[发明专利]基于电压跟随开关的多级并行式ADC及DAC

说明书

技术领域：本发明属于数字通信、数字开关和模数转换器、数模转换器范畴。 

背景技术：A/D转换器发展了30多年，经历了多次的技术革新，从并行、逐次逼近型、积分型ADC，到近年来新发展起来的∑-Δ型和流水线型ADC，它们各有其优缺点，能满足不同的应用场合的使用。 

逐次逼近型、积分型、压频变换型等，主要应用于中速或较低速、中等精度的数据采集和智能仪器中。分级型和流水线型ADC主要应用于高速情况下的瞬态信号处理、快速波形存储与记录、高速数据采集、视频信号量化及高速数字通讯技术等领域。此外，采用脉动型和折叠型等结构的高速ADC，可应用于广播卫星中的基带解调等方面。∑-Δ型ADC主应用于高精度数据采集特别是数字音响系统、多媒体、地震勘探仪器、声纳等电子测量领域。高速高位的ADC是最前端技术，本发明提出了一种新型的高速高位的ADC。 

DAC有很多种，由于电流源型DAC的误差小些，所以成为当前DAC制造主流，有：二进制电流源加权型、单位电流源型、分段电流舵型等，然而目前无论哪种DAC，其基本原理本质上是权电流法：将数字信号变成不同的权(2⁰，2¹，2²，2³，......)I_unit电流，然后再叠加并经过运算放大器转换成模拟电压信号。本发明提出了无需权电流的DAC。 

本发明先作出一些预先说明： 

●集成运算放大器(简称集成运放)的同相输入端简称同相端，反相输入端简称反相端。 

●电压跟随器(简称跟随器)是由集成运放连接而成的电路，将集成运放的反相端与输出端短接后，成为跟随器，根据电子技术知识可知，信号从同相端输入，输出端的电压会精确跟随并等于输入信号，信号电压从输入端至输出端的电压降极小(可小于10^-8V)，从工程角度说是零电压降或导通电阻等于零；同时，输入电阻极大(可达10⁹Ω)，从工程角度说是输入电阻等于无穷大。 

●电压跟随开关(简称跟随开关)的输入、输出信号电压存在着有效区间，本文中所有信号电压都处于有效区间。 

●临界开关S_λg符号的意思为第λ级第g阶临界开关； 

●为了描述简明，约定用正逻辑，高电位用“1”表示，低电位用“0”表示；约定在比较器中，被测信号大于参考电压时，输出为“1”；实际上，可以推广到不同的约定； 

●将本发明的对数压扩律的多级并行式超高速ADC及DAC分别简称为对数ADC及对数DAC，将对数ADC及对数DAC合称为对数ADDA；将对数ADC、对数DAC、对数ADDA的子级分别简称为子级ADC、子级DAC、子级ADDA，两级或两级以上子级称多 级；对数ADDA由多级子级ADDA构成；对数ADC、对数DAC、对数ADDA、子级ADC、子级DAC、子级ADDA的符号分别为AD##、DA##、A##D、AD#、DA#、A#D； 

●用λ通配α、β、γ…；其α、β、γ…实际上就是1、2、3…，为了避免编号冲突而采用的方法；α级、β级、γ级…表示第1级、第2级、第3级…，m级为末级；λ级转换位数为qλ；μ＝λ+1表示λ的次级； 

●α级为最大级，即α级对应着N位二进制数的最高的q_α位，β级、γ级…对应的位数依次减小；例如N＝4级＊3位＝12位，α级D_α2D_α1D_α0三位对应着最高的D₁₁D₁₀D₉位，β级三位D_β2D_β1D_β0对应着次高的D₈D₇D₆位，…… 

●级电位开关JDWKG包括多路开关DLKG和临界开关组U KGZ两类，这两类开关是可以等效置换的，所以如果某个地方描述了其中的一类开关，也就是描述了另一类开关。 

●对于对数ADC而言，U_λy为第λ级输入的正向波动模拟电压信号，以下简称输入电压U_λy，而交流模拟电压信号仅出现在第α级的前置电路之前，用小写的uαy表示；以级电位VλG为桥梁，输入电压U_λy转换为级电位V_λG进而转换为数字信号D_λ(q-1)…D_λ0;