內插式數字至模擬轉換器的製造方法
2023-10-06 14:06:59 4
內插式數字至模擬轉換器的製造方法
【專利摘要】一種內插式數字至模擬轉換器，用於將一個數位訊號轉換成一個模擬信號。數位訊號具有一個第一位至一個第N位。內插式數字至模擬轉換器包含：一個路由單元，用於接收第一位、第二位、一個第一電壓及一個第二電壓，並在接收到第一電壓及第二電壓時，根據第一位及第二位，輸出第一電壓及第二電壓中的一個作為一個第一路由電壓，輸出第一電壓及第二電壓中的一個作為一個第二路由電壓；及一個插補單元，用於接收第一位、第一路由電壓及第二路由電壓，並根據第一位對第一路由電壓及第二路由電壓進行插補，以產生模擬信號。
【專利說明】內插式數字至模擬轉換器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種數字至模擬轉換器，特別是涉及一種內插式數字至模擬轉換器。【背景技術】
[0002]參閱圖1，一種現有的六位數字至模擬轉換器I用於將一個數位訊號D[5:0]轉換成一個模擬信號Vout。數位訊號D[5:0]具有一個第一位至一個第六位D[0]~D[5]。現有的六位數字至模擬轉換器包括一百二十六個開關11及一個緩衝級12，並接收第一位至第六位D[0rD[5]，及幅值呈等差數列的一個第一參考電壓至一個第六十四參考電壓VrefXTVref63，且利用開關11根據第一位至第六位D [0]1 [5]進行二元樹解碼，以輸出第一參考電壓至第六十四參考電壓Vref(TVref63中的一個經由緩衝級12緩衝後產生模擬信
號Vout。在圖1中，對應D[*]的開關11在D [*] =0時不導通，在D [*] =1時導通,對應石丙的
開關11在D [*] =0時導通，在D [*] =1時不導通，因此，在D [5:0] =000000時，Vout=VrefO,在D[5:0] =000001 時，Vout=Vrefl,在 D[5:0] =000010 時，Vout=Vref2,…，在 D[5:0] =111111時，Vout=Vref63。
[0003]然而，現有的六位數字至模擬轉換器I所使用的開關11的數目較多，導致布局時拉線較複雜，且開關11及 拉線所佔據的面積較大。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提供一種內插式數字至模擬轉換器，可以改善先前技術的缺點。
[0005]本發明內插式數字至模擬轉換器用於將一個數位訊號轉換成一個模擬信號。該數位訊號具有一個第一位至一個第N位，N>1。該內插式數字至模擬轉換器包含一個路由單元及一個插補單元。該路由單元用於接收該第一位、該第二位、一個第一電壓及一個第二電壓，並在接收到該第一電壓及該第二電壓時，根據該第一位及該第二位，輸出該第一電壓及該第二電壓中的一個作為一個第一路由電壓，輸出該第一電壓及該第二電壓中的一個作為一個第二路由電壓。該插補單元電連接到該路由單元，用於接收該第一位、該第一路由電壓及該第二路由電壓，並根據該第一位對該第一路由電壓及該第二路由電壓進行插補，以產生介於該第一路由電壓及該第二路由電壓間的該模擬信號。
[0006]本發明的有益效果在於:通過該路由單元及該插補單元，在N足夠大時，可以減少該內插式數字至模擬轉換器所使用的開關的數目，導致布局時拉線較簡單，且開關及拉線所佔據的面積較小。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1是一個電路圖，顯示一種現有的六位數字至模擬轉換器；
[0008]圖2是一個方塊圖，顯示本發明內插式數字至模擬轉換器的第一較佳實施例；
[0009]圖3是一個電路圖，顯示第一較佳實施例的一個多路復用單元及一個路由單元；[0010]圖4是一個電路圖，顯示第一較佳實施例的一個插補單元的第一種實施態樣；
[0011]圖5是一個電路圖，顯示第一較佳實施例的插補單元的第二種實施態樣；
[0012]圖6是一個電路圖，顯示第一較佳實施例的插補單元的第三種實施態樣；
[0013]圖7是一個電路圖，顯示第一較佳實施例的插補單元的第四種實施態樣；
[0014]圖8是一個方塊圖，顯示本發明內插式數字至模擬轉換器的第二較佳實施例；
[0015]圖9是一個電路圖，顯示第二較佳實施例的三個多路復用單元及三個路由單元；
[0016]圖10是一個電路圖，顯示本發明內插式數字至模擬轉換器的第三較佳實施例的三個多路復用單元及三個路由單元。
【具體實施方式】
[0017]為讓本發明的上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發明的【具體實施方式】作詳細說明。首先需要說明的是，本發明並不限於下述【具體實施方式】，本領域的技術人員應該從下述實施方式所體現的精神來理解本發明，各技術術語可以基於本發明的精神實質來作最寬泛的理解。圖中相同或相似的構件採用相同的附圖標記表示。
[0018]第一較佳實施例
[0019]參閱圖2，本發明內插式數字至模擬轉換器的第一較佳實施例2用於將一個數位訊號D[N-1:0]轉換成一個模擬信號Vout。數位訊號具有一個第一位至一個第N位D[0]~D [N-l]，N>2。本實施例內插式數字至模擬轉換器2包含一個多路復用單元21、一個路由單元22及一個插補單元23。
[0020]多路復用單元21用 於接收第三位至第N位D[2]~D[N_1]，及幅值呈等差數列的一個第一參考電壓至一個第M+1參考電壓Vref(TVrefM，並根據第三位至第N位D [2]~D[N-1]，輸出參考電壓VrefXTVrefM中序號相鄰的兩個，分別作為一個第一電壓VO及一個第二電壓 VI，M= 2n_2。
[0021]路由單元22電連接到多路復用單元21，用於接收第一位D[0]、第二位D[l]、第一電壓VO及第二電壓Vl，並在接收到第一電壓VO及第二電壓Vl時，根據第一位D [O]及第二位D [I]，輸出第一電壓VO及第二電壓Vl中的一個作為一個第一路由電壓VrO，輸出第一電壓VO及第二電壓Vl中的一個作為一個第二路由電壓Vrl。
[0022]插補單元23電連接到路由單元22，用於接收第一位D [O]、第一路由電壓VrO及第二路由電壓Vr I，並根據第一位D [O]對第一路由電壓VrO及第二路由電壓Vr I進行插補，以產生介於第一路由電壓VrO及第二路由電壓Vrl間的模擬信號Vout。
[0023]參閱圖2、圖3與圖4，以下舉N=6為例進行說明。
[0024]多路復用單元21包括四十個開關211。在圖3中，對應D[*]的開關211在D[*]=0時不導通，在D[*]=l時導通,對應D[*]的開關在D[*]=0時導通,在D[*]=l時不導通，因此，在 D[5:2] =0000 時，VO=VrefO, Vl=Vrefl,在 D[5:2] =0001 時，VO=Vrefl, Vl=Vref2，在D[5:2]=0010 時，V0=Vref2，Vl=Vref3，…，在 D[5:2] = 1111 時，V0=Vrefl5，Vl=Vrefl6，如表1所示。
[0025]路由單兀22包括一個第一輸入端220、一個第二輸入端221、一個第一輸出端222、一個第二輸出端223、一個第一開關224、一個第二開關225、一個第三開關226、一個第四開關227、一個第五開關228及一個第六開關229。第一輸入端220用於接收第一電壓V0。第二輸入端221用於接收第二電壓VI。第一輸出端222用於輸出第一路由電壓VrO。第二輸出端223用於輸出第二路由電壓Vrl。第一開關224電連接在第一輸入端220與第一輸出端222間，受第二位D[l]控制在導通與不導通間切換。第二開關225與第三開關226在第一輸入端220與第二輸出端223間串聯。第二開關225受第二位D[I]控制在導通與不導通間切換。第三開關226受第一位D[O]控制在導通與不導通間切換。第四開關227電連接在第二輸入端221與第一輸出端222間，受第二位D[l]控制在導通與不導通間切換。第五開關228與第六開關229在第二輸入端221與第二輸出端223間並聯。第五開關228受第二位D[l]控制在導通與不導通間切換。第六開關229受第一位D[O]控制在導通與不導通間切換。當第一位D[0]為O時，第三開關226導通，第六開關229不導通，而當第一位D[O]為I時，第三開關226不導通，第六開關229導通。當第二位D[l]為O時，第一開關224及第五開關228導通，第二開關225及第四開關227不導通，而當第二位D[l]為I時，第一開關224及第五開關228不導通，第二開關225及第四開關227導通。
[0026]因此，路由單元22在第一位D[0]為O、第二位D[l]為O時，輸出第一電壓VO作為第一路由電壓VrO，輸出第二電壓Vl作為第二路由電壓Vrl，在第一位D[0]為1、第二位D[l]為O時，輸出第一電壓VO作為第一路由電壓VrO,輸出第二電壓Vl作為第二路由電壓Vrl,在第一位D[O]為O、第二位D[I]為I時,輸出第二電壓Vl作為第一路由電壓VrO,輸出第一電壓VO作為第二路由電壓Vrl,在第一位D[O]為1、第二位D[l]為I時,輸出第二電壓Vl作為第一路由電壓VrO,輸出第二電壓Vl作為第二路由電壓Vrl,如表I所不。
[0027]插補單元23包括一個負載231、一個第一差動對232、一個第二差動對233、一個可變電流源234及一個輸出級236。負載231具有一個第一端2311及一個第二端2312。第一差動對232包括一個第一電晶體2321及一個第二電晶體2322。第一電晶體2321具有一個電連接到負載231的第一端2311的第一端、一個第二端，及一個接收第一路由電壓VrO的控制端。第二電晶體2322具有一個電連接到負載231的第二端2312的第一端、一個電連接到第一電晶體2321的第二端的第二端，及一個接收模擬信號Vout的控制端。第二差動對233包括一個第三電晶體2331及一個第四電晶體2332。第三電晶體2331具有一個電連接到負載231的第一端2311的第一端、一個第二端，及一個接收第二路由電壓Vrl的控制端。第四電晶體2332具有一個電連接到負載231的第二端2312的第一端、一個電連接到第三電晶體2331的第二端的第二端，及一個接收模擬信號Vout的控制端。可變電流源234具有一個電連接到第一電晶體2321的第二端的第一端2341，及一個電連接到第三電晶體2331的第二端的第二端2342，用於根據第一位D [O]，於其第一端2341供應一個第一可變電流，及於其第二端2342供應一個第二可變電流，在第一位D[0]為O時，第一可變電流與第二可變電流的比例為(k+Ι):1，在第一位D[O]為I時，第一可變電流與第二可變電流的比例為k:2，k>0。輸出級236電連接到負載231的第一端2311，用於根據負載231的第一端2311上的電壓產生模擬信號Vout。
[0028]因此，插補單元23產生模擬信號Vout的方式為:在第一位D [O]為O時，Vout =VrO X (k+1) / (k+2) +Vrl X I/(k+2)，在第一位 D [O]為 I 時，Vout = VrO X k/ (k+2) +Vrl X 2/(k+2)，如表I所示，其中描述k= 2的情況。
[0029]圖4至圖7分別顯示插補單元23的四種實施態樣。在插補單元23中，可以如圖4與圖6所示那般，負載231以P型金氧半電晶體實現，第一差動對232、第二差動對233及可變電流源234以N型金氧半電晶體實現，輸出級236以互補金氧半電晶體實現，但是也可以如圖5與圖7所示那般，負載231以N型金氧半電晶體實現，第一差動對232、第二差動對233及可變電流源234以P型金氧半電晶體實現，輸出級236以互補金氧半電晶體實現。圖4與圖6所示的插補單元23不同的地方在於可變電流源234以不同的電路達到相同的功能。圖5與圖7所示的插補單元23不同的地方在於可變電流源234以不同的電路達到相同的功能。
[0030]值得注意的是，k的數值端視設計需要而定，不以2為限。舉例來說，在第一參考電壓至第M+1參考電壓VrefXTVrefM的幅值呈等差數列時，如果期望數位訊號D [5:0]與模擬信號Vout間呈線性關係，則選擇k=2，而如果期望數位訊號D[5:0]與模擬信號Vout間呈非線性關係，則選擇k古2。當然，第一參考電壓至第M+1參考電壓VrefXTVrefM的幅值也可以不是呈等差數列。
[0031]表1
【權利要求】
1.一種內插式數字至模擬轉換器，用於將一個數位訊號轉換成一個模擬信號，該數位訊號具有一個第一位至一個第N位，N>1，該內插式數字至模擬轉換器的特徵在於其包含: 一個第一路由單元，用於接收該第一位、該第二位、一個第一電壓及一個第二電壓，並在接收到該第一電壓及該第二電壓時，根據該第一位及該第二位，輸出該第一電壓及該第二電壓中的一個作為一個第一路由電壓，輸出該第一電壓及該第二電壓中的一個作為一個第二路由電壓；及 一個插補單元，電連接到該第一路由單元，用於接收該第一位、該第一路由電壓及該第二路由電壓，並根據該第一位對該第一路由電壓及該第二路由電壓進行插補，以產生介於該第一路由電壓及該第二路由電壓間的該模擬信號。
2.如權利要求1所述的內插式數字至模擬轉換器，其特徵在於:該第一路由單元在該第一位為O、該第二位為O時,輸出該第一電壓作為該第一路由電壓,輸出該第二電壓作為該第二路由電壓，在該第一位為1、該第二位為O時，輸出該第一電壓作為該第一路由電壓，輸出該第二電壓作為該第二路由電壓，在該第一位為O、該第二位為I時，輸出該第二電壓作為該第一路由電壓，輸出該第一電壓作為該第二路由電壓，在該第一位為1、該第二位為I時，輸出該第二電壓作為該第一路由電壓，輸出該第二電壓作為該第二路由電壓。
3.如權利要求2所述的內插式數字至模擬轉換器，其特徵在於該第一路由單元包括: 一個第一輸入端，用於接收該第一電壓； 一個第二輸入端，用於接收該第二電壓； 一個第一輸出端，用於輸出該第一路由電壓； 一個第二輸出端，用於輸出該第二路由電壓； 一個第一開關，電連接在該第一輸入端`與該第一輸出端間，受該第二位控制在導通與不導通間切換； 一個第二開關與一個第三開關，在該第一輸入端與該第二輸出端間串聯，該第二開關受該第二位控制在導通與不導通間切換，該第三開關受該第一位控制在導通與不導通間切換； 一個第四開關，電連接在該第二輸入端與該第一輸出端間，受該第二位控制在導通與不導通間切換；及 一個第五開關與一個第六開關，在該第二輸入端與該第二輸出端間並聯，該第五開關受該第二位控制在導通與不導通間切換，該第六開關受該第一位控制在導通與不導通間切換； 當該第一位為O時，該第三開關導通，該第六開關不導通，而當該第一位為I時，該第三開關不導通，該第六開關導通； 當該第二位為O時，該第一開關及該第五開關導通，該第二開關及該第四開關不導通，而當該第二位為I時，該第一開關及該第五開關不導通，該第二開關及該第四開關導通。
4.如權利要求3所述的內插式數字至模擬轉換器，其特徵在於該插補單元產生該模擬信號的方式為: 在該第一位為O時， 該模擬信號=該第一路由電壓X (k+1) / (k+2) +該第二路由電壓Xl/ (k+2)； 在該第一位為I時，該模擬信號=該第一路由電壓xk/k+2+該第二路由電壓x2/k+2 ；
k>0。
5.如權利要求4所述的內插式數字至模擬轉換器，其特徵在於該插補單元包括: 一個負載，具有一個第一端及一個第二端； 一個第一差動對，包括一個第一電晶體及一個第二電晶體，該第一電晶體具有一個電連接到該負載的第一端的第一端、一個第二端，及一個接收該第一路由電壓的控制端，該第二電晶體具有一個電連接到該負載的第二端的第一端、一個電連接到該第一電晶體的第二端的第二端，及一個接收該模擬信號的控制端； 一個第二差動對，包括一個第三電晶體及一個第四電晶體，該第三電晶體具有一個電連接到該負載的第一端的第一端、一個第二端，及一個接收該第二路由電壓的控制端，該第四電晶體具有一個電連接到該負載的第二端的第一端、一個電連接到該第三電晶體的第二端的第二端，及一個接收該模擬信號的控制端； 一個可變電流源，具有一個電連接到該第一電晶體的第二端的第一端，及一個電連接到該第三電晶體的第二端的第二端，用於根據該第一位，於其第一端供應一個第一可變電流，及於其第二端供應一個第二可變電流，在該第一位為O時，該第一可變電流與該第二可變電流的比例為(k+Ι):1，在該第一位為I時，該第一可變電流與該第二可變電流的比例為k:2 ;及 一個輸出級，電連接到該負載的第一端，用於根據該負載的第一端上的電壓產生該模擬信號。
6.如權利要求1所述的內插式數字至模擬轉換器，N>2，其特徵在於其還包含:` 一個第一多路復用單元，電連接到該第一路由單元，用於接收該第三位至該第N位，及幅值不同的多個參考電壓，並根據該第三位至該第N位，輸出所述參考電壓中的兩個，分別作為該第一電壓及該第二電壓。
7.如權利要求1所述的內插式數字至模擬轉換器，其特徵在於N>2，其還包含: 一個第二多路復用單元，用於接收該第一位、該第二位，及幅值不同的多個參考電壓，並根據該第一位及該第二位，輸出所述參考電壓中的一個，作為一個第三電壓；及 一個第二路由單元，電連接到該第二多路復用單元及該插補單元，用於接收該第三位至該第N位及該第三電壓，並根據該第三位至該第N位，在輸出與不輸出該第三電壓作為該第一路由電壓及該第二路由電壓間切換； 其中，在該第二路由單元輸出該第三電壓作為該第一路由電壓及該第二路由電壓時，該第一路由單元沒有接收到該第一電壓及該第二電壓。
【文檔編號】H03M1/66GK103634012SQ201210311165
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月28日 優先權日:2012年8月28日
【發明者】葉松銚, 鄧至剛 申請人:奕力科技股份有限公司