KR950001924B1 - N-bit recycling digital analogue converter - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 종래 아날로그-디지탈변환기의 회로도.1 is a circuit diagram of a conventional analog-to-digital converter.
제2도는 본 발명 N비트 리사이클링 디지탈-아날로그변환기의 회로도.2 is a circuit diagram of an N-bit recycling digital-to-analog converter of the present invention.
제3도는 제2도에 있어서, 1차 아날로그신호 감산부의 출력파형도.3 is an output waveform diagram of a first analog signal subtracting unit in FIG. 2;
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
101 : 스위칭부 102 : 디지탈-아날로그변환부101: switching unit 102: digital-to-analog converter
103 : 1차 아날로그신호 감산부 104 : 2차 아날로그신호 감산부103: primary analog signal subtraction unit 104: secondary analog signal subtraction unit
OP1, OP2 : 증폭기OP1, OP2: Amplifier
본 발명은 디지탈-아날로그변환기에 관한 것으로, 특히 속도가 빠르면서 고해상도(HIGH RESOLUTION)신호처리에 적당하도록 한 N비트 리사이클링 디지탈-아날로그변환기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to digital-to-analog converters and, more particularly, to N-bit recycling digital-to-analog converters, which are fast and suitable for high resolution signal processing.
종래 디지탈-아날로그변환기의 회로는 제1도에 도시된 바와같이, N비트 입력중 상위 N비트 및 하위(N-M)비트의 디지탈신호를 각기 입력받아 N비트의 이진데이타로 바꾸어 출력시키는 제1,2디코더(1)(2)와, 기준전압 양단(VREF"H", VREF"L")에 있는 2n개의 기준저항과 동수로 연결되고 상기 제1디코더(1)의 디코딩 출력에 따라 스위칭하여 기준저항에 의한 아날로그전압을 출력시키는 제1스위칭부(3)와, 상기 제1스위칭부(3)의 출력신호를 입력받아 버퍼링하는 제1,2버퍼증폭기(4)(5)와, 상기 제1,2버퍼증폭기(4)(5)의 출력을 미세(Fine) 저항열(R21~R2n)에 의해 정해진 아날로그전압을 상기 제2디코더(2)의 디코딩 출력에 따라 스위칭하여 출력시키는 제2스위칭부(6)와, 상기 제2스위칭부(6)의 스위칭출력을 적당한 레벨로 버퍼링한 아날로그신호를 출력시키는 제3버퍼증폭기(7)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the circuit of the conventional digital-to-analog converter receives first and second digital signals of N bits and NM bits, respectively, and converts the digital signals into N bits of binary data and outputs them. It is connected in the same manner as the decoder (1) (2) and 2 n reference resistors across the reference voltage (V REF "H", V REF "L") and switches according to the decoding output of the first decoder 1. A first switching unit 3 for outputting an analog voltage based on a reference resistance, first and second buffer amplifiers 4 and 5 for receiving and buffering an output signal of the first switching unit 3, and A second to switch the output of the first and second buffer amplifiers 4 and 5 by switching the analog voltage determined by the fine resistor strings R21 to R2n according to the decoding output of the second decoder 2. A third buffer for outputting an analog signal obtained by buffering the switching section 6 and the switching output of the second switching section 6 to an appropriate level. Consists of aeration (7).
이와같이 구성된 종래의 기술에 디지탈값을 아날로그로 변환시키는 한 예로 설명하면, N비트 입력중에서 상위 M비트의 디지탈 데이타가 제1디코더(1)에 입력되고 하위(N-M)비트의 디지탈 데이타가 제2디코더(2)에 각기 입력되면 이 디코더(1)(2)에서 N비트 이진데이타로 바꾸어 2n개의 디코드된 신호를 출력시킨다.As an example of converting a digital value into an analog in the conventional technique configured as described above, digital data of the upper M bits is input to the first decoder 1 among the N-bit inputs, and digital data of the lower (NM) bits is input to the second decoder. When input to (2), respectively, this decoder (1) (2) converts N-bit binary data to output 2 n decoded signals.
이때 기준전압 양단(VREF"H", VREF"L")이 전압에 따라 2n개의 스텝(Step)을 가진 기준저항(R11~R1n)에 의해 각각 정해진 아날로그전압이 제1스위칭부(3)의 스위치단자로 인가되는데, 이때 상기 제1디코더(1)에 의해 디코드된 신호에 의해 입력코드에 상당하는 부분인 A점의 스위치만 온되면 저항(R11)(R12)에 의한 아날로그전압이 온된 스위치를 통해 제1버퍼증폭기(4)에 입력된다. 그 뒤에 A점의 전압이 자동적으로 스위치 "온"되어 발생되는 아날로그전압이 제2버퍼증폭기(5)에 입력된다.The reference voltage across the (V REF "H", V REF "L") analog voltages determined respectively by the reference resistance (R11 ~ R1n) with 2 n of step (Step), depending on the voltage of the first switching unit (3 Is applied to the switch terminal.If only the switch of point A, which is a portion corresponding to the input code, is turned on by the signal decoded by the first decoder 1, the analog voltage by the resistors R11 and R12 is turned on. It is input to the first buffer amplifier 4 through a switch. Thereafter, the voltage at point A is automatically switched on and the analog voltage generated is input to the second buffer amplifier 5.
이렇게 하여 제1,2버퍼증폭기(4)(5)에 적당한 레벨로 버퍼링 및 증폭시켜 얻어진 전압으로 미세저항열(R21~R2n)에 기준전압을 발생시킨다. 이때 하위(n-m)비트의 디지탈신호는 제2디코더(2)에서 디코딩하여 미세 기준 저항의 ⓒ부분에 해당하는 스위치를 온시킴에 따라 미세저항열에 의한 전압을 제2스위칭부(6)를 통해 입력받아 제3버퍼증폭기(7)를 출력시키면, 그 증폭기(7)에 의해 버퍼링 및 증폭된 아날로그 전압(Vout)을 출력시킨다.In this way, a reference voltage is generated in the micro-resistance strings R21 to R2n with the voltage obtained by buffering and amplifying the first and second buffer amplifiers 4 and 5 at a suitable level. At this time, the digital signal of the lower (nm) bit is decoded by the second decoder 2 to turn on a switch corresponding to the ⓒ part of the fine reference resistor, so that the voltage of the micro resistance string is input through the second switching unit 6. When the third buffer amplifier 7 is output, the analog voltage Vout buffered and amplified by the amplifier 7 is output.
그러나, 상기와 같이 동작하는 디지탈-아날로그변환기의 경우 N비트 2개의 단(STEP)으로 꾸미자면 2n개의 저항열이 2개가 필요하며 반도체 공정에서 이 많은 저항렬의 매칭(Matching)이 어려워지고, 또한 2n×2개의 스위치도 필요하게 되므로 칩사이즈가 증가함과 아울러 디지탈 노이즈가 아날로그부에 유입되어 아날로그출력에 디지탈 스위칭노이즈가 나타나는 점과, 각기 다른 버퍼증폭기(4)(5)를 사용하므로써 버퍼증폭기의 오프셋(offset)이 출력의 오프셋으로 그대로 나타나는 등의 문제점이 있었다.However, in the case of the digital-to-analog converter operating as described above, two 2 n resistance strings are required to decorate two N-bit stages (STEP), which makes it difficult to match many resistance lines in a semiconductor process. In addition, since 2 n × 2 switches are required, the chip size increases, digital noise flows into the analog part, and digital switching noise appears at the analog output. Also, different buffer amplifiers (4) and (5) are used. There is a problem that the offset of the buffer amplifier is displayed as it is the offset of the output.
따라서 이와같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 N비트를 리사이클링(Recycling)하여 칩의 사이즈를 줄이고, 1차 아날로그신호 처리시 한개의 증폭기를 사용함으로써 증폭기에서 발생될 수 있는 상, 하위 비트구간의 오프셋을 줄여 매칭보다 용이해지도록 한 N비트 리사이클링 디지탈-아날로그변환기를 창안한 것으로, 이하 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Therefore, in order to solve such a conventional problem, the present invention recycles N bits to reduce the size of the chip, and the upper and lower bit sections that can be generated in the amplifier by using one amplifier in the first analog signal processing. An N-bit recycling digital-to-analog converter has been devised to reduce the offset of P and to facilitate matching, which will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
제2도는 본 발명 N비트 리사이클링 디지탈-아날로그변환기의 회로도로서 이에 도시한 바와 같이, 디지탈신호를 2스텝으로 M비트의 상위와 K비트의 하위로 나누어 디지탈-아날로그변환부(102)로 리사이클링식으로 입력할 수 있도록 스위칭하는 스위칭부(101)와, 상기 디지탈-아날로그변환부(102)에서 1차적으로 변환시킨 아날로그신호에 대해 콘덴서(C2, C3, C8)를 통해 진폭조정을 행하고 하나의 증폭기를 통해 처리하여 충전토록 하는 1차 아날로그 신호 감산부(103)와, 상기 디지탈-아날로그변환부(102)에서 2차적으로 변환시킨 아날로그신호에 대해 상기 1차아날로그신호 감산부(103)를 통해 처리된 출력신호와 1차적으로 처리되어 충전된 아날로그신호를 더하여 아날로그 출력신호로 내보내도록 하는 2차아날로그신호 감산부(104)로 구성한다.2 is a circuit diagram of the N-bit recycling digital-to-analog converter of the present invention. As shown therein, the digital signal is recycled to the digital-to-analog converter 102 by dividing the digital signal into two steps, the upper part of M bits and the lower part of K bits. Amplification is performed through the capacitors C2, C3, and C8 for the switching unit 101 for switching the input, and the analog signal primarily converted by the digital-analog conversion unit 102, and an amplifier The primary analog signal subtraction unit 103 to be charged and processed through the primary analog signal subtraction unit 103 for the analog signal secondaryly converted by the digital-analog conversion unit 102 is processed. Secondary analog signal subtractor 104 adds the output signal and the analog signal charged and processed primarily to output the analog output signal.
이와같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effects of the present invention configured as described above in detail.
8비트 리사이클링인 16비트 디지탈-아날로그변환기를 예를 들어 살펴보면, 디지탈입력은 2N비트로 나누어 두번에 걸쳐 들어오게 되는데 하위디지탈 데이타비트(d0~d7)와 상위 디지탈 데이타비트(d8~d15)의 2개 입력군으로 2번의 신호에 제어되어 디지탈-아날로그변환부(102)에 입력되는데, 먼저 첫번째 스위치제어신호에 의해 스위치(SW1~SW8)가 디지탈데이타(d0~d7)에 접속되어 그에 대응하는 데이타값을 디지탈-아날로그변환부(102)로 입력시키면, 상기 디지탈-아날로그변환부(102)에서는 하위 8비트 디지탈데이타값에 대응하는 아날로그신호로 변환시킨다.For example, a 16-bit digital-to-analog converter, which is an 8-bit recycling, will have two digital inputs divided into 2N bits. It is controlled by the second signal as an input group and input to the digital-analog converter 102. First, the switches SW1 to SW8 are connected to the digital data d0 to d7 by the first switch control signal. Is input to the digital-analog converter 102, the digital-analog converter 102 converts the analog signal to a lower 8-bit digital data value.
상기 디지탈-아날로그변환부(102)를 통해 아날로그로 바뀐 신호는 1차아날로그신호 감산부(103)의 스위치(SW10)가 온되어 콘덴서(C2)(C8) 및 (C3)를 통해 진폭을 조정하는데 그 진폭조정은이다.The signal converted into analog through the digital-analog converter 102 is switched on by the switch SW10 of the primary analog signal subtractor 103 to adjust the amplitude through the capacitors C2, C8 and C3. The amplitude adjustment to be.
이렇게 진폭조정을 거친 신호는 2차아날로그신호 감산부(104)에 전달되는데, 이때 2차아날로그신호 감산부(104)의 스위치상태는 SW11과 SW11'가 온되고 SW12와 SW12'가 오프되어 상기 1차아날로그신호 감산부(103)에서 진폭조정된 신호는 스위치(SW11)→콘덴서(C19)→스위치(SW11')→접지(GND)의 경로를 통해 콘덴서(C19)에 Va로 충전된다.The amplitude-adjusted signal is transmitted to the secondary analog signal subtraction unit 104. At this time, the switch state of the secondary analog signal subtraction unit 104 is SW11 and SW11 'are turned on and SW12 and SW12' are turned off. The amplitude-adjusted signal in the analog signal subtractor 103 is charged with Va in the capacitor C19 through the path of the switch SW11-> capacitor C19-> switch SW11 '-> ground GND.
이와같은 상태에서 두번째 스위치제어신호가 오게되면 스위칭부(101)의 스위치(SW11~SW8)는 상기 디지탈데이타비트(d8~d15)에 접속되므로 상기 하위비트(d8~d15)에 해당하는 디지탈데이타는 디지탈-아날로그변환부(102)를 통해 그에 대응하는 아날로그신호를 변화시켜 출력토록 하면 1차아날로그신호 감산부(103)의 스위치(SW10)는 오프상태로 되고 C2/C3=1이 되어 변환된 전압(Vb)은 2차아날로그신호 감산부(104)로 보내진다.In this state, when the second switch control signal comes, the switches SW11 to SW8 of the switching unit 101 are connected to the digital data bits d8 to d15, so that the digital data corresponding to the lower bits d8 to d15 is obtained. When the analog signal corresponding to the analog signal is changed and output through the digital-to-analog converter 102, the switch SW10 of the primary analog signal subtractor 103 is turned off and C2 / C3 = 1 to convert the converted voltage. (Vb) is sent to the secondary analog signal subtraction unit 104.
이때 2차아날로그신호 감산부(104)의 스위치상태는 SW11과 SW11'가 오프되고, SW12와 SW12'가 온됨에 따라 출력단(Ao)에는로 나타나게 된다.At this time, as the switch state of the secondary analog signal subtractor 104 is switched off, SW11 and SW11 'are turned off, and SW12 and SW12' are turned on. Will appear.
결국, 입력되는 디지탈 데이타 입력에 대해 반으로 나누어 리사이클링했을 때 출력은 다음과 같다.As a result, when recycled in half with respect to the input digital data input, the output is as follows.
이와같이 제3a도와 같은 디지탈 입력에 대해 리사이클링하여 디지탈-아날로그변환부(102)에 입력시켰을때 그 디지탈-아날로그변환부(102)를 통해 변환된 제3b도 와 같은 아날로그신호가 출력되고, 1차아날로그신호 감산부(103)에서 C2/(C3+C8)=1/4이고 C2/C3=1일때 상기 1차 아날로그신호 감산부(103)에서 출력되는 전압(Vb)은 제3c도에 도시한 바와 같다.As described above, when a digital input such as FIG. 3a is recycled and input to the digital-analog converter 102, an analog signal as shown in FIG. 3B, which is converted through the digital-analog converter 102, is output. When C2 / (C3 + C8) = 1/4 and C2 / C3 = 1 in the signal subtractor 103, the voltage Vb output from the primary analog signal subtractor 103 is as shown in FIG. 3C. same.
상기에서와 같은 8비트의 디지탈-아날로그변환기를 커런트 소오스 타입으로 구성할 경우 기존에는 255개의 전류원을 필요로 했으나 본 발명에서는 16개만 필요로 함으로써 회로의 규모를 현격하게 줄이고, 동일한 디지탈-아날로그변환기를 사용하여 리사이클링시키므로 상위 및 하위비트군의 오프셋에러가 적도록 한다.When the 8-bit digital-to-analog converter is configured as a current source type, the current source requires 255 current sources. However, in the present invention, only 16 are required so that the circuit size is significantly reduced, and the same digital-to-analog converter is required. Recycling is used to reduce the offset errors of the upper and lower bit groups.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 2N비트의 디지탈입력신호를 첫번째 스위치제어신호에 상위 또는 하위 N비트의 입력신호를 받아들인 뒤 디지탈/아날로그변환 후 1차 및 2차스위치 제어신호에 하위 또는 상위 K비트의 입력신호를 받아 디지탈/아날로그변환 후 더해서 아날로그 출력신호로 내보냄으로써 상위 및 하위비트군의 오프셋 에러를 적게하도록 한 효과가 있다.As described in detail above, the present invention accepts an upper or lower N-bit input signal from a 2N bit digital input signal to the first switch control signal and then lowers or uppers the primary and secondary switch control signals after digital / analog conversion. By taking an input signal of K bits and outputting it as an analog output signal after digital / analog conversion, the offset error of the upper and lower bit groups is reduced.
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KR1019920016749A KR950001924B1 (en) | 1992-09-15 | 1992-09-15 | N-bit recycling digital analogue converter |
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Family Applications (1)
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KR940008278A (en) | 1994-04-29 |
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