[发明专利]一种滤波器的实现方法和一种数字模拟转换器

说明书

本发明公开一种滤波器系数的实现方法，包括以下步骤：获取所述滤波器对应的n个系数，对该n个系数进行归一化处理，得到n个分别代表该n个系数的整数a0，a1，…an；对n个整数a0，a1，…an，设置n个电流源分别与其相对应，同时改变所述电流源的晶体管长度及宽度，使n个所述电流源与单位电流源的比值分别为a0，a1，…an，以实现单位电流源与系数的相乘，得到n个用电流源表示的系数模块；其中n为大于或等于1的正整数。本发明同时还公开一种采用本发明的滤波器系数的实现方法实现的滤波器，及利用该滤波器的数字模拟转换器，可以提高信号的线性度，降低电路实现的复杂度。

技术领域

本发明涉及数字模拟转换领域，特别地，涉及一种sigma-delta结构的调制器和由电流源确定系数的滤波器。

背景技术

数字模拟转换器(Digital-to-Analog converter，简称DAC)是模拟集成电路的重要构件，是组成复杂系统的基础，尤其是在音频回放应用中，DAC的性能直接决定音频输出的性能指标。

DAC有多种实现方式，比如电阻阵列结构，电流舵结构，sigma-delta等。下面分析几种DAC的特点。

电流舵结构，如欧洲专利名为DAC current source structure，发明人Nguyen等，专利号EU0511858A2，公开日1992年4月11日，见图1；第一MOS管501的漏端输入提供电流参考IREF，第一MOS管501和第二MOS管502构成电流境，第三MOS管503的栅极接地，保持导通状态，第四MOS管504的栅极接参考电压vref，vref的值要使第四MOS管504漏端，即电流输出端，保持较高阻抗，第五MOS管505栅极接选择信号select，当select等于0时，电流流向第三MOS管503和第五MOS管505，当select等于电源电压时，电流流向IOUT。第三MOS管503的主要作用是避免select信号跳变时，引起节点506变化，引起输出跳变。该结构DAC有效避免了开关切换引起的毛刺。但是对于高精度的DAC，该结构始终无法解决电流境匹配这一根本问题，因此该结构可以在高速DAC中，有一定优势，但却无法在高精度DAC中应用。

传统的音频sigma-delta DAC结构，例如美国专利名为DIGITAL-TO-ANALOGCONVERTER，发明人Jianzhong Chen等，专利号US7616141B2，公开日为2009年11月10日，采用多比特sigma-delta调制器，为了消除多比特DAC的失配问题，专利中采用动态元件匹配技术(Dynammic Element Match，简称DEM)；DEM技术增加了电路的复杂度，同时DEM会增加系统的白噪声。

而2008年IEEE International Solid-State Circuits Conference(ISSCC)中的论文，论文名称为A 108dB SNR 1.1mW oversampling Audio DAC with a Three-LevelDEM technique，作者Khiem Nguyen等，则采用动态元件匹配技术将低频谐波转换成全频带的白噪声。如图2所示，图2是2008年ISSCC论文中DAC的核心思想，数字输入611经过插值滤波器601输出612，612经过8bit调制器602产生613，613为数字信号，613利用分段DEM产生数字信号614，614经过DAC转换和缓冲器输出模拟信号616；数字输入611经过插值滤波器601输出高速码流612，高速码流612经过8bit的调制器602产生数字信号613，因为8比特输出用DEM将会占用很大的面积，需要复杂的逻辑。所以数字信号613接到分段DEM603模块，将8比特输出分段，再利用DEM技术，产生数字信号614，数字信号614接到DAC，DAC采用电流式结构，所以产生模拟电流信号615，再经过缓冲器605，将电流信号615转换为电压信号616。

1位调制器可以不用DEM也不会产生多位调制器的问题，但是1位调制器输出对后续模拟滤波器带宽要求很高，产生很大功耗。

发明内容