[發(fā)明專利]一種使用低分辨率DAC合成高分辨率DAC的裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810921703.6
• 申請日: 2018-08-14
• 公開（公告）號: CN108768401A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設計）人: 楊朋
• 申請（專利權(quán)）人: 楊朋
• 主分類號: H03M1/66
• 分類號: H03M1/66
• 代理公司: 西安新動力知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 61245
• 代理人: 劉強

本發(fā)明公開了一種使用低分辨率DAC合成高分辨率DAC的裝置及方法，包括低分辨率數(shù)模轉(zhuǎn)換器組、R?2R電阻網(wǎng)絡和電流電壓轉(zhuǎn)換電路；低分辨率數(shù)模轉(zhuǎn)換器組的每個低分辨率DAC的輸入連接至數(shù)據(jù)總線；低分辨率數(shù)模轉(zhuǎn)換器組的輸出連接至R?2R電阻網(wǎng)絡的輸入，R?2R電阻網(wǎng)絡為低分辨率數(shù)模轉(zhuǎn)換器組提供相應的權(quán)值；R?2R電阻網(wǎng)絡2的輸出連接至電流電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入。本發(fā)明能夠?qū)⒛壳笆袌錾洗嬖诘娜我夥直媛蔇AC的分辨率進行提高，且具有分辨率高、線性度優(yōu)、易于構(gòu)造、無需頻繁校準的優(yōu)點。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于電子電路技術(shù)領域，涉及一種合成高分辨率DAC方法，尤其是一種使用低分辨率DAC合成高分辨率DAC的裝置及方法。

背景技術(shù)

目前，市場上存在的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)的分辨率有8、10、11、12、14、16位或其他低位數(shù)，對于一些有較高要求的應用場合，有時需要高于16位分辨率的DAC，例如精密儀器、校準儀表、醫(yī)療產(chǎn)品、音樂播放器等領域。

高分辨率數(shù)模轉(zhuǎn)換器一般用于提供可控精密電壓，查閱文獻可知，目前20位DAC的實現(xiàn)方案多采用由兩個16位DAC組成32位，但是為了保證所有條件下的回環(huán)捕獲和穩(wěn)定的1ppm漂移誤差，選取32位中最好的20位，經(jīng)過運放輸出模擬電壓信號，反饋回路采用24位ADC采集電壓信號，進行補償，修正誤差，該方法具有反饋回路補償，比較復雜，且需要頻繁的校準。還有一些20位甚至23位以上(0.1ppm/℃)的DAC由手動開關(guān)式開爾文-華萊分壓器來提供，但其體積龐大、價格昂貴、速度極為緩慢，局限于標準實驗室應用。基于以上描述，設計開發(fā)一種易于構(gòu)造，且無需頻繁校準的高分辨率實用型DAC具有非常高的應用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種使用低分辨率DAC合成高分辨率DAC的裝置及方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

本發(fā)明首先提出一種使用低分辨率DAC合成高分辨率DAC的裝置：包括低分辨率數(shù)模轉(zhuǎn)換器組、R-2R電阻網(wǎng)絡和電流電壓轉(zhuǎn)換電路；所述低分辨率數(shù)模轉(zhuǎn)換器組由多個低分辨率DAC并聯(lián)組成；所述低分辨率數(shù)模轉(zhuǎn)換器組的每個低分辨率DAC的輸入連接至數(shù)據(jù)總線；所述低分辨率數(shù)模轉(zhuǎn)換器組的輸出連接至R-2R電阻網(wǎng)絡的輸入，R-2R電阻網(wǎng)絡為低分辨率數(shù)模轉(zhuǎn)換器組提供相應的權(quán)值；R-2R電阻網(wǎng)絡2的輸出連接至電流電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入，電流電壓轉(zhuǎn)換電路對R-2R電阻網(wǎng)絡的輸出電流進行求和并轉(zhuǎn)換為電壓信號。

進一步，上述低分辨率數(shù)模轉(zhuǎn)換器組1由n個相同的低分辨率DAC并聯(lián)組成：分別為DAC1、DAC2、DAC3、…、DACn，其中n為自然數(shù)。

進一步，上述n個相同的低分辨率DAC為8位、10位、11位、12位、14位或者16位DAC。

本發(fā)明還提出一種基于上述裝置的使用低分辨率DAC合成高分辨率DAC的方法：將低位數(shù)數(shù)字量輸入至數(shù)據(jù)總線，由數(shù)據(jù)總線分別輸入至組成低分辨率數(shù)模轉(zhuǎn)換器組1的n個DAC的輸入端；由R-2R電阻網(wǎng)絡2為低分辨率數(shù)模轉(zhuǎn)換器組1的n個DAC提供相應的權(quán)值，其中DAC1、DAC2、DAC3、…、DACn分別對應的權(quán)值為2⁰/2ⁿ、2¹/2ⁿ、2²/2ⁿ、…、2^(n-1)/2ⁿ；然后電流電壓轉(zhuǎn)換電路3對R-2R電阻網(wǎng)絡2的輸出電流進行求和并轉(zhuǎn)換為電壓信號；所述低分辨率數(shù)模轉(zhuǎn)換器組1的n個DAC輸出經(jīng)過R-2R電阻網(wǎng)絡2以及電流電壓轉(zhuǎn)換電路3后的輸出V_out為：