【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电阻式数模转换器的，具体涉及一种分压嵌套电阻式数模转换器。
技术介绍
1、信号的传输离不开数字信号与模拟信号的相互转换，数模转换器作为连接数字信号与模拟信号的桥梁，在通信、音频、点击控制等领域得到了广泛的应用。数模转换器又称为d/a转换器，是把数字量变成模拟量的器件。数模转换器的结构分为电阻型、电流舵型和电荷型等，其中由于电阻式的数模转换器结构相对简单、功耗较低，且其独特的单调性而使其在业界备受青睐。随着电阻式数模转换器中电阻的数量呈指数倍增加，那么随之不可避免的电阻失配性也会对高精度数模转换器性能造成较大影响。但现阶段对于数模转换器的精度、线性度等要求也越来越高。
2、电阻式数模转换器主要需要测量的指标有绝对误差、相对误差、线性度以及功耗。其中绝对误差即转换精度，即输入对应的数字码时，数模转换器输出电压与理论上码值对应电压之间的差值，通常绝对误差值越低代表着转换精度越好。相对误差为电阻式数模转换器输入不同码字时的实际差值与理想差值的误差，线性度则是输入码值从零到满量程的变化。然而在设计电阻式数模转换器时，降低绝对误差最为重要，其主要影响因素来源于电阻之间的不匹配以及工艺制造过程存在的偏差导致阻值改变，因而需要进一步解决绝对误差的问题。另外一些应用中的电阻串需要更小的电阻值获得更小的稳定时间，但这样却容易带来较大的功耗。但为了降低功耗而无节制提高电阻阻值大小是不科学的，电阻阻值增大带来的就是电阻面积的增大，与当前芯片设计中追求低功耗小面积的想法并不相符。并且芯片面积增大即带来成本的增加，因此还需要进一步
3、常见的电阻式数模转换器的结构有电阻串联架构和电阻二进制加权架构。其中，电阻串联架构是最为传统的电阻式数模转换器。电阻串联架构为根据拟要实现的精度，使用2的n次方个单位电阻串联构成。其缺点即在于开关逻辑数量多，存在开关毛刺问题，且全部使用单位电阻时，相较于大电阻大尺寸每个单位电阻的阻值小，尺寸的相对制造偏差就会较大。而二进制加权电阻架构就是将阻值按照权重比例递增的电阻并联，便组成了二进制加权电阻结构的数模转换器。但其缺点就是电阻阻值相差较大，最小电阻阻值为r，最大电阻是最小电阻阻值的2n-1倍，所以位数越高所造成的失配状况越严重。因此，开发一种具有低复杂度、高精度且小面积的电阻式数模转换器显得尤为重要。
技术实现思路
1、本专利技术的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本专利技术的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。
2、针对现有技术中存在的问题与不足，本专利技术提供一种分压嵌套电阻式数模转换器，包括串联电阻分压电路和分压电阻嵌套电路，而分压嵌套电路又包括嵌套连接的外部电阻分压子电路和内部嵌套分压子电路。减少了逻辑开关和译码器逻辑门的数量，提高了数模转换器的转换精度以及降低整体的功耗面积。用以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
3、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：包括串联电阻分压电路和分压电阻嵌套电路，所述分压电阻嵌套电路包括外部电阻分压子电路和内部嵌套分压子电路，且所述内部嵌套分压子电路嵌套连接在所述外部电阻分压子电路中；所述串联电阻分压电路，用于根据外部接入的高位信号对输入的参考电压进行选择输出；所述分压电阻嵌套电路，用于根据外部接入的低位信号对所述串联电阻分压电路输出的参考电压再次选择输出；所述外部电阻分压子电路，用于根据外部接入的低位信号对所述串联电阻分压电路输出参考电压中的高位信号进行选择输出；所述内部嵌套分压子电路，用于根据外部接入的低位信号对所述串联电阻分压电路输出参考电压中的低位信号进行选择输出。
4、优选的，所述串联电阻分压电路包括2n个依次串联的电阻r，依次串联的所述电阻r连接在基准电压vref和地之间；根据外部接入的高位信号选择其中一个所述电阻r，将选中所述电阻r的两端输出分别作为基准高电压vref_top和基准低电压vref_bottom连接至所述分压电阻嵌套电路；每个所述电阻r由两对开关控制，第一对开关连接在所述电阻r的两端，第二对开关连接在所述第一对开关的其中一端。
5、优选的，被选中的所述电阻r对应的第一对开关会被断开，第二对开关会被导通，所述电阻r上下两端的电压通过所述第二对开关被接入到所述分压电阻嵌套电路作为基准高电压vref_top和基准低电压vref_bottom；未被选中的所述电阻r对应的第一对开关会被导通，第二对开关会被断开，作为正常的电阻进行分压。通过两对开关控制电阻r，能够有效避免串联电阻分压电路和分压电阻嵌套电路并联，就能够达到降低串联电阻分压电路的误差，有效提高其转换精度。
6、优选的，所述外部电阻分压子电路包括2m个依次串联的电阻r，依次串联的所述电阻r连接在所述串联电阻分压电路输出的基准高电压vref_top和基准低电压vref_bottom之间；根据外部接入的低位信号选择其中一个所述电阻r，将选中的所述电阻r通过开关作为输出连接至数模转换输出端。
7、优选的，所述内部嵌套分压子电路包括2k个依次串联的单位电阻r_unit，依次串联的所述单位电阻r_unit连接在所述电阻r的高电压端vtop和低电压端vbottom之间；根据外部接入的低位信号选择其中一个所述单位电阻r_unit，将选中的所述单位电阻r_unit通过开关输出作为所述电阻r的输出电压vout，再连接输出至所述数模转换输出端。
8、优选的，每个所述电阻r、每个所述电阻r以及每个所述单位电阻r_unit的阻值均相同。本专利技术将2n个依次串联的电阻r阻值设为相同，2m个依次串联的电阻r设为相同，以及2k个依次串联的单位电阻r_unit也设为相同，这样能够更好的实现平均分压，以便于实现更加稳定的控制。
9、优选的，所述单位电阻r_unit的阻值与所述电阻r的阻值关系表示为，r＝2k×r_unit。电阻r与单位电阻r_unit阻值的关系为r＝2k×r_unit，也就是说电阻r的阻值为单位电阻的阻值之和。
10、与现有技术相比，本专利技术所提供的有益效果是：
11、本专利技术提供的一种分压嵌套电阻式数模转换器的整体电路架构简单，能够满足低功耗的设计要求，并不需要额外使用运算放大器。本专利技术的分压嵌套电阻式数模转换器采用具有两对开关控制的串联电阻分压电路和内外嵌套连接的分压电阻嵌套电路。通过两对开关把选中的电阻从电路中断开，有效避免了第一段串联电阻分压电路被选中的电阻和第二段分压电阻嵌套电路出现并联的现象，能够大大降低第一段电阻串分压产生的误差，从而提高数模转换器的转换精度。通过分压电阻嵌套电路只需使用少量的开关、逻辑门以及电阻就能实现分段电阻式数模转换器，同时还能减小芯片面积，进一步降低整体面积和功耗。精准实现电阻式数模转换器的高精度转换，能够将转换误差控制降低在±0.5lsb内。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种分压嵌套电阻式数模转换器，其特征在于：包括串联电阻分压电路和分压电阻嵌套电路，所述分压电阻嵌套电路包括外部电阻分压子电路和内部嵌套分压子电路，且所述内部嵌套分压子电路嵌套连接在所述外部电阻分压子电路中；所述串联电阻分压电路，用于根据外部接入的高位信号对输入的参考电压进行选择输出；
2.根据权利要求1所述的一种分压嵌套电阻式数模转换器，其特征在于：所述串联电阻分压电路包括2N个依次串联的电阻R，依次串联的所述电阻R连接在基准电压VREF和地之间；根据外部接入的高位信号选择其中一个所述电阻R，将选中所述电阻R的两端输出分别作为基准高电压Vref_top和基准低电压Vref_bottom连接至所述分压电阻嵌套电路；每个所述电阻R由两对开关控制，第一对开关连接在所述电阻R的两端，第二对开关连接在所述第一对开关的其中一端。
3.根据权利要求2所述的一种分压嵌套电阻式数模转换器，其特征在于：被选中的所述电阻R对应的第一对开关会被断开，第二对开关会被导通，所述电阻R上下两端的电压通过所述第二对开关被接入到所述分压电阻嵌套电路作为基准高电压Vref_top和基准低
4.根据权利要求2所述的一种分压嵌套电阻式数模转换器，其特征在于：所述外部电阻分压子电路包括2M个依次串联的电阻r，依次串联的所述电阻r连接在所述串联电阻分压电路输出的基准高电压Vref_top和基准低电压Vref_bottom之间；根据外部接入的低位信号选择其中一个所述电阻r，将选中的所述电阻r通过开关作为输出连接至数模转换输出端。
5.根据权利要求4所述的一种分压嵌套电阻式数模转换器，其特征在于：所述内部嵌套分压子电路包括2K个依次串联的单位电阻r_unit，依次串联的所述单位电阻r_unit连接在所述电阻r的高电压端Vtop和低电压端Vbottom之间；根据外部接入的低位信号选择其中一个所述单位电阻r_unit，将选中的所述单位电阻r_unit通过开关输出作为所述电阻r的输出电压Vout，再连接输出至所述数模转换输出端。
6.根据权利要求5所述的一种分压嵌套电阻式数模转换器，其特征在于：每个所述电阻R、每个所述电阻r以及每个所述单位电阻r_unit的阻值均相同。
7.根据权利要求6所述的一种分压嵌套电阻式数模转换器，其特征在于：所述单位电阻r_unit的阻值与所述电阻r的阻值关系表示为，r＝2K×r_unit。
...【技术特征摘要】
1.一种分压嵌套电阻式数模转换器，其特征在于：包括串联电阻分压电路和分压电阻嵌套电路，所述分压电阻嵌套电路包括外部电阻分压子电路和内部嵌套分压子电路，且所述内部嵌套分压子电路嵌套连接在所述外部电阻分压子电路中；所述串联电阻分压电路，用于根据外部接入的高位信号对输入的参考电压进行选择输出；
2.根据权利要求1所述的一种分压嵌套电阻式数模转换器，其特征在于：所述串联电阻分压电路包括2n个依次串联的电阻r，依次串联的所述电阻r连接在基准电压vref和地之间；根据外部接入的高位信号选择其中一个所述电阻r，将选中所述电阻r的两端输出分别作为基准高电压vref_top和基准低电压vref_bottom连接至所述分压电阻嵌套电路；每个所述电阻r由两对开关控制，第一对开关连接在所述电阻r的两端，第二对开关连接在所述第一对开关的其中一端。
3.根据权利要求2所述的一种分压嵌套电阻式数模转换器，其特征在于：被选中的所述电阻r对应的第一对开关会被断开，第二对开关会被导通，所述电阻r上下两端的电压通过所述第二对开关被接入到所述分压电阻嵌套电路作为基准高电压vref_top和基准低电压vref_bottom；未被选中的所述电阻r对应的第一对开关会被导通，第二对开关会被断开，作为正常的...
【专利技术属性】
技术研发人员：范超杰，闫涛涛，吴俊，沈晓斌，
申请(专利权)人：昇陌微电子苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。