JPS6198024A - Digital to analog converter - Google Patents

Digital to analog converter

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JPS6198024A
JPS6198024A JP21898884A JP21898884A JPS6198024A JP S6198024 A JPS6198024 A JP S6198024A JP 21898884 A JP21898884 A JP 21898884A JP 21898884 A JP21898884 A JP 21898884A JP S6198024 A JPS6198024 A JP S6198024A
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JP
Japan
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pwm
pam
data
bit
supplied
Prior art date
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JP21898884A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Katakura
雅幸 片倉
Hitoshi Takeda
竹田 仁
Norio Shoji
法男 小路
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a digital-analog converter high in resolution and superior in linearity by converting high-order digit bits on PAM basis and low-order digit bits on PWM basis, and combining them. CONSTITUTION:Five-bit data D0-D4 are inputted to an S/P converter 2; the low-order two digit bit data D2-D4 are supplied to a PWM control part 20, and the high-order two digit bit data D0 and D1 are supplied to a PAM control part 30. Signals from the PWM control part 20 and PAM control part 30 are inputted to a modulation part 40 and an output switch circuit 42 is controlled by the current source 41 consisting of eight constant current sources (a)-(h) which are equal in current value, so that an analog signal output equal to the input data is obtained from an inverting amplifier circuit 54. Then, the eight constant current sources (a)-(h) are used equally to suppress the influence of variance among the current sources upon the linearity.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、2進数の重み付けによって符号化されたデジ
タル信号をアナログ信号に変換するデジタル・アナログ
変換装置(以下、D/A変換装置と記す)に関し、特に
入力デジタルデータをパルス振幅変調波(Pu1se 
Amplitude Modulation 。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a digital-to-analog converter (hereinafter referred to as a D/A converter) that converts a digital signal encoded by binary weighting into an analog signal. ), in particular, the input digital data is converted into a pulse amplitude modulated wave (Pulse amplitude modulated wave).
Amplitude Modulation.

以下PAM波と記す。)とパルス幅変調波(Pu1se
Width Modulation、以下PWM波と記
す。)に変換してアナログ化する方式のものに関する。
Hereinafter, it will be referred to as a PAM wave. ) and pulse width modulated wave (Pulse
Width Modulation, hereinafter referred to as PWM wave. ) and converts it into analog.

本発明に係るD/A変換装置は、例えば、いわゆるP 
CM (Pu1se Code Modulation
 ) :t −ディオ等に適用される。
The D/A conversion device according to the present invention is, for example, a so-called P
CM (Pulse Code Modulation
) :applies to t-dio, etc.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来より、単純二進符号や二進化十進符号のように各ビ
ットが一定の重みを持ったデジタル信号全アナログ信号
に変換するD/A変換装置は、上記各ビットの重みによ
って与えられるデジタル情報に対応するPAM波やPW
M#に上記デジタル信号を変換して、上記PAM波ある
いはPWM波全低域通過フィルタ等に通し補間すること
によりアナログ信号を得るようにした変換方式のものが
広く知られている。
Conventionally, D/A converters that convert digital signals, such as simple binary codes and binary coded decimal codes, in which each bit has a certain weight into an all-analog signal, convert digital information given by the weight of each bit. PAM wave and PW corresponding to
A conversion method is widely known in which an analog signal is obtained by converting the digital signal into M# and interpolating the signal through the PAM wave or PWM wave all low-pass filter.

デジタル信号kPAM波に変換する方式(以下、PAM
方式と記す)のD/A変換装置では、原理的に直線性の
良好な変換特性金得られるのであるが、入力デジタル信
号の各ピットの重みに正確に対応する高精度の抵抗加算
回路や電流加算回路全必要とし、分解能を高めようとす
ると回路規模が大きくなり、かつ回路全体を高精度に形
成しなければならないっさらに、PAM方式でNピット
の分解能のD/A変換を行なうには、例えば電流加算回
路全利用すると、各ピットに対応して高精度に重みづけ
されたN個の定電流源を必要とする。
A method of converting digital signals to kPAM waves (hereinafter referred to as PAM
In principle, the D/A converter of this method can obtain conversion characteristics with good linearity. If a complete adder circuit is required and the resolution is to be increased, the circuit scale will increase, and the entire circuit must be formed with high precision.Furthermore, in order to perform D/A conversion with a resolution of N pits using the PAM method, For example, if the entire current addition circuit is used, N constant current sources weighted with high precision are required for each pit.

上記定電流源の重みづけについての従来技術としては、
例えば特公昭57−31809号公報に記載されている
電流分配装置が知られている。
The conventional technology for weighting the constant current sources is as follows:
For example, a current distribution device described in Japanese Patent Publication No. 57-31809 is known.

また、デジタル信号kPWM波に変換する方式(以下、
PWM方式と記す。)のD/A変換装置では、入力デジ
タルデータに応じてカウンタにより出力のパルス幅を制
御すれば良いので、回路構成が簡単であるが、その変換
特性が原理的に非直線で変換誤差を含み、また、分解能
に応じてカウンタの動作周波数を高くする必要がある。
In addition, there is a method for converting digital signals to kPWM waves (hereinafter referred to as
It is written as PWM method. )'s D/A converter has a simple circuit configuration because the output pulse width can be controlled by a counter according to the input digital data, but its conversion characteristics are in principle non-linear and include conversion errors. Furthermore, it is necessary to increase the operating frequency of the counter depending on the resolution.

すなわち、同一人カデータePAM方式とPWM方式に
てD/A変換した場合に、同一人力データに対するPA
M波及びPWM波は第4図に示すように時間積分値は等
しいのであるが、パルス幅の変化するPWM波はパルス
高の変化するPAM波と一致する零あるいはフルスケー
ル(FS)以外の入力データでは上記PAM波よりも信
号エネルギーがサンプル点に集中しているので、低域通
過フィルタ等で補間してアナログ信号にしたときの瞬時
値ノベルが高くなり、PWM方式では第5図に示すよう
に非直線の変換特性になってしまう。
In other words, when the same person's data is D/A converted using the ePAM method and the PWM method, the PA for the same person's data is
As shown in Figure 4, the M wave and PWM wave have the same time integral value, but the PWM wave with changing pulse width has an input other than zero or full scale (FS) that matches the PAM wave with changing pulse height. In the data, the signal energy is more concentrated at the sample points than in the above PAM wave, so the instantaneous value novelty when converted into an analog signal by interpolation with a low-pass filter etc. is higher, and in the PWM method, as shown in Figure 5. This results in non-linear conversion characteristics.

上記PWM方式における変換特性の非直線性はアナログ
信号の周波数に応じて変化し、信号周波数が高い程、上
記非直線性による歪が大きくなり、また、−変換周期T
内でのPWM波の最大パルス幅が大きい程、上記型が大
きくなってしまう。
The nonlinearity of the conversion characteristic in the PWM method changes depending on the frequency of the analog signal, and the higher the signal frequency, the greater the distortion due to the nonlinearity.
The larger the maximum pulse width of the PWM wave within, the larger the above-mentioned type becomes.

上記PWM方式における変換歪を低減するには、pWM
波のパルス幅を制御するカウンタの動作周波数を高くジ
て、データのILSBを示すPWM波のパルス幅を小さ
くすれば良い。しかし、ILSB当りのパルス幅金小さ
くすると、このPWM波を低域通過フィルタにて補間し
て得られるアナログ信号の信号レベルが低くなってしま
い、最大出力レベルと無信号レベルとの比、すなわちグ
イナミノクレンジが低下するという欠点がある。
To reduce the conversion distortion in the above PWM method, pWM
The pulse width of the PWM wave indicating the ILSB of data may be reduced by increasing the operating frequency of the counter that controls the pulse width of the wave. However, if the pulse width per ILSB is reduced, the signal level of the analog signal obtained by interpolating this PWM wave with a low-pass filter becomes low, and the ratio of the maximum output level to the no-signal level, that is, the There is a drawback that Namino Cleanse deteriorates.

そこで9本件出願人は上述のような問題点に鑑みPWM
方式によるD/A変換特性のダイナミックV/ジの拡大
及び直線性の向上を図り、高分解能のD/A変換を可能
とするために、入力デジタルデータを複数種数のPWM
波に変換して一変換周期内で左右対称に各PWM波を加
算合成するようにしたD/A変換装置(特願昭58−1
99576号)や−変換周期を等間隔に分割した各区間
の各中心のタイミングをそれぞれ中心とする左右対称の
複数のPWM波に入力デジタルデータを変換するように
したD/A変換装置(特願昭58−199577号)な
ど全光に提案している。
Therefore, in view of the above-mentioned problems, the applicant proposed a PWM
In order to expand the dynamic V/J of the D/A conversion characteristics and improve the linearity, and to enable high-resolution D/A conversion, input digital data is converted into multiple types of PWM.
A D/A converter that adds and synthesizes each PWM wave symmetrically within one conversion cycle (Patent Application 1987-1)
No. 99576) or a D/A converter (patent application No. 58-199577) etc. have been proposed to Zenko.

しかし、いずれも、パルス幅を制御するカウンタの動作
周波数を実用的な範囲にし、まだ周波数変調歪やアパチ
ャー効果に起因する高調波歪を低減して変換特性の直線
性の改善を行なってはいるものの、例えばPCMオーデ
ィオ等に用いられる高分解能かつ直線性の優れたD/A
変換装置に適用しようとすると、PWM121形成する
電流源に高精度が要求されるため実現が難かしく、特に
D/A変換装置をモノリシックIC化して提供すること
が困難である。
However, in both cases, the operating frequency of the counter that controls the pulse width has been kept within a practical range, and harmonic distortion caused by frequency modulation distortion and aperture effect has been reduced to improve the linearity of the conversion characteristics. However, D/A with high resolution and excellent linearity used for example in PCM audio etc.
If it is applied to a conversion device, it is difficult to realize because high precision is required for the current source forming the PWM 121, and in particular, it is difficult to provide a D/A conversion device as a monolithic IC.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上述したようにPWM方式のD/A変換は構成が簡単で
モノリシックIC化に適しているが、原理的に変換特性
の直線性がPAM方式より劣りている。またPWM方式
で直線性を改善したD/A変換装置も提案されているが
、PWM波を形成するだめの複数の電流源のばらつきが
分解能と直線性に影響するだめ、例えばPCMオーディ
オ等に要求される性能金満たすにはまだ十分ではない。
As described above, the PWM type D/A conversion has a simple configuration and is suitable for monolithic IC, but the linearity of the conversion characteristic is theoretically inferior to that of the PAM type. In addition, a D/A converter with improved linearity using the PWM method has been proposed, but variations in the multiple current sources used to form the PWM wave affect resolution and linearity, which is required for, for example, PCM audio. It is still not enough to meet the performance requirements.

まだ、この高精度な電流源をモノリシックIC内に形成
することが困難であるため、PWM方式による高性能の
D/A変換装置全モノリシックIC化することが容易で
はない。
Since it is still difficult to form this highly accurate current source in a monolithic IC, it is not easy to make a high-performance D/A converter using a PWM method entirely into a monolithic IC.

そこで本発明はこのような点を鑑みてPAM方式とPW
M方式を組み合わせ、まだPAM変換及びPWM変換に
用いられる電流源に要求される高精度を大幅に緩和して
も高分解能と直線性の優れたD/A変換装置を実現可能
とするものである。
Therefore, in view of these points, the present invention combines the PAM method and the PW method.
By combining the M method, it is possible to realize a D/A converter with high resolution and excellent linearity even though the high precision required for the current source used in PAM conversion and PWM conversion is significantly relaxed. .

また本発明は、高分解能で直線性が優れ、モノリシック
IC化が容易なり/A変換を可能とするものである。
Further, the present invention has high resolution and excellent linearity, can be easily fabricated into a monolithic IC, and enables /A conversion.

〔問題点を解決するだめの手段〕[Failure to solve the problem]

本発明は上述の目的を達成するために、2N+1個の同
一電流源及びその出力スイッチと、Nビットのバイナリ
カウンタと、このバイナリカウンタによるNビットの制
御信号によりスイッチング制御されるN段のスイッチ回
路とを備え、Mビ、トの入力デジタルデータを上位Nビ
ットと下位(M−N)ビットに分け、上記上位Nビット
のデータを上記スイッチ回路の各段に供給し、上記下位
(M−N)ピントのデータをパルス幅変調波に変換して
上記スイッチ回路に供給してなるものである。
In order to achieve the above object, the present invention includes 2N+1 identical current sources and their output switches, an N-bit binary counter, and an N-stage switch circuit whose switching is controlled by an N-bit control signal from the binary counter. It divides the M-bit input digital data into upper N bits and lower (M-N) bits, supplies the upper N-bit data to each stage of the switch circuit, and supplies the lower (M-N) data to each stage of the switch circuit. ) The focus data is converted into a pulse width modulated wave and supplied to the switch circuit.

〔作用〕[Effect]

本発明に係るD/A変換装置では、Nビットのバイナリ
カウンタによってスイッチング制御されるN段のスイッ
チ回路と2N+1個の電流源及びその出力スイッチによ
り、Mビットの入力データのうち上位NビットはPAM
波に変換され、下位(M−N)波はPWM波に変換され
る。そして、このPAM波とPWM波は時間軸を合わせ
て合成加算され出力される。
In the D/A converter according to the present invention, the N-stage switch circuit whose switching is controlled by the N-bit binary counter, the 2N+1 current sources, and their output switches convert the upper N bits of the M-bit input data into PAM.
The lower (MN) waves are converted into PWM waves. Then, the PAM wave and the PWM wave are combined and added together with their time axes aligned and output.

また、上記2  個の電流源は、上記スイッチ回路の制
御により、すべての電流源が一変換時間内にPAM波の
形成及びPWM波の形成において均等に使用される。
Furthermore, under the control of the switch circuit, all of the two current sources are used equally in forming the PAM wave and the PWM wave within one conversion time.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明に係るD/A変換装置の一実施例について
、図面に従い詳細に説明する。
An embodiment of the D/A converter according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示すブ07り回路図である
。この第1図において、データ入力端子1には、サンプ
リング周期Ts毎にアナログ信号を量子化したMビット
のシリアルデータが供給される。この実施例では、5ビ
ツトのシリアルデータD S CDo 、 D+ 、 
D2 、 Ds 、 D4 ]が上記データ入力端子1
に供給されるものとする。
FIG. 1 is a block circuit diagram showing one embodiment of the present invention. In FIG. 1, a data input terminal 1 is supplied with M-bit serial data obtained by quantizing an analog signal at every sampling period Ts. In this embodiment, 5-bit serial data DSCDo, D+,
D2, Ds, D4] are the above data input terminals 1
shall be supplied to

上記シリアルデータDsは、上記データ入力端子1かも
シリアル・パラレル(S/P )変換器2に供給され、
このS/P変換器2によυパラレルデータDp (Do
 r D H+ D2 r D3 、D4 〕に変換さ
れる。
The serial data Ds is supplied to the data input terminal 1 or the serial/parallel (S/P) converter 2,
This S/P converter 2 uses υparallel data Dp (Do
r D H+ D2 r D3 , D4 ].

上記S/P変換器2にて得られるパラレルデータDpの
うち下位3ピットデータDt、(D2.D、、。
Of the parallel data Dp obtained by the S/P converter 2, the lower three pit data Dt, (D2.D, . . .

D4)は、PWM制御部20に供給され、上位2ビツト
データDH(Dn、D+ )はPAM制御部30へ供給
される。
D4) is supplied to the PWM control section 20, and the upper 2 bit data DH (Dn, D+) is supplied to the PAM control section 30.

上記PWM制御部20は、クロック入力端子11から供
給されるfcLKなる周波数のクロックパルスφ。LK
”計数する4ビツトカウンタ12と、このカウンタ12
による1/24分周出力パルスPsをクロックとして動
作する2ビツトのバイナリカウンタ19を備え、このバ
イナリカウンタ19の2ビツトの出力は変調部40へ供
給されている。
The PWM control unit 20 receives a clock pulse φ having a frequency of fcLK, which is supplied from the clock input terminal 11. L.K.
``The 4-bit counter 12 for counting and this counter 12
A 2-bit binary counter 19 is provided which operates using a 1/24 frequency divided output pulse Ps as a clock, and the 2-bit output of this binary counter 19 is supplied to a modulating section 40.

また、上記PWM制御部20は、上記カラ/り12にて
クロックパルスφcLK’を計数することによシ第2図
に示すように各タイタングt。+tl+t2+・・毎に
出力される4ピツトの計数出力データDC(Q、、 Q
3. Q2. Q、 )に対する一致検出を行なう第1
および第2の一致検出回路22.23’を備えている。
In addition, the PWM control section 20 counts clock pulses φcLK' in the input signal generator 12 to calculate each timing t as shown in FIG. 4-pit counting output data DC (Q,, Q
3. Q2. The first step is to perform match detection for Q, ).
and second coincidence detection circuits 22 and 23'.

上記第1の一致検出回路22は、上記S/P変換器2に
て得られるMビ、)(M=5)のパラレルデータDPの
うち、そのビットの重みが小さいLSB側の下位nL(
nL二3)ビットの上記データD L(D2 + D3
 + D4)が供給されているとともに、補助データ入
力端子24から論理「1」の1ピノトテータDSが供給
されており、この1ビットデータDst−上記下位nL
ビットデータDL(D2 、 D3 、 D4 ’]の
MSB側に付加した4ビノトデータDx (DSID、
、Dj、D4)と上記カウンタ12からの計数出力デー
タD c CQ4 、 Q3 + Q2 rQ、/)と
を比較して一致検出を行なうようになっている。この第
1の一致検出回路22にて得られる一致検出出力は、フ
リップフロップ26にリセットパルスとして供給されて
いる。
The first coincidence detection circuit 22 detects the lower order nL(
The above data D L (D2 + D3) of nL23) bits
+D4) is supplied, and at the same time, a 1-pinotator DS of logic "1" is supplied from the auxiliary data input terminal 24, and this 1-bit data Dst - the above lower nL
4-bit data Dx (DSID,
, Dj, D4) and the count output data D c CQ4 , Q3 + Q2 rQ, /) from the counter 12 to detect a coincidence. The coincidence detection output obtained by the first coincidence detection circuit 22 is supplied to the flip-flop 26 as a reset pulse.

また、上記第2の一致検出回路23は、上記1ピツトデ
ータDsを上記下位nLビットデータDLCD2 、D
* 、 D4’)に付加した4ビツトデータDxの補数
データDXが補数回路25から供給されておシ、この補
数データ「Xと上記計数出力データDcとを比較して一
致検出を行なうようになっている。この第2の一致検出
回路23にて得られる一致検出出力は、上記フリップフ
ロップ26にセノトハルスとして供給されている。
Further, the second coincidence detection circuit 23 converts the one pit data Ds into the lower nL bit data DLCD2, D
Complement data DX of the 4-bit data Dx added to *, D4') is supplied from the complement circuit 25, and this complement data "X" is compared with the count output data Dc to detect a match. The coincidence detection output obtained by the second coincidence detection circuit 23 is supplied to the flip-flop 26 as a signal.

なお、上記各−数構出回路22.23は、例えばそれぞ
れ4個のEX−ORゲートオよび1個のNANDゲート
にて構成される。
It should be noted that each of the negative number construction circuits 22 and 23 is composed of, for example, four EX-OR gates and one NAND gate.

上記第1および第2の一致検出回路22.23による各
−数構出出力によりトリガーされる上記フリップフロッ
プ26は、第2図に示す各タイミングt8+j24+・
t401 t56 e中心として上記下位nLビットデ
ータDL CD2 r D3 r D4 )に応じてパ
ルス幅τが変化するPWM制御信号SPwM1f:出力
し、このPWM制御信号S PWMは上記変調部40に
供給される。ここで、上記各タイミングt8+t24+
t40 r t56は、−変換周期Tt−等間隔に分割
した各区間Ta 、Tb 、Tc 、Tdの中心になっ
ている。
The flip-flop 26, which is triggered by the minus number outputs from the first and second coincidence detection circuits 22 and 23, operates at each timing t8+j24+.shown in FIG.
At t401 t56 e, a PWM control signal SPwM1f whose pulse width τ changes according to the lower nL bit data DLCD2rD3rD4) is output, and this PWM control signal SPWM is supplied to the modulation section 40. Here, each of the above timings t8+t24+
t40 r t56 is the center of each of the intervals Ta, Tb, Tc, and Td divided into -conversion period Tt--equally spaced intervals.

また、上記4ビツトカウンタ12による1/24分周出
力バルスPst”クロックとして動作する上記バイナリ
カウンタ19の出力データBcは第2図に示すように2
ビツトのうち下位ピットQ1が一変換周期Tで2サイク
ル変化し、上位(ノドQ2が一変換周期Tで1サイクル
変化する。そして、出力データBCの下位ピッl’Q+
はスイッチ制御信号Sφ1として上記変調部40へ供給
され、上位ビ。
Further, the output data Bc of the binary counter 19, which operates as the 1/24 frequency divided output pulse Pst'' clock by the 4-bit counter 12, is 2 as shown in FIG.
Among the bits, the lower pit Q1 changes for two cycles in one conversion period T, the upper bit (node Q2 changes for one cycle in one conversion period T), and the lower pit Q1 of the output data BC changes for two cycles in one conversion period T.
is supplied to the modulation section 40 as the switch control signal Sφ1, and the upper bit signal Sφ1 is supplied to the modulation section 40 as the switch control signal Sφ1.

トQ2はスイッチ制御信号Sφ2として上記変調部40
へ供給される。
Q2 is sent to the modulation section 40 as a switch control signal Sφ2.
supplied to

また、上記PAM制御部30は、上記PWM制御部20
から出力されるPWM制御信号SPWMと時間軸を合わ
せたPAM制御信号SPAM□、SPAM2を上記上位
Nピットデータ(N= 2 ) D HCDo。
Further, the PAM control section 30 is configured to control the PWM control section 20.
The PAM control signals SPAM□ and SPAM2, which are aligned in time with the PWM control signal SPWM output from the PWM control signal SPWM, are used as the upper N pit data (N=2) DHCDo.

D、)に基いて形成し、とQPAM制御信号SPAMI
 。
D,) and the QPAM control signal SPAMI
.

5PA42を上記変調部40に供給する。ここでPAM
制御信号SPAM1はPAMの上位の制御信号であり、
SPAM2はPAMの下位の制御信号である。
5PA42 is supplied to the modulation section 40. Here PAM
The control signal SPAM1 is an upper control signal of PAM,
SPAM2 is a lower control signal of PAM.

この実施例において上記PAM制御部30から出力され
るPAM制御信号SPAMI I SPAM□と、上記
PWM制御部20から出力されるPWM制御信号S P
WMおよびスイッチ制御信号Sφ2.Sφ2とによって
制御される上記変調部40は2 −8個(N、−2)の
、電流値が等しい定電流源a。
In this embodiment, the PAM control signal SPAMI I SPAM□ output from the PAM control section 30 and the PWM control signal S P output from the PWM control section 20
WM and switch control signal Sφ2. The modulation unit 40 controlled by Sφ2 has 2 −8 (N, −2) constant current sources a having the same current value.

b r C+ d + e + f + g r hか
らなる電流源群41全備えている。またこの電流源群4
1を使用してP A M波及びPWM波を形成する上記
電流源a。
A current source group 41 consisting of b r C + d + e + f + g r h is provided. Also, this current source group 4
1 to form a PAM wave and a PWM wave.

b、c、d、e、f、g、hの各出力スイッチ56から
なる出力スイッチ回路42とPAM波及びPWM波全波
釘加算合成演算増幅器54と、上記出力スイッチ回路4
2を制御する第1スイッチ回路44および第2スイッチ
回路46を備えている。なお上記演算増幅器54は帰還
抵抗53を出力端子48と反転入力端子55間に備え、
反転増幅回路を形成している。
An output switch circuit 42 consisting of each output switch 56 of b, c, d, e, f, g, and h, a PAM wave and PWM wave full-wave addition synthesis operational amplifier 54, and the output switch circuit 4
A first switch circuit 44 and a second switch circuit 46 are provided. Note that the operational amplifier 54 includes a feedback resistor 53 between the output terminal 48 and the inverting input terminal 55,
It forms an inverting amplifier circuit.

上記出力スイッチ回路42は、8個の二接点の出力スイ
ッチ56からなり、それぞれ上記電流源群41の電流源
a r b + Cr d + er f+ g + 
hに接続されている。そして出力スイッチ56のスイッ
チ制御端子群43に供給される信号レベルに応じて、接
続′されている電流源を接地側か、上記演算増幅器54
の反転入力端子53側へ切換える。
The output switch circuit 42 consists of eight two-contact output switches 56, each of which has a current source a r b + Cr d + er f+ g + of the current source group 41.
connected to h. Then, depending on the signal level supplied to the switch control terminal group 43 of the output switch 56, the connected current source is connected to the ground side or to the operational amplifier 54.
switch to the inverting input terminal 53 side.

ψ1]えば、上記スイッチ制御端子群43の端子C1が
論理「1」であるとき、上記電流源aは反転入力端子5
5側へ切換えられ、論理「0」であるとき、上記電流源
aは接地側へ切換えられる。
ψ1] For example, when the terminal C1 of the switch control terminal group 43 is logic "1", the current source a is connected to the inverting input terminal 5.
When switched to the 5 side and the logic "0", the current source a is switched to the ground side.

この出力スイッチ回路42を制御するために、スイッチ
制御端子群43に制御信号を供給する第1スイッチ回路
44は、8個の二接点スイッチから成り、そのうちの4
個のスイッチの入力は上位のPAM制御信号SPAMI
 が供給される入力端子52に接続され、残シのスイッ
チの入力には、上記第2スイッチ回路46の出力信号C
NI、CN2゜CN3.CN4が供給されている。
A first switch circuit 44 that supplies a control signal to a switch control terminal group 43 in order to control this output switch circuit 42 is composed of eight two-contact switches, four of which are
The input of each switch is the upper PAM control signal SPAMI.
is connected to the input terminal 52 to which C is supplied, and the output signal C of the second switch circuit 46 is connected to the input terminal of the remaining switch.
NI, CN2°CN3. CN4 is supplied.

この第1スイッチ回路44は、入力端子45に上記PW
M制御部20から供給されるスイッチ制御信号Sφ1に
よって、その切換が制御される。例えば、上記スイッチ
制御信号Sφ1が論理[Jのとき、上記入力端子52と
上記スイッチ制御端子群43の端子C+ 、Cs 、 
C5、C7が導通し、上記Sφ1が論理「0」のとき、
上記入力端子52と上記スイッチ制御端子群43の端子
C2r C4! ca IC8が導通する。従って上記
入力端子52に供給される上位のPAM制御信号SPA
M工“は、上記電流源a、c、e、gの4個と上記電流
源b 、 d 、 f。
This first switch circuit 44 has an input terminal 45 connected to the above PW.
The switching is controlled by a switch control signal Sφ1 supplied from the M control section 20. For example, when the switch control signal Sφ1 is logic [J, the input terminal 52 and the terminals C+, Cs, Cs, of the switch control terminal group 43,
When C5 and C7 are conductive and the above Sφ1 is logic "0",
The input terminal 52 and the terminal C2r C4 of the switch control terminal group 43! ca IC8 conducts. Therefore, the upper PAM control signal SPA supplied to the input terminal 52
The M engineer has four current sources a, c, e, and g, and current sources b, d, and f.

hの4個の制御が上記スイッチ制御信号Sφ1と関連し
て可能となる。
Four controls of h are possible in conjunction with the switch control signal Sφ1.

また、上記第1スイッチ回路44へ出力信号CNI。Further, an output signal CNI is sent to the first switch circuit 44.

CN2 、CN3 、CN4を供給している上記第2ス
イッチ回路46は二接点スイッチ4個からなシ、そのう
ちの2個のスイッチの入力は、下位PAM制御信号SP
AM2が供給される入力端子51に接続され、残り2個
のスイッチの入力は、上記PWM制御信号SPWMが供
給される入力端子49.50に接続されている。この第
2スイッチ回路46は、上記PWM制御部20から入力
端子47に供給されるスイッチ制御信号Sφ2によって
その切換が制御される。例えば、上記スイッチ制御信号
Sφ2が論理「1」のとき、上記入力端子51に入力さ
れるPAM制御信号SPAM2は出力信号CNI、CN
3となって上記第1スイッチ回路44へ供給され、上記
入力端子49.50に入力されるPWM制御信号S P
WMは出力信号CN2.CN4となって上記第1スイッ
チ回路44へ供給される。従ってこのとき上記PAM制
御信号SPAM2は上記電流源a、eの2個あるいは上
記電流源す、f02個の制御が上記第1スイッチ回路4
4を介して可能となり、また上記PWM制御信号S P
WMは、上記電流源c、gの2個あるいは上記電流源d
、hの2個の制御が上記第1スイッチ回路44を介して
可能となる。
The second switch circuit 46 that supplies CN2, CN3, and CN4 consists of four two-contact switches, and the inputs of two of the switches receive the lower PAM control signal SP.
It is connected to an input terminal 51 to which AM2 is supplied, and the inputs of the remaining two switches are connected to input terminals 49 and 50 to which the PWM control signal SPWM is supplied. The switching of this second switch circuit 46 is controlled by a switch control signal Sφ2 supplied from the PWM control section 20 to an input terminal 47. For example, when the switch control signal Sφ2 is logic "1", the PAM control signal SPAM2 input to the input terminal 51 is outputted from the output signals CNI, CN.
3 and is supplied to the first switch circuit 44 and input to the input terminal 49.50.
WM is the output signal CN2. The signal becomes CN4 and is supplied to the first switch circuit 44. Therefore, at this time, the PAM control signal SPAM2 controls the two current sources a and e, or the two current sources f0 and the first switch circuit 4.
4, and the PWM control signal S P
WM is the two current sources c and g, or the current source d.
, h can be controlled via the first switch circuit 44.

まだ上記スイッチ制御信号Sφ2が論理「0」のときは
、上記入力端子51に入力されるPAM制御信号SPA
M2は出力信号CN2 、CN4となり、上記入力端子
49.50に入力されるPWM制御信号SPWMは出力
信号CN1.CN3となって上記第1スイッチ回路44
へ供給される。従ってこのときは上記PAM制御信号S
PAM□は、上記電流源c、gの2個あるいは上記電流
源d、hの2個が上記第1スイッチ回路44を介して可
能となり、また上記pWM制御信号S PWMは、上記
電流源a、eの2個あるいは上記電流源す、fの2個が
上記第1スイッチ回路44を介して可能となる。
When the switch control signal Sφ2 is still at logic “0”, the PAM control signal SPA input to the input terminal 51
M2 becomes the output signals CN2, CN4, and the PWM control signal SPWM input to the input terminals 49.50 becomes the output signals CN1. CN3 and the first switch circuit 44
supplied to Therefore, in this case, the PAM control signal S
PAM□ is made possible by the two current sources c and g or the two current sources d and h via the first switch circuit 44, and the pWM control signal S PWM is generated by the current sources a, The two current sources e or the two current sources g and f can be connected via the first switch circuit 44.

第1表は一変換周期Tを4等分した区間T a +Tb
 、Tc 、Tdにおいて、上記PAM制御信号SPA
M工SPAM2及び上記PWM制御信号S PWMが、
どの電流源を制御するかを表わす表である。上記各区間
Ta 、Tb 、Tc 、Tdは、第2図に示すように
上記バイナリカウンタ19の出力であるスイッチ制御信
号Sφ1及びSφ2により形成される。
Table 1 shows the interval T a + Tb that divides one conversion period T into four equal parts.
, Tc, Td, the PAM control signal SPA
The M-engine SPAM2 and the above PWM control signal S PWM are
This is a table showing which current sources are to be controlled. The sections Ta, Tb, Tc, and Td are formed by the switch control signals Sφ1 and Sφ2, which are the outputs of the binary counter 19, as shown in FIG.

この第1表によれば、−変換周期T内で、上位のPAM
制御信号SPAM1は、各電流#、を4個ずつ2回用い
、下位のPAM制御信号S PAM□及びPWM制御信
号S PWMは各電流源を2個ずつ1回用いる。すなわ
ち、2つのPAM制御信号SPAM1+SPAM2  
も、PWM制御信号S PWMも、1回の変換を通じす
べての電流源を均等に使うことになる。
According to this Table 1, - within the conversion period T, the upper PAM
The control signal SPAM1 uses four of each current # twice, and the lower PAM control signal SPAM□ and PWM control signal SPWM uses two of each current source once. That is, two PAM control signals SPAM1+SPAM2
Both the PWM control signal SPWM and the PWM control signal SPWM use all current sources equally through one conversion.

このため、形成されるPAM波及びPWM波は、全電流
源の平均値に依存する。ここで、仮に、ひとつの電流源
の値が誤差を含んでいたとしても、その影響は、形成さ
れたPAM波及びPWM波に均等に影響するため、出力
の線形性を劣下させることはない。従って、上記電流源
群41に高精度のもの全使用しなくても、PAM波及び
PWM波による変換特性の直線性が確保できモノリシッ
クIC化が容易になる。
Therefore, the PAM and PWM waves that are formed depend on the average value of all current sources. Here, even if the value of one current source contains an error, the effect will equally affect the formed PAM wave and PWM wave, so the linearity of the output will not deteriorate. . Therefore, even if the current source group 41 does not have high precision, linearity of conversion characteristics by PAM waves and PWM waves can be ensured, and monolithic IC can be easily fabricated.

第3図は、入力データに対応して形成されるPAM波及
びPWM波を、このPAM波及びPWM波を形成するだ
めに使用される上記電流源a、b、c。
FIG. 3 shows the current sources a, b, and c used to form PAM waves and PWM waves corresponding to input data.

d + e + f + g + hとともに示すもの
であシ、またこのPAM波及びPWM波を上記演算増幅
器54で加算合成した出力波形P。UTe示すものであ
る。
d + e + f + g + h, and an output waveform P obtained by adding and combining the PAM wave and PWM wave by the operational amplifier 54. UTe is shown.

上述したようにPWM波は一変換周期T’t4等分した
各区間Ta、Tb、Tc、Tdにおいて、その各区間の
中心に対称な波形となシ、−変換周期T内で4回繰り返
し形成される。また、PAM波も一変換周期内に4回繰
り返し形成される。
As mentioned above, the PWM wave has a waveform that is symmetrical about the center of each section in each section Ta, Tb, Tc, and Td, which is divided into four equal parts of one conversion period T't, and is repeatedly formed four times within the conversion period T. be done. Further, the PAM wave is also repeatedly formed four times within one conversion period.

また、第3図の出力波形P。UTは、−変換周期Tの中
心tφに対して左右対称となっているので、周波数変調
歪による誤差を含むことなく、低域フィルタにて補間し
てアナログ信号に変換したときの変換特性の非直線性に
よる誤差も小さくなる。
Also, the output waveform P in FIG. Since UT is symmetrical with respect to the center tφ of the -conversion period T, it does not include errors due to frequency modulation distortion, and the conversion characteristics when converted into an analog signal by interpolation with a low-pass filter are eliminated. Errors due to linearity are also reduced.

また、PWM方式で高分解能を得ようとすると、パルス
幅を制御するクロック周波数が高くなり、実用範囲全越
えてしまう可能性があるが、本発明では、入力データの
下位ビットにPWM方式を適用しているため、上記クロ
ック周波数を低くすることができる。そして、第3図に
示すように、上位ビア)と対応するPAM波と下位ビッ
トに対応するPWM波を加算合成しているだめ、PWM
方式で生じるパルス幅変動に伴なうアパチャー効果の変
化による高調波歪が変換特性の直線性に与える影響を抑
えることができる。
Furthermore, when attempting to obtain high resolution using the PWM method, the clock frequency that controls the pulse width becomes high, which may exceed the practical range; however, in the present invention, the PWM method is applied to the lower bits of the input data. Therefore, the clock frequency can be lowered. Then, as shown in Fig. 3, the PAM wave corresponding to the upper via) and the PWM wave corresponding to the lower bit are combined and
It is possible to suppress the influence of harmonic distortion on the linearity of conversion characteristics due to changes in the aperture effect due to pulse width fluctuations that occur in the method.

また第1図に示す実施例は入力データが5ピツトのD/
A変換装置であるが、さらに高分解能にするときにも上
位2ビツトにPAM方式を、下位ビットにPWM方式を
用い、本実施例に示すようにこれらを組み合わせて実現
できる。ただし、残りの下位ビットに単純にPWM方式
全適用しようとすると、分解能を確保するために必要な
りロックが高くなシすぎる。その場合例えば、残りの下
位ビ、トヲさらに分割し、二つの異なるPWM波に変換
して合成する方法が有効である。
Further, in the embodiment shown in FIG. 1, the input data is a 5-pit D/
Although this is an A conversion device, even when higher resolution is desired, the PAM method is used for the upper two bits and the PWM method is used for the lower bits, and these can be combined as shown in this embodiment. However, if an attempt is made to simply apply the entire PWM method to the remaining lower bits, the lock required to ensure resolution will be too high. In that case, for example, it is effective to further divide the remaining lower order bits, convert them into two different PWM waves, and synthesize them.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、本発明はMピットの入力デジタルデ
ータを上位Nビットと下位(M−N)ビットに分け、上
位Nビットt−PAM波に変換し、下位M−Nビ、) 
ト’f: P W M波に変換し、これらを 。
As described above, the present invention divides input digital data of M pits into upper N bits and lower (M-N) bits, converts them into upper N bits t-PAM wave, lower M-N bits, )
Convert to PWM waves and convert these into PWM waves.

時間軸を合わせて加算合成するため、周波数変調歪やア
パチャー効果に起因する高調波歪を低減でき、直線性が
向上する。また、−変換時間にPWM波及びP A M
 tj、’l:形成するだめの2N+1個の電流源のす
べて全均等に使用するだめ、電流源のばらつきが直線性
に与える影響を抑えることができる。
Since the time axes are combined and combined, harmonic distortion caused by frequency modulation distortion and aperture effect can be reduced, and linearity can be improved. In addition, - PWM wave and PAM wave at conversion time
tj,'l: By using all of the 2N+1 current sources to be formed equally, it is possible to suppress the influence of variations in the current sources on linearity.

従って本発明によれば、高精度の電流源を用いなくても
高分解能で直線性の優れたD/A変換装置全実現できる
。また電流源の高精度が要求されないため、D/A変換
装置をモノリシックIC化することも容易となる。
Therefore, according to the present invention, a D/A converter with high resolution and excellent linearity can be realized without using a high-precision current source. Furthermore, since high accuracy of the current source is not required, it is easy to form the D/A converter into a monolithic IC.

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

第1図は本発明の1実施例を示すブロック図であり、第
2図は上記実施し1]のPWM制御部の動作を説明する
タイムチャートであシ、第3図は上記実施例の変調部で
形成されるPAM波及びP W M波とこの合成出力信
号を示す波形図である。 第4図は一般にD/A変換に用いられるP A M波及
びPWM波を示す波形図であり、第5図は上記PAM波
及びPWM波を用いだD/A変換装置の各変換特性全示
す特性図である。 1・・・データ入力端子、2・・・S/P変換器、19
・・・バイナリカウンタ、20・・PWM制御部、30
・・PAM制御部、40 変調部、41 ・電流源群、
42・・スイッチ回路、43・・スインチ制御端子群。 44 第1スイッチ回路、45,47,49,50゜5
1.52・・入力端子、46・・・第2スイッチ回路、
54・・・演算増幅器、56・・・出力スイッチ時 許
 出 願 人   ソニー株式会社代理人  弁理士 
 小 池  見 回          1)村 榮 −第4図 第5図 人77デヅタIレノ1′5
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a time chart illustrating the operation of the PWM control section in the above embodiment 1], and FIG. FIG. 2 is a waveform diagram showing a PAM wave and a PWM wave formed in the section and their combined output signal. Fig. 4 is a waveform diagram showing PAM waves and PWM waves generally used for D/A conversion, and Fig. 5 shows all conversion characteristics of a D/A converter using the above PAM waves and PWM waves. It is a characteristic diagram. 1... Data input terminal, 2... S/P converter, 19
...Binary counter, 20...PWM control section, 30
・・PAM control unit, 40 modulation unit, 41 ・Current source group,
42... Switch circuit, 43... Sinch control terminal group. 44 First switch circuit, 45, 47, 49, 50°5
1.52...input terminal, 46...second switch circuit,
54...Operation amplifier, 56...Output switch time Applicant: Sony Corporation agent Patent attorney
Looking around Koike 1) Sakae Mura - Figure 4 Figure 5 Person 77 Dezuta I Reno 1'5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 2^N^+^1個の同一電流源及びその出力スイッチと
、Nビットのバイナリカウンタと、このバイナリカウン
タによるNビットの制御信号によりスイッチング制御さ
れるN段のスイッチ回路とを備え、Mビットの入力デジ
タルデータを上位Nビットと下位(M−N)ビットに分
割し、上記上位Nビットのデータを上記スイッチ回路の
各段に供給するとともに、上記下位(M−N)ビットの
データをパルス幅変調波に変換して上記スイッチ回路に
供給し、上記スイッチ回路の出力によって上記各出力ス
イッチのスイッチング制御を行なうことにより、上記上
位Nビットのデータに対応するパルス振幅変調波と上記
下位(M−N)ビットのデータに対応するパルス幅変調
波との加算合成波出力に上記Mビットの入力デジタルデ
ータを変換するようにしたことを特徴とするデジタル・
アナログ変換装置。
2^N^+^Equipped with one identical current source and its output switch, an N-bit binary counter, and an N-stage switch circuit whose switching is controlled by an N-bit control signal from this binary counter, and an M-bit The input digital data of is divided into upper N bits and lower (M-N) bits, and the data of the upper N bits is supplied to each stage of the switch circuit, and the data of the lower (M-N) bits is pulsed. The pulse amplitude modulated wave corresponding to the upper N bit data and the lower (M - A digital device characterized in that the M-bit input digital data is converted into an output of an additive composite wave with a pulse width modulated wave corresponding to the N)-bit data.
Analog converter.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0258427A (en) * 1988-08-24 1990-02-27 New Japan Radio Co Ltd A/d-d/a converter
JP2007229942A (en) * 2006-02-27 2007-09-13 Honda Motor Co Ltd Division preventing structure of joint part of frp member

Cited By (2)

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