放大系统.pdf

本公开一般涉及放大系统。一种数字-模拟转换系统包括数字-模拟转换器和输出级，用于将数字-模拟转换器的输出信号转换成电压范围。该输出级包括：第一放大器，包括用于接收所述数字-模拟转换器的输出信号的第一输入；第一电阻元件，耦合在第一放大器的第二输入和输出之间；第二电阻元件，耦合在所述第一放大器的第二输入和接地参考之间；以及第三电阻元件，可切换地从所述第一放大器的第二输入耦合到偏移电压。

1.  一种放大系统，包括：
模拟输入；和
输出级，将所述模拟输入转换成电压范围，所述输出级包括：
第一放大器，包括用于接收所述模拟输入的第一输入；
第一电阻元件，耦合在第一放大器的第二输入和输出之间；
第二电阻元件，耦合在所述第一放大器的第二输入和接地参考之 间；和
第三电阻元件，可从所述第一放大器的第二输入切换地耦合到偏置 电压。

2.  如权利要求1所述的放大系统，其中，所述放大系统是如下的至少 一个：数字-模拟转换系统，和放大单极输入电压范围到单极和双极性输出 跨度的至少一个的系统。

3.  如权利要求1所述的放大系统，其中，当偏移电压被切换到所述第 一放大器的第二输入时，所述第一放大器的输出端输出双极性电压范围。

4.  如权利要求1所述的放大系统，其中，当偏移电压被从第一放大器 的第二输入切换时，所述第一放大器的输出端输出单极性电压范围。

5.  如权利要求1所述的放大系统，其中，所述第一电阻元件包括多个 串联连接的电阻器，其中每个可切换地耦合在所述第一放大器的第二输入 和所述第一放大器的输出端之间。

6.  如权利要求5所述的放大系统，其中，所述第二电阻元件包括多个 串联连接的电阻器，以及所述第二电阻元件的的多个串联连接的电阻器的 互连节点每个可切换地耦合在所述第一放大器的第二输入和接地参考之 间。

7.  如权利要求5所述的放大系统，进一步包括第二放大器；且其中所 述第三电阻元件包括多个电阻器耦合到(a)第一和第二电阻元件的多个电 阻器的互连节点和(b)经由相应的开关到所述第二放大器的输出和第二 输入。

8.  如权利要求7所述的放大系统，其中，所述输出级输出单极性电压 范围和双极电压范围之一，作为接通电阻的函数。

9.  一种数字-模拟转换系统，包括：
数字-模拟转换器；和
输出级，用于将所述数字-模拟转换器的输出信号转换成电压范围，所 述输出级包括：
第一放大器，包括用于接收所述数字-模拟转换器的输出信号的第 一输入；
第二放大器，供给偏移电压并包括第一输入和第二输入；
第一电阻元件，耦合在所述第一放大器的第二输入和输出之间；
第二电阻元件，耦合在所述第一放大器的第二输入和接地参考之 间；
第一开关；
第二开关；和
第三电阻元件；
其中，所述第三电阻元件通过所述第一开关耦合在所述第一放大 器的第二输入和所述第二放大器的第二输入之间；和
其中，所述第三电阻元件通过所述第二开关耦合在所述第一放大 器的第二输入和所述第二放大器的输出之间。

10.  如权利要求9所述的数字-模拟转换系统，其中所述输出级进一步 包括：
第三开关，耦合在所述第二放大器的第一输入和所述第一放大器 的第一输入之间；和
第四开关，耦合在参考电压和所述第二放大器的第一输入之间；
其中，在单极性输出模式下，第三开关接合，以及第四开关被断 开，并且在双极性输出模式下，所述第三开关被断开，以及第四开关 接合。

11.  一种放大系统，包括：
模拟输入；和
输出级，用于将模拟输入转换成电压范围，所述输出级包括：
第一放大器，包括用于接收所述模拟输入的第一输入；
第一电阻元件，耦合在所述第一放大器的第二输入和输出之间；
串联连接的第二和第三电阻元件，耦合在所述第一放大器的所 述第二输入端和接地参考之间；和
第四电阻元件，从第二和第三电阻元件之间的互连节点可切换 地耦合到偏移电压。

12.  如权利要求11所述的放大系统，其中，当偏移电压被切换到 所述第一放大器的第二输入时，所述第一放大器的输出端输出双极性 电压范围，当偏移电压从所述第一放大器的第二输入断开时，所述第 一放大器的输出端输出单极性电压范围。

13.  如权利要求11所述的放大系统，其中，所述第一电阻元件包 括多个串联连接的电阻器，其中每一个可切换地耦合在所述第一放大 器的第二输入和输出之间。

14.  如权利要求13所述的放大系统，其中，所述第二和第三电阻元 件每一个都包括多个串联连接的电阻器，其中每个可切换地耦合在所 述第一放大器的第二输入端和接地参考之间。

15.  如权利要求14所述的放大系统，进一步包括第二放大器；且其 中所述第四电阻元件包括具有中间节点的多个电阻器，可切换地连接 在第二放大器的输出和如下的至少一个的串联连接的电阻器的互连节 点之间：第一、第二和第三电阻元件。

16.  如权利要求14所述的放大系统，其中，所述输出级输出单极性 电压范围和双极电压范围之一，作为接通电阻的函数。

17.  一种数字-模拟转换系统，包括：
数字-模拟转换器；和
输出级，将数字-模拟转换器的输出信号转换成电压范围，所述输 出级包括：
第一放大器，包括用于接收所述数字-模拟转换器的输出信号的 第一输入；
第二放大器，它提供偏移电压并包括第一输入和第二输入；
第一电阻元件，耦合在所述第一放大器的第二输入和输出之间；
串联连接的第二和第三电阻元件，耦合在所述第一放大器的所 述第二输入和接地参考之间；
第一开关；
第二开关；和
第四电阻；
其中，所述第四电阻经由第一开关耦合在所述第一放大器的第 二输入和所述第二放大器的所述第二输入之间；和
其中，所述第四电阻经由所述第二开关连接在所述第一放大器 的第二输入和所述第二放大器的的输出之间。

18.  如权利要求17所述的数字-模拟转换系统，其中所述输出级进 一步包括：
第三开关，耦合在所述第二放大器和所述第二和第三电阻元件的 互连节点的第一输入之间；和
第四开关，耦合在参考电压和所述第二放大器的第一输入之间；
其中，在单极性输出模式下，所述第三开关接合，以及所述第四 开关被断开，并且在双极性输出模式下，所述第三开关被断开，以及 第四开关被接合。

19.  一种放大系统，包括：
模拟输入；和
输出级，将模拟输入的输出信号转换成电压范围，所述输出级包 括：
第一放大器，包括用于接收所述模拟输入的第一输入；
串联连接的第一和第二电阻元件，从第二输入耦合到第一放大 器的输出；
第三电阻元件，耦合在第一放大器的第二输入和接地参考之间； 和
第四电阻元件，从第一和第二电阻元件的互连节点可切换地耦 合到偏移电压。

20.  如权利要求19所述的放大系统，其中，当偏移电压被切换到第 四电阻元件时，所述第一放大器的输出端输出双极性电压范围，并且 当偏移电压从第四电阻元件关闭时，所述第一放大器的输出端输出单 极电压范围。

21.  如权利要求19所述的放大系统，其中，第一和第二电阻元件包 括多个串联连接的电阻器，其中每一个可切换地耦合在第二输入和所 述第一放大器的输出之间。

22.  如权利要求21所述的放大系统，其中，所述第四电阻元件包括 具有中间节点的多个电阻，可切换地连接在第二放大器的输出和如下 至少一个的串联连接的电阻器的互连节点之间：第一、第二和第三电 阻元件。

23.  如权利要求22所述的放大系统，其中，所述输出级输出单极性 电压范围和双极电压范围之一，作为接通电阻的函数。

24.  一种数字-模拟转换系统，包括：
数字-模拟转换器；和
输出级，将数字-模拟转换器的输出信号转换成电压范围，所述输 出级包括：
第一放大器，包括用于接收所述数字-模拟转换器的输出信号的 第一输入；
第二放大器，提供偏移电压并包括第一输入和第二输入；
串联连接的第一和第二电阻元件，从第二输入耦合到第一放大 器的输出；
第三电阻元件，耦合在所述第一放大器的第二输入和接地参考 之间的；
第一开关；
第二开关；和
第四电阻元件；
其中，所述第四电阻元件经由所述第一开关被耦合在第一和第 二电阻元件的互连节点和所述第二放大器的第二输入端之间；和
其中，所述第四电阻元件经由所述第二开关被耦合在第一和第 二电阻元件的互连节点和所述第二放大器的输出之间。

25.  如权利要求24所述的数字-模拟转换系统，其中所述输出级进 一步包括：
第三开关，耦合在所述第二放大器的第一输入和所述第一和第二 电阻元件的互连节点之间；和
第四开关，耦合在参考电压和所述第二放大器的第一输入之间；
其中，在单极性输出模式下，所述第三开关接合，以及所述第四 开关被断开，并且在双极性输出模式下，所述第三开关被断开，以及 所述第四开关被接合。

26.  一种数字-模拟转换系统，包括：
数字-模拟转换器；和
输出级，用于将数字-模拟转换器的输出信号转换成电压范围，所 述输出级包括：
第一放大器，包括接收所述数字-模拟转换器的输出信号的第一 输入；
第二放大器，提供偏移电压；
第一多个串联连接的电阻器，耦合在所述第一放大器的输出端 和接地参考之间，其中，所述第一多个电阻器的互连节点通过各自的 开关耦合到所述第一放大器的第二输入；和
第二多个串联连接的电阻器，耦合到(a)所述第一多个电阻的 互连节点和(b)通过各开关到所述第二放大器的输出和第二输入。

27.  一种数字-模拟转换系统，包括：
数字-模拟转换器；和
输出级，用于将数字-模拟转换器的输出信号转换成电压范围，所 述输出级包括：
第一放大器包括接收所述数字-模拟转换器的输出信号的第一输 入；
第二放大器，提供偏移电压；
第一多个串联连接的电阻器，耦合在所述第一放大器的输出端和 接地参考之间，其中，所述第一多个电阻器的互连节点通过各自的开 关耦合到所述第一放大器的第二输入；和
第二多个电阻器，耦合到(a)所述第一多个电阻的互连节点和(b) 通过各自的开关到第二放大器的输出和第二输入。

放大系统
技术领域
本公开一般涉及包括数字-模拟转换器(DAC)和DAC的输出级的放 大系统，特别是，包括高度线性和区域有效输出级的数模转换系统。
背景技术
数字-模拟转换器(DAC)通常通过一个输出级驱动负载，该输出级可 充当DAC和负载之间的缓冲，以向负载供给驱动电流。此外，输出级可 向负载提供不同范围的电压。例如，DAC的输出通常具有[0，2.5V]的电 压范围。DAC的输出级可以转换DAC的电压范围[0，2.5V]到不同的电压 范围，诸如范围[0，5V]、[0，10V]、[0，20V]、[-5V，5V]、[-10V，10V] 或[-20V，20V]。仅覆盖正电压的那些范围通常被称为单极电压范围，以及 那些覆盖正和负电压范围通常被称为双极性电压范围。
DAC的输出级可以借助软件控制的开关通过电阻器的不同组合实现 单极性范围。但是，为了实现双极性范围，DAC的输出级可以进一步包 括偏置电压，从而转换输出成负电压区域。目前，单极和双极输出之间的 切换通过旁路开关来实现，该旁路开关连接在偏移电压和地面基准的节点 之间。因此，当旁路开关被接合为单极性范围时，在提供偏移电压的节点 的信号被引导到地面，从而绕过偏移电压。当旁路开关被切断时，则偏移 电压被踢入，使得输出级可提供双极性范围。
旁路开关通常通过使用表现出非线性电阻的金属氧化物半导体场效 应晶体管(MOSFET)设备实现，该非线性电阻作为穿过MOSFET设备的 电流的函数而改变。信号路径中的MOSFET设备的非线性电阻可导致DAC 的整体积分非线性(INL)受损。较大的MOSFET设备可减少由MOSFET 设备的非线性电阻所造成的INL。然而，更大的MOSFET设备占据更大的 电路区并在高温下可能泄漏电流。
附图说明
图1示出数字-模拟转换系统。
图2示出根据一个实施例，包括数字-模拟转换器(DAC)的输出级的 数字-模拟转换系统。
图3示出根据一个实施例，生成多个输出范围的数字-模拟转换系统。
图4示出根据实施例，具有降低噪声耦合的DAC的输出级。
图5示出根据另一实施例的DAC输出级。
图6示出了根据替代实施例的DAC输出级。
图7示出根据另一实施例的DAC输出级。
图8示出了根据替代实施例的变型输出级。
图9A示出根据一个实施例，包括参考缓冲器的输出级。
图9B示出根据一个实施例，包括增益提高基准缓冲器的输出级。
图10示出根据另一实施例，生成多个输出范围的数字-模拟转换系统。
具体实施方式
实施例可包括一个数字-模拟转换系统，该系统可以包括数字-模拟转 换器和输出级，用于将数字-模拟转换器的输出信号转换成电压范围。输出 级可以包括：第一放大器，包括用于接收所述数字-模拟转换器的输出信号 的第一输入；第一电阻元件，耦合在第一放大器的第二输入和输出之间； 第二电阻元件，耦合在所述第一放大器的第一输入和接地参考之间；以及 第三电阻元件，可切换地从所述第一放大器的第二输入耦合(例如，经由 开关耦合)到第二放大器的输出和输入。
实施例可包括一个数字-模拟转换系统，该系统可以包括数字-模拟转 换器和输出级，用于将数字-模拟转换器的输出信号转换成电压范围。输出 级可以包括：第一放大器，包括用于接收所述数字-模拟转换器的输出信号 的第一输入；第一电阻元件，耦合在第一放大器的的第二输入和输出之间； 串联连接的第二和第三电阻元件，耦合在第一放大器的第二输入端和接地 参考之间；以及第四电阻元件，从第二和第三电阻元件的互连节点可切换 地耦合(例如，经由开关耦合)到第二放大器的输出和输入。
实施例可包括一个数字-模拟转换系统，该系统可以包括数字-模拟转 换器和输出级，用于将数字-模拟转换器的输出信号转换成电压范围。输出 级可以包括：第一放大器，包括用于接收所述数字-模拟转换器的输出信号 的第一输入端；从第一放大器的第二输入耦合到输出的串联连接的第一和 第二电阻元件；第三电阻元件，耦合在第一放大器的第二输入和接地参考 之间；以及第四电阻元件，从第一和第二电阻元件的互连节点可切换地耦 合(例如，经由开关耦合)到第二放大器的输出和输入。
发明详述
图1示出数字-模拟转换系统，该系统包括数字-模拟转换器(DAC)， 以及可产生不同电压范围的DAC的输出级。数字-模拟转换系统可包括： 数模转换器12，它可以是电阻串DAC，以及输出级14。输出级14可进一 步包括第一和第二放大器16、18，多个电阻器的输出R1-R4和多个开关 S1-S6。该DAC 12将数字码转换成特定电压范围内的相应模拟电压，诸如 电压范围[0，VREF]，例如[0，2.5V]。输出级14可耦合到DAC12的输出， 以充当DAC 12的缓冲器，并且可以借助开关S1-S6通过放大器16、18 和电阻器R1-R4的不同组合将DAC12的输出转换成不同电压范围。
如图1所示，放大器16的非反相输入端可从DAC12接收输出电压。 放大器16可以充当在DAC12和负载设备20之间的缓冲区，其中该负载 可以是电容性和/或电阻性。电阻R1-R3可以经由开关S2-S4选择地耦合 在放大器16的输出与反相输入端之间，以产生不同电压范围内的Vout。 放大器16的输出Vout可以连接到负载设备20。电阻R4可以耦合在电阻 R3和节点N之间，在节点N，该电压偏移由放大器18通过开关S5、S6 有选择地供给。节点N还经由开关S1选择性地耦合到接地参考。因此， 如果开关S2啮合(ON)以及开关S3、S4断开(OFF)，电阻R1-R3串 联连接在放大器16的反相输入和输出端之间，而电阻器R4耦合在反相输 入端和节点N之间。如果开关S3啮合和开关S2、S4断开，电阻R1和R2 串联连接在放大器16的反相输入的输出端之间，而电阻器R3和R4串联 连接在反相输入端和节点N之间。如果开关S4之间接合和开关S2、S3 分离，电阻器R1连接在放大器16的反相输入和输出之间，而电阻器R2-R3 串联连接在反相输入端和节点N之间。在任何时候，选择性地接合开关 S2-S4中的一个。
为了产生单极性电压范围，开关S1啮合，并同时开关S5，S6被分离。 因此，节点N在单极模式下被连接到接地参考。在这种情况下，信号电流 可以流过开关S1，这通常是呈现非线性电阻的软件控制MOSFET设备。 开关S1的非线性电阻可增加输出Vout的不希望的INL分量。另一方面， 为了产生双极电压范围，开关S5，S6被接合而开关S1被断开。在这种情 况下，节点N通过偏移缓冲区(或放大器18)设置为正电压。在节点N 的正电压引起在输出Vout的负电压偏移。以这种方式，Vout可处于包括 负电压的双极性范围。
通过选择性地接合开关S1-S6，输出级可在单极性或双极性范围输出 电压。例如，当电阻器R1-R4的电阻分别是12K、6K、3K和3K，根据 表1所示的开关可产生电压范围[0，20V]、[10V，10V]、[0，10V]、[-5V， 5V]和[0，5V]。

表1
对于单极性范围，开关S1被接合，使得信号电流可以流过开关S1， 其通常是MOSFET设备。当在DAC 12的输入端的数字码从零到满刻度变 化时，通过开关S1的电流信号同样作相应的变化。如之前所讨论的，再 ON状态的开关S1的电阻可表现出非线性，并作为通过开关S1的电流的 函数变化。在开关S1中相对于S1的电阻的这种非线性变化引起闭环增益 以改变非线性-其导致INL。大的MOSFET设备可帮助减少INL，但没 有实用性，因为在高温下的笨重尺寸和电流泄漏。如图1所示的数字-模拟 转换系统的另一个方面在于，对于双极性范围，在节点N的电压需要被产 生，因此受到可在Vout中产生偏移误差的误差。此外，用来在节点N产 生电压的该元件可以向Vout添加额外的噪声。
应该注意，开关S1对于确定那些双极性范围的闭环增益不起到任何 作用，例如因为开关S1被断开。然而，对于单极性范围，开关S1的ON 电阻被添加到现有的电阻器R1-R4并影响闭环增益。出于这个原因，单极 性范围的增益误差比双极性范围更严重。单极性和双极性增益误差之间的 差可需要附加的增益误差修整处理，并从而产生额外的成本并需要额外的 电路区域。
因此，有必要以降低因信号路径的切换引起的非线性，并平衡单极性 和双极性范围之间的增益误差。本公开的实施例消除信号路径中的开关， 从而减少INL并平衡单极性和双极性范围之间的增益误差。
图2示出根据一个实施例的数字-模拟转换系统，该系统包括DAC 26 的输出级。相比于如图1所示的DAC输出级14，图2所示的输出级消除 S1开关和相关的INL，平衡相对于单向和双向极性电压范围的增益，并且 消除了需要生成任意的基准电压。因为不需要大的S1开关，由大的开关 所造成的电流泄漏可降低，并且DAC输出级可在高温下进行操作。
参考图2，根据实施例的输出级可以包括放大器22、24，开关S7、S8， 和电阻R5、R6、R7。放大器22的非反相输入端可接收来自输出级耦合到 的DAC的输出。电阻R6被耦合在放大器22的输出(Vout)和反相输入 端之间。电阻R5被耦合在放大器22的反相输入端和接地参考之间。放大 器24的非反相输入端可接收偏移电压，以经过电阻器R7的和开关S7、 S8在节点N提供电压Vref至放大器22的反相输入。
在操作中，开关S7、S8在编程指令的控制下可对于双极性范围接合 (ON)，并且可选地，可对于单极性范围断开(OFF)。如图2所示的输出 级的闭环增益(即，当S7和S8接合时)是1+R6/R5+R6/R7。从节点n 到Vout的增益＝-R6/R7。由于在节点N的电压为Vref，R6和R7的电阻 值可被选择，以为双极性范围设定正确的偏移电压。在单极性范围中，由 于开关S7、S8断开，在R7的信号线中的有效电阻是无限的。由于信号线 不包括开关，R5和R6的串联组合可用作分压器，以及R5+R6＝Rtotal。 R5、R6和R7的电阻值可以通过解这些等式而对于给出的Rtotal和增益来 解决。电阻R5、R6和R7可以由串联和/或并联的两个或多个电阻器所取 代，例如本文中关于图3和图10进一步描述。
对于多个输出范围，多个电阻器和开关可以被类似地加入。例如，当 Rtotal＝24K时，图3示出可产生如表2相应所示的多个输出电压范围的电 路布置，其中Rtotal是R1+R2+R3+R4的总和，以及电阻器的示例值如 下：R1＝12K，R 2＝6K，R 3＝3K，R 4＝3K，R 5＝6K，和R6＝4.5K。

表2
对于单极模式下图2所示的实施例，两个开关S7，S8断开(OFF)， 意味着电阻器的一端R7在单极模式浮动，可导致噪声耦合。图4示出根 据一个实施例的DAC 26的DAC输出级。为了避免单极模式下的噪音耦合， 开关S7、S8可保持打开，但是放大器24的非反相输入端可以连接到 DACOUT(或从DAC的输出)，使得该电阻器R7的两端可以处于相同的 电势，并且没有电流可以流过R7。开关S16可以耦合在放大器24和 DACOUT的非反相输入端之间，而开关S17被耦合在参考电压Vref和放 大器24的非反相输入端之间。在操作中，在单极模式下，开关S16可接 合(接通)和S17可以被断开(OFF)。与此相反，在双极模式下，开关 S16可分离，和开关S17可接合。以这种方式，适用于电阻器R7的电位 是相同的，从而减少噪声耦合。
如图2-4所示的实施例具有如下优势：在信号路径中不切换，或没有 开关，当DAC的输出从零刻度到满刻度变化时，通过其的变化电流信号 流动。由于这个原因，输出的线性度不受除了DAC以外的元件影响。由 于在信号路径中没有切换，所使用的开关可以是最小尺寸。增益误差是仅 由于电阻失配，以及在单极性和双极性范围之间没有系统增益误差的差 别。此外，由于基准电压Vref被直接用于生成输出范围，就没有必要在节 点N产生中间(和任意的)电压。漏电流在高温下也大幅度降低。
图5示出根据一个替代实施例，DAC 26的DAC输出级。相比图2， 如图5所示的输出级电路包括附加的电阻器R8，其耦合在节点N₂与放大 器22的反相输入端之间。R5-R8的电阻值可以基于输出范围、从VIN到 Vout的期望增益(g)，以及偏移(Voff)确定。此外，R5+R6+R8＝Rtotal， 其中Rtotal可以按照噪声因子预先指定。基于这些关系，R5-R 8的电阻值 可以被确定。
在操作中，开关S8、S9在单极模式期间脱离，以及在双极模式下啮 合，从而电压源Vref可为双极模式提供偏移电压。不同的输出电压范围可 以根据R5-R8的电阻值来产生。
图6示出了根据一个实施例，DAC26的另一变型DAC输出级。相比 于图5的实施例，如图6所示的电路可以包括额外的开关S20、S21，其可 在单极模式或双极模式切换地接合。如图6所示，开关S20可耦合在放大 器24的非反相输入和电阻器R5和R8之间的互连节点之间，以及开关21 可耦合在Vref与放大器24的非反相输入端之间。在操作中，在单极模式 下，S20可以是啮合(ON)，和S21可以被断开(OFF)，并在双极模式下， S20被断开(OFF)，和S21可被接合(ON)。通过这种方式，相对于图5 所示的电路，噪声耦合显著降低。图6的R5-R8的电阻值以类似于图5 的方式进行确定。
图7示出了根据替代实施例的DAC的输出级。参照图7，输出级可以 包括放大器22、24，电阻器R9-R 12，以及开关S20、S21。放大器22可 以包括非反相输入端，其接收输入电压Vin(例如，来自DAC的输出电压)。 电阻R9可以耦合在放大器22的反相输入端和接地参考之间。电阻R10， R11可从反相输入连接到放大器22。放大器22的输出可提供电压输出 Vout。放大器24可以通过电阻R12和开关S20、S21提供偏移电压中，在 那里电阻器R12被耦合到电阻R10和R11之间的互连。
在操作中，开关S20、S21可在单极模式期间断开(OFF)，并且可以 在双极模式期间接合(ON)以提供偏移电压。电阻R9-R10的电阻值可以 被确定，以产生不同的电压范围。如图7所示的输出级的一个方面在于： 电阻器R12可以在单极模式下浮动，从而产生噪声耦合。为了解决这个问 题，R12的两端可被布置为具有相同的电压电势，使得没有电流可在单极 模式通过电阻R12。图8示出根据实施例的变型输出级。相比图7，如图8 所示的电路包括额外的开关S22、S23，其中S23耦合在基准电压Vref和 放大器24的非反相输入端之间，和开关S23耦合在放大器24的非反相输 入端和电阻R10和R11的互连之间。在操作中，在单极模式下，开关S22 可以接合，和开关S23可以断开，使电阻器R12的两端都处于相同的电压 电势。在双极模式下，开关S22可断开，和开关S23可接合，使得可通过 放大器24供给偏移电压。
参考电压可以通过参考缓冲器来提供。图9A示出了根据一个实施例 包括参考缓冲器的输出级。如图9A所示，电路块28可以表示如图2-8所 示的输出级电路。放大器26可以作为基准缓冲器，其输出可以同时提供 参考电压到DAC和偏移缓冲器的非反相输入端。偏移缓冲器的反相输入 端可以连接到输出级的输出端28。在输出减少噪音的一种方法是降低高压 放大器的增益。对于那些高输出范围(例如，0-20V和-10V-10V)，Vref 可以内部向上增益(例如，从0-2.5V至0-4V)，使得放大器的增益可降低 (从8至5)。图9B示出了根据实施例，包括电压增益提高的输出级。为 了向上增益电压，包括电阻R13和R14的电阻器梯被耦合到参考缓冲器 26的输出，以提高提供给DAC和偏移缓冲器的电压。以这种方式，在输 出的噪声分量可以被进一步减小。
图10示出能够产生多种输出电压范围并且包括串联连接的电阻器的 电路装置。图10和图3的电路结构可以图2所描述的方式操作，除非另 有说明。与图2相比较，图10使用第一多个串联连接的电阻R1-R6取代 了图2的第一电阻元件R7和第二电阻元件图R5，并使用第二多个串联连 接的电阻器R11-R14替换图2的第三电阻元件R6。例如，电阻器R1-R6 可以耦合在放大器22的输出端和接地参考之间，其中电阻器R1-R6的互 连节点经由相应的开关S1-S5耦合耦合至放大器22的第一输入。电阻器 R11-R14也耦合到电阻器R1-R6的互连节点。电阻R11-R14也可以经 由各自的开关S12、S14、S16耦合到放大器24，并且可以经由各自的开关 S11、S13、S15被耦合到放大器24的输入端。虽然未示出，图2的第一、 第二和第三电阻元件R5、R6和R7也可以由并联连接的电阻器代替。
本领域的技术人员可以前述描述理解：本发明可以以各种形式实现， 而且，各种实施例可以单独或组合实现。因此，虽然本发明的实施例已经 结合其特定实施例进行了描述，实施例和/或本发明的方法的真实范围不应 被如此限制，因为其它的修改对于本领域技术人员在研究附图、说明书和 以下的权利要求将变得显而易见。