[發(fā)明專(zhuān)利]電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010298140.3
• 申請(qǐng)日: 2010-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102447476A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王洪魁
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 珠海全志科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H03M1/66
• 分類(lèi)號(hào): H03M1/66
• 代理公司: 廣東國(guó)欣律師事務(wù)所 44221
• 代理人: 劉軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，尤其涉及一種能抑制系統(tǒng)的非線性失真和抑制系統(tǒng)引入的噪聲的電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

在視頻信號(hào)處理和通訊系統(tǒng)中，高速高精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換器是極其重要的模塊之一。電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器(Current?Steering?Digital?to?Analog?Converter)基于匹配度非常高的電流源陣列，可以直接驅(qū)動(dòng)阻性負(fù)載，響應(yīng)速度明顯優(yōu)于電壓型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所以得到了廣泛的應(yīng)用。

數(shù)模轉(zhuǎn)換器的評(píng)價(jià)指標(biāo)可分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。靜態(tài)指標(biāo)包括：積分非線性、微分非線性、增益誤差和失調(diào)電壓等，靜態(tài)指標(biāo)主要取決于單位電流源的面積和相互之間的匹配程度。動(dòng)態(tài)特性包括：信噪比、總諧波失真、無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍和信號(hào)噪聲失真比等，動(dòng)態(tài)特性主要取決于電路的線性度和所引入的噪聲。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的一電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，此電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括解碼器101、電流源陣列102、電流開(kāi)關(guān)陣列103和負(fù)載電阻R₁、R₂。數(shù)字輸入一般為二進(jìn)制編碼，如果直接用它們?nèi)タ刂齐娏髟矗瑒t會(huì)在轉(zhuǎn)換過(guò)程中產(chǎn)生非常大的毛刺(glitch)。所以，數(shù)模轉(zhuǎn)換的第一步一般都是把二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)換成容易控制的編碼形式，比如溫度計(jì)編碼(thermometer?code)。n位的二進(jìn)制編碼d₁～d_n經(jīng)過(guò)解碼器101后變成了m位數(shù)據(jù)t₁～t_m，t₁～t_m可能是一種編碼形式，也可能是分段地包含一種或多種編碼形式。對(duì)應(yīng)于m位的解碼器輸出，電流開(kāi)關(guān)陣列也包含m對(duì)差分開(kāi)關(guān)以控制m組電流源，每一對(duì)差分開(kāi)關(guān)都是由兩個(gè)PMOS晶體管組成，它們的源極共同接到電流源的輸出端，漏極分別接到對(duì)應(yīng)的輸出節(jié)點(diǎn)V_OUTN和V_OUTP，柵極分別接到由t₁～t_m產(chǎn)生的互補(bǔ)控制信號(hào)Q_P1～Q_Pm和Q_N1～Q_Nm。m組電流源a₁·I_CELL～a_m·I_CELL也是按照每位數(shù)據(jù)所占權(quán)重進(jìn)行劃分的，這些電流最后分成兩組流過(guò)電阻R₁和R₂，產(chǎn)生輸出電壓V_OUTP和V_OUTN。

V_OUTN和V_OUTP可以作為差分輸出端，用來(lái)減小共模的各種誤差，這時(shí)要求R₁和R₂的阻值相同；也可以單獨(dú)使用其中一個(gè)作單端輸出，這時(shí)不用的一端可直接接地。

在上述的電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，當(dāng)開(kāi)關(guān)晶體管P_m1或P_m2打開(kāi)時(shí)，它們的柵極電壓等于地電壓GND，當(dāng)輸出端的電壓高于PMOS晶體管的閾值電壓絕對(duì)值|V_TP|時(shí)，開(kāi)關(guān)晶體管P_m1或P_m2就進(jìn)入了線性區(qū)，電流源將會(huì)受到輸出點(diǎn)電壓變化的影響，如果這點(diǎn)電壓太高還可能導(dǎo)致電流源進(jìn)入線性區(qū)，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。

圖2為現(xiàn)有技術(shù)的又一電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，針對(duì)以上電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的不足，美國(guó)專(zhuān)利號(hào)為US6,369,734的專(zhuān)利公開(kāi)了一種增加電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器線性度與降低噪聲的方法。此電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器為一種單端輸出的電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，晶體管402用來(lái)產(chǎn)生電流，晶體管404和晶體管406構(gòu)成差分的電流開(kāi)關(guān)，晶體管404和晶體管406的柵極接到一對(duì)互補(bǔ)的控制信號(hào)，偏壓電路430用來(lái)產(chǎn)生電壓Va，電壓Va由電阻R418和R416對(duì)電源Vdd分壓后經(jīng)過(guò)電壓緩沖器414產(chǎn)生。非門(mén)驅(qū)動(dòng)器408和非門(mén)驅(qū)動(dòng)器410的正端接到Vdd，負(fù)端接到Va。圖3為圖2中電流開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)示意圖，如圖3所示，晶體管404和晶體管406的柵極控制信號(hào)的低壓為Va，如果合理設(shè)計(jì)Va，就可以保證任何狀態(tài)下晶體管404和晶體管406都處在飽和狀態(tài)，所以在一定程度上提高了系統(tǒng)的線性度。