[发明专利]一种带有自校准功能的轨到轨电流舵DAC结构

说明书

本发明属于集成电路技术领域，特别是模拟集成电路中的DAC电路，具体地说，是一种带有自校准功能的轨到轨电流舵DAC结构，包括数字输入寄存器、译码器、PMOS电流源差分驱动、NMOS电流源差分驱动、PMOS电流源、NMOS电流源、数字预校准模块和选通开关，数字输入寄存器接收外部数字输入并传输至译码器，译码器对输入数字信号进行译码之后将其数字信号传送至PMOS电流源差分驱动和NMOS电流源差分驱动，PMOS电流源差分驱动和NMOS电流源差分驱动分别连接到PMOS电流源和NMOS电流源，数字预校准模块连接到PMOS电流源和NMOS电流源，选通开关连接到PMOS电流源和NMOS电流源。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，特别是模拟集成电路中的DAC电路，具体地说，是一种带有自校准功能的轨到轨电流舵DAC结构。

背景技术

汽车作为日常生活中不可或缺的一部分，其智能化、电气化的发展需求是汽车电子未来行业发展的趋势所在。这些发展要求使得原有的以机械结构为主，电子技术为辅的汽车电子的观念被打破，推动汽车领域由原有的以机械为主导转换为由电子信息系统所控制智能化产品。而其智能化则主要体现在汽车的电子技术方面，其中包括电子控制单元技术、电机控制技术、自动驾驶技术、智能座舱技术等。而数模转换器则是发动机电子控制系统的核心，传统的电流舵型数模转换器其输出摆幅较小，无法满足汽车发动机传感器接口轨对轨输出的设计要求。

传统的电流舵DAC其输出电压范围一般为地到电源电压的一半，并且随着其输出电压摆幅的增大，电路内部MOS电流源其越难维持工作在饱和区，电流源输出电阻阻值会随之减小，其电流舵型DAC的性能会进一步恶化。因此针对如何做到高摆幅、高精度输出的电流舵型DAC的问题，目前已经出现通过输出放大器来实现的电路结构，但由于其通过推挽放大器实现轨对轨输出，其电路静态工作点受外界影响较大，且易产生电路精度较低与速度较慢的问题。

此外，传统型电流舵DAC如果要实现输出宽摆幅，则会在输出的某一电压极限附近时因为电流源进入线性区边缘而产生较大的非线性问题，如果采用输出端增加缓冲放大器则会对电流舵DAC转换速率以及精度产生影响。

因此对于高摆幅电流舵型DAC，其可通过增加缓冲放大器实现，也可同时隔绝外界负载对内部网络的干扰，提供足够稳定的输出电压。但由于输出摆幅较大，其高精度以及高速度的实现较为困难。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明披露了一种带有自校准功能的轨到轨电流舵 DAC结构，该结构是双差分输出的轨到轨DAC结构，采取预校准的方法，解决了由于不同类型MOS器件所构成的电流源受外界环境影响而产生的误差不同所导致的输出线性度较差的问题，以及输出阶梯式递增时在电源电压一半处由于输出单元切换而导致的较大毛刺问题。

本发明采用的具体技术方案如下：

一种带有自校准功能的轨到轨电流舵DAC结构，包括数字输入寄存器、译码器、PMOS电流源差分驱动、NMOS电流源差分驱动、PMOS电流源、NMOS 电流源、数字预校准模块和选通开关，数字输入寄存器接收外部数字输入并传输至译码器，译码器对输入数字信号进行译码之后将其数字信号传送至PMOS电流源差分驱动和NMOS电流源差分驱动，PMOS电流源差分驱动和NMOS电流源差分驱动分别连接到PMOS电流源和NMOS电流源，数字预校准模块连接到 PMOS电流源和NMOS电流源，选通开关连接到PMOS电流源和NMOS电流源。

相比与传统数模转换电路，本发明加入了四元驱动电路、互补电流源、互补输出的选通开关、以及用于校准输出的数字预校准模块。

本发明在工作时将会分为两个模式：

(1)预校准模式；

(2)正常数模转换模式。

设定该电流舵DAC为10bit DAC：

预校准模式：