專(zhuān)利名稱(chēng)：數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器與數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換至模擬信號(hào)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器與數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換至模擬信號(hào)的方法，且 特別是涉及一種可節(jié)省電路面積的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器與數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換至模擬 信號(hào)的方法。
背景技術(shù)：
圖1示出了傳統(tǒng)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器(Digital-to-Analog Converter, DAC )的電路圖。該數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為輸出模擬電壓。在圖1 中，傳統(tǒng)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器100包括電阻串110與選擇單元120。電阻串110 包括數(shù)個(gè)電阻串聯(lián)耦接。電阻串產(chǎn)生介于一高電平參考電壓與一低電平參考 電壓間的一組參考電壓。選擇單元120是依據(jù)數(shù)字信號(hào)Sd,由此組參考電壓 中，選擇出一參考電壓作為輸出模擬電壓Vo。然而，當(dāng)數(shù)字信號(hào)Sd增加了N 位，電阻串110的電阻數(shù)量需對(duì)應(yīng)地增加至2"倍，以產(chǎn)生足夠細(xì)致的輸出模 擬電壓。例如，當(dāng)數(shù)字信號(hào)僅增加一位，電阻串的電阻數(shù)量需增加至兩倍。 因此，數(shù)字信號(hào)的位數(shù)越多，所需的電阻數(shù)量即更大幅地增加。如此一來(lái)， 傳統(tǒng)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的電路面積與成本將大幅提高。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是有關(guān)于一種數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，使用第 一電阻串與第二電阻串來(lái) 轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)至輸出模擬電壓。本發(fā)明的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器可大幅減少所使用 的電阻數(shù)量，因此電路面積與成本可大幅降低。根據(jù)本發(fā)明的第 一方面，提出 一種數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器(Di g i ta 1 -1o-Ana 1 og Converter, DAC )，用以依據(jù)一 N位數(shù)字信號(hào)輸出一輸出模擬電壓。數(shù)字/模 擬轉(zhuǎn)換器包括第一電阻串、第一選擇單元、第二電阻串與第二選擇單元。 第一電阻串用以耦接于第一與一第二電源電壓間，以產(chǎn)生介于第一與第二電 源電壓的第一組參考電壓。第 一選擇單元用以依據(jù)N位數(shù)字信號(hào)的M個(gè)最高 位，由第一組參考電壓中選擇出兩參考電壓。第二電阻串用以耦接于此兩個(gè) 被選擇的參考電壓之間，以產(chǎn)生介于此兩個(gè)被選擇的參考電壓間的第二組參考電壓。第二選擇單元用以依據(jù)N位數(shù)字信號(hào)的N-M個(gè)最低位，選擇第二組 參考電壓之一，作為輸出模擬電壓。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出一種數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換至模擬信號(hào)的方法，至 少包含下列步驟。首先，輸入第一參考電壓與第二參考電壓至第一數(shù)字/模擬 轉(zhuǎn)換器。其中，第一數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器輸出"個(gè)第一模擬信號(hào)，"個(gè)第一模擬 信號(hào)的電壓電平介于第一參考電壓與第二參考電壓之間。接著，輸入第三參 考電壓與第四參考電壓至第二數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器。其中，第三參考電壓與第四 參考電壓是選自2M個(gè)第一模擬/數(shù)字信號(hào)的其中兩個(gè)。之后，第二數(shù)字/模擬 轉(zhuǎn)換器輸出2^M個(gè)第二模擬信號(hào)。其中，2"M個(gè)第二模擬信號(hào)的電壓電平是介 于第三參考電壓與第四參考電壓之間。為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合 附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1示出了傳統(tǒng)的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的電路圖。圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的電路圖。圖3示出了本發(fā)明另 一實(shí)施例的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的電路圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換至模擬信號(hào)的方法的流程圖。附圖符號(hào)說(shuō)明110:電阻串120:選擇單元210、310:第一電阻串220:第一選4奪單元230、330:第二電阻串240、340:第二選擇單元321、322:開(kāi)關(guān)350:緩沖放大器360:輸出緩沖器。
具體實(shí)施方式
圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器(Digital-to-Analog Converter, DAC) 200的電路圖。數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器200用以依據(jù)一 N位數(shù)字 信號(hào)Sd,輸出一輸出模擬電壓Vo。數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器200包括第一電阻串210、 第一選擇單元220,第二電阻串230與第二選擇單元240。 N為一正整數(shù)。第一電阻串210耦接于電源電壓Vrl與Vr2間，以輸出介于電源電壓Vrl 與Vr2間的第一組參考電壓A (1)至A (2M)。在本發(fā)明實(shí)施例中，第一電阻 串210包括2M個(gè)電阻串聯(lián)耦接在一起。第一組參考電壓A (1)至A (2M)是 此2"個(gè)電阻間的節(jié)點(diǎn)電壓。M為小于N的正整數(shù)。第 一選擇單元22 0參考N位數(shù)字信號(hào)中的M個(gè)最高位，由第 一組參考電 壓A(1)至A(2M)中，選擇兩參考電壓，例如是A (i)與A (i + l)。 i是 小于2M-1的正整數(shù)。第二電阻串230串聯(lián)耦接在被選擇的參考電壓A ( i )與A ( i+l)之間， 以產(chǎn)生介于參考電壓A (i)與A (i+l)之間的第二組參考電壓B (1)至B (2N-M)。在本發(fā)明實(shí)施例中，第二電阻串230包括2^個(gè)電阻串聯(lián)耦接在一起。 第二組參考電壓B (1)至B ("-m)是介于此2"—m個(gè)電阻間的節(jié)點(diǎn)電壓。第二選擇單元240依據(jù)N位數(shù)字信號(hào)Sd的N-M個(gè)較低位，由第二組參考 電壓B (1)至B (廣m)中，選擇出一參考電壓，作為輸出模擬電壓Vo。在本發(fā)明實(shí)施例中，第一電阻串210包括"個(gè)電阻，而第二電阻串230 包括2^個(gè)電阻，以轉(zhuǎn)換N位數(shù)字信號(hào)Sd。相較之下，傳統(tǒng)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器 需要2W個(gè)電阻來(lái)轉(zhuǎn)換N位數(shù)字信號(hào)Sd。因此，當(dāng)用以轉(zhuǎn)換相同的數(shù)字信號(hào)時(shí)， 本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器所使用的電阻數(shù)量，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)數(shù)字/模擬 轉(zhuǎn)換器所需的電阻數(shù)量。對(duì)于傳統(tǒng)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，當(dāng)需接收具有更多位的數(shù)字信號(hào)時(shí)，例如是 N + l位的數(shù)字信號(hào)，電阻數(shù)量需要增加一倍，始得以轉(zhuǎn)換N + 1位的數(shù)字信 號(hào)。然而，應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器來(lái)轉(zhuǎn)換N + l位的數(shù)字信號(hào)， 僅第一電阻串或第二電阻串之一 的電阻數(shù)量需要增加一倍。舉例來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器在轉(zhuǎn)換10位數(shù)字信號(hào)時(shí)，需用到21。 (1024 )個(gè)電阻。而本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器用以轉(zhuǎn)換10位數(shù)字信 號(hào)時(shí)，其第一電阻串僅需使用例如26個(gè)電阻，而第二電阻串僅需使用例如24 個(gè)電阻。即，僅需要26 + 24 ( 80 )個(gè)電阻來(lái)轉(zhuǎn)換10位數(shù)字信號(hào)。因此，本發(fā)
明實(shí)施例的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器所使用的電阻數(shù)量大幅降低。當(dāng)數(shù)字信號(hào)的位數(shù)增加時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器所需增加的 電阻數(shù)量，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器。例如，當(dāng)用以轉(zhuǎn)換12位數(shù)字信號(hào)時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器可設(shè)計(jì)為第一電阻串包括26 ( 64 )個(gè)電 阻，而第二電阻串包括26 ( 64 )個(gè)電阻。因此，本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn) 換器僅需要128個(gè)電阻來(lái)轉(zhuǎn)換12位數(shù)字信號(hào)，而傳統(tǒng)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器需要 212 ( 4096 )個(gè)電阻。因此，本發(fā)明的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的電路面積與成本可大 幅降低。圖3示出了本發(fā)明另一實(shí)施例的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器300的電路圖。數(shù)字/ 模擬轉(zhuǎn)換器300用于轉(zhuǎn)換N位數(shù)字信號(hào)Sd至輸出模擬電壓Vo。數(shù)字/模擬轉(zhuǎn) 換器300包括第一電阻串310、開(kāi)關(guān)321與322、 一第二電阻串330、 一第二 選擇電路340、數(shù)個(gè)緩沖放大器350與一輸出緩沖器360。在本發(fā)明實(shí)施例中， 第一電阻串310包括2"個(gè)電阻，而第二電阻串330包括2"—"個(gè)電阻。類(lèi)似地，第一電阻串310耦接于電源電壓Vrl與Vr2間，在2"個(gè)電阻間 的節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生介于電源電壓Vrl與Vr2間的第一組參考電壓A (1)至A C)。 參考電壓A (1)至A (2M)分別以緩沖放大器350纟爰沖，并輸出至開(kāi)關(guān)3n 與322。開(kāi)關(guān)321與322均接收N位數(shù)字信號(hào)Sd，并分別依據(jù)其M個(gè)最高位，由 參考電壓A (1)至A (2M)中，選擇出參考電壓A (i)與A (i + l)。第二電 阻串330耦接在參考電壓A ( i)與A ( i + 1)間，以產(chǎn)生介于參考電壓A (i ) 與A (i + l)間的第二組參考電壓B (1)至B (2M)。參考電壓B (1)至B (2N-M)是2"個(gè)電阻間的節(jié)點(diǎn)電壓。第二選擇單元340，例如是一開(kāi)關(guān)，依據(jù)N位數(shù)字信號(hào)Sd的N-M個(gè)較低 位，由第二組參考電壓B (1)至B (2N—M)中，選擇出一參考電壓，作為輸出 模擬電壓Vo。輸出緩沖器360緩沖輸出模擬電壓Vo，據(jù)以輸出一經(jīng)緩沖輸出 模擬電壓Vob。圖4是本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換至模擬信號(hào)的方法的流程圖。請(qǐng)參 考圖4。在步驟410中，輸入第一參考電壓與第二參考電壓至第一數(shù)字/模擬 轉(zhuǎn)換器。其中，第一數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器輸出2M個(gè)第一模擬信號(hào)。每個(gè)第一模擬 信號(hào)的電壓電平介于第一參考電壓與第二參考電壓之間。之后，在步驟420 中，輸入一第三參考電壓與一第四參考電壓至一第二數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器。其中，第三參考電壓與第四參考電壓是選自此2M個(gè)第一模擬/數(shù)字信號(hào)的其中兩個(gè)。 接著在步驟430中，第二數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器輸出2"M個(gè)第二模擬信號(hào)。其中， 2N—M個(gè)第二模擬信號(hào)的電壓電平介于第三參考電壓與第四參考電壓之間。在本 發(fā)明實(shí)施例中，第一數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器是由2M的電阻串聯(lián)而成，第二數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器是由2^M的電阻串聯(lián)而成。相較于傳統(tǒng)模擬轉(zhuǎn)換器，本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器僅需較少的電 阻來(lái)轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)至輸出模擬電壓。因此，本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器 的電路面積與成本可大幅降低。綜上所述，雖然本發(fā)明已以一較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定 本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和 范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視本發(fā)明的 申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，用以依據(jù)一N位數(shù)字信號(hào)輸出一輸出模擬電壓，該數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器包括第一電阻串，用以耦接在第一與第二電源電壓間，以產(chǎn)生介于該第一與該第二電源電壓的第一組參考電壓；第一選擇單元，用以依據(jù)該N位數(shù)字信號(hào)的M個(gè)最高位，由該第一組參考電壓中選擇出兩參考電壓；第二電阻串，用以耦接在該兩被選擇的參考電壓之間，以產(chǎn)生介于該兩被選擇的參考電壓間的第二組參考電壓；以及第二選擇單元，用以依據(jù)該N位數(shù)字信號(hào)的N-M個(gè)最低位，選擇該第二組參考電壓之一，作為該輸出模擬電壓。
2. 如權(quán)利要求l所述的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，其中，該第一選擇單元更包 括兩開(kāi)關(guān)，用以接收該第一組參考電壓，并依據(jù)該N位數(shù)字信號(hào)的該M個(gè)最 高位選擇該兩被選擇的參考電壓。
3. 如權(quán)利要求2所述的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，更包括多個(gè)緩沖放大器，用 以接收并輸出該第一組參考電壓至該些開(kāi)關(guān)。
4. 如權(quán)利要求l所述的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，更包括多個(gè)緩沖放大器，用 以接收并輸出該第 一組參考電壓至該第 一選擇單元。
5. 如權(quán)利要求l所述的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，更包括輸出緩沖器，用以接 收該輸出模擬電壓，并輸出經(jīng)緩沖的輸出模擬電壓。
6. 如權(quán)利要求1所述的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，其中，該第二選擇單元是開(kāi)關(guān)。
7. —種數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換至模擬信號(hào)的方法，至少包含 輸入第一參考電壓與第二參考電壓至第一數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，其中，該第一數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器輸出2M個(gè)第一模擬信號(hào)，每該2"個(gè)該第一模擬信號(hào)的電 壓電平介于該第一參考電壓與該第二參考電壓之間；輸入一第三參考電壓與一第四參考電壓至一第二數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，其 中，該第三參考電壓與該第四參考電壓選自該2M個(gè)第一模擬/數(shù)字信號(hào)的其中 兩個(gè)；該第二數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器輸出2N—m個(gè)第二模擬信號(hào)，其中，該2"—m個(gè)第二模擬信號(hào)的電壓電平介于該第三參考電壓與該第四參考電壓之間。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，該第一數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器與該第二數(shù) 字/模擬轉(zhuǎn)換器將具有N個(gè)位的位信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。
9. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，該第一數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器是電阻串， 將該第一參考電壓與該第二參考電壓輸入于電阻串的兩端，在電阻串的每個(gè) 電阻的兩端取出該第 一模擬信號(hào)。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，該第一數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器是由2"個(gè) 電阻串聯(lián)而成，在每個(gè)電阻的兩端取出該第一模擬信號(hào)，共有2"個(gè)該第一模 擬信號(hào)。
11. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，該第二數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器是電阻串， 將該第三參考電壓與該第四參考電壓輸入于電阻串的兩端，在電阻串的每個(gè) 電阻的兩端取出該第二模擬信號(hào)。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中，該第二數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器是由2N—M 個(gè)電阻串聯(lián)而成，在每個(gè)電阻的兩端取出該第二模擬信號(hào)，共有,M個(gè)該第一 模擬信號(hào)。
13. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，該第一數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器與該第二 數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器接收N位的數(shù)字信號(hào)，由該第一數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器將該數(shù)字 信號(hào)的M個(gè)最高位轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，由該第二數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器將該數(shù)字信號(hào) 的N-M個(gè)較低位轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，其中，N大于M。
全文摘要
一種數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，用以依據(jù)一N位數(shù)字信號(hào)輸出一輸出模擬電壓。數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器包括第一電阻串、第一選擇單元、第二電阻串與第二選擇單元。第一電阻串耦接在第一與第二電源電壓間，以產(chǎn)生介于第一與第二電源電壓的第一組參考電壓。第一選擇單元依據(jù)N位數(shù)字信號(hào)的M個(gè)最高位，由第一組參考電壓中選擇出兩參考電壓。第二電阻串耦接在此兩個(gè)被選擇的參考電壓間，以產(chǎn)生介于此兩個(gè)被選擇的參考電壓間的第二組參考電壓。第二選擇單元依據(jù)N位數(shù)字信號(hào)的N-M個(gè)最低位，選擇第二組參考電壓之一作為輸出模擬電壓。
文檔編號(hào)H03M1/80GK101399547SQ200710162258
公開(kāi)日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2007年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月30日
發(fā)明者張進(jìn)添, 李權(quán)哲, 王惠民, 顏陳松 申請(qǐng)人:奇景光電股份有限公司