專利名稱：位準(zhǔn)移動(dòng)式數(shù)模轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種位準(zhǔn)移動(dòng)式數(shù)模轉(zhuǎn)換器，尤指一種能改善傳統(tǒng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器復(fù)雜電路的位準(zhǔn)移動(dòng)式數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
按傳統(tǒng)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器主要是將預(yù)先解好的對(duì)應(yīng)碼直接輸入數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電壓取出線路中，然后再以一對(duì)一的對(duì)應(yīng)以得模擬的輸出信號(hào)；如圖一所示，為已知數(shù)模轉(zhuǎn)換器的示意圖，主要是以R-2R式的電阻組合來達(dá)成分壓的功效，其中10為一多工器I，主要是將輸入值轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)成開關(guān)控制碼(數(shù)字訊號(hào))并輸出給控制開關(guān)，12為一緩沖器I，另圖二所示，為另一已知數(shù)模轉(zhuǎn)換器的示意圖，主要是以電阻串聯(lián)組合來達(dá)成分壓的功效，其中11為一多工器II其功能如上述多工器I(10)所述，14為一緩沖器II，由圖二可知，若欲得到50階的模擬輸出信號(hào)，首先必需產(chǎn)生50組的對(duì)應(yīng)碼，然而，該多個(gè)對(duì)應(yīng)碼必須通過開關(guān)及電阻的組合來達(dá)成模擬訊號(hào)的輸出，如此對(duì)于線路所需的開關(guān)數(shù)及電阻段數(shù)均需很多，以圖二的電阻串聯(lián)分壓式為例，若欲將0～4.9V分為50階的信號(hào)，則需要至少50個(gè)開關(guān)及49段電阻，另對(duì)于圖一R～2R形式電路而言，由于其當(dāng)做開關(guān)的元件本身有電流通過，故該元件的特性會(huì)影響R～2R網(wǎng)路的精確度。如以CMOS或PMOS、NMOS等元件做開關(guān)時(shí)，MOS的阻抗特性會(huì)隨著電壓、溫度的改變而不同，使得流過電流的大小而有所漂移，所以會(huì)使R～2R網(wǎng)路輸出信號(hào)失真，一般而言，R～2R無法達(dá)到如電阻串聯(lián)分壓式的準(zhǔn)確度；而若以相同的位元數(shù)而言，R～2R網(wǎng)路所需的MOS面積及電阻值大小都比電阻串聯(lián)式要來得大。故傳統(tǒng)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器必需使用大量元件、較大的電路面積或較復(fù)雜的電路來達(dá)成所需的精確度。如此使得成本上升，而且元件愈多，電路復(fù)雜度就愈高，電路的精確度影響因素當(dāng)然就愈多而不易控制。
因此，由上可知，傳統(tǒng)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，在設(shè)計(jì)及實(shí)際應(yīng)用上，仍具有若干不便與缺陷存在，尤指其是運(yùn)用許多元件數(shù)的組合，不但影響其制作成本，另易受到較多環(huán)境雜訊的干擾及對(duì)精確度控制不易等諸多問題，而可待加以改善。
本發(fā)明的主要目的是在于利用分階電壓(電流)輸出電路及位準(zhǔn)電壓(電流)輸出電路的設(shè)計(jì)以產(chǎn)生所需的電壓輸出值，解決傳統(tǒng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器需運(yùn)用多元件數(shù)設(shè)計(jì)或復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)，容易受環(huán)境的影響而產(chǎn)生許多雜訊及不利準(zhǔn)確控制等多項(xiàng)因素，并造成制作成本的一大負(fù)擔(dān)等問題，故該電路不但減少成本，且使電路的復(fù)雜度大大降低。
本發(fā)明的另一目的是在于利用一位準(zhǔn)移動(dòng)式緩沖級(jí)電路將分階電壓輸出電路及位準(zhǔn)電壓輸出電路所輸出的電壓值經(jīng)由該緩沖級(jí)電路處理即可得到所需的輸出電壓信號(hào)。
本發(fā)明的另一目的是在于利用一轉(zhuǎn)換電路將分階電流輸出電路及位準(zhǔn)電流輸出電路所輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再經(jīng)由位準(zhǔn)移動(dòng)式緩沖級(jí)電路處理以得到所需的輸出電壓信號(hào)。
本發(fā)明的一個(gè)方面主要是將傳統(tǒng)的分階電壓輸出電路，設(shè)計(jì)分成二部分的電路一為分階電壓輸出電路，另一為位準(zhǔn)電壓輸出電路，其中該分階電壓輸出電路及位準(zhǔn)電壓輸出電路，可利用很多種方式來達(dá)成；例如原來是7bit的R～2R形成的電路則可用5bit的R～2R的分階電壓輸出電路，及用2bit的R～2R做位準(zhǔn)電壓輸出電路，通過該兩電路的組合設(shè)計(jì)而能減少整體電路的復(fù)雜度，再配合一位準(zhǔn)移動(dòng)式緩沖級(jí)的運(yùn)用，以得到所需的輸出電壓信號(hào)。
本發(fā)明的另一個(gè)方面主要是利用與上述方面相同的原理，將上述分階電壓輸出電路及位準(zhǔn)電壓輸出電路改變?cè)O(shè)計(jì)為分階電流輸出電路及位準(zhǔn)電流輸出電路，通過一轉(zhuǎn)換電路將電流輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓輸出信號(hào)，再配合一位準(zhǔn)移動(dòng)式緩沖級(jí)電路的運(yùn)用，以得到所需的輸出電壓信號(hào)。
即，本發(fā)明的位準(zhǔn)移動(dòng)式數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其與傳統(tǒng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器相比較具有以下的優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明可以相同的電路復(fù)雜度，達(dá)到較佳的精確度，即以較簡(jiǎn)單的線路來達(dá)到與傳統(tǒng)電路相同的精確度。
(2)本發(fā)明可使傳統(tǒng)的電路復(fù)雜度降低(元件數(shù)較少)，而有利于精準(zhǔn)度的控制，此外，環(huán)境的影響程度亦可隨之降低。
(3)本發(fā)明減少開關(guān)的使用數(shù)目，故可有效地降低開關(guān)切換時(shí)所產(chǎn)生的雜訊。
(4)本發(fā)明因其大量減少了使用元件的數(shù)目，而減低制作成本。
為使對(duì)于本發(fā)明的目的，特點(diǎn)及功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)同，現(xiàn)配合附圖
詳細(xì)說明如后附圖的簡(jiǎn)單說明圖一為已知數(shù)模轉(zhuǎn)換器的示意圖。
圖二為另一已知數(shù)模轉(zhuǎn)換器的示意圖。
圖三為本發(fā)明第一實(shí)施例的電路方塊圖。
圖四為本發(fā)明第一實(shí)施例位準(zhǔn)移動(dòng)式緩沖級(jí)電路的電路圖。
圖五為本發(fā)明第二實(shí)施例的電路方塊圖。
圖六為本發(fā)明第二實(shí)施例的產(chǎn)生輸出電壓的示意圖。
首先，請(qǐng)參閱附圖三，為本發(fā)明第一實(shí)施例的電路方塊圖，其包括有一多工器III(24)、一分階電壓輸出電路(26)、一位準(zhǔn)電壓輸出電路(28)、一位準(zhǔn)移動(dòng)式緩沖級(jí)電路(30)，其中該分階電壓輸出電路(26)及位準(zhǔn)電壓輸出電路(28)其各別所欲產(chǎn)生的電壓階數(shù)、位準(zhǔn)數(shù)及該第一階數(shù)的電壓相差值皆由各使用者進(jìn)行規(guī)劃及設(shè)計(jì)，請(qǐng)參閱以下原理的說明Vn(S)分階電壓輸出電路的輸出電壓值 S階數(shù)Ve(X)位準(zhǔn)電壓輸出電路的輸出電壓值 X位準(zhǔn)數(shù)Vo兩者合成的輸出電壓值→Vo＝Vn(S)+Ve(X)若要將0～4.9V分成50階的電壓值首先，令其階數(shù)S可分成10階，則位準(zhǔn)數(shù)X被分成為50/10＝5階，即
S＝0、1、2、3、…、8、9X＝0、1、2、3、4并規(guī)劃該分階電壓輸出電路的每一階數(shù)電壓差值為0.1V，則該位準(zhǔn)電壓輸出電路的每一位準(zhǔn)數(shù)電壓差值為1V，則Vn(S)＝0.1V×SVe(X)＝1V×X若欲得到所需的電壓輸出值為3.5V及0.8V則由Vo＝Vn(S)+Ve(X)得3.5V＝Vn(5)+Ve(3)0.8V＝Vn(8)+Ve(O)如圖三所示，首先由多工器III(24)將原數(shù)字值轉(zhuǎn)換為數(shù)模轉(zhuǎn)換器所需的數(shù)字碼并輸出該多個(gè)數(shù)字碼信號(hào)以分別送至分階電壓輸出電路(26)及位準(zhǔn)電壓輸出電路(28)，該分階電壓輸出電路(26)及該位準(zhǔn)電壓輸出電路(28)依據(jù)多工器(24)輸入的信號(hào)并配合其已規(guī)劃好的階數(shù)、位準(zhǔn)數(shù)及每一階數(shù)和位準(zhǔn)數(shù)的電壓差值而分別輸出一電壓信號(hào)至位準(zhǔn)移動(dòng)式緩沖級(jí)電路(30)，經(jīng)由該位準(zhǔn)移動(dòng)式緩沖級(jí)電路(30)作進(jìn)一步處理后(于下段將詳述說明)即可輸出所需的模擬電壓輸出信號(hào)。
另，請(qǐng)參閱圖四，為本發(fā)明第一實(shí)施例位準(zhǔn)移動(dòng)式緩沖級(jí)的電路圖，其中Vn為由分階電壓輸出電路輸出的電壓值，Ve為由位準(zhǔn)電壓輸出電路輸出的電壓值，而Vn＝VnAC+VnDC(VnAC為分階電壓輸出電路輸出的交流信號(hào)，VnDC為分階電壓輸出電路輸出的直流信號(hào))，Ve＝VeDC(VeDC為位準(zhǔn)電壓輸出電路輸出的直流信號(hào))，由圖示運(yùn)算可得知Vo＝(1+R2/R1)VnAC+〔(1+R2/R1)VnDC-(R2/R1)VeDC〕(其中(1+R2/R1)VnAC為一交流信號(hào)，〔(1+R2/R1)VnDC-(R2/R1)VeDC〕為一直流信號(hào)，故僅要調(diào)整R1、R2的電阻值及位準(zhǔn)電壓輸出電路輸出的信號(hào)電壓Ve值的大小，即可得到所需的輸出電壓Vo。
另，請(qǐng)參閱圖五，是為本發(fā)明第二實(shí)施例的電路方塊圖，其包括有一多工器IV(32)、一分階電流輸出電路(34)、一位準(zhǔn)電流輸出電路(36)、一電流電壓轉(zhuǎn)換電路(38)及一緩沖級(jí)電路(40)，其中該分階電流輸出電路(34)及位準(zhǔn)電流輸出電路(36)所欲產(chǎn)生的階數(shù)及位準(zhǔn)數(shù)為與第一實(shí)施例相同的原理，在此不加以贅述，然對(duì)于所需的輸出電壓Vo，請(qǐng)參閱圖六，為本發(fā)明第二實(shí)施例產(chǎn)生輸出電壓的示意圖，其說明如下IL(a)位準(zhǔn)電流電路的輸出電流值 a位準(zhǔn)數(shù)IS(b)分階電流電路的輸出電流值 b階數(shù)電阻R1是做為電流電壓的轉(zhuǎn)換器Vo本實(shí)施例輸出的電壓值→Vo＝〔IL(a)+IS(b)〕×R1將本實(shí)施例亦設(shè)計(jì)成50階的電壓值，則a＝0、1、2、3、4b＝0、1、2、3……8、9并規(guī)劃該位階電流輸出電路的每一位階數(shù)電流差值為ΔIL，則該分階電流電路輸出電路的每一階數(shù)電流差值ΔIS＝ΔIL/10，即可得到IL(Z+1)＝IL(Z)+ΔILZ＝0、1、2、3IS(W+1)＝IS(W)+ΔISW＝0、1、2、3……7、8其中ΔIL及ΔIS為一定值如圖五所示，首先分階電流輸出電路(34)及位準(zhǔn)電流輸出電路(36)依據(jù)多工器輸入的信號(hào)再配合已規(guī)劃好的位準(zhǔn)數(shù)、階數(shù)、每一階數(shù)及位準(zhǔn)數(shù)的電流差值分別輸出一電流信號(hào)至電流電壓轉(zhuǎn)換電路(38)，該電流電壓轉(zhuǎn)換電路(38)將電流值組合轉(zhuǎn)換為電壓值并輸出至緩沖級(jí)電路(40)，經(jīng)由該緩沖級(jí)電路(40)作進(jìn)一步處理后即可輸出所需的模擬電壓輸出信號(hào)。
由上所述，可知本發(fā)明主要是利用分階電壓輸出電路及位準(zhǔn)電壓輸出電路的組合，再配合一位準(zhǔn)移動(dòng)式緩沖級(jí)電路的運(yùn)用將該兩電路輸出的電壓值組合，或利用分階電流輸出電路及位準(zhǔn)電流輸出電路的組合，再配合一電流電壓轉(zhuǎn)換電路及緩沖級(jí)電路的運(yùn)用將該兩電路輸出的電流值組合轉(zhuǎn)換，即可得到所需的模擬電壓信號(hào)，其中通過該分階電壓(電流)輸出電路及位準(zhǔn)電壓(電流)輸出電路的設(shè)計(jì)大大減少了傳統(tǒng)電路所需的開關(guān)數(shù)及電阻段數(shù)，不但使其電路復(fù)雜度降低有利于精準(zhǔn)度的控制，并降低開關(guān)切換時(shí)的雜訊，進(jìn)而更降低制作成本，有效提升該位準(zhǔn)移動(dòng)式數(shù)模轉(zhuǎn)換器的效率。
以上所述，僅為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例而已，應(yīng)當(dāng)不能以之限定本實(shí)用新型實(shí)施的范圍。即凡在本發(fā)明的權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)所作的各種變化與修正，皆應(yīng)屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種位準(zhǔn)移動(dòng)式數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其包括有-多工器，是將原數(shù)字值轉(zhuǎn)成該數(shù)模轉(zhuǎn)換器所需的數(shù)字碼并輸出該多個(gè)數(shù)字碼的信號(hào)；-分階電壓輸出電路，是電連接至該多工器，接收由該多工器輸出的至少一個(gè)數(shù)字碼的信號(hào)，并配合其已規(guī)劃好的階數(shù)及每一階數(shù)的電壓差值以輸出一電壓信號(hào)；-位準(zhǔn)電壓輸出電路，是電連接至該多工器，接收由該多工器輸出的至少一個(gè)數(shù)字碼的信號(hào)，并配合其已規(guī)劃好的位準(zhǔn)數(shù)及每一位準(zhǔn)數(shù)的電壓差值以輸出一電壓信號(hào)；-位準(zhǔn)移動(dòng)式緩沖級(jí)電路，是電連接至該分階電壓輸出電路及該位準(zhǔn)電壓輸出電路，接收由該兩者電壓輸出電路的輸出信號(hào)，并作進(jìn)一步的處理、組合后即可輸出所需的模擬電壓輸出信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種位準(zhǔn)移動(dòng)式數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其中該分階電壓輸出電路的階數(shù)與該位準(zhǔn)電壓輸出電路的位準(zhǔn)數(shù)兩者之乘積是與使用者欲得到模擬輸出信號(hào)的階數(shù)相同。
3.一種位準(zhǔn)移動(dòng)式數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其包括有-多工器，是將原數(shù)字值轉(zhuǎn)成該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器所需的數(shù)字碼并輸出該多個(gè)數(shù)字碼的信號(hào)；-分階電流輸出電路，是電連接至該多工器，接收由該多工器輸出的至少一個(gè)數(shù)字碼的信號(hào)，并配合其已規(guī)劃好的階數(shù)及每一階數(shù)的電流差值以輸出一電流信號(hào)；-位準(zhǔn)電流輸出電路，是電連接至該多工器，接收由該多工器輸出的至少一個(gè)數(shù)字碼的信號(hào)，并配合其已規(guī)劃好的位準(zhǔn)數(shù)及每一位準(zhǔn)數(shù)的電流差值以輸出一電流信號(hào)；-電流電壓轉(zhuǎn)換電路，是電連接至該分階電流輸出電路及該位準(zhǔn)電流輸出電路，接收由該兩者電流輸出電路的輸出電流信號(hào)，并將該電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為一電壓值并輸出。
4.如權(quán)利要求2所述的一種位準(zhǔn)移動(dòng)式數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其中該分階電流輸出電路的階數(shù)與該位準(zhǔn)電流輸出電路的位準(zhǔn)數(shù)兩者之乘積是與使用者欲得到模擬輸出信號(hào)的階數(shù)相同。
5.如權(quán)利要求3所述的一種位準(zhǔn)移動(dòng)式數(shù)模轉(zhuǎn)換器，還可包括一緩沖級(jí)電路，接收該電流電壓轉(zhuǎn)換電路所輸出的該電壓值信號(hào)，作進(jìn)一步的處理即可輸出所需的模擬電壓輸出信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種位準(zhǔn)移動(dòng)式數(shù)模轉(zhuǎn)換器,其包括有一多工器、一分階電壓(電流)輸出電路、一位準(zhǔn)電壓(電流)輸出電路、一位準(zhǔn)移動(dòng)式緩沖級(jí)電路,主要是利用分階電壓(電流)輸出電路及位準(zhǔn)電壓(電流)輸出電路的運(yùn)用以簡(jiǎn)化傳統(tǒng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器復(fù)雜的電路設(shè)計(jì),改善傳統(tǒng)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器因多元件數(shù)而不利于精準(zhǔn)度的控制,并有效降低了成本。
文檔編號(hào)H03M1/66GK1171659SQ96119998
公開日1998年1月28日 申請(qǐng)日期1996年9月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月3日
發(fā)明者吳榮田 申請(qǐng)人:合泰半導(dǎo)體股份有限公司