模擬積體電路設計系列部落格——6.1.3 多電阻串DAC

sasasatori發表於2024-04-29

在這一小節中,會介紹另一種電阻串DAC的變體,如下圖所示[Holloway,1984]:

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第二個電阻串被連線在連線第一個電阻串的兩個相鄰節點的緩衝器之間。在如圖所示的6-bit例子中,三位元MSB決定了哪兩個第一個電阻串的相鄰節點被連線到兩個中介的緩衝器。第二個電阻串線性取樣第一個電阻上的兩個相鄰電壓。最後,輸出由低位的LSB決定。其中,必須考慮額外的邏輯,針對某些情況下頂部的中介緩衝器為最高電壓,或某些情況下為最低電壓。這個方式僅需要\(2\times 2^{N/2}\)個電阻,使得其很適合用於高精度,低功耗的應用。假定放大器是匹配的,且對失調電壓不敏感,這個方式也能保證單調性。但是,放大器必須是快速且低噪聲的,這可以透過\(BiCMOS\)工藝實現。另一個要注意的點是,由於第二個電阻串僅用低位位元進行解碼,因此其匹配精度的要求比第一個電阻串要低。

例題:

假設一個10-bit多電阻串D/A轉換器,轉換器必須匹配到百分之0.1的精度,第一個電阻串實現高4位元的轉換,對於實現低6位的第二個電阻串的匹配要求為?

解答:

第一個電阻串的誤差會直接導致整體D/A轉換器的誤差。但是,由於第二個電阻串構成低位的LSB位元(在這個例子中是低6位元),僅在輸出電壓的LSB部分造成誤差,作為結果,第二個電阻串的匹配只需要做到:

\[2^4\times 0.1\%=1.6\% \tag{6.1.4} \]

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