本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種應(yīng)用于分段電流舵DAC的電路仿真方法。

背景技術(shù)：

數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)是一種用于將輸入的多位數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號輸出的器件，作為數(shù)字信號領(lǐng)域與模擬信號領(lǐng)域的接口得到廣泛應(yīng)用。DAC器件是目前現(xiàn)代電子系統(tǒng)中不可或缺的重要組件，民用領(lǐng)域可應(yīng)用于無線基站、自動控制、醫(yī)療電子、視頻顯示、寬帶通訊等，在國防軍事領(lǐng)域也廣泛用在雷達、通訊、電子戰(zhàn)等。近年來隨著數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，對于高速高精度的DAC的需求更是迫切，成為國內(nèi)外研究的重點和熱點。

DAC電路仿真主要包括線性度INL、寬窄帶雜散SFDR、失調(diào)誤差DNL等重要參數(shù)仿真，其中線性度指標(biāo)仿真受工藝偏差影響最大，在對各轉(zhuǎn)換點采樣取點仿真時需加入失配模型、蒙特卡羅模型及寄生參數(shù)等，才能較得到準(zhǔn)確的仿真參數(shù)值。對于M+N位的分段型DAC電路來說，傳統(tǒng)仿真方法將對2^M+N-1個轉(zhuǎn)換點逐一仿真，在加入失配和寄生參數(shù)后，對仿真資源和時間上消耗很大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的缺陷，提供一種高效、具有一定擴展性的應(yīng)用于分段電流舵DAC的電路仿真方法，相比傳統(tǒng)仿真方法，可減少數(shù)據(jù)運算量，有效提高整體電路仿真效率，實現(xiàn)對INL、DNL、SFDR等DAC關(guān)鍵參數(shù)的快速仿真。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

本發(fā)明一種應(yīng)用于分段電流舵DAC的電路仿真方法，該仿真方法包括：首先根據(jù)分段架構(gòu)的情況，對溫度計碼和二進制碼的轉(zhuǎn)換點進行仿真，得到各開啟直流點數(shù)據(jù)；然后擬合全0碼到全1碼輸入的所有直流點數(shù)據(jù)；最后將數(shù)據(jù)輸入到行為級模型中仿真，得到DAC器件的關(guān)鍵參數(shù)值。

進一步地，仿真方法應(yīng)用于M+N位分段電流舵DAC仿真，具體步驟如下：

(1)針對低M位二進制碼，將子電流源分別在K₁₁、K₁₂、K₁₃…K_1M開關(guān)開啟時進行直流仿真，得到M組電流數(shù)據(jù)I₁₁、I₁₂、I₁₃…I_1M，分別對應(yīng)M組子電流源的單獨開啟電流；

(2)針對高N位溫度計碼，遍歷從全0到全1的高N位輸入進行直流仿真，得到2^N-1組數(shù)據(jù)I₂₁、I₂₂、I₂₃…I₂₍₂^N_-1)，分別對應(yīng)高N位共2^N-1組溫度計碼；

(3)將步驟(1)和(2)得到的數(shù)據(jù)擬合為M+N位DAC從全0到全1的遍歷輸出電流，共計2^M+N-1組數(shù)據(jù)；

(4)將步驟(3)得到的擬合數(shù)據(jù)輸入到行為級模型中仿真，得到DAC器件的關(guān)鍵參數(shù)仿真值。

更進一步地，步驟(3)中2^M+N-1組數(shù)據(jù)擬合的具體步驟如下：

(1)對于第W個數(shù)據(jù)(記為I_W，1≤W≤2^M+N-1)，將W轉(zhuǎn)換為M+N位二進制數(shù)據(jù)，從高位至低位依次記為：D_N+M，D_(N-1)+M，…，D_1+M，D_M，D_M-1，…，D₁；

(2)計算低分段位電流值(記為I_P，1≤P≤M)，I_P＝(D_M×I_1M)+[D_M-1×I_1(M-1)]+…+(D₁×I₁₁)，其中I_1M～I₁₁對應(yīng)于上述仿真方法中步驟(1)的I_1M～I₁₁；

(3)計算高分段位電流值(記為I_Q，1≤Q≤2^N-1)，I_Q＝I_2Q，I_2Q對應(yīng)于上述仿真方法中步驟(2)的I₂₍₂^N_-1)～I₂₁，其中Q＝(D_N+M×2^N-1)+[D_(N-1)+M×2^N-2]+…+(D_2+M×2¹)+(D_1+M×2⁰)；

(4)計算I_W，I_W＝I_P+I_Q，其中1≤W≤2^M+N-1。

進一步地，仿真方法可用于任意組合的二進制碼和溫度計碼分段電流舵DAC的電路仿真。

進一步地，仿真方法可擴展到對電壓輸出型DAC的電路仿真。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的仿真方法是通過對高N位溫度計碼和低M位二進制碼的轉(zhuǎn)換點進行仿真，只需仿真M+2^N-1個轉(zhuǎn)換點，根據(jù)M、N的不同組合，可以縮短至少90％以上的仿真時間；該仿真方法可應(yīng)用于分段型電流、電壓DAC電路的仿真分析，提高電路的仿真效率，有效縮短產(chǎn)品設(shè)計周期。

附圖說明

圖1為本發(fā)明分段電流舵DAC的電路結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明一實施例8+6位分段電流舵DAC的電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

如圖1所示，本發(fā)明的方法應(yīng)用于M+N位分段電流舵DAC仿真，低M位二進制碼是將子電流源分別在K₁₁、K₁₂、K₁₃…K_1M開關(guān)開啟時進行直流仿真，得到M組電流數(shù)據(jù)I₁₁、I₁₂、I₁₃…I_1M，分別對應(yīng)M組子電流源的單獨開啟電流，高N位溫度計碼譯碼是遍歷從全0到全1的高N位輸入進行直流仿真，得到2^N-1組數(shù)據(jù)I₂₁、I₂₂、I₂₃…I₂₍₂^N_-1)，分別對應(yīng)高N位共2^N-1組溫度計碼譯碼，兩者的數(shù)據(jù)擬合為M+N位DAC遍歷從全0到全1的輸出電流，共計2^M+N-1組數(shù)據(jù)，輸入到行為級模型中仿真，得到INL、DNL等器件參數(shù)仿真值。

如圖2所示，本發(fā)明所應(yīng)用DAC電路為14位分段電流舵DAC，其采用8+6的分段編碼架構(gòu)，其中低八位采用二進制直接編碼，對應(yīng)8組電流源，記為I₁₁～I₁₈；高六位數(shù)據(jù)采用溫度計編碼，對應(yīng)63組電流源，記為I₂₁～I₂₆₃，DAC采用電流輸出。

用傳統(tǒng)的方法對該DAC的INL、DNL等參數(shù)進行仿真分析時，需要對2¹⁴-1共計16383個轉(zhuǎn)換點逐一仿真，這將占用較多的服務(wù)器資源和較長的周期。利用本發(fā)明的方法將使上述仿真過程大大簡化，根據(jù)本發(fā)明方法，只需對8+(2⁶-1)共計71個轉(zhuǎn)換點進行仿真，而后將仿真數(shù)據(jù)通過擬合計算的方式，得到全部16383個轉(zhuǎn)換點的數(shù)據(jù)。

下表1所示的為本發(fā)明具體實施中，DAC低八位二進制編碼數(shù)據(jù)對應(yīng)的8個轉(zhuǎn)換點電流值的仿真。仿真過程中，將高六位數(shù)據(jù)位B₁₄～B₉置0，在低八位B₈～B₁分別輸入邏輯1數(shù)據(jù)，得到B₈～B₁數(shù)據(jù)位對應(yīng)的電流源分別單獨開啟時的電流值，記為I₁₁～I₁₈。

表1低八位二進制編碼轉(zhuǎn)換點仿真

下表2所示的為本發(fā)明具體實施中，DAC高六位溫度計編碼數(shù)據(jù)對應(yīng)的63個轉(zhuǎn)換點電流值的仿真。仿真過程中，將低八位數(shù)據(jù)位B₈～B₁置0，在高六位B₁₄～B₉分別輸入由000000～111111的遍歷數(shù)據(jù)，得到B₁₄～B₉數(shù)據(jù)位對應(yīng)的電流源分別開啟時的電流值，記為I₂₁～I₂₆₃。

表2高六位溫度計編碼轉(zhuǎn)換點仿真

通過上述仿真得到了71個轉(zhuǎn)換點的電流值，下一步根據(jù)上述71個轉(zhuǎn)換點的電流值，通過擬合計算得到全部2¹⁴-1共計16383個轉(zhuǎn)換點的電流值數(shù)據(jù)，記為I₁～I₁₆₃₈₃。這一步可以通過相應(yīng)的編程工具和算法計算得到，本發(fā)明應(yīng)用中采用Matlab編程實現(xiàn)，具體擬合步驟如下：

1.對于第W個數(shù)據(jù)(記為I_W，1≤W≤16383)，將W轉(zhuǎn)換為14位二進制數(shù)據(jù)，從高位至低位依次記為：D₁₄，D₁₃，…，D₂，D₁；

2.計算低八位電流值(記為I_P，1≤P≤8)，I_P＝(D₈×I₁₈)+[D₇×I₁₇]+…+(D₁×I₁₁)，其中I₁₈～I₁₁對應(yīng)于上表1中的數(shù)據(jù)；

3.計算高六段位電流值(記為I_Q，1≤Q≤63)，I_Q＝I_2Q，I_2Q對應(yīng)于上表2中的數(shù)據(jù)，其中Q＝(D₁₄×2⁵)+[D₁₃×2⁴]+…+(D₉×2⁰)；

4.計算I_W，I_W＝I_P+I_Q，其中1≤W≤16383。

下表3對上述擬合完成的數(shù)據(jù)進行了部分羅列。

表3數(shù)據(jù)擬合計算

本發(fā)明所列舉的實施例，只是用于幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)理解為對本發(fā)明保護范圍的限定，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明思想的前提下，還可以對本發(fā)明進行改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求保護的范圍內(nèi)。