数模转换单元和电路制造技术

一种数模转换单元，包括镜像晶体管、第一输出晶体管、第二输出晶体管、开关控制元件和电压维持元件，其中，开关控制元件的输出端连接所述镜像晶体管的栅极，控制所述镜像晶体管的开启或关闭，电压维持元件，用于在所述镜像晶体管关闭时，维持镜像晶体管、第一输出晶体管、第二输出晶体管的直流电压值。所述的数模转换单元具有低功耗的优点，并且可以实现高速数模转换。本发明专利技术还提供一种包括所述数模转换单元的数模转换电路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子电路设计，特别是涉及一种数模转换单元和电路。技术背景随着数字时代的到来，视频技术正日益走向数字化，越来越多的显示装 置可用于接收数字视频信号，在显示装置的系统芯片电路中包含有数模转换电路(DAC, Digital to Analog Converter),用于将接收的数字—见频信号转换 成可供显示的模拟视频信号。为了保证数模转换电路的高速度，通常会给数模转换电路提供恒定的电 流，如专利号为US6741195的美国专利公开的一种数模转换电路，请参考图6， 该数模转换电路100包括多个数模转换单元102、 104、 106、 108，晶体管110 以二极管方式连接，为各个数模转换单元提供参考电流源Iref。以数模转换单 元102为例，经过镜像晶体管120的电流与参考电流源Iref成一定的比例，当输 入IN为O时，经过镜像晶体管120的电流经输出晶体管124形成电流Ioutl、电 流Ioutl为O;当输入IN为1时，经过镜像晶体管120的电流经输出晶体管122形 成电流Ioutl。数模转换单元102、 104、 106、 108的输出电流Ioutl气Iout2*、 Iout3*、 1out4"且合形成电流Iout、数模转换单元102、 104、 106、 108的输出 电流Ioutl、 Iout2、 1out3、 1out4组合形成才莫拟电流输出Iout。上述电路中，无论数模转换单元是否需要输出电流(即输入IN为0或1 时)，参考电流源Iref始终流入数模转换单元以保证数模转换单元工作在高速 状态，这样数模转换单元始终处于耗电的状态。然而，随着深次微米技术的 发展，对系统芯片电路的功耗限制也提出了更高的要求，因此上述电路就难 以满足系统芯片低功耗的要求
技术实现思路
本专利技术解决的问题是，提供一种低功耗的数模转换单元和电路。 为解决上述问题，本专利技术提供一种数模转换单元，包括镜像晶体管、第 一输出晶体管、第二输出晶体管、开关控制元件和电压维持元件。其中，开 关控制元件的输出端与所述镜像晶体管的栅极连接，控制所述镜像晶体管的开启或关闭；电压维持元件，用于在数模转换单元关闭时，维持镜像晶体管、 第一输出晶体管、第二输出晶体管的直流电压值。在本专利技术的实施例中，所述开关控制元件包括第一控制晶体管和第二控 制晶体管，第一控制晶体管的漏极和第二控制晶体管的漏极连接形成所述开 关控制元件的输出端，其中，第一控制晶体管的栅极与第一控制信号连接，源极与模拟电压源输入连接；第二控制晶体管的栅极与第二控制信号连接，源极与参考电压源连接， 漏极与第 一控制晶体管的漏极连接；镜像晶体管的栅极与第 一控制晶体管的漏极和第二控制晶体管的漏极连 接，源极与模拟电压源输入连接；第一输出晶体管的栅极与第一数字信号连接，源极与镜像晶体管的漏极 连接；第二输出晶体管的栅极与第二数字信号连接，源极与镜像晶体管的漏极 和第 一 输出晶体管的源极连接。所述第一数字信号和第二数字信号为互补的用于选择输出的信号，在第 一数字信号开启第一输出晶体管前，第二控制信号关闭第二控制晶体管的时 间先于第一控制信号开启第一控制晶体管的时间；在第二数字信号开启第二 输出晶体管前，第 一 控制信号关闭第 一 控制晶体管的时间先于第二控制信号 开启第二控制晶体管的时间。在本专利技术的一个实施例中，所述电压维持元件为运算放大器，所述运算 放大器的一个输入与第二输出晶体管的漏极连接，另一个输入与运算放大器 的输出和第 一输出晶体管的漏极连接。在本专利技术另一个实施例中，所述电压维持元件为偏置晶体管，所述偏置 晶体管的栅极与参考电压源连接，源极与模拟电压源输入连接、漏极与镜像 晶体管的漏极连接，所述第一输出晶体管的漏极与模拟负电压源输入连接。在本专利技术又一个实施例中，所述电压维持元件为第三输出晶体管，所述 第三输出晶体管的源极与第 一输出晶体管的漏极连接，栅极和漏极与模拟负 电压源输入连接。可选的，所述数模转换单元的镜像晶体管和第一、第二输出晶体管间还 串接有补偿晶体管，所述补偿晶体管的栅极与偏置电压源连接，源极与镜像 晶体管的漏极连接，漏极与第一、第二输出晶体管的源极连接。本专利技术还提供一种数模转换电路，包括 电压电流转换单元，用于提供参考电压源和参考电流源； 至少一个数模转换单元，所述数模转换单元包括镜像晶体管、第一输出 晶体管、第二输出晶体管、开关控制元件和电压维持元件，其中，所述开关 控制元件的输入端与所述参考电压源连接、输出端与所述镜像晶体管的栅极 连接，控制开启或关闭所述参考电压源、参考电流源与镜像晶体管的通路， 所述电压维持元件用于在所述参考电压源、参考电流源与镜像晶体管的通路 关闭时，维持镜像晶体管、第一输出晶体管、第二输出晶体管的直流电压值。 在本专利技术的实施例中，所述电压电流转换单元包括带隙基准源、第一运 算放大器、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和电阻，其中，带隙基准 源提供基准电压源，第一运算放大器的一端输入与基准电压源连接，另一端 输入与电阻连接，第一运算放大器输出参考电压源、其连接第一晶体管的栅 极，第一晶体管的源极与模拟电压源输入连接，第一晶体管的漏极与第二晶体管的源极连接，第三晶体管的栅极接地，第三晶体管的源极和第二晶体管 的漏极连接，第三晶体管的漏极连接电阻和第 一运算放大器的另 一端输入。可选的，所述数模转换单元的镜像晶体管和第一、第二输出晶体管间还 串接有补偿晶体管，所述补偿晶体管的栅极与偏置电压源连接，源极与镜像 晶体管的漏极连接，漏极与第一、第二输出晶体管的源极连接。可选的，所述的数模转换电路还包括偏置电压单元，用于提供偏置电压 源给所述数模转换单元的补偿晶体管。所述偏置电压单元包括第四晶体管、 第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第九晶体管，其中， 第四晶体管的栅极与参考电压源连接，第四晶体管的源极与模拟电压源输入连接，第五晶体管的栅极和漏极连接并与第四晶体管的漏极连接，第七晶体 管的栅极和漏极连接并与第五晶体管的源极连接，第七晶体管的源极接地， 第六晶体管的栅极与第五晶体管的栅极连接，第八晶体管的漏极与第六晶体 管的源极连接，第八晶体管的栅极与第七晶体管的栅极连接，第八晶体管的 源极接地，第九晶体管的源极与模拟电压源输入连接，第九晶体管的栅极和 漏极连接并与第六晶体管的漏极和第二晶体管的栅极连接，第九晶体管的栅 极电压为偏置电压源。与现有技术相比，上述技术方案通过开关控制元件开启或关闭镜像晶体 管，从而开启或关闭数模转换单元，由此达到省电和低功耗的目的。并且上 述技术方案在数模转换单元中增加了电压维持元件，在数模转换单元处于省 电模式时，电压维持元件使各晶体管维持在工作时的直流电压值附近，因而 在数模转换单元进入工作模式时，各晶体管能够迅速回复到所需的直流电压值，由此实现高速数模转换的目的。 附图说明图l是本专利技术第一实施例数模转换单元的电路结构图； 图2是本专利技术第二实施例数模转换单元的电路结构图3是本专利技术第三实施例数模转换单元的电路结构图； 图4是图1所示的第一控制信号、第二控制信号、第一数字信号、第二 数字信号与待转换的数字信号的时序关系图；图5A和5B是本专利技术实施例数模转换电路的电路结构图； 图6是现有技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数模转换单元，包括镜像晶体管、第一输出晶体管、第二输出晶体管，其特征在于，还包括：　开关控制元件，输出端与所述镜像晶体管的栅极连接，控制所述镜像晶体管的开启或关闭；　电压维持元件，用于在所述镜像晶体管关闭时，维持所述镜像晶体管、第一输出晶体管、第二输出晶体管的直流电压值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨绪华，欧阳雄，翁芊，买万河，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]