[发明专利]可编程分段的数模转换器(DAC)

说明书

优先权声明

本申请请求下列美国专利申请的优先权：

·美国专利申请No.12/607,929，这是由Dimitrios Katsis和BarryConcklin在2009年10月28日提交(案号No.ELAN-01231US1)的，题为“可编程分段的数模转换器(DAC)(PROGRAMMABLE SEGMENTEDDIGITAL-TO-ANALOG CONVERTER(DAC))”；以及

·美国临时专利申请No.61/224,373，这提交于2009年7月9日，题为“可编程分段的数模转换器(DAC)(PROGRAMMABLE SEGMENTEDDIGITAL-TO-ANALOG CONVERTER(DAC))”(案号No.ELAN-01231US0)，每篇申请援引包含于此。

发明相关技术领域

本发明的实施例总地涉及数模转换器(DAC)、执行数模转换的方法、包含DAC的系统以及校准包含DAC的系统的方法。

现有技术

图1示出一种电流数模转换器(DAC)100，它接收多位数字输入信号102，并输出指示该数字输入信号102的模拟电流106。在图1中，DAC 100示为接收标记为D[9:0]的10个位，其中位位置0是最低有效位(LSB)而位位置9是最高有效位(MSB)。因此，DAC 100可称为10位DAC，或等效地称为具有10位分辨率的DAC。尽管DAC100示为具有10位的分辨率，然而也可使用更多或更少的位，这取决于要求的DAC分辨率。

图2A和2B示出DAC的示例性传递函数，也称为DAC传递函数。更具体地，图2A示出线性DAC传递函数201，而图2B示出非线性DAC传递函数211。图2B所示传递函数的非线性可能是因为组件和/或电流失配以及DAC中的其它不理想性，如从下文描述中认识到的那样。

如业内公知的那样，电流DAC 100(在下文中将简称为“DAC”)能利用多电流源来实现。例如，10位DAC 100可包括(2^10)-1(即1023)个相等权重的电流源，这些电流源基于数字输入D[9:0]选择地导通或断开，从而能够在DAC的输出端产生2^10(即1024)个不同的模拟电流电平。替代地，可使用更少的电流源，这些电流源被适当地配以不同权重。例如，可使用少至10个不同加权的电流源，每个电流源受10位中的一个位控制。其许多变例是可行的，如业内公知那样。

一种类型的DAC已知为分段的DAC，由于它实质上包括形成更大DAC的多个子DAC。存在许多方式实现分段的DAC，在本文中不全部予以描述。典型地，每个子DAC将接收数字数据输入(例如D[9:0])的至少一些位并响应于该数字输入产生电流输出。由多个子DAC输出的电流一般被相加以产生较大DAC的输出。每个子DAC可接收相应的基准电流Iref，该Iref由子DAC使用以校准用于将数字输入转换成模拟输出的(子DAC中的)内部电流源。在尝试补偿子DAC之间的组件和电流失配时，可自动调节多个基准电流Iref，例如使用反馈和/或主基准电流，从而尝试使较大的DAC基本呈线性(例如使得较大DAC的传递函数近似于图2A中的线201)。

前述分段的DAC在要求提供具有基本线性DAC传递函数的DAC时是有用的。然而，不会一直要求这样。

发明内容

根据本发明实施例的分段的数模转换器(DAC)包括多个子DAC、适于接收多个位数字输入的DAC输入以及适于输出响应于数字输入且指示数字输入的模拟输出电流的DAC输出。每个子DAC适于接收指定子DAC传递函数的单独基准电流。可对提供给每个子DAC的基准电流的大小单独编程，从而单独控制每个子DAC的增益。

根据实施例，也简称为DAC的分段DAC还包括与多个子DAC中的每一个对应的单独增益DAC。每个增益DAC将基准电流提供给其相应的子DAC。在实施例中，每个增益DAC在其输入端接收指定增益DAC向其对应子DAC提供的基准电流大小的数字值。

根据本实施例，DAC还包括适于存储每个增益DAC的单独数字值的寄存器。这些存储的数字值由增益DAC使用以产生提供给子DAC的基准电流。为增益DAC中的一个存储的数字值的变化使由增益DAC之一产生的基准电流变化，这使接收改变的基准电流的子DAC的增益变化。这允许通过修正存储在寄存器中的一个或多个数字值以逐段线性方式修正DAC的传递函数，这修正由增益DAC提供给子DAC的一个或多个基准电流。