本发明涉及数模转换器(dac)技术领域，具体而言涉及一种单端输出的电流舵数模转换电路。
背景技术：
dac作为数模转换电路被广泛应用在各种电子产品中。随着电子产品对dac的速度的要求越来越高，高速dac的需求日益突出，特别是高清摄像头对高速dac的需求。此类的电子产品要求电路带宽大、输入数据的变化快、采样时钟速度高。
对于dac而言，电流舵输出可谓是速度最快的。但是由于输出负载和电路里一些其他参数的影响，电流舵输出速度不一定满足实际的应用。传统的做法，当速度要求比较高的时候，一般用交错式dac来解决问题。但是交错式dac要求两路dac同时使用，在电路面积上没有优势。并且，交错式dac需要提供差分式输出，这样对单端输出的dac来说，并不适用。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供一种单端输出的电流舵数模转换电路，所述电流舵数模转换电路包括反馈电路，所述反馈电路用于：在所述电流舵数模转换电路的接地通路打开、所述电流舵数模转换电路的输出通路关闭时，对所述输出通路进行预充电以提高所述输出通路的打开速度。
在本发明的一个实施例中，所述反馈电路包括反相器和开关，其中，所述反相器的输入用于连接控制所述接地通路的开关信号；所述反相器的输出通过所述开关连接到所述电流舵数模转换电路的电流源。
在本发明的一个实施例中，所述反馈电路还包括位于所述接地通路中的电阻。
在本发明的一个实施例中，所述接地通路包括开关单元，所述电阻的一端连接所述开关单元，另一端用于接地。
在本发明的一个实施例中，所述开关为cmos传输门开关。
在本发明的一个实施例中，所述开关的控制信号包括所述开关信号和所述开关信号的反相信号。
在本发明的一个实施例中，所述反相器包括一个pmos晶体管和一个nmos晶体管。
在本发明的一个实施例中，所述电流舵数模转换电路的电流源为共源共栅电流源。
在本发明的一个实施例中，所述共源共栅电流源包括两个pmos晶体管，所述两个pmos晶体管之间源漏相连。
在本发明的一个实施例中，所述反相器的输出通过所述开关连接到所述共源共栅电流源的漏端。
本发明所提供的单端输出的电流舵数模转换电路通过反馈电路在该电流舵数模转换电路的接地通路打开、输出通路关闭时对输出通路进行预充电，可以提高输出通路的打开速度，从而提高该电流舵数模转换电路的输出速度。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
附图中：
图1示出现有的单端输出的电流舵数模转换电路的示意性电路图；
图2示出现有的单端输出的电流舵数模转换电路的输出端的波形图；
图3示出根据本发明实施例的单端输出的电流舵数模转换电路的示意性电路图；
图4示出现有的单端输出的电流舵数模转换电路与根据本发明实施例的单端输出的电流舵数模转换电路各自输出端的波形对比图；以及
图5示出现有的单端输出的电流舵数模转换电路与本发明实施例的单端输出的电流舵数模转换电路各自输出端在输出更高时的波形对比图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
图1示出现有的单端输出的电流舵数模转换电路100的示意性电路图。如图1所示，电流舵数模转换电路100包括晶体管m0～m7。其中，晶体管m0和晶体管m1提供参考电流。晶体管m2和晶体管m3为输出端的共源共栅(cascode)电流源结构。晶体管m4、晶体管m5、晶体管m6以及晶体管m7是数据控制的开关。晶体管m6和晶体管m7连接输出端，输出端上有等效电阻r0，还有等效电容c0。因为电流舵数模转换电路100是单端输出，所以晶体管m4和晶体管m5连接的是地(gnd)。也就是说，包括晶体管m4和晶体管m5的通路为接地通路，包括晶体管m6和m7的通路为输出通路。
在一个示例中，数据速度采用200m，因此需要大于200m的采样时钟。正常工作时，当输入数据有效时，晶体管m6和晶体管m7打开，电流流向输出负载。输入数据无效时，晶体管m4和晶体管m5打开，相应地，晶体管m6和晶体管m7关断，电流流向地。在一个示例中，为了更好地反映速度上的变化，这里用10路最高有效位(msb)的电流加以说明。由负载决定的输出速度为：
f＝1/(2*π*r*c)
其中，r和c分别为上述输出端的等效电阻r0和等效电容c0的值。示例性地，r＝37.5欧姆(ω)，c＝10皮法(pf)，则输出速度f＝424m。从输出负载来看，输出速度最高可以达到424m，如果等效电阻和等效电容发生变化，速度也会有相应的变化。但是事实上，dac的速度不能达到这么高。因为，dac的积分非线性(inl)公式为：
inl＝iunit*rl^2*n^2/(4zimp)
其中，iunit为理想单位电流源的大小，rl为输出阻抗，n为dac的位数。为了得到良好的静态特性，以10位dac为例，输出阻抗要达到2m以上，所以对输出电流舵来说，输出级的带宽达不到输出负载的要求。电流舵数模转换电路100的输出端的波形如图2所示。
为了提升输出速度，本发明提供了一种单端输出的电流舵数模转换电路，该电流舵数模转换电路包括反馈电路，该反馈电路用于：在该电流舵数模转换电路的接地通路打开、输出通路关闭时，对该输出通路进行预充电以提高该输出通路的打开速度，从而可以提高该电流舵数模转换电路的输出速度。
下面结合图3参照具体实施例描述本发明所提供的单端输出的电流舵数模转换电路200。
如图3所示，根据本发明实施例的单端输出的电流舵数模转换电路200除了包括现有的单端输出的电流舵数模转换电路所应包括的结构(例如如图1所示的单端输出的电流舵数模转换电路100所包括的晶体管m0～m7)以外，还包括一个反馈电路，该反馈电路可以用于在电流舵数模转换电路200的接地通路(在图3中示出为包括晶体管m4和晶体管m5的通路)打开、输出通路(在图3中示出为包括晶体管m6和晶体管m7的通路)关闭时，对该输出通路进行预充电以提高该输出通路的打开速度(即提高晶体管m6以及然后提高晶体管m7的打开速度)，从而可以提高该电流舵数模转换电路的输出速度。
在一个实施例中，该反馈电路可以包括反相器和开关。其中，该反相器的输入用于连接控制该电流舵数模转换电路200的接地通路的开关信号，该反相器的输出通过该反馈电路所包括的开关连接到该电流舵数模转换电路200所包括的电流源。
在图3中，将反相器示出为由pmos晶体管m8和nmos晶体管m9构成，但其仅是示例性的，该反相器还可以为其他任何合适的结构，本发明对此不作限制。此外，在图3中，将反馈电路所包括的开关示出为cmos传输门开关，即由晶体管m10和晶体管m11构成，其也是示例性的，该开关还可以为其他任何合适的结构，本发明对此不作限制。
由晶体管m10和晶体管m11构成的开关的控制信号包括控制电流舵数模转换电路200的接地通路(即包括的晶体管m4和晶体管m5的通路)的开关信号和该开关信号的反相信号。该开关信号即为晶体管m4和晶体管m5的栅端上施加的信号s。该开关信号的反相信号即为控制电流舵数模转换电路200的输出通路(即包括晶体管m6和晶体管m7的通路)的开关信号，即为晶体管m6和晶体管m7的栅端上施加的信号sb。其中，开关信号s施加在pmos晶体管m10的栅端，开关信号sb施加在nmos晶体管m11的栅端。
由pmos晶体管m8和nmos晶体管m9构成的反相器的输入用于连接控制该电流舵数模转换电路200的接地通路(即包括的晶体管m4和晶体管m5的通路)的开关信号(即晶体管m4和晶体管m5的栅端上施加的信号s)，即pmos晶体管m8和nmos晶体管m9的栅端连接开关信号s。由pmos晶体管m8和nmos晶体管m9构成的反相器的输出通过由晶体管m10和晶体管m11构成的开关连接到电流舵数模转换电路200的电流源。
在图3中，将电流舵数模转换电路200的电流源示出为由晶体管m2和晶体管m3构成的共源共栅电流源，其仅是示例性的，电流舵数模转换电路200的电流源也可以为其他电流源，且可能包括不止一个电流源，本发明对电流源的结构及数量不作限制。晶体管m2与晶体管m3的栅端分别连接由晶体管m0和晶体管m1生成的参考电压；晶体管m2的源端连接电源电压avdd；晶体管m2的漏端与晶体管m3的源端相连，即晶体管m2与晶体管m3之间源漏相连；晶体管m3的漏端连接包括晶体管m4和晶体管m5的接地通路、并连接包括晶体管m6和晶体管m7的输出通路。由pmos晶体管m8和nmos晶体管m9构成的反相器的输出通过由晶体管m10和晶体管m11构成的开关连接到电流舵数模转换电路200的共源共栅电流源的漏端，即晶体管m3的漏端。
下面介绍包括反馈电路的电流舵数模转换电路200的工作原理。
当接地通路的开关信号s为“1”，即输出通路的开关信号sb为“0”时，输出通路打开(即晶体管m6晶体管m7打开)，由晶体管m10和晶体管m11组成的开关关闭，因此由晶体管m8和晶体管m9构成的反相器不对输出端电流产生影响。
当接地通路的开关信号s为“0”，即输出通路的开关信号sb为“1”时，接地通路打开(即晶体管m4和晶体管m5打开)，共源共栅电流源的漏端(即晶体管m3的漏端)被拉向低电平。此时，由于晶体管m10和晶体管m11组成的开关打开，晶体管m8和晶体管m9组成的反相器将共源共栅电流源的漏端拉向较高电平。例如，晶体管m8和晶体管m9组成的反相器的电源电压为一个普通的1.2v电压，则共源共栅电流源的漏端被拉向小于1.2v的电平。由于共源共栅电流源的漏端被拉向较高电平从而不是低电平，即输出通路的开关m6的源端被拉到较高电平，因此可以使得输出通路的开关m6尽快打开，然后使得输出通路的开关m7尽快打开，即使得输出通路尽快打开，相当于对输出端起到进行了一个预充电的作用，从而提高了该电流舵数模转换电路200的输出速度。
进一步地，在本发明的一个实施例中，电流舵数模转换电路200所包括的反馈电路还可以包括位于所述接地通路中的电阻，在图3中将该电阻示出为r1。接地通路包括由晶体管m4和晶体管m5组成的开关单元，电阻r1的一端连接到开关单元，另一端用于接地(gnd)，具体地，在图3中示出为电阻r1的一端连接到晶体管m5的漏端，另一端接地。
位于接地通路中的电阻r1可以起到平衡两端输出的作用，并且提供一个反馈。整个反馈电路起到两个作用：通过锁存(latch)，对输出端进行一个预充电的作用；另外通过反馈电路和平衡电阻的反馈，对共源共栅电流源的漏端起到稳压作用。
基于上面的描述，根据本发明实施例的单端输出的电流舵数模转换电路通过反馈电路对输出端进行一个预充电并对共源共栅电流源漏端进行稳压的方式，一定程度上提高了电流舵输出的速度。
下面结合图4和图5对现有的单端输出的电流舵数模转换电路的输出性能与根据本发明实施例的单端输出的电流舵数模转换电路的输出性能进行比较。
图4示出现有的单端输出的电流舵数模转换电路与根据本发明实施例的单端输出的电流舵数模转换电路各自输出端的波形对比图。从图4可以很明显地看出，与现有的单端输出的电流舵数模转换电路输出端的波形w1相比，根据本发明实施例的单端输出的电流舵数模转换电路输出端的波形w2有明显的改善。
图5示出现有的单端输出的电流舵数模转换电路与本发明实施例的单端输出的电流舵数模转换电路各自输出端在输出更高时的波形对比图。从图5可以很明显地看出，在输出更高(即输出端电压更大)时，与现有的单端输出的电流舵数模转换电路输出端的波形w1’相比，根据本发明实施例的单端输出的电流舵数模转换电路输出端的波形w2’的改善效果更明显。
基于上面的描述，本发明所提供的单端输出的电流舵数模转换电路通过反馈电路在该电流舵数模转换电路的接地通路打开、输出通路关闭时对输出通路进行预充电，可以提高输出通路的打开速度，从而提高该电流舵数模转换电路的输出速度。
尽管已经参考附图描述了上述示例实施例，但应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本发明的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本发明的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本发明的范围之内。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。