[发明专利]前台校正的互补电流电路、开关电路及电流型数模转换器

说明书

本发明公开了一种前台校正的互补电流电路、开关电路及电流型数模转换器，互补电流电路包括电流大小比较器，校正控制单元，待校正的互补电流支路及其对应的电流源，参考电流源，开关模块和若干个控制信号产生单元。其中，电流大小比较器在校正控制单元和开关模块的控制下，通过参考电流源比较待校正的互补电流支路中两个电流源的电流大小，将比较结果送到校正控制单元进一步调节待校正的电流源输出电流。本发明具有如下优点：互补电流的校正精度高、电路结构简单、运行速度快。

技术领域

本发明涉及数模转换电路技术领域，尤其涉及一种前台校正的互补电流电路、开关电路及电流型数模转换器。

背景技术

数模转换器(DAC)作为数字域与模拟域之间转换的重要桥梁，在信号处理和通信领域中有着重要作用。随着现代通信中信息量的提高要求数模转换器有更高的速度。同时由于频谱的复用，使得单一信道中同时存在的信号频谱范围更宽，为降低不同频段内信号的干扰，同时降低非线性引入的谐波的干扰，要求数模转换器有更高的线性度。DAC的线性度通常采用无杂散动态范围(SFDR)来描述，SFDR定义为输出关心的频带范围内，信号能量和能量最大的谐波的能量之比。在更宽的频带范围内达到更高的SFDR是当前应用领域的发展对数模转换器提出的新的性能要求，也是当前研究领域的热点之一。

在高速数模转换器中，电流型数模转换器因其比其他结构的DAC速度更快，功耗低，且带负载能力强，因而被广泛采用。如图1所示，为电流型数模转换器的基本结构，包含一组电流源整列以及与每个电流源相连接的一对开关单元。输入数字信号控制开关单元的通断，从而控制每个电流源的电流流向特定的输出端，来自电流源的电流在两个输出端分别进行相加求和，两个输出端相加求和后取差值即是输入数字信号对应的模拟量输出。

在传统的电流型DAC中，影响SFDR性能的主要因素大概可以分为以下两大类：静态因素和动态因素。其中静态因素主要指电流源匹配误差导致输出端在每一个输入数字码转换输出稳定时存在的与理想输出之间的误差。同时走线上电阻压降导致电路中同一走线各点电压的梯度变化，以及温度梯度带来的影响也会引入电流源实际输出与理想输出之间的误差，当输入数字信号与这些输出误差相关时，便会在输出端引入与输入信号相关的谐波从而降低SFDR。为了降低电流源匹配误差，最简单的方法是采用更大的晶体管面积以提高匹配程度，但是晶体管面积的增加将导致寄生电容的增加，从而限制DAC的速度。并且单纯增加电流源的面积并不能改善走线压降以及温度梯度所带来的误差。

影响SFDR的动态因素主要是和数模转换器的数字码字切换过程相关。在数字码字切换过程中，由于时序误差，驱动信号的强弱，以及开关管的失配等都会引入切换过程中的非理想输出，从而引入毛刺，进一步导致降低输出信号的SFDR。除此之外，有限输出阻抗是限制整个DAC在高频时SFDR的关键因素，如图2所示，随着输出阻抗的增加SFDR得以提高。由于输出阻抗为有限值，并且由于寄生电容的影响，导致输出阻抗中存在容性成分，在高频下，输出阻抗进一步恶化。为了提高输出阻抗，C.H-Lin等人在2009年国际固态电路会议(ISSC2009)中提出增加小电流支路的办法来提高输出阻抗，但是受原理所限，对SFDR的提升有限。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种前台校正的互补电流电路。

本发明的第二个目的在于提出一种前台校正的互补电流的开关电路。

本发明的第三个目的在于提出一种前台校正的电流型数模转换器。