[发明专利]一种具有时域误差校正功能的电流舵数模转换器

说明书

技术领域

本发明属于数模转换技术领域，具体涉及一种具有时域误差校正功能的电流舵数模转换器。

背景技术

随着移动通讯技术的普及和片上系统(system on chip，SOC)概念的提出，更多的模拟信号和数字信号被集成在一块系统芯片中。由于处理器的发展已经能够适应高速数字信号处理的要求，因此，高速处理器和外围模拟信号设备之间的通讯成为制约高速信号处理系统的主要因素；由此，近年来，高速高精度数模转换芯片设计得到了很大发展。

电流舵数模转换器是目前最为流行的高速高精度数模转换器结构，其一般包括译码电路、锁存器阵列和电流元阵列。其中，译码电路通常将输入的二进制数字信号转化为温度计编码的数字信号，并输入给锁存器阵列，锁存器利用时钟信号对译码电路输出的数字信号做同步处理，并将同步后的数字信号传输给电流元，电流元根据输入的数字信号决定其自身电流的流向，至此，数模转换器完成了从输入数字信号到输出模拟信号的转换。

然而由于锁存器阵列和电流元阵列中存在不匹配，不同电流元单元的输出存在延时差，而此延时差大大降低了数模转换器的动态性能，因此需要一定的校正方法加以去除。而典型的具有时域误差校正功能的数模转换器如图1所示，其在传统的电流舵数模转换器结构基础上，通过在锁存器和电流元之间设置延时电路，通过一时域误差校正单元为延时电路提供延时信号，时域误差校正单元包括有两个放大器、时间差保持电路、运算放大器、电容C和延时控制电路。该数模转换器利用延时电路校正存在的时域误差，电流元将输入信号转化为差分的电流信号输出。基准电流元与电流元结构一致，基准延时电路和延时电路也为相同模块。基准延时电路和基准电流元在此作为校正系统的基准模块。电阻R2和R3为数模转换器输出端所接电阻，另外，电阻R3和电阻R1可分别将电流元和基准电流元输出的电流信号转化为电压信号，并将其作为放大器的输入。

该数模转换器采用依次校正的模式，即依次将需要校正的电流元与基准电流元进行比较，消除它们之间的时域误差。其中，两个放大器分别将电流元和基准电流元的输出的同相位的方波信号进行放大，以便于时间差保持电路处理，时间差保持电路对输入的两个方波信号之间的时域误差进行保持，并输出给运算放大器，此时，由于运算放大器输入端的两个方波信号之间存在时域误差，因此，存在一段时间，在这段时间内，运算放大器两个输入信号之间存在电压差，这种电压差导致了运算放大器输出端对电容C进行充放电，延时控制电路对电容C的电压进行检测，并通过调整延时电路的延时大小，最后达成对时域误差的消除。

但该数模转换器也存在以下一些缺陷：(1)在数模转换器输出端做检测会影响输出性能；(2)利用电阻将电流元输出电流信号转化为电压信号会在电流元输出端引入较大的RC常数，若匹配不当，则会引入巨大的时域误差，从而影响原有时域误差的检测；(3)放大器需要较大的放大倍数才能将输入的电压信号转化为下级电路可识别的信号，从而增加了电路复杂度和功耗，并且如果两个放大器无法完全匹配，则也会引入额外的时域误差，影响最后的检测；(4)系统的校正精度不高。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术缺陷，本发明提供了一种具有时域误差校正功能的电流舵数模转换器，校正精度高，静态功耗低。

一种具有时域误差校正功能的电流舵数模转换器，包括：n+1条数模转换通道和一时域误差校正单元；n+1条数模转换通道分为一条基准数模转换通道和n条待测数模转换通道，所述的时域误差校正单元用于向待测数模转换通道提供延时控制信号；n为大于1的自然数；

所述的数模转换通道包括：

锁存器，用于产生数字方波信号；

延时电路，用于对数字方波信号进行延时输出；其中，基准数模转换通道的延时电路根据给定的基准延时信号对数字方波信号进行延时输出，待测数模转换通道的延时电路根据所述的延时控制信号对数字方波信号进行延时输出；

电流元，用于将延时后的数字方波信号转换为电流方波信号输出；

所述的时域误差校正单元包括：

电流方波检测器，用于采集基准数模转换通道输出的电流方波信号和任一待测数模转换通道输出的电流方波信号，并将这两个信号分别转换为第一电压信号和第二电压信号；

时间差放大器，用于对第一电压信号与第二电压信号之间的时域误差进行放大；

时数转换器，用于接收时域误差放大后的第一电压信号和第二电压信号，并提取这两个信号之间的时域误差，并根据该时域误差产生延时控制信号以校正对应的待测数模转换通道。