[发明专利]一种电阻环式数模转换器

说明书

本发明公开了一种电阻环式数模转换器，包括：包括主DAC和次级DAC，主DAC包括主电阻串，包括2^N+1个电阻R依次串联形成的电阻环；其中2^N个相邻电阻R的同一端分别连接有第一主串开关PU_i后与参考电压Vrefp连接，另外2^N个相邻电阻R的同一端分别连接有第二主串开关PD_i后与参考电压Vrefn连接；次级DAC包括次级电阻串，主电阻串的电阻R上设有2^M个抽头将该电阻R均匀分割成次级电阻串，每一抽头的一端均连接有次级串开关S_i后与输出电压端V_out连接；其中，N为主DAC位数，M为次级DAC位数，N+M为整个DAC位数。本发明中主串开关的导通电阻恒定，可消除输入代码的数值对于开关导通电阻的影响，从而提高输出电压Vout的准确性，进而降低微分非线性(DNL)误差，提高数模转换的效率。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种电阻环式数模转换器。

背景技术

随着数字电子技术的高速发展，数字化的产品在人们日常生活工作中被广泛应用，例如温度、压力、声音和图像等现实世界的模拟信号被常规地转换为能够在现代数字系统中容易处理的数字信号。而在许多应用中，例如扬声器、视频显示器、驱动电机、机械伺服、射频发射器和温度控制等，通常也需要将数字信号转换为模拟信号以使人们得以接收，而实现这一功能的集成电路为数模转换器(DAC，Digital to analog converter)，其通过将数字量转换为模拟量，即输入一组数字信号，并将数字信号转换为电压或电流的模拟信号。

现有技术中，分段式电阻串DAC是常用的数模转换器之一，其典型的电路结构如图1所示，其中，主DAC中包含4个相同的电阻R_P,次级DAC包含4个相同的电阻R_S，通过将主DAC和次级DAC分别接入树形开关网络，其中的电阻接点R_P或R_S可根据DAC的输入代码进行切换并输出至缓冲器，实现数字量到模拟量的转换。然而，现有的分段式电阻串DAC主要存在以下缺陷：

1)由于与输入代码相关的载流开关的电阻和并联路径的影响，现有的分段式电阻串DAC的微分非线性(DNL)性能较差。原因在于：由于所有MOSFET晶体管开关的基极电压V_b均连接于同一点位(如0V)，而所有ON开关的控制电压通常是供给电压(例如5V)，因此每一开关均有不同的临界电压V_th和源极电压V_s，从而使得每一开关均有不同的电阻，在不考虑主DAC开关的情形下，电流l_s会流经所有ON开关，从而导致主DAC的电阻R_P中经过的电流和l_p不一致，进而引起每个P序列开关上不同的压降，从而引发DAC输出的误差。

2)现有的分段式电阻串DAC通过引入电压缓冲器来改善微分非线性(DNL)性能，然而引入电压缓冲器将需要额外的功率和安装空间，且电压缓冲器可能存在偏移，则仍然可能存在输出误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种电阻环式数模转换器，用于解决现有技术中存在的至少一个问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种电阻环式数模转换器，包括：主DAC和次级DAC，所述主DAC包括主电阻串，所述主电阻串包括2^N+1个电阻R，且2^N+1个所述电阻R依次串联形成电阻环；