專利名稱：數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器中用于校準(zhǔn)電容補償?shù)男?zhǔn)電路和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在此描述的實施例涉及用來將數(shù)字輸入信號轉(zhuǎn)換成模擬輸出信號的電子電路，并且尤其涉及用于將數(shù)字輸入信號轉(zhuǎn)換成模擬輸出信號的具有可轉(zhuǎn)換電流源單元的單端數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器以及用來將數(shù)字輸入信號轉(zhuǎn)換成模擬輸出信號的方法。
背景技術(shù)：
用來將數(shù)字輸入信號轉(zhuǎn)換成模擬輸出信號的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)可以包括多個由數(shù)字輸入信號控制的電流源單元。單個電流源單元的輸出電流被加起來使得總電流被提供為模擬輸出信號。此外，可以以單端并且以不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。與差分?jǐn)?shù)字模擬轉(zhuǎn)換器相比，單端數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器具有更低的功耗。然而，當(dāng)電流源單元被轉(zhuǎn)換到輸出線時，單端數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器可能將由于電容性反饋(電容反饋)導(dǎo)致的失真輸出信號提供到在電流源單元中設(shè)置的電流源晶體管的柵極中。因此，當(dāng)對來自可轉(zhuǎn)換電流源單元的各個電流求和時，電容性反饋的補償是個問題。

發(fā)明內(nèi)容
在此描述的實施例尤其涉及用來將數(shù)字輸入信號轉(zhuǎn)換成模擬輸出信號的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)。提供被配置成輸入數(shù)字輸入信號的輸入選擇器，所述數(shù)字輸入信號隨后可以用來控制DAC。此外，提供被配置成輸出模擬信號的輸出端。根據(jù)可以與在此描述的其它實施例結(jié)合的實施例，DAC被提供為單端DAC。而且，DAC包括電流源單元的陣列，每個電流源單元包括具有柵極端和源極端的電流源晶體管。電流源晶體管根據(jù)數(shù)字輸入信號提供輸出。為了提供輸出，可以啟動電流源開關(guān)，其被配置成根據(jù)數(shù)字輸入信號將電流源晶體管的源極端耦合到輸出端。此外，每個電流單元包括補償電容器，所述補償電容器被配置成在源極端被耦合到輸出端時在柵極端和源極端之間補償電容性反饋。電流源單元陣列的至少一個電流源單元進一步包括校準(zhǔn)電路， 所述校準(zhǔn)電路被配置成檢測柵極端的電壓變化，其是電流源單元的輸入偏置節(jié)點。當(dāng)源極端被耦合到輸出端時在柵極端的電壓變化可以被檢測，使得補償電壓可以被提供用于給補償電容器充電。此外在此描述的實施例尤其涉及用來在電流源晶體管的柵極端和源極端之間補償電容性反饋的補償電路。源極端可轉(zhuǎn)換到輸出端用來輸出隨后被提供用于外部電路單元的電流。補償電路包括可以提供補償電壓的補償電壓源、耦合在柵極端和補償電壓源之間的補償電容器、和檢測電路，所述檢測電路被耦合到補償電壓源并且被配置成當(dāng)源極端被轉(zhuǎn)換到用于輸出電流的輸出端時檢測在柵極端的電壓變化。此外，可以根據(jù)在電流源晶體管的柵極端處檢測的電壓變化調(diào)整補償電壓，使得電容性反饋被補償。另外，在此描述的實施例尤其涉及用來將數(shù)字輸入信號轉(zhuǎn)換成模擬輸出信號的方法。所述方法包括將數(shù)字輸入信號輸入到電路單元、根據(jù)數(shù)字輸入信號將包含在電路單元中的電流源晶體管陣列中的至少一個轉(zhuǎn)換到輸出端。然后，可以在電流源晶體管陣列的至少一個電流源晶體管的柵極端處檢測電壓變化。當(dāng)電流源晶體管被轉(zhuǎn)換到輸出端時可以檢測柵極端處的電壓變化。此外，可以根據(jù)檢測的電壓變化補償柵極端上的電容性反饋。電容性反饋可能起因于所述至少一個電流源晶體管的源極端和柵極端之間的電容性耦合。然后，從輸出端輸出模擬輸出信號。當(dāng)閱讀下列詳細描述并且當(dāng)觀看附圖時，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到另外的特征和優(yōu)點。


參考下面的附圖和描述可以更好地理解本發(fā)明。在圖中的部件不一定按比例繪制，而是將重點放在示出本發(fā)明的原理上。此外，在圖中，類似的參考數(shù)字指的是對應(yīng)的部件。在附圖中
圖I示出根據(jù)實施例的包括多個電流源單元的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的示意圖2示出根據(jù)實施例的包括電流源晶體管并且由偏置電壓源饋送偏置電壓的電流源單元；
圖3示出根據(jù)實施例的連接到補償電路的電流源單元；
圖4是根據(jù)實施例的連接到電流源單元的校準(zhǔn)電路的電路圖5是根據(jù)實施例的工作在不同模式的兩個電流源單元的校準(zhǔn)電路；
圖6示出顯示根據(jù)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的偏置電流和輸出電流調(diào)整補償電壓的圖；以及圖7示出說明根據(jù)實施例的用來將數(shù)字輸入信號轉(zhuǎn)換成模擬輸出信號的方法的流程圖。
具體實施例方式現(xiàn)在將詳細參考在此描述的多個實施例，其一個或多個實例在附圖中示出。在下列附圖的描述內(nèi)，相同的參考數(shù)字指的是相同的部件。通常，僅描述各個實施例的差別。每個實例作為說明被提供并且并不打算作為限制。例如，作為一個實施例的一部分被示出或描述的特征可以連同或結(jié)合其它實施例使用以產(chǎn)生另一個實施例。本發(fā)明旨在包括這樣的修改和變型。圖I示出采用示意電路布置的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC) 100。如圖I中所示，在輸入選擇器104處提供數(shù)字輸入信號401。輸入選擇器104被設(shè)計成操作各個電流源單元 IOla — IOln的多個電流源開關(guān)103a、103b、…、103η。電流源開關(guān)103a — 103η可以被提供為晶體管或能夠低阻抗連接兩個端子的任何其它裝置。DAC 100可以包括電流源單元101a、101b、...、101n的陣列。每個電流源單元IOla — IOln可以輸出單獨的輸出電流 106a、106b、…、106η。輸出電流106a — 106η可以彼此不同，特別地，輸出電流可以顯示對應(yīng)于數(shù)字代碼的值。例如，可以提供1024個電流源單元IOla — 101η，其中第一電流源單元106a可以對應(yīng)于最低有效位(LSB)，其中第1024個電流源單元106η可以對應(yīng)于最高有效位(MSB)。利用電流源開關(guān)103a - 103η (在本實例中是1024個開關(guān))，數(shù)字輸入字(輸入代碼)可以被轉(zhuǎn)換成模擬輸出電流106a - 106η。單獨的輸出電流106a — 106η在輸出端105處被加起來并且作為模擬輸出信號402被輸出。因此,可以根據(jù)數(shù)字輸入信號401輸出模擬輸出信號402。為了根據(jù)模擬輸出信號402獲得模擬輸出電壓，例如可以使用電流電壓運算放大器，所述電流電壓運算放大器可以將在輸出端105處提供的各個電流加起來并且然后可以將加起來的電流轉(zhuǎn)換成輸出電壓(未在圖I中示出)。圖2是更詳細示出電流源單元101的電路布置的示意圖。如圖2中所示，電流源單元101連接到偏置電壓源114。電流源單元101包括具有柵極端107、漏極端108和源極端109的電流源晶體管102。此外，電流源單元101包括被提供用于將源極端109耦合到輸出端105的電流源開關(guān)103。當(dāng)電流源開關(guān)103閉合時，可以由電流源單元101提供輸出電流使得輸出電流有助于模擬輸出信號102 (圖2中的箭頭106)。為了運行電流源單元 101，可以在柵極端107處提供偏置電壓118，即在偏置節(jié)點113和地110之間提供偏置電壓 118。偏置電壓118由包含偏置晶體管111的偏置電壓源114產(chǎn)生。當(dāng)電流源開關(guān)103閉合時，可以在源極端109處產(chǎn)生電壓跳變，例如當(dāng)電流源單元啟動時(即當(dāng)開關(guān)103閉合時)電壓可以從O伏特上升到大約O. 6伏特。當(dāng)電流源單元啟動時在源極端109處的電壓跳變可以導(dǎo)致電流源晶體管102的源極端109和柵極端107之間的電容性反饋。由于電容性反饋被傳送到偏置節(jié)點113，在偏置節(jié)點113上的電壓電平可能提高。此外，如果電流源開關(guān)103高速關(guān)斷和接通(開開關(guān))，在輸出端105出現(xiàn)失真。在下面參考圖3、4和5，可以通過在此描述的電路布置補償從電流源晶體管102的源極端109到柵極端107的不期望的電容性反饋。盡管通過包含偏置晶體管111的偏置電壓源114提供偏置電壓118，但當(dāng)電流源開關(guān)103閉合時偏置電壓118可以改變。該改變由電流源晶體管102的源極端109和柵極端107之間的電容性反饋引起。偏置晶體管111不代表用來提供偏置電壓118的理想電壓源，使得到偏置節(jié)點113 (即電流源晶體管102的柵極107)的電容性反饋可以增加偏置電壓118，導(dǎo)致相對于電流源單元101的輸出電路106的失真。圖3是示出連接到補償電路200的電流源單元101的示意電路圖。如圖3中所示， 電流源單元101包括具有柵極端107、源極端109和漏極端108的電流源晶體管102。漏極端108連接到地110。源極端109連接到電流源開關(guān)103，所述電流源開關(guān)103提供輸出電流106向輸出端105的流出。電流源單元101的輸出電流106有助于模擬輸出信號402。 電流源開關(guān)103由接收數(shù)字輸入信號401和第一控制信號411的輸入選擇器104控制。第一控制信號411通過電流源開關(guān)103提供電流源單元101的啟動。補償電路200包括補償電容器112，所述補償電容器112在電流源晶體管被耦合到輸出端105，即在電流源晶體管102的源極端109被連接到輸出端105時補償從電流源晶體管102的源極端109到柵極端107的電容性反饋。電流源晶體管102可以是場效應(yīng)晶體管(FET)。然后電容性反饋可以導(dǎo)致增加的柵漏電荷。另一方面，如果開關(guān)單元201將主開關(guān)端205耦合到第一開關(guān)端301，則被提供用于補償電容器112的電荷取決于施加在補償電容器的補償電壓403。通過包含在補償電路200中的檢測電路202測量電壓變化404來確定補償電壓403，所述補償電壓適合于給補償電容器112充電使得在電流源晶體管102處的電容性反饋被補償。因此可以通過給補償電容器112充與柵漏電荷相反的電荷來實現(xiàn)102的柵漏電荷的補償。為獲得對電流源晶體管102的柵極端107的電容性反饋的測量，測量在偏置節(jié)點113處的電壓變化404，例如檢測偏置節(jié)點113和地110之間的電壓。檢測電路202接收由柵極端107處的電容性反饋引起的電壓變化404并且輸出補償信號到補償電壓源203。當(dāng)開關(guān)單兀201根據(jù)補償信號轉(zhuǎn)換到處于充電模式中的第一開關(guān)端301時,補償電壓源203 提供施加在補償電容器112處的補償電壓403?？刂茊卧?04控制補償電路200的電流源開關(guān)103和開關(guān)單元201。當(dāng)開關(guān)單元 201轉(zhuǎn)換到第一開關(guān)端301 (充電位置)時，電流源開關(guān)103被斷開。然后，當(dāng)再次閉合電流源開關(guān)103使得輸出電流106可以向輸出端105流動時，可以通過同時將開關(guān)單元201轉(zhuǎn)換到連接到地110的第二開關(guān)端302來補償偏置節(jié)點113處的電壓跳變。因此，與表示電流源開關(guān)102的源極端109和柵極端107之間的電容性反饋的電荷相反的電荷在偏置節(jié)點 113處出現(xiàn)。在閉合電流源開關(guān)103前堆積在補償電容器112中的總電荷可以確定如下
Q112 = Ux C112,(I)
其中Q112表示堆積在補償電容器112處的電荷，U表示跨越補償電容器112兩端的電壓
并且C112表示補償電容器112的電容。因此，為了提供合適的用于補償上述電容性反饋的電荷，可以通過補償電壓403來改變電荷Q112的數(shù)量?？梢酝ㄟ^補償電壓源203調(diào)整補償電壓403?？刂茊卧?04可以觸發(fā)開關(guān)103和201兩者，例如以交替的方式觸發(fā)電流源開關(guān) 103和開關(guān)單元201，例如，如果開關(guān)103被閉合，則開關(guān)201將補償電容器112耦合到地， 并且如果開關(guān)103被閉合，補償電容器112連接端子205和301以便利用補償電壓403給補償電容器112充電。只要到電流源晶體管102的柵極端107的電容性反饋的補償沒有完全實現(xiàn)，檢測單元202就檢測偏置節(jié)點113處的電壓變化。電容性反饋的完全補償導(dǎo)致大約O伏特的電壓變化404。一旦檢測電路202檢測到大約O伏特的電壓變化404，補償電壓源203將補償電壓403保持在調(diào)整的水平。然后，實現(xiàn)電流源單元101內(nèi)的電容性反饋的補償。這樣，可以找到用來補償電容性反饋的補償電壓403的合適的值，即補償電路200被校準(zhǔn)。在校準(zhǔn)補償電路200后，在不在偏置節(jié)點113處產(chǎn)生電壓變化404的情況下，電流源單元101可以連接到輸出端105或從輸出端105斷開。由于溫度變化，輸入到電流源晶體管102的偏置電流的變化，偏置電壓、 電路布置的供電電壓的值的變化，及其任何組合，重新校準(zhǔn)可能是必需的。如上所述，電壓變化404被檢測電路202檢測并且補償控制信號被提供用于補償電壓源203使得新的補償電壓403被發(fā)現(xiàn)。一旦通過電流源開關(guān)103將源極端109連接到輸出端105后電壓變化402近似為零，新的校準(zhǔn)已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)并且可以在補償電壓源203的輸出保持新的補償電壓403。圖3中示出的電流源單元101的運行是基于如上相對于圖2所述的提供由偏置電壓源114提供的偏置電壓。圖2中示出的偏置電壓生成不再在圖3中示出。補償電路200提供電流源晶體管102的柵極端107和源極端109之間的電容性反饋的補償，其中源極端109可轉(zhuǎn)換到用來輸出電流源單元101的輸出電流106的輸出端 105。由補償電壓源203提供的補償電壓403被施加在補償電容器112處，所述補償電容器 112又耦合在柵極端107和補償電壓源203之間，處在充電位置。檢測電路202被耦合到補償電壓源203并且被配置成檢測柵極端107處即偏置節(jié)
7點113處的電壓變化404，當(dāng)源極端109被轉(zhuǎn)換到用來輸出輸出電流106的輸出端105時出現(xiàn)電壓變化404。根據(jù)檢測的電壓變化404來調(diào)整補償電壓203使得電容性反饋被至少部分地補償。開關(guān)單元201被配置成將補償電容器112耦合在電流源晶體管102的柵極端107 和補償電壓源203之間、或在柵極端107和地110之間。開關(guān)單元201的轉(zhuǎn)換由控制單元 204控制使得當(dāng)電流源開關(guān)103被控制單元204的第一控制信號411的控制閉合時開關(guān)單元201將主開關(guān)端205連接到第二開關(guān)端302。 因此，補償電路200提供可調(diào)整的補償電壓403使得電壓變化404被降低到近似O 伏特的值。換句話說，柵極端107上的電容性反饋被施加在補償電容器112處的補償電壓 403補償，使得堆積在補償電容器112中的所得到的補償電荷Q112補償電流源晶體管102的柵漏電荷。因此，通過校準(zhǔn)過程確定用于補償?shù)碾妷?，使得傳送到配置?jié)點113的電荷被補償電容器112提供的相反電荷抵消。圖4是用來校準(zhǔn)電流源晶體管102中的電容性反饋的補償?shù)碾娐凡贾玫氖疽鈭D。 如圖4中所示，校準(zhǔn)電路300包括比較器電路303、升降計數(shù)器304和輔助數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器 305。圖4中所示的電流源單元101可以是以上關(guān)于圖I描述的DAC 100的多個電流源單元IOla - IOln中的一個。DAC 100的每個電流源單元IOla — IOln可以包括具有柵極端107和源極端109并且提供輸出電流106的電流源晶體管102、被配置成根據(jù)數(shù)字輸入信號401將源極端109耦合到輸出端105的電流源開關(guān)103、和被配置成在源極端109被耦合到輸出端105時補償柵極端107和源極端109之間的電容性反饋的補償電容器112。圖4中所示的電流源單元101可以被提供為復(fù)制(replica)單元，所述復(fù)制單元被另外設(shè)置到用于DAC操作的電流源單元。復(fù)制單元表示相同于或幾乎相同于DAC 100的電流源單元的單元，但是其僅用于補償和/或校準(zhǔn)目的并且不用于DAC操作。圖4中所示的電流源單元101進一步包括校準(zhǔn)電路300，所述校準(zhǔn)電路300用來在源極端109被耦合到輸出端105時檢測柵極端107、即偏置節(jié)點113處的電壓變化404。此外，校準(zhǔn)電路300為補償電容器112提供補償電壓403。因此，復(fù)制單元以類似的方式被設(shè)計為圖I中所示的DAC 100的電流源單元101，例如，對于數(shù)目為1024的電流源單元101、數(shù)目為1024的電流源晶體管102，提供1024個補償電容器112和數(shù)目為1024的開關(guān)單元201。DAC 100的每個電流源單元IOla — IOln接收由圖4中所示的復(fù)制單元的校準(zhǔn)電路300提供的相同補償電壓403，使得電流源單元IOla — IOln的各個電壓變化404可以被減小到零或近似為零。因此，在各個電流源單元IOla — IOln (參見圖I)的各個電流源晶體管102a - 102η處的電容性反饋被補償。對于DAC 100的所有電流源單元IOla — IOln, 補償電壓403可以相同，因為即使在電容性反饋和補償電容器112之間存在失配，該失配對于所有電流源單元IOla - IOln而言是相同或幾乎相同的。因此，結(jié)合圖4中所示的復(fù)制單元，校準(zhǔn)電路300被提供一次。盡管在校準(zhǔn)電路300的電路布置中僅一個復(fù)制單元被示出，但是在校準(zhǔn)電路300 內(nèi)可以提供兩個或更多個復(fù)制單元。與圖3中所示的電路布置相比，圖4中的補償電壓源由輔助模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器305的模擬輸出提供。校準(zhǔn)電路300的比較器303通過將偏置節(jié)點 113處(即在電流源晶體管102的柵極端處)的電壓變化404與預(yù)定電壓值比較來檢測電壓變化404并且根據(jù)所述比較輸出比較器信號。比較器信號被饋送到升降計數(shù)器304，所述升降計數(shù)器304被連接到比較器電路的輸出端。升降計數(shù)器304根據(jù)比較器信號提供數(shù)字控制信號406。數(shù)字控制信號406充當(dāng)輔助數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器305的DAC輸入代碼。輔助數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器305將DAC輸入代碼即數(shù)字控制信號406轉(zhuǎn)換成被提供用于補償電容器112的補償電壓403。設(shè)置在校準(zhǔn)電路300 中的升降計數(shù)器304可以被設(shè)計為數(shù)字濾波單元。圖3中所示的控制單元204可以以交替的方式觸發(fā)開關(guān)103和201 (例如電流源開關(guān)103和開關(guān)單元201)，例如，如果開關(guān)103閉合，則開關(guān)201將補償電容器112耦合到地110，并且如果開關(guān)103閉合，補償電容器112連接端子205和301以便利用補償電壓403給補償電容器112充電。圖5是根據(jù)又一個實施例的示出校準(zhǔn)電路的示意電路圖，所述又一個實施例可以與在此描述的其它實施例結(jié)合。圖5示出包括各自的電流源晶體管102a、102b的至少兩個復(fù)制電流源單元IOlaUOlb的不同工作模式。每個電流源單元IOlaUOlb包括開關(guān)單元 201a、201b和補償電容器112a、112b。此外，復(fù)制電流源單元101a、IOlb包括電流源開關(guān) 103a、103b，所述電流源開關(guān)103a、103b用來將各自的電流源單元101a、IOlb連接到輸出端 105,使得各自的輸出電流106a、106b被提供為輸出信號。此外，提供包括偏置晶體管111的偏置電壓源114和將偏置電壓源114的輸出連接到地的電容器115。偏置電壓源114提供偏置電壓118作為它的輸出，所述偏置電壓118 可以施加在比較器電路303的輸入電容器117a、117b處并且可以通過偏置開關(guān)116a、116b 進行轉(zhuǎn)換。施加在操作器電路303處的各個偏置電壓118被輸入電容器117a、117b保持。 然后通過閉合電流源開關(guān)103a、103b引起的附加電壓變化可以由補償電路補償并且通過包括比較器電路303、升降計數(shù)器304和輔助數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器305的校準(zhǔn)電路校準(zhǔn)。盡管在圖5中未示出，控制電路被提供用于以交替的方式觸發(fā)開關(guān)103a、103b、 201a和201b。換句話說，當(dāng)電流源開關(guān)103b閉合時，如圖5中所示，電流源開關(guān)103a被斷開，反過來也如此。另外，當(dāng)補償電容器112b被轉(zhuǎn)換到地110時補償電容器112a被轉(zhuǎn)換到輔助數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器305的輸出，反過來也如此。比較器電路303檢測在它的輸入處的電壓變化，并且能夠?qū)⑸涤嫈?shù)器304設(shè)置成導(dǎo)致輔助數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器305的輸出處的補償電壓404的值，使得由于將開關(guān)103a和103b分別轉(zhuǎn)換到輸出端105產(chǎn)生的電壓變化被補償，即在電流源晶體管102a、102b處出現(xiàn)的電容性反饋被堆積在補償電容器112a、112b中的電荷補償。這樣，通過補償電容性反饋，在輸出信號上的干擾被消除或至少被減小。包括電流源晶體管102a、102b的電流源單元101a、IOlb是復(fù)制單元，即相同于或幾乎相同于DAC 100的電流源單元的單元，但是其被用于補償和/或校準(zhǔn)目的并且不用于 DAC操作。盡管示出了兩個電流源單元IOlaUOlb (復(fù)制單元)，但是本發(fā)明并不限于包括兩個電流源單元IOlaUOlb的校準(zhǔn)電路，而是一個、或兩個以上的電流源單元IOla — IOln 可以被提供用于校準(zhǔn)電路。在這里，設(shè)置在圖5中所示的電路布置中的至少兩個電流源晶體管102a、102b運行在相位偏移大約180度的補償模式。因為電流源晶體管102a、102b的容量取決于施加的偏置電壓118，所以在比較器的偏移補償階段期間提供預(yù)加載。圖6是示出根據(jù)可以與在此描述的其它實施例結(jié)合的實施例的校準(zhǔn)過程的工作原理的圖。圖6中示出的曲線表示作為時間405的函數(shù)的不同補償情形。時間軸405是單位為10微秒(μ8)的X軸。y軸對應(yīng)于進入到圖4和5中所示的輔助數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器305中的DAC輸入代碼406。通過在將流入圖4中所示的電流源單元101中的偏置電流改變到156 μΑ后檢測進入到輔助數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器305中的DAC輸入代碼并且通過獲得20 mA的DAC 100的輸出電流來獲得第一補償曲線407。在312 μΑ的偏置電流Ibias和40 mA的DAC輸出電流處獲得第二補償曲線，并且在導(dǎo)致80 mA的DAC輸出電流的625 μΑ的偏置電流處獲得第三補償曲線409。作為另一個實例，在781 μΑ的偏置電流和100 mA的DAC 100 (圖I)的輸出電流處獲得第四補償曲線。正如可以從圖6中所示的補償曲線所見的，并不能從DAC 100的輸出電流明白地確定DAC輸入代碼406，而是需要考慮偏置節(jié)點113處的電壓變化404的校準(zhǔn)過程。圖7是示出用來將數(shù)字輸入信號401轉(zhuǎn)換成模擬輸出信號402的方法的流程圖。 過程在步驟501開始。在步驟502輸入數(shù)字輸入信號401。然后，根據(jù)數(shù)字輸入信號401將電流源晶體管102a - 102η的陣列中的至少一個轉(zhuǎn)換到輸出端105 (步驟503)。在通過電流源開關(guān)103進行轉(zhuǎn)換期間，當(dāng)電流源晶體管102a - 102η被轉(zhuǎn)換到輸出端105時，在至少一個電流源晶體管102a - 102η的柵極端107處檢測電壓變化404 (步驟504)。然后根據(jù)檢測的電壓變化404調(diào)整用來補償電流源晶體管102a、102n的柵極端 107和源極端109之間的電容性反饋的補償電壓403 (步驟505)。電壓變化404由補償電容器112的電容相對于電容性反饋的失配產(chǎn)生?？梢约僭O(shè)對于DAC 100的所有電流源單元 IOla - IOln而言所述失配相同或幾乎相同。確定電流源晶體管102的源極端109和柵極端107之間的電容性反饋是否被補償了(步驟506)。如果所述電容性反饋被補償了(“是”)， 則根據(jù)轉(zhuǎn)換的電流源晶體管102a - 102η輸出模擬信號402 (步驟507)并且該過程結(jié)束 (步驟508)。如果確定所述電容性反饋沒有被補償(“否”)，則該過程返回到步驟504，在所述步驟504檢測在柵極端107處(即在偏置節(jié)點113處)的另一個電壓變化404。然后再次執(zhí)行步驟505和506。因此可以提供用來確定補償電壓的校準(zhǔn)過程。除了假設(shè)各個電流源單元IOla — IOln中的失配相同或幾乎相同外，可以在不了解其它參數(shù)的情況下實現(xiàn)精確補償。在校準(zhǔn)過程后，可以停用校準(zhǔn)電路300以節(jié)省供給功率。如圖4和5中所示，充當(dāng)用來提供補償電壓403的電流源的輔助數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器 305可以在停止校準(zhǔn)過程后保持它的輸出。因此，補償電壓403被保持在停用校準(zhǔn)電路300 前的調(diào)整水平。在一些情形下，停用的校準(zhǔn)電路300可以在偏置電壓、偏置電流、工作溫度、 和電源電壓中的至少一個的變化已經(jīng)出現(xiàn)之后重新啟動。雖然前面所述的是針對本發(fā)明的實施例，但是在不脫離其基本范圍的情況下可以設(shè)計本發(fā)明的其它或另外的實施例，并且其范圍由隨后的權(quán)利要求確定。術(shù)語例如“第一”、“第二”等也被用來描述多個實施例、區(qū)域、部分，并且也不是打算限制。在整個描述中類似的術(shù)語指的是類似的元件。正如在此所用的，術(shù)語“具有”、“包含”、“包括”、“構(gòu)成”等是表明所述元件或特征的存在但是不排除另外的元件或特征的開放式條款。冠詞“一”、“一個”和“該”旨在包括多個以及單個，除非上下文清楚地表示別的方面。在記住以上范圍的變化和應(yīng)用的情況下，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明不由前面的描述限制，也不由附圖限制。而是，本發(fā)明僅由下列權(quán)利要求和它們的法律等效限制。
權(quán)利要求
1.一種用來補償電流源晶體管的柵極端和源極端之間的電容性反饋的補償電路，源極端可轉(zhuǎn)換到用來輸出輸出電流的輸出端，所述補償電路包括被配置成提供補償電壓的補償電壓源；耦合在柵極端和補償電壓源之間的補償電容器；以及檢測電路，所述檢測電路被耦合到補償電壓源并且被配置成在源極端被轉(zhuǎn)換到用來輸出輸出電流的輸出端時檢測柵極端的電壓變化，其中根據(jù)檢測的電壓變化調(diào)整補償電壓，使得電容性反饋被補償。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的補償電路，進一步包括開關(guān)單元，所述開關(guān)單元被配置成將補償電容器耦合在柵極端和補償電壓源之間或在柵極端和地之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2的補償電路，進一步包括比較器電路，所述比較器電路被配置成比較柵極端的電壓變化與預(yù)定的電壓值并且根據(jù)所述比較輸出比較器信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的補償電路，進一步包括升降計數(shù)器，所述升降計數(shù)器被連接到比較器電路的輸出端并且被配置成根據(jù)比較器信號提供數(shù)字控制信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的補償電路，進一步包括輔助數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，所述輔助數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器被配置成將數(shù)字控制信號轉(zhuǎn)換成補償電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的補償電路，其中所述升降計數(shù)器是數(shù)字濾波單元。
7.一種用來將數(shù)字輸入信號轉(zhuǎn)換成模擬輸出信號的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，包括被配置成輸入數(shù)字輸入信號的輸入選擇器；被配置成輸出模擬信號的輸出端；以及電流源單元的陣列，每個電流源單元包括具有柵極端和源極端并且被配置成提供輸出電流的電流源晶體管；被配置成根據(jù)數(shù)字輸入信號將源極端耦合到輸出端的電流源開關(guān)；以及被配置成當(dāng)源極端被耦合到輸出端時補償柵極端和源極端之間的電容性反饋的補償電容器，其中電流源單元中的至少一個進一步包括校準(zhǔn)電路，所述校準(zhǔn)電路被配置成當(dāng)源極端被耦合到輸出端并且為補償電容器提供補償電壓時檢測柵極端的電壓變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，其中校準(zhǔn)電路包括被配置成提供補償電壓的可調(diào)整補償電壓源。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，其中所述至少一個電流源單元進一步包括開關(guān)單元，所述開關(guān)單元被配置成將補償電容器耦合在柵極端和補償電壓源之間或在柵極端和地之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，其中校準(zhǔn)電路進一步包括比較器電路，所述比較器電路被配置成比較柵極端的電壓變化與預(yù)定的電壓值并且根據(jù)所述比較輸出比較器信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，其中校準(zhǔn)電路進一步包括升降計數(shù)器，所述升降計數(shù)器被連接到比較器電路的輸出端并且被配置成根據(jù)比較器信號提供數(shù)字控制信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，其中校準(zhǔn)電路進一步包括輔助數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，所述輔助數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器被配置成將數(shù)字控制信號轉(zhuǎn)換成補償電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求7或8的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，其中所述電流源晶體管是場效應(yīng)晶體管。
14.一種用來將數(shù)字輸入信號轉(zhuǎn)換成模擬輸出信號的方法，包括輸入數(shù)字輸入信號；根據(jù)數(shù)字輸入信號將電流源晶體管的陣列中的至少一個轉(zhuǎn)換到輸出端；當(dāng)電流源晶體管被轉(zhuǎn)換到輸出端時檢測至少一個電流源晶體管的柵極端的電壓變化根據(jù)檢測的電壓變化補償柵極端上的電容性反饋；以及從輸出端輸出模擬輸出信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中柵極端上的電容性反饋被施加在補償電容器處的補償電壓補償，使得補償電容器的所得到的補償電荷補償電流源晶體管的柵漏電荷。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15的方法，其中至少兩個電流源晶體管運行在相位偏移大約 180度的補償模式中。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，進一步包括通過校準(zhǔn)電路執(zhí)行用來提供補償電壓的校準(zhǔn)過程。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中在校準(zhǔn)過程期間利用偏置電壓預(yù)加載柵極端。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18的方法，其中校準(zhǔn)電路在校準(zhǔn)過程后被停用。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中補償電壓被保持在停用校準(zhǔn)電路前的調(diào)整水平。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20的方法，其中校準(zhǔn)電路在柵極端的偏置電壓和工作溫度中的至少一個的變化后重新啟動。
全文摘要
本發(fā)明涉及數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器中用于校準(zhǔn)電容補償?shù)男?zhǔn)電路和方法。數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器將數(shù)字輸入信號轉(zhuǎn)換成模擬輸出信號。數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器包括被配置成輸入數(shù)字輸入信號的輸入選擇器和被配置成輸出模擬信號的輸出端。提供電流源單元的陣列。每個電流源單元包括具有柵極端和源極端的電流源晶體管、用來根據(jù)數(shù)字輸入信號將源極端耦合到輸出端的電流源開關(guān)、和被配置成在源極端被耦合到輸出端時補償柵極端和源極端之間的電容性反饋的補償電容器。電流源單元中的至少一個進一步包括校準(zhǔn)電路，所述校準(zhǔn)電路被配置成檢測柵極端的電壓變化并且為補償電容器提供補償電壓。
文檔編號H03M1/10GK102594348SQ20121000584
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月10日
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