DE19854652C2 - Digital-zu-Analog-Wandler-Vorrichtung und Verfahren zum Verbessern der integralen Nichtlinearitätsanpassung derselben - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Digital-zu- Analog-Wandler-Vorrichtung und auf ein Verfahren zum Verbes­ sern der integralen Nichtlinearitätsanpassung derselben.

Die Verwendung von Digital-zu-Analog-Wandlern (DAW) hat sich vielfach erhöht, sowie sich die digitale Technologie in der Elektronikindustrie verbreitet hat. Aufgrund der immer stei­ genden Nachfrage nach einer höheren Leistung von elektroni­ schen Anwendungen, besteht ein Bedarf nach einem genauen Hochgeschwindigkeits-DAW.

Eine herkömmliche DAW-Implementation verwendet eine lange Widerstandskette (z. B. 2ⁿ Widerstände), die seriell zwischen eine obere und eine untere Bezugsspannung geschaltet ist. Ein n-mal-2ⁿ-Dekodierer empfängt ein digitales n-Bit-Ein­ gangssignal und dekodiert dasselbe, um eine der 2ⁿ Ausgangs­ leitungen auszuwählen. Jede folgende der 2ⁿ Ausgangsleitun­ gen ist zwischen jedem folgenden der 2ⁿ Widerstände der Wi­ derstandskette angeschlossen. Der Spannungspegel, der zwi­ schen der ausgewählten Ausgangsleitung des Multiplexers und der unteren Bezugsspannung sichtbar ist, wird folglich durch m/2ⁿ-1 dargestellt, wobei m der digitale Eingangswert ist, der von 0 bis 2ⁿ-1 reicht. Die analoge Ausgangsspannung wird zwischen dem oberen Knoten des m-ten R-Bit-Widerstands in der Widerstandskette und der unteren Bezugsspannung gemes­ sen.

Vorrichtungen, die mehr als einen parallel geschalteten Wi­ derstandsketten-basierten DAW verwenden, sind problematisch. Zunächst beruhen DAWs auf Werten ihrer Schaltungskomponenten, typischerweise Widerstände oder Kondensatoren, um Ver­ hältnisse zu bilden, die digital das Verhältnis eines Ein­ gangssignals zu einem Bezugssignal darstellen. Als ein Re­ sultat ist die Hauptbeschränkung der Genauigkeit, die in einer mehrstufigen DAW-Vorrichtung erreicht werden kann, die Variation der Werte der einzelnen DAW-Komponenten. Diese Variation, die als Komponentenfehlanpassung bekannt ist, be­ wirkt, daß die Verhältnisse von ihren Nennwerten abweichen, was seinerseits Fehler in der analogen Darstellung des Aus­ gangssignals erzeugt.

Zweitens beschränkt die Widerstandskette das Laden und Ent­ laden der parasitären Kapazitäten, die den Knoten zugeordnet sind, die nahe der Mitte der Widerstandskette positioniert sind. Aufgrund der parasitären Kapazität der Vorrichtung ist ein bestimmter Zeitbetrag erforderlich, um die parasitären Kapazitäten zu laden und zu entladen, die den inneren Knoten des DAW zugeordnet sind. Der Betrag der Lade/Entlade-Zeit ist für jene R-Bit-Widerstände am größten, die nahe der Mitte der Widerstandskette positioniert sind. Insbesondere tritt bei einem 8-Bit-DAW der Worst-Case-Fall in einer 256- Widerstandskette um jene Widerstände auf, die nahe dem R- Bit-Widerstand 127 und dem R-Bit-Widerstand 128 in der Kette positioniert sind. Die DAW-Ausgangseinschwingzeit wird, wenn digitale Eingangscodes umgewandelt werden, die einen Wert nahe zu 2ⁿ/2 aufweisen, aufgrund dieses Effekts erhöht.

Aus der US-A-5,343,199, US-A-5,703,588 und DE 690 18 429 T2 sind einzelne DAWs mit vorgeschalteter Widerstandskette be­ kannt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Digital-zu-Analog-Wandler-Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, die die integrale Nichtlinearitätskomponentenfehl­ anpassung bei parallelen Widerstandsketten-basierten mehr­ stufigen DAW-Vorrichtungen und die Lade/Entlade-Zeit der pa­ rasitären Kapazitäten verbessern, die den Mittelknoten der Widerstandskette zugeordnet sind.

Diese Aufgabe wird durch eine Digital-zu-Analog-Wandler-Vor­ richtung gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß An­ spruch 6 gelöst.

Dementsprechend werden eine Vorrichtung und ein Verfahren dargestellt, die sowohl die Anpassung der integralen Nicht­ linearität von mehreren Widerstandsketten-basierten DAWs verbessern, die zwischen zwei unterschiedliche Bezugsspan­ nungen parallel geschaltet sind, als auch die Lade/Entlade- Zeit der parasitären Kapazitäten verbessern, die den Mittel­ knoten der DAW-Widerstandsketten zugeordnet sind. Die Erfin­ dung ist auf Vorrichtungen anwendbar, die DAWs aufweisen, die zwischen eine erste Bezugsspannung und eine zweite Be­ zugsspannung parallel geschaltet sind, wobei jeder DAW unter Verwendung einer Mehrzahl von Widerständen implementiert ist, die seriell zwischen die zwei Bezugsspannungen geschal­ tet sind. Gemäß der Erfindung ist die Widerstandskette in jedem DAW in eine Mehrzahl von Teilsätzen aufgeteilt. Ein DAW-Knoten ist zwischen jedem Teilsatz in jedem DAW positio­ niert, derart, daß jeder DAW entsprechende Widerstandsteil­ sätze und entsprechende DAW-Knoten umfaßt. Jeder Satz von entsprechenden DAW-Knoten ist jeweils mit einer anderen pro­ portionalen Bezugsspannung gekoppelt, die auf einem Span­ nungspegel gehalten wird, der gleich dem stationären Span­ nungspotential zwischen den jeweiligen entsprechenden DAW- Knoten und der ersten Bezugsspannung ist. Die anderen pro­ portionalen Bezugsspannungen werden unter Verwendung entwe­ der von getrennten idealen Spannungsquellen oder einer Hauptwiderstandskette implementiert.

Bei einem darstellenden Ausführungsbeispiel ist eine Haupt­ widerstandskette, die eine Mehrzahl von seriengeschalteten Widerständen aufweist, zwischen die erste und die zweite Bezugsspannung geschaltet. Die Hauptwiderstandskette umfaßt einen entsprechenden Hauptknoten für jede der erforderlichen unterschiedlichen proportionalen Bezugsspannungen. Das Spannungspotential zwischen jedem Hauptknoten und der ersten Bezugsspannung ist gleich der jeweiligen proportionalen Be­ zugsspannung. Der kombinierte Widerstandswert zwischen jedem Hauptwiderstandskettenknoten und der ersten Bezugsspannung ist niedriger als der kombinierte Widerstandswert zwischen dem entsprechenden Knoten desselben in jedem DAW und der ersten Bezugsspannung. Außerdem ist der kombinierte Wider­ standswert zwischen dem Hauptwiderstandskettenknoten und der zweiten Bezugsspannung niedriger als der kombinierte Wider­ standswert zwischen dem entsprechenden Knoten desselben in jedem DAW und der zweiten Bezugsspannung. Vorzugsweise ist der kombinierte Widerstandswert jedes Teilsatzes von Wider­ ständen im wesentlichen gleich zu dem kombinierten Wider­ standswert jedes anderen Teilsatzes, und jeder Teilsatz weist einen sich gegenseitig ausschließenden Satz von Wider­ ständen in jeder DAW-Widerstandskette auf.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Diagramm eines bekannten mehr­ stufigen DAW;

Fig. 2 ein schematisches Diagramm eines bekannten Widerstandsketten-basierten DAWs;

Fig. 3 ein schematisches Diagramm einer parallelen mehr­ stufigen DAW-Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 4 ein schematisches Diagramm eines alternativen Aus­ führungsbeispiels eines Widerstandsketten-basierten DAWs; und

Fig. 5 ein Graph der Ausgangsimpedanz gegenüber der inne­ ren Widerstandsknotenanzahl für parallele mehr­ stufige DAW-Vorrichtungen mit und ohne Anwendung der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm einer bekannten pa­ rallelen mehrstufigen Digital-zu-Analog-Wandler- (DAW-) Vor­ richtung 100. Die DAW-Vorrichtung 100 umfaßt eine Mehrzahl von 8-Bit-DAWs 106, die parallel zwischen eine erste Bezugs­ spannung REFP 102 und eine zweite Bezugsspannung REFN 104 geschaltet sind.

Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm des Inneren eines Aus­ führungsbeispiels eines 8-Bit-DAWs 200, der verwendet wird, um den DAW 106 zu implementieren. Bei diesem Ausführungsbei­ spiel weist der DAW 200 256 Widerstände R0-R255 auf, die seriell zwischen die erste Bezugsspannung REFP 102 und die zweite Bezugsspannung REFN 104 geschaltet sind. Der DAW 200 umfaßt einen 8-mal-256-Multiplexer 260, der acht digitale Eingänge D0-D7 aufnimmt. Die Widerstandskette 120 umfaßt Knoten N0-N255, die den Knoten an jedem Ende jedes R-Bit-Wi­ derstands entsprechen, beginnend mit dem R-Bit-Widerstand R0 und endend mit dem R-Bit-Widerstand R255, wie dargestellt. Beispielsweise ist der Knoten N32 zwischen den widerständen R31 und R32 positioniert, der Knoten N64 ist zwischen den Widerständen R63 und R64 positioniert, der Knoten N96 ist zwischen den Widerständen R95 und R96 positioniert, der Kno­ ten N128 ist zwischen den Widerständen R127 und R128 posi­ tioniert, der Knoten N160 ist zwischen den Widerständen R159 und R160 positioniert, der Knoten N192 ist zwischen den Wi­ derständen R191 und R192 positioniert, und der Knoten N224 ist zwischen den Widerständen R223 und R224 positioniert. Der Multiplexer 260 verbindet den analogen Ausgang 262 mit dem Knoten Nxxxxxxxx_bin, wobei xxxxxxxx_bin der Wert der bi­ nären digitalen Eingänge D0-D7 ist. Die analoge Ausgangs­ spannung V_{A_OUT} an dem analogen Ausgang 262 wird zwischen dem verbundenen Knoten Nxxxxxxxx_bin und der unteren Bezugs­ spannung REFN 104 gemessen. Die analoge Ausgangsspannung V_{A_OUT} spiegelt daher einen Bruchteil m/256 der vollen Po­ tentialspannung (REFP-REFN) wider, wobei m der Wert ist, der durch die digitalen Eingänge D0-D7 dargestellt ist. Dement­ sprechend wird, wenn die digitalen Eingänge D0-D7 einen Wert von 0 (00000000_bin) aufweisen, die V_{A_OUT} zwischen dem Knoten N0 und REFN gemessen, und der Wert derselben ist 0 Volt; wenn die digitalen Eingänge D0-D7 einen Wert von 1 (000000001_bin) aufweisen, wird V_{A_OUT} zwischen dem Knoten N1 und REFN gemessen, und der Wert derselben ist 1/256 (REFP- REFN); wenn die digitalen Eingänge D0-D7 einen Wert von 128 (100000000_bin) aufweisen, wird V_{A_OUT} zwischen dem Knoten N128 und REFN gemessen, und der Wert derselben ist 128/256 (REFP-REFN); wenn die digitalen Eingänge D0-D7 einen Wert von 255 (11111111_bin) aufweisen, wird V_{A_OUT} zwischen dem Knoten N255 und REFN gemessen, und der Wert derselben ist 255/256 (REFP/REFN) und so weiter.

Ein Problem bei der parallelen mehrstufigen DAW-Vorrichtung 100, das aus der Verwendung einer langen Widerstandskette, wie durch den DAW 200 dargestellt, hervorgeht, besteht in der Schwierigkeit des genauen Anpassens der Ausgangsimpedanz jedes DAWs 106 an jeden anderen DAW 106. Die integrale Nichtlinearitätskomponentenfehlanpassung geht aus der Erfor­ dernis hervor, genau die 256-R-Bit-Widerstandskette inner­ halb eines DAWs, die für sich selbst schwer anzupassen ist, an die 256-R-Bit-Widerstandskette in den anderen DAWs anzu­ passen, die parallel zwischen REFP und REFN geschaltet sind.

Ein weiteres Problem, das bei der parallelen mehrstufigen DAW-Struktur 100 auftritt, ist die Abhängigkeit der Ladezeit von der Position der ausgewählten Widerstände R0-R255, wie es durch das digitale Eingangssignal bestimmt wird. Jeder R-Bit-Widerstand zieht eine natürliche parasitäre Kapazität mit sich, die in der Schaltung aufgrund des Fertigungspro­ zesses inhärent ist. Wenn die DAWs 106 bei einer hohen Ge­ schwindigkeit betrieben werden, müssen sich die inneren Ausgangssignale der inneren Schalter sehr schnell ändern. Der Wert an den inneren Knoten N0-N255 schaltet jedoch le­ diglich so schnell, wie dieselben durch REFP geladen oder durch REFN entladen werden können. Dementsprechend resul­ tiert eine inhärente Lade/Entlade-Verzögerung aufgrund des Ladens oder Entladens dieser parasitären Kapazität. Die Verzögerung ist für die innersten Knoten am längsten, die in oder nahe der Mitte der Widerstandskette (d. h. die Knoten N127 und N128 in einer 256-R-Bit-Widerstandskette) liegen. Folglich tritt die höchste Ausgangsimpedanz und daher die längste Einschwingzeit auf, wenn das digitale Eingangssignal der Hälfte des höchstmöglichen Werts entspricht, d. h., wenn D0-Dn einen Wert von 2ⁿ/2 aufweist. Die Kurve 502 von Fig. 5 stellt die theoretische Ausgangsimpedanz eines Widerstands­ ketten-basierten DAWs, ohne Anwenden der vorliegenden Erfin­ dung, gegenüber dem inneren Knoten der Widerstandskette dar. Das Geschwindigkeitsverbesserungsproblem geht aus der end­ lichen Zeit hervor, die erforderlich ist, um die parasitären Kapazitäten zu laden und zu entladen, die den inneren R- Bit-Knoten N0-N255 des DAWs und dem Ausgangsmultiplexer 260 zugeordnet sind. Insbesondere tritt für einen 8-Bit-DAW der Worst-Case-Fall in einer 256-Serienwiderstandskette auf. Diese Widerstandskette begrenzt das Laden und Entladen der parasitären Kapazitäten, die den Knoten um den R-Bit-Wider­ stand R128 zugeordnet sind. Die DAW-Ausgangseinschwingzeit wird, wenn digitale Eingangscodes in der Nähe der Skalen­ mitte umgewandelt werden, aufgrund dieses Effekts erhöht.

Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Verbessern des Anpassens der inte­ gralen Nichtlinearität (INL) zwischen DAWs in einer Vor­ richtung, die mehrere parallele Widerstandsketten-basierte DAWs aufweist. Die verbesserte Vorrichtung, die bei 300 gezeigt ist, umfaßt eine Mehrzahl von DAWs 106, die parallel zwischen eine erste Bezugsspannung REFP 102 und eine zweite Bezugsspannung REFN 104 geschaltet sind. Jeder DAW 106 ist mit einer Widerstandskette implementiert, die eine Mehrzahl von Widerständen R0-R255 aufweist, die zwischen die erste Bezugsspannung REFP 102 und die zweite Bezugsspannung REFN 104 seriell geschaltet sind, wie es z. B. durch den DAW 200 dargestellt ist. Die Vorrichtung 300 umfaßt ferner eine Hauptwiderstandskette 320, die Widerstände R_M0, R_M1, R_M2, R_M3, R_M4, R_M5, R_M6 und R_M7 aufweist, die zwischen die erste Bezugsspannung REFP 102 und die zweite Bezugsspannung REFN 104 seriell geschaltet sind. Die Hauptwiderstandskette 320 umfaßt einen Knoten N_M32 zwischen den Widerständen R_M0 und R_M1, einen Knoten N_M64 zwischen den Widerständen R_M1 und R_M2, einen Knoten N_M96 zwischen den Widerständen R_M2 und R_M3, einen Knoten N_M128 zwischen den Widerständen R_M3 und R_M4, einen Knoten N_M160 zwischen den Widerständen R_M4 und R_M5, einen Knoten N_M192 zwischen dem Widerstand R_M5 und R_M6 und einen Knoten N_M224 zwischen den Widerständen R_M6 und R_M7. Die Knoten N32, N64, N96, N128, N160, N192 und N224 jedes DAWs 106 sind zu den Knoten N_M32, N_M64, N_M96, N_M128, N_M160, N_M192 bzw. N_M224 der Hauptwiderstandskette 320 pa­ rallel geschaltet. Die Hauptwiderstandskette 320 ist daher zu acht Teilsätzen von 32 R-Bit-Widerständen innerhalb jedes DAWs 106 parallel geschaltet. Dies richtet einen alternati­ ven Weg mit niedriger Impedanz zu der "Mitte" der Wider­ standsketten innerhalb der DAWs 106 ein, was folglich die Lade/Entlade-Rate der inneren parasitären Knotenkapazitäten reduziert. Ein weiterer Vorteil, der durch die Hauptwider­ standskette 320 geboten wird, besteht darin, daß durch Ver­ binden von allen entsprechenden Anpassungsknoten miteinander (z. B. N32, N64, N96, N128, N160, N192, N224 von jedem DAW 106) jegliche Fehlanpassung in den langen 256-R-Bit-Wider­ standsketten innerhalb jedes DAWs 106 ausgemittelt werden, was dazu führt, daß jeder der DAWs 106 einen einzigen INL- Komponentenfehlanpassungswert annähert, was die Anpassung derselben verbessert.

Die Kurve 504 von Fig. 5 stellt die Ausgangsimpedanz eines Widerstandsketten-basierten DAWs unter Anwendung der vorliegenden Erfindung gegenüber dem inneren Knoten der Wider­ standskette dar. Wie gezeigt, ist die maximale Ausgangs­ impedanz wesentlich reduziert und weist Spitzen bei den Kno­ ten auf, die im Mittelpunkt zwischen jedem gemeinsam ge­ koppelten Knoten liegen, der mit der Hauptwiderstandskette gekoppelt ist. Folglich ist die Ausgangsimpedanz bei den Knoten N0, N32, N64, N96, N128, N160, N192, N224 und N256 am niedrigsten und bei den Knoten N16, N48, N80, N112, N144, N176, N108 und N240 am höchsten, wobei sogar die maximale Ausgangsimpedanz wesentlich reduziert wurde.

Ein Verfahren zum Implementieren einer Widerstandskette 120 in dem DAW 200 besteht in einer langen schmalen Widerstands­ zelle mit Knoten N0-N255, die gleichmäßig entlang der Länge der Zelle verteilt sind. Aufgrund des Raums, der erforder­ lich ist, um einen Widerstand auf einer integrierten Schal­ tung zu implementieren, und hinsichtlich des Chipentwurfs ist es im allgemeinen nicht praktisch, lange Widerstands­ ketten als eine lange schmale Zelle zu implementieren. Statt dessen werden Widerstandsketten typischerweise hin und her in einer schlangenähnlichen Konfiguration gefaltet, um ein X-mal-Y-Array von Widerständen innerhalb eines kürzeren je­ doch breiteren Bereichs des Chips zu erreichen. Diese Konfi­ guration ist nicht nur vom Standpunkt des Chipentwurfs prak­ tischer, dieselbe ermöglicht jedoch ferner, daß weniger Schalter verwendet werden, um das äquivalente analoge Aus­ gangssignal V_{A_OUT} für ein gegebenes digitales Eingangssi­ gnal D0-D7 auf Kosten eines zusätzlichen Dekodierens zu er­ zeugen.

Fig. 4 stellt ein schematisches Diagramm eines alternativen Ausführungsbeispiels des DAWs 106 dar, das diese Wider­ standskettenkonfiguration verwendet. Bei diesem Ausführungs­ beispiel verwendet der DAW 400 eine Widerstandskette 420 mit einer 16-Beinmal-16-R-Bit-Konfiguration (für eine Gesamt­ anzahl von 256 R-Bit). Die Knoten N32, N64, N96, N128, N160, N192 und N224 sind an den unteren Wendungen der Widerstands­ kette zugänglich. Durch Plazieren eines Schalters S zwischen jedes Bein bei jedem R-Bit in jeder aufeinanderfolgenden Reihe des 16-mal-16-R-Bit-Arrays sind weniger Schalter er­ forderlich. Ein 4-mal-16-Dekodierer 402 empfängt die oberen vier digitalen Eingangssignale D7, D6, D5, D4, um einen 16- R-Bit-Satz R0-R15, R16-R31, R32-R47, R48-R63, R64-R79, R80-­ R95, R96-R111, R112-R127, R128-R143, R144-R159, R160-R175, R176-R191, R192-R207, R208-R223, R224-R239 oder R240-R255 auszuwählen. Der ausgewählte 16-R-Bit-Satz wird in die ana­ logen Eingänge eines Multiplexers 406 gespeist. Die analogen Eingänge des Multiplexers 406 werden zur Ausgabe als V_{A_OUT} durch einen 4-mal-16-Bit-Dekodierer 404 ausgewählt. Der De­ kodierer 404 empfängt die unteren vier digitalen Eingangs­ signale D3, D2, D1, D0, die auswählen, welches der 16 R-Bits in dem 16-R-Bit-Satz, der in den Multiplexer 406 gespeist wird, als V_{A_OUT} ausgegeben werden soll.

Die Verwendung des DAWs 400 für alle DAWs 106 in Fig. 3 ver­ ändert nicht die Vorteile oder die Theorie des Betriebs der mehrstufigen DAW-Vorrichtung 300 von Fig. 3. Die Knoten N32, N64, N96, N128, N160, N192 bzw. N224 jedes DAWs 106 sind weiterhin mit Knoten N_M32, N_M64, N_M96, N_M128, N_M160, N_M192 bzw. N_M224 der Hauptwiderstandskette 320 verbunden. Folglich wird ein alternativer Weg mit niedriger Impedanz zu der "Mitte" der Widerstandsketten innerhalb der DAWs 106 einge­ richtet, um die Zwischen-DAW-Komponentenfehlanpassung zu verbessern, und um die Lade/Entlade-Rate der inneren parasi­ tären Knotenkapazitäten zu reduzieren.

Es wird für Fachleute offensichtlich sein, daß die Implemen­ tation der Hauptwiderstandskettenlösung auf DAWs anwendbar ist, die entworfen sind, um eine beliebige Anzahl von digi­ talen Bits umzuwandeln. Außerdem kann die Anzahl der Wider­ stände in der Hauptwiderstandskette abhängig von der Kon­ figuration der Widerstandskette in jedem DAW 106 eingestellt werden. Beispielsweise kann es bei einem Chipentwurf einer integrierten Schaltung lediglich zweckmäßig sein, eine Ver­ bindung mit dem Hauptwiderstand an den Wendungen auf einer Seite der Widerstandskette (z. B. die Knoten N32, N64, N96, N128, N160, N192 und N224 des DAWs 400) vorzusehen. Bei die­ sem Fall sind, wenn die Widerstandskette mit 2ⁿ Beinen kon­ figuriert ist, lediglich n Knoten zweckmäßigerweise zugäng­ lich, so daß die Hauptwiderstandskette lediglich n - 1 Wider­ stände mit niedriger Impedanz aufweist, und dennoch einen alternativen Weg mit niedriger Impedanz zu den Mittelknoten der Widerstandskette innerhalb jedes DAWs einrichtet, um da­ durch die Lade/Entlade-Rate der inneren parasitären Knoten­ kapazitäten zu reduzieren. Bei beiden DAW-Ausführungsbei­ spielen 200 und 400 umfaßt die Hauptwiderstandskette der Erfindung mindestens zwei Widerstände, die seriell zwischen die obere Bezugsspannung und die untere Bezugsspannung ge­ koppelt sind. Einer der Widerstände ist parallel zwischen einen Mittelknoten der Widerstandskette jedes DAWs und die obere Bezugsspannung geschaltet, während der andere Wider­ stand parallel zwischen den gleichen oder einen anderen Mittelknoten der Widerstandskette jedes DAWs und der unteren Bezugsspannung geschaltet ist.

Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind gemeinsam verbundene Knoten N32, N64, N96, N128, N160, N192 und N224 nicht mit Knoten N_M32, N_M64, N_M96, N_M128, N_M160, N_M192 und N_M224 der Hauptwiderstandskette 320 ge­ koppelt, sondern dieselben sind statt dessen mit unabhängi­ gen Bezugsspannungen gekoppelt, die proportional zu der Knotennummer sind, derart, daß jede unabhängige Bezugs­ spannung durch m/255 der vollen Potentialspannung (REFP- REFN) dargestellt ist, wobei m die Nummer des gemeinsam gekoppelten Knotens ist. Beispielsweise ist der Knoten N32 jedes DAWs zusammengekoppelt und mit einer Bezugsspannung von 32/255 (REFP-REFN) gekoppelt; ähnlicherweise ist der Knoten N64 jedes DAWs zusammengekoppelt und mit einer Be­ zugsspannung von 64/255 (REFP-REFN) gekoppelt; und so wei­ ter.

Eine Schwierigkeit beim Verwenden der unabhängigen Bezugs­ spannungen und nicht der Hauptwiderstandskette 320 tritt auf, wenn die Bezugsspannungen in dem Chip erzeugt werden, da dies durchgeführt werden muß, ohne daß eine Fehlanpassung damit einhergeht. Der Grund dafür liegt darin, daß, wenn jede unabhängige Bezugsspannung auch nur eine kleine Fehler­ toleranz aufweist, dann jede Spannungsquelle nicht genau proportional zu der anderen ist. Dies verzerrt die Spannun­ gen, die an den entsprechenden Knoten in der Widerstands­ kette jedes DAWs sichtbar sind, was zu einem Erscheinungs­ bild führt, das alle Widerstände der Widerstandskette fehl­ angepaßt sind. Dementsprechend ist die Hauptwiderstandskette 320 leichter zu implementieren, da es allgemein leichter ist, passive resistive Komponenten, als Spannungsquellen an­ zupassen.

Bei den Ausführungsbeispielen, die hierin dargestellt sind, wurde die Widerstandskette jedes DAWs 106 oder 200 jeweils in Teilsätze von 32 R-Bit-Widerständen aufgeteilt. Außerdem kann jeder Teilsatz von Widerständen einen gegenseitig aus­ schließenden Satz von Widerständen umfassen. Es ist für Fachleute offensichtlich, daß die DAW-Widerstandsketten in eine beliebige Anzahl von Teilsätzen aufgeteilt sein können, die eine beliebige Anzahl von Widerständen aufweisen, und die gegenseitig ausschließende Teilsätze sein können oder nicht. Das wesentliche Element besteht darin, daß jeder DAW identisch aufgeteilt ist und äquivalente entsprechende Knoten aufweist.

Claims (8)

1. Digital-zu-Analog-Wandler-Vorrichtung (300), mit folgen­ den Merkmalen:
einer ersten Bezugsspannung (REFN);
einer zweiten Bezugsspannung (REFP);
einer Mehrzahl von Widerstandsketten-basierten Digital- zu-Analog-Wandlern (DAWs) (106, 200), die parallel zwi­ schen die erste Bezugsspannung (REFN) und die zweite Be­ zugsspannung (REFP) geschaltet sind, wobei jeder DAW (106, 200) eine Mehrzahl von Widerständen (R0-R255) auf­ weist, die seriell zwischen die erste Bezugsspannung (REFN) und die zweite Bezugsspannung (REFP) geschaltet sind, wobei die Mehrzahl von Widerständen (R0-R255) in eine Mehrzahl von Teilsätzen (R0-R31, R32-R63, R64-R95, R96-R127, R128-R159, R160-R191, R192-R223, R224-R255) aufgeteilt ist, und wobei jeder DAW DAW-Knoten (N32, N64, N96, N128, N160, N192, N224) aufweist, die zwischen jedem der Mehrzahl von Teilsätzen positioniert sind; und
mindestens eine Bezugsspannung (32/256 (REFP-REFN), 64/256 (REFP-REFN), 96/256 (REFP-REFN), 128/256 (REFP- REFN), 160/256 (REFP-REFN), 192/256 (REFP-REFN), 224/256 (REFP-REFN)), die ein Spannungspotential auf­ weist, das äquivalent zu einem idealen Spannungspoten­ tial zwischen einem entsprechenden DAW-Knoten jedes DAWs (106, 200) und der ersten Bezugsspannung (REFN) ist und mit dem entsprechenden DAW-Knoten in jedem der DAWs (106, 200) gekoppelt ist.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Bezugsspan­ nungen (32/256 (REFP-REFN), 64/256 (REFP-REFN), 96/256 (REFP-REFN), 128/256 (REFP-REFN), 160/256 (REFP- REFN), 192/256 (REFP-REFN), 224/256 (REFP-REFN)) durch eine Spannungsquelle erzeugt werden.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, mit folgenden Merkmalen:
einer Hauptwiderstandskette (Rm0-Rm7), die zwischen die erste Bezugsspannung (REFN) und die zweite Bezugsspan­ nung (REFP) geschaltet ist, wobei die Hauptwiderstands­ kette folgende Merkmale aufweist:
eine Mehrzahl von Hauptwiderständen (Rm0-Rm7), die seri­ ell zwischen die erste Bezugsspannung (REFN) und die zweite Bezugsspannung (REFP) geschaltet sind; und
Hauptknoten (Nm32, Nm64, Nm96, Nm128, Nm160, Nm192, Nm224) zwischen den Hauptwiderständen, die die entspre­ chenden Bezugsspannungen (32/256 (REFP-REFN), 64/256 (REFP-REFN), 96/256 (REFP-REFN), 128/256 (REFP- REFN), 160/256 (REFP-REFN), 192/256 (REFP-REFN), 224/256 (REFP-REFN)) bereitstellen;
wobei ein Gesamtwiderstandswert zwischen jedem Haupt­ knoten (Nm32, Nm64, Nm96, Nm128, Nm160, Nm192, Nm224) und der ersten Bezugsspannung (REFN) niedriger als der Gesamtwiderstandswert zwischen dem entsprechenden DAW- Knoten (N32, N64, N96, N128, N160, N192, N224) in jedem der DAWs (106, 200) und der ersten Bezugsspannung (REFN) ist, und wobei ein Gesamtwiderstandswert zwischen dem Hauptknoten (Nm32, Nm64, Nm96, Nm128, Nm160, Nm192, Nm224) und der zweiten Bezugsspannung (REFP) niedriger als der Gesamtwiderstandswert zwischen dem entsprechen­ den DAW-Knoten (N32, N64, N96, N128, N160, N192, N224) in jedem der DAWs (106, 200) und der zweiten Bezugs­ spannung (REFP) ist.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, bei der jeder der Teilsätze (R0-R31, R32-R63, R64-R95, R96-R127, R128-­ R159, R160-R191, R192-R223, R224-R255) der Mehrzahl von Widerständen (R0-R255) jedes der DAWs (106, 200) einen im wesentlichen gleichen Gesamtwiderstandswert aufweist.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, 3 oder 4, bei der ein Wi­ derstand der Mehrzahl von Widerständen (R0-R255) jedes der DAWs (106, 200) nur in einem Teilsatz der Mehrzahl von Teilsätzen (R0-R31, R32-R63, R64-R95, R96-R127, R128-R159, R160-R191, R192-R223, R224-R255) enthalten ist.

6. Verfahren zum Verbessern der integralen Nichtlineari­ tätsanpassung einer parallelen Widerstandsketten-basier­ ten mehrstufigen Digital-zu-Analog-Wandler- (DAW) Vor­ richtung (300), wobei die Vorrichtung (300) eine Mehr­ zahl von DAWs (106, 200) aufweist, die parallel zwischen eine erste Bezugsspannung (REFN) und eine zweite Bezugs­ spannung (REFP) geschaltet sind, wobei jeder DAW (106, 200) eine Mehrzahl von Widerständen aufweist, die seri­ ell zwischen die erste Bezugsspannung (REFN) und die zweite Bezugsspannung (REFP) geschaltet sind, mit fol­ genden Schritten:
Aufteilen jeder der Widerstandsketten (R0-R255) jedes der DAWs (106, 200) in eine Mehrzahl von Teilsätzen (R0-R31, R32-R63, R64-R95, R96-R127, R128-R159, R160-­ R191, R192-R223, R224-R255) mit DAW-Knoten zwischen den Teilsätzen;
Koppeln einer Bezugsspannung (32/256 (REFP-REFN), 64/256 (REFP-REFN), 96/256 (REFP-REFN), 128/256 (REFP- REFN), 160/256 (REFP-REFN), 192/256 (REFP-REFN), 224/256 (REFP-REFN)) mit den DAW-Knoten (N32, N64, N96, N128, N160, N192, N224) jedes DAWs, wobei jede Bezugs­ spannung (32/256 (REFP-REFN), 64/256 (REFP-REFN), 96/256 (REFP-REFN), 128/256 (REFP-REFN), 160/256 (REFP- REFN), 192/256 (REFP-REFN), 224/256 (REFP-REFN)) ein Span­ nungspotential aufweist, das äquivalent zu einem idealen Spannungspotential zwischen einem entsprechenden DAW- Knoten jedes DAWs (106, 200) und der ersten Bezugsspan­ nung (REFN) ist und mit dem entsprechenden DAW-Knoten in jedem der DAWs (106, 200) gekoppelt ist.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, mit folgendem Schritt:
Bereitstellen der Bezugsspannungen (32/256 (REFP-REFN), 64/256 (REFP-REFN), 96/256 (REFP-REFN), 128/256 (REFP- REFN), 160/256 (REFP-REFN), 192/256 (REFP-REFN)) 224/256- (REFP-REFN)) durch eine Spannungsquelle.

8. Verfahren gemäß Anspruch 6 mit folgenden Schritten:
Bereitstellen der Bezugsspannungen durch:
Koppeln einer Hauptwiderstandskette (Rm0-Rm7) zwischen die erste Bezugsspannung (REFN) und die zweite Bezugs­ spannung (REFP), wobei die Hauptwiderstandskette eine Mehrzahl von Hauptwiderständen (Rm0-Rm7) aufweist, die seriell zwischen die erste Bezugsspannung (REFN) und die zweite Bezugsspannung (REFP) geschaltet sind, wobei die Hauptwiderstandskette (Rm0-Rm7) Hauptknoten (Nm32, Nm64, Nm96, Nm128, Nm160, Nm192, Nm224) für jede der Bezugs­ spannungen (32/256 (REFP-REFN), 64/256 (REFP-REFN), 96/256 (REFP-REFN), 128/256 (REFP-REFN), 160/256 (REFP- REFN), 192/256 (REFP-REFN), 224/256 (REFP-REFN)) aufweist,
wobei der Gesamtwiderstandswert zwischen jedem Hauptkno­ ten (Nm32, Nm64, Nm96, Nm128, Nm160, Nm192, Nm224) und der ersten Bezugsspannung (REFN) niedriger als der Ge­ samtwiderstandswert zwischen dem entsprechenden DAW-Kno­ ten (N32, N64, N96, N128, N160, N192, N224) in jedem der DAWs (106, 200) und der ersten Bezugsspannung (REFN) ist, und wobei der Gesamtwiderstandswert zwischen dem Hauptknoten (Nm32, Nm64, Nm96, Nm128, Nm160, Nm192, Nm224) und der zweiten Bezugsspannung (REFP) niedriger als der Gesamtwiderstandswert zwischen dem entsprechen­ den DAW-Knoten (N32, N64, N96, N128, N160, N192, N224) in jedem der DAWs (106, 200) und der zweiten Bezugsspan­ nung (REFP) ist.