佟晓娜, 陈祥发, 权海洋

(北京时代民芯科技有限公司 西安分部， 陕西 西安 710119)

数/模转换器(digital-to-analog converter，DAC)作为片上系统(system on chip，SoC)中连接数字信号与模拟信号的“桥梁”，已经广泛应用于图像处理、无线通信、卫星、测控系统、音频以及多媒体显示等诸多领域[1-3]。但是，考虑到每种DAC结构所展现出来的特性不尽相同，例如,Sigma-Delta DAC的转换精度可以达到很高，但其转换速率却较低。二进制电流舵DAC的转换速率很高，且结构简单、面积较小，但转换精度却较低,所以,对于片上系统中的DAC设计而言，结合特定的应用需求选择合适的电路结构类型至关重要。

本文拟结合DAC在高速、高精度两个重要领域的应用，分析当前两个主要方向上的DAC主流结构，总结比较各种结构的优缺点，并阐述后续发展趋势。

1 基本DAC结构

DAC最基本的3种结构分别是电压按比例缩放型(voltage scaling)DAC、电流按比例缩放型(current scaling)DAC、电荷按比例缩放型(charge scaling)DAC等。上述3种基本结构的DAC比较简单，其基本工作原理是分别将电压、电流或者电荷按一定比例进行缩放，再进行求和相加。下面就简单介绍上述三种基本结构的原理。

1.1 电压按比例缩放DAC

电压按比例缩放DAC的结构[4]如图1所示。其工作过程为电阻网络对基准电压Vref分压，使得电阻网络的节点得到分基准电压，然后数字输入信号通过控制每个开关的通与断，得到与输入数字信号相对应的模拟分量。

图1 电压按比例缩放DAC结构图

1.2 电流按比例缩放DAC

电流按比例缩放DAC的结构如图2所示，该结构是由二进制加权电阻网络并联组成的，也称为权电阻网络DAC。……