[发明专利]二进制加权电流产生电路及数模转换器

说明书

本发明提供一种二进制加权电流产生电路及数模转换器，包括：驱动电压产生模块，基于一预设电流产生驱动电压；电流划分模块，连接于所述驱动电压产生模块的输出端，通过串联电阻将所述驱动电压分压后驱动各电流输出晶体管，利用晶体管的电压‑电流指数关系将所述预设电流依次除以2，并输出若干个二进制加权电流；电流设定模块，连接所述电流划分模块，用于设定流过串联电阻的电流值。本发明的二进制加权电流产生电路及数模转换器适用于微安培级或纳安培级的小电流场合，精度高，性能好，且电路结构简单。

技术领域

本发明涉及电路设计领域，特别是涉及一种二进制加权电流产生电路及数模转换器。

背景技术

在传感器应用中，将输出端极小的电流直接转换为数字量的需求日益加剧，例如在具有极低满量程电流的电流控制模数转换器中。

许多模数（A/D）转换的架构中一个基本的模块是数模（D/A）转换器，数模转换器通常使用二进制加权单元阵列，包括电阻、电容或电流源。数字代码所代表的数字量通过每一位的电压或电流的加权转换得到对应的模拟电压或模拟电流，各位模拟电压或模拟电流的相加得到数字量对应的模拟量。权重为2的幂的数模转换器称为二进制加权数模转换器。而电流控制型数模转换器使用加权电流，并在输出端产生相应的模拟电流。

在偏置电流的数字调整中也需要二进制加权电流源，例如，用于补偿模拟模块的失调。

如图1所示，申请号为No. 3,982,172的美国专利通过具有相等控制电压的差分晶体管获得除以2的电流，该方法适用于10微安培范围内的电流。对于数百纳安或更小范围内的电流，非理想效应和工艺制造误差会使得8位以上的除法结果不准确。

如图2所示，现有技术中还通过R-2R梯形网络得到除以2的电流，每个节点右侧的电阻阻值均为R，两个相等阻值的电阻并联实现输入电流除以2，通过各开关的控制决定各二进制加权电流是否被选用。限制该方法性能的一个因素是输出节点的电压约束，该点电压必须等于节点A。

因此，如何提供一种产生二进制加权电流的方法，适用于小电流范围、精确度高、性能好，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

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二进制加权电流产生电路及数模转换器，用于解决现有技术中产生二进制加权电流的方法不适用于小电流范围，精确度低，性能差等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种二进制加权电流产生电路，所述二进制加权电流产生电路至少包括：

驱动电压产生模块，基于一预设电流产生驱动电压；

电流划分模块，连接于所述驱动电压产生模块的输出端，通过串联电阻将所述驱动电压分压后驱动各电流输出晶体管利用晶体管的电压-电流指数关系将所述预设电流依次除以2，并输出若干个二进制加权电流；

电流设定模块，连接所述电流划分模块，用于设定流过串联电阻的电流值。

可选地，所述驱动电压产生模块包括电流源及第一晶体管，所述第一晶体管连接为二极管形式，所述第一晶体管与所述电流源串联于电源电压与参考地之间。

更可选地，所述第一晶体管为NMOS、PMOS、NPN或PNP。

可选地，各二进制加权电流为微安培级或纳安培级。

可选地，所述电流划分模块包括k个分压电阻及k+1个电流输出晶体管；各分压电阻依次串联于所述驱动电压产生模块的输出端；各电流输出晶体管的控制端分别连接各分压电阻的一端，第一端连接预设电平，第二端输出对应的二进制加权电流；其中，各分压电阻的阻值相等，各电流输出晶体管的尺寸相同，k为自然数。