[發明專利]一種數模轉換器和控制方法

有效

• 申請號: 201911076870.6
• 申請日: 2019-11-06
• 公開（公告）號: CN110855295B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 請求不公布姓名
• 申請（專利權）人: 珠海億智電子科技有限公司
• 主分類號: H03M1/68
• 分類號: H03M1/68
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 鄧潮彬;黃培智

本發明提出了一種數模轉換器和控制方法，所述數模轉換器包括：MSB電流陣列、LSB電流陣列、開關陣列、輸出負載RL、LSB冗余電流模塊、電流比較模塊、校準電流陣列、DWA校準控制模塊、電流源負載MN1以及第一開關、第二開關、第三開關。所發明的數模轉換器和控制方法，通過控制第一開關、第二開關和第三開關本的閉合和關斷，能使數模轉換器在正常工作模式和校準模式之間切換，并采用DWA實現每個MSB電流單元的靜態校準，有效地降低數模轉換器模塊復雜度和占用集成電路面積，降低了器件的成本。

技術領域

本發明涉及集成電路技術領域，具體涉及一種數模轉換器和控制方法。

背景技術

隨著半導體工藝技術的發展，晶圓的價格持續上漲，以數字電路為主的模塊可以通過提高集成度來消除甚至減小晶圓價格上漲帶來的成本壓力，然而主要的模擬電路并不能隨工藝一起擴展，尤其在高階制程和更低電壓的趨勢下，模擬電路設計帶來的成本壓力日益顯現。作為連接模擬世界和數字世界的橋梁，數據轉換器已成為通信系統不可或缺的構成部分。其中，數模轉換器用于將數字系統的數字信號轉化成自然界的模擬信號，其所涉及到的模擬電路的設計技術也顯得非常重要。

傳統的高速數模轉換器如圖1所示，結構簡單但是性能上很難滿足目前高速通信系統的要求。高速數模轉換器的主要性能指標是線性度和SFDR(Spurious-free?DynamicRange，無雜散動態范圍)。線性度為主要靜態性能指標，通常用INL(Integral?Non-linearity，積分非線性)和DNL(Differential?Nonlinearity，差分非線性)表征，SFDR為主要的動態性能指標。為了保證線性度，減小INL和DNL，業界的做法通常是增大電流舵的面積或者增加校準電路。隨著集成電路制造工藝尺寸的縮小以及電源電壓的減小，要想滿足線性度的要求，電流舵增加的面積將會遠遠大于可接受的范圍。因此對于性能指標要求比較高的，普遍會采用校準的方式。為了實現較高的性能，普遍會采用對MSB(Most?SignificantBit，最高有效位)、LSB(Least?Significant?Bit，最低有效位)中每一個電流單元分別進行校準，增加的校準模塊的面積可能比主電路的面積還大，并且控制模塊復雜，成本也較大。

發明內容

針對傳統的高速數模轉換器的缺陷，本發明的目的是提供一種數模轉換器，可以克服現有技術中為保證性能主電流舵電路面積增大，校準模塊的復雜度高和面積增大的問題。

相應的，本發明還提供一種數模轉換器的控制方法，以保證上述數模轉換器的有效運行及高性能工作。

為了解決上述問題，本發明公開了一種數模轉換器，包括：MSB電流陣列、LSB電流陣列、開關陣列、輸出負載RL、LSB冗余電流模塊、電流比較模塊、校準電流陣列、DWA校準控制模塊、電流源負載MN1、第一開關、第二開關和第三開關；

所述MSB電流陣列的輸出側與所述LSB電流陣列的輸出側分別與所述開關陣列的高電位端相連，所述開關陣列的第一低電位端與所述輸出負載RL一端相連，用于產生數模轉換器的輸出電壓Vout，所述負載RL的另一端接地；

所述電流比較模塊的一個輸入端通過所述第二開關與所述開關陣列的第二低電位端相連，電流比較模塊的另一個輸入端與所述開關陣列的第三低電位端相連；所述電流比較模塊的輸出端控制連接所述校準電流陣列；所述電流比較模塊用于比較MSB單元電流I_MSB與LSB總電流I_{L_total}的大小，比較的結果用來控制所述校準電流陣列的校準電流；

所述校準電流陣列與所述MSB電流陣列對應連接，用于補償MSB電流陣列中的每一個單元的電流，使其電流大小與LSB總電流I_{L_total}相等；

所述DWA校準控制模塊單向控制連接所述開關陣列，以及DWA校準控制模塊還與所述校準電流陣列雙向控制相連，用于控制數模轉換器的輸出以及校準的過程；