[发明专利]基于MOS电流模逻辑的10位超高速CMOS数模转换器

说明书

技术领域

本发明属于微电子领域，特别涉及一种CMOS数模转换器，用于通信，信号处理和视频处理系统。

背景技术

现代通信系统，信息处理系统及视频处理系统的不断发展促使数模混合电路设计人员致力于高速数据转换器IP核的研究。其中，数模转换器在HDTV、移动通信等领域中的嵌入式应用使得高速低功耗设计成为现代数/模转换器方展的重要方向。

传统的CMOS数模转换器，由输入同步锁存器，温度计译码器和延时均衡器，锁存器和电流开关驱动器，NMOS电流源阵列，以及带隙基准电压源组成，这些单元是由传统CMOS逻辑结构构成的。对于传统的CMOS逻辑结构，如反向器，与门，或门，锁存器，电流开关驱动器等，都是处于全摆幅的工作方式。CMOS逻辑的全摆幅工作方式加剧了开关噪声，这些噪声会通过衬底和电源线耦合到模拟部分，从而影响到电路的精度。在传统CMOS逻辑结构下，虽然降低电源电压是完成低功耗设计最直接有效的方法，但是电源电压的降低是以牺牲速度性能为代价的。

发明内容

本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种基于MOS电流模逻辑的10位CMOS数模转换器，以限制输出摆幅，减小电路工作时的开关噪声，提高电路精度和工作速度。

为实现上述目的，本发明的数模转换器包括输入同步锁存器、6～63位温度计译码器、延时均衡器、锁存器、电流开关驱动器、NMOS电流源阵列和带隙基准电压源，输入数据经输入同步锁存器连接到6～63位温度计译码器和延时均衡器，再依次连接到锁存器、电流开关驱动器和NMOS电流源阵列，其中：

6～63位温度计译码器，采用平行结构的温度计译码器，包含N个MOS电流模逻辑结构的与门/与非门逻辑单元和或门/或非门逻辑单元，1＜N＜100；

延时均衡器，是由MOS电流模逻辑结构的反方向器组成；

锁存器和电流开关驱动器，均采用MOS电流模逻辑结构；

NMOS电流源阵列，输入端与锁存器和电流开关驱动器的互补输出端连接，产生互补的输出电流。

所述的与门/与非门逻辑单元，采用两个PMOS管(P1，P2)，五个NMOS管(N1，N2，N3，N4，N5)连接组成。

所述的或门/或非门逻辑单元，采用两个PMOS管(P3，P4)，五个NMOS管(N6，N7，N8，N9，N10)连接组成。

所述的反相器，采用两个PMOS管(P5，P6)，三个NMOS管(N11，N12，N13)连接组成。

所述的锁存器，采用两个PMOS管(P7，P8)，七个NMOS管(N14，N15，N16，N17，N18，N19，N20)连接组成。

所述的电流开关驱动器，采用四个PMOS管(P9，P10，P11，P12)，三个NMOS管(N21，N22，N23)连接组成。

所述的NMOS电流源阵列，采用四个NMOS管(N24，N25，N26，N27)连接组成。

本发明具有如下优点：

1)本发明由于使用MOS电流模逻辑，使得输入电平及输出电平的摆幅比较小，并可有效减小溃通效应，提高电路的反应速度；

2)本发明由于采用MOS电流模逻辑延时均衡器和锁存器，可以使输出信号保持同步，避免了开关的误操作，提高了转换电路的速度；

3)本发明由于通过调节电流开关驱动信号交叉点，防止电流开关同时关断，有效地消除输出信号所产生的毛刺和陷阱，提高输出的线性度；

4)本发明采用平行结构的温度计译码器，简化了温度计译码电路，有利于温度计译码器的版图设计。

附图说明

图1为本发明中的结构框图；

图2为本发明中的与门/与非门逻辑单元

图3为本发明中或门/或非门逻辑单元的电路图；

图4为本发明中的反向器的电路图；

图5为本发明中的锁存电路的电路图；

图6为本发明中的电流开关驱动器的电路图；

图7为本发明中NMOS开关的共源共栅电流源的电路图；

图8为本发明中电流开关驱动信号波形图。

具体实施方式

一.本发明的设计原理

本发明使用的MOS电流模逻辑，具有较小的功耗延时积、可调的输出摆幅，并能在低电源电压工作下保持较高的速度。

MCML电路的输出摆幅可以表示为：

ΔV＝I×R_P                    (1)