本發(fā)明涉及集成電路，特別涉及了一種數(shù)模轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)：

1、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(digital?to?analog?converter,dac)為數(shù)字電路到模擬世界的接口，dac可將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，在音頻、視頻和通信領(lǐng)域中起到了至關(guān)重要的作用。dac的分辨率、精度是其的重要指標(biāo)參數(shù)，其中，由于r-2r梯形電阻架構(gòu)的dac具有單位電阻數(shù)量只與分辨率成正比關(guān)系的特性，受到了設(shè)計(jì)者的廣泛應(yīng)用，尤其是在高精度dac領(lǐng)域中。

2、相關(guān)技術(shù)中電壓模式的r-2r梯形電阻dac，其單位電阻的個(gè)數(shù)和單位電流源個(gè)數(shù)與分辨率成正比，即單位電阻面積越大，匹配性越高，從而dac的線性度越高，精度越高，但是在集成電路的設(shè)計(jì)中，數(shù)量多的高匹配性的單位電阻意味著更大的芯片面積，更高的成本，因此如何在有限的芯片面積上實(shí)現(xiàn)更高精度和更高線性度的dac成為了一種挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決相關(guān)技術(shù)中電壓模式的r-2r梯形電阻dac高精度和低成本不能同時(shí)滿足的問題，提供了一種數(shù)模轉(zhuǎn)換器，能夠在相同面積總和的單位電阻陣列上能實(shí)現(xiàn)更高分辨率的dac，或者在相同的分辨率dac的情況下，能夠用數(shù)量更少、面積更大以及匹配性更高的單位電阻，實(shí)現(xiàn)更高的線性度，同時(shí)滿足高精度和低成本的需求。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種數(shù)模轉(zhuǎn)換器，包括v-i轉(zhuǎn)換模塊和r-2r梯形陣列模塊，所述r-2r梯形陣列模塊的低位支路包括2m個(gè)串聯(lián)的小單位電阻，所述小單位電阻阻值為2r/2m；所述v-i轉(zhuǎn)換模塊的輸入端接入?yún)⒖茧妷?，所述v-i轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接有開關(guān)陣列模塊的第一輸入端，開關(guān)陣列模塊的第二輸入端連接有譯碼模塊的控制端，開關(guān)陣列模塊的輸出端連接所述低位支路的輸入端；所述v-i轉(zhuǎn)換模塊能夠輸出第一電流至開關(guān)陣列模塊，譯碼模塊能夠?qū)位二進(jìn)制碼字轉(zhuǎn)換為2m位選一的碼字，所述開關(guān)陣列模塊能夠根據(jù)轉(zhuǎn)換后的碼字控制開關(guān)陣列模塊中對(duì)應(yīng)開關(guān)的開閉；所述m為正整數(shù)。

4、本發(fā)明將傳統(tǒng)型的r-2r架構(gòu)中左側(cè)2r電阻拆分成電阻和不變的2m個(gè)小單位電阻，高位和中高位碼字的控制延續(xù)了傳統(tǒng)的r-2r架構(gòu)dac的方式，通過每路2r電阻的控制在參考電壓vref與地之間進(jìn)行切換來產(chǎn)生高位和中高位的二進(jìn)制權(quán)重的模擬電壓，v-i轉(zhuǎn)換模塊利用運(yùn)放鉗位產(chǎn)生一個(gè)精確的第一電流，低位碼字經(jīng)過一個(gè)譯碼模塊控制第一電流對(duì)開關(guān)陣列模塊中開關(guān)的關(guān)斷與閉合產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的低位的二進(jìn)制權(quán)重的模擬電壓，使得在同樣的電阻面積上能實(shí)現(xiàn)m位的分辨率的增加，解決了r-2r梯形電阻dac的電阻個(gè)數(shù)和電阻版圖面積隨分辨率提高而不斷增加從而精度受限的問題。

5、作為優(yōu)選，還包括第三運(yùn)算放大器，所述第三運(yùn)算放大器的正輸入端與r-2r梯形陣列模塊的輸出端連接，第三運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端與其自身輸出端連接；所述第三運(yùn)算放大器能夠增大數(shù)模轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)能力并減小數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出阻抗。

6、作為優(yōu)選，所述開關(guān)陣列模塊包括2m-1個(gè)開關(guān)，每個(gè)所述開關(guān)的第一輸入端連接v-i轉(zhuǎn)換模塊的輸出端，每個(gè)所述開關(guān)的第二輸入端連接所述譯碼模塊的控制端，每個(gè)所述開關(guān)的輸出端連接于對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相鄰所述小單位電阻之間。

7、作為優(yōu)選，所述v-i轉(zhuǎn)換模塊包括第一轉(zhuǎn)換模塊和第二轉(zhuǎn)換模塊，所述第一轉(zhuǎn)換模塊的第一端連接有第一運(yùn)算放大器的輸出端，第一轉(zhuǎn)換模塊的第二端連接所述第一運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端，第一轉(zhuǎn)換模塊的第三端連接所述第二運(yùn)算放大器的正輸入端；所述第二轉(zhuǎn)換模塊的第一端連接有第二運(yùn)算放大器的輸出端，第二轉(zhuǎn)換模塊的第二端連接所述第二運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端，第二轉(zhuǎn)換模塊的第三端為v-i轉(zhuǎn)換模塊中基準(zhǔn)模塊的輸出端；所述第一運(yùn)算放大器的正輸入端為所述基準(zhǔn)模塊的輸入端。

8、作為優(yōu)選，所述第一轉(zhuǎn)換模塊包括第一nmos晶體管，所述第二轉(zhuǎn)換模塊包括第二nmos晶體管，所述第一nmos晶體管的柵極作為所述第一轉(zhuǎn)換模塊的第一端，第一nmos晶體管的源極作為所述第一轉(zhuǎn)換模塊的第二端，第一nmos晶體管的漏極作為所述第一轉(zhuǎn)換模塊的第三端；所述第二nmos晶體管的柵極作為所述第二轉(zhuǎn)換模塊的第一端，第二nmos晶體管源極作為所述第二轉(zhuǎn)換模塊的第三端，第二nmos晶體管漏極作為所述第二轉(zhuǎn)換模塊的第二端。

9、作為優(yōu)選，所述基準(zhǔn)模塊還包括第一電阻，第二電阻，第三電阻和第四電阻；所述第一電阻的第一端連接電源，第一電阻的第二端連接第一nmos晶體管的漏極和第二運(yùn)算放大器的正輸入端；所述第二電阻的第一端和所述第三電阻的第一端連接，第二電阻的第二端接地；所述第三電阻的第二端連接第一nmos晶體管的源極和所述第一運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端；所述第四電阻的第一端與所述第二nmos晶體管的漏極和第二運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端連接，第四電阻的第二端連接所述電源。

10、作為優(yōu)選，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器共有n位二進(jìn)制碼，所述r-2r梯形陣列模塊還包括x位中高位支路與y位高位支路，每位所述中高位支路包括開關(guān)，阻值分別為2r和r的電阻；每位所述高位支路包括開關(guān)和阻值為2r的電阻；根據(jù)第m+1位至第m+x位的二進(jìn)制碼字控制對(duì)應(yīng)的所述中高位支路的開關(guān)接參考電壓或接地；根據(jù)第溫度碼字控制對(duì)應(yīng)的高位支路的開關(guān)接或接地，所述溫度碼字根據(jù)第m+x+1至第n位二進(jìn)制碼字得到；y等于2或3。

11、作為優(yōu)選，將所述中高位支路和高位支路中的開關(guān)均接地后，根據(jù)互易定理，將電流源位置與輸出端交換，交換后的輸出端電壓與原電路輸出端電壓相等，交換后的所述低位支路的電流:

12、i3＝1/2n-mi,

13、交換后的所述輸出端電壓：

14、vi＝(b0b*20+b1b*21+……+bm-1b*2m-1)*vref/2n

15、其中，b0b～bm-1b為所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的第1～m位二進(jìn)制碼字，vref為參考電壓。

16、作為優(yōu)選，所述譯碼模塊將數(shù)模轉(zhuǎn)換器的第1～m位二進(jìn)制碼字轉(zhuǎn)換為2的m次方選一的碼字，使開關(guān)陣列模塊中的第m個(gè)開關(guān)根據(jù)轉(zhuǎn)換后的碼字閉合，其余開關(guān)均斷開；若m等于0，則開關(guān)陣列模塊中的所有開關(guān)均斷開，m＝1，2，…，2m-1。

17、作為優(yōu)選，包括6位中高位支路與3位高位支路，第7-12位二進(jìn)制碼字控制所述中高位支路，根據(jù)第13-14位二進(jìn)制碼字得到的第1-3位溫度碼字控制所述高位支路；所述m＝6，譯碼模塊為6-64譯碼模塊，將第1-6位二進(jìn)制碼字轉(zhuǎn)換為64選1的碼字；低位支路包括64個(gè)串聯(lián)的小單位電阻，開關(guān)陣列模塊包括63個(gè)開關(guān)，每一個(gè)所述開關(guān)的第一輸入端連接v-i轉(zhuǎn)換模塊的輸出端，所述開關(guān)的第二輸入端連接譯碼模塊的控制端，所述開關(guān)的控制端連接于對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相鄰小單位電阻之間，小單位電阻阻值為2r電阻阻值的64分之一。

18、因此，本發(fā)明具有如下有益效果：采用分段式策略，將傳統(tǒng)的r-2r架構(gòu)左側(cè)的r-2r電阻拆分成小單位電阻和對(duì)應(yīng)的開關(guān)，右側(cè)的中高位支路和高位支路與傳統(tǒng)的模擬電壓生成方式一致，譯碼模塊利用v-i轉(zhuǎn)換模塊產(chǎn)生的電流控制低位支路連接的開關(guān)陣列模塊中開關(guān)的開閉產(chǎn)生相應(yīng)的模擬電壓，使得在同樣的電阻面積上能實(shí)現(xiàn)更高精度的分辨率，解決了r-2r梯形電阻dac的電阻個(gè)數(shù)和電阻版圖面積隨分辨率提高而不斷增加從而精度受限的問題。使得在相同面積總和的單位電阻陣列上能實(shí)現(xiàn)更高分辨率的dac，或者能在相同的分辨率dac的情況下，能夠用數(shù)量更少、面積更大以及匹配性更高的單位電阻，實(shí)現(xiàn)更高的線性度。