多串多输出数模转换器制造技术

本公开涉及多串多输出数模转换器。多输出多阻抗串数模转换器(DAC)电路可响应于第一数字输入信号而提供具有第一分辨率的第一输出，以及响应于第二数字输入信号而提供具有第二分辨率的第二输出。主阻抗串和次级阻抗串可以使用开关网络来耦合以提供第一DAC输出。通过将附加开关连接到主阻抗串并共享主阻抗串，可以实现第二个DAC输出。

【技术实现步骤摘要】
多串多输出数模转换器相关申请的交叉引用本专利申请涉及与本申请同日提交的下列申请：于2017年5月4日提交的名称为“SENSORBIASCIRCUITFORIMPROVEDNOISEPERFORMANCE”的美国专利申请序列No.______(代理人案卷No.3867.164US2)；于2017年5月4日提交的名称为“DIAGNOSTICWAVEFORMGENERATORFORASENSOR”的美国专利申请序列No.______(代理人案卷No.3867.174US2)；于2017年5月4日提交的名称为“DIGITAL-TO-ANALOGCONVERTER(DAC)TERMINATION”的美国临时专利申请序列No.______(代理人案卷No.3867.403PRV)；于2017年5月4日提交的名称为“SYSTEMSANDMETHODSFORDETERMININGTHECONDITIONOFAGASSENSOR”的美国专利申请序列No._____(代理人案卷No.3867.405US1)；于2017年5月4日提交的名称为“IMPEDANCECHARACTERISTICCIRCUITFORELECTROCHEMICALSENSOR”的美国专利申请序列No._____(代理人案卷No.3867.406US1)；于2017年5月4日提交的名称为“INTERNALINTEGRATEDCIRCUITRESISTANCECALIBRATION”的美国专利申请序列No._____(代理人案卷No.3867.407US1)。
本公开一般涉及数模转换器(DAC)，并且更具体地但不作为限制涉及阻抗串型DAC。
技术介绍
现实世界中的模拟信号，例如温度、压力、声音或图像通常会转换为数字表示，可以在现代数字系统中轻松处理。在许多系统中，这种数字信息被转换回模拟形式以执行一些真实世界的功能。执行此步骤的电路是数模转换器(DAC)，其输出用于驱动各种设备。扬声器、视频显示器、电机、机械伺服器、射频(RF)发射器和温度控制仅仅是几个不同的例子。DAC通常被纳入数字系统，其中现实世界的信号通过模数转换器(ADC)进行数字化，经过处理，然后通过DAC转换回模拟形式。DAC响应二进制数字输入代码产生量化或离散的阶跃模拟输出，模拟输出通常为电压或电流。为了产生输出，参考量或电平(通常是前述的电压或电流)通常被分成二进制和/或线性部分。然后数字输入驱动开关组合适当数量的这些分数以产生输出。分数的数量和大小反映了可能的数字输入代码的数量，这是转换器分辨率或输入代码中的位数(n)的函数。
技术实现思路
电化学传感器可用于各种应用，例如用于检测电化学传感器周围环境中是否存在一种或多种组成气体如氧气、一氧化碳等。本专利技术人已经认识到，要解决的一个问题是提供传感器，例如，具有中高分辨率和低功率的数模转换器(DAC)电路。例如，可能希望增加传感器的DAC的分辨率以减少量化噪声并提高准确度。但是，DAC分辨率的提高会导致使用更多的开关，从而导致更多的功耗，特别是在由于泄漏电流而导致温度升高的情况下。如果传感器采用电池供电，则可能需要降低功耗。本专利技术人通过提供使用诸如电阻串的共享阻抗串的多输出DAC电路来产生具有不同分辨率的多个输出，例如以12位分辨率的第一输出和在第二输出的第二输出来解决该问题来自两个数字输入信号的6位分辨率。共享阻抗串可以降低电路复杂度，从而降低DAC电路的成本和尺寸，并减少漏电流，从而可以进一步降低功耗。在一些方面中，本公开涉及提供至少两个不同分辨率的模拟输出信号的多输出数模转换器(DAC)电流。DAC电路包括：第一串的第一阻抗元件；第二串的第二阻抗元件；响应于第一数字输入信号，第一开关网络将在所述第二串上的第一阻抗元件的至少一个上产生的电压耦合到第一输出节点，所述第一数字输入信号包括具有最高有效位(MSB)和最低有效位(LSB)的第一数字位流，所述第二阻抗元件被配置为产生对应于所述第一数字输入信号的第一模拟信号；和响应于第二数字输入信号，第二开关网络将所述第一阻抗元件的至少一个上产生的电压耦合到第二输出节点，所述第一阻抗元件被配置为产生对应于所述第二数字输入信号的第二模拟信号，其中所述第一输出节点和所述第二输出节点形成多个输出。在一些方面中，本公开涉及一种将第一数字输入串转换为具有第一分辨率的相应第一模拟信号并将第二数字输入串转换为具有第二分辨率的相应第二模拟信号的方法。该方法包括：提供多输出数模转换器(DAC)电路，所述DAC电路包括第一串的第一阻抗元件和第二串的第二阻抗元件；响应于第一数字输入信号，控制第一开关网络以将在所述第二串上的第一阻抗元件的至少一个上产生的电压耦合到第一输出节点，所述第一数字输入信号包括具有最高有效位(MSB)和最低有效位(LSB)的第一数字位流，所述第二阻抗元件被配置为产生对应于所述第一数字输入信号的第一模拟信号；和响应于第二数字输入信号，控制第二开关网络以将所述第一阻抗元件的至少一个上产生的电压耦合到第二输出节点，所述第一阻抗元件被配置为产生对应于所述第二数字输入信号的第二模拟信号，其中所述第一输出节点和所述第二输出节点形成多个输出。在一些方面中，本公开涉及电化学传感电路，包括：提供至少两个不同分辨率的模拟输出信号的多输出数模转换器(DAC)电路。DAC电路包括：第一串的第一阻抗元件；第二串的第二阻抗元件；响应于第一数字输入信号，第一开关网络将在所述第二串上的第一阻抗元件的至少一个上产生的电压耦合到第一输出节点，所述第一数字输入信号包括具有最高有效位(MSB)和最低有效位(LSB)的第一数字位流，所述第二阻抗元件被配置为产生对应于所述第一数字输入信号的第一模拟信号；和响应于第二数字输入信号，第二开关网络将所述第一阻抗元件的至少一个上产生的电压耦合到第二输出节点，所述第一阻抗元件被配置为产生对应于所述第二数字输入信号的第二模拟信号，其中所述第一输出节点和所述第二输出节点形成多个输出；和电化学传感器，其耦合到所述第一输出节点和第二输出节点中的至少一个。本概述旨在提供本专利申请的主题的概述。它并不打算提供对本专利技术的排他或详尽的解释。包括详细描述以提供关于本专利申请的进一步信息。附图说明图1描述了一个双字符串数模转换器的例子。图2描述了图1的双串数模转换器的示意图。图3是根据本公开的各种技术示出多串多输出数模转换器电路的示例的示意图。图4是依照本公开的各种技术表示多路复用器电路结构的一个例子的示意图。图5是示出根据本公开的各种技术以及两个DAC之间的串扰的多串多输出数模转换器电路的示例的示意图。图6是示出根据本公开的各种技术的多串多输出数模转换器电路的另一示例与两个DAC之间的串扰的示意图。图7是示出用于降低两个DAC之间的串扰的开关阻抗解决方案的示例的示意图。图8是示出用于降低两个DAC之间的串扰的开关电流解决方案的示例的示意图。图9是根据本公开的各种技术示出图3的多串输出DAC电路的应用实例的示意图。图10是根据本公开将第一数字输入串转换为具有第一分辨率的对应第一模拟信号并将第二数字输入串转换为具有第二分辨率的对应第二模拟信号的方法的流程图的示例。在不一定按比例绘制的附图中，相似的数字可以在不同的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.提供至少两个不同分辨率的模拟输出信号的多输出数模转换器(DAC)电路，所述DAC电路包括：第一串的第一阻抗元件；第二串的第二阻抗元件；响应于第一数字输入信号，第一开关网络将在所述第二串上的第一阻抗元件的至少一个上产生的电压耦合到第一输出节点，所述第一数字输入信号包括具有最高有效位(MSB)和最低有效位(LSB)的第一数字位流，所述第二阻抗元件被配置为产生对应于所述第一数字输入信号的第一模拟信号；和响应于第二数字输入信号，第二开关网络将所述第一阻抗元件的至少一个上产生的电压耦合到第二输出节点，所述第一阻抗元件被配置为产生对应于所述第二数字输入信号的第二模拟信号，其中所述第一输出节点和所述第二输出节点形成多个输出。

【技术特征摘要】
2017.05.04 US 15/586,8481.提供至少两个不同分辨率的模拟输出信号的多输出数模转换器(DAC)电路，所述DAC电路包括：第一串的第一阻抗元件；第二串的第二阻抗元件；响应于第一数字输入信号，第一开关网络将在所述第二串上的第一阻抗元件的至少一个上产生的电压耦合到第一输出节点，所述第一数字输入信号包括具有最高有效位(MSB)和最低有效位(LSB)的第一数字位流，所述第二阻抗元件被配置为产生对应于所述第一数字输入信号的第一模拟信号；和响应于第二数字输入信号，第二开关网络将所述第一阻抗元件的至少一个上产生的电压耦合到第二输出节点，所述第一阻抗元件被配置为产生对应于所述第二数字输入信号的第二模拟信号，其中所述第一输出节点和所述第二输出节点形成多个输出。2.权利要求1所述的DAC电路，所述电路包括：负载补偿电路，选择性地调整所述第一阻抗元件和第二阻抗元件中的一个的上拉或下拉以补偿所述第一阻抗元件和第二阻抗元件中的另一个的负载。3.权利要求2所述的DAC电路，其中所述负载补偿电路包括：一个或多个抗串扰阻抗元件；和第三开关网络，将所述一个或多个抗串扰阻抗元件与至少一个第二阻抗元件并联。4.权利要求2所述的DAC电路，其中所述负载补偿电路包括：至少一个电流源；和第三开关网络，将所述至少一个电流源耦合到所述第二串。5.权利要求2所述的DAC电路，包括：控制电路，被配置为使用所述第一数字输入信号和所述第二数字输入信号的MSB之间的比较来控制所述负载补偿电路。6.权利要求1所述的DAC电路，包括：第一多路复用器，具有第一输入和第二输入；和第二多路复用器，具有第一输入和第二输入，其中所述第一多路复用器的第一输入耦合到所述第一输出节点并被配置为接收所述第一模拟信号，其中所述第二多路复用器的第一输入耦合到所述第二输出节点并被配置为接收所述第二模拟信号，其中所述第一多路复用器的第一输入耦合到所述第二多路复用器的第二输入，和其中所述第二多路复用器的第一输入耦合到所述第一多路复用器的第二输入。7.权利要求1所述的DAC电路，其中所述第一阻抗元件包括第一电阻器，每个第一电阻器具有第一电阻，其中所述第二阻抗元件包括第二电阻器，每个第二电阻器具有第二电阻。8.权利要求1所述的DAC电路，包括：第四开关网络，将所述第二阻抗元件中的至少一个耦合到所述第一输出节点。9.权利要求1所述的DAC电路，其中所述第一输出节点是第一DAC的输出节点，其中所述第二输出节点是第二DAC的输出节点，并且其中所述第一DAC和所述第二DAC共享第一串。10.一种将第一数字输入串转换为具有第一分辨率的相应第一模拟信号并将第二数字输入串转换为具有第二分辨率的相应第二模拟信号的方法，该方法包括：提供多输出数模转换器(DAC)电路，所述DAC电路包括第一串的第一阻抗元件和第二串的第二阻抗元件；响应于第一数字输入信号，控制第一开关网络以将在所述第二串上的第一阻抗元件的至少一个上产生的电压耦合到第一输出节点，所述第一数字输入信号包括具有最高有效位(MSB)和最低有效位(LSB)的第一数字位流，所述第二阻抗元件被配置为产生对应于所述第一数...

【专利技术属性】
技术研发人员：古淑荣，D·A·登普西，曲光阳，王汉卿，T·Y·刘，
申请(专利权)人：亚德诺半导体集团，
类型：发明
国别省市：百慕大群岛,BM