自参考数模转换器制造技术

公开一种自参考数模转换器。响应于到DAC的数字输入，该架构提供模拟环境中DAC的多个输出的比较。该架构使用该比较以提供数字反馈信号到DAC，用于校准后续数字输入。

【技术实现步骤摘要】
自参考数模转换器
本公开涉及集成电路领域，尤其涉及自参考或自校准的数模转换器(DAC)。
技术介绍
在现实世界的模拟信号(诸如，温度、压力、声音或图像)被定期转换为可在现代数字系统中易于加工的数字表示。在许多系统中，该数字信息必须被转换回模拟形式，以执行一些真实世界的功能。执行该步骤的电路是数模转换器(DAC)，并且它们的输出用于驱动各种设备。扬声器、视频显示器、电机、机械伺服系统、射频(RF)发射器和温度控制仅仅是多个不同的示例。DAC通常并入数字系统，其中真实世界的信号由模数转换器(ADC)数字化、处理、然后由DAC转换回模拟形式。在这些系统中，DAC的性能可受到系统中的其它部件的能力和需求的影响。应当理解，在DAC的情况下，在存在偶然或随机和确定的非理想中，存在精度高的要求，并和这些和其他因素是进行精密调谐和/或校准数模转换器的关键动力。DAC响应于二进制数字输入码而产生量化(离散步骤)模拟输出，以及模拟输出通常是电压或电流。为了产生输出，参考量(通常上述电压或电流)被划分成二进制和/或线性级分。然后，该数字输入驱动结合适当数量的这些级分的开关，以产生输出。级分的数目和大小反映可能的数字输入码的数目，其是转换器分辨率的函数或输入码的位数目(N)。对于N位，有2N个可能的代码。DAC输出的模拟输出是表示为由2N(或2N-1，根据所用的具体定义)乘以模拟基准值划分的数字输入码的比例。为了确保DAC性能匹配期望，DAC可以被校准，以保证输出模拟值与输入数字码对应。常规地，该校准使用完整的系统类型校准实现，但是可需要复杂的外部电路。
技术实现思路
独特的DAC结构包括以内置自测试(BIST)的形式的校准部件，以及校准系统，该系统可以提供特性或“零”参考因子。参考因子可用于自参考DAC的线性度测量，从而提供自校准。所述BIST和校准系统被配置为使用从DAC到自校准DAC的实际输出。以这种方式，外部参考元件没有必要用于DAC传递函数的校准。在模拟环境中比较DAC的第一和第二输出，和该比较然后用作DAC结构的数字信号处理器(DSP)组件的反馈。该DSP包括数字信号处理电路，其被配置成提供DAC输入代码，和比较从这些代码所得的数字环境反馈信号，作为校准程序的一部分。DSP功能块可以包括电路元件，其被配置为提供数字信号的数学操作以修改或改进它。DSP还可以包括定时或其他控制电路元件，例如用于测试目的。第一和第二输出可以被时间划分，也就是说，在第一时间T1的输出，和在第二时间T2的第二输出。在另一配置中，同时采取的DAC的第一和第二差分输出可以集成，和它们的差进行检查。以任一方式，DAC的线性功能上只使用一个比较器进行测试和/或校准。通过使用数字驱动架构，它可以最小化到定点转换(FFC)过程的浮点，并通过数字校准提高精度。附图说明为了提供本公开和特征和优点的更完整理解，可结合附图参考下面的描述，其中类似的参考数字表示相同的部件，其中：图1是根据本公开的一些实施例，实现DAC系统的块结构的示意图；图2示出根据本公开的一些实施例，图1的校准块的组件的细节；图3示出根据本公开的一些实施例的示例性方法；图4示出根据本公开的一些实施例，可并入图3的处理流程的其他步骤；和图5示出根据本公开的一些实施例，缓冲器如何可以延伸到图2的架构。具体实施方式理解数模转换器中的非线性DAC通常具有积分非线性(INL)灵敏度，以及这种非线性或‘相对精度’是关键的DAC精度规范。通常，DAC的校准可以使用外部连接的数字电压表等而实现完整系统样式校准。这种技术基于在数字环境中DAC的校准。不同的校准技术与某些现有技术相反，本文所述的校准技术比较多个输出，其可以例如是模拟环境中DAC的连续或不同的输出，并确定在模拟环境中至少两个输出端之间的差异。在数字环境中提供反馈信号，以提供内部或自校准机制。该数字反馈信号被提供给校准电路的DSP组件，其使用反馈信号以确定提供到DAC的适当输入代码。该相同DAC可以同时用于信号产生和反馈DAC的目的，并且提供了DAC性能的自校准，其通常涉及DAC传递函数的INL特征。基于根据从比较器接收的数字反馈信号的多个数据点，DSP可以被配置为提供DAC性能的分析(例如，非线性)。在该结构的多个方面，DSP被配置为比较基于所接收的数字反馈信号的数据点和预定范围的预期响应特征。预期的响应特性的该预定范围是从预期DAC性能的分析得到的。例如，部件或电路元件可以在测试之前特征化，以确定哪些是预期的性能特征。与该预期性能特性的偏差确定实际DAC中的潜在缺陷或错误。该比较提供架构内的内置自测试(BIST)功能，其中所述电路组件本身提供DAC性能的分析，并可从DAC期望的内容识别在DAC响应特性中的异常或缺陷。当该操作片上完成时，预期响应特性的预定范围被存储和可对DSP访问，作为校准程序的一部分。该存储区可以是耦合到DSP的易失性或非易失性存储器。在其它构造中，值的范围可例如基于各部分的预表征进行硬编码。典型的模块架构图1示出根据本公开的一些实施例的示例性块结构100。在该架构下，校准块110并入DAC120和驱动器DSP组件(DSP130)之间的反馈路径。校准块包括可整合多个DAC输出并检查他们的差异以数字校准DAC或DAC传递函数的目标工作点的功能。该目标点的示例包括哪个DAC输入代码最好对应于DAC的中等规模的性能。为了初始化校准，例如那些提供大于满刻度的2*中等规模的那些的理想值可以最初选择。如果输出不对应于所希望的工作范围，则从DSP130始发的DAC输入代码可以增加，并且该过程可以再次运行。被测试的步长可以变化。可以考虑各种不同的方法，诸如使用二进制搜索过程、分基2或单码步进增量。过采样也可用于扩展该校准的分辨率和精度。该过取样可以通过使用1位西格玛德尔塔模数转换器(Σ-ΔADC)提供。该架构可是点间线性内插(PWL)校准，或可使用更复杂的系统。结果，可以提供一种适用于处理收缩和迁移的低模拟混合信号(AMS)灵敏度、数字为中心的架构，降低了总的制造成本，并改进数字校准精度，从而提高了性能。通过使用校准块110和使用该数学函数的结果作为数字环境中DSP130的反馈控制而在模拟环境中特异性结合并求和核心DAC功能块的输出，独特的校准技术允许使用内部或相对校准制度，以提供可用于优化DAC线性的DAC自校准方法，使得例如2*1/4比例＝1/2比例。校准的典型电路图2示出可用作图1中所示块功能的部分的电路的示例。该系统可以包括DSP130和DAC120，并且还可以包括多路转换器200、积分器210和比较器220。在一些示例中，差分输出从DAC120取出，并提供给连接到积分器210的多路复用器200。在本公开的上下文中理解：积分器的功能是求和，并因此术语“求和器”或“积分器”可在公开的范围内互换。在这方面，可以认为，术语“求和器”适合处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自参考数模转换器(DAC)系统，包括：DAC；数字信号处理电路；积分器；和比较器；其中积分器：接收和处理DAC的第一和第二输出；和提供输出信号到比较器，所述比较器可操作地处理在模拟环境中的第一和第二输出，并提供数字反馈信号到数字信号处理电路。

【技术特征摘要】
2015.01.09 US 14/593,5911.一种自参考数模转换器(DAC)系统，包括：
DAC；
数字信号处理电路；
积分器；和
比较器；
其中积分器：
接收和处理DAC的第一和第二输出；和
提供输出信号到比较器，所述比较器可操作地处理在模拟环境中的第一和第二输出，并提供数字反馈信号到数字信号处理电路并且进一步到DAC。


2.如权利要求1所述的系统，其中，第一和第二输出被时间分隔，使得所述积分器被配置成接收在第一时间的输出和在第二时间的第二输出。


3.如权利要求1所述的系统，其中，第一和第二输出是DAC的第一和第二差分输出，其被积分器同时接收和积分。


4.如权利要求1所述的系统，其中：
该DAC具有多个DAC通道；和
所述第一和第二输出包括来自多个DAC通道的不同输出。


5.如权利要求1所述的系统，其中，所述反馈信号提供DAC线性的指示。


6.如权利要求1所述的系统，其中所述数字信号处理电路：
提供数字输入信号到DAC；和
接收来自比较器的数字反馈信号。


7.如权利要求6所述的系统，其中所述数字信号处理电路：
对比数字输入信号来检查数字反馈信号；和
基于检查修改第二数字输入信号，以校准DAC传递函数。


8.如权利要求1所述的系统，其中所述数字信号处理电路：
接收多个数字反馈信号；
存储该数字反馈信号的各个作为数据点；和
检查多个数据点以修改提供给DAC的数字输入码。


9.如权利要求1所述的系统，其中，所述数字信号处理电路被数字耦合至积分器。


10.如权利要求1所述的系统，其中，所述数字信号处理电路被数字耦合到多路复用器，所述多路复用器被提供在DAC和积分器之...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·A·登普西，
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