阻容混合型数模转换器、模数转换器、芯片以及电子设备

技术领域

本申请涉及集成电路技术领域，具体涉及一种阻容混合型数模转换器、模数转换器、芯片以及电子设备。

背景技术

参考电压是影响阻容混合型数模转换器增益误差和精度的重要参数，阻容混合型数模转换器与参考电压源之间的连接线路因为存在电压压降，会导致电容阵列实际接收到的参考电压和电阻阵列实际接收到的参考电压不准确。

发明内容

鉴于以上问题，本申请实施例提供一种阻容混合型数模转换器、模数转换器、芯片以及电子设备以解决上述技术问题。

第一方面，本申请实施例提供一种降低阻容混合型DAC增益误差的电路，包括：

电阻阵列；

电容阵列；

第一连接单元，用于接收至少一个参考电压信号，并将其中一个所述参考电压信号输出至所述电阻阵列；

第二连接单元，用于接收至少一个所述参考电压信号，并将其中一个所述参考电压信号输出至所述电容阵列。

第二方面，本申请实施例还提供一种模数转换器，包括如上述所述的阻容混合型数模转换器；以及，

比较器，所述比较器的输入端连接于所述阻容混合型数模转换器的输出端。

第三方面，本申请实施例还提供一种芯片，包括如上述所述的阻容混合型数模转换器，或者包括如上述所述的模数转换器。

第四方面，本申请实施例还提供一种电子设备，包括设备主体以及设于所述设备主体的如上述所述的芯片。

本申请实施例提供的阻容混合型数模转换器，在阻容混合型数模转换器接收至少一个参考电压信号时，设置第一连接单元以控制电阻阵列接收到的参考电压，设置第二连接单元以控制电容阵列接收到的参考电压，解决了阻容混合型数模转换器因为电压压降引起的电阻阵列参考电压和电容阵列参考电压不同的技术问题，提高了阻容混合型数模转换器参考电压的精度，降低了阻容混合型数模转换器的增益误差。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本申请实施例提供的阻容混合型数模转换器的一种模块示意图。

图2示出了本申请实施例提供的阻容混合型数模转换器的一种结构图。

图3示出了本申请实施例提供的阻容混合型数模转换器的另一种结构图。

图4示出了本申请实施例提供的阻容混合型数模转换器的又一种结构图。

图5示出了本申请实施例提供的阻容混合型数模转换器的又一种结构图。

图6示出了本申请实施例提供的阻容混合型数模转换器的又一种结构图。

图7示出了本申请实施例提供的阻容混合型数模转换器的又一种结构图。

图8示出了本申请实施例提供的阻容混合型数模转换器的又一种结构图。

图9示出了本申请实施例提供的阻容混合型数模转换器的又一种结构图。

图10示出了本申请实施例提供的阻容混合型数模转换器的又一种结构图。

图11示出了本申请实施例提供的阻容混合型数模转换器的又一种结构图。

图12示出了本申请实施例提供的一种模数转换器的模块示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例中，需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

需要说明的是，本申请实施例中，“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

需要指出的是，本申请实施例中的“多个”“若干个”是指两个或两个以上，本申请实施例中“连接”可以理解为电连接，两个电学元件连接可以是两个电学元件之间的直接或间接连接。例如，A与B连接，既可以是A与B直接连接，也可以是A与B之间通过一个或多个其它电学元件间接连接。

阻容混合型数模转换器通常包括电容阵列和电阻阵列，电容阵列和电阻阵列分别连接到参考电压源以接收参考电压。传统的阻容混合型数模转换器，其电容阵列和电阻阵列通过同一条路径连接到参考电压源，由于该路径本身存在一定的电阻，而接通参考电压源时，从参考电压源经电阻阵列到地的电流经过该路径会产生压降，从而导致电容阵列和电阻阵列实际接收到的参考电压降低。

一方面，当阻容混合型数模转换器仅使用一个参考电压信号时，上述路径为连接阻容混合型数模转换器和参考电压源的走线，如果使用传统结构，电流经过走线电阻会导致参考电压信号出现一定程度的电压降落，进而导致电容阵列实际接收到的参考电压低于参考电压源生成的参考电压。

另一方面，当阻容混合型数模转换器需要使用多个参考电压信号时，上述路径包括走线和用于切换不同参考电压信号的切换开关，该路径的导通阻抗更大。如果使用传统结构，电路导通后，该电流与路径的导通阻抗会导致参考电压出现更大的电压降落，进而导致电容阵列实际接收到的参考电压低于参考电压源生成的参考电压。

为了解决上述技术问题，发明人经过长期研究，提出了本申请实施例中的阻容混合型数模转换器，使阻容混合型数模转换器中的电容阵列和电阻阵列通过不同的路径分别连接到参考电压源，以避免电阻阵列路径上的电压降落对电容阵列的参考电压造成影响，从而提升转换精度。

图1示出了本申请实施例提供的阻容混合型数模转换器的一种模块示意图，如图1所示，本申请实施例提供的阻容混合型数模转换器包括第一连接单元11、第二连接单元12、电阻阵列21和电容阵列22。

第一连接单元11用于接收至少一个参考电压信号V

参考电压信号由参考电压源生成，一个参考电压源可以生成一个或多个不同的参考电压信号，本申请实施例中，参考电压源的目的在于为阻容混合型数模转换器提供至少一个档位的参考电压信号，因此本申请实施例选用的参考电压源可包括能用于为阻容混合型数模转换器提供参考电压信号的任意电路，本申请实施例对参考电压源的具体电路不作限定。

本申请实施例设置第一连接单元11接收至少一个参考电压信号，并将其中一个参考电压信号输出至电阻阵列21，设置第二连接单元12接收至少一个参考电压信号，并将其中一个参考电压信号输出至电容阵列22，使电阻阵列21接收到的参考电压信号和电容阵列22接收到的参考电压信号在电路传输过程中互不干扰，即电阻阵列21路径引起的第一连接单元11的电压压降不会影响到电容阵列22，因此电容阵列22接收到的参考电压信号始终来自第二连接单元12所选择的参考电压信号，从而避免了电阻阵列路径上的电压降落对电容阵列的参考电压造成影响，提高了阻容混合型数模转换器参考电压的精度。

在一些实施方式中，电阻阵列21接收到的参考电压信号和电容阵列22接收到的参考电压信号为同一参考电压信号，即第一连接单元11和第二连接单元12中任一连接单元所选择的参考电压信号确定时，另一个连接单元所选择的参考电压信号也将确定；例如，当一个参考电压源能提供多个参考电压时，第一连接单元11的一端和第二连接单元12的一端可以连接到参考电压源的同一个输出端口，以接收相同的参考电压。又如，当通过不同的参考电压源来提供不同的参考电压时，第一连接单元11的一端和第二连接单元12的一端可以连接到同一个参考电压源以接收同一个参考电压。由于电阻阵列21的参考电压信号来自第一连接单元11所选择的参考电压信号，电容阵列22的参考电压信号来自第二连接单元12所选择的参考电压信号，即第一连接单元11引起的电压压降不能影响到电容阵列22，解决了现有技术因为电压压降引起的电容阵列的参考电压低于电阻阵列的参考电压的技术问题。

在一些实施方式中，如图2所示，图2示出了本申请实施例提供的阻容混合型数模转换器的一种结构图，第一连接单元11包括：第一选择开关31，第一选择开关31的第一端与电阻阵列21连接，第一选择开关31的第二端用于连接参考电压源以接收参考电压信号(V

在一些实施方式中，如图2所示，第二连接单元12包括：第二选择开关32，第二选择开关32的第一端与电容阵列22连接，第二选择开关32的第二端用于连接参考电压源以接收参考电压信号(V

如图2所示，第一选择开关31的第一端与电阻阵列21连接，第一选择开关31的第二端包括有A1—An共n个端口，第二端A1—An连接参考电压源以分别接收参考电压信号V

本申请实施例中，如图2所示，第一选择开关31用于接收多个参考电压信号并为电阻阵列21选择其中一个参考电压信号，第二选择开关32用于接收多个参考电压信号并为电容阵列22选择其中一个参考电压信号，使电阻阵列21接收到的参考电压信号和电容阵列22接收到的参考电压信号互不干扰，即电阻阵列21对应路径的电压压降也不会影响到电容阵列22，从而通过第一选择开关31和第二选择开关32在电路中的位置设置解决了现有技术因为电压压降引起的电阻阵列参考电压和电容阵列参考电压不同的技术问题，提高了阻容混合型数模转换器参考电压的精度，并且选择开关本身的阻值小，设置选择开关还能进一步降低第一连接单元和第二连接单元本身电阻对参考电压的影响。

应当明确，本申请实施例中，第一选择开关31和第二选择开关32的主要目的是用于选择一个参考电压信号输入至电阻阵列和电容阵列，因此，还可以通过电路设计中其他能实现该技术效果的电子元件替换第一选择开关31和第二选择开关32。

在一些实施方式中，如图3所示，图3示出了本申请实施例提供的阻容混合型数模转换器的另一种结构图，第一选择开关31包括若干个并联连接的第一选择开关单元310，第一连接单元11还用于根据所选择的参考电压信号控制对应数量的第一选择开关单元310闭合。每个第一选择开关单元310的第一端与电阻阵列21连接，每个第一选择开关单元310的第二端用于连接参考电压源以接收所述参考电压信号(V

可选地，第一连接单元11所选择的参考电压信号越大时，选择该参考电压信号时所闭合的第一选择开关单元310的数量就越少，如图3所示，以参考电压信号V

在一些实施方式中，如图4所示，图4示出了本申请实施例提供的阻容混合型数模转换器的又一种结构图，第二选择开关32包括若干个并联连接的第二选择开关单元320，第二连接单元12还用于根据所选择的参考电压信号控制对应数量的第一选择开关单元320闭合。每个第二选择开关单元320的第一端与电容阵列22连接，每个第二选择开关单元320的第二端用于连接参考电压源以接收所述参考电压信号(V

可选地，第二连接单元12所选择的参考电压信号越大时，选择该参考电压信号时所闭合的第二选择开关单元320的数量就越少，如图4所示，以参考电压信号Vref3大于参考电压信号Vref4为例，第二连接单元12所选择的参考电压信号为参考电压信号Vref3时，第二选择开关单元320的闭合数量为数量C，当第二连接单元12将所选择的参考电压信号由Vref3切换为参考电压信号Vref4时，第二选择开关单元320也会相应闭合数量D个。应当明确，第二选择开关单元320的总数量并不固定，因此第二连接单元12选择一个参考电压信号对应要闭合的第二选择开关单元320的具体数量也不固定；确定不同参考电压信号对应的第二选择开关单元320数量的手段也不固定，如第二选择开关单元320的总数量电路设计时可以根据第二选择开关单元320的总数量和参考电压信号的大小共同确定，还可以根据对此进行实验设计，根据实验结果确定等。

如图3、图4所示的实施方式，可以根据不同的参考电压信号，闭合不同数量的第一选择开关单元310或第二选择开关单元320，从而使得第一选择开关单元310或第二选择开关单元320的导通阻抗与参考电压匹配，进一步提升转换精度。

在一些实施方式中，如图5所示，图5示出了本申请实施例提供的阻容混合型数模转换器的又一种结构图，第一选择开关31包括若干个并联连接的第一选择开关单元310，第一连接单元11还用于根据所选择的参考电压信号控制对应数量的第一选择开关单元310闭合。第二选择开关32包括若干个并联连接的第二选择开关单元320，第二连接单元12还用于根据所选择的参考电压信号控制对应数量的第一选择开关单元320闭合。本实施方式可以根据不同的参考电压信号，闭合不同数量的第一选择开关310和第二选择开关单元320，从而使得第一选择开关310的导通阻抗与参考电压信号匹配，第二选择开关320的导通阻抗与参考电压信号匹配，进一步提升转换精度。

可选地，如图5所示，根据第一连接单元11和/或第二连接单元12所选择的参考电压信号的幅值确定第一选择开关单元310和/或第二选择开关320要闭合的数量，为了最大程度上保证电阻阵列21和/或电容阵列22的参考电压，所选择的参考电压信号的幅值越大时，要闭合的第一选择开关单元310和/或第二选择开关320的数量越少，所选择的参考电压信号的幅值越小时，要闭合的第一选择开关单元310和/或第二选择开关320的数量越多，电路设计中，还能根据上述原则设置不同参考电压信号所对应的第一选择开关单元310和/第二选择开关320的闭合数量。

本申请实施例中，如图3-图5所示，通过第一选择开关单元310接收参考电压信号(V

在一些实施方式中，如图6所示，图6示出了本申请实施例提供的阻容混合型数模转换器的又一种结构图，第一连接单元11包括N个第一选择开关31，第一选择开关31的数量与电阻阵列21的支路数量相同，每个第一选择开关31的第一端分别与电阻阵列21的一个支路对应连接，每个第一选择开关31的第二端均用于接收至少一个参考电压信号(V

在本实施方式中，可选地，每个第一选择开关31可以包括一个第一选择开关单元310，也可以包括多个第一选择开关单元310，当包括多个第一选择开关单元310时，其具体实施方式可参考图3所示实施例的相关描述，此处不再赘述。

在本实施方式中，可选地，第二连接单元12中第二选择开关32的数量可以是一个或多个。以第二连接单元12包括一个第二选择开关32为例，该第二选择开关32的第一端与电容阵列22连接，第二选择开关32的第二端用于连接参考电压源以接收参考电压信号(V

在一些实施方式中，如图7所示，图7示出了本申请实施例提供的阻容混合型数模转换器的又一种结构图，其中，第一连接单元11包括N个第一选择开关31，每个第一选择开关31对应连接一个电阻支路。第二选择开关32包括若干个并联连接的第二选择开关单元320，每个第二选择开关单元320均连接到电容阵列的同一个节点，第二连接单元12还用于根据所选择的参考电压信号控制对应数量的第二选择开关单元320闭合，本实施方式中，第一选择开关31与电阻阵列21的支路一一对应连接，第二连接单元12根据所选择的参考电压信号闭合相应数量的第二选择开关单元，既实现了对电阻阵列每一条支路的单独控制，还实现了电容阵列22与第二选择开关单元320的动态匹配。

在一些实施方式中，如图6-7所示，在数模转换周期的同一阶段，每个第一选择开关31选择同一个参考电压信号，以确保电阻阵列中的每一条电阻支路能获得相同的参考电压。

在一些实施方式中，如图8所示，图8示出了本申请实施例提供的阻容混合型数模转换器的又一种结构图，第二连接单元12包括M个第二选择开关32，第二选择开关32的数量与电容阵列22的支路数量相同，每个第二选择开关32的第一端分别与电容阵列22的一个支路对应连接，每个第二选择开关32的第二端均用于接收至少一个参考电压信号(V

在本实施方式中，可选地，每个第二选择开关32可以包括一个第二选择开关单元320，也可以包括多个第二选择开关单元320，当包括多个第二选择开关单元320时，其具体实施方式可参考图4所示实施例的相关描述，此处不再赘述。

在本实施方式中，可选地，第一连接单元11中第一选择开关31的数量可以是一个或多个。以第一连接单元11包括一个第一选择开关31为例，该第一选择开关31的第一端与电阻阵列21连接，第一选择开关31的第二端用于连接参考电压源以接收参考电压信号(V

在一些实施方式中，如图9所示，图9示出了本申请实施例提供的阻容混合型数模转换器的又一种结构图，其中，第二连接单元12包括M个第二选择开关32，每个第二选择开关32对应连接一个电容支路。第一选择开关31包括若干个并联连接的第一选择开关单元310，每个第一选择开关310均连接到电容阵列的同一个节点，第一连接单元11还用于根据所选择的参考电压信号控制对应数量的第二选择开关单元310闭合。本实施方式中，第二选择开关32与电容阵列22的支路一一对应连接，第一连接单元11根据所选择的参考电压信号闭合相应数量的第二选择开关单元，既实现了对电容阵列每一条支路的单独控制，还实现了电阻阵列21与第一选择开关单元310的动态匹配。

在一些实施方式中，如图8-9所示，在数模转换周期的同一阶段，每个第二选择开关32选择同一个参考电压信号，以确保电容阵列中的每一条电容支路能获得相同的参考电压。

在一些实施例中，如图10所示，图10示出了本申请实施例提供的阻容混合型数模转换器的又一种结构图，第一连接单元11包括N个第一选择开关31，第一选择开关31的数量与电阻阵列21的支路数量相同，每个第一选择开关31的第一端分别与电阻阵列21的一个支路对应连接，每个第一选择开关31的第二端均用于接收至少一个参考电压信号(V

在一些实施方式中，如图10所示，在数模转换周期的同一阶段，每个第一选择开关31选择同一个参考电压信号，以确保电阻阵列中的每一条电阻支路能获得相同的参考电压。每个第二选择开关32选择同一个参考电压信号，以确保电容阵列中的每一条电容支路能获得相同的参考电压。

本申请实施例中，使第一选择开关31和/或第二选择开关32的数量与电阻阵列21和/或电容阵列22的支路数量相同，实现了对电阻阵列和/电容阵列每一条支路的单独控制。

在一些实施方式中，如图11所示，图11示出了本申请实施例提供的阻容混合型数模转换器的又一种结构图，第一连接单元11包括第一电路连接线41，第一电路连接线41用于连接参考电压源和电阻阵列21；第二连接单元12包括第二电路连接线42，第二电路连接线42用于连接参考电压源和电容阵列22。在阻容混合型数模转换器所接受的参考电压信号仅有一个时，可以不设置选择开关，而通过第一电路连接线41和第二电路连接线42分别连接电阻阵列21和电容阵列22，既能使得电阻阵列21和电容阵列22的电路传输互不影响，第一电路连接线41的走线电阻不会影响到第二电路连接线42将参考电压信号传输给电容阵列，还减小了走线电阻对参考电压的影响。阻容混合型数模转换器以及参考电压的布线通常通过PCB进行布线，此时，第一电路连接线41和第二电路连接线42均为电路设计中的走线。例如，当阻容混合型数模转换器集成在芯片内时，，第一电路连接线41和第二电路连接线42均为芯片内部的布线。

在一些实施方式中，第一电路连接线41和第二电路连接线42分别连接至参考电压源的同一端，以在数模转换周期的同一阶段，能够接收到同一个参考电压信号。

本申请实施例中，如图11所示，设置第一电路连接线41从参考电压源直接连接至电阻阵列，设置第二电路连接线42从参考电压源直接连接至电容阵列，电容阵列和电阻阵列接收到的参考电压互不干扰，避免了第一电路连接线41的走线电阻引起的电阻阵列参考电压和电容阵列参考电压不同的技术问题，提高了阻容混合型数模转换器参考电压的精度，降低了阻容混合型数模转换器的增益误差。

在一些实施方式中，阻容混合型数模转换器的电阻阵列包括至少一个电阻支路，每个电阻支路至少包括一个电阻开关和一个电阻单元；阻容混合型数模转换器的电容阵列包括至少一个电容支路，每个电容支路至少包括一个电容开关和电容单元。

应当明确，不同厂商所设计的阻容混合型数模转换器的电阻阵列和电容阵列的具体电路结构不一定相同，本申请实施例对于电阻阵列和电容阵列的具体电路结构并不作限定，只要电阻阵容包括有若干条包含电阻的支路，电容阵列包括有若干条包含电容的支路即可，而包含电阻的支路之间的连接关系和电路设计、包含电容的支路之间的连接关系和电路设计本申请实施例对此不作限定。

本申请实施例还提供一种模数转换器，如图12所示，图12为本申请实施例提供的一种模数转换器的模块示意图，该模数转换器包括：

如上述实施例所述的阻容混合型数模转换器；以及，

比较器，比较器的输入端连接于阻容混合型数模转换器的输出端。

本申请实施例还提供一种芯片，该芯片包括本申请实施例提供的降低阻容混合型DAC增益误差的电路，该芯片可以是但不限于是SOC(System on Chip，芯片级系统)芯片、SIP(system inpackage，系统级封装)芯片，通过第一控制单元和第二控制单元控制阻容混合型数模转换器的电阻阵列和电容阵列的参考电压源，提高了芯片性能。

本申请实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括设备主体以及设于设备主题内的如上述的芯片，通过第一控制单元和第二控制单元控制阻容混合型数模转换器的电阻阵列和电容阵列的参考电压源，提高了电子设备性能。

以上，仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请作任何形式上的限制，虽然本申请已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本申请，任何本领域技术人员，在不脱离本申请技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本申请技术方案内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本申请技术方案的范围内。