專利名稱：數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器及轉(zhuǎn)換方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種轉(zhuǎn)換器，特別是有關于一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(digital to analog converter; DAC)。
背景技術：
數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(digital to analog converter; DAC)為一必要接口電路，用 以將信號由數(shù)字類型轉(zhuǎn)換至模擬類型，特別是轉(zhuǎn)換至模擬信處理類型(analog signal processing domain)。在模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)的技術領域中，數(shù)字模擬 轉(zhuǎn)換器也是一道關鍵。數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器接收N位的數(shù)字字符(digital word)或數(shù) 據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換成一模擬電壓信號。該模擬電壓信號的范圍由零至一最大電 壓。該最大電壓取決于數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器所提供的參考電壓。
關于數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器對于語音信號的效能而言，三角積分調(diào)變(delta sigma modulatkm)經(jīng)常被使用，用以得知所需的總諧波失真(諧波成分比例)或 是信號噪聲比(signal to noise ratio; S/N)等。根據(jù)三角積分調(diào)變，通過噪聲形 成技得，使得在轉(zhuǎn)換時，可達到預定的功效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，包括一第一電容器、 一第二電容器、 一運算放大器以及復數(shù)開關。在一第一期間，第一電容器儲存一第一電壓， 而第二電容器儲存一第二電壓。運算放大器具有一輸入端以及一輸出端。在 一第二期間，開關根據(jù)一數(shù)字信號，將該第一及第二電容器耦接于該輸入端 及該輸出端之間。
本發(fā)明提供另一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，包括一第一電容器、 一第二電容器、 一運算放大器、 一第一開關群組以及一第二開關群組。在一第一期間，第一 電容器儲存一第一電壓，而第二電容器儲存一第二電壓。運算放大器具有一 正相輸入端、 一反相輸入端、 一正相輸出端以及一反相輸出端。在一第二期 間，第一開關群組根據(jù)一數(shù)字信號，將該第一電容器并聯(lián)該運算放大器，而 第二幵關群組根據(jù)該數(shù)字信號，將該第二電容器并聯(lián)該運算放大器。
本發(fā)明另提供一種轉(zhuǎn)換方法。在一第一期間，將一第一電壓儲存于一第 一電容器中，以及將一第二電壓儲存于一第二電容器中。在一第二期間，根 據(jù)一數(shù)字信號，將該第一及第二電容器與一運算放大器并聯(lián)。
本發(fā)明提供的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器及轉(zhuǎn)換方法可以用一個運算放大器
(operational amplifier)就可以同時達到數(shù)字轉(zhuǎn)模擬(digital to analog)以及低通濾 波器(lowpassfilter)功能。同時，可以很容易結(jié)合截波器(chopper)的設計。


圖1為本發(fā)明的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的示意圖。 圖2為本發(fā)明的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的另一實施例。 圖3為本發(fā)明的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的另一實施例。 附圖標號
10、 20、 30:數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器；
CINp、 CINN、 CF1、 CF2、 CINP1、 CINPn、 CINN1、 CINNn:電容器；
110、 210:運算放大器； 120、 320:三角積分調(diào)變器；
SW1 SW12、 SW5n~SW12n:開關；
①2、①ch、①她頻率信號；
Di、 Dib、 Di!~Din、 Dib廣Dibn:數(shù)字信號；
331~33n:反相器。
具體實施例方式
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉 出較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下
圖1為本發(fā)明的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的示意圖。如圖所示，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器
IO包括，電容器CINp、 CINN、 CF1、 CF2、運算放大器110、開關SW1 SW12。 所有符號為OP的節(jié)點相互耦接在一起。所有符號為ON的節(jié)點相互耦接在一 起。
開關SW1 SW4由頻率信號O,控制。開關SW1、 SW3與電容器CINp 串聯(lián)于參考電壓VREFP與共通模式電壓VcM之間。開關SW2、 SW4與電容 器CINN串聯(lián)于參考電壓VREFN與共通模式電壓VCM之間。
開關SW5 SW8由頻率信號c^2及數(shù)字信號Di控制。開關SW9 SW12 由頻率信號02及數(shù)字信號Dib控制。數(shù)字信號Di由三角積分調(diào)變器 (delta-sigma modulator)120所產(chǎn)生。數(shù)字信號Di經(jīng)過反相器130反相后，便 可產(chǎn)生數(shù)字信號Dib。在本實施例中，三角積分調(diào)變器120產(chǎn)生單一位 (single-bit)數(shù)字信號。
在第一時間，開關SW1 SW4被導通，使得電容器CINp所儲存的電荷為 (VREFP-VcM)xCINp，而電容器CINN所儲存的電荷為(VREFN-VcM)xCINN。
在第二期間，開關SW5、 SW6、 SW9及SW10根據(jù)數(shù)字信號Di及Dib， 將電容器CINp耦接至運算放大器110。同樣地，開關SW7、 SW8、 SW11及 SW12根據(jù)數(shù)字信號Di及Dib，將電容器CINN耦接至運算放大器110。
在本實施例中，運算放大器110包括一正相輸入端、 一反相輸入端、一 正相輸出端以及一反相輸出端。電容器CF1耦接于反相輸入端及正相輸出端 之間，而電容器CF2耦接于正相輸入端及反相輸出端之間。
在第二期間，根據(jù)數(shù)字信號Di，開關SW5及SW6將電容器CINp耦接至 運算放大器110的反相輸入端及正相輸出端。因此，電容器CINp并聯(lián)電容器
CF1。同樣地，幵關SW7及SW8根據(jù)數(shù)字信號Di，將電容器CINN耦接至運 算放大器110的正相輸入端及反相輸出端。因此，電容器CINN并聯(lián)電容器 CF2。
在第二期間，根據(jù)數(shù)字信號Dib，開關SW9及SW10將電容器CINp耦接 至運算放大器110的正相輸入端及反相輸出端。因此，電容器CINp并聯(lián)電容 器CF2。同樣地，開關SWll及SW12根據(jù)數(shù)字信號Dib，將電容器CINN耦 接至運算放大器110的反相輸入端及正相輸出端。因此，電容器CINN并聯(lián)電 容器CF1。
假設，頻率信號O,或是02為高位準時，則可導通相對應的開關，當頻 率信號C^或是0)2為低位準時，則不導通相對應的開關。
在第一期間，頻率信號O,為高位準，使得開關SW1 SW4導通。因此， 電容器CINp所儲存的電荷為(VREFP-VcM)xCINp，而電容器CINN所儲存的電 荷為(VREFN-VcM)xCINN。
在第二期間，頻率信號O,為低位準，而頻率信號02為高位準。若數(shù)字 信號Di為高位準，而數(shù)字信號Dib為低位準時，則可導通幵關SW5 SW8而 不導通SW1 SW4。因此，電容器CINp并聯(lián)電容器CFl，而電容器CINN并聯(lián) 電容器CF2。正相輸出端的輸出信號由儲存在電容器CINp與電容器CFl的電 荷所決定。也就是由第二期間所得到的電荷(VREFP-VcM)xCINp再加上電容器 CINp與電容器CF1并聯(lián)后的電荷所決定。此時的頻率信號O 2會使電容器CF1 被充電。儲存在并聯(lián)的電容器CINp與電容器CF1的最終電荷即可決定正相輸 出端的輸出信號。而反相輸出端的輸出信由儲存在電容器CINN與電容器CF2 的電荷所決定。也就是由第二期間所得到的電荷(VREFN-VcM)xCINw再加上 電容器CINw與電容器CF2并聯(lián)后的電荷所決定。此時的頻率信號02會使電 容器CF2被充電。儲存在并聯(lián)的電容器CINN與電容器CF2的最終電荷即可 決定反相輸出端的輸出信號。
同樣地，若頻率信號02及數(shù)字信號Dib為高位準，而頻率信號O,及數(shù) 字信號Di為低位準時，則可導通開關SW9-SW12而不導通SW1 SW4。因此， 電容器CINp并聯(lián)電容器CF2，而電容器CINw并聯(lián)電容器CF1。運算放大器 110的正相輸出端的輸出信號由儲存在電容器CINN與電容器CF1的電荷所決 定。也就是由在第二期間所得到的電荷(VREFN-VcM)xCINN再加上電容器 CINw與電容器CF1并聯(lián)后的電荷所決定。此時的頻率信號CP 2會使電容器CF1 被充電。儲存在并聯(lián)的電容器CINN與電容器CF1的最終電荷即可決定正相輸 出端的輸出信號。而反相輸出端的輸出信由儲存在電容器CINp與電容器CF2 的電荷所決定。也就是由在第二斯間所得到的電荷(VREFP-VcM)xCINp再加上 電容器CINp與電容器CF2并聯(lián)后的電荷所決定。此時的頻率信號02會使電 容器CF2被充電。儲存在并聯(lián)的電容器CINp與電容器CF2的最終電荷即可 決定反相輸出端的輸出信號。
由上述可知，通過控制數(shù)字信號Di，可使得電容器CINp并聯(lián)電容器CF1 ， 以及使電容器CINN并聯(lián)電容器CF2。另外，通過控制數(shù)字信號Dib，可使得 電容器CINp并聯(lián)電容器CF2,以及使電容器CINN并聯(lián)電容器CF1 。
圖2為本發(fā)明的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的另一實施例。圖2相似于圖1，不同之 處在于，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器20具有截波器(chopper)功能，用以將運算放大器210 的閃爍噪聲(flickernoise)調(diào)變至一較高的頻帶(frequencyband)。被調(diào)變的閃爍 噪聲便可被濾除。如圖所示，開關SW5 SW12由頻率信號02、 Oeh、 Ochb、 數(shù)字信號Di及Dib控制。頻率信號巾ch與0 chb互為反相。
數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器20并不需要額外增加開關以達到截波器的功能。只需將 開關SW5 SW12原本的控制邏輯加上頻率信號Oeh、 Oehb，便可將截波器的 功能加進數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器中。通過數(shù)字電路可控制開關SW5，因而可執(zhí)行布 爾函數(shù)(DixOch+Dibx(Dehb)。同樣地，開關SW6 SW12也可由數(shù)字電路所控 制。為了執(zhí)行截波功能，可將額外增加的數(shù)字電路整合于芯片(chip)中，進而
節(jié)省成本。
圖3為本發(fā)明的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的另一實施例。數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器30用以 處理多位(multi-bit)數(shù)字信號。如圖所示，反相器33卜33n分別處理三角積分 調(diào)變器320所提供的數(shù)字信號Di,~Din，以產(chǎn)生數(shù)字信號Dib, Dibn。所有符號 為OP的節(jié)點均相互耦接在一起。所有符號為ON的節(jié)點均相互耦接在一起。
在第一期間，開關SW1廣SW4,及SWln~SW4n由頻率信號O ,所控制， 用以使電容器CINw及CINpn根據(jù)參考電壓VREFP以及共通模式電壓Vc;m而 充電，而電容器CINN1及CIN^根據(jù)參考電壓VREFN以及共通模式電壓VCM 而充電。
在第二期間，開關SW5廣SW12,由數(shù)字信號Di。 Dib,及頻率信號02， 用以使電容器CINP1并聯(lián)電容器CF1或CF2，以及使電容器CINN1并聯(lián)電容 器CF2或CF1。同樣地，開關SW5n~SW12n由數(shù)字信號Din、 Dibn及頻率信號 0>2控制，用以使電容器CINpn并聯(lián)電容器CFl或CF2，以及使電容器CIN^ 并聯(lián)電容器CF2或CF1。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何 所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作 些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視權(quán)利要求所界定者為準。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器包括一第一電容器，在一第一期間儲存一第一電壓；一第二電容器，在所述的第一期間儲存一第二電壓；一運算放大器，具有一輸入端以及一輸出端；以及復數(shù)開關，在一第二期間，根據(jù)一數(shù)字信號，將所述的第一及第二電容器耦接于所述的輸入端及輸出端之間。
2. 如權(quán)利要求1所述的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器 還包括一第三電容器，在所述的第二期間，并聯(lián)所述的第一電容器；以及 一第四電容器，在所述的第二期間，并聯(lián)所述的第二電容器。
3. 如權(quán)利要求2所述的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，其特征在于，在所述的第一期間， 所述的第三及第四電容器耦接于所述的輸入端及輸出端之間。
4. 如權(quán)利要求1所述的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器 還包括一三角積分調(diào)變器，用以產(chǎn)生所述的數(shù)字信號。
5. —種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器包括-一第一電容器，在一第一期間儲存一第一電壓； 一第二電容器，在所述的第一期間儲存一第二電壓；一運算放大器，具有一正相輸入端、一反相輸入端、 一正相輸出端以及 一反相輸出端；一第一開關群組，在一第二期間，根據(jù)一數(shù)字信號，將所述的第一電容 器并聯(lián)所述的運算放大器；以及一第二開關群組，在所述的第二期間，根據(jù)所述的數(shù)字信號，將所述的 第二電容器并聯(lián)所述的運算放大器。
6. 如權(quán)利要求5所述的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，其特征在于，在第二期間，所述 的第一電容器根據(jù)所述的數(shù)字信號，耦接于所述的反相輸入端及正相輸出端 之間，所述的第二電容器根據(jù)所述的數(shù)字信號，耦接于所述的正相輸入端及 反相輸出端之間。
7. 如權(quán)利要求5所述的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，其特征在于，在第二期間，所述的第一電容器根據(jù)所述的數(shù)字信號，耦接于所述的正相輸入端及該反相輸出 端之間，所述的第二電容器根據(jù)所述的數(shù)字信號，耦接于所述的反相輸入端 及正相輸出端之間。
8. 如權(quán)利要求5所述的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器還包括一第三電容器，在所述的第一期間，并聯(lián)所述的運算放大器；以及 一第四電容器，在所述的第一期間，并聯(lián)所述的運算放大器。
9. 如權(quán)利要求8所述的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，其特征在于，在所述的第一期間， 所述的第三電容器耦接于所述的反相輸入端及正相輸出端之間，所述的第四 電容器耦接于該正相輸入端及反相輸出端之間。
10. 如權(quán)利要求9所述的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，其特征在于，在所述的第二期 間，所述的第三電容器并聯(lián)所述的第一電容器，所述的第四電容器并聯(lián)所述 的第二電容器。
11.如權(quán)利要求9所述的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，其特征在于，在所述的第二期 間，所述的第三電容器并聯(lián)所述的第二電容器，所述的第四電容器并聯(lián)所述 的第一電容器。
12. 如權(quán)利要求5所述的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換 器還包括一三角積分調(diào)變器，用以產(chǎn)生所述的數(shù)字信號。
13. —種轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，該轉(zhuǎn)換方法包括在一第一期間，將一第一電壓儲存于一第一電容器中，以及將一第二電 壓儲存于一第二電容器中；以及在一第二期間，根據(jù)一數(shù)字信號，將所述的第一及第二電容器與--運算 放大器并聯(lián)。
14. 如權(quán)利要求13所述的轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，該轉(zhuǎn)換方法還包括 在所述的第二期間，并聯(lián)一第三電容器與所述的第一電容器；以及 在所述的第二期間，并聯(lián)一第四電容器與所述的第二電容器。
15. 如權(quán)利要求14所述的轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，在所述的第一期間，所 述的第三及第四電容器并聯(lián)所述的運算放大器。
16. 如權(quán)利要求13所述的轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，該轉(zhuǎn)換方法還包括利用 一三角積分調(diào)變器，產(chǎn)生所述的數(shù)字信號。
17. 如權(quán)利要求13所述的轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，所述的并聯(lián)步驟包括 將所述的第一電容器耦接在所述的運算放大器的一反相輸入端以及一正相輸出端之間；以及將所述的第二電容器耦接在所述的運算放大器的一正相輸入端以及一反 相輸出端之間。
18. 如權(quán)利要求17所述的轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，該轉(zhuǎn)換方法還包括 在所述的第一期間，并聯(lián)所述的第一電容器與一第三電容器；以及 在所述的第一期間，并聯(lián)所述的第二電容器與一第四電容器。
19. 如權(quán)利要求18所述的轉(zhuǎn)換方法，還包括-在所述的第一期間，將所述的第三電容器耦接在所述的反相輸入端及正 相輸出端之間；以及在所述的第一期間，將所述的第四電容器耦接在所述的正相輸入端及反 相輸出端之間。
20. 如權(quán)利要求19所述的轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，該轉(zhuǎn)換方法還包括 在所述的第二期間，并聯(lián)所述的第三電容器與第一電容器；以及 在所述的第二期間，并聯(lián)所述的第四電容器與第二電容器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，包括一第一電容器、一第二電容器、一運算放大器以及復數(shù)開關。在一第一期間，第一電容器儲存一第一電壓，而第二電容器儲存一第二電壓。運算放大器具有一輸入端以及一輸出端。在一第二期間，開關根據(jù)一數(shù)字信號，將該第一及第二電容器耦接于該輸入端及該輸出端之間。
文檔編號H03M1/66GK101119117SQ20071014020
公開日2008年2月6日 申請日期2007年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月3日
發(fā)明者蔡仁哲 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司