面积减少的数模转换器制造技术

本发明专利技术的一个实施例包括数模转换器（DAC）系统（10）。电阻阶梯电路(16)包括多个电阻器（20），多个电阻器具有大致相等的电阻值并被布置在电阻阶梯电路的第一端和第二端之间的相应的多个电阻梯级（18）中。电阻阶梯电路的第一端可以耦合到输出，并且电阻阶梯电路的第一端和第二端之间的多个电阻器中的至少一部分可以具有如下物理尺寸，其沿从电阻阶梯电路的第一端到电阻阶梯电路的第二端的方向是尺寸下降的。开关电路（22）被配置为基于数字输入信号的二进制值，将多个电阻梯级（18）中的每一个连接到第一电压和第二电压中的一个，以在输出处生成对应的模拟输出电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电子电路，尤其涉及面积减少的数模转换器。
技术介绍
数模转换在许多电子设备中正成为重要性日益增加的特征。例如，无线通信设备实现数模转换，将数字数据转换为模拟形式，以便从天线无线发射，以及硬盘驱动器(HDD)应用实现数模转换，以便伺服控制磁盘驱动器。因此，已经开发了多种数模转换器(DAC)电路，为多种电子设备应用中的任何一种提供数模转换。然而，将集成电路(IC)制造成具有减少的硅面积，以便制造更小和更低成本的电子设备，这种需求日益增加。 对于给定的DAC电路的额外设计考虑可以包括微分非线性(DNL)(其可以与分辨率关联)和积分非线性(INL)(其可以与精确度关联)。各种DAC电路实现电阻器，例如多晶硅电阻器，以生成数字输入信号的模拟版本。典型DAC阶梯电路的设计师通常将电阻器设计成具有足够物理尺寸，以便进行电阻器的恰当电阻匹配，使得可以显著减少与DNL和/或INL关联的误差。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例包括数模转换器(DAC)系统。电阻阶梯电路包括多个电阻器，多个电阻器具有大致相等的电阻值并被布置在电阻阶梯电路的第一端和第二端之间的相应的多个电阻梯级中。电阻阶梯电路的第一端可以耦合到输出，并且电阻阶梯电路的第一端和第二端之间的多个电阻器中的至少一部分可以具有如下物理尺寸，其沿从电阻阶梯电路的第一端到电阻阶梯电路的第二端的方向是尺寸下降的。开关电路被配置为基于数字输入信号的二进制值，将多个电阻梯级中的每一个连接到第一电压和第二电压中的一个，以在输出处生成对应的模拟输出电压。本专利技术的另一个实施例包括R-2R DAC系统。该系统包括数字寄存器，其被配置为接收具有多个X位的数字输入信号，其中X是正整数。该系统还包括R-2R电阻阶梯电路，其包括多个电阻器，多个电阻器具有大致相等的电阻值并被布置在相应的多个电阻梯级中。多个电阻梯级中的每一个可以连接在开关节点与相应的第二节点之间。多个电阻梯级的至少一对相邻的电阻梯级的第二节点可以由多个电阻器中的一个连接。R-2R电阻阶梯电路中的多个电阻器中的至少一部分可以具有如下物理尺寸，其沿电阻阶梯电路的端之间的给定方向尺寸下降。该系统进一步包括开关电路，该开关电路包括多个开关，多个开关被配置为响应于数字输入信号中的各个位，将多个电阻梯级中的每一个连接到第一和第二电压中的一个。本专利技术的另一个实施例包括R-2R DAC系统。该系统包括数字寄存器，其被配置为存储具有范围从最高有效位(MSB)到最低有效位(LSB)的多个X位的数字输入信号，其中X是正整数。该系统还包括二进制R-2R电阻阶梯电路，二进制R-2R电阻阶梯电路包括多个电阻梯级。多个电阻梯级中的每一个可以包括连接在相应的开关节点和相应的第二节点之间的一对串联电阻器。多个电阻梯级中的至少某几对相邻的电阻梯级的各个第二节点可以由互连电阻器互连。电阻梯级中的串联电阻器和互连电阻器可以具有大致相等的电阻值。多个电阻梯级中的至少一部分的串联电阻器和互连电阻器可以具有沿从MSB到LSB的方向下降的物理尺寸。该系统进一步包括开关电路。开关电路包括多个驱动器，多个驱动器中的每一个被配置为生成开关信号，开关信号是基于数字寄存器中的数字输入信号的X位中相应一位的值。该开关电路还包括多个开关，其被配置为基于多个驱动器中相应的一个提供的开关信号，将多个电阻梯级中的每一个的开关节点连接到第一电压和第二电压中的一个，以在电阻阶梯电路的输出处生成模拟输出电压。附图说明图I示出根据本专利技术的一方面的R-2R数模转换器(DAC)系统的例子。图2示出根据本专利技术的一方面的R-2R DAC电路的例子。图3示出根据本专利技术的一方面的展示图2例子的R-2R DAC电路的最高有效位 (MSB)转变的图示的例子。图4示出根据本专利技术的一方面的电阻器的图示的例子。图5不出根据本专利技术的一方面的R-2R DAC系统的另一个例子。图6示出根据本专利技术的一方面的R-2R DAC电路的另一个例子。图7示出根据本专利技术的一方面的图6例子的R-2R DAC电路的MSB转变的例子。图8示出根据本专利技术的一方面的R-2R DAC电路的又一个例子。图9示出根据本专利技术的一方面的图8例子的R-2R DAC电路的MSB转变的例子。图10不出根据本专利技术的一方面的R-2R DAC系统的又一个例子。图11示出根据本专利技术的一方面的R-2R DAC电路的又另一个例子。图12示出根据本专利技术的一方面的逐次逼近寄存器(SAR)模数转换器(ADC)的例子。具体实施例方式本专利技术涉及电子电路，尤其涉及面积减少的数模转换器(DAC)。DAC电路可以被配置为R-2R DAC电路，其包括尺寸下降的R-2R电阻阶梯电路。R-2R电阻阶梯电路可以包括多个梯级，每个梯级包括一对电阻器，并且每个梯级可以由另一个电阻器分隔。每个梯级基于数字输入信号的数字值耦合到高电压轨或低电压轨，以生成模拟输出电压。电阻阶梯电路中的所有电阻器可以具有标称相同的电阻值。然而，多个梯级中的电阻器的至少一部分可以具有如下物理尺寸，其从与至少一个最高有效位(MSB)对应的一个或更多梯级到最低有效位(LSB)是尺寸下降的。因此，与常规的R-2R电阻阶梯电路相比，可以以显著减少的尺寸制造该R-2R电阻阶梯电路，从而减少了成本，同时保持足够的精确度。图I示出根据本专利技术的一方面的R-2R数模转换器(DAC)系统10的例子。R-2R DAC系统10可以被实现在多种电子设备应用的任何一种中。作为例子，R-2R DAC系统10可以被实现在逐次逼近寄存器(SAR)模数转换器(ADC)中，例如可以被提供在硬盘驱动器(HDD)伺服控制或其他集成电路(IC)中。因此，R-2R DAC系统10可以被制造为IC的一部分。R-2R DAC系统10包括数字寄存器12，其存储具有N位的数字输入信号DIG_IN，其中N是正整数。在图I的例子中，数字寄存器12存储范围从最高有效位(MSB) <N-1>到最低有效位(LSB)〈O〉的N个位。数字寄存器12可以是存储器结构(例如多种随机访问存储器(RAM)结构的任何一种)的一部分。因此，在图I例子中，数字输入信号DIG_IN的每一位被示为被存储在相应的单元14中。因此，每个单元14存储数字位值，在图I例子中示为Bnj到Btl，其对应于数字输入信号DIG_IN的每个相应的位。R-2R DAC系统10还包括电阻阶梯电路，其在图I例子中示为电阻阶梯电路16。电阻阶梯电路16包括多个电阻梯级18，电阻梯级18包括多个电阻器20。作为例子，每个电阻梯级18可以包括在开关节点和中间节点之间延伸的一对串联电阻器20，并且 单个电阻器20可以互连R-2R电阻阶梯电路16的至少一部分的各对相邻的电阻梯级18的中间节点。电阻器20可以是多晶硅电阻器(例如，薄膜电阻器)。R-2R DAC系统10进一步包括开关电路22，其被配置为将R-2R电阻阶梯电路16的每个电阻梯级18的开关节点连接到高电压轨24 (在图I例子中示为具有电压VHrcH)和低电压轨26 (在图I例子中示为地)中的一个。R-2R电阻阶梯电路16的每个电阻梯级18的切换可以响应于数字位信号Bn」到B。。例如，开关电路22可以包括多个驱动器，其被配置为将数字位信号缓冲成开关信号，该开关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.31 US 12/651,2781.一种数模转换器系统，即DAC系统,其包括 电阻阶梯电路，其包括多个电阻器，所述多个电阻器具有大致相等的电阻值，并被布置在所述电阻阶梯电路的第一端和所述电阻阶梯电路的第二端之间的相应的多个电阻梯级中，所述电阻阶梯电路的第一端耦合到输出，所述电阻阶梯电路的第一端和第二端之间的所述多个电阻器的至少一部分具有如下物理尺寸，所述物理尺寸沿从所述电阻阶梯电路的第一端到所述电阻阶梯电路的第二端的方向是尺寸下降的；以及 开关电路，其被配置为基于数字输入信号的二进制值将所述多个电阻梯级中的每一个连接到第一电压和第二电压中的一个，以在所述输出处生成对应的模拟输出电压。2.根据权利要求I所述的系统，其中所述多个电阻器的所述至少一部分是沿从所述电 阻阶梯电路的第一端到所述电阻阶梯电路的第二端的方向按2的幂尺寸下降的，下降到最小制造工艺尺寸。3.根据权利要求I所述的系统，其中所述多个电阻梯级包括N个电阻梯级，其中N是对应于所述数字输入信号的位的数量N的正整数，所述数字输入信号包括范围从最高有效位即MSB到最低有效位即LSB的多个位。4.根据权利要求3所述的系统，其中对应于所述数字输入信号的MSB的所述多个电阻梯级中相应一个中的每个电阻器具有如下物理尺寸，所述物理尺寸被配置为在所述数字输入信号在如下第一逻辑状态和如下第二逻辑状态之间的转变发生时，保持微分非线性即DNL误差大致是所述数字输入信号的LSB模拟幅值的预定分数部分，在所述第一逻辑状态中，所述MSB有效而所述数字输入信号的所有其他位无效，在所述第二逻辑状态中，所述MSB无效而所述数字输入信号的所有其他位有效。5.根据权利要求I所述的系统，其中所述电阻阶梯电路包括与所述数字输入信号的多个最高有效位即MSB关联的线性部分，所述电阻阶梯电路的线性部分包括数目大于多个MSB的电阻梯级，以及 其中所述开关电路包括如下逻辑，所述逻辑被配置为在所述数字输入信号在任何可能的逻辑状态之间的转变发生时，保持所述线性部分的至少一个电阻梯级连接到所述第一电压，并且保持所述多个电阻梯级的部分的至少另一个电阻梯级连接到所述第二电压。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述多个MSB包括所述数字输入信号的N个MSB，其中N是正整数，并且其中所述逻辑包括逻辑门，所述逻辑门被配置为将对应于所述N个MSB的开关信号进行转换，以将对应于所述电阻阶梯电路的线性部分的(2N-1)个电阻梯级中的每一个同时连接到所述第一电压和所述第二电压中的一个。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述N的值等于2和3中的一个。8.根据权利要求5所述的系统，其中所述电阻阶梯电路的线性部分的每个电阻器具有大致相等的物理尺寸。9.根据权利要求I所述的系统，其中所述电阻阶梯电路进一步包括至少一个微调电阻梯级，所述至少一个微调电阻梯级响应于数字微调信号而连接到所述第一电压和所述第二电压中的一个，以将所述模拟输出电压的幅值调整所述数字输入信号的最低有效位的对应模拟幅值的一分数部分。10.根据权利要求9所述的系统，其中所述多个电阻梯级中对应于所述数字输入信号的多个最高有效位即MSB的一部分的各个电阻器具有大致相等的物理尺寸。11.根据权利要求I所述的系统，其中所述电阻阶梯电路包括R-2R电阻阶梯电路，在其中所述多个电阻梯级中的每一个包括所述多个电阻器中连接在所述开关系统和端节点之间的两个电阻器，所述多个电阻器中给定的一个电阻器互连至少一对相邻的电阻梯级的端节点。12.一种包括权利要求I所述的DAC系统的逐次逼近寄存器即SAR模数转换器即ADC，所述SAR ADC包括SAR比较电路，所述SAR比较电路被配置为将所述模拟输出电压与模拟输入信号进行比较，以生成数字输出信号，作为所述模拟输入信号的数字表示，所述数字输出信号与所述DAC系统的所述数字输入信号对应。13.一种R-2R数模转换器即DAC系统，其包括 数字寄存器，其被配置为接收具有多个X位的数字输入信号，其中X是正整数； R-2R电阻阶梯电路，其包括多个电阻器，所述多个电阻器具有大致相等的电阻值并且被布置在相应的多个电阻梯级中，所述多个电阻梯级中的每一个连接在开关节点和相应的第二节点之间，所述多个电阻梯级中的至少一对相邻的电阻梯级的第二节点由所述多个电阻器中的一个连接，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：Q·李，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：