JPH04156722A - D/a変換器 - Google Patents

D/a変換器

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JPH04156722A
JPH04156722A JP28282390A JP28282390A JPH04156722A JP H04156722 A JPH04156722 A JP H04156722A JP 28282390 A JP28282390 A JP 28282390A JP 28282390 A JP28282390 A JP 28282390A JP H04156722 A JPH04156722 A JP H04156722A
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JP
Japan
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capacitor
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capacity
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output
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JP28282390A
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English (en)
Inventor
Hiroaki Kimuro
木室 浩昭
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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DA変換器に関し、特に集積回路に適したD/
A変換器に関する。
〔従来の技術〕
一般に、デジタル・アナログ混在LSIにおいては、デ
ジタル部の雑音がアナログ部に回り込むため、その影響
を受けにくいアナログ回路を構成する必要がある。特に
、MO3集積回路のD/A変換器や出力ホールド回路は
、全平衡化して同相雑音除去能力を向上させる傾向にあ
る。
従来のD/A変換器、例えば全差動型のD/A変換器に
おける出力ホールド回路は、アナログGNDに対して対
称な正極性電圧および負極性電圧のD/A変換をつかさ
どる2つの容量アレイを有し、これら2つの容量アレイ
の加算ノードをそれぞれ差動出力演算増幅器の仮想接地
点に接続し、この演算増幅器のフィードバック容量との
間でスイッチトキャバシタ増幅器(以下、SC増幅器と
称す)を構成している。通常、D/A変換器における出
力ホールド回路は前記SC増幅器楕構成れることが多い
が、オフセットエラーを除去するため、前記演算増幅器
のフィードバック容量の電荷をリセットしなければなら
ず、クロックサイクルの中で必ず1度は仮想接地点を前
記演算増幅器の出力に低インピーダンスに接地している
。そのために、かかるホールド回路の出力は時間連続し
たホールド電圧にならず、電荷リセット時にアナログG
ND電圧を出力してしまう。この出力ホールド回路は差
動出力により出力信号の両極性電圧をホールドすること
がきるため、出力ホールドのセットリング開始時にお互
い逆極性に充電されたホールド容量の並列接続を行うこ
とにより、ホールド電荷のリセットが瞬時におこなわれ
、その才まセットリングへ移行する。従って、D/A変
換器は電荷リセットのためのサイクルをもうける必要が
なく、時間連続したホールド電圧出力かえられる。
第3図はかかる従来の一例を示すD/A変換器の回路図
である。
第3図に示すように、このD/A変換器は重なりのない
2相クロツクφ1およびφ2で動作し、5ビツトのサイ
ンマグニチュード方式シグナル・コードのラッチ出力1
と、ラッチ出力1をクロックφ1=H(セットリングサ
イクル〉の期間だけ出力を許可するNAND回路2と、
NAND回路2の出力がH(ハイ)ならばIC−16C
からなる容量列の下部電極を基準電圧VREF+側にス
イッチし且つこの出力がL(ロウ)ならば基準電圧VR
EF−側にスイッチする正極性容量アレイD/A変換部
3と、NAND回路2の出力がHならばIC−16Cか
らなる容量列の下部電極をVREF−側にスイッチし且
つその出力がLならば、VREF=lIlにスイッチす
る負極性容量アレイD/A変換部4と、符号ビットによ
って正極性と負極性の容量アレイD/A変換部3,4の
加算ノードおよび後述する演算増幅器12の2つの仮想
接地端子の切り替えを行うクロススイッチ5と、セット
リングサイクルにおいて接続するスイッチ8と、クロッ
クφ2がホールドサイクルにおいて出力電圧を保持する
ためのホールド容量9と、ホールド容量9と逆極性の電
荷を保持するリセット容量10と、ホールドサイクルお
よびセットリングサイクル間の遷移時にリセット容量1
0の端子極性を切替えるスイッチ11と、差動出力演算
増幅器12と、ホールドサイクルにおいて接続するスイ
ッチ15とを有して構成される。
かかる構成のD/A変換器において、まずクロックφ2
がホールドサイクルにあるとき、容量アレイD/A変換
部3,4の下部電極接続がリセット状態になる。また、
スイッチ8は開放になり、スイッチ11は逆極性側に接
続されるため、リセット容量10はホールド容量9と逆
極性の電荷が蓄積される。
次に、クロックφ1がセットリングサイクルにあるとき
、NAND回路2が出力許可になり、ラッチ出力1に応
じて容量アレイ3,4の下部電極スイッチ接続を切替え
る。このとき、符号ビットに応じてクロックスイッチ5
が切替わり、正符合の時に順接続、負符合の時にクロス
接続となる。
また、スイッチ8は接続状態になり、スイッチ11は順
極性側に接続されるため、ホールド容量9とリセット容
量10は並列接続され、電荷のリセットが行われると同
時に、並列接続された合成容量(32c)と容量アレイ
D/A変換部の総容量(31c)との比によってSC増
幅される。
上述したD/A変換器の出力ホールド回路では、5ビツ
トのシグナルコードの出力をX(=0.1.・・・、3
1)とすると、D/A変換された出力電圧の幅は次式で
表される。
すなわち、POL=Hの時、 AV(+) = X IVREF(−) −VREF(
+) ) / 32AV(−) = X 1VREF(
+) −VREF(−) ) / 32となる。また、
POL=Lの時、 AV(+) = X −IVREF(+) −VREF
(−) ) / 32AV(−) = X ・IVRE
F(−) −VREF(+) ) / 32となる。
要するに、従来のD/A変換器においては、容量アレイ
の総容量と、演算増幅器のフィードバック容量との比で
SC反転増幅器を構成し、出力ホールド回路としている
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来の全平衡型D/A変換器における出力ホー
ルド回路は、セットリングサイクルの開始時にホールド
容量とリセット容量の逆極性電荷の並列接続による打ち
消しという形でリセットが行われるため、ラッシュ電流
が並列接続されたコンデンサループ中を流れる。従って
、アナログ出力振幅が大きくなるにつれて、この影響が
ノイズとして出力に顕著にあられれ、集積回路に適しな
いという欠点がある。
本発明の目的は、かかるホールド容量とリセット容量の
並列逆極性接続により生じるラッシュ電流を減少させ、
もって累積回路に適するD/A変換器を提供することに
ある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のD/A変換器は、平衡出力型演算増幅器の仮想
接地点に一端を接続した入力容量の他端に容量アレイ回
路の電荷加算ノードを接続し、前記演算増幅器の仮想接
地点および正転出力端子間に接続されたホールド容量と
、前記演算増幅器の仮想接地点および正転出力端子に接
続され1、且つホールド時にスイッチにより前記ホール
ド容量に並列接続されるリセット容量とを備え、前記ホ
ールド容量および前記リセット容量の和と、前記入力容
量との比で出力ホールド回路のゲインを設定するように
構成される。
〔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図は本発明の第一の実施例を示すD/A変換器の回
蹄図である。
第1図に示すように、本実施例は前述した第3図の従来
例の回路と同様に重なりのない2相クロツクφ1とφ2
で動作する。その回路構成は5ビツトのシグナル・コー
ドのラッチ出力1と、ラッチ出力1をφ1=H(セット
リングサイクル)の期間だけ出力を許可するNAND回
路2と、NAND回路2の出力がHならば容量列の下部
電極を基準電圧VREF+側にスイッチし且つNAND
回路2の出力がLならば容量列の下部電極をVREF−
側にスイッチする正極性容量アレイD/A変換部3と、
NAND回路2の出力がHならば容量列の下部電極をV
REF−側にスイッチし且つNAND回路2の出力がL
ならばVREF+側にスイッチする負極性容量アレイD
/A変換部4と、符合ビットによって正極性および負極
性の容量アレイD/A変換部3,4の加算ノードと後述
する2つの中間容量端子との切り替えを行うクロススイ
ッチ5と、容量アレイD/A変換部3,4の加算ノード
と後述する演算増幅器の仮想接地ノードとの間におかれ
る中間容量6と、クロックφ2=H(ホールドサイクル
)において中間容量6を放電させる放電スイッチ7と、
ホールドサイクルにおいて演算増幅器の仮想接地および
中間容量6を切り放すスイッチ8と、ホールドサイクル
において出力電圧を保持するためのホールド容量9と、
このホールド容量9とは逆極性の電荷を保持するリセッ
ト容量10と、ホールドサイクルおよびセットリングサ
イクル間の遷移時にリセット容量10の端子極性の切り
替えを行う極性切替スイッチ11と、差動出力演算増幅
器12とを有している。
かかるD/A変換器において、まずクロックφ2=H(
ホールドサイクル)のとき、容量アレイD/A変換部3
,4の下部電極接続がリセット状態になり、中間容量は
両端がアナログGNDに接続される。このとき、スイッ
チ8は開放状態になり、極性切替スイッチ11は逆極性
側に接続されるため、リセット容量10にはホールド容
量9と逆極性の電荷が蓄積される。
次に、クロックφ1=H(セットリングサイクル)にお
いては、NAND回路2が出力許可状態になり、ラッチ
出力1に応じて正極性および負極性容量アレイD/A変
換部3,4の下部電極スイチ接続を切替える。また、符
合ビットに応じてクロススイッチ5が切替わり、正符合
の時に順接属、負符合の時にクロス接続となる。更に、
スイッチ8は接続状態になり、また極性切替スイッチ1
1は順極性側に接続されるため、ホールド容量9とリセ
ット容量10は並列接続され、電荷のリセットが行われ
ると同時に、並列接続された合成容量と中間容量6との
比によってSC増幅される。
すなわち、D/A変換器において、5ビツトのシグナル
コードの出力1をX(=0.1.・・・、31)とする
と、D/A変換出力の電圧幅は次式で表わされる。
POU=Hの時、 AV(+) −XH(VREF(−) −VREF(+
) ) /2K(H+31)AV(−) = XH(V
REF(+) −VREF(−) ) /2K(H+3
1)となる。また、POL=Lの時、 AV(+) = XH(VREF(+) −VREF(
−) −) /2K(H+31)AV(−) = XH
(VREF(−) −VREF(+) ) /2K(H
+31)となる。
要するに、本実施例は容量アレイの加算ノード出力を、
他端子を仮想接地された中間容量端子で受け、この中間
容量と演算増幅器のフィードバック容量との間でSC反
転増幅器を構成し出力ホールド回路とすることにより、
フィードバック容量の容量値を容量アレイの総容量に比
べて比較的小さく設定することができ、リセット時のラ
ッシュ電流を抑えている。
第2図は本発明の第二の実施例を示すD/A変換器の回
路図である。
第2図に示すように、本実施例は前述した第一の実施例
の回路を、全差動構成から片側シングル構成に変換した
回路であり、5ビツトの2の補数形式シグナル・コード
のラッチ出力1が供給される。本実施例においても、中
間容量6を導入することにより、出力ホールド回路14
で発生するラッシュ電流を減らすことができる。尚、そ
の他の回路構成およびその動作については、前述した第
一の実施例と同様であるので、ここでの説明は省略する
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は全差動出力ホールド回路
の入力接点を仮想接地点ではなく他端を仮想接地した中
間容量の一端子とすることにより、中間容量(HC)と
ホールド容量、リセット容量の合成容量(2KC)との
比によりゲインを決定できるようになり、容量アレイD
/A変換部の総容量とは独立してホールド容量およびリ
セット容量を自在に小さく設定できる。
例えば、K=3、H=4と設定すると、従来例と同じ出
力電圧幅を得ることができる。この設定において、ホー
ルド容量とリセット容量は3cとなるため、ホールド容
量とリセット容量の並列逆極性接続により発生していた
ラッシュ電流は、従来例に比べて3/16に減少する。
従って、本発明のD/A変換器はラッチ電流を減少させ
、デジタル・アナログ混在集積回路化に適合させること
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変換器の回
路図、第2図は本発明の第二の実施例を示すD/A変換
器の回路図、第3図は従来の一例を示すD/A変換器の
回路図である。 1・・・シグナル・コードラッチ出力、2・・・NAN
D回路、3・・・正極性容量アレイD/A変換部、4・
・・負極性容量アレイD/A変換部、5・・・クロスス
イッチ、6・・・中間容量、7・・・放電スイッチ、8
・・・結合スイッチ、9・・・ホールド容量、1o・・
・リセット容量、11・・・極性切替スイッチ、12・
・・差動出力演算増幅器、13・・・容量アレイD/A
変換部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、平衡出力型演算増幅器の仮想接地点に一端を接続し
    た入力容量の他端に容量アレイ回路の電荷加算ノードを
    接続し、前記演算増幅器の仮想接地点および正転出力端
    子間に接続されたホールド容量と、前記演算増幅器の仮
    想接地点および正転出力端子に接続され、且つホールド
    時にスイッチにより前記ホールド容量に並列接続される
    リセット容量とを備え、前記ホールド容量および前記リ
    セット容量の和と、前記入力容量との比で出力ホールド
    回路のゲインを設定することを特徴とするD/A変換器
    。 2、リセット時の容量下部電極電圧をアナログGNDに
    した正極性および負極性の容量アレイD/A変換部と、
    演算増幅器と、前記容量アレイD/A変換部の加算ノー
    ド出力および前記演算増幅器の仮想接地点間に接地され
    た中間容量と、ホールドサイクルのとき前記中間容量を
    放電させるスイッチと、前記ホールドサイクルのとき前
    記演算増幅器の仮想接地および前記中間容量を切り放す
    スイッチと、前記ホールドサイクルのときD/A変換出
    力の電圧を保持するホールド容量と、前記ホールド容量
    とは逆極性の電荷を保持するリセット容量と、前記ホー
    ルドサイクルおよびセットリングサイクル間の遷移時に
    前記リセット容量の端子極性の切り替えを行う切替スイ
    ッチとを有することを特徴とするD/A変換器。 3、前記容量アレイD/A変換部と前記中間容量とは片
    側シングル構成としたことを特徴とする請求項1記載の
    D/A変換器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008026481A1 (en) * 2006-08-31 2008-03-06 Mitsumi Electric Co., Ltd. Analog-to-digital converter apparatus

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