるようにかつ
上記複数個の抵抗が蛇行状に2次元配置され、上記m−
lビツトのデジタル入力に応じてXアドレスデコーダに
より2^m^−l個のアドレスのうちの1アドレスを選
択し、上記lビツトのデジタル入力に応じてYアドレス
デコーダにより2l個のアドレスのうちの1アドレスを
選択し、これら選択されたX・Yアドレスにより決定さ
れる上記接続点からの出力をアナログ出力とするように
なし、上記複数個の蛇行状の直列抵抗に対し所定数の直
列抵抗毎に並列に付加抵抗を接続することにより出力イ
ンピーダンスを低下させるようにしたことを特徴とする
デジタル・アナログ変換器。1 In a potentiometer-type digital-to-analog converter, the m-bit digital input is converted into upper m-l bits (l<
m), and lower l bits, connect multiple resistors in series between the power supply terminal and ground to obtain 2^m different connection points, and connect these connection points to 2^ with respect to X. The plurality of resistors are two-dimensionally arranged in a meandering manner so that there are m^-l pieces and 2l pieces for Y, and the above-mentioned m-
In response to the l-bit digital input, the X address decoder selects one address out of 2^m^-l addresses, and in response to the l-bit digital input, the Y address decoder selects one of the 2l addresses. 1 address is selected, and the output from the connection point determined by these selected X and Y addresses is made into an analog output, and every predetermined number of series resistors is A digital-to-analog converter characterized in that the output impedance is lowered by connecting an additional resistor in parallel to the converter.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13296478A JPS6017260B2 (en) | 1978-10-28 | 1978-10-28 | Digital to analog converter |
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---|---|
JPS5560333A JPS5560333A (en) | 1980-05-07 |
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ID=15093613
Family Applications (1)
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JP13296478A Expired JPS6017260B2 (en) | 1978-10-28 | 1978-10-28 | Digital to analog converter |
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JP (1) | JPS6017260B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6233566A (en) * | 1985-08-08 | 1987-02-13 | Dengen Autom Kk | Small-sized air cleaner |
JPS63115441U (en) * | 1987-01-20 | 1988-07-25 |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6329300Y2 (en) * | 1980-09-26 | 1988-08-08 | ||
JPS57202125A (en) * | 1981-06-08 | 1982-12-10 | Olympus Optical Co Ltd | Variable reference voltage generating circuit |
US5014054A (en) * | 1987-07-22 | 1991-05-07 | Nippondenso Co., Ltd. | Digital-to-analog converter of the resistor string type |
US6411273B1 (en) | 1997-04-22 | 2002-06-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Drive circuit for active matrix liquid crystal display |
JP2001156640A (en) * | 1999-11-30 | 2001-06-08 | Yamaha Corp | Digital/analog converter |
JP4382040B2 (en) | 2003-10-21 | 2009-12-09 | 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 | D / A converter circuit |
JP2011129978A (en) * | 2009-12-15 | 2011-06-30 | Renesas Electronics Corp | Digital-to-analog converter |
-
1978
- 1978-10-28 JP JP13296478A patent/JPS6017260B2/en not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6233566A (en) * | 1985-08-08 | 1987-02-13 | Dengen Autom Kk | Small-sized air cleaner |
JPS63115441U (en) * | 1987-01-20 | 1988-07-25 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5560333A (en) | 1980-05-07 |
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