本发明专利技术公开了一种非对称电流源阵列的开关序列的生成方法、装置及其应用，涉及电流型DAC技术领域。包括步骤：S1.初始化已分配开关序列号的电流源数M、该M个电流源误差总和INL_d、该M个电流源横坐标及纵坐标误差总和INL_dx、INL_dy均为0，计算二次误差分布下每个电流源的误差；S2.更新M及INL_d，将未分配开关序列号的电流源排序为向量VECTOR；S3.从VECTOR中选择多个电流源组成部分序列Ap＝{ak1，ak2，...，akp}；S4.根据当前INL_d，为Ap中的电流源分配开关序列。本发明专利技术的方法、装置及其应用，可使电流误差的积累远小于当前的各种开关序列，提高电流型DAC的精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电流舵型数模转换器(Digital to Analog Converter, DAC)(简称电流型DAC)
，尤其涉及一种非对称电流源阵列的开关序列的生成方法、装置及其应用。
技术介绍
随着信号处理技术和通信技术的不断发展，数字信号和模拟信号之间的接口技术成为制约数模混合系统的瓶颈。为了满足高速高精度的数据转换要求，DAC和模数转换器 (Analog to Digital Converter, ADC)需要达到尽可能高的速度和精度。在现代高速DAC 中，电流型DAC成为广大工程师的首选结构，因为它可以直接驱动阻性负载，并且具有较快的速度。常见的电流型DAC结构如附图说明图1所示，主要包括以下几个部分输入数字信号译码模块(Decoder)、开关模块(Switches)、电流源阵列(Current Sources) 0其中，输入数字信号译码模块用于将输入的数字信号进行译码和再处理，使得输出的信号可以直接作为开关模块的控制信号。开关模块在控制信号的作用下将电流源阵列输出的电流引导到正输出端 IOUTP或者负输出端I0UTN，这两个输出端中的任一个输出都可以作为数模转换器的输出， 也可以使用这两个输出端的差值作为数模转换器的输出。在实现中，电流源阵列通常组成一个二维阵列，置于一块芯片上。阵列中，每一个电流源的电流大小通常设计成相同，输入的数字信号转换成温度计编码后的控制信号以控制每一个电流源的电流流向或到正输出端，或到负输出端。常见的电流源阵列可以分为对称阵列和非对称阵列两种。如图2、图3所示为非对称的电流源阵列。图中每一个格子代表一个电流源。在数模转换器工作时，随着输入数字信号越来越大，越来越多的电流源被引导到正输出端，从而使正输出端及差分输出时的输出电流跟随输入的变化也越来越大。在理想情况下，输出电流严格正比于输入的数字信号。但是在实现电路中，由于各种非理想因素的存在，电流源阵列中的每一个电流源的电流值都与其设计值存在一定的偏差。这种偏差分为两种，一种是随机偏差，即偏差的值的大小是随机的；另一种常称为系统偏差，或称系统匹配误差。电流型DAC的电流源一般由MOS管构成，这些MOS管被设计成具有完全相同的大小和形状，但是由于在芯片制造过程中的工艺偏差，造成这些理论上完全一致的MOS管实际上是有偏差的，这种偏差就称为器件失配，器件失配所造成的偏差即为系统匹配误差。 这种系统偏差在芯片中以一次偏差和二次偏差为主。随着输出电流的增加，这种偏差不断地累积，从而影响数模转换器的精度。积分非线性(即INL)是描述数模转换器的转换误差的一种指标，它描述的是数模转换器的实现输出值与理想输出值之间的偏差。INL越小，数模转换器的精度也就越高。因此，通常用INL来描述数模转换器的精度。当前有很多方法减小INL。第一种思路是增加电流源阵列中电流源之间的匹配精度，即减小每一个电流源的电流大小与理想电流大小之间的偏差。这种思路的实现通常依赖于更先进的芯片制造工艺、更高的过驱动电压、更大的晶体管面积。在给定的芯片制造工艺下，过驱动电压的增加会减小数模转换器输出电压的幅度，而更大的晶体管面积会导致整个电流源阵列的面积过大并可能导致芯片中相距较远的电流源之间的电流值匹配精度更差。因此，第一种思路的效果很有限，即当前情况下依靠它实现高精度的数模转换器是很难的。第二种思路是使用校正技术和动态元件匹配技术。这种技术可以使数模转换器达到 16比特的精度，但是增加了数模转换器的复杂度和设计难度。第三种思路是使用合适的开关序列(Switching sequence) 0开关序列描述的是当数模转换器的输入不断增加时，电流源阵列中依次选通的次序。由于电流源阵列中的电流误差有正亦有负，合适的开关序列既可以避免正的误差的过度积累，也可以避免负的误差的过度积累。目前使用第三种思路可以使数模转换器的精度达到14比特，且实现方式相对于第二种思路更为简单。目前已公开的开关序列主要有Row-Column、Q2Random Walk、GET、SPBR、以及美国专利US20050012650中所公开的开关序列等等。这些开关序列能够在一定程度上减小电流误差的积累，但是效果有限，相应的电流型DAC的精度不高。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是提供一种电流误差的积累远小于当前已经公开的各种开关序列，能够提高相应的电流型DAC精度的非对称电流源阵列的开关序列的生成方法、装置及其应用。(二)技术方案为解决上述问题，本专利技术提供了一种非对称电流源阵列的开关序列的生成方法， 该方法包括步骤Si.在待驱动的非对称电流源阵列中，以所述待驱动的电流源阵列的中心为原点建立二维坐标系，初始化已分配开关序列号的电流源数M、所述M个已分配开关序列号的电流源的误差总和INL_d、所述M个已分配开关序列号的电流源的横坐标的误差总和INL_dx、 与所述M个已分配开关序列号的电流源的纵坐标的误差总和INL_dy均为0，并计算出二次误差分布下每个电流源的误差，各电流源在所述坐标系中的坐标(X1, Y1)，(x2, I2)，(X3， y3)，...，(xN, yN)，其中，N为电流源总数；S2.更新所述M以及INL_d，将未分配开关序列号的电流源按误差从大到小依次排序为向量VECTOR，即Ia1 ，a2，已3，· · ·，Q-N-M^ S3.从所述向量VECTOR中选择多个电流源组成一个部分序列Ap = {akl, ak2,..., akp}，使所述序列Ap满足设定条件；S4.根据当前的INL_d、INL_dx、以及INL_dy，为步骤S3所选择的所述序列Ap中的电流源分配开关序列。优选地，在步骤S3中，所述设定条件为权利要求1.一种非对称电流源阵列的开关序列的生成方法，其特征在于，该方法包括步骤51.在待驱动的非对称电流源阵列中，以所述待驱动的电流源阵列的中心为原点建立二维坐标系，初始化已分配开关序列号的电流源数M、所述M个已分配开关序列号的电流源的误差总和INL_d、所述M个已分配开关序列号的电流源的横坐标的误差总和INL_dx、 与所述M个已分配开关序列号的电流源的纵坐标的误差总和INL_dy均为0，并计算出二次误差分布下每个电流源的误差，各电流源在所述坐标系中的坐标(X1, Y1)，(x2, I2)，(X3， y3)，...，(xN, yN)，其中，N为电流源总数；52.更新所述M以及INL_d，将未分配开关序列号的电流源按误差从大到小依次排序为向量 VECTOR，即 Ia1 ，a2，已3，· · ·，Q-N-M^ 53.从所述向量VECTOR中选择多个电流源组成一个部分序列Ap= {akl,ak2,... , akp}， 使所述序列Ap满足设定条件；54.根据当前的INL_d、INL_dx、以及INL_dy，为步骤S3所选择的所述序列Ap中的电流源分配开关序列。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S3中，所述设定条件为|lNL_d + Y^1 E(ki) < B + Δ, m = l,2,...,p |lNL_d + YJii E(ki) + B <Δ,当 INL—d ~< 0 |lNL_d + YJii E(ki)本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李学清，杨华中，乔飞，魏琦，刘伟航，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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