线性和DC精确前端DAC和输入结构制造技术

本发明专利技术涉及线性和DC精确前端DAC和输入结构。数模(DAC)元件可以包括多个开关，多个开关布置成在电流源与第一和第二输出之间形成两个电路支路。第一电路支路可以包括限定电流源与第一输出端子之间的并联电流通道的两个开关。第二电路支路可以包括限定电流源与第二输出端子之间的并联电流通道的两个开关。控制电路响应于选择电路支路之一的输入信号，可以提供控制信号以在时钟周期的第一部分中关闭所选的电路支路中的一个开关并且在时钟周期的第二部分中关闭所选的电路支路中的另一个开关。

【技术实现步骤摘要】
线性和DC精确前端DAC和输入结构 优先权要求 本申请要求递交于2013年9月3日的美国临时申请61/872, 945的优先权，该申 请的全文通过引用合并于本文中。
本专利技术涉及模数转换器（ADC)，尤其涉及连续时间德尔塔-西格玛调制器 (CTDSM)。
技术介绍
CTDSM技术因其非常适合于高速、高性能系统的高功率效率操作而赢得欢迎。在 CTDSM中，能够随时间连续变化的典型的输入模拟信号转换成粗略高数据率数字流，其代表 了在感兴趣频带中具有高保真度的输入。该高数据率数字流随后经过数字后处理（通常是 抽取），以提供最终低数据率数字代码流，其代表了在具有高保真度的数字域中的模拟输入 信号。 在调制器的反馈通道中，常规的CTDSM使用电流DAC。电流DAC会遇到内容相关的 误差的问题。具体地，当输入到DAC的电路元件中的数字代码变化时，在DAC的电路元件中 会发生开关变化，这可以产生虚拟地假信号。然而，当输入到单位单元的数字代码不变时， 这种假信号不会出现。这些误差是内容相关的，因为它们基于输入到电流DAC的数字代码 而变化。 四分切换是缓解这种类型的假信号的已知技术。在四分切换的DAC中，可以在DAC 的所有单位单元中引发伪切换，无论输入到那些单位单元的内容是否变化。因此，期望 假信号误差与电流DAC大体一致且独立于输入到其中的内容。 虽然四分切换有助于缓解通常被视为AC操作的电流DAC中的内容相关的误差，电 流DAC还会由于单位单元产生的DC误差而遇到问题。因此，专利技术人认识到了本领域对于具 有高的DC和AC性能的线性CTDSM体系结构的需要。 【附图说明】 为了能够理解本专利技术的特征，下面描述了多个附图。然而，值得注意的是，随附的 附图仅示出了本公开的特定实施方案，因此不应视为对其范围的限制，因为本专利技术可以涵 盖其它同等有效的实施方案。 图1是根据本专利技术的实施方案的CTDSM的简化框图。 图2示出了根据本专利技术的实施方案的DAC元件的简化电路图。 图3A和3B示出了图2所示的开关的示例性操作。 图4示出了根据本专利技术的实施方案的DAC元件的差分实现的简化电路图。 图5示出了根据本专利技术的实施方案的CTDSM的简化框图。 图6示出了根据本专利技术的实施方案的具有输入开关结构的输入级的电路图。 图7示出了根据本专利技术的实施方案的电流转向开关操作。 图8示出了根据本专利技术的实施方案的双重回零（DRTZ)开关方案的简化电路图和 时序图。 【具体实施方式】 本专利技术的实施方案提供了减小电流DAC中的工作误差、特别是减小DC误差的电路 体系结构和控制方法。在实施方案中，DAC单位单元可以具有将单元的电流源与一对单元输 出连接的两对电路支路。第一对电路通道将电流源与第一输出连接。第二对电路通道将电 流源与第二输出连接。每个电路通道可以包括控制开关，其理想地与其它控制开关相同，但 是会由于制造误差而不相同。DAC单元可配置为在每个时钟周期迭代地产生输出电流。在 操作期间，DAC单元可以在时钟周期的第一部分中经由第一控制开关将电流输出到所选的 输出端子，然后可以在时钟周期的第二部分中经由另一控制开关将电流输出到同一所选的 输出端子。这样，可以减少由于两个开关的制造误差而可能引起的误差。 图1是根据本专利技术的实施方案的CTDSM100的简化框图。CTDSM100可以包括输入 电阻器110、积分器120、ADC130和数模转换器（DAC) 140。CTDSM100可以在输入处接收模 拟输入信号Vin并且在输出处提供对应于模拟输入信号的数字输出信号Dtot。 输入信号Vin可以提供给输入电阻器110的第一端子，并且输入电阻器110的第 二端子可以与积分器120的输入端子耦合。积分器120的输出可以与ADC130的输入耦合。 ADC130可以将数字输出信号Dqut提供给CTDSM100的输出。ADC130的输出还可以输入到反 馈通道，反馈通道包括DAC140,DAC140与积分器120连接。DAC140可以产生电流If，电流 If可以连同电阻器110供给的电流Iin -起输入到节点Nsum。 输入信号Vin可以是模拟信号，该模拟信号可以随时间而变化。输入信号Vin可以 应用于输入电阻器110以提供对应于输入电压信号Vin的输入电流Iin。积分器120可以从 DAC140接收输入电流Iin和经模拟转换的反馈信号If，并且对输入电流Iin和反馈信号If之 和进行积分。积分器120可以包括运算放大器122和积分电容器124。输入信号Vin可以 是单端信号或差分信号。 ADC130可以将积分器120的输出转换成数字代码DQUT。DAC140可以将数字代码 Dtot转换成模拟反馈信号If。模拟反馈信号If可在求和节点Nsum处与输入电流Iin求和，并 且求和信号可以提供给积分器120。 DAC140可以实现为电阻器DAC、电流转向DAC或另外的DAC体系结构。电阻器DAC 可以包括电阻器元件和开关元件。在实施方案中，电阻器元件可以是薄膜电阻器（TFR)。 DAC140可以包括控制电路142、多个电流元件144. 1-144.N以及加法器146。控制 电路142可以基于输入数字代码Dqut将控制信号ysl-ySN提供给相应的电流元件144. 1-144. N。控制信号ysl_ySN可以接通和关断每个电流元件内的多个开关以控制每个电流元件对表 示数字代码Dqut的输出信号If的贡献。电流元件144. 1-144.N的输出可经由加法器146求 和以提供输出信号IF。DAC140可以接收新的数字代码Dott并且在每个时钟周期产生输出信 号If。如下面更详细论述的，控制电路142可以提供控制信号ysl_ySN，以使在一个时钟周期 内电流元件中的不同的开关被启动，同时将元件状态保持在共同的额定水平。 电流元件144.I-N可以是相同的单位元件（例如，两电平电流转向元件或三电平 电流转向元件）。两电平电流转向元件可以提供在两种状态之间变化的输出：积极状态和 惰性状态，或者可选地，正状态和负状态。三电平电流转向单位元件可以提供三个输出状 态：正状态、负状态和惰性状态。在该实施方案中，单位元件144.I-N中的每一个的正状态 和负状态将产生具有相同量级（不存在制造变化）的电流。在该实施例中，DAC140可以包 括用于N位代码Dott的2N个单位元件。 可替代地，电流元件144.I-N可以是加权单元，其中加权单元144.I-N中的每一个 可以提供不同的电流值。在该实施方案中，二进制加权单位元件144.I-N的正状态和负状 态将产生具有按21相关（同样不存在制造变化）的量级的电流，其中i= 0, 1，2,…N。在 该实施例中，DAC140可以包括用于N位代码Dotit的N个电流元件。 在另一实施方案中，DAC可以设置为混合系统，其包括两个单位元件和加权单元。 在混合系统中，最高有效位可以提供给单位元件，并且最低有效位可以提供给加权单元。在 该实施例中，DAC140可以具有用于N位代码Dtm的在N和2N之间的一定数量的电流元件。 图2示出了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流元件，包括：电流源；多个开关，其布置成在所述电流源与第一和第二输出之间形成两个电路支路，其中：所述第一电路支路包括限定了所述电流源与所述第一输出端子之间的并联电流通道的两个开关，所述第二电路支路包括限定了所述电流源与所述第二输出端子之间的并联电流通道的两个开关，以及控制电路，其响应于选择所述电路支路之一的输入信号，提供控制信号以在时钟周期的第一部分中关闭所选的电路支路中的一个开关并且在所述时钟周期的第二部分中关闭所选的电路支路中的另一个开关。

【技术特征摘要】
2013.09.03 US 61/872,945;2014.02.12 US 14/179,2791. 一种电流元件，包括： 电流源； 多个开关，其布置成在所述电流源与第一和第二输出之间形成两个电路支路，其中： 所述第一电路支路包括限定了所述电流源与所述第一输出端子之间的并联电流通道 的两个开关， 所述第二电路支路包括限定了所述电流源与所述第二输出端子之间的并联电流通道 的两个开关，以及 控制电路，其响应于选择所述电路支路之一的输入信号，提供控制信号以在时钟周期 的第一部分中关闭所选的电路支路中的一个开关并且在所述时钟周期的第二部分中关闭 所选的电路支路中的另一个开关。2. 如权利要求1所述的电流元件，其中所述电流源是电阻器。3. 如权利要求1所述的电流元件，其中至少一个电流通道在驱动时钟的每个周期之间 改变状态。4. 如权利要求1所述的电流元件，其中至少一个电流通道在驱动时钟的每个阶段之间 改变状态。5. 如权利要求1所述的电流元件，其中在一个周期中被启动的开关对于共同的持续期 间被启动。6. 如权利要求1所述的电流元件，其中： 在所述第一电路支路中的所述两个开关在一个周期内连续地启动以提供所述电流源 与所述第一输出端子耦合的第一状态，并且 在所述第二电路支路中的所述两个开关在一个周期内连续地启动以提供所述电流源 与所述第二输出端子耦合的第二状态。7. 如权利要求1所述的电流元件，还包括在所述电流源和转储节点之间形成第三支路 的附加开关。8. 如权利要求1所述的电流元件，其中所述开关是NMOS开关和PMOS开关中的一个。9. 一种电流元件，包括： 第一电流源； 第二电流源； 多个电路支路，其连接在所述第一电流源和所述第二电流源之间，其中： 第一电路支路，其限定了两个并联的电流通道，每个电流通道包括连接在所述第一电 流源与第一输出端子之间的一个开关以及连接在所述第二电流源与所述第一输出端子之 间的另一开关； 第二电路支路，其限定了两个并联的电流通道，每个电流通道包括连接在所述第一电 流源与第二输出端子之间的一个开关以及连接在所述第二电流源与所述第二输出端子之 间的另一开关；以及 控制器，其响应于选择所述第一和第二电流源中的一个连接到所述第一输出端子以及 选择所述第一和第二电流源中的另一个连接到所述第二输出端子的输入信号，所述控制器 将控制信号提供给与所述第一输出端子连接的电路支路中的开关以在时钟周期的第一部 分中使电流通过第一并联电流通道且在所述时钟周期的第二部分中使电流通过第二并联 电流通道，并且经控制信号提供给与所述第二输出端子连接的电路支路中的开关以在时钟 周期的所述第一部分使电流通过其第一并联电流通道并且在所述时钟周期的所述第二部 分中使电流通过其第二并联电流通道。10. 如权利要求9所述的电流元件，其中所述第一和第二电流源是电阻器。11. 如权利要求9所述的电流元件，其中在一个时钟周期被连续启动的开关对于共同 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·拉加塞卡，A·考尔，R·S·毛瑞诺，S·尼特拉，
申请(专利权)人：亚德诺半导体集团，
类型：发明
国别省市：百慕大群岛;BM