[发明专利]具有控制栅极电压的数字‑模拟转换器

说明书

技术领域

本发明总体上涉及数字-模拟转换器(DAC)，特别是可控制R-2R电压模式DAC中的NMOS和PMOS开关的栅极电压的方法和装置。

背景技术

电压模式R-2R数字-模拟转换器(DAC)包括使用单刀双掷开关在两个参考电压(Vref和地线Vgnd)之间切换的电阻腿。图1示出将数字代码输入到模拟电压输出(Vout)的分段电压模式R-2R DAC100。分段电压模式R2R DAC100可包括电阻器阶梯，其进一步包括多个腿。每个腿可包括电阻(2R)和开关106.1-106.6，使得电阻(2R)可切换地连接到连接到接地(Vgnd)的第一位置或连接到参考电压电势的第二位置(Vref)。开关106.1-106.6是被连同图2详细讨论的MOS开关对。梯形电阻网络的每个分支(包括相应的开关对)根据在左侧最低有效位(LSB)到右侧最高有效位(MSB)的顺序由数字编码的位控制。如果该位的值为零，则开关被切换到第一位置，以便相应的腿连接到Vgnd；如果该位的值等于1，开关被切换到第二位置，以便相应的腿连接到Vref。因此，该数字代码可通过电阻阶梯上的电压衰减被转换成模拟电压输出(Vout)。

分段电压模式R-2R DAC 100可以被分成两个部分。在虚线左侧的第一部分是R-2R DAC 102，以及在虚线右侧的第二部分是分段DAC 104。R-2R DAC 102可包括较低有效的数字位，而分段DAC可以包括较高有效的位。在一起时，R-2R DAC 102和分段DAC 104形成分段电压模式R-2R DAC 100。

所示。图2示出了详细的电路原理图的MOS开关106.1-106.6。参照图如图2所示，开关200(即可以是在MOS中的任一项开关106.1-106.6)接收的数字比特B(N)，并用分段的电压模式的腿部VGND或Vref的一个电压输出到电阻(2R)R-2R DAC。开关200包括驱动器202，204，和一个p沟道MOSFET(PMOS)206，和一个n沟道MOSFET(NMOS)208的驱动器202和204分别接收数字比特B(N)，而输出驱动器202，204连接到PMOS 206和NMOS 208的栅极，分别。基于该数字输入时，驱动器202的输出可以被驱动到任何一个参考电压容积Vgp或正电源电压Vdd和驱动器204可以被驱动到任何一个参考电压VGN或负电源电压Vss输出。在操作中，PMOS 206和NMOS 208形成互补MOS开关对，以便在任何时刻，如果PMOS206的栅极电压处于Vgp，NMOS208的栅极电压处于Vss；或可选地，如果PMOS206的栅极电压处于Vdd，NMOS 208的栅极电压处于Vgn。因此，在任何时刻，只有一个PMOS 206和NMOS 208开启。

当为ON时(或接合)，理想的开关具有零电阻。然而，在实践中，当PMOS 206或NMOS 208为ON时，每个所述MOS开关具有导通电阻。另外，PMOS 206的导通电阻通常不同于NMOS 208的导通电阻。PMOS 206和NMOS 208之间不平等的导通电阻引起DAC输出的不准确性。美国专利号5075677(下称′677专利)(已转让给本申请的受让人)描述了一种供给可调Vgn(或类似地，可调节Vgp)至驱动器204(或类似地，驱动器202)的Vgn发生器电路，从而使PMOS和NMOS开关的明显导通电阻是实质相同的。