專利名稱：D/a轉(zhuǎn)換器、差動(dòng)開關(guān)、半導(dǎo)體集成電路、視頻設(shè)備以及通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的D/A轉(zhuǎn)換器(DAC)、差動(dòng)開關(guān)、半導(dǎo)體集成電路、視頻設(shè)備以及通信設(shè)備，尤其涉及在D/A轉(zhuǎn)換器中改善線性(度)特性和失真特性的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來，伴隨著各種視頻設(shè)備、通信設(shè)備被投入市場(chǎng)，用于這些設(shè)備中的半導(dǎo)體集成電路器件正在不斷地被開發(fā)出來。這樣的半導(dǎo)體集成電路器件大規(guī)?；@著，且要求高性能化、高速化、多功能化、小型化以及低功耗化等的呼聲強(qiáng)烈。
在這樣的要求下，在各種電子設(shè)備中，當(dāng)從半導(dǎo)體集成電路內(nèi)部向外部交換信號(hào)時(shí)，為了將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，根據(jù)控制系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、圖4象系統(tǒng)、音聲系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等的用途而廣泛應(yīng)用各種D/A轉(zhuǎn)換器。例如用于圖像、通信等的LSI中，能夠進(jìn)行數(shù)十MHz 數(shù)百M(fèi)Hz或數(shù)GHz這樣的高速工作的電流驅(qū)動(dòng)型D/A轉(zhuǎn)換器(Current Steering D/A Converter)是必不可少的。另外，為了實(shí)現(xiàn)高功能的視頻設(shè)備、通信設(shè)備，需要更高分辨率、更高精度的D/A轉(zhuǎn)換器，強(qiáng)烈要求D/A轉(zhuǎn)換器的高性能化。
作為現(xiàn)有的D/A轉(zhuǎn)換器的例子，有如下例子。
圖11是現(xiàn)有的電流驅(qū)動(dòng)型D/A轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)圖。圖11所示的D/A轉(zhuǎn)換器400是8位的D/A轉(zhuǎn)換器，包括多個(gè)電流源(IS1 、 IS2以及IS3-l~IS3-63)、多個(gè)差動(dòng)開關(guān)(SW1、 SW2以及SW3-1 ~SW3-63)、偏置電-各401、解碼電路402。
各差動(dòng)開關(guān)(SW1 ~ SW2、 SW3-1 ~ SW3-63 )的晶體管尺寸不同，但均為相同結(jié)構(gòu)的差動(dòng)開關(guān)，如圖ll所示，包括2個(gè)P溝道晶體管
(P溝道晶體管406、 407)。
另夕卜，各電流源的晶體管的尺寸不同，但均為相同結(jié)構(gòu)的電流源。
電流源IS1是1LSB的電流源、電流源IS2是2LSB的電流源、電流源IS3-1 ~IS3-63的每一個(gè)是4LSB的電流源，用這些電流源的組合表現(xiàn)8位即256個(gè)等級(jí)。這些電流由在偏置電路401產(chǎn)生的第一偏置電壓VB1、第二偏置電壓VB2來確定。并且，由輸入數(shù)字碼INO~ IN7在解碼電路402中被解碼而得到的信號(hào)即解碼信號(hào)Dl、 D2、 D3-l~D3-63,以及各自的反相信號(hào)即反相解碼信號(hào)D舊、D2B、 D3-1B ~D3-63B來控制各差動(dòng)開關(guān)(SW1、 SW2、和SW3-1 ~ SW3-63 )。由此，由差動(dòng)開關(guān)SW1、 SW2以及SW3-l-SW3-63，切換是使來自各電流源的電流流向才莫擬正相輸出端子OUT—側(cè)、還是流向沖莫擬反相輸出端子NOUT—側(cè)。
然后，來自各電流源的電流在模擬正相輸出端子OUT端子或模擬反相輸出端子NOUT端子相加，輸出與輸入數(shù)字碼對(duì)應(yīng)的模擬輸出電流。模擬輸出電流被電流-電壓轉(zhuǎn)換用的電阻器403-1或電阻器403-2轉(zhuǎn)換成電壓，結(jié)果，得到與輸入數(shù)字碼對(duì)應(yīng)的模擬輸出電壓。
電流源IS1、 IS2、 IS3-1 -IS3-63由柵-陰(cascode )連接的2個(gè)P溝道晶體管(P溝道晶體管404、 405 )構(gòu)成。柵極端子被施加VB1的晶體管是用于確定電流值的晶體管(以下稱為電流源晶體管)，柵極端子被施加VB2的晶體管是為了實(shí)現(xiàn)電流源的輸出阻抗的提高(提高恒流特性)而與電流源晶體管柵-陰連接的晶體管(以下稱為柵-陰晶體管)。
一般通過將柵-陰晶體管與電流源晶體管連接，使輸出阻抗變?yōu)殡娏髟淳w管的輸出阻抗的大致gm/gds倍(柵-陰晶體管的gm、 gds )。
通常，電流源晶體管、柵-陰晶體管的背柵極(back gate)端子均為零偏置，即與電源VDD連接。
偏置電路401包括圖11所示那樣連接的第一偏置晶體管401a、第二偏置晶體管401b以及電流源，輸出第一偏置電壓VB1和第二偏置電壓VB2。此時(shí)，構(gòu)成電流源IS1、 IS2、 IS3-1 ~ 1S3-63的電流源 晶體管、4冊(cè)-陰晶體管的每一個(gè)、構(gòu)成電流鏡對(duì)的偏置電路401內(nèi)的 第一偏置晶體管401a和第二偏置晶體管401b的背柵極端子均與電源 VDD連接。
一般而言，D/A轉(zhuǎn)換器的代表特性有線性特性和失真特性。 在D/A轉(zhuǎn)換器400中，為了實(shí)現(xiàn)線性的高精度化、低失真化，一 般需要提高電流源的相對(duì)精度和電流源的輸出阻抗。
首先，為了 D/A轉(zhuǎn)換器400的高精度化，需要謀求提高各電流源 的輸出電流的相對(duì)精度。 一般而言，晶體管的閾值(Vt)和電流的相 對(duì)精度(mismatch:失配)與1//" [LxW](其中，L為柵極長(zhǎng)度、
W為柵極寬度)成比例，因此為了提高輸出電流的相對(duì)精度，采取了 擴(kuò)大電流源晶體管的面積、減小偏差來加以設(shè)計(jì)的方法。
另外，為了提高電流源IS1， IS2以及IS3-l IS3-63的輸出阻抗， 采取了通過提高柵-陰晶體管的gm/gds來提高電流源整體的輸出阻抗 的方案。具體而言是如下方法為了增大柵-陰晶體管的gm (跨導(dǎo)) 并減小gds (漏極電導(dǎo))而增大柵-陰晶體管的L、并增大W/L比，從 而增大柵-陰晶體管的尺寸。
另外，構(gòu)成差動(dòng)開關(guān)的晶體管對(duì)的失配也可能成為使失真特性惡 化的主要原因。因此，采取了增大晶體管對(duì)的尺寸來進(jìn)行改善的方案。
作為降低晶體管的閾值和電流的偏差的方法，已公開了對(duì)晶體管 的背4冊(cè)極端子施加正向偏置電壓(forward body bias)的技術(shù)(例如 參照非專利文獻(xiàn)l)。此時(shí)，作為產(chǎn)生正向偏置電壓的方案，已公開 了在晶體管的源極端子和背柵極端子間的寄生二極管流過電流的方 法(例如參照非專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)1 )。
另外，公開了以下方案通過向差動(dòng)放大器的差動(dòng)晶體管對(duì)的背 柵極端子施加正向偏置電壓，來^l是高差動(dòng)晶體管對(duì)的gm,降低gds (尤其是改善短溝道效應(yīng))，其結(jié)果是提高差動(dòng)放大器的增益 (gm/gds)(例如參照專利文獻(xiàn)2)。
另外，作為施加正向偏置電壓的方法，公開了以下方法確定從MOS晶體管的阱流出的偏置電流，使所確定的偏置電流從阱流出， 從而/人外部電路向阱施加偏壓(例如參照專利文獻(xiàn)3)。
非專利文獻(xiàn)1: Y. Komatsu et al,， "Substrate-Noise and Random -Variability Reduction with Self-Adjusted Forward Body Bias" IEIC E TRANSACTIONS on Electronics,2007 vol.E90-C,No.4,p.692-698
專利文獻(xiàn)l:美國(guó)專利第6， 864，539號(hào)說明書
專利文獻(xiàn)2:美國(guó)專利第6， 218,892號(hào):^兌明書
專利文獻(xiàn)3:日本特開2005-311359號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，為了實(shí)現(xiàn)高精度化和提高恒流特性而增大電流源晶體管、 柵-陰晶體管或差動(dòng)開關(guān)晶體管的尺寸時(shí)，由電流源晶體管構(gòu)成的電 流源晶體管矩陣、柵-陰晶體管矩陣的尺寸將急劇增大，結(jié)果，存在 D/A轉(zhuǎn)換器的面積增大，導(dǎo)致成本提高這樣的問題。
另外，增大晶體管尺寸時(shí)，還存在寄生電容增加從而失真特性等 頻率特性惡化、即D/A轉(zhuǎn)換器的精度變差這樣的問題。
本發(fā)明就是著眼于上述問題而完成的，其目的在于抑制D/A轉(zhuǎn)換 器的面積增加，同時(shí)提高D/A轉(zhuǎn)換器的精度。
為了解決上述問題，第一發(fā)明提供一種D/A轉(zhuǎn)換器，包括具有晶 體管的多個(gè)電流源，根據(jù)所提供的數(shù)字信號(hào)選擇從上述多個(gè)電流源輸 出的電流的路徑，從而將上述數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，其特征在于 構(gòu)成各電流源的晶體管的背柵極端子被施加正向偏置電壓。
由此，構(gòu)成電流源的晶體管的相對(duì)精度、即各電流源的電流的相 對(duì)精度得以提高。即，能夠提高作為D/A轉(zhuǎn)換器的線性精度。因此， 不需要通過增大晶體管尺寸來實(shí)現(xiàn)精度提高，能夠抑制D/A轉(zhuǎn)換器的 面積增加，并提高D/A轉(zhuǎn)換器的精度。或者，能夠通過提高電流源的 輸出阻抗來實(shí)現(xiàn)作為D/A轉(zhuǎn)換器的線性特性和失真特性(尤其是頻率 依存性)的改善。
另外，第二發(fā)明的特征在于在第一發(fā)明的D/A轉(zhuǎn)換器中，各電流源包括電流源晶體管和柵-陰晶體管，上述電流源晶體管的背柵極 端子和柵-陰晶體管的背柵極端子的至少一方被施加正向偏置電壓。
由此，在向電流源晶體管施加正向偏置電壓時(shí)，各電流源的電流
的相對(duì)精度得以提高。即，能夠提高作為D/A轉(zhuǎn)換器的線性精度。另 外，在向4冊(cè)-陰晶體管施加正向偏置電壓時(shí)，柵-陰晶體管的gm/gds 得以提高，電流源的輸出阻抗得以提高。即、能夠?qū)崿F(xiàn)作為D/A轉(zhuǎn)換 器的線性特性和失真特性(尤其是頻率依存性)的改善。
另外，第三發(fā)明的特征在于在第二發(fā)明的D/A轉(zhuǎn)換器中，上述 正向偏置電壓通過將正向偏置電壓生成用電流源與被施加正向偏置 電壓的晶體管中源極端子和背柵極端子之間存在的寄生二極管串聯(lián) 連接來生成。
由此，能夠容易生成正向偏置電壓。
另外，第四發(fā)明的特征在于在第三發(fā)明的D/A轉(zhuǎn)換器中，構(gòu)成 各電流源的晶體管分開配置在各電流源的電流源晶體管構(gòu)成的電流 源晶體管矩陣和各電流源的柵-陰晶體管構(gòu)成的柵-陰晶體管矩陣中。
由此，晶體管被更高效地配置。因此，能夠抑制電路面積的增加， 并提高D/A轉(zhuǎn)換器的精度。
另外，第五發(fā)明的特征在于在第四發(fā)明的D/A轉(zhuǎn)換器中，上述 正向偏置電壓生成用電流源與電流源晶體管矩陣或柵-陰晶體管矩陣 的中央處設(shè)置的連接點(diǎn)連接。
另外，第六發(fā)明的特征在于在第四發(fā)明的D/A轉(zhuǎn)換器中，上述 正向偏置電壓生成用電流源設(shè)置有多個(gè)，上述多個(gè)正向偏置電壓生成 用電流源中的 一個(gè)與電流源晶體管矩陣或柵-陰晶體管矩陣的中央處 設(shè)置的連接點(diǎn)連接，其他正向偏置電壓生成用電流源連接在以上述連 接點(diǎn)為中心的點(diǎn)對(duì)稱的位置上。
另外，第七發(fā)明的特征在于在第四的發(fā)明的D/A轉(zhuǎn)換器中，上 述電流源晶體管矩陣或柵-陰晶體管矩陣被分段化，上述正向偏置電 壓生成用電流源與各分段對(duì)應(yīng)地設(shè)置。
這些發(fā)明分別能夠?qū)σ┘诱蚱秒妷旱木w管均勻地施加
10正向偏置電壓。
另外，第八發(fā)明的特征在于在第二發(fā)明的D/A轉(zhuǎn)換器中，還包 括輸出第一偏置電壓和第二偏置電壓的偏置電路，上述偏置電路具有 構(gòu)成電流源晶體管和電流鏡對(duì)的第 一 偏置晶體管、構(gòu)成柵-陰晶體管 和電流鏡對(duì)的第二偏置晶體管，各電流源的電流源晶體管的背柵極端 子和第 一偏置晶體管的背柵極端子被施加共用的正向偏置電壓。
另外，第九發(fā)明的特征在于在第二發(fā)明的D/A轉(zhuǎn)換器中，還包 括輸出第一偏置電壓和第二偏置電壓的偏置電路，上述偏置電路包括 構(gòu)成電流源晶體管和電流鏡對(duì)的第 一偏置晶體管、構(gòu)成柵-陰晶體管 和電流鏡對(duì)的第二偏置晶體管，各電流源的柵-陰晶體管的背柵極端 子和第二偏置晶體管的背柵極端子被施加共用的正向偏置電壓。
這些發(fā)明分別能夠?qū)⑵秒娐返碾娏鞲呔鹊貜?fù)制到各電流源。
另外，第十發(fā)明的特征在于在第八發(fā)明的D/A轉(zhuǎn)換器中，上述 第 一 偏置晶體管配置在設(shè)有電流源晶體管矩陣的區(qū)域內(nèi)。
另外，第十一發(fā)明的特征在于在第九發(fā)明的D/A轉(zhuǎn)換器中，上 述第二偏置晶體管配置在設(shè)有柵-陰晶體管矩陣的區(qū)域內(nèi)。
這些發(fā)明分別能夠提高偏置電路內(nèi)的晶體管和電流源內(nèi)的晶體 管的均勻性，使電流鏡精度更高。
另外，第十二發(fā)明的特征在于在第二發(fā)明的D/A轉(zhuǎn)換器中，在 使上述電流源晶體管和上述柵-陰晶體管的背柵極端子共用的基礎(chǔ) 上，在上述電流源晶體管的源極端子和背柵極端子之間存在的寄生二 極管上串聯(lián)連接正向偏置電壓生成用電流源，從而生成上述正向偏置 電壓。
由此，更高效地配置晶體管，因此，能夠抑制電路面積的增加， 并提高D/A轉(zhuǎn)換器的精度。
另外，第十三發(fā)明提供一種D/A轉(zhuǎn)換器，包括具有晶體管的多個(gè) 電流源，根據(jù)所提供的數(shù)字信號(hào)選擇從上述多個(gè)電流源輸出的電流的 路徑，從而將上述數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，其特征在于還包括分 別與上述多個(gè)電流源連接的多個(gè)差動(dòng)開關(guān)，各差動(dòng)開關(guān)包括根據(jù)所提供的數(shù)字信號(hào)切換來自對(duì)應(yīng)電流源的電流流經(jīng)的路徑的晶體管，各差 動(dòng)開關(guān)的晶體管的背柵極端子被施加正向偏置電壓。
由此，能夠^^是高也包括差動(dòng)開關(guān)的電流源的輸出阻抗，同時(shí)提高 構(gòu)成差動(dòng)開關(guān)的晶體管的相對(duì)精度，從而能夠改善失真特性(尤其是 頻率依存性)。
另外，第十四發(fā)明的特征在于在第十三發(fā)明的D/A轉(zhuǎn)換器中， 在各差動(dòng)開關(guān)的晶體管的背柵極端子上施加的正向偏置電壓，通過在 上述差動(dòng)開關(guān)的晶體管的源極端子與背柵極端子之間存在的寄生二 極管上串聯(lián)連接正向偏置電壓生成用電流源來生成。
由此，能夠容易生成正向偏置電壓。
另外，第十五發(fā)明、第十六發(fā)明、第十七發(fā)明的特征在于分別 在第三發(fā)明、第十二發(fā)明、第十四發(fā)明的D/A轉(zhuǎn)換器中，上述正向偏 置電壓生成用電流源能夠根據(jù)控制信號(hào)來設(shè)定電流值。
這些發(fā)明分別將正向偏置電壓生成用電流源的輸出i殳定為最佳 的電流值。
另外，第十八發(fā)明、第十九發(fā)明的特征在于分別在第一發(fā)明、 第十三發(fā)明的D/A轉(zhuǎn)換器中，還包括產(chǎn)生預(yù)定電壓的偏置電壓發(fā)生電 路，上述正向偏置電壓是由上述偏置電壓發(fā)生電路生成的電壓。
這些發(fā)明分別能夠容易實(shí)現(xiàn)應(yīng)用了正向偏置電壓的D/A轉(zhuǎn)換器。 另外，第二十發(fā)明的特征在于在第十三發(fā)明的D/A轉(zhuǎn)換器中， 各電流源包括電流源晶體管和柵-陰晶體管，上述電流源晶體管的背 柵極端子和柵-陰晶體管的背柵極端子的至少一方被施加正向偏置電 壓。
由此，構(gòu)成各電流源的電流源晶體管的相對(duì)精度、即各電流源的 電流的相對(duì)精度得以提高。即，本發(fā)明的D/A轉(zhuǎn)換器，能夠提高作為 D/A轉(zhuǎn)換器的線性精度。另外，構(gòu)成電流源矩陣的柵-陰晶體管的 gm/gds得以提高，電流源的輸出阻抗得以提高。即、能夠?qū)崿F(xiàn)作為 D/A轉(zhuǎn)換器的線性特性和失真特性(尤其是頻率依存性)的改善。另 外，構(gòu)成差動(dòng)開關(guān)的晶體管對(duì)的相對(duì)精度得以提高。另外，第二十一發(fā)明、第二十二發(fā)明分別提供一種半導(dǎo)體集成電
路，其特征在于分別具有第一發(fā)明、第十三發(fā)明所述的D/A轉(zhuǎn)換器。 這些發(fā)明分別能夠提供具有線性精度高或失真特性優(yōu)異的D/A轉(zhuǎn)
換器的半導(dǎo)體集成電路。
另外，第二十三發(fā)明、第二十四發(fā)明分別提供一種視頻設(shè)備，其
特征在于分別具有第二十一發(fā)明、第二十二發(fā)明所述的半導(dǎo)體集成電路。
這些發(fā)明分別能夠提供具有線性精度高的D/A轉(zhuǎn)換器的視頻設(shè)備。
另外，第二十五發(fā)明、第二十六發(fā)明分別提供一種通信設(shè)備，其 特征在于分別具有第二十一發(fā)明、第二十二發(fā)明所述的半導(dǎo)體集成 電路。
這些發(fā)明分別能夠提供具有失真特性優(yōu)異的D/A轉(zhuǎn)換器的通信設(shè)備。
另夕卜，第二十七發(fā)明的特征在于在第十四發(fā)明的D/A轉(zhuǎn)換器中， 對(duì)每個(gè)差動(dòng)開關(guān)設(shè)置上述正向偏置電壓生成用電流源，各差動(dòng)開關(guān)的 晶體管的背柵極端子上連接有對(duì)應(yīng)的正向偏置電壓生成用電流源。
由此，在控制差動(dòng)開關(guān)的控制信號(hào)切換時(shí)和輸出電壓變化時(shí)，各 差動(dòng)開關(guān)的共用源極節(jié)點(diǎn)的電壓變動(dòng)不會(huì)對(duì)其他差動(dòng)開關(guān)產(chǎn)生壞的 影響。
另外，第二十八發(fā)明提供一種差動(dòng)開關(guān)，包括源極端子彼此連接 的l對(duì)晶體管，其特征在于通過在上述源極端子與背柵極端子之間 存在的寄生二極管中流過電流來生成正向偏置電壓，并對(duì)上述背柵極 端子施加上述正向偏置電壓。
由此，在差動(dòng)開關(guān)的源極端子的電壓變動(dòng)時(shí)，根據(jù)該變動(dòng)確定各 差動(dòng)開關(guān)的背柵極端子的電壓。結(jié)果，能夠降低差動(dòng)開關(guān)的共用源極 節(jié)點(diǎn)的寄生電容導(dǎo)致的模擬輸出的失真特性的惡化。
另外，第二十九發(fā)明的特征在于在第二十八發(fā)明的差動(dòng)開關(guān)中， 在上述源極端子與上述背柵極端子之間，還連接有電容元件。由此，因所連接的電容元件而差動(dòng)開關(guān)的共用源極節(jié)點(diǎn)的電壓變 動(dòng)時(shí)，背柵極端子電壓對(duì)該變動(dòng)的跟隨性得以提高。結(jié)果，能夠進(jìn)一 步降低差動(dòng)開關(guān)的共用源極節(jié)點(diǎn)的寄生電容導(dǎo)致的模擬輸出的失真 特性的惡化。
另外，第三十發(fā)明提供一種D/A轉(zhuǎn)換器中，其特征在于包括多 個(gè)電流源、對(duì)每個(gè)上述電流源:沒置的與從該電流源輸出的電流的路徑 連接的第二十八發(fā)明所述的差動(dòng)開關(guān)，由上述差動(dòng)開關(guān)根據(jù)所提供的 數(shù)字信號(hào)來選擇從上述多個(gè)電流源輸出的電流的路徑，從而將所輸入 的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。
由此，能夠?qū)崿F(xiàn)到構(gòu)成差動(dòng)開關(guān)的晶體管為止所包含的電流源的 輸出阻抗的提高，并使得背柵極端子電壓也根據(jù)構(gòu)成差動(dòng)開關(guān)的晶體 管的共用源極節(jié)點(diǎn)的電壓變動(dòng)而變動(dòng)。結(jié)果，能夠提供一種D/A轉(zhuǎn)換 器，實(shí)現(xiàn)了差動(dòng)開關(guān)共用節(jié)點(diǎn)的寄生電容的影響導(dǎo)致的失真特性的惡 化的改善。
根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制D/A轉(zhuǎn)換器的面積增加，并提高D/A轉(zhuǎn)換 器的精度。


圖1是表示實(shí)施方式1的D/A轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是電流源組140、差動(dòng)開關(guān)組170、正向偏置電壓生成用電
流源130的配置的一例。
圖3是電流源組140、差動(dòng)開關(guān)組170、正向偏置電壓生成用電
流源130的配置的另一例。
圖4是電流源組140、差動(dòng)開關(guān)組170、正向偏置電壓生成用電
流源130的配置的再一例。
圖5是表示實(shí)施方式2的D/A轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)的框圖。 圖6是表示實(shí)施方式3的D/A轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)的框圖。 圖7是表示實(shí)施方式4的D/A轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)的框圖。 圖8是表示差動(dòng)開關(guān)的另一結(jié)構(gòu)例的圖。圖9是表示實(shí)施方式5的D/A轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)的框圖。
圖IO是表示實(shí)施方式6的通信設(shè)備結(jié)構(gòu)的框圖。
圖11是現(xiàn)有的電流驅(qū)動(dòng)型D/A轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)圖。
標(biāo)號(hào)"i兌明
100 D/A轉(zhuǎn)換器
110 偏置電路
111 第一偏置晶體管
112 第二偏置晶體管 120 解碼電路
130 正向偏置電壓生成用電流源
140 電流源組
141 電流源晶體管
142 4冊(cè)-陰晶體管
150 電流源晶體管矩陣
160 柵-陰晶體管矩陣
170 差動(dòng)開關(guān)組
171 正相輸出用晶體管
172 反相輸出用晶體管 180 電阻器
200、 300、 500、 600 D/A轉(zhuǎn)換器
700 通信設(shè)備
710 天線
720 半導(dǎo)體集成電路
730 基帶處理器
VB1 第一偏置電壓
VB2 第二偏置電壓
IN0 IN7 輸入數(shù)字碼
IS1、 IS2、 IS3-1 — IS3-63 電流源
15SW1、 SW2、 SW3-1-SW3-63 差動(dòng)開關(guān)
Dl、 D2、 D3-l D3-63 解碼信號(hào)
D1B、 D2B、 D3-1B D3-63B 反相解碼信號(hào)
具體實(shí)施例方式
以下參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。以下各實(shí)施方式中說明的 D/A轉(zhuǎn)換器被用于例如下面的電路及設(shè)備當(dāng)中電視、DVD記錄器、 Blu-ray盤記錄器、移動(dòng)電話等的視頻信號(hào)輸出部中使用的半導(dǎo)體集 成電路；具有它們的視頻信號(hào)輸出部的視頻設(shè)備；無線LAN、有線調(diào) 制解調(diào)器等的發(fā)送部中使用的半導(dǎo)體集成電路；具有這些發(fā)送部的通 信設(shè)備。
在以下各實(shí)施方式和變形例的說明中，對(duì)于具有與曾說明過的構(gòu) 成要素相同的功能的構(gòu)成要素，賦予同 一符號(hào)并省略說明。 《發(fā)明的實(shí)施方式1》
圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的D/A轉(zhuǎn)換器100的結(jié)構(gòu)的框圖。 D/A轉(zhuǎn)換器100被從外部輸入8位的數(shù)字信號(hào)(輸入數(shù)字碼IN0~ IN7),并分別從模擬正相輸出端子OUT、模擬反相輸出端子NOUT 輸出將該數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的模擬輸出電流、和該模擬輸出電 流的反相信號(hào)。模擬正相輸出端子OUT、模擬反相輸出端子NOUT 分別與電阻器180-1、 180-2連接，從模擬正相輸出端子OUT、模擬 反相輸出端子NOUT輸出的才莫擬輸出電流分別被電流-電壓轉(zhuǎn)換用的 電阻器180-1、電阻器180-2轉(zhuǎn)換成電壓，結(jié)果，得到與輸入數(shù)字碼
對(duì)應(yīng)的才莫擬輸出電壓。
(D/A轉(zhuǎn)換器100的結(jié)構(gòu))
D/A轉(zhuǎn)換器IOO如圖1所示，包括偏置電路110、解碼電路120、 正向偏置電壓生成用電流源130、電流源組140、和差動(dòng)開關(guān)組170。
偏置電路110包括圖1所示那樣連接的第一偏置晶體管111、第 二偏置晶體管112、和電流源，輸出第一偏置電壓VB1和第二偏置電 壓VB2。解碼電路120被輸入輸入數(shù)字碼IN0 ~ IN7,輸出將其解碼后的信 號(hào)即解碼信號(hào)(Dl、 D2、 D3-l D3-63)。正向偏置電壓生成用電流源130是流過預(yù)定值的電流的電流源。電流源組140包括多個(gè)電流源(IS1~IS2， IS3-1 ~IS3-63 ),各 電流源的晶體管的尺寸不同，但均為相同結(jié)構(gòu)的電流源。電流源IS1 是1LSB的電流源，電流源IS2是2LSB的電流源，電流源IS3-1 ~ IS3-63均為4LSB的電流源，由它們的組合來表現(xiàn)8位即256等級(jí)。 這些輸出的電流由第一偏置電壓VB1、第二偏置電壓VB2來確定。具體而言，各電流源包括柵-陰連接的2個(gè)P溝道晶體管(電流源 晶體管141和柵-陰晶體管142)。這里，將電流源組140內(nèi)的所有電 流源晶體管141合起來稱作電流源晶體管矩陣150、將所有柵-陰晶體 管142合起來稱作柵-陰晶體管矩陣160。電流源晶體管141是用于確定電流值的晶體管。該電流源晶體管 141的柵極被施加第一偏置電壓VB1,源極與電源VDD連接。另夕卜， 電流源晶體管141與第一偏置晶體管111構(gòu)成電流鏡對(duì)。并且，電流 源晶體管141與第一偏置晶體管lll共用背柵極端子，該背柵極端子 與正向偏置電壓生成用電流源130連接。另一方面，柵-陰晶體管142是用于謀求^l是高電流源的輸出阻抗 (提高恒流特性)的晶體管，與電流源晶體管141柵-陰連接。 一般， 通過將柵-陰晶體管142連接于電流源晶體管141,輸出阻抗變?yōu)殡娏?源晶體管141的輸出阻抗的大致gm/gds倍(柵-陰晶體管的gm、gds)。 其中，gm是跨導(dǎo)，gds是漏極電導(dǎo)。柵-陰晶體管142的柵極被施加第二偏置電壓VB2。另外，柵-陰 晶體管142與第二偏置晶體管112構(gòu)成電流鏡對(duì)。并且，柵-陰晶體 管142與第二偏置晶體管112共用背柵極端子，該背柵極端子與電源 連接。差動(dòng)開關(guān)組170包括多個(gè)差動(dòng)開關(guān)(SW1 SW2， SW3-1 ~ SW3-63 )。差動(dòng)開關(guān)SW1 ~ SW2，SW3-1 ~ SW3-63分別與電流源IS1 ~ IS2、 IS3-1-IS3-63的輸出連接。各差動(dòng)開關(guān)(SW1 SW2、 SW3-1 ~ SW3-63 )的晶體管的尺寸不 同，但均為相同結(jié)構(gòu)的差動(dòng)開關(guān)，如圖l所示，包括2個(gè)P溝道晶體 管(開關(guān)晶體管對(duì)正相輸出用晶體管171和反相輸出用晶體管172)。 在正相輸出用晶體管171的柵極上輸入解碼信號(hào)Dl、 D2、 D3-l ~ D3-63的某一個(gè)，在反相輸出用晶體管172的柵極上輸入使該解碼信 號(hào)反相的反相解碼信號(hào)，控制各晶體管的導(dǎo)通截止。具體而言，圖1 所示的D舊、D2B、 D3-1B~D3-63B分別為Dl、 D2、 D3-1-D3-63 的反相解碼信號(hào)，差動(dòng)開關(guān)SW1 ~ SW2、 SW3-1 ~ SW3-63分別由Dl 和D1B、 D2和D2B、 D3-l和D3-1B..... D3-63和D3-63B所控制。另外，正相輸出用晶體管171和反相輸出用晶體管172被施加對(duì) 應(yīng)的電流源的柵-陰晶體管142的輸出。具體而言，差動(dòng)開關(guān)SW1的 正相輸出用晶體管171和反相輸出用晶體管172與電流源IS1的柵-陰晶體管142連接，以下同樣，SW2與IS2、 SW3-1與IS3-1.....SW3-63與IS3-63分別對(duì)應(yīng)地連接。由此，各差動(dòng)開關(guān)根據(jù)所施加的解碼信號(hào)和反相解碼信號(hào)來控制 切換，4吏來自對(duì)應(yīng)的電流源的電流流向才莫擬正相輸出端子OUT—側(cè)、 或使其流向模擬反相輸出端子NOUT —側(cè)。來自各正相輸出用晶體管171的電流(即來自各電流源的電流) 在模擬正相輸出端子OUT相加而被輸出，來自各反相輸出用晶體管 172的電流(即來自各電流源的電流)在模擬反相輸出端子NOUT相 力口而一皮車餘出。(D/A轉(zhuǎn)換器100的作用效果)D/A轉(zhuǎn)換器100能夠利用正向偏置電壓生成用電流源130使電流 流過電流源晶體管141與第一偏置晶體管111的源極端子、以及背柵 極端子之間存在的各寄生二極管。由此，能夠產(chǎn)生正向偏置電壓，該 正向偏置電壓被施加于各電流源晶體管141和第一偏置晶體管111的 背柵極端子。因此，根據(jù)本實(shí)施方式，構(gòu)成各電流源的電流源晶體管141的相 對(duì)精度、即各電流源的電流的相對(duì)精度得以提高。即、D/A轉(zhuǎn)換器10018能夠提高作為D/A轉(zhuǎn)換器的線性精度。例如，通過應(yīng)用正向偏置電壓，各電流源晶體管141的電流失配 從2.0%降到1.4%,優(yōu)化30%左右。此時(shí)，上述8位D/A轉(zhuǎn)換器相 當(dāng)于改善0.025LSB左右。同樣，在分辨率為14位的D/A轉(zhuǎn)換器的情 況下，相當(dāng)于改善1.6LSB左右，在16位的D/A轉(zhuǎn)換器的情況下，相 當(dāng)于改善6.4LSB左右。這樣，本實(shí)施方式下，D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率 越高，效果越顯著。另外，D/A轉(zhuǎn)換器100中,使第一偏置晶體管111的背柵極端子 與電流源晶體管141的背柵極端子共用而施加正向偏置電壓。即、對(duì) 構(gòu)成電流4竟對(duì)的晶體管施加相同的正向偏置電壓。因此，在施加正向 偏置電壓時(shí)也能精度較高地將偏置電路110的電流復(fù)制到各電流源 (ISl…IS3-63)中。圖2是電流源組140、差動(dòng)開關(guān)組170、正向偏置電壓生成用電 流源130的配置的一例。在該例中，分成電流源晶體管矩陣150和4冊(cè) -陰晶體管矩陣160來配置晶體管，在它們之下配置差動(dòng)開關(guān)組170, 電流源晶體管矩陣150與正向偏置電壓生成用電流源130連接。通過 該配置，能夠?qū)崿F(xiàn)效率高、電路面積小的應(yīng)用了正向偏置電壓的D/A 轉(zhuǎn)換器。實(shí)際上，在應(yīng)用于12位D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了電 流源晶體管矩陣150的尺寸降低了 20%左右的面積的效果。另外，將存在多個(gè)的第一偏置晶體管111分散配置在電流源晶體 管矩陣150的區(qū)域內(nèi)，從而能夠提高第一偏置晶體管111和電流源晶 體管141的均勻性，進(jìn)一步改善電流鏡精度。另外，優(yōu)選將正向偏置電壓生成用電流源130連接在電流源晶體 管矩陣150的中央付近。這是因?yàn)槟軌驅(qū)﹄娏髟淳w管矩陣150均勻 i也施加正向偏置電壓。并且，圖3是進(jìn)一步改善了圖2所示的配置的圖。圖3的例子中， 設(shè)置5個(gè)正向偏置電壓生成用電流源130。其中之一連接在電流源晶 體管矩陣150的中央附近的連接點(diǎn)上，其他正向偏置電壓生成用電流 源130連接在以中央的連接點(diǎn)為中心成點(diǎn)對(duì)稱的位置上。通過正向偏置電壓生成用電流源130這樣的連接，能夠?qū)﹄娏髟淳w管矩陣150
更均勻地施加正向偏置電壓。
另外，圖4也是進(jìn)一步改善了圖2所示的配置的圖。圖4的例子中，將電流源晶體管矩陣150均等地劃區(qū)而分成10個(gè)區(qū)，在此基礎(chǔ)上在各區(qū)連接均等的正向偏置電壓生成用電流源130。通過正向偏置電壓生成用電流源130的這種連接，能夠?qū)﹄娏髟淳w管矩陣150更均勻地施加正向偏置電壓。《發(fā)明的實(shí)施方式2》
實(shí)施方式2中，說明通過謀求提高輸出阻抗(提高恒流特性)來謀求改善線性特性和失真特性(尤其是頻率依存性)的D/A轉(zhuǎn)換器的例子。
圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的D/A轉(zhuǎn)換器200的結(jié)構(gòu)的框圖。D/A轉(zhuǎn)換器200在實(shí)施方式1的D/A轉(zhuǎn)換器100上加以變更。具體而言，在D/A轉(zhuǎn)換器200中，不是對(duì)電流源晶體管141和第一偏置晶體管111的背柵極端子施加正向偏置電壓，而是對(duì)柵-陰晶體管142和第二偏置晶體管112的背柵極端子施加正向偏置電壓那樣地連接正向偏置電壓生成用電流源130。在D/A轉(zhuǎn)換器200中，電流源晶體管141和第一偏置晶體管111的背柵極端子與電源連接。
通過這樣構(gòu)成，在D/A轉(zhuǎn)換器200中能夠利用正向偏置電壓生成用電流源130使電流流過柵-陰晶體管142與第二偏置晶體管112的源極端子、以及背柵極端子之間存在的各寄生二極管。由此，能夠產(chǎn)生正向偏置電壓，該正向偏置電壓被施加給各柵-陰晶體管142和第二偏置晶體管112的背柵極端子。
并且，作為其結(jié)果，構(gòu)成電流源矩陣的柵-陰晶體管142的gm/gds得以提高，電流源的輸出阻抗得以提高。即、根據(jù)本實(shí)施方式，能夠?qū)崿F(xiàn)作為D/A轉(zhuǎn)換器的線性特性和失真特性(尤其是頻率依存性)的改善。
通常，作為柵-陰晶體管，大多使用半導(dǎo)體工藝所允許的最小柵極長(zhǎng)度(Lmin)。因此，受到正向偏置電壓施加帶來的gm提高和短溝道效應(yīng)改善即gds降低的效果的很大好處。
即、本實(shí)施方式能夠在將柵-陰晶體管的尺寸抑制成較小尺寸的情
況下提高gm/gds,因此寄生電容沒有增加，低失真特性的頻率依存性也能夠提高，這也是極大的優(yōu)點(diǎn)。
另外，本實(shí)施方式中，將第二偏置晶體管112的背柵極端子與電流源矩陣內(nèi)的柵-陰晶體管的背柵極端子共用而施加正向偏置電壓。即、對(duì)構(gòu)成電流鏡對(duì)的晶體管施加相同的正向偏置電壓，義人而在施加正向偏置電壓時(shí)也能精度較高地復(fù)制偏置電路的電流。
進(jìn)一步，如果將由多個(gè)構(gòu)成的第二偏置晶體管112分散配置在柵-陰晶體管矩陣160內(nèi)的區(qū)域內(nèi)，則能夠提高第二偏置晶體管112和柵-陰晶體管142的均勻性，進(jìn)一步改善電流鏡精度。
D/A轉(zhuǎn)換器200中，也與實(shí)施方式l同樣，可以適用電流源晶體管矩陣150和柵-陰晶體管矩陣160的分離配置、正向偏置電壓生成用電流源130的點(diǎn)對(duì)稱連接、分段連接?！栋l(fā)明的實(shí)施方式3》
實(shí)施方式3中，說明通過謀求到構(gòu)成差動(dòng)開關(guān)的晶體管為止所包含的電流源的輸出阻抗的提高，來實(shí)現(xiàn)線性特性和失真特性(尤其是頻率依存性)的改善的D/A轉(zhuǎn)換器的例子。
圖6是表示本發(fā)明實(shí)施方式3的D/A轉(zhuǎn)換器300的結(jié)構(gòu)的框圖。D/A轉(zhuǎn)換器300對(duì)實(shí)施方式1的D/A轉(zhuǎn)換器100加以變更。具體而言，D/A轉(zhuǎn)換器300中，不是對(duì)電流源晶體管141與第一偏置晶體管111的背柵極端子施加正向偏置電壓，而是對(duì)正相輸出用晶體管171與反相輸出用晶體管172的背柵極端子施加正向偏置電壓那樣地連接正向偏置電壓生成用電流源130。 D/A轉(zhuǎn)換器300中，電流源晶體管141、柵-陰晶體管142、第一偏置晶體管lll、和第二偏置晶體管112的背柵極端子與電源連接。
通過這樣構(gòu)成，能夠在構(gòu)成各差動(dòng)開關(guān)的開關(guān)晶體管對(duì)的各源極端子、和背柵極端子之間存在的各寄生二極管上流過正向偏置電壓生成用電流源130的電流。由此，能夠產(chǎn)生正向偏置電壓，同時(shí)，對(duì)構(gòu)成差動(dòng)開關(guān)的晶體管施加該正向偏置電壓。
并且，作為其結(jié)果，構(gòu)成差動(dòng)開關(guān)的晶體管對(duì)的相對(duì)精度得以提
高。不僅如此，還使開關(guān)晶體管的gm/gds得以提高，使電流源晶體管、柵-陰晶體管、和差動(dòng)開關(guān)晶體管的3級(jí)疊加的電流源的輸出阻抗得以提高，從而能夠?qū)崿F(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換器的失真特性(尤其是頻率依存性)的提高。
通常，作為差動(dòng)開關(guān)的晶體管，大多使用半導(dǎo)體工藝所允許的最小柵極長(zhǎng)度(Lmin)。因此，受到正向偏置電壓施加帶來的gm提高、短溝道效應(yīng)的改善即gds降低的效果的很大好處。
即、本實(shí)施方式，通過對(duì)構(gòu)成差動(dòng)開關(guān)的晶體管對(duì)的背柵極端子施加正向偏置電壓，來抑制電路面積和寄生電容的增加，并且提高差動(dòng)開關(guān)的晶體管的gm/gds，提高也包含差動(dòng)開關(guān)的電流源的輸出阻抗，同時(shí)提高差動(dòng)開關(guān)的晶體管對(duì)的相對(duì)精度，從而具有能夠改善失真特性(尤其是頻率依存性)的優(yōu)點(diǎn)。《發(fā)明的實(shí)施方式4》
在實(shí)施方式4中，說明實(shí)現(xiàn)了改善差動(dòng)開關(guān)共用節(jié)點(diǎn)的寄生電容的影響帶來的失真特性惡化的D/A轉(zhuǎn)換器的例子。
圖7是表示本發(fā)明實(shí)施方式4的D/A轉(zhuǎn)換器500的結(jié)構(gòu)的框圖。D/A轉(zhuǎn)換器500對(duì)實(shí)施方式3的D/A轉(zhuǎn)換器300加以變更。具體而言，D/A轉(zhuǎn)換器500中，不是對(duì)多個(gè)差動(dòng)開關(guān)共用連接正向偏置電壓生成用電流源130,而是對(duì)每個(gè)差動(dòng)開關(guān)設(shè)置正向偏置電壓生成用電流源130,在各差動(dòng)開關(guān)的晶體管的背柵極端子上連接有對(duì)應(yīng)的正向偏置電壓生成用電流源130。 D/A轉(zhuǎn)換器500中，電流源晶體管141、柵-陰晶體管142、第一偏置晶體管111、和第二偏置晶體管112的背柵極端子與電源連接。
D/A轉(zhuǎn)換器500中，利用與各差動(dòng)開關(guān)對(duì)應(yīng)的正向偏置電壓生成用電流源130,能夠使電流流過各差動(dòng)開關(guān)中的開關(guān)晶體管對(duì)的源極端子和背柵極端子之間存在的寄生二極管。由此，本實(shí)施方式中，能夠在每個(gè)差動(dòng)開關(guān)上產(chǎn)生正向偏置電壓，同時(shí)對(duì)各差動(dòng)開關(guān)分別施加
22說 該正向偏置電壓。
通過這樣構(gòu)成，顯然能得到與實(shí)施方式3的D/A轉(zhuǎn)換器300同樣的效果，還能得到如下效果在控制差動(dòng)開關(guān)的控制信號(hào)切換時(shí)和輸出電壓變化時(shí)的各差動(dòng)開關(guān)的共用源極節(jié)點(diǎn)的電壓變動(dòng)不會(huì)對(duì)其他差動(dòng)開關(guān)產(chǎn)生壞的影響。
另外，由于是基于源極端子電壓來在寄生二極管中流過恒定電流從而生成電壓的結(jié)構(gòu)，因此，正向偏置電壓在各差動(dòng)開關(guān)的源極端子的電壓變動(dòng)時(shí)，根據(jù)該變動(dòng)來確定各差動(dòng)開關(guān)的背柵極端子的電壓。即，根據(jù)構(gòu)成差動(dòng)開關(guān)的晶體管的共用源極節(jié)點(diǎn)的電壓變動(dòng)，背柵極端子的電壓也變動(dòng)。由此，還能得到如下的效果能夠降低差動(dòng)開關(guān)的共用源極節(jié)點(diǎn)的寄生電容導(dǎo)致的模擬輸出的失真特性的惡化。《實(shí)施方式4的變形例》
圖8是表示D/A轉(zhuǎn)換器500的差動(dòng)開關(guān)的其他結(jié)構(gòu)例的圖。該例中，如圖8所示，在各差動(dòng)開關(guān)的共用源極節(jié)點(diǎn)和背柵極端子之間增加了電容元件173。利用該結(jié)構(gòu)，將本差動(dòng)開關(guān)應(yīng)用于上述D/A轉(zhuǎn)換器等時(shí)，各差動(dòng)開關(guān)的共用源極節(jié)點(diǎn)的電壓變動(dòng)時(shí)，背柵極端子電壓對(duì)該變動(dòng)的跟隨性提高。即、具有能夠進(jìn)一步降低差動(dòng)開關(guān)的共用源極節(jié)點(diǎn)的寄生電容導(dǎo)致的模擬輸出的失真特性惡化這樣的效果。《發(fā)明的實(shí)施方式5》
圖9是表示本發(fā)明實(shí)施方式5的D/A轉(zhuǎn)換器600的結(jié)構(gòu)的框圖。該D/A轉(zhuǎn)換器600同時(shí)實(shí)現(xiàn)了實(shí)施方式1 ~3的結(jié)構(gòu)。具體而言，D/A轉(zhuǎn)換器600中，將正向偏置電壓生成用電流源130與電流源晶體管141和第一偏置晶體管ill的背柵極端子連接而施加正向偏置電壓，此外對(duì)柵-陰晶體管142和第二偏置晶體管112的背柵極端子也連接其他的正向偏置電壓生成用電流源130而施加正向偏置電壓。并且，為了還對(duì)構(gòu)成各差動(dòng)開關(guān)的晶體管施加正向偏置電壓，在各差動(dòng)開關(guān)的正相輸出用晶體管171、反相輸出用晶體管172的每一個(gè)上還連接有其他的正向偏置電壓生成用電流源130。
通過這樣構(gòu)成，能夠在D/A轉(zhuǎn)換器600中同時(shí)實(shí)現(xiàn)實(shí)施方式1-3各自的效果，實(shí)現(xiàn)特性非常優(yōu)異的通信用的D/A轉(zhuǎn)換器。
即、#4居本實(shí)施方式，與實(shí)施方式1的D/A轉(zhuǎn)換器100同樣，構(gòu) 成各電流源的電流源晶體管141的相對(duì)精度、即各電流源的電流的相 對(duì)精度得以提高。即、D/A轉(zhuǎn)換器600中，能夠提高作為D/A轉(zhuǎn)換器 的線性精度。
另外，與實(shí)施方式2的D/A轉(zhuǎn)換器200同樣，構(gòu)成電流源矩陣的 柵-陰晶體管142的gm/gds得以提高，電流源的輸出阻抗得以提高。 即、根據(jù)本實(shí)施方式，能夠?qū)崿F(xiàn)作為D/A轉(zhuǎn)換器的線性特性和失真特 性(尤其是頻率依存性)的改善。
另外，與實(shí)施方式3的D/A轉(zhuǎn)換器300同樣，構(gòu)成差動(dòng)開關(guān)的晶 體管對(duì)的相對(duì)精度得以提高。不僅如此，開關(guān)晶體管的gm/gds得以 提高，電流源晶體管、柵-陰晶體管和差動(dòng)開關(guān)晶體管的3級(jí)疊加的 電流源的輸出阻抗得以提高，從而能夠?qū)崿F(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換器的失真特性 (尤其是頻率依存性)的提高。
本實(shí)施方式中，采用了對(duì)電流源晶體管、柵-陰晶體管、差動(dòng)開關(guān) 晶體管這3個(gè)全部連接正向偏置電壓生成用電流源130的結(jié)構(gòu)，但采 用對(duì)3個(gè)中的2個(gè)連接正向偏置電壓生成用電流源130的結(jié)構(gòu)，也能 實(shí)現(xiàn)性能足夠高的D/A轉(zhuǎn)換器，這是不言而喻的。
另外，對(duì)差動(dòng)開關(guān)施加正向偏置電壓時(shí)，本實(shí)施方式中也可以4象 實(shí)施方式4那樣，對(duì)各差動(dòng)開關(guān)連接正向偏置電壓生成用電流源130。 《D / A轉(zhuǎn)換器的其他實(shí)施方式》
上述實(shí)施方式1~5和變形例中，正向偏置電壓生成用電流源130 也可以根據(jù)來自外部的控制信號(hào)來設(shè)定，能夠設(shè)定成最佳的電流值。
另外，實(shí)施方式1~5和變形例中，i兌明了通過在晶體管(電流 源晶體管141等)的源極端子和背柵極端子之間存在的各寄生二極管 中流過電流來施加正向偏置電壓的例子，但也可以另外設(shè)置產(chǎn)生正向 偏置電壓的偏置電壓發(fā)生電路，將由其產(chǎn)生的電壓施加給電流源晶體 管141等的背柵極端子。
另外，實(shí)施方式1~5和變形例中，說明了差動(dòng)開關(guān)的一個(gè)輸出
24與模擬正相輸出端子OUT連接、另 一輸出與模擬反相輸出端子NOUT 連接的差動(dòng)輸出型的D/A轉(zhuǎn)換器的例子，但顯然也能夠同樣適用差動(dòng) 開關(guān)的一個(gè)輸出與模擬輸出端子連接、另一輸出與接地VSS連接的 單端型的D/A轉(zhuǎn)換器的情況。通常，差動(dòng)輸出型的D/A轉(zhuǎn)換器用于 通信用途的發(fā)送，單端型的D/A轉(zhuǎn)換器用于視頻信號(hào)輸出等。 《發(fā)明的實(shí)施方式6》
圖IO是表示本發(fā)明實(shí)施方式6的通信設(shè)備700的結(jié)構(gòu)的框圖。 該通信設(shè)備700例如作為移動(dòng)電話等來實(shí)現(xiàn)。
該通信設(shè)備700如圖10所示，包括天線710、半導(dǎo)體集成電路 720、和基帶處理器730。半導(dǎo)體集成電路720是應(yīng)用了本發(fā)明的D/A 轉(zhuǎn)換器的半導(dǎo)體集成電路，主要進(jìn)行信號(hào)的發(fā)送接收。半導(dǎo)體集成電 路720的結(jié)構(gòu)將在后面說明。另外，基帶處理器730對(duì)接收到的信號(hào) 和要發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行處理。
(半導(dǎo)體集成電路720的結(jié)構(gòu))
半導(dǎo)體集成電路720包括接收部721、發(fā)送部722、濾波器控制 部723、電壓控制發(fā)送器724 (圖中簡(jiǎn)記作VCO)、和數(shù)字接口 725。
接收部721將由天線710接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后輸出。 具體而言，接收部721包括低噪聲放大器721a (圖中簡(jiǎn)記作LNA)、 濾波器721b、和接收用A/D轉(zhuǎn)換器721c (圖中簡(jiǎn)記作ADC)。該低 噪聲放大器721a對(duì)由天線710接收到的信號(hào)進(jìn)行放大。濾波器721b 是可進(jìn)行頻率特性的調(diào)諧的濾波器，頻率特性由濾波器控制部723來 控制。另外，接收用A/D轉(zhuǎn)換器721c將濾波器721b的輸出轉(zhuǎn)換為數(shù) 字信號(hào)后輸出。
另外，發(fā)送部722將所輸入的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，從天線 710發(fā)送。具體而言，發(fā)送部722包括發(fā)送用D/A轉(zhuǎn)換器722a(圖中 簡(jiǎn)記作DAC)、濾波器722b、和功率放大器722c(圖中簡(jiǎn)記作PA)。 該發(fā)送用D/A轉(zhuǎn)換器722a是本發(fā)明的D/A轉(zhuǎn)換器，能夠采用例如上 述實(shí)施方式的D/A轉(zhuǎn)換器(可以是實(shí)施方式1~5、變形例的任意一 個(gè))。該發(fā)送用D/A轉(zhuǎn)換器722a將從數(shù)字接口 725c輸入的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，輸出到濾波器722b。濾波器722b是可進(jìn)行頻率特 性調(diào)諧的濾波器，頻率特性由濾波器控制部723來控制。另外，功率 放大器722c對(duì)濾波器722b的輸出進(jìn)行放大后經(jīng)由天線710發(fā)送。
濾波器控制部723如前所述，控制濾波器721b和濾波器722b的 頻率特性。另外，電壓控制發(fā)送器724生成在基帶處理器730等中使 用的時(shí)鐘信號(hào)。數(shù)字接口 725進(jìn)行接收部721與基帶處理器730之間、 發(fā)送部722與基帶處理器730之間的數(shù)據(jù)(數(shù)字信號(hào))交換的中介。 另外，數(shù)字接口 725也進(jìn)行電壓控制發(fā)送器724的振蕩頻率的控制， 將時(shí)鐘信號(hào)CLK輸出到基帶處理器730。 (通信設(shè)備700的工作)
該通信設(shè)備700在接收時(shí)，由天線710接收到的信號(hào)被輸入到半 導(dǎo)體集成電路720的接收部721,經(jīng)由低噪聲放大器721a (LNA)、 頻率調(diào)諧后的濾波器721b、和接收用A/D轉(zhuǎn)換器721c轉(zhuǎn)換成數(shù)字信 號(hào)。然后經(jīng)由數(shù)字接口 725被傳送到基帶處理器730進(jìn)行信號(hào)處理。
另一方面，在發(fā)送時(shí)，由基帶處理器730進(jìn)行信號(hào)處理后的數(shù)字 信號(hào)被傳送到半導(dǎo)體集成電路720。然后，該數(shù)字信號(hào)經(jīng)由數(shù)字接口 725輸入到發(fā)送部722。發(fā)送部722中，由發(fā)送用D/A轉(zhuǎn)換器722a 將該數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)后，經(jīng)由濾波器722b和功率放大器 722c而/人天線710發(fā)送。
如上所述，本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體集成電路720中使用了本發(fā)明 的D/A轉(zhuǎn)換器，因此能夠?qū)崿F(xiàn)低價(jià)且高性能的半導(dǎo)體集成電路。即、 能夠提高通信設(shè)備700的性能，并能夠以低價(jià)構(gòu)筑通信系統(tǒng)。
工業(yè)上的可利用性
本發(fā)明的D/A轉(zhuǎn)換器具有能夠抑制D/A轉(zhuǎn)換器的面積增加、同時(shí) 提高D/A轉(zhuǎn)換器的精度這樣的效果，作為將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào) 的D/A轉(zhuǎn)換器(DAC)、半導(dǎo)體集成電路、視頻設(shè)備以及通信設(shè)備 等是有用的。
權(quán)利要求
1.一種D/A轉(zhuǎn)換器，具有包含有晶體管的多個(gè)電流源，該D/A轉(zhuǎn)換器根據(jù)所提供的數(shù)字信號(hào)來選擇從上述多個(gè)電流源輸出的電流的路徑，從而將上述數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，其特征在于構(gòu)成各電流源的晶體管的背柵極端子被施加正向偏置電壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的D/A轉(zhuǎn)換器，其特征在于各電流源包括電流源晶體管和柵-陰晶體管，上述電流源晶體管的背柵極端子和柵-陰晶體管的背柵極端子中 的至少一方^皮施加正向偏置電壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的D/A轉(zhuǎn)換器，其特征在于 上述正向偏置電壓通過將正向偏置電壓生成用電流源串聯(lián)連接在被施加正向偏置電壓的晶體管的源極端子和背柵極端子之間存在的寄生二極管上來生成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的D/A轉(zhuǎn)換器，其特征在于構(gòu)成各電流源的晶體管分開配置在由各電流源的電流源晶體管 構(gòu)成的電流源晶體管矩陣和由各電流源的柵-陰晶體管構(gòu)成的柵-陰晶 體管矩陣中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的D/A轉(zhuǎn)換器，其特征在于 上述正向偏置電壓生成用電流源與設(shè)置在電流源晶體管矩陣或柵_(tái)陰晶體管矩陣的中央的連接點(diǎn)相連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的D/A轉(zhuǎn)換器，其特征在于 上述正向偏置電壓生成用電流源設(shè)置有多個(gè)，上述多個(gè)正向偏置電壓生成用電流源中的一個(gè)與設(shè)置在電流源 晶體管矩陣或柵-陰晶體管矩陣的中央的連接點(diǎn)相連接，其他正向偏置電壓生成用電流源連4妄在以上述連接點(diǎn)為中心的 點(diǎn)對(duì)稱的位置上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的D/A轉(zhuǎn)換器，其特征在于 上述電流源晶體管矩陣或柵-陰晶體管矩陣被分段化，上述正向偏置電壓生成用電流源與各分段對(duì)應(yīng)而設(shè)置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的D/A轉(zhuǎn)換器，其特征在于 還包括輸出第一偏置電壓和第二偏置電壓的偏置電路， 上述偏置電路具有構(gòu)成電流源晶體管和電流鏡對(duì)的第 一偏置晶體管、以及構(gòu)成柵-陰晶體管和電流鏡對(duì)的第二偏置晶體管，各電流源的電流源晶體管的背柵極端子和第 一 偏置晶體管的背 柵極端子被施加有共用的正向偏置電壓。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的D/A轉(zhuǎn)換器，其特征在于 還包括輸出第一偏置電壓和第二偏置電壓的偏置電路，上述偏置電路包括構(gòu)成電流源晶體管和電流鏡對(duì)的第 一 偏置晶 體管、以及構(gòu)成柵-陰晶體管和電流鏡對(duì)的第二偏置晶體管，各電流源的柵-陰晶體管的背柵極端子和第二偏置晶體管的背柵 極端子纟皮施加共用的正向偏置電壓。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的D/A轉(zhuǎn)換器，其特征在于上述第 一 偏置晶體管被配置在設(shè)有電流源晶體管矩陣的區(qū)域內(nèi)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的D/A轉(zhuǎn)換器，其特征在于上述第二偏置晶體管被配置在設(shè)有柵-陰晶體管矩陣的區(qū)域內(nèi)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的D/A轉(zhuǎn)換器，其特征在于在使上述電流源晶體管和上述柵-陰晶體管的背柵極端子為共用 之后，通過將正向偏置電壓生成用電流源串聯(lián)連接在上述電流源晶體 管的源極端子和背柵極端子之間存在的寄生二極管上來生成上述正 向偏置電壓。
13. —種D/A轉(zhuǎn)換器，具有包含晶體管的多個(gè)電流源，該D/A轉(zhuǎn) 換器根據(jù)所提供的數(shù)字信號(hào)來選擇從上述多個(gè)電流源輸出的電流的 路徑，從而將上述數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，其特征在于還包括分別與上述多個(gè)電流源相連接的多個(gè)差動(dòng)開關(guān)， 各差動(dòng)開關(guān)包括根據(jù)所提供的數(shù)字信號(hào)來切換來自對(duì)應(yīng)電流源 的電流流經(jīng)的路徑的晶體管，各差動(dòng)開關(guān)的晶體管的背柵極端子被施加正向偏置電壓。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的D/A轉(zhuǎn)換器，其特征在于在各差動(dòng)開關(guān)的晶體管的背柵極端子上施加的正向偏置電壓，通 過將正向偏置電壓生成用電流源串聯(lián)連接在上述差動(dòng)開關(guān)的晶體管 的源極端子與背柵極端子之間存在的寄生二極管上來生成。
15. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的D/A轉(zhuǎn)換器，其特征在于 上述正向偏置電壓生成用電流源被構(gòu)成為使其能夠根據(jù)控制信號(hào)來設(shè)定電流值。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的D/A轉(zhuǎn)換器，其特征在于 上述正向偏置電壓生成用電流源被構(gòu)成為使其能夠根據(jù)控制信 號(hào)來i殳定電流值。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的D/A轉(zhuǎn)換器，其特征在于 上述正向偏置電壓生成用電流源被構(gòu)成為使其能夠根據(jù)控制信號(hào)來設(shè)定電流值。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的D/A轉(zhuǎn)換器，其特征在于 還包括產(chǎn)生預(yù)定電壓的偏置電壓發(fā)生電路， 上述正向偏置電壓是施加由上述偏置電壓發(fā)生電路生成的電壓。
19. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的D/A轉(zhuǎn)換器，其特征在于 還包括產(chǎn)生預(yù)定電壓的偏置電壓發(fā)生電路， 上述正向偏置電壓是施加由上述偏置電壓發(fā)生電路生成的電壓。
20. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的D/A轉(zhuǎn)換器，其特征在于 各電流源包括電流源晶體管和柵-陰晶體管，上述電流源晶體管的背柵極端子和柵-陰晶體管的背柵極端子中 的至少一方一皮施力口正向偏置電壓。
21. —種半導(dǎo)體集成電路，其特征在于 具有權(quán)利要求1所述的D/A轉(zhuǎn)換器。
22. —種半導(dǎo)體集成電路，其特征在于 具有權(quán)利要求13所述的D/A轉(zhuǎn)換器。
23. —種視頻設(shè)備，其特征在于 具有權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體集成電路。
24. —種視頻設(shè)備，其特征在于 具有權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體集成電路。
25. —種通信設(shè)備，其特征在于 具有權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體集成電路。
26. —種通信設(shè)備，其特征在于 具有權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體集成電路。
27. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的D/A轉(zhuǎn)換器，其特征在于 針對(duì)每個(gè)差動(dòng)開關(guān)來設(shè)置上述正向偏置電壓生成用電流源，各差動(dòng)開關(guān)的晶體管的背柵極端子上連接有對(duì)應(yīng)的正向偏置電 壓生成用電流源。
28. —種差動(dòng)開關(guān)，包括源極端子彼此相連接的1對(duì)晶體管，其特 征在于通過使上述源極端子與背柵極端子之間存在的寄生二極管中流 過電流來生成正向偏置電壓，并對(duì)上述背棚4及端子施加上述正向偏置 電壓。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的差動(dòng)開關(guān)，其特征在于在上述源極端子與上述背柵極端子之間還連接有電容元件。
30. —種D/A轉(zhuǎn)換器，其特征在于，包括 多個(gè)電流源；和針對(duì)每個(gè)上述電流源而設(shè)置的與乂人該電流源輸出的電流的3各徑 相連接的權(quán)利要求28所述的差動(dòng)開關(guān)，由上述差動(dòng)開關(guān)根據(jù)所提供的數(shù)字信號(hào)來選擇從上述多個(gè)電流 源輸出的電流的路徑，從而將所輸入的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種D/A轉(zhuǎn)換器、差動(dòng)開關(guān)、半導(dǎo)體集成電路、視頻設(shè)備和通信設(shè)備。其中，D/A轉(zhuǎn)換器包括具有晶體管的多個(gè)電流源(IS1～I(xiàn)S2、IS3-1～I(xiàn)S3-63)，根據(jù)所提供的數(shù)字信號(hào)選擇從上述多個(gè)電流源(IS1～I(xiàn)S2、IS3-1～I(xiàn)S3-63)輸出的電流的路徑，從而將上述數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，構(gòu)成各電流源(IS1～I(xiàn)S2、IS3-1～I(xiàn)S3-63)的晶體管的背柵極端子被施加正向偏置電壓。
文檔編號(hào)H03M1/74GK101657972SQ200880012290
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2008年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月28日
發(fā)明者中塚涥二, 生駒平治 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社