專利名稱：數(shù)字/模擬轉換器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字/模擬轉換器。
傳統(tǒng)的數(shù)字/模擬轉換器，例如中國專利96119998.9(1996年9月26日申請)，一般是采用R-2R電阻網(wǎng)絡或是以電阻串組合方式達到分壓目的。但是，以習用電阻串組合的技術而言，若欲得到多階的模擬輸出信號，需先產(chǎn)生相同組數(shù)的對應碼，而多個對應碼需藉由數(shù)個開關及電阻的組合才能達到所需的模擬信號。而R-2R電阻網(wǎng)絡的習用技術中，其存在輸出信號失真、精確度差、電路復雜等缺點。因此，本案申請人在前述申請中提出一種位準移動的數(shù)字/模擬轉換器。
在本案的母案第一實施例中，其主要包括有一多工器、一分階電壓輸出電路、一位準電壓輸出電路、一位準移動式緩沖級電路，其中分階電壓輸出電路及位準電壓輸出電路依據(jù)多工器輸出的信號并配合已預先規(guī)一好的階數(shù)、位準數(shù)及每一階數(shù)及位準數(shù)的電壓差值，而分別輸出一電壓信號至位準移動式緩沖級電路，經(jīng)由位準移動式緩沖級電路的處理即可輸出所需的模擬電壓信號。
雖然上述申請所公開的準位移動式數(shù)字模擬轉換器非常適合在小電壓幅度下作精確操作，然而，在某些電路的應用上，需要有較寬的電源電壓(VDD)范圍，但其數(shù)字/模擬轉換器的輸出對直流及交流信號DC、AC卻有極嚴格的限制。這就必需將數(shù)字/模擬轉換器附加一些穩(wěn)定電路，以穩(wěn)定直流及交流信號DC及AC的數(shù)值。
本發(fā)明的主要目的在于提供一種能符合較寬電源電壓(VDD)范圍的數(shù)字/模擬轉換電路。在其電路結構方面，其將上述專利中的準位電壓產(chǎn)生電路及分階電壓產(chǎn)生電路合并為一個多電位產(chǎn)生電路，再經(jīng)過電位選擇電路提供給位準輸入及分階電壓輸入。
為實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，采取如下方案本發(fā)明的數(shù)字/模擬轉換器，接收數(shù)字輸入信號，藉由所產(chǎn)生的分階電壓輸出值及一位準電壓輸出值，配合一位準移動式緩沖級而輸出所需的模擬輸出信號，其特征在于，所述轉換器包括有一解碼器，接收所述數(shù)字輸入信號，并將輸入信號轉為電位選擇電路所需的格式；一電位選擇電路，接收解碼器及多電位產(chǎn)生電路的信號，并輸出該分階電壓輸出值及位準電壓輸出值，供位準移動式緩沖級電路之用；一多電位產(chǎn)生電路，用以產(chǎn)生多個電位，供電位選擇之用；一位準移動式緩沖級電路，將電位選擇電路所送來的分階電壓及準位電壓予以合成，并轉成模擬信號。
以下結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，其中附圖簡要說明

圖1本發(fā)明的電路方塊圖；圖2為圖1中電位選擇電路及多電位產(chǎn)生電路及兩者間的連接關系示意圖；圖3A及圖3B為圖1中位準移動式緩沖級電路的兩個不同實施例電路圖；圖3C及圖3D為可用于圖3B中輸入級的電源跟隨器電路圖；圖4A為本發(fā)明穩(wěn)定電路的第一實施例電路圖；圖4B為圖4A的能階間隙固定值元件中，VBG為輸出電壓VO與VSS之差的實施例電路圖；圖4C為圖4A的能階間隙固定值元件中，VBG為輸出電壓VO與VDD之差的另一實施例電路圖；圖4D為本發(fā)明穩(wěn)定電路的第二實施例電路圖4E為本發(fā)明中作為強化穩(wěn)定電路的實施例電路圖；圖4F為運算放大器的實施例電路圖；圖4G為本發(fā)明穩(wěn)定電路的第三實施例電路圖；圖4H為圖4G中開關元件SW與電阻R1、R2構成數(shù)種可能的偏壓電路；圖5A至圖5D所示為可作為圖4G開關元件的各種開關電路；如圖1所示，其為本發(fā)明的電路方塊圖，其包括有一解碼器11、一電位選擇電路12、一多電位產(chǎn)生電路13、一穩(wěn)定電路14、一位準移動式緩沖級電路15，其中解碼器11以接收數(shù)字輸入信號I/P，并將該信號轉為電位選擇電路12所需的格式。
電位選擇電路12以接收解碼器11及多電位產(chǎn)生電路13的信號，并輸出適當?shù)姆蛛A電壓輸出值Vn及位準電壓輸出值Ve，供位準移動式緩沖級電路15之用。
多電位產(chǎn)生電路13用以產(chǎn)生多種電位，供電位選擇之用。穩(wěn)定電路14，產(chǎn)生至少一個對VDD不敏感的穩(wěn)定的參考電壓或參考電流，以供應其它電路使用。
位準移動式緩沖級電路15將電位選擇電路12所送來的分階電壓Vn及準位電壓Ve予以合成，并放大或縮小一適當倍率后(亦可不放大或縮小)，轉成模擬輸出信號O/P。
如圖2所示，其為圖1中電位選擇電路12及多電位產(chǎn)生電路13的內(nèi)部電路及兩者間的連接關系圖。多電位產(chǎn)生電路13可產(chǎn)生多個不同準位的電壓，其內(nèi)部包括有一由數(shù)個電阻所串聯(lián)形成的串接電路，且其兩端跨接在一高電位VH與低電位VL之間，其中R1=R3=R4=Σm=0nR2m]]>RH與RL可以適當調整其電阻值，來調整AC及DC值。本例中的位準為2階，輸出放大2倍。
電位選擇電路12中包括有數(shù)個開關元件，可由解碼器11來控制其開關狀態(tài)，以在其輸出端分別輸出適當大小的分階電壓輸出值Vn及位準電壓輸出值Ve。
圖3A及圖3B為圖1中位準移動式緩沖級電路15的兩個不同實施例電路圖。如圖3A，其中Vn及Ve即為電位選擇電路12所分別輸出的分階電壓輸出值及位準電壓輸出值。在此一電路中，只要調整電阻R1及R2之電阻值及位準電壓輸出值Ve的大小，即可得到所需的輸出電壓O/P。
圖3B中所示的電路為本發(fā)明位準移動式緩沖級電路15的第二個實施例電路圖。其電路大致上與圖3A所示的電路相同，其差異僅在于該分階電壓輸出值Vn及位準電壓輸出值Ve的輸入部分另分別包括有由兩個PMOS元件所組成的輸入級電路。圖3C中顯示可作為前述輸入級電路的電源跟隨器(Source Follower)電路圖，圖3D則顯示以NMOS元件組成電源跟隨器的電路圖。
圖4A至圖4F為本發(fā)明穩(wěn)定電路14的不同實施例電路圖。其中圖4A顯示本發(fā)明穩(wěn)定電路14的第一實施例電路。此一實施例包括用一能階間隙參考值(Bandgap-reference)元件141以及一PMOS元件142。此電路利用能階間隙的值，制造成一個不隨VDD改變的穩(wěn)定電位VBG，VBG隨制程不同而有所差異，通常是1.2V-1.3V，此VBG可以是與VDD之差或是與VSS之差，圖4B顯示了VBG為輸出電壓VO與VSS之差的電路圖，而圖4C顯示了VBG為輸出電壓VO與VDD之差的電路圖。當VBG固定后，電流Iref為定值，即為一穩(wěn)定電流源，利用例如電流鏡(Current Mirror)的方式，可將其取出供參考用。
圖4D為本發(fā)明穩(wěn)定電路14的第二實施例電路圖，此一實施例采用了自偏壓(Sellf-bias Reference)技術，其中PMOS元件M1、M2、M3、M4及組成一自偏壓的參考電流源電路，而Msp及Msn可分別由控制電位Vcon以及其反相電位/Vcon控制，以作為電源開關(Power-down)時省電之用。在電路中，參考電流Iref是一個對VDD不敏感的電流參考源，將輸出電位VP接到PMOS的柵極或VN接到NMOS的柵極，均可構成電流鏡之功能，而可獲得一穩(wěn)定電流源。若為了更進一步加強該穩(wěn)定電路的穩(wěn)定性，可以將其中的輸出電位VP取出接至圖4E中的電路，再取出輸出值VN′去構成電流鏡，亦即，圖4E為本發(fā)明中作為強化穩(wěn)定電路穩(wěn)定性的實施例電路圖，其電路中若連接有MOS元件Mx，則使此電路適用于以電源跟隨器構成緩沖級電路圖(如圖3B)，而若去掉該MOS元件Mx，則較適合于以運算放大器為緩沖器的電路(如圖3A所示)。圖4F為運算放大器的實施例電路圖，可用以將輸出值VN′予以放大并輸出一輸出電壓O/P。此外，對于用在輸出緩沖級(如圖3A或3B)的運算放大器或電源跟隨器的電流源，也可以取VN或VN′或VP構成電流鏡，如此可使運算放大器或電源跟隨器的特性不隨VDD有太大的變化。
再者，對于前述的穩(wěn)定電路，可以作進一步改良，如圖4 G所示的第三實施例電路，圖中的VH與VL之差即為晶體管Q1的VBE(射極到基極的電壓)，此為一定電壓源，可以供作圖1所示多電位產(chǎn)生電路13的電壓輸入，用以穩(wěn)定輸出電壓的峰對峰值(Vp-p)，而電位Vbias可取代前述實施例中VN′成為運算放大器的電流源的偏壓電源。
在實際運用上，電位VH與VL乃接至圖2所示電位產(chǎn)生電路13的電阻串兩端(即接至相對應的標示符號VH與VL)此電路有助于維持DC電位的穩(wěn)定度，使其不受因流經(jīng)晶體管的電流改變而與設計值有超出誤差容許范圍的情況產(chǎn)生(因流經(jīng)晶體管的電流會受制程參數(shù)、漂移、溫度變化等因素影響而略有變化)。
另，在圖4G中開關元件SW與電阻R1、R2構成的VL偏壓電路設計，可有多種不同的組合方式，如圖4所示。而其中的開關元件SW可采用如圖5A至圖5D所示的各種開關電路，其中圖5A為PMOS開關電路、圖5B為NMOS開關電路、圖5C為CMOP開關電路、圖5D為以模擬開關(AnalogS witch)所構成的開關電路，其應用在P-will制程上，故在開啟(turn off)時接到VDD，其中各圖中X1與X2表示開關的兩端。
本發(fā)明具有如下效果本發(fā)明的數(shù)字/模擬轉換器可適應較寬的電源電壓范圍。
權利要求
1.一種數(shù)字/模擬轉換器，接收數(shù)字輸入信號，藉由所產(chǎn)生的分階電壓輸出值及一位準電壓輸出值，配合一位準移動式緩沖級而輸出所需的模擬輸出信號，其特征在于，所述轉換器包括有一解碼器，接收所述數(shù)字輸入信號，并將輸入信號轉為電位選擇電路所需的格式；一電位選擇電路，接收解碼器及多電位產(chǎn)生電路的信號，并輸出該分階電壓輸出值及位準電壓輸出值，供位準移動式緩沖級電路之用；一多電位產(chǎn)生電路，用以產(chǎn)生多個電位，供電位選擇之用；一位準移動式緩沖級電路，將電位選擇電路所送來的分階電壓及準位電壓予以合成，并轉成模擬信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字/模擬轉換器，其特征在于，所述多電位產(chǎn)生電路用以產(chǎn)生多個不同準位的電壓，其內(nèi)部包括有一由數(shù)個電阻串聯(lián)形成的串接電路，其兩端跨接在一高電位與低電位之間。
3.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字/模擬轉換器，其特征在于，所述電位選擇電路中包括有數(shù)個開關元件，由解碼器來控制各開關，以在所述電位選擇電路的輸出端分別輸出適當大小的分階電壓信號及位準電壓信號。
4.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字/模擬轉換器，其特征在于，更包括有一穩(wěn)定電路，產(chǎn)生至少一個對電源電壓VDD不敏感的參考電壓或參考電流，以供應轉換器內(nèi)的電路使用。
5.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字/模擬轉換器，其特征在于，所述電位選擇電路包括一分階電壓選擇電路及一位準電壓選擇電路，以分別輸出分階電壓及位準電壓。
全文摘要
一種數(shù)字/模擬轉換器,包括一解碼器、一電位選擇電路、一多電位產(chǎn)生電路、一穩(wěn)定電路以及一位準移動式緩沖級電路,電位選擇電路接收解碼器及多電位產(chǎn)生電路的信號,輸出分階電壓信號及位準電壓值至位準移動式緩沖級電路中。多電位產(chǎn)生電路用以產(chǎn)生多個電位。穩(wěn)定電路,可產(chǎn)生穩(wěn)定的參考電壓或參考電流,以供其它電路使用。位準移動式緩沖級電路將電位選擇電路所送來的分階電壓信號及準位電壓予以合成,再放大或縮小一適當倍率后,轉成模擬信號。
文檔編號H03M1/66GK1188348SQ9710039
公開日1998年7月22日 申請日期1997年1月15日 優(yōu)先權日1997年1月15日
發(fā)明者吳榮田, 李兆國 申請人:合泰半導體股份有限公司