数模转换器电流开关中的互补开关的制作方法_3

文档序号:8415265阅读:来源:国知局
在极限(p->⑴)中,ip将有两对开关,NSF =I和NSF?1,定时有效地等同于在缩放断点之前的开关。
[0038]改进型“第M个电流开关”示出了具有两对差动电流导引开关的互补开关。第一对开关(左)引导电流Imsb/k。该对开关具有(W/k)/L尺寸;寄生具有Cp/k尺寸;数字驱动器具有(l/k)X尺寸,其中的缩放是根据由数模转换器的缩放开关设置的比率。第二对开关(右)引导电流((m-l)/m)*Imsb/ko该开关具有(W/k)/L尺寸;寄生具有Cp/k尺寸;数字驱动器具有(1/k) X尺寸,其中的缩放不是根据比率,但相对地接近比率。
[0039]值得注意的是如果d0为高电平时原始开关对导向Imsb/ (k*m)至1utp而O至1utn,或如果dOb为高电平时导向Imsb/ (k*m)至1utn而O至1utp。在这种情况下,开关对的差动电流为Imsb/ (k*m)。图5A中旧的开关元件成对差动电流是Imsb/ (k*m)或-1msb/(k*m)。在图5B包括互补开关具有相反的极性的新开关元件如果dO为高电平时导向Imsb/k至1utp而(m-1) Imsb/ (k*m)至1utn,或如果dOb为高电平时导向Imsb/k至1utn而(m_l)*Imsb/(k*m)至 1utp。1utn和 1utp 之间的区别依然是或者 Imsb/(k*m)或-1msb/(k*m),从而提供使用两对电流导引开关的等效电流导引开关。相比于未缩放电流导引开关(图3B中的第M个原始开关元件)设置在该差动输出对1utp和1utn提供的相同的电流,等效开关元件遭受更少的时间误差。
[0040]然而,目前对于改进型第M个开关存在共模电流。该共模电流不显著并且可以经由在数模转换器输出端的AC耦合电感器(或执行相同功能的部件)被吸收。需要注意的是除了两个开关产生一个电流,两个开关必须每次以Ι/k强度逆变器进行驱动(具有驱动数模转换器的最小缩放开关的逆变器强度,即,第K个开关元件)以保持电流发射时间。这些驱动器可以合并成一个2/k强度缓冲区(具有两倍驱动数模转换器的最小缩放开关的逆变器强度,即,第K个开关元件)去匹配驱动两个新开关的负载。
[0041]图6示出了用于缩放开关和包含互补电流导引开关的改进型电流导引开关的标准集成充电时间,根据本发明的一些实施方案。整数乘以对应最低有效位的因子以产生规格化的曲线图。对于互补开关(使用LSB8为基准测定)新的电荷转移定时清楚地表明该互补开关减少未缩放开关的定时问题。正如图6中所见,LSB8-LSB1之间的定时差是如此之小以至于该曲线彼此重叠。在该图中,所谓LSB8波形是缩放断点前的最后的最低有效位。与图4中类似,标记为最低有效位是被二进制缩放。下面的缩放断点,互补开关来代替断开缩放的开关。需要注意的是LSB8和LSB[n](n〈8)之间的定时差明显小于图4中示出的。使用这种方法的实际设计可以存在用于减轻在电流导引数模转换器开关之中的时间误差。
[0042]图7示出了用于说明在高速电流导引数模转换器中降低时间误差方法的示例性流程图。广义地讲,这个方法适用于使用在图5B中描述的使用互补电流导引开关的数模转换器将数字输入信号转换为模拟输出信号。在框702中,数模转换器使用第一组电流导引开关元件将数字输入信号的第一部分转换到一个或多个电流输出。第一组电流导引元件被配置为驱动不同的电流,根据在数模转换器中较大尺寸开关元件的尺寸和由较大尺寸开关元件提供的电流之间的比率,第一组电流导引元件按比例缩放至由每个第一组电流导引开关7Π件提供的电流。
[0043]在框704中,数模转换器使用第二组电流导引开关元件将数字输入信号的第二部分转换成一个或多个电流输出。第二组电流导引开关元件被配置为驱动较小的电流(小于由第一组电流导引元件驱动不同电流集合的电流),也不总是根据所述比率按比例缩放(电流开关元件的开关)至每个第二组电流导引开关元件提供的电流,并且每个第二组电流导引开关元件包括用于产生更少的电流的互补电流导引开关。
[0044]在框706中,数模转换器使用被配置成组合多个电流导引开关元件的多个电流输出以提供模拟输出信号的电流组合网络组合电流输出。
[0045]在上述各实施方案的讨论中,任何电容、时钟、DFFs、分频器、电感、电阻、放大器、开关、数字核心、晶体管和/或其他部件可以容易地被替换,取代或以其他方式修改以适应特定的电路需求。此外,应该指出的是,使用互补的电子设备、硬件、软件等对于实现本发明的传授提供了一个同样可行的选择。特别地,本文的实施方案(例如,使用N型金氧半场效晶体管(NMOS))可容易地扩展到电流源的其中之一或更多和开关是P型金氧半场效晶体管(PMOS)的情况。在某些情况下,可以扩展到其中的一个源或两个和开关是双极性或异质结(如砷化镓或氮化镓)晶体管的情况。在这种情况下,缩放断开比在PMOS和NMOS情况下更快,因此处理缩放断点的概念是刚好相关或者可能更相关。
[0046]在示例实施方案中,附图中任何数量的电路都可以用相关电子设备的电路板来实现。该板可以是普通的电路板,可以安装电子设备内部的电子系统的各种部件,并且可以为其他外围设备提供连接器。更具体地说,电路板可以提供与该系统其它部件进行通信的电路连接。根据特定配置的需求、处理需求、计算机设计等任何合适的处理器(包括数字信号处理器、微处理器、配套芯片组等),计算机可读的非临时性存储器元件等可以适当地耦合到电路板上。其他部件,例如外部存储、额外的传感器、音频/视频显示器的控制器和外围设备可以通过插卡,电缆等连接到电路板上或集成到主板上。
[0047]在另一示例实施方案中,附图中的电路可以以单独模块的形式来实现(例如,具有经配置以执行特定应用程序或功能相关的元件和电路的设备),或者以应用电子设备的特定硬件的插件模块形式实现。需要注意的是,本发明的具体实施方案可以容易地部分或全部包含在系统芯片中(SOC)。SOC表示把计算机或其它电子系统的组件集成到一个芯片上的集成电路。它可以包含数字,模拟,混合信号和射频功能:所有这些都可以由芯片基板来提供。其他实施方案可能包括多芯片模块(MCM),它具有定位在电子封装里,并能够紧密地通过电子封装相互作用的复合的单独集成电路。在各种其它实施方案中,扩展功能可能由一个或多个硅芯来实现,硅芯里包括专用集成电路(ASICs),现场可编程门阵列(FPGAs),以及其他的半导体芯片。
[0048]此外,还必须要注意的是本说明书所概述的所有的规格、尺寸、关系(例如,处理器、逻辑运算等的数目)只是用于说明示例。这样的信息可以在不偏离本发明或所附权利要求的范围的情况下有一些变化。因此它们应被理解为,规范仅适用于非限制性的例子。在上述的描述中,参照特定的处理器和/或部件的安排已描述了示例实施方案。在不脱离所附权利要求范围的情况下可以对这样的实施方案进行各种修改和改变。相应地,说明书和附图也被认为是说明性的而非限制性的。
[0049]使用互补电流导引开关的数模转换器的应用
[0050]电流导引数模转换器(DACs)被用于许多应用中。许多传输应用要求在发送路径中存在可变增益目的是或者服务多个不同的传输信道或自适应地调整环境或信道负载。通常在过去将信号呈现给信道之前使用可变增益放大器或衰减或增益从数模转换器输出的信号已经实现。这使得数模转换器以恒定输出功率运行接近其最大输出电平以实现最高的无寄生动态范围(SFDR)和最低噪声。数模转换器的线性轮廓没有得到很好的表现由于较低输出电平像模拟放大器组件因此由数模转换器驱动的幅度一般只限于狭窄范围。为了简化发射链,理想的情况是为数模转换器配备固定增益驱动器模块。这允许更低功率和更小解法。现今可变增益放大器交换了数模转换器驱动幅度的更大范围。现今数模转换器的线性度对于更广泛的信号幅度必须是良好的。
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