本本申請涉及一種數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，尤其涉及使用多個切換串或階段來實現(xiàn)的DAC。這樣的結(jié)構(gòu)特別適合于使用例如MOS技術(shù)的集成電路制造。

背景技術(shù)：

數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)或DAC是本領(lǐng)域中已知的，并且用于將數(shù)字輸入信號解碼為相應(yīng)的輸出模擬信號。這樣的DAC的實例在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利US 5,969,657中描述，其內(nèi)容通過引用的方式并入本文。

其它已知的DAC配置在共同轉(zhuǎn)讓的美國7,136,002描述的，再次通過引用并入本文，其描述了使用高阻抗中間狀態(tài)實施的雙重串DAC配置。

另外已知的DAC配置在共同轉(zhuǎn)讓的PCT/EP2014/055155中描述，再次通過引用并入本文，其描述了各種多級DAC電路。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

按照本發(fā)明的教導的一個方面提供一種多級數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，包括：包括第一組電路元件的第一階段，包括第二組電路元件的第二階段和包括第三組電路元件的第三階段。第三階段的組件被布置成選擇性地耦合負載通過第一和第二單個可切換的阻抗路徑到第二階段的第一和第二部分。使用這些電路元件的DAC可操作在不同的第一模式，第二模式和第三操作模式的每個。在第一模式中，第一階段可切換地連接到獨立于第三階段的第二階段；在第二模式中，該負載耦合并提交給電路元件的第二階段的第一部分，并在第三模式中，負載耦合并提交給電路元件的第二階段的第二部分。

應(yīng)該理解，在這里，我們描述第一階段被耦合到獨立于第三階段的第二階段，可存在第一階段和第三階段之間設(shè)置的泄漏或同時存在的其它有限的導電路徑，當所述第一階段耦合到第二階段時，但這些在第一和第二階段之間的導電路徑的上下文中相對瑣碎，和貢獻以及意義可以通過使用模擬等來評價，正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員可理解地。在這方面，第一階段可以被視為基本上獨立于第三階段被切換地耦合。

在一方面，單獨的阻抗路徑中的第一個包括第一可切換可變電阻器。在某些配置中，單獨的阻抗通路的第二個包括第二可切換可變電阻器。第一和第二可變電阻器可以是相同的裝置或者可以是不同的裝置。當它們被提供為不同的設(shè)備使得提供第一和第二可切換可變電阻，第一和第二可切換可變電阻的每個可以具有大致相同的值。應(yīng)該理解的是，它們的理想范圍可以不同，因此，它們應(yīng)不要求相同，但電路的再利用和用于相關(guān)的數(shù)字邏輯使用兩個相同的值可有利的實現(xiàn)。

在一方面，單獨的阻抗路徑中的第一個包括多個電阻器，其可單獨地切換以限定DAC中的最高有效位MSB以及最低有效位LSB過渡。

第三階段可以被配置為將從第一階段的高分辨率路徑和低分辨率路徑的每個提供到DAC的輸出。通過提供可在第一階段和第二階段之間被耦合的第三階段，第三階段可以組合第二階段使用，以提供LSB貢獻給整體DAC傳遞函數(shù)?？梢岳斫獾氖?，DAC傳遞函數(shù)的分辨率涉及第二階段LSB的貢獻。通過減少第二階段的各個電阻R2的電阻相對于第一階段各個電阻R1的電阻，由第二階段提供的LSB的大小將減小。具有由第二階段提供的LSB的大小的減少，存在由第三階段提供的LSB的減少的相應(yīng)需要，以保持DAC傳遞函數(shù)的一致性。在第三階段中的LSB的這種減少可通過加入第三階段的分辨率來實現(xiàn)，其具有增加DAC的分辨率的整體效果。

以這種方式，第三階段可以包括可編程電阻網(wǎng)絡(luò)，提供多個單個切換和互補的阻抗路徑。該可編程電阻網(wǎng)絡(luò)可以被數(shù)字控制。

因此，本申請的第一實施例提供了DAC和將數(shù)字輸入碼轉(zhuǎn)換為模擬等效的方法，如根據(jù)獨立權(quán)利要求所提供。從屬權(quán)利要求中提供了有利實施例。

附圖說明

本申請現(xiàn)在將參考附圖描述：

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明教導提供的DAC電路的方框結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2A是示出在第一開關(guān)裝置中的圖1的特定的附加細節(jié)的塊結(jié)構(gòu)，示出DAC的操作的第三模式；

圖2B是示出在第二開關(guān)裝置中的圖1的特定的額外細節(jié)的塊結(jié)構(gòu)，示出DAC的操作的第一模式；

圖2C是示出在第三開關(guān)裝置中的圖1的特定的附加細節(jié)的塊結(jié)構(gòu)，示出DAC的操作的第二模式；

圖2D是示出第四開關(guān)裝置中的圖1中的特定的附加細節(jié)的塊結(jié)構(gòu)，示出DAC的操作的第二模式；

圖2E是示出第五開關(guān)裝置中的圖1中的特定的附加細節(jié)的方塊架構(gòu)，表示DAC的操作的第一模式，其中R2串的上部現(xiàn)在耦合到相鄰的電阻到圖2B示出的，示出跨越式開關(guān)裝置；

圖3是示出可用于提供圖1的第一和第二可變負荷之一的開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)的示例的方框示意圖；

圖4是可有利地用于選擇性地提供從第一階段到DAC的輸出的路徑的另一開關(guān)電路的例子；

圖5A是可以有效地用于提供圖1的DAC的電路的一部分的電路元件的示例；

圖5B是可以有效地用于提供圖1的DAC的電路的一部分的電路元件的示例；

圖6A是可以有用地用于提供圖1的DAC電路的一部分的其他類型的電路元件的示例；

圖6B是可以有用地用于提供圖1的DAC電路的一部分的其他類型的電路元件的示例。

具體實施方式

現(xiàn)在參考以多串數(shù)模轉(zhuǎn)換器、DAC的形式的示例性配置描述本發(fā)明的教導。數(shù)模轉(zhuǎn)換器用于將輸入的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬輸出。根據(jù)本教導，DAC不需要緩沖體系結(jié)構(gòu)。常規(guī)的DAC使用數(shù)字數(shù)轉(zhuǎn)換裝置來實現(xiàn)，但根據(jù)本教導，對于二進制轉(zhuǎn)換沒有限制的要求，雖然電路將在這方面進行說明。因此，當本發(fā)明指MSB和LSB過渡，常規(guī)解釋在二進制狀態(tài)改變的情況下，其反應(yīng)數(shù)字輸入碼的細節(jié)，在本教導的范圍內(nèi)，這些應(yīng)該被更一般地解釋為狀態(tài)改變，不一定代表二元過渡。

應(yīng)該理解，多串DAC也可被認為多級DAC，其中每個級包括阻抗元件的串。在該多串轉(zhuǎn)換器中，第一階段使用第一串，用于轉(zhuǎn)換N位數(shù)字字的高次位的組，和第二階段使用第二串，以解碼剩余的低階位。在下面，其被提供以協(xié)助技術(shù)人員理解根據(jù)本發(fā)明教導的裝置的特征和好處，每個串將參考使用電阻器的示例性實現(xiàn)進行說明。應(yīng)該理解，電阻器是可以使用的阻抗元件的種類的一個例子，它并不意在將本教導限制在其中電阻專門用作阻抗元件的實施方式。在這方面，可以理解，電阻器可以是阻抗元件的優(yōu)選類型，特別是在跨過串的電壓高的場景中，例如耦合到轉(zhuǎn)換器的基準端子的串。在電壓比較小的其他串中，也可以使用其它元件，諸如有源MOS設(shè)備。本教導因此不應(yīng)被解釋為限于多電阻串DAC。

參考端子典型地耦合到所述第一串，以及下面的示例示出了電壓源的具體例子。如將被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解地，術(shù)語電壓源意欲限定并包括有源電壓電源，耦合到其它電路元件并配置成提供目標電壓的電壓緩沖器或電流源，或?qū)嶋H上被耦合到被動或主動網(wǎng)絡(luò)的電壓源/緩沖器/跟隨或電路元件的任何其它結(jié)構(gòu)，其可被實現(xiàn)為高電平電路的子部分，以及本教導的的并不意在限于任何特定的實施方式。在這個總的定義中，可以理解，本教導不應(yīng)該限于任何特定的構(gòu)造，因此使用術(shù)語參考端子。

此外，在隨后的示例性附圖的上下文中，參考一幅圖描述的相同或類似部件會使用其它圖中的相同標號來標記。

圖1示出根據(jù)本教導提供的多級數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC 100的塊示意圖形式的例子。該DAC包括帶有多個阻抗元件(示意作為阻抗元件R1示出)的第一DAC級110。包括第一串110的第一階段耦合到參考端子或節(jié)點，在該特定示例中，由電壓源在第一111和第二112參考節(jié)點提供參考端子。

在圖1的示意圖中，這些參考節(jié)點不與任何引用作為其為正和負參考電壓節(jié)點詳述，因為這將可以理解，根據(jù)需要可以提供不同的電位。第一串被配置成將最高有效位(MSB)轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸入信號，因此可以被認為是MSB DAC串。如將從以下理解地，在某些配置中，選定的LSB碼也可以由第一串阻抗元件的選擇性的和審慎切換提供，并且本教導不應(yīng)當被解釋為限于僅提供第一串的MSB轉(zhuǎn)換。因此可從如下理解，根據(jù)本教導，該第一串的阻抗元件中的至少一個的審慎開關(guān)可用于提供在DAC的輸出的LSB的轉(zhuǎn)變。在這種方式，第一階段不應(yīng)該被視為僅僅提供數(shù)字輸入字的MSB的轉(zhuǎn)換。

DAC 100還包括第二組電路元件，被構(gòu)造為將最低有效位(LSB)轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸入信號，因此可以被認為是LSB DAC塊120。該LSB DAC塊120包括DAC的第二串160，第二串160包括多個阻抗元件R2并定義DAC的第二階段。這些阻抗元件中單獨耦合至個別的開關(guān)，從而允許這些阻抗元件的選擇性切換。應(yīng)該理解的是，各個阻抗元件的數(shù)目將在第二串變化，取決于整體DAC配置，和三個單獨的電阻器的該示例性布置中應(yīng)該被認為是可以形成實際電路阻抗元件的數(shù)目的純粹示例。該LSB DAC塊120被示出在此示意為被切換地耦合到DAC的輸出節(jié)點140，但可以理解，也可以設(shè)置附加的階段。如上所述，第二塊或第二階段被配置為將最低有效位(LSB)轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸入信號，因此可以被認為是LSB DAC串，但再次，如從下文中，本教導可以理解不應(yīng)被解釋為僅限于提供從該第二串的LSB切換。

應(yīng)該理解的是，通過對于第一110和第二120階段的每個單位電阻器使用相等值的電阻，這有利地協(xié)助提供將數(shù)字輸入碼轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的模擬值理想線性方案。然而，可以理解的是，在本教導的范圍內(nèi)，提供相等值的電阻在本教導的范圍內(nèi)不是至關(guān)重要的。還應(yīng)當理解的是，在第一階段110提供的電阻器R1的數(shù)量典型地大于在第二階段120的電阻R2，因為這些電阻器被優(yōu)先使用，以提供DAC傳遞函數(shù)的MSB轉(zhuǎn)換。應(yīng)當理解，該單元電阻器R1的值不必等于R2的電阻值。

應(yīng)該理解的是，DAC傳遞函數(shù)的分辨率取決于由所述第二階段提供的LSB貢獻。這樣，通過減少該第二階段120的各個R2電阻器的電阻相對于第一階段110的各個R 1電阻器的電阻，由第二階段提供的LSB的大小將減小。為了確保傳遞函數(shù)的整體一致性被保持，從第三階段LSB的貢獻變得更加顯著。維持DAC傳遞函數(shù)與具有降低值的R2電阻的一致性可以通過增加第三階段的分辨率來實現(xiàn)，以匹配或補償在第二階段的分辨率的貢獻的減少。

如圖1所示，DAC 100還包括第三階段130，其可被視為提供第一和第二可切換阻抗路徑到第二階段120的選定部分。通過切換第一或第二切換部分到第二階段，負載被呈現(xiàn)給DAC 100的第一階段110。

在圖1的布置中，可切換路徑包括第一部分130A和第二部分130B。第一部分和第二部分的每個包括負載，示出為圖1中的RLOADA和RLOADB，使得第三階段130(其在圖1中示出為包括兩種組件130A，130B)包括第一負載和第二負載。通過任一第一負載或第二負載切換到電路中，每個第一和第二負載130A、130B可以被獨立地連接到DAC架構(gòu)的其他組件，以便有選擇提交各個負載到該體系結(jié)構(gòu)的第一階段。以這種方式，第一和第二負載以互補的方式耦合其它第二和第一負載。這可以通過提供第三階段的各個部件130A和130B進行，為在每個DAC的第一和第二階段之間的第一和第二單個切換的阻抗路徑。通過明智切換這些各個路徑，能夠提供與從第一階段將DAC 110選擇電阻器的電阻并與從DAC的第二階段120選擇電阻串聯(lián)的部分130A或130B的各個負載。第一和第二負載可以各自包括可變負荷，其可由可變電阻器或其它阻抗元件提供以提供多個單獨切換的阻抗元件，其可選擇地耦合或切換以改變呈現(xiàn)給第一組電路元件110的總負載，如圖3。

在圖1的布置中，由第三階段定義的多個單個可切換和互補阻抗路徑被選擇性地激活，使得當從第三階段到第一階段110的第一部分130A提供負載時，基本上由第三階段的第二部分130B到相同的第一階段沒有DC負載。這可以通過確保當限定通過第三組電路元件的第一路徑的第一可切換阻抗路徑被激活時，通過第三組電路元件的相應(yīng)第二路徑解耦進行配置，使得在靜止狀態(tài)，第一和第二份不同時激活。應(yīng)該理解的是，兩個路徑之間的某些躍遷可以具有其中兩個被激活的實例，但對于靜態(tài)操作，本教導提供了兩個路徑之一被激活，而另兩個被停用。

在一方面，單個互補阻抗路徑中的第一個包括第一可切換的可變電阻器。在某些配置中，單獨的互補阻抗路徑中的第二個包括第二可切換的可變電阻器。每個第一和第二可切換可變電阻的電阻可以提供具有相同的電阻或者具有彼此重疊的電阻范圍。

在一方面，單個互補阻抗路徑中的第一個包括多個電阻器，其可單獨地切換以限定在DAC中的最高有效位MSB和最低有效位LSB的過渡。

第三階段可以被配置為提供從第一階段到DAC的輸出的每一個高分辨率的路徑和低分辨率路徑。這可通過提供多級結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，其可以包括被耦合串聯(lián)和/或并聯(lián)的阻抗?？稍诒窘虒У姆秶鷥?nèi)有利地使用的體系結(jié)構(gòu)以提供并行可編程電阻的示例在于2015年8月11日提交的共同轉(zhuǎn)讓的申請代理人文檔26256.0372-NP(APD 5268-1)，美國申請14/823,843中描述，其中的內(nèi)容通過引用的方式并入本文。如該申請所描述的，可編程阻抗可以由響應(yīng)輸入碼字跨在兩個節(jié)點提供阻抗值的體系結(jié)構(gòu)來提供。阻抗從第一分支和第二分支產(chǎn)生，第一分支耦合在兩個節(jié)點之間并用于在整個輸入碼字的第一范圍提供阻抗值，以及第二分支耦合在兩個節(jié)點之間并用于在輸入碼字的第二范圍提供阻抗值。通過使用第一和第二分支以產(chǎn)生所需操作的各自范圍的阻抗，可消除與在其它已知可比可編程阻抗中開關(guān)電阻、漏電和速度相關(guān)的問題，其經(jīng)設(shè)計在操作的整個范圍內(nèi)工作。這允許比現(xiàn)有可用的更高分辨率、動態(tài)范圍。

以此方式，第三階段可以包括可編程電阻網(wǎng)絡(luò)，提供多個單個切換和互補阻抗路徑。該可編程電阻網(wǎng)絡(luò)可以被數(shù)字控制，并使用以數(shù)字變阻器，數(shù)字電位器或數(shù)字電位器的形式的可變電阻器提供。為完整起見通過引用的方式并入本文中，其可被有效地部署在本教導的范圍內(nèi)的數(shù)字可變電阻器的下列例子：US5495245，US6414616，US6567026和US7956786。

DAC 100可在三個靜態(tài)或不同的模式之一。在第一模式中，第一階段可切換地連接到獨立于第三階段的第二階段；在第二模式中，第三階段的負載耦合并提交給電路元件的第二階段的第一部分，并在第三模式中，第三階段的負載耦合并提交給電路元件的第二階段的第二部分，每個所述第三和第二模式獨立于其它的第二和第三模式提交。當從第三階段的負載被提交給第二階段的不同部分時，其對在DAC的輸出140提供的總的模擬傳遞函數(shù)的效果也會不同。第一，第二和第三模式之間的轉(zhuǎn)換可以被編程或預(yù)校準，取決于被提供給DAC 100的輸入代碼。以這種方式，第一、第二和第三模式之間的過渡可以由數(shù)字編碼DAC傳遞函數(shù)或從DAC輸入代碼預(yù)編程或預(yù)校準的依賴關(guān)系來確定。這種校準可以通過使用查找表、布爾邏輯或綜合優(yōu)化或類似物來實現(xiàn)，如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解地。進一步的詳細數(shù)字優(yōu)化可以例如使用對于低功率或面積優(yōu)化，如果/根據(jù)需要，如由本領(lǐng)域技術(shù)人員所能理解的。

應(yīng)當理解，當連接在一起時的迄今所示的DAC級110，130，120提供總阻抗以得到目標，配置相關(guān)于參考端子111、112的輸出電壓電平。從每三個階段具體耦合單個元件將改變輸出電壓電平，以及該特定耦合將取決于需要轉(zhuǎn)換的輸入代碼。如圖1所示，第二階段120還包括交換網(wǎng)絡(luò)，其將操作以選擇性地將R2電阻串120的端子耦合輸出節(jié)點140，并且開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的阻抗貢獻被集成到DAC傳遞功能操作的所有靜態(tài)或DC模式。

圖4示出可以有用地采用另一種變化。在這種配置中，也可任選地耦合由第一階段110提供的第一R1串的節(jié)點到輸出140，并由此以不同方式集成第三階段130貢獻到DAC操作。在該結(jié)構(gòu)中，第二階段120的阻抗元件R2不直接切換地耦合到輸出140，該塊120內(nèi)所示的開關(guān)保持打開，使得有助于整體DAC傳遞函數(shù)的阻抗經(jīng)由由開關(guān)400限定的路徑。雖然這可提供額外的靈活性，它的相關(guān)的缺點在于已經(jīng)從第一階段110耦合到輸出140的附加組開關(guān)400A、400B。

在該示例性配置中，開關(guān)400A、B結(jié)合開關(guān)410，430A，430B的明智切換使用，即意圖這些開關(guān)410、430A、430B的單個將定義路徑，使得從單個RLOADA，RLOADB和R2串160的所選擇也將貢獻于輸出端140。在進一步的構(gòu)造中，所選擇的開關(guān)410、430A、430B可以保持打開，使得在輸出端140上的電壓直接并僅相關(guān)于第一階段110的貢獻。可以理解，使用只從第一階段的該直接耦合可轉(zhuǎn)換的碼的數(shù)量是有限的。使用如圖4所示的雙開關(guān)結(jié)構(gòu)400A、400B允許跨越交換機制來實現(xiàn)，由此在第一階段110的串中的電阻器R1的相鄰兩個可有選擇地耦合到輸出140。

在另一配置(未示出)中，可以提供將第一階段110耦合到輸出140的僅僅一組開關(guān)。該交換架構(gòu)的具體細節(jié)可以不同于越級切換所使用的，其用于連接奇數(shù)和偶數(shù)R1電阻串中的一些到圖4的輸出140。

圖5和6示出上述說明的第三階段的電路元件的變化。在這些配置中，類似于圖1，提供第一和第二可切換阻抗路徑到第二階段120的選定部分，當切換提交負載到DAC 100的第一階段110時，該電路使用相同的負載，但不同的交換制度以達到相同的效果。

在圖5A的結(jié)構(gòu)中，其類似于圖3的配置和將回顧作為表示用于提供任一RLOADA或RLOADB的一種布置的細節(jié)，第一階段110經(jīng)由開關(guān)裝置430耦合到電阻器網(wǎng)絡(luò)130。這允許選擇耦合到第三階段130的第一階段的R1電阻的那些。

開關(guān)520允許從第三階段130選擇適當?shù)囊唤M電阻器，而開關(guān)501、502確定這些選定電阻耦合到第二階段120的哪一部分。通過有選擇地切換單個電阻器，所提供的總負載可以改變。應(yīng)當理解，圖5A不同于圖3的配置，在于提供開關(guān)501、502的額外組，這是以互補的方式切換以改變電阻網(wǎng)絡(luò)的負荷130被施加到第二階段120的哪一部分。例如，如果開關(guān)501閉合而開關(guān)502保持打開狀態(tài)，則負載被施加到第二階段的上部。在501保持打開和502被關(guān)閉，則替代的負載被耦合到第二階段的下部。應(yīng)當理解的是，術(shù)語“上”和“下”是代表圖5A中所示的耦合，并且不意圖將耦合限制于任何特定的配置。在這方面，應(yīng)該理解的是，第三階段130的電路元件可以被切換地連接到第二階段中的任何第一和第二部分。

以類似的方式，并如圖5B所示，可提供從第一階段110中任何第一和第二端子到第二階段120的任何第一和第二部分的第一和第二路徑。以圖5B的簡化示意性，這被示出為使用第一410A和第二410B開關(guān)，其將第一階段110耦合到第二階段120的第一和第二部分。

在圖5A或5B的這種結(jié)構(gòu)中，單獨于電阻網(wǎng)絡(luò)的電路元件提供開關(guān)網(wǎng)絡(luò)501、502，所述電阻網(wǎng)絡(luò)提供第三階段130的負載。將會理解，這種布置提供了被串聯(lián)彼此切換的第一520和第二501、502開關(guān)組。第一開關(guān)組520集成到第三階段130，并允許電阻網(wǎng)絡(luò)中單獨的選擇性切換。第二組501、502被提供以隨后促進將這些選擇電阻器的耦合到第二階段120內(nèi)的相應(yīng)位置。

在替代結(jié)構(gòu)中，如圖6所示，提供第一601和第二602組開關(guān)，其中每個所述第一和第二組開關(guān)允許選擇第三階段130中的電阻器網(wǎng)絡(luò)的電阻器。各組開關(guān)可以被認為是多路復(fù)用器，因為它們允許單獨選擇被連接在一起的電阻器網(wǎng)絡(luò)的電阻器，以提供輸出負載到第二階段120。這種配置提供了雙多路復(fù)用，其中，開關(guān)601、602提供一種數(shù)字電位計功能有時被稱為數(shù)字電位器功能，其中它便于將第三階段130內(nèi)的選擇電阻器切換到第二階段120，并且還提供了選擇第二階段120內(nèi)的單個電阻器R2。

在與上面所述的類似方式，使用開關(guān)裝置430也可以改變第一階段的所選R1電阻的那些被耦合到第三階段130。

應(yīng)該理解，在圖6A(和圖6B)的示意圖中，第三階段130中的阻抗元件被示為單個串。應(yīng)當理解，提供該單個串實施方式用于便于說明，同樣可能理想的是使用多級數(shù)字變阻器以減少開關(guān)的數(shù)目。應(yīng)該理解的是，這也有利于在那里的最后階段具有低的分辨率，這因此便于在第三階段130和第二階段120之間所需開關(guān)的數(shù)量減少的實現(xiàn)。

以這種方式，從上面的討論可以回顧的第三階段，在本教導的一個方面由數(shù)字電位器提供，將包含耦合到第一601和第二多路復(fù)用器602布置的電阻網(wǎng)絡(luò)，提供整體雙復(fù)用器600。通過使用第一601或第二602多路復(fù)用器，可提供從第三階段到第二階段120的特定部分的負載。在圖6A中，開關(guān)601的硬線的概略表示開關(guān)組的激活，以便提供負載到第二階段120的上部。在希望耦合負載到下部的替代配置中，第一開關(guān)組601將停用，和選定的第二開關(guān)組602中的一些激活。

以類似的方式，以這種結(jié)構(gòu)，也與圖5B中所示，如圖6B所示，有可提供經(jīng)由第一410A和第二410B切換的第一階段110和第二階段120之間的第一路徑和第二路徑，以允許第一階段110的一個耦合到第二階段120的任何第一部件或第二部分。

應(yīng)該理解的是，當?shù)谌A段包括經(jīng)由單個復(fù)用器430(根據(jù)圖5或圖6)耦合到第一階段的單個切換的電阻器網(wǎng)絡(luò)，第三階段的第一和第二開關(guān)的輸出端被用于耦合第三階段到第二階段的單個可切換電阻器網(wǎng)絡(luò)，該提供開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的具體將改變，因為用于跨越交換耦合奇數(shù)和偶數(shù)R1電阻串中的一些到輸出140的交換架構(gòu)的細節(jié)對于開關(guān)網(wǎng)絡(luò)不同，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)用于將第一階段110中的電阻器簡單耦合到輸出140。

雖然未詳細描述，將可以理解，開關(guān)本身貢獻阻抗，任何寄生電路和/或互連阻抗也會，并且在特定的交換制度中這些阻抗將有助于DAC結(jié)構(gòu)的整體阻抗。普通技術(shù)的人員將理解，這些二次阻抗將需要在確定網(wǎng)絡(luò)的整體阻抗中進行考慮，這些參數(shù)將在電路設(shè)計和模擬過程中被確定。

應(yīng)當理解，DAC的該編程可以實現(xiàn)跨越式排列中每個操作模式的順序活化，使得當遞增或遞減DAC輸入代碼時用于在第一階段中的每個阻抗元件的切換機制能有效地順序地激活第一、第二和第三模式。

該交換狀態(tài)的示例從圖2A，2B，2C，2D和2E的檢查明顯，其參考圖1的電路描述，其描述了使用兩個不同的負載RLOADA和RLOADB。應(yīng)該理解的是，使用共享負載但圖5或6的不同的切換路徑，可產(chǎn)生原理圖的等效集，表示所述第一，第二或第三模式的明智選擇。對于本文簡明起見，不設(shè)置這些原理圖。

在圖2A中，DAC是第三模式，從而在140提供的輸出電壓具有來自每個R1、R2和RLOADB的貢獻。這通過從R1網(wǎng)絡(luò)切換與R2網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)的RLOADB實現(xiàn)。

在圖2B中，每個RLOADA和RLOADB不切換到網(wǎng)絡(luò)，使得在輸出端140上的電壓直接來自每個R1和R2阻抗網(wǎng)絡(luò)的貢獻。這表示DAC 100的第一操作模式，因為第一階段可切換地連接到第二階段，基本上沒有與來自第三階段的負載RLOADA、RLOADB的DC貢獻。

在圖2C中，第二操作模式被示例化。在這種配置中，在140提供的輸出電壓具有從每個R1、R2和RLOADA的貢獻。

在圖2D中，負載RLOADA耦合到R1阻抗元件的另一個，表示跨越式配置，從而RLOADA可切換地耦合到R2串連接的第一階段的最低所示電阻器R1的下側(cè)。在給選定的DAC輸入代碼提供的各種轉(zhuǎn)換，沿R1串的該飛躍可以對于為每個RLOADA和RLOADB實現(xiàn)。應(yīng)當理解，在這樣的越級配置中，有R1串中的每個節(jié)點提供的兩個開關(guān)，和明智選擇這些開關(guān)中的單獨開關(guān)可耦合在第三階段負荷或提供第一110和第二階段120之間的直接的DAC路徑。

在圖2E中，每個RLOADA和RLOADB被切換出，并且再次表示通過第一模式，類似于參考圖2B所述。但是，R1至R2的開關(guān)配置由沿R1串的下部跨越變化，使得R網(wǎng)絡(luò)的上部現(xiàn)在耦合到R 2串的下部耦合到的所示電阻器R1的最低部分，其中參見比較圖2B中所示的切換機制。這允許在提供的特定DAC輸入代碼轉(zhuǎn)換，每一個跨越交換狀態(tài)按順序使用相鄰電阻器的第一階段的貢獻。應(yīng)該理解的是，使用跨越式開關(guān)有利地允許減少必需的DAC開關(guān)的數(shù)量。

應(yīng)該理解的是，由圖2A至2E的每個提供的切換順序表示切換機制的類型，用于有助于從初始耦合圖2A的第二階段120的頂部到圖2C中的相同階段的底部遞減DAC。在圖2D中，RLOADA串并聯(lián)耦合第一階段的底部電阻器R1，翻轉(zhuǎn)R2串并展示跨越式實施方式。從圖2C和2D的檢查可以理解，在從第一階段的第一阻抗元件耦合到所述第二階段過渡到第一階段的第二阻抗元件耦合到第二階段，現(xiàn)有第二操作模式保持，因為RLOADA繼續(xù)被提交給第一階段，雖然該第一階段的不同阻抗元件。應(yīng)當理解，雖然本說明使用RLOADA，即類似跨越可用于RLOADB，以及從RLOADA或RLOADB到第一階段中的元件的跨越通常將對于第一階段的元件替代。

本蛙跳開關(guān)繼續(xù)在圖2E中示出，由此在第二階段120的開關(guān)被實現(xiàn)，以允許從所述第一階段110選擇相鄰電阻。

從圖2B至圖2E所示序列的檢查顯示了第一串110的連續(xù)電阻器如何可耦合到整體DAC網(wǎng)絡(luò)以提供連續(xù)的DAC傳遞函數(shù)的變化。

雖然例舉參照本發(fā)明的跨越式切換體制，應(yīng)當理解，其它類型的開關(guān)制度也可以實施。例如，可提供不需要如此復(fù)雜的倒裝或跳躍交換方法的切換。

應(yīng)該理解的是，根據(jù)本教導的多級結(jié)構(gòu)的各個階段的布置維持通常與單個串結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的特性的單調(diào)性。在不存在電路故障或缺陷時，使用這里所示的切換制度可以提供單調(diào)傳遞函數(shù)特性。

雖然如上在三階段的DAC的情況下描述，附加的階段可以添加到整體DAC網(wǎng)絡(luò)，和因為每個附加級被添加到網(wǎng)絡(luò)，連續(xù)串阻抗元件的數(shù)量可減少。因為第一階段中定義的第一串主導功率消耗，并提供DAC的精度的關(guān)鍵部分，它通常包括比連續(xù)階段較多數(shù)量的阻抗元件。最終，如果添加足夠數(shù)量的階段，阻抗元件的數(shù)目可以被最小化。

參考端子典型地聯(lián)接到第一串110和通常被耦合到電壓源。如將被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，術(shù)語電壓源意欲限定并包括有源電壓電源，電壓緩沖器或耦合到其它電路元件并配置為提供靶電壓的電流源。在這個總的定義中，可以理解，本教導不應(yīng)該限于任何特定的配置，因此使用術(shù)語參考端子。應(yīng)當進一步理解，其中參考端子通過電壓源/緩沖器/跟隨器驅(qū)動或耦合到無源、有源或交換網(wǎng)絡(luò)，這些可以被實現(xiàn)為高電平電路的子部分，和本教導是不旨在被限定于任何特定的實施方式。

為了提供數(shù)模轉(zhuǎn)換，該DAC電路提供為多個阻抗元件的明智切換，以提供用于將輸入數(shù)字碼的相應(yīng)模擬輸出。本領(lǐng)域的技術(shù)人員很明顯的和已知的，有源耦合各個阻抗元件的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)也貢獻整體DAC網(wǎng)絡(luò)的阻抗。

DAC的優(yōu)化可以許多不同的方式來實現(xiàn)；例如寄生阻抗和其他布局依賴效應(yīng)(LDE)可以集成到優(yōu)化，和開關(guān)電路可以包括例如和R1和/或R2相同類型的電阻或電阻材料的串聯(lián)電阻元件。在受控阻抗開關(guān)設(shè)計方面的任何進一步發(fā)展也可以在這里使用。

在第三階段作為數(shù)字電位器的示例性實施中-如上所述-在第三階段使用的電阻元件通常是第一和第二階段使用的同一種類型，因此來自電阻器(例如：工藝及溫度變化)的所有的三個階段變化是相關(guān)的并且彼此匹配。該變化匹配或跟蹤是利用公知的本領(lǐng)域技術(shù)人員在電路和布局設(shè)計實踐來實現(xiàn)的。

應(yīng)該理解的是，其中，用于制造DAC的單個串的元件或設(shè)備參照具有電阻的電阻器描述，這些是各自具有相關(guān)聯(lián)的阻抗的阻抗元件的具體例子。本教導并不被解釋為限制于電阻器和電阻，并且可以在本教導的整個范圍內(nèi)使用的阻抗元件的其他例子。例如，當前的源或匯可以與DAC網(wǎng)絡(luò)使用，但可以理解的是，使用上述根據(jù)示例性安排的無源阻抗有利地產(chǎn)生比例設(shè)計，從而降低了電壓至電流靈敏度和返回電壓轉(zhuǎn)換錯誤源。

可以理解的是，本教導描述了MOS開關(guān)，用于所描述的示例性電路的操作。然而，可以理解的是，本教導的操作并不限于MOS開關(guān)，并且可以使用結(jié)型場效應(yīng)晶體管(JFET)開關(guān)、金屬半導體場效應(yīng)晶體管(MESFET)、高電子遷移率晶體管(HEMT)、微電子-機械系統(tǒng)(MEMS)開關(guān)或轉(zhuǎn)換器中使用的任何其他切換方案。此外，可以理解的是，MOS設(shè)備不使用現(xiàn)代技術(shù)中的金屬氧化物半導體結(jié)構(gòu)制造，但這是用來描述一般現(xiàn)代“CMOS工藝”的常規(guī)術(shù)語，包括那些使用多晶硅柵，金屬柵和非氧化物絕緣層實現(xiàn)的。將進一步理解，當使用MOS開關(guān)時，這些開關(guān)不必被實現(xiàn)為傳輸門或單個MOS器件開關(guān)，因為許多其他交換機實施方式和配置，包括反向體施力，向前體施力，自適應(yīng)偏置和其它的開關(guān)設(shè)計已知的本領(lǐng)域技術(shù)的技術(shù)也可以適當使用。

其它實施例都在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)。例如，由于制造差異和二階非理想條件，R1，R2的標稱值和從交換網(wǎng)絡(luò)和寄生阻抗的貢獻可以被調(diào)整以提供最佳的結(jié)果。蒙特卡洛分析、其它的統(tǒng)計分析或模擬設(shè)計優(yōu)化的工具和方法可以用于執(zhí)行這種優(yōu)化。例如，對于從第一階段110耦合到第二階段的每個節(jié)點，與直接路徑410相關(guān)的寄生元件和并入第三串聯(lián)負載的相應(yīng)路徑被期望匹配。這可以包括開關(guān)電路和寄生互連阻抗。這可以被捕獲并在將布局寄生元件仿真驗證，稱為布局模擬。另外，各種技術(shù)也可以用于開關(guān)，例如CMOS傳輸門，MOS晶體管類型(例如，NMOS或PMOS)，無論在開關(guān)的一側(cè)或兩側(cè)的單個或多個串聯(lián)電阻。更進一步地，也可以使用兩個平行的電阻器串。

雖然本教導已經(jīng)參照常規(guī)的二進制編號安排的具體示例描述，因為這些表示通常青睞和廣泛使用的實施方式。然而，本教導不應(yīng)當被解釋為限于這些實施方式，因為本教導具有非二值基本安排或不同的編號系統(tǒng)中的應(yīng)用，諸如相對素數(shù)。

在本教學的上下文中，整體DAC分辨率是每個階段的單獨貢獻的組合。在提供二進制DAC分辨率的情況下，一個或多個各個階段可以提供非二進制貢獻。按照本教導，由DAC結(jié)構(gòu)提供的狀態(tài)的數(shù)目可以等于或大于實際所需，這可證明在電路或系統(tǒng)優(yōu)化是有用的。

雖然本發(fā)明的教導描述具體特征或參照特定的數(shù)字，可以理解，這些特征或元件可與其它特征或元件使用，而不脫離所要求保護的教導的精神或范圍。

參照本說明書本文中使用時，詞語“包括/包含”和“具有/包括”用于指定所陳述的特征、整體、步驟或組件的存在，但并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、組件或它們的組。

本發(fā)明的教導并不限于上文描述的實施例，而是可以在結(jié)構(gòu)和細節(jié)上進行改變。