数字校正电路及含有该电路的电流舵结构的数模转换器制造技术

本发明专利技术属于数字模拟混合集成电路技术领域，其公开了一种数字校正电路及含有该电路的电流舵结构的数模转换器，解决传统技术中的电流舵结构的数模转换器占用较大的版图面积，既增加了芯片的成本也会给电流源带来很大的寄生电容和寄生电阻，而影响数模转换器的动态性能的问题。该数字校正电路通过采集在电流源控制开关在开启和闭合两种状态下的第一电阻两端的电压进行比较，并通过逐次逼近来产生针对高位电流源阵列中的电流源的控制码，从而对数模转换器进行校正，即将高位电流源的电流大小的实际值通过不断比较和逐次逼近调整到参考值，本发明专利技术在大大缩小温度计编码的高位电流源的版图面积的同时，可以保证数模转换器的性能，适用于数模转换工作。

【技术实现步骤摘要】
数字校正电路及含有该电路的电流舵结构的数模转换器
本专利技术属于数字模拟混合集成电路
，特别涉及一种数字校正电路及含有该电路的电流舵结构的数模转换器。
技术介绍
在信号采集处理、数字通信、自动检测和多媒体技术等领域，数模转换器(DAC)往往是不可缺少的部分。在多种不同的数模转换器结构中，采用电流舵结构的数模转换器在速度和精度上有较大的优势，因此应用广泛。在实际的电流舵结构数模转换器中，要求高精度，低的微分非线性误差、积分非线性误差，高的信号噪声比，这需要实际电路与工艺有很好的兼容性。为了满足高精度的要求,电流源阵列往往需要很大的宽长比来缓解工艺的偏差、器件失配等影响,但与此同时导致了电流源阵列的面积很大。当电流舵数模转换器位数增加时，其版图面积会随指数形式增长，芯片成本也将同步增加。电流舵结构数模转换器分为二进制(Binary)编码、温度计(Unary)编码和混合(Hybrid)编码三种架构，为了版图面积和电路性能之间的折衷，一般采用高位温度计编码、低位二进制编码的混合编码架构。传统的混合架构的电流舵结构数模转换器结构如图1所示：该电流舵结构数模转换器包括延时单元101，温度计编码电路102，同步单元103，开关驱动阵列104，基准产生电路105，低位电流源阵列106，高位电流源阵列107,第一互补开关S1A、S1B和第二互补开关S2A、S2B,第一电阻R1和第二电阻R2；低位的数字输入与延时单元101的输入端相连，高位的数字输入与温度计编码电路102的输入端相连，延时单元101的输出端和温度计编码电路102的输出端与同步单元103的输入端相连，同步单元103的输出端与开关驱动阵列104的输入端相连，基准产生电路105的输出端与低位电流源阵列106与高位电流源阵列107的输入端相连，低位电流源阵列106的输出端与第一互补开关S1A、S1B的一端相连，高位电流源阵列107的输出端与第二互补开关S2A、S2B的一端相连，开关阵列S1A、S2A的另一端与第一电阻R1的一端相连，第一电阻R1的另一端接地，第二开关阵列S1B、S2B的另一端与第二电阻R2的一端相连，第二电阻R2的另一端接地，开关驱动阵列104的输出端与第一互补开关S1A、S1B和第二互补开关S2A、S2B的控制端相连。其中，高位的数字输入和低位的数字输入分别经过温度计编码电路102和延时单元101的处理之后，利用同步单元103进行同步处理，之后通过开关驱动电路产生互补的信号控制开关S1A、S1B一通一断和开关S2A、S2B一通一断，从而控制每一支电流是流过电阻R1还是电阻R2，以控制电阻R1、R2上电压，这就是由输入数字信号控制产生相应的差分电压输出的原理。基准产生电路105产生稳定的基准电压供给低位电流源阵列106和高位电流源阵列107，以产生稳定的电流。传统的电流舵结构的数模转换器对于电流源阵列的匹配度要求很高。工艺误差将会造成的电流源的偏差，单位电流源的方差与电流源的面积成反比,即：其中AC-S是单位电流源的版图面积，σLSB是它的方差。为了将σLSB控制在一定的足够小的范围内，电流源管的面积需要比较大的值。当低位的二进制编码有N位时，高位电流源的电流大小IMSB是低位单位电流源的电流大小ILSB的2N倍，即：IMSB＝2N*ILSB(2)为了保证高位电流源的精度，传统技术的上述数模转换器结构中，就采用2N支低位单位电流源并联的方式来构成温度计编码的高位电流源，其版图面积也是低位单位电流源版图面积的2N倍。因此电流源阵列，主要是温度计编码的高位电流源阵列会有很大的版图面积，这也占了整个电流舵结构数模转换器版图面积的大部分，随着电流舵结构数模转换器位数的增加，电流源面积将随指数形式增加。电流源面积的增加会给电流源带来很大的寄生电容和寄生电阻，从而影响DAC的动态性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提出一种数字校正电路及含有该电路的电流舵结构的数模转换器，解决传统技术中的电流舵结构的数模转换器中的高位电流源阵列占用较大的版图面积，既增加了芯片的成本也会给电流源带来很大的寄生电容和寄生电阻，而影响数模转换器的动态性能的问题。本专利技术解决上述技术问题采用的方案是：数字校正电路，用于对电流舵结构的数模转换器中的高位电流源进行校正，其包括校正模数转换器、第一寄存器、第二寄存器、数值比较器、逐次逼近寄存器；所述校正模数转换器的输出端连接第一寄存器和第二寄存器的输入端；所述第一寄存器的输出端连接数值比较器的正相输入端；所述第二寄存器的输出端连接数值比较器的反相输入端；所述数值比较器的输出端连接所述逐次逼近寄存器的输入端。具体的，所述校正模数转换器为14位校正模数转换器；所述第一寄存器、第二寄存器均为14位寄存器；所述数值比较器为14位数值比较器；所述逐次逼近寄存器为6位逐次逼近寄存器。本专利技术的另一目的在于提出一种含有上述数字校正电路的电流舵结构的数模转换器，其包括温度计编码电路、延时单元、基准产生电路、高位电流源阵列、低位电流源阵列、第一互补开关、第二互补开关、第一电阻、第二电阻；还包括校正单位电流源、电流源控制开关、存储器及数字校正电路；所述基准产生电路的输出端与所述高位电流源阵列、低位电流源阵列的输入端相连；所述温度计编码电路的输入端连接高位输入信号，其输出端连接第二互补开关的控制端；所述延时单元的输入端连接低位输入信号，其输出端连接第一互补开关和电流源控制开关的控制端；所述第一互补开关中的一个开关和所述第二互补开关中的一个开关及所述电流源控制开关的一端连接第一电阻的一端，其另一端分别对应连接低位电流源阵列、高位电流源阵列和校正单位电流源的输出端；所述第一电阻的另一端接地；所述第一互补开关中的另一个开关和所述第二互补开关中的另一个开关连接第二电阻的一端，其另一端分别对应连接低位电流源阵列、高位电流源阵列的输出端；所述第二电阻的另一端接地；所述存储器的地址端口连接高位输入信号，其输出端连接所述高位电流源阵列的控制端；所述数字校正电路通过采集在电流源控制开关在开启和闭合两种状态下的第一电阻两端的电压进行比较，并通过逐次逼近来产生针对高位电流源阵列中的电流源的控制码，并将控制码输出给存储器。具体的，所述数字校正电路中的校正模数转换器的输入端连接第一电阻两端的电压信号，所述数字校正电路中的逐次逼近寄存器的输出端连接存储器的输入端。进一步，所述高位电流源阵列包括电流大小分别为(2M-2N)*I、2N*I、2N-1*I、……2*I、I、2-1*I、2-2*I、……2-K*I共(N+K+2)支并联的电流源；且除(2M-2N)*I这支电流源外，其余各支电流源均串联一个控制开关，这里，M＝8是低位分段的位数，2-K*I是14位校正模数转换器的精度的一半，N的取值与I的标准差σ(I)存在关系：以及，且N的取值应该使σ(I)尽量小。具体的，所述M＝8、N＝2、K＝3。具体的，所述高位电流源阵本文档来自技高网...

【技术保护点】
数字校正电路，用于对电流舵结构的数模转换器中的高位电流源进行校正，其特征在于，包括校正模数转换器、第一寄存器、第二寄存器、数值比较器、逐次逼近寄存器；所述校正模数转换器的输出端连接第一寄存器和第二寄存器的输入端；所述第一寄存器的输出端连接数值比较器的正相输入端；所述第二寄存器的输出端连接数值比较器的反相输入端；所述数值比较器的输出端连接所述逐次逼近寄存器的输入端。

【技术特征摘要】
1.含有数字校正电路的电流舵结构的数模转换器，包括温度计编码电路、延时单元、基准产生电路、高位电流源阵列、低位电流源阵列、第一互补开关、第二互补开关、第一电阻、第二电阻；其特征在于，还包括校正单位电流源、电流源控制开关、存储器及数字校正电路；所述基准产生电路的输出端与所述高位电流源阵列、低位电流源阵列的输入端相连；所述温度计编码电路的输入端连接高位输入信号，其输出端连接第二互补开关的控制端；所述延时单元的输入端连接低位输入信号，其输出端连接第一互补开关和电流源控制开关的控制端；所述第一互补开关中的一个开关和所述第二互补开关中的一个开关及所述电流源控制开关的一端连接第一电阻的一端，其另一端分别对应连接低位电流源阵列、高位电流源阵列和校正单位电流源的输出端；所述第一电阻的另一端接地；所述第一互补开关中的另一个开关和所述第二互补开关中的另一个开关连接第二电阻的一端，其另一端分别对应连接低位电流源阵列、高位电流源阵列的输出端；所述第二电阻的另一端接地；所述存储器的地址端口连接高位输入信号，其输出端连接所述高位电流源阵列的控制端；所述数字校正电路通过采集在电流源控制开关在开启和...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁宁，刘太忠，赵思源，李华省，吴克军，朱马，李亮，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：