一种ＤＡＣ校准电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种ＤＡＣ校准电路。该ＤＡＣ校准电路包括第一开关、第二开关、第一比较器、第二比较器、电容、校准模块。该第一开关连接于ＬＳＢ单元与电容之间，以便其基于第一信号的控制而使ＬＳＢ单元对电容充电。该第二开关连接于ＭＳＢ单元与电容之间，以便其基于第二信号的控制而使ＭＳＢ单元对电容充电。该第一比较器同相端连接至该ＭＳＢ单元、ＬＳＢ单元、电容之间的连接点，其反相端为第一固定电压。该第二比较器同相端与第一比较器同相端相连，其反相端为第二固定电压。该校准模块与该第一比较器、第二比较器的输出端相连，以实时调整ＭＳＢ单元和／或ＬＳＢ单元电流。本实用新型专利技术具有高校准精度，能够广泛应用于高精度ＤＡＣ中。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及混合信号电路，尤其涉及DACWigital-to-analogconverter，数 字模拟转换器)。
技术介绍
η位精度电流型DAC电路通常由两部分组成，一部分是由MSB(MostSignificant Bit，最高有效位)单元电流源组成的2a-l个单元阵列，另一部分是由LSB(Least Significant Bit，最低有效位)单元电流源组成的2b_l个单元阵列，且满足η = a+bIMSB = 2b · ILSB(1)Itotal = (2a-l) · Imsb+(2bl) .Ilsb其中，η是DAC电路的精度位数，Imsb是MSB单元的电流，Ilsb是LSB单元的电流， Itotal是DAC电路的总电流。图1是电流型DAC结构示意图，其中，左图是由MSB单元组成的MSB块示意图，右 图是由LSB单元组成的LSB块示意图。图1中，MSB块和LSB块分别由两个不同的偏置(bias)电路设置偏置电压来产 生电流。由于芯片工艺的因素，会造成MSB电流与LSB静态电流不匹配，这在高精度的 DAC设计中是十分致命的。为了匹配MSB和LSB电流，通常会在芯片中加入一个校准电路 (calibration)，使得MSB与LSB电流误差不影响DAC的静态性能。图2是传统DAC校准电路结构框图，该校准电路包括MSB单元、LSB单元、电阻R1、 电阻R2和比较器OA。图2中，MSB单元与电阻Rl相连，LSB单元与电阻R2相连，且比较器OA同相端连 接至MSB单元与电阻R2之间的连接点V2，比较器OA反相端连接至LSB单元与电阻Rl之间 的连接点VI，比较器OA输出端连接至MSB单元以调整MSB单元电流，并且电阻R2、R1满足R2 = 2b · Rl(2)其中，2b表示LSB单元电流与MSB单元电流之间的关系。由于MSB单元与电阻Rl串联，V1 = Imsb .Rl，LSB单元与电阻R2串联，V2 = Ilsb .R2， 因此V1、V2电压差AV为AV = IMSB · RI-ILSB ‘ R2(3)将公式⑵代入公式⑶得，Imsb-Ilsb^ =^⑷比较器OA比较VI、V2电压差，并根据其比较结果调整MSB单元的电流，直到该电 压差Δ V在设计允许范围内时，校准结束。图2中的传统校准电路存在两个固有缺陷，一个是电阻R1、R2本身的匹配误差，另 一个是比较器OA本身的直流偏差(DC offset)。这两种设计缺陷会使比较器的比较结果存3在一定误差，直接导致MSB电流与LSB静态电流无法得到很好的匹配，因此，此种校准电路 无法应用到高精度的DAC中。
技术实现思路
本技术提供了一种能解决以上问题的DAC校准电路。在第一方面，本技术提供了一种DAC校准电路。该DAC校准电路包括MSB单 元、LSB单元、第一开关、第二开关、第一比较器、第二比较器、电容和校准电路。该第一开关连接于LSB单元与电容之间，以便其基于第一信号的控制而使该LSB 单元对电容进行充电。该第二开关连接于MSB单元与电容之间，以便其基于第二信号的控 制而使该MSB单元对电容进行充电。该第一比较器同相端连接至MSB单元、LSB单元、电容 之间的连接点，其反相端为第一固定电压，其输出端连接至校准模块。该第二比较器同相端 与该第一比较器同相端相连，其反相端为第二固定电压，其输出端连接至校准模块。该校准 模块接收该第一比较器、第二比较器的比较结果，并基于该比较结果实时调整MSB单元和/ 或LSB单元电流，以便MSB单元电流与LSB单元电流相匹配。本技术两次比较DAC电路中LSB单元、MSB单元电流，且第一次比较产生的直 流偏差在第二次比较过程中得到抵消，因此解决了由比较器直流偏差带来的误差，此外，本 技术采用电容充放电方式获取电压，取代了传统电路中由两个电阻分别获取电压的方 式，因此解决了两个不同电阻之间不匹配的问题。因此，本技术的DAC校准电路是一个 高精度的校准电路，其能够广泛引用于高精度的DAC电路中。附图说明下面将参照附图对本技术的具体实施方案进行更详细的说明，在附图中图1是电流型DAC结构示意图；图2是传统DAC校准电路结构框图；图3是本技术一个实施例的DAC校准电路结构框图。具体实施方式图3是本技术一个实施例的DAC校准电路结构框图，该校准电路包括MSB单 元、LSB单元、开关Kl、开关K2、时钟Li、时钟L2、电容C、比较器0A1、比较器0A2、电压源VI、 电压源V2、校准模块310。MSB单元与开关Kl相连，以控制MSB单元的导通状态；LSB单元与开关K2相连，以 控制LSB单元的导通状态；时钟Ll输出时钟信号至开关K1，以控制开关Kl的开启和关闭； 时钟L2也输出时钟信号至开关K2，以控制开关K2的开启和关闭。开关Kl、K2与电容C连接于η点，以便通过开关Kl、Κ2开启状态控制MSB单元或 LSB单元对电容C的充放电。具体地，MSB单元在开关Kl闭合时对电容C进行充电，LSB单 元在开关K2闭合时对电容C进行充电。设开关K1、K2与电容C之间的连接点(η点)电压 为Vn，即MSB单元或LSB单元对电容C进行充电的充电电压为Vn。比较器OAl同相端与电容C、开关K1、开关K2相连(连接点为a)，因此比较器OAl 同相输入电压即为MSB单元或LSB单元对电容C进行充电的充电电压Vn ；比较器OAl反相端与电压源Vl相连，因此该比较器OAl用于比较Vn与Vl的大小，并将比较结果OPl发送 至校准模块310。比较器0A2同向端与电容C及比较器OAl同相端相连(连接点为a)，因 此比较器OAl同相输入电压即为MSB单元或LSB单元对电容C进行充电的充电电压Vn ；比 较器0A2反相端与电压源V2相连，因此该比较器0A2用于比较Vn与V2的大小，并将比较 结果0P2发送至校准模块310。下面详细阐述校准模块310、MSB单元、LSB单元、开关K1、开关K2的工作原理。设定电压源Vl产生的电压小于电压源V2产生的电压，即Vl <V2。当时钟L2控 制开关K2闭合时，LSB单元对电容C进行充电，充电电压为Vn，经过t2时间，使得Vl < Vn < V2,该时间t2由时钟L2进行控制而得到。此时，比较器OAl输出至校准模块310的输出 信号OPl为高电平，比较器0A2输出至校准模块310的输出信号0P2为低电平，此时校准模 块310不采取任何操作。当时钟Ll控制开关Kl闭合时，MSB单元对电容C进行充电，经过tl时间(该时 间tl由时钟Ll进行控制而得到)，校准模块310判定来自比较器OAl的输出OPl及来自比 较器0A2的输出0P2并根据该0P1、0P2大小关系调整MSB单元电流大小，具体调整方式有 两禾中(1)当OPl和0P2均为高电平时，即Vl < V2 < Vn时，校准模块310调整MSB单元 的电流IMSB，降低MSB电流Imsb ；(2)当OPl和0P2均为低电平时，即Vn < Vl < V2时，校准模块310增大MSB单元的电流Imsb。如此反复调整，直到OPl为高电平，0P2为低电平，校准模块310校准结束。校准结束后，根据电容充放电公式C 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＤＡＣ校准电路，其中，该ＤＡＣ校准电路包括ＭＳＢ单元和ＬＳＢ单元，其特征在于，包括第一开关、第二开关、第一比较器、第二比较器、电容和校准电路；　　该第一开关连接于所述ＬＳＢ单元与电容之间，以便其基于第一信号的控制而使该ＬＳＢ单元对该电容进行充电；该第二开关连接于所述ＭＳＢ单元与电容之间，以便其基于第二信号的控制而使该ＭＳＢ单元对该电容进行充电；　　该第一比较器同相端连接至该ＭＳＢ单元、ＬＳＢ单元、电容之间的连接点，其反相端为第一固定电压（Ｖ１），其输出端连接至所述校准模块；该第二比较器同相端与该第一比较器同相端相连，其反相端为第二固定电压（Ｖ２），其输出端连接至所述校准模块；　　该校准模块与该第一比较器、第二比较器的输出端相连，以接收该第一比较器、第二比较器的比较结果，并基于该比较结果实时调整ＭＳＢ单元和／或ＬＳＢ单元电流，以便ＭＳＢ单元电流与ＬＳＢ单元电流相匹配。

【技术特征摘要】
一种DAC校准电路，其中，该DAC校准电路包括MSB单元和LSB单元，其特征在于，包括第一开关、第二开关、第一比较器、第二比较器、电容和校准电路；该第一开关连接于所述LSB单元与电容之间，以便其基于第一信号的控制而使该LSB单元对该电容进行充电；该第二开关连接于所述MSB单元与电容之间，以便其基于第二信号的控制而使该MSB单元对该电容进行充电；该第一比较器同相端连接至该MSB单元、LSB单元、电容之间的连接点，其反相端为第一固定电压(V1)，其输出端连接至所述校准模块；该第二比较器同相端与该第一比较器同相端相连，其反相端为第二固定电压(V2)，其输出端连接至所述校准模块；该校准模块与...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱循宇，
申请(专利权)人：英特格灵芯片天津有限公司，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]