CN101499803B - 数字模拟转换器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数字模拟转换器，用于将输入字转换成为双输出电压。输入字包括最低有效位以及剩余位。数字模拟转换器包括电阻串数字模拟转换部分以及选择部分。电阻串数字模拟转换部分可依照剩余位提供第n阶电压电平及第(n+2)阶电压电平。选择部分包括第一多工器和第二多工器。第一多工器耦接于电阻串数字模拟转换部分，依照面板极性信号而提供第一输出电压。第二多工器耦接于电阻串数字模拟转换部分，依照输入字的最低有效位而提供第二输出电压。数字模拟转换器更可包括运算放大器，用于平均双输出电压来产生模拟输出信号。

Description

数字模拟转换器

技术领域

本发明是有关于一种数字模拟转换器，且特别是有关于一种使用两部分来处理一个输入字的数字模拟转换器。

背景技术

目前在市面上有许多不同的数字模拟转换器(DAC)，例如电阻串(R-String)数字模拟转换器。图1是一种传统的电阻串数字模拟转换器。电阻串数字模拟转换器100包括一串电阻110以及一个选择器120。选择器120包括选择线124，其中每一条选择线124上都包括开关元件122。每一开关元件122为输入字其中的一位所控制。

电阻串连接于一高参考电压(V_H)与一低参考电压(V_L)之间。每一选择线124连接于电阻串中的一节点。同一时间只有一条选择线124的所有开关会被该输入字打开，且将电阻串中相对应的一节点的电压耦接于输出节点(Vo)。

以N位数字模拟转换来说，电阻串数字模拟转换器100需要2^N条选择线。而且，每一选择线124需要N个开关元件。因此，N位的电阻串数字模拟转换器100需要2^N×N个开关元件。当输入字的位数增加时，开关元件的数量也急速增加，而导致布局面积扩大。这对于缩小芯片以及降低成本将会有不好的影响。

发明内容

因此本发明一方面就是在提供一种数字模拟转换器，可降低电路负载和减少布局面积。

依照本发明一实施例，数字模拟转换器可将一个输入字转换成为双输出电压，而输入字包括一最低有效位以及剩余位。数字模拟转换器包括电阻串数字模拟转换部分以及选择部分。电阻串数字模拟转换部分可依照剩余位提供第n阶电压电平及第(n+2)阶电压电平。

选择部分包括第一多工器和第二多工器。第一多工器耦接于电阻串数字模拟转换部分，依照面板极性信号而提供第一输出电压。第二多工器耦接于电阻串数字模拟转换部分，依照输入字的最低有效位，而提供第二输出电压。

依照本发明另一实施例，数字模拟转换器可将一个输入字转换成为一模拟输出信号，而输入字包含一最低有效位以及多个剩余位。数字模拟转换器包括电阻串数字模拟转换部分以及选择部分。电阻串数字模拟转换部分可依照剩余位提供第n阶电压电平及第(n+2)阶电压电平。

选择部分用于提供双输出电压，包括第一多工器和第二多工器。第一多工器耦接于电阻串数字模拟转换部分，依照面板极性信号而提供第一输出电压。第二多工器耦接于电阻串数字模拟转换部分，依照输入字的最低有效位，而提供第二输出电压。

数字模拟转换器更可包括运算放大器，用于平均双输出电压，来产生模拟输出信号。

总而言之，一个输入字包括最低有效位以及剩余位。电阻串数字模拟转换部分可依照剩余位提供第n阶电压电平及第(n+2)阶电压电平，其每一选择线的选择元件数量比传统N位电阻串数字模拟转换器的选择元件数量少一。因此，数字模拟转换器的电路负载可有效降低，并减少布局面积。另外，选择部分耦接于电阻串数字模拟转换部分，而依照面板极性信号提供双输出电压。采用运算放大器而平均双输出电压，来产生模拟输出信号。

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的详细说明如下：

图1所示为一传统电阻串数字模拟转换器；

图2所示为依照本发明一实施例；

图3所示为本发明一实施例中的电阻串数字模拟转换部分。

其中，附图标记

100：电阻串数字模拟转换器  110：电阻

120：选择器                122：开关元件

124：选择线                200：数字模拟转换器

202：电阻串数字模拟转换部分204：选择部分

208：第一多工器            206：运算放大器

300：电阻串数字模拟转换部分210：第二多工器

306：开关元件              302：N选2选择器

304：选择线

308：电阻

具体实施方式

请参照图2，其所示为依照本发明一实施例。数字模拟转换器200将一个输入字转换成为双输出电压V_O1和V_O2。输入字包括最低有效位(LeastSignificant Bit，LSB)以及剩余位。一个8位输入字B₇B₆B₅B₄B₃B₂B₁B₀包括最低有效位B₀以及剩余位B₇B₆B₅B₄B₃B₂B₁。数字模拟转换器200包括电阻串数字模拟转换部分202以及选择部分204。电阻串数字模拟转换部分202可依照输入字的剩余位提供第n阶电压电平及第(n+2)阶电压电平。选择部分204提供双输出电压V_O1和V_O2。选择部分204包括第一多工器208和第二多工器210。第一多工器208耦接于电阻串数字模拟转换部分202。第一多工器208是依照面板极性信号(例如MREV信号)而提供第一输出电压V_O1。第二多工器210耦接于电阻串数字模拟转换部分202。第二多工器210是依照输入字的最低有效位，而提供第二输出电压V_O2。

数字模拟转换器200可包括运算放大器206。数字模拟转换器206耦接于选择部分204，并用于平均双输出电压V_O1和V_O2，来产生模拟输出信号。

请参照图3，其所示为电阻串数字模拟转换部分的一实施例。电阻串数字模拟转换部分300包括电压产生器以及N选2选择器302。电压产生器可产生电压电平V₀，V₂，...，V₂₅₄，V₂₅₆。电压电平V₀，V₂，...，V₂₅₄，V₂₅₆是8位输入字中用于数字模拟转换的偶数不连续的(discrete)模拟电压。电压产生器包括电阻308电性串联于一高参考电压(V_R)与一低参考电压(V_L)之间，亦提供电压电平V₀，V₂，...，V₂₅₄，V₂₅₆。N选2选择器302耦接于电压产生器，并依照输入字的剩余位提供第n阶电压电平及第(n+2)阶电压电平(例如(V₀和V₂)或(V₂₅₂和V₂₅₄)电压电平)。特别来说，N选2选择器302具有选择线304对应耦接于该电压产生器，并选择第n阶电压电平及第(n+2)阶电压电平。以8位数字模拟转换器来说，每一选择线304包含七个开关元件306((输入字位总数-1)个串联的开关元件)，并且每一个开关元件306(D₇D₆D₅D₄D₃D₂D₁)是被一个剩余位(B₇B₆B₅B₄B₃B₂B₁)所控制。开关元件306包括PMOS和NMOS晶体管。这些晶体管的排列位置可将两个相邻的电压电平V_n和M_n+2，当晶体管收到剩余位(B₇B₆B₅B₄B₃B₂B₁)时，对应输出至节点V_in1和V_in2，其中n是0到254之间的整数。详细来说，当收到剩余位0000000时，电压电平V₀和V₂即相对输出成为电压V_in1和V_in2。当收到剩余位1111111时，电压电平V₂₅₄和V₂₅₆即相对输出成为电压V_in1和V_in2。

请参照图2，第一多工器208的第一输入端(1)和第二多工器210的第二输入端(0)是耦接于电压电平V_in1，第一多工器208的第二输入端(0)和第二多工器210的第一输入端(1)是耦接于电压电平V_in2。

第一多工器208依照面板极性MREV信号选择电压V_in1和V_in2其中之一成为第一输出电压V_O1。第二多工器210依照输入字的最低有效位选择电压V_in1和V_in2其中之一成为第一输出电压V_O2。特别来说，当面板极性信号为高电压时，第一多工器208选择电压V_in1为第一输出电压V_O1，当面板极性信号为低电压时，第一多工器208选择电压V_in2为第一输出电压V_O1。当输入字的最低有效位为高电压时，第二多工器210选择电压V_in2为第二输出电压V_O2，当输入字的最低有效位为低电压时，第二多工器210选择电压V_in1为第二输出电压V_O2。

为了更清楚的解释，从表1可看出由不同的MREV信号输入字及逻辑电平所产生的信号V_in1，V_in2，V_O1，V_O2，以及V_O的电压电平。

输入字

Vin1

Vin2

VO1

VO2

VO

MREV＝1

00,000,000

V0

V2

V0

V0

V0

MREV＝0

11,111,111

V254

V256

V256

V256

V256

MREV＝1

00,000,001

V0

V2

V0

V2

V1

MREV＝0

11,111,110

V254

V256

V256

V254

V255

表1

在移动电话的平面面板(例如OLED面板)中，本领域技术人员常利用MREV信号作为其数据转换的面板极性信号。请参照表1的第二列，当输入字是00,000,000时，V_in1等于V0以及V_in2等于V2。MREV信号是处于高逻辑电平，所以选择V0为第一输出电压V_O1。因为输入字的最低有效位是0，所以选择V0被为第二输出电压V_O2。

参照表1的第三列，当输入字是11,111,111时，V_in1等于V254以及V_in2等于V256。MREV信号是处于低逻辑电平，所以选择V256为第一输出电压V_O1。因为输入字的最低有效位是1，所以选择V256也为第二输出电压V_O2。

运算放大器206耦接于选择部分204，可用于平均双输出电压V_O1和V_O2，来产生模拟输出信号V_O，例如，模拟输出信号V_O等于(V_O1+V_O2/2)。以输入字0000000为例，电压V_O1和V_O2皆为V0，所以V_O＝V₀+V0/2＝V0。以输入字0000001为例，电压V_O1和V_O2为V0以及V2，所以V_O＝V0+V2/2＝V1。

虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种数字模拟转换器，用于将一输入字转换成为双输出电压，其中该输入字包含一最低有效位以及多个剩余位，其特征在于，该数字模拟转换器包括：

一电阻串数字模拟转换部分，用以依照该剩余位提供一第n阶电压电平及一第(n+2)阶电压电平，其中该电阻串数字模拟转换部分更包含：

一电压产生器，用以产生多个电压电平；以及

一N选2选择器，具有多个选择线对应耦接于该电压产生器以提供对应的该电压电平，每一该选择线包含(输入字位总数-1)个串联的开关元件，

其中每一该开关元件由该剩余位其中之一来决定其开关；以及

一选择部分，包括：

一第一多工器耦接于该电阻串数字模拟转换部分，且依照一面板极性信号而提供一第一输出电压；以及

一第二多工器耦接于该电阻串数字模拟转换部分，且依照该输入字的该最低有效位而提供一第二输出电压。

2.根据权利要求1所述的数字模拟转换器，其特征在于，该电压产生器包含多个串联电阻，用以提供该电压电平。

3.根据权利要求1所述的数字模拟转换器，其特征在于，该第一多工器选择该第n阶电压电平及该第(n+2)阶电压电平两者其中之一作为该第一输出电压，以及该第二多工器选择该第n阶电压电平及该第(n+2)阶电压电平两者其中之一作为该第二输出电压。

4.根据权利要求3所述的数字模拟转换器，其特征在于，当该面板极性信号为高电压时，该第一多工器选择该第n阶电压电平作为该第一输出电压，当该面板极性信号为低电压时，该第一多工器选择该第(n+2)阶电压电平作为该第一输出电压。

5.根据权利要求3所述的数字模拟转换器，其特征在于，当该输入字的该最低有效位为高电压时，该第二多工器选择该第(n+2)阶电压电平作为该第二输出电压，当该输入字的该最低有效位为低电压时，该第二多工器选择该第n阶电压电平作为该第二输出电压。

6.根据权利要求1所述的数字模拟转换器，其特征在于，该电压电平为灰阶电压。

7.一种数字模拟转换器，用于将一输入字转换成为一模拟输出信号，其特征在于，该输入字包含一最低有效位以及多个剩余位，该数字模拟转换器包括：

一电阻串数字模拟转换部分，用以依照该剩余位提供一第n阶电压电平及一第(n+2)阶电压电平，其中该电阻串数字模拟转换部分更包含：

一电压产生器，用以产生多个电压电平；以及

一N选2选择器，具有多个选择线对应耦接于该电压产生器，并提供对应的该电压电平，以及每一该选择线包含(输入字位总数-1)个串联的开关元件，其中每一该开关元件由该剩余位其中之一来决定其开关；以及

一选择部分，用于提供双输出电压，包括：

一第一多工器耦接于该电阻串数字模拟转换部分，且依照一面板极性信号而提供一第一输出电压；以及

一第二多工器耦接于该电阻串数字模拟转换部分，且依照该输入字的该最低有效位而提供一第二输出电压；以及

一运算放大器，耦接于该双输出电压，用以平均该双输出电压，来产生模拟输出信号。

8.根据权利要求7所述的数字模拟转换器，其特征在于，该电压产生器至少包含多个串联电阻，用以提供该电压电平。

9.根据权利要求7所述的数字模拟转换器，其特征在于，该第一多工器选择第n阶电压电平及第(n+2)阶电压电平两者其中之一作为该第一输出电压，以及该第二多工器选择该第n阶电压电平及该第(n+2)阶电压电平两者其中之一作为该第二输出电压。

10.根据权利要求9所述的数字模拟转换器，其特征在于，当该面板极性信号为高电压时，该第一多工器选择该第n阶电压电平为该第一输出电压，当该面板极性信号为低电压时，该第一多工器选择该第(n+2)阶电压电平为该第一输出电压。

11.根据权利要求9所述的数字模拟转换器，其特征在于，当该输入字的该最低有效位为高电压时，该第二多工器选择第(n+2)阶电压电平为该第二输出电压，当该输入字的该最低有效位为低电压时，该第二多工器选择第n阶电压电平为该第二输出电压。

12.根据权利要求7所述的数字模拟转换器，其中该电压电平为灰阶电压。

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