[发明专利]数模转换器

说明书

技术领域

本公开涉及集成电路领域，尤其涉及一种数模转换器。

背景技术

在相关技术中，高精度的数模转换器(Digital-to-Analog Converter，DAC)一般采用R-2R阶梯电阻网络的结构。图1a和图1b是根据相关技术的R-2R阶梯电阻网络结构的示意图。如图1a所示，在R-2R阶梯电阻网络结构中，电阻的阻值固定为R和2R两种。理论上每增加1比特(bit)精度，只需要增加R和2R各一个电阻,电阻网络的面积不会随精度增加而指数级增长。该结构只需要控制数字信号控制每个2R与参考电压(包括正参考电压(Positive Voltage Reference，VREFP)和负参考电压(Negative Voltage Reference，VREFN))连接的开关，即可以得到：

其中，VOUT表示输出电压，D[A-1:0]表示输入的A位数字信号，VREFP和VREFN分别表示正参考电压和负参考电压。

如图1a所示的R-2R数模转换器可以等效为一个电压为上式VOUT的电压源串联一个输出电阻R(如图1b所示)。该DAC结构在低有效位(Least-Significant-Bits，LSB)端继续增加比特数量，不会改变该DAC整体的输出电阻，这是R-2R DAC结构容易扩展精度的重要优势。

该结构的输出精度，主要受限于电阻的匹配精度。当由于工艺、光刻等原因，导致电阻阻值并不完全相同的时候，会导致输出电压与理想电压的偏差。该偏差主要由微分非线性(Differential-Non-Linearity，DNL)和积分非线性(Integral-Non-Linearity，INL)两个指标来刻画。随着DAC输出精度的增加，对高有效位(Most-Significant-Bits，MSB)电阻(例如D[A-1])的失配要求也随之增加，导致该结构在高精度时的性能变差。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种数模转换器，能够改进高精度数模转换器的性能。

根据本公开的一方面，提供了一种数模转换器，包括：主数模转换模块、校准模块、控制模块以及求和模块，

所述主数模转换模块的输入端输入待转换的第一数字信号，输出端输出数模转换后的第一模拟信号，其中，所述主数模转换模块包括第一R-2R阶梯电阻网络，R表示电阻值；

所述控制模块的输入端输入所述第一数字信号，输出端输出校准编码信号；

所述校准模块连接所述控制模块，输入端输入所述校准编码信号，输出端输出校准信号，其中，所述校准模块包括第二R-2R阶梯电阻网络以及权重电阻，所述权重电阻的阻值大于R；

所述求和模块分别连接所述主数模转换模块和所述校准模块，第一输入端输入所述第一模拟信号，第二输入端输入所述校准信号，输出端输出校准后的第二模拟信号，

其中，所述控制模块被配置为根据所述第一数字信号生成与所述第一数字信号相对应的校准编码信号。

在一种可能的实现方式中，所述控制模块包括存储单元，所述存储单元存储数字信号与校准编码信号之间的对应关系，

其中，根据所述第一数字信号生成与所述第一数字信号相对应的校准编码信号，包括：

根据所述第一数字信号以及所述对应关系，确定与所述第一数字信号相对应的校准编码信号；

输出所述校准编码信号。

在一种可能的实现方式中，所述控制模块还包括处理单元，其中，所述存储单元存储部分数字信号与校准编码信号之间的对应关系，

其中，根据所述第一数字信号生成与所述第一数字信号相对应的校准编码信号，还包括：

在所述存储单元中未存储与所述第一数字信号相对应的校准编码信号时，确定所述存储单元中存储的与所述第一数字信号相邻的第二数字信号和/或第三数字信号；

根据所述第二数字信号和/或所述第三数字信号以及所述对应关系，确定与所述第二数字信号和/或所述第三数字信号相对应的校准编码信号；

根据与所述第二数字信号和/或所述第三数字信号相对应的校准编码信号，通过所述处理单元确定与所述第一数字信号相对应的校准编码信号。

在一种可能的实现方式中，所述数模转换器的精度为P比特，其中，所述主数模转换模块的高有效位为M比特，低有效位为N比特，P＝M+N，所述第一R-2R阶梯电阻网络包括N组R-2R阶梯电阻以及并联的2^M-1个2R电阻，