[发明专利]动态元件匹配的方法及实现此方法的数字模拟转换器

说明书

技术领域

本发明是关于一数字模拟转换器的技术，特别指一种降低数字模拟转换器积分非线性度的技术。 

背景技术

一般而言，数字模拟转换器(Digital-to-Analog Converter,DAC)有许多种非理想特性，诸如差分非线性(Difference Non-linearity,DNL)及积分非线性(IntegralNon-linearity,INL)，在此一领域中，有许多方法已被提出以解决该类问题，最广为人知的方法的一即为动态元件匹配(Dynamic Element Matching,DEM)。 

虽然动态元件匹配(DEM)可以有效降低积分非线性的问题，然而实作上有些亟待解决的问题，比如乱数产生器的实作。其中一种解决此类问题的方法为虚拟动态元件匹配(Pseudo DEM,PDEM)，虚拟动态元件匹配是以一近似于随机的方法或以一有规律的分配顺序达到接近动态元件匹配的效果。 

请参见图1，是一先前技术的实施方法，该先前技术为US7,679,539专利。在此一先前技术中，是使用一乱数产生器以决定多个一位元数字模拟转换器的「起始点」。再根据输入的数字信号及前述由乱数产生器决定的起始点，以一编码器选择用于输出的一个一位元数字模拟转换器集合。然而，在此类操作中，可能会在连续两次输出间，使用完全不同的一位元数字模拟转换器，从而产生明显的突波现象(glitch)。举例来说，假设一数字模拟转换器10有16个一位元数字模拟转换器101~116，第一次输出时起始点为101，则使用101、102及103当作输出单元，第二次输出时起始点为105，则使用105、106及107当作输出单元，则由于两次输出使用完全不同的输出单元，此类操作往往造成较大的突波。 

为避免动态元件匹配作用时的突波现象，后有进者发展出另一类虚拟动态元件匹配法。请参见图2，其是另一先前技术的实施方法，该先前技术为US2011/0,279,292。在此一先前技术的一种实施例中，假如第一次输入值为二进 位的011，亦即十进位的3，则201、202及203三个一位元数字模拟转换器被选择当作输出元件；接下来假如第二次输入值为二进位的101，亦即十进位的5，则向后再多选两个一位元数字模拟转换器作为输出元件，也就是201~205都被选择当作输出元件；如果第三次输入值为二进位的010，亦即十进位的2，则仅有204及205被保留当作输出元件。然而，在此一先前技术中，并未定义若连续两次输入值相同时，输出元件要如何选取。亦即，在此一先前技术中，若连续出现相同的输入值，则用于输出的一位元数字模拟转换器亦会连续相同，而动态元件匹配方法在此一状况下将失去效用。 

鉴于前述各种先前技术所产生的问题，本发明提出另一种以移位方法实现的虚拟动态元件匹配法(PDEM)以降低在动态元件匹配法作用时所产生突波，同时也避免当所输入的数字信号维持不变时，动态元件匹配法失效的问题。 

发明内容

本发明的一目的是提供一种虚拟动态元件匹配(PDEM)方法以改善数字模拟转换器(DAC)的积分非线性度(INL)。 

在本发明的一实施例中，每隔一段时间以一电流源选择顺序产生器产生一组新的电流源选择顺序，以决定多个输出电流大致相同的电流源被数字模拟转换器选择为输出电流元件的优先顺序，优先顺序越高的电流源将被先被选为输出电流元件。每次产生新的电流源选择顺序时，是将优先顺序最高的一个或多个电流源其优先顺序改为最低，从而产生新的电流源选择顺序。 

本发明的一实施例中，重新产生电流源选择顺序的时间间隔是由一匹配变更指示器决定，其方法是由该匹配变更指示器乱数产生一数值，决定下次变更前须经过多少个操作周期。 

本发明的一实施例中，是否重新产生电流源选择顺序是由一匹配变更指示器决定，其方法为每一操作周期产生一旗标，决定下一周期是否变更电流源选择顺序。 

为了达到上述目的，本发明提供一种改善数字模拟转换器积分非线性度的方法，该数字模拟转换器包含一脉冲信号源用以定义该数字模拟转换器的周期及一输入端用以在每个周期接收一输入信号以及N个输出电流大致相同的电流源用以输出电流，其中N为一正整数，每个周期根据所接收的输入信号，决定一用于输出的电流源数目，该方法包含下列步骤： 

给定一电流源选择顺序，该电流源选择顺序是用以定义该N个电流源被选择用以输出的优先顺序，根据该优先顺序及该用于输出的电流源数目，可决定每个周期用于输出的电流源集合；以及