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公開番号2025150497
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-09
出願番号2024051398
出願日2024-03-27
発明の名称電流切替型DAC
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類H03M 1/74 20060101AFI20251002BHJP(基本電子回路)
要約【課題】低消費電力と高速動作とを両立させる電流切替型DACを提供する。
【解決手段】複数のデジタル入力信号の入力をアナログ出力信号に変換する電流切替型DAC101は、複数のデジタル入力信号D<1>～D<n>、DB<1>～DB<n>にそれぞれ対応して設けられ、各々が、対応するデジタル入力信号に応じて所定の電流を供給することが可能な複数のユニット電流源I1<1>～I1<n>、複数のユニット電流源とそれぞれ接続され、各ユニット電流源の所定の電流値の合計を出力する一対の出力端子IOUT、IOUTB及び複数のユニット電流源のそれぞれに対して供給するバイアス電圧Vbiasを出力するバイアス電圧供給部10を備える。各ユニット電流源は、出力端子の電流経路を切り替えるための差動スイッチ、バイアス電圧の供給を制御するバイアス電圧制御回路及びバイアス電圧制御回路の制御信号を生成するバイアス制御信号生成回路を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数のデジタル入力信号の入力をアナログ出力信号に変換する電流切替型ＤＡＣであって、
前記複数のデジタル入力信号にそれぞれ対応して設けられ、各々が、対応するデジタル入力信号に応じて所定の電流を供給することが可能な複数のユニット電流源と、
前記複数のユニット電流源とそれぞれ接続され、各前記ユニット電流源の所定の電流値の合計を出力することが可能な一対の出力端子と、
前記複数のユニット電流源のそれぞれに対して供給するバイアス電圧を出力するバイアス電圧供給部とを備え、
各前記ユニット電流源は、
前記バイアス電圧に従って所定の電流を供給するための電流源と、
前記電流源と接続され、前記対応するデジタル入力信号に従って前記一対の出力端子との電流経路を切り替えるための差動スイッチと、
前記電流源を駆動するための前記バイアス電圧の供給を制御するためのバイアス電圧制御回路と、
前記対応するデジタル入力信号に従って前記バイアス電圧制御回路を制御する制御信号を生成するバイアス制御信号生成回路とを含む、電流切替型ＤＡＣ。
続きを表示（約 580 文字）【請求項２】
前記差動スイッチは、前記入力信号に従って前記一対の出力端子との電流経路を相補的に切り替えるための第１および第２のスイッチを含み、
前記バイアス電圧制御回路は、前記制御信号に従って前記バイアス電圧の供給あるいは遮断を制御するために相補的に動作する第３および第４のスイッチを含む、請求項１記載の電流切替型ＤＡＣ。
【請求項３】
前記バイアス制御信号生成回路は、前記対応するデジタル入力信号および前記複数のデジタル入力信号のうちの別のデジタル入力信号に基づいて前記制御信号を生成する論理回路を含む、請求項２記載の電流切替型ＤＡＣ。
【請求項４】
各前記ユニット電流源は、対応するデジタル入力信号についてクロック信号に従って前記第３および第４のスイッチを駆動する駆動信号をそれぞれ出力するためのフリップフロップ回路をさらに含む、請求項２記載の電流切替型ＤＡＣ。
【請求項５】
前記複数のデジタル入力信号の変化タイミングを監視し、監視結果に基づいて前記複数のデジタル入力信号にそれぞれ対応する複数のタイミング制御信号を生成するタイミング制御信号生成回路をさらに備え、
前記バイアス制御信号生成回路は、対応するタイミング信号に従って前記制御信号を生成する、請求項２記載の電流切替型ＤＡＣ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電流切替型ＤＡＣに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォンやＩｏＴ（ＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓ）の普及に伴い、低消費電力なアナログ回路の技術ニーズが高まっている。アナログ回路の重要ブロックの一つに、ＤＡＣ（デジタル／アナログ変換回路）があり、その中でも電流切替型ＤＡＣは高速動作が可能であるため、広く用いられている。しかしながら、電流切替型ＤＡＣは、動作速度を確保するため、各ユニット電流源に差動スイッチを備えており、デジタル信号の論理がＬレベルで、電流源が出力から切り離されている場合は、電流源を電源経路に接続して、一定の電流を流し続ける。したがって、低消費電流化に課題がある。
【０００３】
電流切替型ＤＡＣに代わる技術として、ＣｕｒｒｅｎｔＳｗｉｔｃｈｉｎｇＤＡＣ（非特許文献１）が挙げられる。ＣｕｒｒｅｎｔＳｗｉｔｃｈｉｎｇＤＡＣでは、デジタル信号の論理がＬレベルで、電流源が出力から切り離されたとき、電流源を電源経路に接続することはなく、電流源の出力はハイインピーダンスとなるため、消費電流を削減することができる。しかしながら、デジタル信号の論理がＨレベルに切り替わったとき、電流源に流れる電流が安定するための時間を要するため、高速動作には不向きであることがわかる。したがって、低消費電流と高速動作を両立させる技術が必要となる。
【０００４】
特開平６－１７７７６６号公報（特許文献１）では、電流切替型ＤＡＣにおいて、ＤＡ変換動作を行わないスタンバイ時に出力されるパワーダウン信号を、各電流源に設けられたプルアップ部に同時に供給することで、各電流源の動作を停止し、スタンバイ時の消費電流を削減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開平６－１７７７６６号公報
【非特許文献】
【０００６】
B. Razavi, "The current-steering DAC [a circuit for all seasons]", IEEE Solid-St. Circ., vol. 10, no. 1, pp. 11-15, 2018.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の回路構成では、ＤＡ変換動作を開始すると同時に、すべての電流源を起動させるため、デジタル信号の論理がＬレベルで、出力から切り離されている状態の電流源も電流を流し続けることとなり、ＤＡ変換動作中の消費電流を削減することはできない。
【０００８】
本開示は、このような問題点を解決するためになされたものであって、低消費電力と高速動作を両立させることが可能な電流切替型ＤＡＣを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の電流切替型ＤＡＣは、複数のデジタル入力信号の入力をアナログ出力信号に変換する電流切替型ＤＡＣであって、複数のデジタル入力信号にそれぞれ対応して設けられ、各々が、対応するデジタル入力信号に応じて所定の電流を供給することが可能な複数のユニット電流源と、複数のユニット電流源とそれぞれ接続され、各ユニット電流源の所定の電流値の合計を出力することが可能な一対の出力端子と、複数のユニット電流源のそれぞれに対して供給するバイアス電圧を出力するバイアス電圧供給部とを備える。各ユニット電流源は、バイアス電圧に従って所定の電流を供給するための電流源と、電流源と接続され、対応するデジタル入力信号に従って一対の出力端子との電流経路を切り替えるための差動スイッチと、電流源を駆動するためのバイアス電圧の供給を制御するためのバイアス電圧制御回路と、対応するデジタル入力信号に従ってバイアス電圧制御回路を制御する制御信号を生成するバイアス制御信号生成回路とを含む。
【発明の効果】
【００１０】
ある開示に従う電流切替型ＤＡＣは、低消費電力と高速動作を両立させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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