本發(fā)明涉及一種數(shù)模轉(zhuǎn)換器，尤其涉及一種低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，同時(shí)也涉及包括該低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的集成電路芯片及相應(yīng)的通信終端，屬于模擬集成電路技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

數(shù)模轉(zhuǎn)換器是聯(lián)通數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)的橋梁，被廣泛應(yīng)用在數(shù)?；旌闲盘?hào)系統(tǒng)中。通常，采用電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換，電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器由于電流匹配程度高，因而能實(shí)現(xiàn)很高的轉(zhuǎn)換精度。

圖1所示為現(xiàn)有的一種電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的基本結(jié)構(gòu)，其主要由若干個(gè)電流源和若干個(gè)電流選通開關(guān)組成。在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于n(n為正整數(shù)，下同)位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，該電流舵型模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用n個(gè)電流值以二進(jìn)制編碼的電流源，這些電流源分別通過電流選通開關(guān)連接至負(fù)載電阻上，電流選通開關(guān)在輸入編碼b<0:n－1>的控制下將所有電流源匯總為iout+和iout－兩條電流支路。這樣兩條電流支路流向負(fù)載電阻即形成差分輸出電壓vout+和vout－，差分輸出電壓的表達(dá)式如下式所示：

由公式(1)可知，該電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的差分輸出電壓的范圍(增益)受電流源i0～in和負(fù)載電阻rload的精度控制。在集成電路工藝中，電流源的精度也是受到電阻器件的精度控制的。因此，該電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的增益特性是受到電阻器件精度控制的。然而，電阻器件的絕對(duì)精度是很難保證的，導(dǎo)致該電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的增益特性極大地受限于電阻器件的精度，使其具有較大的增益誤差，從而限制了電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的首要技術(shù)問題在于提供一種低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器。

本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題在于提供一種包括該低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的集成電路芯片及相應(yīng)的通信終端。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案：

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，提供一種低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，包括共模檢測電路、電流源電路、編碼電路、控制開關(guān)陣列、第一電流支路、第二電流支路、負(fù)載電阻；所述共模檢測電路的輸出端與所述電流源電路連接，所述電流源電路、所述編碼電路分別與所述控制開關(guān)陣列連接，所述控制開關(guān)陣列分別與所述第一電流支路、所述第二電流支路連接，所述第一電流支路、所述第二電流支路與相應(yīng)的所述負(fù)載電阻的一端連接，所述負(fù)載電阻的另一端接地，第一輸出電壓、第二輸出電壓以及共模電壓分別與所述共模檢測電路的輸入端連接。

其中較優(yōu)地，所述電流源電路由n個(gè)電流源陣列組成，所述電流源陣列的輸出電流值采用二進(jìn)制編碼形式，其中n為正整數(shù)。

其中較優(yōu)地，所述電流源電路為n個(gè)共源共柵電流鏡電流源，所述n個(gè)共源共柵電流鏡電流源由an個(gè)pmos晶體管和與其對(duì)應(yīng)相連的bn個(gè)pmos晶體管組成，其中a、b為正整數(shù)。

其中較優(yōu)地，在an個(gè)所述pmos晶體管中，每個(gè)所述pmos晶體管的源極分別與電源電壓連接，每個(gè)所述pmos晶體管的柵極分別與所述共模檢測電路的輸出端連接，每個(gè)所述pmos晶體管的漏極與bn個(gè)所述pmos晶體管中對(duì)應(yīng)的所述pmos晶體管的源極連接；

在bn個(gè)所述pmos晶體管中，每個(gè)所述pmos晶體管的柵極分別與偏置電壓連接，每個(gè)所述pmos晶體管的漏極分別與所述控制開關(guān)陣列對(duì)應(yīng)的控制開關(guān)連接。

其中較優(yōu)地，所述控制開關(guān)陣列由n個(gè)所述控制開關(guān)陣列組成，所述控制開關(guān)為單刀雙擲開關(guān)或選通開關(guān)，所述單刀雙擲開關(guān)的正端與所述第一電流支路連接，所述單刀雙擲開關(guān)的負(fù)端與所述第二電流支路連接，所述選通開關(guān)分別與所述第一電流支路、所述第二電流支路對(duì)應(yīng)連接。

其中較優(yōu)地，所述編碼電路采用n位控制碼，所述控制碼為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，通過所述二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)控制所述控制開關(guān)陣列中相應(yīng)的控制開關(guān)與所述第一電流支路或所述第二電流支路聯(lián)通，實(shí)現(xiàn)使所述低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出所述第一輸出電壓或所述第二輸出電壓。

其中較優(yōu)地，所述共模檢測電路用于檢測所述第一輸出電壓與所述第二輸出電壓，當(dāng)所述第一輸出電壓或所述第二輸出電壓高于共模電壓時(shí)，所述共模檢測電路控制所述電流源電路輸出的電流變小以降低所述第一輸出電壓或所述第二輸出電壓；當(dāng)所述第一輸出電壓或所述第二輸出電壓低于共模電壓時(shí)，所述共模檢測電路控制所述電流源電路輸出的電流變大以提高所述第一輸出電壓或所述第二輸出電壓；所述低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器在負(fù)反饋的作用下，實(shí)現(xiàn)使所述第一輸出電壓或所述第二輸出電壓穩(wěn)定為所述共模電壓值，并符合如下公式

其中，vcm為共模電壓，為電流源i0～in－1的輸出電流值，rload為負(fù)載電阻。

其中較優(yōu)地，所述共模檢測電路由一個(gè)運(yùn)算放大器、第一共模檢測電阻以及第二共模檢測電阻組成，所述共模電壓與所述運(yùn)算放大器的反向輸入端連接，所述第一輸出電壓與所述第二輸出電壓分別與所述運(yùn)算放大器的正向輸入端連接，所述第一共模檢測電阻串接在所述第一輸出電壓與所述運(yùn)算放大器的正向輸入端之間，所述第二共模檢測電阻串接在所述第二輸出電壓與所述運(yùn)算放大器的正向輸入端之間，所述運(yùn)算放大器的輸出端與所述電流源電路連接。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第二方面，提供一種集成電路芯片，其中包括有上述的低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第三方面，提供一種通信終端，其中包括有上述的低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器。

本發(fā)明所提供的低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器通過采用共模檢測電路、電流源電路、編碼電路、控制開關(guān)陣列以及負(fù)載電阻組成共模反饋機(jī)制，通過共模反饋機(jī)制動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電流源電路輸出的電流的大小，從而保證本低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出范圍恒定，并且使本低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出范圍只依賴于某一固定的參考電壓值，在負(fù)載電阻出現(xiàn)較大偏差時(shí)仍能保證其輸出范圍不變，從而實(shí)現(xiàn)了減小本低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的增益誤差，擴(kuò)展了其應(yīng)用范圍。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中，低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明所提供的低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明所提供的低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器典型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

如圖2所示，本發(fā)明所提供的低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器為n位數(shù)模轉(zhuǎn)換器(n為正整數(shù)，下同)，該低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括共模檢測電路、電流源電路、編碼電路、控制開關(guān)陣列、第一電流支路iout+、第二電流支路iout－、負(fù)載電阻rload。其中，共模檢測電路的輸出端與電流源電路連接，電流源電路以及編碼電路分別與控制開關(guān)陣列連接，控制開關(guān)陣列分別與第一電流支路iout+、第二電流支路iout－連接，第一電流支路iout+、第二電流支路iout－與相應(yīng)的負(fù)載電阻rload的一端連接，負(fù)載電阻rload的另一端連接地線，并且共模檢測電路的輸入端分別連接第一輸出電壓vout+、第二輸出電壓vout－以及共模電壓vcm。通過本低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器使用共模反饋機(jī)制動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電流源輸出的電流的大小以保證本電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的范圍恒定，降低了本電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的增益誤差，擴(kuò)展了其應(yīng)用范圍。

在本發(fā)明所提供的低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，電流源電路由n個(gè)電流源陣列組成，其中，電流源i0～in－1的輸出電流值采用二進(jìn)制編碼形式(但不僅限于二進(jìn)制編碼)，并且電流源i0～in－1分別與控制開關(guān)陣列中對(duì)應(yīng)的控制開關(guān)連接，控制開關(guān)陣列由n個(gè)控制開關(guān)陣列組成，控制開關(guān)可以選用單刀雙擲開關(guān)或選通開關(guān)(如圖1所示)。電流源i0～in－1與單刀雙擲開關(guān)s0～sn－1中對(duì)應(yīng)的單刀雙擲開關(guān)或選通開關(guān)連接，每一個(gè)單刀雙擲開關(guān)的正端連接第一電流支路iout+，每一個(gè)單刀雙擲開關(guān)的負(fù)端連接第二電流支路iout－，或者選通開關(guān)分別與第一電流支路iout+、第二電流支路iout－對(duì)應(yīng)連接。通過將第一電流支路iout+與第二電流支路iout－分別與一個(gè)負(fù)載電阻rload連接，通過使第一電流支路iout+與第二電流支路iout－流經(jīng)相應(yīng)的負(fù)載電阻rload后形成第一輸出電壓vout+和第二輸出電壓vout－，該第一輸出電壓vout+與第二輸出電壓vout－組成差分輸出電壓。編碼電路采用n位控制碼，該控制碼為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)b0～bn－1(但不僅限于二進(jìn)制數(shù)字信號(hào))，通過二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)b0～bn－1控制與其對(duì)應(yīng)的單刀雙擲開關(guān)s0～sn－1聯(lián)通至正端或負(fù)端，實(shí)現(xiàn)使本低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出第一輸出電壓vout+與第二輸出電壓vout－。

本發(fā)明所提供的低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作原理為：當(dāng)編碼電路輸出的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)為1時(shí)，通過該二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)控制與其對(duì)應(yīng)的單刀雙擲開關(guān)聯(lián)通至正端，此時(shí)，第一電流支路iout+流經(jīng)負(fù)載電阻rload形成第一輸出電壓vout+，該第一輸出電壓vout+反饋至共模檢測電路的輸入端。當(dāng)編碼電路輸出的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)為0時(shí)，通過該二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)控制與其對(duì)應(yīng)的單刀雙擲開關(guān)聯(lián)通至負(fù)端，此時(shí)，第二電流支路iout－流經(jīng)負(fù)載電阻rload形成第二輸出電壓vout－，該第二輸出電壓vout－同樣反饋至共模檢測電路的輸入端。通過共模檢測電路檢測由本低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的第一輸出電壓vout+和第二輸出電壓vout－，并將第一輸出電壓vout+和第二輸出電壓vout－與所要求的共模電壓vcm進(jìn)行比較，將比較的差別以輸出信號(hào)的形式反饋至電流源電路上，當(dāng)共模檢測電路的輸入端檢測到的第一輸出電壓vout+或第二輸出電壓vout－高于共模電壓vcm時(shí)，共模檢測電路將通過輸出信號(hào)控制電流源電路輸出的電流變小以降低輸出的第一輸出電壓vout+或第二輸出電壓vout－，反之則通過輸出信號(hào)控制電流源輸出的電流變大以提高輸出的第一輸出電壓vout+或第二輸出電壓vout－，最終在負(fù)反饋的作用下，實(shí)現(xiàn)使本低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的第一輸出電壓vout+或第二輸出電壓vout－將穩(wěn)定為共模電壓vcm值，因此下面的公式2始終成立。

由公式(2)可以得出：本發(fā)明所提供的低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的差分輸出電壓的范圍為－2vcm～+2vcm，每一個(gè)電流支路流經(jīng)負(fù)載電阻后形成的輸出電壓范圍為0～2vcm。其中，共模電壓vcm可由參考電壓產(chǎn)生電路生成并具有較高的精度，保證了本低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出電壓的范圍值具有較高的精度。所以，本低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器通過采用共模檢測電路的輸出信號(hào)控制電流源輸出電流的大小的方法，不僅保證了本低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出電壓的范圍恒定，而且還保證了其輸出電壓的精度，從而實(shí)現(xiàn)了減小本低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的增益誤差。

為了使本發(fā)明所提供的低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的技術(shù)方案更加清晰，下面結(jié)合圖3并以一個(gè)具體的實(shí)施例為典型進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖3所示，在該實(shí)施例所提供的低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，共模檢測電路可以由一個(gè)運(yùn)算放大器、第一共模檢測電阻r1以及第二共模檢測電阻r2組成；其中，共模電壓vcm與運(yùn)算放大器的反向輸入端連接，第一輸出電壓vout+與第二輸出電壓vout－分別與運(yùn)算放大器的正向輸入端連接，并且在第一輸出電壓vout+與運(yùn)算放大器的正向輸入端之間串接第一共模檢測電阻r1，在第二輸出電壓vout－與運(yùn)算放大器的正向輸入端之間串接第二共模檢測電阻r2，運(yùn)算放大器的輸出端與電流源電路連接。電流源電路可以由an個(gè)pmos晶體管陣列與bn個(gè)pmos晶體管陣列組成(a、b為正整數(shù)，下同)；其中，在pmos晶體管ma0～man－1中，每一個(gè)pmos晶體管的源極分別與電源電壓vdd連接，每一個(gè)pmos晶體管的柵極分別與運(yùn)算放大器的輸出端連接，每一個(gè)pmos晶體管的漏極與pmos晶體管mb0～mbn－1中與其對(duì)應(yīng)的pmos晶體管的源極連接。在pmos晶體管mb0～mbn－1中，每一個(gè)pmos晶體管的柵極分別與偏置電壓vb連接，每一個(gè)pmos晶體管的漏極分別與單刀雙擲開關(guān)s0～sn－1中對(duì)應(yīng)的單刀雙擲開關(guān)連接。同上所述，每一個(gè)單刀雙擲開關(guān)的正端連接第一電流支路iout+，每一個(gè)單刀雙擲開關(guān)的負(fù)端連接第二電流支路iout－。通過將第一電流支路iout+與第二電流支路iout－分別與一個(gè)負(fù)載電阻rload連接，通過使第一電流支路iout+與第二電流支路iout－流經(jīng)相應(yīng)的負(fù)載電阻rload后形成第一輸出電壓vout+和第二輸出電壓vout－。編碼電路的結(jié)構(gòu)以及控制過程同上所述，在此不再贅述。需要強(qiáng)調(diào)的是，在電流源電路中，pmos晶體管ma0～man－1和與其相連的pmos晶體管mb0～mbn－1組成了n個(gè)共源共柵電流鏡電流源，該電流源也是采用二進(jìn)制編碼形式。

在本實(shí)施例所提供的低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，當(dāng)負(fù)載電阻rload的阻值或者電流源電路中的pmos晶體管尺寸出現(xiàn)偏差時(shí)，導(dǎo)致第一輸出電壓vout+或第二輸出電壓vout－的電壓值升高，從而使運(yùn)算放大器正向輸入端的電壓隨之升高，因此使運(yùn)算放大器的輸出端輸出的電壓值升高，通過運(yùn)算放大器輸出的電壓可以控制電流源電路輸出的電流值減小，進(jìn)而減小第一輸出電壓vout+或第二輸出電壓vout－的電壓值，該過程形成了共模反饋機(jī)制，待反饋穩(wěn)定后輸出的第一輸出電壓vout+或第二輸出電壓vout－將始終穩(wěn)定為共模電壓vcm值。

本發(fā)明所提供的低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器通過采用共模檢測電路、電流源電路、編碼電路、控制開關(guān)陣列以及負(fù)載電阻rload組成共模反饋機(jī)制，通過共模反饋機(jī)制動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電流源電路輸出的電流的大小，從而保證本低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出范圍恒定，并且使本低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出范圍只依賴于某一固定的參考電壓值，在負(fù)載電阻出現(xiàn)較大偏差時(shí)仍能保證其輸出范圍不變，從而實(shí)現(xiàn)了減小本低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的增益誤差，擴(kuò)展了其應(yīng)用范圍。

本發(fā)明所提供的低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器可以被用在模擬集成電路芯片中。對(duì)于該模擬集成電路芯片中的低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的具體結(jié)構(gòu)，在此就不再一一詳述了。

另外，上述低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器還可以被用在通信終端中，作為模擬集成電路的重要組成部分。這里所說的通信終端是指可以在移動(dòng)環(huán)境中使用，支持gsm、edge、td_scdma、tdd_lte、fdd_lte等多種通信制式的計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括移動(dòng)電話、筆記本電腦、平板電腦、車載電腦等。此外，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案也適用于其他模擬集成電路應(yīng)用的場合，例如通信基站等。

以上對(duì)本發(fā)明所提供的低增益誤差電流舵型數(shù)模轉(zhuǎn)換器、芯片及通信終端進(jìn)行了詳細(xì)的說明。對(duì)本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神的前提下對(duì)它所做的任何顯而易見的改動(dòng)，都將屬于本發(fā)明專利權(quán)的保護(hù)范圍。