[发明专利]用于数字模拟转换器的失配噪声整形

说明书

动态地选择数字模拟(DAC)电路元件以提供真实的差分输出增量累加(ΔΣ)DAC的系统和方法。确定接收的N位输入代码的符号和幅度m。如果输入代码包括正值，则由正元件选择器从多个电路元件中选择m+r个电路元件，其中包括轮转元件的数量，并且由负元件选择器选择r个电路元件。每个选择的电路元件包括没有被选择用于之前紧邻的接收的N位输入代码以及具有对应的最小使用计数值的电路元件。如果输入数字代码包括负值，则由负元件选择器选择m+r个电路元件，并且由正元件选择器选择r个电路元件。电路元件能够被配置为正电路元件或负电路元件。

相关申请

本申请要求于2013年1月3日提交的序号为13/733,301、名称为MULTIPLE OUTPUTDYNAMIC ELEMENT MATCHING ALGORITHM WITH MISMATCH NOISE SHAPING FOR DIGITAL TOANALOG CONVERTERS的美国非临时申请的优先权的权益，该申请的全部公开内容通过该引用并入本文。

发明领域

本文公开的主题涉及动态地选择电路元件的系统和方法。更特别地，本文公开的主题涉及动态地选择电路元件以提高低噪声、低功率增量(增量累加(ΔΣ))数字模拟转换器(DAC)的线性度的系统和方法。

发明背景

在数字到模拟(D/A)的转换期间，生成对应于输入数字采样的温度代码。该温度代码则被用来选择在模拟域中缩放输入数字采样的多个DAC元件。对于线性的D/A转换过程，假设所有DAC元件都是相同的。然而，在现实中，失配存在于DAC元件之间，并且常规DAC元件选择方案产生表现为转换失真的代码相关的误差。

常规数据权重平均(DWA)算法通常被用来白噪声化代码相关的误差以及提供一阶失配噪声整形，因此将大部分产生的白噪声功率移动超出了信号带。(参见，例如R.T.Baird和T.S,Fiez的在1995年5月的Proc.IEEE的电路和系统国际学术会的卷1第13-16页上的“Improved ΔΣ DAC linearity using data weighted averaging”)。该算法的一阶失配噪声整形是要求多个选择的DAC元件线性地缩放输入数字采样代码的结果。因此，为了实现该带有一阶失配噪声整形的算法，有符号的输入代码集合必须首先是线性地映射到非负代码的集合，因为代码符号的变化不能由常规DWA元件轮转算法线性地处理。

例如，考虑输入有符号的2位数字代码的集合[-3,-1,+1,+3]要被转换为对应的模拟输出值[-3V,-1V,+1V,+3V]。图1描绘了实现常规DWA算法的常规单端DAC配置100的示例性功能框图。有符号代码的集合最初被转换为非负代码，诸如

[-3,-1,+1,+3]→[0,1,2,3]

在图1中的101，有符号的2位数字代码的集合[-3,-1,+1,+3]已经以已知的方式被转换为非负代码[0,1,2,3]且未被示出。在102，实现常规DWA算法以提供动态的元件匹配(DEM)。DAC103(其中示出了多个DAC元件中的仅仅一个DAC元件)由DEM102选择而且非负代码被转换为

[0,1,2,3]→[6V_r/R,4V_r/R,2V_r/R,0],

其中，V_r是参考电压，V_r/R是对应于参考电压V_r的参考电流。即，DAC元件103输出分别对应于在104处的非负代码[0,1,2,3]的电流[6V_r/R,4V_r/R,2V_r/R,0]。非负代码的集合通过添加由电流源105提供的DC偏移而重新定中心。在107处，滤波器106输出重新定中心的代码[-3V_r,-V_r,+V_r,+3V_r]。