本發(fā)明屬于數(shù)?；旌霞呻娐芳夹g(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電源管理芯片內(nèi)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，是一種電壓轉(zhuǎn)換速率可調(diào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)：

隨著國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，作為數(shù)字電路與模擬電路的接口，數(shù)模轉(zhuǎn)換器已被廣泛地應(yīng)用于電源管理芯片設(shè)計(jì)中,它可以將數(shù)字信號(hào)識(shí)別并輸出對(duì)應(yīng)的模擬電壓值。

在電源管理芯片中引入具有電壓轉(zhuǎn)換速率可調(diào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器可以實(shí)時(shí)控制芯片輸出電壓切換時(shí)的轉(zhuǎn)換速率，其速率值根據(jù)速率調(diào)節(jié)電路進(jìn)行控制，從而根據(jù)電路工作狀態(tài)調(diào)節(jié)芯片軟啟動(dòng)時(shí)間，保證芯片能夠正常的工作。與現(xiàn)有電壓轉(zhuǎn)換速率可調(diào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器技術(shù)相比，該芯片在調(diào)節(jié)速率上能夠達(dá)到每變化毫伏的電壓值，其轉(zhuǎn)換速率達(dá)到微秒量級(jí)，使該數(shù)模轉(zhuǎn)換器具有轉(zhuǎn)換精度更高，實(shí)用范圍更廣的特點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種電壓轉(zhuǎn)換速率可調(diào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，該數(shù)模轉(zhuǎn)換器能夠根據(jù)芯片的工作狀態(tài)，通過速率調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)輸出電壓切換時(shí)的轉(zhuǎn)換速率，從而控制芯片軟啟動(dòng)時(shí)間，保證輸出端的模擬電壓值精確穩(wěn)定地進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并且該數(shù)模轉(zhuǎn)換器內(nèi)采用電阻網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)形式，而不使用有源運(yùn)算放大器，有利于節(jié)省電路的靜態(tài)功耗。

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種電壓轉(zhuǎn)換速率可調(diào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，應(yīng)用于電源管理芯片內(nèi)。本發(fā)明的設(shè)計(jì)要點(diǎn)在于：

一種電壓轉(zhuǎn)換速率可調(diào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，包括速率調(diào)節(jié)電路，數(shù)字比較電路和電阻網(wǎng)絡(luò)，所述速率調(diào)節(jié)電路根據(jù)模擬輸出電壓轉(zhuǎn)換速率的需要，通過轉(zhuǎn)換速率選擇端，調(diào)節(jié)數(shù)模轉(zhuǎn)換器的建立時(shí)間，所述數(shù)字比較電路是將至少一位數(shù)字輸入端數(shù)據(jù)與數(shù)字比較電路內(nèi)計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，所述電阻網(wǎng)絡(luò)是將數(shù)字輸出端數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的模擬電壓值。

所述速率調(diào)節(jié)電路的時(shí)鐘信號(hào)輸出端與數(shù)字比較電路的數(shù)字輸入端相連，所述數(shù)字比較電路的數(shù)字輸出端與電阻網(wǎng)絡(luò)的輸入端相連。

所述速率調(diào)節(jié)電路由D觸發(fā)器和數(shù)據(jù)選擇器組成。

所述速率調(diào)節(jié)電路時(shí)鐘信號(hào)連接第一D觸發(fā)器dff1的時(shí)鐘信號(hào)、第一數(shù)據(jù)選擇器mux1的數(shù)據(jù)端D₁，轉(zhuǎn)換速率選擇端連接第一數(shù)據(jù)選擇器mux1、第二數(shù)據(jù)選擇器mux2和第三數(shù)據(jù)選擇器mux3的數(shù)據(jù)選擇端，第一D觸發(fā)器dff1的數(shù)據(jù)輸入端連接第一D觸發(fā)器dff1的反向數(shù)據(jù)輸出端、第一數(shù)據(jù)選擇器mux1的數(shù)據(jù)端D₀，第二D觸發(fā)器dff2的數(shù)據(jù)輸入端連接第二D觸發(fā)器dff2的反向數(shù)據(jù)輸出端，第三D觸發(fā)器dff3的數(shù)據(jù)輸入端連接第三D觸發(fā)器dff3的反向數(shù)據(jù)輸出端、第二數(shù)據(jù)選擇器mux2的數(shù)據(jù)端D₀，第四D觸發(fā)器dff4的數(shù)據(jù)輸入端連接第四D觸發(fā)器dff4的反向數(shù)據(jù)輸出端，第五D觸發(fā)器dff5的數(shù)據(jù)輸入端連接第五D觸發(fā)器dff5的反向數(shù)據(jù)輸出端，第六D觸發(fā)器dff6的數(shù)據(jù)輸入端連接第六D觸發(fā)器dff6的反向數(shù)據(jù)輸出端，第七D觸發(fā)器dff7的數(shù)據(jù)輸入端連接第七D觸發(fā)器dff7的反向數(shù)據(jù)輸出端、第三數(shù)據(jù)選擇器mux3的數(shù)據(jù)端D₀，第一數(shù)據(jù)選擇器mux1的輸出端連接第二D觸發(fā)器dff2的時(shí)鐘信號(hào)、第二數(shù)據(jù)選擇器mux2的數(shù)據(jù)端D₁，第二數(shù)據(jù)選擇器mux2的輸出端連接第四D觸發(fā)器dff4的時(shí)鐘信號(hào)、第三數(shù)據(jù)選擇器mux3的數(shù)據(jù)端D₁，時(shí)鐘信號(hào)輸出端連接第三數(shù)據(jù)選擇器mux3的反向輸出端。

所述速率調(diào)節(jié)電路根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)和轉(zhuǎn)換速率選擇端的信號(hào)值產(chǎn)生不同頻率的信號(hào)波形，根據(jù)轉(zhuǎn)換速率選擇端設(shè)置的信號(hào)值，對(duì)模擬電壓輸出值的轉(zhuǎn)換速率進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。

所述數(shù)字比較電路由至少一個(gè)異或門，與非門，反相器和D觸發(fā)器組成。

所述數(shù)字比較電路第一反相器inx1的輸入端連接第一D觸發(fā)器的正向輸出端、第n與非門的輸入端，第一反相器inx1的輸出端連接第一異或門xor1輸入端，第一D觸發(fā)器的輸入端連接第一異或門xor1的輸出端，第一D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端連接來(lái)自速率調(diào)節(jié)電路的時(shí)鐘信號(hào)輸出端，第一D觸發(fā)器的反向輸出端連接數(shù)字比較器1的輸入端，數(shù)字比較器1的另一輸入端連接最高位數(shù)字輸入端，數(shù)字比較器1的輸出端連接第二反相器inx2的輸入端，這種連接方法以此類推，得到數(shù)字輸出端。

所述數(shù)字比較電路用于不斷轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)值，判斷數(shù)字輸入端數(shù)據(jù)與數(shù)字比較電路內(nèi)計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)據(jù)是否相等，如果數(shù)字比較電路的信號(hào)全部為高電平代表轉(zhuǎn)換完成，將數(shù)字輸出端數(shù)據(jù)輸出給電阻網(wǎng)絡(luò)的輸入端，如果沒轉(zhuǎn)換完成，則繼續(xù)進(jìn)行計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)換。

所述電阻網(wǎng)絡(luò)由至少一個(gè)電阻和開關(guān)管組成，用于將六位數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)所對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)電壓值。

所述電阻網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)電壓與地端依次連接電阻R₁至R₆₄，開關(guān)S₀連接下標(biāo)為偶數(shù)的電阻第一端，開關(guān)連接下標(biāo)為奇數(shù)的電阻第一端，開關(guān)S₁和分別連接各個(gè)開關(guān)S₀、依此連接方式，S₅、連接信號(hào)輸出端V_OUT。

所述電阻網(wǎng)絡(luò)的第i個(gè)電阻接頭處的電壓值為：

其中，V_REF為基準(zhǔn)電壓值。模擬輸出端的輸出電壓值V_OUT根據(jù)所選開關(guān)的二進(jìn)制字來(lái)決定大小。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的電壓轉(zhuǎn)換速率可調(diào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器可以實(shí)時(shí)控制芯片輸出電壓切換時(shí)的轉(zhuǎn)換速率，其速率值根據(jù)速率調(diào)節(jié)電路進(jìn)行控制，從而根據(jù)電路工作狀態(tài)調(diào)節(jié)芯片軟啟動(dòng)的時(shí)間，保證芯片能夠正常工作。該芯片在調(diào)節(jié)速率上能夠達(dá)到每變化毫伏的電壓值，其轉(zhuǎn)換速率達(dá)到微秒量級(jí)，該數(shù)模轉(zhuǎn)換器具有轉(zhuǎn)換精度更高，實(shí)用范圍更廣的特點(diǎn)。且該數(shù)模轉(zhuǎn)換器內(nèi)采用電阻網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)形式，而不使用有源運(yùn)算放大器，有利于節(jié)省電路的靜態(tài)功耗，值得應(yīng)用與推廣。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明一種電壓轉(zhuǎn)換速率可調(diào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)原理框圖；

圖2為速率調(diào)節(jié)電路結(jié)構(gòu)原理圖；

圖3為邏輯比較電路結(jié)構(gòu)原理圖；

圖4為電阻網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)原理圖；

圖5為各轉(zhuǎn)換速率下的模擬輸出變化圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明所應(yīng)用的數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括速率調(diào)節(jié)電路、邏輯比較電路以及電阻網(wǎng)絡(luò)。具體實(shí)施方式如下：

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理框圖，一種電壓轉(zhuǎn)換速率可調(diào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，包括速率調(diào)節(jié)電路，數(shù)字比較電路和電阻網(wǎng)絡(luò)。

圖2為對(duì)應(yīng)于圖1的具體實(shí)施方式的速率調(diào)節(jié)電路結(jié)構(gòu)原理圖，具體如下：

時(shí)鐘信號(hào)連接第一D觸發(fā)器dff1的時(shí)鐘信號(hào)、第一數(shù)據(jù)選擇器mux1的數(shù)據(jù)端D₁，轉(zhuǎn)換速率選擇端連接第一數(shù)據(jù)選擇器mux1、第二數(shù)據(jù)選擇器mux2和第三數(shù)據(jù)選擇器mux3的數(shù)據(jù)選擇端，第一D觸發(fā)器dff1的數(shù)據(jù)輸入端連接第一D觸發(fā)器dff1的反向數(shù)據(jù)輸出端、第一數(shù)據(jù)選擇器mux1的數(shù)據(jù)端D₀，第二D觸發(fā)器dff2的數(shù)據(jù)輸入端連接第二D觸發(fā)器dff2的反向數(shù)據(jù)輸出端，第三D觸發(fā)器dff3的數(shù)據(jù)輸入端連接第三D觸發(fā)器dff3的反向數(shù)據(jù)輸出端、第二數(shù)據(jù)選擇器mux2的數(shù)據(jù)端D₀，第四D觸發(fā)器dff4的數(shù)據(jù)輸入端連接第四D觸發(fā)器dff4的反向數(shù)據(jù)輸出端，第五D觸發(fā)器dff5的數(shù)據(jù)輸入端連接第五D觸發(fā)器dff5的反向數(shù)據(jù)輸出端，第六D觸發(fā)器dff6的數(shù)據(jù)輸入端連接第六D觸發(fā)器dff6的反向數(shù)據(jù)輸出端，第七D觸發(fā)器dff7的數(shù)據(jù)輸入端連接第七D觸發(fā)器dff7的反向數(shù)據(jù)輸出端、第三數(shù)據(jù)選擇器mux3的數(shù)據(jù)端D₀，第一數(shù)據(jù)選擇器mux1的輸出端連接第二D觸發(fā)器dff2的時(shí)鐘信號(hào)、第二數(shù)據(jù)選擇器mux2的數(shù)據(jù)端D₁，第二數(shù)據(jù)選擇器mux2的輸出端連接第四D觸發(fā)器dff4的時(shí)鐘信號(hào)、第三數(shù)據(jù)選擇器mux3的數(shù)據(jù)端D₁，時(shí)鐘信號(hào)輸出端連接第三數(shù)據(jù)選擇器mux3的反向輸出端。速率調(diào)節(jié)電路根據(jù)轉(zhuǎn)換速率的需要，通過轉(zhuǎn)換速率選擇端，可以調(diào)節(jié)數(shù)模轉(zhuǎn)換器的建立時(shí)間，即根據(jù)三位轉(zhuǎn)換速率選擇端，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)鐘信號(hào)輸出端的頻率，從而保證數(shù)模轉(zhuǎn)換器可以穩(wěn)定的進(jìn)行轉(zhuǎn)換速率的切換。

圖3為對(duì)應(yīng)于圖1的具體實(shí)施方式的數(shù)字比較電路結(jié)構(gòu)原理圖，具體如下：

第一反相器inx1的輸入端連接第一D觸發(fā)器的正向輸出端、第n與非門的輸入端，第一反相器inx1的輸出端連接第一異或門xor1輸入端，第一D觸發(fā)器的輸入端連接第一異或門xor1的輸出端，第一D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端連接來(lái)自速率調(diào)節(jié)電路的時(shí)鐘信號(hào)輸出端，第一D觸發(fā)器的反向輸出端連接數(shù)字比較器1的輸入端，數(shù)字比較器1的另一輸入端連接最高位數(shù)字輸入端，數(shù)字比較器1的輸出端連接第二反相器inx2的輸入端，這種連接方法以此類推，得到數(shù)字輸出端。

數(shù)字比較電路是判斷輸入信號(hào)端的數(shù)據(jù)與轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)是否相等，若相等說(shuō)明邏輯轉(zhuǎn)換完成，產(chǎn)生二進(jìn)制電平控制電阻網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)。

圖4為對(duì)應(yīng)于圖1的具體實(shí)施方式的電阻網(wǎng)絡(luò)的電路結(jié)構(gòu)原理圖，具體如下：

基準(zhǔn)電壓與地端依次連接電阻R₁至R₆₄，開關(guān)S₀連接下標(biāo)為偶數(shù)的電阻第一端，開關(guān)連接下標(biāo)為奇數(shù)的電阻第一端，開關(guān)S₁和分別連接各個(gè)開關(guān)S₀、依此連接方式，S₅、連接信號(hào)輸出端V_OUT。所以第i個(gè)電阻接頭處的電壓值為：

$V_i=\frac{\underset{k=1}{\overset{i}{\Σ}}{R}_k}{\underset{k=1}{\overset{64}{\Σ}}{R}_k}{V}_{REF}(i=1,2,\mathrm{...},64)$

其中，V_REF為基準(zhǔn)電壓值。輸出電壓值V_OUT根據(jù)所選開關(guān)的二進(jìn)制字來(lái)決定大小。

圖5為轉(zhuǎn)換速率下的模擬輸出變化圖，左圖信號(hào)比右圖信號(hào)的斜率平緩，因此左圖信號(hào)達(dá)到穩(wěn)定的上升時(shí)間慢于右圖信號(hào)達(dá)到穩(wěn)定的上升時(shí)間?？梢钥闯鲚敵鲭妷呵袚Q時(shí)，轉(zhuǎn)換速率的快慢程度可以調(diào)節(jié)。

綜上，本實(shí)施例的方案為：速率調(diào)節(jié)電路時(shí)鐘信號(hào)連接第一D觸發(fā)器dff1的時(shí)鐘信號(hào)、第一數(shù)據(jù)選擇器mux1的數(shù)據(jù)端D₁，轉(zhuǎn)換速率選擇端連接第一數(shù)據(jù)選擇器mux1、第二數(shù)據(jù)選擇器mux2和第三數(shù)據(jù)選擇器mux3的數(shù)據(jù)選擇端，第一D觸發(fā)器dff1的數(shù)據(jù)輸入端連接第一D觸發(fā)器dff1的反向數(shù)據(jù)輸出端、第一數(shù)據(jù)選擇器mux1的數(shù)據(jù)端D₀，第二D觸發(fā)器dff2的數(shù)據(jù)輸入端連接第二D觸發(fā)器dff2的反向數(shù)據(jù)輸出端，第三D觸發(fā)器dff3的數(shù)據(jù)輸入端連接第三D觸發(fā)器dff3的反向數(shù)據(jù)輸出端、第二數(shù)據(jù)選擇器mux2的數(shù)據(jù)端D₀，第四D觸發(fā)器dff4的數(shù)據(jù)輸入端連接第四D觸發(fā)器dff4的反向數(shù)據(jù)輸出端，第五D觸發(fā)器dff5的數(shù)據(jù)輸入端連接第五D觸發(fā)器dff5的反向數(shù)據(jù)輸出端，第六D觸發(fā)器dff6的數(shù)據(jù)輸入端連接第六D觸發(fā)器dff6的反向數(shù)據(jù)輸出端，第七D觸發(fā)器dff7的數(shù)據(jù)輸入端連接第七D觸發(fā)器dff7的反向數(shù)據(jù)輸出端、第三數(shù)據(jù)選擇器mux3的數(shù)據(jù)端D₀，第一數(shù)據(jù)選擇器mux1的輸出端連接第二D觸發(fā)器dff2的時(shí)鐘信號(hào)、第二數(shù)據(jù)選擇器mux2的數(shù)據(jù)端D₁，第二數(shù)據(jù)選擇器mux2的輸出端連接第四D觸發(fā)器dff4的時(shí)鐘信號(hào)、第三數(shù)據(jù)選擇器mux3的數(shù)據(jù)端D₁，時(shí)鐘信號(hào)輸出端連接第三數(shù)據(jù)選擇器mux3的反向輸出端。

數(shù)字比較電路第一反相器inx1的輸入端連接第一D觸發(fā)器的正向輸出端、第六與非門的輸入端，第一反相器inx1的輸出端連接第一異或門xor1輸入端，第一D觸發(fā)器的輸入端連接第一異或門xor1的輸出端，第一D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端連接來(lái)自速率調(diào)節(jié)電路的時(shí)鐘信號(hào)輸出端，第一D觸發(fā)器的反向輸出端連接數(shù)字比較器1的輸入端，數(shù)字比較器1的另一輸入端連接最高位數(shù)字輸入端，數(shù)字比較器1的輸出端連接第二反相器inx2的輸入端，這種連接方法以此類推，得到數(shù)字輸出端。

電阻網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)電壓與地端依次連接電阻R₁至R₆₄，開關(guān)S₀連接下標(biāo)為偶數(shù)的電阻第一端，并且開關(guān)端連接數(shù)字比較器1的數(shù)字輸出端，開關(guān)連接下標(biāo)為奇數(shù)的電阻第一端，并且開關(guān)端連接數(shù)字比較器1經(jīng)過反相器inx2后的數(shù)字輸出端，開關(guān)S₁和分別連接各個(gè)開關(guān)S₀、依此連接方式，S₅、連接信號(hào)輸出端V_OUT。

速率調(diào)節(jié)電路根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)和轉(zhuǎn)換速率選擇端的信號(hào)值產(chǎn)生不同頻率的信號(hào)波形，根據(jù)轉(zhuǎn)換速率選擇端設(shè)置的信號(hào)值，對(duì)模擬電壓輸出值的轉(zhuǎn)換速率進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。數(shù)字比較電路用于不斷轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)值，判斷數(shù)字輸入端數(shù)據(jù)與數(shù)字比較電路內(nèi)計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)據(jù)是否相等，如果數(shù)字比較電路的信號(hào)全部為高電平代表轉(zhuǎn)換完成，將數(shù)字輸出端數(shù)據(jù)輸出給電阻網(wǎng)絡(luò)的輸入端，如果沒轉(zhuǎn)換完成，則繼續(xù)進(jìn)行計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)換。當(dāng)數(shù)字比較電路的信號(hào)全部為高電平代時(shí)，電阻網(wǎng)絡(luò)的第i個(gè)電阻接頭處的電壓值為：

$V_i=\frac{\underset{k=1}{\overset{i}{\Σ}}{R}_k}{\underset{k=1}{\overset{64}{\Σ}}{R}_k}{V}_{REF}(i=1,2,\mathrm{...},64)$

其中，V_REF為基準(zhǔn)電壓值，模擬輸出端的輸出電壓值V_OUT根據(jù)所選開關(guān)的二進(jìn)制字來(lái)決定大小。

本數(shù)模轉(zhuǎn)換器能夠根據(jù)芯片的工作狀態(tài)，調(diào)節(jié)芯片輸出電壓切換時(shí)的轉(zhuǎn)換速率，即根據(jù)轉(zhuǎn)換速率選擇端的編碼值，使轉(zhuǎn)換速率最快可以達(dá)到10mV/0.15us，最慢可以達(dá)到10mV/19.2us，從而能夠控制芯片軟啟動(dòng)的時(shí)間，保證輸出端的模擬電壓值精確穩(wěn)定的進(jìn)行轉(zhuǎn)換。且該數(shù)模轉(zhuǎn)換器內(nèi)采用電阻網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)形式，而不使用有源運(yùn)算放大器，有利于節(jié)省電路的靜態(tài)功耗，值得應(yīng)用與推廣。