低毛刺噪聲dac的制作方法
【專利說明】低毛刺噪聲DAG
[0001]根據(jù)35U.S.C.§ 119的優(yōu)先權(quán)要求
[0002]本申請(qǐng)要求于2013年3月8日提交的美國專利申請(qǐng)S.N.13/791，536的權(quán)益，該申請(qǐng)通過引用整體納入于此。
[0003]背景
[0004]本公開涉及電子電路，尤其涉及數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
[0005]數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)是將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的電子電路。使用多個(gè)參數(shù)來確定DAC針對(duì)任何給定應(yīng)用的適用性。這些參數(shù)有DAC執(zhí)行數(shù)模轉(zhuǎn)換的速度、DAC的分辨率、以及DAC所生成的噪聲。
[0006]無線通信設(shè)備(諸如蜂窩電話)常常使用高速、高分辨率的DAC來將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)以供由布置在該通信設(shè)備中的模擬電路進(jìn)行進(jìn)一步處理。此類DAC中生成的毛刺增加了噪聲本底，這進(jìn)而可能干擾由無線通信設(shè)備所傳送的信號(hào)。毛刺噪聲的主要來源之一在于當(dāng)在DAC的數(shù)字輸入處發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)DAC的各個(gè)級(jí)之間存在的延遲差。
[0007]對(duì)于增強(qiáng)型無線標(biāo)準(zhǔn)(諸如長期演進(jìn)(LTE)標(biāo)準(zhǔn))，低噪聲、低功率、寬帶、高分辨率的DAC越來越重要。在射頻(RF)應(yīng)用中，由發(fā)射機(jī)DAC所生成的高頻毛刺噪聲是能夠落入接收機(jī)信道中并且使接收機(jī)信道減敏的帶外噪聲?？刂频凸β省⒏叻直媛?、寬帶DAC中的毛刺噪聲仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。
[0008]簡要概述
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的一種數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)包括各輸入級(jí)，該輸入級(jí)生成相同量的電流并且具有類似尺寸的晶體管開關(guān)。流過晶體管開關(guān)的電流以及毛刺噪聲因而對(duì)于DAC的全部輸入級(jí)而言是相同的。對(duì)應(yīng)于DAC的最低有效位的輸入級(jí)包括電阻性網(wǎng)絡(luò)。每一此類級(jí)中的電阻性網(wǎng)絡(luò)根據(jù)該級(jí)在DAC內(nèi)的位位置的二元權(quán)重來縮放其接收到的電流。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種N位DAC至少包括與DAC的M個(gè)最高有效位相關(guān)聯(lián)的2M-1個(gè)并行級(jí)、與DAC的(N-M)個(gè)最低有效位相關(guān)聯(lián)的(N-M)個(gè)級(jí)、以及阻抗衰減器。2M_1個(gè)級(jí)中的每一者包括一對(duì)開關(guān)并且被適配成生成相同的電流以及經(jīng)由其開關(guān)對(duì)將這一電流遞送至DAC的一對(duì)電流求和節(jié)點(diǎn)。(N-M)個(gè)級(jí)中的每一者包括電阻性網(wǎng)絡(luò)并且生成與在2M-1個(gè)級(jí)中所生成的相同的電流。(N-M)個(gè)級(jí)中的每一者進(jìn)一步包括具有與MSB級(jí)中的開關(guān)相同尺寸的一對(duì)開關(guān)并且被適配成響應(yīng)于差分?jǐn)?shù)據(jù)將在該級(jí)所生成的電流遞送至與該級(jí)相關(guān)聯(lián)的電阻性網(wǎng)絡(luò)。每一電阻性網(wǎng)絡(luò)能操作用于根據(jù)其相關(guān)聯(lián)的級(jí)的二元權(quán)重來縮放其接收到的電流。(N-M)個(gè)級(jí)將它們經(jīng)縮放的電流遞送至一對(duì)電流求和節(jié)點(diǎn)。阻抗衰減器至少包括耦合至電流求和節(jié)點(diǎn)的差分放大器，并且阻抗衰減器被適配成將電流求和節(jié)點(diǎn)中的每一者的阻抗與電流求和節(jié)點(diǎn)之間的電壓差維持在差分放大器的增益所定義的范圍內(nèi)。
[0011 ] 在一個(gè)實(shí)施例中，與位位置相差一個(gè)DAC位的輸入級(jí)相關(guān)聯(lián)的電阻性網(wǎng)絡(luò)彼此耦合。在一個(gè)實(shí)施例中，每一電阻性網(wǎng)絡(luò)接收參考電壓。在又一實(shí)施例中，每一電阻性網(wǎng)絡(luò)是R-2R網(wǎng)絡(luò)。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，阻抗衰減器進(jìn)一步包括至少第一和第二 PMOS晶體管。第一 PMOS晶體管具有耦合至第一電流求和節(jié)點(diǎn)的源極端、耦合至DAC的第一輸出端的漏極端、以及耦合至放大器的第一輸出端的柵極端。第二 PMOS晶體管具有耦合至第二電流求和節(jié)點(diǎn)的源極端、耦合至DAC的第二輸出端的漏極端、以及耦合至放大器的第二輸出端的柵極端。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，DAC的N個(gè)級(jí)中的每一者包括共源共柵電流源，該共源共柵電流源生成通過該級(jí)的晶體管開關(guān)的相同電流。在一個(gè)實(shí)施例中，N個(gè)級(jí)中的每一者中的晶體管之一響應(yīng)于代表DAC所接收的真實(shí)數(shù)據(jù)位的位。N個(gè)級(jí)中的每一者中的另一晶體管響應(yīng)于代表DAC所接收的位的補(bǔ)的位。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，僅與(N-M)個(gè)級(jí)中的第一子集中的每一者相關(guān)聯(lián)的電阻性網(wǎng)絡(luò)是R-2R網(wǎng)絡(luò)。在另一實(shí)施例中，與(N-M)個(gè)級(jí)中的第二子集中的每一者相關(guān)聯(lián)的電阻性網(wǎng)絡(luò)耦合至DAC的電流求和節(jié)點(diǎn)。第二子集不包括第一子集。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，(N-M)個(gè)級(jí)中的至少一者進(jìn)一步包括電壓跟蹤電路，該電壓跟蹤電路被適配成跟蹤電流求和節(jié)點(diǎn)的電壓并且將所跟蹤的電壓供應(yīng)給該級(jí)的電阻性網(wǎng)絡(luò)。在一個(gè)實(shí)施例中，電壓跟蹤電路包括第一和第二放大器。第一放大器具有親合至第一電流求和節(jié)點(diǎn)的第一輸入端、耦合至布置在該級(jí)的電阻性網(wǎng)絡(luò)中的第一電阻性元件的第二輸入端、以及耦合至第一放大器的第二輸入端的輸出端。第二放大器具有耦合至第二電流求和節(jié)點(diǎn)的第一輸入端、耦合至布置在該級(jí)的電阻性網(wǎng)絡(luò)中的第二電阻性元件的第二輸入端、以及耦合至第二放大器的第二輸入端的輸出端。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，DAC的(N-M)個(gè)級(jí)中的至少一者進(jìn)一步包括失真抵消電路，該失真抵消電路被適配成抵消向該級(jí)的電阻性網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)電壓的參考電壓與電流求和節(jié)點(diǎn)之間的電流。在一個(gè)實(shí)施例中，DAC的2m-1個(gè)級(jí)中的至少一者進(jìn)一步包括第一和第二電阻性元件。第一電阻性元件被布置在該級(jí)的晶體管開關(guān)之一與第一電流求和節(jié)點(diǎn)之間。第二電阻性元件被布置在該級(jí)的晶體管開關(guān)中的另一個(gè)與第二電流求和節(jié)點(diǎn)之間。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，(N-M)個(gè)級(jí)中的每一者進(jìn)一步包括第一和第二電容性元件。每一此類級(jí)中的第一電容性元件并行耦合在布置在該級(jí)的電阻性網(wǎng)絡(luò)中的第一電阻性元件的端子之間。每一此類級(jí)中的第二電容性元件并行耦合在布置在該級(jí)的電阻性網(wǎng)絡(luò)中的第二電阻性元件的端子之間。在此類實(shí)施例中，每一此類級(jí)的第一和第二電容性元件具有基本上為布置在DAC中的MOS晶體管開關(guān)的漏極至基板電容的兩倍的電容。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種將N位數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的方法，至少包括形成與數(shù)字信號(hào)的M個(gè)最高有效位相關(guān)聯(lián)的2m_1個(gè)并行級(jí)，在2m_1個(gè)級(jí)中的每一者中生成相同的電流，以及經(jīng)由布置在每一此類級(jí)中的一對(duì)開關(guān)將電流從2M-1個(gè)級(jí)遞送至第一和第二電流求和節(jié)點(diǎn)。該方法進(jìn)一步包括形成與數(shù)字信號(hào)的(N-M)個(gè)最低有效位相關(guān)聯(lián)的(N-M)個(gè)級(jí)，以及在(N-M)個(gè)級(jí)中的每一者中生成與在2M-1個(gè)級(jí)中的每一者所生成的電流相同的電流。該方法進(jìn)一步包括形成各自與(N-M)個(gè)級(jí)中的不同級(jí)相關(guān)聯(lián)的(N-M)個(gè)電阻性網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)由一對(duì)開關(guān)將在其相關(guān)聯(lián)的級(jí)中生成的電流遞送至(N-M)個(gè)電阻性網(wǎng)絡(luò)中的每一者，根據(jù)電阻性網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)聯(lián)的級(jí)的二元權(quán)重來縮放每一電阻性網(wǎng)絡(luò)所接收到的電流，以及將經(jīng)縮放的電流遞送至一對(duì)電流求和節(jié)點(diǎn)。該方法進(jìn)一步包括將電流求和節(jié)點(diǎn)中的每一者的阻抗維持在由一增益值所定義的范圍內(nèi)，以及將電流求和節(jié)點(diǎn)之間的電壓差維持在由該增益值定義的范圍內(nèi)。遞送至電流求和節(jié)點(diǎn)的電流之差定義模擬信號(hào)的值。
[0019]附圖簡述
[0020]藉由示例解說了本公開的各方面。在附圖中，類似的參考標(biāo)號(hào)指示類似元件，并且:
[0021]圖1是其中可具體化本發(fā)明的各方面的無線通信設(shè)備的框圖。
[0022]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的被適配成具有低毛刺噪聲的電流導(dǎo)引DAC的簡化框圖。
[0023]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的圖2所示的DAC的阻抗衰減器的簡化框圖。
[0024]圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的被適配成具有低毛刺噪聲的電流導(dǎo)引DAC的簡化框圖。
[0025]圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的被適配成具有低毛刺噪聲的電流導(dǎo)引DAC的簡化框圖。
[0026]圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的電流導(dǎo)引DAC的一區(qū)段的簡化框圖。
[0027]圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的電流導(dǎo)引DAC的一區(qū)段的簡化框圖。
[0028]圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的電流導(dǎo)引DAC的一區(qū)段的簡化框圖。
[0029]圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的電流導(dǎo)引DAC的一區(qū)段的簡化框圖。
[0030]圖10是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的電流導(dǎo)引DAC的一區(qū)段的簡化框圖。
[0031]圖11是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的被適配成具有低毛刺噪聲的電流導(dǎo)引DAC的簡化框圖。
[0032]圖12是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的方法的流程圖。
[0033]詳細(xì)描述
[0034]現(xiàn)在將關(guān)于附圖來描述若干解說性實(shí)施例，這些附圖形成本文的一部分。盡管以下描述了其中可實(shí)現(xiàn)本公開的一個(gè)或多個(gè)方面的特定實(shí)施例，但可以使用其它實(shí)施例并且可作出各種修改而不會(huì)脫離本公開的范圍。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的一種數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)包括各輸入級(jí)，該輸入級(jí)生成相同量的電流并且具有類似尺寸的晶體管開關(guān)。流過晶體管開關(guān)的電流因而對(duì)于DAC的全部輸入級(jí)而言是相同的。對(duì)應(yīng)于DAC的最低有效位的輸入級(jí)包括電阻性網(wǎng)絡(luò)。每一此類級(jí)中的電阻性網(wǎng)絡(luò)根據(jù)該級(jí)在DAC內(nèi)的位位置的二元權(quán)重來縮放其接收到的電流。
[0036]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的在無線通信系統(tǒng)中使用的無線通信設(shè)備150 (之后被替換地稱為設(shè)備)的框圖。設(shè)備150可以是蜂窩電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、調(diào)制解調(diào)器、手持式設(shè)備、膝上型計(jì)算機(jī)等。
[0037]設(shè)備150可在任何給定時(shí)刻在下行鏈路(DL)和/或上行鏈路(UL)上與一個(gè)或多個(gè)基站通信。下行鏈路(或前向鏈路)是指從基站到設(shè)備的通信鏈路。上行鏈路(或反向鏈路)是指從設(shè)備到基站的通信鏈路。
[0038]無線通信系統(tǒng)可以是能夠通過共享可用系統(tǒng)資源(例如，帶寬和發(fā)射功率)來支持與多個(gè)用戶通信的多址系統(tǒng)。此類系統(tǒng)的示例包括碼分多址(CDMA)系統(tǒng)、時(shí)分多址(TDMA)系統(tǒng)、頻分多址(FDMA)系統(tǒng)、正交頻分多址(OFDMA)系統(tǒng)、以及空分多址(SDMA)系統(tǒng)。
[0039]無線通信設(shè)備150可以在無線通信系統(tǒng)(諸如長期演進(jìn)(LTE)系統(tǒng))中使用。無線通信系統(tǒng)150可以持續(xù)地以高數(shù)據(jù)率或帶寬來操作，因而要求用于其中所使用的DAC的增大的帶寬。增大的帶寬可需要在片上系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)的能夠處置寬頻率范圍和數(shù)字預(yù)失真操作的寬帶DAC。預(yù)失真操作可使得能夠在此類無線系統(tǒng)中使用低成本非線性功率放大器。
[0040]設(shè)備150被示為部分地包括調(diào)制器104、DAC 100、濾波器108和放大器110，它們共同形成發(fā)射信道。調(diào)制器104被適配成調(diào)制傳入數(shù)字信號(hào)IN2并且作為響應(yīng)生成經(jīng)調(diào)制信號(hào)M0D_0UT 4并將其供應(yīng)給DAC 100。如下文進(jìn)一步描述的，DAC 100具有內(nèi)置負(fù)載(阻抗)衰減器。由DAC 100供應(yīng)的經(jīng)轉(zhuǎn)換的信號(hào)DAC_0UT 6由濾波器108接收并濾波。濾波器108的輸出信號(hào)FIL_0UT 8由放大器110接收并放大，放大器110作為響應(yīng)生成信號(hào)AMP1_0UT 10。由放大器110生成的信號(hào)AMP1_0UT可以在由天線114傳送之前進(jìn)一步使用功率放大器112來放大以生成信號(hào)AMP2_0UT。