本发明属于集成电路设计。 数/模转换技术是随着数字技术和数字计算机的发展而出现的。由于数字技术及计算机技术的发展，特别是在1971年后微处理器突飞猛进，大大推动了模拟信号的数字处理技术，因此作为重要的接口单元的数/模转换器也得到迅速发展。随着系统集成和单片集成的需要，高集成、高速度和高精度的数/模转换器具有十分重要的意义。目前最重要且运用最广的数/模转换器是R-2R梯形电阻网络的数/模转换器（见T.Kamoto，Y.Akazawa and Moshinagawa，“An 8-bit 2-ns monolithic DAC”，IEEE J.Solid-State Circuits，Vol.SC-23，No，PP.142-146，1988.）其电路如图1所示。其中，基准源电压Vref与电阻网络固定连接，电流开关S1、S2、S3、…，Sn，如图1（b）所示。由数字控制电路输出信号来确定接地或是接至运算器的输入端。假若放大器是理想的则输入点P点是虚地，因此无论开关在两个位置的任一位置，流入梯形网络的电流都相同。这样各支路电流分别为I/2，I/4，I/8，…，I/2，其中I＝Vref/R，转输到运算放大器A的输入总电流可表示为：
Is＝Ia1/2+Ia2/4+Ia3/8+…+1aN/2 （1）
式中a1，a2，a3，…aN有“1”或“0”两种状态，因此放大器A的输出电压为：
Vo＝-IsR＝-IR（a1/2+a2/22+a3/23+…+aN/2N） （2）
这种R-2R梯形网络型数/模转换器避免了在权电阻网络中最大电阻与最小电阻之间差值很大引起的问题，但是仍存在一些因素影响这种数/模转换器的精度和转换速度：
1.因为在集成电路中很难制造很宽温度范围以内的精密电阻，而且作为开关管使用的MOS晶体管的导通电阻必须足够小，否则必须考虑MOS开关管的导通电阻，尤其是MOS开关管的导通电阻和普通电阻温度系数不同，必须提供一定的温度补偿电路。
2.R-2R梯形网络不具有负载能力，即不能直接接负载电阻RL，而必须采用运算放大器作为缓冲以提供虚地负载，这样一则增加了电路的复杂性，更严重的是数/模转换器的转换速度受到运放速度的影响，一般运算放大器的转换速率（Slewrate）为1～10V/μs量级。
为克服上述数/模转换器的不足之处，本发明提出一种全电流型数/模转换器新方案。电流型电路以电流方式工作，具有简单地求和、加权、以及比较等功能，这给数/模转换器的设计带来许多方便。
本发明提出的电流型数/模转换器如图2所示。由恒流源、电流开关组成，该恒流源采用N个加权的恒流源阵列，该电流开关采用N个常开的开关构成的开关阵列，这N个加权的恒流源分别与N个开关串联后连接在一起，构成由数字量控制的模拟量输出。这些恒流源可用不同宽长比（W/L）的PMOS晶体管构成对所有相应的数字量加权的恒流源，也可用其它器件和电路实现，这样使电路具有一定的负载能力，可直接接负载电阻，并以电压量输出，完成电流电压转换，从而克服通常数/模转换器中引入运放所造成的电路复杂程度和速度，同时用恒流源可以克服电阻网络离散性大的缺点，并易于温度补偿，从而使精度提高;由N个常开的开关构成开关阵列，它的闭合分别受a1，a2，…和aN控制，此开关阵列可用NMOS晶体管;PMOS晶体管和CMOS传输门构成，也可用其它器件和电路实现，这样使数/模转换在一级门延时以内完成，提高了转换速度。
此电路的工作原理如下：
数/模转换器的本质是确定数字量和模拟量之间的对应关系，在二进制系统中其对应关系为：
Io＝Iref（a1/21+a2/22+…+aN/2N）
其中Io为模拟量，Iref为参考量，a1，a2…aN为数字量，这就是说在二进制系统中模拟量等于以2为权重的数字量之和。
当输入数字信号ai＝1，由ai控制的相应开关Si闭合，本位输出相应电流IRef/2i;反之若ai＝0，则由ai控制的相应开关Si断开，本位输出电流为0，这样所有IRef/2i（i＝1，2，…N）的恒流源经过相应的开关Si后在输出端直接求和，克服了通常数/模转换所需要的双向电流开关和“虚地”工作点，以及引起的电路复杂性和功耗问题。
附图简要说明：
图1为R-2R梯形网络D/A转换器（a）和MOS双相开关（b）
图2为本发明电流型D/A转换器电路图
图3为本发明的一种典型实施例的电路图
本发明的典型实施例如图3所示，为MOS电流型数/模转换器用不同宽长比（W/L）的PMOS晶体管作为恒流源并与NMOS传输门作为电流开关构成全MOS电源型数/模转换器。其工作原理如下：当PMOS晶体管工作在饱合区，即满足
｜VGS-Vp｜＜｜VDS｜ （3）
其中VGS为PMOS晶体管栅源电压，Vp为PMOS晶体管的夹断电压，VOS为PMOS晶体管的漏源电压。PMOS晶体管可作为恒流源，[假设晶体管宽长比为（W/L）]，即有：
Ip＝kp′（W/L）（VGS-VP）2（4）
这样将PMOS晶体管并联，并与NMOS电流开关串联，如图3所示。利用二极管连接的PMOS晶体管TREF来提供参考电流，并假设
IREF＝K′P（ (W)/(L) ）REF（VGS-VP）2＝IoREF（ (W)/(L) ）REF（5）
参考图2，可得输出电流Iout为
选择： ((W/L)i)/((W/L)REF) = 2-i（i＝1，2，…，N） （7）
则：Iout= IREF( (α1)/2 + (α2)/(22) + (α3)/(23) +…+ (αN)/(2N) )（8）
负载为RL时，输出电压Vout为：
Vout= IoutRL= IREFRL( (α1)/2 + (α2)/(22) + … + (αN)/(2N) )（9）
本实施例采用的典型参数为电源电压VDD＝5V，NMOS电流传输门的宽长比（W/L）N＝10，开启电压VTn＝0.7V，PMOS电流镜输入管TREF的宽长比（W/L）P＝16/1，输出管（T1-T8）的宽长比分别为8/1，4/1，2/1，1，1/2，1/4，1/8，1/16（8位数/模转换器），夹断电压VP＝-1.5V。
本发明的主要特点：
1.采用加权的PMOS恒流源对对应的数字量加权，克服由于电阻网络离散性大的缺点，并易于进行温度的补偿，提高了转换精度;
2.利有电流求和的特点，经过一级NMOS电流开关在输出端直接求和，克服通常数/模转换器的双向电流开关所引起的电路复杂性和功耗问题;
3.由于采用加权恒流源及其电流开关，使这种电路具有一定负载能力，从而克服通常数/模转换器中引入运算放大器所造成的工艺复杂性和速度，使这种全MOS电流型数/模转换器具有更高的转换速率。