專利名稱：數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及使用其的半導(dǎo)體集成電路和測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)模轉(zhuǎn)換器，特別地涉及一種可精確測(cè)試的數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及含有該數(shù)模轉(zhuǎn)換器的半導(dǎo)體集成電路器件和用于測(cè)試該數(shù)模轉(zhuǎn)換器的方法。
現(xiàn)在已開(kāi)發(fā)出各種半導(dǎo)體集成電路。而一種半導(dǎo)體集成電路包括數(shù)字電路和數(shù)模轉(zhuǎn)換器。該數(shù)字電路處理數(shù)據(jù)段以產(chǎn)生一個(gè)輸出數(shù)字信號(hào)，并且該數(shù)模轉(zhuǎn)換器把輸出數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬輸出信號(hào)。該模擬輸出信號(hào)從半導(dǎo)體集成電路輸出。這種特性適用于聲頻信號(hào)和視頻信號(hào)。
制造商在向用戶推銷產(chǎn)品之前先對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試。帶有數(shù)字電路和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的半導(dǎo)體集成電路是通過(guò)使用用于該數(shù)字電路和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字檢測(cè)器、用于數(shù)字電路的數(shù)字檢測(cè)器、用于數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的模擬檢測(cè)器、用于數(shù)?；旌想娐返臋z測(cè)器或者內(nèi)置檢測(cè)器進(jìn)行測(cè)試。
如果制造商使用用于半導(dǎo)體集成電路器件的數(shù)字檢測(cè)器，則該數(shù)字檢測(cè)器可以精確測(cè)試數(shù)字電路。但是，該數(shù)字檢測(cè)器在測(cè)試數(shù)模轉(zhuǎn)換器時(shí)不太可靠，因?yàn)槠潆妷悍直媛瘦^低。另一方面，當(dāng)對(duì)該半導(dǎo)體集成電路使用數(shù)字檢測(cè)器和模擬檢測(cè)器，由于制造商同時(shí)需要數(shù)字檢測(cè)器和模擬檢測(cè)器這兩種儀器，以及兩種測(cè)試程序，所以這種測(cè)試成本較高。
用于數(shù)模混合電路的檢測(cè)器的售價(jià)很高，因此，這種測(cè)試也是高成本的。內(nèi)置檢測(cè)器也需要在半導(dǎo)體器件中占用一定的空間，并且需要較大的半導(dǎo)體芯片。另外，在測(cè)試之后該內(nèi)置檢測(cè)器也不能夠從該半導(dǎo)體集成電路中除去。該內(nèi)置檢測(cè)器對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換器有不良影響，并且使該數(shù)模轉(zhuǎn)換器質(zhì)量下降。因此，需要在選擇這些測(cè)試方法之前權(quán)衡利弊。
圖1示出數(shù)模轉(zhuǎn)換器的典型實(shí)例?，F(xiàn)有的數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括一個(gè)梯型電阻網(wǎng)絡(luò)1、并聯(lián)到該梯型電阻網(wǎng)絡(luò)1上的雙極型晶體管對(duì)2/3/4/5、以及連接于電阻雙極型晶體管對(duì)2/3/4/5和地線GND之間的恒流源6/7/8/9。兩種電阻元件，其中一種電阻的阻值是另外一種電阻阻值的兩倍，包含于該梯型電阻網(wǎng)絡(luò)1中，而該梯型電阻網(wǎng)絡(luò)1包括電阻元件R1/R2/R3/R4，這些電阻元件的第一端連接到一電源線VDD上，并且電阻元件R5/R6/R7連接于電阻元件R1/R2/R3/R4的第二端之間。在本例中，電阻元件R2/R3/R4的阻值是電阻R1/R5/R6/R7的兩倍。電阻元件R4的第二端連接到一輸出節(jié)點(diǎn)N1和一測(cè)試節(jié)點(diǎn)N2。該輸出節(jié)點(diǎn)N1連接到集成于相同半導(dǎo)體芯片上的另一電路上，并且該測(cè)試節(jié)點(diǎn)N2連接到一測(cè)試端(未示出)。
雙極型晶體管對(duì)2-5具有第一n-p-n雙極型晶體管2a/3a/4a/5a和第二n-p-n雙極型晶體管2b/3b/4b/5b。該第一n-p-n雙極型晶體管的集電極節(jié)點(diǎn)連接到電源線VDD，電阻元件R1/R2/R3/R4的第二端分別連接到第二n-p-n雙極型晶體管2b/3b/4b/5b的集電極節(jié)點(diǎn)。第一/第二n-p-n雙極型晶體管2a/2b、3a/3b、4a/4b和5a/5b分別連接到恒流源6/7/8/9。數(shù)據(jù)輸出端IN1/IN2/IN3/IN4分別連接到第一n-p-n雙極型晶體管2a/3a/4a/5a的基極，參考節(jié)點(diǎn)REF連接到第二n-p-n雙極型晶體管2b/3b/4b/5b的基極。恒定參考電壓Vref從參考節(jié)點(diǎn)REF輸出到第二n-p-n雙極型晶體管2b/3b/4b/5b的基極。一數(shù)字輸出信號(hào)輸出到數(shù)據(jù)輸入節(jié)點(diǎn)IN1/IN2/IN3/IN4，并且數(shù)字輸入信號(hào)的數(shù)字位在高電平與低電平之間改變。在本例中，高電平為2.4伏，低電平為2.1伏。參考電壓為Vref被調(diào)整為在高電平與低電平之間的中間電平，在本例中為2.1伏。
現(xiàn)有的數(shù)模轉(zhuǎn)換器按如下方式運(yùn)作。第一或第二n-p-n雙極型晶體管2a、3a、4a、5a/2b、3b、4b、5b導(dǎo)通，并且其它n-p-n雙極型晶體管截止。如果高電平的數(shù)字位被提供給數(shù)據(jù)輸入節(jié)點(diǎn)IN1，則第一n-p-n雙極型晶體管2a導(dǎo)通，并且第二n-p-n雙極型晶體管2b截止。相反，如果在該數(shù)據(jù)輸入節(jié)點(diǎn)IN1的數(shù)字位處于低電平，則第一n-p-n雙極型晶體管2a截止，并且第二n-p-n雙極型晶體管2b導(dǎo)通。這樣，每對(duì)雙極型晶體管2/3/4/5在第一或第二n-p-n雙極型晶體管中提供一條電流通道。
當(dāng)?shù)谝籲-p-n雙極型晶體管2a/3a/4a/5a導(dǎo)通時(shí)，電流從電源線VDD流過(guò)相關(guān)恒流源6/7/8/9，并且沒(méi)有任何電流流過(guò)梯型電阻網(wǎng)絡(luò)1。相反，當(dāng)?shù)诙-p-n雙極型晶體管2b/3b/4b/5b導(dǎo)通時(shí)，電流從電源線VDD通過(guò)梯型電阻網(wǎng)絡(luò)1流向相關(guān)恒電流源6/7/8/9。
數(shù)字位使得雙極型晶體管2/3/4/5通過(guò)第一n-p-n雙極型晶體管2a/3a/4a/5a或第二n-p-n雙極型晶體管2b/3b/4b/5b提供電流通道，并且電流總量與數(shù)字輸入信號(hào)的數(shù)值一同改變。梯型電阻網(wǎng)絡(luò)1根據(jù)電流總量改變?cè)谳敵?測(cè)試節(jié)點(diǎn)N1/N2的電位，并且模擬輸出電壓信號(hào)從輸出節(jié)點(diǎn)N1和測(cè)試節(jié)點(diǎn)N2取出。這樣，梯型電阻網(wǎng)絡(luò)1確定模擬輸出電壓信號(hào)的分辨率。
一標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字檢測(cè)器器具有比梯型電阻網(wǎng)絡(luò)1更低的分辨率，因此它不可能根據(jù)模擬輸出電壓信號(hào)精確檢測(cè)現(xiàn)有的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。因此，制造商必須制備高精度的數(shù)字檢測(cè)器、模擬檢測(cè)器或模數(shù)混合測(cè)試器，這些檢測(cè)器都是較昂貴的。
如果現(xiàn)有的數(shù)模轉(zhuǎn)換器與數(shù)值電路一同集成在一塊半導(dǎo)體芯片中，該數(shù)字電路對(duì)現(xiàn)有的數(shù)模轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)是所不希望有的噪聲源，并且模擬輸出電壓信號(hào)對(duì)該噪聲比較敏感。制造商需要精心設(shè)計(jì)半導(dǎo)體芯片和其中的信號(hào)線的布局。盡管制造商盡管精心設(shè)計(jì)半導(dǎo)體集成電路器件，也不可能完全消除來(lái)自集成電路的數(shù)字電路的不良影響。
在日本專利特開(kāi)平5-6375中公開(kāi)了另一種現(xiàn)有的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，并且圖2中示出這種公開(kāi)于該日本專利中的現(xiàn)有數(shù)模轉(zhuǎn)換器?，F(xiàn)有的數(shù)模轉(zhuǎn)換器在圖2中標(biāo)記為11，它分為梯型電阻網(wǎng)絡(luò)12、恒流源陣列13以及開(kāi)關(guān)元件的陣列14。
電阻元件R1/R2/R3/R4/R5/R6/R7形成梯型電阻網(wǎng)絡(luò)12，并且電阻元件R1/R3/R5和電阻元件R7分別連接到偏壓節(jié)點(diǎn)N10/N11。電阻元件R6/R7通過(guò)輸出節(jié)點(diǎn)N12連接到電子電路15并受其控制。兩偏壓源16/17分別連接到偏壓節(jié)點(diǎn)N10/N11，電流從偏壓源16/17通過(guò)偏壓節(jié)點(diǎn)N10/N11流向梯型電阻網(wǎng)絡(luò)12。
陣列13包括恒流源13a、13b、13c、13d，并且R1/R2、R3/R4、R5/R6和R6/R7分別連接到恒流源13a/13b/13c/13d。開(kāi)關(guān)元件14a/14b/14c/14d連接于恒流源13a/13b/13c/13d和一條地線GND之間。數(shù)據(jù)信號(hào)D0/D1/D2/D3分別提供給開(kāi)關(guān)元件14a/14b/14c/14d，并且開(kāi)關(guān)元件14a/14b/14c/14d根據(jù)數(shù)據(jù)信號(hào)D0/D1/D2/D3的電平有選擇地在開(kāi)和關(guān)狀態(tài)之間改變。
偏壓源16包括一個(gè)運(yùn)算放大器16a、n-p-n雙極型晶體管16b以及一恒流源16c。電源18連接到運(yùn)算放大器16a的正相輸入節(jié)點(diǎn)，并且運(yùn)算放大器16a的反相輸入節(jié)點(diǎn)通過(guò)n-p-n雙極型晶體管16b的發(fā)射極連接到偏壓節(jié)點(diǎn)N10。電源節(jié)點(diǎn)VCC連接到n-p-n雙極型晶體管16b的集電極，運(yùn)算放大器16a的輸出節(jié)點(diǎn)連接到n-p-n雙極型晶體管16b的基極。發(fā)射極通過(guò)恒流源16c連接到地線GND。即使輸入到偏壓節(jié)點(diǎn)N10的電流降為0，恒流源16c保持n-p-n雙極型晶體管16b處于導(dǎo)通狀態(tài)。
另一偏壓源17也包括一個(gè)運(yùn)算放大器17a、一個(gè)n-p-n雙極型晶體管17b和一個(gè)恒流源17c。電源18連接到運(yùn)算放大器17a的正相輸入端，而運(yùn)算放大器17a的反相輸入端通過(guò)n-p-n雙極型晶體管17b的發(fā)射極連接到其它偏壓節(jié)點(diǎn)N11。n-p-n雙極型晶體管17b的集電極通過(guò)一個(gè)測(cè)量節(jié)點(diǎn)N13連接到電流表19，并且運(yùn)算放大器17a的輸出端連接到n-p-n雙極型晶體管17b的基極。其發(fā)射極通過(guò)恒流源17a連接到地線GND。即使輸入到偏壓節(jié)點(diǎn)N11的電流降為0，恒流源17c也使n-p-n雙極型晶體管17b保持為導(dǎo)通狀態(tài)。另一電源20連接電源節(jié)點(diǎn)VCC和電流表19。偏壓源16/17向偏壓節(jié)點(diǎn)N10/N11提供與電源18的輸出電壓E2相同的偏壓。
現(xiàn)有的數(shù)模轉(zhuǎn)換器11按如下方式進(jìn)行測(cè)試。在偏壓節(jié)點(diǎn)N11處的電平等于輸出電平E2，并且為恒量。電流通過(guò)電阻元件R7流入輸出節(jié)點(diǎn)N12，并且該電流改變量由電流表19所測(cè)試。制造商檢查電流表19以確定現(xiàn)有的數(shù)模轉(zhuǎn)換器11的電性能是否可以接受。
當(dāng)數(shù)字信號(hào)D0/D1/D2/D3為(0,0,0,0)時(shí)，最小電流流過(guò)電阻元件R7。電流量根據(jù)數(shù)據(jù)信號(hào)D0/D1/D2/D3而梯階式上升，并且在(1,1,1,1)處為最大值。因此，制造商把數(shù)據(jù)信號(hào)從(0,0,0,0)變?yōu)?1,1,1,1)，并檢查電流表19，看電流量是否根據(jù)信號(hào)D0/D1/D2/D3而梯階式上升。
這樣，制造商通過(guò)電流檢查數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電子特性以克服該第一現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的所固有的問(wèn)題。但是，第二現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器需要兩個(gè)偏壓源16/17，這兩個(gè)偏壓源16/17與該數(shù)模轉(zhuǎn)換器11集成在一起。這樣形成一塊大的半導(dǎo)體芯片。在第二現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器11中所固有的另一個(gè)問(wèn)題是由于數(shù)模轉(zhuǎn)換器11的相對(duì)位置、其它電路的影響以及電壓波動(dòng)造成的偏壓源16和17之間的特性不同。當(dāng)偏壓源16/17表現(xiàn)出不同的性能時(shí)，該第二現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器11的質(zhì)量下降。
在圖1中示出的第一現(xiàn)有數(shù)模轉(zhuǎn)換器還具有一個(gè)問(wèn)題，即為了封裝需要一個(gè)連接到測(cè)試節(jié)點(diǎn)N2的測(cè)試管腳。盡管該測(cè)試管腳只用于測(cè)量中，制造商需要制造該測(cè)試管腳，從而使得管腳分布變得復(fù)雜。
本發(fā)明的一個(gè)重要目的是提供一種可以精確測(cè)量而不需要內(nèi)置電路以及不會(huì)使電特性下降的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
本發(fā)明的另一個(gè)重要目的是提供一種在其中包含數(shù)模轉(zhuǎn)換器的半導(dǎo)體集成電路器件。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種有于測(cè)試半導(dǎo)體集成電路器件的方法。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提出根據(jù)數(shù)字輸入信號(hào)向梯型網(wǎng)絡(luò)和開(kāi)關(guān)元件獨(dú)立提供電流。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面，在此提供一種數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其中包括一個(gè)提供來(lái)自外部的電源的第一電流的第一電源節(jié)點(diǎn)、一個(gè)與第一電源節(jié)點(diǎn)電隔離并提供來(lái)自該電源的第二電流的第二電源節(jié)點(diǎn)、一個(gè)用于向外部提供模擬輸出信號(hào)的輸出節(jié)點(diǎn)、一個(gè)連接于該第一電源節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)之間用于從第一電路產(chǎn)生模擬輸出信號(hào)的電阻電路、多個(gè)并聯(lián)到與第一電源節(jié)點(diǎn)和第二電源節(jié)點(diǎn)的電勢(shì)不同的第三電源節(jié)點(diǎn)的恒流源、以及一個(gè)開(kāi)關(guān)電路，該開(kāi)關(guān)電路包含連接于第二電源節(jié)點(diǎn)與多個(gè)恒流源之間的多個(gè)第一開(kāi)關(guān)元件，它們分別被提供數(shù)字輸入信號(hào)的數(shù)據(jù)位，以根據(jù)該數(shù)據(jù)位使電流通道在導(dǎo)通和斷開(kāi)狀態(tài)之間改變，以及多個(gè)分別與多個(gè)第一開(kāi)關(guān)元件相成對(duì)的第二開(kāi)關(guān)元件，它們連接于電阻電路和多個(gè)恒流源之間，并被提供一參考電壓，用于與相關(guān)第一開(kāi)關(guān)元件互補(bǔ)地在導(dǎo)通和斷開(kāi)狀態(tài)之間改變。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，在此提供一種制造于單塊半導(dǎo)體基片上的半導(dǎo)體集成電路器件，該集成電路器件包括一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器，該數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括一個(gè)提供來(lái)自外部電源的第一電流的第一電源節(jié)點(diǎn)、一個(gè)與第一電源節(jié)點(diǎn)相電隔離并提供來(lái)自該電源的第二電流的第二電源節(jié)點(diǎn)、一個(gè)用于向外輸出模擬信號(hào)的輸出節(jié)點(diǎn)、多個(gè)并聯(lián)到電勢(shì)與第一電源節(jié)點(diǎn)和第二電源節(jié)點(diǎn)不同的第三電源節(jié)點(diǎn)的恒流源、以及一個(gè)開(kāi)關(guān)電路；該開(kāi)關(guān)電路具有連接于第二電源節(jié)點(diǎn)與多個(gè)恒流源之間并分別被提供數(shù)字輸入信號(hào)的數(shù)據(jù)位以用于根據(jù)該數(shù)據(jù)位使電流通道在導(dǎo)通與斷開(kāi)狀態(tài)之間改變的多個(gè)第一開(kāi)關(guān)元件，以及多個(gè)分別與多個(gè)第一開(kāi)關(guān)元件相配對(duì)的第二開(kāi)關(guān)元件，它們連接于在第一電源節(jié)點(diǎn)與第一輸出節(jié)點(diǎn)之間的一電阻電路和多個(gè)恒流源之間，并被提供一參考電壓，以用于與相關(guān)的第一開(kāi)關(guān)元件互補(bǔ)地在導(dǎo)通和斷開(kāi)狀態(tài)之間改變電流通道。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在此提供一種用于測(cè)試數(shù)模轉(zhuǎn)換器的方法，該數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括一個(gè)提供第一電流的第一電源節(jié)點(diǎn)、一個(gè)與第一電源節(jié)點(diǎn)相電隔離并提供第二電流的第二電源節(jié)點(diǎn)、一個(gè)用于向外輸出模擬輸出信號(hào)的輸出節(jié)點(diǎn)、一個(gè)連接于第一電源節(jié)點(diǎn)與輸出節(jié)點(diǎn)之間用于從第一電流產(chǎn)生模擬輸出信號(hào)的電阻電路、多個(gè)并聯(lián)到第三電源節(jié)點(diǎn)與開(kāi)關(guān)電路之間的恒流源以及一個(gè)開(kāi)關(guān)電路，該開(kāi)關(guān)電路包括多個(gè)連接于第一電源節(jié)點(diǎn)與多個(gè)恒流源之間并分別被提供數(shù)字輸入信號(hào)的數(shù)據(jù)位以用于根據(jù)該數(shù)據(jù)位使電流通道在導(dǎo)通與斷開(kāi)狀態(tài)之間改變的第一開(kāi)關(guān)元件，以及多個(gè)分別與多個(gè)第一開(kāi)關(guān)元件相配對(duì)的第二開(kāi)關(guān)元件，它們連接于一電阻電路和多個(gè)恒流源之間，并被提供一參考電壓，以用于與相關(guān)的第一開(kāi)關(guān)元件互補(bǔ)地在導(dǎo)通和斷開(kāi)狀態(tài)之間改變電流通道，該方法包括如下步驟把第一電源節(jié)點(diǎn)與第二電源節(jié)點(diǎn)連接到第一電源，并使第三電源節(jié)點(diǎn)連接到與第一電源電勢(shì)不同的第二電源；改變數(shù)字輸入信號(hào)的數(shù)值以測(cè)量第一電流的改變；并且根據(jù)第一電流的改變對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行診斷。
在下文結(jié)合附圖的說(shuō)明中該數(shù)模轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，其中


如下圖1為示出現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)的電路圖；圖2為示出公開(kāi)于日本專利特開(kāi)平5-6375中的現(xiàn)有數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)的電路圖；圖3為示出根據(jù)本發(fā)明的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)的電路圖；圖4為示出根據(jù)本發(fā)明的另一種數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)的電路圖；圖5為示出根據(jù)本發(fā)明的第三種數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)的電路圖。
第一實(shí)施例參照?qǐng)D3，本發(fā)明的數(shù)模轉(zhuǎn)換器30大體上包括一梯型電阻網(wǎng)絡(luò)31、連接到該梯型電阻網(wǎng)絡(luò)31的開(kāi)關(guān)單元陣列32以及連接于開(kāi)關(guān)單元陣列32與地線GND之間的恒流源陣列33。數(shù)模轉(zhuǎn)換器30與數(shù)字電路DGT一同集成在半導(dǎo)體芯片SC上。盡管在圖1中沒(méi)有示出，但該半導(dǎo)體芯片SC是密封于一個(gè)封裝中的，而該半導(dǎo)體集成電路器件是用于一個(gè)電子線路中的。在本例中，數(shù)字電路DGT把一數(shù)字輸入信號(hào)DIN輸出到該數(shù)模轉(zhuǎn)換器30。
梯型電路31包括并聯(lián)到一電源節(jié)點(diǎn)N30的電阻元件R31/R32/R33/R34以及連接于電阻元件R31/R32/R33/R34之間的電阻元件R35/R36/R37，而電阻元件R34/R37連接到輸出節(jié)點(diǎn)N31。電阻R32/R33/R34的阻值是電阻R31/R35/R36/R37的兩倍。電源VDDT或Vdd被提供到電源節(jié)點(diǎn)N30。
開(kāi)關(guān)單元陣列32包括n-p-n雙極型晶體管對(duì)34a/34b、35a/35b、36a/36b和37a/37b，并且該n-p-n雙極型晶體管34a/35a/36a/37a分別與n-p-n雙極型晶體管34b/35b/36b/37b相并聯(lián)。n-p-n雙極型晶體管34b/35b/36b/37b各自具有連接到電阻元件R31/R32/R33/R34上的集電極、分別被提供參考電壓Vref的基極以及連接到相關(guān)n-p-n雙極型晶體管34b/35b/36b/37b的發(fā)射極的各自的發(fā)射極。其它n-p-n雙極型晶體管34a/35a/36a/37a分別具有連接到電源節(jié)點(diǎn)N32的集電極和分別被提供數(shù)字輸入信號(hào)DIN的數(shù)據(jù)位D1/D2/D3/D4的基極。共同的發(fā)射極節(jié)點(diǎn)分別通過(guò)陣列33的恒流源33a/33b/33c/33d連接到地線GND。源電壓VDD或源電壓Vdd施加到電源節(jié)點(diǎn)N32。數(shù)據(jù)位在高電平與低電平之間改變，并且參考電壓Vref固定與在高電平與低電平之間的中間電平上。因此，n-p-n雙極型晶體管34a/35a/36a/37a和34b/35b/36b/37b根據(jù)數(shù)據(jù)位D1/D2/D3/D4有選擇地導(dǎo)通和斷開(kāi)，電流直接從電源接點(diǎn)N32流向n-p-n雙極型晶體管34a/35a/36a/37a，或從電源節(jié)點(diǎn)N30通過(guò)梯型電阻網(wǎng)絡(luò)31流向n-p-n雙極型晶體管34b/35b/36b/37b。結(jié)果，梯型電阻網(wǎng)絡(luò)31根據(jù)數(shù)字輸入信號(hào)DIN改變電流量，并且模擬輸出信號(hào)ANG從輸出節(jié)點(diǎn)N31輸出。電流通過(guò)n-p-n雙極型晶體管34a/35a/36a/37a或34b/35b/36b/37b流向恒流源33a/33b/33c/33d，通過(guò)每個(gè)恒流源33a/33b/33c/33d的電流量是10毫安的量級(jí)。
當(dāng)把該半導(dǎo)體集成電路器件與其它半導(dǎo)體器件一同安裝在一塊電路板上時(shí)，該半導(dǎo)體集成電路器件與其它半導(dǎo)體器件形成一個(gè)電子電路，源電壓被從在電路板上的電源線饋送到兩個(gè)電源節(jié)點(diǎn)N30/N32。數(shù)字電路DGT把數(shù)字輸入信號(hào)DIN提供給n-p-n雙極型晶體管34a/35a/36a/37a的基極節(jié)點(diǎn)，梯型電阻網(wǎng)絡(luò)31根據(jù)數(shù)據(jù)位D1/D2/D3/D4的電平改變電流量。模擬輸出信號(hào)ANG與電流量成反比例地改變。因此，該數(shù)模轉(zhuǎn)換器31的電路操作類似于現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
另一方面，當(dāng)制造商在工廠里測(cè)試該半導(dǎo)體集成電路器件時(shí)，檢測(cè)器38獨(dú)立地向電源節(jié)點(diǎn)N30/N32提供電源電壓VDD/VDDT，并且把電源電壓VDD/VDDT調(diào)整為彼此相等。電流表39包含于檢測(cè)器38中，并測(cè)量提供給電源節(jié)點(diǎn)N30的電流量。電流表39具有微安量級(jí)分辨率。如上文所述，電流量與數(shù)字輸入信號(hào)DIN一同梯階式地改變。當(dāng)數(shù)字輸入信號(hào)DIN為(0000)時(shí)，n-p-n雙極型晶體管34b/35b/36b/37b導(dǎo)通，并且電流量被最大化。另一方面，當(dāng)數(shù)字輸入信號(hào)DIN為(1111)時(shí)，n-p-n雙極型晶體管34a/35a/36a/37a導(dǎo)通，并且梯型電阻網(wǎng)絡(luò)31使流過(guò)它的電流最小化。電流被分為分別流向n-p-n雙極型晶體管34a/34b、35a/35b、36a/36b和37a/37b的子電流，并且該子電流分別流入恒流源33a/33b/33c/33d。如上文所述，該子電流為幾十毫安的量級(jí)，并且總電流量按幾十毫安的量級(jí)改變。因此，電流表39的精度是該量級(jí)的0.1％。檢測(cè)器38順序改變數(shù)字輸入信號(hào)DIN的數(shù)值，并且該電流表39測(cè)量總電流的改變量。檢測(cè)器38分析該改變量，并對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換器30進(jìn)行診斷。
電流表39是檢測(cè)器38的內(nèi)置元件，并且在它們之間的導(dǎo)線具有低阻抗。因此，導(dǎo)線受噪聲影響較小，而信噪比非常大。因此，該內(nèi)置電流表39增加其測(cè)量精度。
從上述描述可知，電流表39測(cè)量只流到該梯型電阻網(wǎng)絡(luò)31中的電流量，并且檢測(cè)器38診斷該數(shù)模轉(zhuǎn)換器30。該數(shù)模轉(zhuǎn)換器30需要任意的偏壓源，而制造商可以使用較小的半導(dǎo)體芯片SC來(lái)制造該半導(dǎo)體集成電路器件。另外，該電流直接從電源節(jié)點(diǎn)N30/M32分別提供給梯型電阻網(wǎng)絡(luò)31和n-p-n雙極型晶體管34a-37a，并且電流量不受數(shù)字電路DGT的影響。因此，該數(shù)模轉(zhuǎn)換器30保持穩(wěn)定，并精確地把數(shù)字輸入信號(hào)DIN轉(zhuǎn)換為模擬輸出電壓信號(hào)ANG。第二實(shí)施例圖4示出體現(xiàn)本發(fā)明的另一種數(shù)模轉(zhuǎn)換器41。該數(shù)模轉(zhuǎn)換器41與數(shù)字電路(未示出)一同集成在一塊半導(dǎo)體芯片上(未示出)，并且該數(shù)字電路與數(shù)模轉(zhuǎn)換器作為一個(gè)整體構(gòu)成半導(dǎo)體集成電路器件。
該數(shù)模轉(zhuǎn)換器大體上包括連接到電源節(jié)點(diǎn)N40的電阻元件42、一個(gè)連接到另一個(gè)電源節(jié)點(diǎn)N41和電阻42的開(kāi)關(guān)單元陣列43，以及連接于陣列43與地線GND之間的恒流源陣列44。3個(gè)開(kāi)關(guān)單元43a/43b/43c形成陣列43。開(kāi)關(guān)單元43a/43b/43c分別具有n-p-n雙極型晶體管45a/45b/45c，并且該n-p-n雙極型晶體管45a/45b/45c具有分別連接到節(jié)點(diǎn)N41的集電極節(jié)點(diǎn)，分別被提供數(shù)字輸入信號(hào)的數(shù)據(jù)位D1/D2/D3的基極節(jié)點(diǎn)。該數(shù)字輸入信號(hào)可以從與數(shù)模轉(zhuǎn)換器41一同集成在單塊半導(dǎo)體芯片(未示出)上的數(shù)字電路輸出。
開(kāi)關(guān)單元43a/43b/43c還具有一個(gè)n-p-n雙極型晶體管46，兩個(gè)n-p-n雙極型晶體管47a/47b的并聯(lián)組合，以及四個(gè)n-p-n雙極型晶體管48a/48b/48c/48d的并聯(lián)組合。n-p-n雙極型晶體管47a和48a-48c分別具有連接到電源節(jié)點(diǎn)N41的集電極節(jié)點(diǎn)，以及其它n-p-n雙極型晶體管46、47b和48d分別具有被提供參考電壓Vref的各基極節(jié)點(diǎn)和分別連接到n-p-n雙極型晶體管45a/45b/45c的發(fā)射極節(jié)點(diǎn)上的發(fā)射極節(jié)點(diǎn)。n-p-n雙極型晶體管46、47a/47b和48a/48b/48c/48d在晶體管尺寸方面都相同，并且n-p-n雙極型晶體管46/47b/48d的電流驅(qū)動(dòng)能力是按1/2n進(jìn)行加權(quán)的，如下文所述?！皀”的數(shù)值對(duì)n-p-n雙極型晶體管46來(lái)說(shuō)為0，對(duì)n-p-n雙極型晶體管47b來(lái)說(shuō)為1，以及對(duì)n-p-n雙極型晶體管48d來(lái)說(shuō)為2。
數(shù)據(jù)位D1/D2/D3在高電平與低電平之間變化，并且參考電壓被調(diào)整為在高電平與低電平之間的一個(gè)中間電平。n-p-n雙極型晶體管45a/45b/45c和相關(guān)的n-p-n雙極型晶體管46/47a-47b/48a-48d根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)位D1/D2/D3的電平有選擇地導(dǎo)通和截止。電流從電阻元件42流入n-p-n雙極型晶體管或晶體管46/47b/48d，并且在輸出節(jié)點(diǎn)N42處的電平根據(jù)總電流量而改變。在輸出節(jié)點(diǎn)N42處的電平被作為一個(gè)模擬輸出信號(hào)ANG輸出。
三個(gè)恒流源44a/44b/44c連接于陣列43的共同發(fā)射極與地線GND之間，并且具有相等的電流驅(qū)動(dòng)能力。如上文所述，n-p-n雙極型晶體管46、47a-47b和48a-48d的晶體管規(guī)格相等，并且分別連接到恒流源44a/44b/44c。當(dāng)數(shù)據(jù)位D2或D3處于低電平時(shí)，n-p-n雙極型晶體管47a-47b或48a-48d導(dǎo)通。雖然電流從電源節(jié)點(diǎn)N41流向n-p-n雙極型晶體管47a和48a-48c，電阻元件42向n-p-n雙極型晶體管47b和n-p-n雙極型晶體管48d提供電流，并且通過(guò)n-p-n雙極型晶體管47b或48d的電流量是通過(guò)n-p-n雙極型晶體管46的電流量的一半或四分之一。
當(dāng)數(shù)字輸入信號(hào)為(111)時(shí)，n-p-n雙極型晶體管45a/45b/45c導(dǎo)通，并且其他n-p-n雙極型晶體管46、47a-47b和48a-48d截止。因此，沒(méi)有電流流過(guò)電阻元件42，并且模擬輸出電壓信號(hào)ANG的電平等于在電源節(jié)點(diǎn)N40處的電平。如果數(shù)字輸入信號(hào)從(111)降為(000)，則流過(guò)電阻元件42的電流量梯階式增加，并且模擬輸出電壓信號(hào)ANG也梯階式下降。
當(dāng)該半導(dǎo)體集成電路器件安裝在一塊印刷電路板(未示出)上時(shí)，該半導(dǎo)體集成電路器件形成電子系統(tǒng)的一部分，并且該電源節(jié)點(diǎn)N40/N41連接到形成于該印刷電路板上的一條電源線上(未示出)。
在完成該生產(chǎn)過(guò)程之后，制造商在工廠中測(cè)試該數(shù)模轉(zhuǎn)換器。該測(cè)試器38(見(jiàn)圖3)連接到電源節(jié)點(diǎn)N40和N41，并且該電源電壓分別獨(dú)立通過(guò)電源節(jié)點(diǎn)N40/N41提供給電阻元件42和n-p-n雙極型晶體管45a-45c、47a和48a-48c。測(cè)試器48依次改變?cè)摂?shù)字輸出信號(hào)D1/D2/D3的數(shù)值，并且電流表39測(cè)量流入電阻元件42的電流量。測(cè)試器48檢查電流的變化，看該數(shù)模轉(zhuǎn)換器是否有缺陷。
測(cè)試器48根據(jù)電流的變化可以對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行精確診斷，而不需要任何偏壓源，并且該數(shù)模轉(zhuǎn)換器41可以實(shí)現(xiàn)第一實(shí)施例的所有優(yōu)點(diǎn)。該數(shù)模轉(zhuǎn)換器41只需要一個(gè)電阻元件42。這一特點(diǎn)是人們所期望的，因?yàn)閿?shù)模轉(zhuǎn)換器41所占的空間比數(shù)模轉(zhuǎn)換器30所占的空間要小，因?yàn)樵摂?shù)模轉(zhuǎn)換不受電阻元件R31-R37之間的電阻差的影響。第三實(shí)施例參見(jiàn)附圖5，多個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器51/52/53集成在一塊半導(dǎo)體芯片54上。該半導(dǎo)體芯片54密封于一個(gè)殼體中，并形成一個(gè)半導(dǎo)體集成電路器件。數(shù)模轉(zhuǎn)換器51/52/53在電路結(jié)構(gòu)上比數(shù)模轉(zhuǎn)換器30小。因此，每個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器51/52/53的電路元件被標(biāo)上表示數(shù)模轉(zhuǎn)換器30上的對(duì)應(yīng)電路元件的附圖標(biāo)記，對(duì)這些電路元件不再作具體描述。
象數(shù)模轉(zhuǎn)換器30的輸入數(shù)字信號(hào)DIN那樣，輸入數(shù)字信號(hào)DINa/DINb/DINc分別被提供給數(shù)模轉(zhuǎn)換器51/52/53，并使數(shù)模轉(zhuǎn)換器51/52/53的n-p-n雙極型晶體管34a/34b、35a/35b、36a/36b和37a/37b導(dǎo)通。輸入數(shù)字信號(hào)DINa/DINb/DINc可以從制造于半導(dǎo)體芯片54上的數(shù)字電路(未示出)輸出。否則，該數(shù)字電路可以分別安裝于一塊印刷電路板上。數(shù)模轉(zhuǎn)換器51/52/53分別把輸入數(shù)字信號(hào)DINa/DINb/DINc轉(zhuǎn)換為模擬輸出電壓信號(hào)ANGa/ANGb/ANGc。該電路運(yùn)作方式類似于數(shù)模轉(zhuǎn)換器30，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，在下文中不再具體描述。
電源節(jié)點(diǎn)55連接到數(shù)模轉(zhuǎn)換器51/52/53的所有n-p-n雙極型晶體管34a-37b的集電極，并且梯階型電阻網(wǎng)絡(luò)31連接到另一個(gè)電源節(jié)點(diǎn)56。當(dāng)半導(dǎo)體集成電路器件安裝于一塊印刷電路板(未示出)上時(shí)，該半導(dǎo)體集成電路器件形成電路系統(tǒng)部分，并且電源節(jié)點(diǎn)55/56連接到形成于印刷電路板上的電源線(未示出)。
制造商在完成該制造過(guò)程之后對(duì)該數(shù)模轉(zhuǎn)換器51/52/53進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試器38連接到電源節(jié)點(diǎn)55/56，并把數(shù)字輸入信號(hào)DINb/DINc固定為(1,1,1,1)。電流從電源節(jié)點(diǎn)55流過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器52/53的n-p-n雙極型晶體管34a/35a/36a/37a，并且來(lái)自其他電源節(jié)點(diǎn)56的任何電流流到數(shù)模轉(zhuǎn)換器52/53。接著，該檢測(cè)器38依次改變數(shù)字輸出信號(hào)DINa的數(shù)值，并且電流表39測(cè)量電流量。該檢測(cè)器38檢測(cè)該電流的改變，以看數(shù)模轉(zhuǎn)換器51是否存在缺陷。
接著，檢測(cè)器38把數(shù)字輸入信號(hào)DINa/DINc固定為(1,1,1,1)。電流從電源節(jié)點(diǎn)55流過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器51/53的n-p-n雙極型晶體管34a/35a/36a/37a，并且來(lái)自其他電源節(jié)點(diǎn)56的任何電流流到數(shù)模轉(zhuǎn)換器52/53。接著，該檢測(cè)器38依次改變數(shù)字輸出信號(hào)DINb的數(shù)值，并且電流表39測(cè)量電流量。該檢測(cè)器38檢測(cè)該電流的改變，以看數(shù)模轉(zhuǎn)換器51是否存在缺陷。
最后，檢測(cè)器38把數(shù)字輸入信號(hào)DINa/DINc固定為(1,1,1,1)。電流從電源節(jié)點(diǎn)55流過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器51/53的n-p-n雙極型晶體管34a/35a/36a/37a，并且來(lái)自其他電源節(jié)點(diǎn)56的任何電流流到數(shù)模轉(zhuǎn)換器52/53。接著，該檢測(cè)器38依次改變數(shù)字輸出信號(hào)DINb的數(shù)值，并且電流表39測(cè)量電流量。該檢測(cè)器38檢測(cè)該電流的改變，以看數(shù)模轉(zhuǎn)換器51是否存在缺陷。
該診斷過(guò)程可以在對(duì)所有數(shù)模轉(zhuǎn)換器51/52/53的電流變化進(jìn)行測(cè)量后執(zhí)行。
通過(guò)這種方式，即使電源節(jié)點(diǎn)55/56為數(shù)模轉(zhuǎn)換器51/52/53所共用，檢測(cè)器38分別通過(guò)使用電源節(jié)點(diǎn)55/56對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換器51/52/53進(jìn)行診斷。這樣，即使多個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器51/52/53集成在半導(dǎo)體芯片54上，制造商也不用增加電源節(jié)點(diǎn)55/56以及連接到其上的管腳。
從上述描述可知，根據(jù)本發(fā)明的數(shù)模轉(zhuǎn)換器具有兩個(gè)電源節(jié)點(diǎn)，它們獨(dú)立通過(guò)電阻器把電流提供給該開(kāi)關(guān)元件和把電流直接提供給其他與該開(kāi)關(guān)元件相配對(duì)的開(kāi)關(guān)元件。當(dāng)輸入數(shù)字信號(hào)依次改變時(shí)，只有通過(guò)電阻器提供的電流量進(jìn)行階梯式改變。該數(shù)模轉(zhuǎn)換器可以根據(jù)電流的變化進(jìn)行檢測(cè)。該數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電特性由電流量表達(dá)，并且檢測(cè)器精確地對(duì)該數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行檢測(cè)。不需要任何偏置電壓。這使得數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電性能穩(wěn)定且分配給數(shù)模轉(zhuǎn)換器的所占區(qū)域也很窄。即使多個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器集成于一塊半導(dǎo)體芯片上，兩個(gè)電源節(jié)點(diǎn)或兩個(gè)電源管腳由多個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器所共用，從而使測(cè)試管腳的增加最小化。
另外，電源節(jié)點(diǎn)N30/N32、40/41或55/56用于在半導(dǎo)體芯片SC/54安裝在一塊電路板上時(shí)對(duì)一個(gè)電子線路提供電源。這樣，制造商不需要增加管腳。
盡管在上文中已經(jīng)示出并描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)技術(shù)人員還可以作出各種改變或變化而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
例如，數(shù)字輸入信號(hào)可以多于四個(gè)數(shù)據(jù)位。晶體管不限于n-p-n雙極型晶體管。n-p-n雙極型晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管可以用作為開(kāi)關(guān)單元?？梢詮钠渌麛?shù)字電路為本發(fā)明的數(shù)模轉(zhuǎn)換器提供數(shù)字輸入信號(hào)。數(shù)模轉(zhuǎn)換器30/41可以是小規(guī)模的集成電路。
在第二實(shí)施例中，電阻元件42、開(kāi)關(guān)元件的陣列43和恒流源的陣列44形成于同一塊半導(dǎo)體芯片上。但是，可以只在一塊半導(dǎo)體芯片上集成陣列43/44。在此例中，電阻元件42是作為一分立電路元件制造的，并且是與半導(dǎo)體芯片分離地安裝在印刷電路板上。
電源節(jié)點(diǎn)55/56可以由多于三個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器51/52/53所共用。該數(shù)模轉(zhuǎn)換器51/52/53可以具有類似于數(shù)模轉(zhuǎn)換器41的電路結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)模轉(zhuǎn)換器(30；41；51/52/53)，其中包括一個(gè)被提供來(lái)自外部的電源的第一電流的第一電源節(jié)點(diǎn)(N30；N40)；一個(gè)被提供來(lái)自所述電源的第二電流的第二電源節(jié)點(diǎn)(N32；N41)；一個(gè)用于向外部提供模擬輸出信號(hào)(ANG；ANGa/ANGb/ANGc)的輸出節(jié)點(diǎn)(N31；N42)；一個(gè)連接于所述第一電源節(jié)點(diǎn)和所述輸出節(jié)點(diǎn)之間用于從所述第一電流產(chǎn)生所述模擬輸出信號(hào)的電阻電路(31；42)；多個(gè)并聯(lián)到與所述第一電源節(jié)點(diǎn)和所述第二電源節(jié)點(diǎn)的電勢(shì)不同的第三電源節(jié)點(diǎn)(GND)的恒流源(33a-33d；44a-44c)；以及一個(gè)開(kāi)關(guān)電路(32；43)，其中包含連接于所述第二電源節(jié)點(diǎn)與所述多個(gè)恒流源之間的多個(gè)第一開(kāi)關(guān)元件(34a/35a/36/37a；45a-45c)，它們分別被提供數(shù)字輸入信號(hào)的數(shù)據(jù)位(D1-D4；D1-D3)，以根據(jù)所述數(shù)據(jù)位使電流通道在導(dǎo)通和斷開(kāi)狀態(tài)之間變化，以及多個(gè)分別與所述多個(gè)第一開(kāi)關(guān)元件相成對(duì)的第二開(kāi)關(guān)元件(34b/45b/46b/37b；46/47a-47b/48a-48d)，它們連接于所述電阻電路和所述多個(gè)恒流源之間，并被提供一參考電壓(Vref)，用于與所述相關(guān)第一開(kāi)關(guān)元件互補(bǔ)地在導(dǎo)通和斷開(kāi)狀態(tài)之間改變電流通道，其特征在于所述第一電源節(jié)點(diǎn)(N30；N40)與所述第二電源節(jié)點(diǎn)(N32；N41)之間相互電絕緣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述電阻電路(31)包括分別具有并聯(lián)到所述第一電源節(jié)點(diǎn)的第一端以及各自的第二端的第一電阻元件(R31-R34)和連接于所述第一電阻元件的所述各個(gè)第二端之間的第二電阻元件(R35-R37)，并且所述輸出節(jié)點(diǎn)(N31)連接到所述第二節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于多個(gè)第一開(kāi)關(guān)晶體管(34a/35a/36a/37a)和多個(gè)第二開(kāi)關(guān)晶體管(34b/35b/36b/37b)分別作為所述多個(gè)直接連接到所述第二電源節(jié)點(diǎn)(N32)的第一開(kāi)關(guān)元件和所述多個(gè)分別連接到所述第二節(jié)點(diǎn)的第二開(kāi)關(guān)元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述電阻電路包括具有并聯(lián)連接到所述第一電源節(jié)點(diǎn)(N30)的各自的第一端和各自的第二端的第一電阻元件(R31-R34)以及連接于所述第一電阻元件的所述那些第二端之間的第二電阻元件(R35-R37)，所述輸出節(jié)點(diǎn)(N31)連接到其中一個(gè)所述第二節(jié)點(diǎn)，以及多個(gè)第一開(kāi)關(guān)晶體管(34a/35a/36a/37a)和多個(gè)第二開(kāi)關(guān)晶體管(34b/35b/36b/37b)分別作為所述多個(gè)直接連接到所述第二電源節(jié)點(diǎn)(N32)的第一開(kāi)關(guān)元件以及所述多個(gè)分別連接到所述第二節(jié)點(diǎn)的第二開(kāi)關(guān)元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于用雙極型晶體管分別作為所述多個(gè)第一開(kāi)關(guān)晶體管(34a/35a/36a/37a)和所述多個(gè)第二開(kāi)關(guān)晶體管(34b/35b/36b/37b)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述雙極型晶體管為n-p-n型的雙極型晶體管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述電阻電路由單個(gè)電阻元件(42)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述多個(gè)第二開(kāi)關(guān)元件為多個(gè)晶體管組(46/47a-47b/48a-48d)，其中每組包含2n個(gè)并聯(lián)到所述多個(gè)第一開(kāi)關(guān)元件(45a-45c)中的一個(gè)相關(guān)開(kāi)關(guān)元件上的晶體管，其中n為0或從1增加的一個(gè)自然數(shù)，并且每個(gè)晶體管組的所述2n個(gè)晶體管中的一個(gè)(46/47b/48d)連接于所述電阻電路(42)與所述多個(gè)恒流源(44a/44b/44c)中的相關(guān)的一個(gè)之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述電阻電路由單個(gè)電阻元件(42)實(shí)現(xiàn)，所述多個(gè)第二開(kāi)關(guān)元件為多個(gè)晶體管組(46/47a-47b/48a-48d)，其中每組包含2n個(gè)并聯(lián)到所述多個(gè)第一開(kāi)關(guān)元件(45a/45b/45c)中的一個(gè)相關(guān)開(kāi)關(guān)元件上的晶體管，其中n為0或從1增加的一個(gè)自然數(shù)，并且每個(gè)晶體管組的所述2n個(gè)晶體管中的一個(gè)(46/47b/48d)連接于所述電阻電路(42)與所述多個(gè)恒流源(44a/44b/44c)中的相關(guān)的一個(gè)之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述多個(gè)第一開(kāi)關(guān)元件(45a-45c)和每個(gè)晶體管組(46/47a-47b/48a-48d)的所述2n個(gè)晶體管分別由雙極型晶體管實(shí)現(xiàn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述雙極型晶體管為n-p-n型的雙極型晶體管。
12.一種制造于單塊半導(dǎo)體基片(SC；54)上的半導(dǎo)體集成電路器件，該集成電路器件包括一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其中該數(shù)模轉(zhuǎn)換器(30；41；51)包括一個(gè)提供來(lái)自外部電源的第一電流的第一電源節(jié)點(diǎn)(N30；N40；56)，一個(gè)提供來(lái)自所述電源的第二電流的第二電源節(jié)點(diǎn)(N32；N41；55)，一個(gè)用于向外提供模擬輸出信號(hào)(ANG；ANGa/ANGb/ANGc)的輸出節(jié)點(diǎn)，多個(gè)并聯(lián)到電勢(shì)與所述第一電源節(jié)點(diǎn)(N30；N40；N56)和所述第二電源節(jié)點(diǎn)不同的第三電源節(jié)點(diǎn)(GND)的恒流源(44a/44b/44c)，以及一個(gè)開(kāi)關(guān)電路(32；43)，其具有多個(gè)連接于所述第二電源節(jié)點(diǎn)(N32；N41；N55)與所述多個(gè)恒流源(33a-33d；44a-44c)之間并分別被提供數(shù)字輸入信號(hào)的數(shù)據(jù)位(D1-D4；D1-D3)以用于根據(jù)該數(shù)據(jù)位使電流通道在導(dǎo)通與斷開(kāi)狀態(tài)之間變化的第一開(kāi)關(guān)元件(34a/35a/36a/37a；45a-45c)，以及多個(gè)分別與所述多個(gè)第一開(kāi)關(guān)元件相配對(duì)的第二開(kāi)關(guān)元件(34b/35b/36b/37b；46/47a-47b；48a-48d)，它們連接于在所述第一電源節(jié)點(diǎn)(N30；N40；56)與所述第一輸出節(jié)點(diǎn)(N31；N42)之間連接的一電阻電路(31；42)和所述多個(gè)恒流源(33a-33d；44a-44c)之間，并被提供一參考電壓(Vref)，以用于與相關(guān)的第一開(kāi)關(guān)元件互補(bǔ)地在導(dǎo)通和斷開(kāi)狀態(tài)之間改變電流通道，其特征在于所述第一電源節(jié)點(diǎn)(N30；N40；56)與所述第二電源節(jié)點(diǎn)(N32；N41；56)相互電隔離。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述電阻電路(31；42)是制造于所述半導(dǎo)體基片(SC)上的。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述電阻電路(31)包括具有各自的并聯(lián)到所述第一電源節(jié)點(diǎn)(N30；56)的第一端以及各自的第二端的第一電阻元件(R31-R34)和連接于所述第一電阻元件的所述各個(gè)第二端之間的第二電阻元件(R35-R37)，并且所述輸出節(jié)點(diǎn)(N31)連接到所述第二節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)上。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述電阻電路包括具有并聯(lián)到所述第一電源節(jié)點(diǎn)(N30；56)的各自的第一端和各自的第二端的第一電阻元件(R31-R34)以及連接于所述第一電阻元件的所述第二端之間的第二電阻元件(R35-R37)，所述輸出節(jié)點(diǎn)(N31)連接到其中一個(gè)所述第二節(jié)點(diǎn)，以及多個(gè)第一開(kāi)關(guān)晶體管(34a/35a/36a/37a)和多個(gè)第二開(kāi)關(guān)晶體管(34b/35b/36b/37b)分別作為所述多個(gè)直接連接到所述第二電源節(jié)點(diǎn)(N32；55)的第一開(kāi)關(guān)元件以及所述多個(gè)分別連接到所述第二節(jié)點(diǎn)的第二開(kāi)關(guān)元件。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述電阻電路由單個(gè)電阻元件(42)實(shí)現(xiàn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述電阻電路由單個(gè)電阻元件(42)實(shí)現(xiàn)，所述多個(gè)第二開(kāi)關(guān)元件為多個(gè)晶體管組(46/47a-47b/48a-48d)，其中每組包含2n個(gè)并聯(lián)到所述多個(gè)第一開(kāi)關(guān)元件(45a-45c)中的一個(gè)相關(guān)開(kāi)關(guān)元件上的晶體管，其中n為0或從1增加的一個(gè)自然數(shù)，并且每個(gè)晶體管組的所述2n個(gè)晶體管中的一個(gè)(46/47b/48d)連接于所述電阻電路(42)與所述多個(gè)恒流源(44a-44c)中的相關(guān)的一個(gè)之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述電阻電路(42)位于所述半導(dǎo)體基片的外部。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述電阻電路由單個(gè)電阻元件(42)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述電阻電路由單個(gè)電阻元件(42)實(shí)現(xiàn)，所述多個(gè)第二開(kāi)關(guān)元件為多個(gè)晶體管組(46/47a-47b/48a-48d)，其中每組包含2n個(gè)并聯(lián)到所述多個(gè)第一開(kāi)關(guān)元件(45a-45c)中的一個(gè)相關(guān)開(kāi)關(guān)元件上的晶體管，其中n為0或從1增加的一個(gè)自然數(shù)，并且每個(gè)晶體管組的所述2n個(gè)晶體管中的一個(gè)(46/47b/48d)連接于所述電阻電路(42)與所述多個(gè)恒流源(44a-44c)中的相關(guān)的一個(gè)之間。
21.根據(jù)權(quán)利要求12所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于至少一個(gè)在電路結(jié)構(gòu)上類似于所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器(51)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(52/53)集成于所述半導(dǎo)體基片(54)上。
22.根據(jù)權(quán)利要求12所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器還包括至少一個(gè)用于產(chǎn)生所述數(shù)字輸入信號(hào)的數(shù)字電路(DGT)。
23.一種用于測(cè)試數(shù)模轉(zhuǎn)換器(30；41；51)的方法，該數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括一個(gè)被輸入第一電流的第一電源節(jié)點(diǎn)(N30；N40；56)、一個(gè)與第一電源節(jié)點(diǎn)相電隔離并被輸入第二電流的第二電源節(jié)點(diǎn)(N32；N41；55)、一個(gè)用于向外輸出模擬輸出信號(hào)(ANG；ANGa/ANGb/ANGc)的輸出節(jié)點(diǎn)、一個(gè)連接于所述第一電源節(jié)點(diǎn)與所述輸出節(jié)點(diǎn)之間用于從所述第一電流產(chǎn)生所述模擬輸出信號(hào)的電阻電路(31；42)、多個(gè)并聯(lián)到第三電源節(jié)點(diǎn)(GND)的恒流源(33a-33d；44a-44c)、以及一個(gè)開(kāi)關(guān)電路(32；43)，該開(kāi)關(guān)電路包括連接于所述第二電源節(jié)點(diǎn)與所述多個(gè)恒流源之間并分別被提供數(shù)字輸入信號(hào)的數(shù)據(jù)位(D1-D4；D1-D3)以用于根據(jù)該數(shù)據(jù)位使電流通道在導(dǎo)通與斷開(kāi)狀態(tài)之間改變的多個(gè)第一開(kāi)關(guān)元件(34a/35a/36a/37a；45a-45c)，以及多個(gè)分別與多個(gè)第一開(kāi)關(guān)元件相配對(duì)的第二開(kāi)關(guān)元件(34b/35b/36b/37b；46/47a-47b/48a-48d)，它們連接于所述電阻電路和所述多個(gè)恒流源之間，并被提供一參考電壓(Vref)，以用于與相關(guān)的第一開(kāi)關(guān)元件互補(bǔ)地在導(dǎo)通和斷開(kāi)狀態(tài)之間改變電流通道，該方法包括如下步驟a)把第一電源節(jié)點(diǎn)與第二電源節(jié)點(diǎn)連接到第一電源(VDD/VDDT)，并使所述第三電源節(jié)點(diǎn)連接到與第一電源電勢(shì)不同的第二電源(GND)；b)改變所述數(shù)字輸入信號(hào)(D1-D4；D1-D3；DINa)的數(shù)值以測(cè)量第一電流的改變；以及c)根據(jù)所述第一電流的變化對(duì)所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行診斷。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于所述第一電源(VDD/VDDT)、所述第二電源(GND)、所述數(shù)字輸入信號(hào)源和一電流表(39)包含于一測(cè)試器(38)中，并且所述電流表(39)連接于所述第一電源和所述第一電源節(jié)點(diǎn)(N30；N40；56)之間。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器與至少一個(gè)在電路結(jié)構(gòu)上類似于所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器(51)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(52/53)一同集成在一塊半導(dǎo)體基片(54)上，并且與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器(51)一同共用所述第一電源節(jié)點(diǎn)(56)和所述第二電源節(jié)點(diǎn)(55)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于該方法還包括如下步驟d)把數(shù)字輸入信號(hào)(DINb/DINc)提供給所述至少一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(52/53)，以使得所述至少一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(52/53)的多個(gè)第二開(kāi)關(guān)元件(34b/35b/36b/37b)在所述步驟a)之前斷開(kāi)，以及e)把所述數(shù)字輸入信號(hào)(DINa)提供給所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器(51)，以使得所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器(51)的多個(gè)第二開(kāi)關(guān)元件(34b/35b/36b/37b)在所述步驟c)之后斷開(kāi)，以及f)對(duì)所述至少一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(52/53)重復(fù)所述步驟b)和c)。
全文摘要
一種數(shù)模轉(zhuǎn)換器(30)具有兩個(gè)通過(guò)一個(gè)梯型電阻網(wǎng)絡(luò)連接到n－p－n雙極型晶體管(34a/35a/36a/37a)并加有參考電壓(Vref)的電源節(jié)點(diǎn)(N30/N32),并根據(jù)數(shù)字輸入信號(hào)(D1－D4)分別直接把參考電壓直接提供給n－p－n雙極型晶體管(34a/35a/36a/37a),在測(cè)試數(shù)模轉(zhuǎn)換器(30)時(shí),測(cè)試器(38)依次改變數(shù)字輸入信號(hào)(D1－D4)的數(shù)值,電流表(39)測(cè)量通過(guò)該梯型電阻網(wǎng)絡(luò)(31)流入n－p－n雙極型晶體管(34b/35b/36b/37b)的電流量,以根據(jù)電流的改變精確診斷數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
文檔編號(hào)H03M1/10GK1234654SQ9910084
公開(kāi)日1999年11月10日 申請(qǐng)日期1999年2月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月26日
發(fā)明者石塚聰 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社