一种多路内插时域交织电流源开关的数模转换器制造技术

本发明专利技术公开了一种多路内插时域交织电流源开关的数模转换器，包括：电流源模块，用于提供恒定电流；多级多通道内插开关模块，电连接所述电流源模块，用于接收并处理多路开关码信号得到待输出信号；输出模块，电连接所述多级多通道内插开关模块，用于接收并处理所述待输出信号得到DAC输出信号。本发明专利技术提供的多路内插时域交织电流源开关DAC，结构精简，应用灵活，通过多级多通道内插开关模块和交叉输出结构完成多路内插结构，实现了较低输入速率和较低时钟频率情况下的超高速宽频带输出。

A Digital-to-Analog Converter with Multiple Interpolated Time Domain Interleaved Current Source Switches

【技术实现步骤摘要】
一种多路内插时域交织电流源开关的数模转换器
本专利技术属于电子电路
，具体涉及一种多路内插时域交织电流源开关的数模转换器。
技术介绍
数模转换器(Digitaltoanalogconverter，英文缩写：DAC)是一种将数字信号转换为模拟信号(以电流、电压或电荷的形式)的装置。作为重要的接口电路，DAC被广泛应用在音频和图像信号处理、通信系统与工业控制等众多领域。随着微电子技术飞速发展和5G通讯技术商用落地，对数据传输的效率与性能有了更高的要求。因此，设计超高速宽频带高性能的DAC具有重大的现实意义和研究价值。传统DAC一般采用两种方法来提高数据的传输速率。其一是采用多路复用MUX模块实现多路输入(MUX-DAC)来提高数据传输速率；其二是选用多通道数据内插电路将多路差分信号进行内插以提高数据总体传输速率。但是，两种方法都需要为多路采样时钟提供精准的高速时钟同步和相位匹配，这样就限制了DAC最高转换速率与输出带宽。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种多路内插时域交织电流源开关的数模转换器。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：一种多路内插时域交织电流源开关的数模转换器(DAC)，包括：电流源模块(1)，用于向数模转换器提供电流；多级多通道内插开关模块(2)，电连接所述电流源模块(1)，用于接收并处理多路开关码信号得到待输出信号；输出模块(3)，电连接所述多级多通道内插开关模块(2)，用于接收并处理所述待输出信号得到DAC输出信号。在本专利技术的一个实施例中，还包括预编码模块(4)，电连接所述多级多通道内插开关模块(2)，用于接收DAC多通道输入信号并与特定时钟信号进行“与”运算得到所述开关码信号。在本专利技术的一个实施例中，所述多级多通道内插开关模块(2)包括串联设置的至少两级开关单元，所述至少两级开关单元的输入端连接所述预编码模块，所述至少两级开关单元输出端连接输出模块。在本专利技术的一个实施例中，所述多级多通道内插开关模块(2)的每级开关均包括多组差分对管。在本专利技术的一个实施例中，还包括电连接于所述差分对管漏端的支路电流。在本专利技术的一个实施例中，所述输出模块(3)的晶体管均采用具有厚栅氧工艺的MOS管。在本专利技术的一个实施例中，所述输出模块(3)采用交叉结构进行输出。本专利技术的有益效果：1、本专利技术在DAC电流源开关单元中嵌入多通道内插结构，无需额外的MUX模块和专用电路，结构精简，设计新颖；2、本专利技术以多路较低输入速率和在较低时钟频率的情况下实现了超高速电流舵DAC，得到宽频带输出；3、本专利技术采用多路内插时域交织技术能够减小开关切换过程引起的非线性，提高开关动态性能；4、本专利技术有普通/混合这两种工作模式，能够合成第一奈奎斯特区或第二奈奎斯特区内的高质量宽带信号，应用更加灵活，适合多种应用场景和不同传输需要。以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种新型多路内插时域交织电流源开关DAC的分模块结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种新型多路内插时域交织电流源开关DAC的总体结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的新型多路内插时域交织电流源开关DAC的电路实例图；图4是本专利技术实施例提供的输入信号与时钟信号预编码示意图；图5是本专利技术实施例提供的新型多路内插时域交织电流源开关DAC的优化电路图；图6是本专利技术实施例提供的普通模式下的控制信号时序图；图7是本专利技术实施例提供的混合模式下的控制信号时序图；图8是本专利技术实施例提供的正弦输出普通模式和混合模式DAC的输出波形对比图；图9是本专利技术实施例提供的正弦输出普通模式和混合模式DAC的滚降特性对比图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一请参见图1，图1是本专利技术实施例提供的一种新型多路内插时域交织电流源开关DAC分模块结构示意图；本专利技术所提供的多路内插时域交织电流源开关的数模转换器(DAC)，包括：电流源模块(1)，用于向数模转换器提供电流；多级多通道内插开关模块(2)，电连接所述电流源模块(1)，用于接收并处理开关码信号得到待输出信号；输出模块(3)，电连接所述多级多通道内插开关模块(2)，用于接收并处理所述待输出信号得到DAC输出信号。在本实施例中，多路内插时域交织电流源开关的数模转换器还包括预编码模块(4)，用于接收DAC多通道输入信号并与特定时钟信号进行“与”运算得到所述开关码信号。请参见图2，图2是本专利技术实施例提供的一种新型多路内插时域交织电流源开关DAC的总体结构示意图；下面以四通道输入信号和两级开关为例来对本专利技术进行详细说明。请参见图3，图3是本专利技术实施例提供的新型多路内插时域交织电流源开关DAC的电路实例图。在本实施例中，预编码模块(4)包括四通道输入信号和两个特定时钟信号。其中，CH1、CH2、CH3、CH4为四通道输入信号，CLK5G_1和CLK5G_2为特定时钟信号。请参见图4，图4为本专利技术实施例提供的输入信号与时钟信号预编码示意图。四通道输入信号CH1、CH2、CH3、CH4及其反相信号与时钟信号CLK5G_1、CLK5G_2及其反相信号进行“与”门运算，产生8路开关码信号，DIN1、DIN2、DIN3、DIN4及其互补信号这8路开关码信号作为输入连接多级多通道内插开关模块(20)。在本实施例中，电流源模块(1)包括两个电流源(Is)，均连接多级多通道内插开关模块(2)。电流源(Is)可采用共源共栅电流源，为提高电流源精度，也可采用校准电流源DAC或其他电流源结构。在本实施例中，多级多通道内插开关模块(2)包括两级开关单元。第一级开关单元为两组四开关(Quad-Switching，QS)单元(21)，每组四开关单元由两个差分对管组成，每个差分对管由两个性能参数相同的N型MOS晶体管组成。预编码模块产生的8路开关码信号作为第一级开关单元8个晶体管的栅极输入信号，并控制这8个晶体管的导通或关断。晶体管的源极接电流源(Is)，漏极作为输出接口连接第二级开关单元。在同一时刻，两组四开关单元中，均只有一个开关导通，其余三个开关关断，电流源电流从导通晶体管的支路通过。第二级开关单元为两组归零(Return-to-Zero，RZ)开关单元(22)，接在第一级开关单元与输出模块之间，由性能参数相同的NM1和NM2、NM3和NM4、NM5和NM6、NM7和NM8这四组N型MOS差分对管组成。特定时钟信号CLK10G及其互补信号控制归零开关模块8个晶体管的导通或关断,表现为CLK10G作为NM1、NM4、NM6和NM7的栅极输入信号，作为NM2、NM3、NM5和NM8的栅极输入信号。在CLK10G为高电平、为低电平时，NM1导通并开启电流到OUT+输出端的支路，NM4导通并开启电流到OUT-输出端的支路，NM6和NM7由于源极与电源相连虽然也导通但不影响电流输出，NM2、NM3、NM5和NM8截止；在CLK10G为低电平、为高电平时，NM5导通并开启电流到OUT+输出端的支路，NM8导通并开启电流到OUT-输出端的支路，NM2和NM3由于源极与电源相连虽然也导通但不影响电流输出，NM1、NM4、NM6和NM7截止。在本实施例中，多路内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多路内插时域交织电流源开关的数模转换器，其特征在于，包括：电流源模块(1)，用于提供恒定电流；多级多通道内插开关模块(2)，电连接所述电流源模块(1)，用于接收并处理多路开关码信号得到待输出信号；输出模块(3)，电连接所述多级多通道内插开关模块(2)，用于接收并处理所述待输出信号得到DAC输出信号。

【技术特征摘要】
1.一种多路内插时域交织电流源开关的数模转换器，其特征在于，包括：电流源模块(1)，用于提供恒定电流；多级多通道内插开关模块(2)，电连接所述电流源模块(1)，用于接收并处理多路开关码信号得到待输出信号；输出模块(3)，电连接所述多级多通道内插开关模块(2)，用于接收并处理所述待输出信号得到DAC输出信号。2.根据权利要求1所述的多路内插时域交织电流源开关的数模转换器，其特征在于，还包括预编码模块(4)，电连接所述多级多通道内插开关模块(2)，用于接收DAC多通道输入信号并与特定时钟信号进行“与”运算得到所述开关码信号。3.根据权利要求2所述的多路内插时域交织电流源开关的数模转换器，其特征在于，所述多级多通道内插开关模块(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘马良，朱海鹏，朱樟明，杨银堂，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61