JPS594227A - デイジタル−アナログ変換器 - Google Patents

デイジタル−アナログ変換器

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Publication number
JPS594227A
JPS594227A JP11426382A JP11426382A JPS594227A JP S594227 A JPS594227 A JP S594227A JP 11426382 A JP11426382 A JP 11426382A JP 11426382 A JP11426382 A JP 11426382A JP S594227 A JPS594227 A JP S594227A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output terminal
digital
voltage level
circuit
level shift
Prior art date
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Pending
Application number
JP11426382A
Other languages
English (en)
Inventor
Mizuo Kusakabe
日下部 瑞夫
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP11426382A priority Critical patent/JPS594227A/ja
Publication of JPS594227A publication Critical patent/JPS594227A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/66Digital/analogue converters
    • H03M1/74Simultaneous conversion
    • H03M1/80Simultaneous conversion using weighted impedances

Landscapes

  • 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−アナログ変換器に係り、特に絶縁
ゲート電界効果トランジスタ(以下、MOS Tという
)を定電流源として用いた、ディジタル−アナログ変換
器(以下、D/Aコンバータ回路という)に関するもの
である。−従来この種のD/Aコンバータ回路としては
、第1図に示されるものか知られている。第1図は従来
のD/Aコンバータ回路を示す回路構成図である。この
回路は、10ビツトのnチャンネル形MO8T (以下
、n−MO8Tという)を使用したT)/Aコンバータ
回路を示している。第1図において、1〜10はエンハ
ンスメント型n形MO8T(以下、F、−n−MO8’
lrという)で、各トレイン電極は出力端子01に並列
接続され、各ゲート電極にはディジタル入力信号a10
1 a9〜a1か各々入力される。E−n−MO8T、
〜1oのソース′電極には、各々デプレション型n形M
O8T、1〜20 (以下、D−n−MO8Tという)
のドレインtl&が接続されている。D−n −MOS
 T、1〜2oの各ゲートとソース電極はV、(GND
)に接地されている。抵抗50は一方か電源■DDに、
他方か出力端子01に接続されている。ここで”DDの
電位は+5 V 、 V88は()ND箪位である。
第2図は上記第1図に示すD/Aコンバータ回路の動作
を説明する図である。第2図を用いて第1図の動作を説
明するに、第1図のD/Aコンバータ回路は、10ビツ
トのディジタル入力信号a1G +79〜11を有し 
210−1の分解能を備えている。
第2図に示すように、aloはサインピッ) 、 a。
は最大ビット(Most 51gn1ficant b
it : MOB ) 、 a。
は最小ビット(Least 51gn1ficant 
bit : LHS )であり、aiはディジタル入力
信号aiの反転信号である。従来の定電流源方式による
D/Aコンバータ回路において、LSBalの電流値1
1は、ΔV ■ =□          ・  (11’  10
24 x R5゜ である。ただし、ΔVは出力′電圧V。1のMax値と
Min値の差である。また、定電流源の電流値Ii(ま
ディジタル入力量に対応しているので、I、+1= l
1X2 = (IH−1X2)X2 = I、 X2’
  −(21と表わされる。したかって、出力電圧V。
1は、’V。、=IL5ox(I、xd、+l2xd2
+、、、、、、+I、xd9+I、oxd、o)=R6
ox(I、xd、X2°+I、Xd2X2’+−、+i
、Xd、X28+I、xd、。x2’)=l(、。×I
、 x ’; diX 2’−’      −131
[り1 と表わされる。ここで、diはディジタル入力信号a・
の状態(rlJ or rOJ )を表わす。以上■ のようにして、定電流源Iiと出力電圧V。1の関係が
成り立っている。
第2図において、ディジタル入力信号がディジタル量0
の時、つまり(alo + ”g + ”’ r aI
) ”” (0+0、・・、0)=(1,1,−,1)
の時、出力端子01の電圧を4.75 Vにバイアスす
る。また、(a、。、R9゜・・+ ”1)”(1+0
+・= r O)の時、出力端子01か最小値4.5 
Vに、(JO+ ag +・・+a1)”(0+1、・
・・、1)の時、出力端子O□か最大値5vになるよう
に、ディジタル入力信号に対しして出力電圧V。1か、
45■〜5vまで線形的なアナログ量に変化する。上記
のような動作を行なうため、抵抗50は4.75 Vに
バイアスできる抵抗値R5oを有する。
D−n−MO8T   は定電流源として飽和領域!1
〜20 で動作し、D−n−MO8T−はD −n −MO8T
i+t (i=1〜19)に対して上記(2)式の条件
を満足するように、トランジスタの幾何学比W(チャネ
ル幅)/L(チャネル長)を考慮しなければならない。
通常、D −n −MO8Ti+xのチャネル@ wi
+1は、D−n−MO8T・のチャネル幅W、の2倍程
度の大皿 きさである。E−n−MO8T1〜1oはディジタル人
力信号a10”aIによって、定電流源D−n−MO8
′f11〜2oを選択するスイッチ回路さして働き、ま
たD−n−MO8T、□〜2oか飽和領域で動作させる
ために、D −n −MOS T1.〜2oのソース・
ドレイン電圧■DsかD −n −MO8T、1〜2o
のピンチオフ電圧■2に対して、 ■D8〉VP、■D8−委β(−VP)2−  +41
の条件が満足されるように、F、−n −MO8’1’
、〜1゜のチャネル幅Wを十分に大きくしなければなら
なGloまた、通常E−n −M OS Tk+、めチ
ャネル幅Wk+1は、E−n −MOS Tkのチャネ
ル幅Wk(k=1〜9)の2倍程度の大きさである。
したかって、上記のように構成された従来のD/Aコン
バータ回路では、ディジタル入力信号aiのビット数が
増加するにつれて、すなわちより高精度になるにしたが
い、D/Aコンバータ回路のパターン面積は増大すると
いう欠点があった。
本発明は上記のような従来の札のの欠点を除去するため
になされたもので、第1電源に一端が接続された抵抗の
他方端を出力端子となし、該出力端子にn個(n:整数
)の絶縁ゲート電界効果トランジスタのドレイン電極を
接続し、前記n個の絶縁ゲート電界効果トランジスタの
ソース電極は第2を源に接続し、ゲート電極は出力電圧
レベルシフト回路の出力端子に接続し、nビットのディ
ジタル入力を前記出力電圧レベルシフト回路の入力端子
に入力することにより構成され、この出力電圧レベルシ
フト回路をして、前記絶縁ケート%界効果トランジスタ
を定電流源として動作させることにより、前記nビット
のディジタル入力に対するアナログ電圧を得ることかで
きるようにしてなる構成を有し、従来のこの種のD/A
コンバータ回路に比べて、パターン面積を約1/2程度
以下に縮小させてなるD/Aコンバータ回路を提供する
ことを目的としている。
以下、本発明の一実施例を図について説明する。
第3図は本発明の一実施例であるD/Aコンバーク回路
を示す回路構成図である。この回路は、10ビツトのデ
ィジタル入力を有し、E−n−MO8Tを使用したD/
Aコンバータ回路を示している。
第3図において、E−n−MO8T3□〜4oの各ドレ
イン電極は出力端子02に接続され、各ソース電極は第
2峨源をなすVS2(OND )に接地され、各ケート
電極は出力電圧レベルシフト回路7oの出力端子01〜
C1oに各々接続されている。上記出力′電圧レベルシ
フト回路70の入力端子b1〜b10にはディジタル入
力a1o、a9〜a1か各々入力される。
また、バイヤス抵抗60は第1fi源をなす電源vDD
の一方に、他方か出力端子02に各々接続されている。
次に、上記第3図に示す本発明の一実施例であるI)/
Aコンバータ回路の動作につき説明する。
上記したD/Aコンバータ回路では、第2図に示すよう
にディジタル入力a10 ’〜a1に対応して、出力端
子02の電圧V。2か4.5V〜5Vまで線形的にアナ
ログ量に変化される。ここで、抵抗6゜はディジタル入
力がディジタルilOの時、電圧V。2を4.75 V
にバイアスできる抵抗値に選定する。E−n−MO8T
31〜4oは定電流源として飽和領域で動作し、En 
 M 08 T tは上記(2)式の条件を満足するよ
うに、従来例と同様にトランジスタの幾何学的比を考慮
しである。
出力電圧レベルシフト回路7oは、ディジタル人力a1
0”alによって定電流源のE −n −M OS ’
、[’3.−46を選択する時、E −n −MOS 
T3、−48のゲート電圧■Gsを制御するためのもの
である。E−n−MO8T3、〜,0を飽和領域で動作
させるためには、MO8−■tttl < vDS T
 IDa = 2β(”as −Vtht )2−(5
Jを満足しなければならない。ただし、VD8はB−n
 −MOS ’1’31.40 (’) ト’ L/ 
イア ・7−ス電圧、vthlはしきい値である。
出力電圧レベルシフト回路7oによって上記(5)式を
満足するゲート電圧■。8を与えるため、1ビット分の
出力電圧レベルシフト回路70を備えるD/Aコンバー
タ回路の具体的な回路構成図を、第4図及び第5図に示
す。
第1の具体例である第4図において、出力電圧レベルシ
フト回路70は定電流源と同一チヤ不ルのE−n−MO
8Tで構成され、E −n −MOS T8oはドレイ
ン電極にディジタル入力aiを入力させ、ソース電極は
定電流源のE−n−MO8Tからなる90のゲート電極
に接続され、ゲート電極は電源■DDに接続されたトラ
ンスファーゲートで通常導通状態にある。E−n−MO
8T8oのしきい値vth2とバンクゲート効果を利用
すると、 ■cs −vai −(■th++Δ■th2)−■D
D−(■1h2+Δ■thzΔ■1h二k(、層q貢V
、、l  −i)となり、ゲート電圧■G8の電圧を降
下させて上記(5)式の条件を満足させることかできる
。たたし、vaiはディジタル入力信号の入力電圧、V
thzはE−n −MOS ’1”8oのしきい値、”
thはバック効果によるしきい値の変動分、kは基板定
数、φ、はフェルミ準位’h ■BGはバックゲート電
圧である。ここで、E−n −MO8T8oのチャネル
幅Wは十分に小さいものか使用できる。
第2の具体例である第5図において、81はソース電極
が電源VDDに、ゲート電極か入力端子す。
に、ドレイン′電極が出力端子f1に各々接続されたE
−pチャネル形MO8T (以下、E−p−M08Tと
いう)、82はソース1[極かV88(GND)に、ゲ
ート電極が入力端子biに、ドレイン電極か出力端子f
1に各々接続されたE−n−MO8i”、83はソース
電極か接続点へ2に、ゲー1− ’4極か出力端子f1
に、ドレイン電極か出力端子f2に各々接続されたE−
p−MO8T、84はソース電極か”5s(GND)に
、ゲート電極か出力端子f1に、ドレイン電極が出力端
子f2に各々接続されたE−n−MO8T、上記81と
82.83と84は各々対をなしてC−MOSインバー
タを形成しており、出力端子f2は出力端子Ciに接続
されている。85は電圧vDDと接続点R1□とに両端
か接続された抵抗、86は接続点)(、□とv8s(G
ND)とに両端か接続された抵抗、各抵抗85.86の
抵抗分割で接続点R1□に第3の電位VR1□を発生さ
せ、上記83と84から成るC−MOSインバータにH
L/ベルノ電位を供給する。また、入力端子す、にディ
ジタル人力aiか入力され、出力端子Ciか定電流源の
E−n−MO8Tからなる910ゲート電極に接続゛さ
れている。
第5図に示される上記のようにして構成された出力電圧
レベルシフト回路では、各抵抗85゜86の抵抗分割に
よって第3の電位VR1□を発生させることにより、出
力端子Ciの電圧V。iか上記(5)式を満足するよう
なゲート電圧V。8を、定電流源のE−n−MO8Tか
らなる91に供給できる0ここで、E−MOS Tのチ
ャネル幅Wは十分に小さいものか使用できる。
以上説明したように、本発明の一実施例である1)/A
コンバータ回路は、従来のこの棟のものに比べてデプレ
ショントランジスタの面積分だけ小さくでき、ディジタ
ル人力aiのビット数か増加ぺしても、パターン面積を
従来例のものに比べて約1/2以下程度で構成できる。
なお、上記実施例ではn−MO8Tを使用して説明した
が、p−MOS Tについても同様に適用でき、またバ
イヤス抵抗や第3の電位発生回路は受動素子だけでなく
、トランジスタの能動素子で構成することも可能である
さらに、上記実施例ではアナログ電圧の変動電圧の範囲
を4.5v〜5Vに設定して説明したが、特にこの範、
囲に特定する意図は無い。ところで、上記変動電圧ΔV
か大きくなるにつれて、アナログ電圧の線形性か損なわ
れたり、また飽和領域で動作させるため、出力電圧レベ
ルの電圧か低くなるほど、又はIVPlか小さくなるほ
ど定電流源のチャネル幅Wが犬となり、パターン面積の
増大を招くため、変動′電圧Δ■を45〜5Vに設定し
たものである。
以上のように、本発明に係るディジタル−アナログ変換
器によれば、絶縁ゲーt−’1界効果トランジスタを定
電流源として用いたD/Aコンバータ回路において、前
記絶縁ゲート電界効果トランジスタのゲート軍、極を出
力電圧レベルシフト回路の出力端子に接続し、 11ビ
ツトのディジタル入力を前記出力′電圧レベルシフト回
路の入力端子に入力することにより、この出力電圧レベ
ルシフト回路をして、前記絶縁ゲート電界効果トランジ
スタを定電流源として動作させることにより、前記nビ
、ットのディジタル入力に対するアナログ回圧を得るこ
とかできるように構成したので、従来のこの種の1)/
Aコンバータ回路に比べてパターン面積を約1/2以下
程度の大きさに構成でき、極めて高精度のD/Aコンバ
ータ回路が得られるという優れた効果を奏するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のI)/Aコンバータ回路を示す回路構成
図、第2図は第1図に示すJ)/Aコンバータ1戸」路
の動作を税、明する図、第3図は本発明の一実施例であ
るD/Aコンバータ回路を示す回路構成図、第4図及び
第5図は本発明の具体的な回路構成図を示す2つの実施
例の回路図である。 1〜10.31〜40,80.82,84゜“ 90.
91・・・・・エンノAンスメント型n 形P、 Rケ
ート11’効果トランジスタ(E−n−MO8T)、1
1〜20・・・・・・・−・デプレション型n形絶縁ゲ
ート電界効果トランジスタ(D−n −、hIos T
 )、50,60゜85.86・・・・・・・・・抵抗
、70・・・・・・・・・出力電圧レベルシフ1回K、
131.83・・・・・・・・・エン/Xンスメント型
p形絶縁ゲート電界効果トランジスタ(E−p−MO8
T)。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代 理 人  葛  野  信  − 第1図 第3図 手続補正書(自発) 特許庁長官殿 1、事件の表示    特願昭57−114263号2
、  ’R明(7)名称    ディジタル−アナログ
変換器3、補正をする者 事件との関係   特許出願人 住 所     東京都千代田区丸の内皿丁目2番3号
名 称(601)   三菱電機株式会社代表者片山仁
八部 4、代理人 住 所     東京都千代口]区丸の内皿丁目2番3
号5、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄、図
面。 6 補正の内容 fi+  明細書第3頁第1行目の「の電圧は5VJを
、「は高電位」と補正する。 (3)  明細書第4頁第11行目の[4,75V J
をを「Vl」と、同頁第5行目の「5■」を「■Du」
と、同頁筒16行目の「45■〜5■」を、[vI〜V
DD Jと、同頁第5行目のJ4.75VJを、(4)
明細書第8頁第2行目の[45V〜5VJを、「v重〜
■DD」と、同頁第5行目のr 4.75 V 」(5
)明細書第9頁第19行目のr■tbJを、「Δ■th
2」と補正する。 (6)明細書第12頁第4行目の「バイヤス」を、「バ
イアス」と補正する。 (力 明細書第12頁第4〜16行目の「さらに、・ 
 ものである。」を削除する。 (8)添付図面第2図を別紙の通りに補正する。 第2図 →1

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1電源に一端か接続された抵抗の他方端を出力端子と
    なし、該出力端子にn個(n:整数)の絶縁ゲート電界
    効果トランジスタのドレイン電極を接続し、前記n個の
    絶縁ゲート電界効果トランジスタのソース電極は第2¥
    IL源に接続し、ゲート電極は出力電圧レベルシフト回
    路の出力端子に接続し、nビットのディジタル入力を前
    記出力電圧レベルシフト回路の入力端子に入力すること
    により構成され、該出力電圧レベルシフト回路をして、
    前記絶縁ゲート電界効果トランジスタを定電流源として
    動作させることにより、前記nビットのディジタル入力
    に対するアナログ電圧を得ることができるようにしたこ
    とを特徴とするディジタル−アナログ変換器。
JP11426382A 1982-06-29 1982-06-29 デイジタル−アナログ変換器 Pending JPS594227A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6161527A (ja) * 1984-08-27 1986-03-29 アールシーエー トムソン ライセンシング コーポレイシヨン デジタル信号処理装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6161527A (ja) * 1984-08-27 1986-03-29 アールシーエー トムソン ライセンシング コーポレイシヨン デジタル信号処理装置

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