JPS61283224A - Digital-analog converter - Google Patents

Digital-analog converter

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Publication number
JPS61283224A
JPS61283224A JP12555785A JP12555785A JPS61283224A JP S61283224 A JPS61283224 A JP S61283224A JP 12555785 A JP12555785 A JP 12555785A JP 12555785 A JP12555785 A JP 12555785A JP S61283224 A JPS61283224 A JP S61283224A
Authority
JP
Japan
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terminal
cell
mosfet
fet
power supply
Prior art date
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Pending
Application number
JP12555785A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eiji Masuda
英司 増田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP12555785A priority Critical patent/JPS61283224A/en
Publication of JPS61283224A publication Critical patent/JPS61283224A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

PURPOSE:To attain high speed operation handling a high band signal by using five MOSFETs so as to constitute a unit cell and switching current path so as to turn on/off the cell. CONSTITUTION:The titled converter consists of two N-channel MOS FETs N1, N2 and two P-channel MOS FETs P1-P3. The 1st terminal of the FET N1 is connected to a ground GND, the 2nd terminal is connected to the 1st terminal of the FET N2 to form a node ND and the 2nd terminal of the FET N2 is connected to an output terminal Iout. Bias voltages Bias 1, 2 are given to the gate of the FETs N1, N2. The 1st terminal of the FET P1 is connected to a positive power supply VDD, the 2nd terminal is connected to the node ND, the 1st terminal of the FET P2 is connected to the 2nd terminal of the FET P3, the 2nd terminal is connected to the node Nd and the 1st terminal of the FET P3 is connected to the power supply VDD. Signals CCi, CFi FFj are given to gates to the FETs P1-P3 based on the inputted data.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はデジタル/アナログ変換器、特に複数のMOS
形の半導体回路セルを用いて高速のデジタル信号をアナ
ログ信号に変換するビデオ信号用のデジタル/アナログ
変換器に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a digital/analog converter, particularly a plurality of MOS
The present invention relates to a digital/analog converter for video signals that converts high-speed digital signals into analog signals using semiconductor circuit cells of the form.

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

ビデオ信号用のデジタル/アナログ変換器(以下DAC
と省略する)をMOS形のモノリシックIC化する技術
は、近年急速に発展している。これらの従来技術は、コ
ストパフォーマンスの向上を主眼としており、特にシリ
コンチップの極小化、信号帯域の高速化(20M87以
上)、グリッチフリー化、低消費電力化に新しい回路技
術が投入されている。また、デバイス構造としてはMO
8形半導体が主流となりつつあり、特に0MO8形が種
々の有利性をそなえている。以下このような従来のDA
Cの3つの例を簡単に説明し、それぞれについての問題
点を指摘する。
Digital/analog converter (hereinafter referred to as DAC) for video signals
Technology for converting MOS-type monolithic ICs into MOS-type monolithic ICs has been rapidly developing in recent years. These conventional technologies focus on improving cost performance, and in particular, new circuit technologies are introduced to miniaturize the silicon chip, increase the signal band speed (20M87 or higher), make it glitch-free, and reduce power consumption. In addition, the device structure is MO
8-type semiconductors are becoming mainstream, and 0MO8-type semiconductors in particular have various advantages. Below is a conventional DA like this
We will briefly explain three examples of C and point out the problems with each.

第8図は米国特許第4393370号に開示されたDA
Cの1つの定電流セルの回路図である。
Figure 8 shows the DA disclosed in U.S. Patent No. 4,393,370.
FIG. 2 is a circuit diagram of one constant current cell of C.

実際にDACとして動作させるためには、この定電流セ
ルをマトリックス上に並べて動作させる。
In order to actually operate as a DAC, these constant current cells are arranged in a matrix and operated.

入力したデジタル信号の所定ビットは入力端子241.
242に与えられ、この所定ビットの値に応じて出力端
子251,252に定電流が出力される。動作説明はこ
こでは省略するので、詳細は該特許公報を参照されたい
。この回路には次のような問題点がある。
A predetermined bit of the input digital signal is input to the input terminal 241.
242, and a constant current is output to output terminals 251 and 252 according to the value of this predetermined bit. Since the explanation of the operation will be omitted here, please refer to the patent publication for details. This circuit has the following problems.

(1)  単位セルあたりの素子数を数えると、論理ゲ
ート292.293をNチャネルMO8FETで構成し
たとして、7つのFETが必要となる。
(1) Counting the number of elements per unit cell, assuming that the logic gates 292 and 293 are composed of N-channel MO8FETs, seven FETs are required.

従って比較的多くの素子を必要とし、コスト高となる。Therefore, a relatively large number of elements are required, resulting in high cost.

(2)  スイッチオンの状態にするときに、NORゲ
ート292がアンプとしての働きをし、しかもFET2
91を通して帰還ループが存在するため、動作が振動的
で不安定になりやすく、セトリング時間が長くなり、ま
たグリッチ特性が悪くなる。
(2) When the switch is turned on, the NOR gate 292 acts as an amplifier, and the FET2
Since there is a feedback loop through 91, the operation tends to be oscillatory and unstable, the settling time is long, and the glitch characteristics are poor.

(3)  F E T 291がオフ動作するとき、ゲ
ート電圧が■ (中間電圧)からV   (GND電圧
)ON          OFF に急激に変化するため、ゲート・ドレイン間の寄生容量
を介した電荷のフィードスルーによって、出力端子25
1.252に余分な電流が流れ、グリッチが乗る。
(3) When the FET 291 turns off, the gate voltage changes rapidly from ■ (intermediate voltage) to V (GND voltage) ON OFF, so charge feedthrough occurs through the parasitic capacitance between the gate and drain. By the output terminal 25
1. Extra current flows through 252, causing a glitch.

(4)  NORゲート292は前述のようにアンプと
しての働きをするが、このアンプとしての特性は素子の
製造工程によってばらつきがある。このためスイッチと
してのFET291の出力インピーダンスにもばらつき
が生じ、複数のセル間での定電流特性にばらつきが生じ
る。
(4) The NOR gate 292 functions as an amplifier as described above, but the characteristics of this amplifier vary depending on the manufacturing process of the element. For this reason, the output impedance of the FET 291 as a switch also varies, and the constant current characteristics vary among the plurality of cells.

(5)  NORゲート292がアンプとして働くので
消費電流が多くなる。
(5) Since the NOR gate 292 works as an amplifier, current consumption increases.

第9図はI E E E  Internationa
l 5olidState C1rcuits Con
ference Feb、’ 241983 p188
に開示されたDACの1つの定電流セルの回路図である
。実際にDACとして動作させるためには、この定電流
セルを第10図に示すようにマトリックス上に並べて動
作させる。入力したデジタル信号の所定ビットは5el
ectおよび5elect端子に与えられ、この所定ビ
ットの値に応じて定電流■。utが出力される。第10
図ではこの各定電流セル回路を二重内で示す。詳しい動
作については前記文献を参照されたい。この回路の問題
点は以下の点である。
Figure 9 is I E E E International
l 5olidState C1rcuits Con
ference Feb,' 241983 p188
FIG. 2 is a circuit diagram of one constant current cell of the DAC disclosed in FIG. In order to actually operate as a DAC, these constant current cells are arranged in a matrix as shown in FIG. 10 and operated. The predetermined bit of the input digital signal is 5el
A constant current ■ is applied to the ect and 5elect terminals according to the value of this predetermined bit. ut is output. 10th
In the figure, each constant current cell circuit is shown within a double box. For detailed operation, please refer to the above-mentioned document. The problems with this circuit are as follows.

(1)  第9図に示ず単位セルは5つのFETを用い
ているが、第10図に示すようにこの単位セルをマトリ
ックス上に並べた場合、この単位セル以外のスイッチ素
子が必要となり、結局単位セルあたりの素子数は8つと
なる。従ってコストが高くなる。
(1) The unit cell not shown in Figure 9 uses five FETs, but when these unit cells are arranged in a matrix as shown in Figure 10, switch elements other than this unit cell are required. In the end, the number of elements per unit cell is eight. Therefore, the cost increases.

(2)トランジスタMlのゲート電圧をスイッチトラン
ジスタMONとMOFFでコントロールするため、トラ
ンジスタMrのゲート容量を充電する時間が余分にかか
り、また、第10図のようにマトリックス上に並べた場
合、VooとV。ffの両筒圧は複数のスイッチ素子を
介して各セルに伝達されるため、スイッチ素子のオン抵
抗および分布容世によってセルのアクセス時間が長くな
る。従って全体の動作時間が遅くなる。
(2) Since the gate voltage of the transistor Ml is controlled by the switch transistors MON and MOFF, it takes extra time to charge the gate capacitance of the transistor Mr, and when arranged in a matrix as shown in Figure 10, Voo V. Since the cylinder pressure of ff is transmitted to each cell via a plurality of switch elements, the cell access time becomes longer depending on the on-resistance and distribution of the switch elements. Therefore, the overall operating time is slowed down.

第11図G、装置1MO8INC,社 (Sunnyvle、 CA、 U、S、A、)の製品
TML1840の回路構成のブロック図である。入力し
た8ビツトのデジタル信号の各ビット線のうち、低位の
4ビツトB1〜B4はデコーダDC1に、高位の4ビツ
トB5〜B8はデコーダDC2に、それぞれ与えられ、
ここで15本のパラレル信号にデコードされ(値0につ
いては何も出力しないため15本でよい)、レジスタR
G1.RG2の入力端子D1〜D1.に与えられる。レ
ジスタRG1.RG2は同期用クロックOKに同期して
、D1〜D15に対応する出力01〜Q15を出力する
。この出力は各セルCE1〜CE15およびCE16〜
CE30に与えられる。セルCEI〜CE15は3つの
トランジスタTl 1.T12.T13から、また、C
E16〜CE30は3つのトランジスタT’21.T2
2.T23から、構成される。トランジスタTI2.T
22のゲートにはバイアス電源Biaslが、また、ト
ランジスタT13.T23のゲートにはバイアス電源B
ias2が与えられてい−る。各セルは、トランジスタ
TllあるいはT21をオフにすると、トランジスタT
I2およびT13、あるいはT22およびT23を介し
て出力端子I。に定電流を供給する。トランジスタT’
 11あるいはT21をオンにすると、このトランジス
タによりバイパス電流が流れ、電流は出力されない。こ
こでトランジスタT22およびT23の駆動能力はトラ
ンジスタT12およびT13の駆動能力の16倍となっ
ているため、CE16〜CE30の各セルはCE1〜C
E15の16倍の重みをもった電流を出力することがで
きる。このようにして出力端子I。には入力デジタル信
号対応した出力アナログ信号が得られる。
FIG. 11G is a block diagram of the circuit configuration of the product TML1840 manufactured by MO8INC, Inc. (Sunnyville, CA, U, S, A,). Of each bit line of the input 8-bit digital signal, the lower 4 bits B1 to B4 are given to the decoder DC1, and the higher 4 bits B5 to B8 are given to the decoder DC2, respectively.
Here, it is decoded into 15 parallel signals (15 signals are sufficient because nothing is output for the value 0), and the register R
G1. Input terminals D1 to D1 of RG2. given to. Register RG1. RG2 outputs outputs 01 to Q15 corresponding to D1 to D15 in synchronization with the synchronization clock OK. This output is for each cell CE1~CE15 and CE16~
Given to CE30. Cells CEI to CE15 include three transistors Tl1. T12. From T13, also C
E16-CE30 are three transistors T'21. T2
2. It is composed of T23. Transistor TI2. T
A bias power supply Biasl is connected to the gate of transistor T13. Bias power supply B is applied to the gate of T23.
ias2 is given. When each cell turns off the transistor Tll or T21, the transistor T
Output terminal I via I2 and T13 or T22 and T23. Supplies constant current to. Transistor T'
When T11 or T21 is turned on, a bypass current flows through this transistor and no current is output. Here, the driving ability of transistors T22 and T23 is 16 times that of transistors T12 and T13, so each cell of CE16 to CE30 is
It is possible to output a current with a weight 16 times that of E15. In this way, the output terminal I. An output analog signal corresponding to the input digital signal is obtained.

なお、詳述については置1MO8INC,社発行のTM
L1840−VIDEODACのデータカタログを参照
されたい。しかしながら、この回路にはグリッチ特性が
悪いという欠点がある。
For detailed information, please refer to the TM published by Oki1MO8INC.
Please refer to the data catalog of L1840-VIDEODAC. However, this circuit has the drawback of poor glitch characteristics.

これはデジタル入力を低ビツト群と高ビツト群とに分け
て取扱っているため、入力デジタル信号のI LSBの
増加または減少に対して多数のセルが同時にオンまたは
オフする状態があるからである。
This is because the digital input is handled separately into a low bit group and a high bit group, so a large number of cells may be turned on or off at the same time in response to an increase or decrease in the ILSB of the input digital signal.

例えば入力デジタル信号が値15から値16に変化した
場合を考える。値15ではセルCE1〜CE15のすべ
てがオン、CE16〜CE30のすべてがオフの状態で
ある。ところが値16ではセルCE1〜CE15のすべ
てがオフ、GE16〜CE30のうらCE16のみがオ
ンとならねばならない。従って値15から値16までの
わずか1 LSBの増加を行うために16個のセルのオ
ン/オフ状態を変えなければならないことになる。
For example, consider a case where the input digital signal changes from a value of 15 to a value of 16. At a value of 15, all cells CE1 to CE15 are on and all cells CE16 to CE30 are off. However, for the value 16, all of the cells CE1 to CE15 must be turned off, and only CE16 among the cells GE16 to CE30 must be turned on. Therefore, to make an increase of only 1 LSB from the value 15 to the value 16, 16 cells would have to change their on/off states.

即ち1つのセルが変化するときに生ずるグリッチの16
倍のグリッチが生ずることになる。
That is, 16 of the glitches that occur when one cell changes.
There will be twice as many glitches.

このように従来のDACには種々の欠点があった。As described above, conventional DACs have various drawbacks.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

そこで本発明は高帯域の信号も取扱えるだけの高速動作
ができ、構成素子数が少なく、しかもグリッチ特性が極
めてよく、消費電力も少ないデジタル/アナログ変換器
を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a digital/analog converter that can operate at high speed to handle high-band signals, has a small number of components, has extremely good glitch characteristics, and consumes little power.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明の特徴は、デジタル/アナ[lグ変換器を、第1
端が第1の電源に接続され、ゲートに第1のバイアス電
源が加えられた第1のチャネル形の第1のMOSFET
と、第1端が第1のMOSFETの第2端に接続され、
第2端が出力端子に接続され、ゲートに第2のバイアス
電源が加えられた第1のチャネル形の第2のMOSFE
Tと、第1端が第2の電源に接続され、第2端が第1の
MOSFETと第2のMOSFETとの接続点に接続さ
れたff12のチャネル形の第3のMOSFETと、第
2端が第1のMOSFETと第2のMOSFETとの接
続点に接続された第2のチャネル形の第4のMOSFE
Tと、第1端が第2の電源に接続され、第2端が第4の
MOSFETの第1端に接続された第5のMOSFET
と、の合計5つのMOSFETを有するセルを複数個並
べて構成し、第3および第4の−MO8FETのゲート
に、入力したデジタル信号の高位ビットに相当する信号
を与え、第5のMOSFETのゲートに、入力したデジ
タル信号の低位ビットに相当する信号を与え、出力端子
から変換されたアナログ信号を出力するようにし、高帯
域の信号も取扱えるだけの高速動作ができ、構成素子数
が少なく、しかもグリッチ特性が極めてよく、消費電力
も少なくなるようにした点にある。
A feature of the present invention is that the digital/analog converter is
a first MOSFET of a first channel type with an end connected to a first power supply and a first bias power supply applied to the gate;
and the first end is connected to the second end of the first MOSFET,
a first channel type second MOSFE whose second end is connected to the output terminal and whose gate is applied with a second bias power supply;
T, a third channel-type MOSFET of ff12 whose first end is connected to a second power supply and whose second end is connected to a connection point between the first MOSFET and the second MOSFET, and a second end thereof. a fourth MOSFET of the second channel type connected to the connection point of the first MOSFET and the second MOSFET;
T and a fifth MOSFET whose first end is connected to the second power supply and whose second end is connected to the first end of the fourth MOSFET.
It is configured by arranging a plurality of cells having a total of five MOSFETs, and applies a signal corresponding to the high-order bit of the input digital signal to the gates of the third and fourth MOSFETs, and applies a signal corresponding to the high-order bit of the input digital signal to the gate of the fifth MOSFET. , it provides a signal corresponding to the low-order bits of the input digital signal and outputs the converted analog signal from the output terminal, allowing high-speed operation to handle high-band signals, and having a small number of components. The glitch characteristics are extremely good and the power consumption is low.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下本発明を図示する実施例に基づいて説明する。第1
図は本発明に係るDACを構成する単位セルの回路図で
ある。この回路は2つのNチャネルMO8FET  N
l、N2と、3つのPチャネルMO8FET  Pl、
P2.P3とから構成される。トランジスタN1の第1
端は接地点GNDに、第2端はトランジスタN2の第1
端に、それぞれ接続されてノードNDを形成している。
The present invention will be described below based on illustrated embodiments. 1st
The figure is a circuit diagram of a unit cell that constitutes a DAC according to the present invention. This circuit consists of two N-channel MO8FETs N
l, N2 and three P-channel MO8FETs Pl,
P2. It consists of P3. The first of transistor N1
The end is connected to the ground point GND, and the second end is connected to the first terminal of the transistor N2.
The terminals are connected to each other to form a node ND.

また、トランジスタN2の第2端は出力端子■  に接
ut 続されている。トランジスタN1およびN2のゲートに
はそれぞれバイアス電圧BiaS1およびBias2が
与えられている。トランジスタP1の第1端は正の電源
■DOに、第2端はノードNDに接続され、トランジス
タP2の第1端はトランジスタP3の第2端に、第2端
はノードNDに接続され、トランジスタP3の第1端は
電源■。、に接続されている。トランジスタP1.P2
.P3のゲートには、それぞれ入力したデータに基づい
た信号CCi、CFi、FFjが与えられる。これら各
信号については後述する。
Further, the second end of the transistor N2 is connected to the output terminal (2). Bias voltages BiaS1 and Bias2 are applied to the gates of transistors N1 and N2, respectively. The first end of the transistor P1 is connected to the positive power supply DO, and the second end is connected to the node ND. The first end of the transistor P2 is connected to the second end of the transistor P3, and the second end is connected to the node ND. The first end of P3 is the power supply ■. ,It is connected to the. Transistor P1. P2
.. Signals CCi, CFi, and FFj based on the respective input data are applied to the gate of P3. Each of these signals will be described later.

このセルの動作は次のようになる。即ち、このセルがオ
ンになると出力端子■  から定電流がut 出力されるが、この定電流はトランジスタN1およびN
2を介して流れることになる。セルのオン/オフはノー
ドNDの電圧値によって決定される。
The operation of this cell is as follows. That is, when this cell is turned on, a constant current is output from the output terminal
It will flow through 2. On/off of the cell is determined by the voltage value of node ND.

つまりノードNDの電圧とトランジスタN2のスレッシ
ホールド電圧との和がBias2より小さければ、トラ
ンジスタN2がオンとなり定電流が流れ、セルがオンし
たことになる。ノードNDの電圧はトランジスタP1.
P2.P3の動作によって定まる。トランジスタP1が
オンになるとノードNDの電位はほぼV。Dとなるため
セルはオフとなる。また、トランジスタP2およびP3
の両方がオンになってもノードNDの電位はほぼ■DO
となりセルはオフとなる。従って、このセルがオンとな
るための条件を論理式で示すと式(1〉のようになる。
In other words, if the sum of the voltage at the node ND and the threshold voltage of the transistor N2 is smaller than Bias2, the transistor N2 is turned on, a constant current flows, and the cell is turned on. The voltage at node ND is the voltage at transistor P1.
P2. Determined by the operation of P3. When the transistor P1 is turned on, the potential of the node ND is approximately V. D, so the cell is turned off. Also, transistors P2 and P3
Even if both are turned on, the potential of node ND is approximately ■DO
The cell then turns off. Therefore, the condition for this cell to turn on can be expressed as a logical formula as shown in formula (1>).

(Piがオフ)AND ((P2がオフ>0R(P3が
オフ))       ・・・・・・・・・(1)この
論理式を各トランジスタのゲート信号CC1゜CFi、
FFjを用いて書換えると式(2)のようになる。
(Pi is off) AND ((P2 is off > 0R (P3 is off)) ・・・・・・・・・(1) Substitute this logical formula for each transistor's gate signal CC1°CFi,
Rewriting using FFj results in equation (2).

(CCi=1)AND((CFi−1)OR(FFj−
1))           ・・・・・・・・・(2
)このような論理動作の意味については後述するが、こ
こでこのセルの動作の特徴を考えてみる。まず、単位セ
ルあたりの素子数であるが、これは5つのMOSFET
を用いているだけであり、従来のDACの単位セルより
素子数が少ない。従ってコストを低下させることができ
るとともに、シリコンチップ上での占有面積も縮小し集
積化に適する。
(CCi=1)AND((CFi-1)OR(FFj-
1)) ・・・・・・・・・(2
) The meaning of such logical operation will be discussed later, but let us now consider the characteristics of this cell's operation. First, the number of elements per unit cell is 5 MOSFETs.
The number of elements is smaller than that of a conventional DAC unit cell. Therefore, the cost can be reduced, and the area occupied on the silicon chip is also reduced, making it suitable for integration.

また、セルがオンの場合は、トランジスタN1およびN
2から成るバスを介して定電流が流れ、セルがオフの場
合は、トランジスタN1およびトランジスタP1(また
はP2とP3)から成るバスを介して定電流が流れてい
るため、セルのオン/オフ切換はこの常に流れている定
電流のバスをノードNDで切換える動作だけ行うことが
でき、高速の動作が可能となり、20MH7以上の帯域
信号についての動作も可能である。更に、セルがオンし
たときに、定電流は高抵抗を有するトランジスタN2か
ら出力されるため、トランジスタP1゜P2.P3のゲ
ート信号のオン/オフに基づく電荷のフィールドスルー
によって、余分な電流が出力されることがなく、グリッ
チ特性も良好となる。
Also, when the cell is on, transistors N1 and N
When the cell is off, a constant current flows through the bus consisting of transistors N1 and P1 (or P2 and P3), so the cell is switched on/off. can perform only the operation of switching this constantly flowing constant current bus at the node ND, and can operate at high speed, and can also operate with a band signal of 20 MH7 or more. Furthermore, when the cell is turned on, a constant current is output from the transistor N2 having a high resistance, so that the transistors P1, P2, . Due to the field-through of charges based on the on/off of the gate signal of P3, no extra current is output, and glitch characteristics are also improved.

また、トランジスタN1に常に流れる定電流以外には消
費電流がないため、低消費電力化が図れる。
Furthermore, since there is no current consumption other than the constant current that always flows through the transistor N1, power consumption can be reduced.

次に本発明に係るDACの全体構成を第2図のブロック
図を用いて説明する。いま、81〜B4の4ビツトから
成るデジタル信号を入力し、これに対応したアナログ電
圧を出力端子I  と正のOu[ 電源■。、との間に抵抗Rを介して発生させる場合を考
える。この場合、第1図に示した単位セルを16個4×
4のマトリックス上に並べる。第2図ではこの16個の
セルをCEI〜CE16で表わす。入力した4ビツトの
デジタル信号は、低位2ビツトと高位2ビツトとに分け
てデコーダに与えられる。即ち、低位ビット81.B2
は低ビット群デコーダLDCに、高位ビットB3.B4
は高ビット群デコーダ1−IDcに、それぞれ与えられ
る。
Next, the overall configuration of the DAC according to the present invention will be explained using the block diagram of FIG. 2. Now, a digital signal consisting of 4 bits 81 to B4 is input, and the corresponding analog voltage is output from the output terminal I and the positive Ou [power supply ■. , is generated via a resistor R between them. In this case, 16 unit cells shown in FIG.
Arrange them on a matrix of 4. In FIG. 2, these 16 cells are represented by CEI to CE16. The input 4-bit digital signal is divided into 2 low-order bits and 2 high-order bits and given to the decoder. That is, the lower bits 81. B2
is sent to the low bit group decoder LDC, and the high order bits B3 . B4
are given to high bit group decoders 1-IDc, respectively.

低ビット群デコーダLDCは、この入力した2ビツトデ
ータをパラレル信号に変換し、レジスタLRG1〜LR
G4を介して信号FFI〜FF4として各セルに与える
。また、高ビット群デコーダHDCは、入力した2ビツ
トデータをパラレル信号に変換し、レジスタHRG1〜
HRG8を介して信号CF1〜CF4およびCG1〜C
C4として各セルに与える。第1図における信号CCi
The low bit group decoder LDC converts this input 2-bit data into a parallel signal and sends it to registers LRG1 to LR.
It is applied to each cell as signals FFI to FF4 via G4. In addition, the high bit group decoder HDC converts the input 2-bit data into a parallel signal and sends it to registers HRG1 to
Signals CF1-CF4 and CG1-C via HRG8
Give each cell as C4. Signal CCi in FIG.
.

CF+、FFjはそれぞれ第2図における信号CG1〜
CC4,CF1〜CF4.FF1〜FF4に相当する。
CF+ and FFj are the signals CG1 to CG1 in FIG. 2, respectively.
CC4, CF1-CF4. Corresponds to FF1 to FF4.

ここでi=1〜4、j−1〜4であり、各セルのとるべ
きiの値はそのセル位置のCo1uu値から求まり、j
の値はそのセル位置のRow値から求まる。各レジスタ
LPG1〜しRG4、HRG1〜HRG8はクロック信
号GKに同期して信号を出力する。また、各セルにはB
ias1発生回路BGIおよびBias2発生回路BG
2からバイアス電圧が供給される。
Here, i = 1 to 4, j-1 to 4, and the value of i that each cell should take is determined from the Co1uu value at that cell position, and j
The value of is determined from the Row value at that cell position. Each register LPG1 to RG4 and HRG1 to HRG8 outputs a signal in synchronization with clock signal GK. Also, each cell has B
ias1 generation circuit BGI and Bias2 generation circuit BG
Bias voltage is supplied from 2.

低ビット群デコーダLDCおよび高ビット群デコーダl
−I D Cの行う変換機能を説明するために第4図〜
第6図に真理値表を示す。低ビット群デコーダL”DC
は、2ビット信号B1.B2を入力し、第4図に示す真
理値表に基づいてFF1〜FF4を出力する。高ビット
群デコーダII D Cは、2ビツトの信号B3.B4
を入力し、第5図に示す真理値表に基づいてCF2=C
F2を出力し、第6図に示す真理値表に基づいてCG1
〜CC4を出力する。各セルはこれらの信号を受け、式
(2)の論理に基づいてオン/オフ動作する。第7図に
すべてのデジタル入力値に対する各セルのオン/オフ状
態の真理値表を示す。ここで“1″は該当するセルがオ
ン状態であることを示し、′0”は該当するセルがオフ
状態であることを示す。この表のようにデジタル入力値
が増加するに従って、セルCE1〜CE16に向かって
オンになるセル数が増えてゆき、出力端子■  を流れ
る電流がut 増加し、抵抗Rの両端にあられれる電圧も増加する。な
おセル16は常にオフであるから、実際にはダミーセル
となり、設ける必要はない。第7図より、デジタル入力
値がI LSBだけ増減した場合は、常に1つのセルが
オン/オフするだけである。従ってI LSBの増減に
よって大きなグリッチが発生することはない。なお第1
図に示すセルは、第3図に示すようなチャネル形が反対
となるトランジスタに置換した回路によっても構成する
ことができる。
Low bit group decoder LDC and high bit group decoder l
- To explain the conversion function performed by IDC, please refer to Figure 4~
Figure 6 shows the truth table. Low bit group decoder L”DC
is the 2-bit signal B1. B2 is input, and FF1 to FF4 are output based on the truth table shown in FIG. The high bit group decoder IIDC receives the 2-bit signal B3. B4
, and based on the truth table shown in Figure 5, CF2=C
Output F2 and CG1 based on the truth table shown in Figure 6.
~Output CC4. Each cell receives these signals and performs on/off operations based on the logic of equation (2). FIG. 7 shows a truth table of the on/off state of each cell for all digital input values. Here, "1" indicates that the corresponding cell is in the on state, and '0' indicates that the corresponding cell is in the off state.As the digital input value increases as shown in this table, cells CE1 to As the number of cells turned on increases toward CE16, the current flowing through the output terminal ut increases, and the voltage across the resistor R also increases.Since cell 16 is always off, in reality It becomes a dummy cell and does not need to be provided.From Figure 7, when the digital input value increases or decreases by I LSB, only one cell is always turned on or off.Therefore, large glitches occur due to increase or decrease in I LSB. No. No. 1
The cell shown in the figure can also be constructed by a circuit in which transistors with opposite channel shapes are substituted, as shown in FIG.

最後に、本発明に係るDACの特徴をまとめると、以下
のようになる。
Finally, the characteristics of the DAC according to the present invention can be summarized as follows.

(1)  単位セルあたり5素子でマトリックス上に配
置でき、シリコンチップエリアを節約できるとともにコ
ストを低減できる。
(1) Five elements per unit cell can be arranged on a matrix, saving silicon chip area and reducing costs.

(2)  デジタル入力の1 LSBの増減に対し、常
に1つのセルがオン/オフするだけであり、スイッチ制
御信号のごくわずかな非同期性に対してもグリッチは最
大l 188分に抑制できる゛。
(2) Only one cell is always turned on/off in response to an increase or decrease of 1LSB of the digital input, and glitches can be suppressed to a maximum of 188 minutes even with the slightest asynchrony of the switch control signal.

(3)トランジスタN1は常にオンとなって定電流を流
しており、セルのオン/オフはこのパスを切換える方式
であるため、充放電に要するセットアツプ時間が不要と
なり、高速動作が可能となる。
(3) Transistor N1 is always on and passes a constant current, and the cell is turned on/off by switching this path, which eliminates the setup time required for charging and discharging, enabling high-speed operation. .

(4)  デジタル入力に基づくセルの制御信号は、ト
ランジスタP1.P2.P3のゲート電極をオン/オフ
制御するだけであり、電流源を構成するトランジスタN
2のゲート電極のオン/オフ制御を行わないので、トラ
ンジスタP1.P2.P3のゲート・ドレインあるいは
ゲート・ソース間の寄生容山を介したフィードスルー効
果によって、出力電流にリップルが直接乗ることはない
。また、ノードNDに生じたリップル成分は高抵抗をも
つトランジスタN2によって軽減されるため、出力電流
に過大なリップルが生じることはない。
(4) Cell control signals based on digital inputs are provided by transistors P1. P2. It only controls the on/off of the gate electrode of P3, and the transistor N that constitutes the current source
Since on/off control of the gate electrodes of transistors P1.2 is not performed, the gate electrodes of transistors P1. P2. Due to the feedthrough effect via the parasitic capacitance between the gate and drain or the gate and source of P3, no ripple is directly added to the output current. Further, since the ripple component generated at the node ND is reduced by the transistor N2 having high resistance, an excessive ripple does not occur in the output current.

(5)  セル内でスタディツクに消費する電力は、ト
ランジスタN1を常に流れる電流に起因するもののみで
あるから、低消費電力化が図れる。
(5) Since the power consumed in the study within the cell is only due to the current constantly flowing through the transistor N1, power consumption can be reduced.

(6)  前述のように出力電流に過大なリップルが生
じることがなく、また、小さなシリコンチップエリア内
に全セルを形成できるため、各セルごとの定電流特性の
ばらつぎがなく、変換リニアリティが良くなる。
(6) As mentioned above, there is no excessive ripple in the output current, and all cells can be formed within a small silicon chip area, so there is no variation in constant current characteristics for each cell, and conversion linearity is improved. Get better.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のとおり本発明によれば、デジタル/アナログ変換
器において、5つのMOSFETによって単位セルを構
成し、このセルのオン/オフを電流バスの切換えによっ
て行うようにしたため、^帯域の信号も取扱えるだけの
高速動作ができるようになり、構成素子数が少なく、し
かもブリッヂ特性が極めてよく、消費電力も少なくなる
As described above, according to the present invention, in the digital/analog converter, five MOSFETs constitute a unit cell, and this cell is turned on and off by switching the current bus, so that signals in the ^band can also be handled. The number of components is small, the bridge characteristics are extremely good, and power consumption is reduced.

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

第1図は本発明に係るDACを構成する単位セルの一実
施例の回路図、第2図は本発明に係るDACの一実施例
のブロック図、第3図は本発明に係るDACを構成する
単位セルの別な実施例の回路図、第4図乃至第7図は第
2図に示すDACの動作を説明するための図表、第8図
乃至第11図は従来のDACを説明するための回路図で
ある。 Nl、N2.Pi、P2.P3.N1’ 。 N2’ 、N3’ 、Pi’ 、P2’・・・MOSF
ET。 CFi、CCi、FFj・・・セルの制御信号、LDC
・・・低ビット群デコーダ、HDC・・・高ビット群デ
コーダ、LRG1〜LRG4.HRGI〜HRG8・・
・レジスタ、CE1〜CE16・・・セル、BGl、B
G2・・・バイアス電圧発生回路、290゜291・・
・MOSFET、292.293・・・論理回路、Ml
、MD、MB、MON、MOFF・・・MOSFET、
DCl、DC2・・・デコーダ、RGl、RG2・・・
レジスタ。 出願人代理人  猪  股    清 Fj 第1図 第 3 図 第4図 第5図 第6図 (81)     (AI) 弔8図 第9図      第10図 第11図
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of a unit cell constituting a DAC according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of a DAC according to the present invention, and FIG. 3 is a circuit diagram of an embodiment of a unit cell constituting a DAC according to the present invention. Figures 4 to 7 are diagrams for explaining the operation of the DAC shown in Figure 2, and Figures 8 to 11 are diagrams for explaining the conventional DAC. FIG. Nl, N2. Pi, P2. P3. N1'. N2', N3', Pi', P2'...MOSF
E.T. CFi, CCi, FFj...Cell control signal, LDC
...Low bit group decoder, HDC...High bit group decoder, LRG1 to LRG4. HRGI~HRG8...
・Register, CE1 to CE16...Cell, BGl, B
G2...Bias voltage generation circuit, 290°291...
・MOSFET, 292.293...Logic circuit, Ml
, MD, MB, MON, MOFF...MOSFET,
DCl, DC2...decoder, RGl, RG2...
register. Applicant's agent Kiyoshi Inomata Fj Figure 1 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 (81) (AI) Figure 8 Figure 9 Figure 10 Figure 11

Claims (1)

【特許請求の範囲】 第1端が第1の電源に接続され、ゲートに第1のバイア
ス電源が加えられた第1のチャネル形の第1のMOSF
ETと、第1端が前記第1のMOSFETの第2端に接
続され、第2端が出力端子に接続され、ゲートに第2の
バイアス電源が加えられた第1のチャネル形の第2のM
OSFETと、第1端が第2の電源に接続され、第2端
が前記第1のMOSFETと前記第2のMOSFETと
の接続点に接続された第2のチャネル形の第3のMOS
FETと、第2端が前記第1のMOSFETと前記第2
のMOSFETとの接続点に接続された第2のチャネル
形の第4のMOSFETと、第1端が第2の電源に接続
され、第2端が前記第4のMOSFETの第1端に接続
された第5のMOSFETと、の合計5つのMOSFE
Tを有するセルを複数個そなえ、 前記第3および第4のMOSFETのゲートに、入力し
たデジタル信号の高位ビットに相当する信号を与え、前
記第5のMOSFETのゲートに、入力したデジタル信
号の低位ビットに相当する信号を与え、前記出力端子か
ら変換されたアナログ信号を出力することを特徴とする
デジタル/アナログ変換器。
[Claims] A first channel-type first MOSF whose first end is connected to a first power supply and whose gate is applied with a first bias power supply.
ET and a second MOSFET of a first channel type having a first end connected to a second end of the first MOSFET, a second end connected to an output terminal, and a second bias power supply applied to the gate. M
an OSFET, and a second channel type third MOS having a first end connected to a second power supply and a second end connected to a connection point between the first MOSFET and the second MOSFET.
FET, and a second end is connected to the first MOSFET and the second MOSFET.
a fourth MOSFET of a second channel type connected to a connection point with the MOSFET, a first end connected to a second power supply, and a second end connected to the first end of the fourth MOSFET. A total of five MOSFETs, including a fifth MOSFET
A plurality of cells having T are provided, a signal corresponding to the high-order bit of the input digital signal is applied to the gates of the third and fourth MOSFETs, and a signal corresponding to the high-order bit of the input digital signal is applied to the gate of the fifth MOSFET. A digital/analog converter characterized in that it provides a signal corresponding to a bit and outputs a converted analog signal from the output terminal.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006020098A (en) * 2004-07-02 2006-01-19 Toshiba Corp Semiconductor device
KR100572313B1 (en) * 1999-03-25 2006-04-19 삼성전자주식회사 Digital-to-analog converter

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KR100572313B1 (en) * 1999-03-25 2006-04-19 삼성전자주식회사 Digital-to-analog converter
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