JP6131591B2 - D / A converter circuit - Google Patents
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Description
この発明は、抵抗変化型素子を利用したD/A変換回路に関する。 The present invention relates to a D / A conversion circuit using a resistance variable element.
図17は、従来の簡易型のD/A変換回路200を利用した比較回路の構成例を示す回路図である。図17において、D/A変換回路200は、アナログ電圧VINを発生するアナログ電圧出力ノードと電源VDDとの間に介挿された負荷抵抗Rr2と、アナログ電圧出力ノードと接地との間に各々介挿されたスイッチトランジスタSWk(k=0〜n)とを有する。ここで、スイッチトランジスタSWk(k=0〜n)の各ゲートには、変換対象であるデジタル信号に基づいて選択信号Sk(k=0〜n)が供給される。アナログ電圧出力ノードに発生する電圧VINはコンパレータ100に供給される。トランジスタT1のゲートにはバイアス電圧BIASが与えられる。このトランジスタT1と抵抗Rr1からなる電圧発生回路は、基準電圧VREFをコンパレータ100に供給する。コンパレータ100は、アナログ電圧VINと基準電圧VREFとを比較し、比較結果を示すデジタル信号Outを出力する。
FIG. 17 is a circuit diagram showing a configuration example of a comparison circuit using a conventional simple D /
図18は、スイッチトランジスタSWk(k=0〜n)のON/OFFとD/A変換回路200の出力電圧VINとの関係を示す図である。この例では、スイッチトランジスタSWn(k=0〜n)をONさせる場合の選択信号Sk(k=0〜n)として、各スイッチトランジスタを飽和領域で動作させるゲート電圧を与える。図18では、スイッチトランジスタSW0をONさせた場合、SW0およびSW1をONさせた場合、SW0〜SW2をONさせた場合、SW0〜SW3をONさせた場合の出力電圧が例示されている。この例では、スイッチトランジスタSWk(k=0〜n)の各々の飽和電流が等しいため、ONするスイッチングトランジスタの個数に比例する電圧降下が抵抗Rr2に発生する。このため、変換対象であるデジタル信号に対応したアナログ電圧VINがD/A変換回路200から出力される。
FIG. 18 is a diagram illustrating a relationship between ON / OFF of the switch transistor SWk (k = 0 to n) and the output voltage VIN of the D /
ところで、従来のD/A変換回路において、固定抵抗Rr2は、通常、ポリシリコン層を用いるが、この固定抵抗Rr2をD/A変換回路に適した高抵抗にするためには、非常に大きな面積のポリシリコン層が必要になる。ここで、固定抵抗Rr2として、well(低濃度不純物拡散領域)抵抗を用いる場合もある。しかし、well(低濃度不純物拡散領域)抵抗は、抵抗自体のバラツキが大きく、これを用いたのでは高精度のD/A変換回路を構成するのが困難である。また、従来のD/A変換回路は、図18に例示するように、スイッチトランジスタの個数分の種類の出力電圧しか出力することができず、高精度のD/A変換回路を構成するためにはスイッチトランジスタの個数を増やす必要がある。このため、高精度のD/A変換回路を構成する場合、その所要面積が大きくなるという問題があった。 By the way, in the conventional D / A conversion circuit, a polysilicon layer is usually used as the fixed resistor Rr2. However, in order to make the fixed resistor Rr2 high resistance suitable for the D / A converter circuit, a very large area is required. Polysilicon layer is required. Here, a well (low-concentration impurity diffusion region) resistor may be used as the fixed resistor Rr2. However, the resistance of the well (low-concentration impurity diffusion region) has a large variation in the resistance itself, and it is difficult to construct a highly accurate D / A conversion circuit using this resistance. Further, as illustrated in FIG. 18, the conventional D / A converter circuit can output only the output voltages corresponding to the number of the switch transistors, so that a highly accurate D / A converter circuit can be configured. It is necessary to increase the number of switch transistors. For this reason, when a highly accurate D / A conversion circuit is configured, there is a problem that the required area becomes large.
この発明は以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、高精度で面積の小さなD/A変換回路を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the circumstances described above, and an object thereof is to provide a D / A conversion circuit with high accuracy and a small area.
この発明は、複数の抵抗変化型素子を有し、変換対象であるデジタル信号に基づいて、前記複数の抵抗変化型素子における1または複数の抵抗変化型素子を選択して、各々に書き込み電圧を印加し、並列接続することにより、前記デジタル信号に対応したアナログ信号を発生することを特徴とするD/A変換回路を提供する。 The present invention includes a plurality of resistance change elements, and selects one or a plurality of resistance change elements in the plurality of resistance change elements based on a digital signal to be converted, and sets a write voltage to each of the resistance change elements. An analog signal corresponding to the digital signal is generated by applying and connecting in parallel. A D / A conversion circuit is provided.
かかる発明によれば、並列接続する抵抗変化型素子と、それらの各々に対する書き込み電圧を各々変化させることにより、並列接続された抵抗変化型素子の合成抵抗値として多くの種類のものを実現し、この並列接続された抵抗変化型素子により多くの種類のアナログ信号を発生することができる。従って、高精度で面積の小さなD/A変換回路を実現することができる。 According to this invention, by changing the resistance change type elements connected in parallel and the write voltage for each of them, various types of combined resistance values of the resistance change type elements connected in parallel are realized, Many types of analog signals can be generated by the variable resistance elements connected in parallel. Therefore, it is possible to realize a D / A conversion circuit with high accuracy and a small area.
好ましい態様において、D/A変換回路は、第1および第2の電源ノード間の電圧を分圧してアナログ電圧出力ノードに出力する分圧回路であって、各々スイッチと抵抗変化型素子とを直列接続した複数の回路を互いに並列接続してなる第1の可変抵抗スイッチ回路を前記第1の電源ノードと前記アナログ電圧出力ノードとの間に有し、各々スイッチと抵抗変化型素子とを直列接続した複数の回路を互いに並列接続してなる第2の可変抵抗スイッチ回路を前記第2の電源ノードと前記アナログ電圧出力ノードとの間に有する分圧回路と、前記分圧回路内の抵抗変化型素子に書き込み電圧を印加する制御と前記分圧回路における複数のスイッチのON/OFF制御とを行う制御回路とを具備する。 In a preferred aspect, the D / A conversion circuit is a voltage dividing circuit that divides the voltage between the first and second power supply nodes and outputs the divided voltage to the analog voltage output node, and each of the switch and the resistance variable element is connected in series. A first variable resistance switch circuit formed by connecting a plurality of connected circuits to each other in parallel is provided between the first power supply node and the analog voltage output node, and each switch and a resistance variable element are connected in series. A voltage dividing circuit having a second variable resistance switch circuit formed by connecting the plurality of circuits connected in parallel to each other between the second power supply node and the analog voltage output node; and a resistance change type in the voltage dividing circuit And a control circuit that performs control for applying a write voltage to the element and ON / OFF control of a plurality of switches in the voltage dividing circuit.
この態様では、書き込み電圧の印加により抵抗変化型素子の抵抗値の高/低を変化させることができるので、少ない抵抗変化型素子からなる分圧回路により多くの種類の分圧比を実現することができる。従って、高精度で面積の小さなD/A変換回路を実現することができる。 In this aspect, since the resistance value of the resistance variable element can be changed by applying a write voltage, many types of voltage dividing ratios can be realized by a voltage dividing circuit including a small number of resistance variable elements. it can. Therefore, it is possible to realize a D / A conversion circuit with high accuracy and a small area.
他の好ましい態様において、D/A変換回路は、前記アナログ電圧出力ノードと第3の電源ノードとの間に介挿された書き込みスイッチを有し、前記制御回路は、前記書き込みスイッチおよび前記第1または第2の可変抵抗スイッチ回路内のスイッチをONにして、前記第1および第3の電源ノード間または前記第2および第3の電源ノード間に書き込み電圧を印加することにより、前記第1または第2の可変抵抗スイッチ回路内の抵抗変化型素子に書き込み電圧を印加する。 In another preferred aspect, the D / A conversion circuit includes a write switch interposed between the analog voltage output node and a third power supply node, and the control circuit includes the write switch and the first switch Alternatively, by turning on a switch in the second variable resistance switch circuit and applying a write voltage between the first and third power supply nodes or between the second and third power supply nodes, A write voltage is applied to the resistance variable element in the second variable resistance switch circuit.
他の好ましい態様において、前記制御回路は、変換対象であるデジタル信号に基づいて、前記第1または第2の可変抵抗スイッチ回路内の1または複数の抵抗変化型素子に書き込み電圧を印加する制御と、前記第1または第2の可変抵抗スイッチ回路内の1または複数のスイッチをONにして前記分圧回路に前記デジタル信号に対応したアナログ信号を出力させる制御とを行う。 In another preferred embodiment, the control circuit applies control to apply a write voltage to one or a plurality of resistance variable elements in the first or second variable resistance switch circuit based on a digital signal to be converted. Then, one or a plurality of switches in the first or second variable resistance switch circuit is turned on to control the voltage dividing circuit to output an analog signal corresponding to the digital signal.
また、他の好ましい態様において、D/A変換回路は、第1および第2の電源ノード間の電圧を分圧してアナログ電圧出力ノードに出力する分圧回路であって、固定抵抗を前記第1の電源ノードと前記アナログ電圧出力ノードとの間に有し、各々スイッチと抵抗変化型素子とを直列接続した複数の回路を互いに並列接続してなる可変抵抗スイッチ回路を前記第2の電源ノードと前記アナログ電圧出力ノードとの間に有する分圧回路と、前記分圧回路内の抵抗変化型素子に書き込み電圧を印加する制御と前記分圧回路における複数のスイッチのON/OFF制御とを行う制御回路とを具備する。 In another preferable aspect, the D / A conversion circuit is a voltage dividing circuit that divides a voltage between the first and second power supply nodes and outputs the divided voltage to an analog voltage output node, and the fixed resistor is connected to the first resistor. And a variable resistance switch circuit formed by connecting a plurality of circuits each having a switch and a resistance variable element connected in series with each other between the power supply node and the analog voltage output node, and the second power supply node. A voltage dividing circuit between the analog voltage output node, a control for applying a write voltage to a resistance variable element in the voltage dividing circuit, and a control for performing ON / OFF control of a plurality of switches in the voltage dividing circuit Circuit.
この態様では、第2の電源ノードと前記アナログ電圧出力ノードとの間にのみ可変抵抗スイッチ回路が設けられる。従って、D/A変換回路を小規模なものにすることができる。 In this aspect, the variable resistance switch circuit is provided only between the second power supply node and the analog voltage output node. Therefore, the D / A conversion circuit can be made small.
好ましい態様において、D/A変換回路は、前記アナログ信号を前記分圧回路に出力させるとき、前記第1の電源ノードを高電位電源ノードとし、前記第2の電源ノードを低電位電源ノードとする。 In a preferred aspect, when the analog signal is output to the voltage dividing circuit, the D / A conversion circuit sets the first power supply node as a high potential power supply node and the second power supply node as a low potential power supply node. .
他の好ましい態様において、D/A変換回路は、前記アナログ信号を前記分圧回路に出力させるとき、前記第2の電源ノードを高電位電源ノードとし、前記第1の電源ノードを低電位電源ノードとする。 In another preferred aspect, when the D / A conversion circuit outputs the analog signal to the voltage dividing circuit, the second power supply node is a high potential power supply node, and the first power supply node is a low potential power supply node. And
以上の諸態様において、前記抵抗変化型素子は、磁気トンネル接合素子であってもよく、電界誘起巨大抵抗変化の発生する抵抗素子であってもよい。 In the above aspects, the resistance variable element may be a magnetic tunnel junction element or a resistance element in which an electric field induced giant resistance change occurs.
以下、図面を参照し、この発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<第1実施形態>
図1は、この発明の第1実施形態であるD/A変換回路を含むA/D変換回路の構成を示す回路図である。図1に示すように、A/D変換回路は、分圧回路301と、制御回路302と、コンパレータ100とにより構成されている。このA/D変換回路において、分圧回路301と制御回路302(より厳密には制御回路302の一部)が本実施形態によるD/A変換回路を構成している。また、コンパレータ100は、D/A変換回路がD/A変換結果として出力する基準電圧VREFと入力電圧VINとを比較し、比較結果を示す信号Outを出力する回路である。そして、制御回路302は、D/A変換対象であるデジタル信号を一定方向に変化させつつ分圧回路301にD/A変換を行わせ、D/A変換結果である電圧VREFが入力電圧VINに一致するデジタル信号値を求めるための制御を行う。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an A / D conversion circuit including a D / A conversion circuit according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the A / D conversion circuit includes a
ここで、D/A変換回路の構成要素の1つである分圧回路301について説明する。この分圧回路301は、電源VP1およびVP2間の電圧を分圧することにより基準電圧VREFをアナログ電圧出力ノードN0に出力する回路である。この分圧回路301は、分圧比の制御が可能な構成となっている。本実施形態の特徴は、この分圧回路301により実現される分圧比の種類の多さにある。多彩な分圧比での分圧が可能な分圧回路301は、高い分解能でのD/A変換を可能にする。
Here, the
多彩な分圧比での分圧を可能にするため、分圧回路301は、抵抗変化型素子R0k(k=0〜n)およびR1k(k=0〜n)と、各々MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor;金属−酸化膜−半導体構造の電界効果トランジスタ)であるスイッチトランジスタSW0k(k=0〜n)、SW1k(k=0〜n)および書き込みトランジスタT1とを有している。
In order to enable voltage division at various voltage division ratios, the
ここで、抵抗変化型素子R0k(k=0〜n)は、各々の一端が電源VP1に接続されている。また、スイッチトランジスタSW0k(k=0〜n)は、この抵抗変化型素子R0k(k=0〜n)の各々の他端とアナログ電圧出力ノードN0との間に各々介挿されている。このスイッチトランジスタSW0k(k=0〜n)は、電源VP1およびアナログ電圧出力ノードN0間に抵抗変化型素子R0k(k=0〜n)を各々接続するか否かを切り換える役割を果たす。これらの抵抗変化型素子R0k(k=0〜n)およびスイッチトランジスタSW0k(k=0〜n)は、電源VP1およびアナログ電圧出力ノードN0間に介挿された可変抵抗スイッチ回路を構成している。 Here, one end of each resistance variable element R0k (k = 0 to n) is connected to the power source VP1. Further, the switch transistor SW0k (k = 0 to n) is inserted between each other end of the resistance variable element R0k (k = 0 to n) and the analog voltage output node N0. The switch transistor SW0k (k = 0 to n) plays a role of switching whether or not the resistance variable element R0k (k = 0 to n) is connected between the power supply VP1 and the analog voltage output node N0. These variable resistance elements R0k (k = 0 to n) and switch transistors SW0k (k = 0 to n) constitute a variable resistance switch circuit interposed between the power supply VP1 and the analog voltage output node N0. .
また、抵抗変化型素子R1k(k=0〜n)は、各々の一端がアナログ電圧出力ノードN0に接続されている。また、抵抗変化型素子R1k(k=0〜n)の各々の他端と電源VP2との間にはスイッチトランジスタSW1k(k=0〜n)が各々介挿されている。このスイッチトランジスタSW1k(k=0〜n)は、アナログ電圧出力ノードN0および電源VP2間に抵抗変化型素子R1k(k=0〜n)を各々接続するか否かを切り換える役割を果たす。これらの抵抗変化型素子R1k(k=0〜n)およびスイッチトランジスタSW1k(k=0〜n)は、電源VP2およびアナログ電圧出力ノードN0間に介挿された可変抵抗スイッチ回路を構成している。 In addition, one end of each variable resistance element R1k (k = 0 to n) is connected to the analog voltage output node N0. In addition, switch transistors SW1k (k = 0 to n) are respectively inserted between the other ends of the resistance variable elements R1k (k = 0 to n) and the power supply VP2. The switch transistor SW1k (k = 0 to n) plays a role of switching whether or not the resistance variable element R1k (k = 0 to n) is connected between the analog voltage output node N0 and the power source VP2. These variable resistance element R1k (k = 0 to n) and switch transistor SW1k (k = 0 to n) constitute a variable resistance switch circuit interposed between power supply VP2 and analog voltage output node N0. .
以上のように分圧回路301は、アナログ電圧出力ノードN0に接続する抵抗変化型素子を選択するスイッチトランンジスタSW0k(k=0〜n)およびSW1k(k=0〜n)を有している。従って、本実施形態では、このスイッチトランンジスタSW0k(k=0〜n)およびSW1k(k=0〜n)のON/OFF制御により多くの種類の分圧比を実現することができる。
As described above, the
さらに本実施形態では、分圧回路301を構成するための抵抗素子として、固定抵抗ではなく、抵抗変化型素子R0k(k=0〜n)およびR1k(k=0〜n)を使用している。この抵抗変化型素子は、ある方向に電流を流すことにより高抵抗とし、その逆方向に電流を流すことにより低抵抗とすることができる素子である。そして、本実施形態による分圧回路301は、抵抗変化型素子R0k(k=0〜n)およびR1k(k=0〜n)の任意のものを選択して、所望の方向の電流を流すことが可能な構成となっている。従って、本実施形態における分圧回路301では、固定抵抗を使用する場合に比べて、著しく多くの種類の分圧比を実現し、D/A変換の分解能を飛躍的に向上させることができる。ここに本実施形態の最大の特徴がある。
Furthermore, in the present embodiment, resistance variable elements R0k (k = 0 to n) and R1k (k = 0 to n) are used as resistance elements for configuring the
分圧回路301には、電源VP1およびVP2の他、電源VP3が供給される。この電源VP3は、抵抗変化型素子R0k(k=0〜n)およびR1k(k=0〜n)のうち所望のものの抵抗値を設定するために利用される電源である。書き込みトランジスタT1は、この電源VP3とアナログ電圧出力ノードN0との間に介挿されている。この書き込みトランジスタT1は、電源VP3をアナログ電圧出力ノードN0に接続するか否かを切り換える役割を果たす。この書き込みトランジスタT1をONとして、電源VP3をアナログ電圧出力ノードN0に接続し、このアナログ電圧出力ノードN0に接続する抵抗変化型素子をスイッチトランジスタSW0k(k=0〜n)およびSW1k(k=0〜n)により選択し、電源VP1およびVP3間または電源VP3およびVP2間に適切な書き込み電圧を発生することにより、任意の抵抗変化型素子の抵抗値の高/低を設定することができる。
In addition to the power sources VP1 and VP2, the
次に分圧回路301を構成する抵抗変化型素子の具体例について説明する。本実施形態における抵抗変化型素子R0k(k=0〜n)およびR1k(k=0〜n)は例えばMTJ(Magnetic Tunnel Junction;磁気トンネル接合)素子である。図2(a)および(b)は、このMTJ素子の構成と動作を示す図である。図2(a)および(b)に示すように、MTJ素子は、磁気の方向が一定のピン層と、トンネルバリア膜と、磁気の方向が変化するフリー層とからなる。図2(a)に示すように、フリー層からピン層に向かう方向の電流を流すと、フリー層の磁化方向がピン層と同一となり、MTJ素子は低抵抗となり、データ“0”を記憶した状態となる。逆に、図2(b)に示すように、ピン層からフリー層に向かう方向の電流を流すと、フリー層の磁化方向がピン層と反対になり、MTJ素子は高抵抗となり、データ“1”を記憶した状態になる。
このMTJ素子は、MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory;磁気抵抗RAM)等の不揮発性メモリのメモリセルに利用される(特許文献1、非特許文献1参照)。MTJ素子によりメモリセルを構成する場合には、図2(a)および(b)に例示するように、MTJ素子を選択するためのスイッチとして、トランジスタTsがMTJ素子に直列接続される。
Next, a specific example of the resistance variable element constituting the
This MTJ element is used for a memory cell of a non-volatile memory such as an MRAM (Magnetic Resistive Random Access Memory) (see
図3は、図2(a)および(b)に示すようなメモリセルにより構成されたメモリアレイの断面構造を例示する図である。図3に示す例では、半導体基板に図2(a)および(b)に示す選択用のトランジスタTsが形成されている。各トランジスタTsのゲートには選択電圧WLが与えられる。また、トランジスタTsのソースは、スルーホールと第1層メタル配線1Mとを介してソース電圧SLを供給するための第2層メタル配線2Mに接続されている。また、トランジスタTsのドレインは、スルーホールCSを介してMTJ素子のピン層に接続され、このMTJ素子のフリー層はスルーホールV1を介して書き込み電圧BLを供給するための第2層メタル配線2Mに接続されている。なお、このメモリセルは例えば非特許文献2に開示されている。図4はこのメモリセルの動作条件を示す図である。まず、抵抗変化型素子R1に対するデータ書き込みについて説明する。抵抗変化型素子R1に“0”を書き込む場合、ビット線BLを1.2V、ソース線SLを0Vとし、選択電圧WLを1.2Vとする。この状態では、抵抗変化型素子R1の両端に約0.6Vの電圧が印加され、ビット線BLからソース線SLに約49μAの電流が流れる。この結果、抵抗変化型素子R1は低抵抗になり、データ“0”を記憶した状態となる。抵抗変化型素子R1に“1”を書き込む場合は、ビット線BLを0V、ソース線SLを1.2Vとし、選択電圧WLを1.2Vとする。この結果、ソース線SLからビット線BLに約49μAの電流が流れる。これにより抵抗変化型素子R1は高抵抗に変化し、データ“1”を記憶した状態となる。データ読み出しでは、ビット線BLを0.15V、ソース線SLを0V、選択電圧WLを1.2Vとする。ここで、抵抗変化型素子R1がデータ“0”を記憶しており、低抵抗である場合、ビット線BLからソース線SLに向けて15μAの電流が流れる。一方、抵抗変化型素子R1がデータ“1”を記憶しており、高抵抗である場合、ビット線BLからソース線SLに向けて10μAの電流が流れる。従って、データ“0”の読み出し時に流れる電流15μAと、データ“1”の読み出し時に流れる電流10μAとの間の閾値(例えば12.5μA)を発生し、データ読み出し時にビット線BLからソース線SLに向けて流れる電流をこの閾値と比較することにより、抵抗変化型素子R1に記憶されているデータが“0”か“1”を判定することができる。
FIG. 3 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of a memory array including memory cells as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). In the example shown in FIG. 3, the selection transistor Ts shown in FIGS. 2A and 2B is formed on the semiconductor substrate. A selection voltage WL is applied to the gate of each transistor Ts. The source of the transistor Ts is connected to the second
以上が本実施形態において抵抗変化型素子R0k(k=0〜n)およびR1k(k=0〜n)として用いられるMTJ素子の概要である。図1に示す例において、抵抗変化型素子R0k(k=0〜n)は、電源VP1側がフリー層、その反対側がピン層となっており、抵抗変化型素子R1k(k=0〜n)は、ノードN0側がフリー層、その反対側がピン層となっている。 The above is the outline of the MTJ element used as the resistance variable element R0k (k = 0 to n) and R1k (k = 0 to n) in the present embodiment. In the example shown in FIG. 1, the variable resistance element R0k (k = 0 to n) has a free layer on the power supply VP1 side and a pinned layer on the opposite side, and the variable resistance element R1k (k = 0 to n) The node N0 side is a free layer and the opposite side is a pinned layer.
なお、抵抗変化型素子R0k(k=0〜n)およびR1k(k=0〜n)としては、MTJ素子の他、ReRAM(Resistance Random Access Memory;抵抗変化型RAM)のメモリセルに用いられるCER(Colossal Electro−Resistance;電界誘起巨大抵抗変化)抵抗素子を利用してもよい。 As the resistance change elements R0k (k = 0 to n) and R1k (k = 0 to n), in addition to the MTJ elements, CER used for memory cells of ReRAM (Resistance Random Access Memory). (Collective Electro-Resistance; electric field induced giant resistance change) A resistive element may be used.
図1において、分圧回路301とともにD/A変換回路を構成する制御回路302は、D/A変換対象であるデジタル信号を更新するためのカウンタを内蔵している。この制御回路302は、D/A変換対象であるデジタル信号をカウンタによりカウントさせつつ、分圧回路301にデジタル信号のD/A変換を行わせる制御を行い、コンパレータ100の出力信号Outが反転するのを検知することにより、D/A変換結果VREFが入力電圧VINとなるデジタル信号値を求める。
In FIG. 1, a
本実施形態において、制御回路302が行う分圧回路301の分圧比の制御は、2つの制御からなる。第1の制御は、所望の分圧比(すなわち、更新後のデジタル信号に対応した分圧比)での分圧を行うのに使用する抵抗変化型素子を選択し、その抵抗変化型素子に適切な書き込み電圧を与えて、抵抗値の高/低の設定を行うデータ書き込み制御である。本実施形態では、この抵抗変化型素子に対して抵抗値の高/低の設定を行う制御をデータ書き込みと呼ぶ。抵抗変化型素子にピン層からフリー層に向かう電流を流してその抵抗変化型素子の抵抗値を高くすることはデータ“1”の書き込みである。また、抵抗変化型素子にフリー層からピン層に向かう電流を流してその抵抗変化型素子の抵抗値を低くすることはデータ“0”の書き込みである。第2の制御は、所望の分圧比での分圧を行うのに使用する抵抗変化型素子をアナログ電圧出力ノードN0に接続して分圧回路301にD/A変換を行わせるデータ読み出し制御である。
In the present embodiment, the control of the voltage dividing ratio of the
本実施形態において、制御回路302は、各抵抗変化型素子R0k(k=0〜n)およびR1k(k=0〜n)の各々を高抵抗にするか、低抵抗にするか、それともアナログ電圧出力ノードN0から切り離すかをデジタル信号値に対応付けて定義したテーブル302Tを記憶している。制御回路302は、データ書き込み制御において、テーブル302Tを参照することにより、変換対象であるデジタル信号値から高抵抗にすべき抵抗変化型素子と低抵抗にすべき抵抗変化型素子とを求め、それらの抵抗変化型素子の抵抗値の高/低を設定する制御を行う。このデータ書き込み制御では、抵抗変化型素子R0kおよびR1k(k=0〜n)の全てではなく、一部の抵抗変化型素子のみにデータ書き込みを行ってもよい。例えば図1に示すテーブル302Tにおいて、変換対象であるデジタル信号値が「1」から「2」に変わった場合、抵抗変化型素子R1nを低抵抗(“0”)から高抵抗(“1”)に書き換えるだけでよい。そこで、この書き換えが必要な抵抗変化型素子R1nに対するデータ書き込みのみを行うのである。すなわち、D/A変換の際には、前回のD/A変換の対象のデジタル信号値に対応付けられた情報と今回のD/A変換の対象のデジタル信号値に対応付けられた情報とをテーブル302Tから読み出し、両情報を比較することにより、今回のD/A変換においてデータ書き込みを行う抵抗変化型素子を決定するのである。また、制御回路302は、データ読み出し制御において、テーブル302Tを参照することにより、変換対象であるデジタル信号値に基づき、アナログ電圧出力ノードN0から切り離すべき抵抗変化型素子を求め、それらの抵抗変化型素子をアナログ電圧出力ノードN0から切り離す制御を行う。なお、この分圧比の制御については、説明の重複を避けるため、本実施形態の動作説明において詳細を明らかにする。
以上が本実施形態の構成である。
In the present embodiment, the
The above is the configuration of the present embodiment.
次に本実施形態の動作を説明する。
図5はデジタル信号を更新しつつD/A変換を繰り返すA/D変換回路の動作を例示するタイムチャートである。既に説明したように、本実施形態では、変換対象であるデジタル信号を更新しつつ、更新後のデジタル信号に基づいて、データ書き込みとD/A変換を実行する。データ書き込みは、更新後のデジタル信号に対応した分圧比での分圧処理に用いる各抵抗変化型素子について行う。ここで、分圧処理において複数の抵抗変化型素子を用いる場合、それら複数の抵抗変化型素子を順次選択し、それらの抵抗変化型素子についてデータ書き込みを行うこととなる。しかし、図5では、図面が煩雑になるのを防ぐため、各々1回のD/A変換に先立って行うデータ書き込みとして、抵抗変化型素子1個分のデータ書き込みの動作、すなわち、抵抗変化型素子R00に対するデータ“0”の書き込み、抵抗変化型素子R01に対するデータ“1”の書き込み、抵抗変化型素子R10に対するデータ“0”の書き込み、抵抗変化型素子R11に対するデータ“1”の書き込みの動作が示されている。
Next, the operation of this embodiment will be described.
FIG. 5 is a time chart illustrating the operation of an A / D conversion circuit that repeats D / A conversion while updating a digital signal. As already described, in this embodiment, data writing and D / A conversion are executed based on the updated digital signal while updating the digital signal to be converted. Data writing is performed for each resistance variable element used for voltage division processing at a voltage division ratio corresponding to the updated digital signal. Here, when a plurality of resistance change elements are used in the voltage dividing process, the plurality of resistance change elements are sequentially selected, and data writing is performed on these resistance change elements. However, in FIG. 5, in order to prevent the drawing from becoming complicated, as data writing performed before each D / A conversion, data writing operation for one resistance variable element, that is, resistance change type is performed. Operation of writing data “0” to the element R00, writing data “1” to the resistance variable element R01, writing data “0” to the resistance variable element R10, and writing data “1” to the resistance variable element R11 It is shown.
抵抗変化型素子R00にデータ“0”を書き込む場合、制御回路302は、書き込み許可信号WEをアクティブレベル(Hレベル)として、書き込みトランジスタT1をONとし、電源VP3をアナログ電圧出力ノードN0に接続する。また、制御回路302は、スイッチトランジスタSW00のみをONとし、他のスイッチトランジスタをOFFとし、電源VP1に1Vを出力させ、電源VP3に0Vを出力させる。この場合、電圧VP1−VP3=1Vが書き込み電圧となる。この場合、抵抗変化型素子R00のフリー層およびピン層間に書き込み電圧1Vが印加され、抵抗変化型素子R00にフリー層からピン層に向かう電流が流れる。この結果、抵抗変化型素子R00は、抵抗値が低下し、データ“0”の書き込まれた状態となる。なお、電源VP2は、このデータ書き込みに関与しないため(Don’t Care)、任意の電圧値でよい。
When writing data “0” to the resistance variable element R00, the
その後のD/A変換では、制御回路302は、書き込み許可信号WEをLレベルとし、書き込みトランジスタT1をOFFとして、電源VP3をアナログ電圧出力ノードN0から切り離し、電源VP1に0.6Vを、電源VP3に0V(書き込みトランジスタT1がOFFであり、Don‘t
Careなので、他の電圧でも可)、電源VP2に0Vを出力させる。この場合、電圧VP1−VP2=0.6Vが読み出し電圧となる。そして、制御回路302は、抵抗変化型素子R00に接続されたスイッチトランジスタSW00等、分圧処理に使用する抵抗変化型素子に接続されたスイッチトランジスタをONとし、それ以外のスイッチトランジスタをOFFとする選択信号S0k(k=0〜n)およびS1k(k=0〜n)を出力する。ここで、抵抗変化型素子R00は、直前のデータ書き込みを行っているので、D/A変換のために使用する抵抗変化型素子である。従って、この抵抗変化型素子R00に対応した選択信号S00はHレベルとなる。選択信号S00以外の他の選択信号(図5ではハッチングの施された選択信号)が如何なるレベルとなるかは変換対象であるデジタル信号により定める。
In the subsequent D / A conversion, the
Since it is Care, another voltage is acceptable), and 0 V is output to the power source VP2. In this case, the voltage VP1−VP2 = 0.6V is the read voltage. Then, the
この状態で、アナログ電圧出力ノードN0に接続された抵抗変化型素子群に電流が流れ、読み出し電圧VP1−VP2=0.6Vをデジタル信号に対応した分圧比で分圧したアナログ電圧VREFがアナログ電圧出力ノードN0に出力される。 In this state, a current flows through the resistance variable element group connected to the analog voltage output node N0, and the analog voltage VREF obtained by dividing the read voltage VP1-VP2 = 0.6V by the voltage dividing ratio corresponding to the digital signal is the analog voltage. Output to output node N0.
ここで、読み出し電圧を書き込み電圧より低い0.6Vとしたのは、誤書き込みを防ぐためである。さらに詳述すると、データ書き込み時には、1個の抵抗変化型素子に最大1Vの電圧が印加される。この電圧は安定したデータ書き込みを行うのに必要な電圧である。一方、読み出し時には、誤書き込みを防ぐために、抵抗変化型素子に流れる電流を減らす(すなわち印加電圧を小さくする)必要がある。ここで、読み出し時における1個の抵抗変化型素子の印加電圧の最大値は、読み出し電圧に対してD/A変換における最大の分圧比を乗算した電圧値となる。例えば読み出し電圧を0.6Vとし、分圧比の最大値を0.8とすると、1個の抵抗変化型素子の印加電圧の最大値は0.48Vとなる。このように読み出し電圧を0.6Vとすることにより、抵抗変化型素子に対する印加電圧の最大値を、データ書き込みが可能になる印加電圧(すなわち、誤書き込みの起こる電圧)よりも低い電圧0.48Vにすることができる。そこで、読み出し電圧を0.6Vにしているのである。 Here, the reason why the reading voltage is set to 0.6 V, which is lower than the writing voltage, is to prevent erroneous writing. More specifically, when data is written, a maximum voltage of 1 V is applied to one resistance variable element. This voltage is a voltage necessary for performing stable data writing. On the other hand, at the time of reading, in order to prevent erroneous writing, it is necessary to reduce the current flowing through the resistance variable element (that is, to reduce the applied voltage). Here, the maximum value of the voltage applied to one resistance variable element at the time of reading is a voltage value obtained by multiplying the read voltage by the maximum voltage dividing ratio in D / A conversion. For example, when the read voltage is 0.6 V and the maximum value of the voltage division ratio is 0.8, the maximum value of the voltage applied to one resistance change element is 0.48 V. Thus, by setting the read voltage to 0.6 V, the maximum value of the applied voltage to the resistance variable element is 0.48 V, which is lower than the applied voltage at which data can be written (that is, the voltage at which erroneous writing occurs). Can be. Therefore, the read voltage is set to 0.6V.
このようにしてD/A変換が行われ、D/A変換結果に関する判定結果を示す信号Outが出力されると、制御回路302は、この信号Outに基づき、D/A変換の対象であるデジタル信号を更新するか否かが決定する。そして、制御回路302は、更新後のデジタル信号に対応した分圧比での分圧を可能にするためのデータ書き込みを行う。
When the D / A conversion is performed in this way and the signal Out indicating the determination result regarding the D / A conversion result is output, the
図5に示すように、抵抗変化型素子R01にデータ“1”を書き込むときは、書き込み許可信号WEをHレベルとし、電源VP1に0Vを、電源VP3に1Vを、電源VP2に0V(Don‘t Care)を出力させ、選択信号S01のみをHレベルとしてスイッチトランジスタSW01のみをONさせ、他のスイッチトランジスタをOFFさせる。これにより抵抗変化型素子R01にピン層からフリー層に向かう電流が流れ、抵抗変化型素子R01が高抵抗となる。 As shown in FIG. 5, when data “1” is written to the resistance variable element R01, the write permission signal WE is set to the H level, the power supply VP1 is 0V, the power supply VP3 is 1V, and the power supply VP2 is 0V (Don ' t Care) is output, only the selection signal S01 is set to H level, only the switch transistor SW01 is turned on, and the other switch transistors are turned off. As a result, a current from the pinned layer to the free layer flows through the resistance variable element R01, and the resistance variable element R01 has a high resistance.
データ書き込みが終了すると、D/A変換の動作が行われる。このD/A変換の動作は上述と同様である。 When the data writing is completed, a D / A conversion operation is performed. This D / A conversion operation is the same as described above.
そして、上述と同様にD/A変換結果に関する判定結果を示す信号Outが出力され、この信号に基づいてデジタル信号の更新を続行するか否かが判断され、続行する場合は更新後のデジタル信号に基づくデータ書き込みとD/A変換が行われる。
以下、同様の動作の繰り返しである。
Similarly to the above, a signal Out indicating the determination result regarding the D / A conversion result is output. Based on this signal, it is determined whether or not to continue the update of the digital signal. Data writing and D / A conversion based on the above are performed.
Hereinafter, the same operation is repeated.
次に本実施形態によるD/A変換回路の分解能について説明する。
まず、比較のため、図1に示すようなD/A変換回路において、抵抗変化型素子R0k(k=0〜n)およびR1k(k=0〜n)を固定抵抗に置き換えた場合のD/A変換の分解能を説明する。簡単のため、n=1の場合を検討する。
Next, the resolution of the D / A conversion circuit according to the present embodiment will be described.
First, for comparison, in the D / A conversion circuit as shown in FIG. 1, the D / A when the resistance variable elements R0k (k = 0 to n) and R1k (k = 0 to n) are replaced with fixed resistors. The resolution of A conversion will be described. For simplicity, consider the case of n = 1.
この場合、分圧回路の上段の抵抗R00、R01、下段の抵抗R10、R11のうちアナログ電圧出力ノードN0に接続するものを各種変えることにより、4通りの分圧比を実現することができる。図6において、分圧比番号は、アナログ電圧出力ノードN0に接続する抵抗を各種変えた分圧回路の各種の構成に対応付けた番号である。また、図6において、例えば分圧比番号1の列を見ると、抵抗R00、R01、R10に対応した各欄には“R”が記載され、抵抗R11に対応した欄は空欄となっている。これは、分圧比番号1に対応した分圧回路の構成では、抵抗R00、R01、R10がアナログ電圧出力ポートに接続され、抵抗R11はアナログ電圧出力ポートから切り離されていることを示している。この場合、分圧回路において、上段の抵抗群の合成抵抗はR/2となり、下段の抵抗群の合成抵抗はRとなるため、分圧比は、R/((R/2)+R)≒0.67となる。他の分圧比番号に対応した構成についても同様である。
In this case, four different voltage division ratios can be realized by variously changing one of the upper resistors R00 and R01 and the lower resistors R10 and R11 connected to the analog voltage output node N0. In FIG. 6, the voltage division ratio number is a number associated with various configurations of the voltage dividing circuit in which the resistance connected to the analog voltage output node N0 is variously changed. In FIG. 6, for example, in the column of the voltage
n=1の場合、分圧回路の構成は4通りあるが、分圧比番号2、3に対応した各分圧比はいずれも0.50となる。従って、実現される分圧比の種類は3通りとなる。
When n = 1, there are four configurations of the voltage dividing circuit, but each of the voltage dividing ratios corresponding to the voltage dividing
図7はn=1である分圧回路により実現される3通りの分圧比を昇順に並べ、それらのデジタル信号値1〜3を対応付けてグラフ化したものである。このようにn=1である場合には、3通りのデジタル信号値をアナログ電圧により表現することができる。この場合の分解能は3となる。
FIG. 7 is a graph in which three voltage division ratios realized by a voltage dividing circuit with n = 1 are arranged in ascending order and their
これに対し、本実施形態では、分圧回路が抵抗変化型素子により構成されており、分圧処理に用いる抵抗変化型素子の抵抗値を2通りに変化させることができる。従って、固定抵抗により構成された分圧回路に比べて、実現可能な分圧比の種類を著しく増加させることができる。 On the other hand, in the present embodiment, the voltage dividing circuit is configured by a resistance variable element, and the resistance value of the resistance variable element used for the voltage dividing process can be changed in two ways. Therefore, the types of voltage dividing ratios that can be realized can be remarkably increased as compared with the voltage dividing circuit constituted by fixed resistors.
図8は、分圧回路の上段の抵抗R00、R01、下段の抵抗R10、R11のうちアナログ電圧出力ノードN0に接続するものを各種変えるともに、アナログ電圧出力ノードに接続する抵抗変化型素子の抵抗値の高/低を各種変えることにより実現された各種の分圧回路構成と、それらにより得られる分圧比を示すものである。図8において、分圧比番号1に対応した列を見ると、抵抗変化型素子R00、R01に対応した各欄には“R”が記載され、抵抗変化型素子R10に対応した欄には“2R”が記載され、抵抗変化型素子R11に対応した欄は空欄となっている。この場合、分圧比番号1に対応した欄に“R”が記載された抵抗変化型素子R00、R01はデータ“0”が書き込まれており、非特許文献1に基づき推測すると、その抵抗値は5kΩである。また、分圧比番号1に対応した欄に“2R”が記載された抵抗変化型素子R10はデータ“1”が書き込まれており、非特許文献1に基づき推測すると、その抵抗値は10kΩである。そして、分圧比番号1に対応した欄に空欄となっている抵抗変化型素子R11は、アナログ電圧出力ノードN0から切り離されている。この分圧比番号1に対応した分圧回路構成では、上段の合成抵抗はR/2、下段の合成抵抗は2Rなので、分圧比は2R/((R/2)+2R)=0.80となる。
FIG. 8 shows various resistances connected to the analog voltage output node N0 among the upper resistances R00 and R01 and the lower resistances R10 and R11 of the voltage dividing circuit, and the resistance of the resistance variable element connected to the analog voltage output node. The figure shows various voltage divider circuit configurations realized by variously changing the high / low values and the voltage division ratios obtained by them. In FIG. 8, in the column corresponding to the voltage
図8において、分圧比番号1〜4に対応した各構成は、上段の合成抵抗が最小になる組み合わせ、すなわち、抵抗変化型素子R00、R01が低抵抗であり、2つともアナログ電圧出力ノードN0に接続された構成である。この場合、上段の合成抵抗はR/2である。
In FIG. 8, the configurations corresponding to the voltage
分圧比番号5〜8に対応した各構成は、上段の合成抵抗が次に小さい組み合わせであり、抵抗変化型素子R00が高抵抗2R、抵抗変化型素子R01が低抵抗Rであり、上段の合成抵抗は2R/3となる。
Each of the configurations corresponding to the voltage
分圧比番号9〜12は、上段の合成抵抗がRとなる組み合わせである。ここで、R00=R01=2Rに設定し、R00、R01ともにアナログ電圧出力ノードに接続した場合も上段の合成抵抗がRとなるが、これは分圧比番号9〜12の上段の合成抵抗と同じなので、D/A変換のための分圧回路の構成として用いない。
分圧比番号13〜16は、上段の合成抵抗が最大の2Rとなる組み合わせである。
The voltage dividing
The voltage dividing
図8に示す各種の分圧回路構成では、上段の合成抵抗の各種類において、下段の抵抗変化型素子R10、R11の抵抗値を各種変化させている。 In the various voltage divider circuit configurations shown in FIG. 8, the resistance values of the lower resistance change elements R10 and R11 are variously changed in each type of the upper combined resistance.
そして、図8に示す分圧比番号1〜16に対応した各分圧回路構成において得られる各分圧比から重複したものを除き、残った各分圧比を昇順に並べ、それらに各種のデジタル信号値を対応付けてグラフ化したものが図9である。図9に示すように、本実施形態では、n=1である場合に分解能11を実現することができ、分解能を固定抵抗により構成された分圧回路のおよそ4倍の高精度にすることができる。
このように本実施形態によれば、小さな面積で高精度のD/A変換回路を構成することができる。
Then, except for overlapping ones obtained from the respective voltage dividing circuit configurations corresponding to the voltage dividing
Thus, according to the present embodiment, a highly accurate D / A conversion circuit can be configured with a small area.
<第2実施形態>
図10はこの発明の第2実施形態であるD/A変換回路を含むA/D変換回路の構成を示す回路図である。本実施形態では、上記第1実施形態(図1)における分圧回路301および制御回路302が分圧回路311および制御回路312に置き換えられている。分圧回路311では、固定抵抗素子Rrと書き込みトランジスタT2が電源VP1およびアナログ電圧出力ノードN0間に介挿されている。書き込みトランジスタT2のゲートには書き込み禁止信号WEBが入力される。この書き込み禁止信号WEBは、書き込み許可信号WEを反転した信号である。また、アナログ電圧出力ノードN0には抵抗変化型素子Rk(k=0〜n)のフリー層が接続され、この抵抗変化型素子Rk(k=0〜n)のピン層と電源VP2との間にはスイッチトランジスタSWk(k=0〜n)が各々介挿されている。スイッチトランジスタSWk(k=0〜n)のゲートには、選択信号Sk(k=0〜n)が与えられる。書き込みトランジスタT1は上記第1実施形態と同様である。
Second Embodiment
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of an A / D conversion circuit including a D / A conversion circuit according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the
制御回路312は、書き込みトランジスタT1に対する書き込み許可信号WEと、書き込みトランジスタT2に対する書き込み禁止信号WEBと、スイッチトランジスタSWk(k=0〜n)のON/OFFを制御する選択信号Sk(k=0〜n)を出力する。これにより制御回路312は、分圧回路311の各抵抗変化型素子に対するデータ書き込みを行い、分圧回路311にD/A変換を行わせる。
The
本実施形態におけるデータ書き込み時の動作は次の通りである。まず、データ書き込み時、制御回路312は、書き込み許可信号WEをHレベル、書き込み禁止信号WEBをLレベルとし、選択信号Sk(k=0〜n)により書き込み対象とする抵抗変化型素子Rk(k=0〜n)を選択する。そして、選択した抵抗変化型素子にデータ“0”を書き込む場合には、電源VP3に1Vを、電源VP2に0Vを出力させ、データ“1”を書き込む場合には、電源VP3に0Vを、電源VP2に1Vを出力させる。
The operation at the time of data writing in this embodiment is as follows. First, at the time of data writing, the
図11および図12は本実施形態の比較例を示すものである。さらに詳述すると、図11は、分圧回路の抵抗変化型素子R0〜R3を固定抵抗に置き換え、それらの固定抵抗のうちアナログ電圧出力ノードN0に接続するものを各種変えることにより実現された各種の分圧回路構成と、それらにより得られる分圧比を示すものである。図12は、図11において実現される分圧比を昇順に並び替え、デジタル信号値に対応付けたものである。この例では、各固定抵抗をRとした場合に、分圧回路の上段の抵抗RrをR/2としている。この場合、分圧比は4通りとなるので、分解能は4となる。 11 and 12 show a comparative example of this embodiment. More specifically, FIG. 11 shows various types realized by replacing the variable resistance elements R0 to R3 of the voltage dividing circuit with fixed resistors and changing various ones of those fixed resistors connected to the analog voltage output node N0. The voltage dividing circuit configuration and the voltage dividing ratio obtained thereby are shown. FIG. 12 rearranges the voltage division ratios realized in FIG. 11 in ascending order and associates them with digital signal values. In this example, when each fixed resistance is R, the upper resistance Rr of the voltage dividing circuit is R / 2. In this case, since there are four voltage division ratios, the resolution is 4.
図13および図14は本実施形態の効果を示すものである。さらに詳述すると、図13は、本実施形態において抵抗変化型素子R0〜R3のうちアナログ電圧出力ノードN0に接続するものを各種変えることにより実現された各種の分圧回路構成と、それらにより得られる分圧比を示すものである。 13 and 14 show the effects of this embodiment. More specifically, FIG. 13 shows various voltage divider circuit configurations realized by changing various ones of the resistance variable elements R0 to R3 connected to the analog voltage output node N0 in the present embodiment, and the obtained voltage dividing circuit configurations. The partial pressure ratio is shown.
図14は、図13において実現される分圧比を昇順に並び替え、デジタル信号値に対応付けたものである。この場合、分圧比は8通りとなるので、分解能は8となる。このように分圧回路を抵抗変化型素子により構成すると、固定抵抗により構成した比較例の2倍の分解能を得ることができる。 FIG. 14 rearranges the voltage division ratios realized in FIG. 13 in ascending order and associates them with digital signal values. In this case, since there are 8 voltage division ratios, the resolution is 8. If the voltage dividing circuit is configured by a resistance variable element in this way, it is possible to obtain twice the resolution of the comparative example configured by a fixed resistor.
なお、本実施形態(図10)では、抵抗Rrを分圧回路の上段に設け、抵抗変化型素子群を下段に設けたが、逆にして、抵抗変化素子群を上段に設け、固定抵抗を下段に設けても同様な効果が得られる。 In the present embodiment (FIG. 10), the resistor Rr is provided in the upper stage of the voltage dividing circuit and the resistance variable element group is provided in the lower stage, but conversely, the resistance variable element group is provided in the upper stage and the fixed resistance is provided. Even if it is provided in the lower stage, the same effect can be obtained.
以上説明したように、この発明の各実施形態によれば、小さな面積で、高精度、高感度のD/A変換回路を実現することができる。 As described above, according to each embodiment of the present invention, a highly accurate and highly sensitive D / A converter circuit can be realized with a small area.
<他の実施形態>
以上、この発明の第1および第2実施形態を説明したが、この発明には他にも実施形態が考えられる。例えば次の通りである。
(1)図15に示す実施形態は、上記第1実施形態(図1)の変形例である。なお、図15では、図1における制御回路302に相当するものの図示が省略されている。図15に示す実施形態において、抵抗変化型素子R2k(k=0〜n)は、図1における抵抗変化型素子R1k(k=0〜n)に相当するものである。図15に示す実施形態において、抵抗変化型素子R2k(k=0〜n)とスイッチトランジスタSW1k(k=0〜n)の位置関係が図1のものと逆になっている。他の点は図1に示す構成と同様である。
<Other embodiments>
Although the first and second embodiments of the present invention have been described above, other embodiments are conceivable for the present invention. For example:
(1) The embodiment shown in FIG. 15 is a modification of the first embodiment (FIG. 1). In FIG. 15, the illustration corresponding to the
図15に示す実施形態によれば、スイッチトランジスタSW0k(k=0〜n)およびSW1k(k=0〜n)をレイアウト(配置)するときに、スイッチトランジスタSW0kのソースのスイッチトランジスタSW1kのソースを共通の拡散領域とすることができるので、レイアウト面積を縮小することができる。 According to the embodiment shown in FIG. 15, when the switch transistors SW0k (k = 0 to n) and SW1k (k = 0 to n) are laid out (arranged), the source of the switch transistor SW1k is the source of the switch transistor SW0k. Since the common diffusion region can be used, the layout area can be reduced.
本実施形態におけるデータ書き込みの動作は上記第1実施形態と全く同様である。しかし、本実施形態では、図15に示すように、スイッチトランジスタS1k(k=0〜n)のドレインと抵抗変化型素子R2k(k=0〜n)のフリー層を接続することになるので、抵抗変化型素子R2k(k=0〜n)のレイアウト接続形状は上記第1実施形態の抵抗変化型素子R1k(k=0〜n)と異なる。 The data write operation in this embodiment is exactly the same as that in the first embodiment. However, in this embodiment, as shown in FIG. 15, the drain of the switch transistor S1k (k = 0 to n) and the free layer of the resistance variable element R2k (k = 0 to n) are connected. The layout connection shape of the resistance variable element R2k (k = 0 to n) is different from that of the resistance variable element R1k (k = 0 to n) of the first embodiment.
(2)図16に示す実施形態は、図15の実施形態にさらに変形を加えた例である。図16において、抵抗変化型素子R3k(k=0〜n)は図15における抵抗変化型素子R2k(k=0〜n)に対応している。しかし、図15における抵抗変化型素子R2k(k=0〜n)はピン層が電源VP2に接続されているのに対し、図16における抵抗変化型素子R3k(k=0〜n)はピン層がスイッチトランジスタSW1k(k=0〜n)のドレインに接続されている。 (2) The embodiment shown in FIG. 16 is an example in which the embodiment of FIG. 15 is further modified. In FIG. 16, the resistance variable element R3k (k = 0 to n) corresponds to the resistance variable element R2k (k = 0 to n) in FIG. However, the resistance variable element R2k (k = 0 to n) in FIG. 15 has the pin layer connected to the power supply VP2, whereas the resistance variable element R3k (k = 0 to n) in FIG. Is connected to the drain of the switch transistor SW1k (k = 0 to n).
この抵抗変化型素子R3k(k=0〜n)はピン層がスイッチトランジスタSW1k(k=0〜n)のドレインに接続されている点において、上記第1実施形態の抵抗変化型素子R1k(k=0〜n)と同様である。 This variable resistance element R3k (k = 0 to n) has the pin layer connected to the drain of the switch transistor SW1k (k = 0 to n), so that the variable resistance element R1k (k) of the first embodiment is used. = 0 to n).
従って、本実施形態によれば、抵抗変化型素子R3k(k=0〜n)のレイアウト接続形状を上記第1実施形態の抵抗変化型素子R1k(k=0〜n)と同様にすることができるともに、スイッチトランジスタSW0k(k=0〜n)とスイッチトランジスタSW1k(k=0〜n)のソースの共通化を行い、レイアウト面積を縮小することができる。 Therefore, according to the present embodiment, the layout connection shape of the resistance variable element R3k (k = 0 to n) is made the same as that of the resistance variable element R1k (k = 0 to n) of the first embodiment. In addition, the source of the switch transistor SW0k (k = 0 to n) and the switch transistor SW1k (k = 0 to n) can be shared to reduce the layout area.
なお、本実施形態では、電源VP3およびVP2間における抵抗変化型素子R3k(k=0〜n)の向きが、上記第1実施形態の抵抗変化型素子R1k(k=0〜n)との逆向きになっている。従って、本実施形態では、抵抗変化型素子R3k(k=0〜n)に対するデータ書き込み時、上記第1実施形態とは逆極性の書き込み電圧を電源VP3およびVP2間に発生させることになる。 In this embodiment, the direction of the resistance variable element R3k (k = 0 to n) between the power supplies VP3 and VP2 is opposite to that of the resistance variable element R1k (k = 0 to n) of the first embodiment. It is facing. Therefore, in this embodiment, when writing data to the resistance variable element R3k (k = 0 to n), a write voltage having a polarity opposite to that of the first embodiment is generated between the power supplies VP3 and VP2.
(3)上記各実施形態では、抵抗変化型素子からなる分圧回路をD/A変換回路としたが、D/A変換回路の構成は分圧回路に限定されるものではない。例えば複数の抵抗変化型素子を直列接続した合成抵抗と、これに電流を流し込む定電流源とを設け、デジタル信号値に応じて、各抵抗変化型素子の抵抗値の高/低、短絡の有無を設定し、その際の合成抵抗の電圧降下をデジタル信号値に対応したアナログ信号として出力するようにしてもよい。 (3) In each of the above embodiments, the voltage dividing circuit formed of the resistance variable element is a D / A conversion circuit. However, the configuration of the D / A conversion circuit is not limited to the voltage dividing circuit. For example, a combined resistor in which a plurality of variable resistance elements are connected in series and a constant current source for supplying current to the variable resistance elements are provided. Depending on the digital signal value, the resistance value of each variable resistance element is high / low and whether there is a short circuit. And the voltage drop of the combined resistor at that time may be output as an analog signal corresponding to the digital signal value.
301,311,321,331……分圧回路、302,312……制御回路、R0k(k=0〜n),R1k(k=0〜n),Rk(k=0〜n)……抵抗変化型素子、SW0k(k=0〜n),SW1k(k=0〜n),SWk(k=0〜n)……スイッチトランジスタ、T1……書き込みトランジスタ、Rr……固定抵抗、VP1,VP2,VP3……電源。 301, 311, 321, 331... Voltage divider circuit, 302, 312... Control circuit, R0k (k = 0 to n), R1k (k = 0 to n), Rk (k = 0 to n). Variable element, SW0k (k = 0 to n), SW1k (k = 0 to n), SWk (k = 0 to n)... Switch transistor, T1 .. write transistor, Rr... Fixed resistor, VP1, VP2 , VP3 …… Power supply.
Claims (9)
前記分圧回路内の抵抗変化型素子に書き込み電圧を印加する制御と前記分圧回路における複数のスイッチのON/OFF制御とを行う制御回路と A control circuit that performs control to apply a write voltage to the variable resistance element in the voltage dividing circuit and ON / OFF control of a plurality of switches in the voltage dividing circuit;
を具備することを特徴とするD/A変換回路。 A D / A conversion circuit comprising:
前記制御回路は、前記書き込みスイッチおよび前記第1または第2の可変抵抗スイッチ回路内のスイッチをONにして、前記第1および第3の電源ノード間または前記第2および第3の電源ノード間に書き込み電圧を印加することにより、前記第1または第2の可変抵抗スイッチ回路内の抵抗変化型素子に書き込み電圧を印加することを特徴とする請求項1に記載のD/A変換回路。 The control circuit turns on the write switch and the switch in the first or second variable resistance switch circuit, and between the first and third power supply nodes or between the second and third power supply nodes. 2. The D / A converter circuit according to claim 1, wherein a write voltage is applied to the resistance variable element in the first or second variable resistance switch circuit by applying a write voltage.
前記分圧回路内の抵抗変化型素子に書き込み電圧を印加する制御と前記分圧回路における複数のスイッチのON/OFF制御とを行う制御回路と A control circuit that performs control to apply a write voltage to the variable resistance element in the voltage dividing circuit and ON / OFF control of a plurality of switches in the voltage dividing circuit;
を具備することを特徴とするD/A変換回路。 A D / A conversion circuit comprising:
前記制御回路は、前記書き込みスイッチおよび前記可変抵抗スイッチ回路内のスイッチをONにして、前記第2および第3の電源ノード間に書き込み電圧を印加することにより、前記可変抵抗スイッチ回路内の抵抗変化型素子に書き込み電圧を印加することを特徴とする請求項4〜6のいずれか1の請求項に記載のD/A変換回路。 The control circuit turns on the write switch and the switch in the variable resistance switch circuit and applies a write voltage between the second and third power supply nodes to change the resistance in the variable resistance switch circuit. The D / A conversion circuit according to claim 4, wherein a write voltage is applied to the mold element.
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