[发明专利]随机拆分编码方法、随机拆分单元及动态元件匹配编码器

说明书

技术领域

本发明涉及数模转换电路技术领域，尤其涉及一种随机拆分编码方法、随机拆分单元及动态元件匹配编码器。

背景技术

随着信号处理技术和通信技术的不断发展，数字信号和模拟信号之间的接口技术成为制约数模混合系统发展的瓶颈。为了满足高速高精度的数据转换要求，数模转换器(Digital to Analog Converter，DAC)和模数转换器需要达到尽可能高的速度和精度。在现代高速数模转换器中，电流型数模转换器由于具有可以直接驱动阻性负载，且工作速度快的优点，成为广大工程师的首选。

常见的电流型数模转换器结构主要包括以下几个部分：输入数字信号译码和缓冲模块、电流源开关阵列。其中，译码缓冲模块用于将输入的二进制数字信号进行编码和再处理，得到的输出作为电流源开关阵列中开关的控制信号；电流源开关阵列中包括多个电流源开关单元，每个电流源开关单元包括电流源和开关，开关在控制信号的作用下将电流源输出的电流送往数模转换器的正输出端或负输出端。数模转换器的正输出端和负输出端中的任一个输出都可以作为数模转换器的输出，也可以使用这两个输出端的差值作为数模转换器的输出。在电流型数模转换器工作过程中，由于信号不完全同步、控制信号直接耦合等非理想因素的存在，当输入的数字码变化时，其模拟输出信号在幅度变化过程中存在与输入数字信号相关的毛刺。这些毛刺中包含与输入相关的大量高次谐波分量，带来严重的非线性失真，这成为限制数模转换器性能的瓶颈因素之一。

一个DAC的编码器应当满足如下条件：输入为n位二进制数B，0≤B≤2ⁿ-1，输出为2ⁿ-1个1-bit数D₁，D₂，…，其中有且仅有B个数为1，其余为零。如果这2ⁿ-1个输出中，为1的B个数每次均随机选定，那么这个编码器就是一个理想n位DEM编码器。当DAC的精度较高，即n较大时，理想DEM编码器的实现复杂度随着精度呈指数增长，并由此带来了严重的功耗、面积和设计复杂度的问题。

为此，Galton等人提出了分段DEM的方法，可以一定程度减少DEM编码器的复杂度，但是其数学推导和具体实现仍然比较复杂。Wei-Te Lin等人提出了基于“随机位数的循环位移”的动态元件匹配方法，通过控制信号平移随机位数实现编码器的随机化，这种方式实现相对简单，但不是完全的随机编码，因此性能会受到影响。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一方面的目的在于提出一种随机化程度高的随机拆分编码方法。

本发明第二方面目的在于提出一种随机拆分单元。

本发明第三方面目的在于提出一种动态元件匹配编码器。

为了实现上述目的，本发明第一方面是实施例的随机拆分编码方法，包括以下步骤：输入一个n+1位的二进制数B和一个n位的随机二进制数R，其中，B＝B_n+1B_n...B₂B₁且0≤B≤2ⁿ，R＝R_nR_n-1...R₂R₁，n为自然数；根据所述二进制数B和所述随机二进制数R，将所述二进制数B拆分成两个二进制数P和Q，其中，P＝P_nP_n-1...P₁，0≤P≤2^n-1，Q＝Q_nQ_n-1...Q₁，0≤Q≤2^n-1，且P+Q＝B。

根据本发明实施例的随机拆分编码方法，基于随机拆分的原理将二进制数B拆分成两个较小的二进制数，在保持较高编码随机化程度的情况下，明显降低了编码的复杂度。

在一些示例中，所述二进制数P和Q满足如下逻辑关系：

其中，n为自然数，j＝1,2，...，n-1。

在一些示例中，所述随机二进制数R由伪随机信号生成器生成。

在一些示例中，所述伪随机信号生成器为线性反馈移位寄存器。