一种应用于分段式DAC电流源的校准方法及电路

本发明属于集成电路设计，具体涉及一种应用于分段式dac电流源的校准方法及电路。

背景技术：

1、电流驱动型数字模拟转换器(digital to analog convertor，dac)是一种用于将数字信号转换为模拟信号的常用电路。其中，分段式电流舵型dac是目前最常用的一种dac。

2、在cmos工艺中，电流舵dac以电流源为基本单元。在制造过程中，由于器件的失配、掺杂浓度分布不均等非理性因素的原因，造成了单位电流源的电流大小不等，影响了dac的匹配特性，从而在输出端引入了非线性误差。为消除非线性误差的影响，提高dac的整体性能，电流舵dac经常需引入校准技术，其中，动态元素匹配(dem)技术是目前电流舵dac架构中常用的补偿技术。

3、在现有的dem dac架构中，对于相同的输入码，每个时钟周期以随机方式选择单位电流单元。因此与代码相关的输出失真和失配引起的谐波失真被转换成白噪声。这种技术可以有效地减少基于失配的非线性，在更高的采样频率下产生更好的sfdr(无杂散动态范围)值。

4、然而，在现有提出的动态元素匹配技术中，电流源的随机化仅限于单个分段模块，对于高分辨率dac，其sfdr性能的进一步改善受到单独分段架构的限制。此外，随着输入位数的增加，该技术增加了dem块电路的复杂性，容易引起高采样频率dac性能的下降。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种应用于分段式dac电流源的校准方法及电路。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、第一方面，本发明提供了一种应用于分段式dac电流源的校准方法，包括：

3、将待校准数字码分为msb组、ulsb组和lsb组；

4、对ulsb组的数字码进行行译码，得到第一温度计码；同时对msb组的数字码进行列译码，得到第二温度计码；

5、对所述第一温度计码和所述第二温度计码进行随机化行列编码，得到编码后的第一温度计码和第二温度计码；

6、将所述编码后的第一温度计码和第二温度计码与经延迟处理的lsb组的数字码进行时钟同步；

7、利用同步后的第一温度计码和第二温度计码选择不同的电流源，从而在dac的输出端产生与输入相对应的模拟量。

8、第二方面，本发明提供了一种应用于分段式dac电流源的校准电路，用于实现本发明第一方面提供的校准方法，包括行列随机化器、行列交换模块、延时模块、时钟缓冲器、电流源模块；其中，

9、所述行列随机化器包括列译码单元和行译码单元；所述行译码单元用于对待校准数字码中的ulsb组数字码进行行译码，得到第一温度计码；所述列译码单元用于对待校准数字码中的msb组数字码进行列译码，得到第二温度计码；

10、所述行列交换模块连接所述行列随机化器，用于对所述第一温度计码和所述第二温度计码进行随机化行列编码，得到编码后的第一温度计码和第二温度计码；

11、所述延时模块用于对待校准数字码中的lsb组数字码进行延时处理，并与所述编码后的第一温度计码和第二温度计码进行时钟同步，再将同步后的第一温度计码和第二温度计码输入所述电流源模块；

12、所述电流源模块在所述第一温度计码和第二温度计码的控制下，选择不同的电流源，从而在dac的输出端产生与输入相对应的模拟量。

13、本发明的有益效果：

14、本发明提出了一种应用于分段式dac电流源的校准方法，通过对待校准数字码进行分组，并对分组后的msb组和ulsb组数字码进行列译码和行译码，再进行行列随机化编码，利用随机化和电流源单元的行和列元件之间的交换来选择单位电流源元件，实现了对单位电流源之间的失配平均化。该方法解决了高分辨率dac的段间和段内失配问题，将器件之间的失配所引入的非线性误差降到最低，增强了高分辨率dac的sfdr，有利于dac性能的提升；且该方法复杂度较低，电路实现结构简单。

15、以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

技术特征：

1.一种应用于分段式dac电流源的校准方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种应用于分段式dac电流源的校准方法，其特征在于，所述对ulsb组的数字码进行行译码，得到第一温度计码；同时对msb组的数字码进行列译码，得到第二温度计码，包括：

3.根据权利要求1所述的一种应用于分段式dac电流源的校准方法，其特征在于，对所述第一温度计码和所述第二温度计码进行随机化行列编码，得到编码后的第一温度计码和第二温度计码；包括：

4.一种应用于分段式dac电流源的校准电路，用于实现权利要求1-3任一项所述的校准方法，其特征在于，包括行列随机化器、行列交换模块、延时模块、时钟缓冲器、电流源模块；其中，

5.根据权利要求4所述的一种应用于分段式dac电流源的校准电路，其特征在于，所述行译码单元包括第一桶形移位器，所述第一桶形移位器的输入信号为ulsb组的数字码，输出信号为第一温度计码；

6.根据权利要求5所述的一种应用于分段式dac电流源的校准电路，其特征在于，所述第一桶形移位器和第二桶形移位器均包括分级排列的多个二选一数据选择器。

7.根据权利要求4所述的一种应用于分段式dac电流源的校准电路，其特征在于，所述电流源模块包括开关驱动阵列、电流开关阵列以及电流源阵列；

8.根据权利要求7所述的一种应用于分段式dac电流源的校准电路，其特征在于，所述电流开关阵列均采用共源共栅电流开关。

9.根据权利要求7所述的一种应用于分段式dac电流源的校准电路，其特征在于，所述电流源阵列包括若干个单位电流源和一个二进制电流源，且所述电流源采用共源共栅电流源。

10.根据权利要求7所述的一种应用于分段式dac电流源的校准电路，其特征在于，所述电流源模块还包括偏置电路，所述偏置电路连接所述电流源阵列，用以为所述电流源阵列提供偏置栅压。

技术总结
本发明公开了一种应用于分段式DAC电流源的校准方法及电路，该方法包括：将待校准数字码分为MSB组、ULSB组和LSB组；对ULSB组的数字码进行行译码，得到第一温度计码；同时对MSB组的数字码进行列译码，得到第二温度计码；对第一温度计码和第二温度计码进行随机化行列编码，得到编码后的第一温度计码和第二温度计码；将编码后的第一温度计码和第二温度计码与经延时处理的LSB组的数字码进行时钟同步；利用同步后的第一温度计码和第二温度计码选择不同的电流源，从而在DAC的输出端产生与输入相对应的模拟量。该方法解决了高分辨率DAC的段间和段内失配问题，将失配所引入的非线性误差降到最低，增强了器件的SFDR；且该方法复杂度较低，电路实现结构简单。

技术研发人员：励勇远,吕风朋,刘帘曦,朱樟明
受保护的技术使用者：西安电子科技大学重庆集成电路创新研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15