前臺校正的互補(bǔ)電流電路、開關(guān)電路及電流型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)模轉(zhuǎn)換電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種前臺校正的互補(bǔ)電流電路、開關(guān)電路及電流型數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)作為數(shù)字域與模擬域之間轉(zhuǎn)換的重要橋梁，在信號處理和通信領(lǐng)域中有著重要作用。隨著現(xiàn)代通信中信息量的提高要求數(shù)模轉(zhuǎn)換器有更高的速度。同時(shí)由于頻譜的復(fù)用，使得單一信道中同時(shí)存在的信號頻譜范圍更寬，為降低不同頻段內(nèi)信號的干擾，同時(shí)降低非線性引入的諧波的干擾，要求數(shù)模轉(zhuǎn)換器有更高的線性度。DAC的線性度通常采用無雜散動態(tài)范圍(SFDR)來描述，SFDR定義為輸出關(guān)心的頻帶范圍內(nèi)，信號能量和能量最大的諧波的能量之比。在更寬的頻帶范圍內(nèi)達(dá)到更高的SFDR是當(dāng)前應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展對數(shù)模轉(zhuǎn)換器提出的新的性能要求，也是當(dāng)前研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。
[0003]在高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，電流型數(shù)模轉(zhuǎn)換器因其比其他結(jié)構(gòu)的DAC速度更快，功耗低，且?guī)ж?fù)載能力強(qiáng)，因而被廣泛采用。如圖1所示，為電流型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的基本結(jié)構(gòu)，包含一組電流源整列以及與每個(gè)電流源相連接的一對開關(guān)單元。輸入數(shù)字信號控制開關(guān)單元的通斷，從而控制每個(gè)電流源的電流流向特定的輸出端，來自電流源的電流在兩個(gè)輸出端分別進(jìn)行相加求和，兩個(gè)輸出端相加求和后取差值即是輸入數(shù)字信號對應(yīng)的模擬量輸出。
[0004]在傳統(tǒng)的電流型DAC中，影響SFDR性能的主要因素大概可以分為以下兩大類:靜態(tài)因素和動態(tài)因素。其中靜態(tài)因素主要指電流源匹配誤差導(dǎo)致輸出端在每一個(gè)輸入數(shù)字碼轉(zhuǎn)換輸出穩(wěn)定時(shí)存在的與理想輸出之間的誤差。同時(shí)走線上電阻壓降導(dǎo)致電路中同一走線各點(diǎn)電壓的梯度變化，以及溫度梯度帶來的影響也會引入電流源實(shí)際輸出與理想輸出之間的誤差，當(dāng)輸入數(shù)字信號與這些輸出誤差相關(guān)時(shí)，便會在輸出端引入與輸入信號相關(guān)的諧波從而降低SFDR。為了降低電流源匹配誤差，最簡單的方法是采用更大的晶體管面積以提高匹配程度，但是晶體管面積的增加將導(dǎo)致寄生電容的增加，從而限制DAC的速度。并且單純增加電流源的面積并不能改善走線壓降以及溫度梯度所帶來的誤差。
[0005]影響SFDR的動態(tài)因素主要是和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字碼字切換過程相關(guān)。在數(shù)字碼字切換過程中，由于時(shí)序誤差，驅(qū)動信號的強(qiáng)弱，以及開關(guān)管的失配等都會引入切換過程中的非理想輸出，從而引入毛刺，進(jìn)一步導(dǎo)致降低輸出信號的SFDR。除此之外，有限輸出阻抗是限制整個(gè)DAC在高頻時(shí)SFDR的關(guān)鍵因素，如圖2所示，隨著輸出阻抗的增加SFDR得以提高。由于輸出阻抗為有限值，并且由于寄生電容的影響，導(dǎo)致輸出阻抗中存在容性成分，在高頻下，輸出阻抗進(jìn)一步惡化。為了提高輸出阻抗，C.H-Lin等人在2009年國際固態(tài)電路會議(ISSC2009)中提出增加小電流支路的辦法來提高輸出阻抗，但是受原理所限，對SFDR的提升有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。
[0007]為此，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提出一種前臺校正的互補(bǔ)電流電路。
[0008]本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提出一種前臺校正的互補(bǔ)電流的開關(guān)電路。
[0009]本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提出一種前臺校正的電流型數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例公開了一種前臺校正的互補(bǔ)電流電路，包括:可調(diào)互補(bǔ)電流生成模塊，所述可調(diào)互補(bǔ)電流生成模塊用于根據(jù)電流控制信號生成第一輸出電流和第二輸出電流，所述可調(diào)互補(bǔ)電流生成模塊包括第一電流引出端和第二電流引出端，所述第一電流引出端與第一電流輸出端通過第一開關(guān)(S3)連接，所述第二電流引出端與第二電流輸出端通過第二開關(guān)(S4)連接；電流大小比較器，所述電流大小比較器的正輸入端與所述第一電流引出端通過第三開關(guān)(S5)連接，所述電流比較器的負(fù)輸入端與所述第二電流引出端通過第四開關(guān)(S6)連接，所述電流大小比較器的輸出端與校正控制單元連接；第一參考電流源(15)，與所述第三開關(guān)(S5)和所述電流大小比較器的正輸入端之間的節(jié)點(diǎn)連接；第二參考電流源(16)，與所述第四開關(guān)(S6)與所述電流大小比較器的負(fù)輸入端之間的節(jié)點(diǎn)連接；以及校正控制單元，所述校正控制單元根據(jù)所述電流大小比較器的輸出結(jié)果生成所述電流控制信號、第一開關(guān)控制信號和第二開關(guān)控制信號，其中，所述第一開關(guān)控制信號用于控制第三開關(guān)(S5)和第四開關(guān)(S6)的同步開啟或閉合，所述第二開關(guān)控制信號控制所述第一開關(guān)(S3)和所述第二開關(guān)(S4)同步開啟或閉合。
[0011]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的前臺校正的互補(bǔ)電流電路，通過引入補(bǔ)償電流源，從而實(shí)現(xiàn)了對互補(bǔ)電流結(jié)構(gòu)中的差分輸出電流的差值與理論差值之間的誤差的校正，即保留了原有的互補(bǔ)電流結(jié)構(gòu)，保證了高頻輸出阻抗的同時(shí)，也提高了電流源的匹配性能，從而提高了線性度。同時(shí)由于校正技術(shù)的引入，使得電流源的尺寸得以降低，從而減小了寄生電容帶來的影響，進(jìn)一步提高了輸出阻抗，同時(shí)電路的速度也得以提升。
[0012]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的前臺校正的互補(bǔ)電流電路，還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0013]進(jìn)一步地，所述可調(diào)互補(bǔ)電流生成模塊包括:第一電流源(13)，所述第一電流源
[13]與所述第一電流引出端連接；第二電流源(14)，所述第二電流源(14)與所述第二電流引出端連接；以及子數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述子數(shù)模轉(zhuǎn)換器用于接收所述電流控制信號生成反饋電流，并將所述反饋電流反饋給所述第一電流源。
[0014]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例公開了一種前臺校正的互補(bǔ)電流的開關(guān)電路，包括權(quán)利要求上述的前臺校正的互補(bǔ)電流電路，還包括:
[0015]第一輸出端，所述第一輸出端與所述前臺校正的互補(bǔ)電流電路的第一電流輸出端通過第七開關(guān)(S7)連接，所述第一輸出端與所述前臺校正的互補(bǔ)電流電路的第二電流輸出端通過第八開關(guān)(S9)連接；
[0016]第二輸出端，所述第二輸出端與所述前臺校正的互補(bǔ)電流電路的第一電流輸出端通過第九開關(guān)(S8)連接，所述第二輸出端與所述前臺校正的互補(bǔ)電流電路的第二電流輸出端通過第十開關(guān)(SlO)連接。
[0017]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的前臺校正的互補(bǔ)電流的開關(guān)電路，通過加入一對互補(bǔ)的電流源以及開關(guān)單元，從而提高了有效的輸出阻抗，緩解了高頻輸出時(shí)寄生電容帶來的輸出阻抗的降低。從而提高了輸出信號的無雜散動態(tài)范圍。同時(shí)，互補(bǔ)開關(guān)對的存在，使得開關(guān)切換過程中，毛刺的能量得到一定程度的抵消，這樣避免開關(guān)切換過程中引入的動態(tài)誤差，從而提高輸出的無雜散動態(tài)范圍。
[0018]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例公開了一種前臺校正的電流型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，包括:開關(guān)電流陣列，所述開關(guān)電流陣列的每個(gè)單元均為開關(guān)電流電路，每個(gè)所述開關(guān)電流電路包括:至少一個(gè)電流源；以及至少一對控制信號互為反相的開關(guān)，所述開關(guān)與電流源連接；譯碼器，所述譯碼器用于輸出差分信號，所述差分控制信號輸出模塊的正向控制信號控制第七開關(guān)(S7)和所述第十開關(guān)(SlO)同步開啟或閉合，所述差分控制器的反向控制信號控制所述第八開關(guān)(S9)和所述第九開關(guān)(S8)同步開啟或閉合；其中，所述開關(guān)電流陣列中至少一個(gè)單元為權(quán)利要求3所述的互補(bǔ)電流的開關(guān)電路。
[0019]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的前臺校正的電流型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，該電流型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，由于加入了電流源的校正，使得靜態(tài)匹配性能得到很大程度的提高。同時(shí)由于采用的是互補(bǔ)電流開關(guān)電路作為基本的結(jié)構(gòu)單元，使得該電流型數(shù)模轉(zhuǎn)換器在高頻時(shí)仍然能夠保持非常好的線性度。
[0020]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的前臺校正的電流型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0021]進(jìn)一步地，所述電流大小比較器、所述第一參考電流源(15)、第一參考參考電流源
(16)、和校正控制單元部分或全部彼此共享。
[0022]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中