用于數(shù)模轉(zhuǎn)換器的具有子溫度計碼的解碼器結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利說明】
[0001] 該申請為分案申請，其原案申請的申請?zhí)枮?00910146981.X、申請日為2009年06 月05日、發(fā)明名稱為"用于數(shù)模轉(zhuǎn)換器的具有子溫度計碼的解碼器結(jié)構(gòu)"。
技術領域
[0002] 本發(fā)明一般地涉及數(shù)模轉(zhuǎn)換器，更具體地涉及具有溫度計碼和子溫度計碼的數(shù)模 轉(zhuǎn)換器。
【背景技術】
[0003] 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)，在如通信系統(tǒng)、儀器以及 音頻和視頻處理系統(tǒng)中的包括現(xiàn)實世界信號的數(shù)字信號處理的應用中都是普遍存在的。
[0004] DAC設計的兩個主要問題是單調(diào)性和分辨率。單調(diào)性意味著當數(shù)字值增大時，轉(zhuǎn) 換的模擬值也必須增大。很多DAC構(gòu)件塊需要在中等時鐘頻率和中等設計復雜度下保證單 調(diào)性。例如PLL環(huán)中的數(shù)控振蕩器中的DAC，或自動頻率控制環(huán)路中的數(shù)控晶體振蕩器中 的DAC。通常需要不同DAC元件之間的匹配來保證單調(diào)性。隨著集成電路制造工藝的尺寸 縮小，DAC元件的物理尺寸變得更小，從而更難控制DAC元件的尺寸，這些元件必須匹配以 達到單調(diào)性。因此，DAC元件的物理尺寸被匹配需求限制，這樣DAC沒有得益于工藝規(guī)模尺 寸。
[0005] 具有單調(diào)性保證的DAC的一種類型是溫度計DAC。這樣命名是因為它類似于水銀 溫度計，其中水銀柱總是上升到合適的溫度并且在該溫度之上不存在水銀。代表性地，輸入 數(shù)字信號是二進制的，二進制碼被轉(zhuǎn)換為溫度計碼。然后溫度計碼用于控制溫度計元件以 生成模擬信號。對于溫度計DAC，元件都是同樣的尺寸，因此元件匹配比在二進制情況下更 簡單。考慮到傳遞函數(shù)，溫度計轉(zhuǎn)換器通過設計達到單調(diào)性，因此，當輸入值增加時，比特只 從0變到1。在溫度計DAC中元件匹配的需求也可以放松，單調(diào)性得到保證。
[0006] 在傳統(tǒng)的DAC中，溫度計碼與二進制碼相結(jié)合以達到對于轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)的任何數(shù)字 符號的數(shù)模轉(zhuǎn)換。例如，對于12位DAC，12位分成6個最高有效位（MSB)和6個最低有效 位（LSB)。MSB被轉(zhuǎn)換為63位溫度計碼，每個位對應一個宏。每個宏能夠提供對應于最小電 流64倍的電流，其中最小電流是代表LSB的單位。對于對應于小于64的數(shù)字符號的LSB， 二進制碼用于單位單元的解碼和控制。至少需要6個單位單元來提供1倍、2倍、4倍、8倍、 16倍和32倍的最小電流。使用6個單位單元的不同組合，可以表示任何LSB數(shù)目。
[0007] 在傳統(tǒng)的DAC中，可以需要單位單元來提供相關的更大電流。在上述情況中，例 如，需要通過32倍最小電流的單個的單位單元提供最大電流。這需要相應的單位單元來占 用大芯片面積。因此，在單位單元內(nèi)達到梯度變化匹配是困難的。如果DAC具有14位，至 少需要8個單位單元，其提供1倍、2倍、4倍、8倍、16倍、32倍、64倍和128倍的最小電流。 這樣在需要提供128倍最小電流的單位單元內(nèi)達到梯度變化匹配更加困難。因此，需要新 的解碼方法來解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC)，包括第一溫度計解碼器和第二溫度計解碼器。所述第一溫度計解碼器配置為解碼所 述數(shù)字信號的最高有效位（MSB)以生成第一溫度計碼。所述第二溫度計解碼器配置為解碼 所述數(shù)字信號的中間位以生成第二溫度計碼。所述DAC進一步包括多個宏單元，每個宏單 元由所述第一溫度計碼的一個位所控制。所述多個宏單元配置為根據(jù)所述第一溫度計碼提 供第一模擬信號。所述DAC進一步包括配置為根據(jù)所述第二溫度計碼提供第二模擬信號、 和進一步配置為根據(jù)所述數(shù)字信號的最低有效位（LSB)提供第三模擬信號的宏單元。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的DAC，包括接收 所述數(shù)字信號的第一溫度計解碼器。所述第一溫度計解碼器包括第一多個輸出，并配置為 解碼所述數(shù)字信號的MSB以生成第一溫度計碼。所述DAC進一步包括彼此相同的多個宏單 元，每個宏單元連接到所述第一多個輸出其中的一個輸出；用于接收所述數(shù)字信號的第二 溫度計解碼器。所述第二溫度計解碼器包括第二多個輸出，并配置為解碼所述數(shù)字信號的 中間位以生成第二溫度計碼。所述DAC進一步包括一個宏單元，其包括第一多個單位單元， 其配置為由所述數(shù)字信號的LSB所控制，并能夠以二進制形式提供電流；以及第二多個單 位單元，其能夠提供相同的電流。每個第二多個單位單元連接到所述第二多個輸出其中的 一個輸出。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，一種進行數(shù)模轉(zhuǎn)換的方法包括：將數(shù)字輸入信號分為 MSB、LSB和中間位；由所述MSB生成第一溫度計碼；由所述第一溫度計碼生成第一組合電 流；由所述中間位生成第二溫度計碼；由所述第二溫度計碼生成第二組合電流；使用二進 制解碼由所述LSB生成第三組合電流；組合所述第一組合電流、第二組合電流和第三組合 電流。
[0011] 本發(fā)明的有益效果包括減少了由于使用兩個溫度計解碼器而產(chǎn)生的變量失配。
[0012] 本發(fā)明提供了一種用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC)，所述 DAC包括：接收所述數(shù)字信號的第一溫度計解碼器，所述第一溫度計解碼器配置為解碼數(shù) 字信號的最高有效位（MSB)以生成第一溫度計碼；多個宏單元，每個宏單元由所述第一溫 度計碼中的一個位控制，其中所述多個宏單元配置為根據(jù)所述第一溫度計碼提供第一模擬 信號；接收所述數(shù)字信號的第二溫度計解碼器，所述第二溫度計解碼器配置為解碼所述數(shù) 字信號的中間位以生成第二溫度計碼；以及一個宏單元，配置為根據(jù)所述第二溫度計碼提 供第二模擬信號、以及配置為根據(jù)所述數(shù)字信號的最低有效位（LSB)提供第三模擬信號。
[0013] 在該用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，所述宏單元包括能夠以二 進制形式提供電流的第一多個單位單元和能夠提供相同電流的第二多個單位單元，其中所 述第一多個單位單元由所述LSB控制，所述第二多個單位單元由所述第二溫度計碼控制。
[0014] 在該用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，所述宏單元包括相同微單 元的陣列，屬于相同單位單元且并行互連的所述微單元以所述陣列的中心對稱分布。
[0015] 在該用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，所述宏單元進一步包括為 所述陣列的鏡像的附加陣列，其中所述陣列中的所述微單元并行互連到所述附加陣列中對 應的鏡像微單元，或者其中所述宏單元進一步包括3個附加陣列，其中每個所述陣列和所 述附加陣列為所述陣列和所述附加陣列的保留部分的鏡像，其中所述陣列和所述附加陣列 中對應的鏡像微單元并行互連。
[0016] 本發(fā)明還提供了一種用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC)，所述 DAC包括：接收所述數(shù)字信號的第一溫度計解碼器，所述第一溫度計解碼器配置為解碼所 述數(shù)字信號的最高有效位（MSB)以生成第一溫度計碼，其中所述第一溫度計解碼器包括第 一多個輸出；多個彼此相同的宏單元，其中每一個宏單元連接到所述第一多個輸出中的其 中一個輸出；用于接收所述數(shù)字信號的第二溫度計解碼器，所述第二溫度計解碼器配置為 解碼所述數(shù)字信號的中間位以生成第二溫度計碼，其中所述第二溫度計解碼器包括第二多 個輸出；以及一個宏單元，包括：第一多個單位單元，配置為由所述數(shù)字信號的最低有效位 (LSB)控制并能夠以二進制形式提供電流；以及第二多個單位單元，能夠提供相同的電流， 其中每個所述第二多個單位單元連接到所述第二多個輸出其中的一個輸出。<