JPH03204231A - D/a変換回路 - Google Patents

D/a変換回路

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JPH03204231A
JPH03204231A JP34285389A JP34285389A JPH03204231A JP H03204231 A JPH03204231 A JP H03204231A JP 34285389 A JP34285389 A JP 34285389A JP 34285389 A JP34285389 A JP 34285389A JP H03204231 A JPH03204231 A JP H03204231A
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JP
Japan
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switch
electrode
output
operational amplifier
conversion circuit
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JP34285389A
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English (en)
Inventor
Yasunori Hara
靖典 原
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はD/A変換回路に関し、特に容量素子を用いた
D/A変換回路に関する。
〔従来の技術〕
従来、かかる容量素子を用いたD/A変換回路は種々の
回路があるが、その一つとして容量素子を用いた容量ア
レイによるD/A変換回路が知られている。
第4図はかかる従来の一例を示すD/A変換回路図であ
る。
第4図に示すように、この変換回路は3ビツトを変換す
るD/A変換部lと、バッファとして用いられる演算増
幅回路2とから構成され、D/A変換部1のスイッチ8
1〜S7は入力相当のスイッチであり、端子5は正側の
基準電位(以下、■λ1と称す)、端子6は負側の基準
電位(以下、vR2と称す)にそれぞれ接続され、端子
7はD/A変換回路の出力端子(VO)である。また、
D/A変換部1における容量素子01〜C4はCを単位
容量としたとき、C1=C。
C2=C/2.C3=C4=C/4である。容量素子0
1〜C3の一方の電極は演算増幅回路2の(+)入力端
に共通接続され、それぞれ他方の電極にはその電極を端
子5(VRI>か端子6(■8□)のいずれかに接続す
るためのスイッチ81〜S6が設けられる。また、容量
素子C4の一方はC1〜C3と同様に共通接続され、他
方の電極は端子6(VB2)に接続されている。一方、
D/A変換部1のスイッチ81〜S7はD/A変換回路
のディジタル入力信号及び制御信号によりオン・オフの
制御がされるが、ここではディジタル入力信号線と制御
線は省略している。
次に、かかるD/A変換回路のディジタル入力信号が“
101“の場合を例にとり、第5図を参照してその動作
を説明する。
第5図は第4図に示す変換回路の動作を説明するための
スイッチのタイミング図である。
第5図に示すように、スイッチ81〜S7は論理がハイ
レベルの時にスイッチオンとなり、ロウレベルの時にス
イッチオフとなる。
先ず、時刻t。〜t1の間、スイッチ52S4.S6.
S7がオンし、01〜C4に蓄えられている電荷を放電
によりゼロにリセットする。
この時刻t0〜t1はD/A変換を開始する最初に一度
だけ必要である。次に、時刻t、以降S7はオフし、M
SBのディジタル入力により(Sl、S2)、23Bの
ディジタル入力により(S3.S4)、LSBのディジ
タル入力により(S5.S6)の各組からオンするスイ
ッチが一つずつ選択され、正論理ではディジタル入力が
“′1゛′の時にVRIへ、“′0”の時にVB2へそ
れぞれ接続するようスイッチをオンさせる。第4図に示
すように、” 101 ”のディジタル入力では、スイ
ッチSl、S4.S5がオンしている。
ここで、容量素子01〜C4の共通に接続されている点
の電位をVXとすると、01〜C4に蓄えられている電
荷は零にされており、電荷保存則より、 C(VX  VRI) +(VX  VB2)が成立す
るので、 となり、この(1)式で表わされる電圧がボルテージフ
ォロワに接続された演算増幅回路(AI)2により低出
力インピーダンスで出力端子7から変換出力としてアナ
ログ信号が取り出される。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来の容量アレイによるD/A変換回路は、バ
ッファとしてボルテージフォロワに接続された演算増幅
回路を用いているので、変換出力に演算増幅回路の持つ
オフセット電圧が加わる。
すなわち、演算増幅回路(A1)の持つオフセット電圧
を■。FFとすれば、D/A変換回路の出力Voは上述
した(1)式ではなく、 V o = V x + V OFF −(2)で与え
られる電圧が得られ、D/A変換回路としてのゼロスケ
ールオフセットおよびフルスケールオフセットを含む絶
対誤差が悪くなるという欠点がある。
本発明の目的は、かかるオフセット電圧および絶対誤差
を小さくするD/A変換回路を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のD/A変換回路は、一方の電極が共通に接続さ
れ且つそれらの容量値が重み付けされている(ビット数
+1)個の容量素子と各ビ・ント対応の容量素子におい
て共通に接続されていない他方の電極側に各々設けられ
ディジタル入力信号により各々の電極を第一の基準電位
および第二の基準電位のいずれかに接続するスイッチ群
とを有し且つ残る一つの容量素子の他方の電極を前記第
二の基準電位に接続してなる電荷分配型のD/A変換部
と、非反転入力端子が接地電位に接続された演算増幅回
路と、前記演算増幅回路の反転入力端子に一方の電極が
それぞれ接続された第一および第二の容量素子と、前記
第一の容量素子の他方の電極に接続され且つ接地電位と
前記演算増幅回路の出力とに切り替える第一のスイッチ
と、前記第二の容量素子の他方の電極に接続され且つ接
地電位と前記D/A変換部の出力とに切り替える第二の
スイッチとを備えたことを特徴としている。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
第1図は本発明の一実施例を示すD/A変換回路図であ
る。
第1図に示すように、本実施例は前述した第4図に示す
従来例と同じ3ビツトの場合を表わしている。
すなわち、端子5は第一の基準電位■R1に、端子6は
第二の基準電位vR2に、また端子7はD/A変換回路
の出力VOにそれぞれ接続される。D/A変換部1は前
述した従来例と同様に容量素子01〜C4及びスイッチ
81〜S7により構成される。演算増幅回路(At)2
の反転入力端子(−〉側には、第一および第二の容量素
子CA、CBの一方の電極がそれぞれ接続され、その容
量値はそれぞれA、Bである。第一の容量素子CAの他
方の電極には、切り替わり先が演算増幅器(Al)2の
出力か、接地電位である第一のスイッチ3が接続され、
また第二の容量素子CBの他方の電極には、その切り替
わり先がD/A変換部1の出力、つまり容量素子01〜
C4の共通接続点Vxか接地電位である第二のスイッチ
4が接続されている。更に、スイッチS8は第一および
第二の容量素子CA 、cmに蓄えられている電荷を零
にリセットするために設けられたスイッチである。尚、
ディジタル入力に相当するスイッチS1〜S8.第一お
よび第二のスイッチ3.4を制御する信号線は従来例同
様省略している。
次に、ディジタル入力信号が°“101”の場合を例に
とり、第2図を参照してその回路動作を説明する。
第2図は第1図に示す変換回路の動作を説明するための
スイッチのタイミング図である。
第2図に示すように、スイッチ81〜S8は論理がハイ
レベルの時にスイッチオン、ロウレベルの時にスイッチ
オフする。ただし、第一のスイッチ3については制御信
号がハイレベルの時■。側に導通し、ロウレベル時接地
電位側に導通するものとし、また第二のスイッチ4につ
いては制御信号がハイレベルの時VX側に導通し、ロウ
レベルの時接地電位側に導通するものとする。
本実施例では、時刻t1〜t、が1回のD/A変換に相
当し、時刻t2〜t3でD/A変換した出力電圧が得ら
れる。
先づ、時刻t。〜t1の間、D/A変換変換部前述の従
来例と同様にスイッチS2,54S6  S7がオンし
、容量素子01〜C4に蓄えられている電荷を放電によ
りゼロにリセットする。また、スイッチS8はオン、第
一および第二のスイッチ3,4は下側のスイッチがオン
するので、第一および第二の容量素子C^、CBの電極
を接地電位に接続し、放電により容量素子CA。
CBに蓄えられている電荷を零にリセットする。
この時刻1.−1.はD/A変換を開始する最初に一度
だけ必要である。D/A変換部1の動作は時刻t1以降
、前述の従来例と同じである。
次に、時刻t1〜t2では、スイッチS8がオフ、第二
のスイッチ4が接地電位側からD/A変換部1の出力V
X側へ接続され、第一のスイッチ3の接続は変わらない
、この時、第一および第二の容量素子CA、CBの反転
入力端子側に蓄えられる電荷Qlは、 Q1=AVopF+B (VOFF  VX ) −(
3)となる。
次に、時刻t2〜t3では第一のスイッチ3が接地電位
側からVO側へ切り替わり、第二のスイッチ4が■8側
から接地電位側へ切り替わる。スイッチS8はオフした
ままである。この時、第一および第二の容量素子CA、
CBの反転入力端子に蓄えられる電荷Q2は、 Q2 =A (Vopp  Vo ) +BVOFF 
 ・・・(4)となる。
かかる時刻t1〜t2間とt2〜t3間で電荷は保存さ
れるので、すなわちQl=Q2であるので、上記(3)
式および(4)式より、AVOFF  +  B  (
VOFP    VX  )=A(Vopp     
VO)+BVOPF         ・−(5)とな
る。
従って、(5)式およびディジタル入力信号“°101
”をVXに代入すると、 が得られる。
しかるに、前述した従来例では、演算増幅回路2がオフ
セット電圧V□ppを持つ場合、前述の(2)式からも
、V □ = V X + V OFFとなり、D/A
変換回路の出力VOに演算増幅回路2のオフセット電圧
VOFFが現われていた。
これに対し、上述した本実施例では、(6)式からも判
るように、D/A変換回路の出力V。に演算増幅回路2
のオフセット電圧V□ppは現われない 尚、2回目以降のD/A変換における第一および第二の
スイッチ3および4の動作は、時刻t。
〜t3間の繰り返しであるので省略する。
第3図は本発明の第二の実施例を説明するための変換回
路スイッチのタイミング図である。
第3図に示すように、本実施例は前述した第1図の回路
構成と同じであるが、第一および第二のスイッチ3およ
び4の制御を異ならせたものであり、これによりD/A
変換回路の出力特性が大きく異なってくる。尚、第3図
におけるD/A変換部1のスイッチS1から88までの
タイミングは第2図に示すスイッチS1から88までの
タイミングと同じであるので、ここでは説明を省略する
。また本実施例でもt1〜t3間及びt3〜t2間がそ
れぞれ1回のD/A変換に相当し、時刻t1〜t3間の
第一および第二のスイッチ3゜4の動作は前述の実施例
と同じで(6)式で表わされる電圧がD/A変換した出
力として得られる。
先づ時刻t。〜1.の間スイッチS8がオン、第一およ
び第二のスイッチ3,4は接地電位側に接続されるスイ
ッチがオンし、第一および第二の容量素子CA、CBに
蓄えられている電荷を零にリセットする。この時刻to
〜t1はD/A変換を開始する最初に一度だけ必要であ
る。
次に、時刻t、〜t5間の2回目のD/A変換に入る。
まず、時刻t3〜t4の間の第一のスイッチ3は接地電
位側に接続が切り替わり、スイッチS8と第二のスイッ
チ4とは前の状態のままである。
この時、第一および第二の容量素子CA、CBの演算増
幅回路2の反転入力端子側に蓄えられる電荷Q3は、 QS =AVOFF +BVopp ・=(7)となる
また、時刻t4〜t5の間では第一のスイッチ3は接地
電位からVO側へ、第二のスイッチ4は接地電位からV
X側へ接続がそれぞれ切り替わる。この時第−および第
二の容量素子C^+CBの反転入力端子に蓄えられる電
荷Q4は、Q4=A(VOFP  VO)+B(VOF
P  VX)・・・(8) となる。しかるに、前述の実施例と同様、時刻t3〜t
4間と時刻t4〜t5間でも電荷は保存される(QS−
Q4)ので、(7)式および(8)式より、 A V OFF + B V 0FF =A(Vopp  VO)+B(VOFF  Vx)・
・・(9)となる。この(9)式を整理すると、出力電
位V。
は、 V o =   V x     −(10)と表わす
ことができる。従って、D/A変換回路の出力■。に演
算増幅回路2の持つオフセッl−電圧■。FFは現われ
ない。また、時刻t1〜t3間で得られる出力電圧に対
して時刻t、〜t5間で得られる出力電圧Voは反対の
極性の電圧となる。
要するに、本実施例のように一つの回路構成でもってデ
ィジタル入力の他にD/A変換回路の制御信号を時刻t
1〜t3間のようにするか、t。
〜t5間のようにするかを選択してやることにより、正
・負両極性の出力電圧voを持つD/A変換回路が実現
できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明のD/A変換回路は、演算
増幅回路の反転入力端子に一方の電極を接続する二つの
容量素子を設け、これに演算増幅回路のオフセット電圧
に比例しな電荷を蓄えておき、出力に加わる演算増幅回
路のオフセット電圧をキャンセルさせることにより、ゼ
ロスケールオフセットおよびフルスケールオフセット並
びに絶対誤差を小さくすることができるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第一の実施例を示すD/A変換回路図
、第2図は第1図に示す変換回路の動作を説明するため
のスイッチのタイミング図、第3図は本発明の第二の実
施例を説明すための変換回路スイッチのタイミング図、
第4図は従来の一例を示すD/A変換回路図、第5図は
第4図に示す変換回路の動作を説明するためのスイッチ
のタイミング図である。 ]、・・・D/A変換部、2・・・演算増幅回路、3・
・・第一のスイッチ、4・・・第二のスイッチ、5,6
・・・基準電圧供給端子、7・・・出力端子、01〜C
4゜CA、CB・・・容量素子、S1〜S7.S8・・
・スイッチ素子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 一方の電極が共通に接続され且つそれらの容量値が重み
    付けされている(ビット数+1)個の容量素子と各ビッ
    ト対応の容量素子において共通に接続されていない他方
    の電極側に各々設けられディジタル入力信号により各々
    の電極を第一の基準電位および第二の基準電位のいずれ
    かに接続するスイッチ群とを有し且つ残る一つの容量素
    子の他方の電極を前記第二の基準電位に接続してなる電
    荷分配型のD/A変換部と、非反転入力端子が接地電位
    に接続された演算増幅回路と、前記演算増幅回路の反転
    入力端子に一方の電極がそれぞれ接続された第一および
    第二の容量素子と、前記第一の容量素子の他方の電極に
    接続され且つ接地電位と前記演算増幅回路の出力とに切
    り替える第一のスイッチと、前記第二の容量素子の他方
    の電極に接続され且つ接地電位と前記D/A変換部の出
    力とに切り替える第二のスイッチとを備えたことを特徴
    とするD/A変換回路。
JP34285389A 1989-12-29 1989-12-29 D/a変換回路 Pending JPH03204231A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007074706A (ja) * 2005-09-08 2007-03-22 Marvell World Trade Ltd 容量性デジタル/アナログおよびアナログ/デジタルコンバータ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007074706A (ja) * 2005-09-08 2007-03-22 Marvell World Trade Ltd 容量性デジタル/アナログおよびアナログ/デジタルコンバータ

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