[发明专利]电流型数模转换器及相关的电压提升器

说明书

技术领域

本发明涉及电流型数模转换器(current steering DAC)及其偏压电路，尤其涉及使用于宽摆幅电流型数模转换器及其电压提升器(voltage booster)。

背景技术

数模转换器(digital-to-analog converter，以下简称DAC)是现今模拟集成电路中的一个重要领域。尤其在通信系统的集成电路中，DAC设计的好坏会大大影响到通信系统的整体表现。而电流型数模转换器(current steeringDAC)最适合应用于高速、高解析规格的数模转换，因此，电流型DAC常被设计于通信系统的集成电路中。

请参照图1A，其示出差动(differential)电流型DAC的电路图。电流型DAC包括电流源Iin、二PMOS晶体管P1、P2、以及二电阻R1、R2。其中，电流源Iin连接于第一电压源(Vdd)与节点a之间；晶体管P1、P2的源极(source)连接至节点a；晶体管P1、P2的栅极(gate)分别连接至控制信号端C1与C2；晶体管P1的漏极(drain)以及晶体管P2的漏极为差动电压输出端(V+、V-)，而电阻R1连接于晶体管P1的漏极与第二电压源Vss之间、电阻R2连接于晶体管P2漏极与第二电压源Vss之间。其中，图1A的电流型DAC为差动架构，可用来消除共模噪声(common mode noise)，电阻R1、R2具有相同的电阻值，第二电压源Vss通常为接地电压(ground)。

此外，控制信号端C1与C2可接收互补(complement)的数字信号，并根据数字信号来导通(turn on)或截止(turn off)晶体管P1、P2。举例来说，当控制信号C1导通晶体管P1，电流即可以流经电阻R1使得差动电压输出端(V+、V-)产生模拟电压；反之，当控制信号C2导通晶体管P2，电流即可以流经电阻R2使得差动电压输出端(V+、V-)产生模拟电压。

请参照图1B，其示出控制信号C1与C2的示意图。由于控制信号端C1与C2为互补的数字信号，因此，当控制信号C1为高电平Vdd时，控制信号C2为低电平Vss；反之，当控制信号C1为低电平Vss时，控制信号C2为高电平Vdd。由于图1A的电流型DAC由P型晶体管组成，因此，高电平Vdd为截止电压(turn off voltage)，低电平Vss为导通电压(turn on voltage)。

然而，上述的电流型DAC的截止电压与导通电压等于第一电压源(Vdd)与第二电压源(Vss)。由于控制信号C1、C2的高电平(Vdd)与低电平(Vss)之间的电压差很大，因而造成电流型DAC的操作速度无法提升以及噪声太多等缺点。

请参照图1C，其示出单端(single ended)电流型DAC的电路图。电流型DAC包括电流源Iin、二PMOS晶体管P1、P2、以及电阻R1。其中，电流源Iin连接于第一电压源Vdd与节点a之间；晶体管P1、P2的源极连接至节点a；晶体管P1、P2的栅极分别连接至控制信号端C1与参考电压Vref；晶体管P1的漏极连接至第二电压源Vss，晶体管P2的漏极为电压输出端Vout，电阻R1连接于晶体管P2漏极与第二电压源Vss之间。其中，图1C的电流型DAC为单端架构，而第二电压源Vss通常为接地电压。此外，控制信号端C1可接收数字信号，并根据数字信号来导通或截止晶体管P1并在电压输出端Vout产生模拟电压。

请参照图1D，其示出控制信号C1的示意图。由于控制信号端C1为数字信号，因此，高电平Vdd为截止电压，低电平Vss为导通电压。

然而，上述的电流型DAC的截止电压与导通电压等于第一电压源Vdd与第二电压源Vss。由于控制信号C1的高电平Vdd与低电平Vss之间的电压差很大，因而造成电流型DAC的操作速度无法提升以及噪声太多等缺点。