在模拟域和数字域之间转换的系统技术方案

本发明专利技术公开了带有失配误差塑造的在模拟域和数字域之间转换的系统，该系统包括数字‑模拟转换器、耦接于该数字‑模拟转换器的第一注入电路，以及耦接于该数字‑模拟转换器的第二注入电路。该数字‑模拟转换器根据第一数字值产生第一模拟值，并根据第二数字值产生第二模拟值。当该数字‑模拟转换器产生该第二模拟值时，该第一注入电路使模拟注入值注入至该第二模拟值，其中，该模拟注入值由该第一数字值的比特子集形成的数字注入值转换形成。该第二注入电路将该数字注入值和该第二数字值或根据该第二模拟值获得的相关值中的任一个进行合并。实施本发明专利技术实施例，可将转换的失配误差塑造为远离期望信号(desired signal)的频带(band)分布。

【技术实现步骤摘要】
在模拟域和数字域之间转换的系统
本专利技术涉及半导体电路系统领域，尤其涉及一种在数字域和模拟域之间进行转换的系统。
技术介绍
对于当前的电子产品，例如，移动电话、笔记本/平板电脑、数字照相机/摄像机，定位系统等，要求半导体电路系统具备在数字域和模拟域之间进行转换的功能。为将数字输入转换为模拟输出，数字-模拟转换器(Digital-to-AnalogConverter，DAC)根据所述数字输入的值选择性地激活多个转换元件(例如，电阻器、电容器或电流源等)的子集，以便合成所述模拟输出。但是，所述多个转换元件与它们的期望值存在偏差(deviation)(例如，变化)，因此在转换过程中引入失配误差(mismatcherror)。一些种类的模拟-数字转换器(Analog-to-DigitalConverters，ADC)也采用转换元件和/或使用内部的DAC执行模拟-数字转换。因此，对DAC和ADC而言，抑制(suppress)失配误差很重要。请参考图1，其描述了现有技术的DAC系统100，该DAC系统100将(Ma+Mb)比特的数字输入Di转换为模拟输出Vop。所述DAC系统100包括数字第一阶调制器102(例如，三角积分(sigma-delta)调制器)、动态元件匹配(DynamicElementMatching，DEM)电路104a和104b，以及DAC106a和106b。数字第一阶调制器102将数字输入Di调制为Ma比特的数字信号Da，数字信号Da包括数字输入Di和数字调制器102的量化误差。DAC106a包括多个等权转换元件(equalweightedconversionelements)(未图示)用于将数字信号Da转换为模拟信号Va。在数字信号Da的转换过程中，数字信号Da从二进制码编码为温度计码，动态元件匹配电路104a从DAC106a的多个转换元件中选择一定数量的转换元件，其中，所述一定数量根据数字值Da确定，以便DAC106a通过选择的转换元件产生模拟信号Va。另一方面，从数字输入Di中减去数字信号Da以形成另一个数字信号Db，数字信号Db表示数字调制器102的量化误差。DAC106b包括多个等权转换元件(未图示)用于将数字信号Db转换为模拟信号Vb。在数字信号Db的转换过程中，数字信号Db从二进制码编码为温度计码，动态元件匹配电路104b从DAC106b的多个转换元件中选择一定数量的转换元件，所述一定数量根据数字值Db确定，因此，DAC106b通过选择的转换元件产生模拟信号Vb。将模拟信号Vb从模拟信号Va中减掉以形成模拟输出Vop。DAC系统100具有一些缺点。为了转换数字输入Di，DAC系统100需要同时接收数字输入Di的所有比特。因此，DAC系统100不适用于连续逐位数字-模拟转换，例如，用于逐次逼近寄存器(SuccessiveApproximationRegister，SAR)ADC中的DAC。此外，DAC系统100存在数字第一阶调制器102产生的延迟。因此，DAC系统100不适用于快速转换，例如，连续时间三角积分调制器(ContinuousTimeDeltaSigmaModulator，CT-DSM)。
技术实现思路
本专利技术提供在数字域(digitaldomain)和模拟域(analogdomain)之间进行转换的系统，可将转换的失配误差塑造为远离期望信号(desiredsignal)的频带(band)分布。本专利技术提供的一种在模拟域和数字域之间转换的系统，包括：第一数字-模拟转换器，用于根据第一数字值产生第一模拟值，并根据第二数字值产生第二模拟值；第一注入电路，耦接于该第一数字-模拟转换器，用于当该第一数字-模拟转换器产生该第二模拟值时，使模拟注入值注入至该第二模拟值，其中，该模拟注入值由该第一数字值的比特子集形成的数字注入值转换形成；第二注入电路，耦接于该第一数字-模拟转换器，用于将该数字注入值和该第二数字值或根据该第二模拟值获得的相关值中的任一个进行合并。采用上述的结构，本专利技术实施例可将转换的失配误差塑造为远离期望信号(desiredsignal)的频带(band)分布。【附图说明】本专利技术可通过阅读随后的细节描述和参考附图所举的实施例被更全面地理解，其中：图1描述先前技术的DAC系统100。图2描述系统200，该系统为SARADC用于将模拟值Vi转换为数字值Do。图3描述系统200的操作。图4根据本专利技术的一个实施例并以第2图的系统200作为示例描述处理失配误差的理念。图5根据本专利技术的一个实施例描述了失配误差的塑造过程。图6a描述带有失配误差的DAC606。图6b描述依照本专利技术实施的系统600，系统600用于塑造DAC606的失配误差。图7a根据本专利技术的一个实施例描述系统700a。图7b根据本专利技术的一个实施例描述系统700b。图8根据本专利技术的一个实施例描述系统800。图9根据本专利技术的一个实施例描述了系统900。图10描述了系统900的操作。图11描述了系统200输出的一串数字值Do的光谱(标记为“没有MES”)，系统900输出的数字值D的光谱(标记为“具有本专利技术的MES”)，以及第一阶高通滤波器的频域。图12根据本专利技术的一个实施例描述系统1200。图13a和图13b描述系统1200的操作。图14a描述了计数与不同用于转换12比特的数字值的技术获得的无杂散动态范围(Spur-FreeDynamicRange，SFDR)的对照。图14b描述SFDR和由两种不同技术获得的输入电平的对照。图15根据本专利技术的一个实施例描述系统1500。图16根据本专利技术的一个实施例描述系统1600。图17a和图17b描述第一注入电路1602在不同周期的操作。图18根据本专利技术的一个实施例描述系统1800。图19根据本专利技术的一个实施例描述系统1900。图20比较带有本专利技术的MES和不带有本专利技术的MES的不同情形下的输出光谱。【具体实施方式】在说明书及后续的权利要求当中使用了某些术语来指称特定的组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名称来称呼同一个组件。本文件并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在接下来的说明书及权利要求中，术语“包含”及“包括”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限制于”。此外，“耦接”一词在此包含直接及间接的电性连接手段。因此，如果一个装置耦接于另一个装置，则代表该一个装置可直接电性连接于该另一个装置，或通过其它装置或连接手段间接地电性连接至该另一个装置。请参考图2-图3，图2描述系统200，该系统为SARADC用于将模拟值Vi转换为数字值Do，图3描述系统200的操作。系统200可包括比较器202、寄存器204、外围电路206和电容器C[N],C[N-1],…,C[1]和C[0]组成的阵列。外围电路206包括开关si0，多个开关s[N],s[N-1],…,s[1]和s[0]，以及多个偏置电路dr[N],dr[N-1],…,dr[1]和dr[0]。开关si0耦接于模拟值Vi和节点nz0之间。比较器202耦接于节点nz0，用于比较节点nz0处的电压Vz0是否大于电压Vc。每一个电容器C[n](n＝N，N-1，...,至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在模拟域和数字域之间转换的系统，其特征在于，包括：第一数字‑模拟转换器，用于根据第一数字值产生第一模拟值，并根据第二数字值产生第二模拟值；第一注入电路，耦接于所述第一数字‑模拟转换器，用于当所述第一数字‑模拟转换器产生所述第二模拟值时，使模拟注入值注入至所述第二模拟值，其中，所述模拟注入值由所述第一数字值的比特子集形成的数字注入值转换形成；第二注入电路，耦接于所述第一数字‑模拟转换器，用于将所述数字注入值和所述第二数字值或根据所述第二模拟值获得的相关值中的任一个进行合并。

【技术特征摘要】
2015.09.14 US 62/218,053;2016.08.25 US 15/246,5801.一种在模拟域和数字域之间转换的系统，其特征在于，包括：第一数字-模拟转换器，用于根据第一数字值产生第一模拟值，并根据第二数字值产生第二模拟值；第一注入电路，耦接于所述第一数字-模拟转换器，用于当所述第一数字-模拟转换器产生所述第二模拟值时，使模拟注入值注入至所述第二模拟值，其中，所述模拟注入值由所述第一数字值的比特子集形成的数字注入值转换形成；第二注入电路，耦接于所述第一数字-模拟转换器，用于将所述数字注入值和所述第二数字值或根据所述第二模拟值获得的相关值中的任一个进行合并。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：第一模拟-数字转换器，用于将输入的模拟值转换为所述第二数字值；第一求和模块，耦接于所述输入的模拟值和所述第一数字-模拟转换器之间，用于将所述第二模拟值从所述输入的模拟值中减去以形成内部的模拟值；第二模拟-数字转换器，耦接于所述第一求和模块，用于将所述内部的模拟值转换为内部的数字值；第二求和模块，耦接于所述第一模拟-数字转换器和所述第二模拟-数字转换器，用于将所述第二数字值和所述内部的数字值进行合并。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第二注入电路耦接于所述第一模拟-数字转换器和所述第一数字-模拟转换器之间。4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第二注入电路用于将所述数字注入值和所述相关值进行合并，其中，所述相关值为所述内部数字值，所述第二注入电路为第二求和模块。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，用于在第一周期接收第一输入模拟值并输出由所述第一输入模拟值转换形成的第一输出数字值，在第二周期结束第二输入模拟值并输出由所述第二输入模拟值转换形成的第二输出数字值，其中，所述第一数字值的所述比特子集从所述第一输出数字值中获取；所述系统还包括第一寄存器，所述第一注入电路包括额外的控制电路耦接于所述第一寄存器，所述第一数字-模拟转换器包括：第一外围电路，耦接于所述第一寄存器；多个第一电容器，每一个所述第一电容器包括耦接于公共节点的上端和耦接于所述第一外围电路的下端；其中，在所述第二周期的第一阶段，所述额外的控制电路控制所述第一寄存器寄存所述第一数字值的所述比特子集，并控制所述第一外围电路将所述多个第一电容器的下端耦接至表示所述第一数字值的所述比特子集的电压，并将所述公共节点导通至所述第二输入模拟值，以使所述模拟注入值被注入；其中，在所述第二周期位于所述第一阶段之后的第二阶段，所述第一外围电路将所述多个第一电容器的所述下端导通至复位电压，并且所述寄存器复位。6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：耦接于所述公共节点和所述第一寄存器的比较器，在所述第二周期的一个阶段，所述比较器比较所述公共节点处的电压以设置所述第一寄存器的一个比特。7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：第二寄存器；耦接于所述第二寄存器的动态元件匹配电路；耦接于所述动态元件匹配电路的第二外围电路；多个第二电容器，每一个所述第二电容器包括耦接于所述公共节点的上端和耦接于所述外围电路的下端；其中，在所述第二周期的所述第一阶段和所述第二阶段，所述第二外围电路将所述第二电容器的所述下端导通至所述复位电压；在所述第二周期的第三阶段，所述动态元件匹配电路从所述多个第二电容器中选择一定数量的电容器，所述一定数量表示所述寄存器中所寄存的比特数，所述第二外围电路将所述选择的电容器的下端导通至设定的电压。8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一数字-模拟转换器在第一周期产生所述第一模拟值，在第二周期产生所述第二模拟值；在所述第二周期的不同阶段，所述第一注入电路连接装载所述数字注入值和所述第二数字值到所述第一数字-模拟转换器中，以使所述模拟注入值被注入。9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，用于在第二周期接收输入数字值并输出模拟值，其中，所述第二数字值由所述输入数字值的第二比特子集形成，所述系统还包括：第二数字-模拟转换器；动态元件匹配电路，耦接于所述第二注入电路和所述第二数字-模拟转换器之间，用于接收所述数字输入值的第一比特子集形成的内部数字值，将所述内部数字值从二进制码编码为温度计码，以及相应地控制所述第二数字-模拟转换器合成内部模拟值；求和模块，耦接于所述第一数字-模拟转换器和所述第二数字-模拟转换器之间，用于将所述内部模拟...

【专利技术属性】
技术研发人员：许云翔，
申请(专利权)人：联发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71