[发明专利]用于电流型数模转换器中电流源导通阵列及其构造方法

说明书

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，特别涉及数模转换器中等权重电流源阵列的导通技术。

背景技术

近年来随着集成电路工艺尺寸的不断缩小，数字集成电路技术在提高性能和降低成本这两方面不断进步，使得越来越多的电路模块采用了数字化技术，由数字电路来实现。数字电路具有速度快、功耗低、鲁棒性较好等优点。但是，处理的自然界信号都是模拟信号，要实现数字化技术，首先必须采集外界的各种模拟信号，将其量化、编码，经过数字信号处理器之后，再将这些新产生的数字信号转化成模拟信号输出。所以，作为模拟世界与数字电路系统之间的接口，模数转换器以及数模转换器在整个信号处理过程中是必不可少的。

目前，基于CMOS工艺的数模转换器有电阻型结构、电流型结构、电容型结构以及Δ∑结构。其中应用最为广泛有两种结构，一种是Δ∑结构，一种是电流型结构。Δ∑结构采用过采样技术以及噪声整形技术，可以实现很高的分辨率，但是其有效带宽很低，主要应用在音频领域。电流型结构自身不需要高速高线性度的运算放大器，并且不存在大的节点电容。由于上述两个优点，电流型结构成为了高速应用的不二选择。

电流型数模转换器的静态特性，由电流源阵列的匹配特性决定。在原理图设计中，每个等权重的电流源都是完全相同的，这样可以得到理想的最佳特性。但是，实际流片加工后，每个电流源由于引入了随机误差和系统误差，都是不同的。随机误差是加工的标准偏差造成的，主要决定了数模转换器的微分非线性(DNL)。而系统误差是由于每个电流源方位不同造成的，主要决定了数模转换器的积分非线性(INL)。在CMOS集成电路制造过程中，栅氧厚度、离子注入浓度等物理量在芯片的不同位置存在偏差；电路的工作环境也会使芯片不同位置上大小相同的MOS管产生不一样大小的电流。这些变化导致的结果可以近似的看作是一次梯度误差和二次梯度误差，可以用一个与方位坐标相关的函数描述。

一次梯度误差可以描述为：

ε(i，j)＝ai+bj                        (1)

二次梯度误差可以描述为：

ε(i，j)＝c[icos(α)+jsin(α)]²+d[-isin(α)+jcos(α)]²        (2)

其中i，j分别为阵列的行序号和列序号，α为二次误差关于主轴的旋转角，a，b，c，d为四个常系数。于是，可以推导出单位电流源的总梯度误差：

ϵuntt=Σn=1m{ain+bjn+c[incos(α)+jnsin(α)]2+d[-insin(α)+jncos(α)]2}]]>