(57)【要約】  【課題】  製造バラツキによる影響を低減した電流セルマトリクス型ＤＡ変換器を提供する。  【解決手段】  基準電流設定部Ａと、基準電流設定部Ａで設定された基準電流に対応する電流を単位電流とし、入力するデジタル信号に応じて該単位電流を流さず又は１あるいは２倍以上にして流して、アナログの出力信号を出力する電流セル出力部Ｂとを含む電流セルマトリクス型ＤＡ変換器であり、基準電流設定部Ａに基準電流の値を調整する基準電流調整手段を設ける。基準電流調整手段は、トランジスタＭ１１〜Ｍ１ｍ、トランジスタＭ３１〜Ｍ３ｍにより構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準電流設定部と、該基準電流設定部で設定された基準電流に対応する電流を単位電流とし、入力するデジタル信号に応じて該単位電流を流さず又は１あるいは２倍以上にして流して、アナログの出力信号を出力する電流セル出力部とを含む電流セルマトリクス型ＤＡ変換器において、
前記基準電流設定部に、前記基準電流の値を調整する基準電流調整手段を設けたことを特徴とする電流セルマトリクス型ＤＡ変換器。
【請求項２】
請求項１に記載の電流セルマトリクス型ＤＡ変換器において、
前記基準電流設定部は、基準電圧が一方の入力端子に印加された差動増幅器と、該差動増幅器の出力電圧により制御され前記差動増幅器の他方の入力端子に帰還電圧を印加する２以上のトランジスタと、該２以上のトランジスタの内の少なくとも１つを動作させるスイッチ手段と、を具備することを特徴とする電流セルマトリクス型ＤＡ変換器。
【請求項３】
請求項２に記載の電流セルマトリクス型ＤＡ変換器において、
前記スイッチ手段は、前記２以上のトランジスタにそれぞれ直列接続された別のトランジスタであることを特徴とする電流セルマトリクス型ＤＡ変換器。
【請求項４】
請求項３に記載の電流セルマトリクス型ＤＡ変換器において、
前記それぞれの別のトランジスタをヒューズに置き換えたことを特徴とする電流セルマトリクス型ＤＡ変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製造バラツキの影響を低減させた電流セルマトリクス型ＤＡ変換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電流セルマトリクス型ＤＡ変換器は、変換速度が高速であるところから、画像信号処理分野に多用されている。この電流セルマトリクス型ＤＡ変換器は、図２にその概略構成を示すように、基準電流設定部Ａ１と電流セル出力部Ｂとからなる。このような電流セルマトリクス型ＤＡ変換器は例えば特許文献１に記載がある。
【０００３】
基準電流設定部Ａ１は、基準電圧Ｖrefが反転入力端子に印加される差動増幅器１と、その差動増幅器１の出力電圧をゲートに入力してドレイン電圧を非反転入力端子に帰還させるＰＭＯＳトランジスタＭ１１と、セッティング用の抵抗Ｒsetとからなる。これにより、差動増幅器１の出力側には非転入力端子の電圧が基準電圧Ｖrefと同じになるような電圧が出力する。
【０００４】
電流セル出力部Ｂは、ｎ個の同一面積のＰＭＯＳトランジスタＭ２１〜Ｍ２ｎと、その各トランジスＭ２１〜Ｍ２ｎに直列接続されたｎ個のスイッチＳ１１〜Ｓ１ｎと、その各スイッチＳ１１〜Ｓ１ｎに共通接続された出力抵抗Ｒoutとからなる。トランジスタＭ２１〜Ｍ２ｎおよびスイッチＳ１１〜Ｓ１ｎの数ｎは、入力デジタル信号のビット数によって決まるものであり、ビット数がNであれば、２N−１となる。例えば、３ビットの場合は７となる。
【０００５】
トランジスタＭ１１と各トランジスタＭ２１〜Ｍ２ｎはそれぞれ同一カレントミラー比のカレントミラー回路を構成しており、よって各トランジスタＭ２１〜Ｍ２ｎに流れる電流は同一のＩａとなり、その電流値Ｉａは、入力するデジタル信号のＬＳＢ（Least Significant Bit)に相当する値に、基準電流設定部Ａ１によって設定される。
【０００６】
ＤＡ変換動作は、例えば上記のように３ビットの入力デジタル信号を変換するときは、スイッチＳ１１〜Ｓ１ｎの数は７であり、その入力デジタル信号が「０００」のときはいずれのスイッチＳ１１〜Ｓ１ｎもオフとなり出力抵抗Ｒoutに流れる電流は０、「００１」のときはそのうちの１個のみがオンとなり出力抵抗Ｒoutに流れる電流はＩａ、「０１０」のときは２個がオンとなり出力抵抗Ｒoutに流れる電流は２Ｉａ、・・・・・、「１１１」のときは７個全部がオンとなり出力抵抗Ｒoutに流れる電流は７Ｉａとなる。出力抵抗Ｒoutにはそれらの電流が流れ、出力電圧Ｖoutとして８種類の電圧が現れる。
【特許文献１】特開平８−３３０９６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、上記した電流セルマトリクス型ＤＡ変換器は、製造バラツキによって、予想外の特性変動（フルスケールエラー）が発生する。これは、主として基準電流設定部Ａ１の差動増幅器１のオフセット電圧のバラツキに起因するものであり、これによって差動増幅器１の出力電圧にバラツキが発生し、電流セル出力部Ｂの各トランジスタＭ２１〜Ｍ２ｎに流れる電流が同一であっても、その値の所定値からのズレが発生するためである。
【０００８】
本発明の目的は、基準電流設定部におけるバラツキを製造後に解消できるようにして、製造バラツキによる影響を低減した電流セルマトリクス型ＤＡ変換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１にかかる発明は、基準電流設定部と、該基準電流設定部で設定された基準電流に対応する電流を単位電流とし、入力するデジタル信号に応じて該単位電流を流さず又は１あるいは２倍以上にして流して、アナログの出力信号を出力する電流セル出力部とを含む電流セルマトリクス型ＤＡ変換器において、前記基準電流設定部に、前記基準電流の値を調整する基準電流調整手段を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の電流セルマトリクス型ＤＡ変換器において、前記基準電流設定部は、基準電圧が一方の入力端子に印加された差動増幅器と、該差動増幅器の出力電圧により制御され前記差動増幅器の他方の入力端子に帰還電圧を印加する２以上のトランジスタと、該２以上のトランジスタの内の少なくとも１つを動作させるスイッチ手段と、を具備することを特徴とする。
【００１１】
請求項３にかかる発明は、請求項２に記載の電流セルマトリクス型ＤＡ変換器において、前記スイッチ手段は、前記２以上のトランジスタにそれぞれ直列接続された別のトランジスタであることを特徴とする。
【００１２】
請求項４にかかる発明は、請求項３に記載の電流セルマトリクス型ＤＡ変換器において、前記それぞれの別のトランジスタをヒューズに置き換えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基準電流設定部で設定される基準電流を基準電流調整部で調整できるようにしたので、その基準電流設定部の差動増幅器のオフセット電圧に製造プロセスによってバラツキがあったとしても、出力電圧のフルスケール値を所定の値に調整することができ、製造バラツキによる影響を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明の電流セルマトリクス型ＤＡ変換器の１つの実施例を示す概略構成図である。この電流セルマトリクス型ＤＡ変換器は、基準電流設定部Ａと電流セル出力部Ｂからなる。
【００１５】
基準電流設定部Ａは、基準電圧Ｖrefが反転入力端子に印加される差動増幅器１と、その差動増幅器１の出力電圧をゲートに入力するｍ個のＰＭＯＳトランジスタＭ１１〜Ｍ１ｍと、トランジスタＭ１１〜Ｍ１ｍに直列接続されドレインが差動増幅器１の非反転入力端子に接続されるｍ個のＰＭＯＳトランジスタＭ３１〜Ｍ３ｍと、セッティング用の抵抗Ｒsetと、トランジスタＭ３１〜Ｍ３ｍにゲート電圧を供給するレジスタ２とからなる。これにより、差動増幅器１の出力側には非転入力端子の電圧が基準電圧Ｖrefと同じになるような電圧が出力する。トランジスタＭ１１〜Ｍ１ｍとトランジスタＭ３１〜Ｍ３ｍとレジスタ２は、この基準電流設定部Ａが設定する基準電流を調整する基準電流調整手段を構成する。また、トランジスタＭ３１〜Ｍ３ｍは、トランジスタＭ１１〜Ｍ１ｍの動作／非動作を切り替えるスイッチ手段を構成する。
【００１６】
電流セル出力部Ｂは、ｎ個の同一面積のＰＭＯＳトランジスタＭ２１〜Ｍ２ｎと、その各トランジスＭ２１〜Ｍ２ｎに直列接続されたｎ個のスイッチＳ１１〜Ｓ１ｎと、その各スイッチＳ１１〜Ｓ１ｎに共通接続された出力抵抗Ｒoutとからなる。トランジスタＭ２１〜Ｍ２ｎおよびスイッチＳ１１〜Ｓ１ｎの数ｎは、入力デジタル信号のビット数によって決まるものであり、ビット数がNであれば、２N−１となる。この電流セル出力部Ｂは図２で説明したものと同じである。
【００１７】
トランジスタＭ１１〜Ｍ１ｍと各トランジスタＭ２１〜Ｍ２ｎはそれぞれカレントミラー回路を構成しており、トランジスタＭ１１〜Ｍ１ｍの内の選択された１又は２以上のトランジスタによってカレントミラー比が決定される。各トランジスタＭ２１〜Ｍ２ｎに流れる電流は同一となり、その電流値はトランジスタＭ１１〜Ｍ１ｍの内の選択された１又は２以上のトランジスタによって、入力するデジタル信号のＬＳＢに相当する値に設定される。
【００１８】
さて、前記したように、製造後において、差動増幅器１のオフセット電圧が所定の値からずれていた場合は、基準電圧Ｖrefに応じてその差動増幅器１の出力側に現れる電圧も所定の値からずれた値となり、電流セル出力部Ｂの各トランジスタＭ２１〜Ｍ２ｎに流れる電流は同一となるものの、その値が所定の値からずれた値になる。よって、スイッチＳ１１〜Ｓ１ｎの全部がオンしたときの出力電圧Ｖout（フルスケール電圧）が所定の値からずれた値になり、バラツキが発生する。
【００１９】
そこで本実施例では、制御値をレジスタ２に入力して、トランジスタＭ３１〜Ｍ３ｍの内のオンする１又は２以上のトランジスタを選択することにより、カレントミラー比を調整して、フルスケールの出力電圧Ｖoutが所定の値になるように調整する。
【００２０】
このとき、予めレジスタ２に、トランジスタＭ３１〜Ｍ３ｍの内のオンするトランジスタの組み合わせを示すルックアップテーブルを組み込んでおいて、初期設定時に、トランジスタＭ３１〜Ｍ３ｍの内の予め決めた１つ又は２つ以上をオンさせたときのフルスケールの出力電圧Ｖoutを制御値としてレジスタ２に入力させ、これによって所定の組み合わせが選択されるようにプログラム設定しておけば、使用時にフルスケールの出力電圧Ｖoutを所定値に設定できる。この場合は、製造時にそのルックアップテーブルを組み込んでおけば、使用時に初期設定することにより、自動的にフルスケールの出力電圧Ｖoutが所定値に決まる。
【００２１】
なお、トランジスタＭ３１〜Ｍ３ｍは単純にスイッチ機能を行わせるために同一の面積とし、トランジスタＭ１１〜Ｍ１ｍは同一の面積とする。あるいは互いに異なる面積としても良い。トランジスタＭ１１〜Ｍ１ｍに異なる面積のトランジスタが含まれるようにしたときは、トランジスタＭ３１〜Ｍ３ｍの内のオンするトランジスタの組み合わせによって、この基準電流設定部Ａで設定する基準電流を細かいピッチで広い範囲で設定することができる。
【００２２】
また、トランジスタＭ３１〜Ｍ３ｍをヒューズに置き換えて、フルスケールの出力電圧Ｖoutが所定の値となるように、特定のヒューズをオフにさせるようにしてもよい。また、トランジスタＭ１１〜Ｍ１ｍ，Ｍ２１〜Ｍ２ｎ，Ｍ３１〜Ｍ３ｍは、ＮＭＯＳトランジスタに置き換えることができる。この場合は、差動増幅器１の非反転入力端子に基準電圧Ｖrefを印加し、反転入力端子にトランジスタＭ３１〜Ｍ３ｍから置き換えたＮＭＯＳトランジスタのソースを接続すればよい。
【００２３】
以上のように、本実施例では、差動増幅器１のオフセット電圧に製造プロセスによってバラツキがあったとしても、基準電流設定部Ａでの基準電流を使用時に調整することが可能となり、出力電圧のフルスケール値を所定の値に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施例の電流セルマトリクス型ＤＡ変換器を示す概略構成図である。
【図２】従来の電流セルマトリクス型ＤＡ変換器を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００２５】
Ａ，Ａ１：基準電流設定部、Ｂ：電流セル出力部
１：差動増幅器、２：レジスタ
【図１】
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【図２】
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