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串型DAC充电升压系统和方法

申请号 CN201310565968.4 申请日 2013-11-14 公开(公告)号 CN103812507B 公开(公告)日 2017-10-27
申请人 亚德诺半导体集团; 发明人 D·A·登普西;
摘要 本 发明 的实施方案可提供具有充电升压的串型DAC。该串型DAC可包括多个串(如MSB DAC和LSB DAC)用于将数字字转换成相应的模拟 电压 。该串型DAC也可包括用以在代码转变(如MSB代码转变)期间将充电耦合进该DAC或从该DAC耦合出的充电升压系统。该串型DAC可用先断后通连接技术进行操作,其中在进行新的连接之前,所有相关连接实质上是开路的。因此,该充电升压可在代码转变之间使该串型DAC中的阻抗元件的稳定时间缩短并且可实质上减少(或消除)毛刺。
权利要求

1.一种串型数字至模拟转换器DAC,其包括:
阻抗网络,其包括第一阻抗串和第二阻抗串;
一组开关,其在第一数字字中将所述第一阻抗串两端的第一电压耦合至所述第二阻抗串,以及在第二数字字中将所述第一阻抗串两端的第二电压耦合至所述第二阻抗串;以及充电升压电路,其在所述第一数字字和所述第二数字字之间的转变期间将升压电荷注入到所述阻抗网络。
2.如权利要求1所述的串型DAC,其中所述升压电荷的极性基于第一数字字的第一组位和第二数字字的第二组位之间的比较。
3.如权利要求1所述的串型DAC,其中所述充电升压电路包括电荷存储设备。
4.如权利要求3所述的串型DAC,其中所述电荷存储设备是可变电容器。
5.如权利要求3所述的串型DAC,其中所述充电升压电路还包括多个开关。
6.如权利要求5所述的串型DAC,其中所述多个开关包括将所述电荷存储设备选择性地耦合至基准电压源的至少一个充电开关。
7.如权利要求5所述的串型DAC,其中所述多个开关包括将所述电荷存储设备选择性地耦合至所述阻抗网络的至少一个耦合开关。
8.如权利要求1所述的串型DAC,其中所述充电升压电路包括两个充电升压组件:注入第一电荷的第一组件以及注入第二电荷的第二组件,其中所述第二电荷比所述第一电荷大。
9.如权利要求8所述的串型DAC,其中所述充电升压电路被配置成基于第一数字字的第一组位和第二数字字第二组位之间的比较在所述转变期间施加所述第一电荷或所述第二电荷。
10.如权利要求1所述的串型DAC,其中所述充电升压电路包括电容器DAC。
11.如权利要求10所述的串型DAC,其中所述充电升压电路还包括耦合至所述电容器DAC的衰减器
12.如权利要求1所述的串型DAC,其中所述充电升压电路包括电容器分压器网络。
13.如权利要求1所述的串型DAC,其中所述充电升压电路包括寄生电容减少设备。
14.一种串型数字至模拟转换器DAC,其包括:
阻抗网络,其包括第一阻抗串和第二阻抗串;
一组开关,其在第一数字字中将所述第一阻抗串两端的第一电压耦合至所述第二阻抗串以及在第二数字字中将所述第一阻抗串两端的第二电压耦合至所述第二阻抗串;以及充电升压电路,其在所述第一数字字和所述第二数字字之间的转变后注入电荷。
15.如权利要求14所述的串型DAC,其中在所述第二数字字期间注入所述电荷。
16.如权利要求14所述的串型DAC,其中所述充电升压电路包括电阻器。
17.如权利要求14所述的串型DAC,其中所述充电升压电路被选择性地耦合至所述第二电阻器串的基本上的中点。
18.一种将两个数字信号转换成相应的模拟信号的方法,其包括:
使用多串型DAC将第一数字信号转换成第一模拟信号;
使用所述多串型DAC将第二数字信号转换成第二模拟信号;以及
在所述第一数字信号转换和所述第二数字信号转换之间的转变期间将升压电荷注入所述多串型DAC。
19.如权利要求18所述的方法,其中所述升压电荷的极性基于所述第一数字信号和第二数字信号的比较。
20.如权利要求18所述的方法,其还包括在所述第一数字信号转换和所述第二数字信号转换之间的转变期间注入第二升压电荷。
21.如权利要求18所述的方法,其还包括在所述第二数字信号的所述转换期间注入升压电荷。
22.一种串型数字至模拟转换器DAC,其包括:
电阻网络,其包括第一电阻器串和第二电阻器串,每串包括多个串联耦合的电阻器;
开关阵列,其将所述第一电阻器串中的中间节点选择性连接至所述第二电阻器串的终端,所述开关阵列响应于数字字来配置所述第一电阻器串和所述第二电阻器串之间的所述选择性连接;以及
充电升压电路,其在第一数字字和第二数字字之间的转变期间将电荷注入所述串型DAC。
23.如权利要求22所述的串型DAC,其中所述电荷是在第二电阻器串的中心处或者中心附近注入的。
24.如权利要求22所述的串型DAC,其中所述电荷是在所述开关阵列处注入的。

说明书全文

串型DAC充电升压系统和方法

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2012年11月14日提交的美国临时专利申请序列No.61/726,431带来的优先权的权益,其内容并入本文。

技术领域

[0003] 本发明涉及串型数字-模拟转换器(DAC),特别是涉及串型DAC中的充电升压。

背景技术

[0004] 串型DAC将数字字转换成相应的模拟信号。一般来说,单串类型的串型DAC包括串联电阻器串并用于低到中等分辨率。已做出的双串型DAC的第二串单元电阻器的阻抗显著高于第一串单元电阻器的阻抗以降低对可接受电平的负载效应。双级DAC也已使用电压缓冲器来缓冲从第一级DAC到第二级DAC的中间输出电压,这也可以采用串型DAC架构。
[0005] 双串型DAC通常包括两个串联电阻器串和分别用于每个电阻器串的两个开关网络。第一电阻器串通常用于转换数字字的最高有效位(MSB),第一电阻器串的输出端被耦合到第二电阻器串的输入端,第二电阻器串用于转换数字字的最低有效位(LSB)。
[0006] 在双串型DAC中,由于电压不匹配,MSB DAC转换中的代码转变可以导致LSB DAC转换中的“毛刺”。例如,电压模式DAC主要代码转变毛刺能量(通常按Vsecs测量)和毛刺幅度(通常按电压峰峰值或V(pk-pk)测量)是指示DAC中非理想的瞬态响应的瞬态特性。毛刺可以大致分为两种类型-快速毛刺和缓慢毛刺。
[0007] 快速毛刺发生在双串型DAC中的主代码转变(MCT)处,这是因为LSB DAC在新电路配置中重新耦合到MSB DAC时的高速电荷重新分布。这通常是由LSB DAC参考终端和相关联的开关网络的高速[放电]充电支配,如根据图1(a)所示的例子,其示出了MCT毛刺在简化双串型DAC中引起快速的电流路径。快速毛刺一般是由于例如通过金属互连件(如开关网络)耦合的设备之间的低阻抗路径中的高速切换和电荷重新分布。
[0008] 另一方面,慢速毛刺一般由多串型DAC中LSB DAC电路的分布式RC布置支配。图1(b)示出了MCT毛刺在简化双串型DAC中引起缓慢的电流路径。由于DAC网络的自电容通过MSB DAC网络充电需要大量时间,故代码转变所造成的毛刺也限制多串型DAC的稳定时间。由于限制稳定速度的寄生电容,阻抗元件(如电阻)具有固有带宽。
[0009] 在需要输出变化的这种架构中,输出电容通过DAC充电。此网络中的阻抗(电阻)限制充电电流并从而限制稳定速度。此阻抗对于DAC静态功耗同样重要。期望的是具有更低的功耗,这在常规上将通过更高的DAC串阻抗来实现,并且也期望具有减少的稳定时间,这在常规上通过更低的DAC串阻抗来实现。因此,在本领域中有必要克服这个功率-速度折衷限制。
[0010] 因此,发明人确认在本领域上需要提高DAC的速度而没有大量额外的DAC静态功耗。附图说明
[0011] 图1(a)示出在简化双串型DAC中的快速毛刺。
[0012] 图1(b)示出在简化双串型DAC中的慢速毛刺。
[0013] 图2(a)示出根据本发明的实施方案的具有充电升压的DAC系统。
[0014] 图2(b)示出根据本发明的实施方案具有充电升压的DAC系统。
[0015] 图3示出根据本发明的实施方案的充电升压操作的时序图。
[0016] 图4示出根据本发明的实施方案的具有充电升压的DAC系统。
[0017] 图5(a)示出根据本发明的实施方案的充电升压操作。
[0018] 图5(b)示出根据本发明的实施方案的充电升压操作。
[0019] 图5(c)示出根据本发明的实施方案的充电升压操作。
[0020] 图5(d)示出根据本发明的实施方案的充电升压操作。
[0021] 图5(e)示出根据本发明的实施方案的充电升压操作。
[0022] 图5(f)示出根据本发明的实施方案的充电升压操作。
[0023] 图6示出根据本发明的实施方案的具有充电升压的DAC系统。
[0024] 图7示出根据本发明的实施方案的充电升压系统。
[0025] 图8示出根据本发明的实施方案的具有充电升压的DAC系统。
[0026] 图9示出根据本发明的实施方案的充电升压控制系统。
[0027] 图10示出根据本发明的实施方案的充电升压控制系统。
[0028] 图11示出根据本发明的实施方案的具有充电升压的DAC系统中的寄生电容。
[0029] 图12示出根据本发明的实施方案的充电升压系统。
[0030] 图13示出根据本发明的实施方案的具有充电升压的DAC系统。
[0031] 图14示出根据本发明的实施方案的具有充电升压的DAC系统。

具体实施方式

[0032] 本发明的实施方案可提供串型DAC。串型DAC可包括阻抗网络,阻抗网络包括第一和第二阻抗串。串型DAC也可以包括用以在第一代码配置中将第一阻抗串两端的第一电压耦合到第二阻抗串和在第二代码配置中将第一阻抗串两端的第二电压耦合到第二阻抗串的一组开关。此外,该串型DAC可包括用以在第一代码配置和第二代码配置之间的转变期间将升压充电注入到阻抗网络的充电升压电路
[0033] 本发明的实施方案可提供串型DAC。串型DAC可包括阻抗网络,阻抗网络包括第一和第二阻抗串。串型DAC也可以包括用以在第一代码配置中将第一阻抗串两端的第一电压耦合到第二阻抗串和在第二代码配置中将第一阻抗串两端的第二电压耦合到第二阻抗串的一组开关。此外,该串型DAC可包括用以在第一代码配置和第二代码配置之间的转变后注入充电的充电升压电路。
[0034] 本发明的实施方案可提供一种将两个数字信号转换成相应的模拟信号的方法。该方法可以包括使用多串型DAC将第一数字信号转换成第一模拟信号、使用该多串型DAC将第二数字信号转换成第二模拟信号以及在第一和第二数字信号转换之间的转变期间将升压充电信号注入多串型DAC。
[0035] 本发明的实施方案可提供串型DAC。串型DAC可以包括电阻网络,该电阻网络包括第一和第二电阻器串,每串包括多个串联耦合的电阻器。串型DAC也可以包括将第一电阻器串中的中间节点选择性地连接到第二电阻器串的终端的开关阵列,该开关阵列响应于输入控制代码以配置第一和第二电阻器串之间的选择性连接。此外,串型DAC可包括用以在第一控制代码和第二控制代码之间的转变期间将充电注入串型DAC的充电升压电路。
[0036] 图2(a)是根据本发明的实施方案的具有充电升压的DAC系统200的简化框图。该DAC系统200可以包括MSB DAC 210、LSB DAC220和充电升压系统230。该DAC系统200被示为作为在MSB和LSB部分之间分离的二进制系统,然而,本文所描述的DAC系统可以在各种不同的架构中实施和/或使用不同的数字系统(例如,使用互素数)和/或使用非二进制的数基来实施。本文为了简单和说明的目的,使用二进制分离系统。DAC系统200可以将输入数字字DIN转换成经转换的模拟电压VOUT。
[0037] 该MSB DAC 210可将待转换的数字字的MSB位转换成模拟电压VOUT。该MSB DAC 210可以生成参考电压信号REF2+和REF2-。该MSB DAC 210可以包括具有串联耦合的阻抗结构(如电阻器、MOS设备等)的阻抗串。在实施方案中,MSB DAC 210可以被设置为如图2(b)所示的串型DAC。在该实施方案中,MSB DAC 210可以包括多个串联耦合的电阻器211.1-211.N(即,电阻器串)和多个开关212.0-212.N。电阻器串中的电阻器211.1-211.N可被提供有相等的电阻值(例如,K欧姆)以作为分压器网络操作。多个开关212.0-212.N可以耦合到电阻器的端部。因此,开关的选择性耦合可以提供对应的电阻器串中不同分段的中间节点。可基于待转换的数字字的MSB由二进制控制信号(C0-CN)控制这些开关。控制器(在图2中以虚线示出)也可以控制这些开关。因此,该MSB DAC 210可提供根据输入数字字的MSB调整的参考电压VREF的一部分。
[0038] LSB DAC 220可耦合到MSB DAC 210以在输入节点DACP和DACN分别接收REF+和REF-电压。LSB DAC 220可将待转换的数字字的LSB位转换成VOUT。LSB DAC 220可以具有串联耦合的阻抗结构(如电阻器、MOS设备等)的阻抗串。在实施方案中,可提供LSB DAC 220作为如图2(b)所示的串型DAC。在该实施方案中,LSB DAC 220可以包括多个串联耦合的电阻器221.1-221.M(即,电阻器串)和多个开关222.0-222.M。电阻器串中的电阻器221.1-221.M可被提供有相等的电阻值(例如,L欧姆)以作为分压器网络操作。MSB DAC 210的输出端可以耦合到LSB DAC 220电阻器串的顶端和底端。多个开关222.0-222.M可以耦合到电阻器的端部。可基于待转换的数字字的LSB由二进制控制信号(D0-DN)控制这些开关。控制器(在图2中以虚线示出)也可以控制这些开关。
[0039] MSB DAC 210和LSB DAC 220可以组合工作以将输入数字字DIN转换成经转换的模拟电压VOUT。在转换第一数字字后,DAC系统200可以转换另一数字字。为做到这一点,DAC系统200可基于待转换的新数字字来改变MSB DAC 210和LSB DAC 220中的开关连接。然而,DAC系统200可用先断后通(BBM)连接技术操作,其中所有相关的连接在进行新的连接之前基本上开路。因此,设计可在代码转变之间施加转变时间。
[0040] 充电升压系统230可以耦合到MSB DAC 210输出端和LSB DAC220的输入参考端,并可在MSB DAC代码转变之间提供升压充电到LSB DAC 220。充电升压的极性和幅度可能取决于MSB DAC代码转变。充电升压系统230也可以由控制器(在图2中以虚线示出)控制。充电升压系统230的实施方案在下面进行进一步详细描述。如本文所述,充电升压系统230可以通过在DAC系统200中提供升压充电来补偿快速毛刺。如前所述,毛刺是充电稳定行为造成的现象。因此,如本文所述的充电升压系统可提供合适的充电以在适当时/适当的情况下直接向DAC系统提供该充电以增强毛刺性能。充电升压系统可以有效地绕过DAC串联阻抗,并从而减少毛刺。
[0041] 图3是根据本发明的实施方案的充电升压操作300的时序图。充电升压操作可包括预先计算升压操作、预充电升压操作(在DAC代码改变之前)、充电升压耦合操作和充电升压去耦操作。
[0042] 响应于可用的下一个MSB数据,在预先计算升压操作中可以预先计算充电升压。充电升压计算可包括充电升压的量和充电升压的极性,并且充电升压计算可以基于当前(旧)MSB数据和下一个(新)MSB数据之间的差异。在实施方案中,预先计算可发生在写(WR)周期之前、期间或之后。基于预先计算的充电升压,可对充电升压系统Cboost预充电。可在DAC转换旧的数字数据同时执行预先计算和预充电操作。
[0043] 当MSB DAC完成旧MSB数据的转换时,MSB DAC可断开它的连接(例如,开关连接)。DAC可遵循先断后通(BBM)连接技术。在为旧MSB数据断开连接和为新MSB数据进行连接之间的转变期间,充电升压Cboost可耦合到MSB DAC的输出端,充电升压Cboost也耦合到LSB DAC的输入端。充电升压Cboost可耦合到LSB DAC的顶部或底部(DACP或DACN)。在实施方案中,Cboost可包括一个或多个充电升压(例如,第一Cboost和第二Cboost)。在将Cboost充电注入到DAC后,Cboost可与DAC去耦,并且DAC可通过进行其新的连接进行到转换下一个MSB数据。
[0044] 通过在代码转变期期间将充电升压注入到DAC,本发明的实施方案使第二DAC(例如,LSB DAC)在MSB DAC代码转变之间的电压电平变化的稳定时间缩短。因此,本发明的实施方案可减少(或消除)毛刺。
[0045] 图4是根据本发明的实施方案的具有充电升压的DAC系统400。该DAC系统400可以包括MSB DAC 410、LSB DAC 420和充电升压系统430。DAC系统400可以将输入数字字DIN转换成经转换的模拟电压VOUT。可以如在本文所描述的其它实施方案(例如,图2)中所描述的那样提供MSB DAC 410和LSB DAC 420。
[0046] 充电升压系统430可包括Cboost电容器431、耦合开关432.1、432.2和充电开关433.1、433.2、434.1、434.2。在实施方案中,Cboost电容器431可是可变电容器并可是非对称电容器。耦合开关432.1、432.2可使Cboost电容器431耦合到MSB DAC 410输出端/LSB DAC 
420输入端。例如,开关432.1可使Cboost电容器431耦合到LSB DAC 420的顶部(DACP),并且开关432.2可使Cboost电容器432耦合到LSB DAC 420的底部(DACN)。
[0047] 充电开关433.1、433.2、434.1、434.2可以使两个电压参考电平(例如VREF或GND)耦合到Cboost电容器431的顶板或底板以用正或负电荷对Cboost电容器431充电。例如,用VREF对Cboost电容器431正向充电,开关433.2和434.1可被闭合以在电容器两端建立充电。反之,用VREF对Cboost电容器431负向充电,开关433.1和434.2可被闭合以在电容器两端建立充电。
[0048] 图5(a)-图5(f)示出使用图4的DAC系统400的示例性充电升压操作。为简单起见,只示出充电升压系统的一个分支。图5(a)示出预先计算升压步骤。在此,DSP(未示出)可以基于旧MSB数据、新MSB数据之间的比较以及升压电路设计来计算预充电升压。充电量和极性可基于旧和新MSB值之间的差异。在实施方案中,MSB值差异可直接关系到充电量。例如,大MSB值差异可能对应于大充电升压。相反,小MSB值差异可能对应小充电升压。MSB值差异和充电量之间的关系可能取决于DAC系统的电路细节。例如,关系可以是线性的或非线性的,如DAC系统400实例中的情况。此外,充电极性可以基于MSB值变化的方向,这可能会指定需要正充电升压还是需要负充电升压。在预先计算升压步骤中,所有开关可以被设置到打开位置。在实施方案中,在充电不会被注入以优化DAC系统的速度操作时,耦合开关432.1可以被设置到打开位置。
[0049] 图5(b)示出初始预充电升压步骤。基于预先计算,可将Cboost电容器431充电至预先计算的充电极性和电平。例如,开关433.2和开关434.1可被闭合以对Cboost电容器431的顶板充电产生正电荷,Qboost=Cboost*VREF。图5(c)示出完成预充电升压步骤。当完成预充电时,电压源VREF可与Cboost电容器431去耦。因此,开关433.2可被打开。
[0050] 接着,可注入所存储的充电升压。在待转换的代码值之间的转变期间也可以进行充电升压注入。在实施方案中,在两个阶段一第一和第二升压中可注入充电升压。图5(d)示出第一升压步骤。在此,开关432.1可被闭合使Cboost电容器431耦合到DAC以施加第一升压。此外,开关434.1可保持闭合。图5(e)示出第二升压步骤。例如在先断后通模式下,第二升压可通过打开开关434.1来施加并且开关434.2可被闭合。开关432.1可仍然闭合以保持Cboost电容器431耦合到DAC。
[0051] 图5(f)示出最终的断路步骤。在将升压充电转移到DAC后,开关432.1可被打开以使Cboost电容器431与DAC去耦。其他开关可被保持在它们当前位置中(即留在最后的状态)。在另一实施方案中,其他开关可被重置到初始位置。
[0052] 在实施方案中,两种类型的升压结构可被用来提供两种不同类型的升压-MCT(主要代码转变)以配合MSB代码变化少量(例如,一个MSB)和大规模MSB变化(例如,大于一个MSB)时的情况。图6是根据本发明的实施方案的具有MCT和大规模升压的DAC系统600的简化框图。DAC系统600可包括MSB DAC 610、LSB DAC620、MCT升压系统630和大规模提升系统640。DAC系统600可将输入数字字DIN转换成经转换的模拟电压VOUT。可以如在本文所描述的其它实施方案(例如,图2)中所描述的那样提供MSB DAC 610和LSB DAC 620。
[0053] MCT升压系统630可包括CMCT_boost电容器631、耦合开关632.1、632.2和充电开关633.1、633.2、634.1、634.2。在实施方案中,CMCT_boost电容器631可是可变电容器并可是非对称电容器。耦合开关632.1、632.2可使CMCT_boost电容器631耦合到MSB DAC 610输出端/LSB DAC 620输入端。例如,开关632.1可使CMCT_boost电容器631耦合到LSB DAC 620的顶部(DACP),并且开关632.2可使CMCT_boost电容器632耦合到LSB DAC 420的底部(DACN)。
[0054] 充电开关633.1、633.2、634.1、634.2可以使两个电压参考电平(例如VREF或GND)耦合到CMCT_boost电容器631的顶板或底板以用正或负电荷对CMCT_boost电容器631充电。例如,为用VREF对CMCT_boost电容器631的顶板充电,开关633.2和634.1可被闭合以在顶板上建立充电。反之,为用VREF对CMCT_boost电容器631的底板充电,开关633.1和634.2可被闭合以在底板上建立充电。
[0055] 大规模升压系统640可包括大规模升压电容器CLS_boost电容器641、耦合开关642.1、642.2和充电开关643.1、643.2、644.1、644.2。在实施方案中,CLS_boost电容器641可是可变电容器并且可是非对称电容器。耦合开关642.1、642.2可使CLS_boost电容器641耦合到MSB DAC 
610输出端/LSB DAC 620输入端。例如,开关642.1可使CLS_boost电容器641耦合到LSB DAC 
620的顶部(DACP),并且开关642.2可使CLS_boost电容器642耦合到LSB DAC 620的底部(DACN)。
[0056] 充电开关643.1、643.2、644.1、644.2可以使两个参考电压电平(例如VREF或GND)耦合到CLS_boost电容器641的顶板或底板以用正或负电荷对CLS_boost电容器641充电。例如,为用VREF对CLS_boost电容器641的顶板充电,开关643.2和644.1可被闭合以在顶板上建立充电。反之,为用VREF对CLS_boost电容器641的底板充电,开关643.1和644.2可被闭合以在底板上建立充电。
[0057] 由于大规模升压系统640相比MCT升压系统630可将较大幅度的充电注入DAC,故大规模升压系统640必须存储然后放电较大的充电量。因此,CLS_boost电容器641可具有比CMCT_boost电容器631大的值,即CLS_boost电容器641>CMCT_boost电容器631。在实施方案中,当MSB代码变化一个MSB时,DAC系统600可以使用MCT升压系统630以在代码转变期间注入充电升压,并且在MSB代码变化超过一个MSB时,DAC系统600可以使用大规模升压系统以在代码转变期间注入充电升压。
[0058] 在实施方案中,使用电容器DAC(CDAC)和CDAC衰减器电路可将充电升压系统实施多量程系统。这个实施可以提供MCT升压信号和大规模升压信号这两者。图7是根据本发明的实施方案的CDAC充电升压系统700的简化框图。CDAC充电升压系统700可包括CDAC 710、CDAC衰减器720和开关730。CDAC衰减器720可被耦合到CDAC 710以衰减CDAC 710的输出,从而生成经衰减(即,较低幅度)的升压信号。在实施方案中,开关730可以使CDAC 710直接耦合到LSB DAC用于大规模升压信号并且可使CDAC 710通过CDAC衰减器720耦合到LSB DAC用于MCT升压信号。当然,开关730可以被布置在CDAC 710和720的任一侧上以提供如上所述的选择性耦合。
[0059] 图8是根据本发明的实施方案的使用电容分压器的具有充电升压系统的DAC系统800。该DAC系统800可以包括MSB DAC 810、LSB DAC 820和充电升压系统830。DAC系统800可以将输入数字字DIN转换成经转换的模拟电压VOUT。可以如在本文所描述的其它实施方案(例如,图2)中所描述的那样提供MSB DAC 810和LSB DAC820。
[0060] 充电升压系统830可包括Cboost电容器831、耦合开关832.1、832.2和充电开关833.1、833.2、834.1、834.2。在实施方案中,Cboost电容器831可是可变电容器并可是非对称电容器。耦合开关832.1、832.2可使Cboost电容器831耦合到MSB DAC 810输出端/LSB DAC 
820输入端。例如,开关832.1可使Cboost电容器831耦合到LSB DAC 820的顶部(DACP),并且开关832.2可使Cboost电容器832耦合到LSB DAC 820的底部(DACN)。在实施方案中,耦合开关
832.1、832.2可使Cboost电容器831耦合到DAC以提供大规模充电升压信号。
[0061] 充电开关833.1、833.2、834.1、834.2可以使两个电压参考电平(例如VREF或GND)耦合到Cboost电容器831的顶板或底板以用正或负电荷对Cboost电容器831充电。例如,为用VREF对Cboost电容器831的顶板充电,开关833.2和834.1可被闭合以在顶板上建立充电。反之,为用VREF对Cboost电容器831的底板充电,开关833.1和834.2可被闭合以在底板上建立充电。
[0062] 充电升压系统800也可以包括电容分压器841和耦合开关842.1、842.2以提供第二幅度充电升压信号(例如,MCT升压信号)。电容分压器841可以包括被布置划分电压的一组电容器。在实施方案中,耦合开关842.1、842.2可以使电容分压器841耦合到DAC以提供MCT升压信号。
[0063] 本文所讨论的具有充电升压实施方案的DAC系统可用模拟混合信号(AMS)电路来实施。例如,AMS电路可以被设置以控制MCT和大规模升压传递函数。另外,这两个传递函数可以具有不同的增益。
[0064] 用以控制本文所描述的充电升压系统的控制信号可由数字电路(例如,数字信号处理器(DSP))来生成。图9是根据本发明的实施方案的充电升压控制系统的简化框图。该系统可以包括传递函数模902和乘法器904。在本实施方案中,可以为所有情况提供一个数字路径。可根据旧MSB数据和新MSB数据之间的差异激活升压。例如,信号Up_1和Down_1可表示MCT升压信号和信号Up_many和Down_many可指示大规模提升信号。图10是根据本发明的另一实施方案的充电升压控制系统的简化框图。在图10实施方案中,MCT和大规模升压信号可具有可复用多路转换器1006的独立的路径(一个乘法器和一个没有)。
[0065] 本文所描述的开关电容电路如充电升压系统可能遭受本领域那些技术人员已知的寄生电容问题。图11示出DAC系统1100中可能存在的寄生电容。该DAC系统1100与图8中的DAC系统800相同,但示出系统中的寄生电容的影响。寄生电容CPAR1代表作为大规模升压耦合电路的一部分的寄生开关、互连件和设备的电容。寄生电容CPAR2代表作为MCT升压耦合电路的一部分的寄生开关和互连装置的电容。
[0066] 为了对抗寄生电容的影响,本发明的实施方案可提供寄生电容减少系统。图12是根据本发明的实施方案的具有寄生电容补偿的CDAC充电升压系统1200的简化框图。CDAC充电升压系统1200可包括CDAC 1210、CDAC衰减器1220、CDAC CPAR1补偿1230、CDAC CPAR2补偿1240和开关1250。CDAC衰减器1220可被耦合到CDAC 1210以衰减CDAC 1210的输出,从而生成经衰减(即,较低幅度)的升压信号。在实施方案中,开关1250可以使CDAC 1210直接耦合到LSB DAC用于大规模升压信号并且可使CDAC 1210通过CDAC衰减器1220耦合到LSB DAC用于MCT升压信号。CDAC CPAR1补偿1230可产生电荷以补偿大规模升压耦合中的寄生电容(和它的放电)。CDAC CPAR1补偿1240可产生电荷以补偿MCT升压耦合中的寄生电容(和它的放电)。当然,开关1250可以被布置在元件的任一侧上以提供如上所述的选择性耦合。此外,两个取消块(CDAC CPAR1补偿1230和CDAC CPAR1补偿1240)可被集成在一起,并且独立明确的调整/校正可由AMS、部分AMS或数字技术来执行.
[0067] 如上所述,LSB DAC的分布式RC布置可能会导致“慢速”毛刺。耦合到LSB DAC或来自LSB DAC的升压充电可减少或消除慢速毛刺。图13是根据本发明的实施方案的具有慢速充电升压的DAC系统1300。该DAC系统1300可以包括MSB DAC 1310、LSB DAC 1320和慢速充电升压系统1330。DAC系统400可以将输入数字字DIN转换成经转换的模拟电压VOUT。可以如在本文所描述的其它实施方案(例如,图2)中所描述的那样提供MSB  DAC 1310和LSB DAC1320。
[0068] 慢速充电升压系统1330可包括Cboost电容器1331、耦合开关1332.1、1332.2、充电开关1333.1、1333.2、1334.1、1334.2和电阻器RSLOW 1335。在实施方案中,Cboost电容器1331可是可变电容器并且可是非对称电容器。耦合开关1332.1、1332.2可使Cboost电容器1331耦合到MSB DAC 1310输出端/LSB DAC 1320输入端。例如,开关1332.1可使Cboost电容器1331耦合到LSB DAC 1320的顶部(DACP),并且开关1332.2可使Cboost电容器1332耦合到LSB DAC 1320的底部(DACN)。
[0069] 充电开关1333.1、1333.2、1334.1、1334.2可以使两个电压参考电平(例如VREF或GND)耦合到Cboost电容器1331的顶板或底板以用正或负电荷对Cboost电容器1331充电。例如,为用VREF对Cboost电容器1331的顶板充电,开关1333.2和1334.1可被闭合以在顶板上建立充电。反之,为用VREF对Cboost电容器1331的底板充电,开关1333.1和1334.2可被闭合以在底板上建立充电。
[0070] RSLOW 1335可设定LSB DAC 1320中充电注入的目标速度。在进行BBM连接用于下一个MSB数据转换后可进行慢速充电注入。在实施方案中,RSLOW电阻器也可以由与DAC电阻相同的电阻器类型和/或结构制成以补偿制造方差。因此,慢速充电升压系统1330可以在一段时间内进行充电注入以大大减少(或消除)由与LSB DAC相关联的RC稳定时间产生的毛刺。
[0071] 在另一实施方案中,慢速升压可能会被耦合在LSB DAC的中心/接近LSB DAC的中心,因为这是最高的第二阻抗串DAC输出阻抗点。图14是根据本发明的实施方案的具有中间连接慢速充电升压的DAC系统1400。DAC系统1400实质上与图13中的DAC系统1300相似,除了耦合开关1432.1使Cboost电容器1431通过电阻器RSLOW1435选择性地耦合到LSB DAC 1420的中心处/LSB DAC 1420的中心附近处的节点。如果LSB DAC有奇数个电阻器(即,没有中心节点),则连接可大致在中心。为了说明目的,图14示出一个耦合开关1432.1,然而,DAC系统1400可以包括一个以上的耦合开关。
[0072] 此外,由于快速升压可被设计为在BBM转变窗口期间被输出以及慢速升压可以被设计用于除BBM转变窗口以外的较长一段时间,故可以共享本文在各种实施方案中所描述的用于快速升压和慢速升压的电路。例如,用于快速升压的电容器可在BBM转变窗口后被重新用于慢速升压,如在图3中的MSB DAC BBM转变后不久。虽然慢速升压电容器参数可能与快速升压电容器参数不同,但是部分可以被重新与数字或模拟衰减使用。在实施方案中,可与快速升压电容分开来使用或结合快速升压电容使用大电容。
[0073] 在本文具体示出和描述了本发明的几个实施方案。然而,可以理解的是,对本发明的修改和变化将涵盖在上述教导中。其他实施也在本发明的范围内。
[0074] 在其他实例中,众所周知的操作、组件和电路并没有被详细描述,以免混淆实施方案。例如,本文所描述的两个终端电阻器用于简单描述;然而,本文所描述的两个终端电阻器可广义上为本领域那些技术人员已知的阻抗元件。例如,也可使用三终端阻抗元件如背板元件或三终端电阻器,但没有在此进行详细描述,以免混淆实施方案。可以理解,本文所公开的具体结构和功能细节可以是代表性的,并不一定限制实施方案的范围。例如,轨道阻抗可以被实施在本文所描述的实施方案中。此外,为了说明目的,本文使用电阻器串描述本发明的实施方案,然而,本发明的实施方案可以用其他阻抗串方案进行实施。例如,可在阻抗串方案中利用在不饱和操作中偏置的MOS结构。
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