[發明專利]DAC變量跟蹤校準

有效

• 申請號: 200910162394.X
• 申請日: 2009-08-13
• 公開（公告）號: CN101771415A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發明（設計）人: 賴逢時;王國銘;薛旭峰;翁正彥;林永福
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H03M1/68
• 分類號: H03M1/68;H03M1/06;H03M1/10
• 代理公司: 北京市德恒律師事務所 11306
• 代理人: 馬佑平;馬鐵良

技術領域

本發明一般地涉及數模轉換器，更具體地涉及數模轉換器的結構及其校準方法。

背景技術

數據轉換器，例如，數模轉換器(DAC)和模數轉換器(ADC)，普遍應用于涉及現實世界信號的數字信號處理，如通信系統、裝置以及音頻和視頻處理系統中的數字信號處理。

DAC設計的兩個主要問題是單調性和分辨率。單調性意味著隨著數字值增大，轉換的模擬值也必須增大。很多DAC構件塊需要在保持適度元件速率和適度設計復雜度的同時保證單調性。示例包括PLL環路中的數控振蕩器中的DAC，或自動頻率控制環中的數控晶體振蕩器中的DAC。通常需要不同DAC元件之間匹配以保證單調性能。隨著集成電路制造工藝的尺寸縮小，DAC元件的物理尺寸變得更小，控制DAC元件的尺寸使其匹配以實現單調性變得更加困難。所以，DAC元件的物理尺寸被匹配條件所限制，從而DAC沒有受益于工藝縮小。

可以保證單調性的DAC的一種類型是溫度計DAC。它被這樣命名是因為它類似于水銀溫度計，其中水銀柱總是上升到適合的溫度，在該溫度之上沒有水銀。通常，輸入數字信號是二進制的，二進制碼被轉換為溫度計碼。然后溫度計碼用于控制溫度計元件以生成模擬信號。對于溫度計DAC，元件都是同樣的尺寸，這樣元件的匹配可以變得比在二進制情況下更加簡單?？紤]到傳遞函數，溫度計轉換器設計為單調的。這是因為當輸入值增加時，比特僅僅從0變化到1。因此，元件匹配的條件在溫度計DAC中能夠放寬，并且單調性得到保證。

在傳統的DAC中，溫度計碼可以與二進制碼相結合以實現對于轉換范?圍內的任何數字的數模轉換。例如，對于12比特DAC，12比特被分為6個最高有效位(MSB)和6個最低有效位(LSB)。MSB被轉換為63比特溫度計碼，每個比特(溫度計比特)對應一個宏。每個宏能夠提供對應于64倍單位電流的電流，其中單位電流是表示LSB的最低位的電流。從而每個MSB宏需要準確地提供64倍的單位電流。因此，MSB宏需要被校準。

通常，DAC的校準在DAC的開啟時進行。在校準過程中，測量能夠由LSB提供的總電流(稱為LSB總和)。在上述的例子中，LSB總和應當是接近64倍單位電流的值，可能具有微小變量。然后測量到的LSB總和用于校準每個MSB溫度計比特，這樣由每個MSB比特提供的電流等于LSB總和。

然而，傳統的校準工藝存在缺陷。在使用DAC期間，可能發生溫度和電壓導致的變化，LSB總和可能漂移。因此，每個MSB比特可能不再提供與漂移的LSB總和相同的電流。因此，不能再維持LSB和MSB之間的單調性。因此，需要新的校準方法解決上述的問題。

發明內容

根據本發明的一個方面，提供了一種校準數模轉換器(DAC)的方法。DAC包括最低有效位(LSB)塊，以及與LSB塊相鄰的虛擬LSB塊。DAC具有最高有效位(MSB)塊，其包括MSB溫度計宏。該方法包括測量虛擬LSB塊以獲得虛擬LSB總和；以及校準MSB塊，這樣每個MSB溫度計宏提供與虛擬LSB總和基本相同的電流。

根據本發明的另一個方面，在校準DAC的方法中，首先提供DAC。DAC包括LSB塊；與LSB塊相鄰的虛擬LSB塊；以及具有MSB溫度計宏的MSB塊。該方法包括測量LSB塊以獲得LSB總和；以及測量虛擬LSB塊以獲得第一虛擬LSB總和。在第一虛擬LSB總和不等于LSB總和的情況下，虛擬LSB塊被校準，使得虛擬LSB塊的第二虛擬LSB總和等于LSB總和。MSB塊被校準，使得每個MSB溫度計宏提供與LSB總和基本相同的電流。在校準MSB塊的步驟之后，測量虛擬LSB塊以獲取第三虛擬LSB?總和。校準MSB塊，使得每個MSB溫度計宏提供與第三虛擬LSB總和基本相同的電流。

根據本發明的又一個方面，DAC包括LSB塊；以及與LSB塊相鄰的虛擬LSB塊。虛擬LSB塊是可配置的，從而虛擬LSB塊的虛擬LSB總和能夠被調整為基本等于LSB總和，該LSB總和隨工藝、溫度和電壓的變化而波動。

由于MSB比特的連續校準以及LSB總和變化的連續跟蹤，本發明的有益特征包括DAC的性能改進。從而本發明的實施例較少受到工藝、電壓和溫度變化的影響。

附圖說明

為了更加全面地理解本發明及其有益效果，下面結合附圖進行描述，其中：

圖1示出了本發明的一個實施例，其包括數模轉換器(DAC)的最低有效位(LSB)塊和虛擬LSB塊；