一种数模转换器

文档序号:786532 发布日期:2021-04-09 浏览:22次 >En<

阅读说明:本技术 一种数模转换器 (Digital-to-analog converter ) 是由 马换强 严波 王悦 于 2020-12-16 设计创作,主要内容包括:本发明实施例公开了一种数模转换器。数模转换器包括电阻串,电阻串包括2~N个串联的金属电阻,电阻串的一端与参考电压端电连接,电阻串的另一端与接地端连接;其中,N为大于等于1的整数;开关模块和译码模块,开关模块分别与电阻串以及译码模块电连接;译码模块用于响应于外部输入的数字信号,输出开关控制信号;开关模块用于响应于开关控制信号,输出与数字信号相匹配的模拟信号。本发明实施例提供的技术方案可以降低数模转换器的热噪声。(The embodiment of the invention discloses a digital-to-analog converter. The digital-to-analog converter comprises a resistor string including 2 N One end of the resistor string is electrically connected with the reference voltage end, and the other end of the resistor string is connected with the grounding end; wherein N is an integer greater than or equal to 1; the switch module is electrically connected with the resistor string and the decoding module respectively; the decoding module is used for responding to an externally input digital signal and outputting a switch control signal; the switch module is used for responding to the switch control signal and outputting an analog signal matched with the digital signal. The technical scheme provided by the embodiment of the invention can reduce the thermal noise of the digital-to-analog converter.)

一种数模转换器

技术领域

本发明实施例涉及电路技术领域,尤其涉及一种数模转换器。

背景技术

数模转换器(Digital to Analog Converter,DAC),其功能是将数字量转换为模拟量,广泛应用在各电子设备中。

目前,由于多晶硅电阻的温度及工艺性能优于其他类型的电阻,因此,现有的分压型DAC的电阻通常采用多晶硅电阻,但是多晶硅电阻的方块电阻值比较大,而电阻的热噪声的功率谱密度与电阻值成正比,因此,采用多晶硅电阻作为分压电阻的DAC的噪声会很大。

发明内容

本发明提供一种数模转换器,以降低数模转换器的热噪声。

第一方面,本发明实施例提供了一种数模转换器,包括:

电阻串,所述电阻串包括2N个串联的金属电阻,所述电阻串的一端与参考电压端电连接,所述电阻串的另一端与接地端连接;其中,N为大于等于1的整数;

开关模块和译码模块,所述开关模块分别与所述电阻串以及所述译码模块电连接;所述译码模块用于响应于外部输入的数字信号,输出开关控制信号;所述开关模块用于响应于所述开关控制信号,输出与所述数字信号相匹配的模拟信号。

可选地,第1个所述金属电阻的第一端与所述参考电压端连接;

第i个所述金属电阻的第一端与第i-1个所述金属电阻的第二端连接,第i个所述金属电阻的第二端与第i+1个所述金属电阻的第一端连接;其中,i为整数,且2≤i≤2N-1,N为大于等于2的整数;

第2N个所述金属电阻的第二端接地。

可选地,各所述金属电阻的阻值相同。

可选地,所述金属电阻的宽度的范围为0.05um-2um,所述金属电阻的长度的范围为0.3um-4um。

可选地,2N个所述金属电阻中包括沿Y方向延伸的第一金属电阻以及沿X方向延伸的第二金属电阻;

所述第一金属电阻定义多个第一电阻条,所述多个第一电阻条沿所述X方向平行排列;所述第二金属电阻定义多个第二电阻条,所述多个第二电阻条沿所述X方向排列;所述第一电阻条和所述第二电阻条交替连接。

可选地,所述第二电阻条仅包括一个所述第二金属电阻,相邻两所述第一电阻条通过所述第二电阻条首尾连接;所有的所述金属电阻分布面积呈矩形,所述参考电压端和所述接地端设置在所述矩形的对角两端或同一边的两端。

可选地,各所述金属电阻的尺寸相同。

可选地,所述第二电阻条仅包括一个所述第二金属电阻,所述第二电阻条根据其沿所述X方向的长度分为第一类第二电阻条和第二类第二电阻条,所述第一类第二电阻条的尺寸小于所述第二类第二电阻条的尺寸;

第(1+4n)个所述第一电阻条通过所述第二类第二电阻条与第(4+4n)个所述第一电阻条连接,第(2+4n)个所述第一电阻条通过所述第一类第二电阻条与第(3+4n)个第一电阻条连接;

第(3+4n)个所述第一电阻条通过所述第二类第二电阻条与第(6+4n)个所述第一电阻条连接,第(4+4n)个所述第一电阻条通过所述第一类第二电阻条与第(5+4n)个第一电阻条连接;其中,n为大于等于0的整数;

所有的所述金属电阻分布面积呈矩形,所述参考电压端和所述接地端设置在所述矩形的同一端。

可选地,所述开关模块包括2N个第一层开关晶体管以及多个第二层开关晶体管;所述译码模组包括第一译码器和第二译码器;

第j个所述第一层开关晶体管的第一端与第j个所述金属电阻的第二端电连接,所述第一层开关晶体管的控制端与所述第一译码器电连接;其中,j为整数,且1≤j≤2N

与同一所述第一电阻条电连接的所述第一层开管晶体管的第二端与同一所述第二层开关晶体管的第一端电连接,所述第二层开关晶体管的控制端与所述第二译码器电连接。

可选地,所有的所述金属电阻分布面积呈矩形;

所述第一层开关晶体管位于所述矩形内,所述第一层开关晶体管定义多个开关管列,所述多个开关管列沿所述X方向平行排列,所述开关管列位于其电连接的所述第一电阻条的一侧;

所述第二层开关晶体管位于所述矩形沿所述X方向延伸的边的一侧;

所述第一译码器位于所述矩形中沿所述Y方向延伸的边的一侧;

所述第二译码器位于所述第二层开关晶体管背离所述矩形的一侧。

可选地,2N个所述金属电阻中包括沿Y方向延伸的第一金属电阻、沿X方向延伸的第二金属电阻、以及沿所述Y方向延伸的第三金属电阻;

沿所述X方向的X轴和沿所述Y方向的Y轴的交叉点为原点,所有所述金属电阻分布面积呈矩形,所述矩形覆盖四个象限;

每个象限中,所述第一金属电阻定义多个第一电阻条,所述多个第一电阻条沿所述Y方向平行排列;所述第二金属电阻定义多个第二电阻条,所述多个第二电阻条沿所述X方向排列,所述第三金属电阻定义两个第三电阻条,所述多个第三电阻条沿所述X方向排列;所述第一电阻条和所述第二电阻条交替连接;

位于第四象限的一第一电阻条和位于第一象限的一第一电阻条通过一所述第三电阻条连接,位于第二象限的一第一电阻条和位于第三象限的一第一电阻条通过另一所述第三电阻条连接。

可选地,所述开关模块包括2N个第一层开关晶体管、多个第二层开关管以及多个第三层开关管;所述译码模块包括第一译码器、第二译码器、第三译码器以及第四译码器;

第j个所述第一层开关晶体管的第一端与第j个所述金属电阻的第二端电连接,所述第一层开关晶体管的控制端与所述第一译码电连接;其中,j为整数,且1≤j≤2N

每个象限中,与同一所述第一电阻条电连接的所述第一层开管晶体管的第二端与同一所述第二层开关晶体管的第一端电连接;通过所述第一层开关晶体管与位于所述第一象限以及位于所述第二象限的所述金属电阻电连接的所述第二层开管晶体管的控制端与所述第二译码器电连接;通过所述第一层开关晶体管与位于所述第三象限以及位于所述第四象限的金属电阻电连接的所述第二层开管晶体管的控制端与所述第三译码器电连接;通过所述第一层开关晶体管与位于同一象限中的所述金属电阻电连接的所述第二层开关晶体管的第二端与同一所述第三层开关晶体管的第一端电连接;

所述第三层开关晶体管的控制端与所述第四译码器电连接。

可选地,所述第一层开关晶体管位于所述矩形内,每个象限中,所述第一层开关晶体管定义多个开关管列,所述多个开关管列沿所述X方向平行排列,所述开关管列位于其电连接的所述第一电阻条的一侧;

所述第一译码器位于所述矩形中沿所述Y方向延伸的边的一侧;

所述第二译码器和与其电连接的所述第二层开关晶体管位于所述矩形沿所述X方向延伸的边的一侧,且靠近所述第一象限和所述第二象限;

所述第三译码器和与其电连接的所述第二层开关晶体管位于所述矩形沿所述X方向延伸的边的一侧,且靠近所述第三象限和所述第四象限;

所述第四译码器位于所述第一译码器背离所述矩形的一侧。

可选地,沿所述Y方向,每两个相邻的所述第一层开关晶体管构成开关晶体管组,同一所述开关晶体管组中的两个所述第一层开关晶体管的第二端相连,每个所述第一层开关晶体管的第一端和与其电连接的所述金属电阻的第二端齐平。

可选地,所述金属电阻的材料包括铝。

本发明实施例提供的数模转换器,通过设置数模转换器包括电阻串、开关模块和译码模块,其中,电阻串由金属电阻构成,由于金属电阻的方块电阻值较小,使得电阻串的热噪声较小。并且,相对于由多层膜层构成的多晶硅电阻,金属电阻最少可由一层金属膜层构成,即金属电阻的膜层结构简单;且金属电电阻的最小宽度远远小于多晶硅电阻的最小宽度,即,版图面积可大幅缩减。因此,本发明实施例解决了数模转换器热噪声大的问题,实现降低数模转换器热噪声的效果,并同时简化了数模转换器的结构、缩小了DAC版图面积。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种数模转换器的结构示意图;

图2是本发明实施例提供的一种数模转换器的电路元件图;

图3是本发明实施例提供的一种图2所示的数模转换器的排布示意图;

图4是本发明实施例提供的另一种图2所示的数模转换器的排布示意图;

图5是本发明实施例提供的另一种数模转换器的电路元件图;

图6是本发明实施例提供的一种图5所示的数模转换器的排布示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

有鉴于背景技术中提到的问题,本发明实施例提供了一种数模转换器,包括:

电阻串,电阻串包括2N个串联的金属电阻,电阻串的一端与参考电压端电连接,电阻串的另一端与接地端连接;其中,N为大于等于1的整数;

开关模块和译码模块,开关模块分别与电阻串以及译码模块电连接;译码模块用于响应于外部输入的数字信号,输出开关控制信号;开关模块用于响应于开关控制信号,输出与数字信号相匹配的模拟信号。

以上是本申请的核心思想,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下,所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

图1是本发明实施例提供的一种数模转换器的结构示意图。参见图1,该数模转换器包括:电阻串10,电阻串10包括2N个串联的金属电阻R,电阻串10的一端与参考电压端Vref电连接,电阻串10的另一端与接地端GND连接;其中,N表示数模转换器的位数,为大于等于1的整数;开关模块20和译码模块30,开关模块20分别与电阻串10以及译码模块30电连接;译码模块30用于响应于外部输入的数字信号,输出开关控制信号;开关模块20用于响应于开关控制信号,输出与数字信号相匹配的模拟信号。

具体的,N的具体值以及参考电压端Vref的电压值U可由本领域技术人员根据实际情况设置,此处不作限定。示例性的,图1中示出了N=16,即电阻串10包括65536个金属电阻R,分别记为R1-R65536,如此,该数模转换器的精度为U/65536。

具体的,金属电阻R指的是由金属材料上的寄生电阻,换句话说,金属电阻R是版图设计过程中金属线的寄生电阻。其中,金属电阻R的材料可由本领域技术人员根据实际情况选取,此处不作限定,可选地,金属电阻R的方块电阻在毫欧级别,示例性的,金属电阻R可以选用铝,方块电阻为78mΩ/□。

可以理解的是,通常情况下金属线的寄生电阻很小,因此设置金属电阻R(即金属线)构成电阻串10时,可使数模转换器的噪声较小。

具体的,金属电阻R的尺寸本领域技术人员可根据实际情况设置,此处不作限定。可以理解的是,金属电阻R的尺寸越小,其电阻值越小,因此,金属电阻R的宽度可选用实际制备工艺中能达到的最小宽度,金属电阻R的长度可根据数模转换器中各个器件之间的版图分布合理设计。可选地,金属电阻R的宽度的范围为0.05um-2um,金属电阻R的长度的范围为0.3um-4um。如此,可确保金属电阻R具有较小的电阻值,进而大幅度降低数模转换器的热噪声。

具体的,电阻串10中的各个金属电阻R可以位于同一层金属膜层中,也可以位于不同的金属膜层中,此处不作限定。优选地,各个金属电阻R位于同一层金属膜层中,如此各个金属电阻R可通过同一道制备工艺形成,使得电阻串10的工艺简单。电阻串10可位于单独设置的金属膜层中,也可以与数模转换器中其它器件位于同一膜层,此处不做限定。优选地,各个金属电阻R位于同一层金属膜层中,且不与其它器件位于同一膜层,如此,金属电阻R的设置不会影响其它器件之间的走线,有利于降低数模转换器中各器件之间走线的设计难度。

可以理解的是,在实际制备工艺中,一个多晶硅电阻通常由多个膜层堆叠形成,而一个金属电阻R最少可由一层金属膜层形成,有利于简化数模转换器的膜层结构。此外,金属电阻R在当前工艺下能够达到的最小宽度远小于多晶硅电阻的最小宽度,因此,电阻串10的版图面积会大幅度缩减,而简化数模转换器的膜层结构以及降低版图面积有利于降低流片成本。

具体的,电阻串10中各金属电阻R的连接方式本领域技术人员可根据实际情况设置,此处不作限定。可选地,继续参见图1,第1个金属电阻R的第一端与参考电压端Vref连接;第i个金属电阻R的第一端与第i-1个金属电阻R的第二端连接,第i个金属电阻R的第二端与第i+1个金属电阻R的第一端连接;其中,i为整数,且2≤i≤2N-1,N为大于等于2的整数;第2N个金属电阻R的第二端接地;各金属电阻R的阻值相同。

示例性的,为说明采用金属电阻R可降低热噪声,下面将采用多晶硅电阻的数模转换器和采用金属电阻R的数模转换器进行对比。其中,以16位的数模转换器为例,两种转换器的区别仅在于电阻串10中的电阻不同,电阻串10中包含216个电阻。以TSMC 0.35um Sige工艺为例,不同工艺角下偏差较小的多晶硅电阻在TT工艺角下的方块电阻值为102Ω,多晶硅层的最小长度为3um,最小宽度为0.8um,多晶硅电阻的最小面积为12um2,阻值为584Ω。而金属电阻R最小宽度为0.45um,最小长度采用2.7um,因此面积为1.215um2,方块电阻为78mΩ/□,其寄生电阻为456mΩ。假设开关模块20中的开关晶体管为理想器件,计算从电阻串10中间节点看过去的模数转换器的噪声谱密度(此时数模转换器的输出电阻为电阻串10总阻值的二分之一)及电阻串10的最小面积,可得到如下表1,由表1可得出,在使用金属电阻R对多晶硅电阻进行替换后,输出噪声的功率谱密度将远远小于使用对晶硅电阻作为电阻串10的功率谱密度,除此之外,金属电阻R构成的电阻串10的最小面积约为多晶硅作为电阻串10面积的十分之一,可大大降低版图面积,从而降低流片成本。

具体的,开关模块20和译码模块30的具体实现方式可由本领域技术人员根据实际情况设置,此处不做限定。下文中将就开关模块20和译码模块30的典型实现方式进行详细说明,此处先不作详述。

本发明实施例提供的数模转换器,通过设置数模转换器包括电阻串、开关模块和译码模块,其中,电阻串由金属电阻构成,由于金属电阻的方块电阻值较小,使得电阻串的热噪声较小。并且,相对于由多层膜层构成的多晶硅电阻,金属电阻最少可由一层金属膜层构成,即金属电阻的膜层结构简单。解决数模转换器热噪声大的问题,实现降低数模转换器热噪声、简化数模转换器结构的效果。

具体的,电阻串10中金属电阻R在版图中的具体排布方式有多种,下面就典型示例进行说明,但并不构成对本申请的限定。

图2是本发明实施例提供的一种数模转换器的电路元件图。图3是本发明实施例提供的一种图2所示的数模转换器的排布示意图。图4是本发明实施例提供的另一种图2所示的数模转换器的排布示意图。参见图2-图4,可选地,2N个金属电阻R中包括沿Y方向420延伸的第一金属电阻以及沿X方向410延伸的第二金属电阻;第一金属电阻定义多个第一电阻条11,多个第一电阻条11沿X方向410平行排列;第二金属电阻定义多个第二电阻条12,多个第二电阻条12沿X方向410排列;第一电阻条11和第二电阻条12交替连接。

需要说明的是,这里所述的交替连接指的是,对于位于电阻串10的首部的第一电阻条11而言,其一端与参考电压端Vref连接,其另一端与第二电阻条12连接,对于不位于电阻串10的首部且不位于尾部的第一电阻条11而言,其一端与一个第二电阻条12连接,其另一端与另一个第二电阻条12连接,对于位于电阻串10的尾部的第一电阻条11而言,其一端与第二电阻条12连接,其另一端与接地端GND连接。同理,对于位于电阻串10的首部的第二电阻条12而言,其一端与参考电压端Vref连接,其另一端与第一电阻条11连接,对于不位于电阻串10的首部且不位于尾部的第二电阻条12而言,其一端与一个第一电阻条11连接,其另一端与另一个第一电阻条11连接,对于位于电阻串10的尾部的第二电阻条12而言,其一端与一个第一电阻条11连接,其另一端与接地端GND连接。

具体的,第一金属电阻的数量、第二金属电阻的数量、每个第一电阻条11中第一金属电阻的数量、以及每个电阻条中第二金属电阻的数量本领域技术人员均可根据实际情况设置,此处不作限定。示例性地,图3和图4中示例性示出了N=16,即电阻串10包括65536个金属电阻R,多个第一电阻条11中,与参考电压端Vref直接连接的第一电阻条11中包括256个第一金属电阻,其它第一电阻条11中包括255个第一金属电阻,多个第一电阻条11沿Y方向420排列。每一个第二金属电阻定义一个第二电阻条12,多个第二电阻条12排成多个两行第二电阻条行(图3中示出了两个第二电阻条行,图4示出了四个电阻条行),每行第二电阻条行中的多个第二电阻条12沿X方向410排列。具体的,65536个金属电阻R分别记为R1、R2、R3···R65536,Rj表示电阻串10中的第j个金属电阻,j为整数,且1≤j≤2N。其中,R1-R256定义出一条第一电阻条11,R257定义出一条第二电阻条12,R258-R512定义出一条第一电阻条11,R513定义出一条第二电阻条12,R514-R768定义出一条第一电阻条11,依此类推,此处不再赘述。需要说明的是,为作图方便以及清楚,图3和图4中并未对每个金属电阻添加附图标记,本领域技术人员可根据前文记载的电阻串10中各个电阻的连接关系将Rj与图3和图4中的各金属电阻对应。

可以理解的是,相比于电阻串10中的所有金属电阻R均沿Y方向420排列且连接构成一个电阻条,上述设置方式可使电阻串10中的金属电阻R集中分布,有利于减小电阻串10所占区域的长度,使得电阻串10的版图分布更合理。

继续参见图3,可选地,第二电阻条12仅包括一个第二金属电阻,相邻两第一电阻条11通过第二电阻条12首尾连接;所有的金属电阻R分布面积呈矩形,参考电压端Vref和接地端GND设置在矩形的对角两端或同一边的两端。

具体的,相邻两第一电阻条11之间沿X方向410的间距D等于第二金属电阻沿X方向410的长度,相邻两第一电阻条11通过一个第二金属电阻首尾连接。示例性的,如图3所示,R1-R256定义出的第一电阻条11和R258-R512定义出的第一电阻条11通过R257连接,R258-R512定义出的第一电阻条11和R514-R768定义出的第一电阻条11通过R513连接,依此类推,此处不再赘述。

可以理解的是,通过灵活设置第二金属电阻沿X方向410的长度可调整相邻两条第一电阻条11之间的距离。此外,所有的金属电阻R分布面积呈矩形,矩形为规则图形,便于与数模转换器中的其它器件配合分布。

继续参见图3,可选地,各金属电阻R的尺寸相同。

具体的,第一金属电阻沿X方向410的宽度与第二金属电阻沿Y方向420的宽度相同,第一金属电阻沿Y方向420的长度与第二金属电阻沿X方向410的长度相同。需要说明的是,这里所述的尺寸相同指的是制备工艺所能达到的尺寸相同。

可以理解的是,通过设置各金属电阻R的尺寸相同,可使电阻串10的制备工艺简单。并且,可使相邻两条第一电阻条11之间的距离较小,有利于实现电阻串10中各金属电阻R的紧凑排布。

图4是本发明实施例提供的另一种图2中金属电阻R的排布示意图。参见图2和图4,可选地,第二电阻条12仅包括一个第二金属电阻,第二电阻条12根据其沿X方向410的长度分为第一类第二电阻条和第二类第二电阻条,第一类第二电阻条的尺寸小于第二类第二电阻条的尺寸,第(1+4n)个所述第一电阻条11通过所述第二类第二电阻条与第(4+4n)个所述第一电阻条11连接,第(2+4n)个所述第一电阻条11通过所述第一类第二电阻条与第(3+4n)个第一电阻条11连接;第(3+4n)个所述第一电阻条11通过所述第二类第二电阻条与第(6+4n)个所述第一电阻条11连接,第(4+4n)个所述第一电阻条11通过所述第一类第二电阻条与第(5+4n)个第一电阻条11连接;其中,n为大于等于0的整数;;所有的金属电阻R分布面积呈矩形,参考电压端Vref和接地端GND设置在矩形的同一端。

可以理解的是,金属电阻R的电阻值计算公式为:R=(L/W)×r0,其中,L为金属电阻R的长度,W为金属电阻R的宽度,ro为方块电阻的阻值,因此,为使各金属电阻R的电阻值相同,连接相邻的第一电阻条11的第二金属电阻的长度(以及宽度)小于连接不相邻的第一电阻条11的第二金属电阻的长度(以及宽度)。示例性的,如图4所示,R1-R256定义出的第一电阻条11和R258-R512定义出的第一电阻条11通过R257(尺寸较大的第二金属电阻)连接,R258-R512定义出的第一电阻条11和R514-R768定义出的第一电阻条11通过R513(尺寸较大的第二金属电阻)连接,依此类推,此处不再赘述。

可以理解的是,通过灵活设置尺寸较小的第二金属电阻沿X方向410的长度可调整相邻两条第一电阻条11之间的距离。并且,所有的金属电阻R分布面积呈矩形,矩形为规则图形,便于与数模转换器中的其它器件配合分布。

继续参见图4,可选地,尺寸较小的第二金属电阻的尺寸与第一金属电阻的尺寸相同,如此,可使相邻两条第一电阻条11之间的距离较小,有利于实现电阻串10中各金属电阻R的紧凑排布。

继续参见图2-图4,可选地,开关模块20包括2N个第一层开关晶体管以及多个第二层开关晶体管;译码模组包括第一译码器31和第二译码器32;第j个第一层开关晶体管的第一端与第j个金属电阻R的第二端电连接,第一层开关晶体管的控制端与第一译码器31电连接;其中,j为整数,且1≤j≤2N;与同一第一电阻条11电连接的第一层开管晶体管的第二端与同一第二层开关晶体管的第一端电连接,第二层开关晶体管的控制端与第二译码器32电连接。

具体的,开关模块20包括多个开关晶体管S,多个开关晶体管S划分为两层开关晶体管,分别为第一层开关晶体管和第二层开关晶体管。具体的,多个第一层开关晶体管定义多个开关管列21,多个开关管列21沿X方向410平行排列,位于同一开关管列21的第一层开关晶体管的第二端与同一第二层开关晶体管的第二端电连接,其中,第二电阻条12对应的第一层开关晶体管和与其连接的一条第一电阻条11对应的第一层开关晶体管位于同一开关管列21中。多个第一层开关晶体管还定义多个开关管行22,多个开关管行22沿Y方向420平行排列,位于同一开关管行22的第一层开关晶体管的控制端与第一译码器31的同一输出端电连接。如此,可降低开关模块20与译码模块30之间的连接线的设计难度。示例性的,图2-图4中示例性示出了开关模块20包括65536个第一层开关晶体管,分别记为S1、S2、S3···S65536,Sj与Rj的第二端电连接,其中,S1-S256定义出一个开关管列21,S257-S512定义出一个开关管列21,S513-S768定义出一个开关管列21,···,S65281-S65536定义出一个开关管列21;S1、S512、S513、S1024···S65536定义出一个开关管行22,S2、S511、S514、S1023···S65535定义出一个开关管行22,···,S256、S257、S768、S769···S65281定义出一个开关管行22。需要说明的是,为作图方便以及清楚,图3和图4中并未对每个第一层开关晶体管添加附图标记,本领域技术人员可根据开关管列21位于与其电连接的第一电阻条11的左侧、以及S1-S65526的排列顺序与R1-R65526的排列顺序相同,将Sj与图3和图4中的各第一层开关晶体管对应。

具体的,第二层开关晶体管的数量、第一译码器31的输出端的数量以及第二译码器32的输出端的数量,本领域技术人员均可根据实际情况设置,此处不作限定。示例性的,图2-图4中示例性示出了开关模块20包括65536个第一层开关晶体管,还包括256个第二层开关晶体管,分别记为S65537、S65538、S65539···S65792。第一译码器31包括256个输出端,分别记为A1、A2、A 3···A 256,A1-A256与256个开关管行22对应电连接。第二译码器32包括256个输出端,分别记为B1、B2、B 3···B 256,B1-B256与256个开关管列21对应电连接。其中,Sj的第一端与Rj的第二端电连接,S1-S256的第二端连接至S65537的第一端,S257-S512的第二端连接至S65538的第一端,S513-S768的第二端连接至S65539的第一端,···,S65281-S65536的第二端连接至S65792的第一端,各第二层开关晶体管的第二端与数模转换器的输出端连接。需要说明的是,为作图方便以及清楚,图3和图4中并未对每个第二层开关晶体管添加附图标记,本领域技术人员可根据Sm×256的第二端与S65526+m的第一端连接将S65527-S65792与图3和图4中的各第二层开关晶体管对应,其中,m为正整数,且1≤m≤256。

可以理解的是,相对于设置开关模块20仅包括第一层开关晶体管,设置开关模块20包括两层开关晶体管(第一层开关晶体管和第二层开关晶体管),可减少第一译码器31输出端的数量,有利于降低第一译码器31的尺寸以及设计难度。

继续参见图3和图4,第一层开关晶体管位于矩形内,第一层开关晶体管定义多个开关管列21,多个开关管列21沿X方向410平行排列,开关管列21位于其电连接的第一电阻条11的一侧;第二层开关晶体管位于矩形沿X方向410延伸的边的一侧;第一译码器31位于矩形中沿Y方向420延伸的边的一侧;第二译码器32位于第二层开关晶体管背离矩形的一侧。如此,可使译码模块30和开关模块20的连接线简单。

图5是本发明实施例提供的另一种数模转换器的电路元件图。图6是本发明实施例提供的一种图5所示的数模转换器的排布示意图。参见图5和图6,可选地,2N个金属电阻R中包括沿Y方向420延伸的第一金属电阻、沿X方向410延伸的第二金属电阻、以及沿Y方向420延伸的第三金属电阻;沿X方向410的X轴和沿Y方向420的Y轴的交叉点为原点,所有金属电阻R分布面积呈矩形,矩形覆盖四个象限;每个象限中,第一金属电阻定义多个第一电阻条11,多个第一电阻条11沿Y方向420平行排列;第二金属电阻定义多个第二电阻条12,多个第二电阻条12沿X方向410排列,第三金属电阻定义两个第三电阻条13,多个第三电阻条13沿X方向410排列;第一电阻条11和第二电阻条12交替连接;位于第四象限的一第一电阻条11和位于第一象限的一第一电阻条11通过一第三电阻条13连接,位于第二象限的一第一电阻条11和位于第三象限的一第一电阻条11通过另一第三电阻条13连接。

具体的,第一金属电阻的数量、第二金属电阻的数量、每个第一电阻条11中第一金属电阻的数量、每个第二电阻条12中第二金属电阻的数量以及每个第三电阻条13中第三金属电阻的数量领本领域技术人员均可根据实际情况设置,此处不作限定。具体的,每个象限中包括2N-2个金属电阻R。

具体的,每个象限中,两个第一电阻条11通过第二电阻条12连接的具体实现方式,本领域技术人员可根据实际情况设置,此处不作限定。下面示例性示出两种典型示例。第一种,如图6所示,每个象限中,第二电阻条12仅包括一个第二金属电阻,第二电阻条12根据其沿X方向410的长度分为第一类第二电阻条和第二类第二电阻条,第一类第二电阻条的尺寸小于第二类第二电阻条的尺寸,第(1+4n)个所述第一电阻条通过所述第二类第二电阻条与第(4+4n)个所述第一电阻条连接,第(2+4n)个所述第一电阻条通过所述第一类第二电阻条与第(3+4n)个第一电阻条连接;第(3+4n)个所述第一电阻条通过所述第二类第二电阻条与第(6+4n)个所述第一电阻条连接,第(4+4n)个所述第一电阻条通过所述第一类第二电阻条与第(5+4n)个第一电阻条连接;其中,n为大于等于0的整数;,同一象限中所有的金属电阻R分布面积呈矩形。第二种,每个象限中,第二电阻条12仅包括一个第二金属电阻,相邻两第一电阻条11通过第二电阻条12首尾连接,同一象限中所有的金属电阻R分布面积呈矩形。可以理解的是,每个象限中的金属电阻按照第一种排布时与图4所示的金属电阻的排布类似,每个象限中的金属电阻按照第一种排布时与图3所示的金属电阻的排布类似,因此,下文仅示例性对每个象限中的金属电阻按照第一种排布方式排布进行详细描述,每个象限中的金属电阻按照第一种排布方式排布的情形不再赘述。

示例性的,图5和图6中示例性示出了N=8,即电阻串10包括256个金属电阻R,分别记为R1、R2、R3···R256,Rj表示电阻串10中的第j个金属电阻。R1-R64位于第四象限,R2-R128位于第一象限,R129-R248位于第二象限,R249-R256位于第四二象限。与参考电压端Vref直接连接的第一电阻条11中包括8个第一金属电阻,其它的第一电阻条11中包括7个第一金属电阻。第二电阻条12中包括一个第二金属电阻。第三电阻条13中包括一个第三金属电阻。具体的,第四象限中,R1-R8定义出一个第一电阻条11,R9定义出一个第二电阻条12,R10-R16定义出一个第一电阻条11,R17定义出一个第二电阻条12,R18-R24定义出一个第一电阻条11,R25定义出一个第二电阻条12,R26-R32定义出一个第一电阻条11,R33定义出一个第二电阻条12,R34-R40定义出一个第一电阻条11,R41定义出一个第二电阻条12,R42-R48定义出一个第一电阻条11,R49定义出一个第二电阻条12,R50-R56定义出一个第一电阻条11,R57定义出一个第二电阻条12,R58-R64定义出一个第一电阻条11。第一象限、第二象限以及第三象限中定义出的第一电阻条11和第二电阻条12类似,此处不再赘述。第二象限中,R65定义出一个第三电阻条13,第三象限中R183定义出第一第三电阻条13。需要说明的是,为作图方便以及清楚,图5中并未对每个金属电阻R添加附图标记,本领域技术人员可根据前文记载的电阻串10中各个电阻的连接关系将Rj与图5中的各金属电阻对应。

继续参见图5和图6,可选地,开关模块20包括2N个第一层开关晶体管、多个第二层开关管以及多个第三层开关管;译码模块30包括第一译码器31、第二译码器32、第三译码器33以及第四译码器34;第j个第一层开关晶体管的第一端与第j个金属电阻R的第二端电连接,第一层开关晶体管的控制端与第一译码电连接;其中,j为整数,且1≤j≤2N;每个象限中,与同一第一电阻条11电连接的第一层开管晶体管的第二端与同一第二层开关晶体管的第一端电连接;通过第一层开关晶体管与位于第一象限以及位于第二象限的金属电阻R电连接的第二层开管晶体管的控制端与第二译码器32电连接;通过第一层开关晶体管与位于第三象限以及位于第四象限的金属电阻R电连接的第二层开管晶体管的控制端与第三译码器33电连接;通过第一层开关晶体管与位于同一象限中的金属电阻R电连接的第二层开关晶体管的第二端与同一第三层开关晶体管的第一端电连接;第三层开关晶体管的控制端与第四译码器34电连接。

具体的,每个象限中,多个第一层开关晶体管定义多个开关管行22,多个开关管行22沿Y方向420平行排列,位于同一开关管行22的第一层开关晶体管的控制端与第一译码器31的同一输出端电连接;多个第一层开关晶体管定义多个开关管列21,多个开关管列21沿X方向410平行排列,位于同一开关管列21的第一层开关晶体管的第二端与同一第二层开关晶体管的第二端电连接,其中,第二电阻条12对应的第一层开关晶体管和与其连接的一条第一电组条对应的第一层开关晶体管位于同一开关管列21中。如此,可降低开关模块20与译码模块30之间的连接线的设计难度。示例性的,图5和图6中示例性示出了开关模块20包括256个第一层开关晶体管,分别记为S1、S2、S3···S256,Sj与Rj的第二端电连接,其中,S1-S64位于第四象限中,S65-S128位于第一象限中,S129-S182位于第二象限中,S183-S256位于第三象限中。在第四象限中,S1-S8定义出一个开关管列21,S8-S16定义出一个开关管列21,S17-S24定义出一个开关管列21,···,S57-S64定义出一个开关管列21;S1、S16、S17、S32···S64定义出一个开关管行22,S2、S15、S18、S31···S63定义出一个开关管行22,···,S8、S9、S24、S25···S57定义出一个开关管行22。第一象限、第二象限以及第三象限中定义出的开关管行22和开关管列21类似,此处不再赘述。需要说明的是,为作图方便以及清楚,图6中并未对每个第一层开关晶体管添加附图标记,本领域技术人员可根据开关管列21位于与其电连接的第一电阻条11的左侧、以及S1-S256的排列顺序与R1-R256的排列顺序相同,将Sj与图6中的各第一层开关晶体管对应。

具体的,第二层开关晶体管的数量、第三层开关晶体管的数量、第一译码器31的输出端的数量、第二译码器32的输出端的数量、第三译码器33的输出端的数量以及第四译码器34的输出端的数量,本领域技术人员均可根据实际情况设置,此处不作限定。示例性的,图5和图6中示例性示出了开关模块20包括256个第一层开关晶体管,分别记为S1-S256;开关模块20还包括32个第二层开关晶体管,分别记为S257-S288;开关模块20还包括4个第三层开关晶体管,分别记为S289-S292。第一译码器31包括8个输出端,分别记为A1、A2、A3···A 8,对于每个象限,A1-A8与该象限中的8个开关管行22对应电连接。第二译码器32包括8个输出端,分别记为B1、B2、B 3···B 8,对于第一象限和第二象限中任一象限,B1-B8与该象限中的8个开关管列21对应电连接。第三译码器33包括8个输出端,分别记为C1、C2、C 3···C 8,对于第三象限和第四象限中任一象限,C1-C8与该象限中的8个开关管列21对应电连接。第四译码器34包括4个输出端,分别记为D1、D2、D3、D4,与四个第三层开关晶体管对应电连接。其中,Sj的第一端与Rj的第二端电连接,S1-S8的第二端连接至S257的第一端,S9-S16的第二端连接至S258的第一端,S17-S24的第二端连接至S259的第一端,···,S249-S256的第二端连接至S288的第一端,S257-S264的第二端连接至S289的第一端,S265-S272的第二端连接至S290的第一端,S273-S280的第二端连接至S291的第一端,S273-S288的第二端连接至S292的第一端,S289-S292的第二端与数模转换器的输出端电连接。需要说明的是,为作图方便以及清楚,图6中并未对每个第二层开关晶体管添加附图标记,本领域技术人员可根据Sp×8的第二端与S256+p的第一端连接将S257-S288与图6中的各第二层开关晶体管对应,其中,1≤p≤32。

可以理解的是,设置开关模块20包括三层开关晶体管(第一层开关晶体管和第二层开关晶体管),可进一步减少第一译码器31输出端的数量,有利于降低第一译码器31的尺寸以及设计难度。并且,还有利于减少每个译码器的输出端需要控制的开关晶体管的数量,有利于减小与同一译码器的输出端电连接的各开关晶体管之间的时延,进而提高数模转换器的响应速度。

需要说明的是,图2-图4中示例性示出了开关模块20包括两层开关晶体管,图5和图6中示例性示出了开关模块20包括三层开关晶体管,但并非对本发明实施例的限定,本领域技术人员可根据实际情况设置开关模块20中开关晶体管的层数。

继续参见图5和图6,可选地,第一层开关晶体管位于矩形内,每个象限中,第一层开关晶体管定义多个开关管列21,多个开关管列21沿X方向410平行排列,开关管列21位于其电连接的第一电阻条11的一侧;第一译码器31位于矩形中沿Y方向420延伸的边的一侧;第二译码器32和与其电连接的第二层开关晶体管位于矩形沿X方向410延伸的边的一侧,且靠近第一象限和第二象限;第三译码器33和与其电连接的第二层开关晶体管位于矩形沿X方向410延伸的边的一侧,且靠近第三象限和第四象限;第四译码器34位于第一译码器31背离矩形的一侧,或者,第四译码器34与第一译码器31位于矩形相对两侧(如图6所示)。如此,可使译码模块30和开关模块20的连接线简单。

继续参见图3、图4以及图6,可选地,沿Y方向420,每两个相邻的第一层开关晶体管构成开关晶体管组,同一开关晶体管组中的两个第一层开关晶体管的第二端相连,每个第一层开关晶体管的第一端和与其电连接的金属电阻R的第二端齐平。

具体的,金属电阻R沿Y方向420的长度与开关晶体管组沿Y方向420的长度相同。同一开关晶体管组中,一个第一层开关晶体管的第一端与另一个第一层开关晶体管的第一端毗邻。如此,每个第一层开关晶体管的第一端均可以和与其电连接的金属电阻R的第二端齐平。

可以理解的是,通过设置每个第一层开关晶体管的第一端和与其电连接的金属电阻R的第二端齐平,可提高第一层开关晶体管的第一端和与其对应的金属电阻R的第二端连接的便利性。

注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

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