CN101237238B - 基于开关电流技术的cmos电流舵da转换器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于开关电流技术的CMOS电流舵DA转换器，所述CMOS电流舵DA转换器包括顺次电连接的开关电流输入信号寄存器(1)、开关电流译码电路(2)、高位单位电流源温度计码DA转换装置(3)、电流取样器(5)、电流-电压转换装置(6)，低位二进制加权电流源DA转换装置(4)分别与开关电流输入信号寄存器(1)和电流取样器(5)相连。本发明具有处理速度快、分辨率高、动态范围大、性能稳定、芯片面积小、低电压低功耗、与标准VLSI工艺特别是深亚微米VLSI工艺兼容等优点，可用于低电压低功耗、高速、高分辨率视频及通信等领域。

Description

基于开关电流技术的CMOS电流舵DA转换器
技术领域
本发明涉及一种基于开关电流技术的CMOS电流舵DA转换器。
背景技术
高速、高分辨率DA转换器是提高视频及通信系统性能必不可少的器件。目前，已出现的高性能DA转换器主要有基于开关电容技术的开关电容DA转换器和采用CMOS电流源技术的CMOS电流舵DA转换器。由于工作于电压域、需要线性浮地电容及低压高速运算放大器，开关电容DA转换器具有电路动态范围小、高频性能差且与标准CMOS工艺不兼容、不易集成等缺点。利用CMOS电路所具有的输入/输出与TTL及外部CMOS电路兼容、便于与存储器和数字信号处理芯片一体集成等优点，CMOS电流舵DA转换器可以克服开关电容DA转换器的不足。已有高性能CMOS电流舵DA转换器采用分段式结构，其中高位采用温度计码单位电流源DA转换结构，低位采用二进制加权电流源DA转换结构。温度计码DA转换电路的输出与二进制加权电流源DA转换电路的输出和为DA转换器的总电流输出。然而，这种实现结构由于采用了输入信号寄存器等外围数字电路，致使器件功耗较高、芯片面积较大，难以满足目前视频、通信系统对高性能DA转换器所提出的低电压、低功耗的技术要求。
发明内容
为解决已有CMOS电流舵DA转换器的上述技术问题，本发明提供一种处理速度快、分辨率高、动态范围大、性能稳定、芯片面积小、低电压低功耗、与标准VLSI工艺特别是深亚微米VLSI工艺兼容的基于开关电流技术的CMOS电流舵DA转换器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述CMOS电流舵DA转换器包括顺次电连接的开关电流输入信号寄存器、开关电流译码电路、高位单位电流源温度计码DA转换装置、电流取样器、电流-电压转换装置，开关电流输入信号寄存器由连接输入信号的四相开关电流存储单元组和共源共栅MOS电流镜组串接组成，共源共栅MOS电流镜组的输出分别接开关电流译码电路和低位二进制加权电流源DA转换装置的输入端，开关电流译码电路对开关电流输入信号寄存器输出的高8位数字信号进行译码来选择高位单位电流源温度计码DA转换装置中相应的单位电流源，低位二进制加权电流源DA转换装置输入端与共源共栅MOS电流镜组的低4位输出信号连接，其输出端则与高位单位电流源温度计码DA转换装置的正反两输出端分别相连，电流取样器的输入端分别与高位单位电流源温度计码DA转换装置的正反两输出电流连接，完成电流源阵列流出电流总和所产生的两个互补输出电流的采样。
上述的基于开关电流技术的CMOS电流舵DA转换器中，所述开关电流译码电路由开关电流行译码电路和开关电流列译码电路组成。
上述的基于开关电流技术的CMOS电流舵DA转换器中，所述电流取样器采用开关电流双向电流取样器，电流-电压转换装置采用CMOS宽带互阻放大电路。上述的基于开关电流技术的CMOS电流舵DA转换器中，所述高位单位电流源温度计码DA转换装置为单位电流源矩阵，每一单位电流源的电流方向由二进制-温度计码控制开关信号确定。
本发明的技术效果在于：本发明对已有CMOS电流舵DA转换器进行改进，采用开关电流技术实现原有电路结构中输入信号寄存器、译码器等外围数字电路，从而有效降低了器件的电源电压和功耗，减少了器件的面积，可用于低电压低功耗、高速、高分辨率视频及通信等领域。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
附图1为本发明实施例的结构原理图。
具体实施方式
根据图1所示，本发明基于开关电流技术的12位CMOS电流舵DA转换器，包括顺次电连接的12位开关电流输入信号寄存器1、开关电流译码电路2、高位单位电流源温度计码DA转换装置3、低4位二进制加权电流源DA转换装置4、电流取样器5、电流-电压转换装置6。12位开关电流寄存器由四相开关电流存储单元组11和共源共栅MOS电流镜组12组成，完成12位输入数字信号的寄存；而开关电流译码电路则包括4位开关电流列译码电路21和4位开关电流行译码电路22，列译码电路21和行译码电路22分别位于共源共栅MOS电流镜组12和高位单位电流源温度计码DA转换装置3之间，通过对开关电流寄存器输出的高8位数字信号进行译码来选择单位电流源温度计码DA转换装置3中相应的单位电流源。高位单位电流源温度计码DA转换装置3为256个单位电流源矩阵，每一单位电流源的输出电流有正反两个方向，由二进制-温度计码控制开关信号确定。低4位二进制加权电流源DA转换装置采用全MOS管电路，与共源共栅MOS电流镜组22的低4位输出信号连接，其输出端则与高位单位电流源温度计码DA转换装置3的正反两输出端分别相连。电流取样器7采用开关电流双向电流取样器，其输入端分别与高位单位电流源温度计码DA转换装置3的正反两输出电流连接，完成电流源阵列流出电流总和所产生的两个互补输出电流的采样。电流-电压转换装置6采用CMOS宽带互阻放大电路，与电流取样器5的输出端连接。本发明基于开关电流技术的12位CMOS电流舵DA转换器采用开关电流电路实现已有12位CMOS电流舵DA转换器的外围数字电路，克服了原有CMOS电流舵DA转换器的缺点，具有处理速度快、分辨率高、动态范围大、性能稳定、芯片面积小、低电压低功耗、与标准VLSI工艺特别是深亚微米VLSI工艺兼容等优点，可用于低电压低功耗、高速、高分辨率视频及通信等领域。

Claims (4)

1.一种基于开关电流技术的CMOS电流舵DA转换器，其特征在于：所述CMOS电流舵DA转换器包括顺次电连接的开关电流输入信号寄存器(1)、开关电流译码电路(2)、高位单位电流源温度计码DA转换装置(3)、电流取样器(5)、电流-电压转换装置(6)，开关电流输入信号寄存器(1)由连接输入信号的四相开关电流存储单元组(11)和共源共栅MOS电流镜组(12)串接组成，共源共栅MOS电流镜组(12)的输出分别接开关电流译码电路(2)和低位二进制加权电流源DA转换装置(4)的输入端，开关电流译码电路(2)对开关电流输入信号寄存器(1)输出的高8位数字信号进行译码来选择高位单位电流源温度计码DA转换装置(3)中相应的单位电流源，低位二进制加权电流源DA转换装置(4)输入端与共源共栅MOS电流镜组(12)的低4位输出信号连接，其输出端则与高位单位电流源温度计码DA转换装置(3)的正反两输出端分别相连，电流取样器(5)的输入端分别与高位单位电流源温度计码DA转换装置(3)的正反两输出电流连接，完成电流源阵列流出电流总和所产生的两个互补输出电流的采样。
2.根据权利要求1所述的基于开关电流技术的CMOS电流舵DA转换器，其特征在于：所述开关电流译码电路(2)由开关电流行译码电路(21)和开关电流列译码电路(22)组成。
3.根据权利要求1所述的基于开关电流技术的CMOS电流舵DA转换器，其特征在于：所述电流取样器(5)采用开关电流双向电流取样器，电流-电压转换装置(6)采用CMOS宽带互阻放大电路。
4.根据权利要求1所述的基于开关电流技术的CMOS电流舵DA转换器，其特征在于：高位单位电流源温度计码DA转换装置(3)为单位电流源矩阵，每一单位电流源的电流方向由二进制-温度计码控制开关信号确定。
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