[發(fā)明專(zhuān)利]高精度轉(zhuǎn)換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810450805.4
• 申請(qǐng)日: 2018-05-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108649949B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊平;齊旭;廖志凱;岑遠(yuǎn)軍;李大剛;成文軒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 成都華微電子科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H03M1/10
• 分類(lèi)號(hào): H03M1/10
• 代理公司: 成都惠迪專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 51215
• 代理人: 劉勛

高精度轉(zhuǎn)換器，涉及集成電路，本發(fā)明包括由N個(gè)轉(zhuǎn)換單元構(gòu)成的主單元陣列，其特征在于，主單元陣列的高X位轉(zhuǎn)換單元中，每個(gè)轉(zhuǎn)換單元都與一個(gè)修調(diào)陣列配對(duì)連接，N?X≤10，N和X皆為自然數(shù)。本發(fā)明的有益效果是，在主單元陣列中，所有模塊均采用相同模塊，保證成品電路能達(dá)到工藝廠(chǎng)家提供的最大匹配精度，同時(shí)在高X位均增加修調(diào)陣列，保證最終成品電路精度達(dá)到12位及以上精度要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路，特別涉及高精度A/D、D/A轉(zhuǎn)換器類(lèi)電路。

背景技術(shù)

高精度A/D轉(zhuǎn)換器，可將其量程內(nèi)的任意模擬信號(hào)電平轉(zhuǎn)換為其唯一對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼字輸出，其轉(zhuǎn)換輸出結(jié)果可作為操作指令直接控制整機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)操作。

高精度D/A轉(zhuǎn)換器，可將其量程內(nèi)任意的數(shù)字輸入碼字轉(zhuǎn)換為其唯一對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)輸出，其轉(zhuǎn)換輸出結(jié)果可作為操作指令直接控制整機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)操作。

由上可知，針對(duì)高精度A/D、D/A類(lèi)轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換結(jié)果的唯一性將會(huì)直接影響整機(jī)系統(tǒng)的操作正確性。

為保證轉(zhuǎn)換結(jié)果的唯一性，通常對(duì)高精度A/D、D/A類(lèi)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換線(xiàn)性度有較高要求。通常針高精度A/D、D/A類(lèi)轉(zhuǎn)換器，其核心轉(zhuǎn)換模塊均采用線(xiàn)性電容或線(xiàn)性電阻制作，目前主流工藝生產(chǎn)商所提供的線(xiàn)性電容或線(xiàn)性電阻的天然匹配精度大約在10位左右，加上管殼封裝應(yīng)力的影響，導(dǎo)致在無(wú)任何校準(zhǔn)措施時(shí)，目前主流的工藝廠(chǎng)商均很難滿(mǎn)足12位以上精度的A/D、D/A類(lèi)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度要求。

由于目前高精度A/D、D/A類(lèi)轉(zhuǎn)換器需匹配的核心單元均采用線(xiàn)性電容陣列或者線(xiàn)性電阻陣列設(shè)計(jì)，故本發(fā)明中，僅需針對(duì)線(xiàn)性電容陣列和線(xiàn)性電阻陣列進(jìn)行設(shè)計(jì)，無(wú)特殊說(shuō)明時(shí)，不論是電容陣列還是電阻陣列均簡(jiǎn)稱(chēng)為單元陣列。

通常工藝廠(chǎng)商在制造單元陣列時(shí)，若所有模塊均為相同模塊，每個(gè)模塊自身大小以及周邊環(huán)境均完全一致，所得單元陣列匹配性較高(天然匹配度可高于0.1％，匹配精度大約等效于10位)；但若單元陣列中存在大小不一致的模塊，則因單個(gè)模塊自身大小以及周邊環(huán)境均不一致，所得成品單元陣列匹配性較差(天然匹配精度可低于20％)。

綜上所述，為最大限度提高成品電路的匹配精度，在單元陣列設(shè)計(jì)時(shí)，所有內(nèi)部模塊均保持相同大小，此時(shí)可達(dá)到10位左右天然匹配精度。為進(jìn)一步提升轉(zhuǎn)換精度，需對(duì)單元陣列引入校準(zhǔn)措施，否則無(wú)法滿(mǎn)足12位及以上精度的A/D、D/A轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是，在內(nèi)部均為相同模塊的單位陣列的基礎(chǔ)上，針對(duì)不同的精度要求，合理選擇修調(diào)點(diǎn)，并合理設(shè)計(jì)修調(diào)方案，從而在工藝廠(chǎng)商僅能保證10位匹配精度的條件下，達(dá)到12位以上高精度A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度要求。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是，

高精度轉(zhuǎn)換器，包括由N個(gè)轉(zhuǎn)換單元構(gòu)成的主單元陣列，其特征在于，主單元陣列的高X位轉(zhuǎn)換單元中，每個(gè)轉(zhuǎn)換單元都與一個(gè)修調(diào)陣列配對(duì)連接，N-X≤10，N和X皆為自然數(shù)。

所述轉(zhuǎn)換單元為電容轉(zhuǎn)換單元，所述修調(diào)陣列包括R個(gè)并列設(shè)置的修調(diào)支路、一輸入線(xiàn)、一GND接入線(xiàn)和一輸出線(xiàn)，輸入線(xiàn)接最高位轉(zhuǎn)換權(quán)重單元的輸入端，輸出線(xiàn)接最高位轉(zhuǎn)換權(quán)重單元的輸出端；

每個(gè)修調(diào)支路包括一個(gè)二選一選擇器和一個(gè)電容，二選一選擇器的輸出端通過(guò)該支路中的電容連接到輸出線(xiàn)，二選一選擇器的兩個(gè)輸入端分別連接輸入線(xiàn)和GND接入線(xiàn)，二選一選擇器的控制端與一個(gè)控制模塊連接；

第R個(gè)修調(diào)支路的電容的電容值均為1/2^R-1倍單位電容值，R為非零正整數(shù)。

或者，所述轉(zhuǎn)換單元為電阻轉(zhuǎn)換單元，所述修調(diào)陣列包括T個(gè)并列設(shè)置的修調(diào)支路、一輸入線(xiàn)和一輸出線(xiàn)；輸入線(xiàn)和輸出線(xiàn)分別接所在位置的轉(zhuǎn)換電阻的兩端；

每個(gè)修調(diào)支路包括串聯(lián)設(shè)置于輸入線(xiàn)和輸出線(xiàn)之間的一個(gè)開(kāi)關(guān)和一個(gè)電阻；