專利名稱：具有共享校準的數字模擬轉換器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及數字模擬轉換器(DAC ),更加具體地涉及多級DAC，該 多級DAC使用共享的校正系數來校準多級中的第 一級。
背景技術：
數字模擬轉換器或DAC在用于提供數字域和模擬域之間的接口的技 術領域中是眾所周知的。DAC通過將通常是二進制的數字輸入碼轉換成 通常是電壓或電流的相應模擬信號而起作用。它們可以以各種方式實施， 諸如使用簡單的開關或者使用電阻器、電容器或電流源的網絡來實施。
在分段的DAC構造中，DAC構造中的第一級的輸出用于為第二級提 供輸入。第一級提供第一輸出和第二輸出，而第二級則在這第一輸出和第 二輸出之間進行插值以便為DAC提供總體輸出。這樣的電路在本領域中 是眾所周知的。
在US7015847中公開了對這種傳統(tǒng)DAC構造的修改，該專利被共同 轉讓給本發(fā)明的受讓人，并且其內容通過引用結合于此。該專利公開了笫 一級如何可以被多個第二級共享。通過使用多個第二級可以提供多通道 DAC。
使用這樣的多通道DAC裝置，DAC通道中的一個或多個可以與其它 的DAC通道并行操作，結果可以同時有來自DAC的多個輸出。這對于 許多應用是有利的。然而，如果要求DC精確度性能好于制造過程要求的 初始匹配，那么將會要求某種校準以確保實現具有必要水平的精確轉換。
進一步存在對校準又快又便宜的要求，以便在DAC的操作期間使 DAC更新的延遲最小化。對于集成電路的設計者而言總是存在使實現電 路所需的硅的面積最小化的壓力，因此如果要為DAC提供校準，則優(yōu)選 的是以不占用硅上的太多空間的方式來提供校準的實施。
因此需要提供可以容易地實施的用于這種多通道DAC的校準技術。

發(fā)明內容
這些以及其它問題通過根據本發(fā)明教導的DAC電膝浮以解決，所述 DAC電#供了跨越多通道DAC裝置的多個通道的校準系數的共享。用
儲要求。
根據本發(fā)明教導的第一實施例提供了一種多通道DAC電路，其包括 主DAC，所述主DAC向多個子DAC中的每一個提供多個輸出以便形成 多通道DAC,其中每個通道的輸出與其它通道的輸出相關聯(lián)，并且其中 用于第一通道的DAC電路的校準實現了用于第二通道的DAC電路的相 應校準。
參考示例性實施例，從提供了本發(fā)明教導的圖示的以下附圖中，這些 以及其它特征將會是明顯的。


現在參考附圖來描述本發(fā)明，其中
圖l是以方框的形式示出根據本發(fā)明教導的電路裝置的示意圖；以及
圖2示出了根據本發(fā)明教導的DAC電路如何可以被提Wt為ADC 的一部分的例子。
具體實施例方式
如圖1所示，根據本發(fā)明教導的電#供了多通道DAC電路100, 該多通道DAC電路IOO包括耦合到多個子DAC 110a、 110b、 110c、 110d 的主DAC 105。每個子DAC被布置成在從主DAC輸出的兩個信號115、 U6之間進行插值，以便為該通道提供輸出120。 DAC的這種操作對于本 領域技術人員而言將會是眾所周知的。通過以多個子DAC的形式提供多 個通道，可以提供多個DAC通道。
如前面在背景技術部分中提到的那樣，在US7015847 (US，847)中 提供了這種多通道DAC裝置的例子。在US，847中，從單組元件中導出 第一級輸出。US，847的裝置將該組示出為一組電阻器，但是本領域技術 人員將會認識到，等效地，電容器或者其它器件如MOS或雙極晶體管可 以用于不同的應用。本發(fā)明人已認識到，因為存在第一級的共同性或共享的程度，使得通過該組共享部件生成的任何DC誤差分量都會跨越共享該 相同部件的全部通道而被反映。最終結果是，可以認為影響電路DC精確 度的誤差源為全部DAC所共有。本發(fā)明人已利用了這種認識在電路中 存在共同性程度之處，使用共享的 一組校準系數可以實現這種電路的校 準。DAC傳遞函數中的這種DC誤差的例子包括涉及線性度、增益和偏 移量的DC誤差，目的是在該特定DAC所需的性能M之內，所述校準 將DAC傳遞函數的性能帶回到理想DAC的性能。
將會意識到的是，本發(fā)明的裝置使用并利用了每個子DAC對主DAC 的共享。用這種方式，為主DAC的操作提供的單組元件用作多通道DAC 的多個通道的第一級。全部的第一級輸出115、 116因此^目同的該組元 件中導出，所以將會理解的是，影響電路的DC精確度并且例如可以影響 積分非線性度(INL)的誤差源為全部DAC所共有。
該組元件的優(yōu)選實施是作為電阻器串裝置，如本領域技術人員將會意 識到的那樣，該電阻器串裝置廣泛用于電平設置應用。大多數應用中所需 的精確度水平都需要校正DC誤差。在以前的方案中，每個DAC需要它 自己的一組校正系數，因為影響每個通道的DC誤差的誤差源不同。
本發(fā)明使用單組校準或校正系數來提供這些誤差源的校正，以便提供 總體多通道電路的DC精確度的改善。
使用如描述的那樣的構造提供跨越許多通道(組)的共享電阻器串。 這意味著影響組內每個DAC的DC精確度的誤差源是類似的。由于誤差 源類似，所以每組只需要保存一組校準系數，這顯著減少了數據存儲所需 的硅面積。因此這種構造使對于電路的總體校準要求最小化。
如圖l所示，可以實現校正的示例性方式是通過提供數字存儲器130 來實現的，該數字存儲器130配置成存儲校準/校正系數。存儲器130耦 合到數字控制塊140，使得被提供作為對DAC的輸入的控制字150可使 用校正算法來修改。校正算法通常會使用用于DAC電路的第一級(主 DAC)中的每一個電平設置元件的校正系數。這樣的數字校正和可以實 施的方式對于本領域技術人員是明顯的，并且例如可以使用合適的硬件如 狀態(tài)機和乘法器等等，或者例如可以用軟件來實施。
接口 160也耦合到數字邏輯塊，并且提^，J建輸入的數字字以便通過 DAC隨后將其轉換成模擬等效值的方式。接口可以是用戶接口，由此用 戶可以特別地訪問DAC構造并且實現期望的字的轉換，或者接口例如可以簡單地是對另一個電路的接口。將會理解的是，不是所有的電路部件都
需要提供在同一芯片上。例如虛線180之內總體示出的接口、數字存儲器 和數字控制塊可以提供在第二芯片上，然后筒單地與第一和第二級的 DAC部件對接。例如部件180可以提供在現場可編程門陣列FPGA或某 種其它可編程邏輯器件上。
在圖2中示出了本發(fā)明的DAC電路如何可以結合另一個電路使用的 例子，其中DAC部件100提供在模擬數字ADC電路200之內。在實施 二通道ADC的這個示例性實施例中，第一模擬輸入205和第二模擬輸入 210每個被提供到各自的轉換元件215、 220。轉換元件將輸入提供給ADC 控制塊225、 230，在其中實現適當數字選擇。這些控制塊中的每一個的 輸出的一部分提供了 ADC的第一數字輸出235和第二數字輸出240。該 輸出的一部分還作為對提供在反饋配置中的根據本發(fā)明教導的DAC的輸 入而被饋送。
將會理解的是，因為基于DAC的第一級所需的校正來校正對DAC 的每一個輸入字或控制碼，并且因為跨越DAC的通道來共享該第一級的 部件，所以對多通道的校準是基于與否則可能需要的部件一—如果例如每 個通道未被關聯(lián)的話一一相比較少的一組部件來實現的。即使只使用 一組 系數，許多DAC通道也可以從改善的DC精確度中獲益。根據本發(fā)明教 導的方案因此提供了在不占用用于通常需要的多個校準系數組的芯片上 的太多面積的情況下就可以實現校準的方式。進而，因為校準是在決定使 用哪個通道之前實現的，所以DAC電路的設計者可以利用此點來提供與 通道無關的方案，該方案可以以較少的數字電路實現，以便提供與迄今可 能的方案相比以更高的速度實施的較低成本的方案。具有較少復雜性并且
意識到具有許多應用。
將會理解的是，跨越DAC多個通道的部件共享和那些共享部件的校 準提供了特殊的好處和精確度，其中那些部件是電路中的主要誤差源。為 了從DAC校準系數的共享中獲得最大益處，DAC應當被設計成使得主要 DC誤差源是共享元件。這可以通過以下來進行通過設計來減少每個子 DAC的誤差源(諸如非線性度之類)。這例如可以使用對于數字模擬轉換 器設計與實施領域的技術人員而言眾所周知的設計和布局技術來進行，其 中的一些例如記載在Pelgrom等人的論文中(7W: / Af. iWgn 附，J. C.丄 Z)M/"/w似)'er, A i G附你ws， Mflfc/r/"g /7fY /;eWesM05"加腦's^s1，5W/^ft"te OVr"to， w/. /W3-7^^， /5^9)，該論文的內
容通過引用結合于此。在整個DAC中的主要DC誤差源為共享元件的情 況下，使用共享校準可以基本上去除總體DAC的DC誤差。
已參考多通道DAC電路描述了根據本發(fā)明教導的電路的優(yōu)選實施 例，所述多通道DAC電#供了多個通道中的所選通道之間的相關性， 使得單組校準系數可以用于多個通道的校準。雖然可以希望多個可用通道 中的全部通道都可以共享相同的系數，但將會意識到的是，某些應用或設 計考慮可能要求通道中的所選通道不與其它通it^目關聯(lián)，并且同樣可能不 與那些其它通道共享系數。
雖然已參考本發(fā)明的優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但是將會理解和意識 到的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進行許多修改。本發(fā) 明也應當被認為受到限制，如受到鑒于所附權利要求而會被視為必要的那 種限制。進而，雖然已參考示例性的塊邊界描述了本發(fā)明的操作，所述示
是本領域技術人員將會意識到，數字設計電路可以如希望的那樣不分組而 是合成，這可以去除為了說明的目的而在此示出的塊邊界。
本說明書中使用的詞語"包括"旨在說明存在表述的特征、整體、步 驟或部件，而不是排除存在或添加一個或多個其它特征、整體、步驟、部 件或其組合。
權利要求
1. 一種多通道DAC電路，包括第一級，所述第一級耦合到多個第二級以便限定多個DAC通道，所述DAC通道中的每一個具有DC傳遞函數，并且所述第二級中的每一個的輸出限定單獨的DAC通道輸出，并且其中所述電路使用共享的一組校準系數來使得能夠校正所述多個DAC通道的至少第一和第二通道的DC傳遞函數。
2. 如權利要求l所述的電路，其中所述電路包括一組共享部件，所 述共享部件是用于限定所述多個DAC通道中的所選通道的DC傳遞函數 的起作用部件，并且其中共享的該組校準系數被提供以使得能夠校正該組 共享部件的DC傳遞函數。
3. 如權利要求2所述的電路,其中該組共享部件為限定所述多個DAC 通道中的所選通道的一部分的所述第二級提供輸入。
4. 如權利要求3所述的電路，其中該組共享部件被提供作為所述第 一級的一部分。
5. 如權利要求2所述的電路，其中該組共享部件被提供在所述電路 的第一級之內，并且提供輸出給所述多個第二級中的所選第二級。
6. 如權利要求2所述的電路，其中該組共享部件是所述電路之內的 主要DC誤差源。
7. 如權利要求l所述的電路，進一步包括校準裝置，所述校準裝置 配置成應用共享的該組校準系數以使得能夠校正所述DC傳遞函數。
8. 如權利要求7所述的電路，其中所述校準裝置配置成在選擇多個 可用通道中的單獨通道之前應用共享的該組校準系數。
9. 如權利要求7所述的電路，其中所述校準裝置配置成在選擇多個 可用通道中的單獨通道之后應用共享的該組校準系數。
10. 如權利要求l所述的電路，其中所述第一級包括多個電平設置元件。
11. 如權利要求10所述的電路，其中共享的該組校準系數包括用于 所述電平設置元件中的每一個的校準系數。
12. 如權利要求l所述的電路，其中對所述第一級的輸入字由在初級 輸入端和所述第 一級之間對接的數字控制塊提供，所述數字控制塊耦合到配置成存儲共享的該組校準系數的數字存儲器，使得提供給所述第 一級的 每個輸入字在進入到所述第 一級之前可由校準寄存器之內提供的系數修 改。
13. 如權利要求12所述的電路，其中所述數字控制塊包括處理元件， 所述處理元件配置成實現至少一種校準算法的處理，所述校準算法用硬件 或軟件嵌入，并且被提供以實現基于所述數字存儲器之內存儲的系數的所 述輸入字的校正。
14. 如權利要求13所述的電路，其中在芯片外提供所述數字控制塊 的所述處理元件。
15. 如權利要求13所述的電路，其中在芯片外提供所述數字控制塊 的全部部件。
16. 如權利要求13所述的電路，其中所述數字控制塊、初級輸入端 和數字存儲器提供在與所述DAC的所述第 一和第二級不同的芯片上。
17. 如權利要求l所述的電路，其中共享的該組校準系數被提供以使 得能夠校正全部的所述多個DAC通道的DC傳遞函數。
18. 如權利要求l所述的電路，其中所述通道中的所有通道都與所述 通道中的其它通if^目關聯(lián)。
19. 如權利要求l所述的電路，其中所述通道中的一些通道與所述通 道中的其它通勤目關聯(lián)。
20. 如權利要求l所述的電路，其中多個第一級輸出中的每一個由單 組元件導出，使得DC誤差源為所述多通道DAC的通道中的每一個所共 有。
21. 如權利要求2所述的電路，其中共享的該組部件是所述電路之內 的主要DC誤差源。
22. 如權利要求2所述的電路，其中共享的該組部件被提供為一組電 阻器。
23. 如權利要求l所述的電路，其中共享的該組校準系數存儲在存儲 器中。
24. 如權利要求23所述的電路，其中所述存儲器提供在與所述DAC 不同的芯片上。
25. 如權利要求23所述的電路，其中共享的該組校準系數用軟件提供。
26. —種模擬數字轉換器ADC，包括DAC電路，所述DAC電路是 多通道DAC電路，所述多通道DAC電路包括第一級，所述第一級耦合 到多個第二級以便限定多個DAC通道，所述第一級具有與所述多個第二 級中的所選第二級共享的一組部件并且為與其耦合的所述第二級中的每 一個提供第一級輸出，所述第二級中的每一個為所述DAC通道提供輸出， 并且其中所述電路配置成使得用于共享該組部件的通道中的每一個的校 準系數跨越共享該組部件的全部通道而被共享，并且其中所述DAC電路 提供在所述ADC裝置之內的反饋配置中。
27. —種多通道DAC電路，其具有多個通道中的所選通道之間的相 關性，所述電路包括可以用于校準多個通道的單組校準系數。
28. 如權利要求27所述的DAC電路，其中所述DAC包括第一級和 多個第二級。
29. 如權利要求27所述的DAC電路，其中通過與多個第二級共享 所述第一級的部件來提供相關性。
30. —種校準多通道DAC電路的方法，所述方法包括a. 提供第一級，所述第一g合到多個第二級以便限定多個DAC通 道，所述DAC通道中的每一個具有DC傳遞函數，并且所述第二級中的 每一個的輸出限定單獨的DAC通道輸出，以及b. 使用共享的一組校準系數來使得能夠校正所述多個DAC通道的至 少第 一和第二通道的DC傳遞函數。
31. 如權利要求30所述的方法，其中共享的該組校準系數可對共享 的一組部件進行操作，共享的該組部件被提供作為所述第一級的一部分并 由所述至少第 一和第二通道共享。
32. 如權利要求30所述的方法，其中使用共享的一組校準系數的所 述步驟包括從存儲器中檢索共享的該組校準系數。
33. 如權利要求32所述的方法，其中所述檢索實現從遠離所述DAC 電路的存儲器中的檢索。
全文摘要
一種具有兩級(例如分別用于MSB和LSB)的多通道DAC。第一級由通道共享。校準系數被存儲用于校正數字輸入數據并且提供DAC通道的校正的DC傳遞特性(例如偏移量、增益、線性度)。校準系數由全部通道或者由它們中的所選組共享。
文檔編號H03M1/10GK101473539SQ200780022878
公開日2009年7月1日 申請日期2007年6月22日 優(yōu)先權日2006年6月23日
發(fā)明者丹尼斯·登普西, 加文·科斯格雷夫, 圖德·維內雷亞努, 帕特里克·柯比, 科林·萊登, 羅德里克·麥克拉克倫 申請人:模擬裝置公司