多級數(shù)模轉(zhuǎn)換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)是將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號的器件或電路元件。在一些應(yīng)用中，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包括預(yù)定量的不同的數(shù)字編碼，且數(shù)字編碼中的每一個都與模擬信號中的唯一的電壓或電流值對應(yīng)。例如，在至少一個應(yīng)用中，N位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的2n個不同的數(shù)字編碼對應(yīng)于相應(yīng)的模擬信號的2N個不同的電壓或電流值，其中，N是正整數(shù)。能夠?qū)位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬信號的DAC也被稱為具有N位分辨率的DAC。在一些應(yīng)用中，通過具有布置為提供相應(yīng)的2N個不同的電壓或電流值的至少2N個無源或有源電子組件來實(shí)現(xiàn)具有N位分辨率的DAC。2n個無源或有源電子組件的失配會導(dǎo)致DAC的輸出模擬信號的非線性轉(zhuǎn)換誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺陷，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種電路，包括:第一數(shù)字濾波器，具有z域傳遞函數(shù)H(Z)，所述第一數(shù)字濾波器配置為基于數(shù)字輸入和第一數(shù)字輸出信號生成第一輸出；第一數(shù)字調(diào)制器，配置為基于所述第一輸出和反饋誤差輸出生成所述第一數(shù)字輸出信號和第一誤差輸出；增益模塊，配置為將所述第一誤差輸出放大預(yù)定比例k，從而生成第二誤差輸出；第二數(shù)字調(diào)制器，配置為基于所述第二誤差輸出生成第二輸出和第三誤差輸出；第二數(shù)字濾波器，具有z域傳遞函數(shù)I/ (1+H(z))，所述第二數(shù)字濾波器配置為基于所述第二輸出生成第二數(shù)字輸出信號；以及第三數(shù)字濾波器，配置為基于所述第三誤差輸出生成所述反饋誤差輸出。
[0004]在該電路中，所述第三數(shù)字濾波器具有z域傳遞函數(shù)z_7k。
[0005]在該電路中，所述比例k在2到16的范圍內(nèi)。
[0006]在該電路中，所述z域傳遞函數(shù)H (Z)是夕八卜廠1)。
[0007]在該電路中，所述第一數(shù)字調(diào)制器和所述第二數(shù)字調(diào)制器是單位脈沖寬度調(diào)制數(shù)字調(diào)制器。
[0008]該電路還包括:插值濾波器，配置為基于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和上采樣比例m生成所述數(shù)字輸入，所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對應(yīng)于第一采樣頻率fs，所述數(shù)字輸入對應(yīng)于第二采樣頻率m.&，且m大于I。
[0009]在該電路中，所述上采樣比例m在10到128的范圍內(nèi)變化。
[0010]在該電路中，所述第一數(shù)字濾波器、所述第二數(shù)字濾波器、所述第一數(shù)字調(diào)制器和所述第二數(shù)字調(diào)制器基于與所述第二采樣頻率相等的時鐘頻率進(jìn)行工作。
[0011]該電路還包括:第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器，配置為基于所述第一數(shù)字輸出信號生成第一模擬輸出信號；第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器，配置為基于所述第二數(shù)字輸出信號生成第二模擬輸出信號；放大器，配置為基于所述第二模擬輸出信號和縮放比例Ι/k生成縮放的第二模擬輸出信號；以及重構(gòu)單元，配置為基于所述第一模擬輸出信號和所述縮放的第二模擬輸出信號生成重構(gòu)的模擬信號。
[0012]該電路還包括:第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器，配置為基于所述第一數(shù)字輸出信號生成第一模擬輸出信號；第二數(shù)模轉(zhuǎn)化器，配置為基于所述第二數(shù)字輸出信號和縮放比例Ι/k生成縮放的第二模擬輸出信號；以及重構(gòu)單元，配置為基于所述第一模擬輸出信號和所述縮放的第二模擬輸出信號生成重構(gòu)的模擬信號。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種電路，包括:數(shù)字電路，配置為:基于具有z域表達(dá)式X(Z)的數(shù)字輸入、具有截斷誤差-P1 (Z)的第一數(shù)字調(diào)制器、具有截斷誤差-P2 (Z)的第二數(shù)字調(diào)制器和具有由H(Z)表示的Z域傳遞函數(shù)的濾波傳遞函數(shù)，生成具有Z域表達(dá)Sy1(Z)的第一數(shù)字輸出信號和具有具有z域表達(dá)Sy2(Z)的第二數(shù)字輸出信號，yi (Z)=X (z) H (z) / (1+H (z)) + (P1 (z) -P2 (z).Z_1/k) (I/(1+H(z))),以及 y2 (z) = k (p2 (z) A-P1 (z))(I/ (1+H(z)));以及數(shù)模接口電路，配置為基于所述第一數(shù)字輸出信號和所述第二數(shù)字輸出信號生成具有z域表達(dá)式y(tǒng) (z)的重構(gòu)的模擬信號,且y(z) = y1(z)+y2(z)/ko
[0014]在該電路中，所述比例k在2到16的范圍內(nèi)變化。
[0015]在該電路中，所述濾波傳遞函數(shù)H (Z)的z域傳遞函數(shù)是z-VCL-z-1)。
[0016]在該電路中，所述第一數(shù)字輸出信號是單位脈沖寬度調(diào)制信號，且所述第二數(shù)字輸出信號是多位脈沖寬度調(diào)制信號。
[0017]在該電路中，所述數(shù)模接口包括:第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器，配置為基于所述第一數(shù)字輸出信號生成第一模擬輸出信號；第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器，配置為基于所述第二數(shù)字輸出信號生成第二模擬輸出信號；放大器，配置為基于所述第二模擬輸出信號和縮放比例Ι/k生成縮放的第二模擬輸出信號；以及重構(gòu)單元，配置為基于所述第一模擬輸出信號和所述縮放的第二模擬輸出信號生成所述重構(gòu)的模擬信號。
[0018]該電路還包括:第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器，配置為基于所述第一數(shù)字輸出信號生成第一模擬輸出信號；第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器，配置為基于所述第二數(shù)字輸出信號和縮放比例Ι/k生成縮放的第二模擬輸出信號；以及重構(gòu)單元，配置為基于所述第一模擬輸出信號和所述縮放的第二模擬輸出信號生成重構(gòu)的模擬信號。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種方法，包括:基于數(shù)字輸入、第一數(shù)字輸出信號和第一 z域傳遞函數(shù)H(Z)生成第一輸出；基于所述第一輸出和反饋誤差輸出由第一數(shù)字調(diào)制器生成所述第一數(shù)字輸出信號和第一誤差輸出；將所述第一誤差輸出放大預(yù)定比例k，從而生成第二誤差輸出；基于所述第二誤差輸出由第二數(shù)字調(diào)制器生成第二輸出和第三誤差輸出；基于所述第二輸出和第二 z域傳遞函數(shù)1/(1+H(z))生成第二數(shù)字輸出信號；以及基于所述第三誤差輸出生成所述反饋誤差輸出。
[0020]在該方法中，基于第三z域傳遞函數(shù)z_7k確定生成的所述反饋誤差輸出。
[0021]在該方法中，所述z域傳遞函數(shù)H (Z)是夕/七廠1)。
[0022]該方法還包括:基于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和上采樣比例m生成所述數(shù)字輸入，所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對應(yīng)于第一采樣頻率fs，所述數(shù)字輸入對應(yīng)于第二采樣頻率m.fs，且m大于I。
【附圖說明】
[0023]當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時，通過以下詳細(xì)描述可以更好地理解本發(fā)明的各個方面。應(yīng)該注意，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個部件未按比例繪出。事實(shí)上，為了清楚的討論，各個部件的尺寸可以任意地增大或減小。
[0024]圖1是根據(jù)一些實(shí)施例的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)的系統(tǒng)框圖。
[0025]圖2A是根據(jù)一些實(shí)施例的DAC的噪音整形器和脈沖寬度調(diào)制(PWM)數(shù)模(D/A)接口電路的框圖。
[0026]圖2B是根據(jù)一些實(shí)施例的另一 DAC的噪音整形器和PWM數(shù)模(D/A)接口電路的框圖。
[0027]圖3是根據(jù)一些實(shí)施例操作PWM DAC的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下公開內(nèi)容提供了用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同特征的許多不同實(shí)施例或?qū)嵗?。下面描述了組件和布置的具體實(shí)例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實(shí)例，并不旨在限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括以直接接觸的方式形成第一部件和第二部件的實(shí)施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可形成附加部件，使得第一部件和第二部件不直接接觸的實(shí)施例。此外，本發(fā)明可以在各個實(shí)例中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。該重復(fù)是為了簡單和清楚的目的，且其本身不指示所論述的各種實(shí)施例和/或結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例，通過第一數(shù)字調(diào)制器將多位過采樣的脈沖編碼調(diào)制(PCM)或脈沖密度調(diào)制(PDM)信號轉(zhuǎn)換成一位PWM信號，以及基于第一數(shù)字調(diào)制器的截斷誤差(truncat1n error)通過第二數(shù)字調(diào)制器將其轉(zhuǎn)換成多位PWM信號。在一些實(shí)施例中，通過由電路設(shè)計者確定的比例來有效地消除第一數(shù)字調(diào)制器的截斷誤差，并且降低第二數(shù)字調(diào)制器的截斷誤差。
[0030]圖1是根據(jù)一些實(shí)施例的DAC100的系統(tǒng)框圖。DAC100包括數(shù)字部分和模擬部分。在數(shù)字部分中，DAC100包括插值濾波器110和噪音整形器120。DAC100也包括橋接數(shù)字部分和模擬部分的D/A接口電路130。在模擬部分中，DAC100還包括低通濾波器140。
[0031]插值濾波器110接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)N。且生成上采樣(up-sample)數(shù)字輸出K。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Ntl是對應(yīng)于采樣頻率fs的N位數(shù)字信號，其中，N是正整數(shù)。在一些實(shí)施例中，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Ntl是PCM信號。在一些實(shí)施例中，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Ntl是PDM信號。在一些實(shí)施例中，N在16到24的范圍內(nèi)變化。在一些實(shí)施例中，采樣頻率fs是在48kHz到192kHz的范圍內(nèi)變化。插