TW301084B - - Google Patents

Description

3C10S4 經濟部中央槠準局員Η消f合作祆印製 五、發明説明（1 ) 發明背景： 本發明有關於將數位訊號轉換成類比訊號的數位對類 比轉換器電路。 數位對類比轉換器電路（以下簡稱D/A轉換器電路 )的一種型式是設計成提供大量數目的位元，其中藉由組 合電阻器串與CMO S電晶體而構成D/A轉換器電路。 就此而言，電阻串式D/A轉換,器具有高輸出阻抗，故必 須安排高輸入阻抗的電路來接收D/A轉換器的輸出。因 此，D/A轉換器常後隨一個使用運算放大器的電壓追隨 電路。 前述D/A轉換器電路的優點是能夠獲得高精確度的 轉換。不過，此種D/A轉換器電路的問題爲： 如果輸入D/A轉換器電路的位元數目增加（或延伸 )，電阻器的數目便必須對應增加。因此如果將D / A轉 換器電路製作成1C(或多個1C) ， 1C的尺寸大小便 必須較大，因爲電阻器需要佔據相當大的面積。 發明節要： 本發明之目的便是要提供一種D/A轉換器電路，能 夠輕易地增加輸入其中之位元數目，而卻不致增加其尺寸 大小。 本發明之數位對類比轉換器電路由一個數位對類比轉 換器、一個電壓追隨電路、一個電流鏡電路和—個電流切 換電路所構成。所述數位對類比轉換器接收⑺位元的資料 本紙張又度通闳r卜闺國家標準（CNS )，\4规济（210 :〇_‘)7公瘦） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂 .」 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 A7 B7五、發明説明（2 ) ，其中該m位元的資料在其低階部份延伸成爲位元b η與 bL，而b η之階次較bL爲高。電壓追隨電路含有一個運 算放大器，其非反相輸入端與數位對類比轉換器之輸出連 接，其中在運算放大器的反相輸入端和輸出之間連接了一 個反饋電阻器。電流鏡電路採用MO S電晶體，其回應於 位元b Η與bL而分別提供兩固定電流I η與I L，其中固定 電流I Η與I L之間的關係爲I Η = 2 X I L。電流切換電路 連接於電流鏡電路和電壓追隨電路之間，其係設計成可選 擇性地在兩固定竃流間切換，以根據位元bH與之値 來決定將何者供應給運算放大器反相輸入端。 電壓追隨電路將電流相加而產生與延伸低階位元（亦 即b η與b L)對應的類比輸出電壓，而該類比輸出電壓相 當小。如此可以降低電流鏡電路所產生的固定電流量。此 外，反饋電阻器可爲小m阻者。依此方式，便很容易可以 延伸位元數目而無需將數位對類比轉換器電路的尺寸擴張 得太大。 圖式之簡要說明： 藉由參酌後文說明及附圖，可對本發明上述及其他目 的和優點獲致更清楚的了解，附圖中： 圖1爲電路圖，示出根據本發明實施例而設計之D/ A轉換器電路的結構。 較佳實施例之詳細說明： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本1) 袈· 訂 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公赛） 經濟部中央標準局負工消费合作杜印聚 301084 B7 五、發明説明（3 ) 圖1爲電路圖，示出根據本發明實施例而設計之D/ A轉換器電路的結構。 圖1所示D/A轉換器電路含有一個D/A轉換器1 、一個電壓追隨電路2 '和一個電流鏡電路3。其中之D /A轉換器1接收16位元資料中之高階14位元資料； 而電壓追隨電路2接收D/A轉換器1的輸出。電流鏡電 路3回應於16位元資料中之低階2位元資料而產生固定 電流。D /A轉換器1係設計成使用CMO S電路構成之 電阻串式D/A轉換器。此外另設置有一個電流切換電路 4來切換電廯追隨電路2和電流鏡電路3之間的連接。電 流鏡電路3的輸出經由電流切換電路4而供應給電壓追隨 電路2 ，使電流鏡電路3的輸出相加至D/A轉換器1的 輸出上。 電壓追隨電路2由運算放大器OP構成。D/A轉換 器1的輸出供應給運算放大器OP的非反相輸入端（+ ) 。在運算放大器OP的反相输入端（一）和輸出之間連接 有一個反饋電阻器R 2。電壓追隨電路2以高輸入阻抗接 收D/A轉換器1的輸出電壓，使D/A轉換器1的輸出 電壓直接成爲電壓追隨電路2的輸出。簡言之，電壓追隨 電路2的作用有如一個反饋增益爲1的非反相放大器。 電流鏡電路3使用NMOS電晶體構成（NMOS爲 N通道MOS之縮寫）。電晶體Q1和電阻器尺1組合產 生參考電流I 1。參考電流I 1接受電流鏡操作，使電晶 體Q2與Q3 (或QH與QL)分別產生固定電流12與 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規.丨各（210 >< 297公釐） 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 A7 ____ B7五、發明説明（4 ) I 3 ( IH與IL) °固定電流I 2與第十五位元（bH ) 有關（位元數目由1 6位元資料之μ SB開始計數），而 固定電流I 3 1 6位元資料之LSB (亦即第十六位元： b L )。電晶體Q 2與Q 3之測量値經過設定以建立固定 電流I 2與I 3之間的關係如下： 12 = 2 X 13 電流切換電路4係由兩對電晶體（亦即Q 4 ，Q 5和 Q 6 ，Q 7 )構成，分別對應於從輸入D/A轉換器1之 1 4位元所延伸之低階2位元。電流切換電路4回應於低 階2位元之1與0而切換固定電流I2與I3的電流路徑 。電晶體Q5導通時固定電流I2被引入運算放大器0P 的反相輸入端，而電晶體Q 7導通時固定電流I 3被引入 運算放大器0 P的反相輸入端。 以下詳細說明圖1之D/A轉換器電路的操作。 如果低階2位元均爲〇，雨電晶體Q 5與Q 7便均切 斷，使D/A轉換器1的輸出直接成爲D/A轉換器電路 的輸出。如果第十五位元爲1 ，則電晶體Q5導通，對電 壓追隨電路2達成與固定電流I2有關的電連接。於是， 固定電流I 2流過反饋電阻器R 2，使D/A轉換器電路 產生R2 X I 2的類比輸出電Μ。相反地，如果LSB爲 1 ，則電晶體Q7導通。於是，D/A轉換器電路產生 R 2 X I 3的類比输出電壓。如果低階2位元均爲1 ，則 J J _~ I ^ 裝 訂 — _ ί 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙张尺度適用中闽國家標準（CiNS ) Λ4現格（：丨ΟΧ 297公埯） 經濟部中央櫺準局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（5 ) 固定電流I 2與I 3相加在一起，使D/A轉換器電路產 生對應於相加結果的類比輸出電壓。 本實施例之D/A轉換器電路可產生從D/A轉換器 1輸出之最小階差電壓AV的一半或四分之一。欲達此目 的時，宜將反饋電阻器R2的電阻値和固定電流I 2與 I 3之値設計成符合下式： R 2 X 12 = Δν/2， 且 R 2 X 13 = Δ V / 4 如果最小階差電壓Δν設定在毫伏範圍，便可降低反 饋電阻器R 2的電阻値和固定電流I 2與I 3之値。 如上所述，本實施例中並不需要高電阻値的電阻器， 此種電阻器在IC中會佔據相當大的面積。此外，本實施 例可降低反饋電阻器的電阻値。另外，尙可將電流鏡電路 製造在較小面稹的區域中。因此，如果將D/A轉換器電 路製成I C電路，該I C電路便不會有大量區域爲電阻器 所佔據。簡言之，可以輕易延伸位元數目而無需將D/A 轉換器電路的尺寸擴張得太大。 附帶提及，本實施例係設計成以低階2位元來延伸位 元數目。不過，經由修改本實施例，便可增加位元延伸數 目。換言之，可以爲D/A轉換器電路提供η個延伸位元 (其中η爲大於1的整數）。 最後，本發明之D/A轉換器電路所使用的電路元件 夂紙悵尺度適用中因國家標準（CNS ) Λ4規格（210Χ297公t ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝' 訂 A7 B7 五、發明説明（6 ) 和零件並不侷限於圖1實施例所示者。本發明可使用任何 種類型式的m路元件和零件。 由於本發明可實施成多種形態而不脫離其基本特徵精 神，故本實施例僅係供說明之用而非用以限制，因爲本發 明範圍應由後附申請專利範圍來界定而非以其前之說明來 界定；所有在申請專利範圍所定範圍內的改變或其等效物 ，均應涵蓋於申請專利範圍之內。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 經濟部中央標準局—工消f合作社印製 本纸張义度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2i〇x297公漦）

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 301084 夂、申請專利範圍 1 .—種數位對類比轉換器電路，包含： —個數位對類比轉換器，用以接收m位元的資料，該 m位元的資料爲（m + n )位元輸入資料之高階部份（其 中m與n爲任意整數）； 一個電壓追隨電路，含有一個運算放大器，其非反相 輸入端與數位對類比轉換器之輸出連接，其中在運算放大 器的反相輸入端和輸出之間連接了一個反饋電阻器； —個電流鏡電路，其回應於（m+ η )位元輸入資料 之低階η位元而提供多個（η個）固定電流：以及 —個電流切換電路，連接於電流鏡電路和電壓追隨電 路之間，以供選擇性地在前述多個固定電流間切換，以根 據η位元之値來決定將何者供應給運算放大器反相輸入端 〇 2 . —種數位對類比轉換器電路，包含： —個數位對類比轉換器，用以接收m位元的資料（其 中m爲任意整數），其中該m位元的資料在其低階部份延 伸成爲位元bH與bL，而bH之階次較爲高： 一個電壓追隨電路，含有一個運算放大器，其非反相 輸入端與數位對類比轉換器之輸出連接，其中在運算放大 器的反相輸入端和輸出之間連接了一個反娥電阻器； —個電流鏡電路，其回應於位元b η與b L而分別提供 兩固定電流I Η與I L，其中固定電流I Η與I L之間的關係 爲Ih=2xIl;以及 一個電流切換電路，連接於電流鏡電路和電壓追隨電 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 袈· 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公釐） 10 301084 as B8 C8 D8 七、申請專利範圍 路之間，以供選擇性地在兩固定電流間切換，以根據位元 b η與bL之値來決定將何者供應給運算放大器反相輸入端 〇 3. 如申請專利範圍第2項之數位對類比轉換器電路 ，其中在電流鏡電路中，使用Μ 0 S電晶體Q η與Q t使一 參考電流接受電流鏡操作而產生固定電流I Η與I L·，其中 固定電流I Η與I L之間的關係可藉調整Μ 0 S電晶體Q Η 與Q 之測量値來予以設定。 4. 如申請專利範圍第2項之數位對類比轉換器電路 ，其中該電流切換電路由兩對Μ〇S電晶體構成，其中各 對Μ 0 S電晶體回應於各位元b η與b L之値而處於導通狀 態，以將各固定電流I Η與I L供應至運算放大器的反相輸 入端。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 装. 訂 經濟部中央橾準局爲工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4規格（210 X 297公釐） 11