[發明專利]一種高線性度串聯電阻網絡

有效

• 申請號: 201910638081.0
• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN110336564B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 高煒祺;蘇晨;萬輝
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十四研究所
• 主分類號: H03M1/78
• 分類號: H03M1/78;H03M1/06
• 代理公司: 重慶樂泰知識產權代理事務所(普通合伙) 50221
• 代理人: 劉佳

本發明公開了一種高線性度串聯電阻網絡，由至少兩個單元串聯電阻網絡串聯而成，單元串聯電阻網絡包括主串聯電阻網絡、低阻串聯電阻網絡和高阻串聯電阻網絡，低阻串聯電阻網絡和高阻串聯電阻網絡均與主串聯電阻網絡并聯，主串聯電阻網絡由2ⁿ個主串聯電阻串聯而成，低阻串聯電阻網絡由2^n?2個低阻電阻串聯而成，所述高阻串聯電阻網絡由2^n?4個高阻電阻模塊串聯而成，其中，n為大于等于4的自然數。本發明通過將整個串聯電阻網絡進行分段，利用電阻分段微調進行斜率精確補償，以抵消主串聯電阻在加工中的偏差以及由于襯底壓差導致的電阻變化，提高了串聯電阻網絡結構DAC在全輸出范圍的線性度并最大降低溫漂，滿足目前高精度電壓輸出型DAC對于線性度的要求。

技術領域

本發明屬于數模轉換器單片集成電路設計技術領域，特別是一種高線性度串聯電阻網絡。

背景技術

在數模轉換器單片集成電路設計中，電流舵、R-2R(單位電阻-2倍單位電阻)電阻網絡、高線性度串聯電阻網絡是目前常用的電壓型DAC(數字模擬轉換器)中的關鍵結構。其中，電流舵技術存在功耗和溫漂大，不利于精密控制的缺點。R-2R電阻網絡技術存在線性度隨溫度變化大，無法保證單調性的缺點。串聯電阻網絡雖然具有結構簡單、容易加工、低功耗等優勢。然而，由于半導體工藝的特點，無論是擴散電阻還是多晶電阻，均存在著一定的電壓系數，同時伴隨著工藝加工的偏差，常規的電阻網絡設計無法達到較高轉換精度要求，在12位以上DAC中均要求工藝提供低電壓系數的線性電阻和激光修調加工手段，限制了串聯電阻網絡在高精度DAC中的應用。

發明內容

基于半導體工藝加工的電阻性能與高精度DAC要求之間的矛盾，本發明實施例提供一種高線性度串聯電阻網絡，以至少解決現有DAC設計中串聯電阻網絡線性度差、需要特種電阻加工工藝的技術問題。

本發明實施例提供一種高線性度串聯電阻網絡，由至少兩個單元串聯電阻網絡串聯而成，所述單元串聯電阻網絡包括主串聯電阻網絡、低阻串聯電阻網絡和高阻串聯電阻網絡，所述低阻串聯電阻網絡和高阻串聯電阻網絡均與主串聯電阻網絡并聯，所述主串聯電阻網絡由2ⁿ個主串聯電阻串聯而成，所述低阻串聯電阻網絡由2^n-2個低阻電阻串聯而成，所述高阻串聯電阻網絡由2^n-4個高阻電阻模塊串聯而成，其中，n為大于等于4的自然數。

進一步，所述高阻電阻模塊由固定電阻R_CC、電壓系數補償電阻R_CVn和若干個修調電阻R_CΔ串聯而成；其中，

所述固定電阻R_CC用于減小高阻串聯電阻網絡的并聯效果；

所述電壓系數補償電阻R_CVn用于補償主串聯電阻的電壓系數，并根據每個高阻電阻模塊的工作電壓與襯底電壓之差確定其阻值，以保證低阻串聯電阻網絡中低阻電阻的阻值之和恒定；

所述修調電阻R_CΔ通過可修調鋁線或低阻開關短路，并通過實測進行阻值調整。

進一步，所述低阻電阻的阻值R_B＝R_in/128，所述高阻電阻模塊的阻值R_C＝(50～200)×R_in/128，其中R_in表示輸入阻抗。

進一步，所述n等于4。

本發明實施例提供的一種高線性度串聯電阻網絡，為數模轉換提供高線性度加權電壓，其通過將整個串聯電阻網絡進行分段，具體分成了至少兩個單元串聯電阻網絡，利用電阻分段微調進行斜率精確補償，以抵消主串聯電阻在加工中的偏差以及由于襯底壓差導致的電阻變化。該高線性度串聯電阻網絡有利于提高串聯電阻網絡結構DAC在全輸出范圍的線性度并最大降低溫漂，滿足目前高精度電壓輸出型DAC對于線性度的要求，降低高線性度串聯電阻網絡對半導體工藝的要求。