[发明专利]电流舵数模转换器电流源阵列的版图结构

说明书

技术领域

本发明涉及CMOS模拟电路技术领域，特别涉及一种电流舵数模转换器电流源阵列的版图结构。

背景技术

电流舵型数字模拟转换器的温度计编码是一种1进制编码形式，每一位只有“0”或者“1”两种状态，而且“1”只能连续出现在低位，“0”不能出现在“1”中间，“1”也不能出现在“0”中间。图1所示的15位温度计码数模转换器结构简图。从图中可以看出，它有15个电流数值相同为4I₀的电流源并联构成，每个电流源对应的通路上都有一个双向数字开关用以控制这个电流源的电流流向。该电路具有两路差分输出，输出电流为：Ioutput-A=(T15+T14+T13+…+T2+T1)×(4I₀)

在实现图1所示的4I₀电流源阵列时，由于工艺偏差及温度梯度的影响，各个电流源单元的输出会有偏差，因此对电流源阵列的匹配要求非常高。被广泛应用的四象限随机游动式开关(Quad-Quadratic Random Walk Switching,Q2-RW)常用来对电流源阵列进行布局。如图2所示为一个有16个电流源单元（电流源单元为I₁、I₂…I₁₆）的阵列结构，将电流源单元距离量化及归一化后，如图3所示，

假设工艺参数及温度梯度函数为：f(x,y)=a+bx+cx²+dx³+…+ey+gy²+hy³+…+ixy+…(其中a,b,c,d,e,g,h,i不全为0)，以电流源单元I₁、I₂为例，其工艺参数及温度梯度绝对值为：

f(I₁)=f(1,4)=a+b+c+d+…+4e+16g+64h+…+4i+…

f(I₂)=f(4,2)=a+4b+16c+64d+…+2e+4g+8h+…+8i+…

则I₁、I₂电流源单元之间因为工艺及温度梯度的不匹配为：

Δ=f(I1)-f(I2)=-3b-15c-63c+…+2e+12g+56h+…-4i+…≠0

由上式可知，I₁和I₂电流源单元的失配包含一阶、二阶及高阶项，且数值较大，即失配较严重，这会造成各电流源单元在相同输入下具有不相等的输出绝对值，使转换器的精度降低。

发明内容

本发明的主要目的旨在提供一种具有二阶失配补偿的电流舵型数模转换器电流源阵列版图结构，以提高数模转换器的精度。

为达成上述目的，本发明提供一种电流舵数模转换器的电流源阵列的版图结构，所述数模转换器输入信号的高n位为温度计编码，所述电流源阵列的版图结构包括由2ⁿ个温度计型电流源单元I₁～I₂ⁿ构成的电流源阵列，每一所述温度计型电流源单元具有M个并联的子电流源，所述电流源阵列包括M个子阵列，每一所述子阵列包括2ⁿ个分别属于不同所述温度计型电流源单元的子电流源，n为大于等于1的正整数，M为大于等于2的正整数；对于任一所述温度计型电流源单元，其形心位于所述电流源阵列的几何中心。

优选地，所述电流源阵列中，至少有两个温度计型电流源单元，其M个子电流源在第一方向上的投影位置完全相同，且在第二方向上的投影位置也完全相同，其中所述第二方向与所述第一方向垂直。

优选地，所述电流源阵列的版图结构包括16个温度计型电流源单元，每一所述温度计型电流源单元具有4个并联的子电流源，所述电流源阵列包括4个排列为方形的子阵列，每一所述子阵列包括16个排列为方形且分别属于不同所述温度计型电流源单元的子电流源。

优选地，每一所述温度计型电流源单元的4个子电流源在所述电流源阵列的第一方向的投影位置和/或第二方向的投影位置均不相同。

优选地，对于任一所述温度计型电流源单元，其位于各子阵列的4个子电流源在所述电流源阵列的第一方向的投影以X-0-0-X-0-X-X-0或0-X-X-0-X-0-0-X的方式排列，在所述电流源阵列的第二方向的投影以Y-0-0-Y-0-Y-Y-0或0-Y-Y-0-Y-0-0-Y的方式排列，其中X、Y表示子电流源，0表示空。

优选地，所述的温度计型电流源单元由温度计码信号控制打开和关闭。