[发明专利]一种消除失调误差的电流比较器及比较方法

说明书

该发明公开了一种消除失调误差的电流比较器及比较方法，应用于高速高精度的电流舵模数转换器。将参考电流源I_U正极接电压源，负极接开关K₀，开关K₀另一端接跨导放大器的负输入端；电容C_A1一端接跨导放大器的负输入端，另一端接地；跨导放大器的正极接地，输出端接参考电流源I_U的负极；第k个电流源I_k正极接第k个电流源开关K_k,负极接地，第k个电流源开关K_k另一端接电流源I_U的负极，其中k＝1、2、3......K；电容C_A2的左极板接电流源I_U的负极，右极板接比较器预放大级的负输入端；比较器预放大级的负输入端与输出端通过开关K′₀连接，比较器预放大级的正输入端接地，比较器预放大级的输出端为本发明电流比较器的输出。本发明能消除比较器失调的影响，无需额外的电流比较器就能实现电流大小的比较。

技术领域

本发明应用于高速高精度的电流舵模数转换器,涉及一种电流比较方法。

背景技术

数模转换器(DAC)广泛应用于通信和音频领域以及视频处理系统。目前，高速、高精度、低功耗的DAC已成为模拟集成电路领域的研究热点。DAC的设计通常存在速度，精度，功耗，芯片面积等方面的折中。电流舵DAC具有体积小，速度快，易于兼容数字CMOS工艺的优点，被视为DAC的最佳选择。电流舵DAC芯片可以达到的采样频率很高、芯片面积可以做得很小、并且较电阻结构的DAC来说精度可以做的非常高，所以这种架构的DAC在视频处理、通信、数字频率合成等领域中得到了非常广泛的应用。目前国内外市场上比较成熟的高速高精度DAC大部分都是电流舵结构。

常见的数模转换器的指标有，动态参数：无杂散动态范围(SFDR)，信噪失真比(SNDR)，信噪比(SNR)以及静态参数：非线性微分(DNL)，非线性积分(INL)。它们是衡量DAC线性度的动态参数，更高的动态参数意味着更高的线性度。

电流舵DAC的主要组成部分为具有一定权重的电流源、共源共栅管、开关驱动电路、译码器等。电流舵DAC通过二进制开关控制2N-1个电流源的通断来实现，优点是无需译码电路，电路较简单、转换速度快；缺点是二进制对应的电流源很难完美匹配，DAC输出单调性较差，非线性误差较大。

电流舵结构DAC的性能极大地受到非理想因素的限制,限制高精度电流舵结构DAC的主要因素是电流失配。目前国际上提出了一种开关顺序调整技术(参考文献:T.Chen andG.Gielen,“A 14-bit 200-MHz current-steering DAC with switching-sequence post-adjustment calibration,”IEEE J.Solid-state Circuits,vol.42,No.11,pp.2386-2394,Nov.2007.)可以很大程度上提高电流舵数模转换器的各项性能指标。该技术通过比较电流源的大小，然后将电流源进行排序重组，以达到降低各电流源之间的失配的效果。该技术需要用额外的电流比较器来进行电流比较，传统的CMOS电流比较器如图1所示(参考文献:A.T.K.Tang and C.Toumazou,High performance CMOS current comparator,Electronics Letters,vol.30,no.1,pp.5-6,6Jan.1994.)。传统的CMOS电流比较器无法消除失调带来的影响，本技术是一种新的电流比较方法，无需额外的电流比较器就能实现电流的比较，且可以消除失调误差，实现高精度。

发明内容

本发明通过一个跨导放大器(OTA)和电容实现电流舵DAC的电流比较，解决现有二进制对应的电流源很难完美匹配，DAC输出单调性较差，非线性误差较大的问题。