[0047]图28是表示使用减少毛刺切换方案的图25和图26的分段R2R DAC的转换期间切换状态的表格。
【具体实施方式】
[0048]图1示意性地示出了 6位数字-模拟转换器(DAC) I。应当理解，在实践中，本文件中所给出的教导可以应用到于超过6位的更大分辨率的DAC。为了图解的简单和易用性的解释，已经选择6位的示例。
[0049]已知在集成电路制造期间的组件变化可引起电阻不匹配。因此，在理想的R-2R梯形(或为了便于标记，R2R梯形)中，所有电阻器具有正好一个任意的电阻单元R，或两个任意电阻单位2R。2R电阻器可以很容易地通过串联的两个R电阻来形成，使得名义上在制造期间形成的电阻器等于DAC的每个另一个电阻。
[0050]然而，该R-2R的设计固有地导致一些电阻器(最接近输出节点6的那些)比更远离输出节点6的那些电阻更强烈地加权。该增加的权重以及因此对于匹配高准确性的改进需求导致了分段设计的形成，其中DAC可被认为由第一和第二互连部分形成。DACl包括以4位R2R梯形网络形式的第一部分2，其构成DACl的四个最低有效位。4位R2R梯形网络包括多个2R电阻引线，其中R可以是任何电阻值，每个电阻引线包括2R电阻2.1至2.4和各自的开关3.1至3.4。各个2R引线通过电阻5.1至5.3连接到相邻2R引线。最终的电阻5.4经提供以限定第一部分的范围，因为如图1所示的设备被进行分段。两个最高有效位由以2位温度计DAC的形式的第二部分7提供，该2位温度计DAC包括三个平行相等加权的2R电阻引线，每个包括2R电阻7.1至7.3和开关8.1至8.3，由电阻5.4从R2R梯形网络进行分段。DACl的每个2R电阻引线在两个参考电压VMfl和VMf2之间是可切换的。传统上，这些电压对于逻辑I是Vrefl = +Vdd,以及对于逻辑O是Vref2 = 0，但同样可以是任意两个不同的电压值。切换到Vrefl的引线可以后被称为“设置”，而切换到VMf2的引线可称为“未设置”。
[0051]第一部分2的R2R梯形网络操作为电位分压器的序列，使得四个最低有效位在其对输出电压Vout的贡献中进行加权。与此相反，第二部分7的2R引线全部直接连接到输出，因此，每个各自对Vrat的贡献是相同的。因此，在所示的示例中，由电阻器2.1和开关3.1所形成的第一引线对输出电压具有最低有效贡献。它给出了 I个单元的任意权重。接下来的电阻2.2对输出电压贡献两倍，所以有2个单元的权重。第三电阻器2.3有4个单元的有效权重，以及第四电阻器2.4贡献8个单元的权重。在第一部分的输出存在电阻器5.4意味着，2R电阻器7.1至7.3对于在输出节点6的输出电压每个贡献16个单元的权重。
[0052]由于第一部分2的R2R梯形网络用作加权电流分隔的序列，输出精度取决于R和2R电阻如何相互匹配。最高有效位的电阻值的较小误差(诸如在本示例中，电阻器2.4、7和7.1-7.3)可以完全覆盖较低有效位(例如，2.1和2.2)的贡献。因此，电阻值不匹配导致DAC的非线性和非单调性能。
[0053]图2图示了在从输入DAC编码15(图1所示的开关配置)到编码16的转换期间，在输出节点6的电压输出Vout中的变化。在该转换期间，第一部分2的R2R网络的位1、2、4和8具有15的集体权重，从VMfl切换到Vref2 (即未设置)，以及具有相对权重16的第二部分7中的第一分段电阻器7.1从地面切换到VMf。因为所有的2R电阻器(2.1至2.4，7.1至7.3)在该理想化的示例中相等地匹配，输出节点6的输出电压Vout提高电压，该电压等于由最低有效位的电阻所贡献的，以下简称为LSB电压或I个单元。应当理解，对于每个分步编码转换的输出电压变化Vout等于ILSB电压，其是DACl的最低有效位的电压贡献值。相应地，在图1中示出的理想情况下，在输出节点6的输出电压符合当DACl的所有开关被切换到地面时的Vref2和当所有开关切换到VMfl时的Vm1-1LSB电压之间的线性级数(输出电压永远不会到达VMfl，因为R2R网络的终止引线绑定到VMf2，因而减少输出电压1LSB)。
[0054]现在参考图3，相当于图1的DAC17被示出，其具有第一部分2中的4位R2R网络和2位分段的第二部分7。将使用图1中使用的名称表示类似部分。然而，与图1中示出的理想情况相反，第二部分7的电阻7.1具有固有的10%的误差，由于其电阻值(1.8R而非2R)相对于其他2R电阻器的不匹配。因此，当该2R引线7.1切换到Viefl时，其对Vout的贡献近似多出图1中相应引线的约10%，从而贡献17.6LSB的电压于输出节点6，而不是通常的16LSB。图4以图形方式示出了和图2所示的相同转换，但对于图3所示的DAC。当DAC编码从15改变到16时，这四个最低有效位1、2、4和8未设置，并从Vrefl切换至VMf2，并在同时不匹配的1.8R电阻引线14.1被设置并从VMf2切换到Vrefl，导致在2.6LSB电压的节点6的输出电压的增加。因此，16LSB目标输出电压一起错过了，如同17LSB点。在结点6上的电压实际上是17.6LSB电压。因此在DAC的更有效电阻引线的误差可导致较大的输出电压转变，意味着某些目标电压等级永远无法到达。当需要数字信号精确的转换为模拟电压时，该错误产生了问题。可以理解，由于DAC17的较低有效引线的电阻不匹配远小于较高加权引线中失配所造成的问题。由上述更有效引线上失配引起的误差可以与R2R网络2的较低加权引线相同的10%误差进行比较。例如，在2LSB加权引线的电阻2.2的值的10%误差可引起DAC17的输出值中0.2LSB变化。
[0055]图5示出了根据本公开的教导的6位DAC30的实施例。DAC30包括第一部分32和第二部分34。第一部分32由具有引线54、56、58和60的R-2R梯形网络形成(如相对于图1描述)。这些引线的相对贡献是分别对DAC30的输出节点57的1、2、4和8个单元。引线54和56可以看作表示第一部分32的较低有效部分52，以及引线58和60形式第一部分32的较高有效部分。第一和第二部分连接到输出节点57。第二部分包括温度计编码部分38，其由可用在温度计编码风格的多个平行的引线40、42形成。第二 R-2R梯形网络36包括引线44和46，其凭借通过R值电阻47连接到输出节点57而分别具有8个和4个单元的有效权重。R-2R梯形网络36的末端包括两个平行的引线(未被R值电阻器分开)48和50，其各自对输出字独立地贡献2个单元。第二 R2R梯形网络36的引线44、46可如图一个块同时或分别切换。类似地，第二 R2R网络36的最低有效引线48、50可同时或分别切换。在进一步的变体中，第二 R2R网络的一个或多个最低有效引线可未切换或永久地连接到VMf2。
[0056]通过使用第二 R2R网络36代替温度计2R引线，由于在主(第一)和第二 R2R网络32、36中重复相等权重的引线，冗余性被提供给结构。因此，第二部分34的较低加权引线48、50可用于修改(例如延迟或提前)第一部分的一个或多个更高加权引线的切换(例如，第一部分32的R2R网络的引线60和第二部分34的分段2R引线40、42)，直到第一部分32中第一 R2R网络的最低有效位52 (不包括终止引线51)比VMf2更多贡献于输出电压Vout (例如，直到LSB52的至少一个引线54、56切换到VMfl)或已由数字输入码“设置”而进行选择。通过这样,更高加权位40、42中的组件错配可通过切换第二 R-2R网络的R-2RLSB52和冗余引线48、50进行解释和校正，以增加或减少提供到输出节点58的总电压。此夕卜，由于由引线48、50和R2R LSB52提供相对小的贡献，与由温度计编码引线40、42代表的较高加权位的失配引入的误差，这些引线的组件值的误差是可以忽略不计的。
[0057]现在将参照图5、6、7和8描述分段DAC30从DAC码17到码18的示例递增转换。如图1描述的情况，图5示出了其中DAC30的所有引线具有2R电阻的理想体系。DAC30中的开关被设定，使得输出电压Vout为17LSB。该贡献来自第一部分32的第一(主)R2R DAC的位1、4和8和第二 R2R DAC的两个最低加权位488和50，每个都具有第二部分34的2LSB的权重。然而，并非在15和16之间的转换切换分段2R引线40、42至Vrefl，该转换已经通过切换冗余引线48、50到V,efl进行延迟(转移到更高的数字编码)。通过这样，R2R LSB52的引线54继续向输出节点58贡献大于Vref2的电压。应当理解，在编码递减的情况下，分段2R引线40、42之一的转换可以被认为提前(移动到更高的数字编码)。
[0058]在操作期间，当输入DAC编码从17提高到18，温度计编码部38的2R引线40、42之一并具有16LSB的权重被设置(从Vref2切换到Vrefl)，同时，具有权重1、4和8LSB60的引线54、58分别未被设置(从Viefl切换到Vief2),以及具有权重2LSB的引线56被设置。因此，连接在VMfl和输出节点58之间的总电阻提高16+2 = 18的输出电压，如图6所示。
[0059]现在参照图7的非理想情况，示出了图5的分段DAC30。然而，并联电阻器引线40、42之一具有的电阻值比它应具有(1.8R而非2R)的小10%，使得它通过更大的电流，并因此其对输出值的贡献按比例地更大。因此，当连接到Vrefl时引线40的电压贡献是17.6LSB，而不是16LSB。图8示出了在节点DAC码17和18之间转换期间中所产生的输出电压。当DAC编码从17转换至18，在节点57的输出电压上升到17.6+2 = 19.6LSB,超出目标输出电压 1.6LSB。
[0060]与现有的体系结构相反，其中因为最低有效位54、56仍比\ef2更多贡献于输出电压，没有办法降低输出电压到所需