专利名称：A/d转换器、d/a转换器和电压源的制作方法
技术领域：
本发明涉及将模拟输入电压转换为数字输出值的A/D转换器、将数字输入值转换为模拟输出电压的D/A转换器，以及使用D/A转换器的电压源。
背景技术：
A/D转换器将模拟输入电压与参考电压进行比较，并基于模拟输入电压和参考电压的比来将模拟输入电压转换为数字输出值。例如，当模拟输入电压是Vin，而参考电压是Vref时，10位A/D转换器的数字输出值Dout由下面的表达式(1)表示。
Dout＝(Vin/Vref)×1024...(1)D/A转换器根据参考电压将数字输入值转换为模拟输出电压。使用D/A转换器的电压源从D/A转换器输出模拟输出电压作为该电压源的输出电压。例如，在8位D/A转换器中，模拟输出电压由下面的表达式(2)来表示，其中数字输入值是Din，参考电压是Vref。
Vout＝(Din/256)×Vref...(2)从表达式(1)、(2)可很清楚地看出，A/D转换和D/A转换的精度依赖于参考电压的精度。因此，为了提高A/D转换或D/A转换的精度，使用例如带隙参考电路作为参考电压产生电路，以获得高精度的参考电压。半导体PN结的电势差在恒定偏置电流下具有对绝对温度的负线性依赖。由互不相同的电流密度所偏置的两个PN结之间的电势差与绝对温度成比例。带隙参考电路利用这些特性来产生不依赖于于温度的精确的参考电压。
而且，日本未审查专利申请公开No.2000-31823公开了即使当参考电压波动时仍能提供高精度的数字输出值的A/D转换器。首先，该A/D转换器比较两个数字输出值从而计算热敏电阻的阻值，其中第一个数字输出值是通过对依赖于电源电压和温度的热敏电阻的电压进行A/D转换而获得的，第二个数字输出值是通过根据参考电压，对只依赖于电源电压的电阻的电压进行A/D转换而获得的。然后，使用计算得到的阻值和热敏电阻的温度特性，求得此刻的温度，以使用所求得的温度来求得只具有温度依赖性的二极管电压。然后，通过使用所求得的电压和通过根据参考电压而对所求得的电压进行A/D转换而获得的数字输出值的算术运算，来估计参考电压。通过根据所估计的参考电压来矫正来自A/D转换电路的数字输出值，可获得高精度的数字输出值。
而且，日本未审查专利申请公开No.2000-201076公开了一种A/D转换器，其根据A/D转换速率来控制用于模拟输入电压和参考电压的比较电路的电流消耗和参考电压产生电路的电流消耗，从而可以希望的A/D转换速率进行高效率的A/D转换而没有任何不必要的功耗。
同时，如果A/D转换器的用户知道A/D转换时的参考电压值，他或她就可以通过使用A/D转换时的参考电压值来矫正来自A/D转换器的数字输出值，从而获知精确地代表了模拟输入电压的数字值，而不论参考电压的精度如何。但是，传统A/D转换器的参考电压的标准值是指定的，而并非参考电压的实际值。因此，A/D转换器的用户无法知道A/D转换时的参考电压值。这使得A/D转换器的制造厂商在A/D转换器的制造过程中，必须将参考电压调整在预定标准范围之内(使用标准值作为参考而确定的范围)以保证A/D转换精度。如果有A/D转换器的参考电压范围未调整到标准范围之内，它就会被认为是有缺陷的，结果导致了A/D转换器较低的产率。这种问题也发生在D/A转换器或使用D/A转换器的电压源中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种A/D转换器，从该A/D转换器可获得精确地代表了模拟输入电压的数字值，而不论参考电压的精度如何。本发明的另一目的在于提供一种D/A转换器，其可产生精确的模拟输出电压，而不论参考电压的精度如何。本发明的另一目的在于提供一种电压源，其可产生精确的输出电压，而不论参考电压的精度如何。本发明的另一目的在于提高A/D转换器、D/A转换器和电压源的产率。
根据本发明的A/D转换器的一个方面，参考电压产生电路产生参考电压。A/D转换电路将模拟输入电压与参考电压进行比较，以将模拟输入电压转换为数字输出值。测量值存储电路预先存储参考电压的测量值并输出所存储的测量值。例如，在A/D转换器的制造过程中，在预定温度下测量参考电压，以将测量值存储在测量值存储电路中。
A/D转换器的用户可获得对应于A/D转换时的参考电压的值的参考电压的测量值。这使得A/D转换器的用户可使用从测量值存储电路输出的参考电压的测量值，矫正来自A/D转换电路的数字输出值，并获得精确地代表了模拟输入电压的数字值，而不论参考电压的精度如何。而且，本发明的应用使得A/D转换器的制造厂商在制造过程中不必调整参考电压到标准范围内；因此，他们可将参考电压的范围未调整到标准范围内的A/D转换器作为无缺陷产品来出货，而它们传统上被认为是有缺陷的。这实现了提高A/D转换器的产率。
在本发明的A/D转换器的上述方面的优选示例中，测量值存储电路保持对应于温度的参考电压的测量值。温度信息保持电路保持代表了A/D转换器的当前环境温度的温度信息。输出控制电路从存储在测量值存储电路中的测量值中选择对应于由温度信息保持电路所保持的温度信息的测量值，以输出所选择的测量值。因此，从A/D转换器输出的参考电压的测量值对应于A/D转换器的当前环境温度。这使得即使当参考电压随A/D转换器的环境温度而改变时，A/D转换器的用户也可稳定地获得精确地代表了模拟输入电压的数字值。
在本发明的A/D转换器的上述方面的优选示例中，测量电压产生电路产生用于温度测量的随A/D转换器的环境温度而变化的测量电压。选择电路选择测量电压作为模拟输入电压以输出到A/D转换电路，然后选择外部输入电压用于输出。换句话说，A/D转换电路在测量电压后对外部输入电压进行A/D转换。响应于选择电路选择测量电压，温度信息保持电路将从A/D转换电路输出的数字输出值保持为温度信息。使用A/D转换电路来产生温度信息使得可用简单的电路配置来产生将被保持在温度信息保持电路中的温度信息。
在本发明的A/D转换器的上述方面的优选示例中，测量电压产生电路具有没有温度依赖性的第一电阻元件和有温度依赖性的第二电阻元件。第一电阻元件和第二电阻元件串联在参考电压的供电线和地线之间。测量电压是第一电阻元件和第二电阻元件之间的连接点的电压。即，测量电压依赖于第二电阻元件的温度特性而变化。这方便了随A/D转换器的环境温度而改变的测量电压的产生。
在本发明的A/D转换器的上述方面的优选示例中，测量电压产生电路产生用于温度测量的随A/D转换器的环境温度而变化的测量电压。选择电路选择测量电压作为模拟输入电压以输出到A/D转换电路，然后输出外部输入电压。即，A/D转换电路在测量电压后对外部输入电压进行A/D转换。响应于选择电路选择测量电压，温度信息保持电路将对应于外部控制电路根据从A/D转换电路输出的数字输出值而求得的温度的数字值保持为温度信息。
A/D转换器的用户可在令外部控制电路改变将作为温度信息而被保持在温度信息保持电路中的数字值的同时顺序获得参考电压的测量值，从而获知参考电压的温度特性。因此，例如，即使当没有对应于A/D转换器的当前环境温度的可用的测量值时，也可通过使用所获得的参考电压的温度特性来矫正来自A/D转换电路的数字输出值，从而获知以较高精度代表了模拟输入电压的数字值。这使得减小了安装在A/D转换器中的测量值存储电路的规模，并简化了A/D转换器的电路配置。
在本发明的A/D转换器的上述方面的优选示例中，标准值存储电路中预先存储了参考电压的标准值并输出所存储的标准值。矫正电路根据参考电压的测量值和标准值将来自A/D转换电路的数字输出值矫正为其基本值是参考电压的标准值的数字值，并输出该数字值。这使得A/D转换器的用户可稳定地获得精确地代表了模拟输入电压的数字值，而不必矫正来自A/D转换电路的数字输出值。
根据本发明的D/A转换器的一个方面，参考电压产生电路产生参考电压。D/A转换电路根据参考电压将数字输入值转换为模拟输出电压。测量值存储电路中预先存储参考电压的测量值，并输出所存储的测量值。例如，在D/A转换器的制造过程中，在预定温度下测量参考电压以存储在测量值存储电路中。
D/A转换器电路的用户可获得对应于D/A转换时的参考电压的值的参考电压的测量值。因此，将其基本值为来自测量值存储电路的参考电压的测量值的数字值作为数字输入值提供给D/A转换电路，从而可产生其精度不依赖于参考电压的精度的模拟输出电压。另外，D/A转换器的制造厂商在D/A转换器的制造过程中，不必将参考电压调整到标准范围之内，因此应用本发明，他们可将参考电压的范围未调整到标准范围内的D/A转换器作为无缺陷产品出货，而它们传统上被认为是有缺陷的。这实现了提高D/A转换器的产率。
在本发明的D/A转换器的上述方面的优选示例中，测量值存储电路存储对应于温度的参考电压的测量值。测量电压产生电路产生用于温度测量的随D/A转换器的环境温度而变化的测量电压。A/D转换电路对作为模拟输入电压的测量电压和参考电压进行比较，以将测量电压转换为数字输出值。输出控制电路从存储在测量值存储电路中存储的测量值中选择对应于来自A/D转换电路的数字输出值的测量值，以输出所选择的测量值。因此，从D/A转换器输出的参考电压的测量值对应于D/A转换器的当前环境温度。这使得即使当参考电压随D/A转换器的环境温度而变化时，也可稳定地产生精确的模拟输出电压。
在本发明的D/A转换器的上述方面的优选示例中，测量电压产生电路具有没有温度依赖性的第一电阻元件和有温度依赖性的第二电阻元件。第一电阻元件和第二电阻元件串联在参考电压的供电线和地线之间。测量电压是第一电阻元件和第二电阻元件之间的连接点的电压。这意味着测量电压依赖于第二电阻元件的温度特性而变化。这方便了随D/A转换器的环境温度而改变的测量电压的产生。
根据本发明的电压源的一个方面，输出电压设置电路用于设置对应于希望的输出电压的数字值。D/A转换器使用所设置的数字值作为数字输入值，其具有参考电压产生电路、D/A转换电路，以及测量值存储电路。参考电压产生电路产生参考电压。D/A转换电路根据参考电压将数字输入值转换为模拟输出电压，并输出模拟输出电压作为电压源的输出电压。测量值存储电路中预先存储参考电压的测量值，并所述所存储的测量值。例如，在电压源的制造过程中，在预定温度下测量参考电压，以将测量值存储在测量值存储电路中。
电压源的用户可获知对应于D/A转换时的参考电压的值的参考电压的测量值。因此，使用输出电压设置电路将其基本值为从测量值存储电路输出的参考电压的测量值的数字值，从而可产生其精度不依赖于参考电压的精度的输出电压。而且，电压源的制造厂商在电压源的制造过程中，不必将参考电压调整到标准范围之内，因此应用本发明，他们可将参考电压的范围未调整到标准范围内的电压源作为无缺陷产品出货，而它们传统上被认为是有缺陷的。这实现了提高电压源的产率。
在本发明的电压源的上述方面的优选示例中，D/A转换器包括其中存储了对应于温度的参考电压的测量值的测量值存储电路、测量电压产生电路、A/D转换电路，以及输出控制电路。测量电压产生电路产生用于温度测量的随电压源的环境温度而变化的测量电压。A/D转换电路将测量电压作为模拟输入电压与参考电压进行比较，以将测量电压转换为数字输出值。输出控制电路从存储在测量值存储电路中的测量值中选择对应于来自A/D转换电路的数字输出值的测量值，以输出所选择的测量值。因此，从电压源输出的参考电压的测量值对应于电压源的当前环境温度。这实现了即使当参考电压随电压源的环境温度而变化时，也能稳定地产生精确的输出电压。
在本发明的电压源的上述方面的优选示例中，测量电压产生电路具有没有温度依赖性的第一电阻元件和有温度依赖性的第二电阻元件。第一电阻元件和第二电阻元件串联在参考电压的供电线和地线之间。测量电压是第一电阻元件和第二电阻元件之间的连接点的电压。即，测量电压依赖于第二电阻元件的温度特性而变化。这方便了随电压源的环境温度而改变的测量电压的产生。
结合附图来阅读下面的详细说明，可更清楚地理解本发明的本质、原理和使用，附图中类似的部件由相同的标号标出，在附图中图1的方框图示出了本发明的A/D转换器的第一原理；图2的方框图示出了本发明的A/D转换器的第二原理；图3的方框图示出了本发明的A/D转换器的第三原理；图4的方框图示出了本发明的A/D转换器的第四原理；图5的方框图示出了本发明的D/A转换器的第一原理；图6的方框图示出了本发明的D/A转换器的第二原理；图7的方框图示出了本发明的电压源的第一原理；图8的方框图示出了本发明的电压源的第二原理；图9的方框图示出了本发明的A/D转换器的第一实施例；图10的电路图示出了带隙参考电路的示例；图11的方框图示出了本发明的A/D转换器的第二实施例；图12的方框图示出了本发明的A/D转换器的第三实施例；图13的方框图示出了本发明的A/D转换器的第四实施例；图14的方框图示出了本发明的D/A转换器的第一实施例；图15的方框图示出了本发明的D/A转换器的第二实施例；图16的方框图示出了本发明的电压源的第一实施例；图17的方框图示出了本发明的电压源的第二实施例；具体实施方式
下面使用附图来描述本发明的实施例。
图1示出了本发明的A/D转换器的第一基本原理。A/D转换器10具有参考电压产生电路11、A/D转换电路12，以及测量值存储电路13。参考电压产生电路11产生参考电压Vref以将其输出到A/D转换电路12。A/D转换电路12比较模拟输入电压Vin和参考电压Vref，以将模拟输入电压Vin转换为数字输出值Dout并输出该数字输出值Dout。测量值存储电路13预先存储参考电压Vref的测量值并输出所存储的测量值。
图2示出了本发明的A/D转换器的第二基本原理。相同的标号和符号用于标记与图1中描述的元件相同的元件，并不再给出对其的描述。A/D转换器20具有参考电压产生电路11、A/D转换电路12、保持对应于多个温度的参考电压Vref的多个测量值的测量值存储电路13、测量电压产生电路21、选择电路22、用于保持代表了A/D转换器20的当前环境温度的温度信息的温度信息保持电路23，以及输出控制电路24。
测量电压产生电路21产生用于温度测量的测量电压Vm，其随A/D转换器20的环境温度而变化。例如，测量电压产生电路21具有没有温度依赖性的第一电阻元件R1和有温度依赖性的第二电阻元件R2。第一电阻元件R1和第二电阻元件R2串联在参考电压Vref的供电线和地线之间。测量电压Vm是第一电阻元件R1和第二电阻元件R2之间的连接点N的电压。因此，测量电压Vm根据第二电阻元件R2的温度特性而变化。
作为A/D转换电路12的模拟输入电压Vin，选择电路22选择外部输入电压VEin用于在测量电压Vm后输出。换句话说，A/D转换电路12在测量电压Vm之后对外部输入电压VEin进行A/D转换。作为选择电路22选择测量电压Vm的结果，温度信息保持电路23将从A/D转换电路12输出的数字输出值Dout保持为温度信息。输出控制电路24从存储在测量值存储电路13中的测量值中选择对应于温度信息保持电路23所保持的温度信息的测量值，以输出所选择的测量值。
图3示出了本发明的A/D转换器的第三基本原理。相同的标号和符号用于标记与图1和图2中描述的元件相同的元件，并不再给出对其的描述。A/D转换器30与图2的A/D转换器20相同，除了它用温度信息保持电路31代替了温度信息保持电路23。温度信息保持电路31将对应于温度的数字值保持为温度信息，所述数字值是基于从A/D转换电路12输出的作为选择电路22对测量电压Vm的选择结果的数字输出值Dout而由外部控制电路32求得的。
图4示出了本发明的A/D转换器的第四基本原理。相同的标号和符号用于标记与图1所描述的元件相同的元件，并不再给出对其的描述。通过对图1中的A/D转换器10增加标准值存储电路41和矫正电路42来配置A/D转换器40。标准值存储电路41中预先存储了参考电压Vref的标准值，并输出所存储的标准值到矫正电路42。根据来自测量值存储电路13的参考电压Vref的测量值和来自标准值存储电路41的参考电压Vref的标准值，矫正电路42将来自A/D转换电路12的数字输出值Dout矫正为其基本值是参考电压Vref的标准值的数字值，并输出该数字值。
图5示出了本发明的D/A转换器的第一基本原理。D/A转换器50具有参考电压产生电路51、D/A转换电路52，以及测量值存储电路53。参考电压产生电路51产生参考电压Vref以将其输出到D/A转换电路52。D/A转换电路52根据参考电压Vref，将数字输入值Din转换为模拟输出电压Vout，以输出该模拟输出电压Vout。测量值存储电路53预先存储参考电压Vref的测量值，并输出所存储的测量值。
图6示出了本发明的D/A转换器的第二基本原理。相同的标号和符号用于标记与图5所描述的元件相同的元件，并不再给出对其的描述。D/A转换器60具有参考电压产生电路51、D/A转换电路52、保持对应于多个温度的参考电压Vref的多个测量值的测量值存储电路53、测量电压产生电路61、A/D转换电路62，以及输出控制电路63。
测量电压产生电路61产生用于温度测量的测量电压Vm，其随D/A转换器60的环境温度而变化。例如，测量电压产生电路61具有没有温度依赖性的第一电阻元件R1和有温度依赖性的第二电阻元件R2。第一电阻元件R1和第二电阻元件R2串联在参考电压Vref的供电线和地线之间。测量电压Vm是第一电阻元件R1和第二电阻元件R2之间的连接点N的电压。因此，测量电压Vm根据第二电阻元件R2的温度特性而变化。A/D转换电路62将作为模拟输入电压的测量电压Vm和参考电压Vref进行比较，以将测量电压Vm转换为数字输出值Dout并将该数字输出值Dout输出到输出控制电路63。输出控制电路63从存储在测量值存储电路53中的测量值中选择对应于来自A/D转换电路62的数字输出值Dout的测量值，并输出所选择的测量值。
图7示出了本发明的电压源的第一基本原理。相同的标号和符号用于标记与图5所描述的元件相同的元件，并不再给出对其的描述。电压源70具有输出电压设置电路71和图5所示的D/A转换器50。在输出电压设置电路71设置对应于希望的输出电压的数字值。D/A转换器50使用所设置的数字值作为数字输入值Din。D/A转换器50的D/A转换电路52输出模拟输出电压Vout作为电压源70的输出电压。
图8示出了本发明的电压源的第二基本原理。相同的标号和符号用于标记与图5到图7所描述的元件相同的元件，并不再给出对其的描述。电压源80具有输出电压设置电路71和图6中的D/A转换器60。D/A转换器60使用在输出电压设置电路71设置的数字值作为数字输入值Din。D/A转换器60的D/A转换电路52输出模拟输出电压Vout作为电压源80的输出电压。
图9示出了本发明的A/D转换器的第一实施例。A/D转换器100是例如形成为半导体集成电路芯片的10位A/D转换器，其具有参考电压产生电路102、选择电路104、A/D转换电路106、10位寄存器108、ROM 110(测量值存储电路)、10位寄存器112，以及控制整个A/D转换器100的控制电路114。
参考电压产生电路102产生参考电压Vref以将其输出到A/D转换电路106。参考电压产生电路102例如由公知的带隙参考电路BGR构成，如图10所示。带隙参考电路BGR不依赖于环境温度地稳定地输出硅带隙电压Vbgr(约1.2V)。
选择电路104根据来自控制电路114的指令，选择外部输入电压Vin0到Vinn中的一个，以将其作为模拟输入电压Vin输出到A/D转换电路106。根据来自控制电路114的指令，A/D转换电路106将从选择电路104输出的模拟输入电压Vin和从参考电压产生电路102输出的参考电压Vref进行比较，以将模拟输入电压Vin转换为10位数字输出值Dout并输出数字输出值Dout到寄存器108。
例如，每次A/D转换电路106执行A/D转换时，寄存器108接受从其输出的数字输出值Dout。寄存器108的寄存器值可通过外部接线端读取。因此，A/D转换器100的用户(系统)可通过读取寄存器108的寄存器值来从获得来自A/D转换电路106的数字输出值Dout(A/D转换的结果)。
ROM 110是非易失性存储器例如熔丝或EEPROM，它预先存储参考电压Vref的测量值(10位数字值)，并输出所存储的测量值到寄存器112。同时，虽然未在图中示出，但是A/D转换器100具有例如用于监控参考电压Vref的监控垫、写垫以及用于向ROM 110写数据的写电路。在A/D转换器100的制造过程中的探针检测(probe inspection)时，通过监控垫在预定温度下获得参考电压Vref的测量值，并通过写垫和写电路写到ROM 110。
例如，当A/D转换器100开电重启时，寄存器112接受从ROM 110输出的参考电压Vref的测量值。与寄存器108类似，可通过外部接线端读取寄存器112的寄存器值。因此，A/D转换器100的用户可通过读取寄存器112的寄存器值来获得参考电压Vref的测量值。
例如，当参考电压Vref的标准值是5.0V，模拟输入电压Vin的值是1.25V，并且A/D转换时的参考电压Vref的值是4.9V时，来自A/D转换电路106的数字输出值Dout(寄存器108的寄存器值)由表达式(1)给出为261。而且，从ROM 110输出的参考电压Vref的测量值(寄存器112的寄存器值)是1003，代表4.9V。因此，A/D转换器100的用户通过根据参考电压Vref的标准值(1024)和测量值(1003)的比来矫正来自A/D转换电路106的数字输出值Dout(261)，可获得精确地代表了模拟输入电压Vin(1.25V)的数字值(256)。
另一方面，关于传统A/D转换器，即没有ROM 110的A/D转换器，由于用户不知道A/D转换时的参考电压Vref的值(4.9V)，他或她就不能矫正来自A/D转换电路106的数字输出值Dout(261)。结果这在模拟输入电压Vin的实际值和A/D转换器的用户所知的值之间造成了误差。
如上所述，在本实施例中，A/D转换器100的用户使用通过读取寄存器112的寄存器值而获得的参考电压Vref的测量值，来矫正通过读取寄存器108的寄存器值而获得的来自A/D转换电路106的数字输出值Dout，从而用户可获得精确地代表了模拟输入电压Vin的数字值(即外部输入电压Vin0到Vinn中的希望的外部输入电压)。而且，A/D转换器100的生产厂商在A/D转换器100的制造过程中，不需要调整参考电压Vref到标准范围之内，因此他们可将具有未调整到标准范围内的参考电压Vref的A/D转换器作为无缺陷产品出货，而它们传统上被认为是有缺陷的。这可提高A/D转换器100的产率。
图11示出了本发明的A/D转换器的第二实施例。相同的标号和符号用于标记与A/D转换器的第一实施例所描述的元件相同的元件，并不再给出对其的详细描述。类似于第一实施例的A/D转换器100，A/D转换器200是例如形成为半导体集成电路芯片的10位A/D转换器，其具有参考电压产生电路102、选择电路204、A/D转换器电路106、寄存器108、ROM210(测量值存储电路、输出控制电路)，10位寄存器212、控制整个A/D转换器200的控制电路214、10位寄存器216(温度信息保持电路)，以及外部高精度寄存器R和热敏电阻Th(测量电压产生电路)。
高精度电阻R(第一电阻元件)和热敏电阻Th(第二电阻元件)串联在参考电压Vref的供电线和地线之间。高精度电阻R和热敏电阻Th的连接点N的电压作为测量电压Vm输出到选择电路204。高精度电阻R不具有温度依赖性，换句话说，其阻值本质上是恒定的，不论A/D转换器200的环境温度如何。热敏电阻Th具有温度依赖性，换句话说，其阻值根据A/D转换器200的环境温度而变化。这意味着测量电压Vm根据热敏电阻Th的温度特性而变化，或随着A/D转换器200的环境温度而变化。这样的测量电压Vm可由下式(3)表示。
Vm＝{Th/(R+Th)}×Vref...(3)根据来自控制电路214的指令，选择电路204选择测量电压Vm和外部输入电压Vin0到Vinn中的一个以向A/D转换电路106输出所选择的电压作为模拟输入电压Vin。控制电路214指示选择电路204首先响应于A/D转换请求而选择测量电压Vm，然后从外部输入电压Vin0到Vinn中选择所希望的一个。随同到选择电路204的指令，控制电路214还指示A/D转换电路106进行A/D转换。
每当A/D转换电路106对测量电压Vm进行A/D转换，寄存器216都接受从A/D转换电路106输出的数字输出值Dout。对测量电压Vm进行A/D转换所得到的数字输出值Dout(寄存器216的寄存器值)由表达式(4)表示为表达式(1)和(3)的变形。由于高精度电阻R的阻值可被认为是常数，所以对测量电压Vm进行A/D转换所得到的数字输出值Dout仅依赖于热敏电阻Th的阻值，即A/D转换器200的环境温度。因此，该数字输出值Dout可被用作代表了A/D转换器200的环境温度的温度信息。
Dout＝{Th/(R+Th)}×1204 ...(4)与第一实施例中的ROM 110类似，ROM 210是非易失性存储器例如熔丝或EEPROM，它预先存储对应于多个温度的参考电压Vref的多个测量值(10位数字值)。ROM 210选择对应于由寄存器216的寄存器值所代表的温度的测量值以输出到寄存器212。同时，与第一实施例的A/D转换器100类似，虽然未在图中示出，A/D转换器200具有例如用于监控参考电压Vref的监控垫、写垫以及用于向ROM 210写数据的写电路。在A/D转换器200制造过程中的探针检测时，通过监控垫在各种温度条件下获得参考电压Vref的多个测量值，并通过写垫和写电路写到ROM 210。
例如，每当A/D转换电路106对外部输入电压Vin0到Vinn中的每一个进行A/D转换，寄存器212都接受从ROM 210输出的参考电压Vref的测量值。通过外部接线端可读取寄存器212的寄存器值。寄存器212所接受的参考电压Vref的测量值对应于最近对测量电压Vm进行的A/D转换所得到的数字输出值Dout，换句话说，它对应于A/D转换器200的当前环境温度。因此，A/D转换器200的用户通过读取寄存器212的寄存器值，获得对应于A/D转换器200的当前环境温度的参考电压Vref的测量值。
使用上述结构，在本实施例中也可获得与A/D转换器的第一实施例相同的效果。另外，通过读取寄存器212的寄存器值而获得的参考电压Vref的测量值对应于A/D转换器200的当前环境温度。这使得A/D转换器200的用户即使当参考电压Vref随A/D转换器200的环境温度变化时，也可经常地获得精确地代表了模拟输入电压Vin的数字值。
图12示出了本发明的A/D转换器的第三实施例。相同的标号和符号用于标记与A/D转换器的第一和第二实施例所描述的元件相同的元件，并不再给出对其的详细描述。A/D转换器300具有10位寄存器316(温度信息保持电路)代替第二实施例的A/D转换器200的寄存器216。A/D转换器300的其余部分与第二实施例的A/D转换器相同。通过外部接线端可向寄存器316写数据。而且，A/D转换器300连接到系统板上的微控制器390(外部控制电路)。
在如上配置的A/D转换器300中，微控制器390读取对测量电压Vm进行A/D转换而得到的寄存器108的寄存器值(来自A/D转换电路106的数字输出值Dout)，并使用所读取的寄存器值，根据表达式(4)来计算热敏电阻Th的阻值。然后，使用计算得到的阻值和热敏电阻Th的温度特性来求得A/D转换器300的当前环境温度，并且对应于所求得的温度的数字值被写入寄存器316。响应于此，ROM 210向寄存器212输出对应于A/D转换器300的当前环境温度的测量值。
使用上述结构，在本实施例中也可获得与A/D转换器的第一和第二实施例相同的效果。而且，为了获得参考电压Vref的温度特性，A/D转换器300的用户通过读取寄存器212的寄存器值而顺序地获得从ROM 210输出的测量值，同时允许微控制器390改变要写到寄存器316的数字值。于是，例如，当对应于A/D转换器300的当前环境温度的测量值未存储在ROM 210中时，可使用所获得的参考电压Vref的温度特性来矫正来自A/D转换电路106的数字输出值Dout，从而获得以较高精度代表了模拟输入电压Vin的数字值。这使得可减少ROM 210中要存储的测量值的数量，即减小了ROM 210的容量并简化了A/D转换器300的电路配置。
图13示出了本发明的A/D转换器的第四实施例。相同的标号和符号用于标记与A/D转换器的第一实施例所描述的元件相同的元件，并不再给出对其的详细描述。A/D转换器400被配置为向第一实施例的A/D转换器100添加ROM 418(标准值存储电路)和矫正电路420。类似于ROM110，ROM 418是非易失性存储器例如熔丝或EEPROM，其预先存储参考电压Vref的标准值(10位数字值)，并向矫正电路420输出所存储的标准值。例如，在A/D转换器400的制造过程中的探针检测中，参考电压Vref的标准值被写到ROM 418，其测量值被写到ROM 110。
根据来自ROM 110的测量值和来自ROM 418的标准值，矫正电路420将从寄存器108读取的寄存器值即来自MD转换电路106的数字输出值Dout矫正为其基本值为参考电压Vref的标准值的数字值Dout’，并输出该数字值Dout’。矫正后的数字值Dout’由下式(5)表示，其中参考电压Vref的测量值是X1，而参考电压Vref的标准值是X2。因此，矫正电路420可很容易地用乘法电路和除法电路来配置。
Dout’＝(X2/X1)×Dout...(5)使用上述结构，在本实施例中可获得与第一实施例相同的效果。另外，由于来自A/D转换电路106的数字输出值Dout(从寄存器108读取的寄存器值)在A/D转换器400内被矫正，所以A/D转换器400的用户可恒定地获得精确地代表了模拟输入电压Vin的数字值Dout’，而不必矫正来自A/D转换电路的数字输出值Dout。
图14示出了本发明的D/A转换器的第一实施例。D/A转换器500是例如形成为半导体集成电路芯片的8位D/A转换器，其具有参考电压产生电路502、8位寄存器504、D/A转换电路506、ROM 508(测量值存储电路)，以及8位寄存器510。参考电压产生电路502产生参考电压Vref以将其输出到D/A转换电路506。参考电压产生电路502的构成例如使用了公知的带隙参考电路BGR，如图10所示。可通过外部接线端向寄存器504写数据。寄存器504输出其寄存器值作为D/A转换电路506的数字输入值Din。
响应于向寄存器504写数据，寄存器504输出数字输入值Din。D/A转换电路506接收数字输入值Din，并根据从参考电压产生电路502输出的参考电压Vref，将Din转换到模拟输出电压，以将该模拟输出电压输出为外部输出电压Vout0到Vout中希望的那一个。ROM 508是非易失性存储器例如熔丝或EEPROM，其预先存储参考电压Vref的测量值(8位数字值)，以向寄存器510输出所存储的测量值。同时，虽然未在图中示出，但D/A转换器500具有例如用于监控参考电压Vref的监控垫、写垫以及用于向ROM 508写数据的写电路。在D/A转换器500的制造过程中的探针检测时，通过监控垫获得预定温度下参考电压Vref的测量值，并通过写垫和写电路写到ROM 508。
例如，在D/A转换器500开电重启时，寄存器510接受从ROM 508输出的参考电压Vref的测量值。通过外部接线端可读取寄存器510的寄存器值。因此，D/A转换器500的用户可通过读寄存器510的寄存器值来获得参考电压Vref的测量值。
使用如上配置的D/A转换器500，用户读取寄存器510的寄存器值以获得对应于D/A转换时参考电压Vref的值的参考电压Vref的测量值。然后，D/A转换器500的用户向寄存器504写入其基本值为参考电压Vref的测量值的数字值，于是外部输出电压Vout0到Voutn(模拟输出电压)被精确地产生，而不论参考电压Vref的精度如何。
如上所述，在本实施例中，向D/A转换电路506提供作为数字输入值Din的其基本值为从ROM 508输出的参考电压Vref的测量值的数字值，于是外部输出电压Vout0到Voutn可被精确地产生，而不论参考电压Vref的精度如何。另外，在D/A转换器500的制造过程中，D/A转换器500的制造厂商不需调整参考电压Vref到标准范围之内；因此，他们可将参考电压Vref的范围未调整到标准范围之内的D/A转换器作为无缺陷产品出货，而它们在传统上被认为是有缺陷的。这可提高D/A转换器500的产率。
图15示出了本发明的D/A转换器的第二实施例。相同的标号和符号用于表示与D/A转换器的第一实施例所描述的元件相同的元件，并且不再给出对其的详细描述。类似于第一实施例的D/A转换器500，D/A转换器600是例如形成为半导体集成电路芯片的8位D/A转换器，其具有电压产生电路502、寄存器504、D/A转换电路506、ROM 608(测量值存储电路，输出控制电路)、8位寄存器610、A/D转换电路612、8位寄存器614、外部高精度电阻R和热敏电阻Th(测量电压产生电路)。
高精度电阻R和热敏电阻Th串联在参考电压Vref的供电线和地线之间。高精度电阻R和热敏电阻Th的连接点N的电压作为测量电压Vm输出到A/D转换电路612。高精度电阻R不具有温度依赖性，换句话说，其阻值本质上是恒定的，不论D/A转换器600的环境温度如何。热敏电阻Th具有温度依赖性，换句话说，其阻值根据D/A转换器600的环境温度而变化。这意味着测量电压Vm根据热敏电阻Th的温度特性而变化，换句话说，随着D/A转换器600的环境温度而变化。
响应于A/D转换请求，A/D转换电路612将作为模拟输入电压的测量电压Vm和参考电压Vref进行比较，以将参考电压Vref转换为数字输出值Dout，并输出数字输出值Dout到寄存器614。每当A/D转换电路612进行A/D转换时，寄存器614都接受从A/D转换电路612输出的数字输出值Dout。寄存器614输出其寄存器值到ROM 608。类似于第一实施例的ROM 508，ROM 608是非易失性存储器例如熔丝或EEPROM，其预先存储对应于多个温度的参考电压Vref的多个测量值(8位数字值)。ROM608选择对应于由寄存器614的寄存器值所代表的温度的测量值，以输出所选择的测量值到寄存器610。同时，类似于第一实施例的D/A转换器500，D/A转换器600具有例如用于监控参考电压Vref的监控垫、写垫以及用于向ROM 608写数据的写电路，虽然未在图中示出。在D/A转换器600的制造过程中的探针检测时，通过监控垫获得各种温度条件下参考电压Vref的多个测量值，并通过写垫和写电路写到ROM 608。
例如，每当A/D转换电路612进行A/D转换时，寄存器610都接受从ROM 608输出的参考电压Vref的测量值。通过外部接线端可读取寄存器610的寄存器值。由寄存器610接受的参考电压Vref的测量值对应于对测量电压Vm进行的最近的A/D转换所得到的数字输出值Dout，换句话说，对应于D/A转换器600的当前环境温度。因此，D/A转换器600的用户读取寄存器610的寄存器值，以获得对应于D/A转换器600的当前环境温度的参考电压Vref的测量值。
使用上述结构，在本实施例中也可获得与D/A转换器的第一实施例相同的效果。另外，通过读取寄存器610的寄存器值而获得的参考电压Vref的测量值对应于D/A转换器600的当前环境温度。这实现了稳定地产生精确的外部输出电压Vout0到Voutn，即使参考电压Vref随D/A转换器600的环境温度而变化。
图16示出了本发明的电压源的第一实施例。相同的标号和符号用于标记与D/A转换器的第一实施例所描述的元件相同的元件，并不再给出对其的详细描述。电压源700具有输出电压设置电路702和第一实施例的D/A转换器500。电压源700的用户对输出电压设置电路702设置对应于希望的输出电压的数字值。输出电压设置电路702向D/A转换器500的寄存器504写入所设置的数字值。因此，D/A转换器500使用在输出电压设置电路702设置的数字值作为数字输入值Din。D/A转换器500的D/A转换电路506输出外部输出电压Vout0到Voutn作为电压源700的输出电压。
如上所述，通过在输出电压设置电路702设置其基本值为通过读取寄存器510的寄存器值而获得的参考电压Vref的测量值的数字值，本实施例实现了产生精确的输出电压，而不论参考电压Vref的精度如何。另外，在电压源700的制造过程中，电压源700的制造厂商不需调整参考电压Vref到标准范围之内，因此，他们可将参考电压Vref的范围未调整到标准范围之内的电压源作为无缺陷产品出货，而它们在传统上被认为是有缺陷的。这可提高电压源700的产率。
图17示出了本发明的电压源的第二实施例。相同的标号和符号用于标记与D/A转换器的第一和第二实施例以及电压源的第一实施例中所描述的元件相同的元件，并不再给出对其的详细描述。电压源800具有第二实施例的输出电压设置电路702和D/A转换器600。输出电压设置电路702向D/A转换器600的寄存器504写入设置数字数据。因此，D/A转换器600使用设置到输出电压设置电路702的数字值作为数字输入值Din。D/A转换器600的D/A转换电路506输出外部输出电压Vout0到Voutn作为电压源800的输出电压。
如上所述，在本实施例中也可获得与电压源的第一实施例相同的效果。另外，通过读取寄存器610的寄存器值可获得参考电压Vref的测量值，而且它对应于电压源800的当前环境温度。这实现了稳定地产生精确的输出电压，即使参考电压Vref随着电压源800的环境温度而变化。
权利要求
1.一种A/D转换器，包括产生参考电压的参考电压产生电路；A/D转换电路，所述A/D转换电路将模拟输入电压与所述参考电压进行比较，以将所述模拟输入电压转换为数字输出值；以及测量值存储电路，所述测量值存储电路中预先存储所述参考电压的测量值并输出所存储的测量值。
2.如权利要求1所述的A/D转换器，还包括温度信息保持电路，所述温度信息保持电路保持代表了所述A/D转换器的当前环境温度的温度信息；以及输出控制电路，所述输出控制电路从存储在所述测量值存储电路中的测量值中，选择对应于由所述温度信息保持电路所保持的温度信息的测量值，并输出所选择的测量值，其中所述测量值存储电路中存储所述参考电压的测量值，所述测量值对应于温度。
3.如权利要求2所述的A/D转换器，还包括测量电压产生电路，所述测量电压产生电路产生随所述A/D转换器的环境温度而变化的用于温度测量的测量电压；以及选择电路，所述选择电路选择所述测量电压作为所述模拟输入电压以用于输出到所述A/D转换电路，之后选择外部输入电压用于输出，其中响应于所述选择电路对所述测量电压的选择，所述温度信息保持电路将从所述A/D转换电路输出的数字输出值保持为温度信息。
4.如权利要求3所述的A/D转换器，其中所述测量电压产生电路具有串联在所述参考电压的供电线和地线之间的第一电阻元件和第二电阻元件，所述第一电阻元件不具有温度依赖性，所述第二电阻元件具有温度依赖性；并且所述测量电压是所述第一电阻元件和所述第二电阻元件之间的连接点的电压。
5.如权利要求2所述的A/D转换器，还包括测量电压产生电路，所述测量电压产生电路产生随所述A/D转换器的环境温度而变化的用于温度测量的测量电压；以及选择电路，所述选择电路选择所述测量电压作为所述模拟输入电压以用于输出到所述A/D转换电路，之后选择外部输入电压用于输出，其中响应于所述选择电路对所述测量电压的选择，所述温度信息保持电路将对应于温度的数字输出值保持为温度信息，所述温度是由外部控制电路根据从所述A/D转换电路输出的数字输出值而确定的。
6.如权利要求5所述的A/D转换器，其中所述测量电压产生电路具有串联在所述参考电压的供电线和地线之间的第一电阻元件和第二电阻元件，所述第一电阻元件不具有温度依赖性，所述第二电阻元件具有温度依赖性；并且所述测量电压是所述第一电阻元件和所述第二电阻元件之间的连接点的电压。
7.如权利要求1所述的A/D转换器，还包括标准值存储电路，所述标准值存储电路中预先存储所述参考电压的标准值，并输出所存储的标准值；以及矫正电路，所述矫正电路根据来自所述测量值存储电路的所述参考电压的测量值和根据来自所述标准值存储电路的所述参考电压的标准值，将来自所述A/D转换电路的数字输出值矫正为一个数字值，并输出其基本值为所述参考电压的标准值的数字值。
8.一种D/A转换器，包括产生参考电压的参考电压产生电路；D/A转换电路，所述D/A转换电路根据所述参考电压，将数字输入值转换为模拟输出电压；以及测量值存储电路，所述测量值存储电路中预先存储所述参考电压的测量值，并输出所存储的测量值。
9.如权利要求8所述的D/A转换器，还包括测量电压产生电路，所述测量电压产生电路产生随所述D/A转换器的环境温度而变化的用于温度测量的测量电压；A/D转换电路，所述A/D转换电路将所述测量电压作为模拟输入电压与所述参考电压进行比较，以将所述测量电压转换为数字输出值；以及输出控制电路，所述输出控制电路从存储在所述测量值存储电路中的测量值中，选择对应于来自所述A/D转换电路的数字输出值的测量值，并输出所选择的测量值，其中所述测量值存储电路中存储所述参考电压的测量值，所述测量值对应于温度。
10.如权利要求9所述的D/A转换器，其中所述测量电压产生电路具有串联在所述参考电压的供电线和地线之间的第一电阻元件和第二电阻元件，所述第一电阻元件不具有温度依赖性，所述第二电阻元件具有温度依赖性；并且所述测量电压是所述第一电阻元件和所述第二电阻元件之间的连接点的电压。
11.一种电压源，包括输出电压设置电路，用于设置对应于希望的输出电压的数字值；以及使用所设置的数字值作为数字输入值的D/A转换器，其中所述D/A转换器包括产生参考电压的参考电压产生电路；D/A转换电路，所述D/A转换电路根据所述参考电压，将所述数字输入值转换为模拟输出电压，以将所述模拟输出电压作为所述电压源的输出电压而输出；以及测量值存储电路，所述测量值存储电路中预先存储所述参考电压的测量值，并输出所存储的测量值。
12.如权利要求11所述的电压源，其中所述测量值存储电路中存储所述参考电压的测量值，所述测量值对应于温度；并且所述D/A转换器还包括测量电压产生电路，所述测量电压产生电路产生随所述电压源的环境温度而变化的用于温度测量的测量电压；A/D转换电路，所述A/D转换电路将所述测量电压作为模拟输入电压与所述参考电压进行比较，以将所述测量电压转换为数字输出值；以及输出控制电路，所述输出控制电路从存储在所述测量值存储电路中的测量值中，选择对应于来自所述A/D转换电路的数字输出值的测量值，并输出所选择的测量值。
13.如权利要求12所述的电压源，其中所述测量电压产生电路具有串联在所述参考电压的供电线和地线之间的第一电阻元件和第二电阻元件，所述第一电阻元件不具有温度依赖性，所述第二电阻元件具有温度依赖性；并且所述测量电压是所述第一电阻元件和所述第二电阻元件之间的连接点的电压。
全文摘要
参考电压产生电路产生参考电压Vref。A/D转换电路将模拟输入电压Vin与所述参考电压Vref进行比较，以将所述模拟输入电压Vin转换为数字输出值Dout。测量值存储电路预先存储参考电压Vref的测量值并输出所存储的测量值。A/D转换器的用户通过使用从测量值存储电路输出的参考电压Vref的测量值，来矫正来自A/D转换电路的数字输出值Dout，从而获得精确地代表了模拟输入电压Vin的数字值，而不论参考电压Vref的精度如何。
文档编号H03M1/10GK1700604SQ20051006619
公开日2005年11月23日 申请日期2005年4月21日 优先权日2004年5月21日
发明者有村一义, 早川敦史, 小泽秀清 申请人:富士通株式会社