具有电阻梯的数/模转换器制造技术

一种数/模转换器DAC具有：MSB电阻梯，其具有多个串联连接电阻器，其中所述MSB电阻梯耦合于第一参考电位与第二参考电位之间；LSB电阻梯，其具有多个串联连接电阻器；和多个切换单元，其用于将所述MSB电阻梯的所述串联连接电阻器中的一者与所述LSB电阻梯连接，其中每一切换单元具有用于将关联MSB电阻器的第一端子与所述LSB电阻梯的第一端子连接的第一开关和用于将所述关联MSB电阻器的第二端子与所述LSB电阻梯的第二端子连接的第二开关，且其中每一开关经配置以在被接通时形成所述LSB电阻梯的所述电阻器的类似值的电阻器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有电阻梯的数/模转换器相关申请案的交叉参考本申请案主张2012年5月23日提交的第61/650，653号美国临时申请案的权益，所述案的全文并入本文中。
本专利技术涉及数/模转换器。
技术介绍
存在各种数/模转换器(DAC)设计。例如，DAC可将电阻梯用于最高有效位(MSB)和将分离电阻梯用于最低有效位(LSB)。这些网络需要经适当耦合以从由MSB和LSB组成的数字值产生所要模拟值。然而，具有此类MSB和LSB电阻梯的DAC设计的精确度受限于开关或将MSB电压范围投影在LSB电阻梯上的方法。
技术实现思路
因此，需要一种改进型数/模转换器。例如，根据各种实施例，P沟道耗尽型装置(二极管连接)用作为切换元件和电阻元件两者以消除对大开关的需求，或用作为运算放大器以将MSB电压投影在LSB电阻梯上。 数/模转换器(DAC)可包括:MSB电阻梯，其包括多个串联连接电阻器，其中所述MSB电阻梯耦合于第一参考电位与第二参考电位之间；LSB电阻梯，其包括多个串联连接电阻器；和多个切换单元，其用于将所述MSB电阻梯的所述串联连接电阻器中的一者与所述LSB电阻梯连接，其中每一切换单元包括用于将关联MSB电阻器的第一端子与所述LSB电阻梯的第一端子连接的第一开关和用于将所述关联MSB电阻器的第二端子与所述LSB电阻梯的第二端子连接的第二开关，且其中每一开关经配置以在被接通时形成所述LSB电阻梯的所述电阻器的类似值的电阻器。 根据又一实施例，数/模转换器可进一步包括解码器，其控制切换单元中的一者以将MSB电阻梯的关联电阻器与LSB电阻梯连接和选择LSB电阻梯的多个分接节点中的一者以提供DAC的输出电压。根据又一实施例，可由N沟道场效晶体管将每一分接节点与LSB电阻梯的输出稱合。根据又一实施例，多个切换单兀的第一开关和第二开关中的每一者可由P沟道耗尽型场效晶体管形成。根据又一实施例，LSB电阻梯可由连接为二极管的多个ρ沟道耗尽型晶体管形成。根据又一实施例，LSB电阻梯可由串联耦合的多个子LSB电阻梯形成。根据又一实施例，每一切换单元可具有分别与所述第一开关和所述第二开关连接的第一输出和第二输出，且进一步包括用于将关联MSB电阻器的第二端子与第三输出直接连接的第三开关，其中所述子LSB电阻梯的第一者与所述第一输出连接，且所述子LSB电阻梯的最后者与所述第二输出和所述第三输出连接。根据又一实施例，所述第三开关可为N沟道场效晶体管。根据又一实施例，所述子LSB电阻梯中的每一者可包括T个电阻器，包括2q-2个电阻器的最后子电阻梯除外，且其中所述最后LSB电阻梯包括介于与切换单元的所述第三输出连接的第三输入与LSB电阻梯输出之间的直接连接。根据又一实施例，q可为32。根据又一实施例，MSB电阻梯可包括2P个电阻器和由切换单元形成的有效LSB电阻梯且LSB电阻梯包括2m个电阻器。根据又一实施例，P可为32和m可为128。根据又一实施例，第一参考电位可为供应电压的一半，且第二参考电位为接地。根据又一实施例，数/模转转器可进一步包括用于MSB电阻梯的每一电阻器的补偿电路。根据又一实施例，可根据MSB输入值而控制每一补偿电路。根据又一实施例,第一参考电位可由与MSB电阻梯串联率禹合的参考电阻梯提供。根据又一实施例，数/模转换器可进一步包括用于参考电阻梯的每一电阻器的补偿电路。 根据另一实施例，一种从数字值产生模拟电压的方法可包括下列步骤:提供MSB电阻梯，所述MSB电阻梯包括第一参考电位与第二参考电位之间的多个串联连接电阻器；提供LSB电阻梯，所述LSB电阻梯包括多个串联连接电阻器；根据MSB值，选择性地由第一开关将选定MSB电阻器的第一端子与所述LSB电阻梯的第一端子连接且由第二开关将所述选定MSB电阻器的第二端子与所述LSB电阻梯的第二端子连接，其中每一开关经配置以在被接通时形成所述LSB电阻梯的所述电阻器的类似值的电阻器；和根据LSB值，选择所述LSB电阻梯的分接节点以提供模拟输出电压。 根据方法的又一实施例，可由N沟道场效晶体管将每一分接节点与LSB电阻梯的输出耦合。根据方法的又一实施例，多个切换单元的第一开关和第二开关中的每一者可由P沟道耗尽型场效晶体管形成。根据方法的又一实施例，LSB电阻梯可由连接为二极管的多个P沟道耗尽型晶体管形成。根据方法的又一实施例，LSB电阻梯可由串联耦合的多个子LSB电阻梯形成。根据方法的又一实施例，第一参考电位可为供应电压的一半，且第二参考电位为接地。根据方法的又一实施例，方法可进一步包括根据MSB值而补偿MSB电阻梯的每一电阻值。根据方法的又一实施例，方法可进一步包括由与MSB电阻梯串联耦合的参考电阻梯提供第一参考电位。根据方法的又一实施例，方法可进一步包括补偿参考电阻梯的每一电阻器。 【附图说明】 图1展示第一常规DAC的框图； 图2展示第二常规DAC的框图； 图3展示根据本专利技术的各种实施例的DAC的框图； 图4展示根据图3的DAC的另一实施例； 图5展示根据各种实施例的改进型DAC的典型积分非线性(INL)曲线； 图6展示DAC的特定实施例的框图； 图7展示图6的DAC MSB块的细节； 图8展示图6的DAC LSB块的细节； 图9展示图8的DAC LSB块A的细节； 图10展示图8的DAC LSB块B的细节； 图1 la、I Ib展示图6的DAC LSB补偿块A的不同版本的细节；和 图12a、12b展示图6的DAC LSB补偿块B的不同版本的细节。 【具体实施方式】 图1展示具有MSB梯IlO0到IlOn和LSB梯130。到130m的常规DAC0 MSB到LSB开关UOtl到120n通常为具有有限电阻的转移栅极。每一转移栅极可被设计为CMOS转移栅极且包括NMOS晶体管和互补PMOS晶体管，所述晶体管的源极漏极路径被并行切换。然而，其它设计可使用单一 NMOS晶体管作为开关。这些开关的此电阻造成在投影跨LSB梯UOtl到130m的MSB电压时的误差。 图2展示具有MSB梯IlO0到IlOn和LSB梯130。到130m的又一常规DAC0 MSB到LSB由小开关选择且电压为到多个运算放大器21(^到210n的高阻抗输入。尽管此消除电阻问题，但此设计引入相对于所述运算放大器的偏移误差和低端码的问题。 图3展示根据各种实施例的DAC的新设计。所述新设计包括用于MSB梯的P+电阻器和用于LSB梯的耗尽型P沟道MOSFET。图3展示MSB梯的单一电阻器310和用于将所述电阻器连接到LSB梯的关联切换单元，根据LSB值而从所述LSB梯分接输出电压。根据各种实施例，LSB梯的第一电阻器33(^和最后电阻器330m由转接开关形成。因此，这些开关330。和330111在被接通时形成第一电阻梯和最后电阻梯。如通过图6到12中所展示的特定实施例更详细地解释，根据相应控制信号，用于这些开关的耗尽型P沟道晶体管33000 33(^整体成块或整体作为二极管操作。因此，与MSB电阻器310关联的每一 MSB切换单元实施LSB单元的两个切换单元/电阻器33(^和330m。这些切换单元/电阻器中的每一者连接到剩余LSB梯33(^到330m，且通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数/模转换器DAC，其包括：MSB电阻梯，其包括多个串联连接电阻器，其中所述MSB电阻梯耦合于第一参考电位与第二参考电位之间；LSB电阻梯，其包括多个串联连接电阻器；以及多个切换单元，其用于将所述MSB电阻梯的所述串联连接电阻器中的一者与所述LSB电阻梯连接，其中每一切换单元包括用于将关联MSB电阻器的第一端子与所述LSB电阻梯的第一端子连接的第一开关和用于将所述关联MSB电阻器的第二端子与所述LSB电阻梯的第二端子连接的第二开关，且其中每一开关经配置以在被接通时形成所述LSB电阻梯的所述电阻器的类似值的电阻器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.23 US 61/650,653;2013.05.20 US 13/897,9551.一种数/模转换器DAC，其包括: MSB电阻梯，其包括多个串联连接电阻器，其中所述MSB电阻梯耦合于第一参考电位与第二参考电位之间； LSB电阻梯，其包括多个串联连接电阻器；以及 多个切换单元，其用于将所述MSB电阻梯的所述串联连接电阻器中的一者与所述LSB电阻梯连接，其中每一切换单元包括用于将关联MSB电阻器的第一端子与所述LSB电阻梯的第一端子连接的第一开关和用于将所述关联MSB电阻器的第二端子与所述LSB电阻梯的第二端子连接的第二开关，且其中每一开关经配置以在被接通时形成所述LSB电阻梯的所述电阻器的类似值的电阻器。2.根据权利要求1所述的数/模转换器，其进一步包括解码器，所述解码器控制所述切换单元中的一者以将所述MSB电阻梯的关联电阻器与所述LSB电阻梯连接和选择所述LSB电阻梯的多个分接节点中的一者以提供所述DAC的输出电压。3.根据权利要求2所述的数/模转换器，其中由N沟道场效晶体管将每一分接节点与所述LSB电阻梯的输出耦合。4.根据权利要求1所述的数/模转换器，其中所述多个切换单元的每一第一开关和第二开关由P沟道耗尽型场效晶体管形成。5.根据权利要求4所述的数/模转换器，其中所述LSB电阻梯由连接为二极管的多个P沟道耗尽型晶体管形成。6.根据权利要求5所述的数/模转换器，其中所述LSB电阻梯由串联耦合的多个子LSB电阻梯形成。7.根据权利要求6所述的数/模转转器，其中每一切换单元具有分别与所述第一开关和所述第二开关连接的第一输出和第二输出，且进一步包括用于将关联MSB电阻器的所述第二端子与第三输出直接连接的第三开关，其中所述子LSB电阻梯的第一者与所述第一输出连接，且所述子LSB电阻梯的最后者与所述第二输出和所述第三输出连接。8.根据权利要求7所述的数/模转转器，其中所述第三开关为N沟道场效晶体管。9.根据权利要求8所述的数/模转换器，其中所述子LSB电阻梯中的每一者包括2^个电阻器，包括2^-2个电阻器的所述最后子LSB电阻梯除外，且其中所述最后LSB电阻梯包括介于与所述切换单元的所述第三输出连接的第三输入与LSB电阻梯输出之间的直接连接。10.根据权利要求9所述的数/模转换器...

【专利技术属性】
技术研发人员：格雷戈里·迪克斯，
申请(专利权)人：密克罗奇普技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US