一种输出光滑的DAC单元电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种输出光滑的DAC单元电路，采用了在共源共栅电流源中嵌入开关管的技术，通过开关管将共源共栅电流源拆分为共源部分和共栅部分，利用共栅部分限制在开关瞬间因寄生效应所产生的瞬间大电流，从而避免输出过冲或毛刺等不理想情况；同时在偏置电路中插入一个栅极接地的第二PMOS管，模拟导通的开关管，以抵消开关管的导通压降，保证共源共栅结构对基准电流镜像的准确性；本实用新型专利技术输出光滑的DAC单元电路结构简单，除了为保证双端输出增加了一个共栅结构的PMOS管外，无需额外的辅助电路，且对输入信号和驱动电路没有特殊的时序要求，即可达到很好的抑制输出过冲和毛刺的效果，最终实现开关状态变化瞬间的光滑输出。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及数模转换(DAC)领域，具体是一种输出光滑的DAC单元电路。
技术介绍
随着集成电路产业的飞速发展和数字处理技术的突飞猛进，数字电路所凸显的高集成度及较强的抗干扰能力，使其在通信、计算机、消费类电子产品等领域占有主导地位。然而，自然界中存在的绝大多数信号都是连续的模拟信号，因此，需要“模拟”与“数字”之间的转换媒介——数字-模拟转换器(DAC)与模拟-数字转换器(ADC)。快速发展的有线及无线通信、视频信号处理等领域对高速高精度DAC提出了更高的要求，近年来在学术界与工业界都不乏相关研究；另一方面，简单DAC则广泛应用于各种系统的启动、控制等模块中。DAC在不同领域的应用，使其各方面的性能得到全面关注与研究。电流舵DAC以其出色的性能成为许多应用中的首选，但其性能受到各种因素的影响，提高了设计和应用的难度。其中单元电路在信号转换瞬间输出的不理想，便是电流舵DAC动态特性的一个重要影响因素。这种非理想输出主要包括过冲、毛刺、延时等，主要由单元电路的开关管寄生效应引起。普通电流舵型DAC单元电路的原理图见图1，电路图见图2。图1和图2中，1为偏置电路、2为共源共栅电流源、3为开关管，RL1和RL2为电流电压转换电阻。沟道电荷注入效应、信号馈通效应及电路中各节点的电容寄生效应是引起普通电流舵型DAC单元电路输出特性不理想的重要因素。当前，对这方面的研究相对缺乏，应对方法也乏善可陈。目前普遍采用冗余晶体管的方法以应对沟道电荷注入效应和信号馈通效应的影响，但其效果跟冗余晶体管的控制信号密切相关，电路设计的难度和复杂度大大提高；电流舵型DAC单元电路因其对称结构，对于节点的寄生效应有一定的抑制作用，但效果并不十分理想；另有一种加入旁路MOS管的方法，针对节点的寄生效应效果较为理想，但对沟道电荷注入效应和信号馈通效应没有作用，甚至增大了这两种效应的影响，同时旁路MOS管增加了额外功耗。近年来，基本沿用已有方法，几乎没有新的研究。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种输出光滑的DAC单元电路，该DAC单元电路能有效抑制沟道电荷注入效应、信号馈通效应及电路中各节点的电容寄生效应所导致的开关切换瞬间输出毛刺和过冲问题，从而实现单元电路在开关瞬间的光滑输出。本技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种输出光滑的DAC单元电路，包括偏置电路、共源共栅电流源、开关管、第一电流电压转换电阻和第二电流电压转换电阻，所述的偏置电路包括串联的第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管和基准电流源，所述的开关管包括第五PMOS管和第六PMOS管，所述的开关管嵌入所述的共源共栅电流源中将所述的共源共栅电流源拆分为共源部分和共栅部分，所述的共源部分包括第四PMOS管，所述的共栅部分包括第七PMOS管和第八PMOS管；所述的第一PMOS管的源极与所述的第四PMOS管的源极分别接电源；所述的第一PMOS管的栅极和漏极短接，所述的第一PMOS管的栅极与所述的第四PMOS管的栅极相连，所述的第一PMOS管的源极与所述的第二PMOS管的源极连接形成串联结构；所述的第二PMOS管的栅极接地，所述的第二PMOS管的漏极与所述的第三PMOS管的源极连接形成串联结构；所述的第三PMOS管的栅极和漏极短接，所述的第三PMOS管的栅极分别与所述的第七PMOS管的栅极和所述的第八PMOS管的栅极相连，所述的第三PMOS管的源极与所述的基准电流源的正端连接形成串联结构，所述的基准电流源的负端接地；所述的第四PMOS管的漏极分别与所述的第五PMOS管的源极和所述的第六PMOS管的源极相连；所述的第五PMOS管的栅极连接有第一输入信号，所述的第五PMOS管的漏极与所述的第七PMOS管的源极相连；所述的第六PMOS管的栅极连接有第二输入信号，所述的第六PMOS管的漏极与所述的第八PMOS管的源极相连；所述的第七PMOS管的漏极与所述的第一电流电压转换电阻的一段相连，且所述的第七PMOS管的漏极连接有第一输出端，所述的第一电流电压转换电阻的另一端接地；所述的第八PMOS管的漏极与所述的第二电流电压转换电阻的一段相连，且所述的第八PMOS管的漏极连接有第二输出端，所述的第二电流电压转换电阻的另一端接地。本技术输出光滑的DAC单元电路中，为保证双端输出，共源共栅电流源的共栅部分包括两个PMOS管，即第七PMOS管和第八PMOS管，并且以第七PMOS管和第八PMOS管的漏极作为DAC单元电路的输出。第一PMOS管的栅极和漏极短接，且第一PMOS管的栅极与第四PMOS管的栅极相连，为共源共栅电流源的共源部分提供偏置电压，使共源部分得到合适的偏置，产生电流；第二PMOS管的源极与第一PMOS管的源极串联，且第二PMOS管的栅极接地，可以抵消开关管上的导通压降，使被偏置的共源共栅电流源更加精准；第三PMOS管的栅极和漏极短接，且第三PMOS管的栅极分别与第七PMOS管的栅极和第八PMOS管的栅极相连，为共源共栅电流源的共栅部分提供偏置电压；第七PMOS管的漏极和第八PMOS管的漏极分别与对地的第一电流电压转换电阻和第二电流电压转换电阻相连，当对应的作为开关管的第五PMOS管和第六PMOS管在输入的第一输入信号与第二输入信号的作用下开启时，会有对应的电流分别流过第一电流电压转换电阻和第二电流电压转换电阻，在第一电流电压转换电阻和第二电流电压转换电阻上分别产生压降，最终实现输入(即数字信号)到输出(即模拟电压信号)的转换，产生电压输出。与现有技术相比，本技术的优点在于：与普通电流舵型DAC单元电路不同，本技术公开的输出光滑的DAC单元电路，采用了在共源共栅电流源中嵌入开关管的技术，通过开关管将共源共栅电流源拆分为共源部分和共栅部分，利用共栅部分限制在开关瞬间因寄生效应所产生的瞬间大电流，从而避免输出过冲或毛刺等不理想情况；同时在偏置电路中插入一个栅极接地的第二PMOS管，模拟导通的开关管，以抵消开关管的导通压降，保证共源共栅结构对基准电流镜像的准确性。本技术DAC单元电路能够实现输出光滑的原因在于，共源共栅电流源的本质为维持电路中的电流恒定，即有限制电流的能力，因此电荷差经过共源共栅电流源的共栅部分的限流作用，使得输出变得光滑。本技术输出光滑的DAC单元电路结构简单，除了为保证双端输出增加了共栅结构的第七PMOS管和第八PMOS管外，无需额外的辅助电路，且对输入信号和驱动电路没有特殊的时序要求，即可达到很好的抑制输出过冲和毛刺的效果，最终实现开关状态变化瞬间的光滑输出。附图说明图1为普通电流舵型DAC单元电路的原理图；图2为普通电流舵型DAC单元电路的电路图；图3为本技术输出光滑的DAC单元电路的原理图；图4为本技术输出光滑的DAC单元电路的电路图。具体实施方式以下结合附图实例对本技术作进一步详细描述。如图3和图4所示的输出光滑的DAC单元电路，包括偏置电路1、共源共栅电流源2、开关管3、第一电流电压转换电阻RL1和第二电流电压转换电阻RL2，偏置电路1包括串联的第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第三PMOS管MP3和基准电流源Iref，开关管3包括第五PMOS管MP5和第六本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输出光滑的DAC单元电路，包括偏置电路、共源共栅电流源、开关管、第一电流电压转换电阻和第二电流电压转换电阻，其特征在于：所述的偏置电路包括串联的第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管和基准电流源，所述的开关管包括第五PMOS管和第六PMOS管，所述的开关管嵌入所述的共源共栅电流源中将所述的共源共栅电流源拆分为共源部分和共栅部分，所述的共源部分包括第四PMOS管，所述的共栅部分包括第七PMOS管和第八PMOS管；所述的第一PMOS管的源极与所述的第四PMOS管的源极分别接电源；所述的第一PMOS管的栅极和漏极短接，所述的第一PMOS管的栅极与所述的第四PMOS管的栅极相连，所述的第一PMOS管的源极与所述的第二PMOS管的源极连接形成串联结构；所述的第二PMOS管的栅极接地，所述的第二PMOS管的漏极与所述的第三PMOS管的源极连接形成串联结构；所述的第三PMOS管的栅极和漏极短接，所述的第三PMOS管的栅极分别与所述的第七PMOS管的栅极和所述的第八PMOS管的栅极相连，所述的第三PMOS管的源极与所述的基准电流源的正端连接形成串联结构，所述的基准电流源的负端接地；所述的第四PMOS管的漏极分别与所述的第五PMOS管的源极和所述的第六PMOS管的源极相连；所述的第五PMOS管的栅极连接有第一输入信号，所述的第五PMOS管的漏极与所述的第七PMOS管的源极相连；所述的第六PMOS管的栅极连接有第二输入信号，所述的第六PMOS管的漏极与所述的第八PMOS管的源极相连；所述的第七PMOS管的漏极与所述的第一电流电压转换电阻的一段相连，且所述的第七PMOS管的漏极连接有第一输出端，所述的第一电流电压转换电阻的另一端接地；所述的第八PMOS管的漏极与所述的第二电流电压转换电阻的一段相连，且所述的第八PMOS管的漏极连接有第二输出端，所述的第二电流电压转换电阻的另一端接地。...

【技术特征摘要】
1.一种输出光滑的DAC单元电路，包括偏置电路、共源共栅电流源、开关管、第一电流电压转换电阻和第二电流电压转换电阻，其特征在于：所述的偏置电路包括串联的第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管和基准电流源，所述的开关管包括第五PMOS管和第六PMOS管，所述的开关管嵌入所述的共源共栅电流源中将所述的共源共栅电流源拆分为共源部分和共栅部分，所述的共源部分包括第四PMOS管，所述的共栅部分包括第七PMOS管和第八PMOS管；所述的第一PMOS管的源极与所述的第四PMOS管的源极分别接电源；所述的第一PMOS管的栅极和漏极短接，所述的第一PMOS管的栅极与所述的第四PMOS管的栅极相连，所述的第一PMOS管的源极与所述的第二PMOS管的源极连接形成串联结构；所述的第二PMOS管的栅极接地，所述的第二PMOS管的漏极与所述的第三PMOS管的源极连接形成串联结构；所述的第三PMOS管的栅极和漏极...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶益迭，钱利波，夏银水，施阁，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33