低毛刺噪声dac的制作方法
【专利说明】低毛刺噪声DAG
[0001]根据35U.S.C.§ 119的优先权要求
[0002]本申请要求于2013年3月8日提交的美国专利申请S.N.13/791，536的权益，该申请通过引用整体纳入于此。
[0003]背景
[0004]本公开涉及电子电路，尤其涉及数模转换器。
[0005]数模转换器(DAC)是将数字信号转换成模拟信号的电子电路。使用多个参数来确定DAC针对任何给定应用的适用性。这些参数有DAC执行数模转换的速度、DAC的分辨率、以及DAC所生成的噪声。
[0006]无线通信设备(诸如蜂窝电话)常常使用高速、高分辨率的DAC来将数字信号转换成模拟信号以供由布置在该通信设备中的模拟电路进行进一步处理。此类DAC中生成的毛刺增加了噪声本底，这进而可能干扰由无线通信设备所传送的信号。毛刺噪声的主要来源之一在于当在DAC的数字输入处发生转变时DAC的各个级之间存在的延迟差。
[0007]对于增强型无线标准(诸如长期演进(LTE)标准)，低噪声、低功率、宽带、高分辨率的DAC越来越重要。在射频(RF)应用中，由发射机DAC所生成的高频毛刺噪声是能够落入接收机信道中并且使接收机信道减敏的带外噪声。控制低功率、高分辨率、宽带DAC中的毛刺噪声仍然是一个挑战。
[0008]简要概述
[0009]根据本发明的一实施例的一种数模转换器(DAC)包括各输入级，该输入级生成相同量的电流并且具有类似尺寸的晶体管开关。流过晶体管开关的电流以及毛刺噪声因而对于DAC的全部输入级而言是相同的。对应于DAC的最低有效位的输入级包括电阻性网络。每一此类级中的电阻性网络根据该级在DAC内的位位置的二元权重来缩放其接收到的电流。
[0010]根据本发明的一个实施例的一种N位DAC至少包括与DAC的M个最高有效位相关联的2M-1个并行级、与DAC的(N-M)个最低有效位相关联的(N-M)个级、以及阻抗衰减器。2M_1个级中的每一者包括一对开关并且被适配成生成相同的电流以及经由其开关对将这一电流递送至DAC的一对电流求和节点。(N-M)个级中的每一者包括电阻性网络并且生成与在2M-1个级中所生成的相同的电流。(N-M)个级中的每一者进一步包括具有与MSB级中的开关相同尺寸的一对开关并且被适配成响应于差分数据将在该级所生成的电流递送至与该级相关联的电阻性网络。每一电阻性网络能操作用于根据其相关联的级的二元权重来缩放其接收到的电流。(N-M)个级将它们经缩放的电流递送至一对电流求和节点。阻抗衰减器至少包括耦合至电流求和节点的差分放大器，并且阻抗衰减器被适配成将电流求和节点中的每一者的阻抗与电流求和节点之间的电压差维持在差分放大器的增益所定义的范围内。
[0011 ] 在一个实施例中，与位位置相差一个DAC位的输入级相关联的电阻性网络彼此耦合。在一个实施例中，每一电阻性网络接收参考电压。在又一实施例中，每一电阻性网络是R-2R网络。
[0012]在一个实施例中，阻抗衰减器进一步包括至少第一和第二 PMOS晶体管。第一 PMOS晶体管具有耦合至第一电流求和节点的源极端、耦合至DAC的第一输出端的漏极端、以及耦合至放大器的第一输出端的栅极端。第二 PMOS晶体管具有耦合至第二电流求和节点的源极端、耦合至DAC的第二输出端的漏极端、以及耦合至放大器的第二输出端的栅极端。
[0013]在一个实施例中，DAC的N个级中的每一者包括共源共栅电流源，该共源共栅电流源生成通过该级的晶体管开关的相同电流。在一个实施例中，N个级中的每一者中的晶体管之一响应于代表DAC所接收的真实数据位的位。N个级中的每一者中的另一晶体管响应于代表DAC所接收的位的补的位。
[0014]在一个实施例中，仅与(N-M)个级中的第一子集中的每一者相关联的电阻性网络是R-2R网络。在另一实施例中，与(N-M)个级中的第二子集中的每一者相关联的电阻性网络耦合至DAC的电流求和节点。第二子集不包括第一子集。
[0015]在一个实施例中，(N-M)个级中的至少一者进一步包括电压跟踪电路，该电压跟踪电路被适配成跟踪电流求和节点的电压并且将所跟踪的电压供应给该级的电阻性网络。在一个实施例中，电压跟踪电路包括第一和第二放大器。第一放大器具有親合至第一电流求和节点的第一输入端、耦合至布置在该级的电阻性网络中的第一电阻性元件的第二输入端、以及耦合至第一放大器的第二输入端的输出端。第二放大器具有耦合至第二电流求和节点的第一输入端、耦合至布置在该级的电阻性网络中的第二电阻性元件的第二输入端、以及耦合至第二放大器的第二输入端的输出端。
[0016]在一个实施例中，DAC的(N-M)个级中的至少一者进一步包括失真抵消电路，该失真抵消电路被适配成抵消向该级的电阻性网络供应电压的参考电压与电流求和节点之间的电流。在一个实施例中，DAC的2m-1个级中的至少一者进一步包括第一和第二电阻性元件。第一电阻性元件被布置在该级的晶体管开关之一与第一电流求和节点之间。第二电阻性元件被布置在该级的晶体管开关中的另一个与第二电流求和节点之间。
[0017]在一个实施例中，(N-M)个级中的每一者进一步包括第一和第二电容性元件。每一此类级中的第一电容性元件并行耦合在布置在该级的电阻性网络中的第一电阻性元件的端子之间。每一此类级中的第二电容性元件并行耦合在布置在该级的电阻性网络中的第二电阻性元件的端子之间。在此类实施例中，每一此类级的第一和第二电容性元件具有基本上为布置在DAC中的MOS晶体管开关的漏极至基板电容的两倍的电容。
[0018]根据本发明的一个实施例的一种将N位数字信号转换成模拟信号的方法，至少包括形成与数字信号的M个最高有效位相关联的2m_1个并行级，在2m_1个级中的每一者中生成相同的电流，以及经由布置在每一此类级中的一对开关将电流从2M-1个级递送至第一和第二电流求和节点。该方法进一步包括形成与数字信号的(N-M)个最低有效位相关联的(N-M)个级，以及在(N-M)个级中的每一者中生成与在2M-1个级中的每一者所生成的电流相同的电流。该方法进一步包括形成各自与(N-M)个级中的不同级相关联的(N-M)个电阻性网络，经由一对开关将在其相关联的级中生成的电流递送至(N-M)个电阻性网络中的每一者，根据电阻性网络的相关联的级的二元权重来缩放每一电阻性网络所接收到的电流，以及将经缩放的电流递送至一对电流求和节点。该方法进一步包括将电流求和节点中的每一者的阻抗维持在由一增益值所定义的范围内，以及将电流求和节点之间的电压差维持在由该增益值定义的范围内。递送至电流求和节点的电流之差定义模拟信号的值。
[0019]附图简述
[0020]藉由示例解说了本公开的各方面。在附图中，类似的参考标号指示类似元件，并且:
[0021]图1是其中可具体化本发明的各方面的无线通信设备的框图。
[0022]图2是根据本发明的一个示例性实施例的被适配成具有低毛刺噪声的电流导引DAC的简化框图。
[0023]图3是根据本发明的一个示例性实施例的图2所示的DAC的阻抗衰减器的简化框图。
[0024]图4是根据本发明的另一示例性实施例的被适配成具有低毛刺噪声的电流导引DAC的简化框图。
[0025]图5是根据本发明的另一示例性实施例的被适配成具有低毛刺噪声的电流导引DAC的简化框图。
[0026]图6是根据本发明的另一示例性实施例的电流导引DAC的一区段的简化框图。
[0027]图7是根据本发明的另一示例性实施例的电流导引DAC的一区段的简化框图。
[0028]图8是根据本发明的另一示例性实施例的电流导引DAC的一区段的简化框图。
[0029]图9是根据本发明的另一示例性实施例的电流导引DAC的一区段的简化框图。
[0030]图10是根据本发明的另一示例性实施例的电流导引DAC的一区段的简化框图。
[0031]图11是根据本发明的另一示例性实施例的被适配成具有低毛刺噪声的电流导引DAC的简化框图。
[0032]图12是根据本发明的一个实施例的用于将数字信号转换成模拟信号的方法的流程图。
[0033]详细描述
[0034]现在将关于附图来描述若干解说性实施例，这些附图形成本文的一部分。尽管以下描述了其中可实现本公开的一个或多个方面的特定实施例，但可以使用其它实施例并且可作出各种修改而不会脱离本公开的范围。
[0035]根据本发明的一实施例的一种数模转换器(DAC)包括各输入级，该输入级生成相同量的电流并且具有类似尺寸的晶体管开关。流过晶体管开关的电流因而对于DAC的全部输入级而言是相同的。对应于DAC的最低有效位的输入级包括电阻性网络。每一此类级中的电阻性网络根据该级在DAC内的位位置的二元权重来缩放其接收到的电流。
[0036]图1是根据本发明的一个实施例的在无线通信系统中使用的无线通信设备150 (之后被替换地称为设备)的框图。设备150可以是蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、调制解调器、手持式设备、膝上型计算机等。
[0037]设备150可在任何给定时刻在下行链路(DL)和/或上行链路(UL)上与一个或多个基站通信。下行链路(或前向链路)是指从基站到设备的通信链路。上行链路(或反向链路)是指从设备到基站的通信链路。
[0038]无线通信系统可以是能够通过共享可用系统资源(例如，带宽和发射功率)来支持与多个用户通信的多址系统。此类系统的示例包括码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统、正交频分多址(OFDMA)系统、以及空分多址(SDMA)系统。
[0039]无线通信设备150可以在无线通信系统(诸如长期演进(LTE)系统)中使用。无线通信系统150可以持续地以高数据率或带宽来操作，因而要求用于其中所使用的DAC的增大的带宽。增大的带宽可需要在片上系统上实现的能够处置宽频率范围和数字预失真操作的宽带DAC。预失真操作可使得能够在此类无线系统中使用低成本非线性功率放大器。
[0040]设备150被示为部分地包括调制器104、DAC 100、滤波器108和放大器110，它们共同形成发射信道。调制器104被适配成调制传入数字信号IN2并且作为响应生成经调制信号M0D_0UT 4并将其供应给DAC 100。如下文进一步描述的，DAC 100具有内置负载(阻抗)衰减器。由DAC 100供应的经转换的信号DAC_0UT 6由滤波器108接收并滤波。滤波器108的输出信号FIL_0UT 8由放大器110接收并放大，放大器110作为响应生成信号AMP1_0UT 10。由放大器110生成的信号AMP1_0UT可以在由天线114传送之前进一步使用功率放大器112来放大以生成信号AMP2_0UT。