多级数模转换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明一般地涉及半导体技术领域，更具体地，涉及数模转换器。
【背景技术】
[0002]数模转换器(DAC)是将数字数据转换成模拟信号的器件或电路元件。在一些应用中，数字数据包括预定量的不同的数字编码，且数字编码中的每一个都与模拟信号中的唯一的电压或电流值对应。例如，在至少一个应用中，N位数字数据的2n个不同的数字编码对应于相应的模拟信号的2N个不同的电压或电流值，其中，N是正整数。能够将N位数字数据转换为相应的模拟信号的DAC也被称为具有N位分辨率的DAC。在一些应用中，通过具有布置为提供相应的2N个不同的电压或电流值的至少2N个无源或有源电子组件来实现具有N位分辨率的DAC。2n个无源或有源电子组件的失配会导致DAC的输出模拟信号的非线性转换误差。
【发明内容】
[0003]为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种电路，包括:第一数字滤波器，具有z域传递函数H(Z)，所述第一数字滤波器配置为基于数字输入和第一数字输出信号生成第一输出；第一数字调制器，配置为基于所述第一输出和反馈误差输出生成所述第一数字输出信号和第一误差输出；增益模块，配置为将所述第一误差输出放大预定比例k，从而生成第二误差输出；第二数字调制器，配置为基于所述第二误差输出生成第二输出和第三误差输出；第二数字滤波器，具有z域传递函数I/ (1+H(z))，所述第二数字滤波器配置为基于所述第二输出生成第二数字输出信号；以及第三数字滤波器，配置为基于所述第三误差输出生成所述反馈误差输出。
[0004]在该电路中，所述第三数字滤波器具有z域传递函数z_7k。
[0005]在该电路中，所述比例k在2到16的范围内。
[0006]在该电路中，所述z域传递函数H (Z)是夕八卜厂1)。
[0007]在该电路中，所述第一数字调制器和所述第二数字调制器是单位脉冲宽度调制数字调制器。
[0008]该电路还包括:插值滤波器，配置为基于数字数据和上采样比例m生成所述数字输入，所述数字数据对应于第一采样频率fs，所述数字输入对应于第二采样频率m.&，且m大于I。
[0009]在该电路中，所述上采样比例m在10到128的范围内变化。
[0010]在该电路中，所述第一数字滤波器、所述第二数字滤波器、所述第一数字调制器和所述第二数字调制器基于与所述第二采样频率相等的时钟频率进行工作。
[0011]该电路还包括:第一数模转换器，配置为基于所述第一数字输出信号生成第一模拟输出信号；第二数模转换器，配置为基于所述第二数字输出信号生成第二模拟输出信号；放大器，配置为基于所述第二模拟输出信号和缩放比例Ι/k生成缩放的第二模拟输出信号；以及重构单元，配置为基于所述第一模拟输出信号和所述缩放的第二模拟输出信号生成重构的模拟信号。
[0012]该电路还包括:第一数模转换器，配置为基于所述第一数字输出信号生成第一模拟输出信号；第二数模转化器，配置为基于所述第二数字输出信号和缩放比例Ι/k生成缩放的第二模拟输出信号；以及重构单元，配置为基于所述第一模拟输出信号和所述缩放的第二模拟输出信号生成重构的模拟信号。
[0013]根据本发明的另一方面，提供了一种电路，包括:数字电路，配置为:基于具有z域表达式X(Z)的数字输入、具有截断误差-P1 (Z)的第一数字调制器、具有截断误差-P2 (Z)的第二数字调制器和具有由H(Z)表示的Z域传递函数的滤波传递函数，生成具有Z域表达Sy1(Z)的第一数字输出信号和具有具有z域表达Sy2(Z)的第二数字输出信号，yi (Z)=X (z) H (z) / (1+H (z)) + (P1 (z) -P2 (z).Z_1/k) (I/(1+H(z))),以及 y2 (z) = k (p2 (z) A-P1 (z))(I/ (1+H(z)));以及数模接口电路，配置为基于所述第一数字输出信号和所述第二数字输出信号生成具有z域表达式y (z)的重构的模拟信号,且y(z) = y1(z)+y2(z)/ko
[0014]在该电路中，所述比例k在2到16的范围内变化。
[0015]在该电路中，所述滤波传递函数H (Z)的z域传递函数是z-VCL-z-1)。
[0016]在该电路中，所述第一数字输出信号是单位脉冲宽度调制信号，且所述第二数字输出信号是多位脉冲宽度调制信号。
[0017]在该电路中，所述数模接口包括:第一数模转换器，配置为基于所述第一数字输出信号生成第一模拟输出信号；第二数模转换器，配置为基于所述第二数字输出信号生成第二模拟输出信号；放大器，配置为基于所述第二模拟输出信号和缩放比例Ι/k生成缩放的第二模拟输出信号；以及重构单元，配置为基于所述第一模拟输出信号和所述缩放的第二模拟输出信号生成所述重构的模拟信号。
[0018]该电路还包括:第一数模转换器，配置为基于所述第一数字输出信号生成第一模拟输出信号；第二数模转换器，配置为基于所述第二数字输出信号和缩放比例Ι/k生成缩放的第二模拟输出信号；以及重构单元，配置为基于所述第一模拟输出信号和所述缩放的第二模拟输出信号生成重构的模拟信号。
[0019]根据本发明的又一方面，提供了一种方法，包括:基于数字输入、第一数字输出信号和第一 z域传递函数H(Z)生成第一输出；基于所述第一输出和反馈误差输出由第一数字调制器生成所述第一数字输出信号和第一误差输出；将所述第一误差输出放大预定比例k，从而生成第二误差输出；基于所述第二误差输出由第二数字调制器生成第二输出和第三误差输出；基于所述第二输出和第二 z域传递函数1/(1+H(z))生成第二数字输出信号；以及基于所述第三误差输出生成所述反馈误差输出。
[0020]在该方法中，基于第三z域传递函数z_7k确定生成的所述反馈误差输出。
[0021]在该方法中，所述z域传递函数H (Z)是夕/七厂1)。
[0022]该方法还包括:基于数字数据和上采样比例m生成所述数字输入，所述数字数据对应于第一采样频率fs，所述数字输入对应于第二采样频率m.fs，且m大于I。
【附图说明】
[0023]当结合附图进行阅读时，通过以下详细描述可以更好地理解本发明的各个方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘出。事实上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。
[0024]图1是根据一些实施例的数模转换器(DAC)的系统框图。
[0025]图2A是根据一些实施例的DAC的噪音整形器和脉冲宽度调制(PWM)数模(D/A)接口电路的框图。
[0026]图2B是根据一些实施例的另一 DAC的噪音整形器和PWM数模(D/A)接口电路的框图。
[0027]图3是根据一些实施例操作PWM DAC的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0028]以下公开内容提供了用于实现本发明的不同特征的许多不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例，并不旨在限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括以直接接触的方式形成第一部件和第二部件的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可形成附加部件，使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。此外，本发明可以在各个实例中重复参考数字和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，且其本身不指示所论述的各种实施例和/或结构之间的关系。
[0029]根据本发明的一个或多个实施例，通过第一数字调制器将多位过采样的脉冲编码调制(PCM)或脉冲密度调制(PDM)信号转换成一位PWM信号，以及基于第一数字调制器的截断误差(truncat1n error)通过第二数字调制器将其转换成多位PWM信号。在一些实施例中，通过由电路设计者确定的比例来有效地消除第一数字调制器的截断误差，并且降低第二数字调制器的截断误差。
[0030]图1是根据一些实施例的DAC100的系统框图。DAC100包括数字部分和模拟部分。在数字部分中，DAC100包括插值滤波器110和噪音整形器120。DAC100也包括桥接数字部分和模拟部分的D/A接口电路130。在模拟部分中，DAC100还包括低通滤波器140。
[0031]插值滤波器110接收数字数据N。且生成上采样(up-sample)数字输出K。数字数据Ntl是对应于采样频率fs的N位数字信号，其中，N是正整数。在一些实施例中，数字数据Ntl是PCM信号。在一些实施例中，数字数据Ntl是PDM信号。在一些实施例中，N在16到24的范围内变化。在一些实施例中，采样频率fs是在48kHz到192kHz的范围内变化。插