[发明专利]一种数模转换器

说明书

本发明提供一种数模转换器，包括译码器、动作单元阵列和加法器：所述译码器包括数字输入端和输出端；所述数字输入端接收数字输入信号；该译码器根据数字输入信号生成一组状态控制信号，控制动作单元阵列的状态切换；所述动作单元阵列包括电流源开关单元、电阻开关单元或者电容开关单元中的一种或者多种，所述动作单元阵列的输入端连接译码器，其输出连接到加法器，所述动作单元阵列接收译码器输出的状态控制信号，根据状态控制信号完成状态切换，并成一组模拟信号；所述加法器用于对动作单元阵列输出的模拟信号进行求和运算，形成模拟输出信号。

技术领域

本发明涉及数模转换电路技术领域，更具体地，涉及一种数模转换器。

背景技术

数模转换器(DAC)又称D/A转换器，简称DAC，它是把数字量转变成模拟的器件，数模转换器器件既可作为独立的数模转换器芯片用于信号处理、军用通讯、雷达、电子对抗等领域，也可作为IP或子模块用于DDS、射频模拟前端以及各种高精度SOC系统，实现将数字信号转换成模拟信号输出的功能。模数转换器是将模拟信号转换成数字信号的电路，又简称A/D转换器或ADC，A/D转换的作用是将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、幅值也离散的数字信号；数模转换器作为数字域与模拟域之间转换的重要桥梁，在信号处理和通信领域中有着重要作用。随着现代通信中信息量的提高，对数模转换器的速度有了更高的要求。同时由于频谱的复用，使得单一信道中同时存在的信号频谱范围更宽，为降低不同频段内信号的干扰，同时降低非线性引入的谐波的干扰，要求数模转换器有更高的线性度。 DAC的线性度通常采用SFDR(Spurious Free Dynamic range，无杂散动态范围)来描述，SFDR定义为输出关心的频带范围内，信号能量和能量最大的谐波的能量之比。在更宽的频带范围内达到更高的SFDR 是当前应用领域的发展对数模转换器提出的新的性能要求，也是当前研究领域的热点之一。

现有数模转换器基本结构都是通过译码器将输入数字信号转换为开关控制信号，然后控制动作单元阵列中的单元的切换，从而实现数字到模拟的转换。现有数模转换器中，状态发生变化的动作单元的数目往往与输入信号之间呈现很强的相关性，这种相关性对数模转换器的动态线性度影响非常明显，尤其是对于高采样率或者高频输出的线性度影响最为明显。

现有解决这种状态发生变化的动作单元的数目与输入信号相关性的技术主要有：动态元件匹配归零，时间松弛交织动态元件匹配归零，时间松弛交织数字随机归零，数字随机归零这类采用随机化方式的技术，但是这类技术存在归零的信号能量衰减或者交织的通道失配等问题。除此之外，四相差分开关通过加入额外的开关操作，让每个动作单元在任何输入情况下都发生切换，从而达到了信号无关的动作单元切换数目，但是这种方式由于每个动作单元均发生切换，带来了更大的噪声，以及时序设计上更加严苛的要求。

对于传统数模转换器，从第i个时钟周期到第i+1个时钟周期切换过程中，发生状态变化的动作单元的个数C_i可以表示成如下：

C_i＝D_i+1+D_i-2K_i

其中，K_i为从第i个时钟周期到第i+1个时钟周期切换过程中，状态不发生变化的动作单元的个数；D_(i+1)为第i+1个时钟周期输入的数字信号，D_i为第i个时钟周期输入的数字信号；

对于温度计译码器K_i可以表示成如下：

K_i＝min{D_i,D_i+1}

因此可得：

C_i＝|D_i+1-D_i|