一种数模转换器的温度计译码电路和数模转换器

1.本技术涉及电路
技术领域：
：，尤其是涉及到一种数模转换器的温度计译码电路和数模转换器。
背景技术：
：：2.数模转换器(digital-to-analogconverter，dac)是将数字信号转换成模拟信号的电路，飞速发展的通信领域亟需高采样率、高分辨率的高速dac。高速dac一般采用电流舵型，其架构依据加权方式分为两种：二进制加权和单位加权。二进制加权，结构更为紧凑，电路面积和功耗都比较小，但对匹配的要求更高；单位加权方式对匹配的要求较低，但是随着比特数增加，所需的独立电流源等的数量呈几何级增长，面积和功耗的开销巨大。权衡的做法是采用二者优点的分段结构，高位采用单位加权，低位采用二进制加权。3.数模转换器的温度计码需要译码电路，常常与动态单元匹配(dynamicelementmatching，dem)技术结合，用以降低对器件匹配的要求，从而能够减小晶体管尺寸，进而减小寄生、提高动态性能。dem的核心原理是将输入信号到所控制的开关电流单元之间的映射关系随机化，随机性越强，失配加扰效果越好，但是同时所需硬件开销也越大。技术实现要素：4.有鉴于此，本技术提供了一种数模转换器的温度计译码电路和数模转换器，在减小失配误差、抑制谐波的同时，降低了电路规模。5.第一方面，本技术实施例提供了一种数模转换器的温度计译码电路，包括第一温度计译码加扰电路和第二温度计译码加扰电路，第一温度计译码加扰电路、第二温度计译码加扰电路分别与数模转换器的电流源阵列连接；6.其中，数模转换器为2n位单位加权的数模转换器，n为正整数；7.第一温度计译码加扰电路用于对低n位二进制码数据分别进行温度计译码和随机加扰，输出第一组目标温度计码；8.第二温度计译码加扰电路用于对高n位二进制码数据分别进行温度计译码和随机加扰，输出第二组目标温度计码；9.第一组目标温度计码和第二组目标温度计码均输入至电流源阵列，以实现电流源阵列的开关时序的控制。10.根据本技术实施例的上述电路，还可以具有以下附加技术特征：11.在上述技术方案中，可选地，第一温度计译码加扰电路包括：12.第一温度计译码模块，第一温度计译码模块对低n位二进制码数据进行温度计译码，输出第一组初级温度计码；13.第一加扰模块，第一加扰模块分别与第一温度计译码模块、电流源阵列连接，第一加扰模块对第一组初级温度计码进行随机加扰，输出第一组目标温度计码，第一组初级温度计码包括2n-1位温度计码。14.在上述任一技术方案中，可选地，第二温度计译码加扰电路包括：15.第二温度计译码模块，第二温度计译码模块对高n位二进制码数据进行温度计译码，输出第二组初级温度计码；16.第二加扰模块，第二加扰模块分别与第二温度计译码模块、电流源阵列连接，第二加扰模块对第二组初级温度计码进行随机加扰，输出第二组目标温度计码，第二组初级温度计码包括2n-1位温度计码。17.在上述任一技术方案中，可选地，第一加扰模块包括：18.第一产生电路，用于生成第一伪随机序列；19.第一查找表模块，分别与第一温度计译码模块、第一产生电路连接，将第一组初级温度计码作为第一查找表模块的块地址，将第一伪随机序列作为第一查找表模块的码地址，控制第一查找表模块输出第一组次级温度计码；20.第一解码模块，与第一查找表模块连接，用于对第一组次级温度计码进行解码，输出第一组目标温度计码。21.在上述任一技术方案中，可选地，第二加扰模块包括：22.第二产生电路，用于生成第二伪随机序列；23.第二查找表模块，分别与第二温度计译码模块、第二产生电路连接，将第二组初级温度计码作为第二查找表模块的块地址，将第二伪随机序列作为第二查找表模块的码地址，控制第二查找表模块输出第二组次级温度计码；24.第二解码模块，与第二查找表模块连接，用于对第二组次级温度计码进行解码，输出第二组目标温度计码。25.在上述任一技术方案中，可选地，第二组初级温度计码的权重为第一组初级温度计码的权重的2n倍。26.在上述任一技术方案中，可选地，第一组初级温度计码控制第一数量的电流源阵列的电流源单元，第二组初级温度计码控制第二数量的电流源阵列的电流源单元，第二数量为第一数量的2n倍。27.在上述任一技术方案中，可选地，电流源阵列为(2n+1)行×(2n-1)列的阵列。28.在上述任一技术方案中，可选地，通过顺序选择方式或者随机选择方式，在电流源阵列中选中第i行，由第一组初级温度计码控制，其中，i大于或等于1小于或等于2n+1。29.第二方面，本技术实施例提供了一种数模转换器，包括如第一方面的数模转换器的温度计译码电路。30.在本技术实施例中，将2n位单位加权的数据划分为低n位二进制码数据和高n位二进制码数据，分别输入第一温度计译码加扰电路和第二温度计译码加扰电路，分别进行译码和加扰，得到两组权重不同的目标温度计码。再通过这两组不同的目标温度计码，对电流源阵列的开关时序进行控制，从而优化电流源阵列的切换效果。31.本技术实施例中，两组数据分别进行温度计译码加扰的方式，在减小失配误差、抑制谐波的同时降低了电路规模，减小了版图面积，能够达到功能和电路复杂度的良好折中。并且，应用于高速电路中，更简单的电路可以提升高速电路的高频性能。32.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。附图说明33.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：34.图1示出了本技术实施例的数模转换器的温度计译码电路的结构示意图；35.图2示出了本技术实施例的加扰原理的示意图；36.图3示出了本技术实施例的加扰模块输出的一种随机映射关系的示意图；37.图4示出了本技术实施例的两组目标温度计码对应电流源阵列的示意图。38.其中，图1和图2中附图标记与部件名称之间的对应关系为：39.100第一温度计译码加扰电路，200第二温度计译码加扰电路，300电流源阵列，101第一温度计译码模块，102第一加扰模块，201第二温度计译码模块，202第二加扰模块，1021第一产生电路，1022第一查找表模块，1023第一解码模块。具体实施方式40.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。41.本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。42.本技术实施例的目的在于针对高速dac中输出信号容易产生谐波失真，一般的温度计译码结构比较复杂的问题，提出一种应用于高速dac电路的温度计译码电路，以更简单的电路结构实现更好的动态性能。下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本技术实施例提供的数模转换器的温度计译码电路和数模转换器进行详细地说明。43.本技术实施例提供了一种数模转换器的温度计译码电路，如图1所示，该电路包括：44.第一温度计译码加扰电路100和第二温度计译码加扰电路200，第一温度计译码加扰电路100、第二温度计译码加扰电路200分别与数模转换器的电流源阵列300连接；45.其中，数模转换器为2n位单位加权的数模转换器，n为正整数；46.第一温度计译码加扰电路100用于对低n位二进制码数据分别进行温度计译码和随机加扰，输出第一组目标温度计码；47.第二温度计译码加扰电路200用于对高n位二进制码数据分别进行温度计译码和随机加扰，输出第二组目标温度计码；48.第一组目标温度计码和第二组目标温度计码均输入至电流源阵列300，以实现电流源阵列300的开关时序的控制。49.在该实施例中，对于偶数位n位单位加权的dac，n＝2n，将2n位单位加权的数据划分为低n位二进制码数据{b1,b2,...,bn-1,bn}和高n位二进制码数据{bn+1,bn+2,...,b2n-1,b2n}，分别输入第一温度计译码加扰电路100和第二温度计译码加扰电路200，分别进行译码和加扰，得到两组权重不同的目标温度计码。再通过这两组不同的目标温度计码，对电流源阵列300的开关时序进行控制，从而优化电流源阵列的切换效果。50.本技术实施例中，两组数据分别进行温度计译码加扰的方式，在减小失配误差、抑制谐波的同时降低了电路规模，减小了版图面积，能够达到功能和电路复杂度的良好折中。并且，应用于高速电路中，更简单的电路可以提升高速电路的高频性能。51.在本技术的一个实施例中，如图1所示，第一温度计译码加扰电路100包括：52.第一温度计译码模块101，第一温度计译码模块101对低n位二进制码数据{b1,b2,...,bn-1,bn}进行温度计译码，输出第一组初级温度计码，第一组初级温度计码为2n-1位的温度计码；53.第一加扰模块102，第一加扰模块102分别与第一温度计译码模块101、电流源阵列300连接，第一加扰模块102对第一组初级温度计码进行随机加扰，输出第一组目标温度计码。54.与第一温度计译码加扰电路100类似，第二温度计译码加扰电路200包括：55.第二温度计译码模块201，第二温度计译码模块201对高n位二进制码数据{bn+1,bn+2,...,b2n-1,b2n}进行温度计译码，输出第二组初级温度计码，第二组初级温度计码为2n-1位的温度计码；56.第二加扰模块202，第二加扰模块202分别与第二温度计译码模块201、电流源阵列300连接，第二加扰模块202对第二组初级温度计码进行随机加扰，输出第二组目标温度计码，第二组初级温度计码包括2n-1位温度计码。57.在该实施例中，第一加扰模块102和第二加扰模块202为dem模块，dem模块的工作原理是：利用dem模块对通过温度计译码模块得到的2n-1位温度计码进行随机加扰。所采用的dem加扰，可以抑制输出信号中的谐波失真，有助于提升电路的动态性能，尤其是可以提高电路的sfdr(spurious-freedynamicrange，无杂散动态范围)。58.在本技术的一个实施例中，如图2所示，第一加扰模块102包括：59.第一产生电路1021，用于生成第一伪随机序列；60.第一查找表模块1022，分别与第一温度计译码模块101、第一产生电路1021连接，将第一组初级温度计码作为第一查找表模块1022的块地址，将第一伪随机序列作为第一查找表模块1022的码地址，控制第一查找表模块1022输出第一组次级温度计码；61.第一解码模块1023，与第一查找表模块连接，用于对第一组次级温度计码进行解码，输出第一组目标温度计码。62.与第一加扰模块102类似，第二加扰模块202包括：63.第二产生电路，用于生成第二伪随机序列；64.第二查找表模块，分别与第二温度计译码模块201、第二产生电路连接，将第二组初级温度计码作为第二查找表模块的块地址，将第二伪随机序列作为第二查找表模块的码地址，控制第二查找表模块输出第二组次级温度计码；65.第二解码模块，与第二查找表模块连接，用于对第二组次级温度计码进行解码，输出第二组目标温度计码。66.在该实施例中，第一加扰模块102和第二加扰模块202的核心是查找表模块(look-uptable)，由组合逻辑电路实现，例如，由n级mux完成，由初级温度计码和伪随机序列构成查找表模块的索引地址，实现加扰。本技术实施例，通过dem模块使得温度计码可以完全乱序输出，拓展了概率空间，更充分地引入了伪随机序列的随机性。67.以低n位二进制码数据{b1,b2,...,bn-1,bn}为例，低n位二进制码数据{b1,b2,...,bn-1,bn}被译码为2n-1位的温度计码{t1,t2,...,t2^n-1}，{t1,t2,...,t2^n-1}作为查找表模块的块地址，产生电路输出的s《0》、s《1》、......、s《max(cn2^n-1)》作为查找表模块的码地址，二者共同控制下，对输入信号进行随机映射，改变输入与输出的映射关系，也即改变列单元的顺序。68.示例性地，如图2所示，温度计码{t1,t2,...,t2^n-1}输入至第一查找表模块1022，第一产生电路1021产生伪随机序列s《0》、s《1》、......、s《max(cn2^n-1)》。以4bit为例，第一查找表模块1022中c02^n-1表示各个位均不开启，则输出十进制数为0；c12^n-1表示开启1位，则温度计码0001可以随机映射为0001、0010、0100、1000，则对应十进制数1、2、4、8；c22^n-1表示开启2位，则温度计码0011可以随机映射为0011、0101、0110、1001、1010、1100，也即对应十进制数3、5、6、9、10、12。也就是说，温度计码有几个1，输出的次级温度计码就有几个1，不过位置随机，相比于循环移位的方式(例如，0011循环移位得到0011、0110、1100、1001)，会多出很多可能性。第一解码模块1023用于对次级温度计码进行解码，也即，用来翻译出次级温度计码的哪个位置上是1。69.最终，低n位二进制码数据{b1,b2,...,bn-1,bn}经由第一加扰模块102被随机映射为集合{t2^n-1,...,t2,t1}、{t2^n-2,...,t1,t2^n-1}、......、{t2,...,t2^n-1,t1}、{t1,...,t2^n-2,t2^n-1}。这个集合中包括2n-1个组合，2n-1个组合中的某一组如图3所示。70.在本技术的一个实施例中，第二组初级温度计码的权重为第一组初级温度计码的权重的2n倍；第一组初级温度计码控制第一数量的电流源阵列的电流源单元，第二组初级温度计码控制第二数量的电流源阵列的电流源单元，第二数量为第一数量的2n倍。71.在本技术的一个实施例中，电流源阵列300为(2n+1)行×(2n-1)列的阵列；通过顺序选择方式或者随机选择方式，在电流源阵列300中选中第i行，由第一组初级温度计码控制，其中，i大于或等于1小于或等于2n+1。72.在该实施例中，由于分组译码导致两组温度计码权重不同，其中，高n位二进制码译成的第二组目标温度计码的权重，是低n位二进制码译成的第一组目标温度计码的权重的2n倍。为了保证温度计码连续的单调性，第二组目标温度计码控制的电流源单元的数量应该是第一组目标温度计码控制的电流源单元的数量的2n倍。73.两组目标温度计码共控制电流源阵列300的22n-1个电流源单元，如图4所示，将电流源阵列300排列为(2n+1)行×(2n-1)列的阵列，顺序选择或者随机选择，选中第i行，由第一组目标温度计码控制，其中，顺序选择是指第一次选第一行、第二次选第二行，以此类推。第i行的电流源单元按照上文所述的映射关系进行加扰，第一组目标温度计码被映射为t(i,1)、t(i,2)、...、t(i,2^n-1)，以控制电流源单元的开断。与此同时，其余2n行组成新的矩阵，皆由第二组目标温度计码控制，同一列上的电流源单元控制关系相同，一个第二组目标温度计码控制一列2n个电流源单元。74.本技术实施例，将数模转换器的温度计译码电路结构简化，降低了电路复杂度，并且更充分地引入了随机性，对于数模转换器性能的改善有明显的效果。75.本技术实施例还提供了一种数模转换器，可以为高速dac，包括上述数模转换器的温度计译码电路，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。76.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本技术实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。77.上面结合附图对本技术的实施例进行了描述，但是本技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本技术的启示下，在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本技术的保护之内。当前第1页12当前第1页12
技术特征：
1.一种数模转换器的温度计译码电路，其特征在于，包括第一温度计译码加扰电路和第二温度计译码加扰电路，所述第一温度计译码加扰电路、所述第二温度计译码加扰电路分别与所述数模转换器的电流源阵列连接；其中，所述数模转换器为2n位单位加权的数模转换器，n为正整数；所述第一温度计译码加扰电路用于对低n位二进制码数据分别进行温度计译码和随机加扰，输出第一组目标温度计码；所述第二温度计译码加扰电路用于对高n位二进制码数据分别进行温度计译码和随机加扰，输出第二组目标温度计码；所述第一组目标温度计码和所述第二组目标温度计码均输入至所述电流源阵列，以实现所述电流源阵列的开关时序的控制。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一温度计译码加扰电路包括：第一温度计译码模块，所述第一温度计译码模块对所述低n位二进制码数据进行温度计译码，输出第一组初级温度计码；第一加扰模块，所述第一加扰模块分别与所述第一温度计译码模块、所述电流源阵列连接，所述第一加扰模块对所述第一组初级温度计码进行随机加扰，输出所述第一组目标温度计码，所述第一组初级温度计码包括2
n-1位温度计码。3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第二温度计译码加扰电路包括：第二温度计译码模块，所述第二温度计译码模块对所述高n位二进制码数据进行温度计译码，输出第二组初级温度计码；第二加扰模块，所述第二加扰模块分别与所述第二温度计译码模块、所述电流源阵列连接，所述第二加扰模块对所述第二组初级温度计码进行随机加扰，输出所述第二组目标温度计码，所述第二组初级温度计码包括2
n-1位温度计码。4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第一加扰模块包括：第一产生电路，用于生成第一伪随机序列；第一查找表模块，分别与所述第一温度计译码模块、所述第一产生电路连接，将所述第一组初级温度计码作为所述第一查找表模块的块地址，将所述第一伪随机序列作为所述第一查找表模块的码地址，控制所述第一查找表模块输出第一组次级温度计码；第一解码模块，与所述第一查找表模块连接，用于对所述第一组次级温度计码进行解码，输出所述第一组目标温度计码。5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第二加扰模块包括：第二产生电路，用于生成第二伪随机序列；第二查找表模块，分别与所述第二温度计译码模块、所述第二产生电路连接，将所述第二组初级温度计码作为所述第二查找表模块的块地址，将所述第二伪随机序列作为所述第二查找表模块的码地址，控制所述第二查找表模块输出第二组次级温度计码；第二解码模块，与所述第二查找表模块连接，用于对所述第二组次级温度计码进行解码，输出所述第二组目标温度计码。6.根据权利要求3至5中任一项所述的电路，其特征在于，所述第二组初级温度计码的权重为所述第一组初级温度计码的权重的2
n
倍。7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，
所述第一组初级温度计码控制第一数量的所述电流源阵列的电流源单元，所述第二组初级温度计码控制第二数量的所述电流源阵列的电流源单元，所述第二数量为所述第一数量的2
n
倍。8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述电流源阵列为(2
n
+1)行
×
(2
n-1)列的阵列。9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，通过顺序选择方式或者随机选择方式，在所述电流源阵列中选中第i行，由所述第一组初级温度计码控制，其中，i大于或等于1小于或等于2
n
+1。10.一种数模转换器，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的数模转换器的温度计译码电路。

技术总结
本申请提供了一种数模转换器的温度计译码电路和数模转换器，该电路包括：第一温度计译码加扰电路和第二温度计译码加扰电路，第一温度计译码加扰电路、第二温度计译码加扰电路均与数模转换器的电流源阵列连接；数模转换器为2n位单位加权的数模转换器，n为正整数；第一温度计译码加扰电路用于对低n位二进制码数据分别进行温度计译码和随机加扰，输出第一组目标温度计码；第二温度计译码加扰电路用于对高n位二进制码数据分别进行温度计译码和随机加扰，输出第二组目标温度计码；第一组目标温度计码和第二组目标温度计码均输入至电流源阵列，以实现电流源阵列的开关时序的控制。本申请降低了电路规模，能够达到功能和电路复杂度的良好折中。的良好折中。的良好折中。


技术研发人员：张亚融 贾涵博 吴旦昱 王丹丹 刘新宇
受保护的技术使用者：中国科学院微电子研究所
技术研发日：2023.03.16
技术公布日：2023/7/18