JPH04343259A - Da変換器 - Google Patents

Da変換器

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JPH04343259A
JPH04343259A JP3115117A JP11511791A JPH04343259A JP H04343259 A JPH04343259 A JP H04343259A JP 3115117 A JP3115117 A JP 3115117A JP 11511791 A JP11511791 A JP 11511791A JP H04343259 A JPH04343259 A JP H04343259A
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/06—Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters
    • H03M1/0617—Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters characterised by the use of methods or means not specific to a particular type of detrimental influence
    • H03M1/0634—Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters characterised by the use of methods or means not specific to a particular type of detrimental influence by averaging out the errors, e.g. using sliding scale
    • H03M1/0643—Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters characterised by the use of methods or means not specific to a particular type of detrimental influence by averaging out the errors, e.g. using sliding scale in the spatial domain
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    • H—ELECTRICITY
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    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
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    • H03M1/74—Simultaneous conversion
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はDA変換精度を高めた
複数のDA変換部から成るDA変換器に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は、図6に示す従来のDA変換器を
構成する4つのDA変換部DA1〜DA4のうち、1つ
のDA変換部の内部構成を示した回路図である。同図に
示すように、DA変換部DA(DA1〜DA4)はスイ
ッチ部2及び抵抗部3から構成され、デコーダ部1の出
力に基づきアナログ出力VDAを出力する。デコーダ部
1はANDゲート11〜14、インバータ15及びNO
Rゲート16〜19から構成され、ANDゲート11〜
14それぞれの一方入力としてデジタル信号b0〜b3
を取り込み、他方入力としてデジタル制御信号CLを共
通に取り込む。また、NORゲート16〜19それぞれ
の一方入力としてANDゲート11〜14の出力を取り
込み、他方入力としてデジタル制御信号CUを共通に取
り込む。また、インバータ15はデジタル制御信号CU
を入力としている。そして、インバータ15、NORゲ
ート16〜19の出力がそれぞれスイッチ部2に付与さ
れる。
【0003】DA変換部DAのスイッチ部2は、基準電
圧VREF ,接地レベル間に介挿されたインバータ2
1〜25から構成される。インバータ21〜25は、直
列に接続されたPチャネルトランジスタQ1及びNチャ
ネルトランジスタQ2から構成され、それぞれ21〜2
5の入力として、デコーダ部1のインバータ15,NO
Rゲート16〜19の出力をそれぞれ取り込む。そして
、インバータ21〜25の出力が抵抗部3に付与される
。
【0004】DA変換部DAの抵抗部3は、抵抗値2R
(Rは基準抵抗値)の抵抗31〜35及び抵抗値Rの抵
抗36〜38から構成される。抵抗31〜35の一端は
それぞれスイッチ部2のインバータ21〜25の出力に
接続される。一方、抵抗31,32の他端は共通に接続
され、抵抗32,33の他端間、33,34の他端間及
び34,35の他端間にそれぞれ抵抗36、37及び3
8が介挿される。そして、抵抗35,38間の出力ノー
ドNVより得られる電位VDAが、デジタル信号b0〜
b3及びデジタル制御信号CL、CUに基づきDA変換
された電位となる。すなわち、デジタル制御信号CL及
びCUが共に0の場合、デジタル信号b0〜b3に関係
なくすべてのインバータ21〜25の出力は接地され、
テジタル制御信号CLが1でCUが0の場合、インバー
タ21の出力は接地され、各インバータ22〜25の出
力値はそれぞれデジタル信号b0〜b3のH,Lにより
決定する。また、デシタル制御信号CL及びCUが共に
1の場合、すべてのインバータ21〜25の出力がすべ
て基準電圧VREF となる。
【0005】各DA変換部DA1〜DA4における制御
信号CL、CUは、表1に示すように、デジタル信号の
上位ビットb4,b5により決定される信号である。し
たがって、デジタル信号b5〜b0に基づきDA変換部
DA1〜DA4はDA1,DA2,DA3,DA4の順
にフルスケールになる。
【0006】
【表1】
【0007】図7は、表1に示したデジタル制御信号b
5,b6をデコードしデジタル制御信号CL,CUを出
力するデコード回路の内部構成を示す回路図である。同
図に示すように、デコード回路はORゲート51とAN
Dゲート52とから構成され、ORゲート51及びAN
Dゲート52双方の一方入力,他方入力として、デジタ
ル信号b4,b5が取り込まれる。そして、ORゲート
51の出力が制御信号S1、デジタル信号b5がそのま
ま制御信号S2、ANDゲート52の出力が制御信号S
3となる。
【0008】これらの制御信号S1〜S3において、制
御信号S1をDA変換部DA1のデジタル制御信号CU
及びDA変換部DA2のデジタル制御信号CLとして付
与し、制御信号S2をDA変換部DA2のデジタル制御
信号CU及びDA変換部DA3のデジタル制御信号CL
として付与し、制御信号S3をDA変換部DA3のデジ
タル制御信号CU及びDA変換部DA4のデジタル制御
信号CLとして付与する。なお、DA変換部DA1のデ
ジタル制御信号CLは常に1であるため、DA変換部D
A1に接続される図5で示したデコード部1のANDゲ
ート11〜14を除去し、デジタル信号b0〜b3がそ
のままNORゲート16〜19に取り込まれるようにす
ることにより代用でき、DA変換部DA4のデジタル制
御信号CUは常に0であるため、DA変換部DA4に接
続されるデコード部1におけるインバータ15及びNO
Rゲート16〜19を除去し、インバータ15の代りに
接地レベルをインバータ21に付与し、NORゲート1
6〜19の代りにANDゲート11〜14の出力をそれ
ぞれ入力としたインバータを用いることにより代用でき
る。
【0009】上記構成のDA変換部DAの出力電圧VD
Aは以下の数1に示すように決定する。
【0010】
【数1】
【0011】なお、数1において、b00がインバータ
21の出力の1(H),0(L)を示し、b01はイン
バータ22の出力の1,0を示し、b1がインバータ2
3の出力の1,0を示し、b2がインバータ24の出力
の1,0を示し、b3がインバータ25の出力の1,0
を示す。
【0012】図6は図5で示したDA変換部DA1〜D
A4を4個並列に接続することにより形成されるDA変
換器の構成を示す説明図である。同図に示すように、デ
コーダ回路10はデジタル信号DDI(b5〜b0)を
取り込み、該デジタル信号DDIに基づきデコード処理
を行い、デコード信号D1〜D4をDA変換部DA1〜
DA4にそれぞれ出力する。なお、デコーダ回路10は
、図5で示したデコード部1及び図7で示したデコード
部を内部に含んだ回路である。
【0013】一方、各DA変換部DA1〜DA4は基準
電圧VREF 及び接地レベルを取り込み、それぞれデ
コーダ回路10のデコード出力D1〜D4に基づきDA
変換を行う。これらのDA変換部DA1〜DA4は、そ
れぞれの出力ノードNVを共通に接続することにより、
DA変換部DA1〜DA4の並列接続を実現している。 したがって、DA変換器のアナログ出力VAは、DA変
換部DA1〜DA4の出力抵抗がRで均一であると仮定
した場合、数2に示すように決定される。
【0014】
【数2】
【0015】なお、数2において、b001 〜b00
4 がDA変換部DA1〜DA4それぞれのインバータ
21の出力の1(H),0(L)を示し、b011 〜
b014 がDA変換部DA1〜DA4それぞれのイン
バータ22の出力の1,0を示し、b11 〜b14 
がDA変換部DA1〜DA4それぞれのインバータ23
の出力の1,0を示し、b21 〜b24 がDA変換
部DA1〜DA4それぞれのインバータ24の出力の1
,0を示し、b31 〜b34がDA変換部DA1〜D
A4それぞれのインバータ25の出力の1,0を示す。
【0016】図8は、図6で示したDA変換器における
各DA変換部DA1〜DA4の実際の半導体チップ上の
レイアウト構成を示す平面図である。同図に示すように
、DA変換部DA1〜DA4は一列に配置されている。
【0017】ところで、DA変換部DA1〜DA4は、
それぞれを全く同一形状のパターンで形成しても、半導
体チップ上の形成位置の違いにより、製造時における拡
散状態、露光状態、モールドパッケージ時の樹脂から受
ける応力、あるいはチップの温度に不均一性が生じる。 このため、DA変換部DA1〜DA4の素子特性が若干
不均一になり、その出力抵抗値R1〜R4が正確に基準
抵抗値Rとならず、バラツキが発生する。その結果、D
A変換器DA1〜DA4からなる図6で示したDA変換
器のアナログ出力VAは以下に示すようになる。
【0018】
【数3】
【0019】なお、数3において、X‖Y‖ZはX,Y
,Zの並列合成抵抗値を示しており、例えば、R2‖R
3‖R4はDA変換部DA2〜DA4の出力抵抗R2〜
R4の並列合成抵抗値を示す。
【0020】図6で示したDA変換器のDA変換精度を
調べるために、2のビットデータDDI(b5〜b0)
を、DA変換部DA1,DA2のアナログ出力がフルス
ケールに、DA変換部DA3、DA4のアナログ出力が
0になるように設定する。このとき、DA変換器のアナ
ログ出力VAとしての理想中間電位はVREF /2で
あるが、実際には数4に示すように、VREF /2か
らの中間誤差ΔVAが生じる。
【0021】
【数4】
【0022】各DA変換部DA1〜DA4間の素子特性
の変化量は、半導体チップ上におけるDA変換部DA1
〜DA4の位置と一次関数で表現可能な相関がある。つ
まり、仮にDA変換部DA1の出力抵抗値をRとすると
、DA変換部DA2の出力抵抗値はR(1+Δ(<<1
))、DA変換部DA3の出力抵抗値はR(1+2Δ)
、DA変換部DA2の出力抵抗値はR(1+3Δ)とな
り、@R1,@R2はそれぞれ、数5,数6で示すよう
になる。
【0023】
【数5】
【0024】
【数6】
【0025】その結果、中間誤差ΔVAは以下の数7で
示すようになる。
【0026】
【数7】
【0027】
【発明が解決しようとする課題】複数のDA変換部から
なる従来のDA変換器は以上のように構成されており、
半導体チップ上における各DA変換部の形成位置の違い
に基づく素子特性の不均一性により、DA変換器のアナ
ログ出力に誤差が生じてしまい、正確なDA変換を行え
ないという問題点があった。
【0028】この発明は上記問題点を解決するためにな
されたもので、正確にDA変換を行うことができる複数
のDA変換部からなるDA変換器を得ることを目的とす
る。
【0029】
【課題を解決するための手段】この発明にかかるDA変
換器は、デジタル信号に基づきそのアナログ出力が第1
,第2,第3,第4の順でフルスケールになる第1〜第
4のDA変換部を備え、前記第1〜第4のDA変換部に
より、前記デジタル信号をDA変換してアナログ信号を
出力しており、半導体チップ上において、前記第1のD
A変換部と前記第3のDA変換部とは第1の中心線に対
して線対象の位置に、前記第1のDA変換部と前記第4
のDA変換部とは前記第1の中心線と直交する第2の中
心線に対して線対象の位置に、前記第2のDA変換部と
前記第3のDA変換部とは前記第2の中心線に対して線
対象の位置に配置されている。
【0030】
【作用】この発明においては、半導体チップ上に、第1
のDA変換部と第3のDA変換部とは第1の中心線に対
して線対象の位置に、第1のDA変換部と第4のDA変
換部とは第1の中心線と直交する第2の中心線に対して
線対象の位置に、第2のDA変換部と第3のDA変換部
とは第2の中心線に対して線対象の位置に配置したため
、第1のDA変換部に対する第3及び第4のDA変換部
の位置関係と、第2のDA変換部に対する第3及び第4
のDA変換部の位置関係とは全く逆になる。
【0031】
【実施例】図1はこの発明の一実施例であるDA変換器
を構成する4つのDA変換部の半導体チップ上における
レイアウト構成を示す平面図である。同図に示すように
、DA変換器は4つのDA変換部DA1〜DA4から構
成される。なお、DA変換部DA1〜DA4はすべて、
図5で示した従来例のDA変換部と同構成の並列抵抗形
式である。
【0032】そして、各DA変換部DA1〜DA4は、
半導体チップ上において、DA変換部DA1とDA変換
部DA3とは第1の中心線L1に対して線対象の位置に
、DA変換部DA1とDA変換部DA4とは第1の中心
線とは直交した第2の中心線L2に対して線対象の位置
に、DA変換部DA2とDA変換部DA3とは第2の中
心線L2に対して線対象の位置になるように配置されて
いる。したがって、DA変換部DA2とDA変換部DA
4とは第1の中心線L1に対して線対象の位置にある。 以下、このようなDA変換部の配置を単に線対象配置と
いう場合がある。
【0033】図2は図1で示したDA変換器の回路構成
を示す回路図である。同図に示すように、デコーダ回路
10はデジタル信号DDIを取り込み、該デジタル信号
DDIに基づきデコード処理を行い、デコード信号D1
〜D4をDA変換部DA1〜DA4にそれぞれ出力する
。
【0034】一方、各DA変換部DA1〜DA4は基準
電圧VREF 及び接地レベルを取り込み、それぞれデ
コーダ回路10のデコード出力D1〜D4に基づきDA
変換を行う。これらのDA変換部DA1〜DA4は、そ
れぞれの出力ノードNVを共通に接続することにより、
DA変換部DA1〜DA4の並列接続を実現している。 なお、DA変換部DA1〜DA4は、従来同様、デジタ
ル信号DDIに基づきDA1,DA2,DA3,DA4
の順にフルスケールになる。
【0035】前述したように、各DA変換部DA1〜D
A4間の素子特性の変化量は、半導体チップ上における
DA変換部DA1〜DA4の位置と一次関数で表現可能
な相関がある。ここで、第1の中心線をy軸、第2の中
心線をx軸として考え、x方向の位置の違いに基づく微
小変化量をΔx(<<1)とし、y方向の位置の違いに
基づく微小変化量をΔy(<<1)とする。そして、仮
にDA変換部DA1の出力抵抗値R1をRとすると、D
A変換部DA3の出力抵抗値R3はR(1+Δx)、D
A変換部DA4の出力抵抗値R4はR(1+Δy)、D
A変換部DA2の出力抵抗値R2はR(1+Δx+Δy
)で示され、@R1,@R2はそれぞれ、数8,数9で
示すようになる。
【0036】
【数8】
【0037】
【数9】
【0038】その結果、中間誤差ΔVAは以下の数10
で示すように0となる。
【0039】
【数10】
【0040】つまり、半導体チップ上における各DA変
換部DA1〜DA4の形成位置の違いによる出力抵抗値
R1〜R4のバラツキが互いに相殺され、DA変換器の
アナログ出力VAに誤差が現れなくなる。
【0041】なお、DA変換部DA1〜DA4の配置に
おいて、その出力抵抗値にバラツキを生じさせる主要部
は各DA変換部DA1〜DA4の抵抗部3であるため、
最低限、各DA変換部DA1〜DA4の抵抗部3を線対
象配置すれば、DA変換器のアナログ出力VAに生じる
誤差を低減することができる。
【0042】加えて、各DA変換部DA1〜DA4の抵
抗部3を接近させて配置する方が、各DA変換部DA1
〜DA4個々の出力抵抗R1〜R4のバラツキが小さく
なる分、DA変換器のアナログ出力VAに生じる誤差を
軽減するのに効果的である。
【0043】なお、この実施例では、DA変換部DA1
〜DA4を図5で示したような並列抵抗形式で構成した
が、図3に示すように、直列抵抗形式で構成してもよい
。なお、図3において、61〜68は抵抗値Rの抵抗、
71はデジタル信号b0に基づきオン、オフするアナロ
グスイッチ、72は反転デジタル信号バーb0に基づき
オン、オフするアナログスイッチ、73はデジタル信号
b1に基づきオン、オフするアナログスイッチ、74は
反転デジタル信号バーb0に基づきオン、オフするアナ
ログスイッチ、75はデジタル信号b2に基づきオン、
オフするアナログスイッチ、76は反転デジタル信号バ
ーb0に基づきオン、オフするアナログスイッチである
。そして、抵抗61〜68により抵抗部81を、アナロ
グスイッチ71〜76によりスイッチ部82を形成する
。
【0044】このように構成することにより、DA変換
部DA′は、3ビットのデジタル信号b2〜b0(バー
b2〜バーb0)に基づき、アナログスイッチ71〜7
6がオン,オフしてVREF 〜0に変化するアナログ
信号VDA′を出力することにより、DA変換を行う。
【0045】図4は図3で示した直列抵抗形式のDA変
換部DA1′〜DA4′からなるDA変換器の回路構成
を示す説明図である。同図に示すように、各DA変換部
DA1′〜DA4′それぞれの抵抗部81が直列に接続
され、各DA変換部DA1′〜DA4′のスイッチ部8
2からのアナログ信号VDA′がそれぞれ、アナログス
イッチ92A,91A,92B,91Bに接続される。 そして、アナログスイッチ92A、91Aが共通にアナ
ログスイッチ94に接続され、アナログスイッチ92B
、91Bが共通にアナログスイッチ93に接続される。
【0046】アナログスイッチ91(91A,91B)
はデジタル信号b3に基づきオン、オフし、アナログス
イッチ92(92A,92B)は反転デジタル信号バー
b3に基づきオン、オフし、アナログスイッチ93はデ
ジタル信号b4に基づきオン、オフし、アナログスイッ
チ94は反転デジタル信号バーb4に基づきオン、オフ
する。そして、アナログスイッチ93及び94のうち、
オンしたアナログスイッチを介して得られる電圧がアナ
ログ信号VAとして出力される。
【0047】このように構成することにより、DA変換
部DA1′〜DA4′からなるDA変換器は、デジタル
信号b4,b3(バーb4,バーb3)に基づき、アナ
ログスイッチ92〜94がオン,オフし、デジタル信号
b2〜b0(バーb2〜バーb0)に基づき、各DA変
換部DA1′〜DA4′内のアナログスイッチ71〜7
6(図3参照)がオン,オフすることにより、VREF
 〜0に変化するアナログ信号VAを出力することによ
り、DA変換を行うことができる。
【0048】このとき、図示しないが、各DA変換部D
A1′〜DA4′を、図1で示したDA変換部DA1〜
DA4ように半導体チップ上において線対象配置するこ
とにより、そのアナログ信号VAに生じる誤差を最小限
に抑えることができる。
【0049】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
、半導体チップ上に、第1のDA変換部と第3のDA変
換部とは第1の中心線に対して線対象の位置に、第1の
DA変換部と第4のDA変換部とは第1の中心線と直交
する第2の中心線に対して線対象の位置に、第2のDA
変換部と第3のDA変換部とは第2の中心線に対して線
対象の位置に配置したため、第1のDA変換部に対する
第3及び第4のDA変換部の位置関係と、第2のDA変
換部に対する第3及び第4のDA変換部の位置関係とは
全く逆になるその結果、形成位置の違いにより生じる第
1〜第4のDA変換部の出力抵抗の誤差が互いに相殺さ
れ、最終的には正確なアナログ信号を出力することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例であるDA変換器における
DA変換部のレイアウト配置を示す平面図である。
【図2】図1で示したDA変換器の内部構成の詳細を示
す説明図である。
【図3】他のDA変換部を示す回路図である。
【図4】図3で示したDA変換部から構成されるDA変
換器の構成を示す説明図である。
【図5】従来のDA変換器におけるDA変換部の構成を
示す回路図である。
【図6】図5で示したDA変換部から成るDA変換器の
構成を示す説明図である。
【図7】従来のDA変換部に接続されるデコード部を示
す回路図である。
【図8】従来のDA変換器におけるDA変換部のレイア
ウト配置を示す平面図である。
【符号の説明】
DA1〜DA4  DA変換部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  デジタル信号に基づきそのアナログ出
    力が第1,第2,第3,第4の順でフルスケールになる
    第1〜第4のDA変換部を備え、前記第1〜第4のDA
    変換部により、前記デジタル信号をDA変換してアナロ
    グ信号を出力するDA変換器において、半導体チップ上
    に、前記第1のDA変換部と前記第3のDA変換部とは
    第1の中心線に対して線対象の位置に、前記第1のDA
    変換部と前記第4のDA変換部とは前記第1の中心線と
    直交する第2の中心線に対して線対象の位置に、前記第
    2のDA変換部と前記第3のDA変換部とは前記第2の
    中心線に対して線対象の位置に配置されたことを特徴と
    するDA変換器。
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