[发明专利]数模转换器及数模转换方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字信号处理技术领域，特别涉及一种数模转换器及数模转换方法。

背景技术

由于生产工艺的偏差和工作温度、电压的不一致，芯片元件(比如晶体管尺寸、阈值电压和电阻阻值等)会出现失配，这会严重影响系统的性能，尤其是线性度。DEM(Dynamic Element Matching，动态元素匹配)编码方法能够将元件失配引起的失真转化为噪声，从而有效提高系统的线性度，因而广泛应用于各种结构的ADC和DAC中。图1是传统的包含DEM模块的数模转换器(DAC)的工作原理图。如图1所示，DAC的数字输入经过DEM模块编码后，输出M个数字位(图1中C₁到C_M)，所述M个数字位分别经过一个1位子DAC转换为M个子模拟输出(图1中y₁到y_M)，所述M个子模拟输出合成最终的模拟输出(图1中y)。

然而，传统DEM编码方法(比如，Full Random DEM，FRDEM)会急剧增大每采样周期跳变的开关数，而过多的开关跳变会导致较大的动态误差(开关跳变不同步、时钟馈通等)，这也会影响系统的性能。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何减少数模转换方法中过多的开关跳变，以减小动态误差。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种数模转换器，所述数模转换器的结构为一颗具有n+1层的完全二叉树，所述完全二叉树的根节点与一个n+1位数字信号数据的输入端连接，所述完全二叉树具有2ⁿ个叶节点、且每个叶节点均为一个1位DAC单元，所述完全二叉树中除叶节点外的其他节点均为编码子模块，所述2ⁿ个叶节点的输出端均与累加器连接。

优选地，所述完全二叉树中除叶节点外的每一个节点分别与一个线性反馈移位寄存器对应连接，由所述线性反馈移位寄存器控制与其对应的节点的输出。

本发明还公开了一种基于所述的数模转换器的数模转换方法，所述方法包括DEM编码转换方案，

其中，所述DEM编码转换方案包括以下步骤：

S1：输入n位数字信号数据，在所述n位输入的数字信号数据的末尾增加一位数字码“0”，以构成n+1位数字信号数据；

S2：每一个编码子模块将输入的i+1位数字信号数据的前i-1位数字码作为基础，将后两位数字码分别增加至所述前i-1位数字码的末尾，以生成两组数字信号数据、并分别称为第一数字信号数据和第二数字信号数据，所述第一数字信号数据为所述两组数字信号数据中包括了所述i+1位数字信号数据的最后一位数字码的那一组数据；

S3：将当前编码子模块的两组数据和当前编码子模块上一次的两组数据进行比较，若均大于等于或均小于等于上一次的两组数据，则通过与所述当前编码子模块对应的线性反馈移位寄存器内的随机码控制第一数字信号数据和第二数字信号数据与当前编码子模块的左孩子和右孩子之间的对应关系，否则，将该两组数据与上一次的两组数据进行对应输出。

优选地，步骤S3中通过随机码控制第一数字信号数据和第二数字信号数据与当前编码子模块的左孩子和右孩子之间的对应关系具体为：当随机码等于1时，将第一数字信号数据通过当前编码子模块的左孩子进行输出，并将第二数字信号数据通过当前编码子模块的右孩子进行输出，当随机码等于0时，将随机码等于1时的输出对应关系互换。

优选地，步骤S3中将该两组数据与上一次的两组数据进行对应输出，其具体为：

当出现A=CB=DA≠B]]>时，则表明A和C对应，B和D对应，将A直接由C所对应的节点进行输出，将B直接由D所对应的节点进行输出，其中，C为上一次在当前编码子模块的左孩子输出的数字信号数据，D为上一次在当前编码子模块的右孩子输出的数字信号数据，A和B分别为当前编码子模块的第一数字信号数据和第二数字信号数据。