1.一種數位類比轉換裝置，包含：一校正電路，接收複數個誤差信號，並將該等誤差信號分別轉換成複數個具有一數位值的調整信號，每一數位值對應該等誤差信號中的一者，每一誤差信號的大小正比於所對應的一類比輸出的大小與一參考信號的大小的差；一記錄器，電連接該校正電路，記錄每一調整信號，並將每一調整信號輸出；一轉碼模組，接收一具有N個位元的數位信號，並將該數位信號重新編碼以分別產生一具有K個位元的高位元及低位元輸出信號，其中，該高位元及低位元輸出信號相關於溫度計碼，且N、K為正整數，N≧2，K≧1；及一轉換電路，電連接該校正電路，接收該高位元、低位元輸出信號及該等調整信號，並據以進行數位至類比轉換以產生一總類比輸出。

2.如請求項1所述的數位類比轉換裝置，其中，該校正電路包括：一比較器，接收每一誤差信號，且將每一誤差信號的大小與所對應的一預設值進行比較，以決定是否調整其所對應產生的一比較信號的邏輯準位，且每一預設值相關於所對應的一高位元電流；及一計數器，電連接該比較器以接收該等比較信號，並根據該等比較信號中具有一高邏輯準位的每一比較信號，產生所對應之具有該數位值的該調整信號，該數位值相關於具有該高邏輯準位的該等比較信號。

3.如請求項2所述的數位類比轉換裝置，其中，該轉換電路包括：一高位元電流產生器，接收該高位元輸出信號，並據以產生一高位元總電流；一低位元電流產生器，並聯連接該高位元電流產生器，且接收該低位元輸出信號，並據以產生一低位元總電流；及一校正電流產生器，並聯連接該低位元電流產生器，且接收該等調整信號，並據以產生一校正總電流；其中，該高位元、低位元及校正總電流相加的和作為該總類比輸出。

4.如請求項3所述的數位類比轉換裝置，其中，該高位元電流產生器包括複數個高位元電流源，每一類比輸出正相關於所對應的高位元電流源的電流大小。

5.如請求項1所述的數位類比轉換裝置，其中，該轉碼模組包括：一分割編碼電路，接收該具有N個位元的數位信號，並將該數位信號分割及編碼，以產生一具有K個位元的高位元及低位元溫度計碼；及一隨機旋轉器，電連接該分割編碼電路，接收該高位元與低位元溫度計碼，及一隨機值，並根據該隨機值將該高位元及低位元溫度計碼中的位元分別連續旋轉移動，以分別產生該具有K個位元的高位元及低位元輸出信號。

6.如請求項5所述的數位類比轉換裝置，其中，該分割編碼電路包括：一信號分割器，接收該數位信號，並將該數位信號分割成一具有複數個位元的高位元及低位元信號；及一溫度計式編碼器，電連接該信號分割器以接收該高位元及低位元信號，並將該高位元及低位元信號分別轉換成該高位元及低位元溫度計碼。

7.一種數位類比轉換方法，由一數位類比轉換裝置所執行，且該數位類比轉換方法包含以下步驟：(A)利用該數位類比轉換裝置將複數個誤差信號分別轉換成複數個具有一數位值的調整信號，每一數位值對應該等誤差信號中的一者，每一誤差信號的大小正比於所對應的一類比輸出的大小與一參考信號的大小的差；(B)利用該數位類比轉換裝置記錄每一調整信號，並將每一調整信號輸出；(C)利用該數位類比轉換裝置接收一具有N個位元的數位信號，並將該數位信號重新編碼以分別產生一具有K個位元的高位元及低位元輸出信號，其中，該高位元及低位元輸出信號相關於溫度計碼，且N、K為正整數，N≧2，K≧1；及(D)利用該數位類比轉換裝置根據該高位元、低位元輸出信號及該等調整信號，進行數位至類比轉換以產生一總類比輸出。

8.如請求項7所述的數位類比轉換方法，其中，該步驟(A)包括以下子步驟：(A1)利用該數位類比轉換裝置將每一誤差信號的大小與所對應的一預設值進行比較，以決定是否調整其所對應產生的一比較信號的邏輯準位，且每一預設值相關於所對應的一高位元電流；及(A2)利用該數位類比轉換裝置根據該等比較信號中具有一高邏輯準位的每一比較信號，產生所對應之具有該數位值的該調整信號，該數位值相關於具有該高邏輯準位的該等比較信號。

9.如請求項8所述的數位類比轉換方法，其中，該步驟(C)包括以下子步驟：(C1)利用該數位類比轉換裝置將該數位信號分割及編碼，以產生一具有K個位元的高位元及低位元溫度計碼；及(C2)利用利用該數位類比轉換裝置根據一隨機值將該高位元及低位元溫度計碼中的位元分別連續旋轉移動，以分別產生該具有K個位元的高位元及低位元輸出信號。

10.如請求項9所述的數位類比轉換方法，其中，該子步驟(C1)包括以下子步驟：(C11)利用該數位類比轉換裝置將該數位信號分割成一具有複數個位元的高位元及低位元信號；及(C12)利用該數位類比轉換裝置將該高位元及低位元信號分別轉換成該高位元及低位元溫度計碼。

【技術領域】

本發明是有關於一種裝置及方法，特別是指一種數位類比轉換裝置及方法。

【先前技術】

隨著數位時代的蓬勃發展與電子產品的興起，數位類比轉換裝置就顯得格外重要，其功用是將所接收的複數個數位信號轉換成一類比信號。

然而，習知數位類比轉換裝置無法克服數位類比轉換裝置中各元件群組間的不匹配問題，導致該類比信號相較於理想類比信號具有較大的非線性誤差。

【發明內容】

因此，本發明之第一目的，即在提供一種可降低非線性誤差的數位類比轉換裝置。

於是本發明數位類比轉換裝置，包含一校正電路、一記錄器、一轉碼模組，及一轉換電路。

該校正電路接收複數個誤差信號，並將該等誤差信號分別轉換成複數個具有一數位值的調整信號，每一數位值對應該等誤差信號中的一者，每一誤差信號的大小正比於所對應的一類比輸出的大小與一參考信號的大小的差。

該記錄器電連接該校正電路，記錄每一調整信號，並將每一調整信號輸出。

該轉碼模組接收一具有N個位元的數位信號，並將該數位信號重新編碼以分別產生一具有K個位元的高位元及低位元輸出信號，其中，該高位元及低位元輸出信號相關於溫度計碼，且N、K為正整數，N≧2，K≧1。

該轉換電路電連接該校正電路，接收該高位元、低位元輸出信號及該等調整信號，並據以進行數位至類比轉換以產生一總類比輸出。

本發明之第二目的，即在提供一種可降低非線性誤差的數位類比轉換方法。

該數位類比轉換方法由一數位類比轉換裝置所執行，且該數位類比轉換方法包含以下步驟：(A)利用該數位類比轉換裝置將複數個誤差信號分別轉換成複數個具有一數位值的調整信號，每一數位值對應該等誤差信號中的一者，每一誤差信號的大小正比於所對應的一類比輸出的大小與一參考信號的大小的差；(B)利用該數位類比轉換裝置記錄每一調整信號，並將每一調整信號輸出；(C)利用該數位類比轉換裝置接收一具有N個位元的數位信號，並將該數位信號重新編碼以分別產生一具有K個位元的高位元及低位元輸出信號，其中，該高位元及低位元輸出信號相關於溫度計碼，且N、K為正整數，N≧2，K≧1；及(D)利用該數位類比轉換裝置根據該高位元、低位元輸出信號及該等調整信號，進行數位至類比轉換以產生一總類比輸出。

【圖式簡單說明】

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一電路圖，說明本發明數位類比轉換裝置之一較佳實施例；圖2是一示意圖，說明該較佳實施例的一數位信號被分割編碼成一高位元及低位元輸出信號；圖3是一流程圖，說明該較佳實施例的該數位類比轉換裝置執行一種數位類比轉換方法；及圖4是一電路圖，說明該較佳實施例的複數個開關切換變化。

【實施方式】

參閱圖1與圖2，本發明數位類比轉換裝置之較佳實施例包含一轉碼模組10及一轉換模組4。

該轉碼模組10包括一分割編碼電路1、一隨機值產生器2，及一隨機旋轉器3。

該分割編碼電路1接收一具有N個位元的數位信號DS，並將該數位信號DS分割及編碼，以產生一具有K個位元的高位元及低位元溫度計碼MT、LT，且該分割編碼電路1包括一信號分割器11及一溫度計式編碼器12。

該信號分割器11接收該具有N個位元的數位信號DS，並將該數位信號DS分割成一具有M個位元的高位元信號MS，及一具有L個位元的低位元信號LS，其中L、M、N為正整數，且N≧2，M、N≧1。在此實施例中，為方便說明，舉N=4，M=L=2為例，但不限於此，該數位信號DS的四個位元分別為位元D1~D4，該高位元信號MS的二個位元分別為位元D3、D4，該低位元信號LS的二個位元分別為位元D1、D2。在其他實施例中，M=L可由M≠L(圖未示)來取代。

該溫度計式編碼器12電連接該信號分割器11以接收該高位元及低位元信號MS、LS，並將該高位元及低位元信號MS、LS分別轉換成一具有K個位元的高位元及低位元溫度計碼MT、LT，其中K為正整數，且K≧1。在此實施例中，K=2M-1=3，該高位元及低位元溫度計碼MT、LT的三個位元分別為位元T4~T6及位元T1~T3。

需注意的是，在此實施例中，由於該高位元及低位元信號MS、LS中的位元數相同(即，M=L)，故該高位元及低位元溫度計碼MT、LT皆具有K個位元，但不限於此。在其他實施例中，當M≠L時，該高位元溫度計碼具有2M-1個位元，該低位元溫度計碼具有2L-1個位元。

該隨機值產生器2用以產生一隨機值。

該隨機旋轉器3電連接該隨機值產生器2及該分割編碼電路1之該溫度計式編碼器12，以接收該隨機值及該高位元與低位元溫度計碼MT、LT，並根據該隨機值將該高位元及低位元溫度計碼MT、LT中的位元分別連續旋轉移動以實現動態匹配技術，以分別產生一具有K個位元的高位元及低位元輸出信號MO、LO，該高位元及低位元輸出信號MO、LO相關於溫度計碼。在此實施例中，該高位元及低位元輸出信號MO、LO的三個位元分別為位元d4~d6及位元d1~d3。

該轉換模組4接收該高位元及低位元輸出信號MO、LO及該等調整信號，並據以轉換成一相關於該數位信號DS的類比輸出電壓Vout，且該轉換模組4包括一校正電路41、一轉換電路42、一誤差信號產生器43、一記錄器44、二個開關S1、S2、一電阻45，及一控制電路46。

該校正電路41接收複數個分別為一正值及負值電流二者其中之一的誤差信號In、Ip，並將該等誤差信號In、Ip分別轉換成複數個具有一數位值的調整信號，每一數位值對應該等誤差信號中的一者，且該校正電路41包括一比較器411及一計數器412。

該比較器411接收每一誤差信號In、Ip，且將每一誤差信號In、Ip的大小與所對應的一預設值進行比較，以決定是否調整其所對應產生的一比較信號的邏輯準位，且每一預設值相關於所對應的一高位元電流。

該計數器412電連接該比較器411以接收該等比較信號，並根據該等比較信號中具有一高邏輯準位的每一比較信號，產生所對應之具有該數位值的該調整信號，該數位值相關於具有該高邏輯準位的該等比較信號。

該轉換電路42電連接該校正電路41，接收該高位元、低位元輸出信號MO、LO及該等調整信號，並據以進行數位至類比轉換以產生一總類比輸出或複數個類比輸出Io，該總類比輸出相關於每一類比輸出Io，該總類比輸出及每一類比輸出Io為一電流輸出，且該轉換電路42包括一高位元電流產生器47、一低位元電流產生器48、一校正電流產生器49、一電流源421，及一開關422。

該高位元電流產生器47接收該高位元輸出信號MO，並據以產生一高位元總電流IM，且包括複數個高位元電流源471~473及複數個高位元開關474~476，該等高位元電流源及開關471~476的數量正比於該高位元溫度計碼MT中的位元數。該等高位元電流源471~473與各自所對應的該等高位元開關474~476串聯連接，並產生各自所對應的該等高位元電流I1~I3，且每一高位元電流I1~I3的大小皆小於理想高位元電流的大小，該等高位元開關471~476受該高位元輸出信號MO中各自所對應的該等位元控制而於導通與不導通間切換。

該低位元電流產生器48並聯連接該高位元電流產生器48，且接收該低位元輸出信號LO，並據以產生一低位元總電流IL，且包括複數個低位元電流源481~483及複數個低位元開關484~486，該等低位元電流源及開關481~486的數量正比於該低位元溫度計碼LT中的位元數。該等低位元電流源481~483與各自所對應的該等低位元開關484~486串聯連接，並產生各自所對應的該等低位元電流I4~I6，且每一低位元電流I4~I6的大小皆小於理想低位元電流的大小，該等低位元開關484~486受該低位元輸出信號LO中各自所對應的該等位元控制而於導通與不導通間切換。

該校正電流產生器49並聯連接該低位元電流產生器48，且接收該等調整信號，並據以產生一校正總電流Ic，且包括複數個校正電流源491~494及複數個校正開關495~498，該等校正電流源491~494與各自所對應的該等校正開關495~498串聯連接，並產生各自所對應的該等校正電流I7，每一校正開關495~498受控制於導通與不導通間切換。在此實施例中，舉該校正電流產生器49包括四個校正電流源及校正開關491~498為例，但不限於此。此外，該校正、高位元及低位元總電流Ic、IM、IL相加的和作為該總類比輸出。

需注意的是，在其他實施例中，也可以電阻或電容取代該等電流源471~473、481~483、491~494。

串聯連接的該電流源421與該開關422並聯連接該低位元電流產生器48，該電流源421用以產生一偏壓電流Id，該開關422受控制於導通與不導通間切換。

該誤差信號產生器43電連接該校正電路41與該轉換電路42，接收該等類比輸出Io，並根據該等類比輸出Io與一參考信號Ir產生各自所對應的該等誤差信號In、Ip，且該誤差信號產生器43包括一開關431及一電流源432。

串聯連接的該開關431及該電流源432電連接該轉換電路42與地之間，接收該等類比輸出Io，且其一共同接點電連接該校正電路41並輸出該等誤差信號In、Ip，每一誤差信號In、Ip的大小正比於所對應的該類比輸出Io的大小與該參考信號Ir的大小的差。該開關431受控制於導通與不導通間切換，該電流源432用以產生該參考信號Ir。在此實施例中，該參考信號Ir為一電流信號，該參考信號Ir的大小等於兩倍的理想高位元電流的大小(即，若該高位元電流I1~I3為理想的高位元電流，則Ir=2×I1=2×I2=2×I3)，但不限於此。

串聯連接的該開關S1與該記錄器44電連接於該校正電路41之該計數器412與該校正電流產生器49之間，該開關S1受控制於導通與不導通間切換，該記錄器44於該開關S1不導通時，記錄每一調整信號，並於該開關S2導通時，將每一調整信號輸出至該校正電流產生器49。

串聯連接的該開關S2與該電阻45電連接於該轉換電路42與地之間，以接收該總類比輸出，且該電阻45的跨壓作為該類比輸出電壓Vout。

該控制電路46用以發出復數個控制信號，以控制該等開關S1、S2、422、431該等高位元開關474~476、該等低位元開關484~486的切換。

該數位類比轉換裝置執行一種數位類比轉換方法，如圖3所示，其包含以下步驟：

步驟51：利用該校正電路41將該等誤差信號In、Ip分別轉換成該等具有該數位值的調整信號。

步驟52：利用該記錄器44記錄每一調整信號，並將每一調整信號輸出。

步驟53：利用該分割編碼電路1接收該數位信號DS，並將該數位信號DS分割及編碼，以產生該高位元及低位元溫度計碼MT、LT。

步驟54：利用該隨機旋轉器3接收該高位元與低位元溫度計碼MT、LT，及該隨機值，並根據該隨機值將該高位元及低位元溫度計碼MT、LT中的位元分別連續旋轉移動，以分別產生該具有K個位元的高位元及低位元輸出信號MO、LO。

步驟55：利用該轉換電路42接收該高位元、低位元輸出信號MO、LO及該等調整信號，並據以進行數位至類比轉換以產生該總類比輸出。

需注意的是，步驟51、53、55分別具有複數個子步驟(圖未示)，該等子步驟分別相關於前述該比較器411、該計數器412、該信號分割器11、該溫度計式編碼器12、該高位元電流產生器47、該低位元電流產生器48，及該校正電流產生器49的運作，故不重述。

以下舉例說明該數位類比轉換裝置如何執行該數位類比轉換方法。

參閱圖3、4，該數位類比轉換裝置先執行該等步驟51、52(即，一電流校正方法)，以克服該數位類比轉換裝置之該轉換電路42中各元件群組間的不匹配問題。在該電流校正方法中，該等開關S1、S2受該控制電路46控制恆不導通，該等開關422、431及該等低位元開關484~486受該控制電路46控制恆導通，該等高位元開關474~476受該控制電路46控制且該等校正開關495~498受該計數器412控制而於導通與不導通間切換，該等高位元開關及校正開關474~476、495~498於初始狀態皆不導通。該轉換電路42中的該校正電流產生器49對該高位元電流產生器47中的每一高位元電流源471~473執行該電流校正方法。在此實施例中，為方便說明，舉該校正電流產生器49對該高位元電流源471執行該電流校正方法為例，且理想高位元電流的大小為4mA，該參考信號Ir的大小等於兩倍的理想高位元電流的大小(即，Ir=2×4=8mA)，該低位元總電流IL與該偏壓電流Id大小的和等於4mA(即，I4+I5+I6+Id=4)，每一校正電流I7的大小為0.1mA，該高位元電流I1=3.7mA，但不限於此。

此時，該控制電路46使該高位元開關474導通，該類比輸出Io=I1+IL+Id=7.7mA，該誤差信號In=Io-Ir=7.7-8=-0.3，該誤差信號In的大小小於所對應的該預設值(如，-0.1)，故該比較器將其所產生的該比較信號的邏輯準位調整為一高邏輯準位，以調整該調整信號的該數位值，導致該校正開關495導通，同時該校正總電流Ic=I7=0.1，該類比輸出Io=I1+IL+Id+Ic=7.8mA，更新後的該誤差信號In=Io-Ir=7.8-8=-0.2，由於更新後的該誤差信號In仍小於該預設值，故重複上述操作，以致該等校正開關495、496皆導通，使更新後的該誤差信號In等於該預設值，並利用該記錄器44記錄該調整信號。簡單來說，由於初始該誤差信號In=-0.3，為使更新後的該誤差信號In=-0.1，該比較器411使該比較信號的邏輯準位調整為該高邏輯準位的次數為2，導致該計數器412根據該比較信號將該調整信號的該數位值加二，以致該校正電流產生器49中的該等校正開關495、496被導通，同時該調整信號被記錄於該記錄器44中。

需注意的是，在此實施例中，該預設值是預設為-0.1，但不限於此，該預設值相關於所對應的每一高位元電流I1~I3，且相鄰兩個高位元電流各自所對應的該預設值為一大一小。

參閱圖1~3，接著，該數位類比轉換裝置執行該數位類比轉換方法的該等步驟53~55，且該等開關422、431受該控制電路46控制恆不導通，該開關S1、S2受該控制電路46控制恆導通，該等高位元開關474~476及該等低位元開關484~486分別受該高位元及低位元輸出信號MO、LO中各自所對應的該等位元控制而於導通與不導通間切換，該等校正開關495~498受該記錄器44控制而於導通與不導通間切換。

此時，該信號分割器11將該具有四(N=4)個位元的數位信號DS分割成該具有二(M=2)個位元的高位元信號MS，及該具有二(L=2)個位元的低位元信號LS，該溫度計式編碼器12再將該高位元及低位元信號MS、LS分別轉換成該具有三(K=2M-1=3)個位元的高位元及低位元溫度計碼MT、LT，接著，該隨機旋轉器3根據其所接收的該隨機值將該高位元及低位元溫度計碼MT、LT中的位元分別連續旋轉移動，以分別產生該高位元及低位元輸出信號MO、LO。舉例來說，在此實施例中，該隨機旋轉器3將該高位元及低位元溫度計碼MT、LT中的位元分別連續向右旋轉移動2階(見圖2，參數R2即表示向右旋轉移動2階)，但不限於此，導致該高位元輸出信號MO中的該等位元d4、d5、d6分別對應該高位元溫度計碼MT的該等位元T6、T4、T5，該低位元輸出信號LO中的該等位元d1、d2、d3分別對應該低位元溫度計碼LT中的該等位元T3、T1、T2。

最後，該高位元、低位元與校正電流產生器47、48、49分別接收該高位元、低位元輸出信號MO、LO與該等調整信號，且該等高位元開關474~476及該等低位元開關484~486受控於各自所對應的該高位元及低位元輸出信號MO、LO中的該等位元而導通或不導通，且該校正電流產生器49根據該等調整信號決定導通幾個該等校正開關495~498，以產生該總類比輸出。

舉例來說，每一高位元開關474~476根據各自所對應的該高位元輸出信號MO中的該等位元d4~d6導通或不導通，每一低位元開關484~486根據各自所對應的該低位元輸出信號LO中的該等位元d1~d3導通或不導通，若該高位元輸出信號MO中的該等位元d4~d6分別為1、0、0，且該低位元輸出信號LO中的該等位元d1~d3分別為1、1、0時，則該等高位元開關475、476不導通，該高位元開關474導通，該等低位元開關484、485導通，該低位元開關486不導通，該等校正開關495~498根據該等調整信號中的一者，於該高位元開關474導通時導通二個校正開關495、496，此時IM=I1，IL=I4+I5，Ic=2×(I7)，該總類比輸出=IM+IL+Ic=I1+I4+I5+2×(I7)。

需注意的是，在其他實施例中，也可以復數個校正電流產生器49取代該記錄器44，並於各自所對應的該等高位元開關474~476導通時，產生各自所對應的該等校正總電流Ic。

綜上所述，上述實施例具有以下優點：

1.較小的非線性誤差。於每一高位元開關474~476導通時，該數位類比轉換裝置藉由該校正電流產生器49產生各自所對應的該校正總電流Ic，以克服習知數位類比轉換裝置中各元件群組間的不匹配問題，導致該類比輸出電壓Vout相較於理想類比輸出電壓具有較小的非線性誤差。

2.成本較低。該數位類比轉換裝置於每一高位元開關474~476導通時，藉由該校正電流產生器49產生各自所對應的該校正總電流Ic，並將該高位元及低位元溫度計碼MT、LT中的位元分別連續旋轉移動以實現動態匹配技術，導致實現該數位類比轉換裝置所需的面積較小，以致該數位類比轉換裝置的成本較低。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

10‧‧‧轉碼模組

1‧‧‧分割編碼電路

11‧‧‧信號分割器

12‧‧‧溫度計式編碼器

2‧‧‧隨機值產生器

3‧‧‧隨機旋轉器

4‧‧‧轉換模組

41‧‧‧校正電路

411‧‧‧比較器

412‧‧‧計數器

42‧‧‧轉換電路

421‧‧‧電流源

422‧‧‧開關

43‧‧‧誤差信號產生器

431‧‧‧開關

432‧‧‧電流源

44‧‧‧記錄器

S1、S2‧‧‧開關

45‧‧‧電阻

46‧‧‧控制電路

47‧‧‧高位元電流產生器

471~473‧‧‧高位元電流源

474~476‧‧‧高位元開關

48‧‧‧低位元電流產生器

481~483‧‧‧低位元電流源

484~486‧‧‧低位元開關

49‧‧‧校正電流產生器

491~494‧‧‧校正電流源

495~498‧‧‧校正開關

51~55‧‧‧數位類比轉換步驟

DS‧‧‧數位信號

MS‧‧‧高位元信號

LS‧‧‧低位元信號

MT‧‧‧高位元溫度計碼

LT‧‧‧低位元溫度計碼

MO‧‧‧高位元輸出信號

LO‧‧‧低位元輸出信號

D1~D4‧‧‧位元

T1~T6‧‧‧位元

d1~d6‧‧‧位元

In、Ip‧‧‧誤差信號

Io‧‧‧類比輸出

I1~I7‧‧‧電流

IM‧‧‧高位元總電流

IL‧‧‧低位元總電流

Vout‧‧‧類比輸出電壓

Ic‧‧‧校正總電流

Id‧‧‧偏壓電流