用于數(shù)模轉(zhuǎn)換器的具有子溫度計(jì)碼的解碼器結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利說明】
[0001] 該申請(qǐng)為分案申請(qǐng)，其原案申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮?00910146981.X、申請(qǐng)日為2009年06 月05日、發(fā)明名稱為"用于數(shù)模轉(zhuǎn)換器的具有子溫度計(jì)碼的解碼器結(jié)構(gòu)"。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明一般地涉及數(shù)模轉(zhuǎn)換器，更具體地涉及具有溫度計(jì)碼和子溫度計(jì)碼的數(shù)模 轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0003] 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)，在如通信系統(tǒng)、儀器以及 音頻和視頻處理系統(tǒng)中的包括現(xiàn)實(shí)世界信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用中都是普遍存在的。
[0004] DAC設(shè)計(jì)的兩個(gè)主要問題是單調(diào)性和分辨率。單調(diào)性意味著當(dāng)數(shù)字值增大時(shí)，轉(zhuǎn) 換的模擬值也必須增大。很多DAC構(gòu)件塊需要在中等時(shí)鐘頻率和中等設(shè)計(jì)復(fù)雜度下保證單 調(diào)性。例如PLL環(huán)中的數(shù)控振蕩器中的DAC，或自動(dòng)頻率控制環(huán)路中的數(shù)控晶體振蕩器中 的DAC。通常需要不同DAC元件之間的匹配來保證單調(diào)性。隨著集成電路制造工藝的尺寸 縮小，DAC元件的物理尺寸變得更小，從而更難控制DAC元件的尺寸，這些元件必須匹配以 達(dá)到單調(diào)性。因此，DAC元件的物理尺寸被匹配需求限制，這樣DAC沒有得益于工藝規(guī)模尺 寸。
[0005] 具有單調(diào)性保證的DAC的一種類型是溫度計(jì)DAC。這樣命名是因?yàn)樗愃朴谒y 溫度計(jì)，其中水銀柱總是上升到合適的溫度并且在該溫度之上不存在水銀。代表性地，輸入 數(shù)字信號(hào)是二進(jìn)制的，二進(jìn)制碼被轉(zhuǎn)換為溫度計(jì)碼。然后溫度計(jì)碼用于控制溫度計(jì)元件以 生成模擬信號(hào)。對(duì)于溫度計(jì)DAC，元件都是同樣的尺寸，因此元件匹配比在二進(jìn)制情況下更 簡單。考慮到傳遞函數(shù)，溫度計(jì)轉(zhuǎn)換器通過設(shè)計(jì)達(dá)到單調(diào)性，因此，當(dāng)輸入值增加時(shí)，比特只 從0變到1。在溫度計(jì)DAC中元件匹配的需求也可以放松，單調(diào)性得到保證。
[0006] 在傳統(tǒng)的DAC中，溫度計(jì)碼與二進(jìn)制碼相結(jié)合以達(dá)到對(duì)于轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)的任何數(shù)字 符號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換。例如，對(duì)于12位DAC，12位分成6個(gè)最高有效位（MSB)和6個(gè)最低有效 位（LSB)。MSB被轉(zhuǎn)換為63位溫度計(jì)碼，每個(gè)位對(duì)應(yīng)一個(gè)宏。每個(gè)宏能夠提供對(duì)應(yīng)于最小電 流64倍的電流，其中最小電流是代表LSB的單位。對(duì)于對(duì)應(yīng)于小于64的數(shù)字符號(hào)的LSB， 二進(jìn)制碼用于單位單元的解碼和控制。至少需要6個(gè)單位單元來提供1倍、2倍、4倍、8倍、 16倍和32倍的最小電流。使用6個(gè)單位單元的不同組合，可以表示任何LSB數(shù)目。
[0007] 在傳統(tǒng)的DAC中，可以需要單位單元來提供相關(guān)的更大電流。在上述情況中，例 如，需要通過32倍最小電流的單個(gè)的單位單元提供最大電流。這需要相應(yīng)的單位單元來占 用大芯片面積。因此，在單位單元內(nèi)達(dá)到梯度變化匹配是困難的。如果DAC具有14位，至 少需要8個(gè)單位單元，其提供1倍、2倍、4倍、8倍、16倍、32倍、64倍和128倍的最小電流。 這樣在需要提供128倍最小電流的單位單元內(nèi)達(dá)到梯度變化匹配更加困難。因此，需要新 的解碼方法來解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC)，包括第一溫度計(jì)解碼器和第二溫度計(jì)解碼器。所述第一溫度計(jì)解碼器配置為解碼所 述數(shù)字信號(hào)的最高有效位（MSB)以生成第一溫度計(jì)碼。所述第二溫度計(jì)解碼器配置為解碼 所述數(shù)字信號(hào)的中間位以生成第二溫度計(jì)碼。所述DAC進(jìn)一步包括多個(gè)宏單元，每個(gè)宏單 元由所述第一溫度計(jì)碼的一個(gè)位所控制。所述多個(gè)宏單元配置為根據(jù)所述第一溫度計(jì)碼提 供第一模擬信號(hào)。所述DAC進(jìn)一步包括配置為根據(jù)所述第二溫度計(jì)碼提供第二模擬信號(hào)、 和進(jìn)一步配置為根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)的最低有效位（LSB)提供第三模擬信號(hào)的宏單元。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的DAC，包括接收 所述數(shù)字信號(hào)的第一溫度計(jì)解碼器。所述第一溫度計(jì)解碼器包括第一多個(gè)輸出，并配置為 解碼所述數(shù)字信號(hào)的MSB以生成第一溫度計(jì)碼。所述DAC進(jìn)一步包括彼此相同的多個(gè)宏單 元，每個(gè)宏單元連接到所述第一多個(gè)輸出其中的一個(gè)輸出；用于接收所述數(shù)字信號(hào)的第二 溫度計(jì)解碼器。所述第二溫度計(jì)解碼器包括第二多個(gè)輸出，并配置為解碼所述數(shù)字信號(hào)的 中間位以生成第二溫度計(jì)碼。所述DAC進(jìn)一步包括一個(gè)宏單元，其包括第一多個(gè)單位單元， 其配置為由所述數(shù)字信號(hào)的LSB所控制，并能夠以二進(jìn)制形式提供電流；以及第二多個(gè)單 位單元，其能夠提供相同的電流。每個(gè)第二多個(gè)單位單元連接到所述第二多個(gè)輸出其中的 一個(gè)輸出。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，一種進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換的方法包括：將數(shù)字輸入信號(hào)分為 MSB、LSB和中間位；由所述MSB生成第一溫度計(jì)碼；由所述第一溫度計(jì)碼生成第一組合電 流；由所述中間位生成第二溫度計(jì)碼；由所述第二溫度計(jì)碼生成第二組合電流；使用二進(jìn) 制解碼由所述LSB生成第三組合電流；組合所述第一組合電流、第二組合電流和第三組合 電流。
[0011] 本發(fā)明的有益效果包括減少了由于使用兩個(gè)溫度計(jì)解碼器而產(chǎn)生的變量失配。
[0012] 本發(fā)明提供了一種用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC)，所述 DAC包括：接收所述數(shù)字信號(hào)的第一溫度計(jì)解碼器，所述第一溫度計(jì)解碼器配置為解碼數(shù) 字信號(hào)的最高有效位（MSB)以生成第一溫度計(jì)碼；多個(gè)宏單元，每個(gè)宏單元由所述第一溫 度計(jì)碼中的一個(gè)位控制，其中所述多個(gè)宏單元配置為根據(jù)所述第一溫度計(jì)碼提供第一模擬 信號(hào)；接收所述數(shù)字信號(hào)的第二溫度計(jì)解碼器，所述第二溫度計(jì)解碼器配置為解碼所述數(shù) 字信號(hào)的中間位以生成第二溫度計(jì)碼；以及一個(gè)宏單元，配置為根據(jù)所述第二溫度計(jì)碼提 供第二模擬信號(hào)、以及配置為根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)的最低有效位（LSB)提供第三模擬信號(hào)。
[0013] 在該用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，所述宏單元包括能夠以二 進(jìn)制形式提供電流的第一多個(gè)單位單元和能夠提供相同電流的第二多個(gè)單位單元，其中所 述第一多個(gè)單位單元由所述LSB控制，所述第二多個(gè)單位單元由所述第二溫度計(jì)碼控制。
[0014] 在該用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，所述宏單元包括相同微單 元的陣列，屬于相同單位單元且并行互連的所述微單元以所述陣列的中心對(duì)稱分布。
[0015] 在該用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，所述宏單元進(jìn)一步包括為 所述陣列的鏡像的附加陣列，其中所述陣列中的所述微單元并行互連到所述附加陣列中對(duì) 應(yīng)的鏡像微單元，或者其中所述宏單元進(jìn)一步包括3個(gè)附加陣列，其中每個(gè)所述陣列和所 述附加陣列為所述陣列和所述附加陣列的保留部分的鏡像，其中所述陣列和所述附加陣列 中對(duì)應(yīng)的鏡像微單元并行互連。
[0016] 本發(fā)明還提供了一種用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC)，所述 DAC包括：接收所述數(shù)字信號(hào)的第一溫度計(jì)解碼器，所述第一溫度計(jì)解碼器配置為解碼所 述數(shù)字信號(hào)的最高有效位（MSB)以生成第一溫度計(jì)碼，其中所述第一溫度計(jì)解碼器包括第 一多個(gè)輸出；多個(gè)彼此相同的宏單元，其中每一個(gè)宏單元連接到所述第一多個(gè)輸出中的其 中一個(gè)輸出；用于接收所述數(shù)字信號(hào)的第二溫度計(jì)解碼器，所述第二溫度計(jì)解碼器配置為 解碼所述數(shù)字信號(hào)的中間位以生成第二溫度計(jì)碼，其中所述第二溫度計(jì)解碼器包括第二多 個(gè)輸出；以及一個(gè)宏單元，包括：第一多個(gè)單位單元，配置為由所述數(shù)字信號(hào)的最低有效位 (LSB)控制并能夠以二進(jìn)制形式提供電流；以及第二多個(gè)單位單元，能夠提供相同的電流， 其中每個(gè)所述第二多個(gè)單位單元連接到所述第二多個(gè)輸出其中的一個(gè)輸出。<