指数数字模拟转换器制造技术

一种用于产生可编程指数模拟输出信号的系统，包括：数字模拟转换电路，用于将所述数字信号转换为模拟输出信号，数字模拟转换电路具有由部件的值的可编程比例限定的实质指数传输函数。优选地，将转换电路实现为电流镜（１００），由镜像比限定指数传输函数。因此，电流镜（１００）的每个晶体管限定数字模拟转换电路的步，相邻步之间的比率实质上是常数。可以将晶体管做成实质上相等的尺寸或相对于彼此进行二进制加权，并且在基于树的温度计线性解码器的控制下，可以将其从输入端切换至输出端。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及指数数字模拟转换器(DAC)。
技术介绍
数字模拟转换是将具有几个(典型地是两个)限定的等级或状态 的信号转换为具有量化的模拟状态的信号的过程。数字信号典型地具 有两个状态零和一。然而，当通过数字模拟转换器(DAC)已经解码了二进制的数字信号时，作为结果的模拟值具有相对大数目的状态， 并以变动频率或振幅的电子信号来传送数据，其中，可以将变动频率 或振幅的电子信号添加到给定频率的载波，以产生例如语音、图像、 乐音或机械运动等形式的输出。典型地，DAC的传输特性是线性的，并且以偏置信号为例，通常 通过线性DAC是可编程的。然而，在线性DAC的情况下，步长(stepsize ) 是固定的，由最小的所要求的步(step)来指示。在使用线性DAC产 生偏置信号时，这意味着步的影响在低DAC值处远大于在高DAC值 处。许多偏置电流执行某种乘法函数，在这种情况下，指数DAC可能 是优选的，因为每一步具有相同的"相对影响"，因此在整个DAC范 围上一步的影响实质上是相同的，也就是，在低DAC值处为小增量， 在高DAC值处为大增量。这种情况下，以百分比来计量每步的影响， 例如，每一步表示10%的增长。使用指数DAC的附加优点是，需要更 少的比特来覆盖要求的范围。美国专利No. 6,392,574描述了 一种基于传统线性DAC的指数 DAC，其中将部分(a)输出电流反馈至输入端。然而，正反馈环路 的使用可以引起内在的不稳定性，所提出的设计对反馈至输入端的部 分(o0输出电流的变化(例如，由失配引起的)非常敏感。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种用于指数数字模拟转换的系统和 方法，其中，相对于现有技术，设计实现更强健并且内在地更稳固。根据本专利技术，提供了一种用于产生可编程指数模拟输出信号的系 统，该系统包括输入端，用于接收输入；数字模拟转换电路，用于将数字码字转换为模拟输出信号，数字模拟转换电路由多个部^i^实现，并具有由所述部件的值的比例限定的实质指数传输函数；和输出端， 用于输出所述模拟输出信号。因此，基于变化的数字输入值，模拟输出信号是可编程的，并且 基于部件值的比例，近似了指数传输函数。有利地，所述数字模拟转换电路包括采用电流镜配置的多个晶体 管，由所述电流镜的镜像比限定指数传输函数。有利地，传输函数是，a^的形式，其中N是固定值，x由数字输入值限定，Iout和Iin分别是所述电路的输出和输入电流。在由电流镜实现数字模拟转换电路的情况下，N与晶体管器件的数目成比例。所述传输函数的每个值 是由限定数字模拟转换电路的步的数字输入值范围限定的一组值，优 选地，相邻步之间的比率在所述范围上实质上是常数。在本专利技术的一 个示例实施例中，在所述镜像晶体管之间提供限定所述数字模拟转换 电路的比特数目的多个晶体管，将所述多个晶体管从输入端切换至输 出端以实现所需模拟输出信号。可以将晶体管制作成实质上相等的尺 寸。这种情况下，晶体管可以包括单位晶体管或其縮放型式。在可选 示例实施例中，可以将晶体管相对于彼此进行二进制加权。优选地，在线性解码器的控制下，能够将多个晶体管从输入端切 换至输出端。线性解码器可以包括至少一个"与"门和至少一个"或" 门，将其布置和配置为在切换晶体管之间具有延迟，延迟实质上等于门延迟。通过参考这里详细描述的实施例，本专利技术的这些和其它方面将显 而易见，并得以阐明。附图说明现在将通过示例和参考附图，描述本专利技术的实施例，附图中 图la是根据本专利技术示例实施例的系统中带有单位晶体管的传输曲线^的图示；其中，曲线A表示N40的情况，曲线B表示N-18的情况 其中X (由DAC输入值限定)从-8到=8变化；图lb是图la的曲线(A和B)与真实指数的偏差(％)的图示(分 别是曲线A'和B');图2图示了根据本专利技术示例实施例的用于系统中晶体管的縮放权 重(scaled weight);图3图示了 (曲线B")根据本专利技术示例实施例的对系统的电流镜 晶体管使用缩放权重对于曲线B (图la)的影响；图4是根据本专利技术第一示例实施例的以温度计码为基础的DAC的 示意电路图5是根据本专利技术第二示例实施例的以二进制码为基础的DAC的 示意电路图6是示出了根据本专利技术示例实施例的供在实现系统时使用的单 位解码器单元的示意图和符号；以及图7、 8和9分别示意性示出了根据本专利技术示例实施例的用于系统 的2线、3线和4线解码器。具体实施例方式因此，本专利技术涉及一种用于产生指数可编程电流(也就是以dB步 可编程)的机制，具有相邻两步之间的比例近似是常数的特征。这种 情况下，每一步表示相同百分比的增长。在下文中，将描述本专利技术的 两个示例实施例第一，具有可编程镜像比的电流镜；第二，适于控 制上述第一实施例的、基于树的温度计解码器(tree based thermometer decoder)。本专利技术的如下示例实施例基于如下事实对于lx卜W-M (其中M用于控制传输曲线的斜率，X取决于DAC输入值)，函数^lf具有很好的指数行为。因为分子和分母的总和是常数(也就是，当可编程DAC 输入值是零时，使得传输函数是l并且Iout^in)，所以该行为通过使用 电流镜(其中可以由开关控制将多个晶体管从输入切换至输出)可以 容易地实现。—'下文中将使用以下定义N = DAC比特数目D = DAC输入值(二进制数)n = m + 2"，其中MX); M控制能够实现的最大范围(增益) x (D) =d_2"-'换言之，其中输出电流/赠-(^2一的DAC在上述范围上将具有近似指数的传输函数，其中(^t三)限定步长。因为x取决于(可控制的)DAC输入值(分子和分母的总和是常数)，所以当DAC输入值是零时， Iou，Iin，使得可以通过电流镜配置来实现传输函数。n表示在平衡点一侧的器件的数量(因此2fN是器件的总数)。值x可以是负的(将器件从输出端移走，将其切换至输入端)或正的(将 从输入端移走的器件添加到输出端)。M0和M1表示在两侧的固定器件 的数目。这显著地减少了可以实现的比率，从而控制斜率(或增益)。 M0和M1不需要一定是相等的。这里将M定义为(M0+M1)/2，并将M单独引入以简化公式。图la示出了在此分别用于M^2和IVN10的传输曲线A和B。选择对于M (=2)的极低值来表示曲率。M的值控制能够对输出电流进行编 程的范围越高的M将导致越低的范围(-越低的增益)，然而也更为 精确。应该认识到，在此所示出的图中的步被诠释为表现出平滑的曲 线图，然而步实际上是离散的。因此，如图lb所示，当M-2(曲线A') 时，增益可以更大而传输曲线与真实指数的偏差是显著的，然而当 M—0时，增益更低而传输曲线(B')与真实指数的偏差不明显得多。更具体地，考虑M:2， x (=D_2"-')是-8至+8 (从而N40)，且 n=4。这种情况下，有给出相邻步之间的比率0.61， 0.72， 0.76， 0.77， 0.80， 0.81， 0.82， 0.82， 0.82， 0.81， 0.81， 0.80， 0.78， 0.71， 0.63。因此，两个相邻值之比在15% "常数"之内。有时，需要更精确。选择更大的M可能足够了，然而，还可以通 过将单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生可编程指数模拟输出信号的系统，该系统包括：输入端（Ｉｎ），用于接收输入；数字模拟转换电路（１００），用于将数字码字转换为模拟输出信号，数字模拟转换电路（１００）由多个部件实现，并具有由所述部件的值的比例限定的实质指数传输函数；和输出端（Ｏｕｔ），用于输出所述模拟输出信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗马特曼，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]