[发明专利]对偶电阻链式数模转换器和模数转换器

说明书

技术领域：本发明是模数转换器和数模转转器范畴(以下，本文将模数转换器简称为ADC，数模转转器简称为DAC)，属于数字通信、数码器件类、电子产品类。

背景技术：现有的ADC和DAC都存在很多不足。

关于DAC有不少的方法，如：R-2R方法、权电阻方法等，然而其基本原理就只一个：将数字信号变成不同的权(2⁰，2¹，2²，2³，……)电流，然后再叠加并经过运算放大器转换成模拟电压信号。这种原理有两大缺点：①、所需电流很大，以10位DAC为例，若令最小电流为I₀，那么最大总电流为I₀*2¹⁰＝1024*I₀，对3G手机等移动通信工具而言，耗电大得让人受不了；②、使电流达到很高的精度困难很大、结构复杂。

可否直接将数字信号转换成模拟电压信号，而不要转换成权电流这个中间环节呢？迄今还没有看到过这样的“直接转换法”，本文提出的对偶电阻链式DAC(以下简称”对偶式DAC”)是第一种“直接转换法”。通过m级*n位电阻链的置换和电阻分压，直接将数字信号转换成模拟电压信号，而不要转换成权电流的中间环节，所以，置换式DAC的电流仅需当前DAC的电流的1/2^m*n；同时置换式DAC的转换精度是取决于电阻的精度，而提高电阻的精度比提高权电流精度容易得多。

ADC有三大类：并行式ADC、比较式ADC、双积分式ADC。其中全并行式ADC的转换速度是最快的，但是全并行式ADC的结构庞大且能耗高，随着分辨率的提高，元件数目要按几何级数增加，以至于无论从结构上还是能耗上说都是难以容忍的；比较式ADC的转换速度比全并行式ADC慢一个多数量级，双积分式ADC的转换速度比全并行式ADC慢2-3个数量级，虽然结构简单些，但是不具备高速性能。

超高速ADC的一个大突破，是70年代发明的分级并行式ADC，它与全并行式ADC相比较，其优势是解决了结构庞大且能耗高的难题，所以几十年来一直主宰着超高速ADC的市场；其缺点是速度上损失数倍，且经过多次AD-DA-AD转换会增加误差。

本发明的目的是解决结构复杂度、能耗和转换速度之间的问题。

下文中将乘号“*”省去，如2¹*R、1024*R、1023*R*I、(2ⁿ*R-R)*I分别简记为2¹R、1024R、1023RI、(2ⁿR-R)I。

发明申请内容：本发明是一种对偶电阻链式数模转换器和模数转换器。

首先作出以下定义：电源低电位端简称电源低端V⊙，包括电源负端和电源零端；V⊙’是V⊙增加了对冲器压降的电源准低端；是增加了互补对冲器压降的电源准正端；