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JP2008236301A - D/a converter - Google Patents

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JP2008236301A
JP2008236301A JP2007072153A JP2007072153A JP2008236301A JP 2008236301 A JP2008236301 A JP 2008236301A JP 2007072153 A JP2007072153 A JP 2007072153A JP 2007072153 A JP2007072153 A JP 2007072153A JP 2008236301 A JP2008236301 A JP 2008236301A
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Japan
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resistance
bit
dac
resistor
bits
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Application number
JP2007072153A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsumi Okada
克美 岡田
Koji Hirai
宏治 平井
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NEC Electronics Corp
Original Assignee
NEC Electronics Corp
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Publication date
Application filed by NEC Electronics Corp filed Critical NEC Electronics Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a D/A converter that shortens a settling time. <P>SOLUTION: The D/A converter relating to one embodiment of this invention is provided with: a DAC for higher-order bits for outputting an analog signal corresponding to a higher-order bit of an inputted digital bit signal by dividing reference voltage for higher-order bits by a plurality of resistances for higher-order bits of a resistance value R<SB>M</SB>, wherein the plurality of resistances for higher-order bits are connected in series; a DAC for lower-order bits for outputting an analog signal corresponding to a lower-order bit of the inputted digital signal by dividing reference voltage for lower-order bits by a plurality of resistances for lower-order bits, wherein a plurality of resistances of a resistance value R<SB>S</SB>smaller than the resistance value R<SB>M</SB>of the resistances for higher-order bits are connected in series; and an adder for adding an analog signal outputted from the DAC for higher-order bits and an analog signal outputted from the DAC for lower-order bits. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、デジタル信号をアナログ信号に変換する為のD/A変換器(以下、DACとする)に関し、特に、抵抗ストリング型のDAC(以下、RstDACとする)に関する。   The present invention relates to a D / A converter (hereinafter referred to as DAC) for converting a digital signal into an analog signal, and more particularly to a resistor string type DAC (hereinafter referred to as RstDAC).

RstDACは、同一抵抗値の抵抗を直列に接続した構成を有しており、各抵抗の接続点の電圧をデジタル入力信号に対するアナログ電圧として出力する。このため、デジタル入力信号のビット数が大きくなると、抵抗とスイッチ回路の数が飛躍的に増加し、近年の半導体チップの面積縮小化の要求に対する大きな弊害となっている。そこで、抵抗とスイッチ回路の数を増加させることなく、多ビット化に対応する方法として考えられたのが、上位・下位ビット分割型RstDACである(特許文献1)。上位・下位ビット分割型RstDACは、デジタル入力信号を上位ビットと下位ビットとに分割し、上位ビット用DACと下位ビット用DACの出力を加算してアナログ電圧を出力する。従来の上位・下位ビット分割型RstDACでは、下位ビット用DACにおけるスピードが問題となっており、消費電力を大きくすることなくRstDACの高速要求に対応することが求められている。   The RstDAC has a configuration in which resistors having the same resistance value are connected in series, and outputs a voltage at a connection point of each resistor as an analog voltage with respect to a digital input signal. For this reason, when the number of bits of the digital input signal is increased, the number of resistors and switch circuits is drastically increased, which is a serious adverse effect on the recent demand for reducing the area of the semiconductor chip. Therefore, an upper / lower bit division type RstDAC has been considered as a method corresponding to the increase in the number of bits without increasing the number of resistors and switch circuits (Patent Document 1). The upper / lower bit division type RstDAC divides a digital input signal into upper bits and lower bits, adds the outputs of the upper bit DAC and the lower bit DAC, and outputs an analog voltage. In the conventional upper / lower bit division type RstDAC, the speed of the lower bit DAC is a problem, and it is required to meet the high-speed requirement of the RstDAC without increasing the power consumption.

ここで、特許文献1に記載の従来の上位・下位ビット分割型RstDACの構成について、図6を参照して説明する。図6は、従来の上位・下位ビット分割型RstDACの構成を示す図である。図6に示すように、従来の上位・下位ビット分割型RstDACは、上位ビット用DAC1、下位ビット用DAC2、アナログ加算器3を有している。従来のRstDACは、入力データ(Nビット)15を上位Kビットの入力データ16と下位Lビットの入力データ17に分割し、上位ビット用DAC1のアナログ出力電圧22と下位ビット用DAC2のアナログ出力電圧23をアナログ加算器3で加算する。   Here, the configuration of the conventional upper / lower bit division type RstDAC described in Patent Document 1 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a conventional upper / lower bit division type RstDAC. As shown in FIG. 6, the conventional upper / lower bit division type RstDAC has an upper bit DAC 1, a lower bit DAC 2, and an analog adder 3. The conventional RstDAC divides input data (N bits) 15 into upper K bits of input data 16 and lower L bits of input data 17, and an analog output voltage 22 of the upper bit DAC1 and an analog output voltage of the lower bit DAC2. 23 is added by the analog adder 3.

上位ビット用DAC1は、複数の基準抵抗12で構成される分圧回路8、デコーダ6、スイッチ回路10を備える。上位ビット用DAC1は、入力データ(Nビット)15のうち、上位Kビットの入力データ16をD/A変換する。分圧回路8は、抵抗値Rの基準抵抗12を2個直列接続した抵抗ストリングである。分圧回路8は、第1基準電源信号18の電圧値をVR1、第2基準電源信号19の電圧値をVR2とすると、基準電源電圧VR1とVR2との間の電圧を分圧する。 The upper bit DAC 1 includes a voltage dividing circuit 8 including a plurality of reference resistors 12, a decoder 6, and a switch circuit 10. The upper bit DAC 1 D / A converts the upper K bits of the input data (N bits) 15. Voltage dividing circuit 8, a reference resistor 12 of resistance R M is 2 K pieces resistor string connected in series. Voltage dividing circuit 8, a voltage value of the first reference power supply signal 18 V R1, the voltage value of the second reference power supply signal 19 and V R2, divide the voltage between the reference supply voltage V R1 and V R2 .

下位ビット用DAC2は、複数の基準抵抗13で構成される分圧回路9、デコーダ7、スイッチ回路11を備える。下位ビット用DAC2は、入力データ(Nビット)15のうち、下位Lビットの入力データ17をD/A変換する。分圧回路9は、抵抗値Rの基準抵抗13を2個直列接続した抵抗ストリングである。分圧回路9は、上位ビット用DAC1の分圧回路8の最下位の抵抗に並列接続されている。 The lower bit DAC 2 includes a voltage dividing circuit 9 including a plurality of reference resistors 13, a decoder 7, and a switch circuit 11. The lower bit DAC 2 performs D / A conversion on the lower L bits of the input data (N bits) 15. The voltage dividing circuit 9 is a resistor string in which 2 L reference resistors 13 having a resistance value RS are connected in series. The voltage dividing circuit 9 is connected in parallel to the lowest-order resistor of the voltage dividing circuit 8 of the upper bit DAC 1.

上位ビット用DAC1のアナログ出力信号22の電圧値をVUP、下位ビット用DAC2のアナログ出力信号23の電圧値をVDOWN、RstDACのアナログ出力信号26の電圧値をVOUTとする。上位・下位ビット分割型RstDACは、上位ビット用DAC1のアナログ出力電圧VUPと下位ビット用DAC2のアナログ出力電圧VDOWNとをアナログ加算器3で加算することにより、最終的なRstDACのアナログ出力電圧VOUTを出力する。従来例では、分圧回路8の基準抵抗12の抵抗値R、分圧回路9の基準抵抗13の抵抗値Rを、R>>Rとして作成することで、上位ビットと下位ビットの切り替え点における変換誤差を小さくしている。 The voltage value of the analog output signal 22 of the upper bit DAC 1 is V UP , the voltage value of the analog output signal 23 of the lower bit DAC 2 is V DOWN , and the voltage value of the analog output signal 26 of RstDAC is V OUT . High-order and low-order bits split RstDAC, by adding the analog output voltage V DOWN of the analog output voltage V UP and the lower bit DAC2 upper bits for DAC1 at the analog adder 3, the final RstDAC analog output voltage Outputs VOUT . In the conventional example, by creating the resistance value R M of the reference resistor 12 of the voltage dividing circuit 8 and the resistance value R S of the reference resistor 13 of the voltage dividing circuit 9 as R S >> R M , the upper bit and the lower bit The conversion error at the switching point is reduced.

次に、従来のRstDACの動作について説明する。上位ビット用DAC1では、Nビットの入力データ15のうち、上位Kビットのデジタル入力データ16がデコーダ6に入力される。スイッチ回路10は、トランジスタからなる複数の伝送スイッチで構成されている。複数の伝送スイッチは、それぞれ分圧回路8の各基準抵抗12の接続点に接続されている。デコーダ6から出力されるデコード結果出力信号20により、スイッチ回路10のいずれか1つの伝送スイッチをONにして、アナログ出力電圧VUPが出力される。 Next, the operation of the conventional RstDAC will be described. In the upper bit DAC 1, the digital input data 16 of upper K bits out of the N bits of input data 15 is input to the decoder 6. The switch circuit 10 is composed of a plurality of transmission switches composed of transistors. The plurality of transmission switches are respectively connected to connection points of the reference resistors 12 of the voltage dividing circuit 8. Based on the decoding result output signal 20 output from the decoder 6, any one transmission switch of the switch circuit 10 is turned on, and the analog output voltage VUP is output.

下位ビット用DAC2では、入力データ(Nビット)15のうち、下位Lビットのデジタル入力データ17がデコーダ7に入力される。スイッチ回路11は、トランジスタからなる複数の伝送スイッチで構成されている。複数の伝送スイッチは、それぞれ分圧回路9の各基準抵抗13の接続点に接続されている。デコーダ7から出力されるデコード結果出力信号21により、分圧回路9のスイッチ回路11のいずれか1つの伝送スイッチをONにして、アナログ出力電圧VDOWNが出力される。最後に、アナログ加算器3で上位ビット用DAC1と下位ビット用DAC2の各アナログ出力電圧を加算して、RstDACのアナログ出力電圧VOUTが得られる。 In the lower bit DAC 2, digital input data 17 of lower L bits of the input data (N bits) 15 is input to the decoder 7. The switch circuit 11 is composed of a plurality of transmission switches composed of transistors. The plurality of transmission switches are respectively connected to the connection points of the reference resistors 13 of the voltage dividing circuit 9. Based on the decoding result output signal 21 output from the decoder 7, any one transmission switch of the switch circuit 11 of the voltage dividing circuit 9 is turned ON, and the analog output voltage VDOWN is output. Finally, by adding the respective analog output voltages of the high-order bit for DAC1 and lower bit DAC2 in analog adder 3, the analog output voltage V OUT of RstDAC is obtained.

ここで、上位、下位ビット用DACでの出力抵抗について考える為、従来例の回路での抵抗素子に関する等価回路を図7に示す。図7に示すように、この例では、分圧回路8はRM1とRM2とで、分圧回路9はRS1とRS2とで分割されている。この場合の上位ビット用DAC1の出力抵抗をRUP、下位ビット用DAC2の出力抵抗をRDOWNとする。 Here, in order to consider the output resistance in the DAC for the upper and lower bits, an equivalent circuit relating to the resistance element in the circuit of the conventional example is shown in FIG. As shown in FIG. 7, in this example, the voltage dividing circuit 8 is divided by R M1 and R M2 , and the voltage dividing circuit 9 is divided by R S1 and R S2 . In this case, the output resistance of the upper bit DAC 1 is R UP , and the output resistance of the lower bit DAC 2 is R DOWN .

LOADは、上位、下位ビット用DACのそれぞれの出力部に付加される寄生容量であり、配線容量やトランジスタのゲート容量、ソース・ドレイン容量などを合計したものである。本来、上位ビット用DACと下位ビット用DACとで容量値は異なるが、簡単の為に同じ容量値としている。 C LOAD is a parasitic capacitance added to each output part of the higher-order and lower-order bit DACs, and is a total of wiring capacitance, transistor gate capacitance, source / drain capacitance, and the like. Originally, the capacitance value is different between the higher-bit DAC and the lower-bit DAC, but the same capacitance value is used for simplicity.

次に、図7に示す例での、抵抗分圧の動作について説明する。上位ビット用DAC1のスイッチ回路10、下位ビット用DAC2のスイッチ回路11において、上位、下位のデジタル入力データ16、17に従って、いずれか1つの伝送スイッチがONとなり、分圧回路8、9において抵抗により分圧される。この場合のDACのセトリング動作について以下に説明する。   Next, the operation of resistance voltage division in the example shown in FIG. 7 will be described. In the switch circuit 10 for the upper bit DAC 1 and the switch circuit 11 for the lower bit DAC 2, one of the transmission switches is turned on in accordance with the upper and lower digital input data 16 and 17, and the voltage dividing circuits 8 and 9 use resistors. Divided pressure. The DAC settling operation in this case will be described below.

DACのセトリング時間が最も長くなるのは、上位、下位ビット用DAC1、2の出力抵抗が最大の場合であるので、この場合の上位ビット用DAC1の出力抵抗RUPと下位ビット用DAC2の出力抵抗RDOWNについて説明する。上位ビット用DAC1の出力抵抗RUPは、分圧回路8がRM1とRM2とで分割されていることから、

Figure 2008236301
の関係が成り立つ。分圧回路8の最下位の基準抵抗Rと、分圧回路9を構成する抵抗値Rの基準抵抗を2個直列接続した抵抗ストリングとの並列接続回路の合成抵抗をRX1とした場合、
Figure 2008236301
と表せる。式(2)をRX1について展開すると、
Figure 2008236301
となる。R>>Rであるので、合成抵抗RX1は分圧回路8の基準抵抗の抵抗値Rとほぼ等しくなる。上位ビット用DAC1の出力抵抗RUPが最大となるRM1とRM2の条件は、
Figure 2008236301
となり、式(1)と(4)から、RUPについて展開すると、式(5)となる。
Figure 2008236301
The DAC has the longest settling time when the output resistances of the upper and lower bit DACs 1 and 2 are the maximum. In this case, the output resistance R UP of the upper bit DAC 1 and the output resistance of the lower bit DAC 2 R DOWN will be described. Since the output resistance R UP of the upper bit DAC 1 is divided by R M1 and R M2 in the voltage dividing circuit 8,
Figure 2008236301
The relationship holds. A reference resistance R M of the bottom of the voltage divider circuit 8, the combined resistance of the parallel connection circuit of the resistor string a reference resistor connected 2 L number series resistance R S constituting the voltage dividing circuit 9 and the R X1 If
Figure 2008236301
It can be expressed. Expanding equation (2) for R X1 ,
Figure 2008236301
It becomes. Since R S >> R M , the combined resistance R X1 is almost equal to the resistance value R M of the reference resistance of the voltage dividing circuit 8. The conditions of R M1 and R M2 that maximize the output resistance R UP of the upper bit DAC 1 are:
Figure 2008236301
From Equations (1) and (4), when expanding for R UP , Equation (5) is obtained.
Figure 2008236301

一方、下位ビット用DAC2の分圧回路9は、RS1とRS2とで分割されている。分圧回路8の最下位の基準抵抗Rと、その他の2−1個の抵抗値Rを直列に接続した抵抗ストリングとの並列接続回路の合成抵抗をRX2とすると、

Figure 2008236301
の関係が成り立つ。合成抵抗RX2は、
Figure 2008236301
と表せる。式(7)をRX2について展開すると、
Figure 2008236301
となる。下位ビット用DAC2の出力抵抗RDOWNが最大となるRS1とRS2の条件は、
Figure 2008236301
であるから、式(6)、(8)、(9)から、RDOWNについて展開すると、式(10)となる。
Figure 2008236301
On the other hand, the voltage dividing circuit 9 of the lower-bit DAC 2 is divided into R S1 and R S2 . A reference resistance R M of the bottom of the voltage divider circuit 8, the combined resistance of the parallel connection circuit of the other 2 K -1 single resistor value resistor string connected to R M in series When R X2,
Figure 2008236301
The relationship holds. The combined resistance R X2 is
Figure 2008236301
It can be expressed. Expanding equation (7) for R X2 ,
Figure 2008236301
It becomes. The conditions of R S1 and R S2 that maximize the output resistance R DOWN of the DAC 2 for the lower bit are:
Figure 2008236301
Therefore , when R DOWN is expanded from Equations (6), (8), and (9), Equation (10) is obtained.
Figure 2008236301

次に、上位ビット用DAC1と下位ビット用DAC2それぞれにおけるセトリング時間について説明する。一般的なRC回路における過渡応答特性において、入力電圧VINと出力電圧VOUTとの間には、式(11)の関係が成り立つ。

Figure 2008236301
入力電圧VINと出力電圧VOUTの差分をセトリング誤差電圧VERRとすると、式(11)の第2項が、セトリング誤差電圧VERRとなるため、これを時間tで展開すると、式(12)となる。
Figure 2008236301
Next, settling time in each of the upper bit DAC1 and the lower bit DAC2 will be described. In a transient response characteristic in a general RC circuit, the relationship of Expression (11) is established between the input voltage V IN and the output voltage V OUT .
Figure 2008236301
If the difference between the input voltage V IN and the output voltage V OUT is settling error voltage V ERR , the second term of the equation (11) becomes the settling error voltage V ERR. )
Figure 2008236301

Nビットの入力データを上位Kビット、下位Lビットに分割した回路構成では、上位ビット用DAC1の変換精度としてはNビットの精度が必要となるが、下位ビット用DAC2の変換精度はLビット精度で良く、上位と下位のそれぞれで、許容誤差電圧まで収束する時間、すなわち、セトリング時間が異なる。   In a circuit configuration in which N-bit input data is divided into upper K bits and lower L bits, the conversion accuracy of the upper bit DAC 1 requires N bit accuracy, but the lower bit DAC 2 conversion accuracy is L bit accuracy. The time for convergence to the allowable error voltage, that is, the settling time is different between the upper and lower levels.

上位ビット用DAC1、下位ビット用DAC2でのセトリング誤差電圧をそれぞれVERR_UP、VERR_DOWNとすると、LSB(Least Significant Bit)表記でのセトリング誤差エラーをERRとした場合、式(13)が成り立つ。

Figure 2008236301
Assuming that the settling error voltages in the upper bit DAC1 and the lower bit DAC2 are V ERR_UP and V ERR_DOWN , when the settling error error in LSB (Least Significant Bit) notation is ERR, Equation (13) is established.
Figure 2008236301

上位ビット用DAC1、下位ビット用DAC2のセトリング時間をそれぞれtUP、tDOWNとすると、スイッチ回路10、11でのトランジスタのON抵抗は簡単の為に無視して考えて、式(12)と(13)から、

Figure 2008236301
となる。 When the settling times of the upper bit DAC 1 and the lower bit DAC 2 are t UP and t DOWN , respectively, the ON resistances of the transistors in the switch circuits 10 and 11 are ignored for the sake of simplicity. 13)
Figure 2008236301
It becomes.

従来例では、上位ビットと下位ビットの切り替え点における変換誤差を小さくするために、分圧回路9の基準抵抗の抵抗値Rを、分圧回路8の基準抵抗の抵抗値Rに比べて極めて大きく、すなわちR>>Rとして作成している。下位ビット用DAC2の出力レベルにおける変換誤差は、分圧回路8の最下位の基準抵抗Rと、分圧回路9を構成する抵抗値Rの基準抵抗を2個直列接続した抵抗ストリングとの並列接続回路の合成抵抗をRとした場合、式(15)で表せる。

Figure 2008236301
In the conventional example, the resistance value R S of the reference resistor of the voltage dividing circuit 9 is compared with the resistance value R M of the reference resistor of the voltage dividing circuit 8 in order to reduce the conversion error at the switching point between the upper bit and the lower bit. It is created as extremely large, that is, R S >> R M. Conversion error in the output level of the lower bit DAC2 includes a reference resistance R M of the bottom of the voltage dividing circuit 8, a resistor string of the reference resistance of the resistance value R S 2 to the L series connection constituting a voltage divider circuit 9 When the combined resistance of the parallel connection circuit is R X , it can be expressed by Expression (15).
Figure 2008236301

例えば、上位、下位を5ビットずつに分割した10ビットのRstDACを考え、R=20Ω、R=400Ωとした場合、下位ビット用DAC2の出力レベルにおける変換誤差は、式(15)の合成抵抗Rが式(2)で表されることから、以下の通りとなる。

Figure 2008236301
従って、誤差の値は小さくなっているが、誤差を完全に無くすことまではできない。
特開平4−94220号公報 For example, considering a 10-bit RstDAC in which the upper and lower bits are divided into 5 bits, and R M = 20Ω and R S = 400Ω, the conversion error at the output level of the lower-bit DAC 2 is the synthesis of Equation (15). Since the resistance RX is expressed by the formula (2), it is as follows.
Figure 2008236301
Therefore, although the error value is small, the error cannot be completely eliminated.
JP-A-4-94220

式(14)からわかるように、上位、下位ビット用DACでのセトリング時間は、それぞれの出力抵抗に依存している。また、式(5)、(10)からわかるように、出力抵抗は、それぞれの分圧回路の基準抵抗R、Rに依存している。従来例では、上位ビットと下位ビットの切り替え点における変換誤差は小さくなるものの、分圧回路9の基準抵抗Rを分圧回路8の基準抵抗Rに比べて抵抗値を極めて大きく作成しているために、下位ビット用DAC2での出力抵抗が大きく、下位ビット用DAC2のセトリング時間が長くなることで、RstDAC全体のセトリング時間が長くなってしまう欠点がある。 As can be seen from equation (14), the settling time in the upper and lower bit DACs depends on the respective output resistances. Further, as can be seen from the equations (5) and (10), the output resistance depends on the reference resistances R M and R S of the respective voltage dividing circuits. In the prior art, although the conversion error in the switching point of the upper and lower bits is reduced, creating extremely large resistance value than the reference resistance R S of the voltage divider circuit 9 to the reference resistance R M of the voltage dividing circuit 8 For this reason, the output resistance of the lower-bit DAC 2 is large, and the settling time of the lower-bit DAC 2 is increased, so that the settling time of the entire RstDAC is increased.

本発明の一態様に係るD/A変換器は、抵抗値Rの複数の上位ビット用抵抗が直列に接続され、当該複数の上位ビット用抵抗によって、上位ビット用基準電圧を分圧して、入力されたデジタル信号の上位ビットに対応するアナログ信号を出力する上位ビット用DACと、前記上位ビット用抵抗の抵抗値Rよりも小さい抵抗値Rの複数の下位ビット用抵抗が直列に接続され、当該複数の下位ビット用抵抗によって、下位ビット用基準電圧を分圧して、入力されたデジタル信号の下位ビットに対応するアナログ信号を出力する下位ビット用DACと、前記上位ビット用DACから出力されるアナログ信号と前記下位ビット用DACから出力されるアナログ信号とを加算する加算器とを備えるものである。これにより、下位ビット用分圧回路9の基準抵抗の抵抗値Rを小さくすることで、式(10)の下位ビット用DAC2の出力抵抗RDOWNを小さくすることができるため、式(14)からわかるように、下位ビット用DAC2のセトリング時間を短くすることができる。 D / A converter according to one embodiment of the present invention, a plurality of a high-order bit resistance of the resistance value R M are connected in series, by a corresponding plurality of upper bits resistance, by applying a reference voltage for upper bits minute, upper bits for DAC that outputs an analog signal corresponding to the upper bits of the input digital signal, connected to the plurality of lower bit resistance in series of the resistance value for the upper bit resistance R M less resistance R S than The lower-bit reference voltage is divided by the plurality of lower-bit resistors, and the lower-bit DAC that outputs an analog signal corresponding to the lower-order bits of the input digital signal is output from the upper-bit DAC. And an adder for adding the analog signal output from the lower bit DAC. As a result, by reducing the resistance value RS of the reference resistance of the lower-bit voltage dividing circuit 9, the output resistance R DOWN of the lower-bit DAC 2 in Expression (10) can be reduced, so that Expression (14) As can be seen, the settling time of the lower bit DAC 2 can be shortened.

本発明によれば、セトリング時間を短縮したD/A変換器を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the D / A converter which shortened settling time can be provided.

実施の形態1.
本発明の実施の形態1に係るD/A変換器(DAC)の構成について、図1を参照して説明する。図1は、本実施の形態に係るDACの構成を示す図である。本発明に係るDACは、入力データを上位ビットと下位ビットとに分割し、上位ビットをD/A変換した出力電圧と、下位ビットをD/A変換した出力電圧とを加算することにより、入力データのD/A変換を行う上位・下位分割型の抵抗ストリング型D/A変換器(RstDAC)である。
Embodiment 1 FIG.
The configuration of the D / A converter (DAC) according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a DAC according to the present embodiment. The DAC according to the present invention divides input data into upper bits and lower bits, and adds an output voltage obtained by D / A conversion of the upper bits and an output voltage obtained by D / A conversion of the lower bits. This is an upper / lower divided resistor string D / A converter (RstDAC) that performs D / A conversion of data.

図1に示すように、本実施の形態にかかるDACは、上位ビット用DAC1、下位ビット用DAC2、アナログ加算器3を有している。本実施の形態に係るDACは、入力データ(Nビット)15を上位Kビットの入力データ16と下位Lビットの入力データ17に分割し、上位ビット用DAC1のアナログ出力電圧22と下位ビット用DAC2のアナログ出力電圧23をアナログ加算器3で加算する。   As shown in FIG. 1, the DAC according to the present embodiment includes an upper bit DAC 1, a lower bit DAC 2, and an analog adder 3. The DAC according to the present embodiment divides input data (N bits) 15 into upper K-bit input data 16 and lower L-bit input data 17, and the analog output voltage 22 of the upper-bit DAC 1 and the lower-bit DAC 2. The analog output voltage 23 is added by the analog adder 3.

上位ビット用DAC1は、複数の基準抵抗12で構成される分圧回路8、デコーダ6、スイッチ回路10を備える。上位ビット用DAC1は、入力データ(Nビット)15のうち、上位Kビットの入力データ16をD/A変換する。分圧回路8は、抵抗値Rの基準抵抗12を2−1個と抵抗値n×Rの抵抗14とを直列接続した抵抗ストリングである。ここで、nは、1よりも大きい整数である。抵抗14は、分圧回路8の最下位の抵抗である。分圧回路8は、第1基準電源信号18の電圧値をVR1、第2基準電源信号19の電圧値をVR2とすると、基準電源電圧VR1とVR2との間の電圧を分圧する。 The upper bit DAC 1 includes a voltage dividing circuit 8 including a plurality of reference resistors 12, a decoder 6, and a switch circuit 10. The upper bit DAC 1 D / A converts the upper K bits of the input data (N bits) 15. Voltage divider circuit 8 is a reference resistor 12 of resistance R M 2 K -1 or the resistor 14 of the resistance value n × R M a resistor string connected in series. Here, n is an integer greater than 1. The resistor 14 is the lowest resistance of the voltage dividing circuit 8. Voltage dividing circuit 8, a voltage value of the first reference power supply signal 18 V R1, the voltage value of the second reference power supply signal 19 and V R2, divide the voltage between the reference supply voltage V R1 and V R2 .

下位ビット用DAC2は、複数の基準抵抗13で構成される分圧回路9、デコーダ7、スイッチ回路11を備える。下位ビット用DAC2は、入力データ(Nビット)15のうち、下位Lビットの入力データ17をD/A変換する。分圧回路9は、抵抗値Rの基準抵抗13を2個直列接続した抵抗ストリングである。分圧回路9は、上位ビット用DAC1の分圧回路8の最下位の抵抗値n×Rの抵抗14に並列接続されている。 The lower bit DAC 2 includes a voltage dividing circuit 9 including a plurality of reference resistors 13, a decoder 7, and a switch circuit 11. The lower bit DAC 2 performs D / A conversion on the lower L bits of the input data (N bits) 15. The voltage dividing circuit 9 is a resistor string in which 2 L reference resistors 13 having a resistance value RS are connected in series. Dividing circuit 9 is connected in parallel to the lowest resistance value n × resistance R M 14 of the voltage divider circuit 8 of the upper bits for DAC1.

本発明においては、分圧回路8の最下位のn×Rの抵抗14と、分圧回路9の抵抗値Rの基準抵抗を2個直列接続した抵抗ストリングとの並列接続回路の合成抵抗が、分圧回路8の基準抵抗の抵抗値Rと等しくなるように作成する。すなわち、下位ビット用DAC2のビット数をLとして、nを1より大きい数とすると、

Figure 2008236301
の関係となるように作成する。 In the present invention, the least significant n × R M of the resistor 14 of the voltage divider circuit 8, the synthesis of the parallel connection circuit of the reference resistor and 2 L number series connected resistor string in the resistance R S of the voltage dividing circuit 9 resistance is created to be equal to the resistance value R M of the reference resistor of the voltage divider circuit 8. That is, if the number of bits of the lower bit DAC 2 is L and n is a number greater than 1,
Figure 2008236301
Create a relationship.

式(17)を、分圧回路9の基準抵抗Rについて展開すると、

Figure 2008236301
となり、本発明における式(17)に示す回路構成とすることで、分圧回路8、9の基準抵抗の関係はR<Rとすることができる。従って、従来では、基準抵抗13の抵抗値Rが基準抵抗12の抵抗値Rよりも大きい(R>>R)のに対し、本発明では、基準抵抗12の抵抗値Rが基準抵抗13の抵抗値Rよりも大きい(R>R)。 When Expression (17) is expanded with respect to the reference resistance R S of the voltage dividing circuit 9,
Figure 2008236301
Thus, by adopting the circuit configuration shown in Expression (17) in the present invention, the relationship between the reference resistances of the voltage dividing circuits 8 and 9 can be R S <R M. Therefore, conventionally, the resistance value R S of the reference resistor 13 is larger than the resistance value R M of the reference resistor 12 (R S >> R M ), whereas in the present invention, the resistance value R M of the reference resistor 12 is It is larger than the resistance value R S of the reference resistor 13 (R M > R S ).

ここで、実施の形態1に係るDACの動作について説明する。上位ビット用DAC1では、Nビットの入力データ15のうち、上位Kビットのデジタル入力データ16がデコーダ6に入力される。スイッチ回路10は、トランジスタからなる複数の伝送スイッチで構成されている。複数の伝送スイッチは、それぞれ分圧回路8の各基準抵抗12の接続点に接続されている。デコーダ6から出力されるデコード結果出力信号20により、スイッチ回路10のいずれか1つの伝送スイッチをONにして、アナログ出力電圧VUPが出力される。 Here, the operation of the DAC according to the first embodiment will be described. In the upper bit DAC 1, the digital input data 16 of upper K bits out of the N bits of input data 15 is input to the decoder 6. The switch circuit 10 is composed of a plurality of transmission switches composed of transistors. The plurality of transmission switches are respectively connected to connection points of the reference resistors 12 of the voltage dividing circuit 8. Based on the decoding result output signal 20 output from the decoder 6, any one transmission switch of the switch circuit 10 is turned on, and the analog output voltage VUP is output.

下位ビット用DAC2では、Nビットの入力データ15のうち、下位Lビットのデジタル入力データ17がデコーダ7に入力される。スイッチ回路11は、トランジスタからなる複数の伝送スイッチで構成されている。複数の伝送スイッチは、それぞれ分圧回路9の各基準抵抗13の接続点に接続されている。デコーダ7から出力されるデコード結果出力信号21により、分圧回路9のスイッチ回路11のいずれか1つの伝送スイッチをONにして、アナログ出力電圧VDOWNが出力される。最後に、アナログ加算器3で上位ビット用DAC1と下位ビット用DAC2の各アナログ出力電圧を加算して、RstDACのアナログ出力電圧VOUTが得られる。 In the lower-bit DAC 2, among the N-bit input data 15, the lower L-bit digital input data 17 is input to the decoder 7. The switch circuit 11 is composed of a plurality of transmission switches composed of transistors. The plurality of transmission switches are respectively connected to the connection points of the reference resistors 13 of the voltage dividing circuit 9. Based on the decoding result output signal 21 output from the decoder 7, any one transmission switch of the switch circuit 11 of the voltage dividing circuit 9 is turned ON, and the analog output voltage VDOWN is output. Finally, by adding the respective analog output voltages of the high-order bit for DAC1 and lower bit DAC2 in analog adder 3, the analog output voltage V OUT of RstDAC is obtained.

次に、上位ビット用DAC1での出力抵抗RUP及び下位ビット用DAC2での出力抵抗RDOWNについて考える。上位ビット用DAC1のスイッチ回路10、下位ビット用DAC2のスイッチ回路11において、図7の抵抗分圧の例と同じようにスイッチが選択された場合における、上位ビット用DAC1の出力抵抗RUPと下位ビット用DAC2の出力抵抗RDOWNは以下のようにして求められる。 Next, consider the output resistance R UP in the upper bit DAC 1 and the output resistance R DOWN in the lower bit DAC 2. When the switch is selected in the switch circuit 10 of the higher-bit DAC 1 and the switch circuit 11 of the lower-bit DAC 2 in the same manner as the resistance voltage division shown in FIG. 7, the output resistance R UP and lower-order of the higher-bit DAC 1 The output resistance R DOWN of the bit DAC 2 is obtained as follows.

上位ビット用DAC1の出力抵抗RUPは、分圧回路8がRM1とRM2とで分割されていることから、式(1)の関係が成り立つ。

Figure 2008236301
Since the voltage dividing circuit 8 is divided into R M1 and R M2 , the relationship of Expression (1) is established for the output resistance R UP of the upper bit DAC 1.
Figure 2008236301

本実施形態では、分圧回路8の最下位のn×Rの抵抗と、分圧回路9の抵抗値Rの基準抵抗を2個直列接続した抵抗ストリングとの並列接続回路の合成抵抗を、分圧回路8の基準抵抗の抵抗値Rと等しくしている。このため、上位ビット用DAC1の出力抵抗RUPが最大となる条件は、式(4)と同様の式となり、

Figure 2008236301
上位ビット用DAC1の出力抵抗RUPは、従来例と同一の式(5)で表せる。
Figure 2008236301
In the present embodiment, the resistance of the least significant n × R M of the voltage dividing circuit 8, combined resistance of the parallel connection circuit of the reference resistor and 2 L number series connected resistor string in the resistance R S of the voltage dividing circuit 9 and it is equal to the resistance value R M of the reference resistor of the voltage divider circuit 8. For this reason, the condition that the output resistance R UP of the upper bit DAC 1 is maximized is the same as the expression (4).
Figure 2008236301
The output resistance R UP of the upper bit DAC 1 can be expressed by the same equation (5) as in the conventional example.
Figure 2008236301

一方、下位ビット用DAC2の分圧回路9は、RS1とRS2とで分割されている。分圧回路8の最下位のn×Rの抵抗と、その他の2−1個の抵抗値Rを直列に接続した抵抗ストリングとの並列接続回路の合成抵抗をRY1とすると、

Figure 2008236301
の関係が成り立つ。合成抵抗RY1は、
Figure 2008236301
と表せる。式(20)をRY1について展開すると、
Figure 2008236301
となる。下位ビット用DAC2の出力抵抗RDOWNが最大となるRS1とRS2の条件は、式(9)と同様であるから、
Figure 2008236301
である。従って、式(19)と(21)と(9)から、RDOWNについて展開すると、式(22)となる。
Figure 2008236301
On the other hand, the voltage dividing circuit 9 of the lower-bit DAC 2 is divided into R S1 and R S2 . The resistance of the lowest n × R M of the voltage divider circuit 8, the combined resistance of the parallel connection circuit of the other 2 K -1 single resistor value resistor string connected to R M in series When R Y1,
Figure 2008236301
The relationship holds. The combined resistance R Y1 is
Figure 2008236301
It can be expressed. Expanding equation (20) for R Y1 ,
Figure 2008236301
It becomes. Since the conditions of R S1 and R S2 at which the output resistance R DOWN of the lower-bit DAC 2 is maximized are the same as those in Expression (9),
Figure 2008236301
It is. Therefore, when R DOWN is expanded from Equations (19), (21), and (9), Equation (22) is obtained.
Figure 2008236301

上位、下位ビット用DACのそれぞれの出力部に付加される寄生容量をCLOADとし、上位、下位ビット用DACのセトリング時間をそれぞれtUP、tDOWNとすると、LSB表記でのセトリング誤差エラーをERRとした場合、式(14)と同一の式で表すことができる。

Figure 2008236301
なお、説明のため、上位ビット用DACと下位ビット用DACとで容量値は異なるが、簡単の為に同じ容量値としている。 Assuming that C LOAD is the parasitic capacitance added to the output units of the upper and lower bit DACs, and that the settling times of the upper and lower bit DACs are t UP and t DOWN , respectively, the settling error error in LSB notation is ERR. In this case, it can be expressed by the same formula as formula (14).
Figure 2008236301
For the sake of explanation, the capacitance value differs between the higher-bit DAC and the lower-bit DAC, but the same capacitance value is used for simplicity.

図2は、本実施の形態における、上位ビット用DAC1のアナログ出力信号22、下位ビット用DAC2のアナログ出力信号23、DAC全体のアナログ出力信号26の出力波形を示している。図2は、時刻t=0でNビットのデジタル入力データ15が入力された場合の、D/A変換後の出力波形を示している。図2において、横軸は時間t、縦軸は電圧Vを表している。Nビットのデジタル入力データ15、上位Kビットのデジタル入力データ16、下位Lビットのデジタル入力データ17の理想アナログ入力電圧をそれぞれVIN、VIN_UP、VIN_DOWNとする。上位ビット用DAC1のアナログ出力電圧VUPと、下位ビット用DAC2のアナログ出力電圧VDOWNとを加算した値が、Nビットのデジタル入力電圧VINに対するRstDACのアナログ出力電圧VOUTとなる。 FIG. 2 shows output waveforms of the analog output signal 22 of the upper bit DAC 1, the analog output signal 23 of the lower bit DAC 2, and the analog output signal 26 of the entire DAC in this embodiment. FIG. 2 shows an output waveform after D / A conversion when N-bit digital input data 15 is input at time t = 0. In FIG. 2, the horizontal axis represents time t, and the vertical axis represents voltage V. The ideal analog input voltages of the N-bit digital input data 15, the upper K-bit digital input data 16, and the lower L-bit digital input data 17 are V IN , V IN_UP , and V IN_DOWN , respectively. A value obtained by adding the analog output voltage V UP of the upper bit DAC 1 and the analog output voltage V DOWN of the lower bit DAC 2 becomes the analog output voltage V OUT of the RstDAC with respect to the N-bit digital input voltage VIN .

従来例では、RstDACのセトリング時間tDACは、下位ビット用DAC2のセトリング時間tDOWNによって決定されていた。しかしながら、本実施の形態においては、従来例に比べて、基準抵抗13の抵抗値Rが基準抵抗12の抵抗値Rよりも小さい(R>R)。このため、下位ビット用DAC2の出力抵抗RDOWNを小さくすることができ、下位ビット用DAC2のセトリング時間tDOWNを短くすることができる。その結果として、図2に示すように、DAC全体のセトリング時間tDACは、上位ビット用DAC1のセトリング時間tUPによって決定されることになる。このため、従来例に比べて、DAC全体のセトリング時間を短くすることができる。なお、DAC全体のセトリング時間tDACには、本来であれば、アナログ加算器3内部のオペアンプ回路などの遅延時間が加算されるが、抵抗ストリング部でのセトリング時間に比べて十分小さいと考えることができるため、無視して考えている。 In the conventional example, the settling time t DAC of RstDAC is determined by the settling time t DOWN of the lower bit DAC 2 . However, in the present embodiment, the resistance value R S of the reference resistor 13 is smaller than the resistance value R M of the reference resistor 12 (R M > R S ) as compared with the conventional example. Therefore, the output resistance R DOWN of the lower bit DAC 2 can be reduced, and the settling time t DOWN of the lower bit DAC 2 can be shortened. As a result, as shown in FIG. 2, the settling time t DAC of the entire DAC is determined by the settling time t UP of the upper bit DAC 1 . For this reason, the settling time of the entire DAC can be shortened as compared with the conventional example. It should be noted that although the delay time of the operational amplifier circuit in the analog adder 3 is originally added to the settling time t DAC of the entire DAC, it is considered to be sufficiently shorter than the settling time in the resistor string portion. I can ignore it.

また、RstDACの分圧回路で消費する消費電力PRstは、上位ビット用分圧回路8の第1の基準電源電圧VR1と第2の基準電源電圧VR2との間の差電圧VRstと、上位ビット用分圧回路8を構成する抵抗値Rの基準抵抗を2個直列接続した抵抗ストリングの合成抵抗2×Rにより、式(23)で表される。

Figure 2008236301
Further, the power consumption P Rst consumed by voltage divider RstDAC includes a difference voltage V Rst between the first reference power supply voltage V R1 of the upper bit dividing circuit 8 and the second reference power supply voltage V R2 , a synthetic resistance 2 K × R M of the reference resistance of the resistance value R M constituting the upper bit dividing circuit 8 2 K number serially connected resistor string, represented by the formula (23).
Figure 2008236301

消費電力PRstは、上位ビット用分圧回路8の基準抵抗Rの合成抵抗で決まり、下位ビット用分圧回路9の基準抵抗の抵抗値Rを小さくしても消費電力は変化しないことから、本発明では、消費電力を大きくすることなくDACの高速化を図ることができる。 Power P Rst is determined by the combined resistance of the reference resistor R M upper bits dividing circuit 8, power consumption by reducing the resistance R S of the reference resistance of the lower bit dividing circuit 9 is not changed Therefore, in the present invention, it is possible to increase the speed of the DAC without increasing the power consumption.

式(17)に示すように、本実施の形態では、分圧回路8の最下位のn×Rの抵抗と、分圧回路9の抵抗値Rの基準抵抗を2個直列接続した抵抗ストリングとの並列接続回路の合成抵抗が、分圧回路8の最下位の基準抵抗の抵抗値Rと等しくなるようにしている。このため、式(15)からわかるように、上位ビットと下位ビットの切り替え点での変換誤差は理論上発生することはなく、変換誤差を補正するための補正抵抗Rも必要としない。 As shown in equation (17), in this embodiment, the resistance of the least significant n × R M of the voltage dividing circuit 8, and the reference resistance of the resistance value R S of the voltage dividing circuit 9 connected 2 L number series the combined resistance of the parallel connection circuit of the resistor string, is set to be equal to the resistance value R M of the lowest of the reference resistor of the voltage divider circuit 8. Therefore, as can be seen from the equation (15), a conversion error at the switching point between the upper bit and the lower bit does not theoretically occur, and the correction resistor RH for correcting the conversion error is not required.

上記に示すように、本実施の形態においては、上位ビットと下位ビットの切り替え点での変換誤差は理論上発生しない回路構成としている。しかしながら、基準抵抗R、R間のレイアウトパターンでの相対精度が悪い場合には、変換誤差が発生してしまう懸念がある。 As described above, in the present embodiment, a circuit configuration in which a conversion error at the switching point between the upper bit and the lower bit does not theoretically occur. However, when the relative accuracy in the layout pattern between the reference resistors R M and R S is poor, there is a concern that a conversion error may occur.

そこで、本実施形態では、分圧回路8、9の基準抵抗12、13は、それぞれ同じ基準抵抗Rをもとにして、複数の基準抵抗Rを直列接続あるいは並列接続して作成される。これにより、基準抵抗R、Rとの間の相対精度を保ったままレイアウトすることができる。さらに、基準抵抗R、Rを、基準抵抗Rの直列接続数と並列接続数を揃えるように作成することで、基準抵抗Rの総数の増加によるレイアウト面積の増加を抑えることができる。 Therefore, in this embodiment, the reference resistance 12, 13 of the voltage divider circuit 8 and 9 are each the same reference resistor R P to the original, it is created a plurality of reference resistor R P in series connection or parallel connection . Thereby, the layout can be performed while maintaining the relative accuracy between the reference resistances R M and R S. Furthermore, the reference resistor R M, the R S, by creating to align the number of parallel connections connected in series the number of the reference resistor R P, it is possible to suppress an increase in layout area due to an increase in the total number of the reference resistor R P .

例えば、10ビットの入力データを、上位、下位5ビットずつに分割した10ビットのRstDACを考え、R=20Ω、CLOAD=10pF、n=2、セトリング許容誤差エラーERRを0.1LSBとした場合、式(18)より、下位ビット用分圧回路9の基準抵抗の抵抗値Rは、

Figure 2008236301
となる。このため、従来例とは異なり、R<Rとなる。従って、上位ビット用DAC1、下位ビット用DAC2のセトリング時間は、式(14)を解いて、tUP≒14.77nsec、tDOWN≒1.12nsecとなる。 For example, a 10-bit RstDAC obtained by dividing 10-bit input data into upper 5 bits and lower 5 bits, R M = 20Ω, C LOAD = 10 pF, n = 2, and settling allowable error ERR is set to 0.1 LSB. In this case, from equation (18), the resistance value R S of the reference resistance of the voltage dividing circuit 9 for lower bits is
Figure 2008236301
It becomes. Therefore, unlike the conventional example, the R S <R M. Accordingly, the settling times of the upper bit DAC 1 and the lower bit DAC 2 are t UP ≈14.77 nsec and t DOWN ≈1.12 nsec by solving Equation (14).

一方、従来例では、R=20Ω、R=400Ωとした場合、tUP≒14.77nsec、tDOWN≒184.87nsecとなっており、下位ビット用DAC2のセトリング時間が上位ビット用DAC1の10倍以上長くなっていた。従って、本発明によれば、下位ビット用DAC2のセトリング時間を大幅に短縮することができる。 On the other hand, in the conventional example, when R M = 20Ω and R S = 400Ω, t UP ≈14.77 nsec and t DOWN ≈184.87 nsec, and the settling time of the lower bit DAC 2 is equal to that of the upper bit DAC 1. It was 10 times longer. Therefore, according to the present invention, the settling time of the lower bit DAC 2 can be greatly reduced.

図3は、上記数値例での基準抵抗12、13の構成の一例を示す図である。図3に示すように、分圧回路8の基準抵抗12は、抵抗値5Ωの4個の基準抵抗Rを直列接続して構成されている。従って、上位ビット用分圧回路8の基準抵抗Rは、R=R×4個=20Ωとなる。また、分圧回路9の基準抵抗13は、抵抗値5Ωの4個の基準抵抗Rを並列に接続して構成されている。従って、下位ビット用分圧回路9の基準抵抗Rは、R=R÷4個=1.25Ωとなる。このように、基準抵抗12、13とを、各々同じ抵抗値で、かつ、同じ抵抗数で作成することができるため、基準抵抗R、Rとの間の相対精度を保ったままレイアウトすることができる。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of the reference resistors 12 and 13 in the above numerical example. As shown in FIG. 3, the reference resistor 12 of the voltage divider circuit 8 is composed of four reference resistor R P of resistance 5Ω connected in series. Therefore, the reference resistance R M of the upper bit voltage dividing circuit 8 is R M = R P × 4 = 20Ω. The reference resistor 13 of the voltage divider circuit 9 is composed of four reference resistor R P of resistance 5Ω connected in parallel. Therefore, the reference resistance R S of the voltage dividing circuit 9 for lower bits is R S = R P ÷ 4 = 1.25Ω. In this way, the reference resistors 12 and 13 can be created with the same resistance value and the same number of resistors, respectively, so that layout is performed while maintaining the relative accuracy between the reference resistors R M and R S. be able to.

なお、下位ビット用分圧回路9での基準抵抗Rの総数は、4個×2個=128個で、上位ビット用分圧回路8での基準抵抗Rの総数は、最下位の抵抗値は2×Rとなることから、4個×2個+4個=132個となり、抵抗数の増加を抑えてレイアウトすることができる。 Incidentally, the total number of the reference resistance R P in the lower bit dividing circuit 9, four × 2 5 pieces = 128 pieces, the total number of the reference resistance R P in the upper bit dividing circuit 8, the least significant resistance since the 2 × R M, 4 pieces × 2 5 pieces + 4 pieces = 132 pieces and it can be laid by suppressing an increase in resistance number.

本発明の基準抵抗12、13の構成とは異なり、例えば、基準抵抗Rを下位ビット用分圧回路9の抵抗値Rの基準抵抗13により作成した場合、すなわち、R=Rとした場合、下位ビット用分圧回路9の基準抵抗Rの総数は、抵抗値Rの基準抵抗13の総数と等しく2個=32個と少なくすることができる。しかし、上位ビット用分圧回路8の基準抵抗Rの総数は、同じ抵抗値の基準抵抗R(=R)で作成した場合には、16個×2個+16個=528個と多くなってしまい、抵抗レイアウト面積が増加する。また、上位ビット用分圧回路8の基準抵抗12の抵抗値を小さく作成すれば、抵抗レイアウト面積の増加を抑えることはできるが、この場合、基準抵抗12、13との間の相対精度を保つことが困難となる。 Unlike configurations of the reference resistor 12, 13 of the present invention, for example, if you create a reference resistor 13 of resistance R S of the reference resistor R P to lower bit dividing circuit 9, i.e., the R P = R S If you, the total number of the reference resistance R P of the lower bit dividing circuit 9, it is possible to reduce the total number of reference resistor 13 of resistance R S equals 2 5 = 32 and. However, the total number of the reference resistance R P of the upper bit dividing circuit 8, when created with reference resistor R P of the same resistance value (= R S) is 16 × 2 5 pieces + 16 = 528 and This increases the resistance layout area. Further, if the resistance value of the reference resistor 12 of the upper bit voltage dividing circuit 8 is made small, an increase in the resistance layout area can be suppressed, but in this case, the relative accuracy between the reference resistors 12 and 13 is maintained. It becomes difficult.

実施の形態2.
本発明の実施の形態2に係るDACについて図4を参照して説明する。図4は、実施の形態2に係るDACの構成を示す図である。図4において、図1と同一の構成要素には、同一の符号を付し、その説明は省略する。以下、本実施の形態と実施の形態1との相違点について説明する。
Embodiment 2. FIG.
A DAC according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of the DAC according to the second embodiment. 4, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Hereinafter, differences between the present embodiment and the first embodiment will be described.

本実施の形態においては、上位ビット用分圧回路8の最下位以外の箇所から、下位ビット用分圧回路9の基準電圧を取り出す箇所を任意に選択することができる。従って、レイアウト作成時の基準抵抗の相対精度が比較的高いとされる抵抗ストリングの中央部分からでも、下位ビット用分圧回路9の基準電圧を取り出すことができる。   In the present embodiment, it is possible to arbitrarily select a location for taking out the reference voltage of the lower bit voltage dividing circuit 9 from locations other than the lowest order of the upper bit voltage dividing circuit 8. Therefore, the reference voltage of the lower-bit voltage dividing circuit 9 can be extracted even from the center portion of the resistor string, which is assumed to have a relatively high relative accuracy of the reference resistor when the layout is created.

スイッチ回路11の出力側には、アナログ減算器4が設けられている。アナログ減算器4には、下位ビット用DAC2からのアナログ出力信号24と、上位ビット用分圧回路8から取り出した基準電圧信号とが入力される。下位ビット用DAC2のアナログ出力信号24の電圧値をVDOWN'とし、上位ビット用分圧回路8から取り出した基準電圧値をVREFとすると、アナログ減算器4は、VDOWN'からVREFを減算したアナログ出力信号23をアナログ加算器3に出力する。 An analog subtractor 4 is provided on the output side of the switch circuit 11. The analog subtracter 4 receives the analog output signal 24 from the lower bit DAC 2 and the reference voltage signal extracted from the upper bit voltage dividing circuit 8. The voltage value of the analog output signal 24 of the lower bit DAC2 V DOWN 'and, when the reference voltage value taken out from the upper bit dividing circuit 8 and V REF, the analog subtractor 4, V DOWN' to V REF from The subtracted analog output signal 23 is output to the analog adder 3.

次に、本実施の形態に係るDACの動作について説明する。ここでは、実施形態1との相違点を以下に説明する。下位ビット用DAC2では、入力データ(Nビット)15のうち、下位Lビットのデジタル入力データ17がデコーダ7に入力される。デコーダ7のデコード結果出力信号21により、分圧回路9の基準電圧に接続されるスイッチ回路11のどれか一つの伝送スイッチがONとされる。これにより、上位ビット用分圧回路8の取り出し箇所での基準電圧VREF分が加算されたアナログ出力電圧24が得られる。そして、アナログ減算器4によりアナログ出力電圧24(VDOWN')から基準電圧VREF分を減算したアナログ出力電圧VDOWNがアナログ加算器3に入力される。その後、アナログ加算器3は、アナログ減算器4から入力されたアナログ出力信号23の電圧値VDOWNと、上位ビット用DAC1のアナログ出力信号22の電圧値VUPとを加算して、最終的なRstDACのアナログ出力電圧VOUTを出力する。 Next, the operation of the DAC according to this embodiment will be described. Here, differences from the first embodiment will be described below. In the lower bit DAC 2, digital input data 17 of lower L bits of the input data (N bits) 15 is input to the decoder 7. One transmission switch of the switch circuit 11 connected to the reference voltage of the voltage dividing circuit 9 is turned on by the decoding result output signal 21 of the decoder 7. As a result, an analog output voltage 24 obtained by adding the reference voltage VREF at the location where the upper bit voltage dividing circuit 8 is taken out is obtained. Then, an analog output voltage V DOWN obtained by subtracting the reference voltage V REF from the analog output voltage 24 (V DOWN ') by the analog subtractor 4 is input to the analog adder 3. Thereafter, the analog adder 3 adds the voltage value V DOWN of the analog output signal 23 input from the analog subtractor 4 and the voltage value V UP of the analog output signal 22 of the higher-bit DAC 1 to obtain a final value. and it outputs an analog output voltage V OUT of RstDAC.

なお、本実施の形態においては、上位ビット用DAC1、下位ビット用DAC2の出力抵抗及びセトリング時間は、実施の形態1と同一の式で表せる。ただし、下位ビット用DAC2のセトリング時間には、本来であれば、アナログ減算器4内部のオペアンプ回路の遅延時間が加算されるが、下位ビット用DAC2の抵抗ストリング部でのセトリング時間に比べて十分小さいと考えることができるため、無視して考えている。従って、本実施の形態においても、実施の形態1と同様に、消費電力を大きくすることなくセトリング時間を短くすることができるとともに、変換誤差の発生を防止することができる。   In the present embodiment, the output resistance and settling time of the upper bit DAC 1 and the lower bit DAC 2 can be expressed by the same equations as in the first embodiment. However, although the delay time of the operational amplifier circuit in the analog subtractor 4 is originally added to the settling time of the lower bit DAC 2, it is sufficient compared to the settling time in the resistor string portion of the lower bit DAC 2. Since it can be considered small, it is ignored. Therefore, also in the present embodiment, as in the first embodiment, the settling time can be shortened without increasing the power consumption, and the occurrence of a conversion error can be prevented.

実施の形態3.
本発明の実施の形態3に係るDACについて図5を参照して説明する。図5は、本実施の形態に係るDACの構成を示す図である。図5において、図1と同一の構成要素には、同一の符号を付し、その説明は省略する。以下、本実施の形態と実施の形態1との相違点について説明する。
Embodiment 3 FIG.
A DAC according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the DAC according to the present embodiment. In FIG. 5, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Hereinafter, differences between the present embodiment and the first embodiment will be described.

本実施の形態では、抵抗値n×Rの抵抗14が分圧回路8の最下位からn個設けられている。そして、n個の抵抗14と、分圧回路9の抵抗値Rの基準抵抗13を2個直列接続した抵抗ストリングとの並列接続回路の合成抵抗が、分圧回路8の基準抵抗12の抵抗値Rのn倍と等しくなるように、分圧回路8、9の基準抵抗12、13が作成されている。従って、下位ビット用DAC2のビット数をL、nを2以上の整数とすると、

Figure 2008236301
の関係になるように、分圧回路8、9の基準抵抗が作成される。式(24)を、分圧回路9の基準抵抗Rについて展開すると、
Figure 2008236301
となる。このため、本実施の形態における分圧回路9の基準抵抗Rの抵抗値は、実施の形態1(式(18))の分圧回路9の基準抵抗Rの抵抗値のn倍となる。 In this embodiment, the resistor 14 of the resistance value n × R M is n pieces provided from the lowest of the voltage dividing circuit 8. The combined resistance of the parallel connection circuit of the n resistors 14 and the resistor string in which 2 L reference resistors 13 having the resistance value R S of the voltage dividing circuit 9 are connected in series is the resistance of the reference resistor 12 of the voltage dividing circuit 8. as equal to n times the resistance value R M, the reference resistor 12, 13 of the voltage dividing circuit 8, 9 has been created. Therefore, if the number of bits of the lower bit DAC2 is L and n is an integer of 2 or more,
Figure 2008236301
The reference resistances of the voltage dividing circuits 8 and 9 are created so that When Expression (24) is expanded for the reference resistance R S of the voltage dividing circuit 9,
Figure 2008236301
It becomes. Therefore, the resistance value of the reference resistor R S of the voltage dividing circuit 9 in the present embodiment is n times the resistance value of the reference resistor R S of the voltage dividing circuit 9 of the first embodiment (Formula (18)). .

実施の形態1では、基準抵抗Rの抵抗値を小さくすることで高速化を図っているが、ビット数が大きくなるに従って基準抵抗Rの抵抗値はさらに小さくなり、レイアウトパターンや製造上の最小抵抗値の限界や、これを回避する為にレイアウトパターンが大きくなるなどの弊害があり、基準抵抗を精度良くレイアウトすることが困難となる場合もある。そのため、本実施の形態のように、下位ビット用DAC2でのセトリング時間tDOWNが上位ビット用DAC1のセトリング時間tUPよりも小さい範囲で、分圧回路9の基準抵抗13の抵抗値Rを大きくしたほうが良い場合もある。 In the first embodiment, although the aim of the reference resistor R speed by a resistance value to reduce the S, the resistance of the reference resistor R S in accordance with the number of bits increases becomes smaller and the layout pattern and manufacturing of There are adverse effects such as the limit of the minimum resistance value and the layout pattern becoming large in order to avoid this, and it may be difficult to lay out the reference resistor accurately. Therefore, as in the present embodiment, the resistance value R S of the reference resistor 13 of the voltage dividing circuit 9 is set so that the settling time t DOWN in the lower bit DAC 2 is smaller than the settling time t UP of the upper bit DAC 1. Sometimes it is better to make it larger.

本実施の形態においては、スイッチ回路11の出力側に1/n回路5が設けられている。1/n回路5は、入力される下位ビット用DAC2のアナログ出力信号25を1/n倍する。従って、実施の形態3での下位ビット用DAC2のアナログ出力信号25の電圧値をVDOWN''とすると、1/n回路5は、下位ビット用DAC2のアナログ出力電圧VDOWN''を1/n倍した、アナログ出力信号23をアナログ加算器3に入力する。アナログ加算器3は、1/n回路5から入力されたアナログ出力信号23の電圧値VDOWNと、上位ビット用DAC1のアナログ出力信号22の電圧値VUPとを加算して、最終的なRstDACのアナログ出力電圧VOUTを出力する。 In the present embodiment, the 1 / n circuit 5 is provided on the output side of the switch circuit 11. The 1 / n circuit 5 multiplies the analog output signal 25 of the input lower bit DAC 2 by 1 / n. Therefore, if the voltage value of the analog output signal 25 of the lower bit DAC 2 in the third embodiment is V DOWN ″, the 1 / n circuit 5 sets the analog output voltage V DOWN ″ of the lower bit DAC 2 to 1 / The analog output signal 23 multiplied by n is input to the analog adder 3. The analog adder 3 adds the voltage value V DOWN of the analog output signal 23 input from the 1 / n circuit 5 and the voltage value V UP of the analog output signal 22 of the upper bit DAC 1 to obtain a final RstDAC. The analog output voltage V OUT is output.

次に、本実施の形態に係るDACの動作について説明する。実施の形態3での上位ビット用DAC1と下位ビット用DAC2の出力抵抗を、図7に示す抵抗分圧の例と同様の場合で考えて、以下に説明する。上述のとおり、本実施の形態では、分圧回路8のn個のn×Rの抵抗と、分圧回路9の抵抗値Rの基準抵抗を2個直列接続した抵抗ストリングとの並列接続回路の合成抵抗を、分圧回路8の基準抵抗の抵抗値Rのn倍と等しくしている。このため、上位ビット用DAC1の出力抵抗RUPは、従来例及び第1の実施形態と同一の式(5)で表すことができる。

Figure 2008236301
Next, the operation of the DAC according to this embodiment will be described. The output resistances of the higher-bit DAC 1 and the lower-bit DAC 2 in the third embodiment will be described below in the same case as the resistance voltage division example shown in FIG. As described above, in the present embodiment, the n n × R M resistors of the voltage dividing circuit 8 and the resistor string in which 2 L reference resistors of the resistance value R S of the voltage dividing circuit 9 are connected in series are arranged in parallel. the combined resistance of the connecting circuit, and equal to n times the resistance value R M of the reference resistor of the voltage divider circuit 8. Therefore, the output resistance R UP of the upper bit DAC 1 can be expressed by the same equation (5) as in the conventional example and the first embodiment.
Figure 2008236301

一方、下位ビット用DAC2の分圧回路9は、RS1とRS2とで分割されている。分圧回路8のn個のn×Rの抵抗と、その他の2−n個の抵抗値Rを直列に接続した抵抗ストリングとの並列接続回路の合成抵抗をRZ1とすると、下位ビット用DAC2の出力抵抗RDOWNは、

Figure 2008236301
の関係が成り立つ。合成抵抗RZ1は、
Figure 2008236301
と表せる。式(27)をRZ1について展開すると、
Figure 2008236301
となり、下位ビット用DAC2の出力抵抗RDOWNが最大となるRS1とRS2の条件は式(9)と同様であるから、
Figure 2008236301
である。従って、式(26)と(28)と(9)から、RDOWNについて展開すると、式(29)となる。
Figure 2008236301
On the other hand, the voltage dividing circuit 9 of the lower-bit DAC 2 is divided into R S1 and R S2 . Assuming that the combined resistance of the parallel connection circuit of n n × R M resistors of the voltage dividing circuit 8 and the other 2 K− n resistance values R M connected in series is R Z1 , The output resistance R DOWN of the bit DAC 2 is
Figure 2008236301
The relationship holds. The combined resistance R Z1 is
Figure 2008236301
It can be expressed. Expanding equation (27) for R Z1 ,
Figure 2008236301
Since the conditions of R S1 and R S2 that maximize the output resistance R DOWN of the lower bit DAC 2 are the same as those in Expression (9),
Figure 2008236301
It is. Therefore, when R DOWN is expanded from Expressions (26), (28), and (9), Expression (29) is obtained.
Figure 2008236301

実施の形態3では、分圧回路8のn×Rの抵抗と、分圧回路9の抵抗ストリングとの並列接続回路の合成抵抗を、分圧回路8の基準抵抗の抵抗値Rのn倍としているため、分圧回路8の最小分解能の電圧のn倍の基準電圧を、分圧回路9で分圧している。そのため、下位ビット用DAC2のアナログ出力電圧VDOWN''は、下位Lビットのデジタル入力データの理想アナログ入力電圧VIN_DOWNのn倍の電圧値となっており、1/n回路5により1/n倍されたアナログ出力電圧VDOWNがアナログ加算器3に入力されて、RstDACのアナログ出力電圧VOUTが得られる。 In the third embodiment, the combined resistance of the parallel connection circuit of the n 2 × R M resistor of the voltage dividing circuit 8 and the resistor string of the voltage dividing circuit 9 is the resistance value R M of the reference resistor of the voltage dividing circuit 8. Since the voltage is n times, a reference voltage n times the minimum resolution voltage of the voltage dividing circuit 8 is divided by the voltage dividing circuit 9. Therefore, the analog output voltage V DOWN ″ of the lower bit DAC 2 is n times the ideal analog input voltage V IN_DOWN of the lower L bits of the digital input data. multiplied analog output voltage V DOWN is input to analog adder 3, the analog output voltage V OUT of RstDAC is obtained.

上位、下位ビット用DACのセトリング時間は、実施の形態1と同一の式で表せる。ただし、下位ビット用DAC2のセトリング時間には、本来であれば、1/n回路5の遅延時間が加算されるが、下位ビット用DAC2の抵抗ストリング部でのセトリング時間に比べて十分小さいと考えることができるため、無視して考えている。従って、従来よりもセトリング時間を短くすることが可能である。   The settling time of the upper and lower bit DACs can be expressed by the same equation as in the first embodiment. However, although the delay time of the 1 / n circuit 5 is originally added to the settling time of the lower bit DAC 2, it is considered to be sufficiently shorter than the settling time in the resistor string portion of the lower bit DAC 2. I can ignore it because I can. Therefore, the settling time can be shortened compared to the conventional case.

次に、実施の形態3における特徴について以下に説明する。例えば、上位、下位を5ビットずつに分割した10ビットのRstDACを考え、R=20Ω、CLOAD=10pF、n=2、セトリング許容誤差エラーERRを0.1LSBとした場合、式(24)より、下位ビット用分圧回路9の基準抵抗の抵抗値Rは、

Figure 2008236301
となる。このため、実施の形態1と比較すると、下位ビット用分圧回路9の基準抵抗13の抵抗値は、2倍となっている。上位、下位ビット用DACのセトリング時間は、式(14)を解いて、tUP≒14.77nsec、tDOWN≒2.17nsecとなる。このため、下位ビット用DAC2のセトリング時間tDOWNも実施の形態1に比べて2倍程度長くなる。しかしながら、DAC全体のセトリング時間tDACは、上位ビット用DAC1のセトリング時間tUPで決定されるため、実施の形態3で下位ビット用DAC2のセトリング時間tDOWNが2倍長くなっても、DAC全体のセトリング時間には影響は無い。 Next, features of the third embodiment will be described below. For example, consider a 10-bit RstDAC in which the upper and lower bits are divided into 5 bits, and when R M = 20Ω, C LOAD = 10 pF, n = 2, and the settling allowable error ERR is 0.1 LSB, the equation (24) Thus, the resistance value R S of the reference resistance of the voltage dividing circuit for lower bits 9 is
Figure 2008236301
It becomes. For this reason, as compared with the first embodiment, the resistance value of the reference resistor 13 of the lower-bit voltage dividing circuit 9 is doubled. The settling times of the upper and lower bit DACs are t UP ≈14.77 nsec and t DOWN ≈2.17 nsec by solving equation (14). For this reason, the settling time t DOWN of the lower bit DAC 2 is about twice as long as that in the first embodiment. However, since the settling time t DAC of the entire DAC is determined by the settling time t UP of the upper bit DAC 1, even if the settling time t DOWN of the lower bit DAC 2 is doubled in the third embodiment, the entire DAC There is no effect on the settling time.

実施の形態3での抵抗の配置について、図3と同様に考えた場合、下位ビット用分圧回路9での基準抵抗Rの総数は、2個×2個=64個となる。また、上位ビット用分圧回路8での基準抵抗Rの総数は、最下位から2個までの抵抗値は2倍となることから、4個×2個+4個×2=136個となり、実施の形態1よりも総抵抗数は少なく、抵抗レイアウト面積を小さくすることができるという利点がある。 The arrangement of the resistors in the third embodiment, when considered in the same manner as FIG. 3, the total number of the reference resistance R P in the lower bit dividing circuit 9, a two × 2 5 pieces = 64. Also, the total number of the reference resistance R P in the upper bit dividing circuit 8, the resistance value from the least significant to the two from becoming twice, four × 2 5 pieces + 4 pieces × 2 = 136 pieces and become The total number of resistors is smaller than that of the first embodiment, and there is an advantage that the resistance layout area can be reduced.

実施の形態3では、実施の形態1に比べて、下位ビット用分圧回路9の基準抵抗の抵抗値Rを2倍に大きくすることができることから、抵抗値Rを1/2倍として実施の形態1と同一の抵抗値にしても抵抗のレイアウト精度を保つことは可能である。このため、分圧回路8、9の基準抵抗の抵抗値R、Rをそれぞれ1/2倍として作成することもできる。この結果として、式(5)と(14)より、上位ビット用DAC1でのセトリング時間を1/2とし、DAC全体のセトリング時間を1/2とすることができる。 In the third embodiment, the resistance value R S of the reference resistance of the low-order bit voltage dividing circuit 9 can be doubled as compared with the first embodiment, so that the resistance value R S is halved. Even if the resistance value is the same as that of the first embodiment, it is possible to maintain the resistance layout accuracy. For this reason, the resistance values R M and R S of the reference resistors of the voltage dividing circuits 8 and 9 can be respectively set to 1/2 times. As a result, from the equations (5) and (14), the settling time in the upper bit DAC 1 can be halved and the settling time of the entire DAC can be halved.

また、実施の形態3においても、実施の形態2のように、上位ビット用分圧回路8の最下位以外の箇所からでも、基準電圧VREFを取り出す箇所を任意に選ぶことができ、レイアウト作成時の基準抵抗の相対精度が比較的高いとされる抵抗ストリングの中央部分からでも基準電圧VREFを取ることができる。 Also in the third embodiment, as in the second embodiment, it is possible to arbitrarily select a location for extracting the reference voltage V REF from locations other than the lowest order of the voltage dividing circuit 8 for upper bits. It is possible to take the reference voltage V REF even from the central portion of the resistor string, where the relative accuracy of the reference resistor is relatively high.

以上、説明したように、本発明によれば、下位ビット用DACの高速化によるDAC全体の高速化を図ることができる。また、消費電力を大きくすることなく、DACの高速化を図ることができる。さらに、理論上、上位ビットと下位ビットの切り替え点での変換誤差は発生しない。上位ビット用分圧回路の基準抵抗と下位ビット用分圧回路の基準抵抗とを各々同じ抵抗値で、かつ、同じ抵抗数で作成することにより、上位ビットと下位ビットのそれぞれの分圧回路の基準抵抗間の相対精度を保つことができる。また、上位ビットと下位ビットの分圧回路のそれぞれの基準抵抗の抵抗数の増加を抑えることができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to increase the overall speed of the DAC by increasing the speed of the lower-bit DAC. In addition, the speed of the DAC can be increased without increasing power consumption. Furthermore, theoretically, no conversion error occurs at the switching point between the upper bits and the lower bits. By creating the reference resistance of the voltage dividing circuit for the upper bits and the reference resistance of the voltage dividing circuit for the lower bits with the same resistance value and the same number of resistors, it is possible to The relative accuracy between the reference resistors can be maintained. In addition, it is possible to suppress an increase in the number of reference resistors of the voltage dividing circuit of the upper bit and the lower bit.

実施の形態1に係るDACの構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a DAC according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係るDACにおける各部の出力波形を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating output waveforms of respective units in the DAC according to the first embodiment. 実施の形態1に係るDACでの抵抗配置を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a resistor arrangement in a DAC according to the first embodiment. 実施の形態2に係るDACの構成を示す図である。6 is a diagram illustrating a configuration of a DAC according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態3に係るDACの構成を示す図である。6 is a diagram illustrating a configuration of a DAC according to Embodiment 3. FIG. 従来のDACの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional DAC. 従来のDACの抵抗分圧を示す図である。It is a figure which shows the resistance partial pressure of the conventional DAC.

符号の説明Explanation of symbols

1 上位ビット用DAC
2 下位ビット用DAC
3 アナログ加算器
4 アナログ減算器
5 1/n回路
6 上位ビット用デコーダ
7 下位ビット用デコーダ
8 上位ビット用分圧回路
9 下位ビット用分圧回路
10 上位ビット用スイッチ回路
11 下位ビット用スイッチ回路
12 上位ビット用分圧回路8の基準抵抗R
13 下位ビット用分圧回路9の基準抵抗R
14 n×Rの抵抗値
15 Nビットの入力データ
16 上位Kビットの入力データ
17 下位Lビットの入力データ
18 第1の基準電源信号
19 第2の基準電源信号
20 上位ビット用デコーダ6のデコード結果信号
21 下位ビット用デコーダ7のデコード結果信号
22 上位ビット用DAC1のアナログ出力信号
23 下位ビット用DAC2のアナログ出力信号
24 実施の形態2での下位ビット用DAC2のアナログ出力信号
25 実施の形態3での下位ビット用DAC2のアナログ出力信号
26 RstDAC全体のアナログ出力信号
1 DAC for upper bits
2 DAC for lower bits
3 Analog Adder 4 Analog Subtractor 5 1 / n Circuit 6 Upper Bit Decoder 7 Lower Bit Decoder 8 Upper Bit Divider 9 Lower Bit Divider 10 Upper Bit Switch Circuit 11 Lower Bit Switch Circuit 12 Reference resistance R M of voltage dividing circuit 8 for upper bits
13 Reference resistance R S of voltage dividing circuit 9 for lower bits
14 n × R M resistance 15 N bits of the input data 16 upper K bits of the input data 17 lower L bits of the input data 18 first reference power supply signal 19 and the second reference power supply signal 20 decodes the upper bit decoder 6 Result signal 21 Decoding result signal 22 of lower bit decoder 7 Analog output signal 23 of upper bit DAC 1 Analog output signal 24 of lower bit DAC 2 Analog output signal 25 of lower bit DAC 2 in the second embodiment The analog output signal 26 of the lower bit DAC2 at RstDAC

Claims (11)

抵抗値Rの複数の上位ビット用抵抗が直列に接続され、当該複数の上位ビット用抵抗によって、上位ビット用基準電圧を分圧して、入力されたデジタル信号の上位ビットに対応するアナログ信号を出力する上位ビット用DACと、
前記上位ビット用抵抗の抵抗値Rよりも小さい抵抗値Rの複数の下位ビット用抵抗が直列に接続され、当該複数の下位ビット用抵抗によって、下位ビット用基準電圧を分圧して、入力されたデジタル信号の下位ビットに対応するアナログ信号を出力する下位ビット用DACと、
前記上位ビット用DACから出力されるアナログ信号と前記下位ビット用DACから出力されるアナログ信号とを加算する加算器と、
を備えるD/A変換器
More for the upper bit resistance of the resistance value R M are connected in series, the resistance for the plurality of upper bit, the upper bit reference voltage by dividing an analog signal corresponding to the upper bits of the input digital signal An upper bit DAC to be output;
Wherein a plurality of lower bits of the small resistance value R S than the resistance value R M for the upper bit resistance resistor is connected in series, by a corresponding plurality of lower bit resistance, by applying a reference voltage for lower bit partial input A lower-bit DAC that outputs an analog signal corresponding to the lower-order bits of the digital signal,
An adder for adding the analog signal output from the upper bit DAC and the analog signal output from the lower bit DAC;
D / A converter with
前記上位ビット用抵抗の最も低電位側に設けられた抵抗値n×Rの抵抗と、前記複数の下位ビット用抵抗からなる抵抗ストリングスとが並列に接続されている請求項1に記載のD/A変換器。 D according to claim 1 in which the resistance of the resistance value n × R M provided on the lowest potential side of the resistor for the upper bits, a resistor string comprising a plurality of lower bit resistor is connected in parallel / A converter. 前記抵抗値n×Rの抵抗と、下位ビット数個の抵抗値Rの前記下位ビット用抵抗からなる抵抗ストリングスとを並列接続したときの合成抵抗値が、前記上位ビット用抵抗の抵抗値Rと等価であることを特徴とする請求項2に記載のD/A変換器。 Wherein the resistance of the resistance value n × R M, the combined resistance value when the resistance string consisting for the lower bit number lower bit pieces of the resistance R S resistance connected in parallel is, the upper bit resistance of the resistance value D / a converter according to claim 2, characterized in that is equivalent to R M. 下位ビット用DACのビット数をLとして、nを1より大きい数とすると、
Figure 2008236301
に示す式で表されることを特徴とする請求項2に記載のD/A変換器。
When the number of bits of the lower-bit DAC is L and n is a number greater than 1,
Figure 2008236301
The D / A converter according to claim 2, wherein the D / A converter is expressed by the following formula.
前記上位ビット用抵抗と、前記下位ビット用抵抗とを、それぞれ同じ抵抗値Rの基準抵抗を直列接続あるいは並列接続して作成することを特徴とする請求項1〜4に記載のD/A変換器。 A resistor for the upper bit, the a lower bit resistance, D / A according to respective reference resistor having the same resistance value R P to claim 1, wherein the creating in series connection or parallel connection converter. 前記上位ビット用抵抗及び前記下位ビット用抵抗の前記抵抗値Rの基準抵抗の直列接続数あるいは並列接続数は同数であることを特徴とする請求項5に記載のD/A変換器。 D / A converter according to claim 5, wherein the said series connections or parallel connections of the reference resistance of the resistance value R P for the upper bit resistance and resistance for the lower bits are equal. 前記上位ビット用抵抗の前記抵抗値Rの基準抵抗の直列接続数と、前記下位ビット用抵抗Rの前記抵抗値Rの基準抵抗の並列接続数は同数であることを特徴とする請求項5に記載のD/A変換器。 Claims, characterized in that the series connections of the reference resistor of the resistance value R P for upper bits resistor, the parallel connections of the reference resistor of the resistance value R P of the lower bit resistance R S is equal Item 6. The D / A converter according to Item 5. 前記上位ビット用分圧回路の最下位以外の箇所から、前記下位ビット用の基準電圧を取り出す箇所を任意に選択することができることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のD/A変換器。   8. The point according to claim 1, wherein a part for extracting the reference voltage for the lower bit can be arbitrarily selected from places other than the lowest part of the voltage dividing circuit for the upper bit. D / A converter. 前記上位ビット用抵抗の最も低電位側からn個設けられた抵抗値n×Rの抵抗からなる抵抗ストリングスと、前記複数の下位ビット用抵抗からなる抵抗ストリングスとが並列に接続されている請求項1に記載のD/A変換器。 Claims a resistor string comprising resistors of lowest potential resistance provided n pieces from side n × R M of resistance for the high-order bit, a resistor string comprising a plurality of lower bit resistor is connected in parallel Item 2. The D / A converter according to Item 1. 前記n個の抵抗値n×Rの抵抗からなる抵抗ストリングスと、下位ビット数個の抵抗値Rの前記下位ビット用抵抗からなる抵抗ストリングスとを並列接続したときの合成抵抗値が、前記上位ビット用の抵抗値Rのn倍と等価であることを特徴とする請求項9に記載のD/A変換器。 A resistor string comprising resistors of the n resistance n × R M, the combined resistance value when the resistance string consisting for the lower bit number lower bit pieces of the resistance R S resistance connected in parallel is, the D / a converter according to claim 9, characterized in that is n times the equivalent of the resistance value R M for the upper bit. 下位ビット用DACのビット数をL、nを2以上の整数とすると、
Figure 2008236301
に示す式で表されることを特徴とする請求項9に記載のD/A変換器。
If the number of bits of the lower bit DAC is L and n is an integer of 2 or more,
Figure 2008236301
The D / A converter according to claim 9, wherein the D / A converter is expressed by the following formula.
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