JPH05268093A - ディジタル・アナログ変換装置 - Google Patents

ディジタル・アナログ変換装置

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JPH05268093A
JPH05268093A JP6291692A JP6291692A JPH05268093A JP H05268093 A JPH05268093 A JP H05268093A JP 6291692 A JP6291692 A JP 6291692A JP 6291692 A JP6291692 A JP 6291692A JP H05268093 A JPH05268093 A JP H05268093A
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JP
Japan
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digital
dac
resistance
voltage
analog converter
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Pending
Application number
JP6291692A
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English (en)
Inventor
Yoichi Akashi
洋一 明石
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】低精度のDAC部を組合わせて疑似的に高精度
化するとともに、面積の小さい且つ消費電流も少なくて
済むDAC装置を提供することにある。 【構成】基準電圧VRと接地間に縦列接続した第1の抵
抗ラダーの内偶数個目の抵抗接点電圧および奇数個目の
抵抗接点電圧をそれぞれ出力する低精度のDAC部1お
よび2を有する。しかも、これらDAC部1,2の出力
間に縦列接続した第2の抵抗ラダーの抵抗接点の電圧を
低精度のDAC部3で出力する。これらDAC部1〜3
を制御回路により制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体基板上に集積され
たディジタル・アナログ変換装置に関し、特にVCXO
制御用のディジタル・アナログ変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のディジタル・アナログ変換装置
(以下、DAC装置と称す)、特に抵抗ラダー型高分解
能のDAC装置は、上位ビットを入力して変換する第1
のDAC部と、下位ビットを入力して変換する第2のD
AC部とを有し、これらの出力を演算増幅器で加算する
ことにより、アナログ出力電圧を得ている。かかるDA
C装置で単調増加性を保証するためには、第1のDAC
部の精度が上位ビットの精度ではなく、全ビットの最下
位ビットの1/2以下の誤差を要求されている。すなわ
ち、第1のDAC部は分解能に対して高精度が要求され
る。この対策としては、第2のDAC部のフルスケール
電圧を変化させたり、あるいは第2のDAC部に冗長ビ
ットを設け、PROMに補償データを書き込むことによ
り、高精度を得ている。
【0003】図4はかかる従来の一例を説明するための
高精度DAC装置における変換部の構成図である。図4
に示すように、従来のDAC装置は基準電圧端子VRと
接地電位端子の間に(28 −1)個の抵抗RC1〜RC
255および24 個の抵抗RD0〜RD15を直列に接
続した抵抗ラダーを有し、この抵抗ラダーにマスタデコ
ーダ15およびスレーブデコーダ16を接続している。
しかも、これらのデコーダ15,16で選択した接点電
圧を演算増幅器18や抵抗からなる加算回路17で加算
することにより出力する。ここで、各抵抗の精度は、 15×RD 〈 RC 〈 17×RD を満足しなければ、単調増加性を保証できない。従っ
て、抵抗RDをユニット抵抗とした場合、2(8+4) =4
096個のユニット抵抗を接続する必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のDAC
装置は、ラダー抵抗の精度を上げるため大きな寸法の単
位抵抗を分解能の数だけ並べ、しかも比較的大きな電流
を流す必要がある。このため、分解能を上げるためには
面積が大きくなり、消費電流も大きくなるという欠点が
ある。
【0005】本発明の目的は、かかる分解能の高精度化
とともに、面積の小さい且つ消費電流も少なくて済むD
AC装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のDAC装置は、
基準電圧端子と接地電位端子間に縦列接続する2n 個の
第1の抵抗ラダーの内偶数個目の抵抗接点の電圧を出力
する第1のディジタル・アナログ変換部と、前記第1の
抵抗ラダーの内奇数個目の抵抗接点の電圧を出力する第
2のディジタル・アナログ変換部と、前記第1および第
2のディジタル・アナログ変換部の出力間に縦列接続す
る2i 個の第2の抵抗ラダーの抵抗接点の電圧を出力す
る第3のディジタル・アナログ変換部と、nビットのデ
ィジタルデータを入力することにより(n+i)ビット
の制御データを作成して前記第1乃至第3のディジタル
・アナログ変換部へ出力する制御回路とを有して構成さ
れる。
【0007】
【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。図1は本発明の一実施例を説明するための
DAC装置における変換部の構成図である。図1に示す
ように、本実施例は基準電圧端子VRと接地電位端子と
の間に28 個の抵抗RA0〜RA255を直接接続した
抵抗ラダーを有し、これを共通に使用する。この抵抗ラ
ダーの偶数個目の抵抗接点の電圧を第1のDAC部1で
変換し、同じ抵抗ラダーの奇数個目の抵抗接点の電圧を
第2のDAC部2で変換する。これら第1および第2の
DAC部1,2はそれぞれデコーダ4,演算増幅器5
と、デコーダ6,演算増幅器7とを有する。また、第1
および第2のDAC部1,2の出力間には、24 個の抵
抗RB0〜RB15を直列接続した抵抗ラダーを有し、
抵抗接点の電圧をデコーダ8,演算増幅器9を介して変
換する第3のDAC部3を有する。これら第1〜第3の
DAC部1〜3は抵抗ラダーの接点の内1つをデコーダ
4,6,8で選択し、演算増幅器5,7,9で出力す
る。以下に説明するように、第1〜第3のDAC部1〜
3自体は低精度であるが、これらを組合わせることによ
り高精度化する。
【0008】図2は図1に示す変換部を制御する制御回
路のブロック図である。図2に示すように、この制御回
路10は前述した3つのデコーダ4,6,8を制御する
回路であり、CPU11と、ラッチ12,13とカウン
タ14とを含んでいる。8ビットの入力データはDAT
A端子からCPU11に与えられ、ラッチ12又は13
の一方のデータを書き換える。このとき、ラッチ12,
13のどちらが大きいかをCPU11で判定し、その結
果によりクロックφを計数する4ビットのアップ・ダウ
ン・カウンタ14の計数を開始させる。次に、ラッチ1
2,13及びカウンタ14の出力は第1〜第3のDAC
部1〜3中のデコーダ4,6,8に入力される。かかる
カウンタ14が4ビットの計数を終了した時点での分解
能は8ビットであるものの、計数中の変化は、最大12
ビットの分解能を持ち、疑似的に分解能を向上させるこ
とができる。
【0009】ここで、デコーダ4は偶数を選択し、デコ
ーダ6は奇数を選択するように接続されているため、入
力データ8ビット中最下位ビットはラッチ12,13の
どちらを書き換えるかの選択ビットに使用され、上位7
ビットのみが送出される。また、ラッチ12,13のデ
ータを比較し、さらに前回のデータからの増減により、
カウンタ14のアップカウントあるいはダウンカウント
を決定する。すなわち、ラッチ12のデータが大で前回
から増加の場合と、ラッチ12のデータが小で前回から
減少の場合はアップ・カウントとなり、またラッチ12
のデータが小で前回から増加の場合とラッチ12のデー
タが大で前回から減少の場合はダウン・カウントとな
る。特に、前回のと同じときはカウント14のクロック
φを禁止する。
【0010】図3は図1および図2における各部の動作
タイミング図である。図3に示すように、第3のDAC
部3の出力cは第1のDAC部1の出力a及び第2のD
AC部2の出力bの間を16段階に変化するが、図では
簡単にするために4段階のみを示す。例えば、前回との
変化が3H以上のときはすばやく応答し、変化が2H以
下のときは8ビットの分解能内に誤差がおさまってい
る。
【0011】本実施例のDAC装置は変化の過程では1
2ビット精度で変化し、安定時は8ビット精度となるた
め、低速で且つ急激な変化を嫌う用途に使用する。特
に、VCXO制御では、DAC出力の変化で出力周波数
が飛ぶため、時定数の大きなローパス・フィルタを付け
たり、高分解能のDAC装置を使用するが、本実施例を
用いると、容易に実現が可能となる。例えば、4Vフル
スケールで8ビットの場合、1LSB当り約16mV変
化し、VCXOの周波数が10MHz,感度10ppm
/Vとすると、1.6Hz変化することになる。これに
対し、本実施例のDAC装置により、疑似12ビットと
すれば、変化はDAC装置の出力が1mV,VCXOの
出力周波数が0.1Hzずつ変化することになる。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のDAC装
置は第1及び第2のDAC部の出力電圧を2つの基準電
圧とする第3のDAC部を設け、8bit精度の抵抗ラ
ダーと4bit精度の抵抗ラダーを組合せることによ
り、疑似的に12bitまでの分解能を得られるという
効果がある。しかも、各抵抗ラダーの精度が低いにもか
かわらず、原理的に12bitの単調増加性を保証する
ことができるという効果がある。さらに、第1の抵抗ラ
ダーと第2の抵抗ラダーは演算増幅器により分離されて
いるため、その抵抗値及び電流は無関係であり、設計の
自由度が上るという効果がある。また、常に同じ演算増
幅器を使用するため、ゲインやオフセットは誤差に影響
しない。従って、低精度の抵抗ラダーや演算増幅器を使
ったDAC部を組合せることにより、集積化に適した高
精度のDAC装置を実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を説明するためのDAC装置
における変換部の模式図である。
【図2】図1に示す変換部を制御する制御回路のブロッ
ク図である。
【図3】図1および図2における各部の動作タイミング
図である。
【図4】従来の一例を示すDAC装置における変換部の
構成図である。
【符号の説明】
1 第1のDAC部 2 第2のDAC部 3 第3のDAC部 4,6,8 デコーダ 5,7,9 演算増幅器 10 制御回路 11 CPU 12,13 ラッチ 14 カウンタ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基準電圧端子と接地電位端子間に縦列接
    続する2n 個の第1の抵抗ラダーの内偶数個目の抵抗接
    点の電圧を出力する第1のディジタル・アナログ変換部
    と、前記第1の抵抗ラダーの内奇数個目の抵抗接点の電
    圧を出力する第2のディジタル・アナログ変換部と、前
    記第1および第2のディジタル・アナログ変換部の出力
    間に縦列接続する2i 個の第2の抵抗ラダーの抵抗接点
    の電圧を出力する第3のディジタル・アナログ変換部
    と、nビットのディジタルデータを入力することにより
    (n+i)ビットの制御データを作成して前記第1乃至
    第3のディジタル・アナログ変換部へ出力する制御回路
    とを有することを特徴とするディジタル・アナログ変換
    装置。
  2. 【請求項2】 前記第1乃至第3のディジタル・アナロ
    グ変換部は、それぞれデコーダおよび演算増幅器を含む
    請求項1記載のディジタル・アナログ変換装置。
  3. 【請求項3】 前記制御回路は、入力nビットにより前
    記第1あるいは第2のディジタル・アナログ変換部のど
    ちらか一方を変化させ、前記第1および第2のディジタ
    ル・アナログ変換部の出力の変化分を時間と共に変化さ
    せるiビットのデータを自動発生する請求項1記載のデ
    ィジタル・アナログ変換装置。
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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19981201