KR102123423B1 - High Speed Current Steering DAC having Dynamic Resolution Function - Google Patents

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KR102123423B1
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이정원
오지환
김지형
한병율
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(주)세미솔루션
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Abstract

The present invention relates to a high-speed current-driven digital-to-analog converter (DAC) to which a variable resolution function is applied. According to the present invention, the current-driven DAC supports selective driving of multiple resolutions such as 8-bit, 10-bit, 12-bit with only a single core (DAC current cell) to dramatically reduce the size of a silicon die (e.g. about 1/3 for three resolutions) and accordingly, it can be effectively applied to increase the efficiency of electronic devices such as a human interface system, a portable application system, and a multi-standard communication system that are receiving the most attention recently.

Description

가변 해상도 기능이 적용된 고속 전류 구동 DAC{High Speed Current Steering DAC having Dynamic Resolution Function}High Speed Current Steering DAC having Dynamic Resolution Function with variable resolution function

본 발명은 전류 구동(Current Steering) 디지털-아날로그 변환기(DAC)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구조적인 변화 없이 외부에서 해상도 조절이 가능한 방식으로 다표준 통신(Multi-Standard Communication)이나 휴대용 어플리케이션 시스템 등의 전자기기에 폭넓게 활용 가능한 디지털-아날로그 변환기(DAC)에 관한 것이다. The present invention relates to a current driving (Current Steering) digital-to-analog converter (DAC), and more specifically, a multi-standard communication (Multi-Standard Communication) or a portable application system in a way that the resolution can be adjusted externally without structural changes. Digital-to-analog converter (DAC) is widely applicable to electronic devices.

도 1은 일반적인 전류 구동 DAC의 일반적인 구조를 나타낸다. 도 1과 같이, 일반적인 전류 구동 DAC는, 디지털 입력 처리부(Thermometer Decoder), DAC 코어부(DAC Current Cell), 클럭 발생기(Clock Generator) 및 아날로그 출력 버퍼(OP-Amp)로 이루어지며, 외부에서 입력되는 클럭 신호(CLK)에 의해 구동하여 디지털 신호(IN1~IN12)를 아날로그 신호로 변환하여 아날로그 출력 버퍼(OP-Amp)를 통해 출력한다. 1 shows a general structure of a typical current-driven DAC. As shown in FIG. 1, a typical current-driven DAC consists of a digital input processing unit (Thermometer Decoder), a DAC core unit (DAC Current Cell), a clock generator, and an analog output buffer (OP-Amp). The digital signals IN1 to IN12 are converted to analog signals by being driven by the clock signals CLK to be outputted through the analog output buffer OP-Amp.

그러나, 다중 해상도를 구현하기 위하여 이와 같은 전류 구동 DAC의 코어부를 각각의 해상도마다 별도로 구현하여야 하였다. 즉, DAC에 단일 코어부 만을 가지고 다중 해상도를 지원하는 경우는 없었다. However, in order to realize multiple resolutions, the core portion of the current-driven DAC had to be implemented separately for each resolution. In other words, there was no case where the DAC had only a single core portion and supported multiple resolutions.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 단일 코어(DAC Current Cell)만을 가지고 8비트, 10비트, 12비트 등 다중 해상도의 선택 구동이 가능하도록 지원하여 실리콘 다이(Die) 크기를 획기적으로 감소(예, 3개의 해상도에 대해 약 1/3)시킴으로써, 최근 가장 주목 받고 있는 휴먼 인터페이스 시스템, 휴대용 어플리케이션 시스템, 다표준 통신 시스템 등의 전자기기에 효율을 높이도록 효과적으로 적용이 가능한, 전류 구동(Current Steering) 디지털-아날로그 변환기(DAC)를 제공하는 데 있다. Therefore, the present invention has been devised to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to support selective driving of multiple resolutions such as 8 bits, 10 bits, and 12 bits with only a single core (DAC Current Cell). By dramatically reducing the size of the silicon die (e.g., about 1/3 for three resolutions), the efficiency of electronic devices such as human interface systems, portable application systems, and multi-standard communication systems, which have been receiving the most attention, is increased. It is to provide a current-driven (Current Steering) digital-to-analog converter (DAC) that can be effectively applied.

먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의일면에 따른 DAC는, 클럭 발생기의 클럭신호에 따라 입력 디지털 데이터를 동기시켜 출력하는 입력래치부; 상기 입력래치부에서 출력되는 디지털 데이터에 대한 온도계 코드를 생성하되, 다중 해상도를 위한 복수의 온도계 디코더를 포함하는 온도계 디코더부; 해상도 선택부에서의 논리 조합의 선택값에 따라 상기 온도계 디코더부의 해당 해상도의 온도계 디코더가 동작하여 출력하는 온도계 코드를 선택적으로 출력하는 멀티플렉서부; 상기 멀티플렉서부를 통해 입력되는 해당 온도계 코드들에 대응되는 아날로그 전압을 출력하는 DAC 코어부; 및 상기 DAC 코어부의 출력을 버퍼링하여 출력하는 아날로그 출력 버퍼를 포함한다.First, to summarize the features of the present invention, the DAC according to an aspect of the present invention for achieving the above object, an input latch unit for synchronizing and outputting input digital data according to a clock signal of a clock generator; A thermometer decoder unit for generating thermometer codes for digital data output from the input latch unit, and including a plurality of thermometer decoders for multiple resolutions; A multiplexer unit selectively outputting a thermometer code output by operating a thermometer decoder of a corresponding resolution of the thermometer decoder unit according to a selection value of a logical combination in the resolution selector; A DAC core unit outputting analog voltage corresponding to corresponding thermometer codes inputted through the multiplexer unit; And an analog output buffer for buffering and outputting the output of the DAC core unit.

본 발명의 DAC는, 상기 DAC 코어부를 단일로 구성하여, 단일의 상기 DAC 코어부에 입력되는 선택적인 다중 해상도의 디지털 비트에 대하여 해당 아날로그 전압을 출력하여 다중 해상도를 지원하는 것을 특징으로 한다.The DAC of the present invention is characterized by supporting the multiple resolution by configuring the DAC core unit as a single unit and outputting the corresponding analog voltage to the digital bits of the selective multiple resolution inputted to the single DAC core unit.

즉, 본 발명의 DAC는, 다중 해상도 각각의 온도계 코드들에 대응되는 아날로그 전압을 출력하는 별도의 DAC 코어들이 필요없이, 단일의 상기 DAC 코어부를 공유하여 사용하여 해상도 변경 시에 공정 오차의 영향이 없는 것을 특징으로 한다.That is, the DAC of the present invention does not need separate DAC cores that output analog voltages corresponding to the thermometer codes of multiple resolutions, and uses a single DAC core to share the effect of process error when changing resolution. It is characterized by being absent.

상기 입력래치부는 TSPC(True Single-Phase Clock) DFF(D-Flip Flop)로 구현된 것을 특징으로 한다.The input latch unit is characterized by being implemented with a True Single-Phase Clock (TSPC) DFF (D-Flip Flop).

상기 멀티플렉서부는 선택된 해상도가 최대 해상도가 아닌 경우, 해당 온도계 코드의 각 디지털 값에 대한 신호의 수를 균일하게 중복하여 최대 해상도에 대응된 수만큼의 신호를 상기 DAC 코어부의 각 전류 셀로 출력하는 것을 특징으로 한다.When the selected resolution is not the maximum resolution, the multiplexer unit uniformly overlaps the number of signals for each digital value of the corresponding thermometer code and outputs a signal corresponding to the maximum resolution to each current cell of the DAC core unit. Is done.

그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른 DAC의 동작 방법은, 클럭 발생기의 클럭신호에 따라 입력 디지털 데이터를 동기시켜 출력하는 단계; 상기 디지털 데이터에 대한 온도계 코드를 생성하되, 다중 해상도를 위한 복수의 온도계 디코더를 포함하는 온도계 디코더부에서, 해상도 선택부에서의 논리 조합의 선택값에 따라 상기 온도계 디코더부의 해당 해상도의 온도계 디코더가 동작하여 해당 해상도의 온도계 코드를 생성하는 단계; 상기 온도계 디코더부의 해당 해상도의 온도계 디코더가 동작하여 출력하는 온도계 코드를 선택적으로 DAC 코어부로 출력하는 멀티플렉싱 단계; 상기 DAC 코어부에서 입력되는 해당 온도계 코드들에 대응되는 아날로그 전압을 출력하는 단계; 및 상기 DAC 코어부의 출력을 버퍼를 이용하여 버퍼링하여 출력하는 단계를 포함한다.Then, a method of operating a DAC according to another aspect of the present invention includes: synchronizing and outputting input digital data according to a clock signal of a clock generator; Generating a thermometer code for the digital data, the thermometer decoder unit including a plurality of thermometer decoders for multiple resolutions, the thermometer decoder of the corresponding resolution of the thermometer decoder unit according to the selection value of the logical combination in the resolution selector Generating a thermometer code of the corresponding resolution; A multiplexing step of selectively outputting a thermometer code output by operating a thermometer decoder having a corresponding resolution of the thermometer decoder unit to a DAC core unit; Outputting an analog voltage corresponding to corresponding thermometer codes input from the DAC core unit; And buffering and outputting the output of the DAC core unit using a buffer.

본 발명에 따른 가변 해상도 기능이 적용된 고속 전류 구동 DAC는, 단일 코어(DAC Current Cell)만을 가지고 8비트, 10비트, 12비트 등 다중 해상도의 선택 구동이 가능하도록, 온도계 디코더부를 해당 해상도 종류에 따라 추가하고 선택을 위한 멀티플렉서부를 구비함으로써, 최근 가장 주목 받고 있는 휴먼 인터페이스 시스템, 휴대용 어플리케이션 시스템, 다표준 통신 시스템 등의 전자기기에 효율을 높이도록 효과적으로 적용이 가능하다. The high-speed current-driven DAC to which the variable resolution function according to the present invention is applied has a thermometer decoder unit according to a corresponding resolution type to enable selective driving of 8 bits, 10 bits, 12 bits, etc. with only a single core (DAC Current Cell). By adding and providing a multiplexer unit for selection, it can be effectively applied to increase efficiency in electronic devices such as human interface systems, portable application systems, and multi-standard communication systems, which have been recently attracting attention.

또한, 본 발명에 따른 가변 해상도 기능이 적용된 고속 전류 구동 DAC는, 종래의 여러 해상도를 지원하기 위해 필요했던 여러 개의 코어가 아닌 단일 코어만을 사용함으로써 칩의 크기 역시 획기적으로 작게 할 수 있다.In addition, the high-speed current-driven DAC to which the variable resolution function according to the present invention is applied can also significantly reduce the size of a chip by using only a single core, rather than multiple cores, which were required to support several conventional resolutions.

그리고, 본 발명에 따른 가변 해상도 기능이 적용된 고속 전류 구동 DAC는, 단일 DAC 코어부를 공유하여 사용하였기 때문에 해상도 변경 시에, 종래와 같은 해상도 변경에 따른 공정 오차의 영향이 없다. In addition, since the high-speed current-driven DAC to which the variable resolution function according to the present invention is applied is used by sharing a single DAC core unit, there is no influence of process error due to the conventional resolution change when changing the resolution.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는 첨부도면은, 본 발명에 대한 실시예를 제공하고 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 일반적인 전류 구동 DAC의 일반적인 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 해상도 전류 구동 DAC의 블록도이다.
도 3은 도 2의 멀티플렉서부(600)의 내부 회로(100)와 DAC 코어부(700)의 내부 회로(200)의 관계를 나타낸 도면이다.
The accompanying drawings included as part of the detailed description to aid understanding of the present invention provide embodiments of the present invention and describe the technical spirit of the present invention together with the detailed description.
1 shows a general structure of a typical current-driven DAC.
2 is a block diagram of a multi-resolution current driving DAC according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the internal circuit 100 of the multiplexer unit 600 of FIG. 2 and the internal circuit 200 of the DAC core unit 700.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해서 자세히 설명한다. 이때, 각각의 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타낸다. 또한, 이미 공지된 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하에 개시된 내용은, 다양한 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분을 중점적으로 설명하며, 그 설명의 요지를 흐릴 수 있는 요소들에 대한 설명은 생략한다. 또한 도면의 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니며, 따라서 각각의 도면에 그려진 구성요소들의 상대적인 크기나 간격에 의해 여기에 기재되는 내용들이 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. At this time, the same components in each drawing are denoted by the same reference numerals as possible. In addition, detailed descriptions of already known functions and/or configurations are omitted. The contents disclosed below focus on parts necessary for understanding the operation according to various embodiments, and descriptions of elements that may obscure the subject matter of the description will be omitted. Also, some components of the drawings may be exaggerated, omitted, or schematically illustrated. The size of each component does not entirely reflect the actual size, and thus the contents described herein are not limited by the relative size or spacing of the components drawn in each drawing.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시 예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다. In describing the embodiments of the present invention, when it is determined that a detailed description of known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a user's or operator's intention or practice. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification. The terminology used in the detailed description is only for describing embodiments of the present invention and should not be limiting. Unless expressly used otherwise, a singular form includes a plural form. In this description, expressions such as “including” or “equipment” are intended to indicate certain characteristics, numbers, steps, actions, elements, parts or combinations thereof, and one or more other than described. It should not be interpreted to exclude the presence or possibility of other characteristics, numbers, steps, actions, elements, or parts or combinations thereof.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Further, terms such as first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, and the terms are used to distinguish one component from other components. Used only.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 해상도 전류 구동 DAC의 블록도이다. 2 is a block diagram of a multi-resolution current driving DAC according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 해상도 전류 구동 DAC는, 데이터 플립플롭 구조의 입력래치부(400), 온도계 디코더부(500), 멀티플렉서부(600), 해상도 선택부(650), DAC 코어부(DAC Current Cell)(700), 아날로그 출력 버퍼(800) 및 클럭 발생기(900)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the multi-resolution current-driven DAC according to an embodiment of the present invention includes an input latch unit 400, a thermometer decoder unit 500, a multiplexer unit 600, and a resolution selector unit of a data flip-flop structure. 650), a DAC core unit (DAC Current Cell) 700, an analog output buffer 800 and a clock generator 900.

클럭 발생기(900)는 외부의 기준 클럭 신호(CLK)를 입력으로 받아서 입력래치부(400) 등내부 동작에 필요한 모든 디지털 컨트롤을 위한 클럭 신호들을 발생시킨다.The clock generator 900 receives an external reference clock signal CLK as an input and generates clock signals for all digital controls necessary for internal operation, such as the input latch unit 400.

데이터 플립플롭 구조의 입력래치부(400)는 종래의 일반적인 DFF(D-Flip Flop) 대신, 고속, 저전력 동작을 구현하기 위해서 TSPC(True Single-Phase Clock) DFF를 이용하였고, 이는 클럭 발생기(900)의 클럭 신호에 따라 입력 디지털 데이터(예, IN1~IN12)를 출력하되, 입력 디지털 데이터(예, IN1~IN12)를 하나의 클럭 신호로 동기시켜 출력함으로써 글리치를 개선시키는 효과가 있다.The data flip-flop input latch unit 400 used a True Single-Phase Clock (TSPC) DFF to implement a high-speed, low-power operation instead of a conventional D-Flip (DFF), which is a clock generator (900). ) Outputs input digital data (eg, IN1 to IN12) according to a clock signal, but improves glitch by synchronizing and outputting input digital data (eg, IN1 to IN12) as one clock signal.

온도계 디코더부(500)는 입력 래치부(400)로부터 동기된 디지털 데이터(예, 8비트, 10비트, 또는 12비트)를 받아 온도계 코드를 출력한다. 온도계 디코더부(500)는 다중 해상도를 위한 복수의 온도계 디코더(thermometer decoder)를 가지며, 해상도 선택부(650)의 선택에 따라 각각의 온도계 디코더가 동작할 수 있다. 도면에서, 8비트, 10비트, 또는 12비트의 해상도를 위한 각각의 온도계 디코더를 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 필요에 따라 더 많거나 적은 온도계 디코더들로 구성될 수 있다. 온도계 디코더부(500)의 온도계 디코더들은 각각 해당 해상도에 따른 개수의 온도계 코드 신호들, 예를 들어, 8비트인 경우 128개 신호, 10비트인 경우 1024개 신호, 또는 12비트인 경우 4096개 신호를 출력할 수 있다. 다만, DAC 코어부(700)의 설계에 따라 상하위 비트를 구분하여 처리하고 합성하는 방식의 경우, 8비트 해상도의 경우 4비트씩 나누어 해당 16+16=32 온도계 코드 신호들이 DAC 코어부(700)로 입력되고, DAC 코어부(700)에서 상하위 비트에 대응된 16 신호들을 구분하여 처리후 합성하여 128개 신호를 입력했을 때와 같은 아날로그 전압을 출력할 수도 있다. 10비트 해상도의 경우 5비트씩 나누어 해당 32+32=64 온도계 코드 신호들이 DAC 코어부(700)로 입력되고, DAC 코어부(700)에서 상하위 비트에 대응된 32 신호들을 구분하여 처리후 합성하여 1024개 신호를 입력했을 때와 같은 아날로그 전압을 출력할 수도 있다. 마찬가지로, 12비트 해상도의 경우 6비트씩 나누어 해당 64+64=128 온도계 코드 신호들이 DAC 코어부(700)로 입력되고, DAC 코어부(700)에서 상하위 비트에 대응된 64 신호들을 구분하여 처리후 합성하여 4096개 신호를 입력했을 때와 같은 아날로그 전압을 출력할 수도 있다.The thermometer decoder unit 500 receives synchronized digital data (eg, 8 bits, 10 bits, or 12 bits) from the input latch unit 400 and outputs a thermometer code. The thermometer decoder unit 500 has a plurality of thermometer decoders for multiple resolutions, and each thermometer decoder may operate according to the selection of the resolution selector 650. In the figure, each thermometer decoder for 8-bit, 10-bit, or 12-bit resolution is shown, but is not limited thereto, and may be configured with more or less thermometer decoders as needed. The thermometer decoders of the thermometer decoder unit 500 each have a number of thermometer code signals according to a corresponding resolution, for example, 128 signals for 8 bits, 1024 signals for 10 bits, or 4096 signals for 12 bits. Can output However, in the case of a method of classifying and processing upper and lower bits according to the design of the DAC core unit 700, for 8-bit resolution, dividing them by 4 bits and corresponding 16+16=32 thermometer code signals are the DAC core unit 700 It is input, and the DAC core unit 700 may classify and process 16 signals corresponding to the upper and lower bits, and then synthesize and output the same analog voltage as when 128 signals are input. In the case of 10-bit resolution, the corresponding 32+32=64 thermometer code signals are input to the DAC core unit 700 by dividing them by 5 bits, and the DAC core unit 700 classifies and processes 32 signals corresponding to the upper and lower bits and synthesizes them. The analog voltage can be output as if 1024 signals were input. Similarly, in the case of 12-bit resolution, the corresponding 64+64=128 thermometer code signals are divided into 6 bits, and the DAC core unit 700 classifies and processes 64 signals corresponding to the upper and lower bits. It can also be synthesized and output the same analog voltage as when 4096 signals are input.

멀티플렉서부(600)는 온도계 디코더부(500)로부터 출력된 온도계 코드들을 받아 해상도 선택부(650)에서 선택된 값(A1, A2의 논리 조합값)에 따라 선택적으로 해당 해상도의 온도계 코드들을 DAC 코어부(700)로 출력한다. The multiplexer unit 600 receives the thermometer codes output from the thermometer decoder 500 and selectively selects the thermometer codes of the corresponding resolution according to the values selected by the resolution selector 650 (logical combination values of A1 and A2), and the DAC core unit. (700).

DAC 코어부(700)는 멀티플렉서부(600)를 통해 입력되는 해당 온도계 코드들에 대응되는 아날로그 전압을 출력한다. 아날로그 출력 버퍼(800)는 DAC 코어부(700)의 출력을 오피앰프 등을 이용하여 버퍼링하여 후속하는 처리부에 왜곡없이 전달되도록 해당 아날로그 출력을 생성한다. The DAC core unit 700 outputs analog voltages corresponding to corresponding thermometer codes input through the multiplexer unit 600. The analog output buffer 800 buffers the output of the DAC core unit 700 using an operational amplifier or the like to generate a corresponding analog output to be transmitted without distortion to a subsequent processing unit.

도 3은 도 2의 멀티플렉서부(600)의 내부 회로(100)와 DAC 코어부(700)의 내부 회로(200)의 관계를 나타낸 도면이다. 도 3에는 8비트, 10비트, 및 12비트의 해상도에 대한 내부 회로들(100, 200)의 관계를 도시하였다. 도면에서 p<1:4096>, q<1:1024>, r<1:256>은 각각 12비트, 10비트, 8비트 온도계 디코더부(500)에서 출력되는 해당 갯수의 온도계 코드 신호들을 나타낸다. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the internal circuit 100 of the multiplexer unit 600 of FIG. 2 and the internal circuit 200 of the DAC core unit 700. 3 shows the relationship of the internal circuits 100 and 200 for resolutions of 8 bits, 10 bits, and 12 bits. In the drawing, p<1:4096>, q<1:1024>, and r<1:256> indicate thermometer code signals of the corresponding number output from the 12-bit, 10-bit, and 8-bit thermometer decoders 500, respectively.

도 3과 같이, 멀티플렉서부(600)의 내부 회로(100)는, 선택된 해상도에 대응된 4096(=212)개의 스위치 신호 s<1:4096>를 DAC 코어부(700)의 각 전류 셀로 출력한다. q<1:1024>, r<1:256> 신호는 4096(=212)개 보다 적은 수이므로, 각각 4개씩 및 16개씩 같은 신호를 중복, 즉, 4*q<1:1024>, 16*r<1:256>되도록 스위치들(sw1, sw2, sw3)에 의해 선택적으로 연결하여, 선택된 해상도에 대응된 4096(=212)개의 스위치 신호 s<1:4096>를 출력할 수 있도록 하였다. As shown in FIG. 3, the internal circuit 100 of the multiplexer unit 600 outputs 4096 (=2 12 ) switch signals s<1:4096> corresponding to the selected resolution to each current cell of the DAC core unit 700 do. Since q<1:1024> and r<1:256> signals are less than 4096 (=2 12 ) signals, 4 and 16 signals are overlapped, respectively, that is, 4*q<1:1024>, 16 *r<1:256> so as to be selectively connected by switches (sw1, sw2, sw3), 4096 (=2 12 ) switch signals s<1:4096> corresponding to the selected resolution can be output. .

도 3에서, DAC 코어부(700)는 멀티플렉서부(600)에서 선택된 온도계 코드들을 각각 입력 받기 위한 스위치들(예, MOSFET)을 포함한 전류셀들 4096(=212)개를 포함한다. 온도계 코드들의 논리 하이 또는 논리 로우 상태에 따라 스위치들이 각각 턴온 또는 턴오프되고, 턴온된 스위치들에 의해 전류 소스의 전류로부터 스위치들(예, MOSFET)을 흐르는 전류는 출력단의 저항을 통하여 흐르게 되어 저항에서 아날로그 전압을 발생시킬 수 있다. MOSFET는 Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor이다.In FIG. 3, the DAC core unit 700 includes 4096 (=2 12 ) current cells including switches (eg, MOSFETs) for receiving the thermometer codes selected from the multiplexer unit 600, respectively. The switches are turned on or off depending on the logic high or logic low state of the thermometer codes, and the current flowing through the switches (eg, MOSFET) from the current of the current source by the turned on switches flows through the resistance of the output terminal. Can generate an analog voltage. The MOSFET is a Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor.

즉, 도 3과 같이, 온도계 디코더부(500)에서 12비트, 10비트, 8비트 온도계 디코더는 각각 p<1:4096>, q<1:1024>, r<1:256>의 출력을 내고 12비트의 경우 4096개의 단위 전류 셀에 대하여 모든 신호 p<1:4096>가 하나씩 대응되고, 10비트의 경우 신호 q<1:1024> 하나 당 4개의 단위 전류 셀이 대응되며 8비트의 경우 신호 r<1:256> 하나 당 16개의 단위 전류 셀이 대응된다. 따라서 도 3의 멀티플렉서부(600) 내부회로(100)의 스위치 입력신호는 12비트에서 p<1:4096>, 10비트에서 4*q<1:1024>, 8비트에서 16*r<1:256>이 되고 이는 해상도 선택부(650)에서 선택된 신호에 따라 멀티플렉서부(600)에서 선택되어 단일 출력 s<1:4096>으로 나오게 된다. 도 3에서 N*q<1:k>는 q<1>이 N번, q<2>이 N번,..., q<k>가 N번 나오는 신호를 의미한다. 예를 들면, 2*q<1:3>은 q<1>, q<1>, q<2>, q<2>, q<3>, q<3>을 나타낸다. 즉, 멀티플렉서부(600)는 선택된 해상도가 최대해상도가 아닌 경우(예, 8비트, 10비트), 온도계 코드의 각 디지털 값에 대한 신호의 수를 균일하게 중복하여 최대 해상도(예, 12비트)에 대응된 수만큼의 신호를 DAC 코어부(700)의 각 전류 셀로 출력한다. That is, as shown in FIG. 3, the thermometer decoder unit 500 outputs the outputs of p<1:4096>, q<1:1024>, and r<1:256> from the 12-bit, 10-bit, and 8-bit thermometer decoders, respectively. In the case of 12-bit, every signal p<1:4096> corresponds to 4096 unit current cells, in case of 10-bit, four unit current cells per signal q<1:1024>, and in case of 8-bit There are 16 unit current cells per r<1:256>. Therefore, the switch input signal of the internal circuit 100 of the multiplexer unit 600 of FIG. 3 is p<1:4096> at 12 bits, 4*q<1:1024> at 10 bits, and 16*r<1 at 8 bits: 256>, which is selected by the multiplexer 600 according to the signal selected by the resolution selector 650, and comes out as a single output s<1:4096>. In FIG. 3, N*q<1:k> means a signal in which q<1> is N times, q<2> is N times, and ..., q<k> is N times. For example, 2*q<1:3> represents q<1>, q<1>, q<2>, q<2>, q<3>, and q<3>. That is, when the selected resolution is not the maximum resolution (eg, 8 bits, 10 bits), the multiplexer unit 600 uniformly overlaps the number of signals for each digital value of the thermometer code (eg, 12 bits). The number of signals corresponding to is output to each current cell of the DAC core unit 700.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 가변 해상도 기능이 적용된 고속 전류 구동 DAC는, 단일 코어(DAC Current Cell)만을 가지고 8비트, 10비트, 12비트 등 다중 해상도의 선택 구동이 가능하도록, 온도계 디코더부를 해당 해상도 종류에 따라 추가하고 선택을 위한 멀티플렉서부를 구비함으로써, 최근 가장 주목 받고 있는 휴먼 인터페이스 시스템, 휴대용 어플리케이션 시스템, 다표준 통신 시스템 등의 전자기기에 효율을 높이도록 효과적으로 적용이 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 가변 해상도 기능이 적용된 고속 전류 구동 DAC는, 종래의 여러 해상도를 지원하기 위해 필요했던 여러 개의 코어가 아닌 단일 코어만을 사용함으로써 칩의 크기 역시 획기적으로 작게 할 수 있다. 그리고, 본 발명에 따른 가변 해상도 기능이 적용된 고속 전류 구동 DAC는, 단일 DAC 코어부를 공유하여 사용하였기 때문에 해상도 변경 시에, 종래와 같은 해상도 변경에 따른 칩 간의 공정 오차의 영향이 없다. As described above, the high-speed current-driven DAC to which the variable resolution function according to the present invention is applied has a thermometer decoder unit to enable selective driving of multiple resolutions such as 8-bit, 10-bit, and 12-bit with only a single core (DAC Current Cell). By adding a multiplexer for selection according to the resolution type, it can be effectively applied to increase efficiency in electronic devices such as human interface systems, portable application systems, and multi-standard communication systems, which are receiving the most attention recently. In addition, the high-speed current-driven DAC to which the variable resolution function according to the present invention is applied can significantly reduce the size of a chip by using only a single core rather than several cores required to support multiple conventional resolutions. In addition, since the high-speed current-driven DAC to which the variable resolution function according to the present invention is applied is used by sharing a single DAC core unit, there is no effect of process error between chips due to the conventional resolution change when changing the resolution.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.As described above, in the present invention, specific matters such as specific components and the like have been described by limited embodiments and drawings, but these are provided only to help the overall understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments , Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the spirit of the present invention is not limited to the described embodiments, and should not be determined, and all technical spirits equivalent to or equivalent to the claims as well as the claims described below are included in the scope of the present invention. It should be interpreted as.

입력래치부(400)
온도계 디코더부(500)
멀티플렉서부(600)
해상도 선택부(650)
DAC 코어부(DAC Current Cell)(700)
아날로그 출력 버퍼(800)
클럭 발생기(900)
Input latch part (400)
Thermometer decoder unit 500
Multiplexer unit (600)
Resolution selector (650)
DAC core part (DAC Current Cell) (700)
Analog Output Buffer (800)
Clock generator (900)

Claims (6)

클럭 발생기의 클럭신호에 따라 입력 디지털 데이터를 동기시켜 출력하는 입력래치부;
상기 입력래치부에서 출력되는 디지털 데이터에 대한 온도계 코드를 생성하되, 다중 해상도를 위한 복수의 온도계 디코더를 포함하는 온도계 디코더부;
해상도 선택부에서의 논리 조합의 선택값에 따라 상기 온도계 디코더부의 해당 해상도의 온도계 디코더가 동작하여 출력하는 온도계 코드를 선택적으로 출력하는 멀티플렉서부;
상기 멀티플렉서부를 통해 입력되는 해당 온도계 코드들에 대응되는 아날로그 전압을 출력하는 DAC 코어부; 및
상기 DAC 코어부의 출력을 버퍼링하여 출력하는 아날로그 출력 버퍼
를 포함하는 것을 특징으로 하는 DAC.
An input latch unit for synchronizing and outputting input digital data according to the clock signal of the clock generator;
A thermometer decoder unit generating a thermometer code for digital data output from the input latch unit and including a plurality of thermometer decoders for multiple resolutions;
A multiplexer unit selectively outputting a thermometer code output by operating a thermometer decoder of a corresponding resolution of the thermometer decoder unit according to a selection value of a logical combination in the resolution selector;
A DAC core unit that outputs analog voltages corresponding to corresponding thermometer codes input through the multiplexer unit; And
Analog output buffer for buffering and outputting the output of the DAC core
DAC comprising a.
제1항에 있어서,
상기 DAC 코어부를 단일로 구성하는 것을 특징으로 하는 DAC.
According to claim 1,
A DAC, characterized in that the DAC core portion is configured singly.
제2항에 있어서,
다중 해상도 각각의 온도계 코드들에 대응되는 아날로그 전압을 출력하는 별도의 DAC 코어들이 필요없이, 단일의 상기 DAC 코어부를 공유하여 사용하여 해상도 변경 시에 공정 오차의 영향이 없는 것을 특징으로 하는 DAC.
According to claim 2,
DAC without the need for separate DAC cores that output analog voltages corresponding to the thermometer codes of multiple resolutions, and having a single DAC core shared therebetween, so that there is no process error when changing resolution.
제1항에 있어서,
상기 입력래치부는 TSPC(True Single-Phase Clock) DFF(D-Flip Flop)로 구현된 것을 특징으로 하는 DAC.
According to claim 1,
The input latch is a DAC characterized in that it is implemented as a True Single-Phase Clock (TSPC) DFF (D-Flip Flop).
제1항에 있어서,
상기 멀티플렉서부는 선택된 해상도가 최대 해상도가 아닌 경우, 해당 온도계 코드의 각 디지털 값에 대한 신호의 수를 균일하게 중복하여 최대 해상도에 대응된 수만큼의 신호를 상기 DAC 코어부로 출력하는 것을 특징으로 하는 DAC.
According to claim 1,
When the selected resolution is not the maximum resolution, the multiplexer unit uniformly overlaps the number of signals for each digital value of the corresponding thermometer code and outputs a signal corresponding to the maximum resolution to the DAC core unit. .
클럭 발생기의 클럭신호에 따라 입력 디지털 데이터를 동기시켜 출력하는 단계;
상기 디지털 데이터에 대한 온도계 코드를 생성하되, 다중 해상도를 위한 복수의 온도계 디코더를 포함하는 온도계 디코더부에서, 해상도 선택부에서의 논리 조합의 선택값에 따라 상기 온도계 디코더부의 해당 해상도의 온도계 디코더가 동작하여 해당 해상도의 온도계 코드를 생성하는 단계;
상기 온도계 디코더부의 해당 해상도의 온도계 디코더가 동작하여 출력하는 온도계 코드를 선택적으로 DAC 코어부로 출력하는 멀티플렉싱 단계;
상기 DAC 코어부에서 입력되는 해당 온도계 코드들에 대응되는 아날로그 전압을 출력하는 단계; 및
상기 DAC 코어부의 출력을 버퍼를 이용하여 버퍼링하여 출력하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 DAC의 동작 방법.
Synchronizing and outputting input digital data according to the clock signal of the clock generator;
Generating a thermometer code for the digital data, the thermometer decoder unit including a plurality of thermometer decoders for multiple resolutions, the thermometer decoder of the corresponding resolution of the thermometer decoder unit according to the selection value of the logical combination in the resolution selector Generating a thermometer code of the corresponding resolution;
A multiplexing step of selectively outputting a thermometer code output by operating a thermometer decoder having a corresponding resolution of the thermometer decoder unit to a DAC core unit;
Outputting an analog voltage corresponding to corresponding thermometer codes input from the DAC core unit; And
Buffering and outputting the output of the DAC core unit using a buffer
DAC operation method comprising a.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20060133611A (en) * 2005-06-21 2006-12-27 삼성전기주식회사 Digital/analog converter
KR20080015635A (en) * 2006-08-16 2008-02-20 엘지이노텍 주식회사 Digital to analog converter

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