发明名称 减小谐波误差能量的装置与方法及数位对类比转换器
摘要 一种减小谐波误差能量的装置与方法及数位对类比转换器(digital-to-analog converter;DAC),适用于一个电流式自校准型DAC。首先,参考电流逐一校正单位电流,使单位电流源之每个单位电流的误差变化呈现相同的特性;其次,一个移位器会根据校正后的电流误差分布,对输入的数位信号进行移位,使得从任意时刻看上去数位信号选取的单位电流的误差分布呈现单调递减性,而不再与自校准电流周期相关;最后,一个分步补偿解码器再对误差分布具有单调递减性的电流源进行补偿解码,使得原先与自校准电流周期相关的谐波能量大幅降低,提高信号对杂讯的比值。
申请公布号 TWI254512 申请公布日期 2006.05.01
申请号 TW094106902 申请日期 2005.03.08
申请人 凌阳科技股份有限公司 发明人 王晓峰;陈正原
分类号 H03M1/06;H03M1/10 主分类号 H03M1/06
代理机构 代理人 詹铭文 台北市中正区罗斯福路2段100号7楼之1;萧锡清 台北市中正区罗斯福路2段100号7楼之1
主权项 1.一种减小谐波误差能量的装置,适用于一电流式 自校准型数位对类比转换器,包括: 一移位暂存器,用以提供一移位时间信号; 一分步补偿解码器,用以接收一数位信号,并对该 数位信号作补偿解码而输出一补偿解码信号; 一移位器,耦接至该分步补偿解码器及该移位暂存 器,根据该移位时间信号对该补偿解码信号进行移 位,并输出一移位后之补偿解码信号; 一单位电流阵列,包括多数个单位电流源,每一单 位电流源用以提供一单位电流; 一校正开关网路,耦接至该移位暂存器及该单位电 流阵列,根据该移位时间信号以及一参考电流,来 对每一单位电流源所提供之单位电流逐一校正,并 输出校正后之该些单位电流;以及 一电流开关器,耦接至该移位器及该校正开关网路 ,该电流开关器包括多数个开关,每一开关接收校 正后之该些单位电流之任一,用以根据移位后之该 补偿解码信号,来渐开或导通校正后之该些单位电 流,以输出加总后之所有导通校正后之该些单位电 流,而得一类比电流信号。 2.如申请专利范围第1项所述之减小谐波误差能量 的装置,更包括一参考电流源,用以提供该参考电 流。 3.如申请专利范围第1项所述之减小谐波误差能量 的装置,其中该移位器与该校正开关网路依据该移 位时间信号而同步动作,使得每校正该些单位电流 源之任一,则该移位器移位一位元。 4.如申请专利范围第3项所述之减小谐波误差能量 的装置,其中该校正开关网路对单位电流阵列之单 位电流进行校正,所产生一误差分布为一个单调递 减的形式。 5.如申请专利范围第4项所述之减小谐波误差能量 的装置,其中该分步补偿解码器之补偿解码系根据 该误差分布之权重进行调配,可降低INL的大小。 6.如申请专利范围第4项所述之减小谐波误差能量 的装置,其中该单位电流阵列与参考电流源相差LSB /2之前会被校准,使得任意两个电流源之间的误差 不会超过LSB/2。 7.一种减小谐波误差能量的方法,适用于一电流式 自校准型数位对类比转换器,包括下列步骤: 提供一参考电流及多数个单位电流; 接收一数位信号; 对该数位信号作补偿解码而输出一补偿解码信号; 对该补偿解码信号进行移位,并输出经移位后之补 偿解码信号; 根据一参考电流,来对逐一校正每一单位电流,并 输出校正后之该些单位电流,其中逐一校正系与对 该补偿解码信号进行移位同步;以及 根据移位后之补偿解码信号,来断开或导通校正后 之该些单位电流,以输出加总后之所有导通的校正 后之该些单位电流,而得一类比电流信号。 8.如申请专利范围第7项所述之减小谐波误差能量 的方法,根据该参考电流,来对逐一校正每一该单 位电流,其中,所产生的电流误差分布为一个单调 递减的形式。 9.如申请专利范围第7项所述之减小谐波误差能量 的方法,其中该补偿解码信号系根据该误差分布之 权重进行调配,可降低积分非线性误差(INL)的大小 。 10.如申请专利范围第7项所述之减小谐波误差能量 的方法,其中该单位电流与该参考电流相差LSB/2之 前会被校准,使得任意两个电流之间的误差不会超 过LSB/2。 11.一种数位对类比转换器,其系为一电流式自校准 型,用以接收一数位信号转换而得一类比电流信号 ,该数位信号包括一低位元数位信号及一高位元数 位信号,该数位对类比转换器包括: 一延迟电路,用以接收该低位元数位信号,延迟后 输出; 一最低有效位元转换电路,耦接至该延迟电路,用 以接收延迟后之该低位元数位信号,转换而得一低 位元类比电流信号;以及 一最高有效位元转换电路,其可减小谐波误差能量 ,包括: 一移位暂存器,用以提供一移位时间信号; 一分步补偿解码器,用以接收该高位元数位信号, 并对该高位元数位信号作补偿解码而输出一补偿 解码信号; 一移位器,耦接至该分步补偿解码器及该移位暂存 器,根据该移位时间信号对该补偿解码信号进行移 位,并输出经移位后之补偿解码信号; 一单位电流阵列,包括多数个单位电流源,每一单 位电流源用以提供一单位电流; 一校正开关网路,耦接至该移位暂存器及该单位电 流阵列,根据该移位时间信号以及一参考电流,来 对每一单位电流源所提供之单位电流逐一校正,并 输出校正后之该些单位电流;以及 一电流开关器,耦接至该移位器及该校正开关网路 。该电流开关器包括多数个开关,每一开关接收校 正后之该些单位电流之任一,用以根据移位后之补 偿解码信号,来断开或导通校正后之该些单位电流 ,以输出加总后之所有导通的校正后之该些单位电 流,而得一高位元类比电流信号, 其中,该数位对类比转换器加总该高位元类比电流 信号与该低位元类比电流信号而输出该类比电流 信号。 12.如申请专利范围第11项所述之数位对类比转换 器,其中该最低有效位元转换电路,包括: 一低位元电流开关器,耦接至该延迟电路,该电流 开关器包括多数个开关,根据延迟后之该低位元数 位信号,来断开或导通一低位元单位电流,以输出 加总后之所有导通校正后之该些低位元单位电流, 而得一低位元类比电流信号;以及 一二进位电流除法器,耦接至电流开关器,该二进 位电流除法器包括多数个该低位元单位电流,该些 低位元单位电流以二进位权重方式分配一低位元 输入电流,而输出该些低位元单位电流至该低位元 电流开关器。 13.如申请专利范围第12项所述之数位对类比转换 器,其中该二进位电流除法器,耦接至该校正开关 网路,引入该校正开关网路校正后之该单位电流, 使得该低位元输入电流为该单位电流。 14.如申请专利范围第11项所述之数位对类比转换 器,其中在单位电流阵列中增加一备用电流源,连 接至校正开关网路,在校正该些单位电流之任一, 输出该备用电流源。 15.如申请专利范围第11项所述之数位对类比转换 器,其中以16位元数位对类比转换器来说,最高有效 位元(MSB)为6位元,最低有效位元(LSB)为10位元。 图式简单说明: 图1绘示为本发明较佳实施例的数位对类比转换器 之电路方块图。 图2绘示为习知的温度解码示意图。 图3绘示为本发明较佳实施例的补偿解码示意图。 图4为习知的温度解码无移位示意图(校正误差移 位但解码値不移)。 图5为本发明较佳实施例的补偿解码加上移位的示 意图。 图6绘示为习知的温度解码与本发明较佳实施例的 补偿解码的频谱分析图。 图7绘示为习知的温度解码无移位与本发明较佳实 施例的补偿解码加上移位的比较表。 图8绘示为习知的温度解码无移位与本发明较佳实 施例的补偿解码加上移位的非线性误差图。
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