特許 7388976 誤差拡散装置及びＤ／Ａ変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-20

(45)【発行日】2023-11-29

(54)【発明の名称】誤差拡散装置及びＤ／Ａ変換装置

(51)【国際特許分類】

   H03M 1/08 20060101AFI20231121BHJP

   H03M 1/66 20060101ALI20231121BHJP

   H03M 3/04 20060101ALI20231121BHJP

【ＦＩ】

H03M1/08 B

H03M1/66 A

H03M3/04

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020080588

(22)【出願日】2020-04-30

(65)【公開番号】P2021175158

(43)【公開日】2021-11-01

【審査請求日】2023-02-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000191238

【氏名又は名称】日清紡マイクロデバイス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡野 淳一

【審査官】吉村 伊佐雄

(56)【参考文献】

【文献】特表平０９－５０１２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５０５６６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２３６１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６１２４８１３（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００３／０１９７６３３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｍ １／０８

Ｈ０３Ｍ １／６６

Ｈ０３Ｍ ３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

８・２^ｎ－１（ｎは自然数）レベルのサーモメータコードとして構成された２・ｎビットの入力デジタルデータを多段に接続された複数の交換器セルを用いて誤差拡散を行い出力デジタルデータとして出力する誤差拡散装置であって、
前記出力デジタルデータを出力する終段の複数の前記交換器セル以外の前記交換器セルであって、前記入力デジタルデータの最下位ビットが入力される前記交換器セルを含み、８・２^ｎ－１・（１／４）レベル以下に相当するビットに対応する前記交換器セルについては、前記入力デジタルデータの最下位ビットが遷移する場合においてのみ前記交換器セルにおいて交換動作を行わせるように前記交換動作を制限し、
前記出力デジタルデータを出力する後段の前記交換器セル以外の前記交換器セルであって、前記入力デジタルデータの最上位ビットが入力される前記交換器セルを含み、８・２^ｎ－１・（３／４）レベル以上に相当するビットに対応する前記交換器セルについては、前記入力デジタルデータの最上位ビットが遷移する場合においてのみ前記交換器セルにおいて交換動作を行わせるように前記交換動作を制限し、
前記出力デジタルデータを出力する終段の全ての前記交換器セルについては、前記入力デジタルデータの前記最上位ビット及び前記最下位ビットが遷移しない場合においてのみ交換動作を行わせるように前記交換動作を制限する、
誤差拡散装置。

【請求項2】

前記複数の交換器セルのうち、前記交換動作が制限されている以外の前記交換器セルについては、常時前記交換動作を行わせる、
請求項１記載の誤差拡散装置。

【請求項3】

前記交換器セルは、各１ビットのデータが入力される第１入力端子及び第２入力端子と、接続切替を行うスイッチ部と、前記第１入力端子あるいは前記第２入力端子に排他的に前記スイッチ部を介して接続され、各１ビットのデータを出力する第１出力端子及び第２出力端子と、を備え、
前記交換動作を行う場合には、前記スイッチ部は、前記第１入力端子に入力されたデータを前記第２出力端子から出力し、前記第２入力端子に入力されたデータを前記第１出力端子から出力し、
前記交換動作が制限される場合には、前記スイッチ部は、前記第１入力端子に入力されたデータを前記第１出力端子から出力し、前記第２入力端子に入力されたデータを前記第２出力端子から出力する、
請求項１又は請求項２記載の誤差拡散装置。

【請求項4】

前記入力デジタルデータに基づいて前記交換器セルのそれぞれに対し、前記交換動作を行わせ、あるいは、制限するための制御信号を出力するコントローラを備えた、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の誤差拡散装置。

【請求項5】

請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の誤差拡散装置と、
前記出力デジタルデータが入力され、前記出力デジタルデータのデジタル／アナログ変換を行ってアナログ信号として出力するＤ／Ａ変換ユニットと、
を備えたＤ／Ａ変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、誤差拡散装置及びＤ／Ａ変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

サーモメータコーディングされた同じ重みをもつ変換エレメントを用いて、デジタル／アナログ変換を行う装置が提案されている。
例えば、特許文献１記載の技術（第１の従来技術）は、入力された順に、順繰りで変換エレメントを操作していくことで、入力されるデータが一定のランダム性を持つならば、選択されるエレメントは均等となり、誤差が拡散されるようになっている。
また、特許文献２及び非特許文献１記載の技術（第２の従来技術）は、２入力２出力を持つスクランブラと称される交換機セルを２ｂｉｔずつの信号に割り当て、バタフライ結線したものである。それぞれのスクランブラの操作によって発生するノイズは一次のノイズシェーピングとなり、スイッチ操作は均等にスクランブル操作が行われるように結線されており、結果的に帯域内のシステム上のノイズの発生を抑えつつ誤差を拡散している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０００－０７８０１５号公報

【文献】特表平９－５０１２８７号公報

【非特許文献】

【0004】

【文献】「Sigma-Delta New algorithms and Techniques」Bob Adams著「Oversampling and Coarse Quantization for Signals April 11-April 15, 2005」資料 https://home.cscamm.umd.edu/programs/ocq05/schedule-ocq05.htm

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところが、第１の従来技術では、入力されるデータパターンによっては周期性をもってしまい、必要な帯域内への周期性のある信号(トーンと呼ばれる)が発生してしまう虞があった。
また第２の従来技術では、ランダム性が非常に高まるため、常に多くの変換エレメントを動作させる必要があり、消費電力が大きくなるという虞があった。
本技術は、個別部品で構成したデジタル・アナログ変換器においても、一定の誤差拡散効果を得つつ、変換エレメントの動作を減らして低消費電力化を図ることが可能な誤差拡散装置及びＤ／Ａ変換装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態の誤差拡散装置は、８・２^ｎ－１（ｎは自然数）レベルのサーモメータコードとして構成された２・ｎビットの入力デジタルデータを多段に接続された複数の交換器セルを用いて誤差拡散を行い出力デジタルデータとして出力する誤差拡散装置であって、出力デジタルデータを出力する終段の複数の交換器セル以外の交換器セルであって、入力デジタルデータの最下位ビットが入力される交換器セルを含み、８・２^ｎ－１・（１／４）レベル以下に相当するビットに対応する交換器セルについては、入力デジタルデータの最下位ビットが遷移する場合においてのみ交換器セルにおいて交換動作を行わせるように交換動作を制限し、出力デジタルデータを出力する後段の交換器セル以外の交換器セルであって、入力デジタルデータの最上位ビットが入力される交換器セルを含み、８・２^ｎ－１・（３／４）レベル以上に相当するビットに対応する交換器セルについては、入力デジタルデータの最上位ビットが遷移する場合においてのみ交換器セルにおいて交換動作を行わせるように交換動作を制限し、出力デジタルデータを出力する終段の全ての交換器セルについては、入力デジタルデータの最上位ビット及び最下位ビットが遷移しない場合においてのみ交換動作を行わせるように交換動作を制限する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施形態のＤ／Ａ変換装置の概要構成ブロック図である。

【図2】図２は、誤差拡散装置の概要構成ブロック図である。

【図3】図３は、交換器セル及びコントローラの一例の要部構成説明図である。

【図4】図４は、第１実施形態の動作説明図である。

【図5】図５は、第１実施形態の特性例の説明図である。

【図6】図６は、振幅状態と消費電流との関係を説明する図である。

【図7】図７は、第２実施形態の誤差拡散装置の交換器セルユニットの説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して、実施形態について詳細に説明する。
［１］第１実施形態
図１は、実施形態のＤ／Ａ変換装置の概要構成ブロック図である。
図１においては、３ビット／８レベルのサーモメータコード入力の誤差拡散装置を備えたＤ／Ａ変換装置を例として説明する。
Ｄ／Ａ変換装置１０は、サーモメータコードとしての入力データＤＩＮが入力されて、誤差拡散を行った出力データＤＯＵＴを出力する誤差拡散装置１１と、誤差拡散装置１１の出力データＤＯＵＴのデジタル／アナログ変換（Ｄ／Ａ変換）を行ってアナログ出力信号ＳＡとして出力するＤ／Ａ変換ユニット１２と、を備えている。

【0009】

図２は、誤差拡散装置の概要構成ブロック図である。
誤差拡散装置１１は、交換器セルユニット２１と、コントローラ２２と、を備えている。
交換器セルユニット２１は、第１交換器セル３１－１～第１０交換器セル３１－１０を備えている。

【0010】

第１交換器セル３１－１は、入力データＤＩＮの最上位ビットｂ７及びビットｂ６が入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ１に基づいて、いずれか一方を第７交換器セル３１－７に出力し、いずれか他方を第８交換器セル３１－８に出力する。

【0011】

第２交換器セル３１－２は、入力データＤＩＮのビットｂ５及びビットｂ４が入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ２に基づいて、いずれか一方を第５交換器セル３１－５に出力し、いずれか他方を第６交換器セル３１－６に出力する。

【0012】

第３交換器セル３１－３は、入力データＤＩＮのビットｂ３及びビットｂ２が入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ３に基づいて、いずれか一方を第５交換器セル３１－５に出力し、いずれか他方を第６交換器セル３１－６に出力する。

【0013】

第４交換器セル３１－４は、入力データＤＩＮのビットｂ１及び最下位ビットｂ０が入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ４に基づいて、いずれか一方を第９交換器セル３１－９に出力し、いずれか他方を第１０交換器セル３１－１０に出力する。

【0014】

第５交換器セル３１－５は、一方の入力端子に第２交換器セル３１－２からのデータが入力され、他方の入力端子に第３交換器セル３１－３からのデータが入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ５に基づいて、いずれか一方を第７交換器セル３１－７に出力し、いずれか他方を第８交換器セル３１－８に出力する。

【0015】

第６交換器セル３１－６は、一方の入力端子に第２交換器セル３１－２からのデータが入力され、他方の入力端子に第３交換器セル３１－３からのデータが入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ６に基づいて、いずれか一方を第９交換器セル３１－９に出力し、いずれか他方を第１０交換器セル３１－１０に出力する。

【0016】

第７交換器セル３１－７は、一方の入力端子に第１交換器セル３１－１からのデータが入力され、他方の入力端子に第５交換器セル３１－５からのデータが入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ７に基づいて、いずれか一方を出力データＤＯＵＴの最上位ビットＢ７として出力し、いずれか他方を出力データＤＯＵＴのビットＢ６として出力する。

【0017】

第８交換器セル３１－８は、一方の入力端子に第１交換器セル３１－１からのデータが入力され、他方の入力端子に第５交換器セル３１－５からのデータが入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ８に基づいて、いずれか一方を出力データＤＯＵＴのビットＢ５として出力し、いずれか他方を出力データＤＯＵＴのビットＢ４として出力する。

【0018】

第９交換器セル３１－９は、一方の入力端子に第６交換器セル３１－６からのデータが入力され、他方の入力端子に第４交換器セル３１－４からのデータが入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ９に基づいて、いずれか一方を出力データＤＯＵＴのビットＢ３として出力し、いずれか他方を出力データＤＯＵＴのビットＢ２として出力する。

【0019】

第１０交換器セル３１－１０は、一方の入力端子に第６交換器セル３１－６からのデータが入力され、他方の入力端子に第４交換器セル３１－４からのデータが入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ１０に基づいて、いずれか一方を出力データＤＯＵＴのビットＢ１として出力し、いずれか他方を出力データＤＯＵＴの最下位ビットＢ０として出力する。

【0020】

図３は、交換器セル及びコントローラの一例の要部構成説明図である。
図３においては、理解の容易のため、一つの交換器セルについてのみ説明する。
交換器セル３１－ｘ（ｘ＝１～１０）は、第１入力端子ＴＩ１と、第２入力端子ＴＩ２と、スイッチ部ＳＷと、第１出力端子ＴＯ１と、第２出力端子ＴＯ２と、を備えている。
コントローラ２２は、１ビットのデータをクロック信号ＣＬＫにより更新可能に記憶するレジスタ４１と、一方の入力端子にレジスタ４１の出力端子が接続され、他方の入力端子に第１入力端子ＴＩ１の入力データが入力され、交換制御信号Ｃｘを出力する第１ＥＸＯＲ（排他論理和回路）４２と、一方の入力端子に第１ＥＸＯＲ４２の出力端子が接続され、他方の入力端子に第２入力端子ＴＩ２の入力データが入力され、出力端子がレジスタ４１の入力端子に接続された第２ＥＸＯＲ４３と、を備えている。

【0021】

上記構成において、第１交換器セル３１－１は、出力デジタルデータとしての出力データＤＯＵＴを出力する後段の交換器セル（＝第７交換器セル３１－７～第１０交換器セル３１－１０）以外の交換器セルであって、入力デジタルデータとして入力データＤＩＮの最上位ビットｂ７が入力され、８・２^ｎ－１・（３／４）レベル以上に相当するビットに対応する交換器セルに相当している。本第１実施形態においては、ｎ＝１である。

【0022】

そして、第１交換器セル３１－１は、入力デジタルデータとしての入力データＤＩＮの最上位ビットｂ７が遷移する場合においてのみ交換動作を行わせるように交換動作が制限されている。

【0023】

第４交換器セル３１－４は、出力デジタルデータを出力する終段の複数の交換器セル以外の交換器セルであって、前記入力デジタルデータの最下位ビットが入力され、８・２^ｎ－１・（１／４）レベル以下に相当するビットに対応する交換器セルに相当している。本第１実施形態においては、ｎ＝１である。

【0024】

そして、第４交換器セル３１－４は、入力デジタルデータとしての入力データＤＩＮの最下位ビットｂ０が遷移する場合においてのみ交換動作を行わせるように交換動作が制限されている。

【0025】

また、第７交換器セル３１－７～第１０交換器セル３１－１０は、出力デジタルデータを出力する終段の全ての交換器セルに相当している。

【0026】

さらに第２交換器セル３１－２、第３交換器セル３１－３、第５交換器セル３１－５及び第６交換器セル３１－６は、交換動作が制限されている以外の交換器セルに相当し、常時交換動作を行わせることとなっている。

【0027】

図４は、第１実施形態の動作説明図である。
図４（Ａ）は、入力データＤＩＮとして入力する８ビットのサーモメータコードとして、マルチビットデルタシグマ変調を行った８ビット９値のフルスイング信号（正の最大値から負の最大値までの信号）を示している。図４（Ａ）においては、振幅に応じて、おおむね２ｂｉｔ分を使用して表現を行っている。

【0028】

したがって、入力データＤＩＮの変化に対して変化するビットは少なく、スイッチングに伴う電力消費は少ないが、誤差はこの２ビットでのみしか緩和できない。
また、図４（Ｂ）は、従来手法で誤差拡散を行った場合の説明図である。信号全域にわたって拡散動作が行われているが、常にスイッチングに伴う電力消費が発生している。

【0029】

図４（Ｃ）は、第１実施形態の誤差拡散処理を行った場合の説明図である。
本第１実施形態において、以下の説明では、入力データＤＩＮがビットｂ２～ｂ５のみで表されている信号である場合（ビットｂ０，ｂ１，ｂ６，ｂ７は、例えば、“０”であり、実質的に信号を構成していない場合）には、小振幅の信号に対応する小信号として扱うものとする。換言すれば、入力信号が最大振幅の場合に対して、振幅が半分以下の場合が小信号に相当している。

【0030】

また、入力データＤＩＮがビットｂ１あるいはビットｂ６を含んで表されている信号である場合には、中信号として扱うものとする。
さらには、入力データＤＩＮが、最下位ビットｂ０あるいは最上位ビットｂ７を含んで表されている場合には、大信号として扱うものとする。

【0031】

本第１実施形態においては、入力データＤＩＮに対応する信号が小信号、すなわち、信号ビットｂ２～ｂ５のみで表されている場合においては、コントローラ２２は、下位ビットｂ０、ｂ１及び上位ビットｂ６、ｂ７の遷移をしないように、第１交換器セル３１－１及び第４交換器セル３１－４のスイッチング動作を停止させる。

【0032】

すなわち、コントローラ２２は、第１交換機セル３１－１及び第４交換器セル３１－４に対するクロック信号ＣＬＫの入力を停止し、第２交換器セル３１－２、第３交換器セル３１－３、第７交換器セル３１－７～第１０交換器セル３１－１０にクロック信号ＣＬＫの入力を継続する。

【0033】

この結果、第１交換器セル３１－１及び第４交換器セル３１－４によるスイッチングノイズの発生を抑えることができる。
この場合において、下位ビットｂ０、ｂ１及び上位ビットｂ６、ｂ７に存在する誤差成分は固定値の誤差として変動しないので小信号の成分には影響が出ない。

【0034】

また、入力データＤＩＮに対応する信号が中信号である場合には、第１交換器セル３１－１及び第４交換器セル３１－４は動作して交換操作を行うようにし、最後段の交換機セルである第７交換器セル３１－７～第１０交換器セル３１－１０は動作を停止するようにコントローラ２２が制御を行っている。

【0035】

この場合においては、信号が変化する経路は上位ビット側及び下位ビット側でブロック分けがなされているので、小信号領域から大信号領域へ遷移していく過程において、変化個数は抑えつつも、不連続な点が起きないようになっている。

【0036】

さらに入力データＤＩＮに対応する信号が大信号の場合は、初段の振幅感応を持つ第１交換機セル３１－１及び第４交換器セル３１－４の交換操作を停止し、最後段の交換機セルである第７交換器セル３１－７～第１０交換器セル３１－１０は交換操作を行うようにコントローラ２２が制御を行っている。

【0037】

すなわち、コントローラ２２は、第１交換機セル３１－１及び第４交換器セル３１－４にクロック信号ＣＬＫの入力を停止し、第７交換器セル３１－７～第１０交換器セル３１－１０にクロック信号ＣＬＫの入力を継続する。

【0038】

これは、サーモメータコード入力の場合には、最上位ビットｂ７あるいは最下位ビットｂ０が遷移する状況においては、ビットｂ２～ビットｂ５は変化しないため、これらのビットｂ２～ビットｂ５に対応する第２交換器セル３１－２、第３交換器セル３１－３、第５交換器セル３１－５、第６交換器セル３１－５は、常時動作しているが、これらの出力は同一の値となるので、実効的な変換ビットは２ビットに限定される。

【0039】

したがって、誤差拡散操作は少なくなるが、この後段に接続されるアナログ増幅回路から見た場合に、大信号（大振幅）の状況で限界まで拡散操作を行ったとしても、スイッチングに伴う本来不要なノイズがアンプの誤動作を起こす虞がある。

【0040】

例えば、過大振幅時に信号反転を起こす現象などが発生する可能性がある。
すなわち、本第１実施形態においては、拡散操作で得られるメリットに対してデメリットも大きいので積極的に操作を行わないようにしているのである。

【0041】

以上の説明のように、本第１実施形態の誤差拡散装置１１によれば、対応する信号の振幅に応じて、使用するエリアが拡大していくのがわかる。単純に分割した場合は、上位ビット側あるいは下位ビット側のつなぎ目が不連続になってしまうが、本第１実施形態の誤差拡散手法を採ることで、つなぎ目に入る信号も誤差拡散の対象とすることができ、ひいては、Ｄ／Ａ変換装置１０として良好なアナログ出力信号ＳＡを得ることが可能となる。

【0042】

図５は、第１実施形態の特性例の説明図である。
第１実施形態の効果を確認するために十分マッチングをとった交換器セル（変換エレメント）３１を用意し、意図的に３ビット目のみを１％ずらしたときの入力レベルに対する歪率を測定したものである。
図５においては、無補正の場合（Ｌ０）、従来手法の場合（ＬＰ）及び第１実施形態の場合（Ｌ１）の特性例を示している。
無補正の場合には極端に特性が悪化してしまう。
これに対し、従来手法及び第１実施形態の場合では、第１実施形態の場合が、最大振幅近傍で若干の歪み率の低下が認められるが、実効的には、ほぼ全域で良好な特性が得られることがわかる。

【0043】

図６は、振幅状態と消費電流との関係を説明する図である。
図６においては、フルスイング(0dBFS)から-80dBFS動作及び無信号時について、従来手法の場合及び第１実施形態の場合における誤差変換装置の消費電流を示している。

【0044】

図６に示すように、第１実施形態は、従来手法の場合と比較して、低い消費電流に抑えることができていることがわかる。
以上の説明のように、本第１実施形態によれば、一定の誤差拡散効果を得つつ、誤差拡散装置１１における交換器セル（エレメント）操作の消費電流を減らしつつ、総合的な性能を維持することができていることがわかる。

【0045】

［２］第２実施形態
次に第２実施形態について説明する。
本第２実施形態と異なる点は、入力データＤＩＮとして８ビットではなく、１６ビット構成としている点である。

【0046】

図７は、第２実施形態の誤差拡散装置の交換器セルユニットの説明図である。
交換器セルユニット２１Ａは、第１交換器セル３１－１１～第２８交換器セル３１－３８を備えている。

【0047】

第１交換器セル３１－１１は、入力データＤＩＮの最上位ビットｂ１５及びビットｂ１４が入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ１１に基づいて、いずれか一方を第９交換器セル３１－１９に出力し、いずれか他方を第１０交換器セル３１－２０に出力する。

【0048】

第２交換器セル３１－１２は、入力データＤＩＮのビットｂ１３及びビットｂ１２が入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ１２に基づいて、いずれか一方を第９交換器セル３１－１９に出力し、いずれか他方を第１０交換器セル３１－２０に出力する。

【0049】

第３交換器セル３１－１３は、入力データＤＩＮのビットｂ１１及びビットｂ１０が入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ１３に基づいて、いずれか一方を第１１交換器セル３１－２１に出力し、いずれか他方を第１２交換器セル３１－２２に出力する。

【0050】

第４交換器セル３１－１４は、入力データＤＩＮのビットｂ９及びビットｂ８が入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ１４に基づいて、いずれか一方を第１１交換器セル３１－２１に出力し、いずれか他方を第１２交換器セル３１－２２に出力する。

【0051】

第５交換器セル３１－１５は、入力データＤＩＮのビットｂ７及びビットｂ６が入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ１５に基づいて、いずれか一方を第１３交換器セル３１－２３に出力し、いずれか他方を第１４交換器セル３１－２４に出力する。

【0052】

第６交換器セル３１－１６は、入力データＤＩＮのビットｂ５及びビットｂ４が入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ１６に基づいて、いずれか一方を第１３交換器セル３１－２３に出力し、いずれか他方を第１４交換器セル３１－２４に出力する。

【0053】

第７交換器セル３１－１７は、入力データＤＩＮのビットｂ３及びビットｂ２が入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ１７に基づいて、いずれか一方を第１５交換器セル３１－２５に出力し、いずれか他方を第１６交換器セル３１－２６に出力する。

【0054】

第８交換器セル３１－１８は、入力データＤＩＮのビットｂ１及び最下位ビットｂ０が入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ１８に基づいて、いずれか一方を第１５交換器セル３１－２５に出力し、いずれか他方を第１６交換器セル３１－２６に出力する。

【0055】

第９交換器セル３１－１９は、一方の入力端子に第１交換器セル３１－１１からのデータが入力され、他方の入力端子に第２交換器セル３１－１２からのデータが入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ１９に基づいて、いずれか一方を第２１交換器セル３１－３１に出力し、いずれか他方を第２３交換器セル３１－３３に出力する。

【0056】

第１０交換器セル３１－２０は、一方の入力端子に第１交換器セル３１－１１からのデータが入力され、他方の入力端子に第２交換器セル３１－１２からのデータが入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ２０に基づいて、いずれか一方を第２２交換器セル３１－３２に出力し、いずれか他方を第２４交換器セル３１－３４に出力する。

【0057】

第１１交換器セル３１－２１は、一方の入力端子に第３交換器セル３１－１３からのデータが入力され、他方の入力端子に第４交換器セル３１－１４からのデータが入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ２１に基づいて、いずれか一方を第１７交換器セル３１－２７に出力し、いずれか他方を第１９交換器セル３１－２９に出力する。

【0058】

第１２交換器セル３１－２２は、一方の入力端子に第３交換器セル３１－１３からのデータが入力され、他方の入力端子に第４交換器セル３１－１４からのデータが入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ２２に基づいて、いずれか一方を第１８交換器セル３１－２８に出力し、いずれか他方を第２０交換器セル３１－３０に出力する。

【0059】

第１３交換器セル３１－２３は、一方の入力端子に第５交換器セル３１－１５からのデータが入力され、他方の入力端子に第６交換器セル３１－１６からのデータが入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ２３に基づいて、いずれか一方を第１７交換器セル３１－２７に出力し、いずれか他方を第１９交換器セル３１－２９に出力する。

【0060】

第１４交換器セル３１－２４は、一方の入力端子に第５交換器セル３１－１５からのデータが入力され、他方の入力端子に第６交換器セル３１－１６からのデータが入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ２４に基づいて、いずれか一方を第１８交換器セル３１－２８に出力し、いずれか他方を第２０交換器セル３１－３０に出力する。

【0061】

第１５交換器セル３１－２５は、一方の入力端子に第７交換器セル３１－１７からのデータが入力され、他方の入力端子に第８交換器セル３１－１８からのデータが入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ２５に基づいて、いずれか一方を第２５交換器セル３１－３５に出力し、いずれか他方を第２７交換器セル３１－３７に出力する。

【0062】

第１６交換器セル３１－２６は、一方の入力端子に第７交換器セル３１－１７からのデータが入力され、他方の入力端子に第８交換器セル３１－１８からのデータが入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ２６に基づいて、いずれか一方を第２６交換器セル３１－３６に出力し、いずれか他方を第２８交換器セル３１－３８に出力する。

【0063】

第１７交換器セル３１－２７は、一方の入力端子に第１１交換器セル３１－２１からのデータが入力され、他方の入力端子に第１３交換器セル３１－２３からのデータが入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ２７に基づいて、いずれか一方を第２１交換器セル３１－３１に出力し、いずれか他方を第２３交換器セル３１－３３に出力する。

【0064】

第１８交換器セル３１－２８は、一方の入力端子に第１２交換器セル３１－２２からのデータが入力され、他方の入力端子に第１４交換器セル３１－２４からのデータが入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ２８に基づいて、いずれか一方を第２２交換器セル３１－３２に出力し、いずれか他方を第２４交換器セル３１－３４に出力する。

【0065】

第１９交換器セル３１－２９は、一方の入力端子に第１１交換器セル３１－２１からのデータが入力され、他方の入力端子に第１３交換器セル３１－２３からのデータが入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ２９に基づいて、いずれか一方を第２５交換器セル３１－３５に出力し、いずれか他方を第２７交換器セル３１－３７に出力する。

【0066】

第２０交換器セル３１－３０は、一方の入力端子に第１２交換器セル３１－２２からのデータが入力され、他方の入力端子に第１４交換器セル３１－２４からのデータが入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ３０に基づいて、いずれか一方を第２６交換器セル３１－３６に出力し、いずれか他方を第２８交換器セル３１－３８に出力する。

【0067】

第２１交換器セル３１－３１は、一方の入力端子に第９交換器セル３１－１９からのデータが入力され、他方の入力端子に第１７交換器セル３１－２７からのデータが入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ３１に基づいて、いずれか一方を出力データＤＯＵＴの最上位ビットＢ１５として出力し、いずれか他方を出力データＤＯＵＴのビットＢ１４として出力する。

【0068】

第２２交換器セル３１－３２は、一方の入力端子に第１０交換器セル３１－２０からのデータが入力され、他方の入力端子に第１８交換器セル３１－２８からのデータが入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ３２に基づいて、いずれか一方を出力データＤＯＵＴのビットＢ１３として出力し、いずれか他方を出力データＤＯＵＴのビットＢ１２として出力する。

【0069】

第２３交換器セル３１－３３は、一方の入力端子に第９交換器セル３１－１９からのデータが入力され、他方の入力端子に第１７交換器セル３１－２７からのデータが入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ３３に基づいて、いずれか一方を出力データＤＯＵＴのビットＢ１１として出力し、いずれか他方を出力データＤＯＵＴのビットＢ１０として出力する。

【0070】

第２４交換器セル３１－３４は、一方の入力端子に第１０交換器セル３１－２０からのデータが入力され、他方の入力端子に第１８交換器セル３１－２８からのデータが入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ３４に基づいて、いずれか一方を出力データＤＯＵＴのビットＢ９として出力し、いずれか他方を出力データＤＯＵＴのビットＢ８として出力する。

【0071】

第２５交換器セル３１－３５は、一方の入力端子に第１９交換器セル３１－２９からのデータが入力され、他方の入力端子に第１５交換器セル３１－２５からのデータが入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ３５に基づいて、いずれか一方を出力データＤＯＵＴのビットＢ７として出力し、いずれか他方を出力データＤＯＵＴのビットＢ６として出力する。

【0072】

第２６交換器セル３１－３６は、一方の入力端子に第１６交換器セル３１－２６からのデータが入力され、他方の入力端子に第２０交換器セル３１－３０からのデータが入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ３６に基づいて、いずれか一方を出力データＤＯＵＴのビットＢ５として出力し、いずれか他方を出力データＤＯＵＴのビットＢ４として出力する。

【0073】

第２７交換器セル３１－３７は、一方の入力端子に第１５交換器セル３１－２５からのデータが入力され、他方の入力端子に第１９交換器セル３１－２９からのデータが入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ３７に基づいて、いずれか一方を出力データＤＯＵＴのビットＢ３として出力し、いずれか他方を出力データＤＯＵＴのビットＢ２として出力する。

【0074】

第２８交換器セル３１－３８は、一方の入力端子に第１６交換器セル３１－２６からのデータが入力され、他方の入力端子に第２０交換器セル３１－３０からのデータが入力され、コントローラ２２からの交換制御信号Ｃ３８に基づいて、いずれか一方を出力データＤＯＵＴのビットＢ１として出力し、いずれか他方を出力データＤＯＵＴの最下位ビットＢ０として出力する。

【0075】

上記構成において、第１交換器セル３１－１１、第２交換器セル３１－１２、第９交換器セル３１－１９及び第１０交換器セル３１－２０は、出力デジタルデータとしての出力データＤＯＵＴを出力する後段の交換器セル（＝第２１交換器セル３１－３１～第２８交換器セル３１－３８）以外の交換器セルであって、入力デジタルデータとして入力データＤＩＮの最上位ビットｂ７が入力される交換器セル３１－１１、３１－１９及び３１－２０を含む交換器セルであって、８・２^ｎ－１・（３／４）レベル以上に相当するビットに対応する交換器セルに相当している。本第２実施形態においては、ｎ＝２である。

【0076】

そして、第１交換器セル３１－１１、第２交換器セル３１－１２、第９交換器セル３１－１９及び第１０交換器セル３１－２０は、入力デジタルデータとしての入力データＤＩＮの最上位ビットｂ１５が遷移する場合においてのみ交換動作を行わせるように交換動作が制限されている。

【0077】

第７交換器セル３１－１７、第８交換器セル３１－１８、第１５交換器セル３１－２５及び第１６交換器セル３１－２６は、出力デジタルデータを出力する終段の複数の交換器セル以外の交換器セルであって、前記入力デジタルデータの最下位ビットが入力される交換器セルを含む交換器セルであって、８・２^ｎ－１・（１／４）レベル以下に相当するビットに対応する交換器セルに相当している。本第２実施形態においては、ｎ＝２である。

【0078】

そして、第７交換器セル３１－１７、第８交換器セル３１－１８、第１５交換器セル３１－２５及び第１６交換器セル３１－２６は、入力デジタルデータとしての入力データＤＩＮの最下位ビットｂ０が遷移する場合においてのみ交換動作を行わせるように交換動作が制限されている。

【0079】

また、第２１交換器セル３１－３１～第２８交換器セル３１－３８は、出力デジタルデータを出力する終段の全ての交換器セルに相当している。

【0080】

さらに第３交換器セル３１－１３～第６交換器セル３１－１６、第１１交換器セル３１－２１～第１４交換器セル３１－２４及び第１７交換器セル３１－２７～第２０交換器セル３１－３０は、交換動作が制限されている以外の交換器セルに相当し、常時交換動作を行わせることとなっている。

【0081】

本第２実施形態の動作は、扱うデータが１６ビットである点を除き、第１実施形態と同様である。

【0082】

したがって、本第２実施形態によっても、一定の誤差拡散効果を得つつ、誤差拡散装置１１における交換器セル（エレメント）操作の消費電流を減らしつつ、総合的な性能を維持することができる。

【0083】

［３］実施形態の変形例
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

【0084】

例えば、以上の説明においては、８・２^ｎ－１（ｎは自然数）レベルのサーモメータコードとして構成された２・ｎビットの入力デジタルデータを多段に接続された複数の交換器セルを用いて誤差拡散を行い出力デジタルデータとして出力する誤差拡散装置のうち、ｎ＝１，２の場合について説明したが、３以上の場合であっても同様に適用が可能である。

【符号の説明】

【0085】

１０ Ｄ／Ａ変換装置
１１ 誤差拡散装置
１２ Ｄ／Ａ変換ユニット
２１ 交換器セルユニット
２２ コントローラ
３１－１～３１－１０ 第１交換器セル～第１０交換器セル
３１－１１～３１－３８ 第１交換器セル～第２８交換器セル
４１ レジスタ
Ｃ１～Ｃ９ 交換制御信号
ＴＩ１ 第１入力端子
ＴＩ２ 第２入力端子
ＴＯ１ 第１出力端子
ＴＯ２ 第２出力端子
ｂ０ 最下位ビット
ｂ７ 最上位ビット
ｂ１５ 最上位ビット
Ｃ１～Ｃ９、Ｃ１１～Ｃ３８ 交換制御信号
ＣＬＫ クロック信号
ＤＩＮ 入力データ（入力デジタルデータ）
ＤＯＵＴ 出力データ（出力デジタルデータ）
ＳＡ アナログ出力信号
ＳＷ スイッチ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】