专利名称：电流导引型符号数模转换器装置的制作方法
技术领域：
本发明属于集成电路数模转换器设计技术领域，特别涉及一种应用于直接数字频率合成器及其它正(余)弦波信号合成应用的高速电流导引型数模转换器设计。
背景技术：
直接数字频率合成器及其它正(余)弦波信号合成等应用中，数模转换器实现对所合成的正(余)弦数字幅度信号转换为模拟幅度信号，其结构将直接影响到所设计系统的输出信号带宽。
为了减小电路复杂度，直接数字频率合成器及其它正(余)弦波信号合成等应用中所使用的正(余)弦相位幅度转换电路通常采用波形对称算法，只合成一个周期内的0～π/4区间内的正(余)弦幅度，其它区间幅度通过二次幅度映射得到，二次幅度映射通常两次求补运算得到。在CMOS高速直接数字频率合成器及其它正(余)弦波信号合成电路设计中，所使用的数模转换器的结构通常为单电源电流导引型数模转换器，该结构电流导引型数模转换器将不能对上述的正(余)弦数字幅度信号直接进行转换，需对所产生的幅度信号进行幅度平移才能作为单电源电流导引型数模转换器的输入。已有的含1、2象限到3、4象限幅度映射电路、幅度平移电路及单电源电流导引型数模转换器结构如图1所示。包括由2的补码器和加法器单元组成的幅度映射、平移模块和电流导引型数模转换器。图中，半波正(余)弦幅度信号Va和第一比特相位连接到幅度映射、平移模块中的2的补码器的输入端，经2的补码器运算实现1、2象限到3、4象限幅度映射，幅度映射、平移模块中的2的补码器的输出端和幅度映射、平移模块中的加法器单元的一个输入端相连，幅度平移信号Vs连接到所述的加法器单元的另一个输入端，两者相加后实现幅度平移，得到信号Vp连接到单电源电流导引型数模转换器的输入端，最终在单电源电流导引型数模转换器的电压输出端得到模拟正(余)弦信号Vo。上述结构中幅度映射、平移模块中的加法器单元和2的求补器电路均处于直接数字频率合成器及其它正(余)弦波信号合成电路的关键路径上，将降低所设计电路的输出信号带宽。
发明内容
本发明的目的是为了克服使用传统结构的单电源电流导引型数模转换器所带来的缺点，提出了一种新型电流导引型符号数模转换器装置，该转换器将未进过第二次幅度映射的半波正(余)弦幅度信号和正(余)弦幅度转换器中的第一相位作为数字幅度输入信号，在不增加电路复杂度和延时的情况下，消除第二次幅度映射，提高直接数字频率合成器及其它正(余)弦波信号合成电路的输出信号带宽。
本发明的电流导引型符号数模转换器装置，其特征在于，包括由两个输入比特转换器组成的输入比特转换单元、由两个标准单电源电流导引型数模转换器组成的电流导引型数模转换器单元，以及一个输出负载电阻；其连接关系为所述的输入比特转换单元的输入端和M位比特长度的输入幅度信号相连，所述的输入比特转换单元输出端将转换后的两路M-1比特幅度信号分别连接到电流导引型数模转换器单元中两路标准单电源电流导引型数模转换器的数字幅度输入端；所述的电流导引型数模转换器单元中两路标准单电源电流导引型数模转换器的电流输出端连接到一起，连接到所述输出负载电阻的同一端上，并作为本发明装置的电压输出端，所述输出负载电阻的另一端接地。
本发明的工作原理为将直接数字频率合成器及其它正(余)弦波信号合成电路中相位幅度转换模块输出的半波正(余)弦M-1比特数字幅度信号和输入到相位幅度转换模块的第一比特相位构成M比特数字信号，并作为本发明装置的输入。在本发明装置中引入输入比特转换电路，将输入的M比特数字信号转换为两个M-1比特的数字幅度信号，分别作为二个标准单电源电流导引型数模转换器的输入，两个电流导引型数模转换器使用共同输出负载电阻，完成两个电流导引型数模转换器的输出电流相加，最终实现输出模拟幅度相加，实现M比特符号数模转换。
本发明的有益效果是，在不增加电路复杂度，不降低自身工作速度的情况下，消除产生正(余)弦波数字信号幅度所需的1、2象限到3、4象限幅度映射、平移电路，提高正(余)弦波相位幅度转换电路的工作速度。
图1是传统的电流导引型数模转换器及幅度映射、平移模块结构图；图2是本发明的电流导引型符号数模转换器实施例结构图；图3是本发明的输入幅度转换单元实施结构图。
具体实施例方式
下面是结合附图对本发明进一步说明。
本发明的电流导引型符号数模转换器装置的实施例，其结构如图2所示，本实施例的电流导引型符号数模转换器装置200包括输入比特转换单元230、电流导引型数模转换器单元250和输出负载电阻270；图中，1MSB 220和半波正(余)弦波数字幅度221一起连接到输入比特转换单元230中的输入比特转换器a 231和输入比特转换器b 232的输入端；输入比特转换器a 231的输出端的数字幅度a 241连接到电流导引型数模转换器单元250中单电源电流导引型数模转换器a 251的输入端，输入比特转换器b 232的输出端的数字幅度b 242连接到电流导引型数模转换器单元250中单电源电流导引型数模转换器b 252的输入端，单电源电流导引型数模转换器a 251的输出端和单电源电流导引型数模转换器b 252的输出端连接到一起连接到所述的输出负载电阻270的一端260并作为本转换器装置的输出端，输出负载电阻270的另一端接地。
本发明的电流导引型符号数模转换器的设计原理如下设M比特半波正(余)弦输入Va＝(b1，b2…b9)，1MSB为bMSB，则求补和平移运算可以表示为式(1)、(2)
Vs={0,Va}bMSB=0Vs={0,(V‾a+1)2}bMSB=1---(1)]]>Vp={0,Va}bMSB=0Vp={0,(V‾a+1)2}bMSB=1---(2)]]>式2中()2指二进制运算。实现式(1)运算，可采用近似方法，将求2的补码用求反电路代替，消除求补运算，这样会引入一个LSB幅度误差，降低合成的正(余)弦信号的杂散抑制性能。
符号数模转换器的设计思路是将平移电平由2M-1减小为2M-1-1，这样对于Vp可以用十进制表示为Vp=511+(b1·28+b2·27+...+b9)bMSB=0Vp=511-(b1·28+b2·27+...+b9)bMSB=1---(3)]]>将上式变换为二进制表示Vp=(11,12,...19)+(b1,b2...,b9)bMSB=0Vp=(11,12,...19)+((b‾1,b‾2,...b‾9)+1)bMSB=1---(4)]]>上式进一步可以变换为Vp=(b1,b2,...,b9)+(11,12,...19)bMSB=0Vp=((11,12,...19)+1)+(b‾1,b‾2,...b‾9)=(01,02,...09)+(b‾1,b‾2,...,b‾9)bMSB=1---(5)]]>根据式5可以将Vp的值看成是两部分的和，且两部分的动态范围都是(0，2M-1-1)，相当于一个M-1比特电流导引型数模转换器的输出。这样，可以把M比特电流导引型符号数模转换器200分成两个M-1电流导引型比特数模转换器251、252和一个输入比特转换电流230。输入比特转换单元230中输入比特转换器a 231和输入比特转换器b 232对输入的M比特数字信号进行转换后产生两路M-1比特数字幅度，分别对应于式5的两部分数字值，并作为电流导引型符号数模转换器模块中两路M-1比特电流导引型数模转换器251、252的输入，两路M-1比特电流导引型数模转换器251、252的输出端连接到共同的输出负载电阻进行电流相加，实现式5中两部分数字值的相加。
本发明的输入比特转换单元的一种实施例，其结构如图3所示，本实施例的输入比特转换单元230包括由由M-1个与非门321、322、323…组成的输出比特转换器a 320和由反相器334和M-1个或门331、232、233…组成的输入比特转换器b 330；图中1MSB 310和数字幅度信号311连接到输入比特转换单元230内部的输入比特转换a 320和输入比特转换b 330的输入端；M-1比特半波正(余)弦数字幅度信号311与1MSB 310连接到所述的M-1个与非门321、322、323…的输入端，M-1个与非门321、322、323…的输出端合并成M-1比特数字幅度并构成输出比特转换器a 320的数字幅度a输出端；数字幅度311连接到反相器334的输入端，反相器334的输出端和1MSB 310连接到M-1个或门331、232、233…的输入端，M-1个或门321、322、323…的输出端合并成M-1比特数字幅度并构成输出比特转换器b 330的数字幅度b输出端。
本实施例的工作原理是将M比特输入信号数字幅度311和1MSB 310，按式(5)进行变换，得到两路M-1比特数字幅度信号a、b，作为图1电流导引型数模转换器单元250中两路M-1比特电流导引型数模转换器251、252的数字幅度输入。
本发明中的各元器件的具体实施例分别说明如下1、电流导型数模转换器可为传统结构电流导型数模转换器；2、输入比特转换单元均可为传统结构逻辑门构成。
权利要求
1.一种电流导引型符号数模转换器装置，其特征在于，包括由两个输入比特转换器组成的输入比特转换单元、由两个标准单电源电流导引型数模转换器组成的电流导引型数模转换器单元，以及一个输出负载电阻；其连接关系为所述的输入比特转换单元的输入端和M位比特长度的输入幅度信号相连，所述的输入比特转换单元输出端将转换后的两路M-1比特幅度信号分别连接到电流导引型数模转换器单元中两路标准单电源电流导引型数模转换器的数字幅度输入端；所述的电流导引型数模转换器单元中两路标准单电源电流导引型数模转换器的电流输出端连接到一起，连接到所述输出负载电阻的同一端上，并作为本发明装置的电压输出端，所述输出负载电阻的另一端接地。
2.如权利要求1所述的电流导引型符号数模转换器装置，其特征在于，所述的输入比特转换单元包括由由M-1个与非门组成的输出比特转换器a和由反相器和M-1个或门组成的输入比特转换器b；其连接关系为M-1比特半波正(余)弦数字幅度信号(311)与1MSB(310)分别连接到所述的M-1个与非门的输入端，M-1个与非门的输出端合并成M-1比特数字幅度并构成输出比特转换器a的数字幅度a输出端；数字幅度信号(311)连接到反相器的输入端，反相器的输出端和1MSB(310)连接到M-1个或门的输入端，M-1个或门的输出端合并成M-1比特数字幅度并构成输出比特转换器b的数字幅度b输出端。
全文摘要
本发明涉及电流导引型符号数模转换器装置，属于集成电路数模转换器设计技术领域。本装置包括由两个输入比特转换器组成的输入比特转换单元、由两个标准单电源电流导引型数模转换器组成的电流导引型数模转换器单元，以及一个输出负载电阻；输入比特转换单元的输入端和M位比特长度的输入幅度信号相连，输入比特转换单元输出端的两路M－1比特幅度信号分别连接到所述两路标准单电源电流导引型数模转换器的数字幅度输入端；两路标准单电源电流导引型数模转换器的电流输出端连接到一起并连接到输出负载电阻的同一端上，输出负载电阻的另一端接地。本发明可消除第二次幅度映射，提高直接数字频率合成器及其它正(余)弦波信号合成电路的输出信号带宽。
文档编号H03M1/66GK1747329SQ200510116690
公开日2006年3月15日 申请日期2005年10月28日 优先权日2005年10月28日
发明者陈军, 杨华中, 汪蕙 申请人:清华大学