專利名稱：數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置及方法，特別是涉及一種能可進(jìn)行一階以上的數(shù)字模擬的轉(zhuǎn)換，以可完成更高階低通濾波器的效果的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置及方法。
(2)背景技術(shù)如圖1所示，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置1包含有一操作放大器11、n個(gè)電容C1、C2、…、Cn、數(shù)個(gè)第一開關(guān)S1，及數(shù)個(gè)第二開關(guān)S2，該操作放大器11具有一短路的正輸入端111、一負(fù)輸入端112、一輸出端113，及連接于負(fù)輸入端112與該輸出端間的反饋電容CFB，各該電容C1、C2、…、Cn的左端均連接有一第一開關(guān)S2，而該電容C1、C2、…、Cn的右端亦連接有第一開關(guān)S1，且該電容C1、C2、…、Cn的右端與該操作放大器11的負(fù)輸入端112間連接有一第二開關(guān)S2，每一電容C1、C2、…、Cn的左端與該操作放大器11的輸出端113間均連接有一第二開關(guān)S2。利用第一時(shí)間周期與第二時(shí)間周期的二種高邏輯電平完全相反的二時(shí)間周期，控制其數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換的動(dòng)作，在第一時(shí)間周期進(jìn)入高邏輯電平時(shí)，所有第一開關(guān)S1則進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)，使該第一開關(guān)S1連接至正參考電壓或負(fù)參考電壓，而各該第一開關(guān)S1所抓取的位元為高邏輯準(zhǔn)位(即1)，則連接至正參考電壓，相對(duì)地抓取的位元為低邏輯準(zhǔn)位(即0)，則連接至負(fù)參考電壓，使各該電容C1、C2、…、Cn充有與該各位元的參考電壓對(duì)應(yīng)的電荷數(shù)量，接著，第二時(shí)間周期進(jìn)入高邏輯電平時(shí)，該第一開關(guān)S1均為打開狀態(tài)，該第二開關(guān)S2則為關(guān)閉狀態(tài)，使得該電容C1、C2、…、Cn與該反饋電容CFB并聯(lián)于該操作放大器11的負(fù)輸入端112與輸出端113間，并根據(jù)電荷守恒定律，使電荷Q重新分配于該電容C1、C2、…、Cn與該反饋電容CFB中，以進(jìn)行1階的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換，然而，上述的數(shù)字轉(zhuǎn)換器只可進(jìn)行1階的轉(zhuǎn)換，如以上述的裝置擴(kuò)充至完成高階濾波器效果，則在-3DB低頻截止頻率的設(shè)定上，會(huì)使反饋電容CFB的電容值相對(duì)提高，造成面積變大的問題。
另一種如圖2所示的2階數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器2，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器2是于該操作放大器21的負(fù)輸入端211正輸入端212均各連接有二組如圖3所示的開關(guān)-電容陣列22，而其轉(zhuǎn)換函為1/2(1+Z-1)1+CFB/CDAC-(CFB/CDAC)Z-1,]]>CDAC＝2(C1+C1+….+C31)，由此看出CFB的值必須隨著CDAC的值增加，而該CDAC是該C1、C1、….、C31的總合，導(dǎo)致CFB的值非常大，造成體積非常大，仍然有體積大的缺點(diǎn)，且所使用的電容數(shù)量相當(dāng)多，不具經(jīng)濟(jì)效益。
(3)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一目的在于提供一種可完成高階低通濾波的效果的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種可共用硬體，達(dá)到節(jié)省硬件成本功效的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種在設(shè)計(jì)成本的考慮下，-3DB截止頻率更易設(shè)定的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種可完成高階低通濾波效果的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種可共用硬件，達(dá)到節(jié)省硬件成本功效的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種在設(shè)計(jì)成本的考慮下，-3DB截止頻率更易設(shè)定的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法。
本發(fā)明的第一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置包含有一具有二輸入端及一輸出端的操作放大器、數(shù)個(gè)第一電容、一第二電容、一第一開關(guān)，及一第二開關(guān)，其轉(zhuǎn)換方法是在第一時(shí)間周期中該第一電容分別儲(chǔ)存各該位元所對(duì)應(yīng)的參考電壓，且第二電容短路，在第二時(shí)間周期中，該第一開關(guān)將該第一電容連接至該第二電容，在第三時(shí)間周期中，該第二開關(guān)將該第二電容連接于該操作放大器的一輸入端與該輸出端間，以形成具有低功率損耗特性的1階數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換。
第二種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置包含有一操作放大器、一暫存單元、一具有數(shù)個(gè)第一電容的第一電容組、一具有數(shù)個(gè)第二電容的第二電容組、一具有數(shù)個(gè)第一開關(guān)的第一開關(guān)組、一具有數(shù)個(gè)第二開關(guān)的第二開關(guān)組，及一具有數(shù)個(gè)第三開關(guān)的第三開關(guān)組，其轉(zhuǎn)換方法是在第一時(shí)間周期中，于該暫存單元的輸入端及輸出端，分別形成第1位元串及第2位元串中的每一位元所對(duì)應(yīng)的參考電壓，依序地傳至各該第一電容儲(chǔ)存，在第二時(shí)間周期中，使第二電容組的每一第二電容依序地與第一電容組的所有第一電容連接，在第三時(shí)間周期中，將該第二電容組的所有第二電容并聯(lián)于該操作放大器的一輸入端與該輸出端間，在第四時(shí)間周期中，將該第二電容組的所有第二電容均短路，以在電容值不大幅增加的條件下，形成2階的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換。
第三種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置包含有一操作放大器、數(shù)個(gè)串聯(lián)的暫存單元、一具有數(shù)個(gè)第一電容的第一電容組、一具有數(shù)個(gè)第二電容的第二電容組、一具有數(shù)個(gè)第一開關(guān)的第一開關(guān)組、一具有數(shù)個(gè)第二開關(guān)的第二開關(guān)組，及一具有數(shù)個(gè)第三開關(guān)的第三開關(guān)組，其轉(zhuǎn)換方法是在第一時(shí)間周期中，于該暫存單元的第一級(jí)輸入端及各該暫存單元的輸出端，分別形成的第1位元串至第N位元串中的每一位元所對(duì)應(yīng)的參考電壓，依序地傳至各該第一電容儲(chǔ)存，在第二時(shí)間周期中，使第二電容組的每一第二電容依序地與第一電容組的所有第一電容連接，在第三時(shí)間周期中，將該第二電容組的所有第二電容并聯(lián)于該操作放大器的一輸入端與該輸出端間，在第四時(shí)間周期中，將該第二電容組的所有第二電容均短路，以在電容值不大幅增加的條件下，形成2階以上的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換，不但具有低功率損耗的特性，亦可完成高階低通濾波的效果，且在設(shè)計(jì)成本的考慮下，-3DB截止頻率更易設(shè)定，并達(dá)到節(jié)省硬件成本的功效。
第四種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置，包含有一操作放大器、一具有數(shù)個(gè)第一電容的第一電容組、一具有數(shù)個(gè)第二電容的第二電容組、一具有數(shù)個(gè)第一開關(guān)的第一開關(guān)組，一具有數(shù)個(gè)第二開關(guān)的第二開關(guān)組，且該操作放大器具有一正輸入端、一負(fù)輸入端，一正輸出端及一負(fù)輸出端，其轉(zhuǎn)換的方法是在第一時(shí)間周期中，每一位元所對(duì)應(yīng)的參考電壓分別傳至各該第一電容儲(chǔ)存，且所有的第二電容均短路，在第二時(shí)間周期中，該第一開關(guān)使第二電容組的各該第二電容與第一電容組的各該第一電容連接，在第三時(shí)間周期中，該第二開關(guān)將各該第二電容連接于該操作放大器的正輸入端與負(fù)輸出端間及負(fù)輸入端與正輸出端間，以形成1階差動(dòng)模式的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換，達(dá)到降低輸出雜訊的功效，及提高增益。
第四種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置亦可以用另一種方法進(jìn)行數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換，在第一時(shí)間周期中，將每一位元所對(duì)應(yīng)的參考電壓分別于距有一時(shí)間差的先、后時(shí)間對(duì)第一電容組的各別第一電容進(jìn)行先、后充電，同時(shí)所有第二電容短路，在第二時(shí)間周期中，將第二電容組的每一第二電容依序地與第一電容組的所有第一電容連接，在第三時(shí)間周期中，將第二電容組的第二電容連接至一操作放大器的正輸入端與負(fù)輸出端間及負(fù)輸入端與正輸出端間，以可以較少的電容數(shù)量，形成1階差動(dòng)模式的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換。
第五種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置，包含有一操作放大器、一暫存單元、一具有數(shù)個(gè)第一電容的第一電容組、一具有數(shù)個(gè)第二電容的第二電容組、一具有數(shù)個(gè)第一開關(guān)的第一開關(guān)組、一具有數(shù)個(gè)第二開關(guān)的第二開關(guān)組，及一具有數(shù)個(gè)第三開關(guān)的第三開關(guān)組，且該操作放大器具有一正輸入端、一負(fù)輸入端，一正輸出端及一負(fù)輸出端，其轉(zhuǎn)換的方法是在第一時(shí)間周期中，于該暫存單元的輸入端及輸出端分別形成第1位元串及第2位元串中的每一位元所對(duì)應(yīng)的參考電壓，依序地傳至各該第一電容儲(chǔ)存，在第二時(shí)間周期中，使第二電容組的每一第二電容依序地與第一電容組的所有第一電容連接，在第三時(shí)間周期中，將該第二電容組的所有第二電容并聯(lián)于該操作放大器的正輸入端與負(fù)輸出端間及負(fù)輸入端與正輸出端間，在第四時(shí)間周期中，將該第二電容組的所有第二電容均短路，以形成2階差動(dòng)模式的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換，并達(dá)到降低輸出雜訊、提高增益，及在設(shè)計(jì)成本的考慮下，-3DB截止頻率更易設(shè)定的功效。
第五種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置亦可以用另一種方法進(jìn)行數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換，在第一時(shí)間周期中，于該暫存單元的輸入端及輸出端形成的第1位元串及第2位元串，均分別在距有一時(shí)間差的先后時(shí)間，形成的第1批次的第1位元串、第1批次的第2位元串、第1批次的第2位元串，及第2批次的第2位元串中的每一位元所對(duì)應(yīng)的參考電壓，依序地對(duì)第一電容組的各別第一電容充電，在第二時(shí)間周期中，將第二電容組的每一第二電容依序地與第一電容組的所有第一電容連接，在第三時(shí)間周期中，將第二電容組的第二電容連接至一操作放大器的正輸入端與負(fù)輸出端間及負(fù)輸入端與正輸出端間，在第四時(shí)間周期中，使第二電容組的所有第二電容均短路，以可以較少的電容數(shù)量，形成2階差動(dòng)模式的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換。
第六種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置，包含有一操作放大器、數(shù)個(gè)串聯(lián)的暫存單元、一具有數(shù)個(gè)第一電容的第一電容組、一具有數(shù)個(gè)第二電容的第二電容組、一具有數(shù)個(gè)第一開關(guān)的第一開關(guān)組、一具有數(shù)個(gè)第二開關(guān)的第二開關(guān)組，及一具有數(shù)個(gè)第三開關(guān)的第三開關(guān)組，且該操作放大器具有一正輸入端、一負(fù)輸入端，一正輸出端及一負(fù)輸出端；其轉(zhuǎn)換的方法是在第一時(shí)間周期中，于該暫存單元的第一級(jí)輸入端及各該暫存單元的輸出端分別形成的第1位元串、第2位元串、……、第N位元串中的每一位元所對(duì)應(yīng)的參考電壓，N是為大于2的正整數(shù)，依序地傳至各該第一電容儲(chǔ)存，在第二時(shí)間周期中，使第二電容組的每一第二電容依序地與第一電容組的所有第一電容連接，在第三時(shí)間周期中，將該第二電容組的所有第二電容并聯(lián)于該操作放大器的正輸入端與負(fù)輸出端間及負(fù)輸入端與正輸出端間，在第四時(shí)間周期中，將該第二電容組的所有第二電容均短路，以形成2階以上差動(dòng)模式的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換，可完成高階低通濾波的效果，并達(dá)到降低輸出雜訊、提高增益，及在設(shè)計(jì)成本的考慮下，-3DB截止頻率更易設(shè)定的功效。
第六種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置亦可以用另一種方法進(jìn)行數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換，在第一時(shí)間周期中，于該暫存單元的第一級(jí)輸入端及各該輸出端形成的第1至第N位元串，均分別在距有一時(shí)間差的先后時(shí)間，形成的第1批次的第1位元串、第2批次的第1位元串、…..、第1批次的第N位元串及第2批次的第N位元串中的每一位元所對(duì)應(yīng)的參考電壓，依序地對(duì)第一電容組的各別第一電容充電，在第二時(shí)間周期中，將第二電容組的每一第二電容依序地與第一電容組的所有第一電容連接，在第三時(shí)間周期中，將第二電容組的第二電容連接至一操作放大器的正輸入端與負(fù)輸出端間及負(fù)輸入端與正輸出端間，在第四時(shí)間周期中，使第二電容組的所有第二電容均短路，以可以較少的電容數(shù)量，形成2階以上差動(dòng)模式的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換。
(4)
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明圖1是一一般數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置的電路圖。
圖2是另一一般數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置的電路圖。
圖3是圖2中的部份電路圖。
圖4是本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的電路圖。
圖5是本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的時(shí)序圖。
圖6是本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的電路圖。
圖7是本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的時(shí)序圖。
圖8是本發(fā)明第三較佳實(shí)施例的電路圖。
圖9是本發(fā)明第三較佳實(shí)施例的時(shí)序圖。
圖10是本發(fā)明第四較佳實(shí)施例的電路圖。
圖11是本發(fā)明第五較佳實(shí)施例的電路圖。
圖12是本發(fā)明第六較佳實(shí)施例的時(shí)序圖。
圖13本發(fā)明第六較佳實(shí)施例的電路圖。
圖14是本發(fā)明第七較佳實(shí)施例的電路圖。
圖15本發(fā)明第七較佳實(shí)施例的時(shí)序圖。
(5)具體實(shí)施方式
圍4所示，第一實(shí)施例的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置3包含有一操作放大器31、n個(gè)第一電容C1、 C2、…、Cn、一第二電容Ci、數(shù)個(gè)開關(guān)Si及Sj、數(shù)個(gè)第一開關(guān)Sa，及二第二開關(guān)S1、S2，該操作放大器31具有一短路的正輸入端311、一負(fù)輸入端312、一輸出端313，及連接于負(fù)輸入端312與該輸出端313間的反饋電容CFB，該開關(guān)Sj連接于各該第一電容C1、C2、…、Cn的右端，及該第二電容Ci的兩端，該開關(guān)Si連接于各該第一電容C1、C2、…、Cn的左端，該開關(guān)Si是使各該第一電容C1、C2、…、Cn的左端連接至一參考電壓Vr+或Vr-的二種參考電壓，其中參考電壓Vr+的電壓值是大于參考電壓Vr-的電壓值，二種參考電壓的電壓值并不影響本發(fā)明以下所述的實(shí)施例的實(shí)施態(tài)樣，所以在本發(fā)明所舉的實(shí)施例均以參考電壓Vr+及參考電壓Vr-為代表說明。該第一開關(guān)Sa分別是連接于各該第一電容C1、C2、…、Cn與第二電容Ci間，其一第二開關(guān)S2是連接第二電容Ci與該操作放大器31的負(fù)輸入端312間，另一第二開關(guān)S1是連接于該第二電容Ci與該操作放大器31的輸出端313間。
如圖4、5所示，一時(shí)鐘脈沖供應(yīng)區(qū)30以一高邏輯電平及一低邏輯電平相間且不斷重復(fù)的脈沖，提供該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置3使其動(dòng)作時(shí)區(qū)分成三種時(shí)間周期，分別是第一時(shí)間周期ψ1、第二時(shí)間周期ψ2及第三時(shí)間周期ψ3，且第二時(shí)間周期ψ2與第三時(shí)間周期ψ3的每一高邏輯電平，均跟隨在第一時(shí)間周期ψ1的每一高邏輯電平之后，而第三時(shí)間周期ψ3的每一高邏輯電平，均跟隨在第二時(shí)間周期ψ2的每一高邏輯電平之后。
在第一時(shí)間周期ψ1進(jìn)入高邏輯電平時(shí)，而第二時(shí)間周期ψ2與第三時(shí)間周期ψ3則處于低邏輯電平，該開關(guān)Si及Sj則進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)使第二電容Ci短路，以將第二電容Ci內(nèi)的電荷清除，且該開關(guān)Si連接至參考電壓Vr+或參考電壓Vr-，至于連接至那一參考電壓則視該開關(guān)Si所抓取欲轉(zhuǎn)換的數(shù)字訊號(hào)中的位元D1、D2、……、Dn是為高邏輯準(zhǔn)位(即1)或低邏輯準(zhǔn)位(即0)，當(dāng)所抓取的位元為1，則該開關(guān)Si則連接至參考電壓Vr+，若所抓取的位元為0，則該開關(guān)Si則連接至參考電壓Vr-，各該第一電容C1、C2、…、Cn分別借由該開關(guān)Si與各該位元對(duì)應(yīng)的參考電壓Vr+或Vr-連接，各該參考電壓Vr+、Vr-，分別對(duì)各別的第一電容C1、C2、…、Cn充電，使各該第一電容C1、C2、…、Cn充有與該各位元的參考電壓對(duì)應(yīng)的電荷數(shù)量Vr.D1.C1、Vr.D2.C2、…..、Vr.Dn.Cn，其中，Vr為Vr+-Vr-，且假設(shè)Vr-為0，上述第一電容C1、C2、…、Cn每一次所抓取的位元D1、D2、……、Dn均不同，為1或0，在此為方便說明起見，均以D1、D2、……、Dn代表每一次所抓取的位元。
接著，第二時(shí)間周期ψ2進(jìn)入高邏輯電平時(shí)，而第二時(shí)間周期ψ2與第三時(shí)間周期ψ3則處于低邏輯電平，該開關(guān)Si及Sj均為打開狀態(tài)，該第一開關(guān)Sa則為關(guān)閉狀態(tài)，使得該第一電容C1、C2、…、Cn與第二電容Ci均并聯(lián)連接，所有的第一電容C1、C2、…、Cn中的總電荷依該第一電容C1、C2、…、Cn及第二電容Ci的電容值關(guān)系，重新分布于該第一電容C1、C2、…、Cn與第二電容Ci中，假設(shè)第一電容C1、C2、…、Cn的電容值均為C，而第二電容Ci的電容值為w C，因此，第二電容Ci中具有電荷Qi=Vr(D1+D2+...+Dn)nCnC+wC·wC]]>接著，第三時(shí)間周期ψ3進(jìn)入高邏輯電平時(shí)，第二時(shí)間周期ψ2與第一時(shí)間周期ψ1則處于低邏輯電平，該第一開關(guān)Sa及開關(guān)Sj、Si為打開狀態(tài)，該第二開關(guān)S1、S2及為關(guān)閉狀態(tài)，使得該第二電容Ci與該反饋電容CFB并聯(lián)于該操作放大器31的負(fù)輸入端312與輸出端313間，并根據(jù)電荷守恒定律，使電荷Qi重新分配于第二電容與該反饋電容CFB中，而得Vout(CFB+wC)=Vr(D1+D2+...+Dn)nC1nC1+wC1·wC1,]]>經(jīng)整理可得一轉(zhuǎn)換函數(shù)VoutD1+D2+...+Dn=VrnCnC+wC·wC/(CFB+wC),]]>該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置3，則依該轉(zhuǎn)換函數(shù)進(jìn)行1階數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換。
本發(fā)明亦可以上述的1階數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置為基本架構(gòu)擴(kuò)充至如圖6所示的第二較佳實(shí)施例2階數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置4，該裝置4包含有一操作放大器41、一具有n個(gè)第一電容C1、C2、…、Cn的第一電容組C1g、一具有2個(gè)第二電容C1、C2的第二電容組C2g、數(shù)個(gè)開關(guān)Si及Sj、一具有數(shù)個(gè)第一開關(guān)S1、S2、S3的第一開關(guān)組S1g、一具有數(shù)個(gè)第二開關(guān)SA、SB的第二開關(guān)組S2g，一具有數(shù)個(gè)第三開關(guān)Sk的第三開關(guān)組S3g，且該操作放大器41、該第一電容組C1g的所有第一電容C1、C2、…、Cn及該開關(guān)Si及Sj的連接關(guān)系，均與第一實(shí)施例相同，所以在此不再詳細(xì)說明，該第一開關(guān)組S1g的該第一開關(guān)S1是分別連接于第一電容組C1g的左端與第二電容組C2g間的右端間，另二個(gè)第一開關(guān)S2、S3分別連接于該第一電容C1、C2、…、Cn左端的第一開關(guān)S1與各該第二電容C1、C2左端之間，該第二開關(guān)組S2g的一第二開關(guān)SA是連接第二電容組C2g與該操作放大器41的負(fù)輸入端412間，另二第二開關(guān)SB是分別連接于該第二電容組C2g與該操作放大器41的輸出端413間，而該第三開關(guān)組S3g的所有第三開關(guān)Sk分別連接于該第二電容C1、C2的二端。
如圖6、7所示，本實(shí)施例中更有一暫存單元Ut，使該開關(guān)Si抓取欲轉(zhuǎn)換的數(shù)字訊號(hào)的位元前，所有位元每一次以n個(gè)位元為一單位，分別進(jìn)入該該暫存單元Ut，使得每一單元于該暫存單元Ut的輸入端輸入，而此時(shí)該暫存單元Ut的輸入端及輸出端分別形成第1位元串D1B及第2位元串D2B，當(dāng)新的n個(gè)位元到達(dá)該暫存單元Ut，該暫存單元Ut的輸出端則輸出該前一單元輸入的n個(gè)位元即為第二位元串D2B，以此類推每一單元均接續(xù)地進(jìn)入該暫存單元Ut，而分別于該暫存單元Ut的輸入端與輸出端分別形成第一位元串D1B與第二位元串D2B。另外，本實(shí)施例亦有一與第一實(shí)施例相同的時(shí)鐘脈沖供應(yīng)區(qū)40，提供該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置4使其動(dòng)作時(shí)區(qū)分成五種時(shí)間周期，分別是第一時(shí)間周期ψ1、第二時(shí)間周期ψ2、第三時(shí)間周期ψ3、第四時(shí)間周期ψ4，及第五時(shí)間周期ψ5。在第一時(shí)間周期ψ1進(jìn)入高邏輯電平(圖7中標(biāo)示為甲)時(shí)，該開關(guān)Si及Sj則進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)，一單元的位元于該暫存單元Ut的輸入端所形成的第1位元串D1B的每一位元D1、D2、……、Dn所對(duì)應(yīng)的參考電壓Vr，傳至各該第一電容C1、C2、…、Cn儲(chǔ)存，即使各該第一電容C1、C2、…、Cn充有與該各位元D1、D2、……、Dn的參考電壓Vr對(duì)應(yīng)的電荷數(shù)量Vr.D1.C1、Vr.D2.C2、…..、Vr.Dn.Cn。接著，第二時(shí)間周期ψ2中進(jìn)入高邏輯電平(圖7中標(biāo)示為乙)，之前關(guān)閉的開關(guān)Si及Sj則變換成打開狀態(tài)，而該第一開關(guān)S1、S2為關(guān)閉狀態(tài)，使得該第一電容C1、C2、…、Cn與該第二電容C1均并聯(lián)連接，所有的第一電容C1、C2、…、Cn中的總電荷依該第一電容C1、C2、…、Cn及第二電容C1的電容值關(guān)系，重新分布于該第一電容C1、C2、…、Cn與第二電容C1中，且假設(shè)第一電容C1、C2、…、Cn的電容值均為C，而第二電容C1的電容值為w C，因此，該第二電容C1中具有電荷Q1=Vr(D1+D2+...+Dn)nCnC+wC·wC.]]>該第一時(shí)間周期ψ1續(xù)而進(jìn)入高邏輯電平(圖7中標(biāo)示為丙)，第2位元串D2B的每一位元Z-1D1、Z-1D2、……、Z-1Dn所對(duì)應(yīng)的參考電壓Vr分別對(duì)各該第一電容C1、C2、…、Cn充電，第二時(shí)間周期ψ2再進(jìn)入高邏輯電平(圖7中標(biāo)示為丁)，同時(shí)該第五時(shí)間周期ψ5亦進(jìn)入高邏輯電平(圖7中標(biāo)示為戊)，該第一開關(guān)S1、S3為關(guān)閉狀態(tài)，使得該第一電容C1、C2、…、Cn與該第二電容C2均并聯(lián)連接，所有的第一電容C1、C2、…、Cn中的總電荷依該第一電容C1、C2、…、Cn及該第二電容C2的電容值關(guān)系，重新分布于該第一電容C1、C2、…、Cn與該第二電容C2中，如第二電容C2的電容值亦為w C，因此，該第二電容中具有電荷Q=VrZ-1(D1+D2+...+Dn)nCnC+wC·wC,]]>所以上述的第二時(shí)間周期ψ2可區(qū)分為圖7中所示的ψ2a、ψ2b的時(shí)間周期的高邏輯電平，ψ2a的高邏輯電平與ψ2標(biāo)示為乙的高邏輯電平對(duì)應(yīng)，ψ2b的高邏輯電平與ψ2標(biāo)示為丁的高邏輯電平對(duì)應(yīng)，而分別為ψ2中該第一開關(guān)S1、S2為關(guān)閉狀態(tài)時(shí)及該第一開關(guān)S1、S3為關(guān)閉狀態(tài)時(shí)所呈的高邏輯電平分布狀況，另外，在此同時(shí)亦進(jìn)入高邏輯電平的第五時(shí)間周期ψ5，使得另一單位的n個(gè)位元進(jìn)入該暫存單元Ut的輸入端，而形成新的第1位元串D1B，而原先該單元第1位元串D1B則移至該暫存單元Ut的輸出端而成第2位元串D2B。接著，第三時(shí)間周期ψ3與第一時(shí)間周期ψ1同步進(jìn)入高邏輯電平(圖7中分別標(biāo)示為己、庚)，之前呈關(guān)閉狀態(tài)的第一開關(guān)S1、S3則打開，并且該第二開關(guān)組S2g的所有第二開關(guān)SA、SB均呈關(guān)閉狀態(tài)，使得該第二電容組C2g與該反饋電容CFB并聯(lián)于該操作放次器41的負(fù)輸入端412與輸出端413間，并根據(jù)電荷守恒定律，使該第二電容C1、C2的總電荷Q1+Q2重新分配于該第二電容C1、C2與該反饋電容CFB中，而得Vout(t-1)·CFB+Vr(D1+D2+...+Dn)[1+Z-1]nCnC+wC·wC=Vout(t)(CFB+2wC-CFBZ-1)]]>，經(jīng)整理可得一轉(zhuǎn)換函數(shù)VoutD1+D2+.....+Dn=]]> 在此同時(shí)亦進(jìn)入高邏輯電平的第一時(shí)間周期ψ1，另一單位的位元所形成的第1位元串D1B所對(duì)應(yīng)的參考電壓Vr，依照上述的方式分別對(duì)各該第一電容C1、C2、…、Cn充電，而后，第四時(shí)間周期ψ4中進(jìn)入高邏輯電平(圖7中標(biāo)示為辛)，所有的第三開關(guān)Sk均關(guān)閉，使該第二電容C1、C2的二端均短路，而清除上述該第二電容C1、C2中的電荷，在此之后第二時(shí)間周期ψ2才進(jìn)入高邏輯電平狀態(tài)(圖7中標(biāo)示為乙)，該第一開關(guān)S1、S2為關(guān)閉狀態(tài)，使得該第一電容C1、C2、…、Cn與該第二電容C1均并聯(lián)連接，所有的第一電容C1、C2、…、Cn中的總電荷依該第一電容C1、C2、…、Cn及該第二電容C1的電容值關(guān)系，重新分布于該第一電容C1、C2、…、Cn與該第二電容C1中，因此于第一時(shí)間周期ψ1與第四時(shí)間周期進(jìn)入高邏輯電平所對(duì)應(yīng)的時(shí)間上有一延緩時(shí)間t，在此延緩時(shí)間t中，第一時(shí)間周期ψ1是呈低邏輯電平狀態(tài)，且ψ2a時(shí)間周期是為高邏輯電平狀態(tài)，接著，第一時(shí)間周期ψ1進(jìn)入高邏輯電平狀態(tài)，該單位的位元D1、D2、…、Dn所形成的第2位元串D2B所對(duì)應(yīng)的參考電壓Vr分別對(duì)各該第一電容C1、C2、…、Cn充電，并依照上述在各時(shí)間周期中的動(dòng)作，使第一電容組C1g的總電荷重新分布于各該第二電容C1、C2中，再使該第二電容組C2g的電荷重新分布于反饋電容CFB中，而依照上述的轉(zhuǎn)換函數(shù)，于該操作放大器41的輸出端413輸出一對(duì)應(yīng)的模擬訊號(hào)。如上述的2階數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方式，而擴(kuò)充如圖8所示第三實(shí)施例的3階數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置5，本實(shí)施例與第二實(shí)施例大致相同，所以相同處不再詳細(xì)說明，不同處在于本實(shí)施例的第二電容組C2g具有三個(gè)第二電容組C1、C2、C3，且該第二電容C1、C2、C3的左端與該第一電容C1、C2、…、Cn左端的第一開關(guān)S1間分別連接有第一開關(guān)S2、S3、S4，而第二開關(guān)組S2g是連接各該第二電容C1、C2、C3于該操作放大器51的負(fù)輸入端512與輸出端513間。再者，本實(shí)施例中有二串聯(lián)的暫存單元U1、U2，使該開關(guān)Si抓取欲轉(zhuǎn)換的數(shù)字訊號(hào)前，所有位元每一次以n個(gè)位元為一單位，進(jìn)入該暫存單元U1、U2，而使每一單元形成第1位元串D1B、第2位元串D2B與第3位元串D3B。
圖8、9所示，在第一時(shí)間周期ψ1進(jìn)入高邏輯電平(圖8中標(biāo)示為甲)時(shí)，該開關(guān)Si及Sj則進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)，一單元的位元所形成的第1位元串D1B的每一位元D1、D2、……、Dn所對(duì)應(yīng)的參考電壓，傳至各該第一電容儲(chǔ)存C1、C2、…、Cn，即使各該第一電容C1、C2、…、Cn充有與該各位元的參考電壓Vr對(duì)應(yīng)的電荷數(shù)量。接著，第二時(shí)間周期ψ2進(jìn)入高邏輯電平(圖9中標(biāo)示為乙)，之前關(guān)閉的開關(guān)Si及Sj則變換成打開狀態(tài)，而該第一開關(guān)S1、S2為關(guān)閉狀態(tài)，使得該第一電容C1、C2、...、Cn與該第二電容C1均并聯(lián)連接，所有的第一電容C1、C2、…、Cn中的總電荷依該第一電容C1、C2、…、Cn及第二電容C1的電容值關(guān)系，重新分布于該第一電容與第二電容中，因此，該第二電容C1中具有電荷Q=Vr(D1+D2+...+Dn)nCnC+wC·wC]]>。該第一時(shí)間周期ψ1續(xù)而進(jìn)入高邏輯電平(圖9中標(biāo)示為丙)，該單元于該暫存單元U1的輸出端所形成的第2位元串D2B中的每一位元Z-1D1、Z-1D2、……、Z-1Dn對(duì)應(yīng)的參考電壓Vr，分別對(duì)各該第一電容C1、C2、…、Cn充電，第二時(shí)間周期ψ2接著進(jìn)入高邏輯電平(圖9中標(biāo)示為丁)，該第一開關(guān)S1、S3為關(guān)閉狀態(tài)，該第一電容C1、C2、…、Cn與該第二電容C2均并聯(lián)連接，第一電容C1、C2、…、Cn的總電荷依該第一電容C1、C2、…、Cn及第二電容C2的電容值關(guān)系，重新分布于該第一電容C1、C2、…、Cn與第二電容C2中，因此，該第二電容C2中具有電荷Q2=VrZ-1]]>(D1+D2+...+Dn)nCnC+wC·wC.]]>該第一時(shí)間ψ1周期續(xù)而進(jìn)入高邏輯電平(圖9中標(biāo)示為戊)，該單元于該暫存單元U2的輸出端所形成的第3位元串D3B中的每一位元Z-2D1、Z-2D2、……、Z-2Dn所對(duì)應(yīng)的參考電壓Vr，分別對(duì)各該第一電容C1、C2、…、Cn充電，并且第二時(shí)間周期ψ2再進(jìn)入高邏輯電平(圖9中標(biāo)示為己)，同時(shí)該第五時(shí)間周期ψ5亦進(jìn)入高邏輯電平(圖9中標(biāo)示為庚)，該第一開關(guān)S1、S4為關(guān)閉狀態(tài)，所有的第一電容C1、C2、…、Cn中的總電荷依該第一電容C1、C2、…、Cn及第二電容C3的電容值關(guān)系，重新分布于該第一電容C1、C2、…、Cn與第二電容C3中，因此，該第二電容C3中具有電荷Q3=VrZ-2(D1+D2+...+Dn)nCnC+wC·wC]]>。所以上述的第二時(shí)間周期ψ2可區(qū)分為圖8中所示的ψ2a、ψ2b、ψ2c的時(shí)間周期的高邏輯電平，ψ2a的高邏輯電平與ψ2標(biāo)示為乙的高邏輯電平對(duì)應(yīng)，ψ2b的高邏輯電平與ψ2標(biāo)示為丁的高邏輯電平對(duì)應(yīng)，ψ2c的高邏輯電平與ψ2標(biāo)示為已的高邏輯電平對(duì)應(yīng)，而分別為ψ2中該第一開關(guān)S1、S2及S1、S3及S1、S4為關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，所呈的高邏輯電平分布狀況。另外，在此同時(shí)亦進(jìn)入高邏輯電平的第五時(shí)間周期ψ5，使得暫存單元U1輸出端的第二位元串D2B傳到暫存單元U2的輸出端而成第三位元串D3B，而暫存單元U1則將第1位元串D1B傳到其輸出端而成第2位元串D2B后，暫存單元U1的輸入端被另一單位的n個(gè)位元取代形成第1位元串D1B。
接著，第三時(shí)間周期ψ3與第一時(shí)間周期ψ1同步進(jìn)入高邏輯電平(圖9中分別標(biāo)示為壬、辛)，之前呈關(guān)閉狀態(tài)的第一開關(guān)S1、S4則打開，并且該第二開關(guān)組S2g呈關(guān)閉狀態(tài)，使得該第二電容組C2g與該反饋電容CFB并聯(lián)于該操作放大器51的負(fù)輸入端512與輸出端513間，并根據(jù)電荷守恒定律，使該第二電容C1、C2、C3的總電荷Q1+Q2+Q3重新分配于該第二電容C1、C2、C3與該反饋電容CFB中，而得，經(jīng)整理可得一3階的轉(zhuǎn)換函數(shù)，在此同時(shí)亦進(jìn)入高邏輯電平的第一時(shí)間周期ψ1，另一單位的位元所形成的第1位元串D1B所對(duì)應(yīng)的參考電壓Vr，依照上述的方式分別對(duì)各該第一電容C1、C2、…、Cn充電，而后，第四時(shí)間周期ψ4進(jìn)入高邏輯電平(圖9中標(biāo)示為癸)，所有的第三開關(guān)Sk均關(guān)閉，使該第二電容C1、C2、C3的二端均短路，而清除上述該第二電容C1、C2、C3中的電荷，在此之后第二時(shí)間周期ψ2才進(jìn)入高邏輯電平狀態(tài)(圖9中標(biāo)示為乙)，該第一開關(guān)S1、S2為關(guān)閉狀態(tài)，高邏輯電平狀態(tài)，使得該第一電容C1、C2、…、Cn與該第二電容C1均并聯(lián)連接，所有的第一電容C1、C2、…、Cn中的總電荷依該第一電容C1、C2、…、Cn及該第二電容C1的電容值關(guān)系，重新分布于該第一電容C1、C2、…、Cn與該第二電容C1中，因此第一時(shí)間周期ψ1于第四時(shí)間周期ψ4進(jìn)入高邏輯電平所對(duì)應(yīng)的時(shí)間上有一延緩時(shí)間t，在此延緩時(shí)間t中，第一時(shí)間周期ψ1是呈低邏輯電平狀態(tài)，且ψ2a時(shí)間周期是為高邏輯電平狀態(tài)，并依照上述在各時(shí)間周期中的動(dòng)作，使第一電容組C1g的總電荷重新分布于各該第二電容C1、C2 C3，再使該第二電容組C2g的電荷重新分布于反饋電容CFB中，以可進(jìn)行3階數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換。
所以，按照上述2、3階的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置及方法推論，本發(fā)明可擴(kuò)充至N階的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換(N為大于2的正整數(shù))，其裝置與2階不同處在于該第二電容組C2g具有N個(gè)第二電容C1、C2、C3….、CN，并使每一第二電容C1、C2、C3….、CN的左端與該第一電容C1、C2、…、Cn左端的第一開關(guān)S1間分別連接有第一開關(guān)S2、S3 S4、S5、….、S(N+1)，而第二開關(guān)組S2g連接各該第二電容C1、C2、C3….、CN于一操作放大器的負(fù)輸入端與輸出端間，且利用N-1個(gè)暫存單元串聯(lián)，于該暫存單元的第一級(jí)輸入端及各該暫存單元的輸出端分別形成第1位元串D1B、第2位元串D2B、第2位元串D3B…..，第N位元串DNB，而時(shí)鐘脈沖供應(yīng)區(qū)，提供該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置使其動(dòng)作時(shí)區(qū)分成五種時(shí)間周期，分別是第一時(shí)間周期、第二時(shí)間周期、第三時(shí)間周期、第四時(shí)間周期，及第五時(shí)間周期，在第一時(shí)間周期的N個(gè)相鄰高邏輯電平為一組，每一組分別為同一單元的位元所形成的第1位元串、第2位元串、….、至第N位元串，先后分別對(duì)各該第一電容充電，第三時(shí)間周期的每一高邏輯電平，均與第一時(shí)間周期中第N位元串進(jìn)行充電的高邏輯電平同步，第五時(shí)間周期每一高邏輯電平，均跟隨在第一時(shí)間周期中第N位元串進(jìn)行充電的高邏輯電平之后，該第四時(shí)間周期的每一高邏輯電平是跟隨在第三時(shí)間周期的每一高邏輯電平之后，而該第一時(shí)間周期中與該第四時(shí)間周期的每一高邏輯電平對(duì)應(yīng)的時(shí)間形成有一均為低邏輯電平的延緩時(shí)間，且在第二時(shí)間周期的每一高邏輯電平跟隨在第一時(shí)間周期的每一高邏輯電平之后，同時(shí)在該第一時(shí)間周期的每一延緩時(shí)間中，該第二時(shí)間周期的高邏輯電平是跟隨在第四時(shí)間周期高邏輯電平之后。在第一時(shí)間周期中，將第1位元串D1B、第2位元串D2B、第3位元串D3B…..，第N位元串DNB中的每一位元所對(duì)應(yīng)的參考電壓依序地分別對(duì)第一電容組的各別第一電容充電，在第二時(shí)間周期中，將第二電容組的每一第二電容依序地與第一電容組的所有第一電容連接，在第三時(shí)間周期中，將第二電容組的第二電容并聯(lián)至一操作放大器的正輸入端與負(fù)輸出端間及負(fù)輸入端與正輸出端間，在第四時(shí)間周期中，使第二電容組的所有第二電容均短路，第五時(shí)間周期中，將N-1個(gè)串聯(lián)的暫存單元中的每一個(gè)暫存單元的輸出端的位元串作右移的動(dòng)作，使得下一單位的n個(gè)位元取代第1位元串D1B的n個(gè)位元，以可進(jìn)行N階的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換。
本發(fā)明亦可以全差動(dòng)的模式實(shí)施，如圖10所示，第四實(shí)施例的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置6包含有一操作放大器61、二均具有n個(gè)第一電容C1、C2、…、Cn的第一電容組UC1g、DC1g、二第二電容UC2、DC2、二均具有數(shù)個(gè)開關(guān)Si及Sj的開關(guān)組USg、DSg、二第一開關(guān)組US1g、DS1g，及二均具有數(shù)個(gè)第二開關(guān)S1、S2的第二開關(guān)組US2g、DS2g。該操作放大器61具有一正、一負(fù)輸入端611、612、一負(fù)、一正輸出端613、614，及二反饋電容UCFB、DCFB，分別連接于正輸入端611與負(fù)輸出端613間及負(fù)輸入端612與正輸出端614間，二第二開關(guān)組US2g、DS2g的一第二開關(guān)S1分別連接在二第二電容UC2、DC2與該操作放大器61的負(fù)、正輸入端612、611間，而二第二開關(guān)組US2g、DS2g的另一第二開關(guān)S2是分別將各該第二電容UC2、DC2連接于與該操作放大器61的負(fù)輸入端612與正輸出端614間及正輸入端611與負(fù)輸出端613間，二第一開關(guān)組US1g、DS1g分別是連接于各該第一電容組UC1g、DC1g與各該第二電容UC2、DC2間，而開關(guān)組USg、DSg的該開關(guān)Sj分別連接各該第一電容C1、C2、…、Cn的右端，及該第二電容UC2、DC2的兩端，且該開關(guān)Si接于各該第一電容C1、C2、…、Cn的左端，且該第一電容組UC1g、DC1g的所對(duì)應(yīng)的各該第一電容C1、C2、…、Cn的左端是連接電壓值相反的二種參考電壓。而下面所述的全差動(dòng)模式的實(shí)施例中，該第一電容組UC1g、DC1g的左端均是連接電壓值相反的二種參考電壓，于下方各實(shí)施例即不再多說明。而于該操作放大器61的正、負(fù)輸入端611、612各形成有一組與第一實(shí)施例相同的1階數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置，且二組轉(zhuǎn)換動(dòng)作同步并在三種時(shí)間周期中的動(dòng)作均與第一實(shí)施例相同，所以在此不再詳細(xì)說明，而于該操作放大器61的正、負(fù)輸出端614、613同步輸出訊號(hào)為大小相同，但是相位相差180度，所以轉(zhuǎn)換函數(shù)為VoutD1+D2+.....+Dn=2VrnCnC+wC·wC/(CFB+wC),]]>因而可知所輸出的模擬訊號(hào)為第一實(shí)施例的2倍。
另外，可將第四實(shí)施例中二第一電容組UC1g、DC1g形成一第一電容組UC1g共用，且分別連接于該第二電容UC2、DC2的左右兩端是為數(shù)個(gè)第三開關(guān)Sk，而形成如圖11所示第五較佳實(shí)施例的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置，其他的元件均不變。同時(shí)如圖12所示，在第一時(shí)間周期ψ1進(jìn)入高邏輯電平(圖12中標(biāo)示為甲)時(shí)，上方的開關(guān)組USg則進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)，各該參考電壓Vr分別對(duì)各別的第一電容C1、C2、…、Cn充電，接著，第二時(shí)間周期ψ2與一ψUp時(shí)間周期進(jìn)入高邏輯電平(圖12中標(biāo)示為乙、丙)時(shí)，該第一開關(guān)組US1g則為關(guān)閉狀態(tài)，使得該第一電容C1、C2、…、Cn與該第二電容UC2均并聯(lián)連接，接下來第一時(shí)間周期ψ1進(jìn)入高邏輯電平(圖12中標(biāo)示為丁)時(shí)，位于下方的另一組開關(guān)組DSg關(guān)閉，各該參考電壓Vr分別對(duì)各別的第一電容C1、C2、…、Cn充電，第二時(shí)間周期ψ2及一ψDn時(shí)間周期續(xù)而進(jìn)入高邏輯電平(圖12中標(biāo)示為戊、己)，第一開關(guān)組DS1g則為關(guān)閉狀態(tài)，使得該第一電容C1、C2、…、Cn與該第二電容DC2均并聯(lián)連接，接著，第三時(shí)間周期ψ3進(jìn)入高邏輯電平(圖12中標(biāo)示為辛)，該第二開關(guān)組US2g、DS2g關(guān)閉，各該第二電容UC2、DC2與各該反饋電容UCFB、DCFB分別并聯(lián)于該操作放大器61的負(fù)輸入端612與正輸出端613間及正輸入端611與負(fù)輸出端614間，以使電荷重新分布，使得本實(shí)施例以上述的第四個(gè)實(shí)施例相同的轉(zhuǎn)換函數(shù)VoutD1+D2+.....+Dn=2VrnCnC+wC·wC/(CFB+wC),]]>接著，第四時(shí)間周期ψ4進(jìn)入高邏輯電平(圖12中標(biāo)示為壬)，所有的第三開關(guān)Sk均關(guān)閉，使該第二電容UC2、DC2短路，以清除該第二電容UC2、DC2中的電荷。由上述可知第一時(shí)間周期ψ1是以圖12中所示的ψUp、ψDn的時(shí)間周期的高邏輯電平，分別為ψ1中該第一開關(guān)組US1g、DS1g為關(guān)閉狀態(tài)時(shí)所呈的高邏輯電平分布狀況，以分別使上方第一開關(guān)組US1g與下方第一開關(guān)組DS1g距有一時(shí)間差Δt的先后時(shí)間關(guān)閉，使得n個(gè)位元所形成第1、第2批次，先后順序地分別對(duì)各該第一電容C1、C2、…、Cn充電，以于第二時(shí)間周期ψ2中，各該第二電容UC2、DC2依序地與該組的各該第一電容C1、C2、…、Cn連接時(shí)，以進(jìn)行電荷重新分布，而于第三周期ψ3中，將各該第二電容UC2、DC2中的電荷分別與連接在該操作放大器61的負(fù)輸入端612與正輸出端613間的反饋電容UCFB，及該操作放大器61的正輸入端611與負(fù)輸出端614間的反饋電容DCFB，重新分布電荷，以達(dá)到與第四實(shí)施例相同的全差動(dòng)轉(zhuǎn)換模式的功能，且可減少電容的使用數(shù)量。
再者，亦可以全差動(dòng)的模式實(shí)施2階的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換，如圖13所示，本發(fā)明第六較佳實(shí)施例數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置7包含有一操作放大器71、二均具有n個(gè)第一電容C1、C2、…、Cn的第一電容組UC1g、DC1g、二均具有二第二電容C1、C2的第二電容組UC2g、DC2g、二均具有數(shù)個(gè)開關(guān)Si及Sj的開關(guān)組USg、DSg、二第一開關(guān)組US1g、DS1g、二第二開關(guān)組US2g、DS2g，及二均具有數(shù)個(gè)第三開關(guān)Sk的第三開關(guān)組US3g、DS3g，且亦與第二較佳實(shí)施例一樣具有一暫存單元Ut，以形成第1位元串D1B及第2位元串D2B。該操作放大器71具有一正、一負(fù)輸入端711、712、一負(fù)、一正輸出端713、714，及二反饋電容UCFB、DCFB，分別連接于正輸入711端與負(fù)輸出端713間及負(fù)輸入端712與正輸出端714間，且二第二開關(guān)組US2g、DS2g的一第二開關(guān)S2分別連接在二第二電容組UC2g、DC2g與該操作放大器71的負(fù)、正輸入端712、711間，而二第二開關(guān)組US2g、DS2g的另一第二開關(guān)S1，是分別將各該第二電容組UC2g、DC2g連接于該操作放大器71的負(fù)輸入端712與正輸出端713間及正輸入端711與負(fù)輸出端714間，二第一開關(guān)組US1g、DS1g分別是連接于各該第一電容組UC1g、DC1g與各該第二電容組UC2g、DC2g間，該開關(guān)組USg、DSg的該開關(guān)Sj分別連接各該第一電容C1、C2、…、Cn的右端，且該開關(guān)Si接于各該第一電容C1、C2、…、Cn的左端，使各該第一電容C1、C2、…、Cn的左端連接至參考電壓Vr，而于該操作放大器71的正、負(fù)輸入端711、712各形成有一組與第二實(shí)施例相同的2階數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置，且二組轉(zhuǎn)換動(dòng)作同步并在五種時(shí)間周期中的動(dòng)作均與第二實(shí)施例相同，所以在此不再詳細(xì)說明，而于該操作放大器的正、負(fù)輸出端714、713同步輸出訊號(hào)為大小相同，但是相位相差180度，所以轉(zhuǎn)換函數(shù)為VoutD1+D2+.....+Dn=]]> 因而可知所輸出的模擬訊號(hào)為第二實(shí)施例的2倍。
另外，可將上述的第六較佳實(shí)施例中二第一電容組形成一第一電容組共用，而形成如圖14所示第七較佳實(shí)施例的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置8，該裝置8與第六實(shí)施例中的裝置差別在只有一組第一電容組UC1g，其他的元件則不變。如圖15所示，在第一時(shí)間周期ψ1進(jìn)入高邏輯電平(圖15中標(biāo)示為甲)時(shí)，上方的開關(guān)組USg則進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)，一單元的第1位元串D1B的n個(gè)位元所對(duì)應(yīng)的各該參考電壓Vr于分別對(duì)該第一電容組UC1g各別的第一電容C1、C2、…、Cn充電，形成第1批次的第1位元串D1B對(duì)該第一電容C1、C2、…、Cn充電，接著，第二時(shí)間周期ψ2及ψUp時(shí)間周期進(jìn)入高邏輯電平(圖15中標(biāo)示為乙、丙)時(shí)，該第一開關(guān)組US1g則為關(guān)閉狀態(tài)，使得該第一電容C1、C2、…、Cn與該第二電容組UC2g的第二電容C1均并聯(lián)連接，接下來第一周期ψ1進(jìn)入高邏輯電平(圖15中標(biāo)示為丁)時(shí)，下方的另一組開關(guān)組DSg關(guān)閉，第1位元串D1B的n個(gè)位元所對(duì)應(yīng)的各該參考電壓Vr，分別對(duì)該第一電容組UC1g各別的第一電容C1、C2、…、Cn充電，形成第2批次的第1位元串D1B對(duì)該第一電容C1、C2、…、Cn充電，且對(duì)各該第一電容C1、C2、…、Cn充電的參考電壓Vr的電壓值與第1批次第1位元串D1B的電壓值相反，接著，第二時(shí)間周期ψ2及ψDn時(shí)間周期續(xù)而進(jìn)入高邏輯電平(圖15中標(biāo)示為戊、己)，使得該第一電容C1、C2、…、Cn與該第二電容組DC2g的第二電容C1均并聯(lián)連接，接下來第一周期ψ1進(jìn)入高邏輯電平(圖15中標(biāo)示為庚)時(shí)，上方的開關(guān)組USg關(guān)閉，該單位的第2位元串D2B中的每一位元Z-1D1、Z-1D2、……、Z-1Dn形成對(duì)各該第一電容C1、C2、…、Cn充電的第1批次的第2位元串D2B，所對(duì)應(yīng)的參考電壓Vr分別對(duì)各該第一電容C1、C2、…、Cn充電，第二時(shí)間周期ψ2與ψUp時(shí)間周期接著進(jìn)入高邏輯電平(圖15中標(biāo)示為辛、壬)，使得該第一電容C1、C2、…、Cn與該第二電容組UC2g的第二電容C2均并聯(lián)連接，第一電容C1、C2、…、Cn的總電荷，重新分布于該第一電容C1、C2、…、Cn與第二電容C2中，接下來第一周期ψ1進(jìn)入高邏輯電平(圖15中標(biāo)示為癸)時(shí)，于下方的開關(guān)組DSg關(guān)閉，第2位元串D2B中的每一位元Z-1D1、Z-1D2、……、Z-1Dn形成第2批次的第二位元串D2B對(duì)各該第一電容C1、C2、…、Cn充電，所對(duì)應(yīng)的參考電壓Vr分別對(duì)各該第一電容C1、C2、…、Cn充電，并且第二時(shí)間周期ψ2及ψDn時(shí)間周期再進(jìn)入高邏輯電平(圖15中標(biāo)示為甲1、乙2)，使得該第一電容C1、C2、…、Cn與該第二電容組DC2g的第二電容C2均并聯(lián)連接，第一電容C1、C2、…、Cn的總電荷，重新分布于該第一電容C1、C2、…、Cn與第二電容C2中，而在第三時(shí)間周期ψ3進(jìn)入高邏輯電平(圖15中標(biāo)示為丁4)，該第二開關(guān)組US2g、DS2g關(guān)閉，該第二電容組UC2g、DC2g分別連接于該操作放大器71的負(fù)輸入端712與正輸出端713間及正輸入端711與負(fù)輸出端714間，進(jìn)行電荷重新分布，使得本實(shí)施例以上述的第六個(gè)實(shí)施例相同的轉(zhuǎn)換函數(shù)VoutD1+D2+.....+Dn=]]> 在此同時(shí)另一單位的n個(gè)位元取代上述單元的第1位元串D1B的n個(gè)位元D1、D2、…、Dn，而原先的第1位元串D1B，則移至該暫存單元Ut的輸出端而形成第2位元串D2B，第四時(shí)間周期ψ4進(jìn)入高邏輯電平(圖15中標(biāo)示為戊5)，該第三開關(guān)組US3g、DS3g關(guān)閉，該第二電容組UC2g、DC2g的二端均短路，而清除上述該第二電容組UC2g、DC2g中的電荷。在此之后第一時(shí)間周期ψ1才進(jìn)入高邏輯電平狀態(tài)(即第圖15中標(biāo)示為丙3)，另一單位所形成的第1批次的第1位元串D1B所對(duì)應(yīng)的參考電壓對(duì)該第一電容組UC1g的各該第一電容C1、C2、…、Cn充電，再重復(fù)上述各時(shí)間周期中所進(jìn)行的動(dòng)作，即可依照上述的轉(zhuǎn)換函數(shù)，于該操作放大電路的輸出端輸出一對(duì)應(yīng)的模擬訊號(hào)，可降低全差動(dòng)模式2階數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置的電容數(shù)量。
所以，按照上述全差動(dòng)模式2階的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置及方法推論，本發(fā)明可擴(kuò)充至N階的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換(N為大于2的正整數(shù))，其裝置與2階不同處在于每一第二電容組UC2g、DC2g具有N個(gè)第二電容C1、C2、C3….、Cn，并使每一第二電容組UC2g、DC2g的左端與該第一電容組UC1g、DC1g左端的第一開關(guān)S1間分別連接有第一開關(guān)S2、S3 S4、S5、….、S(N+1)，而該第二開關(guān)組US2g、DS2g連接各該第二電容C1、C2、C3….、CN于一操作放大器的負(fù)輸入端與正輸出端間及正輸入端與負(fù)輸出端間，且利用N-1個(gè)暫存單元串聯(lián)，于該暫存單元的第一級(jí)輸入端及各該暫存單元的輸出端分別形成第1位元串D1B、第2位元串D2B、第3位元串D3B…..，第N位元串DNB，而時(shí)鐘脈沖供應(yīng)區(qū)，提供與上述N階的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換相同的五種時(shí)間周期，以進(jìn)行全差動(dòng)模式的N階的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換。
再者，在轉(zhuǎn)換速度夠快的前提下，可將上述全差動(dòng)模式N階的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換，以第一電容組共用的方式進(jìn)行作動(dòng)，使N-1個(gè)串聯(lián)的暫存單元的第一級(jí)輸入端及各該輸出端所形成的第1至第N位元串，均分別在距有一時(shí)間差Δt的先后時(shí)間，形成的第1批次的第1位元串、第2批次的第1位元串、…..、第1批次的第N位元串及第2批次的第N位元串中的每一位元所對(duì)應(yīng)的參考電壓分別對(duì)各該第一電容充電，而時(shí)鐘脈沖供應(yīng)區(qū)，提供該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置使其動(dòng)作時(shí)區(qū)分成四種時(shí)間周期，分別是第一時(shí)間周期、第二時(shí)間周期、第三時(shí)間周期及第四時(shí)間周期，第三時(shí)間周期的每一高邏輯電平是跟隨在第一時(shí)間周期，及每一單元的第2批次的第N位元串DNB分別對(duì)各該第一電容充電的高邏輯電平之后，且該第四時(shí)間周期的每一高邏輯電平是跟隨在第三時(shí)間周期的每一高邏輯電平之后，而該第一時(shí)間周期中與該第三時(shí)間周期、第四時(shí)間周期對(duì)應(yīng)的時(shí)間形成有一延緩時(shí)間，即處于低邏輯電平狀態(tài)，該第二時(shí)間周期每一高邏輯電平是跟隨在該第一時(shí)間周期每一高邏輯電平之后，以可進(jìn)行N階的轉(zhuǎn)換，并可減少電容的數(shù)量。
歸納上述，本發(fā)明的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置及方法，可形成2階以上低通的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換，在電容值增加不大的情況下，可完成高階低通濾波的效果，較一般的2階數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置的整體體積小，且在設(shè)計(jì)成本的考慮下，-3DB截止頻率更易設(shè)定，再者，可完成硬件共用，達(dá)到節(jié)省硬件成本的功效，更可以全差動(dòng)模式進(jìn)行2階以上的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換可有效降低輸出雜訊及提高增益，以使實(shí)用性提高，確實(shí)可達(dá)到本發(fā)明的目的。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置，是將具有數(shù)個(gè)位元的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成一模擬信號(hào)，其特征在于，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置包含有一操作放大器，具有二輸入端，及一輸出端；數(shù)個(gè)第一電容，在第一時(shí)間周期中，每一位元所對(duì)應(yīng)的參考電壓分別傳至各該第一電容儲(chǔ)存；一第二電容，在第一時(shí)間周期中短路；一第一開關(guān)，在第二時(shí)間周期中，該等第一電容連接至該第二電容；一第二開關(guān)，在第三時(shí)間周期中，該第二電容連接于該操作放大器的一輸入端與該輸出端間。
2.如權(quán)利要求1所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所有的第一電容的電容值均相等。
3.如權(quán)利要求1所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于該操作放大器更包含有一連接于該操作放大器的輸出端與該輸入端間的回授電容。
4.一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置，是將具有數(shù)個(gè)位元的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成一模擬信號(hào)，其特征在于，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置包含有一操作放大器，具有二輸入端及一輸出端；一暫存單元，該位元于該暫存單元的輸入端及輸出端，分別形成第1位元串及第2位元串；一第一電容組，包含有數(shù)個(gè)第一電容，在第一時(shí)間周期中，第1位元串及第2位元串中每一位元所對(duì)應(yīng)的參考電壓分別依序地對(duì)各該第一電容充電；一第二電容組，包含有數(shù)個(gè)第二電容；一第一開關(guān)組，包含有數(shù)個(gè)第一開關(guān)，在第二時(shí)間周期中，第二電容組的每一第二電容依序地與第一電容組的所有第一電容連接；一第二開關(guān)組，包含有數(shù)個(gè)第二開關(guān)，在第三時(shí)間周期中，該第二電容組的所有第二電容并聯(lián)于該操作放大器的一輸入端與該輸出端間；一第三開關(guān)組，包含有數(shù)個(gè)第三開關(guān)，在第四時(shí)間周期中，該第二電容組的所有第二電容均短路。
5.一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置，是將具有數(shù)個(gè)位元的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成一模擬信號(hào)，其特征在于，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置包含有一操作放大器，具有二輸入端及一輸出端；數(shù)個(gè)串聯(lián)的暫存單元，該位元于該暫存單元的第一級(jí)輸入端及各該暫存單元的輸出端，分別形成第1位元串、第2位元串、……、第N位元串，N為大于2的正整數(shù)；一第一電容組，包含有數(shù)個(gè)第一電容，在第一時(shí)間周期中，第1位元串、第2位元串、……、第N位元串中的每一位元所對(duì)應(yīng)的參考電壓分別依序地對(duì)各該第一電容充電；一第二電容組，包含有數(shù)個(gè)第二電容；一第一開關(guān)組，包含有數(shù)個(gè)第一開關(guān)，在第二時(shí)間周期中，使第二電容組的每一第二電容依序地與第一電容組的所有第一電容連接；二第二開關(guān)組，包含有數(shù)個(gè)第二開關(guān)，在第三時(shí)間周期中，將該第二電容組的所有第二電容并聯(lián)于該操作放大器的一輸入端與該輸出端間；一第三開關(guān)組，包含有數(shù)個(gè)第三開關(guān)，在第四時(shí)間周期中，將該第二電容組的所有第二電容均短路。
6.如權(quán)利要求4或5所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所有的第一電容的電容值均相等。
7.如權(quán)利要求4或5所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于該操作放大器還包含有一連接于該操作放大器的輸出端與該輸入端間的反饋電容。
8.一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置，是將具有數(shù)個(gè)位元的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成一模擬信號(hào)，其特征在于，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置包含有一操作放大器，具有一正輸入端、一負(fù)輸入端，一正輸出端及一負(fù)輸出端；一第一電容組，包含有數(shù)個(gè)第一電容，在第一時(shí)間周期中，每一位元所對(duì)應(yīng)的參考電壓分別傳至各該第一電容儲(chǔ)存；一第二電容組，包含有數(shù)個(gè)第二電容，在第一時(shí)間周期中均短路；一第一開關(guān)組，包含有數(shù)個(gè)第一開關(guān)，在第二時(shí)間周期中，第二電容組的各該第二電容與第一電容組的各該第一電容連接；一第二開關(guān)組，包含有數(shù)個(gè)第二開關(guān)，在第三時(shí)間周期中，各該第二電容連接于該操作放大器的正輸入端與負(fù)輸出端間及負(fù)輸入端與正輸出端間。
9.如權(quán)利要求8所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所有的第一電容的電容值均相等。
10.如權(quán)利要求8所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于該操作放大器還包含有一連接于該操作放大器的輸出端與該輸入端間的反饋電容。
11.一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置，是將具有數(shù)個(gè)位元的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成一模擬信號(hào)，其特征在于，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置包含有一操作放大器，具有一正輸入端、一負(fù)輸入端，一正輸出端及一負(fù)輸出端；一暫存單元，該位元于該暫存單元的輸入端及輸出端，分別形成第1位元串及第2位元串；一第一電容組，包含有數(shù)個(gè)第一電容，在第一時(shí)間周期中，第1位元串及第2位元串的每一位元所對(duì)應(yīng)的參考電壓，依序地傳至各該第一電容儲(chǔ)存；一第二電容組，包含有數(shù)個(gè)第二電容；一第一開關(guān)組，包含有數(shù)個(gè)第一開關(guān)，在第二時(shí)間周期中，第二電容組的每一第二電容依序地與第一電容組的所有第一電容連接；一第二開關(guān)組，包含有數(shù)個(gè)第二開關(guān)，在第三時(shí)間周期中，該第二電容組的所有第二電容并聯(lián)于該操作放大器的正輸入端與負(fù)輸出端間及負(fù)輸入端與正輸出端間；一第三開關(guān)組，包含有數(shù)個(gè)第三開關(guān)，在第四時(shí)間周期中，該第二電容組的所有第二電容均短路。
12.一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置，是將具有數(shù)個(gè)位元的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成一模擬信號(hào)，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置包含有一操作放大器，具有一正輸入端、一負(fù)輸入端，一正輸出端及一負(fù)輸出端；數(shù)個(gè)串聯(lián)的暫存單元，該位元于該暫存單元的第一級(jí)輸入端及各該暫存單元的輸出端，分別形成第1位元串、第2位元串、……、第N位元串，N是為大于2的正整數(shù)；一第一電容組，包含有數(shù)個(gè)第一電容，在第一時(shí)間周期中，第1位元串、第2位元串、……、第N位元串中的每一位元所對(duì)應(yīng)的參考電壓，依序地傳至各該第一電容儲(chǔ)存；一第二電容組，包含有數(shù)個(gè)第二電容；一第一開關(guān)組，包含有數(shù)個(gè)第一開關(guān)，在第二時(shí)間周期中，第二電容組的每一第二電容依序地與第一電容組的所有第一電容連接；一第二開關(guān)組，包含有數(shù)個(gè)第二開關(guān)，在第三時(shí)間周期中，該第二電容組的所有第二電容并聯(lián)于該操作放大器的正輸入端與負(fù)輸出端間及負(fù)輸入端與正輸出端間；一第三開關(guān)組，包含有數(shù)個(gè)第三開關(guān)，在第四時(shí)間周期中，該第二電容組的所有第二電容均短路。
13.如權(quán)利要求11或12所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于第一電容組的所有第一電容的電容值均相等。
14.如權(quán)利要求11或12所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于該操作放大器還包含有二分別連接于該操作放大器的正輸入端與負(fù)輸出端間及該操作放大器的負(fù)輸入端與正輸出端間的反饋電容。
15.一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法，是將具有數(shù)個(gè)位元的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成一模擬信號(hào)，其特征在于，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法包含在第一時(shí)間周期中，將每一位元所對(duì)應(yīng)的參考電壓分別對(duì)各別的第一電容充電，且第二電容短路；在第二時(shí)間周期中，將該第一電容連接至一第二電容；在第三時(shí)間周期中，將該第二電容連接于一操作放大器的一輸入端與該輸出端間。
16.如權(quán)利要求15所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法，其特征在于每一數(shù)字信號(hào)的每一位元是為高準(zhǔn)位與低準(zhǔn)位的二種邏輯準(zhǔn)位的其中一種準(zhǔn)位，當(dāng)該位元為高準(zhǔn)位時(shí)，所對(duì)應(yīng)的參考電壓值是大于該位元為低準(zhǔn)位時(shí)所對(duì)應(yīng)的參考電壓值。
17.如權(quán)利要求15所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法，其特征在于在第一時(shí)間周期中，各該第一電容充有與該各位元的參考電壓對(duì)應(yīng)的電荷數(shù)量，以于第二時(shí)間周期中，該第一電容連接至第二電容時(shí)，所有的第一電容中的總電荷依該第一電容及第二電容的電容值關(guān)系，重新分布于該第一電容與第二電容中，在第三時(shí)間周期中，將該第二電容中的電荷，依電荷守恒定律，重新分配于連接在該操作放大器的輸入端與該輸出端間的反饋電容及該第二電容中。
18.如權(quán)利要求15所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法，其特征在于該第二時(shí)間周期與第三時(shí)間周期是跟隨在該第一時(shí)間周期之后，且該第三時(shí)間周期是跟隨在該第二時(shí)間周期之后。
19.一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換的方法，是將具有數(shù)個(gè)位元的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成一模擬信號(hào)，其特征在于，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法包含在第一時(shí)間周期中，該位元于一暫存單元的輸入端及輸出端，分別形成的第1位元串及第2位元串中的每一位元所對(duì)應(yīng)的參考電壓，依序地對(duì)各該第一電容充電；在第二時(shí)間周期中，將第二電容組的每一第二電容依序地與第一電容組的所有第一電容連接；在第三時(shí)間周期中，將第二電容組的第二電容并聯(lián)至一操作放大器的一輸入端與一輸出端間；在第四時(shí)間周期中，使第二電容組的所有第二電容均短路。
20.如權(quán)利要求19所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法，其特征在于第三時(shí)間周期是跟隨在第一時(shí)間周期中第2位元串分別對(duì)各該第一電容充電之后，且該第四時(shí)間周期是跟隨在第三時(shí)間周期之后，而該第一時(shí)間周期中與該第四時(shí)間周期對(duì)應(yīng)的時(shí)間形成有一延緩時(shí)間，并且，該第二時(shí)間周期是跟隨在該第一時(shí)間周期之后，同時(shí)在該第一時(shí)間周期的每一延緩時(shí)間中，該第二時(shí)間周期是跟隨在第四時(shí)間周期之后。
21.一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換的方法，是將具有數(shù)個(gè)位元的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成一模擬信號(hào)，其特征在于，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法包含在第一時(shí)間周期中，該位元于數(shù)個(gè)串聯(lián)暫存器的第一級(jí)輸入端及各該暫存單元的輸出端，分別形成的第1至第N位元串中的每一位元所對(duì)應(yīng)的參考電壓，依序地對(duì)各該第一電容充電，N為大于1正整數(shù)；在第二時(shí)間周期中，將第二電容組的每一第二電容依序地與第一電容組的所有第一電容連接；在第三時(shí)間周期中，將第二電容組的第二電容并聯(lián)至一操作放大器的一輸入端與一輸出端間；在第四時(shí)間周期中，使第二電容組的所有第二電容均短路。
22.如權(quán)利要求21所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法，其特征在于第三時(shí)間周期是跟隨在第一時(shí)間周期中第N位元串分別對(duì)各該第一電容充電之后，且該第四時(shí)間周期是跟隨在第三時(shí)間周期之后，而該第一時(shí)間周期中與該第四時(shí)間周期對(duì)應(yīng)的時(shí)間形成有一延緩時(shí)間，并且，該第二時(shí)間周期是跟隨在該第一時(shí)間周期之后，同時(shí)在該第一時(shí)間周期的每一延緩時(shí)間中，該第二時(shí)間周期是跟隨在第四時(shí)間周期之后。
23.如權(quán)利要求19或21所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法，其特征在于每一數(shù)字信號(hào)的每一位元是為高準(zhǔn)位與低準(zhǔn)位的二種邏輯準(zhǔn)位的其中一種準(zhǔn)位，當(dāng)該位元為高準(zhǔn)位時(shí)，所對(duì)應(yīng)的參考電壓值是大于該位元為低準(zhǔn)位時(shí)所對(duì)應(yīng)的參考電壓值。
24.如權(quán)利要求19或21所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法，其特征在于第二時(shí)間周期中，第二電容組的每一第二電容依序地與第一電容組的所有第一電容連接時(shí)，使得所有的第一電容中的總電荷，依該第一電容與所連接的第二電容的電容值關(guān)系，依序地重新分布于該第一電容與第二電容中，在第三時(shí)間周期中，將該第二電容組的所有第二電容中的總電荷，依電荷守恒定律，重新分配于連接在該操作放大器的輸入端與該輸出端間的一反饋電容及該第二電容中，再于第四時(shí)間周期中，使所有第二電容均短路，以清除該第二電容中的電荷。
25.一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換的方法，是將具有數(shù)個(gè)位元的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成一模擬信號(hào)，其特征在于，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法包含在第一時(shí)間周期中，將每一位元所對(duì)應(yīng)的參考電壓分別對(duì)各別的第一電容充電，且所有第二電容均短路；在第二時(shí)間周期中，將各該第一電容連接至各該第二電容；在第三時(shí)間周期中，將該第二電容分別連接于一操作放大器的正輸入端與負(fù)輸出端間及負(fù)輸入端與正輸出端間。
26.如權(quán)利要求25所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法，其特征在于每一數(shù)字信號(hào)的每一位元是為高準(zhǔn)位與低準(zhǔn)位的二種邏輯準(zhǔn)位的其中一種準(zhǔn)位，當(dāng)該位元為高準(zhǔn)位時(shí)，所對(duì)應(yīng)的參考電壓值是大于該位元為低準(zhǔn)位時(shí)所對(duì)應(yīng)的參考電壓值。
27.如權(quán)利要求25所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法，其特征在于在第一時(shí)間周期中，各該第一電容充有與該各位元的參考電壓對(duì)應(yīng)的電荷數(shù)量，以于第二時(shí)間周期中，各該第一電容連接至各該第二電容時(shí)，各該第一電容中的總電荷依該第一電容及第二電容的電容值關(guān)系，重新分布于各該第一電容與第二電容中，在第三時(shí)間周期中，將各該第二電容中的電荷，依電荷守恒定律，重新分配于連接在一操作放大器的正輸入端與負(fù)輸出端間的反饋電容及該第二電容中，同時(shí)重新分配該操作放大器的負(fù)輸入端與正輸出端間的反饋電容及另一第二電容中。
28.如權(quán)利要求25所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法，其特征在于該第二時(shí)間周期與第三時(shí)間周期是跟隨在該第一時(shí)間周期之后，且該第三時(shí)間周期是跟隨在該第二時(shí)間周期之后。
29.一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換的方法，是將具有數(shù)個(gè)位元的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成一模擬信號(hào)，其特征在于，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法包含在第一時(shí)間周期中，該位元于一暫存器的輸入端及輸出端，分別形成的第1位元串及第2位元串中的每一位元所對(duì)應(yīng)的參考電壓，依序地對(duì)各該第一電容充電；在第二時(shí)間周期中，將第二電容組的每一第二電容依序地與第一電容組的所有第一電容連接；在第三時(shí)間周期中，將第二電容組的第二電容并聯(lián)至一操作放大器的正輸入端與負(fù)輸出端間及負(fù)輸入端與正輸出端間；在第四時(shí)間周期中，使第二電容組的所有第二電容均短路。
30.如權(quán)利要求29所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法，其特征在于第三時(shí)間周期是跟隨在第一時(shí)間周期中第2位元串分別對(duì)各該第一電容充電之后，且該第四時(shí)間周期是跟隨在第三時(shí)間周期之后，而該第一時(shí)間周期中與該第四時(shí)間周期對(duì)應(yīng)的時(shí)間形成有一延緩時(shí)間，并且，該第二時(shí)間周期是跟隨在該第一時(shí)間周期之后，同時(shí)在該第一時(shí)間周期的每一延緩時(shí)間中，該第二時(shí)間周期是跟隨在第四時(shí)間周期之后。
31.一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換的方法，是將具有數(shù)個(gè)位元的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成一模擬信號(hào)，其特征在于，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法包含在第一時(shí)間周期中，該位元于數(shù)個(gè)串聯(lián)暫存器的第一級(jí)輸入端及各該暫存單元的輸出端，分別形成的第1至第N位元串中每一位元所對(duì)應(yīng)的參考電壓，依序地對(duì)各該第一電容充電，N為大于1正整數(shù)；在第二時(shí)間周期中，將第二電容組的每一第二電容依序地與第一電容組的所有第一電容連接；在第三時(shí)間周期中，將第二電容組的第二電容并聯(lián)至一操作放大器的正輸入端與負(fù)輸出端間及負(fù)輸入端與正輸出端間；在第四時(shí)間周期中，使第二電容組的所有第二電容均短路。
32.如權(quán)利要求31所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法，其特征在于第三時(shí)間周期是跟隨在第一時(shí)間周期中第N位元串分別對(duì)各該第一電容充電之后，且該第四時(shí)間周期是跟隨在第三時(shí)間周期之后，而該第一時(shí)間周期中與該第四時(shí)間周期對(duì)應(yīng)的時(shí)間形成有一延緩時(shí)間，并且，該第二時(shí)間周期是跟隨在該第一時(shí)間周期之后，同時(shí)在該第一時(shí)間周期的每一延緩時(shí)間中，該第二時(shí)間周期是跟隨在第四時(shí)間周期之后。
33.如權(quán)利要求29或31所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法，其特征在于每一數(shù)字信號(hào)的每一位元是為高準(zhǔn)位與低準(zhǔn)位的二種邏輯準(zhǔn)位的其中一種準(zhǔn)位，當(dāng)該位元為高準(zhǔn)位時(shí)，所對(duì)應(yīng)的參考電壓值是大于該位元為低準(zhǔn)位時(shí)所對(duì)應(yīng)的參考電壓值。
34.如權(quán)利要求29或31所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法，其特征在于第二時(shí)間周期中，第二電容組的每一第二電容依序地與第一電容組的所有第一電容連接時(shí)，使得所有的第一電容中的總電荷，依該第一電容與所連接的第二電容的電容值關(guān)系，依序地重新分布于該第一電容與第二電容中，在第三時(shí)間周期中，將該第二電容組的所有第二電容中的總電荷，依電荷守恒定律，重新分配于連接在該操作放大器的正輸入端與負(fù)輸出端間的反饋電容及該第二電容中，同時(shí)重新分配該操作放大器的負(fù)輸入端與正輸出端間的反饋電容及該第二電容中，再于第四時(shí)間周期中，使所有第二電容短路，以清除該第二電容中的電荷。
35.一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換的方法，是將具有數(shù)個(gè)位元的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成一模擬信號(hào)，其特征在于，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法包含在第一時(shí)間周期中，將每一位元所對(duì)應(yīng)的參考電壓分別于距有一時(shí)間差的先、后時(shí)間對(duì)第一電容組的各別第一電容進(jìn)行先、后充電，同時(shí)所有第二電容短路；在第二時(shí)間周期中，將第二電容組的每一第二電容依序地與第一電容組的所有第一電容連接；在第三時(shí)間周期中，將第二電容組的第二電容連接至一操作放大器的正輸入端與負(fù)輸出端間及負(fù)輸入端與正輸出端間。
36.如權(quán)利要求29或31所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法，其特征在于每一數(shù)字信號(hào)的每一位元是為高準(zhǔn)位與低準(zhǔn)位的二種邏輯準(zhǔn)位的其中一種準(zhǔn)位，當(dāng)該位元為高準(zhǔn)位時(shí)，所對(duì)應(yīng)的參考電壓值是大于該位元為低準(zhǔn)位時(shí)所對(duì)應(yīng)的參考電壓值。
37.如權(quán)利要求35所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法，其特征在于在第一時(shí)間周期中，該位元于距有一時(shí)間差Δt的先后時(shí)間形成第1至第2批次，先后順序地分別對(duì)各該第一電容充電，其中Δt為一正整數(shù)，以于第二時(shí)間周期中，第二電容組的每一第二電容依序地與第一電容組的所有第一電容連接時(shí)，使得所有的第一電容中的總電荷，依該第一電容與所連接的第二電容的電容值關(guān)系，依序地重新分布于該第一電容與第二電容中，在第三時(shí)間周期中，將該第二電容組的所有第二電容中的總電荷，依電荷守恒定律，重新分配于連接在該操作放大器的正輸入端與負(fù)輸出端間的反饋電容及該第二電容中，同時(shí)重新分配該操作放大器的負(fù)輸入端與正輸出端間的反饋電容及該第二電容中。
38.如權(quán)利要求35所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法，其特征在于該第二時(shí)間周期與第三時(shí)間周期是跟隨在該第一時(shí)間周期之后，且該第三時(shí)間周期是跟隨在該第二時(shí)間周期之后。
39.一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換的方法，是將具有數(shù)個(gè)位元的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成一模擬信號(hào)，其特征在于，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法包含在第一時(shí)間周期中，該位元于一暫存單元的輸入端及輸出端形成的第1位元串及第2位元串，均分別在距有一時(shí)間差的先后時(shí)間，形成的第1批次的第1位元串、第1批次的第2位元串、第1批次的第2位元串，及第2批次的第2位元串中的每一位元所對(duì)應(yīng)的參考電壓，依序地對(duì)第一電容組的各別第一電容充電；在第二時(shí)間周期中，將第二電容組的每一第二電容依序地與第一電容組的所有第一電容連接；在第三時(shí)間周期中，將第二電容組的第二電容并聯(lián)至一操作放大器的正輸入端與負(fù)輸出端間及負(fù)輸入端與正輸出端間；在第四時(shí)間周期中，使第二電容組的所有第二電容均短路。
40.如權(quán)利要求39所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法，其特征在于第三時(shí)間周期是跟隨在第一時(shí)間周期中第2批次的第2位元串分別對(duì)各該第一電容充電之后，且該第四時(shí)間周期是跟隨在第三時(shí)間周期之后，而該第一時(shí)間周期中與該第三時(shí)間周期、第四時(shí)間周期對(duì)應(yīng)的時(shí)間形成有一延緩時(shí)間，該第二時(shí)間周期是跟隨在該第一時(shí)間周期之后。
41.一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換的方法，是將具有數(shù)個(gè)位元的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成一模擬信號(hào)，其特征在于，該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法包含在第一時(shí)間周期中，將數(shù)個(gè)串聯(lián)的暫存單元的第一級(jí)輸入端及各該輸出端形成的第1至第N位元串，均分別在距有一時(shí)間差的先后時(shí)間，形成的第1批次的第1位元串、第2批次的第1位元串、…..、第1批次的第N位元串及第2批次的第N位元串中的每一位元所對(duì)應(yīng)的參考電壓，依序地對(duì)第一電容組的各別第一電容充電；在第二時(shí)間周期中，將第二電容組的每一第二電容依序地與第一電容組的所有第一電容連接；在第三時(shí)間周期中，將第二電容組的第二電容并聯(lián)至一操作放大器的正輸入端與負(fù)輸出端間及負(fù)輸入端與正輸出端間；在第四時(shí)間周期中，使第二電容組的所有第二電容均短路。
42.如權(quán)利要求41所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法，其特征在于第三時(shí)間周期是跟隨在第一時(shí)間周期中第2批次的第N位元串分別對(duì)各該第一電容充電之后，且該第四時(shí)間周期是跟隨在第三時(shí)間周期之后，而該第一時(shí)間周期中與該第三時(shí)間周期、第四時(shí)間周期對(duì)應(yīng)的時(shí)間形成有一延緩時(shí)間，該第二時(shí)間周期是跟隨在該第一時(shí)間周期之后。
43.如權(quán)利要求39或41所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法，其特征在于每一數(shù)字信號(hào)的每一位元是為高準(zhǔn)位與低準(zhǔn)位的二種邏輯準(zhǔn)位的其中一種準(zhǔn)位，當(dāng)該位元為高準(zhǔn)位時(shí)，所對(duì)應(yīng)的參考電壓值是大于該位元為低準(zhǔn)位時(shí)所對(duì)應(yīng)的參考電壓值。
44.如權(quán)利要求39或41所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換方法，其特征在于于第二時(shí)間周期中，第二電容組的每一第二電容依序地與第一電容組的所有第一電容連接時(shí)，使得所有的第一電容中的總電荷，依該第一電容與所連接的第二電容的電容值關(guān)系，依序地重新分布于該第一電容與第二電容中，在第三時(shí)間周期中，將該第二電容組的所有第二電容中的總電荷，依電荷守恒定律，重新分配于連接在該操作放大器的正輸入端與負(fù)輸出端間的反饋電容及該第二電容中，同時(shí)重新分配該操作放大器的負(fù)輸入端與正輸出端間的反饋電容及該第二電容中，再于第四時(shí)間周期中，使所有第二電容均短路，以清除該第二電容中的電荷。
全文摘要
一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置及方法，以將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成類比信號(hào)，包含有一操作放大器、一第一電容組、一第二電容組、一第一開關(guān)組，及第二開關(guān)組，利用在第一時(shí)間周期中，使數(shù)字信號(hào)中的多數(shù)個(gè)位元所對(duì)應(yīng)的參考電壓分別傳至該第一電容組，于第二時(shí)間周期中，第一開關(guān)組關(guān)閉使第二電容組連接至該第一電容組，再于第三周期中，第二開關(guān)組關(guān)閉使第二電容組連接于該操作放大器的輸入端與該輸出端間。
文檔編號(hào)H03M1/66GK1455515SQ0211893
公開日2003年11月12日 申請(qǐng)日期2002年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月30日
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