[发明专利]电压控制电路及数模转换器

说明书

本公开涉及集成电路技术领域，提供了一种电压控制电路及数模转换器，其利用耦合到该数模转换器串输出节点的电阻网络，提供分节点电压，该电阻网络包括串接于该串输出节点的第一电阻与多个第二电阻，和连接在各连接节点或串输出节点上的第三电阻；以及通过开关网络，选择该开关网络中与每个开关元件连接的第三电阻或第一电阻接入参考电压与接地电压的其中之一，其中，第一电阻与第二电阻的阻值成正比，且第三电阻与第一电阻的阻值成正比。该电路结构简单，只存在三种阻值的电阻，且后两者的阻值为前者阻值的倍数，易于达到电阻网络的阻值匹配，从而能够获得更高的精度，实现分节点电压与参考电压的指数关系。

技术领域

本公开涉及集成电路技术领域，具体涉及一种电压控制电路及数模转换器。

背景技术

将二进制数字量形式的离散信号转换成以标准量(或参考量)为基准的模拟量的转换器，简称DAC或D/A转换器。最常见的数模转换器是将并行二进制的数字量转换为直流电压或直流电流，它常用作过程控制计算机系统的输出通道，与执行器相连，实现对生产过程的自动控制。数模转换器电路还用在利用反馈技术的模数转换器设计中。

DAC是一种将数字信号转换为电流、电压或电荷等形式的模拟信号的设备，从而使得它们能够被外界识别。一般来说，DAC电路可采用串配置或梯配置。采用串配置的DAC电路往往是空间高效及功率高效的，但其更容易受到由工艺失配引起的失真。相比之下，采用梯配置的DAC电路往往对工艺失配较不敏感，但其带来增加的布局面积及功耗的花费。

先前已尝试将串配置与梯配置组合。这些组合通常涉及由梯电路跟随的电压驱动的串电路。因为串电路由恒定电压源驱动，所以串电路需要额外输出缓冲器以使积分非线性(INL)误差及差分非线性(DNL)误差最小化。额外输出缓冲器增加整个DAC电路的功耗及布局大小。在实施多个转换通道的DAC系统中，包含额外输出缓冲器的花费可能非常高。

而在一些特殊的DAC应用中，需要实现输出电压与采样电压(即参考信号)呈现指数函数关系，具体的，参考图1，在现有的数模转换器中的电压控制电路包括有：电阻网络，该电阻网络包括依次串联在参考信号的输入节点与地之间的多个电阻：R(0)、R(1)、R(2)、…R(n)，以及连接在任意连接节点与输出节点之间的开关：b(0)、b(1)、b(2)、…b(n)，其中，该输入节点用以接入参考信号Vsense，输出节点用以提供节点输出电压Vout，如Vout＝Vsense*(1-1/k)ⁿ，

其中，当仅开关b(n)闭合时，Vout＝Vsense；

当仅开关b(n-1)闭合时，Vout＝(1-1/k)*Vsense；

当仅开关b(n-2)闭合时，Vout＝(1-1/k)²*Vsense；

以此类推，当仅开关b(1)闭合时，Vout＝(1-1/k)^(n-1)*Vsense；

当仅开关b(0)闭合时，Vout＝(1-1/k)ⁿ*Vsense。

设R(0)～R(n)总的电阻阻值为Rtotal，为了得到上述分压关系，我们计算：(Rtotal-R(n))/Rtotal＝1-1/k，得到R(n)＝1/k*Rtotal，

而(Rtotal-R(n)-R(n-1))/Rtotal＝(1-1/k)²，得到R(n-1)＝1/k-(1/k)²，

以此类推，可以计算出各个电阻的设计值。