CN104333385A - 一种通带带宽可编程的dac结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通带带宽可编程的DAC结构，其特征在于：包含数模转换器、固定带宽低通滤波器、二阶可调低通滤波器、一阶可调低通滤波器及译码电路。译码电路将输入信号译码产生控制信号，控制信号连接到可调滤波器的控制端口，控制滤波器的带宽，从而改变DAC的系统传输函数，实现DAC的带宽可编程，解决固定通带DAC在实际应用中的不足。

Description

一种通带带宽可编程的DAC结构
技术领域
本发明主要涉及数据转换领域，具体说是一种通带带宽可编程的DAC。 
背景技术
数模转换器（DAC）是现代数字电路中重要的接口电路之一，其广泛用于通信、音频及视频等应用领域。DAC的发展经历了分立器件搭建、通用集成电路模块与分立器件搭建、单片系统集成等几个发展阶段，在精度、处理速度的提高及成本的控制上都取得了很大的进步，但是传统的电阻网络型DAC仍存在一些不足。 
在目前的应用系统中，DAC只有一个频率，即只有一个固定的通带带宽，这在许多系统中是很不方便的。例如，当一个系统的输入时钟信号的频率变化时，若DAC的通带带宽是固定不变的，则DAC的转换就会出错，甚至会导致整个应用系统出现错误。 
  
发明内容
为了克服现有的DAC只有一种固定通带带宽在实际应用中的不足，本发明提供了一种通带带宽可调的DAC结构，其特征在于：包含数模转换器、固定带宽低通滤波器、二阶可调低通滤波器、一阶可调低通滤波器及译码电路。译码电路将输入信号译码产生控制信号，控制信号连接到可调滤波器的控制端口，控制滤波器的带宽，从而改变DAC的系统传输函数，实现DAC的带宽可编程。 
本发明中的数模转换器为R-2R型梯形结构，2R电阻由四个单电阻串联组成。固定带宽低通滤波器，为一阶有源低通滤波器结构。
本发明所述的可调低通滤波器其接入电阻是可调的。每个可调电阻是由多个电阻通过串联的方式组成的电阻组，每个可调电阻都有一个控制开关，该开关与译码电路的输出端相连，译码电路产生的控制信号确定其是否接入低通滤波器中。 
本发明所述的译码电路的输入对应不同码率的数据，则其产生的控制信号也对应不同的数据率。 
本发明所述的控制接入电阻的开关是由PMOS管串联而成的CMOS模拟开关。 
  
附图说明
图1为本发明DAC的输出波形图； 
图2为本发明DAC的结构示意图；
图3为本发明中的二阶可调低通滤波器的原理图；
图4为本发明中的一阶可调低通滤波器的原理图；
图5为本发明的开关的电路图；
图6为本发明中译码电路的结构图；
图7为本发明的不同通带带宽的频谱图。
具体实施方式
图2为本发明的实施例的结构示意图，该电路有五个主要部分：一个数模转换器，用于将输入的数字信号转换为模拟电压输出，该转换器为R-2R型梯形结构，2R电阻由四个单电阻串联组成；一个译码电路，实现将2位输入信号变成两个控制信号；一个具有固定通带带宽的低通滤波器；一个二阶可调低通滤波器，一个一阶可调低通滤波器；可调低通滤波器中包含两组可调电阻，每组电阻由多个电阻串联而成，其接入滤波器的阻值由译码电路产生的控制信号确定。为了更详细的说明DAC的通带带宽是如何改变的，现对电路进行详细的分析。 
设固定带宽滤波器的传输函数为A(S)1。在图3中，设二阶可调低通滤波器的传输函数为A(S)2。当S1、S2均为低电平时，S1、S2均导通，R2、R3、R5、R6不接入电路中，此时有 
  
当S1为低电平，S2为高电平时，S1导通，S2关断，电阻R3、R6接入电路中，此时有
 
当S1为高电平，S2为低电平时，S1关断，S2导通，电阻R2、R5接入电路中，此时有
 
当S1、S2均为高电平时，S1、S2均关断，此时电阻R2、R3、R5、R6接入电路中，此时有
 
在图4中，设一阶可调低通滤波器的传输函数为A(S)3，则当S1、S2均为低电平时，S1、S2均导通，R8、R9不接入电路中，此时有
 
当S1为低电平，S2为高电平时，S1导通，S2关断，电阻R9接入电路中，此时有
 
当S1为高电平，S2为低电平时，S1关断，S2导通，电阻R8接入电路中，此时有
 
当S1、S2均为高电平时，S1、S2均关断，此时电阻R8、R9均接入电路中，此时有
 
总体电路的传输函数为，
 
由此可知，当S1、S2均为低电平时，DAC的输出通带带宽为f1；当S1为低电平，S2为高电平时，DAC的输出通带带宽为f2；当S1为高电平，S2为低电平时，DAC的输出带宽为f3；当S1、S2均为高电平时，DAC的输出通带带宽为f4。由此，通过调节接入电阻的阻值可调节DAC的通带带宽。
图5表示如何用PMOS管模拟开关，在模拟电路中，常用MOS管来作为开关使用。当开关的控制电平均为高电平时，PMOS管关断，开关不导通；当开关的控制电平均为低电平时，PMOS管导通，开关导通。 
图6解释了译码电路的实现，其逻辑函数为，。 
本发明通过上述的具体实施方案后，结合具体的工艺库仿真结果表明，可实现500KHz至4MHz的通带带宽，图7中分别显示了500K、2M及4M的输出频率。  
以上已详细描述了本发明的实施例，本发明的保护范围应以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种通带带宽可编程的DAC结构，其特征在于：包含数模转换器、固定带宽低通滤波器，二阶可调低通滤波器、一阶可调低通滤波器及译码电路，DAC、固定带宽低通滤波器、二阶可调低通滤波器、一阶可调低通滤波器依次顺连；译码电路将输入信号译码产生控制信号，控制信号连接到可调滤波器的控制端口，控制滤波器的带宽，从而改变DAC的系统传输函数，实现DAC的带宽可编程。
2.根据权利要求1所述的DAC，其特征在于：数模转换器为R-2R型梯形结构，2R电阻由四个单电阻串联组成。
3.根据权利要求1所述的固定带宽低通滤波器，其特征在于：为一阶有源低通滤波器结构。
4.根据权利要求1所述的二阶可调低通滤波器，其特征在于：该滤波器的接入电阻是可调的，从而使滤波器的带宽可调。
5.根据权利要求1所述的一阶可调低通滤波器，其特征在于：该滤波器的接入电阻是可调的，从而使滤波器的带宽可调。
6.根据权利要求1所述的译码电路，其特征在于：不同的数据率对应不同的输入信号，由此产生的控制信号也对应不同的数据率。
7.根据权利要求4或5所述的可调电阻，其特征在于：该可调电阻是由多个电阻通过串联的方式组成的电阻组。
8.根据权利要求7所述的可调电阻，其特征在于：每个可调电阻都由一个开关控制，该开关与译码电路的输出端相连，译码电路产生的控制信号确定其是否接入低通滤波器中。
9.根据权利要求8所述的开关，其特征在于：该开关是由PMOS管串联而成的CMOS模拟开关。
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