JPS62292023A - D−a変換器 - Google Patents

D−a変換器

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JPS62292023A
JPS62292023A JP13666986A JP13666986A JPS62292023A JP S62292023 A JPS62292023 A JP S62292023A JP 13666986 A JP13666986 A JP 13666986A JP 13666986 A JP13666986 A JP 13666986A JP S62292023 A JPS62292023 A JP S62292023A
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JP
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JP13666986A
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Yukio Koike
幸生 小池
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明はD−A変換器に関し、特に集積回路化に適した
マトリクスセル型のD−A変換器に関する。
〔従来の技術〕
入力ディジタル信号をアナログ出力信号に変換するD−
A変換器には各種のものがあるが、その1つにマトリク
スセル型のD−A変換器がある。
マトリクスセル型のD−A変換器は同一の大きさの定電
流源セルを出力の分解能の数だけ用意し、それをマトリ
クス状に配置して、入力ディジタル信号に対応した数の
定電流源セルの出力を積重ねてアナログ出力信号を得る
ものである。
このD−A変換器は、単調性が保証し易いこと、素子の
精度に対する要求が緩いこと、グリッチが小さいこと等
の利点をもっている。
第2図は従来のD−A変換器の一例のプロ・・lり図で
、4ビツトの場合を示す。
第2図において、I 、、 (i = 1〜4.j=1
〜4)は定電流源セルであり、定電流源セルマトリクス
3を構成する。4はセレクタで5の読出し専用メモリ(
以下、ROMと記す)と共に、入力ディジタル信号の上
位2ビツトの入力り、、C4に対応して定電流源セルマ
トリクス3の内部の定電流源セルIIJのスイッチング
を行ごとに制御する制御信号A1〜A4.B、〜B4を
発生する行デコーダ1′を構成する。6はセレクタで7
のROMと共に入力ディジタル信号の下位2ビツトの入
力り、、D、に対応して定電流源セルマトリクス3の内
部の定電流源セル■1.のスイッチングを列ごとに制御
する制御信号C1〜C4を発生する列デコーダ2を構成
する。
第3図は第2図の行デコーダ1′の論理動作の第1の真
理値を示す図である。
第3図は、入力D3.D4に対するセレクタ4の選択信
号E1〜E4の値と、選択信号E1〜E4によりROM
5から得られる制御信号AH〜A4.Bl〜B4の値を
示す。
第4図は第2図の列デコーダ2の論理動作の第2の真理
値を示す図である。
第4図は、入力り、、C2に対するセレクタ6の選択信
号F、〜F4の値と、選択信号F1〜F4によりROM
7から得られる制御信号C1〜C4の値を示す。
第5図は第2図の定電流源セルIIJの詳細ブロック図
である。
第5図に示すように、定電流源セルIIJはANDゲー
ト12と、ORゲート13と、定電流源14と、スイッ
チング素子15とを備え、制御信号A、、B、、C,に
対して、A、・CJ+BI=1が満される時、定電流源
セル■1.の電流は出力端子■o側に流れ、AI−Cj
十BI−〇の時は反転出力端子■。側に流れる。
次に、第2図のD−A変換器の動作について第3図〜第
5図を参照して説明する。
まず、入力ディジタル信号が0OOOa  (Bは2進
数を表わす)である場合は、入力D3=O。
C4=0であるから、第3図からセレクタ4の選択信号
はEt −1、E2〜E4=0となり、選択信号E1に
対応するROM5の制御信号としてAI =1 、A2
〜A4=O,B、〜B4=0が行デコーダ1′の出力と
して得られる。
又、入力り、=0.C2=Oであるから第4図からセレ
クタ6の選択信号はFl=1.F2〜F4=oとなり、
選択信号F1に対応するROM7の制御信号としてC1
〜C4=0が列デコーダ2の出力として得られる。
この状態では、A1 ・CJ + B + = 1を満
す定電流源セルIIJは存在せず、従って、入力ディジ
タル信号がOOOOaの時は出力端子IOには出力電流
は全く流れず、出力電流はすべて反転出力端子■。に現
われる。
次に、入力ディジタル信号が0001aである場合は、
入力D3=O,D4=Oであるから、第3図からセレク
タ4の選択信号はEt =L 、 E2〜E4−0とな
り、選択信号E、に対応するROM5の制御信号として
A l= l 、 A 2〜A4−0.81〜B4=O
が行デコーダ1′の出力として得られる。
又、入力り、=1.C2=Oなので、第4図からセレク
タ6の選択信号はFl=O,F2 =1゜F3 =O,
F、s =Oとなり、選択信号F2に対応するROM7
の制御信号としてC,=1.C2〜C4=Oが列デコー
ダ2の出力として得られる。
この状態では、AI −CJ 十BI =1を満す定電
流源セルII、としてittが存在し、定電流源セル1
個分の電流が出力端子Ioに現れる。
以下、同様にして入力ディジタル信号が1111、どな
るまでの動作を見ると、入力ディジタル信号が1ビツト
増加するごとに出力端子I。にスイッチングする定電流
源セルが1個ずつ増えてゆくことがわかる。
従って、D−A変換が達成される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来のD−A変換器は、マトリクスをfiIi
代する各定電流源セルが理想的な定電流値Xuに対して
必ず誤差を有するため、その誤差によりD−A変換出力
自体にも誤差を生じる。
前述したように、マトリクスセル型のD−A変換器は定
電流値Iuを積重ねてD−A変換出力を得るものである
から、D−A変換出力の誤差は積重ねられた各定電流源
セルの誤差の総和となることは明らかである。
ところで、マトリクスセル型のD−A変換器においては
、nビット変換するには2n個の定電流源セルが必要で
あるため、集積回路にした場合、そのチップ面積のほと
んど全体に互って、定電流源セルが配置される。
一般に、集積回路においては、隣接した素子同志の相対
精度は良いが、離れた素子間の相対精度は必ずしも良い
とは限らない。従って、集積回路化したマトリクスセル
型のD−A変換器においては、隣接した定電流源セル同
志はほぼ同じ定電流値Iuとなることが期待できるが、
離れた定電流源セル同志では定電流値I0の間にある程
度大きい差があることが多い。
第6図は第2図の定電流源セルマトリクス3の各定電流
源セルの第1の定電流値分布を示す図である。
第6図に示すように、16個の定電流源セルの定電流値
1.、の総和が16I。どなるように各定電流源セルの
定電流値を規格化しである。従って、理想的な定電流値
1.からの偏差がそれぞれの定電流源セルの定電流値の
誤差となる。
第6図では、定電流源セルマトリクス3の上部1mの定
電流源セルI11〜114が全体的に大きな値で、下部
、の定電流源セルI41〜I44が全体的に小さな値の
場合を示す。
前述したように、D−A変換出力の誤差は各定電流源セ
ルの誤差の積重ねであるが、その積重ねの順番はROM
5とROM7からの制御信号により定められる。ROM
5及びROM7からの制御信号がそれぞれ第3図及び第
4図に示すコードである場合、入力ディジタル信号が0
OOOaから1111Bまで1ビツトずつ増加するのに
対応してスイッチングしてゆく定電流源セルの順番は、
I 1□→ ■ 1□→ I+3→ I+4→ I21
→ I22→ I23→I  24= 1 31= I
 32″I33″I34″I41°I42″I43とな
る。
第7図は第6図に示す第1の定電流値分布を有する定電
流源セルマトリクスに対し行デコーダの制御信号のコー
ドを変化した時の入力ディジタル信号とD−A変換出力
誤差との相関を示す特性図である。
上記の順にスイッチングした時は、第7図の曲線21の
ようになる。即ち、D−A変換出力誤差は1.2 I。
に達する。
ここで、第6図に示すような、定電流源セルの第1の定
電流値分布が予想できる場合、ROM 5からの制御信
号を変換して定電流源セルのスイッチングの順番を最適
化することにより、D−A変換出力の誤差を小さくする
ことが期待できる。
第8図は第6図に示す第1の定電流値分布に最適の行デ
コーダの論理動作の第3の真理値を示す図である。
第8図に示す制御信号を用いた場合、I)−A変換出力
の誤差は第7図の曲線22のように最大誤差が0.41
.となり、上述の曲線21に比べて1/3と大幅に改善
される。
しかしながら、上述の改善は定電流源セルII。
の定電流値の分布が第6図に示す第1の定電流値分布に
対して行ったものであり、定電流値の分布が変わると結
果も変化する。
第9図は第2図の定電流源セルマトリクスの各定電流源
セルの第2の定電流値分布を示す図である。
第9図に示すように、第2の定電流値分布は定電流源セ
ルマトリクスの上部及び下部の定電流源セルIII〜I
+4及びI41〜I44の定電流値が小さく、中央部の
定電流源セルI21〜I24及びI31〜I34の定電
流値が大きくなっている。
第10図は第9図に示す第2の定電流値分布を有する定
電流源セルマトリクスに対し行デコーダの制御信号のコ
ードを変化した時の入力ディジタル信号対D−A変換出
力誤差の相関を示す特性図である。
第10図において、曲線31はROM5からの制御信号
が第3図に示す第1の真理値である場合、曲線32はR
OM5からの制御信号が第8図に示す第3の真理値であ
る場合のD−A変換出力誤差を示す。いずれの場合も、
D−A変換出力の最大誤差はQ、A1.であり、ROM
5を変更したことによる誤差の改善はない。
第11図は第9図に示す第2の定電流値分布を有する定
電流源セルマトリクスに対し最適の行デコーダの論理動
作の第4の真理値を示す図である。
ROM5の制御信号を第4の真理値とした場合、第9図
に示す第2の定電流値分布を有する定電流源セルマトリ
クスをスイッチングするとD−A変換出力誤差は、第1
0図の曲線33に示すようになり、最大誤差が0.41
.まで改善できる。
しかしながら、第6図に示す第1の定電流値分布を有す
る定電流源セルマトリクスを、第11図に示すROM5
の制御信号を用いて制御した時は、D−A変換出力誤差
は第7図に示す曲線23のようになり、最大誤差は1.
21.と全く改善されない。
以上述べたように、D−A変換出力の最大誤差と定電流
源セルのスイッチングの順番と定電流源セルマトリクス
内の定電流値分布の3者間には、極めて密接な関係が存
在し、従来のD−A変換器では、定電流源セルのスイッ
チングの順番はR,OMで決定しているので、集積回路
として作る場合に比較的初期の工程で決ってしまうのに
対し、電流値の分布は集積回路の製作の全工程に亙って
影響を受く、更には、完成したD−A変換器の使用条件
にも影響されることが多く、極めて制御が難しく、結果
としてD−A変換出力の誤差を小さく抑えることが困難
であるという問題点がある。
本発明の目的は、D−A変換器の製作工程及び使用の条
件により定電流源セルマトリクス内の定電流値分布が変
化しても、D−A変換出力の誤差を小さく抑えることが
可能なり−A変換器を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明のD−A変換器は、複数個の定電流源セル(をマ
トリクス状に配置する定電流源セルマトリゲスと、入力
ディジタル信号の上位ビット群に対応して前記定電流源
セルマトリクス内の定電流源セルを行ごとにスイッチン
グする制御信号を発生する行デコーダと、前記入力ディ
ジタル信号の下位ビット群に対応して前記定電流源セル
マトリクス内の定電流源セルを列ごとにスイッチングす
る制御信号を発生する列デコーダとを備えるD−A変換
器において、前記行デコーダ及び前記列デコーダの少く
とも一方が書換え可能な記憶素子と、前記入力ディジタ
ル信号に対応して前記記憶素子の一部を選択するセレク
タと、該セレクタにより選択された記憶素子を書換える
書換え回路とを含んで構成される。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例について図面を整照して説明する
第1図は本発明の一実施例のブロック図である。
第1図において本実施例は4ビツトの場合を示し、I+
J(i=1〜4.j=1〜4)は定電流源セルであり、
定電流源セルマトリクス3を構成する。9は書換え可能
な記憶素子(以下、P ROMと記す)、4はセレクタ
でPROM9の内部の記憶素子を入力ディジタル信号の
上位ビット群に対応して選択する選択信号E1〜E4を
発生する。
8はPROM9の記憶素子のデータを書換える書換え回
路で、書換えデータDTをクロック信号CLに同期して
書換えデータ入力端子から読込み、書込みタイミング信
号WRに同期してP ROM 9を書換える書込信号A
 ■〜A 14.811〜B14を発生する。
セレクタ4と書換え回路8とPROM9は入力ディジタ
ル信号の上位2ビツトの入力り、、D4に対応して定電
流源セルマトリクス3内の定電流源セルのスイッチング
を行ごとに制御する制御信号A、〜A4.B、〜B4を
発生する行デコーダ1を構成している。
6はセレクタでROM7と共に入力ディジタル信号の下
位2ビツトの入力り、、D2に対応して定電流源セルマ
トリクス3内の定電流源セルのスイッチングを列ごとに
制御する制御信号C1〜C4を発生する列デコーダ2を
構成している。本実施例においては、列デコーダ2の動
作は前述した第4図に示す第2の真理値に従うものとす
る。
第1図において、最初に、行デコーダ1からの制御信号
が前述した第3図に示す第1の真理値と一致するように
、PROM9の内容をセレクタ4及び書換え回路8によ
って設定する。
設定が終了したら、入力ディジタル信号を0000Bか
ら1111Bまで1ビツトずつ増加させ、D−A変換出
力を観測する。この時、入力ディジタル信号の増加に対
応してスイッチングする定電流源セルの位置がわかって
いるので、定電流源セルマトリクス3内の定電流値分布
をD−A変換出力から計算することができる。
その後、得られた定電流値分布に対してD−A変換出力
の誤差が最小となるような定電流源セルマトリクスの行
ごとのスイッチングの順番を決定し、再度、PROM9
の内容をセレクタ4及び書換え回路8によって設定し直
すことにより、D−A変換器の特性を改善できる。この
書換えは、D−A変換器の製作の最終工程、又は、実際
の使用条件下で可能であることから、その改善結果は確
実に得られる。
又、PROMが複数回数書換え可能であれば、定期的に
特性をチェックしPROMの内容を更新することも可能
であり、経時変化等に対しても特性改善が期待できる。
なお、本実施例においては行デコーダのみ制御信号の真
理値の変更を可能としているが、列デコーダに対しても
同様に適用できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明のD−A変換器は、製作工程
及び使用条件により定電流源セルマI〜リクス内の定電
流値分布が変化しても、その変化に対応して制御信号を
変更することにより、D−A変換出力の誤差を小さく抑
えることができるという効果がある。
しかも、集積回路化した場合、チップ面積の大部分が定
電流源セルマトリクスに占められるので、本発明の実施
によるチップ面積の増加は実用上無視でき、従って価格
を上昇することなく特性を改善できるという効果がある
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図は従来
のD−A変換器の一例のブロック図、第3図は第2図の
行デコーダの論理動作の第1の真理値を示す図、第4図
は第2図の列デコーダの論理動作の第2の真理値を示す
図、第5図は第2図の定電流源セルの詳細ブロック図、
第6図は第2図の定電流セルマトリクスの各定電流源セ
ルの第1の定電流値分布を示す図、第7図は第6図に示
す第1の定電流値分布を有する定電流源セルマトリクス
に対し行デコーダの制御信号のコードを変化した時の入
力ディジタル信号とD−A変換出力誤差との相関を示す
特性図、第8図は第6図に示す第1の定電流値分布に最
適の行デコーダの論理動作の第3の真理値を示す図、第
9図は第2図の定電流源セルマトリクスの各定電流源セ
ルの第2の定電流値分布を示す図、第1O図は第9図に
示す第2の定電流値分布を有する定電流源セルマトリク
スに対し行デコーダの制御信号のコードを変1ヒレな時
の入力ディジタル信号とD−A変換出力誤差との相関を
示す特性図、第11図は第9図に示す第2の定電流値分
布に最適の行デコーダの論理動作の第4の真理値を示す
図である。 1.1′・・・行デコーダ、2・・・列デコーダ、3・
・・定電流源セルマトリクス、4・・・セレクタ、5・
・・ROM、6・・・セレクタ、7・・・ROM、8・
・・書換え回路、9・・・PROM、12・・・AND
ゲート、13・・・ORゲート、14・・・定電流源、
15・・・スイッチング素子、■1・・・定電流源セル
。 代理人 弁理士   内 原   −音1□ぐ 第3図 第6図 来8図              入カ残ジタル信号
第9図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 複数個の定電流源セルをマトリクス状に配置する定電流
    源セルマトリクスと、入力ディジタル信号の上位ビット
    群に対応して前記定電流源セルマトリクス内の定電流源
    セルを行ごとにスイッチングする制御信号を発生する行
    デコーダと、前記入力ディジタル信号の下位ビット群に
    対応して前記定電流源セルマトリクス内の定電流源セル
    を列ごとにスイッチングする制御信号を発生する列デコ
    ーダとを備えるD−A変換器において、前記行デコーダ
    及び前記列デコーダの少くとも一方が書換え可能な記憶
    素子と、前記入力ディジタル信号に対応して前記記憶素
    子の一部を選択するセレクタと、該セレクタにより選択
    された記憶素子を書換える書換え回路とを含むことを特
    徴とするD−A変換器。
JP13666986A 1986-06-11 1986-06-11 D−a変換器 Pending JPS62292023A (ja)

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