自校准数模转换器制造技术

本公开涉及自校准数模转换器。自校准DAC包括DAC，DAC包括最低有效位(LSB)侧电阻器网络和最高有效位(MSB)侧电阻器网络。至少MSB侧电阻器网络包括多个可修整电阻器。包括与DAC的输出耦合的电阻到频率转换器以基于所述LSB侧电阻器网络或所述MSB侧电阻器网络的值生成频率f

【技术实现步骤摘要】
自校准数模转换器


[0001]本专利技术涉及一种自校准数模转换器。

技术介绍

[0002]数模转换器(DAC)为将数字信号转换成模拟信号的电路。模数转换器(ADC)执行相反功能。存在若干DAC架构；DAC对于特定应用的适用性通过包括以下各项的优值而确定：分辨率、最大采样频率等。原则上，数字信号输入到DAC中，并且DAC输出准确的输出电压。实际上，输出电压的准确性会受到来自DAC和信号链中的其它组件的增益、偏移和非线性误差的影响。DAC电路应补偿这些误差以便获得准确的输出电压。此误差校正可以利用外部组件和制造后修整来实施。数字校准修改发送到DAC的输入，使得考虑增益、偏移和非线性误差，从而消除对外部组件和修整的需要。现代系统需要高准确性的数模转换。DAC通常使用电阻器网络来实施。为了更高的准确性，电阻器应匹配。然而，由于过程变化等因素，难以制造基本上匹配的电阻器。高准确性精密DAC通常用于微调增益和偏移，且最小化其它非线性。因此，当DAC校准信号时，所述DAC变成使得信号精密的精密DAC。类似于任何模拟电路，存在与DAC相关联的许多非理想情况。DAC中的直流电(DC)误差的主要来源是偏移误差(OE)、增益(GE)和积分非线性(INL)。

技术实现思路

[0003]提供本
技术实现思路
用于以简化形式介绍下文在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。本
技术实现思路
并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也并非旨在用于限制所要求保护的主题的范围。
[0004]在一个实施例中，公开了一种自校准数模转换器(DAC)。所述自校准DAC包括DAC，所述DAC包括最低有效位(LSB)侧电阻器网络和最高有效位(MSB)侧电阻器网络。至少所述MSB侧电阻器网络包括多个可修整电阻器。包括与所述DAC的输出耦合的电阻到频率转换器以基于所述LSB侧电阻器网络或所述MSB侧电阻器网络的值生成频率f
L
。包括监测器以通过将f
L
与具有恒定频率f
H
的高频时钟进行比较来生成计数器值。包括存储器，用以当所述LSB侧电阻器网络连接同时所述MSB侧电阻器网络浮置时，以及当所述LSB侧电阻器网络浮置同时所述MSB侧电阻器网络中的仅一个电阻器连接且所述MSB侧电阻器网络中的所有其它电阻器浮置时，存储通过将f
L
与f
H
进行比较而生成的至少两个计数器值。包括比较器以将所述至少两个计数器值进行比较。包括修整控制器以基于所述比较器的输出生成修整信号以修整所述多个可修整电阻器中的一者。
[0005]在一些例子中，所述自校准DAC另外包括用以将输入MSB位转换成其中仅一个位为高的已解码输出的独热解码器。所述独热解码器被配置成仅在校准模式期间使用。一元或温度计解码器被配置成在所述DAC的正常操作模式期间使用。所述电阻到频率转换器包括谐振电路，所述谐振电路被配置成使用所述LSB侧电阻器网络或所述MSB侧电阻器网络的电阻以生成对应于所述LSB侧电阻器网络或所述MSB侧电阻器网络的所连接电阻值的所述频
率f
L
。当所述LSB侧电阻器网络的电阻器电连接到LSB输入位且所述MSB侧电阻器网络的电阻器浮置时，所述监测器被配置成通过将f
L
与f
H
进行比较来生成第一计数器值。当所述LSB侧电阻器网络的所述电阻器浮置且所述MSB侧电阻器网络的仅一个电阻器使用MSB侧上的独热解码器与MSB侧输入位电连接时，所述监测器另外被配置成通过将f
L
与f
H
进行比较来生成第二计数器值。所述比较器被配置成将所述第一计数器值与所述第二计数器值进行比较以生成上行信号或下行信号。所述修整控制器被配置成持续生成修整信号以修整所述MSB侧电阻器网络的所述仅一个电阻器，并且被配置成在每个修整步骤之后生成新的第二计数器值直到所述新的计数器值等于所述第一计数器值或在所述第一计数器值的预定义范围内。
[0006]在另一例子中，公开了一种用于对包括最低有效位(LSB)侧电阻器网络和最高有效位(MSB)侧电阻器网络的数模转换器(DAC)进行自校准的方法。所述方法包括：(a)将所述LSB侧电阻器网络中的电阻器与数字输入信号的LSB片段电连接；(b)使所述MSB侧电阻器网络中的电阻器与所述数字输入信号的MSB片段电断开连接；(c)生成对应于所述LSB侧电阻器网络的电阻的低频信号；(d)通过将所述低频信号与恒定高频信号进行比较来计算第一计数器值并存储所述第一计数器值；(e)使所述LSB侧电阻器网络断开连接并使用输出具有仅一个高位的代码的独热解码器来连接所述MSB侧电阻器网络的仅一个电阻器；(f)生成对应于所述MSB侧电阻器网络的电阻的所述低频信号；(g)通过将所述低频信号与所述恒定高频信号进行比较来计算第二计数器值并存储所述第二计数器值；以及(h)基于所述第一计数器值与所述第二计数器值的比较生成修整信号以修整所述MSB侧电阻器网络的所述仅一个电阻器。
[0007]在一些例子中，重复步骤(h)直到所述第二计数器值等于所述第一计数器值或在所述第一计数器值的预定义范围内。所述方法另外包括通过连接所述MSB侧电阻器网络中的下一仅一个电阻器且使所述MSB侧电阻器网络中的所有其它电阻器浮置来重复步骤(e)。可以针对所述MSB侧电阻器网络中的其它电阻器逐一地重复步骤(f)至(h)。所述低频信号是使用谐振网络生成的，所述谐振网络使用所述LSB侧电阻器网络的所连接电阻或所述MSB侧电阻器网络中的由所述独热解码器的输出选择的一个电阻器的电阻。在一些实施例中，所述恒定高频信号的频率为所述低频信号的频率的至少100倍。
附图说明
[0008]为了可以详细地理解本专利技术的上述特征的方式，可以通过参考实施例来作出上文简要概括的本专利技术的更特定描述，所述实施例中的一些实施例在附图中示出。然而，应注意，附图仅示出本专利技术的典型实施例且因此不应被视为限制本专利技术的范围，这是因为本专利技术可以准许其它同等有效的实施例。对于本领域的技术人员而言，结合附图阅读本说明书后所要求保护的主题的优点将变得显而易见，其中相同的附图标记用于标示相同的元件，在附图中：
[0009]图1描绘了根据本公开的一个或多个实施例的数模转换器(DAC)校准系统；
[0010]图2描绘了根据本公开的一个或多个实施例的电阻器
‑
电容器(RC)到频率转换器；
[0011]图3示出了根据本公开的一个或多个实施例的被配置成用于自校准的DAC的内部结构；
[0012]图4示出了根据本公开的一个或多个实施例的示出输入数字信号的两种不同类型的解码器输出的解码器表；并且
[0013]图5描绘了根据本公开的一个或多个实施例的用于DAC自校准的方法的流程图。
[0014]应注意，图不一定按比例绘制。未示出改进的接地开关的所有组件。省略的组件是本领域的技术人员已知的。
具体实施方式
[0015]已经省略或不在本说明书中详细描述许多熟知的制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自校准数模转换器(DAC)，其特征在于，包括：DAC，所述DAC包括最低有效位(LSB)侧电阻器网络和最高有效位(MSB)侧电阻器网络，其中至少所述MSB侧电阻器网络包括多个可修整电阻器；电阻到频率转换器，所述电阻到频率转换器与所述DAC的输出耦合以基于所述LSB侧电阻器网络或所述MSB侧电阻器网络的值生成频率f
L
；监测器，所述监测器用以通过将f
L
与具有恒定频率f
H
的高频时钟进行比较来生成计数器值；存储器，所述存储器用以存储至少两个计数器值；比较器，所述比较器用以将所述至少两个计数器值进行比较；以及修整控制器，所述修整控制器用以基于所述比较器的输出生成修整信号以修整所述多个可修整电阻器中的一者。2.根据权利要求1所述的自校准DAC，其特征在于，所述电阻到频率转换器包括谐振电路，所述谐振电路被配置成使用所述LSB侧电阻器网络或所述MSB侧电阻器网络的电阻以生成对应于所述LSB侧电阻器网络或所述MSB侧电阻器网络的所连接电阻值的所述频率f
L
。3.根据权利要求2所述的自校准DAC，其特征在于，当所述LSB侧电阻器网络的电阻器电连接到LSB输入位且所述MSB侧电阻器网络的电阻器浮置时，所述监测器被配置成通过将f
L
与f
H
进行比较来生成第一计数器值。4.根据权利要求3所述的自校准DAC，其特征在于，当所述LSB侧电阻器网络的所述电阻器浮置且所述MSB侧电阻器网络的仅一个电阻器使用MSB侧上的独热解码器与MSB侧输入位电连接时，所述监测器另外被配置成通过将f
L
与f
H
进行比较来生成第二计数器值。5.根据权利要求4所述的自校准DAC，其特征在于，所述比较器被配置成将所述第一计数器值与所述第二计数器值进行比较以生成...

【专利技术属性】
技术研发人员：张义忠，金杰，S，
申请(专利权)人：恩智浦美国有限公司，
类型：发明
国别省市：