專利名稱：數模轉換單元和電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及電子電路設計，特別是涉及一種數模轉換單元和電路。
技術背景隨著數字時代的到來，視頻技術正日益走向數字化，越來越多的顯示裝 置可用于接收數字視頻信號，在顯示裝置的系統芯片電路中包含有數模轉換電路(DAC, Digital to Analog Converter),用于將接收的數字—見頻信號轉換 成可供顯示的模擬視頻信號。為了保證數模轉換電路的高速度，通常會給數模轉換電路提供恒定的電 流，如專利號為US6741195的美國專利公開的一種數模轉換電路，請參考圖6， 該數模轉換電路100包括多個數模轉換單元102、 104、 106、 108，晶體管110 以二極管方式連接，為各個數模轉換單元提供參考電流源Iref。以數模轉換單 元102為例，經過鏡像晶體管120的電流與參考電流源Iref成一定的比例，當輸 入IN為O時，經過鏡像晶體管120的電流經輸出晶體管124形成電流Ioutl、電 流Ioutl為O;當輸入IN為1時，經過鏡像晶體管120的電流經輸出晶體管122形 成電流Ioutl。數模轉換單元102、 104、 106、 108的輸出電流Ioutl氣Iout2*、 Iout3*、 1out4"且合形成電流Iout、數模轉換單元102、 104、 106、 108的輸出 電流Ioutl、 Iout2、 1out3、 1out4組合形成才莫擬電流輸出Iout。上述電路中，無論數模轉換單元是否需要輸出電流(即輸入IN為0或1 時)，參考電流源Iref始終流入數模轉換單元以保證數模轉換單元工作在高速 狀態，這樣數模轉換單元始終處于耗電的狀態。然而，隨著深次微米技術的 發展，對系統芯片電路的功耗限制也提出了更高的要求，因此上述電路就難 以滿足系統芯片低功耗的要求
發明內容
本發明解決的問題是，提供一種低功耗的數模轉換單元和電路。 為解決上述問題，本發明提供一種數模轉換單元，包括鏡像晶體管、第 一輸出晶體管、第二輸出晶體管、開關控制元件和電壓維持元件。其中，開 關控制元件的輸出端與所述鏡像晶體管的柵極連接，控制所述鏡像晶體管的開啟或關閉；電壓維持元件，用于在數模轉換單元關閉時，維持鏡像晶體管、 第一輸出晶體管、第二輸出晶體管的直流電壓值。在本發明的實施例中，所述開關控制元件包括第一控制晶體管和第二控 制晶體管，第一控制晶體管的漏極和第二控制晶體管的漏極連接形成所述開 關控制元件的輸出端，其中，第一控制晶體管的柵極與第一控制信號連接，源極與模擬電壓源輸入連接；第二控制晶體管的柵極與第二控制信號連接，源極與參考電壓源連接， 漏極與第 一控制晶體管的漏極連接；鏡像晶體管的柵極與第 一控制晶體管的漏極和第二控制晶體管的漏極連 接，源極與模擬電壓源輸入連接；第一輸出晶體管的柵極與第一數字信號連接，源極與鏡像晶體管的漏極 連接；第二輸出晶體管的柵極與第二數字信號連接，源極與鏡像晶體管的漏極 和第 一 輸出晶體管的源極連接。所述第一數字信號和第二數字信號為互補的用于選擇輸出的信號，在第 一數字信號開啟第一輸出晶體管前，第二控制信號關閉第二控制晶體管的時 間先于第一控制信號開啟第一控制晶體管的時間；在第二數字信號開啟第二 輸出晶體管前，第 一 控制信號關閉第 一 控制晶體管的時間先于第二控制信號 開啟第二控制晶體管的時間。
在本發明的一個實施例中，所述電壓維持元件為運算放大器，所述運算 放大器的一個輸入與第二輸出晶體管的漏極連接，另一個輸入與運算放大器 的輸出和第 一輸出晶體管的漏極連接。在本發明另一個實施例中，所述電壓維持元件為偏置晶體管，所述偏置 晶體管的柵極與參考電壓源連接，源極與模擬電壓源輸入連接、漏極與鏡像 晶體管的漏極連接，所述第一輸出晶體管的漏極與模擬負電壓源輸入連接。在本發明又一個實施例中，所述電壓維持元件為第三輸出晶體管，所述 第三輸出晶體管的源極與第 一輸出晶體管的漏極連接，柵極和漏極與模擬負 電壓源輸入連接。可選的，所述數模轉換單元的鏡像晶體管和第一、第二輸出晶體管間還 串接有補償晶體管，所述補償晶體管的柵極與偏置電壓源連接，源極與鏡像 晶體管的漏極連接，漏極與第一、第二輸出晶體管的源極連接。本發明還提供一種數模轉換電路，包括 電壓電流轉換單元，用于提供參考電壓源和參考電流源； 至少一個數模轉換單元，所述數模轉換單元包括鏡像晶體管、第一輸出 晶體管、第二輸出晶體管、開關控制元件和電壓維持元件，其中，所述開關 控制元件的輸入端與所述參考電壓源連接、輸出端與所述鏡像晶體管的柵極 連接，控制開啟或關閉所述參考電壓源、參考電流源與鏡像晶體管的通路， 所述電壓維持元件用于在所述參考電壓源、參考電流源與鏡像晶體管的通路 關閉時，維持鏡像晶體管、第一輸出晶體管、第二輸出晶體管的直流電壓值。 在本發明的實施例中，所述電壓電流轉換單元包括帶隙基準源、第一運 算放大器、第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管和電阻，其中，帶隙基準 源提供基準電壓源，第一運算放大器的一端輸入與基準電壓源連接，另一端 輸入與電阻連接，第一運算放大器輸出參考電壓源、其連接第一晶體管的柵 極，第一晶體管的源極與模擬電壓源輸入連接，第一晶體管的漏極與第二晶
體管的源極連接，第三晶體管的柵極接地，第三晶體管的源極和第二晶體管 的漏極連接，第三晶體管的漏極連接電阻和第 一運算放大器的另 一端輸入。可選的，所述數模轉換單元的鏡像晶體管和第一、第二輸出晶體管間還 串接有補償晶體管，所述補償晶體管的柵極與偏置電壓源連接，源極與鏡像 晶體管的漏極連接，漏極與第一、第二輸出晶體管的源極連接。可選的，所述的數模轉換電路還包括偏置電壓單元，用于提供偏置電壓 源給所述數模轉換單元的補償晶體管。所述偏置電壓單元包括第四晶體管、 第五晶體管、第六晶體管、第七晶體管、第八晶體管、第九晶體管，其中， 第四晶體管的柵極與參考電壓源連接，第四晶體管的源極與模擬電壓源輸入連接，第五晶體管的柵極和漏極連接并與第四晶體管的漏極連接，第七晶體 管的柵極和漏極連接并與第五晶體管的源極連接，第七晶體管的源極接地， 第六晶體管的柵極與第五晶體管的柵極連接，第八晶體管的漏極與第六晶體 管的源極連接，第八晶體管的柵極與第七晶體管的柵極連接，第八晶體管的 源極接地，第九晶體管的源極與模擬電壓源輸入連接，第九晶體管的柵極和 漏極連接并與第六晶體管的漏極和第二晶體管的柵極連接，第九晶體管的柵 極電壓為偏置電壓源。與現有技術相比，上述技術方案通過開關控制元件開啟或關閉鏡像晶體 管，從而開啟或關閉數模轉換單元，由此達到省電和低功耗的目的。并且上 述技術方案在數模轉換單元中增加了電壓維持元件，在數模轉換單元處于省 電模式時，電壓維持元件使各晶體管維持在工作時的直流電壓值附近，因而 在數模轉換單元進入工作模式時，各晶體管能夠迅速回復到所需的直流電壓值，由此實現高速數模轉換的目的。
圖l是本發明第一實施例數模轉換單元的電路結構圖； 圖2是本發明第二實施例數模轉換單元的電路結構圖3是本發明第三實施例數模轉換單元的電路結構圖； 圖4是圖1所示的第一控制信號、第二控制信號、第一數字信號、第二 數字信號與待轉換的數字信號的時序關系圖；圖5A和5B是本發明實施例數模轉換電路的電路結構圖； 圖6是現有技術中一種數模轉換電路的電路結構圖。
具體實施方式
本發明是在數;漠轉換電路的省電模式時，通過開關控制元件關閉數模轉 換單元，并通過電壓維持元件維持電壓，以此達到低功耗且高速度數模轉換 的目的。下面結合附圖和實施例對本發明數模轉換單元和電路的具體實施方式
做 詳細的i兌明。 第一實施例如圖1所示，本實施例的數;漠轉換單元包括第一控制晶體管M30、第 二控制晶體管M31、鏡像晶體管M20、補償晶體管M21、第一輸出晶體管 M22、第二輸出晶體管M23、以及電壓維持元件A2;輸入信號包括第一控 制信號PSbl、第二控制信號PS1、第一數字信號Sbl、第二數字信號Sl,分 別是由待轉換的數字信號經延時和反相電路得到；電源信號包括模擬電壓 源輸入AVDD、參考電壓源Vpl、參考電流源Ipl、偏置電壓源Vp2,其中， 模擬電壓源輸入AVDD、參考電壓源Vpl、偏置電壓源Vp2的電壓值應保證 與其連接的晶體管導通時都工作在飽和區；輸出信號為Ioutl。第一控制晶體管M30為PMOS晶體管，包括與第一控制信號PSbl連 接的柵極、與模擬電壓源輸入AVDD連接的源極、以及漏極。第二控制晶體管M31為PMOS晶體管，包括與第二控制信號PS1連接 的柵極、與參考電壓源Vpl連接的源極、以及與第一控制晶體管M30的漏極 連接的漏極。 鏡像晶體管M20為PMOS晶體管，包括與第一控制晶體管M30的漏 極和第二控制晶體管M31的漏極連接的柵極、與模擬電壓源輸入AVDD連接 的源纟及、以及漏才及。補償晶體管M21為PMOS晶體管，包括與偏置電壓源Vp2連接的柵極、 與鏡像晶體管M20的漏極連接的源極、以及漏極。第一輸出晶體管M22為PMOS晶體管，包括與第一數字信號Sbl連接 的柵極、與補償晶體管M21的漏極連接的源極、以及漏極。第二輸出晶體管M23為PMOS晶體管，包括與第二數字信號Sl連接 的柵極、與補償晶體管M21的漏極和第一輸出晶體管M22的源極連接的源極、 以及漏才及。第二輸出晶體管M23的漏極的輸出電流Ioutl即為才莫擬信號輸出。電壓維持元件A2為運算放大器，運算放大器A2的一個輸入與第二輸出 晶體管M23的漏極連接，另一個輸入與運算放大器A2的輸出和第一輸出晶 體管M22的漏極連接，即將第一輸出晶體管M22的漏極的輸出電壓Vb設置 為與第二輸出晶體管M23的漏才及的輸出電壓Vout相等的電壓值。上述第一控制信號PSbl、第二控制信號PS1、第一數字信號Sbl、第二 數字信號Sl是由待轉換的數字信號經延時和反相電路轉換得到的。待轉換的 數字信號與第一控制信號PSbl、第二控制信號PS1、第一數字信號Sbl、第 二數字信號Sl的時序關系如圖4所示當待轉換的數字信號由低變高時，第 一控制信號PSbl由低變高；經過一段延遲時間后，第二控制信號PS1由高變 低；再經過一段延遲時間后，第一數字信號Sbl由低變高，第二數字信號S1 由高變低，此時數模轉換單元的模擬信號由Ioutl輸出。當待轉換的數字信號 由高變低時，第一數字信號Sbl由高變低，第二數字信號S1由低變高；經過 一段延遲時間后，第二控制信號PS1由低變高；再經過一段延遲時間后，第 一控制信號PSbl由高變低。因此，第一數字信號Sbl、第二數字信號Sl是 一組互補的用于選擇輸出的信號，第一控制信號PSbl、第二控制信號PS1是 一組與第一數字信號Sbl、第二數字信號Sl相關的省電控制信號。
下面結合圖1和圖4說明本實施例數模轉換單元1的具體工作過程。 待轉換的數字信號由低變高時(即由0變1 ，數模轉換單元進入工作模式)，第一控制信號PSbl由低變高，由此關閉第一控制晶體管M30;經過一段延遲 時間后，第二控制信號PS1由高變低，由此開啟第二控制晶體管M31和鏡像 晶體管M20,由于第一控制信號PSbl先于第二控制信號PSl變化，即在第二 控制信號PS1開啟第二控制晶體管M31之前，第一控制信號PSbl已經徹底 關閉第一控制晶體管M30,因此模擬電壓源輸入AVDD就不會通過第一控制 晶體管M30影響鏡像晶體管M20的柵極電壓即參考電壓源Vpl,從而也不會 導致輸出波動；再經過一段延遲時間后，第一數字信號Sbl由低變高，第二 數字信號S1由高變低，由此關閉第一輸出晶體管M22,開啟第二輸出晶體管 M23,第二輸出晶體管M23的漏極的輸出電流Ioutl即為模擬信號輸出。
待轉換的數字信號由高變低時(即由1變O,數模轉換單元進入省電模式)， 第一數字信號Sbl由高變低，第二數字信號S1由低變高，由此開啟第一輸出 晶體管M22,關閉第二輸出晶體管M23,第二輸出晶體管M23的漏極的輸出 電流Ioutl為O;經過一段延遲時間后，第二控制信號PS1由低變高，由此關 閉第二控制晶體管M31,參考電壓源Vpl不需要對數模轉換單元供電，參考 電流源Ipl不會流入數模轉換單元，從而達到省電的目的；再經過一段延遲時 間后，第一控制信號PSbl由高變低，由此開啟第一控制晶體管M30，關閉鏡 像晶體管M20,由于第二控制信號PSl先于第一控制信號PSbl變化，即在第 二控制信號PS1徹底關閉第二控制晶體管M31后，第一控制信號PSbl才開 啟第 一控制晶體管M30，因此，模擬電壓源輸入AVDD就不會通過第 一控制 晶體管M30、第二控制晶體管M31影響參考電壓源Vpl,從而也不會影響其 它數模轉換單元(通常多個數模轉換單元會同時應用于數模轉換電路中)。并 且由于第一輸出晶體管M22的漏極的輸出電壓Vb設置為與第二輸出晶體管M23的漏極的輸出電壓Vout相等的電壓值，因此可以使鏡像晶體管M20、補 償晶體管M21、第一輸出晶體管M22、第二輸出晶體管M23維持在其所需的 直流電壓值附近，當數模轉換單元進入工作模式時，鏡像晶體管M20、補償 晶體管M21、第一輸出晶體管M22、第二輸出晶體管M23能夠迅速達到所需 的直流電壓值，從而實現數模轉換的高速不受影響。另外，需要說明的是，上述補償晶體管M21可以省略，即鏡像晶體管 M20的漏極直接與第一輸出晶體管M22的源極和第二輸出晶體管M23的源 極連接。當鏡像晶體管M20的器件結構縮小，溝道長度隨之縮短而可能引起 短溝道效應，短溝道效應會降低器件的輸出阻抗，因此，加入補償晶體管M21 的作用在于提高輸出阻抗，以此降低短溝道效應對鏡像晶體管M20的影響。 第二實施例請參考圖2,本實施例的數模轉換單元l，與第一實施例的數模轉換單元1 的區別在于鏡像晶體管M20分為并聯的鏡像晶體管M20A和偏置晶體管 M20B,將偏置晶體管M20B取代運算放大器A2作為電壓維持元件，鏡像晶 體管M20A與第一實施例的鏡像晶體管M20的連接方式相同。偏置晶體管 M20B的尺寸遠小于鏡像晶體管M20A的尺寸且與鏡像晶體管M20A的尺寸 成一定的比例，因此偏置晶體管M20B用于提供一個微小偏置。偏置晶體管M20B為PMOS晶體管，包括與參考電壓源Vp 1連接的柵 極、與模擬電壓源輸入AVDD連接的源極、以及與鏡像晶體管M20A的漏極 連接的漏極。第一輸出晶體管M22的漏極與模擬負電壓源輸入AVSS連接。 在待轉換的數字信號為低時(省電模式)，偏置晶體管M20B提供的微小偏置 可使鏡像晶體管M20A、補償晶體管M21、第一輸出晶體管M22、第二輸出 晶體管M23仍能維持在其所需的直流電壓值附近；因此，當待轉換的數字信 號為高時(工作模式)，鏡像晶體管M20A和偏置晶體管M20B、補償晶體管 M21、第一輸出晶體管M22、第二輸出晶體管M23能夠迅速達到所需的直流 電壓值，從而實現數模轉換的高速不受影響。 第三實施例請參考圖3,本實施例的數模轉換單元l"與第一實施例的數模轉換單元1的區別在于將第三輸出晶體管M24取代運算放大器A2作為電壓維持元件。 第三輸出晶體管M24為PMOS晶體管，包括連接在一起并與模擬負電 壓源輸入AVSS連接的柵極和漏極、與第 一輸出晶體管M22的漏極連接的源 極，即第三輸出晶體管M24以二極管方式連接，將第一輸出晶體管M22的漏 極的輸出電壓Vb設置為第三輸出晶體管的漏源極電壓與模擬負電壓源輸入 AVSS的電壓之和，從而在待轉換的數字信號為低時(省電模式)能夠維持鏡 像晶體管M20、補償晶體管M21、第一輸出晶體管M22、第二輸出晶體管 M23的直流電壓值，因此，當待轉換的數字信號為高時(轉換模式)，鏡像晶 體管M20、補償晶體管M21、第一輸出晶體管M22、第二輸出晶體管M23 能夠迅速達到所需的直流電壓值，從而實現數模轉換的高速不受影響。圖5A為本發明實施例的數模轉換電路的電路結構圖，包括電壓電流轉 換單元51、偏置電壓單元52、如圖5B所示的多個數模轉換單元，為簡化附 圖，圖5A中僅示例性的給出了數模轉換單元1與電壓電流轉換單元51、偏置電壓單元52的連接，其它的數模轉換單元2........ n均予以省略。另夕卜，圖5A中的數模轉換單元1為第一實施例所述的數模轉換單元1，其也可以以 第二實施例所述的數模轉換單元l，或第三實施例所述的數模轉換單元l"替 換。多個數模轉換單元的連接方式如圖5B所示，數模轉換單元的個數n與譯碼 方式有關，例如，對于權二進制譯碼方式，數模轉換單元的個數n與待轉換的 數字信號的位數相同。各個轉換單元的電路結構相同，多個數模轉換單元l、2........ n的模擬電壓源輸入AVDD,參考電壓源Vpl,偏置電壓源Vp2,參考電流源Ipl相同；第一控制信號PSbl、 PSb2........ PSbn,第二控制信號
PS1、 PS2.......、 PSn,第一數字信號Sbl、 Sb2........ Sbn,第二數字信號Sl、 S2........ Sn分別與待轉換的數字信號對應，其時序關系如圖4所示；輸出信號Ioutl、 1out2........ Ioutn分別為參考電流源Ipl的2n。電壓電流轉換單元51,用于提供數模轉換單元的參考電壓源Vpl和參考 電流源Ipl,包括帶隙基準源510、運算放大器A1、第一晶體管Mll、第二 晶體管M12、第三晶體管M13、電阻Rext,第一晶體管Mll、第二晶體管 M12、第三晶體管M13均為PMOS晶體管。帶隙基準源510用于提供基準電 壓源Vp,運算放大器Al的一端輸入與基準電壓源Vp連接，另一端輸入與 電阻Rext連接，因此，流經電阻Rext的電流Iref為Vp與Rext的比值，運算 放大器輸出參考電壓源Vpl,其連接第一晶體管Mll的柵極，第一晶體管 Mll的源極與才莫擬電壓源輸入AVDD連接，第一晶體管Mll的漏極與第二晶 體管M12的源極連接，第三晶體管M13的柵極接地，第三晶體管M13的源 極和第二晶體管M12的漏極連接，第三晶體管M13的漏極連接電阻Rext和 運算放大器的另一端輸入。由于帶隙基準源510可以提供非常穩定的基準電 壓源Vp,流經電阻Rext的電流Iref也非常穩定，因此可使流經第一晶體管 Mll的電流Ipl非常穩定，也就是說，電壓電流轉換單元51可向數模轉換單 元1提供非常穩定的參考電流源Ipl。偏置電壓單元52，用于提供數模轉換單元的偏置電壓源Vp2,包括第 四晶體管M14、第五晶體管M15、第六晶體管M16、第七晶體管M17、第八 晶體管M18、第九晶體管M19。第四晶體管M14和第九晶體管M19為PMOS 晶體管，第五晶體管M15、第六晶體管M16、第七晶體管M17、第八晶體管 M18為NMOS晶體管。第四晶體管M14的柵極與參考電壓源Vpl連接，第 四晶體管M14的源極與模擬電壓源輸入AVDD連接，第五晶體管M15的柵 極和漏沖及連接并與第四晶體管M14的漏極連接，第七晶體管M17的柵極和漏 極連接并與第五晶體管M15的源極連接，第七晶體管M17的源極接地，第六
晶體管M16的柵極與第五晶體管M15的柵極連接，第八晶體管M18的漏極 與第六晶體管M16的源極連接，第八晶體管M18的柵極與第七晶體管M17 的柵極連接，第八晶體管M18的源極接地，第九晶體管M19的源極與模擬電 壓源輸入AVDD連接，第九晶體管M19的柵極和漏極連接并與第六晶體管 M16的漏極和第二晶體管M12的柵極連接，第九晶體管M19的柵極電壓為 偏置電壓源Vp2。若數模轉換單元1中沒有補償晶體管M21,則偏置電壓單 元52可以省略。電壓電流轉換單元51提供參考電壓源Vpl和參考電流源Ipl給數模轉換 單元1,偏置電壓單元52提供偏置電壓源Vp2給數模轉換單元1，數模轉換 單元1的電路結構如第一實施例所述，在此不予重復。綜上所述，上述技術方案在數模轉換單元中增加了開關控制元件，其輸 出端(如第一控制晶體管M30的漏極和第二控制晶體管M31的漏極)連接所述 鏡像晶體管的柵極，在數模轉換單元處于工作模式時(待轉換的數字信號為 1),通過開關控制元件開啟鏡像晶體管，從而開啟數模轉換單元，在數模轉 換單元處于省電模式時(待轉換的數字信號為O),通過開關控制元件關閉鏡 像晶體管，從而關閉數模轉換單元，由此達到省電和低功耗的目的。并且上 述技術方案在數模轉換單元中增加了電壓維持元件，如第一實施例中的運算 放大器A2、第二實施例中的偏置晶體管M20B、第三實施例中的第三輸出晶體 管M24,在數模轉換單元處于省電模式時，電壓維持元件使各晶體管維持在工 作時的直流電壓值附近，因而在數模轉換單元進入工作模式時，各晶體管能 夠迅速回復到所需的直流電壓值，由此實現高速數模轉換的目的。本發明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發明，任何 本領域技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，都可以做出可能的變動和 修改，因此本發明的保護范圍應當以本發明權利要求所界定的范圍為準。
權利要求
1. 一種數模轉換單元，包括鏡像晶體管、第一輸出晶體管、第二輸出晶體管，其特征在于，還包括開關控制元件，輸出端與所述鏡像晶體管的柵極連接，控制所述鏡像晶體管的開啟或關閉；電壓維持元件，用于在所述鏡像晶體管關閉時，維持所述鏡像晶體管、第一輸出晶體管、第二輸出晶體管的直流電壓值。
2. 根據權利要求1所述的數模轉換單元，其特征在于，所述開關控制元件 包括第一控制晶體管和第二控制晶體管，第一控制晶體管的漏極和第二控制 晶體管的漏極連接形成所述開關控制元件的輸出端，其中，第一控制晶體管的柵極與第一控制信號連接，源極與模擬電壓源輸入連接；第二控制晶體管的柵極與第二控制信號連接，源極與參考電壓源連接， 漏極與第 一控制晶體管的漏極連接；鏡像晶體管的柵極與第 一控制晶體管的漏極和第二控制晶體管的漏極連 接，源極與模擬電壓源輸入連接；第一輸出晶體管的柵極與第一數字信號連接，源極與鏡像晶體管的漏極 連接；第二輸出晶體管的柵極與第二數字信號連接，源極與鏡像晶體管的漏極 和第 一輸出晶體管的源極連接。
3. 根據權利要求2所述的數模轉換單元，其特征在于，所述第一數字信號 和第二數字信號為互補的用于選擇輸出的信號，在第一數字信號開啟第一輸 出晶體管前，第二控制信號關閉第二控制晶體管的時間先于第一控制信號開 啟第一控制晶體管的時間；在第二數字信號開啟第二輸出晶體管前，第一控 制信號關閉第 一控制晶體管的時間先于第二控制信號開啟第二控制晶體管的 時間。
4. 根據權利要求2所述的數模轉換單元，其特征在于，所述電壓維持元件 為運算放大器，所述運算放大器的一個輸入與第二輸出晶體管的漏極連接， 另一個輸入與運算放大器的輸出和第一輸出晶體管的漏極連接。
5. 根據權利要求2所述的數模轉換單元，其特征在于，所述電壓維持元件為偏置晶體管，所述偏置晶體管的柵極與參考電壓源連接，源極與模擬電壓 源輸入連接、漏極與鏡像晶體管的漏極連接，所述第一輸出晶體管的漏極與 模擬負電壓源輸入連接。
6. 根據權利要求2所述的數模轉換單元，其特征在于，所述電壓維持元件 為第三輸出晶體管，所述第三輸出晶體管的源極與第 一輸出晶體管的漏極連 接，柵極和漏極與才莫擬負電壓源輸入連接。
7. 根據權利要求1至6中任意一項所述的數模轉換單元，其特征在于，所 述數模轉換單元的鏡像晶體管和第 一 、第二輸出晶體管間還串接有補償晶體 管，所述補償晶體管的柵極與偏置電壓源連接，源極與鏡像晶體管的漏極連 接，漏極與第一、第二輸出晶體管的源極連接。
8. —種數模轉換電路，其特征在于，包括 電壓電流轉換單元，用于提供參考電壓源和參考電流源； 至少一個數模轉換單元，所述數模轉換單元包括鏡像晶體管、第一輸出晶體管、第二輸出晶體管、開關控制元件和電壓維持元件，其中，所述開關控制元件的輸入端與所述參考電壓源連接、輸出端與所述鏡像 晶體管的柵極連接，控制開啟或關閉所述參考電壓源、參考電流源與鏡像晶 體管的通路，所述電壓維持元件用于在所述參考電壓源、參考電流源與鏡像晶體管的 通路關閉時，維持所述鏡像晶體管、第一輸出晶體管、第二輸出晶體管的直 流電壓值。
9. 根據權利要求8所述的數模轉換電路，其特征在于，所述電壓電流轉換單元包括帶隙基準源、第一運算放大器、第一晶體管、第二晶體管、第三晶 體管和電阻，其中，帶隙基準源提供基準電壓源，第一運算放大器的一端輸 入與基準電壓源連接，另一端輸入與電阻連接，第一運算放大器輸出參考電 壓源、其連接第一晶體管的柵極，第一晶體管的源極與模擬電壓源輸入連接， 第一晶體管的漏極與第二晶體管的源極連接，第三晶體管的柵極接地，第三晶體管的源極和第二晶體管的漏極連接，第三晶體管的漏極連接電阻和第一 運算放大器的另一端輸入。
10. 根據權利要求8所述的數模轉換電路，其特征在于，所述數模轉換單元 的開關控制元件包括第 一控制晶體管和第二控制晶體管，第二控制晶體管的 源極為所述開關控制元件的輸入端，第 一控制晶體管的漏極和第二控制晶體 管的漏極連接形成所述開關控制元件的輸出端，其中，第一控制晶體管的柵極與第一控制信號連接，源極與模擬電壓源輸入連接；第二控制晶體管的柵極與第二控制信號連接，源極與參考電壓源連接，漏極與第 一控制晶體管的漏極連接；鏡像晶體管的柵極與第 一控制晶體管的漏極和第二控制晶體管的漏極連 接，源極與模擬電壓源輸入連接；第一輸出晶體管的柵極與第一數字信號連接，源極與鏡像晶體管的漏極 連接；第二輸出晶體管的柵極與第二數字信號連接，源極與鏡像晶體管的漏極 和第 一輸出晶體管的源極連接。
11. 根據權利要求10所述的數模轉換電路，其特征在于，所述第一數字信號 和第二數字信號為互補的用于選擇輸出的信號，在第一數字信號開啟第一輸 出晶體管前，第二控制信號關閉第二控制晶體管的時間先于第一控制信號開 啟第一控制晶體管的時間；在第二數字信號開啟第二輸出晶體管前，第一控制信號關閉第 一控制晶體管的時間先于第二控制信號開啟第二控制晶體管的 時間。
12. 根據權利要求IO所述的數模轉換電路，其特征在于，所述電壓維持元件為第二運算放大器，所述第二運算放大器的一個輸入與第二輸出晶體管的漏 極連接，另 一個輸入與第二運算放大器的輸出和第一輸出晶體管的漏極連接。
13. 根據權利要求IO所述的數模轉換電路，其特征在于，所述電壓維持元件 為偏置晶體管，所述偏置晶體管的柵極與參考電壓源連接，源極與模擬電壓 源輸入連接，漏極與鏡像晶體管的漏極連接，所述第一輸出晶體管的漏極與 模擬負電壓源輸入連接。
14. 根據權利要求IO所述的數模轉換電路，其特征在于，所述電壓維持元件 為第三輸出晶體管，所述第三輸出晶體管的源極與第 一輸出晶體管的漏極連 接，柵極和漏極與模擬負電壓源輸入連接。
15. 根據權利要求8至14中任意一項所述的數模轉換電路，其特征在于，所 述數模轉換單元的鏡像晶體管和第 一 、第二輸出晶體管間還串接有補償晶體 管，所述補償晶體管的柵極與偏置電壓源連接，源極與鏡像晶體管的漏極連 接，漏極與第一、第二輸出晶體管的源極連接。
16. 根據權利要求15所述的數模轉換電路，其特征在于，所述數模轉換電路 還包括偏置電壓單元，用于提供偏置電壓源給所述數模轉換單元的補償晶體 管。
17. 根據權利要求16所述的數模轉換電路，其特征在于，所述偏置電壓單元 包括第四晶體管、第五晶體管、第六晶體管、第七晶體管、第八晶體管、第九晶體管，其中，第四晶體管的柵極與參考電壓源連接，第四晶體管的源極 與模擬電壓源輸入連接，第五晶體管的柵極和漏極連接并與第四晶體管的漏 極連接，第七晶體管的柵極和漏極連接并與第五晶體管的源極連接，第七晶 體管的源極接地，第六晶體管的柵極與第五晶體管的柵極連接，第八晶體管 的漏極與第六晶體管的源極連接，第八晶體管的柵極與第七晶體管的柵極連 接，第八晶體管的源極接地，第九晶體管的源極與模擬電壓源輸入連接，第 九晶體管的柵極和漏極連接并與第六晶體管的漏極和第二晶體管的柵極連 接，第九晶體管的柵極電壓為偏置電壓源。
全文摘要
一種數模轉換單元，包括鏡像晶體管、第一輸出晶體管、第二輸出晶體管、開關控制元件和電壓維持元件，其中，開關控制元件的輸出端連接所述鏡像晶體管的柵極，控制所述鏡像晶體管的開啟或關閉，電壓維持元件，用于在所述鏡像晶體管關閉時，維持鏡像晶體管、第一輸出晶體管、第二輸出晶體管的直流電壓值。所述的數模轉換單元具有低功耗的優點，并且可以實現高速數模轉換。本發明還提供一種包括所述數模轉換單元的數模轉換電路。
文檔編號H03M1/66GK101399546SQ20071004648
公開日2009年4月1日 申請日期2007年9月26日 優先權日2007年9月26日
發明者買萬河, 楊緒華, 歐陽雄, 芊 翁 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司