数模转换器、芯片及电子设备的制作方法

专利2026-07-19  8


本申请涉及数模转换技术,尤其涉及一种数模转换器、芯片及电子设备。


背景技术:

1、目前,自然界中存在的可被人类利用的信息,比如声、光、电、力、热等几乎全部以模拟信号的形式存在。而随着计算机技术的高速发展,数字信号因其在信号处理等方面的优势常常被选为信息载体。这意味着自然界中的信号不能被直接利用。为了解决这一问题,数据转换电路应运而生。数据转换电路分为模数转换电路(analog to digitalconverter,adc)和数模转换电路(digital to analog converter,dac),分别实现模拟向数字、数字向模拟的信号转换。通常情况下,采样的模拟信号输入adc中得到对应的数字信号,然后将该数字信号输入信号处理模块(digital signal processing,dsp)进行数据处理,再将处理后的数字信号输入dac中恢复为模拟信号,用于控制下一级。

2、现有技术中,数模转换电路由于结构设置问题,会出现总电容值过大的问题,进而影响数模转换电路的信号转换效率。


技术实现思路

1、本申请提供一种数模转换器、芯片及电子设备,用以解决数模转换器随位数增加使得总电容值过大的技术问题。

2、第一方面,本申请提供一种数模转换器,所述数模转换器包括控制电路、第一电容阵列以及第二电容阵列;

3、其中,所述第一电容阵列为分段结构的高位电容阵列,所述第二电容阵列分段结构的低位电容阵列;所述第一电容阵列与所述第二电容阵列之间并联;所述第一电容阵列中包括多个并联的电容结构,所述第二电容阵列中包括多个并联的电容结构;

4、所述控制电路分别与所述第一电容阵列中的每一电容结构连接,且所述控制电路分别与所述第二电容阵列中的每一电容结构连接;

5、所述控制电路,用于接收数字信号,并根据所述数字信号生成多路控制信号;根据所述多路控制信号控制所述第一电容阵列中的电容结构和所述第二电容阵列中的电容结构进行数模转换处理,输出模拟信号。

6、进一步地,所述第一电容阵列包括n-m个并联的电容结构,所述第二电容阵列包括m个并联的电容结构,n为大于1的正整数,m为大于1且小于n的正整数;

7、所述数字信号中包括n位数字码;

8、所述控制电路,用于将所述数字信号中的n位数字码,转换为n路控制信号;将所述n路控制信号中的m路控制信号输入至所述第二电容阵列,并将所述n路控制信号中的n-m路控制信号输入至所述第一电容阵列,所述m路控制信号和所述n-m路控制信号均不相同;控制每一所述电容结构与预设端口连通,以得到所述模拟信号;其中,所述预设端口为预设电压端或者接地端。

9、进一步地,所述电容结构包括第一电容和切换单元,所述切换单元为单刀双掷开关;所述单刀双掷开关的第一端与所述预设电压端连接,所述单刀双掷开关的第二端与所述接地端连接,所述单刀双掷开关的第三端与电容结构中第一电容的一端连接;电容结构中第一电容的另一端连接至所述数模转换器的输出端口;

10、所述控制电路分别与每一所述单刀双掷开关连接;

11、所述控制电路,用于根据每一路所述控制信号,控制对应位数的电容结构中的单刀双掷开关与所述预设电压端连通、或者控制对应位数的电容结构中的单刀双掷开关与所述接地端连通,以得到所述模拟信号。

12、进一步地,所述第一电容阵列中的第一电容的电容值的系数均为二进制权重;

13、所述第一电容阵列中的第一电容的位数,从右到左依次为:

14、dn-m,dn-m+1,dn-m+2……dn-2,dn-1,

15、其中,第一电容的位数表示输入数模转换器中的数字码传输至该第一电容中的数字码位;数字码位是所述数字码所表征的二进制数中的任意一位;

16、所述第一电容阵列中的第一电容的电容值,从右到左依次为:

17、c、2c、22c…2m-2c、2m-1c;

18、其中,n为大于1的正整数,m为大于1、且小于n的正整数,c为预设的单位电容值。

19、进一步地,所述第二电容阵列中的第一电容为预设固定电容值;

20、所述第二电容阵列中的第一电容的位数依次为:dn-m-1……d1,d0,所述第二电容阵列中的第一电容的电容值均为c。

21、进一步地,所述第一电容阵列中的第一电容连接的预设电压端为预设固定电压值,所述第二电容阵列中的第一电容连接的预设电压端的系数为二进制权重。

22、进一步地,所述第二电容阵列中的第一电容连接的预设电压端的电压值,从左到右依次为:

23、2-1vref……2-(n-m)+1vref,2-(n-m)vref,

24、其中,n为大于1的正整数,m为大于1、且小于n的正整数。

25、进一步地,所述数模转换器还包括第二电容;

26、所述第二电容与所述第一电容阵列、所述第二电容阵列三者之间并联;所述第二电容的电容值为预设单位电容值,所述第二电容的一端接地,所述第二电容的另一端连接至所述数模转换器的输出端口。

27、第二方面,本申请提供一种芯片,所述芯片为如第一方面所述的数模转换器中的芯片。

28、第三方面,本申请提供一种电子设备,所述电子设备为如第一方面所述的数模转换器。

29、本申请提供的一种数模转换器、芯片及电子设备,数模转换器包括控制电路、第一电容阵列以及第二电容阵列;其中,第一电容阵列为分段结构的高位电容阵列,第二电容阵列分段结构的低位电容阵列;第一电容阵列与第二电容阵列之间并联;第一电容阵列中包括多个并联的电容结构,第二电容阵列中包括多个并联的电容结构;控制电路分别与每一第一电容阵列中的电容结构、每一第二电容阵列中的电容结构连接;控制电路,用于接收数字信号,并根据数字信号生成多路控制信号;根据多路控制信号控制第一电容阵列中的电容结构和第二电容阵列中的电容结构进行数模转换处理,输出模拟信号。所以,相比于现有技术中的二进制权重电容型dac,本申请提出的分段电容混合结构,可以大大减少总电容值ctotal,进而芯片的面积成本就会大大减小,解决了数模转换器随位数增加使得总电容值过大的技术问题。



技术特征:

1.一种数模转换器,其特征在于,所述数模转换器包括控制电路、第一电容阵列以及第二电容阵列;

2.根据权利要求1所述的数模转换器,其特征在于,所述第一电容阵列包括n-m个并联的电容结构,所述第二电容阵列包括m个并联的电容结构,n为大于1的正整数,m为大于1且小于n的正整数;

3.根据权利要求2所述的数模转换器,其特征在于,所述电容结构包括第一电容和切换单元,所述切换单元为单刀双掷开关;所述单刀双掷开关的第一端与所述预设电压端连接,所述单刀双掷开关的第二端与所述接地端连接,所述单刀双掷开关的第三端与电容结构中第一电容的一端连接;电容结构中第一电容的另一端连接至所述数模转换器的输出端口;

4.根据权利要求3所述的数模转换器,其特征在于,所述第一电容阵列中的第一电容的电容值的系数均为二进制权重;

5.根据权利要求3所述的数模转换器,其特征在于,所述第二电容阵列中的第一电容为预设固定电容值;

6.根据权利要求3至5任一项所述的数模转换器,其特征在于,所述第一电容阵列的电容结构中的单刀双掷开关连接的预设电压端为预设固定电压值,所述第二电容阵列的电容结构中的单刀双掷开关连接的预设电压端的系数为二进制权重。

7.根据权利要求6所述的数模转换器,其特征在于,所述第二电容阵列的电容结构中的单刀双掷开关连接的预设电压端的电压值,从左到右依次为:

8.根据权利要求1至5任一项所述的数模转换器,其特征在于,所述数模转换器还包括第二电容;

9.一种芯片,其特征在于,所述芯片为如权利要求1-8任一项所述的数模转换器中的芯片。

10.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备为如权利要求1-8任一项所述的数模转换器。


技术总结
本申请提供一种数模转换器、芯片及电子设备,涉及数模转换技术,该方法包括:数模转换器包括控制电路、第一电容阵列以及第二电容阵列;第一电容阵列与第二电容阵列之间并联;第一电容阵列中包括多个并联的电容结构,第二电容阵列中包括多个并联的电容结构;控制电路分别与第一电容阵列中的每一电容结构连接,且控制电路分别与第二电容阵列中的每一电容结构连接;控制电路,用于接收数字信号,根据数字信号生成多路控制信号;根据多路控制信号控制第一电容阵列中的电容结构和第二电容阵列中的电容结构进行数模转换处理,输出模拟信号。本申请的方法,解决了数模转换器随位数增加使得总电容值过大的问题。

技术研发人员:牛谕将,丁健平,王林锋,马剑
受保护的技术使用者:龙芯中科技术股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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