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JP3871502B2 - Multi-channel D / A converter - Google Patents
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JP3871502B2 - Multi-channel D / A converter - Google Patents

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JP3871502B2 JP2000254822A JP2000254822A JP3871502B2 JP 3871502 B2 JP3871502 B2 JP 3871502B2 JP 2000254822 A JP2000254822 A JP 2000254822A JP 2000254822 A JP2000254822 A JP 2000254822A JP 3871502 B2 JP3871502 B2 JP 3871502B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路に形成されるD/Aコンバータに関し、特に1チャンネルのD/A変換部を複数チャンネルで共用するように構成された多チャンネルD/Aコンバータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、デジタル入力コードをアナログ量に変換するためにD/Aコンバータが使用される。特に半導体テスター用のD/Aコンバータでは、複数のD/A変換部を内蔵した多チャンネルD/Aコンバータが必要とされている。従来は、特開平9−326700号公報に記載のように、D/A変換部を複数個並べてデジタル入力のみを共通化することで多チャンネル化がなされていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
1個のD/A変換部の面積もデジタル入力のビット数の増加に対して大きくなるが、上記した従来の多チャンネルD/Aコンバータは、チャンネル数分のD/A変換部が必要なため、集積化した場合の面積が大きくなってしまう。
【0004】
したがって、変換ビット数の増加、集積化チャンネル数の増加等に容易には対応することができなかった。
【0005】
本発明の目的は、少ない面積で集積化が可能な多チャンネルD/Aコンバータを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の多チャンネルD/Aコンバータは、1チャンネル分のD/A変換部と、チャンネル数分のサンプルホールド部とを備え、当該サンプルホールド部をチャンネル毎のサンプルホールドパルスに応じてサイクリックに自己リフレッシュするようにしたものである。
【0007】
具体的に説明すると、本発明の多チャンネルD/Aコンバータは、1チャンネルのD/A変換部を複数チャンネルで共用するように構成され、かつ、外部から与えられるチャンネル選択信号及びロード信号に基づいて前記複数チャンネルの一つを選択するチャンネルロード信号並びに、前記チャンネルロード信号及び外部から与えられるクロック信号に応じて前記D/A変換部に信号を供給するチャンネルイネーブル信号、及び、前記チャンネルイネーブル信号及び外部から与えられるサンプルホールド信号に応じてサンプリングするチャンネルサンプルホールドパルスを生成し、前記複数チャンネルのそれぞれに対応する前記チャンネルイネーブル信号及びチャンネルサンプルホールドパルスを循環させて出力する制御部と、外部から与えられD/A変換されるデジタル信号を前記チャンネルロード信号に応じてチャンネル毎にラッチし、前記チャンネルイネーブル信号により選択されたチャンネルの信号を前記D/A変換部へ供給するデジタル入力部と、前記D/A変換部の出力を前記チャンネルサンプルホールドパルスに応じてチャンネル毎にサンプルホールドし、各チャンネルのサンプルホールド結果を個別に出力するアナログ出力部とを備え、前記制御部は、前記複数チャンネルのいずれかの前記デジタル信号が書き換えられた時には、前記チャンネルイネーブル信号及びチャンネルサンプルホールドパルスの出力を停止し、前記書き換えられたチャンネルに対応するチャンネルイネーブル信号及びチャンネルサンプルホールドパルスから出力を開始することとしたものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。ここでは説明の都合上、4チャンネル(A,B,C及びDチャンネル)のD/Aコンバータとしているが、チャンネル数は2以上で任意である。
【0009】
図1は、本発明に係る多チャンネルD/Aコンバータの全体構成例を示している。図1において、100は4チャンネル分のデジタル入力部、200は1チャンネル分のD/A変換部(DAC部)、300は4チャンネル分のアナログ出力部、400は発振部、500は制御部である。デジタル入力部100は、n(nは整数)ビットのデジタル入力コードD1〜Dnをチャンネルロード(LDA,LDB,LDC,LDD)信号に応じてチャンネル毎にラッチし、かつ当該チャンネル毎のラッチコードのうちチャンネルイネーブル(ENA,ENB,ENC,END)信号により選択されたチャンネルのラッチコードをDAC部200の入力バスラインDL1〜DLnへ供給するものである。DAC部200は、バスラインDL1〜DLnを介して与えられたnビットのデジタル入力コードをアナログ出力DACOUTに変換するものである。このDAC部200の内部構成はR−2Rラダー抵抗型、抵抗ストリング型等、任意である。アナログ出力部300は、DAC部200の出力DACOUTをチャンネルサンプルホールド(SHA,SHB,SHC,SHD)パルスに応じてチャンネル毎にサンプルホールドし、かつ各チャンネルのサンプルホールド結果を個別にチャンネル出力(VOUTA,VOUTB,VOUTC,VOUTD)とするものである。発振部400は、クロック(CLK)パルス列及びサンプルホールド(SHP)パルス列を制御部500へ供給する。制御部500は、ロード(LD)信号と2ビットのチャンネルアドレスを表すチャンネル選択(A0〜A1)信号とに基づいてLDA〜LDD信号を供給し、かつENA〜END信号及びSHA〜SHDパルスをサイクリックに供給する機能を有する。
【0010】
図2は、図1中のデジタル入力部100の詳細構成例を示している。デジタル入力部100は、与えられたnビットのデジタル入力コードD1〜DnをLDA〜LDD信号に応じてチャンネル毎にラッチするためのラッチ部10と、当該ラッチ部10からENA〜END信号により選択されたチャンネルのラッチコードをバスラインDL1〜DLnへ送出するためのバススイッチ部20とを備えている。詳細に説明すると、デジタル入力コードの最下位ビットD1とバスラインの最下位ビットDL1との間に、4チャンネル分のレベルラッチ11,12,13,14と、4チャンネル分のトライステートインバータ21,22,23,24とが介在している。レベルラッチ11〜14のデータ入力端子は、ビットD1に共通接続されている。当該レベルラッチ11〜14のクロックレベル入力端子には、それぞれLDA〜LDD信号が与えられる。各々ENA〜END信号により制御されるトライステートインバータ21〜24の入力端子には、各レベルラッチ11〜14の反転出力が与えられる。当該トライステートインバータ21〜24の出力端子は、ビットDL1に共通接続されている。他のビットD2〜Dn及びDL2〜DLnについても同様である。したがって、LDA〜LDD信号に応じてデジタル入力コードD1〜Dnがチャンネル毎にラッチされ、ENA〜END信号により選択されたチャンネルのラッチコードがバスラインDL1〜DLnに出力されることとなる。
【0011】
図3は、図1中のアナログ出力部300の詳細構成例を示している。アナログ出力部300は、DACOUTを共通入力とする4チャンネル分のサンプルホールド部31,32,33,34を備えている。このうち、Aチャンネルのサンプルホールド部31は、SHAパルスで制御されるスイッチ41と、コンデンサ42と、差動増幅器43と、2本の抵抗44,45とで構成されている。スイッチ41は、SHAパルスにより選択されたAチャンネルのコンデンサ42にDACOUTを接続するように動作する。コンデンサ42のホールド電圧は、差動増幅器43と抵抗44,45とで構成された増幅回路により増幅されて、Aチャンネル出力VOUTAとなる。他のチャンネルのサンプルホールド部32〜34の構成も同様である。
【0012】
図4は、図1中の制御部500の詳細構成例を示している。図4において、50はアドレスデコーダ、60はチャンネル選択ラッチ、70はリングカウンタ、80はANDゲート部である。アドレスデコーダ50は、LD信号とA0〜A1信号とに基づいて、LDA〜LDD信号を生成する。例えば、LD信号が与えられた際に(A1,A0)=(0,0)ならばLDA信号が、(A1,A0)=(0,1)ならばLDB信号が、(A1,A0)=(1,0)ならばLDC信号が、(A1,A0)=(1,1)ならばLDD信号がそれぞれ生成される。チャンネル選択ラッチ60は、CLKパルス列に同期してLDA〜LDD信号をラッチすることにより、チャンネルプリセット(NPA,NPB,NPC,NPD)信号を生成する。リングカウンタ70は、LD信号によりリセットされ、かつNPA〜NPD信号によりプリセットされた後はCLKパルス列に同期してENA〜END信号をサイクリックに生成する。ANDゲート部80は、SHPパルス列とENA〜END信号との論理積をとることによりSHA〜SHDパルスを生成する。
【0013】
図5は、図4中のチャンネル選択ラッチ60、リングカウンタ70及びANDゲート部80の各詳細構成例を示している。
【0014】
チャンネル選択ラッチ60の各チャンネル部分は、第1のDフリップフロップ61,62,63,64と第2のDフリップフロップ65,66,67,68との2段構成になっている。第1のDフリップフロップ61〜64のデータ入力端子はいずれも電源VDDに接続されている。当該第1のDフリップフロップ61〜64のクロック入力端子には、それぞれLDA〜LDD信号が与えられる。当該第1のDフリップフロップ61〜64の非反転出力は、ラッチされたチャンネルロード(LLA,LLB,LLC,LLD)信号として、第2のDフリップフロップ65〜68のデータ入力端子にそれぞれ与えられる。当該第2のDフリップフロップ65〜68のクロック入力端子には、それぞれCLKパルス列が与えられる。当該第2のDフリップフロップ65〜68の反転出力は、それぞれNPA〜NPD信号(負論理)としてリングカウンタ70へ供給されるとともに、チャンネル選択ラッチ60の自己リセット機能を実現するように第1のDフリップフロップ61〜64のリセット入力端子にそれぞれ与えられている。
【0015】
リングカウンタ70の各チャンネル部分は、NANDゲート71,72,73,74とDフリップフロップ75,76,77,78との2段構成になっている。NANDゲート71〜74の一方の入力は、それぞれNPA〜NPD信号である。図中のPRA、PRB、PRC及びPRDは、各NANDゲート71〜74の出力信号である。Dフリップフロップ75〜78のデータ入力端子には、それぞれPRA〜PRD信号が与えられる。当該Dフリップフロップ75〜78のクロック入力端子には、それぞれCLKパルス列が与えられる。当該Dフリップフロップ75〜78の非反転出力は、ENA〜END信号としてデジタル入力部100へ供給されるとともに、ANDゲート部80へも供給される。そして、当該Dフリップフロップ75〜78がリング状のシフトレジスタを構成するように、Dフリップフロップ75の反転出力がNANDゲート72の他方の入力に、Dフリップフロップ76の反転出力がNANDゲート73の他方の入力に、Dフリップフロップ77の反転出力がNANDゲート74の他方の入力に、Dフリップフロップ78の反転出力がNANDゲート71の他方の入力にそれぞれ接続されている。当該Dフリップフロップ75〜78のリセット入力端子には、LD信号をインバータ79で反転した信号が与えられるようになっている。
【0016】
ANDゲート部80は、チャンネル毎のANDゲート81,82,83,84を備えている。当該ANDゲート81〜84の一方の入力はそれぞれENA〜END信号であり、他方の入力はSHPパルス列である。これらANDゲート81〜84の出力がSHA〜SHDパルスである。
【0017】
図6は、図1の多チャンネルD/Aコンバータの動作例を示している。ここでは、CLKパルス列の繰り返し周期をTとし、各周期の後半にSHPパルスが生成されるものとする。発振部400は、このように互いに同期したCLKパルス列とSHPパルス列とを生成する。図6中の時刻tm(m=1〜12)はCLKパルスの立ち上がり時刻を表している。
【0018】
時刻t1以前の初期状態では、ENA〜END信号が全て“Lo”レベルにリセットされているものとする。したがって、SHA〜SHDパルスは生成されない。一方、LLA〜LLD信号も“Lo”を保持しているので、NPA〜NPD信号は“Hi”を、PRA〜PRD信号は“Lo”をそれぞれ保持している。図6には、このうちLLA、NPA、PRA、LLC、NPC及びPRCの各信号のみが示されている。
【0019】
さて、時刻t1と時刻t2との間の時刻taにおいて、Aチャンネルのデジタル入力コードD1〜Dn及びAチャンネルを指定するA0〜A1信号とともにLD信号が与えられると、アドレスデコーダ50はLDA信号を生成する。このLDA信号に応答して、デジタル入力部100は与えられたデジタル入力コードD1〜Dnをラッチする。一方、チャンネル選択ラッチ60では、Dフリップフロップ61の非反転出力であるLLA信号が“Lo”から“Hi”へ移行する。リングカウンタ70では、Dフリップフロップ75〜78がいずれもLD信号によりリセットされる。
【0020】
時刻t2では、Dフリップフロップ65の反転出力であるNPA信号が“Hi”から“Lo”へ移行する。この結果、PRA信号が“Lo”から“Hi”へ移行するとともに、LLA信号が“Lo”へ復帰する。
【0021】
時刻t3では、“Hi”のPRA信号がDフリップフロップ75にラッチされる結果、当該Dフリップフロップ75の非反転出力であるENA信号が“Lo”から“Hi”へ移行する。一方、LLA信号が“Lo”であるので、NPA信号が“Hi”へ復帰し、続いてPRA信号が“Lo”へ復帰する。この時点で、チャンネル選択ラッチ60は元の初期状態へ復帰する。ところが、リングカウンタ70では単一のDフリップフロップ75に“Hi”がプリセットされて、その状態が変化したことになる。
【0022】
時刻t3から時刻t4までの期間では、ENA信号が“Hi”レベルを保持する。したがって、このENA信号により選択されたAチャンネルのラッチコードがデジタル入力部100からDAC部200へ供給され、当該ラッチコードに対応するDACOUTが得られる。一方、ANDゲート81がSHPパルスを通過させる結果、SHAパルスがアナログ出力部300へ供給されて、所望のAチャンネル出力VOUTAが得られる。
【0023】
時刻t4以降、次にLD信号が与えられるまで、リングカウンタ70はプリセットされた“Hi”をCLKパルス列に同期してリングシフトさせる。具体的には、“Hi”レベルの状態が、時刻t4においてENA信号からENB信号へシフトし、時刻t5においてENB信号からENC信号へシフトし、時刻t6においてENC信号からEND信号へシフトし、時刻t7においてEND信号からENA信号へシフトする。その都度、ANDゲート部80はSHB、SHC、SHD、SHAの各パルスを生成する。ここで、例えばAチャンネルに着目すると、ENA信号及びSHAパルスが周期4Tでサイクリックに生成され、サンプルホールド部31のコンデンサ42の保持電圧が周期4Tでリフレッシュされることとなる。
【0024】
以上のとおり時刻ta以降では、デジタル入力部100及びアナログ出力部300の各々のAチャンネル部分が更新された後、サイクリックな自己リフレッシュ動作に入る。
【0025】
図6の例では、時刻t8に“Hi”レベルの状態がENA信号からENB信号へシフトした直後の時刻tcにおいて、Cチャンネルのデジタル入力コードD1〜Dn及びCチャンネルを指定するA0〜A1信号とともにLD信号が与えられたものとしている。これに応答して、リングカウンタ70ではDフリップフロップ75〜78がいずれもリセットされる結果、時刻tcにおいてENB信号が“Lo”へ復帰する。一方、アドレスデコーダ50はLDC信号を生成する。この時刻tc以降は、上記と同様の動作によりデジタル入力部100及びアナログ出力部300の各々のCチャンネル部分が更新された後、サイクリックな自己リフレッシュ動作に戻る。
【0026】
以上と同様にして更にB及びDチャンネル部分を更新すれば、4チャンネル出力VOUTA〜VOUTDが並列的に得られる。しかも、所望のチャンネル出力の変更がLD信号の付与から3T以内に達成される。
【0027】
なお、上記の例ではDAC部200のセトリング時間を考慮してENA〜END信号の各々の“Hi”レベル期間の後半にSHPパルスが生成されるようにしているが、これに限らない。
【0028】
【発明の効果】
以上説明してきたとおり、本発明によれば、1チャンネルのD/A変換部を複数チャンネルで共用することとしたので、少ない面積で集積化が可能な多チャンネルD/Aコンバータを提供することができ、変換ビット数の増加や、集積化チャンネル数の増加にも容易に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る多チャンネルD/Aコンバータの全体構成例を示すブロック図である。
【図2】図1中のデジタル入力部の詳細構成例を示す回路図である。
【図3】図1中のアナログ出力部の詳細構成例を示す回路図である。
【図4】図1中の制御部の詳細構成例を示すブロック図である。
【図5】図4中のチャンネル選択ラッチ、リングカウンタ及びANDゲート部の各詳細構成例を示す回路図である。
【図6】図1の多チャンネルD/Aコンバータの動作例を示すタイミングチャート図である。
【符号の説明】
10 ラッチ部
11〜14 レベルラッチ
20 バススイッチ部
21〜24 トライステートインバータ
31〜34 サンプルホールド部
41 スイッチ
42 コンデンサ
43 差動増幅器
44,45 抵抗
50 アドレスデコーダ
60 チャンネル選択ラッチ
61〜68 Dフリップフロップ
70 リングカウンタ
71〜74 NANDゲート
75〜78 Dフリップフロップ
79 インバータ
80 ANDゲート部
81〜84 ANDゲート
100 デジタル入力部
200 D/A変換部(DAC部)
300 アナログ出力部
400 発振部
500 制御部
A0〜A1 チャンネル選択信号
CLK クロックパルス列
DACOUT D/A変換出力
DL1〜DLn nビットのバスライン
D1〜Dn nビットのデジタル入力コード
ENA〜END チャンネルイネーブル信号
LD ロード信号
LDA〜LDD チャンネルロード信号
LLA〜LLD ラッチされたチャンネルロード信号
NPA〜NPD チャンネルプリセット信号(負論理)
PRA〜PRD NAND出力信号(正論理)
SHA〜SHD チャンネルサンプルホールドパルス
SHP サンプルホールドパルス列
VOUTA〜VOUTD チャンネル出力
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a D / A converter formed in a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a multi-channel D / A converter configured to share a single-channel D / A converter with a plurality of channels.
[0002]
[Prior art]
In general, a D / A converter is used to convert a digital input code into an analog quantity. In particular, in a D / A converter for a semiconductor tester, a multi-channel D / A converter including a plurality of D / A conversion units is required. Conventionally, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-326700, a plurality of D / A conversion units are arranged so that only digital inputs are shared, thereby increasing the number of channels.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The area of one D / A conversion unit also increases as the number of bits of digital input increases, but the conventional multi-channel D / A converter described above requires D / A conversion units for the number of channels. When integrated, the area becomes large.
[0004]
Therefore, it has not been possible to easily cope with an increase in the number of conversion bits and an increase in the number of integrated channels.
[0005]
An object of the present invention is to provide a multi-channel D / A converter that can be integrated with a small area.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the multi-channel D / A converter of the present invention comprises a D / A converter for one channel and a sample hold for the number of channels, and the sample hold for each channel. The self-refresh is cyclically performed according to the pulse.
[0007]
More specifically, the multi-channel D / A converter of the present invention is configured to share a single-channel D / A converter by a plurality of channels, and is based on a channel selection signal and a load signal given from the outside. the channel load signal for selecting one of a plurality of channels and the channel enable signal and supplies the signal to the D / a conversion unit in accordance with a clock signal sent from the channel load signal and the external, and the channel enable signal Te And a controller that generates a channel sample hold pulse to be sampled according to a sample hold signal given from outside, and circulates and outputs the channel enable signal and the channel sample hold pulse corresponding to each of the plurality of channels, and from the outside Give A digital input unit that latches a D / A converted digital signal for each channel according to the channel load signal and supplies a signal of a channel selected by the channel enable signal to the D / A conversion unit; An analog output unit that samples and holds the output of the D / A conversion unit for each channel according to the channel sample hold pulse, and outputs the sample hold result of each channel individually, and the control unit includes the plurality of channels. When any of the digital signals is rewritten, the output of the channel enable signal and the channel sample hold pulse is stopped, and the output is started from the channel enable signal and the channel sample hold pulse corresponding to the rewritten channel. that was A.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, for convenience of explanation, a 4-channel (A, B, C, and D channel) D / A converter is used, but the number of channels is two or more and arbitrary.
[0009]
FIG. 1 shows an example of the overall configuration of a multi-channel D / A converter according to the present invention. In FIG. 1, 100 is a digital input unit for four channels, 200 is a D / A conversion unit (DAC unit) for one channel, 300 is an analog output unit for four channels, 400 is an oscillation unit, and 500 is a control unit. is there. The digital input unit 100 latches digital input codes D1 to Dn of n (n is an integer) for each channel according to a channel load (LDA, LDB, LDC, LDD) signal, and the latch code for each channel Among them, the latch code of the channel selected by the channel enable (ENA, ENB, ENC, END) signal is supplied to the input bus lines DL1 to DLn of the DAC unit 200. The DAC unit 200 converts an n-bit digital input code given through the bus lines DL1 to DLn into an analog output DACOUT. The internal configuration of the DAC unit 200 is arbitrary, such as an R-2R ladder resistance type and a resistance string type. The analog output unit 300 samples and holds the output DACOUT of the DAC unit 200 for each channel according to the channel sample hold (SHA, SHB, SHC, SHD) pulse, and individually outputs the sample hold result of each channel to the channel output (VOUTA , VOUTB, VOUTC, VOUTD). The oscillation unit 400 supplies a clock (CLK) pulse sequence and a sample hold (SHP) pulse sequence to the control unit 500. The controller 500 supplies an LDA to LDD signal based on a load (LD) signal and a channel selection (A0 to A1) signal indicating a 2-bit channel address, and also sends an ENA to END signal and an SHA to SHD pulse. Has a function to supply to the click.
[0010]
FIG. 2 shows a detailed configuration example of the digital input unit 100 in FIG. The digital input unit 100 is selected by the latch unit 10 for latching the given n-bit digital input codes D1 to Dn for each channel according to the LDA to LDD signals, and the ENA to END signals from the latch unit 10. And a bus switch unit 20 for sending the latch codes of the channels to the bus lines DL1 to DLn. More specifically, between the least significant bit D1 of the digital input code and the least significant bit DL1 of the bus line, level latches 11, 12, 13, and 14 for four channels and tri-state inverters 21 and 4 for four channels are provided. 22, 23, and 24 are interposed. The data input terminals of the level latches 11 to 14 are commonly connected to the bit D1. LDA to LDD signals are applied to the clock level input terminals of the level latches 11 to 14, respectively. The inverted outputs of the level latches 11 to 14 are applied to the input terminals of the tristate inverters 21 to 24 controlled by the ENA to END signals, respectively. The output terminals of the tristate inverters 21 to 24 are commonly connected to the bit DL1. The same applies to the other bits D2 to Dn and DL2 to DLn. Therefore, the digital input codes D1 to Dn are latched for each channel according to the LDA to LDD signals, and the latch codes of the channels selected by the ENA to END signals are output to the bus lines DL1 to DLn.
[0011]
FIG. 3 shows a detailed configuration example of the analog output unit 300 in FIG. The analog output unit 300 includes sample hold units 31, 32, 33, and 34 for four channels that use DACOUT as a common input. Among them, the A channel sample and hold unit 31 includes a switch 41 controlled by an SHA pulse, a capacitor 42, a differential amplifier 43, and two resistors 44 and 45. The switch 41 operates to connect the DACOUT to the A channel capacitor 42 selected by the SHA pulse. The hold voltage of the capacitor 42 is amplified by an amplifier circuit composed of a differential amplifier 43 and resistors 44 and 45 to become an A channel output VOUTA. The configurations of the sample hold units 32 to 34 of other channels are the same.
[0012]
FIG. 4 shows a detailed configuration example of the control unit 500 in FIG. In FIG. 4, 50 is an address decoder, 60 is a channel selection latch, 70 is a ring counter, and 80 is an AND gate. The address decoder 50 generates LDA to LDD signals based on the LD signal and the A0 to A1 signals. For example, when (A1, A0) = (0, 0) when an LD signal is given, the LDA signal is (A1, A0) = (0, 1), the LDB signal is (A1, A0) = If (1, 0), an LDC signal is generated, and if (A1, A0) = (1, 1), an LDD signal is generated. The channel selection latch 60 generates channel preset (NPA, NPB, NPC, NPD) signals by latching the LDA to LDD signals in synchronization with the CLK pulse train. After being reset by the LD signal and preset by the NPA to NPD signals, the ring counter 70 cyclically generates ENA to END signals in synchronization with the CLK pulse train. The AND gate unit 80 generates SHA to SHD pulses by taking the logical product of the SHP pulse train and the ENA to END signals.
[0013]
FIG. 5 shows detailed configuration examples of the channel selection latch 60, the ring counter 70, and the AND gate unit 80 in FIG.
[0014]
Each channel portion of the channel selection latch 60 has a two-stage configuration of first D flip-flops 61, 62, 63, 64 and second D flip-flops 65, 66, 67, 68. The data input terminals of the first D flip-flops 61 to 64 are all connected to the power supply VDD. LDA to LDD signals are applied to the clock input terminals of the first D flip-flops 61 to 64, respectively. The non-inverted outputs of the first D flip-flops 61 to 64 are given to the data input terminals of the second D flip-flops 65 to 68 as latched channel load (LLA, LLB, LLC, LLD) signals, respectively. . A CLK pulse train is applied to the clock input terminals of the second D flip-flops 65 to 68, respectively. The inverted outputs of the second D flip-flops 65 to 68 are supplied to the ring counter 70 as the NPA to NPD signals (negative logic), respectively, and the first reset function of the channel selection latch 60 is realized. It is given to the reset input terminals of the D flip-flops 61 to 64, respectively.
[0015]
Each channel portion of the ring counter 70 has a two-stage configuration of NAND gates 71, 72, 73, 74 and D flip-flops 75, 76, 77, 78. One input of the NAND gates 71 to 74 is an NPA to NPD signal, respectively. PRA, PRB, PRC, and PRD in the figure are output signals of the NAND gates 71 to 74, respectively. The PRA to PRD signals are applied to the data input terminals of the D flip-flops 75 to 78, respectively. A CLK pulse train is applied to the clock input terminals of the D flip-flops 75 to 78, respectively. The non-inverted outputs of the D flip-flops 75 to 78 are supplied to the digital input unit 100 as ENA to END signals and also to the AND gate unit 80. Then, the inverted output of the D flip-flop 75 is connected to the other input of the NAND gate 72 and the inverted output of the D flip-flop 76 is connected to the NAND gate 73 so that the D flip-flops 75 to 78 constitute a ring-shaped shift register. To the other input, the inverted output of the D flip-flop 77 is connected to the other input of the NAND gate 74, and the inverted output of the D flip-flop 78 is connected to the other input of the NAND gate 71. The reset input terminals of the D flip-flops 75 to 78 are supplied with a signal obtained by inverting the LD signal by the inverter 79.
[0016]
The AND gate unit 80 includes AND gates 81, 82, 83, and 84 for each channel. One inputs of the AND gates 81 to 84 are ENA to END signals, respectively, and the other input is an SHP pulse train. The outputs of these AND gates 81 to 84 are SHA to SHD pulses.
[0017]
FIG. 6 shows an operation example of the multi-channel D / A converter of FIG. Here, it is assumed that the repetition period of the CLK pulse train is T, and an SHP pulse is generated in the latter half of each period. The oscillator 400 generates a CLK pulse train and an SHP pulse train that are synchronized with each other in this way. Time tm (m = 1 to 12) in FIG. 6 represents the rising time of the CLK pulse.
[0018]
In the initial state before time t1, it is assumed that the ENA to END signals are all reset to the “Lo” level. Therefore, SHA to SHD pulses are not generated. On the other hand, since the LLA to LLD signals also hold “Lo”, the NPA to NPD signals hold “Hi” and the PRA to PRD signals hold “Lo”. FIG. 6 shows only LLA, NPA, PRA, LLC, NPC, and PRC signals.
[0019]
Now, at time ta between time t1 and time t2, when the LD signal is given together with the digital input codes D1 to Dn of the A channel and the A0 to A1 signals specifying the A channel, the address decoder 50 generates the LDA signal. To do. In response to the LDA signal, the digital input unit 100 latches the given digital input codes D1 to Dn. On the other hand, in the channel selection latch 60, the LLA signal which is the non-inverted output of the D flip-flop 61 shifts from “Lo” to “Hi”. In the ring counter 70, all of the D flip-flops 75 to 78 are reset by the LD signal.
[0020]
At time t2, the NPA signal that is the inverted output of the D flip-flop 65 shifts from “Hi” to “Lo”. As a result, the PRA signal shifts from “Lo” to “Hi” and the LLA signal returns to “Lo”.
[0021]
At time t 3, the “Hi” PRA signal is latched by the D flip-flop 75, and as a result, the ENA signal which is the non-inverted output of the D flip-flop 75 shifts from “Lo” to “Hi”. On the other hand, since the LLA signal is “Lo”, the NPA signal returns to “Hi”, and then the PRA signal returns to “Lo”. At this point, the channel selection latch 60 returns to the original initial state. However, in the ring counter 70, “Hi” is preset in the single D flip-flop 75, and the state has changed.
[0022]
During the period from time t3 to time t4, the ENA signal is kept at the “Hi” level. Therefore, the latch code of the A channel selected by the ENA signal is supplied from the digital input unit 100 to the DAC unit 200, and DACOUT corresponding to the latch code is obtained. On the other hand, as a result of the AND gate 81 passing the SHP pulse, the SHA pulse is supplied to the analog output unit 300, and a desired A channel output VOUTA is obtained.
[0023]
After time t4, until the next LD signal is applied, the ring counter 70 ring-shifts the preset “Hi” in synchronization with the CLK pulse train. Specifically, the state of the “Hi” level shifts from the ENA signal to the ENB signal at time t4, shifts from the ENB signal to the ENC signal at time t5, and shifts from the ENC signal to the END signal at time t6. At t7, the END signal is shifted to the ENA signal. Each time, the AND gate unit 80 generates SHB, SHC, SHD, and SHA pulses. Here, focusing on the A channel, for example, the ENA signal and the SHA pulse are cyclically generated with a period of 4T, and the holding voltage of the capacitor 42 of the sample and hold unit 31 is refreshed with a period of 4T.
[0024]
As described above, after the time ta, the A channel portions of the digital input unit 100 and the analog output unit 300 are updated, and then a cyclic self-refresh operation is started.
[0025]
In the example of FIG. 6, at the time tc immediately after the state of the “Hi” level is shifted from the ENA signal to the ENB signal at the time t8, together with the digital input codes D1 to Dn of the C channel and the A0 to A1 signals specifying the C channel. It is assumed that an LD signal is given. In response to this, as a result of resetting all of the D flip-flops 75 to 78 in the ring counter 70, the ENB signal returns to "Lo" at time tc. On the other hand, the address decoder 50 generates an LDC signal. After this time tc, the C channel portion of each of the digital input unit 100 and the analog output unit 300 is updated by the same operation as described above, and then returns to the cyclic self-refresh operation.
[0026]
If the B and D channel portions are further updated in the same manner as described above, 4-channel outputs VOUTA to VOUTD can be obtained in parallel. Moreover, the desired channel output change can be achieved within 3T from the application of the LD signal.
[0027]
In the above example, the SHP pulse is generated in the latter half of the “Hi” level period of each of the ENA to END signals in consideration of the settling time of the DAC unit 200. However, the present invention is not limited to this.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since a single-channel D / A converter is shared by a plurality of channels, it is possible to provide a multi-channel D / A converter that can be integrated with a small area. It is possible to easily cope with an increase in the number of conversion bits and an increase in the number of integrated channels.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a multi-channel D / A converter according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a detailed configuration example of a digital input unit in FIG. 1;
FIG. 3 is a circuit diagram showing a detailed configuration example of an analog output unit in FIG. 1;
4 is a block diagram illustrating a detailed configuration example of a control unit in FIG. 1. FIG.
5 is a circuit diagram showing a detailed configuration example of a channel selection latch, a ring counter, and an AND gate unit in FIG. 4;
6 is a timing chart showing an operation example of the multi-channel D / A converter of FIG. 1; FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Latch part 11-14 Level latch 20 Bus switch part 21-24 Tristate inverter 31-34 Sample hold part 41 Switch 42 Capacitor 43 Differential amplifier 44, 45 Resistance 50 Address decoder 60 Channel selection latch 61-68 D flip-flop 70 Ring counters 71 to 74 NAND gates 75 to 78 D flip-flop 79 Inverter 80 AND gate units 81 to 84 AND gate 100 Digital input unit 200 D / A conversion unit (DAC unit)
300 Analog output unit 400 Oscillating unit 500 Control unit A0-A1 Channel selection signal CLK Clock pulse train DACOUT D / A conversion output DL1-DLn n-bit bus line D1-Dn n-bit digital input code ENA-END channel enable signal LD load Signal LDA to LDD Channel load signal LLA to LLD Latched channel load signal NPA to NPD Channel preset signal (negative logic)
PRA to PRD NAND output signal (positive logic)
SHA to SHD Channel sample hold pulse SHP Sample hold pulse train VOUTA to VOUTD Channel output

Claims (6)

1チャンネルのD/A変換部を複数チャンネルで共用するように構成された多チャンネルD/Aコンバータであって、
外部から与えられるチャンネル選択信号及びロード信号に基づいて前記複数チャンネルの一つを選択するチャンネルロード信号並びに、前記チャンネルロード信号及び外部から与えられるクロック信号に応じて前記D/A変換部に信号を供給するチャンネルイネーブル信号、及び、前記チャンネルイネーブル信号及び外部から与えられるサンプルホールド信号に応じてサンプリングするチャンネルサンプルホールドパルスを生成し、前記複数チャンネルのそれぞれに対応する前記チャンネルイネーブル信号及びチャンネルサンプルホールドパルスを循環させて出力する制御部と、
外部から与えられD/A変換されるデジタル信号を前記チャンネルロード信号に応じてチャンネル毎にラッチし、前記チャンネルイネーブル信号により選択されたチャンネルの信号を前記D/A変換部へ供給するデジタル入力部と、
前記D/A変換部の出力を前記チャンネルサンプルホールドパルスに応じてチャンネル毎にサンプルホールドし、各チャンネルのサンプルホールド結果を個別に出力するアナログ出力部とを備え
前記制御部は、前記複数チャンネルのいずれかの前記デジタル信号が書き換えられた時には、前記チャンネルイネーブル信号及びチャンネルサンプルホールドパルスの出力を停止し、前記書き換えられたチャンネルに対応するチャンネルイネーブル信号及びチャンネルサンプルホールドパルスから出力を開始することを特徴とする多チャンネルD/Aコンバータ。
A multi-channel D / A converter configured to share a D / A converter of one channel with a plurality of channels,
Channel load signal and selecting one of the plurality of channels based on the channel selection signal and the load signal externally applied, a signal to the D / A conversion unit in accordance with a clock signal sent from the channel load signal and external A channel sample hold pulse to be sampled is generated according to the channel enable signal to be supplied, and the channel enable signal and an external sample hold signal, and the channel enable signal and the channel sample hold pulse corresponding to each of the plurality of channels are generated. A control unit that circulates and outputs ,
A digital input unit which latches a digital signal which is externally applied and is D / A converted for each channel according to the channel load signal, and supplies a signal of a channel selected by the channel enable signal to the D / A conversion unit When,
An analog output unit that samples and holds the output of the D / A conversion unit for each channel according to the channel sample hold pulse, and individually outputs the sample hold result of each channel ;
When the digital signal of any of the plurality of channels is rewritten, the controller stops outputting the channel enable signal and the channel sample hold pulse, and the channel enable signal and channel sample corresponding to the rewritten channel. A multi-channel D / A converter characterized by starting output from a hold pulse .
請求項1記載の多チャンネルD/Aコンバータにおいて、
前記デジタル入力部は、
与えられたデジタル入力コードを前記チャンネルロード信号に応じてチャンネル毎にラッチするためのラッチ部と、
前記ラッチ部から前記チャンネルイネーブル信号により選択されたチャンネルのラッチコードを前記D/A変換部の入力バスラインへ送出するためのバススイッチ部とを備えたことを特徴とする多チャンネルD/Aコンバータ。
The multi-channel D / A converter according to claim 1,
The digital input unit is
A latch unit for latching a given digital input code for each channel according to the channel load signal;
A multi-channel D / A converter comprising a bus switch unit for sending a latch code of a channel selected by the channel enable signal from the latch unit to an input bus line of the D / A converter unit .
請求項1記載の多チャンネルD/Aコンバータにおいて、
前記アナログ出力部は、各々前記チャンネルサンプルホールドパルスにより選択されたチャンネルのコンデンサに前記D/A変換部の出力を接続するためのスイッチを有する複数のサンプルホールド部を備えたことを特徴とする多チャンネルD/Aコンバータ。
The multi-channel D / A converter according to claim 1,
The analog output unit includes a plurality of sample and hold units each having a switch for connecting the output of the D / A conversion unit to a capacitor of a channel selected by the channel sample and hold pulse. Channel D / A converter.
請求項1記載の多チャンネルD/Aコンバータにおいて、
前記制御部は、
前記ロード信号と前記チャンネル選択信号とに基づいて前記チャンネルロード信号を生成するためのアドレスデコーダと、
クロックパルス列に同期して前記チャンネルロード信号をラッチすることによりチャンネルプリセット信号を生成するためのチャンネル選択ラッチと、
前記ロード信号によりリセットされ、かつ前記チャンネルプリセット信号によりプリセットされた後は前記クロックパルス列に同期して前記チャンネルイネーブル信号をサイクリックに生成するためのリングカウンタと、
サンプルホールドパルス列と前記チャンネルイネーブル信号との論理積をとることにより前記チャンネルサンプルホールドパルスを生成するためのANDゲート部とを備えたことを特徴とする多チャンネルD/Aコンバータ。
The multi-channel D / A converter according to claim 1,
The controller is
An address decoder for generating the channel load signal based on the load signal and the channel selection signal;
A channel selection latch for generating a channel preset signal by latching the channel load signal in synchronization with a clock pulse train;
A ring counter for cyclically generating the channel enable signal in synchronization with the clock pulse train after being reset by the load signal and preset by the channel preset signal;
A multi-channel D / A converter comprising an AND gate for generating the channel sample hold pulse by taking a logical product of a sample hold pulse train and the channel enable signal.
請求項4記載の多チャンネルD/Aコンバータにおいて、
前記チャンネル選択ラッチはチャンネル毎に2段のDフリップフロップで構成され、かつ自己リセット機能を有することを特徴とする多チャンネルD/Aコンバータ。
The multi-channel D / A converter according to claim 4,
2. The multi-channel D / A converter according to claim 1, wherein the channel selection latch comprises a two-stage D flip-flop for each channel and has a self-reset function.
請求項4記載の多チャンネルD/Aコンバータにおいて、
前記クロックパルス列及びサンプルホールドパルス列を前記制御部へ供給するための発振部を更に備えたことを特徴とする多チャンネルD/Aコンバータ。
The multi-channel D / A converter according to claim 4,
The multi-channel D / A converter further comprising an oscillating unit for supplying the clock pulse train and the sample hold pulse train to the control unit.
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