数模转换器制造技术

本公开涉及一种数模转换器。其包括：主数模转换模块、校准模块、控制模块以及求和模块。主数模转换模块输入待转换的第一数字信号，输出数模转换后的第一模拟信号；控制模块输入第一数字信号，输出校准编码信号；校准模块连接控制模块，输入校准编码信号，输出校准信号；求和模块第一输入端输入第一模拟信号，第二输入端输入校准信号，输出端输出校准后的第二模拟信号，控制模块被配置为根据第一数字信号生成相应的校准编码信号。根据本公开实施例，能够确定与输入的数字信号相对应的校准编码信号，输出校准信号对主数模转换模块输出的模拟信号进行校准，最终输出校准后的模拟信号，从而提高数模转换器的精度和线性度。

Digital to analog converter

The present disclosure relates to a digital to analog converter. It includes master digital to analog conversion module, calibration module, control module and request module. The main digital analog conversion module inputs the first digital signal to be converted and outputs the first analog signal after the digital analog conversion; the control module inputs the first digital signal and outputs the calibrated coding signal; the calibration module connects the control module, input the calibrated coding signal, output the calibration signal, and input the first analog of the first input of the summing module. The signal, the second input terminal input calibration signal, the output end output calibrated second analog signals, control module is configured to generate a corresponding calibration signal based on the first digital signal. According to the present disclosure example, the calibrated coded signal corresponding to the input digital signal can be determined. The output calibration signal is calibrated to the analog signal output from the main digital analog conversion module, and the analog signal after the calibration is output, thus improving the accuracy and the linearity of the digital to analog converter.

【技术实现步骤摘要】
数模转换器
本公开涉及集成电路领域，尤其涉及一种数模转换器。
技术介绍
在相关技术中，高精度的数模转换器(Digital-to-AnalogConverter，DAC)一般采用R-2R阶梯电阻网络的结构。图1a和图1b是根据相关技术的R-2R阶梯电阻网络结构的示意图。如图1a所示，在R-2R阶梯电阻网络结构中，电阻的阻值固定为R和2R两种。理论上每增加1比特(bit)精度，只需要增加R和2R各一个电阻,电阻网络的面积不会随精度增加而指数级增长。该结构只需要控制数字信号控制每个2R与参考电压(包括正参考电压(PositiveVoltageReference，VREFP)和负参考电压(NegativeVoltageReference，VREFN))连接的开关，即可以得到：其中，VOUT表示输出电压，D[A-1:0]表示输入的A位数字信号，VREFP和VREFN分别表示正参考电压和负参考电压。如图1a所示的R-2R数模转换器可以等效为一个电压为上式VOUT的电压源串联一个输出电阻R(如图1b所示)。该DAC结构在低有效位(Least-Significant-Bits，LSB)端继续增加比特数量，不会改变该DAC整体的输出电阻，这是R-2RDAC结构容易扩展精度的重要优势。该结构的输出精度，主要受限于电阻的匹配精度。当由于工艺、光刻等原因，导致电阻阻值并不完全相同的时候，会导致输出电压与理想电压的偏差。该偏差主要由微分非线性(Differential-Non-Linearity，DNL)和积分非线性(Integral-Non-Linearity，INL)两个指标来刻画。随着DAC输出精度的增加，对高有效位(Most-Significant-Bits，MSB)电阻(例如D[A-1])的失配要求也随之增加，导致该结构在高精度时的性能变差。
技术实现思路
有鉴于此，本公开提出了一种数模转换器，能够改进高精度数模转换器的性能。根据本公开的一方面，提供了一种数模转换器，包括：主数模转换模块、校准模块、控制模块以及求和模块，所述主数模转换模块的输入端输入待转换的第一数字信号，输出端输出数模转换后的第一模拟信号，其中，所述主数模转换模块包括第一R-2R阶梯电阻网络，R表示电阻值；所述控制模块的输入端输入所述第一数字信号，输出端输出校准编码信号；所述校准模块连接所述控制模块，输入端输入所述校准编码信号，输出端输出校准信号，其中，所述校准模块包括第二R-2R阶梯电阻网络以及权重电阻，所述权重电阻的阻值大于R；所述求和模块分别连接所述主数模转换模块和所述校准模块，第一输入端输入所述第一模拟信号，第二输入端输入所述校准信号，输出端输出校准后的第二模拟信号，其中，所述控制模块被配置为根据所述第一数字信号生成与所述第一数字信号相对应的校准编码信号。在一种可能的实现方式中，所述控制模块包括存储单元，所述存储单元存储数字信号与校准编码信号之间的对应关系，其中，根据所述第一数字信号生成与所述第一数字信号相对应的校准编码信号，包括：根据所述第一数字信号以及所述对应关系，确定与所述第一数字信号相对应的校准编码信号；输出所述校准编码信号。在一种可能的实现方式中，所述控制模块还包括处理单元，其中，所述存储单元存储部分数字信号与校准编码信号之间的对应关系，其中，根据所述第一数字信号生成与所述第一数字信号相对应的校准编码信号，还包括：在所述存储单元中未存储与所述第一数字信号相对应的校准编码信号时，确定所述存储单元中存储的与所述第一数字信号相邻的第二数字信号和/或第三数字信号；根据所述第二数字信号和/或所述第三数字信号以及所述对应关系，确定与所述第二数字信号和/或所述第三数字信号相对应的校准编码信号；根据与所述第二数字信号和/或所述第三数字信号相对应的校准编码信号，通过所述处理单元确定与所述第一数字信号相对应的校准编码信号。在一种可能的实现方式中，所述数模转换器的精度为P比特，其中，所述主数模转换模块的高有效位为M比特，低有效位为N比特，P＝M+N，所述第一R-2R阶梯电阻网络包括N组R-2R阶梯电阻以及并联的2M-1个2R电阻，所述校准模块的精度为Q比特，Q<P，所述第二R-2R阶梯电阻网络包括Q组R-2R阶梯电阻，其中，P、M、N、Q为自然数。在一种可能的实现方式中，所述权重电阻与所述第二R-2R阶梯电阻网络串联。在一种可能的实现方式中，所述权重电阻的取值为(2K-1)R，所述校准模块相对于所述主数模转换模块的校准权重为1/(2K+M-1)，其中，K为自然数，K<P。在一种可能的实现方式中，所述处理单元包括算术逻辑单元ALU。根据本公开的数模转换器，能够通过控制模块确定与输入的数字信号相对应的校准编码信号，通过校准模块输出校准信号对主数模转换模块输出的模拟信号进行校准，最终输出校准后的模拟信号，从而提高数模转换器的精度和线性度。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。附图说明包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。图1a和图1b是根据相关技术的R-2R阶梯电阻网络结构的示意图。图2是根据相关技术的数模转换器的示意图。图3是根据本公开一示例性实施例示出的数模转换器的框图。图4是根据本公开一示例性实施例示出的数模转换器的电路示意图。图5是根据本公开一示例性实施例示出的数模转换器的电路示意图。图6是根据本公开一示例性实施例示出的数模转换器的校准的示意图。图7是根据本公开一示例性实施例示出的数模转换器的框图。具体实施方式以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。图2是根据相关技术的数模转换器的示意图。如图2所示，在相关技术中，可以将高有效位MSB的R-2R电阻网络改为温度计编码的2R网络。也即，对于精度为B+C比特的数模转换器，可以将其分为B个低有效位LSB和C个高有效位MSB，LSB部分包括B组R-2R阶梯电阻，MSB部分包括并联的2C-1个2R电阻。根据图2的数模转换器，通过增大面积的代价，放宽了MSB部分的电阻匹配要求。但该技术只能够改善微分非线性DNL，而不能改善积分非线性INL，无法继续提高R-2RDAC的精度。图3是根据本公开一示例性实施例示出的数模转换器的框图。如图3所示，根据本公开的数模转换器包括：主数模转换模块31、校准模块32、控制模块33以及求和模块34，所述主数模转换模块31的输入端输入待转换的第一数字信号D[P-1:0]，输出端输出数模转换后的第一模拟信号Vmain，其中，所述主数模转换模块31本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数模转换器，其特征在于，所述数模转换器包括：主数模转换模块、校准模块、控制模块以及求和模块，所述主数模转换模块的输入端输入待转换的第一数字信号，输出端输出数模转换后的第一模拟信号，其中，所述主数模转换模块包括第一R‑2R阶梯电阻网络，R表示电阻值；所述控制模块的输入端输入所述第一数字信号，输出端输出校准编码信号；所述校准模块连接所述控制模块，输入端输入所述校准编码信号，输出端输出校准信号，其中，所述校准模块包括第二R‑2R阶梯电阻网络以及权重电阻，所述权重电阻的阻值大于R；所述求和模块分别连接所述主数模转换模块和所述校准模块，第一输入端输入所述第一模拟信号，第二输入端输入所述校准信号，输出端输出校准后的第二模拟信号，其中，所述控制模块被配置为根据所述第一数字信号生成与所述第一数字信号相对应的校准编码信号。

【技术特征摘要】
1.一种数模转换器，其特征在于，所述数模转换器包括：主数模转换模块、校准模块、控制模块以及求和模块，所述主数模转换模块的输入端输入待转换的第一数字信号，输出端输出数模转换后的第一模拟信号，其中，所述主数模转换模块包括第一R-2R阶梯电阻网络，R表示电阻值；所述控制模块的输入端输入所述第一数字信号，输出端输出校准编码信号；所述校准模块连接所述控制模块，输入端输入所述校准编码信号，输出端输出校准信号，其中，所述校准模块包括第二R-2R阶梯电阻网络以及权重电阻，所述权重电阻的阻值大于R；所述求和模块分别连接所述主数模转换模块和所述校准模块，第一输入端输入所述第一模拟信号，第二输入端输入所述校准信号，输出端输出校准后的第二模拟信号，其中，所述控制模块被配置为根据所述第一数字信号生成与所述第一数字信号相对应的校准编码信号。2.根据权利要求1所述的数模转换器，其特征在于，所述控制模块包括存储单元，所述存储单元存储数字信号与校准编码信号之间的对应关系，其中，根据所述第一数字信号生成与所述第一数字信号相对应的校准编码信号，包括：根据所述第一数字信号以及所述对应关系，确定与所述第一数字信号相对应的校准编码信号；输出所述校准编码信号。3.根据权利要求2所述的数模转换器，其特征在于，所述控制模块还包括处理单元，其中，所述存储单元存储部分数字信号与校准编码信号之间的对应关系，其中，根据所述第一数字...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷秀梅，杨培，
申请(专利权)人：北京特邦微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11