电流校正数字模拟转换器

摘要

本发明是有关于一种电流校正数字模拟转换器，其包含一信号发送组、一数字模拟转换电路、一电流补偿电路及一电压输出端，该信号发送组具有多个控制信号端，该数字模拟转换电路具有一第一反相器组、一第一晶体管组及一电阻，该第一反相器组电性连接该信号发送组，该第一晶体管组电性连接该第一反相器组，该电阻电性连接该第一晶体管组，该电流补偿电路具有一及闸组、一第二反相器组及一第二晶体管组，该及闸组电性连接该信号发送组的该些控制信号端，该第二反相器组电性连接该及闸组，该第二晶体管组电性连接该第二反相器组，该第一晶体管、该第二晶体管及该电阻电性连接该电压输出端。

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字模拟转换器，特别是涉及一种电流校正数字模拟 转换器。

背景技术

数字模拟转换器为将一组或多组数字信号转换为模拟信号的转换装 置，数字模拟转换器的模拟输出信号极易受到外在环境、工艺飘移及电路 设计的影响而产生信号偏移的现象，如此将大幅影响模拟输出信号的线性 度，因此如美国专利第7242338B2号所揭露的差动式数字模拟转换器用以 改善此一现象，请参阅图4，该差动式数字模拟转换器20具有一第一信号 输入缓冲器21、一第二信号输入缓冲器22、多个位元开关23、至少一温度 计码开关24、多个R-2R电阻结构25、一第一输出端26及一第二输出端27， 其中该些位元开关23及该温度计码开关24电性连接该第一信号输入缓冲 器21及该第二信号输入缓冲器22，各该R-2R电阻结构25电性连接各该位 元开关23及该温度计码开关24，该第一输出端26及该第二输出端27电性 连接该些R-2R电阻结构25，该差动式数字模拟转换器20藉由该些位元开 关23以决定该第一信号输入缓冲器21及该第二信号输入缓冲器22是否分 别输入一第一参考信号及一第二参考信号以补偿该第一输出端26及该第二 输出端27的端电压，惟，该些R-2R电阻结构25很容易受到工艺飘移的影 响而使得电阻值在R至2R之间变动，各该R-2R电阻结构25之间的不匹配 情形将大幅降低该差动数字模拟转换器20的线性度。

由此可见，上述现有的数字模拟转换器在结构与使用上，显然仍存在 有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关 厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发 展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业 者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型的数字模拟转换器，实属当前 重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种电流校正数字模拟转换器，藉由该 电流补偿电路对该数字模拟转换电路进行电流补偿动作，并采用该第一控 制信号端、该第二控制信号端、该第三控制信号端、该第四控制信号端及 该第五控制信号端作为该电流补偿电路的电流补偿输入端，藉由该些控制 信号端与该电流补偿电路的该及闸组的电性连接设计，可有效提升该数字 模拟转换电路的电流线性度，并使得该数字模拟转换器达成高精准度的功 效。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据 本发明提出的一种电流校正数字模拟转换器，其包含：一信号发送组，其 具有一第一控制信号端、一第二控制信号端、一第三控制信号端、一第四 控制信号端及一第五控制信号端；一数字模拟转换电路，其具有一第一反 相器组、一第一晶体管组及一电阻，该第一反相器组电性连接该信号发送 组，该第一晶体管组电性连接该第一反相器组，该电阻电性连接该第一晶 体管组；一电流补偿电路，其具有一及闸组、一第二反相器组及一第二晶 体管组，该及闸组电性连接该信号发送组的该第一控制信号端、该第二控 制信号端、该第三控制信号端、该第四控制信号端及该第五控制信号端， 该第二反相器组是电性连接该及闸组，该第二晶体管组是电性连接该第二 反相器组；以及一电压输出端，该第一晶体管组、该电阻及该第二晶体管 组电性连接该电压输出端。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的电流校正数字模拟转换器，其中所述的电流补偿电路的该及闸 组具有一第一及闸、一第二及闸、一第三及闸、一第四及闸、一第五及闸、 一第六及闸、一第七及闸、一第八及闸、一第九及闸及一第十及闸，其中 该第一及闸电性连接该第一控制信号端及该第二控制信号端，该第二及闸 电性连接该第一控制信号端及该第三控制信号端，该第三及闸电性连接该 第四控制信号端，该第四及闸电性连接该第四控制信号端及第五控制信号 端，该第五及闸电性连接该第三控制信号端及该第五控制信号端，该第六 及闸电性连接该第三控制信号端及该第四控制信号端，该第一及闸具有一 输出端，该输出端电性连接该第三及闸、第七及闸、第八及闸、第九及闸 及第十及闸。

前述的电流校正数字模拟转换器，其中所述的电流补偿电路的该第二 反相器组具有一第一反相器、一第二反相器、一第三反相器、一第四反相 器、一第五反相器、一第六反相器及一第七反相器，该第一反相器电性连 接该第一及闸，该第二反相器电性连接该第二及闸，该第三反相器电性连 接该第三及闸，该第四反相器电性连接该第七及闸，该第五反相器电性连 接该第八及闸，该第六反相器电性连接该第九及闸，该第七反相器电性连 接该第十及闸。

前述的电流校正数字模拟转换器，其中所述的电流补偿电路的该第二 晶体管组具有一第一晶体管、一第二晶体管、一第三晶体管、一第四晶体 管、一第五晶体管、一第六晶体管、一第七晶体管、一第八晶体管、一第 九晶体管、一第十晶体管、一第十一晶体管、一第十二晶体管、一第十三 晶体管及一第十四晶体管，该第一反相器电性连接该第一晶体管，该第二 反相器电性连接该第二晶体管，该第三反相器电性连接该第三晶体管，该 第四反相器电性连接该第四晶体管，该第五反相器电性连接该第五晶体管， 该第六反相器电性连接该第六晶体管，该第七反相器电性连接该第七晶体 管，该第八晶体管电性连接该第一晶体管，该第九晶体管电性连接该第二 晶体管，该第十晶体管电性连接该第三晶体管，该第十一晶体管电性连接 该第四晶体管，该第十二晶体管电性连接该第五晶体管，该第十三晶体管 电性连接该第六晶体管，该第十四晶体管电性连接该第七晶体管。

前述的电流校正数字模拟转换器，其中所述的数字模拟转换电路的该 第一晶体管组具有一第一晶体管、一第二晶体管、一第三晶体管、一第四 晶体管、一第五晶体管、一第六晶体管、一第七晶体管、一第八晶体管、 一第九晶体管及一第十晶体管，该第一晶体管电性连接该第九晶体管，该 第二晶体管电性连接该第十晶体管，该第三晶体管、第四晶体管、第五晶 体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第九晶体管及第十晶体管 电性连接该电阻及该电压输出端。

前述的电流校正数字模拟转换器，其另具有一偏压输入端，该偏压输入 端电性连接该第一晶体管组及该第二晶体管组。

前述的电流校正数字模拟转换器，其中所述的信号发送组另具有一第 六控制信号端、一第七控制信号端及一第八控制信号端，该反相器组电性 连接该第六控制信号端、第七控制信号端及第八控制信号端。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。

借由上述技术方案，本发明电流校正数字模拟转换器至少具有下列优 点及有益效果：本发明藉由该电流补偿电路对该数字模拟转换电路进行电 流补偿动作，并采用该第一控制信号端、该第二控制信号端、该第三控制 信号端、该第四控制信号端及该第五控制信号端作为该电流补偿电路的电 流补偿输入端，藉由该些控制信号端与该电流补偿电路的该及闸组的电性 连接设计，可有效提升该数字模拟转换电路的电流线性度，并使得该数字 模拟转换器达成高精准度的功效。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的 技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和 其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附 图，详细说明如下。

附图说明

图1是依据本发明的较佳实施例，一种电流校正数字模拟转换器的电 路方块图。

图2是依据本发明的较佳实施例，该电流校正数字模拟转换器的数字 模拟转换电路的电路图。

图3是依据本发明的较佳实施例，该电流校正数字模拟转换器的电流 补偿电路的电路图。

图4是现有习知的数字模拟转换器的电路图。

10：电流校正数字模拟转换器

11：信号发送组

111：第一控制信号端        112：第二控制信号端

113：第三控制信号端        114：第四控制信号端

115：第五控制信号端        116：第六控制信号端

117：第七控制信号端        118：第八控制信号端

12：数字模拟转换电路

121：第一反相器组

1211：第一反相器           1212：第二反相器

1213：第三反相器           1214：第四反相器

1215：第五反相器           1216：第六反相器

1217：第七反相器           1218：第八反相器

122：第一晶体管组

122a：第一晶体管           122b：第二晶体管

122c：第三晶体管           122d：第四晶体管

122e：第五晶体管           122f：第六晶体管

122g：第七晶体管           122h：第八晶体管

122i：第九晶体管           122j：第十晶体管

122k：第十一晶体管         122l：第十二晶体管

122m：第十三晶体管         122n：第十四晶体管

122o：第十五晶体管         122p：第十六晶体管

122q：第十七晶体管         122r：第十八晶体管

123：电阻

13：电流补偿电路

131：及闸组

1311：第一及闸             1311a：输出端

1312：第二及闸             1313：第三及闸

1314：第四及闸             1315：第五及闸

1316：第六及闸             1317：第七及闸

1318：第八及闸            1319：第九及闸

131a：第十及闸

132：第二反相器组

1321：第一反相器          1322第二反相器

1323：第三反相器          1324第四反相器

1325：第五反相器          1326：第六反相器

1327：第七反相器

133：第二晶体管组

133a：第一晶体管          133b：第二晶体管

133c：第三晶体管          133d：第四晶体管

133e：第五晶体管          133f：第六晶体管

133g：第七晶体管          133h：第八晶体管

133i：第九晶体管          133j：第十晶体管

133k：第十一晶体管        133l：第十二晶体管

133m：第十三晶体管        133n：第十四晶体管

14：电压输出端

15：偏压输入端

20：差动式数字模拟转换器

21：第一信号输入缓冲器

22：第二信号输入缓冲器

23：位元开关              24温度计码开关

25：R-2R电阻结构          26：第一输出端

27：第二输出端

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功 效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的电流校正数字模拟转 换器其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1、图2及图3所示，其是本发明的一较佳实施例，一种电流 校正数字模拟转换器10包含一信号发送组11、一数字模拟转换电路12、 一电流补偿电路13及一电压输出端14，该信号发送组11具有一第一控制 信号端111、一第二控制信号端112、一第三控制信号端113、一第四控制 信号端114及一第五控制信号端115，该数字模拟转换电路12具有一第一 反相器组121、一第一晶体管组122及一电阻123，该第一反相器组121电 性连接该信号发送组11，该第一晶体管组122电性连接该第一反相器组 121，该电阻123电性连接该第一晶体管组122，该电流补偿电路13具有一 及闸组131、一第二反相器组132及一第二晶体管组133，该及闸组131电 性连接该第一控制信号端111、该第二控制信号端112、该第三控制信号端 113、该第四控制信号端114及该第五控制信号端115，该第二反相器组132 电性连接该及闸组131，该第二晶体管组133电性连接该第二反相器组132， 该第一晶体管组122、该第二晶体管组133及该电阻123电性连接该电压输 出端14，在本实施例中，该第一晶体管组122及该第二晶体管组133由多 个金氧半场效晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect  transistor，MOSFET)所构成。

请再参阅图2，在本实施例中，该信号发送组11另具有一第六控制信 号端116、一第七控制信号端117、及一第八控制信号端118，该第一反相 器组121是电性连接该第六控制信号端116、该第七控制信号端117及该第 八控制信号端118，各该发送端可提供一数字控制信号，该第一反相器组 121具有一电性连接该第一控制信号端111的第一反相器1211、一电性连 接该第二控制信号端112的第二反相器1212、一电性连接该第三控制信号 端113的第三反相器1213、一电性连接该第四控制信号端114的第四反相 器1214、一电性连接该第五控制信号端115的第五反相器1215、一电性连 接该第六控制信号端116的第六反相器1216、一电性连接该第七控制信号 端117的第七反相器1217及一电性连接该第八控制信号端118的第八反相 器1218，请再参阅图2，该数字模拟转换电路12的该第一晶体管组122具 有一第一晶体管122a、一第二晶体管122b、一第三晶体管122c、一第四晶 体管122d、一第五晶体管122e、一第六晶体管122f、一第七晶体管122g、 一第八晶体管122h、一第九晶体管122i及一第十晶体管122j，各该反相 器电性连接各该晶体管，较佳地，该第一晶体管122a电性连接该第九晶体 管122i，该第二晶体管122b电性连接该第十晶体管122j，该第三晶体管 122c、第四晶体管122d、第五晶体管122e、第六晶体管122f、第七晶体管 122g、第八晶体管122h、第九晶体管122i及第十晶体管晶体管122j电性 连接该电阻123及该电压输出端14，在本实施例中，该第九晶体管122i及 该第十晶体管122j用以增加输出阻抗，以减轻该第一控制信号端111及该 第二控制信号端112在信号切换时所造成的电流变动，降低杂讯干扰，此 外，该第九晶体管122i的漏极端为最高有效位元(Most Significant Bit， MSB)端，该第八晶体管122h的漏极端为最低有效位元(Least Significant  Bit，LSB)端，请再参阅图2，该第一晶体管组122另具有一电性连接该第 一晶体管122a的第十一晶体管122k、一电性连接该第二晶体管122b的第 十二晶体管122l、一电性连接该第三晶体管122c的第十三晶体管122m、 一电性连接该第四晶体管122d的第十四晶体管122n、一电性连接该第五晶 体管122e的第十五晶体管122o、一电性连接该第六晶体管122f的第十六 晶体管122p、一电性连接该第七晶体管122g的第十七晶体管122q及一电 性连接该第八晶体管122h的第十八晶体管122r，在本实施例中，该电流校 正数字模拟转换器10另具有一偏压输入端15，该偏压输入端15电性连接 该第一晶体管组122及该第二晶体管组133，该偏压输入端15用以产生多 个电流源，该些电流源的大小从最低有效位元端至最高有效位元端是以2 的幂次方增加，另外，该些晶体管可视为一开关，该些开关用以决定该些 电流源的流通与否。

请再参阅图3，由于该第六控制信号端116、该第七控制信号端117及 该第八控制信号端118在控制信号时间间隔内的信号偏移并不明显，因此 本实施例选择该第一控制信号端111、该第二控制信号端112、该第三控制 信号端113、该第四控制信号端114及该第五控制信号端115作为该电流补 偿电路13的电流补偿输入端，在本实施例中，该电流补偿电路13的该及 闸组131具有一第一及闸1311、一第二及闸1312、一第三及闸1313、一第 四及闸1314、一第五及闸1315、一第六及闸1316、一第七及闸1317、一 第八及闸1318、一第九及闸1319及一第十及闸131a，其中该第一及闸1311 电性连接该第一控制信号端111及该第二控制信号端112，该第二及闸1312 电性连接该第一控制信号端111及该第三控制信号端113，该第三及闸1313 电性连接该第四控制信号端114，该第四及闸1314电性连接该第四控制信 号端114及第五控制信号端115，该第五及闸1315电性连接该第三控制信 号端113及该第五控制信号端115，该第六及闸1316电性连接该第三控制 信号端113及该第四控制信号端114，该第一及闸1311具有一输出端1311a， 该输出端1311a电性连接该第三及闸1313、第七及闸1317、第八及闸1318、 第九及闸1319及第十及闸131a，请再参阅图3，该电流补偿电路13的该 第二反相器组132具有一第一反相器1321、一第二反相器1322、一第三反 相器1323、一第四反相器1324、一第五反相器1325、一第六反相器1326 及一第七反相器1327，该第一反相器1321电性连接该第一及闸1311，该 第二反相器1322电性连接该第二及闸1312，该第三反相器1323电性连接 该第三及闸1313，该第四反相器1324电性连接该第七及闸1317，该第五 反相器1325电性连接该第八及闸1318，该第六反相器1326电性连接该第 九及闸1319，该第七反相器1327电性连接该第十及闸131a，请再参阅图3， 该电流补偿电路13的该第二晶体管组133具有一第一晶体管133a、一第二 晶体管133b、一第三晶体管133c、一第四晶体管133d、一第五晶体管133e、 一第六晶体管133f、一第七晶体管133g、一第八晶体管133h、一第九晶体 管133i、一第十晶体管133j、一第十一晶体管133k、一第十二晶体管133l、 一第十三晶体管133m及一第十四晶体管133n，该第一反相器1321电性连 接该第一晶体管133a，该第二反相器1322电性连接该第二晶体管133b， 该第三反相器1323电性连接该第三晶体管133c，该第四反相器1324电性 连接该第四晶体管133d，该第五反相器1325电性连接该第五晶体管133e， 该第六反相器1326电性连接该第六晶体管133f，该第七反相器1327电性 连接该第七晶体管133g，该第八晶体管133h电性连接该第一晶体管133a， 该第九晶体管133i电性连接该第二晶体管133b，该第十晶体管133j电性 连接该第三晶体管133c，该第十一晶体管133k电性连接该第四晶体管 133d，该第十二晶体管133l电性连接该第五晶体管133e，该第十三晶体管 133m电性连接该第六晶体管133f，该第十四晶体管133n电性连接该第七 晶体管133g，经由该电流补偿电路13的电流补偿后，该电流校正数字模拟 转换器10输出位元的积分非线性度(Integrated Non-linearity，INL)及 微分非线性度(Differential Non-linearity，DNL)皆可低于0.5LSB。

本发明采用该第一控制信号端111、该第二控制信号端112、该第三控 制信号端113、该第四控制信号端114及该第五控制信号端115作为该电流 补偿电路13的电流补偿输入端，藉由该些控制信号端与该电流补偿电路13 的该及闸组131的电性连接设计，使得该数字模拟转换电路12所产生的积 分非线性度(Integrated Non-linearity，INL)及微分非线性度 (Differential Non-linearity，DNL)皆可低于0.5LSB，达成高精准度、高 线性度的该电流校正数字模拟转换器10的要求。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式 上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发 明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利 用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但 凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例 所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围 内。