[发明专利]用于缩放数模转换器中的切换毛刺的补偿式电流单元

说明书

背景

领域

本申请一般涉及RF系统的工作和设计，尤其涉及数模转换器。

背景

数模转换器（DAC）用在各种各样的应用中（诸如用在发射机中），以将数字数据转换成模拟信号以供传输。一种类型的DAC称为电流导引DAC，且作用于将数字数据转换成能被用来生成代表该数字数据的模拟电压信号的相应电流。例如，电流导引DAC基于数字输入来切换其输出处的电流，以使得毗邻的电流电平相差达与最低有效位（LSB）相对应的量。结果，14位DAC就能输出最多达16,384个不同的电流电平。

当电流导引DAC改变状态时，产生了会使得该DAC的性能降级的切换瞬态（或毛刺）。例如，毛刺可能引起电流输出向模拟电压的转变期间的不准确性。由于切换瞬态是不可避免的，因此希望它们是相同的以使得它们对DAC性能的影响最小化。

具有相同的切换瞬态的一种途径是设计具有16,383个基于要被转换的数字代码来选择性地启用的个体电流源的DAC（即，在此示例中是14位DAC）。尽管该解决方案可确保有相同的毛刺，但是实现这样大量的电流源不是十分高效。另一替换方案将是设计具有二进制加权电流源的DAC。因此，对于14位DAC而言，将有14个可个体地控制的电流源，其中一个源与下一个源在权重上相差2倍。然而，此解决方案的问题在于，可能难以生产准确地满足电流匹配要求的二进制加权电流源。另外，二进制加权电流源将不能够容易地缩放它们所产生的毛刺。

因此，希望具有这样的DAC，其允许切换瞬态得到控制以使得这些切换瞬态以与切换电流相同的方式缩放并因此不使DAC性能降级。

附图简要说明

通过参照以下结合附图考虑的描述，本文中所描述的以上方面将变得更易于明了，附图中：

图1示出在电流导引DAC中使用的常规的未经补偿电流单元；

图2示出常规的解说在图1中示出的电流单元的工作期间产生的毛刺的图表；

图3示出示例性的补偿式电流单元；

图4示出包括图3中所示的补偿式电流单元的示例性分段式电流导引DAC；

图5示出代表图4中所示的DAC的4个最低有效位的四个示例性补偿式电流单元；

图6示出解说用图3中所示的补偿式电流单元所达成的毛刺减少的示例性图表；并且

图7示出示例性的补偿式电流单元装置。

详细描述

下面结合附图阐述的详细描述旨在作为对本发明的示例性实施例的描述，而非旨在代表可在其中实践本发明的仅有实施例。贯穿本描述使用的术语“示例性”意指“用作示例、实例或解说”，并且不应一定解释成优于或胜于其它示例性实施例。本详细描述包括具体细节以提供对本发明的示例性实施例的透彻理解。对于本领域技术人员将显而易见的是，没有这些具体细节也可实践本发明的示例性实施例。在一些实例中，公知的结构和器件以框图形式示出以免湮没本文中给出的示例性实施例的新颖性。

图1示出在电流导引DAC中使用的常规的未经补偿电流单元100。该电流单元100包括连接成从电流源102接收电流（I0）的差分PMOS晶体管对（M1，M1b）。互补的信号输入Y和Yb分别控制晶体管M1和M1b以切换电流（I0）来产生互补的输出电流ioutm和ioutp。VM和VP代表接收电流ioutm和ioutp的低阻抗源。电流ioutm和ioutp在该DAC电路中的别处被转换成电压。电容器C1、C2、C1b和C2b是与器件M1和M1b相关联的寄生电容，并且参与造成由电流单元100的切换所产生的毛刺。

在工作期间，电流单元100产生切换毛刺，这是响应于差分输入Y和Yb来切换差分晶体管对的结果。结果产生的毛刺至少具有以下两个来源。

1.时钟馈通

2.电荷注入

时钟馈通是时钟信号（或在本例中是差分输入Y和Yb）电容性耦合到输出中的结果。在DAC的情形中，每个电流单元的输入Y和Yb将通过与该差分开关相关联的各寄生电容而耦合到共享输出ioutm和ioutp中。例如，时钟信号被配置成驱动包括多个电流单元100的DAC来将数字输入转换成电流输出。电荷注入是与这些晶体管（M1，M1b）相关联的沟道电荷在这些晶体管改变状态时耦合到输出电流的结果。下面提供切换毛刺是如何产生的更为详细的描述。