[发明专利]一种电流舵数模转换器及电流舵数模转化方法

说明书

本发明公开了一种电流舵数模转换器及电流舵数模转化方法，包括：数字输入电路，用于接收数字数据的输入，并将所述数字数据发送给行译码器和列译码器；与所述行译码器和列译码器均连接的洗牌电路，用于生成开关序列，并将所述开关序列发送给所述行译码器和列译码器；与所述数字输入电路分别连接的行译码器和列译码器，用于结合所述开关序列，将所述数字数据的行数据和列数据分别转换为相应的温度计码；并将转换的温度计码发送给电流源矩阵；电流源矩阵，用于根据接收到所述温度计码，控制电流的开与关，输出电流数据；与所述电流源矩阵连接的电流电压转换器，用于将所述电流数据转换为电压数据。

技术领域

本发明涉及集成电路技术，尤其涉及一种电流舵数模转换器及电流舵数模转化方法。

背景技术

通信技术的发展，对数模转换器(DAC，Digital to Analog Converters)的速度与精度提出了更高的要求，高清视频、高质量通话，都需要高速DAC。电流舵驱动数模转换器(CS DAC，Current Steering Digital to Analog Converters)使这一矛盾得到了有效的缓解。不同于其他结构的DAC，CS DAC结构简单，由二进制电流源或者电流源矩阵，再加上二进制数控制的电流开关或者经过译码器转成的温度计码控制器构成。电流源的电流可以通过开关切换到直接接地的电阻上(高速应用)，如图1，或接到通过一个缓冲器的反馈电阻上(低速应用)，如图2所示。在实际应用中，输出采用差分结构以减小共模噪声对输出模拟信号的干扰。为了提高电流源的匹配特性，通常采用单位电流源阵列代替二进制电流源。

图2显示了传统上基本的电流源单元的结构(current cell)。每一个电流源单元包括一个由P型金属绝缘体半导体(PMOS，Positive Channel Metal OxideSemiconductor)MP与MPC组成的正电流，以及由N型金属绝缘体半导体(NMOS，NegativeChannel Metal Oxide Semiconductor)MN与MNC组成的负电流。DAC的输入数字数据在时钟的控制下通过一解码器转变成电流控制信号DC与DCB，控制着这一路电流源的打开与关闭。由此产生的差分电流信号I_op与I_on然后被加到通过一个缓冲器的反馈电阻(或直接接地的电阻)构成的电流电压转换器(I2V)上，从而输出相应的被转化的差分电压OUTP与OUTN。

图3显示了图2中的电流源单元的有关输入与输出波形。clk为DAC的输入时钟，data为输入数字数据，DAC current为相应的输出电流I_op或I_on。

由于电路的有限速度，DAC的输出电流有着有限的上升与下降沿t_r与t_f。当输入数据data是一单个的逻辑‘1’时，输出电流在一个时钟周期有一个上升沿与一个下降沿；当输入时一串连续的逻辑‘1’(例如图3中的三个)时，输出电流也会在这连续的‘1’的起始有一个上升沿，在结尾有一个下降沿，如图3所示。

DAC最终的输出信号的能量与电流对时间的积分(即图3DAC current波形下所包含的面积例如A₀，……，A₃等)有关。假设一个理想的电流源对应输入数据‘1’的电流输出面积为1的话，图3中A0对应着1-ΔAr+ΔAf，其中ΔAr为由于有限的上升沿而失去的面积，而ΔAf为由于下降沿而增加的面积。通常来说，ΔAr≠ΔAf，并且由于随着温度与工艺的变化，两者很难会作到相等。图3中A₁＝1-ΔA_r，A₂＝1，A₃＝1+ΔA_f。所以它们之间的比值A₁:A₀，A₂:A₀，A₃:A₀，就不再是1:1的关系了。也就是说，输出信号的能量会产生与输入信号幅度相关的误差，从而引起输出信号的谐波失真。此种现象引起的信号的谐波失真被称为符号间干扰(ISI)。