[发明专利]基于对偶权电阻链的权电压式ADC和DAC

摘要

一种基于对偶权电阻链的权电压式DAC和ADC，目前DAC都是基于权电流的工作原理，其工作电流均值随数字信号位数作几何增长，为其最小电流的数百倍；而对偶权电阻链权电压式DAC，用权电压的方式进行DA转换，其工作电流就恒等于最小电流，比权电流DAC的电流均值下降2～3个数量级，器件量小；至于偶权电阻链权电压式ADC，较目前同类的逐次比较型ADC而言，有以下几点优势：①速度快1个数量级；②转换位数高；③器件量小；④误差小。

主权项

1.一种基于对偶权电阻链的权电压式ADC和DAC，其特征是：包含对偶权电阻链，其视在总对偶电阻链由视在主电阻链NR和视在副电阻链NR’串联而成，视在主电阻链NR由主权电阻2⁰R～2^N-1R串联而成，视在副电阻链NR’由副权电阻2⁰R’～2^N-1R’串联而成，主、副视在电阻链中权值j相等的主、副电阻，即2^jR与2^jR’为一对阻值相等的对偶权电阻；每个权电阻并联一个由数字信号控制的数字开关；2^jR并联数字开关S_j，被数字信号D_j控制；2^jR’并联数字开关被数字信号控制；令S_j和为互反的对偶开关，即S_j和中总是有一个导通而另一个截止，所以对偶电阻总是一个接入一个隐除，使主、副视在电阻链在数字信号控制下成为一对互补的N位数字式可调电阻器主链R_y和副链R’_y，当R_y变大时，R’_y等量的变小，反之亦然，所以R_y+R’_y和电流I为恒定值，其主链电压为V_y＝R_y*I；数模转换过程为：数字信号控制对偶开关，从而控制对偶权电阻链中权电阻，使得权电阻(2^N-1R、…、2⁰R)可以任意接入和隐除，形成了权电压，排除了寄生电压后，净权电压(2^N-1Θ*I、…、2⁰Θ*I)可以任意加减，所以主链电压V_y在(2^NΘ*I～0)范围可调，量化间距Δ＝Θ*I；因为该装置由数字信号控制输出可调权电压，所以是对偶权电阻链权电压式DAC；在这种DAC的基础上，若采用逐次比较方法就成了基于对偶权电阻链的逐次比较型ADC，若采用预判式方法加并行器结构，就成了基于对偶权电阻链的预判式ADC；注意到数字开关电阻是半导体材料，温度变化会引起阻值变化，为了抵消这种变化，权电阻上的附加电阻采用与开关电阻相同的或特性一致的材料；