专利名称：数字模拟转换器及转换方法
技术领域：
本发明是有关于一种转换器，特别是有关于一种数字模拟转换器(digital to analog converter; DAC)。
背景技术：
数字模拟转换器(digital to analog converter; DAC)为一必要接口电路，用 以将信号由数字类型转换至模拟类型，特别是转换至模拟信处理类型(analog signal processing domain)。在模拟数字转换器(ADC)的技术领域中，数字模拟 转换器也是一道关键。数字模拟转换器接收N位的数字字符(digital word)或数 据，并将其转换成一模拟电压信号。该模拟电压信号的范围由零至一最大电 压。该最大电压取决于数字模拟转换器所提供的参考电压。
关于数字模拟转换器对于语音信号的效能而言，三角积分调变(delta sigma modulatkm)经常被使用，用以得知所需的总谐波失真(谐波成分比例)或 是信号噪声比(signal to noise ratio; S/N)等。根据三角积分调变，通过噪声形 成技得，使得在转换时，可达到预定的功效。
发明内容
本发明提供一种数字模拟转换器，包括一第一电容器、 一第二电容器、 一运算放大器以及复数开关。在一第一期间，第一电容器储存一第一电压， 而第二电容器储存一第二电压。运算放大器具有一输入端以及一输出端。在 一第二期间，开关根据一数字信号，将该第一及第二电容器耦接于该输入端 及该输出端之间。
本发明提供另一种数字模拟转换器，包括一第一电容器、 一第二电容器、 一运算放大器、 一第一开关群组以及一第二开关群组。在一第一期间，第一 电容器储存一第一电压，而第二电容器储存一第二电压。运算放大器具有一 正相输入端、 一反相输入端、 一正相输出端以及一反相输出端。在一第二期 间，第一开关群组根据一数字信号，将该第一电容器并联该运算放大器，而 第二幵关群组根据该数字信号，将该第二电容器并联该运算放大器。
本发明另提供一种转换方法。在一第一期间，将一第一电压储存于一第 一电容器中，以及将一第二电压储存于一第二电容器中。在一第二期间，根 据一数字信号，将该第一及第二电容器与一运算放大器并联。
本发明提供的数字模拟转换器及转换方法可以用一个运算放大器
(operational amplifier)就可以同时达到数字转模拟(digital to analog)以及低通滤 波器(lowpassfilter)功能。同时，可以很容易结合截波器(chopper)的设计。
图1为本发明的数字模拟转换器的示意图。 图2为本发明的数字模拟转换器的另一实施例。 图3为本发明的数字模拟转换器的另一实施例。 附图标号
10、 20、 30:数字模拟转换器；
CINp、 CINN、 CF1、 CF2、 CINP1、 CINPn、 CINN1、 CINNn:电容器；
110、 210:运算放大器； 120、 320:三角积分调变器；
SW1 SW12、 SW5n~SW12n:开关；
①2、①ch、①她频率信号；
Di、 Dib、 Di!~Din、 Dib广Dibn:数字信号；
331~33n:反相器。
具体实施例方式
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举 出较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下
图1为本发明的数字模拟转换器的示意图。如图所示，数字模拟转换器
IO包括，电容器CINp、 CINN、 CF1、 CF2、运算放大器110、开关SW1 SW12。 所有符号为OP的节点相互耦接在一起。所有符号为ON的节点相互耦接在一 起。
开关SW1 SW4由频率信号O,控制。开关SW1、 SW3与电容器CINp 串联于参考电压VREFP与共通模式电压VcM之间。开关SW2、 SW4与电容 器CINN串联于参考电压VREFN与共通模式电压VCM之间。
开关SW5 SW8由频率信号c^2及数字信号Di控制。开关SW9 SW12 由频率信号02及数字信号Dib控制。数字信号Di由三角积分调变器 (delta-sigma modulator)120所产生。数字信号Di经过反相器130反相后，便 可产生数字信号Dib。在本实施例中，三角积分调变器120产生单一位 (single-bit)数字信号。
在第一时间，开关SW1 SW4被导通，使得电容器CINp所储存的电荷为 (VREFP-VcM)xCINp，而电容器CINN所储存的电荷为(VREFN-VcM)xCINN。
在第二期间，开关SW5、 SW6、 SW9及SW10根据数字信号Di及Dib， 将电容器CINp耦接至运算放大器110。同样地，开关SW7、 SW8、 SW11及 SW12根据数字信号Di及Dib，将电容器CINN耦接至运算放大器110。
在本实施例中，运算放大器110包括一正相输入端、 一反相输入端、一 正相输出端以及一反相输出端。电容器CF1耦接于反相输入端及正相输出端 之间，而电容器CF2耦接于正相输入端及反相输出端之间。
在第二期间，根据数字信号Di，开关SW5及SW6将电容器CINp耦接至 运算放大器110的反相输入端及正相输出端。因此，电容器CINp并联电容器
CF1。同样地，幵关SW7及SW8根据数字信号Di，将电容器CINN耦接至运 算放大器110的正相输入端及反相输出端。因此，电容器CINN并联电容器 CF2。
在第二期间，根据数字信号Dib，开关SW9及SW10将电容器CINp耦接 至运算放大器110的正相输入端及反相输出端。因此，电容器CINp并联电容 器CF2。同样地，开关SWll及SW12根据数字信号Dib，将电容器CINN耦 接至运算放大器110的反相输入端及正相输出端。因此，电容器CINN并联电 容器CF1。
假设，频率信号O,或是02为高位准时，则可导通相对应的开关，当频 率信号C^或是0)2为低位准时，则不导通相对应的开关。
在第一期间，频率信号O,为高位准，使得开关SW1 SW4导通。因此， 电容器CINp所储存的电荷为(VREFP-VcM)xCINp，而电容器CINN所储存的电 荷为(VREFN-VcM)xCINN。
在第二期间，频率信号O,为低位准，而频率信号02为高位准。若数字 信号Di为高位准，而数字信号Dib为低位准时，则可导通幵关SW5 SW8而 不导通SW1 SW4。因此，电容器CINp并联电容器CFl，而电容器CINN并联 电容器CF2。正相输出端的输出信号由储存在电容器CINp与电容器CFl的电 荷所决定。也就是由第二期间所得到的电荷(VREFP-VcM)xCINp再加上电容器 CINp与电容器CF1并联后的电荷所决定。此时的频率信号O 2会使电容器CF1 被充电。储存在并联的电容器CINp与电容器CF1的最终电荷即可决定正相输 出端的输出信号。而反相输出端的输出信由储存在电容器CINN与电容器CF2 的电荷所决定。也就是由第二期间所得到的电荷(VREFN-VcM)xCINw再加上 电容器CINw与电容器CF2并联后的电荷所决定。此时的频率信号02会使电 容器CF2被充电。储存在并联的电容器CINN与电容器CF2的最终电荷即可 决定反相输出端的输出信号。
同样地，若频率信号02及数字信号Dib为高位准，而频率信号O,及数 字信号Di为低位准时，则可导通开关SW9-SW12而不导通SW1 SW4。因此， 电容器CINp并联电容器CF2，而电容器CINw并联电容器CF1。运算放大器 110的正相输出端的输出信号由储存在电容器CINN与电容器CF1的电荷所决 定。也就是由在第二期间所得到的电荷(VREFN-VcM)xCINN再加上电容器 CINw与电容器CF1并联后的电荷所决定。此时的频率信号CP 2会使电容器CF1 被充电。储存在并联的电容器CINN与电容器CF1的最终电荷即可决定正相输 出端的输出信号。而反相输出端的输出信由储存在电容器CINp与电容器CF2 的电荷所决定。也就是由在第二斯间所得到的电荷(VREFP-VcM)xCINp再加上 电容器CINp与电容器CF2并联后的电荷所决定。此时的频率信号02会使电 容器CF2被充电。储存在并联的电容器CINp与电容器CF2的最终电荷即可 决定反相输出端的输出信号。
由上述可知，通过控制数字信号Di，可使得电容器CINp并联电容器CF1 ， 以及使电容器CINN并联电容器CF2。另外，通过控制数字信号Dib，可使得 电容器CINp并联电容器CF2,以及使电容器CINN并联电容器CF1 。
图2为本发明的数字模拟转换器的另一实施例。图2相似于图1，不同之 处在于，数字模拟转换器20具有截波器(chopper)功能，用以将运算放大器210 的闪烁噪声(flickernoise)调变至一较高的频带(frequencyband)。被调变的闪烁 噪声便可被滤除。如图所示，开关SW5 SW12由频率信号02、 Oeh、 Ochb、 数字信号Di及Dib控制。频率信号巾ch与0 chb互为反相。
数字模拟转换器20并不需要额外增加开关以达到截波器的功能。只需将 开关SW5 SW12原本的控制逻辑加上频率信号Oeh、 Oehb，便可将截波器的 功能加进数字模拟转换器中。通过数字电路可控制开关SW5，因而可执行布 尔函数(DixOch+Dibx(Dehb)。同样地，开关SW6 SW12也可由数字电路所控 制。为了执行截波功能，可将额外增加的数字电路整合于芯片(chip)中，进而
节省成本。
图3为本发明的数字模拟转换器的另一实施例。数字模拟转换器30用以 处理多位(multi-bit)数字信号。如图所示，反相器33卜33n分别处理三角积分 调变器320所提供的数字信号Di,~Din，以产生数字信号Dib, Dibn。所有符号 为OP的节点均相互耦接在一起。所有符号为ON的节点均相互耦接在一起。
在第一期间，开关SW1广SW4,及SWln~SW4n由频率信号O ,所控制， 用以使电容器CINw及CINpn根据参考电压VREFP以及共通模式电压Vc;m而 充电，而电容器CINN1及CIN^根据参考电压VREFN以及共通模式电压VCM 而充电。
在第二期间，开关SW5广SW12,由数字信号Di。 Dib,及频率信号02， 用以使电容器CINP1并联电容器CF1或CF2，以及使电容器CINN1并联电容 器CF2或CF1。同样地，开关SW5n~SW12n由数字信号Din、 Dibn及频率信号 0>2控制，用以使电容器CINpn并联电容器CFl或CF2，以及使电容器CIN^ 并联电容器CF2或CF1。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何 所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作 些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种数字模拟转换器，其特征在于，该数字模拟转换器包括一第一电容器，在一第一期间储存一第一电压；一第二电容器，在所述的第一期间储存一第二电压；一运算放大器，具有一输入端以及一输出端；以及复数开关，在一第二期间，根据一数字信号，将所述的第一及第二电容器耦接于所述的输入端及输出端之间。
2. 如权利要求1所述的数字模拟转换器，其特征在于，该数字模拟转换器 还包括一第三电容器，在所述的第二期间，并联所述的第一电容器；以及 一第四电容器，在所述的第二期间，并联所述的第二电容器。
3. 如权利要求2所述的数字模拟转换器，其特征在于，在所述的第一期间， 所述的第三及第四电容器耦接于所述的输入端及输出端之间。
4. 如权利要求1所述的数字模拟转换器，其特征在于，该数字模拟转换器 还包括一三角积分调变器，用以产生所述的数字信号。
5. —种数字模拟转换器，其特征在于，该数字模拟转换器包括-一第一电容器，在一第一期间储存一第一电压； 一第二电容器，在所述的第一期间储存一第二电压；一运算放大器，具有一正相输入端、一反相输入端、 一正相输出端以及 一反相输出端；一第一开关群组，在一第二期间，根据一数字信号，将所述的第一电容 器并联所述的运算放大器；以及一第二开关群组，在所述的第二期间，根据所述的数字信号，将所述的 第二电容器并联所述的运算放大器。
6. 如权利要求5所述的数字模拟转换器，其特征在于，在第二期间，所述 的第一电容器根据所述的数字信号，耦接于所述的反相输入端及正相输出端 之间，所述的第二电容器根据所述的数字信号，耦接于所述的正相输入端及 反相输出端之间。
7. 如权利要求5所述的数字模拟转换器，其特征在于，在第二期间，所述的第一电容器根据所述的数字信号，耦接于所述的正相输入端及该反相输出 端之间，所述的第二电容器根据所述的数字信号，耦接于所述的反相输入端 及正相输出端之间。
8. 如权利要求5所述的数字模拟转换器，其特征在于，该数字模拟转换器还包括一第三电容器，在所述的第一期间，并联所述的运算放大器；以及 一第四电容器，在所述的第一期间，并联所述的运算放大器。
9. 如权利要求8所述的数字模拟转换器，其特征在于，在所述的第一期间， 所述的第三电容器耦接于所述的反相输入端及正相输出端之间，所述的第四 电容器耦接于该正相输入端及反相输出端之间。
10. 如权利要求9所述的数字模拟转换器，其特征在于，在所述的第二期 间，所述的第三电容器并联所述的第一电容器，所述的第四电容器并联所述 的第二电容器。
11.如权利要求9所述的数字模拟转换器，其特征在于，在所述的第二期 间，所述的第三电容器并联所述的第二电容器，所述的第四电容器并联所述 的第一电容器。
12. 如权利要求5所述的数字模拟转换器，其特征在于，该数字模拟转换 器还包括一三角积分调变器，用以产生所述的数字信号。
13. —种转换方法，其特征在于，该转换方法包括在一第一期间，将一第一电压储存于一第一电容器中，以及将一第二电 压储存于一第二电容器中；以及在一第二期间，根据一数字信号，将所述的第一及第二电容器与--运算 放大器并联。
14. 如权利要求13所述的转换方法，其特征在于，该转换方法还包括 在所述的第二期间，并联一第三电容器与所述的第一电容器；以及 在所述的第二期间，并联一第四电容器与所述的第二电容器。
15. 如权利要求14所述的转换方法，其特征在于，在所述的第一期间，所 述的第三及第四电容器并联所述的运算放大器。
16. 如权利要求13所述的转换方法，其特征在于，该转换方法还包括利用 一三角积分调变器，产生所述的数字信号。
17. 如权利要求13所述的转换方法，其特征在于，所述的并联步骤包括 将所述的第一电容器耦接在所述的运算放大器的一反相输入端以及一正相输出端之间；以及将所述的第二电容器耦接在所述的运算放大器的一正相输入端以及一反 相输出端之间。
18. 如权利要求17所述的转换方法，其特征在于，该转换方法还包括 在所述的第一期间，并联所述的第一电容器与一第三电容器；以及 在所述的第一期间，并联所述的第二电容器与一第四电容器。
19. 如权利要求18所述的转换方法，还包括-在所述的第一期间，将所述的第三电容器耦接在所述的反相输入端及正 相输出端之间；以及在所述的第一期间，将所述的第四电容器耦接在所述的正相输入端及反 相输出端之间。
20. 如权利要求19所述的转换方法，其特征在于，该转换方法还包括 在所述的第二期间，并联所述的第三电容器与第一电容器；以及 在所述的第二期间，并联所述的第四电容器与第二电容器。
全文摘要
本发明提供一种数字模拟转换器，包括一第一电容器、一第二电容器、一运算放大器以及复数开关。在一第一期间，第一电容器储存一第一电压，而第二电容器储存一第二电压。运算放大器具有一输入端以及一输出端。在一第二期间，开关根据一数字信号，将该第一及第二电容器耦接于该输入端及该输出端之间。
文档编号H03M1/66GK101119117SQ20071014020
公开日2008年2月6日 申请日期2007年8月3日 优先权日2006年8月3日
发明者蔡仁哲 申请人:联发科技股份有限公司