[发明专利]D/A转换器

说明书

技术领域

本公开内容涉及一种数模（D/A）转换器。

背景技术

用于将数字信号转换成模拟信号的D/A转换器的一个示例是使用梯型电阻器网络的R-2R型D/A转换器。

如图24所示，R-2R型D/A转换器包括电阻器网络301和与数字输入信号D0至D2对应的三个开关302至304。各个开关302至304包括耦接在处于高电位电压VD电平的接线311与电阻器网络301之间的晶体管302a至304a以及耦接在电阻器网络301与处于低电位电压GND电平的接线312之间的晶体管302b至304b。晶体管302a至304a和晶体管302b至304b根据数字输入信号D0至D2互补地导通和关断。

R-2R型D/A转换器输出模拟信号VOUT，该模拟信号VOUT具有通过利用包括在电阻器网络301中的电阻元件以及各个晶体管302a至304a、晶体管302b至304b的导通电阻来对高电位电压VD与低电位电压GND之间的电压差进行分压而获得的电压值。例如，如图25所示，R-2R型D/A转换器输出具有与代码（十进制数）和数字输入信号D2至D0相对应的电压值的模拟信号VOUT。在图25中，模拟信号VOUT的电压值指示高电位电压VD=6.4V以及低电位电压GND=0V的情况。代码以十进制数的形式表示由数字输入信号D0至D2表示的二进制数。

存在D/A转换器与多位数字输入信号相对应以增加分辨率的要求。例如，在图26中示出了R-2R型D/A转换器的情况。另一D/A转换器包括：第一级D/A转换单元，用于生成与数字输入信号的高阶位对应的电压；以及下一级D/A转换单元，用于基于第一级D/A转换单元的输出电压来生成与数字输入信号的低阶位对应的电压。参考例如日本早起公开专利公布第2003-224477号和第5-248028号以及日本经审查专利公布第63-6170号。

发明内容

在图24所示的R-2R型D/A转换器中，根据数字输入信号D0至D2对晶体管302a至304a、302b至304b的尺寸进行加权。在图24中，各个晶体管302a至304a、302b至304b旁边所示出的数值表示晶体管尺寸比。“×1”表示1倍，“×2”表示2倍，“×4”表示4倍。

对晶体管尺寸进行加权以抑制模拟信号VOUT的线性的降低。在包括在电阻器网络301中的电阻元件中流动的电流的值根据设置的代码（数字输入信号D0至D2）而变化。因此，如果各个晶体管302a至304a、302b至304b的导通电阻值是相同的值，则耦接到各个晶体管302a至304a、302b至304b的电阻元件的端子电压由于电阻元件中流动的电流而变化。端子电压变化降低了模拟信号VOUT的线性。

因此，在R-2R型D/A转换器中，晶体管的面积随着位数的增加而增大。例如，如图26所示，对应于数字输入信号D3、D4和D5的开关305至307的晶体管305a至307a、305b至307b的面积为“×8”、“×16”、“×32”。例如，6位D/A转换器包括3位D/A转换器中包括的晶体管以及尺寸为3位D/A转换器中包括的晶体管的尺寸的8倍的晶体管。也就是说，如果数字输入信号的位数加倍，则D/A转换器的面积远远大于2倍。

晶体管的最小尺寸受制造技术（小型化技术）限制。相应地，图24中所示的“×1”的晶体管的尺寸不小于受制造技术限制的最小尺寸。也就是说，各个晶体管的尺寸减小受制造技术限制。这成为妨碍多位D/A转换器的面积减小的因素。

根据实施例的一个方面，提供了一种数模（D/A）转换器，其生成与数字输入信号相对应的模拟信号。D/A转换器包括：多个D/A转换电路；以及以负反馈方式耦接在多个D/A转换电路之间的放大器电路。多个D/A转换电路包括：第一级D/A转换电路，被配置成接收包括数字输入信号的最低有效位的多位数字输入信号；以及其他D/A转换电路，被配置成接收比其前一级D/A转换电路接收到的数字输入信号的位更高阶的位。每个D/A转换电路包括：与D/A转换电路接收到的数字输入信号相对应的R-2R梯型电阻器网络；多个第一晶体管，耦接在电阻器网络与处于第一电压电平的第一接线之间，所述多个第一晶体管的尺寸以2的幂为比率来设置；以及多个第二晶体管，耦接在电阻器网络与处于第二电压电平的第二接线之间，所述多个第二晶体管的尺寸以2的幂为比率来设置，并且根据数字输入信号来与所述多个第一晶体管互补地分别导通和关断。

实施例的一个方面提供了一种能够抑制由于数字输入信号的位数的增加而引起的面积增大的D/A转换器。