專利名稱：數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含有多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置。特別地，本發(fā)明涉及一種數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，它能夠?qū)⒁粋€數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出和另一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出相加，并輸出所得到的結(jié)果。
近來，已經(jīng)公認(rèn)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路技術(shù)能夠給出更高的分辨力和更高的精度。由于視頻和聲頻技術(shù)正在日益走向數(shù)字化，對它們的技術(shù)指標(biāo)要求也正在發(fā)生變化。特別地，在對視頻信號進行編碼或類似操作時，有必要執(zhí)行一些利用多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的高精度互相關(guān)連的數(shù)模轉(zhuǎn)換操作。由于電流單元矩陣型數(shù)模轉(zhuǎn)換器具有良好的精度，這些數(shù)模轉(zhuǎn)換操作通常采用這種類型的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。電流單元矩陣型數(shù)模轉(zhuǎn)換器含有許多排列成矩陣形式的稱之為電流單元的轉(zhuǎn)換元。電流單元矩陣型數(shù)模轉(zhuǎn)換器根據(jù)數(shù)字值使得一定數(shù)目的電流單元被激活。然后，電流單元矩陣型數(shù)模轉(zhuǎn)換器把各電流單元的電流輸出相加，由此完成數(shù)模轉(zhuǎn)換。關(guān)于電流單元矩陣型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，可參見“30MHz 10bit CMOS數(shù)模轉(zhuǎn)換器(30MHz 10bit CMOS D/Aconverter)”，The Institute of Electronics，Information and Communication Engineers，ICD-88-6，pp.39-46。
如果采用電流單元矩陣型數(shù)模轉(zhuǎn)換器來執(zhí)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，各個電流單元之間的輸出電流量的差異將引起誤差。這種誤差是由以下一些因素造成的(1)制作電流單元時處理操作的差異；(2)由于供電引線的電阻而造成的各個電流單元間的電動勢的差別；(3)由于電流單元輸出端上電壓的差異而造成的電流量的差異。
為了減小制作處理操作差異所引起的誤差，可使各個電流單元排列得盡量互相靠近，或者排除被解碼器激活的電流單元由于位置不同而具有差異的現(xiàn)象。為了減少由電動勢差別所產(chǎn)生的誤差，可采用降低電源引線電阻的方法或者排除被解碼器激活的電流單元由于位置不同出現(xiàn)差異的方法。關(guān)于降低電源引線電阻的方法，已知有采取專用于供電電源的引線層的方法、加寬供電引線的方法、和以網(wǎng)格的形式在各電流單元之間提供電流源的方法等等。一般，為了減小由輸出端電壓變化引起的誤差，可以通過增加晶體管長度的方法來減少相應(yīng)于輸出端電壓變化的電流變化。
如果要把從多個電流單元矩陣型數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的電流相加，那末除了要使每一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的誤差達到最小之外，還應(yīng)該要使各數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間的誤差達到最小。這里的原因如下。當(dāng)各個數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間的輸出電流的差異較大時，即使每一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的誤差都已經(jīng)是最小化了，也不能得到高精度的相加模擬輸出。
和單個數(shù)模轉(zhuǎn)換器中各個電流單元之間的誤差情況相類似，各個數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間的誤差也是由制作處理中的差異和供電引線的電阻所造成的。
然而，如果為了減小各數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間的誤差而使得連接各數(shù)模轉(zhuǎn)換器的供電主引線變寬，那末布置每個數(shù)模轉(zhuǎn)換器所需的面積將增加。其結(jié)果是，芯片所需的面積增大，進而導(dǎo)致成本的增大。要求供電主引線的寬度大于供電支引線的寬度。因此，供電主引線寬度的增大將大大影響到布局面積的增大。此外，采取專用于供電的引線層將增加需使用的層數(shù)，這也將導(dǎo)致成本的加大。
本發(fā)明的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置包括第一轉(zhuǎn)換裝置，用來把一個數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成一個模擬信號；第二轉(zhuǎn)換裝置，用來把一個數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成一個模擬信號；供電裝置，用來向第一轉(zhuǎn)換裝置和第二轉(zhuǎn)換裝置提供電壓；以及供電主引線，用來將第一轉(zhuǎn)換裝置和第二轉(zhuǎn)換裝置連接到供電裝置上，其中從供電裝置到第一轉(zhuǎn)換裝置的供電主引線的電阻所引起的電壓上升或電壓下降基本上等于從供電裝置到第二轉(zhuǎn)換裝置的供電主引線的電阻所引起的電壓上升或電壓下降。
在本發(fā)明的一個實施例中，從供電裝置到第一轉(zhuǎn)換裝置的供電主引線的電阻基本上等于從供電裝置到第二轉(zhuǎn)換裝置的供電主引線的電阻。
在本發(fā)明的另一個實施例中，第一轉(zhuǎn)換裝置和第二轉(zhuǎn)換裝置各自都包括多個轉(zhuǎn)換器，每個轉(zhuǎn)換器都能將一個單位數(shù)字值轉(zhuǎn)換成一個單位模擬值；一個供電支引線，用來把多個轉(zhuǎn)換元中的每個元連接到供電主引線上；以及解碼裝置，用來把根據(jù)數(shù)字信號有選擇地使多個轉(zhuǎn)換元中的零個元或較多個元激活，其中，第一轉(zhuǎn)換裝置中供電支引線的電阻所引起的電壓上升或電壓下降基本上等于第二轉(zhuǎn)換裝置中供電支引線的電阻所引起的電壓上升或電壓下降。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一個數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置包括第一轉(zhuǎn)換裝置，用來把一個數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成一個模擬信號；第二轉(zhuǎn)換裝置，用來把一個數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成一個模擬信號；以及至少一個供電裝置，用來向第一轉(zhuǎn)換裝置和第二轉(zhuǎn)換裝置提供電壓，其中，第一轉(zhuǎn)換裝置和第二轉(zhuǎn)換裝置各自都包括多個轉(zhuǎn)換器，每個轉(zhuǎn)換器都能把一個單位數(shù)字值轉(zhuǎn)換成一個單位模擬值；以及一個解碼器，用來根據(jù)數(shù)字信號有選擇地使多個轉(zhuǎn)換元中的零個或較多個元激活，含在第一轉(zhuǎn)換裝置中的多個轉(zhuǎn)換元和解碼器相對于一個軸來說是和含在第二轉(zhuǎn)換裝置中的多個轉(zhuǎn)換元和解碼器相對稱地布置的，至少一個供電裝置中的各個供電裝置布置得使它們離開上述軸基本上有相同的距離。
在本發(fā)明的一個實施例中，數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置還包括有輸出裝置，用來把第一轉(zhuǎn)換裝置在一個預(yù)定時間周期的前半周期中的輸出和第二轉(zhuǎn)換裝置在該預(yù)定時間周期的后半周期中的輸出相加，并且將相加的結(jié)果輸出。
在本發(fā)明的另一個實施例中，至少一個供電裝置中的一個供電裝置被安放在上述軸上。
在本發(fā)明的又一個實施例中，多個轉(zhuǎn)換元中的每一個元都包括一個恒流源，用來根據(jù)至少一個供電裝置中的一個裝置所提供的電壓來產(chǎn)生一個恒定的電流；以及連接在該恒流源上的開關(guān)裝置，用來根據(jù)一個控制信號進行通斷控制。
在本發(fā)明的再一個實施例中，恒流源是一個晶體管。
在本發(fā)明的再一個實施例中，多個轉(zhuǎn)換元被布置成矩陣形式，并且解碼器在根據(jù)數(shù)字信號有選擇地激活多個轉(zhuǎn)換元中的零個或較多個元時，排除被激活的轉(zhuǎn)換元在空間位置上的集中現(xiàn)象。
在根據(jù)本發(fā)明的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置中，從供電裝置到第一轉(zhuǎn)換裝置的供電主引線的引線電阻所引起的電壓上升或下降基本上等于從供電裝置到第二轉(zhuǎn)換裝置的供電主引線的引線電阻所引起的電壓上升或下降。通過這樣的布局，可以排除由供電主引線的電阻所引起的電壓誤差。其結(jié)果是，從供電裝置向第一轉(zhuǎn)換裝置和第二轉(zhuǎn)換裝置提供了基本相同的電壓。
此外，對于第一和第二轉(zhuǎn)換裝置都含有多個轉(zhuǎn)換元的情形，從供電主引線到各個轉(zhuǎn)換元的各個供電支引線的電阻所引起的電壓上升或電壓下降基本上是相同的。通過這樣的布局，可以排除由供電支引線的電阻所引起的電壓誤差。其結(jié)果是，供電裝置向第一轉(zhuǎn)換裝置中的各個轉(zhuǎn)換元和第二轉(zhuǎn)換裝置中的各個轉(zhuǎn)換元提供了基本上相同的電壓。
通過這種方式，減小了同樣的數(shù)字值下第一轉(zhuǎn)換裝置的模擬輸出值和第二轉(zhuǎn)換裝置的模擬輸出值之間的誤差。
在根據(jù)本發(fā)明的另一個數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置中，第一轉(zhuǎn)換裝置所含的多個轉(zhuǎn)換元和一個解碼器與第二轉(zhuǎn)換裝置所含的多個轉(zhuǎn)換元和一個解碼器相對于某個軸來說是對稱布置的。至少一個供電裝置以離開該軸有基本上相同的距離來放置。通過這樣的布局，可以排除由供電主引線的電阻和供電支引線的電阻所造成的電壓誤差。其結(jié)果是，當(dāng)以相同的數(shù)字值輸入給第一轉(zhuǎn)換裝置和第二轉(zhuǎn)換裝置時，提供給第一轉(zhuǎn)換裝置中的被激活的轉(zhuǎn)換元的電壓將變得基本上等同于提供給第二轉(zhuǎn)換裝置中的被激活的轉(zhuǎn)換元的電壓。而且，通過這樣的布局，第一轉(zhuǎn)換裝置的積分誤差曲線將變得完全等同于第二轉(zhuǎn)換裝置的積分誤差曲線。其結(jié)果是，對于把第一轉(zhuǎn)換裝置在一個預(yù)定時間周期的前半周期中的輸出和第二轉(zhuǎn)換裝置在該預(yù)定時間周期的后半周期中的輸出進行相加并輸出其結(jié)果的情形，可以得到光滑的輸出。
這樣，這里所描述的本發(fā)明使得下述優(yōu)點成為可能(1)能夠提供一種數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，其中多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間的輸出電流量的差異是小的；(2)能夠提供一種數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，它可以用來將一個數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置的輸出和另一個數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置的輸出相加；以及(3)能夠提供一種數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，它可以只占用芯片上通常大小的面積，其中一種供電引線和另一種供電引線可以共用一個引線層。
對于熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們來說，本發(fā)明的上述優(yōu)點和其他優(yōu)點可以通過閱讀和理解下面結(jié)合附圖所作的詳細說明而變得清楚明白。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置的布局圖。
圖2A是示出單個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的模擬輸出的圖；圖2B是示出在輸出曲線之間的匹配良好時，通過對兩個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出進行相加而得到的模擬輸出的圖；圖2C是示出在輸出曲線之間的匹配不良時，通過對兩個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出進行相加的而得到的模擬輸出的圖。
圖3是含有根據(jù)本發(fā)明的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置的一個例子的視頻解碼器的布局圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置的一個例子的布局圖。
圖5是該例中的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的布局圖。
圖6A是該例中含有P型晶體管的電流單元的布局圖；圖6B是該例中含有N型晶體管的電流單元的布局圖。
圖7A至7E是示出該例中各種輸出模擬值對數(shù)字值的關(guān)系的圖。
圖8A至8C是示出該例中多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的各種布置的圖。
圖9A至9C是示出該例中多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的各種布置的圖。
圖10A是示出多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的一般布置的圖；圖10B是示出多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的一般布置的誤差的圖。
圖11A是示出在根據(jù)本發(fā)明的例子中多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的布置的圖；圖11B是示出在根據(jù)本發(fā)明的例子中多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的布置的誤差的圖。
圖12A是示出在根據(jù)本發(fā)明的例子中多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的布置的圖；圖12B是示出在根據(jù)本發(fā)明的例子中多個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的布置的誤差的圖。
以下將借助于示意性


本發(fā)明的一些例子。
首先將說明本發(fā)明的原理。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置1000的布局圖。該數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置1000包括一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a和一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器7b，該數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置1000還包括一個來向數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a和7b提供電壓的供電電路2。
數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置1000含有供電主引線1和供電支引線1a及1b。數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a在點PA處和供電主引線1相連接。數(shù)模轉(zhuǎn)換器7b在點PB處和供電主引線1相連接。來自供電電路2的電壓通過供電主引線1提供給數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a和數(shù)模轉(zhuǎn)換器7b。
數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a含有轉(zhuǎn)換元6a-1至6a-4，用來把一個單位數(shù)字值轉(zhuǎn)換成一個單位模擬值。轉(zhuǎn)換元6a-1至6a-4可以以矩陣形式排列。數(shù)模轉(zhuǎn)換器7b含有轉(zhuǎn)換元6b-1至6b-4，用來把一個單位數(shù)字值轉(zhuǎn)換成一個單位模擬值。轉(zhuǎn)換元6b-1至6b-4可以以矩陣形式排列。在圖1所示的例子中，含在數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a和7b中的轉(zhuǎn)換元的數(shù)目都是4。然而，含在數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a和7b中的轉(zhuǎn)換元的數(shù)目并不限定為4。數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a和7b各自可以含有的轉(zhuǎn)換元數(shù)目都可以是1或更大的任意數(shù)。
轉(zhuǎn)換元6a-1至6a-4通過供電支引線1a連接到供電主引線1上。轉(zhuǎn)換元6a-1至6a-4分別在點PA1至PA4處連接在供電支引線1a上。供電支引線1a在點PA處連接在供電主引線1上。
轉(zhuǎn)換元6a-1至6a-4中的每一個都含有一個恒流源8和連接在恒流源8上的開關(guān)9和10。恒流源8根據(jù)由供電電路2所提供的電壓產(chǎn)生一個恒定的電流。開關(guān)9和10被解碼器部分(未示出)控制，使得兩者的通路和斷路情況相反。當(dāng)開關(guān)9被解碼部分控制成通路時，來自恒流源8的恒定電流便流入電流輸出線5a。否則，來自恒流源8的恒定電流將通過供電支引線1a和供電主引線1流入供電電路2。當(dāng)開關(guān)10被解碼器部分控制成通路時，恒流源8被接地。
轉(zhuǎn)換元6b-1至6b-4中的每一個元都通過供電支引線1b連接到供電主引線1上。
供電主引線1具有引線電阻。供電主引線1在點PA和PP之間的引線電阻由集中電阻3a表示。供電主引線1在點PP和PB之間的引線電阻由集中電阻3b表示。
供電支引線1a具有引線電阻。供電支引線1a在點PA3和PA1之間的引線電阻由集中電阻4a-1表示。供電支引線1a在PA1和PA2之間的引線電阻由集中電阻4a-2表示。供電支引線1a在點PA和PA3之間的引線電阻由集中電阻4a-3表示。供電支引線1a在點PA3和PA4之間的引線電阻由集中電阻4a-4表示。
供電支引線1b具有引線電阻。供電支引線1b在點PB3和PB1之間的引線電阻由集中電阻4b-1表示。供電支引線1b在點PB1和PB2之間的引線電阻由集中電阻4b-2表示。供電支引線1b在點PB和PB3之間的引線電阻由集中電阻4b-3表示。供電支引線1b在點PB3和PB4之間的引線電阻由集中電阻4b-4表示。
在數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置1000中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a和7b的布置使得由供電主引線1從供電電路2到數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a的引線電阻所造成的電壓升高或降低基本上等于由供電主引線1從供電電路2到數(shù)模轉(zhuǎn)換器7b的引線電阻所造成的電壓升高或降低。例如，數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a和7b的布置使得供電主引線1的集中電阻3a和集中電阻3b基本上互相相等。通過這種布置，就能夠使得由供電主引線1從供電電路2到數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a的引線電阻所造成的電壓升高或降低基本上等于由供電主引線1從供電電路2到數(shù)模轉(zhuǎn)換器7b的引線電阻所造成的電壓升高或降低。這是因為流過供電主引線1和供電支引線1a、1b的是恒定的電流。
再有，在數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置1000中，轉(zhuǎn)換元6a-1至6a-4和轉(zhuǎn)換元6b-1至6b-4的布置使得相對應(yīng)的供電支引線的引線電阻是相等的。特別地，轉(zhuǎn)換元6a-1至6a-4和轉(zhuǎn)換元6b-1至6b-4的布置使得下列關(guān)系式得到滿足。
集中電阻4a-1＝集中電阻4b-1集中電阻4a-2＝集中電阻4b-2集中電阻4a-3＝集中電阻4b-3集中電阻4a-4＝集中電阻4b-4在該情形中假定了對于同樣的數(shù)字值而言，在數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a中被解碼器部分所激活的各轉(zhuǎn)換元的列、行位置等同于在數(shù)模轉(zhuǎn)換器7b中被解碼部分所激活的各轉(zhuǎn)換元的列、行位置。例如，如果對于數(shù)值“1”，數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a中被激活的是轉(zhuǎn)換元6a-1，則數(shù)模轉(zhuǎn)換器7b中被激活的是轉(zhuǎn)換元6b-1。如果對于數(shù)值“2”，數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a中被激活的是轉(zhuǎn)換元6a-1和6a-4，則數(shù)模轉(zhuǎn)換器7b中被激活的是轉(zhuǎn)換元6b-1和6b-4。
上面所描述的關(guān)系是由下述布置來達到的。轉(zhuǎn)換元6a-1至6a-4和轉(zhuǎn)換元6b-1至6b-4的布置使得，從供電電路2到轉(zhuǎn)換元6a-1至6a-4的各個距離分別等于從供電電路2到轉(zhuǎn)換元6b-1至6b-4中的各個相應(yīng)轉(zhuǎn)換元的距離。然后，利用具有正比于其長度的引線電阻的供電主引線1和供電支引線1a、1b把這些轉(zhuǎn)換元相互連接起來。
當(dāng)用這種方法使上述關(guān)系式得到滿足時，數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a中被激活的轉(zhuǎn)換元的電動勢就變得等同于數(shù)模轉(zhuǎn)換器7b中被激活的轉(zhuǎn)換元的電動勢。其結(jié)果是，數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a的滿度電流是變得等同于數(shù)模轉(zhuǎn)換器7b的滿度電流量。這是因為，滿度電流量表示當(dāng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器中所含的全部轉(zhuǎn)換元都被激活時的數(shù)模轉(zhuǎn)換器電流輸出量。
對于數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a的輸出和數(shù)模轉(zhuǎn)換器7b的輸出要被相加，同時其中一個輸出相對于另一個輸出延遲了時鐘信號的半個周期的情形，則要求數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a和7b的滿度電流量互相相等。其原因在于，如果數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a和7b的滿度電流量互不相等，那末即使這兩個數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a和7b各自都有極佳的轉(zhuǎn)換精度，數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a的平均模似值也不同于數(shù)模轉(zhuǎn)換器7b的平均模擬值。平均模擬值的差別將引起微分誤差或積分誤差。
另一方面，當(dāng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器7a和7b的滿度電流量互相相等等時，數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a和7b的平均模擬值就互相相等。在這種情形下，數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a和7b之間的模擬值差別可以保持在各自的微分誤差的范圍之內(nèi)。
數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a中被激活的轉(zhuǎn)換元的電動勢和數(shù)模轉(zhuǎn)換器7b中被激活的轉(zhuǎn)換元的電動勢是相同的，由此數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a的輸出曲線變得等同于數(shù)模轉(zhuǎn)換器7b的輸出曲線。在本說明書中，兩個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出曲線之間的一致性良好也被稱作為“兩個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出曲線之間有良好的匹配”。這里，輸出曲線是指這樣一條曲線，它表明準(zhǔn)備輸入的數(shù)字值和準(zhǔn)備輸出的模擬值之間的關(guān)系。后面將參考圖7A至7E對此作詳細說明。
對于數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a的輸出和數(shù)模轉(zhuǎn)換器7b的輸出要被相加，同時其中一個輸出相對于另一個輸出延遲了時鐘信號的半個周期的情形，則要求數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a和7b的輸出曲線互相相同。下面說明其原因。
為了以兩倍的速度執(zhí)行一次數(shù)模轉(zhuǎn)換，配備了數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a和數(shù)模轉(zhuǎn)換器7b，它們的滿度電流量都減小為一半。數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a響應(yīng)于時鐘信號的上升沿而工作，數(shù)模轉(zhuǎn)換器7b響應(yīng)于時鐘信號的下降沿而工作。數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a的輸出和數(shù)模轉(zhuǎn)換器7b的輸出要經(jīng)過模擬相加。這樣就可得到相加后的輸出。
為了能夠得到比單個數(shù)模轉(zhuǎn)換器更為光滑的輸出，數(shù)模轉(zhuǎn)器7a的輸出要相對于數(shù)模轉(zhuǎn)換器7b的輸出延遲時鐘信號的半個周期，然后再對這兩個輸出相加。對于數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a和7b的輸出曲線互相相同的情形，在時鐘信號的前半周期由數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a進行數(shù)模轉(zhuǎn)換得到的模擬值等于在時鐘信號的后半周期由數(shù)模轉(zhuǎn)換器7b進行數(shù)模轉(zhuǎn)換得到的模擬值。因此，相加后的輸出等同于由單個數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換得到的模擬值。這樣，數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a和7b中的微分誤差和積分誤差就得以保持，而不會在相加輸出中被放大。
在數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a和7b中，如果微分誤差都被保持在1/2LSB(最低比特位)之內(nèi)，則數(shù)字值就不會被錯誤地轉(zhuǎn)換成不正確的模擬值。不過為了得到比單個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出更光滑的輸出，有必要把同樣數(shù)字值下的數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a和7b的模擬輸出值差別減小到大約1/10LSB。如果不是這樣，將發(fā)生信號失真。如果數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a和7b的微分誤差自身都可以減小到1/10LSB，那末就有可能不使得這兩個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出曲線互相相等而得到光滑的輸出。然而，從現(xiàn)有的技術(shù)水平來說，要使數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a和7b在精度上都做到使微分誤差減小到1/10LSB是極為困難的。
在圖2A中，實線代表分別在時刻t0至t3向數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸入數(shù)字值“0”、“2”、“3”和“6”時該數(shù)模轉(zhuǎn)換器的模擬值輸出。
圖2B示出當(dāng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a和7b的輸出曲線匹配良好時，通過相加這兩個轉(zhuǎn)換器的輸出所得到的模擬輸出。在該情形中，圖2B所示的相加模擬輸出的波形是通過細分圖2A所示的模擬輸出而得到的。
圖2C示出當(dāng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器7a和7b的輸出曲線匹配不良時，通過相加這兩個轉(zhuǎn)換器的輸出所得到的模擬輸出。在該情形中，圖2C所示的相加模擬輸出的波形不同于圖2A所示模擬輸出的波形。這意味著在相加模擬輸出中產(chǎn)生了失真。
圖3示出一個視頻編碼器100的布局圖，該編碼器含有根據(jù)本發(fā)明的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置的一個例子。視頻編碼器100包括一個鎖存器200，用來暫時保持輸入的一個R信號10a、一個G信號10b和一個B信號10c；一個信號轉(zhuǎn)換部分300，用來把從鎖存器200輸出的R信號20a、G信號20b和B信號20c轉(zhuǎn)換成數(shù)字顏色信號30a、30b和數(shù)字亮度信號30c、30d；一個數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置400，用來把數(shù)字顏色信號30a、30b和數(shù)字亮度信號30c、30d轉(zhuǎn)換成一個模擬顏色信號40a、一個模擬亮度信號40b和一個模擬視頻信號40c。
下面將說明視頻編碼器100的工作過程。具有數(shù)字形式的R信號10a、G信號10b和B信號10c被輸入到視頻編碼器100中。輸入的R信號10a、G信號10b和B信號10c被暫時保存在鎖存器200內(nèi)。然后，R信號10a、G信號10b和B信號10c以同步于時鐘信號50的方式被作為R信號20a、G信號20b和B信號20c輸出給信號轉(zhuǎn)換部分300。信號轉(zhuǎn)換部分300根據(jù)一個視頻信號標(biāo)準(zhǔn)，通過數(shù)字處理對R信號20a、G信號20b和B信號20c進行轉(zhuǎn)換。信號轉(zhuǎn)換部分300輸出同步于時鐘信號50的上升沿的數(shù)字顏色信號R(30a)和數(shù)字亮度信號R(30c)，并輸出同步于時鐘信號50的下降沿的數(shù)字顏色信號F(30b)和數(shù)字亮度信號F(30d)。數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置400把這些數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，并把得到的模擬信號相加。數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置400輸出用于S-VHS的模擬顏色信號40a和模擬亮度信號40b，以及用于普通電視廣播的模擬視頻信號40c。
圖4示出數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置400的布局。該數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置400包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器430a至430f；以及用來向數(shù)模轉(zhuǎn)換器430a至430f提供電壓的供電電路410a至410d。此外，數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置400中還提供有供電主引線420。雖然圖4中沒有明顯地表示出來，但來自供電電路410a至410d的電壓是通過供電主引線420提供給數(shù)模轉(zhuǎn)換器430a至430f的。
同步信號10d、設(shè)定(set-up)信號10e、數(shù)字顏色信號R(30a)、數(shù)字顏色信號F(30b)、數(shù)字亮度信號R(30c)和數(shù)字亮度信號F(30d)與時鐘信號50同步地被輸入給數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置400。數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置400在對這些輸入信號作出響應(yīng)時，輸出模擬顏色信號40a、模擬亮度信號40b和模擬視頻信號40c。
設(shè)定信號10e用來設(shè)定模擬亮度信號40b中的一個模擬輸出電平。同步信號10d用來設(shè)定一個首先輸入的脈沖信號，以便使一系列亮度數(shù)據(jù)和色度數(shù)據(jù)得以同步地傳送。
下面將說明數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置400的工作過程。數(shù)模轉(zhuǎn)換器430a至430f中的每一個都有一個數(shù)字輸入和兩個模擬輸出。兩個模擬輸出之一是電流輸出，另一個是反相電流輸出。電流輸出被用作為一個信號。反相電流輸出在執(zhí)行了反相處理之后被用于各個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的外部。
在數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置400中，來自數(shù)模轉(zhuǎn)換器430a至430f的各個反相電流輸出要經(jīng)過模擬相加，由此產(chǎn)生一個反相視頻信號。來自數(shù)模轉(zhuǎn)換器430a至430d的電流輸出要經(jīng)過模擬相加，由此產(chǎn)生模擬亮度信號40b，其模擬值對應(yīng)于設(shè)定信號10e、同步信號10d、數(shù)字亮度信號F(30d)和數(shù)字亮度信號R(30c)。來自數(shù)模轉(zhuǎn)換器430e至430f的電流輸出要經(jīng)過模擬相加，由此產(chǎn)生模擬顏色信號40a，其模擬值對應(yīng)于數(shù)字顏色信號F(30b)和數(shù)字顏色信號R(30a)。
數(shù)模轉(zhuǎn)換器430c和430d的滿度電流值為亮度信號所需值的一半。模擬轉(zhuǎn)換器430c把數(shù)字亮度信號F(30d)轉(zhuǎn)換成一個模擬信號，然后在響應(yīng)于時鐘信號50的下降沿時輸出得到的模擬信號。數(shù)模轉(zhuǎn)換器430d把數(shù)字亮度信號R(30c)轉(zhuǎn)換成一個模擬信號，然后在響應(yīng)于時鐘信號50的上升沿時輸出得到的模擬信號。這樣，一個對應(yīng)于數(shù)字亮度信號R(30c)的模擬信號就在時鐘信號50一個周期中的前半周從數(shù)模轉(zhuǎn)換器430d輸出，一個對應(yīng)于數(shù)字亮度信號F(30d)的模擬信號就在時鐘信號50一個周期中的后半周期從數(shù)模轉(zhuǎn)換器430c輸出。然后，來自數(shù)模轉(zhuǎn)換器430c的模擬信號輸出和來自數(shù)模轉(zhuǎn)換器430d的模擬信號輸出被相加起來。通過這種相加而得到的模擬信號等同于以假想的方式利用兩倍于時鐘信號50的速度的時鐘信號所產(chǎn)生的模擬信號。
數(shù)模轉(zhuǎn)換器430e和430f的滿度電流值為顏色信號所需值的一半。模數(shù)轉(zhuǎn)換器430e把數(shù)字顏色信號F(30b)轉(zhuǎn)換成一個模擬信號，然后在響應(yīng)于時鐘信號50的下降沿時輸出這樣得到的模擬信號。數(shù)模轉(zhuǎn)換器430f把數(shù)字顏色信號R(30a)轉(zhuǎn)換成一個模擬信號，然后在響應(yīng)于時鐘信號50的上升沿時輸出這樣得到的模擬信號。這樣，一個對應(yīng)于數(shù)字顏色信號R(30a)的模擬信號就在時鐘信號50一個周期的前半周期從數(shù)模轉(zhuǎn)換器430f輸出，一個對應(yīng)于數(shù)字顏色信號F(30b)的模擬信號就在時鐘信號50一個周期的后半周期從數(shù)模轉(zhuǎn)換器430e輸出。從數(shù)模轉(zhuǎn)換器430e和430f輸出的模擬信號被相加起來。通過這種相加而得到的模擬信號等同于以假想的方式利用兩倍于時鐘信號50的速度的時鐘信號所產(chǎn)生的模擬信號。
圖5示出數(shù)模轉(zhuǎn)換器430e的布局。數(shù)模轉(zhuǎn)換器430a至430d和430f的布局都和數(shù)模轉(zhuǎn)換器430e的布局相同。
數(shù)模轉(zhuǎn)換器430e包括一個電流單元陣列437e，它含有排列成矩陣形式的多個電流單元436；以及一個解碼器部分435e，用來根據(jù)輸入的數(shù)字顏色信號30b激活多個電流單元436中的零個或較多個電流單元。解碼器部分435e包括一個X解碼器431a，用來對數(shù)字顏色信號30b的一個較低的比特位部分進行解碼；一個鎖存器432a，用來暫時保存X解碼器431a的輸出；一個Y解碼器431b，用來對數(shù)字顏色信號30b的一個較高比特位部分進行解碼；以及一個鎖存器432b，用來暫時保存Y解碼器431b的輸出。
數(shù)字顏色信號30b被分成較低比特位部分和較高比特位部分，分別輸入給X解碼器431a和Y解碼器431b。
解碼器部分435e使單元436激活，被激活的單元數(shù)目對應(yīng)于數(shù)字顏色信號30b的數(shù)字值。例如，當(dāng)數(shù)字顏色信號30b的數(shù)字值為“1”時，解碼器部分435e使電流單元436中的一個單元激活。被激活的那個電流單元436例如是位在電流單元陣列437e第一行、第一列的那個電流單元。準(zhǔn)備被激活的電流單元436的行值由X解碼器431a確定，準(zhǔn)備被激活的電流單元436的列值由Y解碼器431b確定。當(dāng)數(shù)字顏色信號30b的數(shù)字值為“2”時，解碼器都分435e使電流單元436中的兩個單元激活。被激活的兩個單元436例如是位在第一行、第一列的那個電流單元和位在電流單元陣列437e的第六行、第一列的那個電流單元。解碼器部分435e就以這種方法根據(jù)數(shù)字顏色信號30b來有選擇地激活多個電流單元436中的零個或較多個單元，以避免準(zhǔn)備激活的各電流單元436在空間位置上的集中現(xiàn)象。執(zhí)行該操作是為了使模數(shù)轉(zhuǎn)換器中模擬值的積分誤差達到最小。
每個被解碼器部分435e激活的電流單元436都從其電流輸出端輸出一個電流，并且停止從其反相電流輸出端輸出電流。另一方面，每個沒有被解碼器部分435e激活的電流單元都停止從其電流輸出端輸出電流，而從其反向電流輸出端輸出電流。通過使各個電流單元436的所有電流輸出端互相耦合起來，就得到了模擬顏色信號輸出433。通過使各個電流單元436的所有反相電流輸出端耦合起來，就得到了模擬顏色信號的反相輸出434。
從供電主引線420上分接出來的供電支引線421a至421d分別被連接在各自的電流單元436上。來自供電電路410a至410d的電壓通過供電主引線420和供電支引線421a至421d被提供給各個電流單元436。
圖6A示出一個電流單元436的布局。電流單元436含有一個邏輯電路450，一個恒流源晶體管451，以及開關(guān)晶體管452和453。晶體管451至453都是P型晶體管。
從鎖存器432a輸出的X解碼信號401和從鎖存器432b輸出的Y解碼信號402被輸入給邏輯電路450。邏輯電路450根據(jù)X解碼信號401和Y解碼信號402產(chǎn)生控制信號，控制開關(guān)晶體管452和453的通路和斷路，并使它們處于相反的狀態(tài)。
恒流源晶體管451根據(jù)通過供電支引線421c提供的電壓VDD(電動勢)產(chǎn)生一個恒定的電流。恒流源晶體管451的源極通過供電支引線421c和供電主引線420連接在供電電路410a至410d上。一個預(yù)定的第二參考電壓被提供給恒流源晶體管451的門控極。恒流源晶體管的漏極連接在開關(guān)晶體管452和453的源極上。
開關(guān)晶體管452和453都根據(jù)來自邏輯電路450的控制信號被控制成通路或斷路狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)晶體管452通路時，恒流源晶體管451的漏極被連接到模擬信號輸出端433a上。當(dāng)開關(guān)晶體管453通路時，恒流源晶體管451的漏極被連接到模擬信號反相輸出端434a上。
在某個電流單元436準(zhǔn)備被激活的情形下，邏輯電路450通過向開關(guān)晶體管452的門控極提供一個預(yù)定的第一參考電壓使開關(guān)晶體管452通路，并使開關(guān)晶體管453斷路。通過這個操作，來自恒流源晶體管451的恒定電流被輸出給模擬信號輸出端433a。
在某個電流單元436不準(zhǔn)備被激活的情形下，邏輯電路450通過向開關(guān)晶體管453的門控極提供預(yù)定的第一參考電壓使晶體管452斷路，并使開關(guān)晶體管453通路。通過這個操作，來自恒流源晶體管451的恒定電流被輸出給模擬信號反相輸出端434a。
圖6B是采用N型晶體管的電流單元436的示例性布局圖。恒流源晶體管451根據(jù)通過供電支引線421c提供的一個電壓VGND(地電位)產(chǎn)生一個恒定的電流。因為該電流單元436的工作過程和圖6A所示電流單元436的工作過程相同，所以略去對它的說明。
在下面的說明中，假定圖5中所示的所有電流單元436都像圖6B所示那樣采用了N型晶體管的布局。在這情形中，因為來自電流單元436的恒定電流總是流進供電支引線421a至421d的，所以將按照供電支引線421a至421d的引線電阻出現(xiàn)電源浮動。該電源浮動隨著接近于供電主引線420減小。由于有一個恒定的電流從供電支引線421a至421d流進供電主引線420，所以供電主引線420的引線電阻也會造成電源浮動。因此，從供電支引線410a至410d提供給位在電流單元陣列437e上的每一個電流單元436的電壓和提供給另一個電流單元436的電壓不同。其結(jié)果是，由于恒流源晶體管451的源極上的電位隨著不同的電流單元436而不同，于是電流單元436的電流輸出值隨電流單元436的不同而不同。這將在數(shù)模轉(zhuǎn)換器中引起微分誤差和積分誤差。這里，微分誤差表示對應(yīng)于數(shù)字值“1”的模擬值和平均模擬值之間的差別程度。例如，對于數(shù)字值由N比特來表示的情形，平均模擬值由(滿度電流時)/(2N-1)來定義。一般而言，如果對應(yīng)于一個數(shù)字值的模擬值和平均模擬值的差別為平均模擬值的1/2LSB或更多時，則該數(shù)字值將被錯誤地轉(zhuǎn)換成一個不正確的模擬值。積分誤差是通過所有數(shù)字值下的實際轉(zhuǎn)換所得到的模擬值和平均模擬值的差值(微分誤差)進行積分而得到的。
下面將參考圖7A至7E說明數(shù)模轉(zhuǎn)換器的積分誤差。
理想的情形是希望數(shù)模轉(zhuǎn)換器能夠輸出正比于一個輸入數(shù)字值的模擬值。然而在實際情形中，由于電動勢、輸出端處的電壓變化、處理時的差別等問題，準(zhǔn)備輸入的數(shù)字值并不完全正比于準(zhǔn)備輸出的模擬值在圖7A中，虛線510是表示準(zhǔn)備輸入的數(shù)字值和準(zhǔn)備輸出的模擬值之間的理想關(guān)系的理想曲線。實線500a是表示一個理想的數(shù)模轉(zhuǎn)換器在準(zhǔn)備輸入的數(shù)字值每次增加1的情形下的模擬值輸出的輸出曲線。按照該理想的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，實線500a沿著理想曲線510增加。
在圖7B中，虛線510代表一條理想曲線。實線500b是表示在來自電流單元的電流值變動的情形下數(shù)模轉(zhuǎn)換器準(zhǔn)備輸出的模擬值的輸出曲線。如圖7B所示，當(dāng)數(shù)字值每次增加1時，模擬值的增大是不均勻的。積分誤差可通過對所有數(shù)字值下的虛線(理想線)510和實線500b之間的模擬值的差值進行積分而得到。
在該數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，必須要減小積分誤差。然而，對于兩個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出被交替相加的情形，僅僅減小圖7B所示的積分誤差還是不夠的。
圖7C是在準(zhǔn)備從數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的模擬值小于理想曲線510在同一數(shù)字值下的模擬值的情形中的輸出曲線。
圖7D是在準(zhǔn)備從數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的模擬值大于理想曲線在同一數(shù)字值下的模擬值情形中的輸出曲線。
圖7E示出具有圖7C中由實線500c所代表的輸出特性的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出和具有圖7D中的實線500d所代表的輸出特性的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出相加后的結(jié)果，其中，在時鐘信號的第T個周期時輸入給兩個數(shù)模轉(zhuǎn)換器以T的數(shù)字值，而其中一個的輸出相對于另一個的輸出延遲了時鐘信號的半個周期。如圖7E所示，由于這兩個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出特性匹配不良，所以是一個大的模擬值和一個小的模擬值交替地相加。當(dāng)為了得到光滑輸出的目的而交替地相加兩個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出時，含在數(shù)模轉(zhuǎn)換器內(nèi)的轉(zhuǎn)換元件的模擬輸出的差異將導(dǎo)致失真。
產(chǎn)生這種失真的原因如下。具有圖7C中由實線500c所代表的輸出特性的數(shù)模轉(zhuǎn)換器對于一個小的數(shù)字值將輸出一個相對較小的模擬值，而對于一個大的數(shù)字值將輸出一個相對較大的模擬值。另一方面，具有圖7D中由實線500d所代表的輸出特性的數(shù)模轉(zhuǎn)換器對于一個小的數(shù)字值將輸出一個相對較大的模擬值，而對于一個較大的數(shù)字值將輸出一個相對較小的模擬值。因此，為了防止出現(xiàn)失真，除了要使理想曲線510和每個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出曲線之間有最小的差別之外，還有必要使兩個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出曲線互相相同。
在這個例子中，如圖4所示，數(shù)模轉(zhuǎn)換器430c中的一個包含多個電流單元的電流單元陣列部分437c和一個解碼器部分435c與數(shù)模轉(zhuǎn)換器430d中的一個包含多個電流單元的電流單元陣列部分437d和一個解碼器部分435d是相對于一個對稱軸460對稱地布置的。于是，數(shù)模轉(zhuǎn)換器430d的布局可以通過把數(shù)模轉(zhuǎn)換器430c的布局相對于對稱軸460進行反轉(zhuǎn)而得到。
類似地，數(shù)模摶換器430e中的一個包含多個電流單元的電流單元陣列部分437e和一個解碼器部分435e與數(shù)模轉(zhuǎn)換器430f中的一個包含多個電流單元的電流單元陣列部分437f和一個解碼器部分435f是相對于一個對稱軸461對稱地布置的。于是數(shù)模轉(zhuǎn)換器430f的布局可以通過把數(shù)模轉(zhuǎn)換器430e的布局相對于對稱軸461進行反轉(zhuǎn)而得到。
供電電路410b和410c的布置使得它們各自離開對稱軸460的距離基本上相等。供電電路410c和410d的布置使得它們各自離開對稱軸461的距離基本上相等。通過這種布置，在輸入同樣的數(shù)字值時，在各個數(shù)模轉(zhuǎn)換器中被激活的預(yù)定的電流單元將相對于供電電路是對稱布置的。這種對稱的布局使得，每個數(shù)模轉(zhuǎn)換器中被激活的電流單元的電動勢將是互相相同的。其結(jié)果是，如果第二個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的布局是通過把第一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的布局相對于對稱軸進行反轉(zhuǎn)而得到的，那末第一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出曲線將和第二個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出曲線相同。
圖8A至8C示出在根據(jù)本發(fā)明的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置含有兩個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的情形下，數(shù)模轉(zhuǎn)換器和一個或多個供電電路的示范性布置。
在圖8A所示的示范性布置中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器430h的布局是通過把數(shù)模轉(zhuǎn)換器430g的布局相對于對稱軸470進行反轉(zhuǎn)而得到的。一個供電電路410e被安放在對稱軸470上。
在圖8B所示的示范性布置中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器430l的布局是通過把數(shù)模轉(zhuǎn)換器430k的布局相對于對稱軸470進行反轉(zhuǎn)而得到的。供電電路410g和410i被分別安放在離開對稱軸470有相同距離的地點。
在圖8C所示的示范性布置中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器430p的布局是通過把數(shù)模轉(zhuǎn)換器430o的布局相對于對稱軸470進行反轉(zhuǎn)而得到的。供電電路410l和410m被分別安放在離開對稱軸470有相同距離的地點。
通過這樣的布置，在每個數(shù)模轉(zhuǎn)換器中被激活的電流單元的電動勢變得互相相同。其結(jié)果是，因為各個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出曲線變得互相相同，所以有可能限制各個數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間的輸出誤差。
圖9A至9C示出在根據(jù)本發(fā)明的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置含有四個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的情形下，數(shù)模轉(zhuǎn)換器和一個或多個供電電路的示范性布置。在任何一個布置中，各個供電電路的安放位置都使得它們分別和各個數(shù)模轉(zhuǎn)換器有相同的距離。這種布置使得有可能限制各個數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間的輸出誤差。
下面將參考圖10A、10B、11A、11B、12A和12B說明本發(fā)明的另外一些效果。
假定在圖10A、11A和12A中數(shù)模轉(zhuǎn)換器的面積、電流量和供電引線寬度都是相同的。圖10A、11A和圖12A中由箭頭所指示的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(C0)和(C1)是執(zhí)行相同數(shù)模轉(zhuǎn)換的兩個數(shù)模轉(zhuǎn)換器。假定數(shù)模轉(zhuǎn)換器(C0)和(C1)各自作為單獨數(shù)模轉(zhuǎn)換器時有基本上相同的誤差。
圖10A示出一個示范性的布置，其中6個具有相同布局的數(shù)模轉(zhuǎn)換器430排成一行，兩個供電電路410被安放在這組數(shù)模轉(zhuǎn)換器的兩端。關(guān)于圖10A所示的布置，由各個電動勢的差別所引起的誤差是用仿真方法計算的。
圖10B示出對于把數(shù)模轉(zhuǎn)換器(C1)的電流輸出量作為參考的情形，數(shù)模轉(zhuǎn)換器(C0)和(C1)聯(lián)合使用時與理想曲線的差別。由于總電流量的差別和輸出曲線的傾向性差別，數(shù)模轉(zhuǎn)換器(C0)將產(chǎn)生最大為2.6倍于平均模擬值的差別。
圖11A示出一個示范性的布置，其中三對數(shù)模轉(zhuǎn)換器430排列成一行，每對數(shù)模轉(zhuǎn)換器都相對于一個對稱軸具有互相對稱的布局，三個供電電路410的安放位置使得它們離開各個對稱軸有相同的距離。通過把圖10A所示的布置重新安排成為圖11A所示的布置，每一對數(shù)模轉(zhuǎn)換器430和理想曲線差別都完全相同，如圖11B所示。因此，在這種情形下，只需要單獨考慮每個數(shù)模轉(zhuǎn)換器430的誤差就足夠了。
圖12A示出一個優(yōu)選的布置，其中6個數(shù)模轉(zhuǎn)換器430的布局都不進行反轉(zhuǎn)，它們安放得分別離開各個供電電路410有相同的距離。在這種情形下，供電主引線的供電電壓在各個數(shù)模轉(zhuǎn)換器430之間的變動是相同的。因此，一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器430的滿度電流和另一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器430的滿度電流是相等的。然而，各個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出曲線并不是互相相同的。因此，如圖12B所示，數(shù)模轉(zhuǎn)換器(C0)和(C1)的輸出之間的差別最大將達到0.4LSB。
在計算圖12B所示的結(jié)果時，略去了各個數(shù)模轉(zhuǎn)換器430中解碼器部分的寬度。在實際的布局中，有必要考慮到供電電路410和每個數(shù)模轉(zhuǎn)換器430中的解碼器部分和電流單元陣列部分的位置關(guān)系，來布置供電電路410，以便使各個數(shù)模轉(zhuǎn)換器430之間的供電電壓變動相同。在這種布置下所得到的結(jié)果和圖12B所示的結(jié)果相同。
如上所述，根據(jù)這個例子，由于恒定電流流過供電主引線和供電支引線所造成的各個數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的各個轉(zhuǎn)換元的電動勢浮動已經(jīng)被調(diào)整得相同，由此就提供了能夠執(zhí)行高精度的不帶失真的數(shù)模轉(zhuǎn)換的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置。
根據(jù)本發(fā)明，一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器中被激活的轉(zhuǎn)換元的電動勢變得和另一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器中被激活的轉(zhuǎn)換元的電動勢相同。其結(jié)果是，一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出電流變得和另一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出電流相同。這樣，在把一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出和另一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出互相相加的情形下，把一個輸出相對于另一個輸出延遲時鐘信號的半個周期，就能夠得到光滑的輸出。
再有，根據(jù)本發(fā)明，不需要提供專用的供電引線來減小各個數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間的誤差。因此，一個引線層就可以同時用來作供電引線和其它引線。還有，不需要通過寬供電主引線來減小各個數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間的誤差。因此，芯片的面積可以保持為和普通芯片的面積一樣地小。
在不偏離本發(fā)明的范疇和精神的情形下，對于熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們來說各種其他的修改是明顯的而且是能夠易于實現(xiàn)的。從而，并不希望把后附權(quán)利要求的范疇局限于這里所做的說明，而希望這些權(quán)利要求能被廣義地解釋。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，它包括第一轉(zhuǎn)換裝置，用來把一個數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成一個模擬信號；第二轉(zhuǎn)換裝置，用來把一個數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成一個模擬信號；供電裝置，用來向第一轉(zhuǎn)換裝置和第二轉(zhuǎn)換裝置提供電壓；以及供電主引線，用來把第一轉(zhuǎn)換裝置和第二轉(zhuǎn)換裝置連接到供電裝置上，其中，由供電主引線從供電裝置到第一轉(zhuǎn)換裝置的電阻所引起的電壓上升或下降基本上等于由供電主引線從供電裝置到第二轉(zhuǎn)換裝置的電阻所引起的電壓上升或下降。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，其中供電主引線從供電裝置到第一轉(zhuǎn)換裝置的電阻基本上等于供電主引線從供電裝置到第二轉(zhuǎn)換裝置的電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，其中第一轉(zhuǎn)換裝置和第二轉(zhuǎn)換裝置中的每個裝置都包括多個轉(zhuǎn)換器，每個轉(zhuǎn)換器都能把一個單位數(shù)字值轉(zhuǎn)換成一個單位模擬值；供電支引線，用來把多個轉(zhuǎn)換元中的每一個連接到供電主引線上；以及解碼裝置；用來根據(jù)數(shù)字信號有選擇地激活多個轉(zhuǎn)換元中的零個或較多個轉(zhuǎn)換元，并且由第一轉(zhuǎn)換裝置中的供電支引線的電阻所引起的電壓上升或下降基本上等于由第二轉(zhuǎn)換裝置中的供電支引線的電阻所引起的電壓上升或下降。
4.一種數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，它包括第一轉(zhuǎn)換裝置，用來把一個數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成一個模擬信號；第二轉(zhuǎn)換裝置，用來把一個數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成一個模擬信號；以及至少一個供電裝置，用來向第一轉(zhuǎn)換裝置和第二轉(zhuǎn)換裝置提供電壓，其中，第一轉(zhuǎn)換裝置和第二轉(zhuǎn)換裝置中的每個裝置都包括多個轉(zhuǎn)換器，每個轉(zhuǎn)換器都能把一個單位數(shù)字值轉(zhuǎn)換成一個單位模擬值；以及一個解碼器，用來根據(jù)數(shù)字信號有選擇地激活多個轉(zhuǎn)換元中的零個或較多個轉(zhuǎn)換元，含在第一轉(zhuǎn)換裝置中的多個轉(zhuǎn)換元和解碼器安放在相對于一個軸與含在第二轉(zhuǎn)換裝置中的多個轉(zhuǎn)換元和解碼器相對稱的位置上，以及至少一個供電裝置中的每個裝置的布置使得它們離開對稱軸有基本上相同的距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，它還包括輸出裝置，用來把第一轉(zhuǎn)換裝置在一個預(yù)定的時間周期的前半周期中的輸出和第二轉(zhuǎn)換裝置在該預(yù)定的時間周期的后半周期中的輸出相加，并且輸出該相加后的結(jié)果。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，其中至少一個供電裝置的一個裝置被安放在對稱軸上。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，其中多個轉(zhuǎn)換元中的每個轉(zhuǎn)換元都包括一個恒流源，用來根據(jù)由至少一個供電裝置所提供的電壓產(chǎn)生一個恒定的電流；以及連接在恒流源上的開關(guān)裝置，用來根據(jù)控制信號在通路和斷路狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，其中的恒流源是一個晶體管。
9.根據(jù)權(quán)利要求4的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，其中多個轉(zhuǎn)換元被布置成矩陣的形式，并且解碼器根據(jù)數(shù)字信號有選擇地激活多個轉(zhuǎn)換元中的零個或較多個轉(zhuǎn)換元，使得能夠排除被激活轉(zhuǎn)換元位置上的集中現(xiàn)象。
全文摘要
本發(fā)明的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置包括一個第一轉(zhuǎn)換器，用來把一個數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成一個模擬信號；一個第二轉(zhuǎn)換器，用來把一個數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成一個模擬信號；一個供電電路，用來向第一轉(zhuǎn)換器和第二轉(zhuǎn)換器提供電壓；以及供電主引線，用來把第一轉(zhuǎn)換器和第二轉(zhuǎn)換器連接到供電電路上，其中由供電主引線從供電電路到第一轉(zhuǎn)換器的電阻所引起的電壓上升或下降基本上等于由供電主引線從供電電路到第二轉(zhuǎn)換器的電阻所引起的電壓上升或下降。
文檔編號H03M1/06GK1129865SQ9511832
公開日1996年8月28日 申請日期1995年10月25日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月25日
發(fā)明者大矢有理 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社