JPS62245724A - Digital-analog converter - Google Patents

Digital-analog converter

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JPS62245724A
JPS62245724A JP8864086A JP8864086A JPS62245724A JP S62245724 A JPS62245724 A JP S62245724A JP 8864086 A JP8864086 A JP 8864086A JP 8864086 A JP8864086 A JP 8864086A JP S62245724 A JPS62245724 A JP S62245724A
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JP
Japan
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capacitors
digital
capacitance
error
analog converter
Prior art date
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JP8864086A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Kuraishi
倉石 良明
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Abstract

PURPOSE:To assure, the monotonousity even when capacitors of a capacitor array have an error by supplying a control signal selecting (2<n>-1) capacitors from a decoder outputting (2<n>-1) control signals and inputting an m-bit digital input signal. CONSTITUTION:The capacitor array has capacitors whose unit capacitance is 1C and consists of (2<n>-1) capacitors C1-Cm whose one electrodes are connected in common. Further, (2<n>-1) switches S1-Sm connecting selectively the other electrodes of the (2<n>-1) capacitors to a ground potential or a reference voltage VR in response to a control signal, a decoder 1 inputting an n-bit binary code and outputting outputs Q1-Qm as (2<n>-1) control signals, and a capacitor C0 whose capacitance is 1C and connected between the common connecting point of the capacitor array and the ground potential are provided. Even when the capacitors constituting the capacitor array have an error, the analog output voltage is increased/decreased according to the increase/decrease in the binary number as the digital input signal and its monotonousity is assured.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ディジタル・アナログ変換器に関し、特に、
容量列を用いるディジタル・アナログ変換器において、
入力する2進コードが1だけ増加または減少した場合、
それに応じてアナログ出力電圧が増加または減少する単
調性を保証したディジタル・アナログ変換器に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a digital-to-analog converter, and in particular,
In a digital-to-analog converter using a capacitive string,
If the binary code you enter increases or decreases by 1,
The present invention relates to a digital-to-analog converter that guarantees monotonicity in which the analog output voltage increases or decreases accordingly.

〔概 要〕〔overview〕

本発明は、容量列を用いたディジタル・アナログ変換器
において、 上記容量列を(2n−1)個の同一容量値の単位容量で
構成し、上記(2n−1)個の容量を選択する制御信号
を、mビットのディジタル入力信号を入力して(2n−
1)個の所定の上記制御信号を出力するデコーダにより
供給することにより、上記容量列の容量に誤差がある場
合にも単調性が保証されるようにしたものである。
The present invention provides a digital-to-analog converter using a capacitance string, in which the capacitance string is configured with (2n-1) unit capacitances having the same capacitance value, and control for selecting the (2n-1) capacitances is provided. The signal is input by inputting an m-bit digital input signal (2n-
1) Monotonicity is guaranteed even if there is an error in the capacitance of the capacitor array by supplying the predetermined control signals by a decoder that outputs them.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ディジタル・アナログ変換器の回路方式として、単位容
量を複数個並べた容量列を使用するものがあり、MO3
集積回路化に適するという長所を持っている。この回路
方式は文献(11に示され、第2図に示すようになって
いる。
There is a circuit system for digital-to-analog converters that uses a capacitor array in which multiple unit capacitances are arranged.
It has the advantage of being suitable for integrated circuits. This circuit system is shown in the literature (11) and is shown in FIG.

第2図において、容量01〜C7は一方の電極を共通接
続する容量列を構成し、容量値はC+=2°・C,C2
=2n−C,,C3=2n・c、  −・・−1C,、
=2n−’・Cと2進の重み付けがなされている。
In Fig. 2, capacitors 01 to C7 constitute a capacitor string with one electrode commonly connected, and the capacitance values are C+=2°・C, C2
=2n-C,, C3=2n・c, -...-1C,,
Binary weighting is performed as =2n-'·C.

ここでCは単位容量の値で、容量C2〜C6は容量の比
精度を上げるため単位容量を複数個接続して作られる。
Here, C is the value of the unit capacitance, and the capacitors C2 to C6 are made by connecting a plurality of unit capacitors to improve the relative accuracy of the capacitance.

容量C3〜C0のそれぞれの一方の電極は、スイッチ8
1〜Sfiを介して接地電位または基準電位に接続され
る。スイッチS1〜S。
One electrode of each of the capacitors C3 to C0 is connected to a switch 8.
1 to Sfi to the ground potential or reference potential. Switches S1-S.

はnビットの入力ディジタル信号で制御され、nビット
のディジタル・アナログ変換器として動作する。容lc
、は容量列の共通接続点と接地電位間に接続され、C,
=ICの値を持つ。
is controlled by an n-bit input digital signal and operates as an n-bit digital-to-analog converter. capacity lc
, are connected between the common connection point of the capacitor string and the ground potential, and C,
= has the value of IC.

第2図の容量列の出力電圧v0は電荷保存則を用いて計
算され次式のようになる。
The output voltage v0 of the capacitor string in FIG. 2 is calculated using the law of conservation of charge and is expressed as follows.

ここです、はnビットの入力ディジタル信号に応じて0
またはlの値をとる係数で、■えは基準電位の電圧であ
る。(11式は、入力ディジタル信号のnビットの符号
が表す2進数に比例した出力電圧V0が得られることを
示しており、第2図の回路はnビットのディジタル・ア
ナログ変換器として動作する。
Here, is 0 depending on the n-bit input digital signal.
or a coefficient that takes the value of 1, where ``e'' is the voltage of the reference potential. (Equation 11 shows that an output voltage V0 proportional to the binary number represented by the sign of n bits of the input digital signal is obtained, and the circuit in FIG. 2 operates as an n-bit digital-to-analog converter.

文献11)  ジエ、エル、マックリアリイ他、(J、
L。
Reference 11) Jie, L., McCleary et al. (J.
L.

MaCreary etal)、[全−MO3電荷再分
布A/D変換技術−第1部(Δ11−MOS Char
ge redistrbutionanalog−to
−digital  conversion  tec
hniques−1”artl)」アイイーイーイージ
ャーナル、固体電子回路(I E E E J、5ol
id−State C1rcuits) 5C−10巻
、ページ371〜379.1975年12月。
MaCreary et al), [Total-MO3 charge redistribution A/D conversion technology - Part 1 (Δ11-MOS Char
ge redistribution analog-to
-Digital conversion tech
hniques-1” artl)” IEEE Journal, Solid State Electronic Circuits (I E E E J, 5ol
id-State C1rcits) Volume 5C-10, pages 371-379. December 1975.

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

上述した従来のディジタル・アナログ変換器は、容量が
誤差を持つとき単調性が確保できない欠点がある。「単
調性がある」ということは、ディジタル・アナログ変換
器に入力する2進コードが1だけ増加または減少すると
き、出力のアナログ電圧が必ず増加または減少すること
をいう。
The conventional digital-to-analog converter described above has the disadvantage that monotonicity cannot be ensured when the capacitance has an error. "Monotonic" means that when the binary code input to the digital-to-analog converter increases or decreases by 1, the output analog voltage necessarily increases or decreases.

第2図において、ディジタル入力信号す、〜b、。In FIG. 2, digital input signals S, ~b,.

(2進コード)が増加するとき、ディジタル・アナログ
変換器出力は、量子化されたアナログ値をとり出力は階
段状に増加し、i番目のステップにおける出力電圧を■
。1とするとき、 C0+Σbm’ct。
(binary code) increases, the digital-to-analog converter output takes on a quantized analog value, and the output increases stepwise, making the output voltage at the i-th step
. When set to 1, C0+Σbm'ct.

V 、 i =             V *  
 −(21C0+C,4−−−−−・・−+C。
V, i = V*
-(21C0+C, 4------...-+C.

となる。ここでV8〉0、またiと2進コードとの関係
は次のようになっている。
becomes. Here, V8>0, and the relationship between i and the binary code is as follows.

i=Σbk、2に−1、、−・・−曲−(3)容量に誤
差があるとき、容量値の大きな容量はど誤差の絶対値は
大きくなる確率が増える。例えば第2図の例では容ic
。が最も大きな誤差を持ちやすく、C,=2n−’・C
+ΔCとなったとすると、i番目のステップにおける出
力電圧V。icよ(2)式より、 一−−−−+41 となり、b、lが「0」から「1」に変わるステ・ンプ
では、出力電圧Vatの変化量Δ■1はとなるが、ΔC
は容12fi−’  ・Cの持つ誤差であるから ΔC<−t C となり得る。
i=Σbk, 2 is -1, . . . - Song (3) When there is an error in the capacitance, the probability that the absolute value of the error will become larger increases as the capacitance value increases. For example, in the example shown in Figure 2,
. tends to have the largest error, C,=2n-'・C
+ΔC, the output voltage V at the i-th step. ic, from formula (2), 1−−−−+41, and in a step-up where b and l change from “0” to “1”, the amount of change Δ■1 in the output voltage Vat becomes, but ΔC
Since is an error of the capacity 12fi-'·C, it is possible that ΔC<-t C .

ΔC<−IC のとき、(5)式の()内はマイナスとなるから、Δv
、〈0 となり、入力の2進コードの増加に対し出力が減る現象
を生ずる。
When ΔC<-IC, the value in parentheses in equation (5) is negative, so Δv
, <0, and a phenomenon occurs in which the output decreases as the input binary code increases.

すなわち、第2図の回路は容量にある程度以上の誤差が
あると単調性を失う場合が生ずる。
That is, the circuit shown in FIG. 2 may lose monotonicity if there is a certain amount of error in the capacitance.

本発明の目的は、上記の欠点を除去することにより、容
量に誤差がある場合にも単調性が保証されるディジタル
・アナログ変換器を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a digital-to-analog converter that guarantees monotonicity even when there is an error in capacitance by eliminating the above-mentioned drawbacks.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、容量列を用いたディジタル・アナログ変換器
において、上記容量列は、一方の電極が共通接続された
(2n−1)個(nは自然数)の容量値の等しい単位容
量から構成され、上記(2″−1)個の単位容量のそれ
ぞれ他方の電極を制御信号に応じて第一基準電位または
第二基準電位に選択的に接続する(2n−1)個のスイ
ッチと、nビットの2進コードを人力しく2n−1)個
の上記制御信号を出力するデコーダと、上記容量列の共
通接続点と上記第一基準電位との間に接続された1個の
単位容量とを含むことを特徴とする。
The present invention provides a digital-to-analog converter using a capacitor string, wherein the capacitor string is composed of (2n-1) (n is a natural number) unit capacitors having equal capacitance values and having one electrode commonly connected. , (2n-1) switches that selectively connect the other electrodes of the (2''-1) unit capacitors to the first reference potential or the second reference potential according to the control signal, and n bits. a decoder that manually outputs the 2n-1) binary code of the control signal, and one unit capacitor connected between the common connection point of the capacitor string and the first reference potential. It is characterized by

〔作 用〕[For production]

デコーダはnビットのディジタル入力信号(2進コード
)をデコードし、 i=Σ b、、、2に一息 とするとき、出力Q1〜Q、をrlJとし残りを「0」
とする制御信号を出力し、スイッチ81〜釦を第二基準
電位側に切り替える。従って出力からはディジタル入力
信号に対応したアナログ電圧が出力される。
The decoder decodes an n-bit digital input signal (binary code), and when it takes a breather to i=Σ b,...2, outputs Q1 to Q are rlJ and the rest are "0".
A control signal is output to switch the switch 81 to the button to the second reference potential side. Therefore, an analog voltage corresponding to the digital input signal is output from the output.

この場合、i番目のステップと(i−1)番目のステッ
プにおける出力電圧の差Δ■。、は、第二基準電位の電
圧を■8として、 で与えられ、Δ■。えは常に正の値となる。
In this case, the difference in output voltage between the i-th step and the (i-1)th step is Δ■. , is given by Δ■, where the voltage of the second reference potential is ■8. is always a positive value.

従って、例えば容量列を構成する容量に誤差があったと
しても、ディジタル入力信号としての2進数の増減に従
ってアナログ出力電圧は増減し、その単調性が保証され
る。
Therefore, even if there is an error in the capacitors forming the capacitor string, for example, the analog output voltage increases or decreases in accordance with the increase or decrease in the binary number as the digital input signal, and its monotonicity is guaranteed.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例の構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.

本実施例は、容量列が単位容量ICの容量値を有し、一
方の電極が共通接続された(2″=1)個(nは自然数
)の容量値CI 、cz 、−1C1から構成され、上
記(2″−1)個の容量CI、C2、−・−1C1のそ
れぞれ他方の電極を制御信号に応じて第一基準電位であ
る接地電位または第二基準電位である基準電圧VRに選
択的に接続する(2n−1)個のスイッチS、 、S、
 、・・−1S。
In this embodiment, the capacitor array has a capacitance value of a unit capacitance IC, and is composed of (2″=1) (n is a natural number) capacitance values CI, cz, −1C1 with one electrode commonly connected. , select the other electrode of each of the (2″-1) capacitors CI, C2, −.-1C1 to the ground potential, which is the first reference potential, or the reference voltage VR, which is the second reference potential, according to the control signal. (2n-1) switches S, ,S,
,...-1S.

と、nビットの2進コードを入力しく2n−1)個の上
記制′4J5信号としての出力Q1、C2、〜、Q、を
出力するデコーダ1と、単位容fileの容量値を有し
、上記容量列の共通接続点と接地電位との間に接続され
た1個の容it c oとを含んでいる。
and a decoder 1 which inputs an n-bit binary code and outputs outputs Q1, C2, . It includes one capacitor itco connected between the common connection point of the capacitor array and the ground potential.

本発明の特徴は、第1図において単位容ff1lcの容
量値を有する(2n−1)個の容量c1、C2、・−1
C1と、(2n−1)個ノスイッチ!S+、Sz、−・
、S、と、デコーダlとを設けたことにある。
The feature of the present invention is that (2n-1) capacitors c1, C2, -1 having a capacitance value of unit volume ff1lc are
C1 and (2n-1) switches! S+, Sz, -・
, S, and a decoder l are provided.

次に、本実施例の動作について説明する。スイッチS、
〜S1はデコーダ1の出力Q1〜Q、により制御される
。デコーダ1はディジタル入力信号す、〜b、 (2進
コード)をデコードし、とするとき、出力Q、〜Qiを
「1」とし残りを「0」とするよう動作し、その結果ス
イッチ81〜Sムを基準電圧vR側に切り替える。この
ときI≦i≦2n−1 であり、 m = 211 1 となるように選ぶ。
Next, the operation of this embodiment will be explained. switch S,
~S1 is controlled by the outputs Q1~Q of the decoder 1. When the decoder 1 decodes the digital input signals S, ~b, (binary code), it operates to set the outputs Q, ~Qi to "1" and the rest to "0", and as a result, switches 81 to Switch the SM to the reference voltage vR side. At this time, I≦i≦2n-1 and m = 211 1 is selected.

i番目のステップにおける出力電圧■。五は、(CI+
C2+−・−・十C,)    −・−(6)となるの
で、容量に誤差のないとき、 Co =C+=Ct−−−−−−−=C4−−−・・−
=C,=Cを(6)式に代入して、 となり、 m=2n−1 の関係があるので、(7)式は(11式と同じ式となり
、本実施例は第2図の従来例と同じくアナログ・ディジ
タル変換器として動作する。
Output voltage at the i-th step■. Five is (CI+
C2+-・-・10C,) −・−(6), so when there is no error in the capacitance, Co =C+=Ct−−−−−−−=C4−−−・・−
By substituting =C, =C into equation (6), we get: Since there is a relationship of m=2n-1, equation (7) becomes the same equation as equation (11), and this example is different from the conventional one shown in Fig. 2. As in the example, it operates as an analog-to-digital converter.

次に、容量に誤差があるときの単調性について説明する
。まず(6)弐を用いて、i番目のステップにおける出
力電圧■。、と(i−1)番目のステップにおける出力
電圧Vo(i−Hとの差ΔV oiを計算し、 ・・−・−・・−・−(8) を得る。
Next, monotony when there is an error in capacitance will be explained. First, use (6) 2 to calculate the output voltage ■ at the i-th step. , and the output voltage Vo (i-H) at the (i-1)th step is calculated, and the following is obtained.

(8)式は、入力の2進コードが1だけ増えたときの出
力電圧の増加分を示す一般式である・。C0、CI、・
・−−−−−・、C1およびCzは容量値であるから必
ず正の値をとり、v、<Qであるので、誤差の有無にか
かわらず(8)式の右辺は必ず正となる。すなわち、本
実施例は、入力2進数が増加するとき出力電圧は必ず増
加することから、容量に誤差があっても単調性が保証さ
れる。
Equation (8) is a general equation that shows the increase in output voltage when the input binary code increases by 1. C0, CI,・
Since C1 and Cz are capacitance values, they always take positive values, and since v<Q, the right side of equation (8) is always positive regardless of the presence or absence of an error. That is, in this embodiment, since the output voltage always increases when the input binary number increases, monotonicity is guaranteed even if there is an error in the capacitance.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明は、容量列を用いるディジ
タル・アナログ変換器において、上記容量列を(2n−
1)個の同一容量値の単位容量で構成し、上記(2n−
1)個の容量をそれぞれ選択する制御信号を、nビット
のディジタル入力信号を人力して(2n−1)個の所定
の(2n−1)個の上記制御信号を出力するデコーダの
出力として与えることにより、容量に誤差がある場合で
も必ず単調性が保証される効果がある。
As explained above, the present invention provides a digital-to-analog converter using a capacitor string, in which the capacitor string is (2n-
1) consists of unit capacitances with the same capacitance value, and the above (2n-
1) A control signal for selecting each of the capacitances is given as the output of a decoder that manually inputs an n-bit digital input signal and outputs (2n-1) predetermined (2n-1) control signals. This has the effect of guaranteeing monotonicity even if there is an error in the capacitance.

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

第1図は本発明の一実施例を示す回路図。 第2図は従来例を示す回路図。 1・・・デコーダ、b1〜b7・・・ディジタル入力信
号、Co ”’C−、C6〜C,l”’容量、S l 
””5lll %81〜SR・・・スイッチ、Vo・・
・出力、vlI・・・基準電圧。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram showing a conventional example. 1...Decoder, b1-b7...Digital input signal, Co"'C-, C6-C, l"'capacitance, Sl
""5lll %81~SR...Switch, Vo...
・Output, vlI...Reference voltage.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)容量列を用いたディジタル・アナログ変換器にお
いて、 上記容量列は、一方の電極が共通接続された(2^n−
1)個(nは自然数)の容量値の等しい単位容量から構
成され、 上記(2^n−1)個の単位容量のそれぞれ他方の電極
を制御信号に応じて第一基準電位または第二基準電位に
選択的に接続する(2^n−1)個のスイッチと、nビ
ットの2進コードを入力し(2^n−1)個の上記制御
信号を出力するデコーダと、上記容量列の共通接続点と
上記第一基準電位との間に接続された1個の単位容量と を含むことを特徴とするディジタル・アナログ変換器。
(1) In a digital-to-analog converter using a capacitive string, one electrode of the capacitive string is commonly connected (2^n-
1) Consisting of (n is a natural number) unit capacitors with equal capacitance values, the other electrode of each of the (2^n-1) unit capacitors is connected to a first reference potential or a second reference potential according to a control signal. (2^n-1) switches that are selectively connected to the potential, a decoder that inputs an n-bit binary code and outputs (2^n-1) control signals, and the capacitance string. A digital-to-analog converter comprising one unit capacitor connected between a common connection point and the first reference potential.
JP8864086A 1986-04-17 1986-04-17 Digital-analog converter Pending JPS62245724A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6873312B2 (en) 1995-02-21 2005-03-29 Seiko Epson Corporation Liquid crystal display apparatus, driving method therefor, and display system
JP2007335648A (en) * 2006-06-15 2007-12-27 Toppan Printing Co Ltd D/a converter

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US6873312B2 (en) 1995-02-21 2005-03-29 Seiko Epson Corporation Liquid crystal display apparatus, driving method therefor, and display system
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