TW486876B - Digital-to-analog converter - Google Patents

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I I I I 訂 先 閱 if 背 之 注 意 事 項 再 填 寫 本 頁 裝 線 486876 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（2 將該降低之電壓増加至第i選擇裝置輸出 選擇裝置輸出之電壓減去之運算裝置。 次疋由弟1 二項宣稱之本㈣，如申請專利範圍第 ¥;旦：至類比轉換器具有特徵爲第1至第m選擇裝 置包括η _位元角军石g哭 、/只从 农 月千馬态，以及猎由該解碼器之 及關閉之2°個開關裝置。 ^出各自開啓 此外，如申請專利範圍第3項宣稱之本發 類比轉換器，包括，聯之複數電阻器、依據第二!::； 之個別資料依序接收藉由劃分料轉換 ^^科 最高㈣位元至最低有效位4順序連續配；1

組而獲得之第1 5筮、之L,I <幻另J η位7C m之η之❿ 狀後卿性地^於該複數 %…間心個別接合點輸出電壓之選擇裝置、保二 相對應於該選擇裝署夕, " 保持分別 谇哀置<罘2至第瓜資料之輸出電壓 置以及將該保抟奘菩士击人< 保持裝 怵待裝置 <輸出電壓降低至其中之-ι)η 以及之後將該降低之而厭描 ’ ⑽山、^ 増至相對應於第1資料之選摆# 置。 由錢擇裝置輸出之電壓減去之運算裝 如申請專利_第4項宣稱之本發明， 3項宣稱之數位至_比棘施w 3 甲叫專利範圍第 —員比轉換益具有特徵爲第 置包括η-位元解碼罘，α、一丄 乃弟1至弟m選擇襞 及關閉之2n個開關裝置。 輸出各自開啓 圖式之簡單説明 圖1 A顯π如本發明第_具體實施例之數位 整體配置方塊圖； 一巧比·4換器 t @ @ (cmKTE^m x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁}

▼裝--------訂---------線I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 整 個 效 有 之 入

(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明說明（3 圖2爲顯示如本發明第_具體實施例之 資料轉換特徵之圖； 釭至頒比·ητ換备 圖。爲顯示如本發明第—，每 、 整體配置方塊圖； ^例〈數位至類比轉換器 體本:及第三具體實施例之數位至類曝器整 操^^時 如第四具體實施例之數位至類比轉換器 完成本發明之最佳模式 本發明現在將參考顯示具體實施例之附圖加以詳細説明 。圖！顯示如纟發明第一具體實施例之數位至類比轉換哭 體配置。㈣Α轉換器能夠轉換8_位元資料爲類比㈣ 在该圖中，符號DI指定該D/A轉換器輸人端經由該輸入 ，應用於轉換之資料。應用至該輸入端Di之該資料之4 最问有政位元供應至解碼器丨，而相同資料之4個最低有 位元供應至反向器電路2。該反向器電路2將該4個最低 效位兀心各位元反向以及供應該反向位元至解碼器3。 參考數丰r 0至r 1 5指定相互串聯以及具有相同電阻値之一 串列私阻器。該電阻器rl5具有連接至高電壓源之一端 ，而該電阻器1*0具有連接至低電壓源VL之一端。參考數字 F 0至F 1 5指定藉由該解碼器1之輸出各自開啓及關閉之FET 。该FET F0至F15具有連接至介於該電阻器Γ〇至rl5之間 個別接合點之源極以及共同連接至運算放大器6非反向輸 之汲極。 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------訂---------線· 五、發明說明（4 ) 及：：數指定藉由該解碼器3之輸出各自開啓 Γ:: 該FETF〇a至仙具有連接至介於該電阻器 間〈個別接合點之源極以及共同連接至運算放大 器7非反向輸入之汲極 ：接至、异放大 私山、 S連异放大态7具有連接至反向之 二：及因亡操作爲具有增益爲&非反向放大器。此外， ?异放匕7H經由電阻器rb(電阻値15R)應用至該 斤算放大态6(反向輸入。電阻器ra(電阻値R)插入於該運 异，大器6叩之輸·出與相同放大器6之反向輸人之間，以及該 運异放大器6之輸出連接至該D/A轉換器之輸出端〇〇。該 運算放大器6完成下列等式⑴之運算以及供應該運算結果 至該輸出端D◦爲相對應於用於轉換之資料之類比電壓：

Vo = (16/15)Va — (l/15)Vb …⑴ 其中Vo代表該運算放大器6之輸出，Va代表在該運算放大 态6非反向輸入之電壓，以及Vb代表該運算放大器7輸出電 壓。 ^ 在如上述構造之D/A轉換器中，當用於轉換之資料爲 00000000"時，將該4個最高有效位元解碼之該解碼器工開 啓該FET F0，因此該電壓VL供應至該運算放大器6非反向 輸入。此時，”im"爲該反向器電路2之輸出。結果，該解 碼态J開啓該FET F15a，因此在介於該電阻器ri4與rl5之間 之接合點上之該電壓（VL + 15v) (v ··跨越該電阻器r 〇至rl5 之各電阻器之電壓降値）供應至該運算放大器7非反向輸入 。總之’在此案例中，該電壓Va及vb獲得爲如下：

Va = VL

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 486876 經濟部智慧財產局員工消費合作社印則农 A7 B7 五、發明說明（5 )

Vb = VL + 15v 所以，藉由替換這些値至等式（1 )内，該輸出類比電壓Vo 決定爲如下：

Vo = (16/15)VL - (1/15) (VL + 15v) = VL - v 類似地是，相對應於用於轉換之個別資料之類比電壓可 以獲得爲如下： 用於轉換之資料 Va Vb Vo 00000001 VL VL+14v VL-(14/15)v 00000010 VL VL+13v VL-(13/15)v 00010000 VL+v VL+15v VL+(l/15)v 00010001 VL+v VL+14v VL+(2/15)v 00100000 VL+2v VL+15v VL+(17/15)v 圖2顯示介於用於轉換之上述資料與類比輸出電壓之間之 關係。 因此，如上述具體實施例，可能藉由使用傳統需要用於 轉換4 -位元數位資料爲類比電壓之1 6個電阻器轉換8 -位元 資料爲類比電壓。通常，2 η -位元資料可以藉由使用傳統需 要用於轉換η -位元資料爲類比電壓之電阻器加以轉換。在 此案例中，提供串聯之2η個電阻器、η個最高有效位元之2η FET以及η個最低有效位元之2η個FET，以及該電阻器rb之 値設定爲2n_ 1 R。 雖然在上述之具體實施例中，用於轉換之資料劃分爲二 資料組，以及如同各自藉由解碼器及FET形成之許多電路爲 以相對應於個別資料組之方式配置，所以用於轉換之資料 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 A7 五、 發明說明（6 ) : '、男]刀爲更夕貝料組，以及如同各自藉由解碼器及形 成之許多電路爲以相對應於個別資料組之方式配置。例如 、，圖3顯示如本發明第二具體實施例之d/a轉換器，其中用 於轉換之3n_位元資料劃分爲三個η-位元資料組，以及以 ^對應於η個最高有效位元之方式配置有解碼^ i及2。個 T 1 2，1 2，·.·、以相對應於η個中間有效位元之方式配 置：反向器電路14、解碼器15以及以相對應於“固最低有 元之方式配置有反向器電路18、解碼器19以及2 〇 ，2〇，···。在該圖中，參考數字印至以2^)指定相互_ 聯以及具有相同電阻値之電阻器。 在FE\ 12，12，· · ·共同連接之共同接合點上之電壓爲輸 入至運算放大器22，在FET 16, 16，共同連接之共同接 合點上之電壓爲輸入至具有增益i之運算放大器U以及在 FET 2〇，2〇 ’ ···共同連接之共同接合點上之電壓爲輸入至 八有&皿1之運算放大器2 4。此外，插入電阻器2 7 (電阻値 (2 i)R)介於茲運算放大器23輸出與該運算放大器22反 =輸入之間，插入電阻器28(電阻値：於該運 算放大器24與該運算放大器22反向輸入之間，插入電阻器 26(電阻俊·· R)介於該運算放大器22輸出與該運算放大器 2 2反向輸入之間。 如上述構造之D/A轉換器，在FET 16，16，·共同接合 點上之電壓降低1/2n，以及在FET 2〇，2〇，...共同接合點 上之電壓降低l/22n，以及二電壓增加至在叩丁 12，12，… 5^氏張尺度刺巾國目家鮮（CNS)A4規格⑵。X 297公髮 9- 486876 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 共同接合點上之電壓。該運算放大器2 2經由輸出端D〇輸出 相加之結果爲相對應於用於轉換之資料之類比電壓。 接著，將説明如本發明第三具體實施例之；轉換器。 圖4顯示該D/A轉換器之整體配置，而圖5爲有利於解釋 D/A轉換器操作之定時圖。該解釋之!）“轉換器將2卜位元 資料爲類比電壓，以及區別於上述具體實施例，其中單— 串列串聯電阻器在時間共享基準上使用二次。 在圖4中，符號DI指定輸入端，經由該輸入端用於轉換 之2η-位元資料在時間共享基準上以n位元單位供應（參考 圖5(a))。參考數字30指定n -位元解碼器。參考數字31， 3 1，···指足相互串聯以及具有相同電阻値之電阻器串列， 而參考數字32，32，.··指定藉由該解碼器3〇之輸出各自開 啓及關閉之FET。該FET 32,32, ...具有接至介於該電阻器 j 1，3 1 ,···之間個別接合點之源極以及共同連接至共同接 合點34之汲極。 參考數字35指足包括FET 36、取樣與保持電容器37以及 具有增益1之運算放大器3 8之取樣與保持電路。當供應至 該FET36之訊號Sl(參考圖5(b))爲邏輯1時，該FET36爲開 啓，因此在共同接合點3 4上之電壓供應至該電容器3 7以充 電至相同電壓。另一方面，當訊號81爲邏輯〇時，該FET 36爲關閉，因此在該電容器37充電之電壓藉由該電容器37 保持。由該電容器3 7保持之電壓藉由該運算放大器38以增 益1放大以及輸出經由該運算放大器38之輸出加以輸出。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐） --------訂---------線 C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 486876

^考數冬40彳曰定運算放大器。在共同接合點“上之電壓 應用至琢運|放大器4G之非反向輸人，而該取樣與保持電 =35之。輸出經由電阻器41(電阻値：（2'i)r)應用至該運 异放大器40之反向輸入。此外，電阻器42(電阻値：及）插 入於該運算放大器40之輸出與相同運算放大器之反向輸入 <間。此情形使得該運算放大器4〇輸出藉由增加該共同接 :點〇 4上 < 電壓而獲得之電壓以及藉由降低該取樣與保持 電路35之輸出電壓1/2n而獲得之電壓。 參考數字45指定包括FET 46、取樣與保持電容器47以及 具有增益1之運算放大器48之另一取樣與保持電路。當應 用至該FET46之訊號S2(參考圖5(〇)爲邏輯1時，該取樣 與保持電路45取樣其輸入電壓，然而當訊號32爲〇時，該 取樣與保持電路45保持該輸入電壓。該取樣與保持電路4 5 之輸出遞送至該輸出端D〇(參考圖5(d))。 在上述構造之D/A轉換器中，首先，藉由將用於轉換之 貝料之η個最低有效位元之各位元加以反向而獲得之資料經 由该輸入端D I供應，以及同時該訊號3 1上升至邏輯丨（圖5 之時間點11)。當該資料經由該輸入端供應時，該解碼器 3 0將該資料解碼以開啓藉由該解碼資料指示之FET 32。此 情形使得該電容器3 2經由該共同接合點3 4以及該FET 36充 電爲具有相對應於用於轉換之資料之η個最低有效位元之電 壓。 之後，用於轉換之資料之η個最高有效位元經由輸入端 D I供應。同時，該訊號s 1變成邏輯〇，以及該訊號s 2爲邏 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（9 輯（時間點12 )。當用於轉換之資料古 由輪入：山n T w — 幻取呵有效位凡經 由知入碲DI供應時，該解 之FET ” ^ r 司σ稭由孩解碼資料指示 J2,因此。相對應於用於轉換之 加曰古士4 位元之電壓經由^r j£ ρη / m個取问有效 非反= 34供應至該運算放大器40之 外，當該訊號S1降爲邏⑴時，該FET36 馬關閉，以及由那時起，該電容器 相對應於該資料之n個最古右#/、_、无私电壓，疋即， 有效位疋（電壓由該取樣與保持 且；Γ之後，該取樣與保持電路35之輸出電壓藉由 ::丄降低1/2Π以及藉由該運算放大器40增加至 :二點34之電壓。結果，相對應於用於轉換之2η- 取樣與保持電路45 # 供應至該 此時，該訊號S2爲邏輯i，因此該上述類比電壓不僅應 用至孩電容器37以充電爲相同電壓，亦且經由該運算放大 器48由該輸出端D〇加以輸出。 ，後，-在時間點t3，藉由將用於轉換之次資料之n個最低 有效位兀反向而獲得之資料經由該輸入端D〗供應，以及同 時該訊號S1變成邏輯1，而該訊號S2爲邏輯〇。此後，綠換 爲類比電壓之資料轉換以上述之相同方式加以完成。Μ 工業應用 70 t本發明，藉由劃分料轉換之資料爲以最高有效位元 至最低有效位元之順序連續配置之個別η位元組而獲得之第 1至第m資料爲各自藉由單一组串聯之電阻器轉換^類比訊 號。所以，可能由用於轉換之資料獲得具有增加位元數目 -12- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 裝 訂-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線 _ 486876 A7 B7_ 五、發明說明（1〇 ) 之多重位元資料而不用使用增加電阻器數目。此外，如申 請專利範圍第3項及第4項宣稱之本發明，選擇裝置在時間 共享基準上操作，而使其可能降低選擇裝置數目。 --------------------訂---------線 ^|||· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 斗刪76 2. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 申清專利範圍 —種數位至類比轉換器，包括： 串聯之複數電阻器； 第1至第mi%擇裝置，依據藉由劃分用於轉換之資料 爲以貝料之取南有效位元至最低有效位元之順序連$配 置之個別11位元組而獲得之第1至第m資料之個別資 選擇性地在介於該複數電阻器之間之個別接合點輸出、 壓；以及 w 運算裝置，將由該第2至第m選擇裝置之輸出電壓 低土其中之1 / 2 ( m 1〕n，以及之後將該降低之電壓增加 弟1選擇裝置輸出之電壓或是由第丨選擇裝置輸出之電 減去。 如申凊專利範圍第1項之數位至類比轉換器，其中該第 至第m選擇裝置包括卜位元解碼器，以及藉由該解碼 之輸出各自開啓及關閉之2n個開關裝置。 一種數位至類比轉換器，包括： 串聯之複數電阻器； 選擇裝置，依據第1至第m資料之個別資料依序接收 藉由劃分用於轉換之資料爲以資料之最高有效位元至 低有效位元之順序連續配置之個別η位元組而獲得之負 至第m資料以及之後選擇性地在介於該複數電阻器之 之個別接合點輸出電壓； 保持裝置，保持分別相對應於該選擇裝置之第2至 m資料之輸出電壓；以及 至 壓 器 最 第1 間 第 ---------訂---------線 f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱 486876 A8 B8 C8 D8

   、申請專利範圍 運算裝£ ’將d保持裝£之輸出電壓降低至其 i/2( n，以及之後將該降低之電壓増加至相心1^ 第1資料之該選擇裝置輸出之兩 祠%壓或是由孩選擇裝置輸 出之電壓減去。 如申請專利範圍第3,之备户$ # 、<数位至類比轉換器，其中該選 擇裝置包括η -位元解碼岑， ° 及猎由孩解碼器之輸出各 自開啓及關閉之2 η個開關裝冒 • I I n ϋ ϋ n ϋ n n n n · ϋ ϋ ϋ n n n ϋ 一-口，1 ϋ I ϋ n ϋ ϋ H I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）