[发明专利]基于偏移和共模补偿的电阻阶梯形数字模拟转换器

说明书

技术领域

本发明涉及数模转换领域，特别是涉及一种基于偏移和共模补偿的电阻阶梯形数字模拟转换器。

背景技术

电阻阶梯形数字模拟转换电路（ResistorLadderDAC）一直以来是最简单的数字模拟转换电路之一，其结构简单，功耗和噪声极低，是数字模拟转换电路的主要结构。

例如，在申请号为200910140169.6公开了一种数字模拟转换器及其方法。该数字模拟转换器具有多个相接成串的晶体管-电阻器单元，每一晶体管-电阻器单元各有以一对互补的控制信息来控制其开启/关闭的一对晶体管。由于每一晶体管-电阻器单元的两个晶体管对称排列，故可依照所接收的数字代码精确地决定其等效电阻值，进而输出与等效电阻相应的输出电压。

又例如，型号为“AD7568,Octal12-bit DAC,datasheet,Analog Devices Inc”的数字模拟转换电路是一种典型的电阻阶梯形数字模拟转换电路，其精度由于受制造工艺的影响（电阻匹配大约0.5%）限制在12bit。

上述各数字模拟转换电路虽然结构简单，然而，由于在半导体制造工艺的器件匹配的问题导致精度较低，而高精度的电阻阶梯数字模拟转换电路，一般需要昂贵的激光校准设备来校准片上器件的误差，或在电路中设计冗余的器件来校准误差。

例如，在专利号为6400300B1的美国专利文献中描述了一种采用用辅助电阻串来校准主电阻串的电路，由此来补偿由于芯片中电阻不匹配引起的DAC精度的下降。这种实现方法中，电路复杂，并需要额外的功耗。

此外，由于电阻阶梯形数字模拟转换电路精度易受半导体制造工艺的影响，故在现在主流的片上系统芯片设计中，该类数字模拟转换电路都不被采用，而采用对于工艺不敏感的其他类型的转换电路，如增量积累转换器（Sigma-deltaDAC），因此迫切需要对现有电阻阶梯形数字模拟转换电路进行改进，以提供一种低成本高精度的电阻阶梯形数字模拟转换电路。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于偏移和共模补偿的电阻阶梯形数字模拟转换器，以减小信号下对于器件不匹配引起的转换误差，提高交流小信号下的信噪比。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于偏移和共模补偿的电阻阶梯形数字模拟转换器，其至少包括：

包含电阻及受控开关构成的阶梯形电路；

包含第一运算放大器且用于输出数模转换结果的运算单元，所述第一运算放大器一输入端连接所述阶梯形电路、另一输入端接入第一参考电压；

偏移电路，用于将待转换的数字信号添加偏移量；

连接所述偏移电路的控制电路，用于基于所述偏移电路的输出来控制各受控开关的开闭；

共模放大电路，用于基于所述偏移量及第一参考电压来输出第二参考电压至各受控开关的一端。

优选地，待转换的数字信号包括交流小信号。

优选地，所述共模放大电路包括第二运算放大器；更为优选地，第二运算放大器的一输入端连接第一参考电压、另一输入端连接两串联电阻的公共连接点、输出端连接两串联电阻中的一者的另一端，两串联电阻中的另一者的另一端接地。

优选地，第二参考电压VREFP=VCOM*(1+R2/R1)，所述偏移量Doff=(R1-R2)/(2*(R1+R2))*(2^N-1)，其中，VCOM为第一参考电压，R1、R2为两串联电阻各自的阻值，N为待转换的数字信号的位数。

如上所述，本发明的基于偏移和共模补偿的电阻阶梯形数字模拟转换器，具有以下有益效果：采用数字偏移和模拟共模补偿的方法，将对器件不匹配最敏感的转换区间从原来的小信号区间转移到其他部分，由此，在不丧失信噪比的前提下，将器件不匹配的影响降到最低。

附图说明

图1显示为本发明的基于偏移和共模补偿的电阻阶梯形数字模拟转换器示意图。

图2显示为本发明的基于偏移和共模补偿的电阻阶梯形数字模拟转换器信号转换示意图。

元件标号说明

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。