数模转换器单元和电流舵型数模转换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明实施例涉及电力电子技术，尤其涉及一种数模转换器(Digital to AnalogConverter，简称为:DAC)单元和电流舵型DAC。
【背景技术】
[0002]由于当前使用的模拟信号通常可以由数字信号的方式来处理，因此需要使用一种接口电路来实现将数字信号转换为模拟信号的工作，即DAC。
[0003]电流舵型DAC具有简单性和高速性的数据转换速度，因此成为目前通常使用的高速DAC的设计构架，图1为现有技术中的电流舵型DAC的电路示意图，图2为图1所述电流舵型DAC中一种DAC单元的电路示意图，其中，MU M2和M3均为PMOS，Ml为电流源，M2和M3形成开关对，M2和M3分别与图1所示DAC中解码器的信号线连接，M2的栅极连接到图1所述DAC的输出电压上，通过信号线输入的数字信号控制每个DAC单元中开关对的导通状态，具体地，当通过信号线的入的数字信号变化时，每个DAC单元中开关对的导通状态进行相应的变化，随之产生的影响即是电流舵型DAC中的导通电阻和寄生电容的总值发生变化，进而造成图1所示电流舵型DAC的输出电压的非线性现象。
[0004]为了解决上述问题，可以将电流源设计为具有共源共栅结构的器件结构，并且输出开关也可以由较高的输出阻抗来提高性能，图3为图1所述电流舵型DAC中另一种DAC单元的电路示意图，具体地，图3中通过共源共栅的MO和Ml形成电流源，然而，当电流舵型DAC的输出频率较高时，开关对的源端存在的寄生电容，仍然会造成电流舵型DAC输出电压的非线性现象。
【发明内容】
[0005]本发明实施例提供一种数模转换器单元和电流舵型数模转换器，以获得输出电压为线性变化的电流舵型DAC。
[0006]第一方面，本发明提供一种DAC单元，包括:电流源电路和开关对电路，所述开关对电路包括并联的第一开关对和第二开关对；
[0007]所述电流源电路的一端或者所述开关对电路的一端连接到所述电流舵型DAC的电源电压，所述电流源电路另一端所述开关对电路的另一端连接，所述开关对电路中每个开关均与所述电流舵型DAC的信号线连接，其中，所述第一开关对的一个开关的一端连接到所述电流舵型DAC的第一输出电压，另一个开关的一端连接到所述电流舵型DAC的第一附加电压，所述第二开关对的一个开关的一端连接到所述电流舵型DAC的第二输出电压，另一个开关的一端连接到所述电流舵型DAC的第二附加电压。
[0008]第二方面，本发明提供一种电流舵型DAC，包括:解码器，以及并联的高N位DAC单元和低M位DAC单元，其中，N和M的取值为正整数，所述解码器的输入端分别连接数字信号和时钟信号；
[0009]所述高N位DAC单元包括2n-1个并联的如上述任一实施方式所述的DAC单元，并且所述2N-1个DAC单元的输入电流相等，所述低M位DAC单元包括M个并联的如上述任一实施方式所述的DAC单元；
[0010]所述解码器的输出端有2N-1+M根信号线，所述2N-1+M根信号线一一对应的与所述2n-1+M个DAC单元的开关对电路中的每个开关对连接，用于将所述解码器接收的数字信号和时钟信号传输给所述2n-1+M个DAC单元，使得所述2n-1+M个DAC单元在所述时钟信号的周期内将所述接收到的数字信号转换成模拟信号。
[0011]第三方面，本发明提供一种DAC单元，包括:两个如上述任一实施方式所述的DAC单元，其中，所述两个DAC单元的第一开关对的一个开关的一端相连接，第一开关对的另一个开关的一端相连接，第二开关对的一个开关的一端相连接，以及第二开关对的另一个开关的一端相连接。
[0012]第四方面，本发明提供一种电流舵型DAC，包括:解码器，以及并联的高N位DAC单元和低M位DAC单元，其中，N和M的取值为正整数，所述解码器的输入端分别连接数字信号和时钟信号；
[0013]所述高N位DAC单元包括2n-1个并联的如第三方面任一实施方式所述的DAC单元，并且所述2N-1个DAC单元的输入电流相等，所述低M位DAC单元包括M个并联的如第三方面任一实施方式的DAC单元，其中，所述DAC单元包括第一 DAC子单元和第二 DAC子单元;
[0014]所述解码器的输出端有2(2n_1+M)根信号线，所述2(2n_1+M)根信号线一一对应的与所述2n-1+M个第一 DAC子单元和2n-1+M个第二 DAC子单元的开关对电路中的每个开关对连接，用于将所述解码器接收的数字信号和时钟信号先传输给所述2n-1+M个第一 DAC子单元，并且在半个周期后传输给所述2n-1+M个第二 DAC子单元，使得所述2n-1+M个DAC单元在所述时钟信号的周期内将所述接收到的数字信号转换成模拟信号。
[0015]本发明实施例提供一种数模转换器单元和电流舵型数模转换器，其中，DAC单元包括电源电路和开关对电路，并且该开关对电路包括并联的第一开关对和第二开关对，在该DAC单元使用在电流舵型DAC中时，将第一开关对的其中一个开关连接到该电流舵型DAC的第一输出电压上，第二开关对在DAC单元的导通过程中实现对寄生电容的充电，在DAC单元的关断过程中实现对寄生电容的放电，消除寄生电容的充电和放电，以及导通电阻对电流舵型DAC的输出电压的影响，使得该输出电压仅与DAC单元的导通个数相关，可以使得电流舵型DAC的输出电压呈线性变化。
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为现有技术中的电流舵型DAC的电路示意图；
[0018]图2为图1所述电流舵型DAC中一种DAC单元的电路示意图；
[0019]图3为图1所述电流舵型DAC中另一种DAC单元的电路示意图；
[0020]图4为本发明实施例一所提供的一种DAC单元的电路结构示意图；
[0021]图5为图4所不实施例提供的DAC单兀的等效电路的不意图；
[0022]图6为图1所示电流舵型DAC的时序和输出波形的示意图；
[0023]图7为本发明实施例所提供的另一种DAC单元的电路结构示意图；
[0024]图8为本发明实施例二所提供的一种DAC单元的电路结构示意图；
[0025]图9为本发明实施例所提供的又一种DAC单元的电路结构示意图；
[0026]图10为本发明实施例三所提供的一种电流舵型DAC的电路结构示意图；
[0027]图11为本发明实施例所提供的另一种电流航型DAC的电路结构不意图；
[0028]图12图10或图11所示实施例提供的电流舵型DAC的时序和输出波形的示意图；
[0029]图13为本实施提供的又一种电流舵型DAC的时序和输出波形的示意图；
[0030]图14为本发明实施例四所提供的一种DAC单元的电路结构示意图；
[0031]图15为本发明实施例所提供的再一种DAC单元的电路结构示意图；
[0032]图16为图14或图15所示DAC单元形成的电流舵型DAC的时序和输出波形的示意图。
【具体实施方式】
[0033]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034]实施例一
[0035]图4为本发明实施例一所提供的一种DAC单元的电路结构示意图。如图4所示，本实施例提供的DAC单元100包括电流源电路110和开关对电路120，开关对电路120包括并联的第一开关对121和第二开关对122 ;电流源电路110的一端或者开关对电路120的一端连接到电流舵型DAC的电源电压Vdd，电流源电路110的另一端与开关对电路120的另一端连接，开关对电路120中每个开关均与电流舵型DAC的信号线连接，其中，第一开关对121的一个开关的一端连接到所述电流舵型DAC的第一输出电压Voutpl，另一个开关的一端连接到电流舵型DAC的第一附加电压Voutnl，第二开关对120的一个开关的一端连接到电流舵型DAC的第二输出电压Voutp2，另一个开关的一端连接到电流舵型DAC的第二附加电压Voutn2。图4所示实施例以电流源电路110的一端连接到电流舵型DAC的电源电压Vdd予以示出。
[0036]本实施例提供的DAC单元100，用于在电流舵型DAC中将输入的数字信号转换为模拟信号，开关对电路120为该DAC单元100的两组并联的开关对，即第一开关对121和第二开关对122，每组开关对中包括两个开关，其中，第一开关对121包括开关121a和开关121b，第二开关对122包括开关122a和开关122b，并且第一开关对121和第二开关对122的结构完全相同，即，两组开关对的寄生电容和导通电阻完全相同。本实施例以开关121a的输出连接到电流舵型DAC的第一输出电压Voutp I，开关121b的输出连接到电流舵型DAC的第一附加电压Voutnl，开关122a的输出连接到电流舵型DAC的第二输出电压Voutp2，开关122b的输出连接到电流舵型DAC的第二附加电压Voutn2为例进行说明，其中，第二开关对120以及该第二开关对120的输出Voutp2和Voutn2为第一开关对110的等效(Dummy)电路，在电路导通时，每组开关对中仅有一个开关是闭合的，即DAC单元100中有且仅有一个开关导通，将该DAC单元100使用在电流舵型DAC中时，只有在开关121a导通时，才对电流舵型DAC的输出电压有贡献，因此，在本发明的各实施例中，可以认为当开关121a导通，或者等效的开关122a导通时，该DAC单元100为导通状态，当开关121b导通，或者等效的开关122b导通时，该DAC单元100为关断状态。如图5所示，为图4所示实施例提供的DAC单元的等效电路的示意图，电流源电路110为该DAC单元100提供电流源，本实施例中的电流源电路110具体连接到电流舵型DAC的电源电压Vdd上，当