[发明专利]一种使用低分辨率DAC合成高分辨率DAC的装置及方法

说明书

本发明公开了一种使用低分辨率DAC合成高分辨率DAC的装置及方法，包括低分辨率数模转换器组、R‑2R电阻网络和电流电压转换电路；低分辨率数模转换器组的每个低分辨率DAC的输入连接至数据总线；低分辨率数模转换器组的输出连接至R‑2R电阻网络的输入，R‑2R电阻网络为低分辨率数模转换器组提供相应的权值；R‑2R电阻网络2的输出连接至电流电压转换电路的输入。本发明能够将目前市场上存在的任意分辨率DAC的分辨率进行提高，且具有分辨率高、线性度优、易于构造、无需频繁校准的优点。

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，涉及一种合成高分辨率DAC方法，尤其是一种使用低分辨率DAC合成高分辨率DAC的装置及方法。

背景技术

目前，市场上存在的数模转换器(DAC)的分辨率有8、10、11、12、14、16位或其他低位数，对于一些有较高要求的应用场合，有时需要高于16位分辨率的DAC，例如精密仪器、校准仪表、医疗产品、音乐播放器等领域。

高分辨率数模转换器一般用于提供可控精密电压，查阅文献可知，目前20位DAC的实现方案多采用由两个16位DAC组成32位，但是为了保证所有条件下的回环捕获和稳定的1ppm漂移误差，选取32位中最好的20位，经过运放输出模拟电压信号，反馈回路采用24位ADC采集电压信号，进行补偿，修正误差，该方法具有反馈回路补偿，比较复杂，且需要频繁的校准。还有一些20位甚至23位以上(0.1ppm/℃)的DAC由手动开关式开尔文-华莱分压器来提供，但其体积庞大、价格昂贵、速度极为缓慢，局限于标准实验室应用。基于以上描述，设计开发一种易于构造，且无需频繁校准的高分辨率实用型DAC具有非常高的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种使用低分辨率DAC合成高分辨率DAC的装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明首先提出一种使用低分辨率DAC合成高分辨率DAC的装置：包括低分辨率数模转换器组、R-2R电阻网络和电流电压转换电路；所述低分辨率数模转换器组由多个低分辨率DAC并联组成；所述低分辨率数模转换器组的每个低分辨率DAC的输入连接至数据总线；所述低分辨率数模转换器组的输出连接至R-2R电阻网络的输入，R-2R电阻网络为低分辨率数模转换器组提供相应的权值；R-2R电阻网络2的输出连接至电流电压转换电路的输入，电流电压转换电路对R-2R电阻网络的输出电流进行求和并转换为电压信号。

进一步，上述低分辨率数模转换器组1由n个相同的低分辨率DAC并联组成：分别为DAC1、DAC2、DAC3、…、DACn，其中n为自然数。

进一步，上述n个相同的低分辨率DAC为8位、10位、11位、12位、14位或者16位DAC。

本发明还提出一种基于上述装置的使用低分辨率DAC合成高分辨率DAC的方法：将低位数数字量输入至数据总线，由数据总线分别输入至组成低分辨率数模转换器组1的n个DAC的输入端；由R-2R电阻网络2为低分辨率数模转换器组1的n个DAC提供相应的权值，其中DAC1、DAC2、DAC3、…、DACn分别对应的权值为2⁰/2ⁿ、2¹/2ⁿ、2²/2ⁿ、…、2^(n-1)/2ⁿ；然后电流电压转换电路3对R-2R电阻网络2的输出电流进行求和并转换为电压信号；所述低分辨率数模转换器组1的n个DAC输出经过R-2R电阻网络2以及电流电压转换电路3后的输出V_out为：