[發明專利]三段電阻型數模轉換器電路

在審

• 申請號: 202210244752.7
• 申請日: 2022-03-14
• 公開（公告）號: CN114337675A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 李昱兵;趙鵬飛
• 申請（專利權）人: 四川奧庫科技有限公司
• 主分類號: H03M1/68
• 分類號: H03M1/68;H03M1/80
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所(有限合伙) 51213
• 代理人: 羅偉

本發明公開了一種三段電阻型數模轉換器電路，包括高段電阻串及其對應的高段H比特的高段編碼器，中段電阻串及其對應中段M比特的中段編碼器，低段的電阻串及其對應低段L比特的低段編碼器；所述高段電阻串正輸入端INHP接正參考電壓VREFP，負輸入端INHN接負參考電壓VREFN；中段電阻串正輸入端INMP和負輸入端INMN分別連接到高段電阻串的正輸出端OUTHP和負輸出端OUTHN，中段電阻串和高段電阻串的其中一個電阻并聯；低段電阻串正輸入端INLP和負輸入端INLN分別連接到中段電阻串的正輸出端OUTMP和負輸出端OUTMN，低段電阻串與中段電阻串之間為串聯關系；本發明具有精度高，功耗低的優點。

技術領域

本發明涉及集成電路技術領域，特別是一種三段電阻型數模轉換器電路。

背景技術

工業控制系統中對數模轉換器的精度需求越來越高，對數模轉換器的功耗要求也越來越高。傳統的數模轉換器的分辨率每增加1比特，其核心部分的面積需要增加4倍，面積的增加導致走線復雜，走線的寄生電容大，這樣會限制高精度數模轉換器的速度；并且由于工藝的匹配精度有一定的極限性能，單純增加器件面積提升匹配精度無法實現更高精度的數模轉換器電路。針對上述直接通過增加器件面積來提升器件的匹配精度，存在著提高數模轉換器性能存在的不足，需要一種新的技術方案。

如圖1所示，圖1為美國專利號：US5969657提出的兩段電阻串并聯實現的轉換器電路。高段為H比特的電阻串，電阻個數為個，開關個數為個；低段為L比特的電阻串，電阻個數為個，開關個數為個;當高段的碼值的最低1比特從0跳變成1時，低段的開關控制信號是編碼邏輯輸出的反相信號，當高段的碼值的最低1比特從1跳變成0時，低段的開關控制信號是編碼邏輯輸出的同相信號；低段電阻和高段電阻的阻值均為；該結構的轉換器輸出電壓和碼值的關系可以表示為：

上式可化簡為：

其中為高段的碼值，為低段的碼值，為正參考電壓，為負參考電壓，為碼值，上述計算過程未考慮開關寄生電阻的影響，高段寄生電阻對結果有一定的影響，并且該結構難以實現高精度的轉換器，如實現一個高段7比特、低段7比特的14比特精度的轉換器，總電阻個數為255個，總開關個數為257個，電阻和開關個數很多，實現的難度較大。

如圖2所示，圖2為美國專利號：US6414616提出的兩段電阻串聯，其中高段電阻分成上下兩個部分，低段電阻串的正負輸入端分別接兩個高段電阻串的輸出；高段電阻個數為個，開關個數為個；低段電阻個數個，開關個數為個；高段電阻值為低段電阻值的倍；該結構由于是電阻的串聯，總電阻值比較大，功耗較低；但是該結構難以實現高精度的數模轉換器，如實現一個高段7比特，低段7比特總14比特的數模轉換器，其開關總數為384個，電阻總個數為381個，電阻和開關的個數均很多，無法實現高精度的數模轉換。該方案的另一種結構如附圖3所示，開關在電阻的右側，兩種方案的開關序號有所不同。

發明內容

為解決現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種三段電阻型數模轉換器電路，本發明具有精度高，功耗低的優點。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種三段電阻型數模轉換器電路，包括高段電阻串及其對應的高段H比特的高段編碼器，中段電阻串及其對應中段M比特的中段編碼器，低段的電阻串及其對應低段L比特的低段編碼器；所述高段電阻串正輸入端INHP接正參考電壓VREFP，負輸入端INHN接負參考電壓VREFN；中段電阻串正輸入端INMP和負輸入端INMN分別連接到高段電阻串的正輸出端OUTHP和負輸出端OUTHN，中段電阻串和高段電阻串的其中一個電阻并聯；低段電阻串正輸入端INLP和負輸入端INLN分別連接到中段電阻串的正輸出端OUTMP和負輸出端OUTMN，低段電阻串與中段電阻串之間為串聯關系。