一种数模转换器电路的制作方法

文档编号:14478141
研发日期:2018/5/19

本实用新型涉及微电子技术领域,更具体地,涉及数模转换器电路。



背景技术:

数模转换器(DAC)又称D/A转换器,简称DAC,它是把数字量转变成模拟的器件,数模转换器器件既可作为独立的数模转换器芯片用于信号处理、军用通讯、雷达、电子对抗等领域,也可作为IP或子模块用于DDS、射频模拟前端以及各种高精度SOC系统,实现将数字信号转换成模拟信号输出的功能。模数转换器是将模拟信号转换成数字信号的电路,又简称A/D转换器或ADC,A/D转换的作用是将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、幅值也离散的数字信号;数模转换器作为数字域与模拟域之间转换的重要桥梁,在信号处理和通信领域中有着重要作用。随着现代通信中信息量的提高,对数模转换器的速度有了更高的要求。同时由于频谱的复用,使得单一信道中同时存在的信号频谱范围更宽,为降低不同频段内信号的干扰,同时降低非线性引入的谐波的干扰,要求数模转换器有更高的线性度。DAC的线性度通常采用SFDR(Spurious Free Dynamic range,无杂散动态范围)来描述,SFDR定义为输出关心的频带范围内,信号能量和能量最大的谐波的能量之比。在更宽的频带范围内达到更高的SFDR是当前应用领域的发展对数模转换器提出的新的性能要求,也是当前研究领域的热点之一。

现有数模转换器基本结构都是通过译码器将输入数字信号转换为开关控制信号,然后控制动作单元阵列中的单元的切换,从而实现数字到模拟的转换。现有数模转换器中,状态发生变化的动作单元的数目往往与输入信号之间呈现很强的相关性,这种相关性对数模转换器的动态线性度影响非常明显,尤其是对于高采样率或者高频输出的线性度影响最为明显。



技术实现要素:

本实用新型提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种数模转换器电路,用以降低状态发生变化的动作单元的数目与输入信号的相关性,提高DAC的动态线性度。

根据本实用新型的一个方面,提供一种数模转换器电路,包括温度计编码器、动作单元匹配DEM模块、动作单元阵列和加法器;

所述温度计编码器用于将数字输入信号转换为温度计码;

所述动态元件匹配DEM模块用于生成随机数,采用所述随机数对所述温度计码进行随机化;

所述动作单元阵列包括电流源开关单元、电阻开关单元或者电容开关单元中的一种或者多种,所述动作单元阵列的输入端连接温度计编码器,其输出连接到加法器,所述动作单元阵列接收温度计编码器输出的温度计码,根据温度计码完成状态切换,并生成一组模拟信号;

所述加法器用于对动作单元阵列输出的模拟信号进行求和运算,形成模拟输出信号。

作为优选的,所述动作单元阵列至少包含P个动作单元,该动作单元阵列包含的P个动作单元同时受温度计码控制;每个动作单元根据其对输出的贡献大小具有一定的权重;

P个动作单元的权重绝对值的和除以动作单元中的绝对值最小的权重的绝对值得到的商大于译码器输出温度计码对应的输入待转换数字输入信号的十进制值的最大值。

作为优选的,所述温度计编码器输出的温度计码的权重值与被该温度计码控制的动作单元的权重值对应,且温度计码的权重值为被控制动作单元的权重值除以绝对值最小的权重的值。

作为优选的,所述DEM模块包括:

第一随机数生成单元,用于生成表示所述温度计码起始位置的随机数;

第一随机化单元,用于采用所述随机数,对所述温度计码的起始位置进行随机化,所述温度计码为连续排列。

作为优选的,所述DEM模块包括:

第二随机数生成单元,用于生成表示所述温度计码的排列位置的随机数;

第二随机化单元,用于采用所述随机数,对所述温度计码的排列位置进行随机化。

作为优选的,所述数模转换器用于对6位的数字码流进行数模转换,所述输入信号为所述6位数字码流的高4位。

本实用新型提出一种数模转换器电路,通过温度计编码器将输入信号转换为温度计码,动态元件匹配(DynamicElementMatching,简称:DEM)模块生成随机数,采用该随机数对温度计码进行随机化,动作单元阵列根据随机化后的温度计码控制该动作单元阵列的动作。这样,将温度计码进行随机化,可以随机打开或关闭动作单元,从而得到的状态发生变化的动作单元的数目也就是随机的,因此,改变了动作单元的打开顺序,不再像温度计编码那样根据输入信号的值依次打开或关闭动作单元,使得动作单元的状态随机发生变化,从而降低状态发生变化的动作单元的数目与输入信号的相关性,进而减少频率为2ω的干扰,提高DAC的动态线性度。

附图说明

图1为根据本实用新型实施例的数模转换器电路结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例,对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型,但不用来限制本实用新型的范围。

如图1所示,图中示出了一种数模转换器电路,包括温度计编码器、动作单元匹配DEM模块、动作单元阵列和加法器;

所述温度计编码器用于将数字输入信号转换为温度计码;

所述动态元件匹配DEM模块用于生成随机数,采用所述随机数对所述温度计码进行随机化;

所述动作单元阵列包括电流源开关单元、电阻开关单元或者电容开关单元中的一种或者多种,所述动作单元阵列的输入端连接温度计编码器,其输出连接到加法器,所述动作单元阵列接收温度计编码器输出的温度计码,根据温度计码完成状态切换,并生成一组模拟信号;

所述加法器用于对动作单元阵列输出的模拟信号进行求和运算,形成模拟输出信号。

作为优选的,所述动作单元阵列至少包含P个动作单元,该动作单元阵列包含的P个动作单元同时受温度计码控制;每个动作单元根据其对输出的贡献大小具有一定的权重;

P个动作单元的权重绝对值的和除以动作单元中的绝对值最小的权重的绝对值得到的商大于译码器输出温度计码对应的输入待转换数字输入信号的十进制值的最大值。

作为优选的,所述温度计编码器输出的温度计码的权重值与被该温度计码控制的动作单元的权重值对应,且温度计码的权重值为被控制动作单元的权重值除以绝对值最小的权重的值。

作为优选的,所述DEM模块包括:

第一随机数生成单元,用于生成表示所述温度计码起始位置的随机数;

第一随机化单元,用于采用所述随机数,对所述温度计码的起始位置进行随机化,所述温度计码为连续排列。

作为优选的,所述DEM模块包括:

第二随机数生成单元,用于生成表示所述温度计码的排列位置的随机数;

第二随机化单元,用于采用所述随机数,对所述温度计码的排列位置进行随机化。

作为优选的,所述数模转换器用于对6位的数字码流进行数模转换,所述输入信号为所述6位数字码流的高4位。

本实用新型提出一种数模转换器电路,通过温度计编码器将输入信号转换为温度计码,动态元件匹配(DynamicElementMatching,简称:DEM)模块生成随机数,采用该随机数对温度计码进行随机化,动作单元阵列根据随机化后的温度计码控制该动作单元阵列的动作。这样,将温度计码进行随机化,可以随机打开或关闭动作单元,从而得到的状态发生变化的动作单元的数目也就是随机的,因此,改变了动作单元的打开顺序,不再像温度计编码那样根据输入信号的值依次打开或关闭动作单元,使得动作单元的状态随机发生变化,从而降低状态发生变化的动作单元的数目与输入信号的相关性,进而减少频率为2ω的干扰,提高DAC的动态线性度。

最后,本实用新型的方法仅为较佳的实施方案,并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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