[发明专利]用于数模转换器的具有子温度计码的解码器结构

说明书

该申请为分案申请，其原案申请的申请号为200910146981.X、申请日为2009年06月05日、发明名称为“用于数模转换器的具有子温度计码的解码器结构”。

技术领域

本发明一般地涉及数模转换器，更具体地涉及具有温度计码和子温度计码的数模转换器。

背景技术

数据转换器包括数模转换器(DAC)和模数转换器(ADC)，在如通信系统、仪器以及音频和视频处理系统中的包括现实世界信号的数字信号处理的应用中都是普遍存在的。

DAC设计的两个主要问题是单调性和分辨率。单调性意味着当数字值增大时，转换的模拟值也必须增大。很多DAC构件块需要在中等时钟频率和中等设计复杂度下保证单调性。例如PLL环中的数控振荡器中的DAC，或自动频率控制环路中的数控晶体振荡器中的DAC。通常需要不同DAC元件之间的匹配来保证单调性。随着集成电路制造工艺的尺寸缩小，DAC元件的物理尺寸变得更小，从而更难控制DAC元件的尺寸，这些元件必须匹配以达到单调性。因此，DAC元件的物理尺寸被匹配需求限制，这样DAC没有得益于工艺规模尺寸。

具有单调性保证的DAC的一种类型是温度计DAC。这样命名是因为它类似于水银温度计，其中水银柱总是上升到合适的温度并且在该温度之上不存在水银。代表性地，输入数字信号是二进制的，二进制码被转换为温度计码。然后温度计码用于控制温度计元件以生成模拟信号。对于温度计DAC，元件都是同样的尺寸，因此元件匹配比在二进制情况下更简单。考虑到传递函数，温度计转换器通过设计达到单调性，因此，当输入值增加时，比特只从0变到1。在温度计DAC中元件匹配的需求也可以放松，单调性得到保证。

在传统的DAC中，温度计码与二进制码相结合以达到对于转换范围内的任何数字符号的数模转换。例如，对于12位DAC，12位分成6个最高有效位(MSB)和6个最低有效位(LSB)。MSB被转换为63位温度计码，每个位对应一个宏。每个宏能够提供对应于最小电流64倍的电流，其中最小电流是代表LSB的单位。对于对应于小于64的数字符号的LSB，二进制码用于单位单元的解码和控制。至少需要6个单位单元来提供1倍、2倍、4倍、8倍、16倍和32倍的最小电流。使用6个单位单元的不同组合，可以表示任何LSB数目。

在传统的DAC中，可以需要单位单元来提供相关的更大电流。在上述情况中，例如，需要通过32倍最小电流的单个的单位单元提供最大电流。这需要相应的单位单元来占用大芯片面积。因此，在单位单元内达到梯度变化匹配是困难的。如果DAC具有14位，至少需要8个单位单元，其提供1倍、2倍、4倍、8倍、16倍、32倍、64倍和128倍的最小电流。这样在需要提供128倍最小电流的单位单元内达到梯度变化匹配更加困难。因此，需要新的解码方法来解决上述问题。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种用于将数字信号转换为模拟信号的数模转换器(DAC)，包括第一温度计解码器和第二温度计解码器。所述第一温度计解码器配置为解码所述数字信号的最高有效位(MSB)以生成第一温度计码。所述第二温度计解码器配置为解码所述数字信号的中间位以生成第二温度计码。所述DAC进一步包括多个宏单元，每个宏单元由所述第一温度计码的一个位所控制。所述多个宏单元配置为根据所述第一温度计码提供第一模拟信号。所述DAC进一步包括配置为根据所述第二温度计码提供第二模拟信号、和进一步配置为根据所述数字信号的最低有效位(LSB)提供第三模拟信号的宏单元。

根据本发明的另一个方面，一种用于将数字信号转换为模拟信号的DAC，包括接收所述数字信号的第一温度计解码器。所述第一温度计解码器包括第一多个输出，并配置为解码所述数字信号的MSB以生成第一温度计码。所述DAC进一步包括彼此相同的多个宏单元，每个宏单元连接到所述第一多个输出其中的一个输出；用于接收所述数字信号的第二温度计解码器。所述第二温度计解码器包括第二多个输出，并配置为解码所述数字信号的中间位以生成第二温度计码。所述DAC进一步包括一个宏单元，其包括第一多个单位单元，其配置为由所述数字信号的LSB所控制，并能够以二进制形式提供电流；以及第二多个单位单元，其能够提供相同的电流。每个第二多个单位单元连接到所述第二多个输出其中的一个输出。