数模转换电路及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子领域，尤其涉及一种数模转换电路及方法。
【背景技术】
[0002]数模转换器(digital to analog converter，简称:DAC)广泛应用于各种电子电路系统中，目的是为了把数字信号转换成模拟信号输出，而在电子电路系统中，DAC的性能限制了电子电路系统整体的性能。衡量DAC性能的指标主要包括线性度、噪声以及失调电压信号。其中，DAC的非线性会使进入DAC中进行数模转换的数字信号产生谐波，而谐波的存在会造成波形失真、降低电路的可靠性等危害。噪声主要有热噪声和Ι/f噪声(flickernoise，简称:l/f噪声)等。
[0003]如图1所示，为现有技术中数字信号输入DAC前后的频谱变化图，在该图中，纵坐标为幅度，假设数字信号为单频正弦信号，所以图中所示为单频正弦信号的幅度曲线。其中，图1(a)为输入到DAC之前数字信号的幅度曲线，其中，横坐标为周期Φ，竖线部分为数字信号，数字信号以2Π为周期重复至无穷远。如图1(b)所示，当数字信号输入DAC中进行数模转换时，DAC的非线性会使该数字信号产生谐波。DAC对输入的数字信号进行数模转换，具体通过对数字信号进行重构得到输出的模拟信号，进行重构的方式可以采用零阶保持器实现，还可以采用归零_零阶保持器或一阶保持器等来实现；在图1(c)中，采用零阶保持器对数字信号进行重构，也就是对数字信号的频谱进行sine函数相乘，在经过重构之后，数字信号转换为模拟信号，所以图1(c)中的横坐标为频率f，频率f与图1(a)和图1(b)中的周期Φ对应，在图1(c)中得到的模拟信号的高频部分的幅度大幅衰减。但是由于sine函数的衰减有限，所以模拟信号的高频部分的幅度不能衰减到零，则模拟信号的高频部分不能完全被滤除，所以通常会对DAC输出的模拟信号进行滤波操作，也就是把模拟信号限制在某一频段内。如图1(d)所示，是对DAC输出的模拟信号进行低通滤波后得到的频谱图，这样就把输出的模拟信号限制在了有用带宽fBW频带内，但是在该有用带宽fBW频带内仍然有谐波存在，并且由于DAC电路本身的噪声使得输出的模拟信号的噪声变大，特别是DAC电路中的Ι/f噪声会大大提高模拟信号低频附近的噪声能量，图中阴影部分为1/f噪声和失调电压信号部分。所以，谐波、Ι/f噪声以及失调电压信号等这些无用信号都会使DAC的性能降低。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种数模转换电路及方法，用以将DAC输出的模拟信号中的无用信号调到有用频带以外，提尚DAC的性能。
[0005]本发明提供一种数模转换电路，包括:
[0006]第一调制模块，用于采用第一调制信号对输入的数字信号进行第一调制；
[0007]数模转换器DAC，用于对第一调制后的数字信号进行数模转换，得到模拟信号；
[0008]第二调制模块，用于采用第二调制信号对所述模拟信号进行第二调制，以便将所述模拟信号的有用频带内的无用信号调制到所述有用频带以外；
[0009]其中，所述第一调制信号的频率与所述第二调制信号的频率相等。
[0010]本发明还提供一种数模转换方法，包括:
[0011]采用第一调制信号对输入的数字信号进行第一调制；
[0012]对第一调制后的数字信号进行数模转换，得到模拟信号；
[0013]采用第二调制信号对所述模拟信号进行第二调制，以便将所述模拟信号的有用频带内的无用信号调制到所述有用频带以外；
[0014]其中，所述第一调制信号的频率与所述第二调制信号的频率相等。
[0015]在本发明中，第一调制模块采用第一调制信号对输入的数字信号进行第一调制，DAC将第一调制后的数字信号进行数模转换，得到模拟信号，第二调制模块采用第二调制信号对模拟信号进行第二调制，以便将模拟信号中的有用频带内的无用信号调制到有用频带以外。由于第一调制信号与第二调制信号的频率相等，所以通过第一调制模块和第二调制模块后，相当于对数字信号进行了两次调制，使得第二调制模块输出的模拟信号中的除无用信号以外的信号仍在有用频带以内，而对于DAC输出的模拟信号中的无用信号，由于只进行了一次调制，所以无用信号被调到有用频带以外，因此，提高了 DAC的性能。
【附图说明】
[0016]图1为现有技术中数字信号输入DAC前后的频谱变化图；
[0017]图2为本发明数模转换电路实施例的结构示意图；
[0018]图3为本发明数模转换电路实施例的具体工作过程示意图；
[0019]图4为本发明数模转换电路实施例的第一实例的结构示意图；
[0020]图5为本发明数模转换电路实施例的图4第一实例中经过方波信号C。调制前后模拟信号的频谱变化图；
[0021 ]图6为本发明数模转换电路实施例的第二实例的结构示意图；
[0022]图7为本发明数模转换电路实施例的第二实例的结构示意图；
[0023]图8为本发明数模转换电路实施例的具体实现电路的一个实例。
【具体实施方式】
[0024]下面结合说明书附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的描述。
[0025]如图2所示，为本发明数模转换电路实施例的结构示意图，该数模转换电路具体可以包括:第一调制模块21、DAC 22和第二调制模块23，其中，DAC 22与第一调制模块21连接，第二调制模块23与DAC 22连接。
[0026]在本实施例中，第一调制模块21用于采用第一调制信号对输入的数字信号进行第一调制；DAC 22用于对第一调制后的数字信号进行数模转换，得到模拟信号；第二调制模块23用于采用第二调制信号对模拟信号进行第二调制，以便将模拟信号的有用频带内的无用信号调制到有用频带以外；其中，第一调制信号的频率与第二调制信号的频率相等，这样，可以使得经过第一调制模块21和第二调制模块23后得到的模拟信号中除无用信号以外的有用信号仍在有用频带以内。
[0027]如图3所示，为本发明数模转换电路实施例的具体工作过程示意图，具体可以包括如下步骤:
[0028]步骤31、第一调制模块21采用第一调制信号对输入的数字信号进行第一调制；
[0029]步骤32、DAC 22对第一调制后的数字信号进行数模转换，得到模拟信号；
[0030]步骤33、第二调制模块23采用第二调制信号对模拟信号进行第二调制，以便将模拟信号的有用频带内的无用信号调制到有用频带以外；
[0031]其中，第一调制信号的频率与第二调制信号的频率相等，这样，经过第一调制模块21和第二调制模块23后得到的模拟信号中除无用信号以外的有用信号可以仍在有用频带以内，而无用信号经由第二调制模块23调制到有用频带以外。
[0032]在本实施例中，第一调制模块21采用第一调制信号对输入的数字信号进行第一调制，DAC 22将第一调制后的数字信号进行数模转换，得到模拟信号，第二调制模块23采用第二调制信号对模拟信号进行第二调制，以便将模拟信号中的有用频带内的无用信号调制到有用频带以外。由于第一调制信号与第二调制信号的频率相等，所以通过第一调制模块21和第二调制模块23后，相当于对数字信号进行了两次调制，使得第二调制模块23输出的模拟信号中的除无用信号以外的有用信号仍在有用频带以内，而对于DAC 22输出的模拟信号中的无用信号，由于只进行了一次调制，所以无用信号被调到有用频带以外，因此，提高了 DAC 22的性能。
[0033]可选地，再参见图2所示的示意图，数模转换电路还可以包括滤波器24，滤波器24与第二斩波模块23连接，用于对第二调制后的模拟信号进行滤波，得到有用频带以内的模拟信号。可选地，滤波器24可以为低通滤波器，还可以为带通滤波器等，具体地，滤波器24的种类根据有用频带确定，因为不同的DAC 22可能需要的有用频带是不一样的，此时需要根据不同的有用频带选取合适的滤波器24进行滤波，得到有用频带以内的模拟信号。例如:在DAC 22的时钟频率为fs时，可以采用(0，fBW)为有用频带，还可以选择(fs-fBW，fs)作为有用频带。
[0034]可选地，在本实施例中，第一调制模块21具体可以为第一斩波(chopping)调制模块，用于采用第一斩波信号对输入的数字信号进行第一调制；第二调制模块23具体可以为第二斩波调制模块，用于采用第二斩波信号对模拟信号进行第二调制，以便将模拟信号的有用频带内的无用信号调制到有用频带以内，同样，第一斩波信号的频率与第二斩波信号的频率相等。
[0035]可选地，在本实施例中，第一斩波信号和第二斩波信号具体可以为同一个方波信号，该方波信号可以包括轮换的1和-1两种状态，这样，第一斩波调制模块可以在方波信号的1和-1两种状态下对数字信号进行调制，第二斩波调制模块可以在方波信号的1和-1两种状态下对DAC 22输出的模拟信号进行调制；当方波信号为1时，可设定第一斩波调制模块和第二斩波调制模块的输出等于输入，当方波信号为-1时，可设定第一斩波调制模块和第二斩波调制模块的输出等于输入与-1的乘积。可选地，方波信号还可以包括轮换的0和-1两种状态；或者方波信号还可以包括轮换的0和1两种状态。
[0036]可选地，在本实施例中，方波信号的频率可以为n*fs/2，其中，fs为DAC 22的时钟频率，η为大于或等于1的自然数。可选地，在选择方波信号的频率时，方波信号的频率还可以为其他频率，只要保证方波信号的频率不在有用频带以内即可，因为第二调制模块23在第二调制信号的作用下，可以将不同频率的无用信号调制到第二调制信号的频率附近。