一种数模转换器的制作方法与工艺

本实用新型属于数模混合集成电路技术领域，具体涉及一种电源管理芯片内的数模转换器。

背景技术：
随着国内半导体技术的不断发展，作为数字电路与模拟电路的接口，数模转换器已被广泛地应用于电源管理芯片设计中,它可以将数字信号识别并输出对应的模拟电压值。在电源管理芯片中引入具有数模转换器可以实时控制芯片输出电压切换时的转换速率，其速率值根据速率调节电路进行控制，从而根据电路工作状态调节芯片软启动时间，保证芯片能够正常的工作。与现有数模转换器技术相比，该芯片在调节速率上能够达到每变化毫伏的电压值，其转换速率达到微秒量级，使该数模转换器具有转换精度更高，实用范围更广的特点。

技术实现要素：
为了解决上述问题，本实用新型提供一种数模转换器，该数模转换器能够根据芯片的工作状态，通过速率调节电路调节输出电压切换时的转换速率，从而控制芯片软启动时间，保证输出端的模拟电压值精确稳定地进行转换，并且该数模转换器内采用电阻网络的实现形式，而不使用有源运算放大器，有利于节省电路的静态功耗。本实用新型要解决的技术问题是提供一种数模转换器，应用于电源管理芯片内。本实用新型的设计要点在于：一种数模转换器，包括速率调节电路，数字比较电路和电阻网络，所述速率调节电路根据模拟输出电压转换速率的需要，通过转换速率选择端，调节数模转换器的建立时间，所述数字比较电路是将至少一位数字输入端数据与数字比较电路内计数器输出的数据进行比较，所述电阻网络是将数字输出端数据转换为对应的模拟电压值。所述速率调节电路的时钟信号输出端与数字比较电路的数字输入端相连，所述数字比较电路的数字输出端与电阻网络的输入端相连。所述速率调节电路由D触发器和数据选择器组成。所述速率调节电路时钟信号连接第一D触发器dff1的时钟信号、第一数据选择器mux1的数据端D1，转换速率选择端连接第一数据选择器mux1、第二数据选择器mux2和第三数据选择器mux3的数据选择端，第一D触发器dff1的数据输入端连接第一D触发器dff1的反向数据输出端、第一数据选择器mux1的数据端D0，第二D触发器dff2的数据输入端连接第二D触发器dff2的反向数据输出端，第三D触发器dff3的数据输入端连接第三D触发器dff3的反向数据输出端、第二数据选择器mux2的数据端D0，第四D触发器dff4的数据输入端连接第四D触发器dff4的反向数据输出端，第五D触发器dff5的数据输入端连接第五D触发器dff5的反向数据输出端，第六D触发器dff6的数据输入端连接第六D触发器dff6的反向数据输出端，第七D触发器dff7的数据输入端连接第七D触发器dff7的反向数据输出端、第三数据选择器mux3的数据端D0，第一数据选择器mux1的输出端连接第二D触发器dff2的时钟信号、第二数据选择器mux2的数据端D1，第二数据选择器mux2的输出端连接第四D触发器dff4的时钟信号、第三数据选择器mux3的数据端D1，时钟信号输出端连接第三数据选择器mux3的反向输出端。所述速率调节电路根据时钟信号和转换速率选择端的信号值产生不同频率的信号波形，根据转换速率选择端设置的信号值，对模拟电压输出值的转换速率进行动态调节。所述数字比较电路由至少一个异或门，与非门，反相器和D触发器组成。所述数字比较电路第一反相器inx1的输入端连接第一D触发器的正向输出端、第n与非门的输入端，第一反相器inx1的输出端连接第一异或门xor1输入端，第一D触发器的输入端连接第一异或门xor1的输出端，第一D触发器的时钟信号连接来自速率调节电路的时钟信号输出端，第一D触发器的反向输出端连接数字比较器1的输入端，数字比较器1的另一输入端连接一位数字输入端，这种连接方法以此类推，得到数字输出端。所述数字比较电路用于不断转换数字信号值，判断数字输入端数据与数字比较电路内计数器输出的数据是否相等，如果数字比较电路的信号全部为高电平代表转换完成，将数字输出端数据输出给电阻网络的输入端，如果没转换完成，则继续进行计数转换。所述电阻网络由至少一个电阻和开关管组成，用于将六位数字信号转换为数字信号所对应的模拟信号电压值。所述电阻网络基准电压与地端依次连接电阻R1至Rn，开关S0连接下标为偶数的电阻第一端，开关连接下标为奇数的电阻第一端，开关S1和分别连接各个开关S0、依此连接方式，S5、连接信号输出端VOUT。所述电阻网络的第i个电阻接头处的电压值为：其中，VREF为基准电压值。模拟输出端的输出电压值VOUT根据所选开关的二进制字来决定大小。本实用新型的有益效果在于：本实用新型的数模转换器可以实时控制芯片输出电压切换时的转换速率，其速率值根据速率调节电路进行控制，从而根据电路工作状态调节芯片软启动的时间，保证芯片能够正常工作。该芯片在调节速率上能够达到每变化毫伏的电压值，其转换速率达到微秒量级，该数模转换器具有转换精度更高，实用范围更广的特点。且该数模转换器内采用电阻网络的实现形式，而不使用有源运算放大器，有利于节省电路的静态功耗，值得应用与推广。附图说明下面结合附图对本实用新型进行进一步说明：图1为本实用新型一种数模转换器的结构原理框图；图2为速率调节电路结构原理图；图3为逻辑比较电路结构原理图；图4为电阻网络结构原理图；图5为各转换速率下的模拟输出变化图。具体实施方式本实用新型所应用的数模转换器包括速率调节电路、逻辑比较电路以及电阻网络。具体实施方式如下：图1为本实用新型的结构原理框图，一种数模转换器，包括速率调节电路，数字比较电路和电阻网络。图2为对应于图1的具体实施方式的速率调节电路结构原理图，具体如下：时钟信号连接第一D触发器dff1的时钟信号、第一数据选择器mux1的数据端D1，转换速率选择端连接第一数据选择器mux1、第二数据选择器mux2和第三数据选择器mux3的数据选择端，第一D触发器dff1的数据输入端连接第一D触发器dff1的反向数据输出端、第一数据选择器mux1的数据端D0，第二D触发器dff2的数据输入端连接第二D触发器dff2的反向数据输出端，第三D触发器dff3的数据输入端连接第三D触发器dff3的反向数据输出端、第二数据选择器mux2的数据端D0，第四D触发器dff4的数据输入端连接第四D触发器dff4的反向数据输出端，第五D触发器dff5的数据输入端连接第五D触发器dff5的反向数据输出端，第六D触发器dff6的数据输入端连接第六D触发器dff6的反向数据输出端，第七D触发器dff7的数据输入端连接第七D触发器dff7的反向数据输出端、第三数据选择器mux3的数据端D0，第一数据选择器mux1的输出端连接第二D触发器dff2的时钟信号、第二数据选择器mux2的数据端D1，第二数据选择器mux2的输出端连接第四D触发器dff4的时钟信号、第三数据选择器mux3的数据端D1，时钟信号输出端连接第三数据选择器mux3的反向输出端。速率调节电路根据转换速率的需要，通过转换速率选择端，可以调节数模转换器的建立时间，即根据三位转换速率选择端，动态调节时钟信号输出端的频率，从而保证数模转换器可以稳定的进行转换速率的切换。图3为对应于图1的具体实施方式的数字比较电路结构原理图，具体如下：第一反相器inx1的输入端连接第一D触发器的正向输出端、第n与非门的输入端，第一反相器inx1的输出端连接第一异或门xor1输入端，第一D触发器的输入端连接第一异或门xor1的输出端，第一D触发器的时钟信号连接来自速率调节电路的时钟信号输出端，第一D触发器的反向输出端连接数字比较器1的输入端，数字比较器1的另一输入端连接一位数字输入端。这种连接方法以此类推，可以得到数字输出端。数字比较电路是判断输入信号端的数据与转换后的数据是否相等，若相等说明逻辑转换完成，产生二进制电平控制电阻网络的开关。图4为对应于图1的具体实施方式的电阻网络的电路结构原理图，具体如下：基准电压与地端依次连接电阻R1至Rn，开关S0连接下标为偶数的电阻第一端，开关连接下标为奇数的电阻第一端，开关S1和分别连接各个开关S0、依此连接方式，S5、连接信号输出端VOUT。所以第i个电阻接头处的电压值为：其中，VREF为基准电压值。输出电压值VOUT根据所选开关的二进制字来决定大小。图5为转换速率下的模拟输出变化图，左图信号比右图信号的斜率平缓，因此左图信号达到稳定的上升时间慢于右图信号达到稳定的上升时间。可以看出输出电压切换时，转换速率的快慢程度可以调节。综上，本实施例的方案为：速率调节电路时钟信号连接第一D触发器dff1的时钟信号、第一数据选择器mux1的数据端D1，转换速率选择端连接第一数据选择器mux1、第二数据选择器mux2和第三数据选择器mux3的数据选择端，第一D触发器dff1的数据输入端连接第一D触发器dff1的反向数据输出端、第一数据选择器mux1的数据端D0，第二D触发器dff2的数据输入端连接第二D触发器dff2的反向数据输出端，第三D触发器dff3的数据输入端连接第三D触发器dff3的反向数据输出端、第二数据选择器mux2的数据端D0，第四D触发器dff4的数据输入端连接第四D触发器dff4的反向数据输出端，第五D触发器dff5的数据输入端连接第五D触发器dff5的反向数据输出端，第六D触发器dff6的数据输入端连接第六D触发器dff6的反向数据输出端，第七D触发器dff7的数据输入端连接第七D触发器dff7的反向数据输出端、第三数据选择器mux3的数据端D0，第一数据选择器mux1的输出端连接第二D触发器dff2的时钟信号、第二数据选择器mux2的数据端D1，第二数据选择器mux2的输出端连接第四D触发器dff4的时钟信号、第三数据选择器mux3的数据端D1，时钟信号输出端连接第三数据选择器mux3的反向输出端。数字比较电路第一反相器inx1的输入端连接第一D触发器的正向输出端、第n与非门的输入端，第一反相器inx1的输出端连接第一异或门xor1输入端，第一D触发器的输入端连接第一异或门xor1的输出端，第一D触发器的时钟信号连接来自速率调节电路的时钟信号输出端，第一D触发器的反向输出端连接数字比较器1的输入端，数字比较器1的另一输入端连接一位数字输入端，这种连接方法以此类推，得到数字输出端。电阻网络基准电压与地端依次连接电阻R1至Rn，开关S0连接下标为偶数的电阻第一端，开关连接下标为奇数的电阻第一端，开关S1和分别连接各个开关S0、依此连接方式，S5、连接信号输出端VOUT。速率调节电路根据时钟信号和转换速率选择端的信号值产生不同频率的信号波形，根据转换速率选择端设置的信号值，对模拟电压输出值的转换速率进行动态调节。数字比较电路用于不断转换数字信号值，判断数字输入端数据与数字比较电路内计数器输出的数据是否相等，如果数字比较电路的信号全部为高电平代表转换完成，将数字输出端数据输出给电阻网络的输入端，如果没转换完成，则继续进行计数转换。当数字比较电路的信号全部为高电平代时，电阻网络的第i个电阻接头处的电压值为：其中，VREF为基准电压值，模拟输出端的输出电压值VOUT根据所选开关的二进制字来决定大小。本数模转换器能够根据芯片的工作状态，调节芯片输出电压切换时的转换速率，即根据转换速率选择端的编码值，使转换速率最快达到10mV/0.15us，最慢达到10mV/19.2us，从而能够控制芯片软启动的时间，保证输出端的模拟电压值精确稳定的进行转换。且该数模转换器内采用电阻网络的实现形式，而不使用有源运算放大器，有利于节省电路的静态功耗，值得应用与推广。