專利名稱：把數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種具有權(quán)利要求1之特征的轉(zhuǎn)換裝置，其作用是把a(bǔ)位的數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。
這種轉(zhuǎn)換裝置的例子示于

圖1A。
圖1A的轉(zhuǎn)換裝置可以將3位字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。
所述的分壓電阻串聯(lián)電路--具有7個(gè)串聯(lián)的電阻R，--兩端分別加以參考電壓REF-HI及參考電壓REF-LO，--具有分壓抽頭A0--A7。
通過選擇開關(guān)S0--S7與轉(zhuǎn)換裝置的輸出端OUT連接的線路L0--L7從分壓抽頭A0--A7發(fā)出。
選擇開關(guān)S0--S7由譯碼器DEC按照待轉(zhuǎn)換的數(shù)字值進(jìn)行控制。譯碼器DEC具有輸入端IN，待轉(zhuǎn)換的數(shù)字值從這個(gè)輸入端IN輸入譯碼器DEC。
例如譯碼器DEC的工作方式如下--當(dāng)待轉(zhuǎn)換的數(shù)字值為000時(shí)，選擇開關(guān)S0導(dǎo)通，其它選擇開關(guān)保持在截止?fàn)顟B(tài)，--當(dāng)待轉(zhuǎn)換的數(shù)字值為001時(shí)，選擇開關(guān)S1導(dǎo)通，其它選擇開關(guān)保持在截止?fàn)顟B(tài)，--當(dāng)待轉(zhuǎn)換的數(shù)字值為010時(shí)，選擇開關(guān)S2導(dǎo)通，其它選擇開關(guān)保持在截止?fàn)顟B(tài)，--當(dāng)待轉(zhuǎn)換的數(shù)字值為011時(shí)，選擇開關(guān)S3導(dǎo)通，其它選擇開關(guān)保持在截止?fàn)顟B(tài)，--當(dāng)待轉(zhuǎn)換的數(shù)字值為100時(shí)，選擇開關(guān)S4導(dǎo)通，其它選擇開關(guān)保持在截止?fàn)顟B(tài)，--當(dāng)待轉(zhuǎn)換的數(shù)字值為101時(shí)，選擇開關(guān)S5導(dǎo)通，其它選擇開關(guān)保持在截止?fàn)顟B(tài)，--當(dāng)待轉(zhuǎn)換的數(shù)字值為110時(shí)，選擇開關(guān)S6導(dǎo)通，其它選擇開關(guān)保持在截止?fàn)顟B(tài)，--當(dāng)待轉(zhuǎn)換的數(shù)字值為111時(shí)，選擇開關(guān)S7導(dǎo)通，其它選擇開關(guān)保持在截止?fàn)顟B(tài)。
這樣在轉(zhuǎn)換裝置的輸出端OUT輸出與數(shù)字值相應(yīng)的模擬電壓。
圖1B為代表圖1A所示轉(zhuǎn)換裝置以后采用的符號(hào)。
也可以把圖1A的轉(zhuǎn)換裝置構(gòu)成為可以把數(shù)字值轉(zhuǎn)換為可作為差分信號(hào)使用的兩個(gè)模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置。
圖2A顯示的即為此種轉(zhuǎn)換裝置圖2A的轉(zhuǎn)換裝置也和圖1A的轉(zhuǎn)換裝置一樣含有一連串的分壓器(分壓電阻串聯(lián)電路)，此分壓電阻串聯(lián)電路--具有7個(gè)串聯(lián)的電阻R，--兩端分別連接參考電壓REF-HI及參考電壓REF-LO，--具有分壓抽頭A0--A7。
通過選擇開關(guān)S0--S7與轉(zhuǎn)換裝置的第一個(gè)輸出端OUT1連接的線路L0--L7從分壓抽頭A0--A7發(fā)出。
此外，通過選擇開關(guān)S10--S17與轉(zhuǎn)換裝置的第二個(gè)輸出端OUT2連接的線路L10-L17也從分壓抽頭A0--A7發(fā)出。
選擇開關(guān)S0--S7；S10--S17由譯碼器DEC按照待轉(zhuǎn)換的數(shù)字值進(jìn)行控制。譯碼器DEC具有輸入端IN，待轉(zhuǎn)換的數(shù)字值從這個(gè)輸入端IN輸入譯碼器DEC。
更準(zhǔn)精確地說，每一次都會(huì)同時(shí)選擇開關(guān)導(dǎo)通S0--S7中的一個(gè)選擇開關(guān)及選擇開關(guān)S10-S17中的一個(gè)選擇開關(guān)，其它選擇開關(guān)則保持在截止?fàn)顟B(tài)，因此圖2A的轉(zhuǎn)換裝置會(huì)輸出兩個(gè)模擬電壓?？刂七x擇開關(guān)S0--S7；S10--S17，使之通過輸出端OUT2輸出的信號(hào)減去輸出端OUT1輸出的信號(hào)(或是通過輸出端OUT2輸出的信號(hào)減去輸出端OUT1輸出的信號(hào))構(gòu)成相當(dāng)于待轉(zhuǎn)換的數(shù)字值的模擬信號(hào)，從而消除干擾。
例如譯碼器DEC的工作方式為--當(dāng)待轉(zhuǎn)換的數(shù)字值為000時(shí)，選擇開關(guān)S0，S10導(dǎo)通，其它選擇開關(guān)保持在截止?fàn)顟B(tài)，
--當(dāng)待轉(zhuǎn)換的數(shù)字值為001時(shí)，選擇開關(guān)S2，S11導(dǎo)通，其它選擇開關(guān)保持在截止?fàn)顟B(tài)，--當(dāng)待轉(zhuǎn)換的數(shù)字值為010時(shí)，選擇開關(guān)S4，S12導(dǎo)通，其它選擇開關(guān)保持在截止?fàn)顟B(tài)，--當(dāng)待轉(zhuǎn)換的數(shù)字值為011時(shí)，選擇開關(guān)S6，S13導(dǎo)通，其它選擇開關(guān)保持在截止?fàn)顟B(tài)，--當(dāng)待轉(zhuǎn)換的數(shù)字值為100時(shí)，選擇開關(guān)S7，S13導(dǎo)通，其它選擇開關(guān)保持在截止?fàn)顟B(tài)，--當(dāng)待轉(zhuǎn)換的數(shù)字值為101時(shí)，選擇開關(guān)S7，S12導(dǎo)通，其它選擇開關(guān)保持在截止?fàn)顟B(tài)，--當(dāng)待轉(zhuǎn)換的數(shù)字值為110時(shí)，選擇開關(guān)S7，S11導(dǎo)通，其它選擇開關(guān)保持在截止?fàn)顟B(tài)，--當(dāng)待轉(zhuǎn)換的數(shù)字值為111時(shí)，選擇開關(guān)S7，S10導(dǎo)通，其它選擇開關(guān)保持在截止?fàn)顟B(tài)。
圖2B為代表圖2A之轉(zhuǎn)換裝置以后采用的符號(hào)。
總體上如果圖1A或圖2A的轉(zhuǎn)換裝置是集成電路的一個(gè)元件，分壓電阻串聯(lián)電路是一長(zhǎng)段電阻排，也就是沒有分立的電阻元件。電阻排及分壓抽頭構(gòu)成和設(shè)置得使電阻排在相鄰的兩個(gè)分壓抽頭之間的各電阻值都等于圖1A及圖2A所示轉(zhuǎn)換裝置的一個(gè)電阻R的電阻值。
圖3顯示一種具有上述分壓電阻串聯(lián)電路的轉(zhuǎn)換裝置。圖3的轉(zhuǎn)換裝置相當(dāng)于圖2A的轉(zhuǎn)換裝置。在圖3及圖2A中，相同的標(biāo)號(hào)代表相同或相當(dāng)?shù)脑?。圖3及圖2A的轉(zhuǎn)換裝置的唯一區(qū)別在于，圖3的轉(zhuǎn)換裝置沒有分立的電阻R，而是代之以電阻排RB。電阻排RB在相鄰的兩個(gè)分壓抽頭之間的各電阻值等于圖1A及圖2A所示轉(zhuǎn)換裝置的電阻R的電阻值。
去掉圖3中的線路(L10--L17)、選擇開關(guān)S10--S17、以及第二個(gè)輸出端OUT2，就可得到相應(yīng)于圖1A的轉(zhuǎn)換裝置。
在此有必要說明的是，電阻排RB是由含有集成電路的半導(dǎo)體芯片的聚合物層構(gòu)成。從分壓抽頭A0--A7發(fā)出的線路L0--L7；L10--L17的第一個(gè)部分也由聚合物層構(gòu)成，第二個(gè)部分則由設(shè)置在聚合物層上的金屬層構(gòu)成。負(fù)責(zé)連接聚合物層及金屬層的過渡部分，也就是由聚合物層通至金屬層的層間連導(dǎo)通孔設(shè)置在遠(yuǎn)離分壓抽頭A0--A7的位置，以避免層間通孔對(duì)通過電阻排RB的電流造成任何影響。另外還要指出的一點(diǎn)是，由于通過線路L0--L7；L10--L17的電流會(huì)影響數(shù)字/模擬的轉(zhuǎn)換，因此不能有任何電流，或是只能有極少量的電流，流過線路L0--L7；L10--L17。這個(gè)規(guī)則亦適用于其它所有利用分壓電阻串聯(lián)電路來進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換裝置。
雖然用電阻排實(shí)現(xiàn)分壓電阻串聯(lián)電路較簡(jiǎn)便，但是在某些情況下，要將一個(gè)含有這種分壓電阻串聯(lián)電路的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器安裝到集成電路內(nèi)卻較為困難。特別是在要利用數(shù)/模轉(zhuǎn)換器將很多位的數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的情況下，要將含有這種分壓電阻串聯(lián)電路的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器整合到集成電路內(nèi)尤其困難。在此情況下，必須沿著電阻排設(shè)置許多分壓抽頭，這樣就會(huì)使電阻排變得很長(zhǎng)。因此數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的形狀會(huì)變得又細(xì)又長(zhǎng)，這是一種很不利的形狀，由于集成電路用的芯片面積需盡可能的小，因此很難或甚至無(wú)法將這種又細(xì)又長(zhǎng)的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器安置在承載集成電路的半導(dǎo)體芯片上。
解決這個(gè)問題的一個(gè)可能的方式是將電阻排折疊成回形。
圖4顯示一種具有折疊成回形的電阻排的轉(zhuǎn)換裝置。
圖4的轉(zhuǎn)換裝置實(shí)際上幾乎完全相當(dāng)于圖3的轉(zhuǎn)換裝置，唯一的區(qū)別僅在于電阻排RB的走行。
圖4中的電阻排具有垂直走行部分RBV--RBV4及水平走行部分RBH1--RBH3。
從圖4可看出，利用折疊成回形的電阻排RB可以按所希望的方式改變含有電阻排RB的轉(zhuǎn)換裝置的長(zhǎng)寬比，從而使所述轉(zhuǎn)換裝置能夠以更間單、更有效的方式被安置在半導(dǎo)體芯片上。
不過折疊成回形的電阻排RB還是有缺點(diǎn)的。
所述缺點(diǎn)之一是，回形的電阻排RB在彎曲處，也就是從垂直部分RBV到水平部分RBH過渡處的電阻值不同于直線部分的電阻值。由于實(shí)際上這個(gè)電阻值的變化很大，因此不可避免地，在由電阻排的水平部分RBH相互連接的分壓抽頭之間的電阻值會(huì)不同于在由電阻排的垂直段RBV相互連接的分壓抽頭之間的電阻值。
折疊成回形的電阻排RB的另外一個(gè)缺點(diǎn)是，由于必須將選擇開關(guān)S0--S7；S10--S17設(shè)置在電阻排RB的垂直部分RBV之間，因此電阻排RB的垂直部分RBV彼此必須相隔一個(gè)較大的間距，導(dǎo)致電阻排RB的水平部分RBV的長(zhǎng)度必須較大。結(jié)果，由電阻排的水平部分RBH相互連接的分壓抽頭通過電阻排上的一段相當(dāng)長(zhǎng)的距離相互連接在一起，而這也將導(dǎo)致由電阻排的垂直部分RBV相互連接的分壓抽頭也是通過電阻排上相同的一段相當(dāng)長(zhǎng)的距離相互連接在一起。另外一種情況是，假設(shè)分壓抽頭不均勻地分布在電阻排上，這將造成待轉(zhuǎn)換的數(shù)字值以非線性的方式轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。從以上的說明可知，由于折疊成回形的電阻排上的分壓抽頭彼此相距較遠(yuǎn)，因此含有折疊成回形的電阻排的轉(zhuǎn)換裝置在半導(dǎo)體芯片上所需的面積反而會(huì)大于含有直線走行電阻排的轉(zhuǎn)換裝置。
上述問題可以通過把電阻排RB的水平部分RBH引入含有此轉(zhuǎn)換裝置之半導(dǎo)體芯片的一個(gè)金屬層內(nèi)解決。
這樣做雖然可以解決上面提出的問題，但同時(shí)也會(huì)帶來另外一個(gè)缺點(diǎn)，那就是需要在電阻排上設(shè)置接觸點(diǎn)，說的更確切一些就是需要在電阻排上設(shè)置連接聚合物層及金屬層的層間通孔。由于這些接觸點(diǎn)具有發(fā)散性很強(qiáng)的電阻，因此可能改變電阻排上相鄰分壓抽頭之間走行的電阻，所以也不能保證待轉(zhuǎn)換的數(shù)字值一定會(huì)以線性方式被轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。
本發(fā)明的目的通過有權(quán)利要求1之特征的數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置達(dá)到。
本發(fā)明的轉(zhuǎn)換裝置的特征是它具有2b個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，其中--b是一個(gè)大于0的整數(shù)，--每一個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的作用都是把a(bǔ)-b位字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，--被輸入第i個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(i＝1--2b)進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換的數(shù)字值相當(dāng)于要通過轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換的數(shù)字值之和的a-b個(gè)最高位及一個(gè)數(shù)值xi，所述數(shù)值xI選擇得滿足條件Σi=12bxi=Σi=12b(i-1),]]>和xi＝(i-1)+n2b上式中，n為任一整數(shù)，且轉(zhuǎn)換裝置的輸出信號(hào)為數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)的平均值。
通過用數(shù)/模轉(zhuǎn)換器對(duì)只含有a-b位字值進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換，使其分壓電阻串聯(lián)電路及/或構(gòu)成分壓電阻串聯(lián)電路的電阻排所必須具有的分壓抽頭會(huì)遠(yuǎn)少于用來將含有a位的數(shù)字值進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的分壓電阻串聯(lián)電路及/或構(gòu)成分壓電阻串聯(lián)電路的電阻排所必須具有的分壓抽頭。也就是說，前者的分壓電阻串聯(lián)電路及/或構(gòu)成分壓電阻串聯(lián)電路的電阻排也可以因此大幅度縮短。因此這種轉(zhuǎn)換裝置無(wú)需將分壓電阻串聯(lián)電路及/或構(gòu)成分壓電阻串聯(lián)電路的電阻排制作成折疊的回形即可用簡(jiǎn)單、有效的方式安置在半導(dǎo)體芯片上。此外，還可以通過改變多個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器及/或其它組成元件的布置方式按希望地進(jìn)一步改變轉(zhuǎn)換裝置的形狀。從以上的說明可知，利用本發(fā)明的方式即可在不需折疊成回形的分壓電阻串聯(lián)電路及/或構(gòu)成分壓電阻串聯(lián)電路的電阻排、而且也沒有折疊成回形的分壓電阻串聯(lián)電路及/或構(gòu)成分壓電阻串聯(lián)電路的電阻排所造成的問題及缺點(diǎn)的情況下，制造出一種構(gòu)造簡(jiǎn)單、而且能夠有效地安置把數(shù)字值轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的裝置，這種轉(zhuǎn)換裝置能夠保證完全線性地把數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。
以下參照附圖借助于實(shí)施例詳細(xì)地說明本發(fā)明圖1一種常規(guī)的把數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置，圖2另外一種常規(guī)的把數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置，圖3另外一種常規(guī)的把數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置，圖4一種把數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置，此種轉(zhuǎn)換裝置沒有圖3之轉(zhuǎn)換裝置的缺點(diǎn)，圖5本發(fā)明的把數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置的第一實(shí)施方式。
圖6一種用于控制圖5的轉(zhuǎn)換裝置所含數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的控制裝置。
圖7另外一種用于控制圖5的轉(zhuǎn)換裝置所含數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的控制裝置。
圖8本發(fā)明的把數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置的第二實(shí)施方式。
以下說明的把數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置具有多個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，但是被每個(gè)所述數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的數(shù)字值含有的位都比所述轉(zhuǎn)換裝置要轉(zhuǎn)換的數(shù)字值含有的位少。
確切地說，要把a(bǔ)位字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置具有2b個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，每個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器都是用來將a-b位字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，而且b是大于0的整數(shù)。
將相同或相異的數(shù)字值輸入這些數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，其中，用要通過轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換的數(shù)字值來決定應(yīng)將那一個(gè)數(shù)字值輸入那一個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。確切地說就是被輸入第i個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(i＝1--2b)進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換的數(shù)字值相當(dāng)于要通過轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換的數(shù)字值之和的a-b個(gè)最高位及一個(gè)數(shù)值xi，所述的數(shù)值xI選擇得滿足條件Σi=12bxi=Σi=12b(i=1),]]>和xi＝(i-1)+n2b上式中，n為任一整數(shù)。
在以下說明的例子中，xi等于i-1。但這里并沒有限制，可以使用滿足上式的其它數(shù)值作為xi。
用數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)的平均值作為轉(zhuǎn)換裝置的輸出信號(hào)。
圖5顯示這種轉(zhuǎn)換裝置的構(gòu)造方式。
圖5所示的轉(zhuǎn)換裝置設(shè)計(jì)為a＝6及b＝2的情況。在此已經(jīng)指出，圖5所示的轉(zhuǎn)換裝置也可以為為其它任意數(shù)字a及b設(shè)計(jì)。為此所作的變更，從以下對(duì)圖5所示轉(zhuǎn)換裝置的構(gòu)造及功能的說明可以理解，因此不需要詳細(xì)說明。同樣地，圖6--8的轉(zhuǎn)換裝置也是如此。
圖5的轉(zhuǎn)換裝置設(shè)計(jì)用來將含有6位的數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，且具有4個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)換器DAC1--DAC4。這4個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)換器DAC1--DAC4都是用來將含有4位的數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，且分別構(gòu)成如圖1A所示的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，只是其分壓電阻串聯(lián)電路由電阻排構(gòu)成，和圖3的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器一樣。數(shù)字轉(zhuǎn)換器DAC1--DAC4的模擬輸出信號(hào)VDAC1--VDAC4通過電阻RDSon輸送至轉(zhuǎn)換裝置的輸出端OUT，由此，從輸出端OUT輸出一個(gè)相當(dāng)于數(shù)字轉(zhuǎn)換器DAC1--DAC4的輸出電壓VDAC1--VDAC4的平均值的輸出電壓VOUT。確切地說有VOUT＝0.25*(VDAC1+VDAC2+VDAC3+VDAC4)在此要指出的是，也可以通過其它技術(shù)方式得到作為轉(zhuǎn)換裝置的輸出信號(hào)的平均值。
圖5的轉(zhuǎn)換裝置此外還含有一個(gè)控制裝置(CTRL)，其作用是將待轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的數(shù)字值輸入數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。
如前面已經(jīng)說明過的，圖5的轉(zhuǎn)換裝置是用來將含有6位的數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。含有6位的數(shù)字值是通過輸入端IN輸入到控制裝置(CTRL)作為輸入信號(hào)。
所述控制裝置CTRL--將含有6位的數(shù)字值的最高的4位傳送至數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC1，--將一個(gè)數(shù)字值傳送至數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC2，此數(shù)字值相當(dāng)于6位的數(shù)字值加1之后的最高的4位，--將一個(gè)數(shù)字值傳送至數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC3)，此數(shù)字值相當(dāng)于6位的數(shù)字值加2之后的最高的4位，--將一個(gè)數(shù)字值傳送至數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC4)，此數(shù)字值相當(dāng)于6位的數(shù)字值加3之后的最高的4位，數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC1--DAC2)將來自控制裝置(CTRL)的數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并從這些模擬信號(hào)中求得一平均值，作為前面已經(jīng)提過的圖5的轉(zhuǎn)換裝置的輸出信號(hào)。
圖6示出可以按照上述方式控制數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC1--DAC2的控制裝置的實(shí)施例。
圖6的控制裝置具有一個(gè)用來輸入數(shù)值D(a，0)的輸入端，以及4個(gè)用來輸出數(shù)值D1(a，2)、D2(a，2)、D3(a，2)、D4(a，2)的輸出端。在圖6的實(shí)施方式中，被輸入控制裝置的數(shù)值D(a，0)就是被圖5的轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的含有6位的數(shù)字值，而控制裝置輸出的數(shù)值D1(a，2)、D2(a，2)、D3(a，2)、D4(a，2)就是被輸入數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC1--DAC2、然后再由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC1--DAC2將其轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的4位的數(shù)字值。以上提及的數(shù)值的名稱都帶有一個(gè)括號(hào)，括號(hào)內(nèi)的數(shù)字是關(guān)于該數(shù)值的說明括號(hào)內(nèi)的第一個(gè)數(shù)字說明該數(shù)值含有的位，括號(hào)內(nèi)的第二個(gè)數(shù)字說明最低的位，也就是被取消和/或忽略的位。
控制裝置具有3個(gè)串聯(lián)的加法器ADD1、ADD2、ADD3，每一個(gè)加法器把輸入的數(shù)值加上1。輸入控制裝置的數(shù)值D(a，0)被輸入第一個(gè)加法器(ADD1)。第一個(gè)加法器ADD1將這個(gè)數(shù)值加上1，然后將結(jié)果輸入第二個(gè)加法器(ADD2)。第二個(gè)加法器ADD2把輸入的數(shù)值再加上1，然后將結(jié)果輸入第三個(gè)加法器ADD3。第三個(gè)加法器ADD3把輸入的數(shù)值再加上1，然后將結(jié)果輸出。從控制裝置輸出的數(shù)值D1(a，2)就是被輸入控制裝置的數(shù)值D(a，0)的a-2個(gè)，也就是4個(gè)，最高的位。數(shù)值D2(a，2)就是從第一個(gè)加法器ADD1輸出的數(shù)值的a-2個(gè)，也就是4個(gè)，最高的位。數(shù)值D3(a，2)就是從第二個(gè)加法器(ADD2)輸出的數(shù)值的a-2個(gè)，也就是4個(gè)，最高的位。數(shù)值D4(a，2)就是從第三個(gè)加法器ADD3輸出的數(shù)值的a-2個(gè)，也就是4個(gè)，最高的位。
通過控制裝置準(zhǔn)確地按照?qǐng)D5說明的方式控制數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC1--DAC4。
如果加法器在將含有6位的數(shù)字值加上1的時(shí)候出現(xiàn)超過最大值111111的情況，也就是出現(xiàn)溢出的情況，此時(shí)數(shù)/模轉(zhuǎn)器就會(huì)收到一個(gè)溢出信號(hào)。例如當(dāng)含有6位的數(shù)字值等于111110時(shí)，則原來應(yīng)該收到這個(gè)數(shù)字值111110加上1之后的結(jié)果的4個(gè)最高的位的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器就會(huì)收到一個(gè)溢出信號(hào)。數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸入到溢出信號(hào)會(huì)使相關(guān)的數(shù)/模轉(zhuǎn)器發(fā)出模擬信號(hào)，這個(gè)模擬信號(hào)會(huì)在電阻排上的一個(gè)附加分壓抽頭(以下稱之為溢出分壓抽頭)檢出。這個(gè)溢出分壓抽頭位于被分配給數(shù)字值1111的分壓抽頭及參考電壓REF-HI的參考電壓端之間，因此數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC1--DAC4除了原有的分壓抽頭(A0--A15)之外，還有另外一個(gè)分壓抽頭(A16)，而這個(gè)分壓抽頭(A16)系作為溢出分壓抽頭之用。和其它的分壓抽頭一樣，分壓抽頭(A16)也是通過一個(gè)所屬的線路及一個(gè)所屬的選擇開關(guān)與數(shù)/模轉(zhuǎn)換器連接。當(dāng)一個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器收到一個(gè)溢出信號(hào)，就會(huì)將屬于溢出分壓抽頭的選擇開關(guān)導(dǎo)通，并使所有屬于其它分壓抽頭的選擇開關(guān)保持在截止?fàn)顟B(tài)。
圖7顯示的是另外一種如上所述地控制數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC1--DAC2的控制裝置。
和圖6的控制裝置一樣，圖7的控制裝置也具有一個(gè)用來輸入數(shù)值D(a，0)的輸入端，以及4個(gè)用來輸出數(shù)值D1(a，2)、D2(a，2)、D3(a，2)、D4(a，2)的輸出端。在圖7的實(shí)施方式中，被輸入控制裝置的數(shù)值D(a，0)就是被圖5的轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的含有6位的數(shù)字值，而控制裝置(CTRL)輸出的數(shù)值D1(a，2)、D2(a，2)、D3(a，2)、D4(a，2)就是被輸入數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC1--DAC2)、然后再由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC1--DAC2把其轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的4位字值。以上提及的數(shù)值的名稱都帶有一個(gè)括號(hào)，括號(hào)內(nèi)的數(shù)字是關(guān)于該數(shù)值的說明括號(hào)內(nèi)的第一個(gè)數(shù)字說明該數(shù)據(jù)含有的位，括號(hào)內(nèi)的第二個(gè)數(shù)字說明最低的位，也就是被忽略不計(jì)的位。
控制裝置具有1個(gè)加法器ADD11，其作用是將所收到的數(shù)值加上1。輸入控制裝置的數(shù)值D(a，0)的4個(gè)最高的位會(huì)被輸入加法器ADD11。
控制裝置此外還具有3個(gè)多路復(fù)用器(MUX1--MIX3)。向每一個(gè)多路復(fù)用器--作為輸入信號(hào)，輸入控制裝置的數(shù)值D(a，0)的4個(gè)最高的位及加法器(ADD11)的輸出信號(hào)，--作為控制信號(hào)輸入控制裝置的數(shù)值D(a，0)的2個(gè)最低的位。
多路復(fù)用器(MUX1--MIX3)配置如下--如果控制信號(hào)的數(shù)值為11，多路復(fù)用器(MUX1)會(huì)讓加法器(ADD11)的輸出信號(hào)通過，其它的情況下讓輸入控制裝置的數(shù)值D(a，0)的4個(gè)最高的位通過，--如果控制信號(hào)的數(shù)值為10或11，多路復(fù)用器(MUX2)會(huì)讓加法器(ADD11)的輸出信號(hào)通過，其它的情況下讓輸入控制裝置的數(shù)值D(a，0)的4個(gè)最高的位通過，
--如果控制信號(hào)的數(shù)值為01、10、或11，多路復(fù)用器(MUX3)會(huì)讓加法器(ADD11)的輸出信號(hào)通過，其它的情況下讓輸入控制裝置的數(shù)值D(a，0)的4個(gè)最高的位通過。
輸入控制裝置的數(shù)值D(a，0)的4個(gè)最高的位通過控制裝置輸出數(shù)值D1(a，2)的輸出端輸出。通過多路復(fù)用器MUX1的數(shù)值通過控制裝置輸出數(shù)值D2(a，2)的輸出端輸出。通過多路復(fù)用器(MUX2的數(shù)值通過控制裝置輸出數(shù)值D3(a，2)的輸出端輸出。通過多路復(fù)用器MUX3的數(shù)值通過控制裝置輸出數(shù)值D4(a，2)的輸出端輸出。
從而，圖7的控制裝置輸出的數(shù)據(jù)與圖6的控制裝置輸出的數(shù)據(jù)完全相同。
由于圖7的控制裝置僅含有一個(gè)加法器，而且多路復(fù)用器的構(gòu)造比加法器尺寸小，也較易于實(shí)現(xiàn)，因此與圖6的控制裝置相比，圖7的控制裝置不但構(gòu)造較簡(jiǎn)單，尺寸也較小。
如果在圖7的控制裝置的加法器發(fā)生溢出的情況，則原本應(yīng)輸入加法器ADD11的輸出信號(hào)的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器會(huì)收到一個(gè)溢出信號(hào)。這個(gè)溢出信號(hào)在相關(guān)的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器就會(huì)產(chǎn)生和圖6的控制裝置發(fā)出的溢出信號(hào)相同的作用。
從數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC1--DAC4的輸出端流出的電流及/或流入數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC1--DAC4的輸出端的電流因?yàn)橄惹耙呀?jīng)提過的電阻RDSon而受到限制。不可避免地此處會(huì)有若干電流流動(dòng)，這是因?yàn)閺臄?shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC1--DAC4的輸出端輸出、并在控制裝置的輸出端OUT匯集的模擬信號(hào)可能具有不同的電壓，其原因是它們?cè)诒晦D(zhuǎn)換為模擬信號(hào)之前可能具有不同的數(shù)字值。如果這種電流太大，就會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)果造成影響，這是因?yàn)檫@些電流會(huì)通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的導(dǎo)通的選擇開關(guān)流入及/或流出電阻排，因而可能再度使針對(duì)通過選擇開關(guān)與數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的輸出端連接的分壓抽頭調(diào)整的電壓發(fā)生改變。如果數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的導(dǎo)通的選擇開關(guān)的電阻大到能夠?qū)⒀a(bǔ)償電流的限制在很小的范圍內(nèi)，則可將電阻RDSon去除掉。
圖5的轉(zhuǎn)換裝置的輸出端OUT輸出的模擬信號(hào)具有與具有相應(yīng)地較高分辨率的單一數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出的模擬輸出信號(hào)完全相同的電壓。也就是說，通過2b個(gè)分辨率為a-b位的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器可以獲得與通過一個(gè)分辨率為a位的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器相同的結(jié)果。
雖然圖5的轉(zhuǎn)換裝置具有較多位，確切地說2b位的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，但是整個(gè)轉(zhuǎn)換裝置的尺寸并不會(huì)大于分辨率為a位的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。這是因?yàn)榉直媛蕿閍-b位的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器所需的電阻排的長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于分辨率為a位的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器所需的電阻排的長(zhǎng)度。確切地說就是，分辨率為a-b位的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器所需的電阻排的長(zhǎng)度只有分辨率為a位的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器所需的電阻排的長(zhǎng)度的2b分之一，這是因?yàn)榉直媛蕿閍-b位的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器所需的分壓抽頭的數(shù)量只有分辨率為a位的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器所需的分壓抽頭的數(shù)量的2b分之一。
由于分辨率為a-b位的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的電阻排的長(zhǎng)度很短，因此通常沒有必要將電阻排折疊成回形，這樣就可以避免出現(xiàn)先前說明過的折疊成回形的電阻排可以造成的問題和缺點(diǎn)。也就是說，整條電阻排都具有均勻的電阻值。
由于本發(fā)明提出的轉(zhuǎn)換裝置具有多個(gè)可以彼此獨(dú)立地安排的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，因此可以把本發(fā)明的轉(zhuǎn)換裝置構(gòu)成得具有易于布置在半導(dǎo)體芯片上的形式，讓半導(dǎo)體芯片具有所希望的形狀，不浪費(fèi)芯片的面積，也就是說充分的利用芯片的面積。
也可以利用發(fā)出差分輸出信號(hào)的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，例如圖2A或圖3的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，構(gòu)成圖5所示的轉(zhuǎn)換裝置。這樣的的轉(zhuǎn)換裝置例示于圖8。
圖8的控制裝置具有8個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC1--DAC8。由于每一個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC1--DAC8都把c位的數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，因此這種轉(zhuǎn)換裝置可以將含有c+3位數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。
附圖標(biāo)記清單Ax 分壓抽頭ADDx加法器DACx數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DEC 譯碼器IN 輸入端Lx 線路MUXx多路復(fù)用器OUT 輸出端OUT1輸出端
OUT2 輸出端R電阻RB 電阻排RDSon電阻RHVx 電阻排的水平段RBVx 電阻排的垂直段REF-HI 參考電壓REF-LO 參考電壓Sx 選擇開關(guān)VDACx數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)VOUT輸出電壓
權(quán)利要求
1.把a(bǔ)位的數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于這種轉(zhuǎn)換裝置具有2b個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，其中--b是大于0的整數(shù)，--每個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器都設(shè)計(jì)用于把含有a-b位的數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，--被輸入i＝1--2b的第i個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換的數(shù)字值相當(dāng)于要通過轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換的數(shù)字值之和的a-b個(gè)最高位及數(shù)值xi，所述數(shù)值xI選擇得滿足條件Σi=12bxi=Σi=12b(i-1),]]>和xi＝(i-1)+n2b上式，n為任一整數(shù)，且轉(zhuǎn)換裝置的輸出信號(hào)為數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)的平均值。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換裝置，其特征為xi等于i-1。
3.如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)換裝置，其特征為設(shè)有控制裝置，用于確定要通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的數(shù)字值，其中所述控制裝置--具有2b-1個(gè)串聯(lián)的加法器，要通過轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換的數(shù)字值被輸入第一個(gè)加法器，其它的加法器輸入前一個(gè)加法器發(fā)出的輸出信號(hào)，而且每一個(gè)加法器都把輸入的數(shù)值加上1，--將要通過轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換的數(shù)字值的a-b個(gè)最高的位輸入第一個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換，并將加法器的輸出信號(hào)的a-b個(gè)最高的位輸入其它數(shù)/模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換。
4.如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)換裝置，其特征為設(shè)有控制裝置，用于確定要通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的數(shù)字值，其中所述控制裝置--具有加法器，所述加法器把要通過轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換的數(shù)字值的a-b個(gè)最高的位加上1，--具有2b-1個(gè)多路復(fù)用器，多路復(fù)用器是由要通過轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換的數(shù)字值的b個(gè)最低的位所控制，并由要通過轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換的數(shù)字值的b個(gè)最低的位決定要讓加法器的輸出信號(hào)通過，或是讓要通過轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換的數(shù)字值的a-b個(gè)最高的位通過，--將要通過轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換的數(shù)字值的a-b個(gè)最高的位輸入第一個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換，并將多路復(fù)用器的輸出信號(hào)輸入其它數(shù)/模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換。
全文摘要
本發(fā)明提出一種將含有a位的數(shù)字值轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置。這種轉(zhuǎn)換裝置具有文檔編號(hào)H03M1/76GK1450723SQ03110348
公開日2003年10月22日 申請(qǐng)日期2003年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月9日
發(fā)明者M·巴奇胡伯, R·－R·施萊德滋 申請(qǐng)人:因芬尼昂技術(shù)股份公司