低毛刺噪聲dac的制作方法
【專利說明】低毛刺噪聲DAG
[0001]根據(jù)35U.S.C.§ 119的優(yōu)先權(quán)要求
[0002]本申請要求于2013年3月8日提交的美國專利申請S.N.13/791,536的權(quán)益,該申請通過引用整體納入于此。
[0003]背景
[0004]本公開涉及電子電路,尤其涉及數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
[0005]數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的電子電路。使用多個參數(shù)來確定DAC針對任何給定應(yīng)用的適用性。這些參數(shù)有DAC執(zhí)行數(shù)模轉(zhuǎn)換的速度、DAC的分辨率、以及DAC所生成的噪聲。
[0006]無線通信設(shè)備(諸如蜂窩電話)常常使用高速、高分辨率的DAC來將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號以供由布置在該通信設(shè)備中的模擬電路進行進一步處理。此類DAC中生成的毛刺增加了噪聲本底,這進而可能干擾由無線通信設(shè)備所傳送的信號。毛刺噪聲的主要來源之一在于當在DAC的數(shù)字輸入處發(fā)生轉(zhuǎn)變時DAC的各個級之間存在的延遲差。
[0007]對于增強型無線標準(諸如長期演進(LTE)標準),低噪聲、低功率、寬帶、高分辨率的DAC越來越重要。在射頻(RF)應(yīng)用中,由發(fā)射機DAC所生成的高頻毛刺噪聲是能夠落入接收機信道中并且使接收機信道減敏的帶外噪聲??刂频凸β省⒏叻直媛?、寬帶DAC中的毛刺噪聲仍然是一個挑戰(zhàn)。
[0008]簡要概述
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一實施例的一種數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)包括各輸入級,該輸入級生成相同量的電流并且具有類似尺寸的晶體管開關(guān)。流過晶體管開關(guān)的電流以及毛刺噪聲因而對于DAC的全部輸入級而言是相同的。對應(yīng)于DAC的最低有效位的輸入級包括電阻性網(wǎng)絡(luò)。每一此類級中的電阻性網(wǎng)絡(luò)根據(jù)該級在DAC內(nèi)的位位置的二元權(quán)重來縮放其接收到的電流。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一種N位DAC至少包括與DAC的M個最高有效位相關(guān)聯(lián)的2M-1個并行級、與DAC的(N-M)個最低有效位相關(guān)聯(lián)的(N-M)個級、以及阻抗衰減器。2M_1個級中的每一者包括一對開關(guān)并且被適配成生成相同的電流以及經(jīng)由其開關(guān)對將這一電流遞送至DAC的一對電流求和節(jié)點。(N-M)個級中的每一者包括電阻性網(wǎng)絡(luò)并且生成與在2M-1個級中所生成的相同的電流。(N-M)個級中的每一者進一步包括具有與MSB級中的開關(guān)相同尺寸的一對開關(guān)并且被適配成響應(yīng)于差分數(shù)據(jù)將在該級所生成的電流遞送至與該級相關(guān)聯(lián)的電阻性網(wǎng)絡(luò)。每一電阻性網(wǎng)絡(luò)能操作用于根據(jù)其相關(guān)聯(lián)的級的二元權(quán)重來縮放其接收到的電流。(N-M)個級將它們經(jīng)縮放的電流遞送至一對電流求和節(jié)點。阻抗衰減器至少包括耦合至電流求和節(jié)點的差分放大器,并且阻抗衰減器被適配成將電流求和節(jié)點中的每一者的阻抗與電流求和節(jié)點之間的電壓差維持在差分放大器的增益所定義的范圍內(nèi)。
[0011 ] 在一個實施例中,與位位置相差一個DAC位的輸入級相關(guān)聯(lián)的電阻性網(wǎng)絡(luò)彼此耦合。在一個實施例中,每一電阻性網(wǎng)絡(luò)接收參考電壓。在又一實施例中,每一電阻性網(wǎng)絡(luò)是R-2R網(wǎng)絡(luò)。
[0012]在一個實施例中,阻抗衰減器進一步包括至少第一和第二 PMOS晶體管。第一 PMOS晶體管具有耦合至第一電流求和節(jié)點的源極端、耦合至DAC的第一輸出端的漏極端、以及耦合至放大器的第一輸出端的柵極端。第二 PMOS晶體管具有耦合至第二電流求和節(jié)點的源極端、耦合至DAC的第二輸出端的漏極端、以及耦合至放大器的第二輸出端的柵極端。
[0013]在一個實施例中,DAC的N個級中的每一者包括共源共柵電流源,該共源共柵電流源生成通過該級的晶體管開關(guān)的相同電流。在一個實施例中,N個級中的每一者中的晶體管之一響應(yīng)于代表DAC所接收的真實數(shù)據(jù)位的位。N個級中的每一者中的另一晶體管響應(yīng)于代表DAC所接收的位的補的位。
[0014]在一個實施例中,僅與(N-M)個級中的第一子集中的每一者相關(guān)聯(lián)的電阻性網(wǎng)絡(luò)是R-2R網(wǎng)絡(luò)。在另一實施例中,與(N-M)個級中的第二子集中的每一者相關(guān)聯(lián)的電阻性網(wǎng)絡(luò)耦合至DAC的電流求和節(jié)點。第二子集不包括第一子集。
[0015]在一個實施例中,(N-M)個級中的至少一者進一步包括電壓跟蹤電路,該電壓跟蹤電路被適配成跟蹤電流求和節(jié)點的電壓并且將所跟蹤的電壓供應(yīng)給該級的電阻性網(wǎng)絡(luò)。在一個實施例中,電壓跟蹤電路包括第一和第二放大器。第一放大器具有親合至第一電流求和節(jié)點的第一輸入端、耦合至布置在該級的電阻性網(wǎng)絡(luò)中的第一電阻性元件的第二輸入端、以及耦合至第一放大器的第二輸入端的輸出端。第二放大器具有耦合至第二電流求和節(jié)點的第一輸入端、耦合至布置在該級的電阻性網(wǎng)絡(luò)中的第二電阻性元件的第二輸入端、以及耦合至第二放大器的第二輸入端的輸出端。
[0016]在一個實施例中,DAC的(N-M)個級中的至少一者進一步包括失真抵消電路,該失真抵消電路被適配成抵消向該級的電阻性網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)電壓的參考電壓與電流求和節(jié)點之間的電流。在一個實施例中,DAC的2m-1個級中的至少一者進一步包括第一和第二電阻性元件。第一電阻性元件被布置在該級的晶體管開關(guān)之一與第一電流求和節(jié)點之間。第二電阻性元件被布置在該級的晶體管開關(guān)中的另一個與第二電流求和節(jié)點之間。
[0017]在一個實施例中,(N-M)個級中的每一者進一步包括第一和第二電容性元件。每一此類級中的第一電容性元件并行耦合在布置在該級的電阻性網(wǎng)絡(luò)中的第一電阻性元件的端子之間。每一此類級中的第二電容性元件并行耦合在布置在該級的電阻性網(wǎng)絡(luò)中的第二電阻性元件的端子之間。在此類實施例中,每一此類級的第一和第二電容性元件具有基本上為布置在DAC中的MOS晶體管開關(guān)的漏極至基板電容的兩倍的電容。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一種將N位數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的方法,至少包括形成與數(shù)字信號的M個最高有效位相關(guān)聯(lián)的2m_1個并行級,在2m_1個級中的每一者中生成相同的電流,以及經(jīng)由布置在每一此類級中的一對開關(guān)將電流從2M-1個級遞送至第一和第二電流求和節(jié)點。該方法進一步包括形成與數(shù)字信號的(N-M)個最低有效位相關(guān)聯(lián)的(N-M)個級,以及在(N-M)個級中的每一者中生成與在2M-1個級中的每一者所生成的電流相同的電流。該方法進一步包括形成各自與(N-M)個級中的不同級相關(guān)聯(lián)的(N-M)個電阻性網(wǎng)絡(luò),經(jīng)由一對開關(guān)將在其相關(guān)聯(lián)的級中生成的電流遞送至(N-M)個電阻性網(wǎng)絡(luò)中的每一者,根據(jù)電阻性網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)聯(lián)的級的二元權(quán)重來縮放每一電阻性網(wǎng)絡(luò)所接收到的電流,以及將經(jīng)縮放的電流遞送至一對電流求和節(jié)點。該方法進一步包括將電流求和節(jié)點中的每一者的阻抗維持在由一增益值所定義的范圍內(nèi),以及將電流求和節(jié)點之間的電壓差維持在由該增益值定義的范圍內(nèi)。遞送至電流求和節(jié)點的電流之差定義模擬信號的值。
[0019]附圖簡述
[0020]藉由示例解說了本公開的各方面。在附圖中,類似的參考標號指示類似元件,并且:
[0021]圖1是其中可具體化本發(fā)明的各方面的無線通信設(shè)備的框圖。
[0022]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的被適配成具有低毛刺噪聲的電流導(dǎo)引DAC的簡化框圖。
[0023]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的圖2所示的DAC的阻抗衰減器的簡化框圖。
[0024]圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的被適配成具有低毛刺噪聲的電流導(dǎo)引DAC的簡化框圖。
[0025]圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的被適配成具有低毛刺噪聲的電流導(dǎo)引DAC的簡化框圖。
[0026]圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的電流導(dǎo)引DAC的一區(qū)段的簡化框圖。
[0027]圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的電流導(dǎo)引DAC的一區(qū)段的簡化框圖。
[0028]圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的電流導(dǎo)引DAC的一區(qū)段的簡化框圖。
[0029]圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的電流導(dǎo)引DAC的一區(qū)段的簡化框圖。
[0030]圖10是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的電流導(dǎo)引DAC的一區(qū)段的簡化框圖。
[0031]圖11是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的被適配成具有低毛刺噪聲的電流導(dǎo)引DAC的簡化框圖。
[0032]圖12是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的方法的流程圖。
[0033]詳細描述
[0034]現(xiàn)在將關(guān)于附圖來描述若干解說性實施例,這些附圖形成本文的一部分。盡管以下描述了其中可實現(xiàn)本公開的一個或多個方面的特定實施例,但可以使用其它實施例并且可作出各種修改而不會脫離本公開的范圍。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的一實施例的一種數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)包括各輸入級,該輸入級生成相同量的電流并且具有類似尺寸的晶體管開關(guān)。流過晶體管開關(guān)的電流因而對于DAC的全部輸入級而言是相同的。對應(yīng)于DAC的最低有效位的輸入級包括電阻性網(wǎng)絡(luò)。每一此類級中的電阻性網(wǎng)絡(luò)根據(jù)該級在DAC內(nèi)的位位置的二元權(quán)重來縮放其接收到的電流。
[0036]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的在無線通信系統(tǒng)中使用的無線通信設(shè)備150 (之后被替換地稱為設(shè)備)的框圖。設(shè)備150可以是蜂窩電話、個人數(shù)字助理(PDA)、調(diào)制解調(diào)器、手持式設(shè)備、膝上型計算機等。
[0037]設(shè)備150可在任何給定時刻在下行鏈路(DL)和/或上行鏈路(UL)上與一個或多個基站通信。下行鏈路(或前向鏈路)是指從基站到設(shè)備的通信鏈路。上行鏈路(或反向鏈路)是指從設(shè)備到基站的通信鏈路。
[0038]無線通信系統(tǒng)可以是能夠通過共享可用系統(tǒng)資源(例如,帶寬和發(fā)射功率)來支持與多個用戶通信的多址系統(tǒng)。此類系統(tǒng)的示例包括碼分多址(CDMA)系統(tǒng)、時分多址(TDMA)系統(tǒng)、頻分多址(FDMA)系統(tǒng)、正交頻分多址(OFDMA)系統(tǒng)、以及空分多址(SDMA)系統(tǒng)。
[0039]無線通信設(shè)備150可以在無線通信系統(tǒng)(諸如長期演進(LTE)系統(tǒng))中使用。無線通信系統(tǒng)150可以持續(xù)地以高數(shù)據(jù)率或帶寬來操作,因而要求用于其中所使用的DAC的增大的帶寬。增大的帶寬可需要在片上系統(tǒng)上實現(xiàn)的能夠處置寬頻率范圍和數(shù)字預(yù)失真操作的寬帶DAC。預(yù)失真操作可使得能夠在此類無線系統(tǒng)中使用低成本非線性功率放大器。
[0040]設(shè)備150被示為部分地包括調(diào)制器104、DAC 100、濾波器108和放大器110,它們共同形成發(fā)射信道。調(diào)制器104被適配成調(diào)制傳入數(shù)字信號IN2并且作為響應(yīng)生成經(jīng)調(diào)制信號M0D_0UT 4并將其供應(yīng)給DAC 100。如下文進一步描述的,DAC 100具有內(nèi)置負載(阻抗)衰減器。由DAC 100供應(yīng)的經(jīng)轉(zhuǎn)換的信號DAC_0UT 6由濾波器108接收并濾波。濾波器108的輸出信號FIL_0UT 8由放大器110接收并放大,放大器110作為響應(yīng)生成信號AMP1_0UT 10。由放大器110生成的信號AMP1_0UT可以在由天線114傳送之前進一步使用功率放大器112來放大以生成信號AMP2_0UT。