用于数据转换器中ISI缓解的切换方案

申请号 CN201310595216.2 申请日 2013-11-22 公开(公告)号 CN103840831A 公开(公告)日 2014-06-04
申请人 美国亚德诺半导体公司; 发明人 A·班德约帕得哈; P·A·巴金斯基;
摘要 本公开涉及用于数据转换器中ISI缓解的切换方案。 实施例 可以提供一种用于缓解三电平单位元件ISI的切换方案。三电平单位元件可以包括第一 电流 源和第二电流源以及多个 开关 ,所述多个开关被排列成在第一电流源与第二电流源之间形成三个 电路 支路。第一电路支路可以包括并联在第一电流源与第一输出端之间的两个开关和并联在第二电流源与第一输出端之间的两个开关。第二电路支路可以包括并联在第一电流源与第二输出端之间的两个开关和并联在第二电流源与第二输出端之间的两个开关。第三电路支路可以包括将第一电流源和第二电流源耦合到转储 节点 的开关。
权利要求

1.一种三电平单位元件,其包括:
第一电流源;
第二电流源;以及
多个开关,其被排列成在所述第一电流源和所述第二电流源之间形成三个电路支路,其中:
所述第一电路支路包括并联在所述第一电流源与第一输出端之间的两个开关和并联在所述第二电流源与所述第一输出端之间的两个开关,
所述第二电路支路包括并联在所述第一电流源与第二输出端之间的两个开关和并联在所述第二电流源与所述第二输出端之间的两个开关,以及
所述第三电路支路包括将所述第一电流源和所述第二电流源耦合到转储节点的开关。
2.如权利要求1所述的三电平单位元件,其中所述开关是NMOS开关、PMOS开关和电压NMOS开关中的一个。
3.如权利要求1所述的三电平单位元件,其中一次仅闭合两个开关,以及在每个操作周期闭合不同的一组开关。
4.如权利要求1所述的三电平单位元件,其中所述第三电路支路包括在所述第一电流源与所述转储节点之间的两个开关以及在所述第二电流源与所述转储节点之间的两个开关。
5.如权利要求1所述的三电平单位元件,其中操作所述三个电路支路中的开关以在每个时钟周期中提供三种状态中的一种,所述状态包括:
第一状态,其中所述第一电流源向所述第一输出端提供电流以及所述第二电流源从所述第二输出端汲取电流,
第二状态,其中所述第一电流源向所述第二输出端提供电流以及所述第二电流源从所述第一输出端汲取电流,以及
第三状态,其中所述第一电流源和第二电流源耦合到所述转储节点。
6.如权利要求5所述的三电平单位元件,其中在后续周期中,无论所述状态是否已经改变,启动与先前周期中启动的所述一组开关不同的一组开关以提供所述三种状态中的一种。
7.如权利要求5所述的三电平单位元件,其中如果在连续的时钟周期中所述相同的电流源耦合到所述相应的输出端,则在所述连续时钟周期中,启动不同的一组开关。
8.如权利要求1所述的三电平单位元件,其中:
在每个时钟周期中,操作所述三个电路支路中的所述开关以在具有正状态的所述输出端处提供电流、在具有负状态的所述输出端处提供电流或在所述输出端处不提供电流;以及
在每个时钟周期中启动与先前周期中启动的一组开关不同的一组开关。
9.一种三电平单位元件,其包括:
第一电流源;
第二电流源;
多个开关路径,其连接在所述第一电流源和所述第二电流源之间,其中:
第一开关路径包括并联在所述第一电流源与输出端之间的两个开关和并联在所述第二电流源与所述输出端之间的两个其它开关,以及
所述第二开关路径包括在所述第一电流源和第二电流源与转储节点之间的多个开关。
10.如权利要求9所述的三电平单位元件,其中所述开关是NMOS开关、PMOS开关和低电压NMOS开关中的一个。
11.如权利要求9所述的三电平单位元件,其中在每个时钟周期中,所述第一电流源耦合到所述输出端,所述第二电流源耦合到所述输出端或所述第一电流源和所述第二电流源耦合到所述转储节点。
12.如权利要求11所述的三电平单位元件,其中如果在连续的时钟周期中所述相同的电流源耦合到所述输出端,则在所述连续时钟周期中,启动不同的开关。
13.如权利要求11所述的三电平单位元件,其中:
当所述第一电流源耦合到所述输出端时,将所述第二电流源耦合到所述转储节点;以及
当所述第二电流源耦合到所述输出端时,将所述第一电流源耦合到所述转储节点。
14.一种用于控制三电平单位元件中的开关的方法,其包括:
接收表示所述单位元件的当前状态的信号
将所述当前状态与所述单位元件的先前状态进行比较;
如果所述单位元件的所述状态已改变,则控制所述开关以改变所述单位元件的状态;
如果所述状态未改变,则控制所述开关以通过启动不同的一组开关来提供所述单位元件的相同状态。
15.如权利要求14所述的方法,其中表示所述单位元件的当前状态的信号是表示负状态、正状态和中性状态中的一个的多位信号。
16.如权利要求14所述的方法,其中所述当前状态和所述先前状态中的每一个包括正状态、负状态和中性状态中的一个。
17.如权利要求14所述的方法,其中控制两个或更多个开关以提供负状态、正状态和中性状态中的一个。
18.一种数模转换器,其包括:
多个三电平单位元件,其用于将数字数据转换成模拟信号,每个三电平单位元件包括:
第一电流源;
第二电流源;以及
多个开关,其被排列成在所述第一电流源和所述第二电流源之间形成三个电路支路,其中:
所述第一电路支路包括并联在所述第一电流源与第一输出端之间的两个开关和并联在所述第二电流源与所述第一输出端之间的两个开关,
所述第二电路支路包括并联在所述第一电流源与第二输出端之间的两个开关和并联在所述第二电流源与所述第二输出端之间的两个开关,以及
所述第三电路支路包括将所述第一电流源和所述第二电流源耦合到转储节点的开关;
驱动器电路,其用于基于所述数字数据来控制每个三电平单位元件对所述模拟信号的影响;以及
加法器,其用于将来自所述三电平单位元件中的每一个的模拟信号输出相加。
19.如权利要求18所述的数模转换器,其中操作所述三电平单位元件中的所述开关,使得每个时钟周期中仅闭合两个开关以将所述第一电流源耦合到所述第一输出端、所述第二输出端和所述转储节点中的一个,以及将所述第二电流源耦合到所述第一输出端、所述第二输出端和所述转储节点中的一个。
20.如权利要求18所述的数模转换器,其中在每个三电平单位元件中:
操作所述三个电路支路中的所述开关以在每个时钟周期中提供三种状态中的一种;以及
如果在连续的时钟周期中使用相同的一组开关,则在所述连续时钟周期中启动不同的一组开关。

说明书全文

用于数据转换器中ISI缓解的切换方案

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本发明申请要求2012年11月26日提交的美国临时专利申请序列号为61/729,799赋予的优先权权益,其全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

[0003] 本申请的主题涉及用于数模转换器(DAC)中的单位元件的切换方案,且更具体而言涉及用于缓解符号间干扰(ISI)的三电平单位元件的切换方案。

背景技术

[0004] 数模转换器(DAC)接收数字输入信号并提供表示该数字信号的模拟输出信号(例如,电流电压或电荷)。为了简单和灵活性,在DAC中可能使用电流导引型结构。在一种设计中,DAC包括多个二电平电流导引型单位元件(例如,1位DAC)。可以为数字输入信号的每个量化电平提供一个单位元件。根据数字输入信号的值,操作开关以控制每个单位元件向输出信号提供正电流或负电流的影响。将这些单位元件的输出组合以提供表示数字输入信号的模拟输出信号。
[0005] 在另一种设计中,使用三电平电流导引型单位元件来提供模拟输出信号。每个三电平单位元件可以包括用于数字输入信号的每个量化电平的一对电流源(正和负)。根据数字输入信号的值,每个三元件单位元件对输出信号提供正电流、负电流或不提供电流。DAC中的三电平单位元件提供优于常规二电平单位元件的噪声和功率优势,其中所有单位元件始终连接到输出端。
[0006] DAC中的误差来源之一是符号间干扰(ISI)。ISI是数字信号的符号与后续符号相干扰的一种失真形式。当输出端上的噪声与电路元件的开关活动相关时可能存在ISI,这些开关活动与通过电路传递的信号的信息内容相关。在DAC中,当特定时钟周期的输出不仅是该时钟周期施加到DAC的数字输入信号的函数,而且也是先前时钟周期施加的数字输入信号的函数时,发生ISI。具体来说,ISI是每个单位元件传送到输出端的电流波形中的不均等上升和下降时间的结果。
[0007] 图1图示用于三电平单位元件中控制电流源的切换方案的电路。三电平单位元件100可以包括输出端110、120、电流源130、140、电流转储节点150以及六个开关A、B、C、D、E和F。可以通过将电流源130、140耦合到输出端110、120和电流转储节点150中的一个以控制开关A、B、C、D、E和F来提供单位元件100的三种操作状态。可以基于数字输入信号来控制这些开关(图1中未示出)。在第一种状态中,单位元件100可以向输出端110提供电流以及从输出端120汲取电流。在第二种状态中,单位元件100可以向输出端120提供电流以及从输出端110汲取电流。在第三种状态中,单位元件100可以通过既不向任一输出端110、120供应电流也不从任一输出端110、120汲取电流而处于中性状态(即,将电流源130、140耦合到电流转储节点150)。
[0008] 在图1中,ISI可由电流源130、140的漏电容和/或开关A、B、C、D、E和F的源极处的电容以及由于电流源130、140的开关而造成的对该电容的相关馈通所导致。当已有一段时间未被使用的电流源130、140随后被选择使用时也可能导致ISI。由此,特定时钟周期中的输出成为不仅是当前时钟周期的数字输入信号的函数,而且也是一个或多个先前时钟周期施加的数字输入信号的函数。
[0009] 已提出若干技术来缓解ISI。例如,已经使用控制电流源的开关的延迟驱动方案来保持开关栅极驱动相对于开关阈值的交叉点。然而,延迟驱动方案并未很好地跟踪过程、电压和/或温度的变化。提出的另一个解决方案是归零技术,其中强制使每个单位元件的输出从零开始,达到其最终值,并在单个时钟周期内返回到零。然而,该技术将大梯度引入到输出,这可能增加后续电路级(例如,放大器)的转换速率和带宽需求。提出了双(Duel)归零技术以克服归零技术的缺点,其中对于每个位时钟周期,为每个输入位生成两个或更多个归零信号。然而,该技术大大地增加面积和消耗更多功率。为了克服双归零技术的缺点,提出了返回保持技术。归于保持(return to hold)技术包括两个阶段。第一阶段是保持阶段,其包括断开并更新电流源以允许它们稳定。第二阶段包括在电流源稳定之后将电流源连接到输出端。然而,随着操作频率增加,归于保持技术在较小保持阶段的情况中稳定存在难题。
[0010] 因此,本领域需要一种控制三电平单位元件并缓解ISI,同时允许更高频率操作的切换方案。附图说明
[0011] 为了能够理解本发明的特征,下文描述了多个附图。然而,应注意,所附的附图仅图示本公开的特定实施例,且因此不应视为对其范围的限定,因为本发明可以涵盖其它等效实施例。
[0012] 图1图示用于三电平单位元件中控制电流源的切换方案的电路。
[0013] 图2图示根据本发明的实施例的用于在三电平单位元件中控制电流源的切换方案的电路。
[0014] 图3A和图3B图示当三电平单位元件的状态改变时的根据本发明的实施例的切换方案。
[0015] 图4A和图4B图示当三电平单位元件的状态未改变时的根据本发明的实施例的切换方案。
[0016] 图5图示根据本发明的实施例的DAC的框图
[0017] 图6图示一种根据本发明的实施例的在三电平单位元件中缓解ISI的方法。
[0018] 图7图示根据本发明的另一个实施例的用于在具有单个输出端的三电平单位元件中控制电流源的切换方案的电路。
[0019] 图8图示根据本发明的另一个实施例的用于在具有单个电流源的三电平单位元件中控制电流源的切换方案的电路。

具体实施方式

[0020] 本公开的实施例可以提供一种用于缓解三电平单位元件的ISI的缓解了ISI的切换方案。这些实施例可以包括对于每个输出使用双开关(duel-switch)方案以控制三电平单位元件中的电流源。
[0021] 在一个实施例中,三电平单位元件可以包括第一电流源和第二电流源和多个开关,所述多个开关被排列成在第一电流源与第二电流源之间形成三个电路支路。第一电路支路可以包括并联在第一电流源与第一输出端之间的两个开关和并联在第二电流源与第一输出端之间的两个开关。第二电路支路可以包括并联在第一电流源与第二输出端之间的两个开关和并联在第二电流源与第二输出端之间的两个开关。第三电路支路可以包括将第一电流源和第二电流源耦合到转储节点的开关。可以将这些电流源耦合到相应输出端以提供正状态、负状态和中性状态中的一个。在连续时钟周期中,如果将相同电流源耦合到相应输出端,则可以在连续时钟周期中启动不同的一组开关。
[0022] 为了在图1所示的三电平单位元件中缓解ISI,可以包括互补开关与开关A、B、C、D、E和F中的一个或多个并联。可以操作这些开关以通过在单位单元内提供开关活动的基准而不管生成控制信号所源自的内容来消除单位单元的数据相关性。
[0023] 图2图示根据本发明的实施例的在三电平单位元件200中控制电流源的切换方案。三电平单位元件200可以包括多个开关A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2、E1、E2、F1和F2、一对输出端210和220以及一对电流源230和240。所述开关可以在每个电流源230、240之间建立三个电路支路。开关A1、A2、B1和B2可以定义在第一电流源230、第一输出端210与第二电流源240之间建立的第一支路。开关E1、E2、F1和F2可以定义在第一电流源230、第二输出端220与第二电流源240之间建立的第二支路。开关C1、C2、D1和D2可以定义不连接到任一输出端的经过单位元件200的第三支路。
[0024] 表1图示单位单元200的操作期间可能发生以向输出端210、220提供电流或从输出端210、220汲取电流的开关。单位单元有三种主要操作状态:1)单元200向第一端210提供电流以及从第二端220汲取电流,2)单元200从第一端210汲取电流以及向第二端220提供电流,以及3)单元200处于中性状态–它既不向任一输出端210、220供应电流也不从任一输出端210、220汲取电流。第一状态可以对应于负状态(例如,提供到输出端210的电流和从输出端220汲取的电流)。第二状态可以对应于正状态(例如,提供到输出端220的电流和从输出端210汲取的电流)。第三状态可以对应于中性状态,其中在输出端210、220处不提供电流。上文论述的状态的定义是参考图2所示的实施例来论述的,但是在其它实施例中可以不同的方式给予定义。
[0025]
[0026]
[0027] 表1
[0028] 在操作期间,一次仅可以闭合第一支路和第二支路中的一个开关。由此,如果开关A1闭合以将输出端210连接到第一电流源230,则开关A2、B1和B2各自可以开路。相似地,如果将开关F1闭合以将第二输出端220连接到第二电流源240,则第二支路中的其它开关E1、E2和F2各自可以为开路的。在第三支路中,可以一次闭合两个开关以将转储节点250连接到电流源230、240。
[0029] 可以互补方式启动第一支路和第二支路中的开关。当一个支路中的开关(如,A1)闭合以将第一电流源230连接到输出端210中的一个时,可以不闭合连接到第一电流源230的其它开关。当第一开关A1闭合时,另一个支路中的开关(如,F2)将闭合以将另一个输出端220连接到第二电流源240。
[0030] 可以同步启动第三支路中两个开关。例如,开关C1和D1可以一起开路和闭合以建立和/或撤销绕开输出端210、220的第一电流源230与第二电流源240之间的导电路径。相似地,开关C2和D2可以一起开路和闭合以建立和/或撤销绕开输出端210、220的第一电流源230与第二电流源240之间的导电路径。由此,可以互补方式启动开关C1和C2,以及以互补方式启动开关D1和D2以建立第一电流源230和第二电流源240与转储节点250之间的导电路径。
[0031] 开关表仅图示本发明原理的示例。其它实施例也是可能的。例如,在表1的第一列中开关A1和F2示出为一对,以及在第二列中开关A2和F1示出为一对的情况中,开关A1可以与开关F1组成一对,以及开关A2可以与开关F2组成一对。除非下文描述,否则这种实施方式变化对于单位单元200的操作是无关紧要的。
[0032] 图2的实施例通过在单位单元内提供开关活动的基准而不管生成控制信号所源自的内容来缓解输入引起的噪声。例如,当施加到单位单元200的控制信号使得来自电流源230的电流从输出端210切换到第二输出端220时,单位单元200可能对第一支路中的开关A1或A2的开路和第二支路中开关E1或E2的闭合关联的输出信号造成一定量的噪声。当施加到单位单元200的控制信号使得来自电流源230的电流从一个符号周期到下一个符号周期继续施加到输出端210时,单位单元200可以将向输出端传送电流的开关中的第一开关(例如,A1)开路,以及将第一电流源230耦合到输出端210的第二开关A2闭合。这种开关A1的开路和开关A2的闭合可能在输出信号中产生一定量的噪声,非常类似于在上述情况下可能发生的开关活动。以此方式,在符号周期之间将发生大致相似的噪声效应,而无论对开关A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2、E1、E2、F1和F2生成开关控制信号的信号的内容。
[0033] 三电平单位单元200可以包括耦合到电流源转储250的缓冲放大器252。当单元为中性时,可以经开关C1、C2、D1和/或D2将第一电流源230和第二电流源240耦合到缓冲放大器252以保持其适合的漏电压。
[0034] 可以是MOS晶体管(例如,NMOS、PMOS或低电压NMOS,但不限于此)的多个开关A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2、E1、E2、F1和F2可以控制电流源230和240对单位元件200的输出端210、220的影响。可以基于当前时钟周期的数字输入信号(图2中未示出)和一个或多个先前时钟周期的数字输入信号来控制这些开关。可以控制三电平单位元件200的开关以在输出端210、220处提供正状态、负状态或中性状态。
[0035] 根据单位单元200的状态,可以控制开关A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2、E1、E2、F1和F2以在输出端210、220处提供模拟信号。施加到这些开关的控制信号可以基于数字输入信号的值。缓解ISI可以包括使用不同的开关组合以在每个阶段处提供模拟输出。即使当三电平单位元件200的状态(例如,输出的值)未从先前状态改变时,仍可以在每个阶段启动不同的开关组。
[0036] 电流源230和240可以是MOSFET电流源。在一个实施例中,电流源230可以是PMOS电流源,以及电流源240可以是NMOS电流源。在另一个实施例中,电流源230和240可以是双极电流源。
[0037] 当三电平单位元件200的状态在后续时钟周期中改变(负状态改变到中性状态;负状态改变到正状态;正状态改变到负状态;正状态改变到中性状态;中性状态改变到正状态;或中性状态改变到负状态)时,由驱动器电路(图2中未示出)启动和停用适合的开关以将第一电流源230和第二电流源240连接到对应的输出端210、220或电流源转储250。
当三电平单位元件200的状态在后续时钟周期中不改变(正状态至正状态;中性状态至中性状态;或负状态至负状态)时,一种选择是将相同的开关保持为已启动和已停用。然而,在后续时钟周期中将相同开关保持为已启动和已停用可能导致ISI。ISI可由电流源的漏电容和/或这些开关的源极处的电容,以及由于这些电流源的开关而造成对该电容的相关馈通所导致。无论对于电流源和开关使用何种装置,该电容都可能存在。当已有一段时间未被使用的电流源随后被选择使用时也可能导致ISI。
[0038] 为了缓解ISI,如果三电平单位元件200的状态在后续阶段不改变,则在每个阶段改变被启动以将第一电流源230和第二电流源240耦合到对应输出端210、220或电流源转储250的开关。例如,如表1所示,可以在第一阶段启动开关A1以将第一电流源230耦合到输出端210(同时停用开关A2),以及在下一个阶段中,可以启动开关A2以将第一电流源230耦合到输出端210(同时停用开关A1)。
[0039] 由此,对于每个阶段,或者由于三电平单位元件200的改变的状态而切换耦合到输出端的电流源,或者当三电平单位元件200的状态在后续阶段中保持相同时,改变已启动的开关以使用不同开关经由不同路径将相同的电流源耦合到相同的输出端。因为开关源电容经历相同的扰乱而无论电流源的瞬态,所以消除返程的数据相关性,从而缓解了ISI。
[0040] 在另一个实施例中,从三电平单位元件200中消除开关A2、B2、C2、D2、E2和/或F2中的一个或多个。例如,可以从三电平单位元件200中省略图2所示的开关C2和D2。由此,可以在每个电流源230、240与电流转储节点250之间仅提供一个电流路径。
[0041] 图3A和图3B图示当后续阶段中三电平单位元件的状态改变时的根据本发明的实施例的切换方案。第一电流源330和第二电流源340至输出端310和320的耦合在每个时钟信号阶段根据三电平单位元件的状态变化而切换。
[0042] 图3A图示在第一阶段中提供单位元件的正状态的可能的开关控制配置。如图3A所示,可以启动开关B1以将第二电流源340耦合到输出端310,可以启动开关E2以将第一电流源330耦合到负输出端320,并且其余开关可以被停用(开路)。图3A中示出来自第一电流源330的电流流动路径和来自第二电流源340的电流流动路径。
[0043] 图3B图示用于在第二阶段中提供单位元件的负状态的可能的开关控制配置。如图3B所示,可以启动开关A1以将第一电流源330耦合到正输出端310,可以启动开关F2以将第二电流源330耦合到负输出端320,并且其余开关可以被停用(开路)。图3B中示出来自第一电流源330的电流流动路径和来自第二电流源340的电流流动路径。
[0044] 图4A和图4B图示当后续阶段中三电平单位元件的状态未改变时的根据本发明的实施例的切换方案。虽然由于三电平单位元件的状态在后续阶段中未改变,所以第一电流源430和第二电流源440至正输出端410和负输出端420的耦合可以维持相同,但是这些开关被操作以使从电流源至相应输出端的电流路径以及电流路径中的开关被改变。
[0045] 图4A图示在时钟信号的第一阶段中提供单位元件的负状态的可能的开关控制配置。如图4A所示,可以启动开关A1以将第一电流源430耦合到输出端410,可以启动开关F2以将第二电流源440耦合到输出端420,并且其余开关可以被停用(开路)。图4A中示出来自第一电流源430的电流流动路径和来自第二电流源440的电流流动路径。
[0046] 图4B图示用在第二阶段中提供单位元件的负状态的另一个可能的开关控制配置。如图4B所示,可以启动开关A2以将第一电流源430耦合到输出端410,可以启动开关F1以将第二电流源430耦合到输出端420,并且其余开关可以被停用(开路)。图4B中示出来自第一电流源430的电流流动路径和来自第二电流源440的电流流动路径。
[0047] 如图4A和图4B所示,虽然电流源在不同阶段耦合到相同的输出节点以在输出端处提供相同的状态,但是从电流源到输出端的电流路径被改变。由此,即使三电平单位元件的状态中没有转变,电流路径和路径中的开关仍在每个阶段改变。因为每个阶段处或者耦合到输出端的电流源被改变,如图3A和图3B所示,或者电流至输出节点的路径被改变,如图4A和图4B所示,所以消除返程的数据相关性,从而缓解了ISI。
[0048] 虽然图4A和图4B中,控制多个开关来改变两个电流至相应输出的路径,但是可以控制开关以仅改变这些电流流动路径中的一个。例如,在图4B中,开关F2可以保持已启动(闭合),而开关F1被停用(开路),如图4A所示。在另一个实施例中,在图4B中所示的第二阶段中,开关F1和F2均可被闭合。
[0049] 图5图示根据本发明的实施例的DAC的框图。电路500可以包括解码器520、驱动器电路530、多个单位元件540.1-N和加法器550。解码器520可以将数字输入信号510解码,并向驱动器电路530提供控制信号。驱动器电路530可以基于从解码器520接收的控制信号控制单位元件540的操作。可以经加法器550将单元元件540.1-N的每一个的输出组合以提供表示数字输入信号510的模拟输出信号550。
[0050] 多个单位元件540.1-N可以是完全相同的单位元件(例如,三电平电流导引型单位元件在输出处提供正状态、负状态或中性状态)。或者,多个单位元件540.1-N可以是加权单元,其中每个加权单元540.1-N可以提供不同的电流值。在另一个实施例中,一种混合系统可以包括完全相同的单位元件和加权单元。在混合系统中,可以将最高有效位提供到完全相同的单位元件,以及可以将最低有效位提供到加权单元。
[0051] 驱动器电路530可以包括基于输入信号和时钟来控制每个单位元件540.1-N中的开关的电路系统。驱动器电路530可以包括用于每对开关(例如,A1和A2;B1和B2;C1和C2;D1和D2;E1和E2;或F1和F2)的控制电路。每个控制电路可以包括反相器532和一对与534、536。
[0052] 每对开关的控制电路可以接收时钟信号CK和控制信号CTRL。可以将时钟信号CK和控制信号CTRL供应到第一与门534的输入以便向开关A1提供控制信号CTRL_A1。相似地,可以将经反相器532反相的时钟信号CK和控制信号CTRL供应到第二与门536的输入以便向开关A2提供控制信号CTRL_A2。当控制信号CTRL高时,开关A1或A2中的一个将根据时钟CK的阶段被启动。
[0053] 图6图示一种根据本发明的实施例的在三电平单位元件中缓解ISI的方法600。缓解ISI的方法600可以施加于图2所示的对于每个输出使用双开关方案的单位元件。可以操作这些开关以控制单位元件以在输出处提供正状态、负状态或中性状态。方法600可以施加到具有多个单位元件的DAC(例如,图5所示的DAC)。
[0054] 方法600可以包括接收表示单位元件的当前状态(框610)的信号,将当前状态与单位元件的先前状态(框620)进行比较,如果确定状态已改变,则控制开关以改变单位元件的状态(框630),如果确定状态未改变,则控制开关以使用不同的开关而不改变单位元件的状态(框640)。
[0055] 接收表示单位元件的当前状态(框610)的信号可以包括接收表示单位元件的三种状态电平之一(例如,负状态、正状态和中性状态)的多位信号(例如,二位信号)。可以将单位元件配置成作为输出信号提供正状态、负状态或中性状态。可以将单位元件的当前状态与单位元件的先前状态的状态(框620)比较以确定单位元件的状态是否需要改变。单位元件的先前状态可以是单位元件处于先前时钟阶段处的状态。
[0056] 如果确定状态已改变,则可以切换用于控制单位元件的一个或多个开关来提供不同的状态(框630)。操作开关以提供不同的状态可以包括改变一个或多个电流源提供的电流的方向或将这些电流源耦合到转储节点。可以将转储节点耦合到缓冲放大器以保持电流源的适合的漏电压。
[0057] 如果确定状态未改变,则可以切换用于控制该单位元件的一个或多个开关,同时保持该单位元件的相同状态(框640)。如果每个电流源与输出之间包括多个开关,则可以在改变开关的同时保持单位元件的相同状态。可以通过开关为从每个电流源至相应输出端和/或转储节点的电流提供不同的路径来经由不同开关提供相同的状态。
[0058] 方法600允许在每个时钟周期或时钟的每个阶段处使用不同的一组开关来提供三电平单位元件的状态。即使状态未改变,仍可以使用不同的开关来提供三电平单位元件的状态。在每个时钟周期或时钟阶段改变开关,允许消除返程的数据相关性,从而缓解了ISI。
[0059] 上文论述的用于缓解ISI的实施例可以施加于其它电路。例如,上文论述的实施例可以施加于具有单个输出和/或单个电流源的电路。
[0060] 图7图示根据本发明的另一个实施例的用于具有单个输出的三电平单位元件700中控制电流源的切换方案的电路。三电平单位元件700可以包括多个开关A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1和D2、输出端710、一对电流源720和730以及电流转储节点740。这些开关可以在每个电流源720、730之间建立两个电路支路。开关A1、A2、B1和B2可以定义在第一电流源720、输出端710和第二电流源730之间建立的第一支路。开关C1、C2、D1和D2可以定义在第一电流源720、电流转储节点740与第二电流源730之间建立的第二支路。
[0061] 三电平单位元件700可以提供单位元件的三种操作状态:1)单元700向输出端710提供电流,2)单元700从输出端710汲取电流,以及3)单元处于中性状态–单元700既不向输出端710供应电流也不从输出端710汲取电流。在操作期间,一次仅可以闭合第一支路中的一个开关。由此,如果开关A1闭合以将输出端710连接到电流源720,则开关A2、B1和B2各自可以开路。在第二支路中,可以一次闭合两个开关(例如,开关C1和D1或开关C2和D2)以将转储节点740连接到电流源720。虽然电流源中的一个耦合到输出端
710,但是另一个电流源可以耦合到转储节点740。
[0062] 为了缓解ISI,如果三电平单位元件700的状态在后续阶段不改变,则在每个阶段改变被启动以将第一电流源720和第二电流源730耦合到输出710或电流源转储节点740的开关。例如,可以在第一阶段中启动开关A1以将第一电流源720耦合到输出端710(同时停用开关A2、B1和B2),以及在下一个阶段中,可以启动开关A2以将第一电流源720耦合到输出端710(同时停用开关A1、B1和B2)。
[0063] 对于每个阶段,或者由于三电平单位元件700的改变的状态而切换耦合到输出的电流源720或730,或者当三电平单位元件700的状态在后续阶段中保持相同时,改变已启动的开关以使用不同开关经由不同路径将相同的电流源耦合到输出端710。因为开关源电容经历相同的扰乱而无论720、730的瞬态,所以消除返程的数据相关性,从而缓解了ISI。
[0064] 图8图示根据本发明的另一个实施例的用于具有单个电流源的三电平单位元件800中控制电流源的切换方案的电路。三电平单位元件800可以包括多个开关A1、A2、B1、B2、C1和C2、输出端810、820、电流源830和电流转储节点850。这些开关可以在电流源与输出810、820中的一个与电流转储节点850之间建立三个电路支路。开关A1和A2可以定义在电流源830与输出端810之间建立的第一支路。开关B1和B2可以定义在电流源830与输出端820之间建立的第二支路。开关C1和C2可以定义在电流源830与电流转储节点
850之间建立的第三支路。
[0065] 三电平单位元件800可以提供单位元件的三种操作状态:1)单元800向输出端810提供电流,2)单元800向输出端820提供电流,以及3)单元处于中性状态–电流源
830耦合到电流转储节点850,
[0066] 并且不向输出端810、820供应电流。电流源830可被配置成向输出810、820提供正电流或负电流。例如,当电流源830耦合到输出810时,电流源830可以提供具有正值的电流,以及当电流源830耦合到输出820时,可以提供具有负值的电流。
[0067] 在操作期间,一次仅可以闭合三个支路的任一个中的一个开关。由此,如果将开关A1闭合以将输出端810连接到电流源830,则开关A2、B1、B2、C1和C2各自可以开路。
[0068] 为了缓解ISI,如果三电平单位元件800的状态在后续阶段不改变,则在每个阶段改变被启动以将电流源830耦合到输出810、820或电流源转储节点850的开关。例如,可以在第一阶段中启动开关A1以将电流源830耦合到输出端810(同时停用开关A2、B1、B2、C1和C2),以及在下一个阶段中,可以启动开关A2以将第一电流源830耦合到输出端810(同时停用开关A1、B1和B2、C1和C2)。
[0069] 由此,对于每个阶段,或者由于三电平单位元件800的改变的状态而切换耦合到电流源830的输出端810或820,或当三电平单位元件800的状态在后续阶段中保持相同时,改变已启动的开关以使用不同开关经由不同路径将电流源830耦合到相同的输出端810或820。因为开关源电容经历相同的扰乱而无论电流源830的瞬态,所以消除返程的数据相关性,从而缓解了ISI。
[0070] 在上文描述中,出于解释的目的,给出了多种特定细节,以便透彻地理解本发明概念。作为该描述的一部分,一些结构和装置可能以框图形式示出以便避免使本发明晦涩难懂。本说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引述意味着与实施例结合描述的特定特征、结构或特点包含在本发明的至少一个实施例中,并且对“一个实施例”或“实施例”的多个引述不应理解为全部指代同一个实施例。
[0071] 本文描述的方法的上文图示的一个或多个操作可以在计算机程序中实施,该计算机程序可以存储在具有将系统编程为执行这些操作的指令的存储介质上。存储介质可以包括但不限于,任何类型的盘,包括软盘、光盘、压缩光盘只读存储器(CD-ROM)、可重写压缩光盘(CD-RW)以及磁光盘、半导体装置如只读存储器(ROM)、如动态和静态RAM的随机存取存储器(RAM)、可擦写可编程只读存储器(EPROM)、可电擦写可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、磁卡或光卡或适于存储电子指令的任何类型的媒介。其它实施例可以作为可编程控制装置执行的软件来实施。
[0072] 正如本公开中的任何实施例中所使用的那样,“电路系统”可以包括例如单个地或以任何组合的模拟电路系统、数字电路系统、硬连线电路系统、可编程电路系统、静态机器电路系统和/或存储可编程电路系统执行的指令的固件。再者,在本文任何实施例中,电路系统可以作为一个或多个集成电路和/或形成一个或多个集成电路的一部分来实施。
[0073] 虽然本文图示和描述的方法包括一系列步骤,但是将认识到本公开的不同实施例不限于图示的步骤次序,因为除了本文示出和描述的以外,一些步骤可以按不同次序来进行,一些步骤可以与另一些步骤同时进行。此外,可能并非需要所有图示的步骤以实施根据本发明的方法。而且,将认识到可以将这些过程与本文图示和描述的设备和系统关联以及与本文未图示的其它系统关联来实施。
[0074] 将认识到,在任何实际实施方式的开发中(与任何开发项目中一样),必须作出多种决策才能实现开发者的特定目标(例如,与系统和商业相关的约束相符),并且这些目标将随不同的实施而有所变化。还将认识到此类开发工作可能是复杂且耗时的,但是无论如何,这对于本领域中的获益于本公开的普通技术人员来说将是必经之路。
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