[发明专利]利用冬寒夏暑的“永动机”技术方案

说明书

本发明涉及一种用以将数字输入信号转换成模拟输出信号的数-模转换器，该数-模转换器包括：

-一输入端子，用以接收数字输入信号;

-一输出端子，用以提供模拟输出信号;

-一电流源电路，具有N个电流源，适宜于在N个输出端上按明确规定的比值产生N个电流;

-一组合电路，用以将从在电流源电路的各输出端上得到的电流，组合成一个作为数字输入信号的函数的模拟信号，所述组合电路具有N个耦合到电流源电路的N个输出端的输入端、另一个耦合到输入端子用以接收数字输入信号的输入端和一耦合到输出端子的输出端。

从已出版的公开提供公众查阅的荷兰专利申请8，003，948（PHN.9788）中可以了解到这种类型的数-模转换器的情况。

这类数-模转换器中采用了可以美国专利3，982，172、（PH    N·7513）和美国专利4，125，803（PHN.8376）中了解到的动态排列原理（本说明书结合了这二个专利以供参考）。根据该原理，通过按循环排列将大致上相等的电流耦合到各输出端上，从而在电流源电路中产生具有精确的互相强度比值的电流。公知的电流源电路包含了用于此用途的一排列电路。由于循环排列的原因，各原来所产生的电流相对于一平均值的偏差经常同样地出现在各输出电流的每个周期中。因此各输出电流具有一相对于原来所产生的电流的平均值因而也相对于其它输出电流的各直流分量有非常精确的强度比值的直流分量。原来所产生的各电流之间的相互偏差作为交流分量出现在这些输出电流中，该交流分量可以是具干扰性的或不具干扰性的，这视乎对于最高信号频率的排列频率和视乎原来所产生的各电流的相互强度比值而定。

在那些交流分量可能具干扰性的情况下，可以在电流源电路各输出端上增设一个平均电路将交流分量滤掉。这使借助于组合电路和借助于由此产生的直流电流毫无问题地进行数-模转换成为可能。上述强度比值每次为2。然后将待转接的电流借助于数字信号的有关二进制位直接转接，以便产生对应于数字信号的模拟信号。

为获取具有明确规定比值的电流，电流源电路采用了若干移位寄存器，移位寄存器的数目随着要在电流源电路中产生的电流的数目的增加而增加。这导致的该公知的数-模转换器中的功耗很大。

本发明的一个目的是提供一种更简单和所需元件更少的数-模转换器，以便可以降低功耗但同时能补偿电流中的不均衡性。

因此本发明的数-模转换器的特征在于，电流源电路适宜于产生N个电流强度大致相等的电流;要在某一时间间隔内将提供给输入端子的数字信号D进行转换时，将此时间间隔再细分为至少两个子时间间隔;且组合电路适宜于每次在一子时间间隔期间以这样的方式组合d个电流源的电流，使得每次N个电流源中的不同组合的d个电流源的电流在处于该时间间隔内的各子时间间隔内被组合，其中d为数字信号D的十进制表示。

本发明是基于这样一个认识提出的，即数-模转换器也可以以与荷兰专利申请8，003，948所述的不相同的方法来实施。事实上，从电流强度大致相等（但由于非线性性和由于电流源安置在衬底上的不同位置而具有非均衡性）的原电流可以直接组成为加到输入端子上的数字信号D的模拟表示的模拟信号。因此在这种情况下，公知的电流源电路中现存的排列电路变得多余了。通过每次在位于所述时间间隔内的子时间间隔中控制电流源的不同的组合，并通过可能的话将一平均电路配置在组合电路输出端与输出端子之间，可以获得电流强度的不均匀性得到补偿了的模拟输出信号。

本数-模转换器的特征还在于，当将标号X（X是整数，且1≤X≤N）加到电流源时，组合电路适宜于在位于所述时间间隔内的J个子时间间隔的第j个子时间间隔内将具有标号｛（j-1）·N+J｝/J至｛（j-1）·N+d·J｝/J（包括｛（j-1）·N+J｝/J和｛（j-1）·N+d·J｝/J，（当j为奇数时）的电流源的电流组合，如果j为偶数时，则适宜于将具有标号（j·N-d·J+J）/J·至j·N/J（包括（j·N-d·J+J）/J和j·N/J）的电流源的电流组合，其中j在1至J的范围内，并且如果按上述一个式子计算出来的标号X的数值大于N或小于1时，则不取该标号而取标号X′其中X′与X及N具有下列关系：

X′＝XmodN

特别是在电流源系在一衬底上排列成行的数-模转换器中，组合电路可以适宜于在第一子时间间隔内将具有标号1至d（包括1和d）的电流源的电流组合，而在第二子时间间隔内将具有标号N+1-d至N（包括    N+1-d和N）的电流源的电流组合。