[发明专利]基于对偶权电阻链的权电压式ADC和DAC

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：ADC和DAC应用于数字通信、雷达、数码产品等，现已有多种ADC和DAC，但都存在很多不足。

现有DAC的制造有不少的方法，如：R-2R方法、恒流源法、权电阻方法等⁽¹⁾，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，……)I₀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18位DAC为例，若令最小电流为I₀，那么最大总电流为I₀*2¹⁸＝256*1024*I₀，使设备发热量大，使移动通信工具待机时间缩短；②、使权电流达到很高的精度困难很大、结构复杂。

主流ADC工作原理有三大类：并行式ADC(高速)、逐次逼近式ADC(中速)、双积分式ADC(低速)，还有一些在此基础上结构的变化，如两步式、流水式、折叠式、内插式等，都存在着转换速度与器件量、能耗之间的矛盾。

本发明的目的是解决ADC和DAC的器件量、能耗与转换速度之间的矛盾。

名词定义：器件量——组成ADC和DAC电子器件数量。ADC和DAC由很多的电子器件组成，目前常用“芯片面积大小”来描述器件的多少，这不合理，因为同一个电路，用100nm的技术和35nm的技术制造，其芯片面积不一样大，而器件量相同；采样保持器简称采保器，采样保持以下简称采保，一个采保周期分为采样瞬间和保持期；

发明申请内容：本发明是一种基于对偶权电阻链的DAC和ADC，其特征是：包含由对偶电阻串联成的对偶权电阻链，简称对偶链；专有名词和专用符号定义如下：

●位数指二进制位数，N为对偶链式ADC或对偶链式DAC总位数，为子级位数之和；

●用α、β、γ、…表述子级别1、2、3、…；Φ为它们的通配符，(Φ+1)为Φ的次级；

●开关电阻r₀、附加电阻r₁、寄生电阻r——数字开关S_j导通时有一个很小的电阻称开关电阻r₀；为了消除开关电阻所引起的误差，每个权电阻都加上了一个与开关电阻相等的附加电阻r₁，开关电阻r₀与附加电阻r₁合称为寄生电阻r；令三者相等：r₀＝r₁＝r；V_r表示由r产生的压降；主副电阻链各有N个r，主链总寄生电压符号为V_Nr，表示由N个r产生的压降，即V_Nr＝V_N*r＝N*V_r；称V_Nr为总寄生电压；

●权值j通配(0～N)所有权值，数字信号D_j或数字开关S_j中的权值j就是权电阻2^jR或净权电阻2^jR₀中的权值j；即，数字信号D_j控制对应的数字开关S_j从而控制对应权值的权电阻2^jR；与2^jR’同理；

●净权电阻——电阻链中基准电阻为R₀，为了使标号R₀醒目地区别于R，改用代替R₀，副电阻链中基准电阻为令表示主电阻链中第j位的净权电阻，第0位即最小权净电阻就是基准电阻R₀；同理，表示副电阻链中第j位的净权电阻；净权电阻可以是一个电阻，也可以是2^j个基准电阻的串联，以降低误差；

●权电阻——为了消除寄生电阻r引起的转换误差，令且即，权电阻2^jR或2^jR’是在净权电阻基础上附加了寄生电阻r，2^jR简称主权电阻，2^jR’简称副权电阻，合称权电阻；每个权电阻都并联一个数字开关，说到某个权电阻时就默认也包括了它所并联的数字开关，不再另加说明；