具有寄生元件补偿的用于增益选择的装置和相关方法制造方法及图纸

本申请公开了具有寄生元件补偿的用于增益编程或选择的装置和相关方法。在一个示例性实施例中，一种装置包括第一电路，该第一电路具有第一可编程增益并且包括具有寄生元件的第一组部件。所述装置还包括第二电路，该第二电路具有第二可编程增益并且包括具有寄生元件的第二组部件。所述装置具有增益，所述增益是第一和第二可编程增益的乘积。通过设置第一可编程增益为第二可编程增益的倒数，由第一组部件和第二组部件的寄生元件所产生的增益误差被抵消。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请涉及并且出于各种目的通过引用并入以下专利申请：2015年6月6日提交的题为“Apparatus for Digital-to-Analog Conversion with Improved Performance and Associated Methods(具有改进性能的用于数字模拟转换的装置和相关方法)”的美国专利申请序列号14/732,700(代理人案号SILA361)；以及2015年6月6日提交的题为“Apparatus for Offset Trimming and Associated Methods(用于偏移微调的装置和相关方法)”的美国专利申请序列号14/732,702(代理人案号SILA363)。
本公开总体涉及用于处理信号的电子装置，并且更具体地涉及具有寄生元件补偿的用于增益编程或选择的装置和相关方法。
技术介绍
电子信号处理经常需要同时处理模拟信号和数字信号，有时称为混合信号处理。一些传感器或换能器以及自然属性或特性，诸如温度、压力等，或者构成模拟量，或者在传感器的情况下经常产生模拟信号。另外，一些换能器接收模拟信号作为输入。相反，如本领域普通技术人员所理解，由于诸如可重复性、稳定性、灵活性等原因，信号处理电路和构建模块越来越多地使用数字信号和数字技术。为了使信号处理电路与模拟电路通过接口连接，使用信号转换电路。一种类型的信号转换电路构成数字模拟转换器(DAC)。DAC通常被用于接受数字信号作为输入，并且提供模拟信号作为输出。因此，DAC能够提供数字处理电路和模拟电路诸如换能器或其他电路之间的接口。几个品质因数被用于表征或详细说明DAC。这些品质因数包括分辨率(输入数字信号中的信息的位数)、噪声水平、单调性、微分非线性(DNL)、成本、管芯面积、功耗、增益和偏移水平以及稳定性等。在该部分中的描述和任何对应的附图被包括作为背景信息材料。在该部分中的材料不应被认为承认这些材料对于本专利申请构成现有技术。
技术实现思路
本申请公开了一种用于通过寄生元件补偿来进行增益编程或选择的装置和相关方法。在一个示例性实施例中，一种装置包括第一电路，所述第一电路具有第一可编程增益并且包括具有寄生元件的第一组部件。所述装置还包括第二电路，所述第二电路具有第二可编程增益并且包括具有寄生元件的第二组部件。所述装置具有增益，所述增益是所述第一和第二可编程增益的乘积。通过设置所述第一可编程增益为所述第二可编程增益的倒数，由所述第一组部件和所述第二组部件的所述寄生元件所产生的增益误差被抵消。在另一个示例性实施例中，一种装置包括用于将数字输入信号转换成模拟输出信号的DAC。所述DAC包括：第一电路，用于接受电压并基于第一可编程增益提供所述电压的缩放版本作为基准电压；以及RDAC，其被耦接以接收所述基准电压并且基于所述DAC的数字输入生成第一电压和第二电压。所述装置进一步包括第二电路，所述第二电路被耦接以接收所述第一电压和所述第二电压并且基于所述DAC的数字输入并基于第二可编程增益提供所述模拟输出信号。所述DAC具有增益，所述增益是所述第一和第二可编程增益的乘积。通过设置所述第一可编程增益为所述第二可编程增益的倒数，所述DAC的增益误差被抵消。在另一个示例性实施例中，一种抵消具有增益的电子装置中的增益误差的方法，所述增益是第一和第二可编程增益的乘积，所述方法包括使用具有所述第一可编程增益且包括具有寄生元件的第一组部件的第一电路接收电压，并且对所述电压缩放，以生成第一缩放电压。所述方法进一步包括使用具有第二可编程增益且包括具有寄生元件的第二组部件的第二电路接收所述装置的输出电压，并且对所述装置的所述输出电压缩放，以生成第二缩放电压。通过设置所述第一可编程增益为所述第二可编程增益的倒数，由所述第一组部件和所述第二组部件的所述寄生元件产生的增益误差被抵消。附图说明附图仅图示说明了示例性实施例，并且因此不应被认为作为对本申请或权利要求书的保护范围的限制。本领域普通技术人员应理解，所公开的概念使其本身适用于其他同样有效的实施例。在附图中，在不止一个附图中使用的相同的数字指示符表示相同的、相似的或等效的功能、部件或模块。图1根据示例性实施例示出DAC架构的框图。图2根据示例性实施例描绘用于DAC的电路布置。图3根据示例性实施例示出DAC架构的概念框图。图4根据示例性实施例描绘用于DAC的电路布置。图5根据示例性实施例示出对应于DAC的操作的数值。图6根据示例性实施例描绘用于DAC的操作的过程流程图。图7根据示例性实施例示出DAC架构的概念框图。图8根据示例性实施例示出用于微调缓存器的增益的电路布置。图9根据示例性实施例示出用于微调内插器偏移电压的电路布置。图10根据补偿寄生元件的示例性实施例描绘用于DAC的电路布置。图11根据示例性实施例示出用于在DAC中提供偏移微调的电路布置。图12根据示例性实施例示出将DAC与其他电路模块组合的集成电路(IC)。图13根据示例性实施例描绘使用DAC进行信息处理的电路布置。图14根据示例性实施例示出使用DAC的控制系统。图15根据示例性实施例示出具有DAC的反馈环路的电路布置。图16根据示例性实施例描绘使用DAC的通信系统。具体实施方式所公开的概念的一个方面涉及提供某些优势和益处的DAC架构和技术。这些益处和优势的示例包括如下面详细描述的改进的性能和品质因数。存在各种常规的DAC架构。应满足相对严格的规格(例如，单调性和相对高分辨率例如12位)的DAC通常包括大量的器件，诸如电阻器、电容器和晶体管(通常为金属氧化物半导体场效应晶体管或MOSFET)。相对简单的常规DAC使用N位分辨率架构的2N个元件，这通常占用相对较大的管芯面积。另外，DAC的一些规格通常与它的其他规格竞争。例如，单调性规格经常与高分辨率竞争。作为另一个示例，低噪声操作经常与DAC的整体功耗竞争。用于获得单调性的一种技术包括匹配元件。换句话说，各种DAC器或部件或元件诸如电阻器、电容器和MOSFET被匹配以实现单调性。因此，使用部件匹配，可以实施电流模式DAC以实现单调性。在这样的DAC中，为了实现良好的匹配，元件在物理上是相对大的，其通常与元件面积的平方根成比例。随着DAC分辨率增加，元件的物理尺寸也增加。另外，随着DAC分辨率增加，对于每个额外的分辨率位，元件的数量加倍。在简单的二进制实施方式中，对于每个额外的分辨率位，总元件面积增加到8倍。更具体地，使用两倍那么多的元件，并且每个元件是四倍大。实际上，虽然可以使用减少DAC电路的面积的技术，但随着分辨率增加，元件面积依然大幅增加。一种用于减少在改进DAC性能中进行匹配所需要的部件量的技术是使用温度计解码来选择较高阶位(其中匹配考量倾向于占支配地位)以及对较低阶位的简单二进制解码。然而，用于实施温度计解码的管芯面积比用于实施二进制编码的面积大得多，这部分地抵消了具有较小的整体元件面积的优势。另一种类型的常规DAC不依赖于元件匹配，其中每个输入码增量将添加一个元件，所以不管元件的权重如何，输出电压或电流都将上升。DNL由绝对元件变化确定，使得如果每个元件的值在平均值的±100％内，则获得±1最小有效位(或较低有效位)(LSB)DNL。实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，其包括：具有第一可编程增益的第一电路，所述第一电路包括具有寄生元件的第一组部件；以及具有第二可编程增益的第二电路，所述第二电路包括具有寄生元件的第二组部件，其中所述装置具有增益，所述增益是所述第一可编程增益和所述第二可编程增益的乘积，并且其中通过设置所述第一可编程增益为所述第二可编程增益的倒数，由所述第一组部件和所述第二组部件的所述寄生元件产生的增益误差被抵消。

【技术特征摘要】
2015.06.06 US 14/732,7011.一种装置，其包括：具有第一可编程增益的第一电路，所述第一电路包括具有寄生元件的第一组部件；以及具有第二可编程增益的第二电路，所述第二电路包括具有寄生元件的第二组部件，其中所述装置具有增益，所述增益是所述第一可编程增益和所述第二可编程增益的乘积，并且其中通过设置所述第一可编程增益为所述第二可编程增益的倒数，由所述第一组部件和所述第二组部件的所述寄生元件产生的增益误差被抵消。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电路包括用于对基准电压进行编程的电路。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二电路包括用于对所述装置的输出级的增益进行编程的电路。4.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一组部件包括具有寄生电阻的第一开关，并且所述第二组部件包括具有寄生电阻的第二开关，所述第二开关的寄生电阻是所述第一开关的寄生电阻的M倍，其中M包括正整数。5.根据权利要求4所述的装置，其中所述第一组部件包括具有第一电阻的第一电阻器和具有第二电阻的第二电阻器，并且其中所述第二组部件包括具有第三电阻的第三电阻器和具有第四电阻的第四电阻器，其中所述第三电阻是所述第一电阻的M倍，并且所述第四电阻是所述第二电阻的M倍。6.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电路接收基准电压作为输入并且产生所述基准电压的缩放版本作为输出。7.根据权利要求6所述的装置，其中所述装置具有输出信号，并且其中所述第二电路接收所述装置的所述输出信号作为输入并产生所述装置的所述输出信号的缩放版本作为输出。8.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电路包括耦接到缓存器的第一缩放电路。9.根据权利要求8所述的装置，其中所述第二电路包括耦接到输出级的第二缩放电路。10.一种装置，其包括：数字模拟转换器即DAC，其将数字输入信号转换成模拟输出信号，所述DAC包括：第一电路，其接受电压并且基于第一可编程增益提供所述电压的缩放版本作为基准电压；电阻器DAC即RDAC，其被耦接以接收所述基准电压并且基于所述DAC的数字输入生成第一电压和第二电压；以及第二电路，其被耦接以接收所述第一电压和所述第二电压并且基于所述DAC的数字输入并基于第二可编程增益提供所述模拟输出信号，其中所述DAC具有增益，所述增益是所述第一可编程增益和所述第二可编程增益的乘积，并且其中通过设置所述第一可编程增益为所述第二可编程增益的倒数，所述DAC...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·汤姆森，A·L·维斯特维克，R·塞蒂亚万，R·W·T·英，
申请(专利权)人：硅实验室公司，
类型：发明
国别省市：美国;US