JPS60146529A - 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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JPS60146529A
JPS60146529A JP248784A JP248784A JPS60146529A JP S60146529 A JPS60146529 A JP S60146529A JP 248784 A JP248784 A JP 248784A JP 248784 A JP248784 A JP 248784A JP S60146529 A JPS60146529 A JP S60146529A
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JP
Japan
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capacitor
capacitors
charge
switch
input signal
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Pending
Application number
JP248784A
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English (en)
Inventor
Masanori Koshobu
小勝負 雅典
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Pioneer Corp
Original Assignee
Pioneer Corp
Pioneer Electronic Corp
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Publication date
Application filed by Pioneer Corp, Pioneer Electronic Corp filed Critical Pioneer Corp
Priority to JP248784A priority Critical patent/JPS60146529A/ja
Publication of JPS60146529A publication Critical patent/JPS60146529A/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
    • H03M1/72Sequential conversion in series-connected stages

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】 技術分野 本発明はディジタル・アナログ変換器(以下単にD/A
コンバータと略記する)に関し、特に電荷再配分方式の
D/Aコンバータに関する。
背景技術 所定ビット数の2進法のティジタル信号をアナログ信号
とするためのD/Aコンバータとしては種々の方式のも
のがあるが、構成の簡単なものとしていわゆる電荷再配
分方式の」〕/Δコンバータがある。第1図はこの電荷
再配分方式のD/Aコンバータの1例の回路ブロック図
でるシ、l端が共に所定基準電位点(例えばアース)に
接続さした等容量の第1及び第2コンデンサC1及びC
2が設けらn、こtらコンデンサの充放電等の制御がス
イッチ素子1〜3のオンオフ動作により行わnるように
なっている。
具体的には、コンデンサC1への充電制御のためのスイ
ッチlが設けらnておシ、またこのコンデンサC1の充
電電荷をコンデンサC2へ再分配制御するためにス・イ
ッチ2が設けらtている。そして、コンデンサC1の電
荷を放電してリセットするためにスイッチ3が設けらt
ており、こnら各スイッチ1〜3が、ディジタル入力信
号(Nに応じて制御回路5から発生さnる制御信号(B
)〜(ト)によシ夫々オンオフ制御さ扛る。l連の所定
ビットのディジタル入力信号の最後における第2コンデ
ンサC2の充電電荷がサンプルホールド回路4において
サンプルホールドさt、このホールド出力がディジタル
入力信号に対応したアナログ信号となるのである。
第2,3図は、第1図の回路におけるディジタル信号(
イ)に対する制御信号(B)〜(0のタイミングを示す
図である。第2図はディジタル入力信号か)の所定ビッ
トがi”の場合のものであり、第3図は°0”の場合の
ものである。
第2図を参照するに、入力信号のビット符号が(Nの如
り1”の場合には、先ず制御信号(13)が所定期間例
えば高レベルとなシスイッチ1をオンとする。この間コ
ンデンサC1は電圧■によって充電される。しかる後に
、制御信号(qが所定期間高レベルとなシスイッチ2を
オンとする。よって、両コンデン+jC1,C2に電荷
配分がなさtて、制御信号のが高レベルとなシコンデン
ツーC1は放電さnリセットさnる。
次に、第3図を参照するに、入力信号のビット符号が(
Nの如く”0”の場合は、制御信号(B)は低レベルを
維持する。よって、スイッチ1はオフのま\であってコ
ンデン+jC1の充電は行わnない。次に、制御信号(
Qが所定期間高レベルとなシスイッチ2をオンとして電
荷配分が行わnる。しかる後に、制御信号0が高レベル
となってスイッチ3がオンとなシ、コンデンサC1は放
電リセットさnるのである。
いま、入力ディジタル信号(ト)がmビットの信号(n
は自然数)の場合は、各ビットの内容(1又はOを相称
する)に対応して、各ビット毎に第2図又は第3図を用
いて説明した手順をもって制御回路5力)ら各制御信号
(I−(ト)が発生さtて、最終ビットにおける制御動
作が終了した時点のコンデンサC2に蓄積さtた電荷、
がサンプルホールド回路4にてホールドされる。このホ
ールド出力がディジタル入力信号に対応したアナログ信
号となるのである。最終的に得らn;6nビットディジ
タル信号によるコンデンサC2の電荷Qは、となる。こ
\に、coは両コンデンサC1,C,の容量値であp、
biは2番目のビットが”l”の時はl。
′°0”の時はOであるものと規定する。
上記においては、C1”C2としてh想的な場合である
が、実際には容量値C1,C!1は誤差を有することか
ら、Ct=(1−β)Co 、 C2=(1+β)Co
とおいて考える。同、0〈β〈1である。(1)式にお
いて、上記C1,C2を代入すると、 となる。正規化さnJlnビットの変換誤差を△E。
とすると、β2(βなる条件の下で、 と表わさ扛る。
例えば、ルー16ビツトの場合を考えるに、△E。
が最大となるのはへがすべてl″の場合であシ、また、
通常のIC(集積回路)プロセスにてトリミングなしに
製造できる容量の比精度は0.1%程度であることから
、△Eoの最大値ΔE、□は、となる。従って、ICプ
ロセスにおけるトリミングなしには最大9ビット程度の
精度しか得らfL、ないことになる。
発明の概要 本発明は上記従来のものの欠点を排除すべくなさ′nた
ものであって、その目自りとするところは、変換誤差を
大幅に小とし得る電荷再配分型のD/Aコンバータを提
供することにある。
本発明によるD/Aコンバータは、第1及び第2コンテ
ンサを有する電荷再配分型の第1のD/A変換回路と、
第3及び第4コンデンサを有する電荷再配分型の第2の
D/A変換回路と、第1乃至第4コンデンザの充放電を
所定ビット数のディジタル入力信号に応じて制御する制
御手段とを有し、この制御手段は、入力信号の奇数ビッ
トに応答してこのビット内容に応じて第1コンデンサの
充電のオンオフを行ってしかる後に第1及び第2コンデ
ンサの電荷配分をなし、入力信号の偶数ビットに応答し
て第2コンデンサを放電ししかる後に第1及び第2コン
デンサの電荷配分をなし、更に入力信号の偶数ビットに
応答してこのビット内容に応シて第3コンデンサの充電
のオンオフを行ってしかる後に第3及び第4コンデンサ
の電荷配分をなし、入力信号の奇数ビットに応答して第
4コンデンサを放電ししかる後に第3及び第4コンデン
ザの電荷配分をなすよう構成されており、制御手段によ
る上記制御動作をすべてのビットにつき行った後の第2
及び第4コンデンサの出力を所定割合をもって加算して
この加算出力をアナログ信号とするようにしてなること
を特徴とする。
実 施 例 以下に、図面を用いて本発明の実施例につき説明する。
第4図は本発明の実施例の回路図であシ、第1図と同等
部分は同一符号により示している。第1図に示した第1
及び第2コンデンサCI、C2を有する電荷再配分型の
D/Aコンバータの他に、更に図示のように第3及び第
4コンテンサCB + 04を有する電荷再配分型の第
2のD/Aコンバータが設けらnている。この第2のD
/Aコンバータも第1のD/Aコンバータと全く同一構
成となっている。すなわち、コンデンサC8の充電のた
めのスイッチ7、両コンデンサcs 、 C4の電荷配
分のためのスイッチ8、コンデンサC3の放電用スイッ
チ9及びコンデンサC4の電荷をテンプルホールドする
サンプルホールド回路10とを有し、両サンプルホール
ド回路4及びlOのホールド出力カ7JD算器12によ
シ加算さ扛てアナログ出力となっている。
第2及び第4コンデンザC,、C,の放電f:なすべく
スイッチ6及び11が夫々設けら肛ておシ、また、各ス
イッチのオンオフを共通のディジタル入力信号に応じて
制御すべく制御回路13が設けら几ている。そして、本
例では、充電用基準電圧としてV及びV/2なる電圧が
夫々コンデンサC1及びC3へ印加さするようになって
いる。
か\る構成において、先ず第1のD/Aコンバータの動
作につき説明する〇 ディジタル入力信号の奇数ビットbsi−1に応答して
このビットhi−1の符号が”■”であわば、スイッチ
lがオンとなりコンデンサC1が充電される。
bzi−1が0”′であればコンデンvC1の充電はな
さrLず、スイッチ3がオンとさnてコンデンサC工の
放電リセットがなさ扛る(第1ステツプ)。
次に、スイッチ2がオンとなシ両コンデンサCI。
C2の間の電荷配分が行わする(第2ステツプ)。
そ扛に続く偶数ビット1lziに応答してスイッチ6を
オンとしてコンデンサC2の電荷を放電しく第3ステツ
プ)、続いてスイッチ2をオンとして電荷配分をなす(
第4ステツプ)。
以上の第1〜第4ステツプを(mt’ i)回繰返した
後、第1及び第2ステソゲを行うと、コンデンサC8に
蓄えらtている電荷Qは− Q =、”2” (1yi−1・(1−β、′)′・b
2i−t・■ ・・・・・・(5)、−02 となシ、この電荷をC,、C2に分配すると、出力とし
て得らnるホールド電圧■、は、 ■、=、7:’ <L)2i・(1−β、′)4・b2
.−□・■ ・・・・・・(6)、−02 となって、容量の誤差項β1の1次項がなくなシ、変換
誤差はβ1の2次項以降となシ大幅に精度が改善さnた
奇数ビットに関するD/Aコンバータが可能となること
が判る。
次に、第2の」)/Aコンバータにおいて基準電圧をV
/2として上記第1〜第4ステツプと同様な動作を行う
が、この場合偶数ビットのD/Aコンバータをなすもの
であるから、各ステップの偶数及び奇数ビットの動作が
互いに入n換わったものとなる。この場合のホールド出
力■2は、と表わさ扛る。こ\に、αは電圧の誤差成分
である。
最終的なアナログ出力■。は、β1.β、の3次以降を
無視すると次式となる。
Vo = Vl +VB よって、正規化さtた変換誤差をΔEとすると、となる
。通常のMOSプロセスにおいて容量比精度としてO]
%程度は可能である。!、たαβ2′は他項に比し十分
小と考えると、ΔEが最大となるのは各ビットがすべて
“l′”の場合である。が\る条件ヲ入nで16ビツト
のD/Aコンバータ’を行ったとすると、 △E諏y ” 2.66664 X 10 ’ −0,
66666Xα・・・00従来方式におけるΔE2.あ
け(1)式であシ、よって(7)vを0.1%の比精度
を有する容量を用いて発生したとしても、従来方式に比
し約1/;3の変換誤差で済むことになる。
尚、00式における第1項は19〜20ビットの誤差に
相幽するため、16ビツト程度の精度に対してはαの精
度が支配的とな広まって、ド上の基準電圧の精度さえ良
くす扛ば大幅に変換精度を向上させ得ることになる。l
:Lの電圧を精度良く発生させることは、比較的容易で
あシ現実に使用さnているので特に述べない。
上記実施例では、基準電圧として■、↓■を用いている
が、定電流源とスイッチ等を用いて基準電荷Q、−!−
QをコンデンサCI + CBへ夫々充電するようにし
ても同様な作用効果が得らnる。また、第1及び第2 
D/A・コンバータ共に同一の基準電圧Vを用いて、変
換後年2D/Aコンバータの出力を1/2として加算す
ることも考えらn1種々の変形が可能である。
効 果 斜上の如く、本発明によnば極めて簡単な構成でD/A
変換精度が大幅に改善されるので、コンデ、ンサの容量
の比精度を向上させるためのトリミングが必要なくなる
。′=!た、両り/Aコンバータを同時に動作させるも
のであるから、変換時間は従来の場合と同一である利点
もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のD/Aコンバータの回路図、第2図及び
第3図は第1図の回路の動作を説明する図、第4図は本
発明の実施例の回路図である。 主要部分の符号の説明 1〜3,6.7〜9,11・・・・・スイッチ4.10
 ・・・・・・・・サンプルボールド回路12 ・・・
・・・・・・加算器 C1〜C4・・・・・・・・コンデンサ出願人 パイオ
ニア株式会社 代理人 弁理士膝利元彦 #/閏 #2図 L3閉 ”I″ 〈A)丁し−−−(Aンユ−m−− (B) (B)□ くCノー[−]−(C)−一一一−4−]山−−−−−
−−−−纂4 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1及び第2コンデンサを有する電荷再配分型の第1の
    D/A変換回路と、第3及び第4コンデンザを有する電
    荷再配分型の第2のD/A変換回路と、前記第1乃至第
    4コンデンサの充放電を所定ビット数のティジタル入力
    信号に応じて制御する制御手段とを有し、前記制御手段
    は、前記入力信号の奇数ビットに応答してこのビット内
    容に応じて前記第1コンデンサの充電のオンオフを行っ
    てし刀・る後に前記第1及び第2コンデンサの電荷配分
    をなし、前記入力信号の偶数ビットに応答して前記第2
    コンデンサを放電ししかる後に前記第1及び第2コンデ
    ンサの電荷配分をなし、更に前記入力信号の偶数ビット
    に応答してこのビット内容に応じて前記第3コンデンサ
    の充電のオンオフを行ってしかる後に前記第3及び第4
    コンデンサの電荷配分をなし、前記入力信号の奇数ビッ
    トに応答して前記第4コンデンサを放電ししかる後に前
    記第3及び第4コンデンサの電荷配分をなすよう構成さ
    nておシ、前記制御手段による上記制御動作をすべての
    ビットにっき行った後の前記第2及び第4コンデンサの
    出方を所定割合をもって加算してこの加算出方をアナロ
    グ信号とするようにしてなるディジタル・アナログ変換
    器。
JP248784A 1984-01-10 1984-01-10 デイジタル・アナログ変換器 Pending JPS60146529A (ja)

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