[发明专利]一种数模转换器和控制方法

说明书

本发明提出了一种数模转换器和控制方法，所述数模转换器包括：MSB电流阵列、LSB电流阵列、开关阵列、输出负载RL、LSB冗余电流模块、电流比较模块、校准电流阵列、DWA校准控制模块、电流源负载MN1以及第一开关、第二开关、第三开关。所发明的数模转换器和控制方法，通过控制第一开关、第二开关和第三开关本的闭合和关断，能使数模转换器在正常工作模式和校准模式之间切换，并采用DWA实现每个MSB电流单元的静态校准，有效地降低数模转换器模块复杂度和占用集成电路面积，降低了器件的成本。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，具体涉及一种数模转换器和控制方法。

背景技术

随着半导体工艺技术的发展，晶圆的价格持续上涨，以数字电路为主的模块可以通过提高集成度来消除甚至减小晶圆价格上涨带来的成本压力，然而主要的模拟电路并不能随工艺一起扩展，尤其在高阶制程和更低电压的趋势下，模拟电路设计带来的成本压力日益显现。作为连接模拟世界和数字世界的桥梁，数据转换器已成为通信系统不可或缺的构成部分。其中，数模转换器用于将数字系统的数字信号转化成自然界的模拟信号，其所涉及到的模拟电路的设计技术也显得非常重要。

传统的高速数模转换器如图1所示，结构简单但是性能上很难满足目前高速通信系统的要求。高速数模转换器的主要性能指标是线性度和SFDR(Spurious-free DynamicRange，无杂散动态范围)。线性度为主要静态性能指标，通常用INL(Integral Non-linearity，积分非线性)和DNL(Differential Nonlinearity，差分非线性)表征，SFDR为主要的动态性能指标。为了保证线性度，减小INL和DNL，业界的做法通常是增大电流舵的面积或者增加校准电路。随着集成电路制造工艺尺寸的缩小以及电源电压的减小，要想满足线性度的要求，电流舵增加的面积将会远远大于可接受的范围。因此对于性能指标要求比较高的，普遍会采用校准的方式。为了实现较高的性能，普遍会采用对MSB(Most SignificantBit，最高有效位)、LSB(Least Significant Bit，最低有效位)中每一个电流单元分别进行校准，增加的校准模块的面积可能比主电路的面积还大，并且控制模块复杂，成本也较大。

发明内容

针对传统的高速数模转换器的缺陷，本发明的目的是提供一种数模转换器，可以克服现有技术中为保证性能主电流舵电路面积增大，校准模块的复杂度高和面积增大的问题。

相应的，本发明还提供一种数模转换器的控制方法，以保证上述数模转换器的有效运行及高性能工作。

为了解决上述问题，本发明公开了一种数模转换器，包括：MSB电流阵列、LSB电流阵列、开关阵列、输出负载RL、LSB冗余电流模块、电流比较模块、校准电流阵列、DWA校准控制模块、电流源负载MN1、第一开关、第二开关和第三开关；

所述MSB电流阵列的输出侧与所述LSB电流阵列的输出侧分别与所述开关阵列的高电位端相连，所述开关阵列的第一低电位端与所述输出负载RL一端相连，用于产生数模转换器的输出电压Vout，所述负载RL的另一端接地；

所述电流比较模块的一个输入端通过所述第二开关与所述开关阵列的第二低电位端相连，电流比较模块的另一个输入端与所述开关阵列的第三低电位端相连；所述电流比较模块的输出端控制连接所述校准电流阵列；所述电流比较模块用于比较MSB单元电流I_MSB与LSB总电流I_{L_total}的大小，比较的结果用来控制所述校准电流阵列的校准电流；

所述校准电流阵列与所述MSB电流阵列对应连接，用于补偿MSB电流阵列中的每一个单元的电流，使其电流大小与LSB总电流I_{L_total}相等；

所述DWA校准控制模块单向控制连接所述开关阵列，以及DWA校准控制模块还与所述校准电流阵列双向控制相连，用于控制数模转换器的输出以及校准的过程；