[發明專利]光學鐘控的數字模擬轉換器和具有該轉換器的DDS單元

有效

• 申請號: 201380022849.2
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN104285376B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 格哈德·卡門
• 申請（專利權）人: 羅德施瓦茲兩合股份有限公司
• 主分類號: H03M1/08
• 分類號: H03M1/08
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司11291
• 代理人: 黃志華

技術領域

本發明涉及一種提供非常高的動態范圍的數字/模擬轉換器，以及一種具有這種數字/模擬轉換器的直接數字合成(DDS)單元。

背景技術

在通信系統中，產生具有高的動態范圍的寬帶信號是必要的。為此目的，高速的數字/模擬轉換器通常配備有歸零單元(英語：歸零(RTZ))，其最小化穩定過程對輸出信號的影響。為了形成提供良好的信號-噪音失真比(英語：信號-噪音失真比(SNDR))的數字/模擬轉換器，在這些歸零單元中的輕微的相位噪聲是必需的。對于在該情況下的最佳運行，目的應當是可能的最低殘余抖動，例如幾飛秒數量級的殘余抖動，其僅僅能利用極高質量的窄帶振蕩器來實現且與高費用相關。

從US2011/0043399 A1中已知提供包含兩個不同單元的歸零單元的數字/模擬轉換器。

US 2011/0043399 A1的缺點在于數字/模擬轉換器使用復雜的時鐘分配，其包括時間偏移校正(英語：偏移校正)。大量的中間放大器和移相器用于這些時鐘分配系統中以分配時鐘脈沖且實現所需的驅動器性能。在該情況下，必須進行補償在技術上確定的延遲時間上的波動。這些組件中的各個組件增加額外的抖動，其對時間系統、即數字/模擬轉換器的精確性造成損害，尤其在高的采樣速率下。

發明內容

因此，本發明的目的在于創建提供極低的相位噪聲的數字/模擬轉換器以及相應的用于直接數字合成的單元，使得即使在高速率應用下也能夠實現高的動態范圍。

根據本發明的數字/模擬轉換器提供與第一母線連接的第一歸零單元，其中，在各個情況下第一母線與多個差動單元的第一輸出端連接。另外，第一歸零單元提供與第一光電二極管連接的至少一個時鐘輸入端，其中，脈沖光源對第一光電二極管供給信號。

特別有利的是，在高速數字/模擬轉換器中的最終單元，所謂的歸零單元，接收由光電二極管產生的時鐘信號，該光電二極管將脈沖光信號轉換成電時鐘信號，這是因為與純粹通過電子實現的最佳解決方案相比較，能夠產生提供降低了1至2個數量級的抖動的脈沖光信號。由于最終單元即歸零單元，接收來自脈沖光源的時鐘信號，故可有效地抑制在所供應的數據信號中出現的任何抖動。因此，所供給的數據信號與高精度光學時鐘同步。

如果與第二母線連接的第二歸零單元存在，其中，在各個情況下第二母線與多個差動單元的第二輸出端連接，并且其中，第二歸零單元提供與第一光電二極管連接的至少一個時鐘輸入端，則利用根據本發明的數字/模擬轉換器實現另一優勢。在該情況下，尤其有利的是，根據本發明的數字/模擬轉換器允許差分操作，且鑒于兩個歸零單元接收相同的時鐘信號，故它們彼此同步。

如果多個差動單元中的每一個提供至少一個數據輸入端，其中，各個數據輸入端與一個光學鐘控的觸發器的數據輸出端連接；和/或如果光學鐘控的觸發器中的每一個提供與數字邏輯模塊聯接的數據輸入端，則利用根據本發明的數字/模擬轉換器實現了另一優勢。使用光學鐘控的觸發器意味著有效地抑制供給到差動單元的數據信號中的相位噪聲，即抖動，而相位噪聲僅僅通過高精度光學時鐘的抖動來確定。特別有利的是，光學鐘控的觸發器還提供非常好的抖動性能。在數字邏輯模塊內通過復雜的時鐘分配和時鐘延遲而引起的相位噪聲，能夠通過用于每一數據輸入的光學鐘控的觸發器來有效地抑制。

另外地，如果每一個光學鐘控的觸發器的時鐘輸入端由脈沖光源供給信號，則利用根據本發明的數字/模擬轉換器實現一優勢，使得在數據輸入端的相位噪聲被降低至脈沖光源(5)的相位噪聲。如已經說明的，脈沖光源具有極好的抖動性能，使得在數字邏輯模塊的輸出端，從數字數據信號中可去除相位噪聲。

另外，如果多個差動單元通過其第一輸出端對第一母線供給信號、以及通過其第二輸出端對第二母線供給信號，和/或如果數字/模擬轉換器體現為：當第一和/或第二母線上的電流的穩定過程結束和/或已經落在指定的閾值之下時，其第一和/或其第二歸零單元使第一和/或第二母線上的電流連接至第一和/或第二輸出端，則根據本發明的數字/模擬轉換器實現了一優勢。在這種情況下，特別有利的是，數字/模擬轉換器體現為：當穩定過程已經結束且電流紋波已經低到閾值之下時，在第一母線或第二母線上的電流僅僅連接至外側。實現這的原因在于，用于多個差動單元或第一和/或第二歸零單元的時鐘信號延遲，例如通過延遲元件，使得僅僅當多個差動單元的轉換過程已經結束時，第一和/或第二歸零單元將第一和/或第二母線連接至數字/模擬轉換器的輸出端。這確保了第一母線和/或第二母線上的電流波紋未傳遞到輸出端。