JPS5847328A - D/a変換器 - Google Patents

D/a変換器

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JPS5847328A
JPS5847328A JP14584681A JP14584681A JPS5847328A JP S5847328 A JPS5847328 A JP S5847328A JP 14584681 A JP14584681 A JP 14584681A JP 14584681 A JP14584681 A JP 14584681A JP S5847328 A JPS5847328 A JP S5847328A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
capacitor
charge
input signal
digital input
switch
Prior art date
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Pending
Application number
JP14584681A
Other languages
English (en)
Inventor
Juichi Yoneyama
米山 寿一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toko Inc
Original Assignee
Toko Inc
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Publication date
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Publication of JPS5847328A publication Critical patent/JPS5847328A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/66Digital/analogue converters

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (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】 本発明はディジタル・アナログ変換f!(以下、 D/
A変換器と称す。)く関し、殊に電荷分配、電荷転送を
利用したD/A@喚器の処II虜にの懺善に係る。
第1図は斯種のD/A変換器の従来例でちる。
斯るD/A変換′器は機能で大別すると、電荷分配回路
1と電荷伝送回路2から5吠されている。
電荷分配回路1は略等しい容量をもつコンデ/すC,、
C電とスイッチS1.S、、S、 及び基準電圧v3か
ら形成され、電荷分配を行う機能を具え、電荷伝送回路
2は積分用コンデンサC,と演算増幅器3からなる積分
器5、スイッチS、、S4゜S、及びコンデンサC3か
ら形成され電荷転送を行う機能を臭えている。コンデン
サC鵞とスイッチ8.は両者の機能に関わる。スイッチ
8.〜S。
はM08トランジスタ等の半導体装置から形成され、コ
ンデンサC3,σ3.C8はMO8キャパシタ、喝いは
拡散コンデンサ等から形成される・それでは第1図のD
/A変換器の動作について、電荷分配機能から説明する
・コンデンサaI 、C,。
Csの充電電荷をスイッチS、、Ss 、S、を閉じる
ことkよって放電した後、スイッチSt  I 5It
8@をQllスイッチS、を閉じる。コンデンサC3に
基準電圧vllが印加され、コンデンサC1の充電々荷
Q1はC1,V、となる。このときのコンデンサC3の
充電々圧はvlに等しい、ここで、スイッチS、を閉じ
るとコンデンサC3の電荷Q。
がコンデ/す(31に分配され電荷Q′、が充電される
。電荷分配後の電荷の総量は一定に保たれる。
qJ1ツて、スイッチS3を閉じる前の全電荷(Q。
+Q* −Vm  ・OB +O−C,) とxイF’
s。
を閉じて分配した後の全電荷(Q’t + Q’* −
v□” Cs +VB” Cm )!1等シ< 7’J
:6@ 57f’ 79 C**C8の充電々圧はV、
 、 37.、の関係にある。よって、分配された後の
コンダンtC,,0,f)充電々圧は8す。y 、とな
るφまた、コンデンサc、。
C1の容量は等しいので充電々圧V、、 、 V、、は
+vlk等しい。次に、スイッチS$を閉じコンダンt
C1の充電々荷Q/、を放電する。このとき、コンデン
サC1の充電々圧V□は+YaVc等しく、コンデンサ
C1の電荷Q/、は放電されるのでQ ’、x Qとな
る。そして、再びスイッチS、を閉じコンデンサC8の
電荷Q/、をコンデ/すC1に分配すると、コンデンサ
C3の充電々圧は+−となる。再び。
コンデンサC1の充電々荷を放電してコンデンサC3の
充電々荷をコンデンサCmに分配するとコンデンサC3
の充電々圧は17m J:、”・なる。
このように、コンデンサC,)Ic充電した後、コンデ
ンサC1の電荷をコンデンサCm v−分配し、次にコ
ンデンfC寓の充電々荷を放電し再びコンデンサC8の
電荷をコンデンサC8に分配する操作を繰す返し【行う
・このような操作を繰抄返すことによ抄、コンデンサC
3の充電々圧v、、は−5,v。
に等しくなり、2の絡乗べきに重み付ゆされた電玉が得
られる。
次k、電荷転送機能について説明する。
まず、積分用コンデンサC1の電荷をスイッチSlを閉
じるととにより放電させる。、このときの、積分器5の
出力電圧V、は0ボルトになる。さて。
コンデンーta、IIC充電々荷Q、が蓄積され、この
と亀の充電々圧をvo2とする。こむでスイッチS4を
閉じると、コンデンサC1の電圧は0ポルトになり、コ
ンデンサC1の充電々荷Q、はコンデ/すC,に転送さ
れる。コンデンサC1の電1y Q sはQs ” O
n ・vcs (vcs ”ンデンサC1の充電々圧)
となる。また、コンデンサC8の電荷q!とコンデンサ
C,の電荷q、は等しいので次式のようKなる。
Qa−Cm ・vcs = Qm  −Cm ・vcs
となる。このようにしてコンデンサC8の電荷q−を放
電した後にスイッチ54t−4い【再びコンデンサC,
に充電々王1′c、を印加し充電した後、コンデンサC
1の電荷をコンデンサC,Vc再び転送を行う、このと
きの積分器5の出力電EEv、は次式のようになる。
CI     Ox  。
V、ツー(,4゜十−屯−Lm ) この動作を壕り返すと、 となる。コンデンサC,,C,の容量を等しいとす;6
&、v、=−(v。* + vc m + V:、+・
・・・・・)となる。
上述のようなl荷分配と電荷蟻送を組み合せてD / 
A Q換器を構成している。
さて、次+C4ビットのデジタル信号(1010)をア
ナ四グ賓換する場合について説明する〇先ず、スイッチ
s、、s、’、s、を閉じてコンデンサC,,C,,C
,の充電々荷を放電した後。
スイッチS、、S、、S、を開き、そして、スイッチS
1を閉じてコンデンサC8に充電し、次に。
スイッチS1を開き、且つスイッチS!を閉じて、コン
デンサCIの電荷をコンダン−90,に電荷分配を行う
・このときのコンデンサC3の充電々圧\ voは+v鳳となる。ここでデジタル1号の最上位桁2
@(MEIB )が「1」であるので、スイッチS4を
閉じコンデンサC3に電荷を転送する。積分器5の出力
V・は−+v1となる。この出力はデジタル信号の(1
000) K対応した出力電圧である・次に、電荷分配
回路1を再び作動させてプンデンナC電の充電々圧ve
tを+v1とする。そして、デジタル信号のM2Rの次
の桁21が「O」であるので、コンデンサC8の電荷を
蟻送させず1.スイッチS1を閉じコンデ/すC電の電
荷を放電させる。
積分器5の出力電圧v0は−+v、に保たれた状態にあ
る。更に電荷分配を行うとコンデンサC鵞の充電々王v
0は+V、とな抄、デジタル入力信号の2鵞桁が1であ
るので電荷転送を行う、積分器5の出力v0は次式のよ
うな式で示される。
■、冨−+”1m  +’lツー÷v−下位桁の操作に
移る。デジタル入力信号の最下位桁2 ”  (L8 
B ) ハr OJ テロ ルノ”t’ ” yテy 
t Cmの電荷は放電される。従って、デジタル入力信
号(1010)のデジタル入力信号に対応したアナ四グ
出力は−十v1となる。
上述のように、電荷分配、電荷転送に゛よるD/A変換
器は、簡琳な回路でD/A変換器を構成することが可能
でちる反面、NビットのD/A変換にあっては、N回の
電荷分配と電荷転送或いは放電操作を行わねシならない
ので、高精度のD/A変換器を得ようとする場合は、変
換速度が遅くなる欠点がある。
本発明は上述の欠点Kl!みなされたものであって、本
発明のD/A変換器の目的は、変換処理時間を短績する
)Cある。
本発明のD/A変換器はNビットのデジタル入力信号を
幾つかに分割して、変換処理するもので分割されたビッ
ト群に対応して夫々電荷分配回路が形成され、各電荷分
配回路が並列に接続されて成され、各電荷分配回路を形
成するコンデンサの容量はビット群毎に互いに重み付け
されており、この重み付ゆKよって各ビット群は同時に
各ビット群のデジタル入力信号に応じ電荷分配、転送、
放電を行うことが可能とな抄、Nビットのデジタル入力
信号を同時に処理して、積分器の積分用コンデンサに電
荷分配回路から電荷を重畳してNビットのデジタル入力
信号を得るものでちる。このように、本発明のD/A変
換器は、任意のビット群毎に分けた幾つかの電荷分配回
路と一個の積分器を具え、゛各電荷分配回路毎1cコン
デンサの容量が重み付ゆされて層る点に4f=徴を有し
ている〇それでは、デジタル入力信号が8ビツトの場合
のD/A変換器について第2図に基き説明する。
第2図の実施例は8ビツトのデジタル入力信号を4ビツ
ト毎に分割して処理する場合の例であって、二つの電荷
分配回路11.12を形成している。いま仮にrlof
QloolJのデジタル入力信号の処理について考える
と、11は上位ビット(1010)を処理する電荷分配
回路であり、12は下位ビットの(1001)を処理す
る電荷分配回路である。1Sは電荷転送回路である。第
2図のD/A変換器は、基準電圧源v3を共有し、且つ
、各電荷転送回路11.12が夫々スイッチ81418
1、の他端が共通接続されて、演算増幅器140反蟻入
力端子(−)K接続されている。スイッチ群S。−!3
14  + S16〜S1.と=ンデンサ群(C□。
C1m )(C14,Cts ) ノ*sit第1 図
(OD / A を換器と同様である@ さて、第2rigJのD/A変換器のコンデンサC11
9C1t e C1@は等しい容量Cを備えている。ま
た、コンデンサC141C1lは4ビツト毎に分割され
ているので容量t CIc等しくなされている。このよ
2+″ う忙、電荷分配回路11.12のコンデンサは電荷分配
回路11のコンデンサ容量が1に対し電荷分配回路12
のコンデンサ容量・がまの重み付げがなされている。
まず、スイッチS。I SII I 5III st*
 # S18を閉じ;ンデ/すC1! t Cl1l 
elmの電荷を放電し、コンデンサ011$C14に基
準電圧V、を供給し、コンデンサC1l + C34に
充電する。充電A荷はv富に等しいOそして・エイ2チ
8119Sl?を閉じ1yデ′f C11= C14”
充電k 荷v* t コアf yすclt s Cts
K電荷分配する・そのときのコンデンサass s C
1mの充電々圧は+v1である。上位ビット群(101
0)と下位ビット群(’ 001 )との夫々のMOB
は「1」であるので、スイッチ8141 SIsを閉じ
てコンデンサCtsにコンデンサCl1j # C1B
の電荷を転送する。このときの転送される全電荷は+V
、・C++v1・JrCであるので出力′電圧V、は次
式のようである。
7、x−(−)Vm+−v*> x−、−7,トナb、
社 この出力V、はディジタル信号(10001000)に
対応した出力である。
次に、コンデンサC11C14の充電々圧+V、をスイ
ッチSs* # Jtを閉じることによし、コンデンサ
CIt# C11に電荷分配をする。そのときのコンデ
ンサ011eC1−の充電々圧は+V、となる。そして
、上位ビット詳と下位ビット群のMsBの次のビットは
夫々「0」であるので、スイッチs@畠e 81Mを閉
じてコンデンサC11#C1lの充電★荷を放電する。
そして次の電荷分配操作に入る。上位ビット−のディジ
タル信号は「1」であり、下位ビット群の0ディジタル
信号はrOJである・従りて、コンデンサC1*ICl
5の充電^圧は+V、とな抄、コンデンサ01mの電荷
はスイッチ814を閉じることkより、コンデンサC1
1lc転送し、ボンデ/すC饅の電荷はスイッチ5al
lを閉じて放電させる・このときの出力電圧V、は、次
のようkなる。
し巨)FVm −+v* ” −tie ’この出力は
ディジタ化−人力信号(101010DD)の出力に等
しいアナログ出力である。そして、上位ビット瑯と下位
ビット群の最後のビッシ操作に入る。
コンデンサ01110$4°の充電電圧+V、はコンデ
ンサCIt * Ctlに電荷分配すルトコ7f 79
 Csweetsの充電々圧は弄V、となる。上位ビV
)群は「0」。
下位ビット群は「1jであるのでコンデンサaSSの電
荷は放電され、コンデンサCIIの電荷はスイッチS、
・を閉じることKよってコンデンサ00に転送される・
このときの出力電圧v0は次式のようになる。
” −−景’ −J’c 、l’6”R= ”jj’6
 ”Rこのアナ目グ出力がディジタル入力信号(101
01001)  に対応した出力である。このようKし
てディジタル入力信号をアナログ出力に変換することが
可能となる。
尚1本発明の実施例として8ピツトのD/A変換11に
:ついて説明したが、この場合は2分割してD/ム変換
する方法が示されているが、8ピツト以上のディジタル
入力信号をD/A賓換する場合は、3分割甫いは4分割
するととくよって変換サイクルを短縮することが可能と
なる。従って、従来の変換方法に対し、処理時間が高速
なものとなり、極めて効果的なり/A変換器を撮供でき
る・
【図面の簡単な説明】
tJ/E1図は従来のD/A変換器の回路図であり、第
2図は本発明に係るD/A変換器の回路図である。 1.11.12:電荷分配回路 2.131電荷転送回路 3.14s積分器 特許出頭式 東光株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ディジタル入力信号に応じスイッチを操作しコンデンサ
    の電荷を再分配、転送、唆いは放電を繰り返してディジ
    タル人力信号をアナ欝グ変換するD/A変換器に於て、
    魯ビットのディジタル人力信号を任意に分割し【少なく
    とも二組以上のアナログ変換する各手段を具え、前記各
    手段の電荷分配されるコンデンサの容量に各手段毎に重
    み付けしたことを特徴とするD/A変換器。
JP14584681A 1981-09-16 1981-09-16 D/a変換器 Pending JPS5847328A (ja)

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