[发明专利]一种量化范围可调的12位分段电容数模转换器电路

摘要

本发明公开了一种量化范围可调的12位分段电容数模转换器电路，由一个数字校准电路、一个开关阵列、一个分段电容阵列以及一个跟随器组成。分段电容阵列的输出端有恒定的寄生电容，在电容阵列输入端加数字校准电路，通过此电路将输入12位数字信号转换成另一12位数字信号，从而将寄生电容对输出电压的影响补偿到输入端；分段电容阵列包括带有冗余电容的低6位电容阵列以及不带冗余电容的高6位电容阵列两部分，利用一个桥结电容将该两部分隔开；跟随器由一个闭环工作的轨到轨运算放大器构成，其输出电压与输入电压值相等。本发明可实现将12位数字信号转换为与之对应的模拟电压值，同时在保证精度的前提下缩小芯片面积，一定程度上降低成本及功耗。

主权项

一种量化范围可调的12位分段电容数模转换器电路，其特征在于：由一个数字校准电路、一个开关阵列、一个分段电容阵列以及一个跟随器组成；所述分段电容阵列的输出端有容值恒定的寄生电容，所述数字校准电路设置在所述分段电容阵列的输入端，通过所述数字核准电路将输入12位数字信号转换成另一12位数字信号，从而将寄生电容对输出电压的影响补偿到输入端；所述分段电容阵列包括带有冗余电容的低6位电容阵列以及不带冗余电容的高6位电容阵列两部分；利用一个容值为64/63C的桥结电容将该两部分电容阵列分隔开，所述桥结电容与低6位电容阵列串联后的对地等效电容值与所述高6位电容阵列中最低位电容值相等；对于一个12位的输入数字信号，此分段电容阵列的输出电压值为： V out = ( V REF - V CM ) · Σ i = 1 12 2 i - 1 b i 2 12 其中：bi数字校准电路第i位的输出码值,bi=0或1；VREF为参考电压，VCM为共模电平；量化范围通过改变共模电平VCM与参考电压VREF的值进行调节；所述开关阵列中的一对CMOS开关的一端均接到所述分段电容阵列中电容的下级板上，所述开关阵列中的一对CMOS开关的另一端分别接共模电平和参考电压；经过数字校准电路处理之后的数字信号经过一级反相器，与该数字信号本身形成一对互补的信号，并控制所述一对CMOS开关的闭合与关断；所述跟随器由一个接成闭环形式的轨到轨运算放大器构成，其内部结构包括并联的两组折叠共源共栅放大器；所述跟随器输入电压从0到电源电压变化的范围内至少有一个共源共栅放大器正常工作，所述跟随器在闭环应用时输出电压与输入电压值相等。