电流数模转换器及将数字信号转换成模拟信号的方法技术

本申请提供了一种用于减少电流数模转换器(IDAC)的噪声和失真的装置和方法。补偿电容可以被连接到IDAC的电流源。补偿电容可以IDAC的输出得到的信号来驱动，以抵消将在IDAC的输出发生的瞬时电流尖峰。

【技术实现步骤摘要】
电流数模转换器及将数字信号转换成模拟信号的方法
本申请总体上涉及用于在Σ-Δ调制器，可消除导致模数转换器的转换误差的误差来源的相关电路和方法。
技术介绍
模数转换器(analog-to-digitalconverter，ADC)被广泛用于各种电子设备和系统，如移动电话，音响设备，图像捕获设备，视频设备，通信系统，传感器和测量设备，雷达系统，及其他应用当中。一个典型的ADC是一种电子电路，被配置成接收模拟信号，其通常是一个随时间变化的信号，ADC反复以离散的时间间隔对模拟信号进行采样，并且在每个采样时间间隔输出数字信号(例如，一位序列(bitsequence)或数字字(digitalword))，它代表在采样间隔内该模拟信号的值。因为ADC的输出是一个N位序列，模拟信号被离散成M＝2N整数值。N被称为ADC的位分辨率(bitresolution)。例如，如果一单端ADC是8位设备，则输入信号可被离散化为28＝256的值(0，1，2，3...255)。典型的ADC有几种类型，并且它们可分为两组：具有单位(single-bit)量化(例如，比较器)的ADC和具有多位(multi-bit)量化(例如，N位ADC)的ADC。多位量化的ADC可包括压控振荡器(VCO)为主的ADC，Σ-ΔADC，逐次逼近寄存器ADC和闪存型ADC，等等。多位Σ-ΔADC在无线和有线通信系统越来越多地使用。尽管这些类型的ADC比闪速ADC慢，例如，它们能够有非常高的位分辨率和高转换精度。Σ-ΔADC的一个方面是，它的Σ-Δ调制器(modulator)可将误差引入Σ-ΔADC的输出，这可导致符号间干扰(inter-symbolinterference)和信号转换错误。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种电流数模转换器及将数字信号转换成模拟信号的方法，以有效地解决上述问题。Σ-Δ调制器可以包括电流数模转换器(IDAC)，其包括一或多个可切换开关的电流源，为驱动IDAC的一或多个模拟输出。电流源可以具有相关联的电容。电流源的切换可以在IDAC的输出产生电流尖峰(currentspikes)。在某些情况下，这些电流尖峰可以导致Σ-Δ模数转换器中噪声和符号间干扰。补偿电容器可以被连接到电流源并被信号驱动，以减少电流尖峰。依据本专利技术的一方面，提供了一种电流数模转换器，包括：第一电流源和第二电流源中的至少一个，其中该第一电流源被设置成提供电流到一第一输出，该第二电流源被设置成从该第一输出拉电流；第一补偿电容和第二补偿电容中的至少一个，其中该第一补偿电容被设置成连接到该第一电流源，该第二补偿电容器被设置成连接到该第二电流源；以及驱动电路，被设置成提供电流到该第一补偿电容和该第二补偿电容的至少一个。依据本专利技术的一方面，提供了一种电流数模转换器，包括：一第一电流源，设置成提供电流到电流数模转换器的一第一输出或从该第一输出拉电流；一第一补偿电容，连接到该第一电流源；一参考节点，连接该第一输出；以及驱动电路，设置成提供电流到该第一补偿电容。依据本专利技术的一方面，提供了一种将数字信号转换成模拟信号的方法，该方法包括：驱动连接在一第一电流源与一第一输出之间的一第一开关；当该第一开关被驱动以连接该第一电流源和该第一输出时，放大该第一输出的一第一信号；提供该放大的第一信号到一第一补偿电容，该第一补偿电容连接该第一电流源；以及提供该第一输出至一Σ-Δ调制器。在阅读各个附图中例示的优选实施例的如下详细描述之后，本专利技术的这些和其他目的对本领域技术人员来说无疑将变得显而易见。附图说明图1描述了根据一些实施方式的Σ-Δ调制器的示例。图2描述了根据一些实施方式的电流数模转换器(IDAC)电路的示例。图3A描述了根据一些实施方式的用于IDAC的开关控制的示例。图3B描述了根据一些实施方式，如图2所示的IDAC的节点SSp的电压示例。图3C描述了根据一些实施方式，如图2所示的IDAC的节点SSn的电压示例。图3D描述了根据一些实施方式，如图2所示的IDAC发生电流尖峰的示例。图4A和图4B描述了根据一些实施方式，补偿关联电容的IDAC电路示例。图5示出了没有为关联电容进行补偿的IDAC的信噪加失真率比(signal-to-noiseplusdistortionratio)的模拟结果。图6示出了根据本实施方式，为关联电容进行补偿的IDAC的信噪加失真率比的模拟结果。具体实施方式图1描绘可在Σ-Δ转换器中使用的一Σ-Δ调制器100。所示的例子仅用于举例说明目的，并且不打算限制Σ-Δ调制器的结构。图1示出了一阶Σ-Δ调制器，但本专利技术不限于一阶调制器。本实施例的误差消除可以用于较高阶调制器，如二阶和三阶Σ-Δ调制器。在一些实施方案中，Σ-Δ调制器100可以被包括在Σ-Δ转换器的前端，并且被配置在输入端101接收模拟信号，在输出端150输出串列的数字脉冲。在一些实施方式，Σ-Δ调制器100可以作为连续时间调制器进行操作。一阶Σ-△调制器100可包括一加法器110，一积分器120，一比较器130，和具有电流数模转换器(IDAC)140的一反馈回路。比较器的一部分输出通过IDAC140反馈，并在IDAC140从数字信号转换成模拟信号。来自IDAC的模拟信号提供到加法器110，并从输入信号中减去。从比较器130输出的脉冲串流可以被提供给输出端150和送到一计数器(未示出)。计数器可以在一个采样时间间隔期间计数脉冲数，以确定对应于在输入端101接收的采样后的模拟信号电平的数字信号电平。举例，IDAC140的进一步细节在图2所示的IDAC电路200所描绘。根据一些实施方案，IDAC200可包括推拉电流源(pushandpullcurrentsources)210，212，其被切换接通和关闭，以从第一和第二输出OUTP，OUTN推和拉电流。电流源210，212的切换开关可以通过间歇地驱动晶体管M1，M2，M3和M4来完成，其中晶体管M1，M2，M3和M4由一脉冲信号(例如，从比较器130来的脉冲信号)和该脉冲信号的反向施加于输入EN，来驱动。第一和第二输出OUTP，OUTN可以作为差分对施加到加法器110，或一个输出可以接地而另一个施加到加法器110。电流源210，212可以是基本相同的电路，配置为连接到供应电压VP，Vn，供应电压VP，Vn可以是任何合适的DC电源。专利技术人已经认识到和理解的是，电流源210，212通常是相似或相同的设计，并且可以具有相关的电阻Rp和电容Cp，被表现为与电流源并联的元件，如图2所示。相关电阻Rp和相关电容Cp可以是寄生元件，分立元件，或寄生和分立元件的组合。小的电压跳动可能出现在IDAC的加总点，导致IDAC的输出出现电流尖峰。然后电流尖峰通过Σ-Δ转换器的积分器120，形成的电流尖峰积分可能导致转换错误。在一些情况下，电流尖峰贡献噪声和符号间干扰，可能导致转换错误。图3A示出根据一些实施例，可用于驱动图2的IDAC电路的脉冲信号的一个例子。例如，图3A的信号EN可以施加到IDAC200的EN输入，其反向信号可以施加到IDAC的输入。脉冲信号可以是比较器130的输出。电流源210，212的快速切换在节点SSP和SSN造成小电压变化V(t),-V(t),分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流数模转换器，包括：第一电流源和第二电流源中的至少一个，其中该第一电流源被设置成提供电流到一第一输出，该第二电流源被设置成从该第一输出拉电流；第一补偿电容和第二补偿电容中的至少一个，其中该第一补偿电容被设置成连接到该第一电流源，该第二补偿电容器被设置成连接到该第二电流源；以及驱动电路，被设置成提供电流到该第一补偿电容和该第二补偿电容的至少一个。

【技术特征摘要】
2015.09.15 US 62/218,766;2016.09.08 US 15/259,2921.一种电流数模转换器，包括：第一电流源和第二电流源中的至少一个，其中该第一电流源被设置成提供电流到一第一输出，该第二电流源被设置成从该第一输出拉电流；第一补偿电容和第二补偿电容中的至少一个，其中该第一补偿电容被设置成连接到该第一电流源，该第二补偿电容器被设置成连接到该第二电流源；以及驱动电路，被设置成提供电流到该第一补偿电容和该第二补偿电容的至少一个。2.根据权利要求1所述的电流数模转换器，其中该第一补偿电容和该第二补偿电容器被设置为补偿该第一电流源的相关电容和该第二电流源的相关电容。3.根据权利要求1所述的电流数模转换器，还包括：一第一开关和一第二开关，被间歇地打开和关闭以从该第一输出推拉电流。4.根据权利要求3所述的电流数模转换器，其中控制该第一开关的信号也被用来切换该驱动电路，使该驱动电路的一放大器接收并放大该第一输出的输出信号。5.根据权利要求4所述的电流数模转换器，连接在一Σ-Δ调制器，其中该Σ-Δ调制器具有一采样频率，该放大器的工作带宽大约等于或大于该采样频率。6.根据权利要求4所述的电流数模转换器，其中该放大器包括：一第一输入，连接到一参考电压；以及一第二输入，连接到开关，该开关将该第二输入连接至电流数模转换器的该第一输出或电流数模转换器的该第二输出。7.根据权利要求1所述的电流数模转换器，还包括：一第二输出；一第三开关和一第四开关，被间歇地打开和关闭以从该第二输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：高宗恺，
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