发明名称 改良的电流操控数位至类比转换器
摘要 本发明揭示一种用以使用电流操控式N-位元数位至类比转换器的方法,以及揭示一种数位至类比转换器,该数位至类比转换器包括N个二进位加权式电流源SIk(k=0,1,..., N-1)连接至一个共同输出,而每个电流源SIk都包括2k个并联之相同强度的单元电流源SIunit,其中,数位输入位元bi i=01,...,N-1之最高位元(MSB)为bN-1)决定各自的Sik(k=0,1,...,N-1电流源中哪一个可连接至输出,本发明特征在于,数位至类比转换过程中,形成由电流 N-1替代源自于最大的电流源SIN-1的电流IN-1,其中:在上面的公式中,电流Ik系来自电流源Sik的电流,而电流 Iunit系来自一个额外单位电流源的电流。
申请公布号 TW478257 申请公布日期 2002.03.01
申请号 TW089104819 申请日期 2000.03.16
申请人 L M 艾瑞克生电话公司 发明人 欧拉 安德森
分类号 H03M1/66 主分类号 H03M1/66
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种使用电流操控式N-位元数位至类比转换器的方法,该数位至类比转换器包括N个二进位加权式电流源SIk(k=0,1,…,N-1)连接至一个共同输出,而每个电流源SIk都包括2k个并联之相同强度的单元电流源SIunit,其中,数位输入位元bi(i=0,1,…,N-1之最高位元(MSB)为bN-1)决定各自的SIk(k=0,1,…,N-1)电流源中哪一个可连接至输出,其特征在于该方法包含下列步骤:-数位至类比转换过程中,形成由电流IN-1替代源自于最大的电流源SIN-1的电流IN-1在上面的公式中,电流Ik系来自电流源SIk的电流,而电流Iunit系来自一个额外单位电流源的电流。2.如申请专利范围第1项之方法,该方法包括在数位至类比转换之前,先校准数位至类比转换器,该校测步骤包括下列步骤:-测量电流IN-1和IN-1;-建构测得之间的电流差I;其中-替代步骤包括从最大电流源的电流IN-1减去电流差I而形成电流IN-1。3.如申请专利范围第2项之方法,其中电流差I是经由一电流镜建构。4.如申请专利范围第2项之方法,其中电流差I储存于电流记忆体。5.如申请专利范围第4项之方法,其中电流差I经由电容器之充电予以储存。6.如申请专利范围第2项之方法,其中经过一预定的时间重复进行校测。7.如申请专利范围第1项之方法,其中电流源为积体化MOS电晶体。8.一种使用电流操控式N-位元数位至类比转换器的方法,该数位至类比转换器包括N个二进位加权式电流源SIk(k=0,1,…,N-1)连接至一个共同输出,而每个电流源SIk都包括2k个并联之相等强度的单元电流源SIunit,其中,数位输入位元bi(i=0,1,…,N-1之最高位元(MSB)为bN-1)决定各自的SIk(k=0,1,…,N-1)电流源中哪一个可连接至输出,其特征在于该方法包含下列步骤:-数位至类比转换过程中,该方法以电流IN-1,IN-2,…,IN-c来替代来自c个(c是大于1的正整数)最大之电流源SIN-1,SIN-2,…,SIN-c的电流IN-1,IN-2,…,IN-c,其中:在上面的公式中.电流Ik系来自电流源SIk的电流,而电流Iunit系来自一个额外单位电流源的电流。9.如申请专利范围第8项之方法,包括在数位至类比转换之前,校测数位至类比转换器,该校测包括下列步骤:-测量电流IN-1,IN-2,…,IN-c与IN-1,IN-2,…,IN-c;以及-建构电流差IN-1=IN-1-IN-1,IN-2=IN-2-IN-2,…,IN-c=IN-c-IN-c,其中:-替代步骤包括从个别电流IN-1,IN-2,…,IN-c减去电流差IN-1,IN-2,…,IN-c,以形成替代电流IN-1,IN-2,…,IN-c。10.如申请专利范围第8项之方法,该方法包括在数位至类比转换之前,校测数位至类比转换器,该校测包括下列步骤:-测量电流IN-1,IN-2,…,IN-c与IN-c;-建构电流差IN-1=IN-1-IN-1;以及-提供电流差IN-2=IN-2-IN-2,…IN-c=IN-c-IN-c作为IN-1之分数;其中-替代步骤包括从各自的电流IN-1,IN-2,…,IN-c减去各自的电流差IN-1,IN-2,…,IN-c,以形成各自的替代电流IN-1,IN-2,…,IN-c。11.如申请专利范围第10项之方法,其中提供该等分数的方式是事前知道有关数位至类比转换器之N个二进位加权电流源之间相对的不匹配资讯。12.如申请专利范围第9项之方法,电流差IN-1系由电流镜所建构。13.如申请专利范围第9项之方法,电流差IN-1,IN-2,…,IN-c须储存于电流记忆体。14.如申请专利范围第13项之方法,其中电流差IN-1的方式是利用对电容器充电而储存。15.如申请专利范围第14项之方法,其中电流差IN-1,IN-2,…,IN-c的回复,是藉由电容器来控制并联的电晶体,形成相对的电流IN-1,IN-2…,IN-c。16.如申请专利范围第15项之方法,其中此类电晶体须为NMOS电晶体,前提是电流差IN-1,IN-2,…,IN-c必须是正数。17.如申请专利范围第15项之方法,其中此类电晶体须为PMOS电晶体,前提是电流差IN-1,IN-2,…,IN-c必须是负数。18.如申请专利范围第10项之方法,其中每经过一段预定时间,得重复进行校测。19.如申请专利范围第10项之方法,其电流源为积体化MOS电晶体。20.一种电流操控式N-位元数位至类比转换器,包括:-N个数位输入.各接受一个数位输入位元bi,i=0,1,…,N-1,而bN-1是最高位元(MSB);-一类比输出;-N个二进位加权电流源SIk(k=0,1,…,N-1),该电流源SIk可接到该类比输出,各个电流源SIk都包括2k个并联之相等强度的单位电流源SIunit,其中-该等数位输入位元是用来指示电流源SIk(k=0,1,…,N-1)中哪一个电流源可连接至此类比输出,其特征在于-一额外单位电流源;以及,替代装置,用来以电流IN-1来替代来自最大电流源SIN-1的电流IN-1,其中在上面的公式中,电流Ik系来自电流源SIk,而电流Iunit系来自额外单位电流源。21.如申请专利范围第20项之数位至类比转换器,该数位至类比转换器进一步包括用以校测该数位至类比转换器的装置,该校准装置包括:-装置,用以测量电流IN-1和IN-1;以及-装置,用以于测得电流之间建构电流差I;其中-数位至类比转换器还包括装置,用以于数位至类比转换过程中,从最大的电流源之电流IN-1减去电流差I,来形成电流IN-1。22.如申请专利范围第21项之数位至类比转换器,其中用以建构的装置包括一电流镜。23.如申请专利范围第21项之数位至类比转换器,其中电流差I被储存于电流记忆体,该数位至类比转换器特别包括一电容器。24.如申请专利范围第20项之数位至类比转换器,其中电流源为积体化MOS电晶体。25.一种电流操控式N-位元数位至类比转换器,该数位至类比转换器包括:-N个数位输入,各接受一个数位输入位元bi,i=0,1,…,N-1,而bN-1是最高位元(MSB);-一类比输出;-N个二进位加权电流源SIk(k=0,1,…,N-1),该电流源SIk可接到该类比输出,各个电流源SIk都包括2k个并联之相同强度的单位电流源SIunit,其中-该等数位输入位元是用来指示电流源SIk(k=0,1,…,N-1)中哪一个电流源可连接至此类比输出,其特征在于-一额外单位电流源;以及,替代装置,用来以电流IN-1,IN-2,…,IN-c来替代来自c个(c为大于1的正整数)最大电流源SIN-1,SIN-2,…,SIN-c的电流IN-1,IN-2,…,IN-c,其中:在上面的公式中,电流Ik系来自电流源SIk,而电流Iunit系来自额外单位电流源。26.如申请专利范围第25项之数位至类比转换器,该数位至类比转换器包括用以校测该数位至类比转换器的装置,该校准装置包括:-装置,用以测量电流IN-1,IN-2,…,IN-c和IN-1,IN-2,…,IN-c;以及-装置,用以建构电流差IN-2=IN-2-IN-2,…,IN-c=IN-c-IN-c;其中-用以替代的装置包括装置,用以从各自的电流IN-1,IN-2,…,IN-c减去各自的电流差IN-1,IN-2,…,IN-c,以形成各自的替代电流IN-1,IN-2,…,IN-c。27.如申请专利范围第25项之数位至类比转换器,该数位至类比转换器包括用以校测该数位至类比转换器的装置,该校准装置包括:-装置,用以测量电流IN-1,IN-2,IN-c,和IN-1;-装置,用以建构电流差IN-1=IN-1-IN-1;-装置,用以使测得电流差IN-2=-IN-2-IN-2,…,IN-c=IN-c-IN-c转成IN-1分数;其中-用以替代的装置包括装置,用以形成各自的替代电流IN-1,IN-2,…,IN-c,其方式是将各自的电流IN-1,IN-2,…,IN-c减去电流差IN-1,IN-2,…,IN-c得出该等替代电流。28.如申请专利范围第27项之数位至类比转换器,其中提供该等分数的方式是事前知道有关数位至类比转换器之N个二进位加权电流源之间相对的不匹配资讯。29.如申请专利范围第26项之数位至类比转换器,其中用以建构的装置包括一电流镜。30.如申请专利范围第26项之数位至类比转换器,其中用以形成替代电流的装置包括并联的一电容器和多个电晶体。31.如申请专利范围第30项之数位至类比转换器,其中该等电晶体包括NMOS电晶体。32.如申请专利范围第30项之数位至类比转换器,其中该等电晶体包括PMOS电晶体。33.如申请专利范围第25项之数位至类比转换器,其中电流源是积体化MOS电晶体。图式简单说明:图1a线路图显示一个作为电流操控式数位至类比转换器,而图1b线路图显示一个单元电流的相对匹配错误。图2a线路图显示一个单元电流源阵列,具有定义的方位与位置,图2b以图例说明如何指定单元电流源给一个6位元数位至类比转换器。图3a是有关于在图2b提到之6位元数位至类比转换器的一个斜坡反应图,匹配常数kx=0和ky=0.1,此例没有使用本发明的简单MSB校准,而图3b是以相同转换器产生另一个斜坡反应图,不同的是它使用本发明的简单MSB校准。图4a线路图显示一个如何以纯类比方法进行简单MSB校准的例子,而图4b线路图显示如何在数位至类比转换中实行相对应的补偿。图5a和b是图2b所提及之6位元数位至类比转换器的斜坡反应图,如果使用本发明的通则化MSB校准,其匹配特性常数kx=0和ky=0.1。图5a是c设定为整数1的例子,正好与简单的MSB校准相吻合,而图5b是c被设定为2的例子。图6a的线路图显示如何以纯类比方法进位通则化MSB校准(c=2)的例子,图6b线路图则显示于数位至类比转换中如何实行相对的补偿。图7显示一个14位元数位至类比转换器的四个单音音频,为不同数目位元(C=0,1,2,3)分别地校测,具有匹配特性常数kx=0.0001和ky=0.0001。
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