[发明专利]多串多输出数模转换器和将数字输入流转换为相应的第一模拟输出和第二模拟输出的方法

说明书

本公开涉及多串多输出数模转换器。多阻抗串多输出数模转换器(DAC)电路，可包括：共享的粗糙分辨率DAC；两个第一精细分辨率DAC，用于接收MSB DAC的输出；以及多路复用器，用于将第一和第二精细分辨率DAC的输出多路复用到输出端子。多路复用器可被配置为使用一个或多个MSB来交换第一和第二精细分辨率DAC的输出的耦合。

技术领域

本公开一般涉及数模转换器(DAC)，并且更具体地但非限制性地涉及阻抗串型DAC。

背景技术

现实世界中的模拟信号，如温度、压力、声音或图像通常会转换为数字表示，可以在现代数字系统中轻松处理。在许多系统中，这种数字信息被转换回模拟形式以执行一些真实世界的功能。执行此步骤的电路是数模转换器(DAC)，其输出用于驱动各种设备。扬声器、视频显示器、电机、机械伺服系统、传感器驱动、仪表、射频(RF)发射器和温度控制只是几个不同的例子。DAC通常被纳入到系统中，模拟转换器(ADC)对实际信号进行数字化处理，然后通过DAC将其转换回模拟形式。

DAC响应于二进制数字输入代码产生量化或离散步进模拟输出，并且模拟输出通常是电压或电流。为了产生输出，参考量或水平(通常是上述电压或电流)通常被分成二元和/或线性分数。分段转换器分阶段地转换输入的不同部分或段。其中最高有效位(MSB)由第一阶段或子块转换，最低有效位(LSB)由第二阶段或子块转换。转换器也可以具有利用决策树逻辑来解码输入的模式，并且转换器可以不被完全分段，例如，根据US 9,444,487。

然后数字输入驱动开关组合适当数量的这些分数以产生输出。分数的数量和大小反映了可能的数字输入代码的数量，这是转换器分辨率或输入代码中的位数(n)的函数。

发明内容

与一些单端解决方案相比，差分多串阻抗数模转换器(DAC)可以提供更好的信号范围和鲁棒性。本发明人已经认识到，要解决的一个问题是多输出DAC电路可占据面积减小的集成电路的显着区域并且可能包括大量开关，这会降低DAC的速度并可能导致泄漏电流。开关泄漏电流在较高温度下会降低DAC线性度，因此也会降低最大工作温度范围。本发明人已经通过减少，例如，在一些DAC电路方法中消除了基本上一半的开关，差分多串DAC电路中的开关的数量来解决了这个问题。本发明人还认识到，在串的不同子部分耦合在一起并且开发解决方案以克服该限制的情况下，多输出DAC可能受到性能限制。

在一些方面中，本公开涉及多串多输出数模转换器(DAC)电路。电路包括：共享的粗糙分辨率DAC，用于将数字输入流的最高有效位(MSB)转换为第一模拟信号分量和第二模拟信号分量；第一精细分辨率DAC，用于转换所述数字输入流的最低有效位(LSB)，所述第一精细分辨率DAC具有第一输入以从所述共享的粗糙DAC接收所述第一模拟信号分量；第二精细分辨率DAC，用于转换所述数字输入流的最低有效位(LSB)，所述第二精细分辨率DAC具有第二输入以从所述共享的粗糙DAC接收所述第二模拟信号分量；和多路复用器，将所述第一和第二精细分辨率DAC的输出多路复用到第一和第二输出端子，多路复用器被配置为使用控制信号来交换所述第一和第二精细分辨率DAC的输出的耦合。

在一些方面中，本公开涉及一种将数字输入流转换成相应的第一模拟输出和第二模拟输出的方法。该方法包括提供：共享的粗糙分辨率DAC，用于将数字输入流的最高有效位(MSB)转换为第一模拟信号分量和第二模拟信号分量；第一精细分辨率DAC，用于转换所述数字输入流的最低有效位(LSB)，所述第一精细分辨率DAC具有第一输入以从所述共享的粗糙 DAC接收所述第一模拟信号分量；和第二精细分辨率DAC，用于转换所述数字输入流的最低有效位(LSB)，所述第二精细分辨率DAC具有第二输入以从所述共享的粗糙DAC接收所述第二模拟信号分量。该方法还包括使用控制信号控制多路复用器，以将所述第一和第二精细分辨率DAC的第一和第二模拟输出多路复用到所述多路复用器的第一和第二输出端子，多路复用器被配置为交换第一和第二模拟输出的耦合。