CN101385244A - 数模转换器和具有该数模转换器的照相/摄像机模块 - Google Patents

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Abstract

公开了一种数模转换器和具有数模转换器的照相/摄像机模块。数模转换器包括多个解码器，用于通过按预定位单元将数字输入信号的位划分来接收除了数字输入信号的低位以外的数字输入信号的位，并且将数字输入信号的位解码成温度计代码信号；延迟单元，用于使延迟单元的输出信号与解码器的输出信号同步；以及电流源，用于将从锁存单元输出的数字信号转换成模拟信号。

Description

数模转换器和具有该数模转换器的照相/摄像机模块
技术领域
本发明涉及一种数模转换器和具有该数模转换器的照相/摄像机模块。
背景技术
数模转换器(DAC)是一种将数字信号转换成模拟信号的设备。DAC已用于无线通信系统、声音和图像信号处理设备和测量装置。
另外，DAC可以通过将数字信号转换成模拟信号来控制电机。例如DAC可以用于驱动器以驱动构成便携式终端的照相/摄像机模块的音圈电机(VCM)。照相/摄像机模块的VCM在相对短的距离内往复运动。VCM的往复运动改变透镜的位置，从而为提供对对象自动聚焦(AF)的功能。
为了驱动用于实现这种AF功能的VCM，线性、迟滞性和灵敏性这三个因素是重要的。在这三个因素中，线性是最重要的因素。
线性是由数模转换器来决定的。如果DAC的线性劣化，则很难精确操作VCM，并且不能保证照相/摄像机模块的AF功能的准确性。
发明内容
技术问题
实施例提供一种使用多个温度计解码器的数模转换器和具有该数模转换器的照相/摄像机模块。
实施例提供一种数模转换器和具有该数模转换器的照相/摄像机模块，能够通过使用延迟单元和多个温度计解码器来改善音圈电机(VCM)的线性。
技术方案
一个实施例提供一种数模转换器，包括：多个解码器，用于通过按预定位单元将数字输入信号的位划分来接收除了数字输入信号的低位(lower bit)以外的数字输入信号的位，并且将位解码成温度计代码信号；延迟单元，用于延迟数字输入信号的低位的输出；锁存单元，用于使延迟单元的输出信号与解码器的输出信号同步；以及电流源，用于将从锁存单元所输出的数字信号转换成模拟信号。
一个实施例提供一种包括数模转换器的照相/摄像机模块，所述数模转换器包括多个解码器，用于通过按预定位将数字输入信号的位划分来接收除了数字输入信号的低位以外的数字输入信号的位，并且将数字输入信号的位解码成温度计代码信号；延迟单元，用于延迟和输出数字输入信号的低位；锁存单元，用于使延迟单元的输出信号与解码器的输出信号同步；以及电流源，用于将从锁存单元所输出的数字信号转换成模拟信号；以及电机，其由从数模转换器所输出的模拟信号来驱动。
有益效果
根据以上实施例的数模转换器包含多个温度计解码器，从而改善模拟信号的线性。另外，在包括数模转换器的照相/摄像机模块中线性地控制电机，从而改善自动聚焦功能。
附图说明
图1示出根据本发明实施例的数模转换器的框图；
图2示出根据本发明实施例的10-位数模转换器的框图；以及
图3示出包括根据本发明实施例的数模转换器的照相/摄像机模块的框图。
具体实施方式
下面将参考附图来说明本发明的实施例。
图1示出根据本发明实施例的数模转换器100的框图。
参考图1，数模转换器100包括多个温度计解码器110和120、延迟单元130、锁存单元140和电流源150。输入到数模转换器100的二进制数字信号被分成至少三组位，并且输入到温度计解码器110和120以及延迟单元130。
温度计解码器110和120可以通过使用第一温度计解码器110和第二温度计解码器120来实现。第一温度计解码器110接收从二进制数字输入信号中提取出的高位(upper bit)并将高位转换成温度计代码。第二温度计解码器120接收中间位(intermediate bit)并将其转换为温度计代码。本实施例不限于两个温度计解码器，而是可以包含多个温度计解码器以便增加位数和改善数字输入信号的线性。
在这种情况下，第一和第二温度计解码器110和120通过将最高有效位(MSB)分成高位和中间位来接收数字输入信号。第一和第二温度计解码器110和120通过使用逻辑门(AND、NAND、OR、NOR和INVERTER)，根据数字输入位的数目来输出2N个代码(N表示输入位的数目)。
因为温度计解码器110和120具有由1LSB所表示的同一电流源，并且温度计解码器110和120的输出逐步增加，所以利用温度计解码器110和120的方案与另一方案(例如，利用二进制加权电流源)的匹配特性相比，具有较好的匹配特性。另外，温度计解码器110和120可以减小积分非线性(INL)和微分非线性(DNL)的误差，并且将毛刺(glitch)最小化。其中积分非线性(INL)和微分非线性(DNL)是静态特性。
第一温度计解码器110和第二温度计解码器120可以具有相同的输入位数或不同的输入位数。例如，高位与低位的比率可以被设置为4：1、3：1、1：1、X：(X-1)、X：(X+1)，其中X是大于1的自然数。另外，延迟单元130接收从数字输入信号所提取出来的低位，将低位的输出延迟第一温度计解码器110或者第二温度计解码器120的通过时间，并且输出低位。
输入到延迟单元130的数字信号对应于最低有效位，并且被延迟预定的时间间隔，以便达到与高位的转换时间或中间位转换时间同步。
在这种情况下，高位、中间位和低位的比率可以设置为3：1：1、2：2：1、X：(X-1)：X-1、X：X+1：X、X：(X-1)：X或者X：X/2：(X+1)(X是大于1的自然数)。例如，当输入10位时，可以使高位、中间位和低位实现为6:2:2、4:4:2、4:4:3、3:4:4、4:3:4或者4:2:4的比率。锁存单元140以与预定驱动时钟同步的方式将从输入信号的高位转换来的温度计代码和通过延迟单元130的低位的二进制数字代码输出到电流源150。在这种情况下，在位组单元中可以实现多个锁存单元。
电流源150将从锁存单元140输出的温度计代码和二进制数字代码转换成要被输出的电流，从而将输入数字代码转换成模拟信号。另外，电流源150的输出端可以包括电压转换器(见图2的附图标记170)。该电压转换器(见图2的附图标记170)可以将电流转换成要被输出的电压电平。在这种情况下，在位块单元中可以实现多个电流源。电流源150可以输出微分模拟信号，并且该模拟信号的MSB和LSB之间的INL的误差可以最小化，从而改善模拟信号的线性。
图2示出根据本发明实施例的10位数模转换器100A的框图。下面将参考图1和图2来详细描述该10位数模转换器100A。
参考图2，该10-位数模转换器100A包括构成第一温度计解码器的1A温度计解码器111和1B温度计解码器112，第二温度计解码器120、延迟单元130、构成第一锁存单元的1A锁存单元141A和1B锁存单元141B，第二锁存单元142、第三锁存单元143、第一电流源151、第二电流源152、第三电流源153和毛刺抑制器160。
在10-位数字输入信号中，六个高位B4至B9中分别有三个输入到1A温度计解码器111和1B温度计解码器112。两个中间位B2和B3输入到第二温度计解码器120，并且两个低位B0和B1输入到延迟单元130。虽然在本实施例中将数字输入信号的MSB数目与LSB数目的比率设置为8：2，但是MSB的数目与LSB的数目的比率还可以设置为4：1、7：3和3：2中的一个。然而，本发明不限于此。另外，高位和中间位的数目之和可以是低位数目的几倍。
1A温度计解码器111和1B温度计解码器112设置为矩阵形式。1A温度计解码器111接收六个高位中的三个较低位B4、B5和B6，将三个较低位B4、B5和B6转换成与矩阵的列部件对应的8个温度计代码，并且输出所述8个温度计代码。1B温度计解码器111A接收六个高位中的三个较高位B7、B8和B9，将三个高位B7、B8和B9转换成与矩阵的行部件对应的8个温度计代码。1A锁存单元141A接收在1A锁存单元111中转换的温度计代码，而B1锁存单元141B接收在1B锁存单元112中转换的温度计代码。
因此，通过1A锁存单元141A和1B锁存单元141B输出64位温度计代码。换句话说，具有六位的数字输入信号被转换成63个的温度计代码。在这种情况下，因为64个信号电平中可以由具有六位的数字代码所表示的一个为零，所以仅需要63个温度计代码，一个冗余温度计代码表示虚设代码(dummy code)。当将数字信号的6个高位转换成温度计代码时，可以减少毛刺，并且可以改善单调增加。
第一电流源151接收1A锁存单元141A和1B锁存单元的输出以输出模拟电流信号。在这种情况下，在每个单元中驱动差动电流开关，从而输出具有6个高位的数字代码作为具有128个阶的差分信号。这样的第一电流源151具有电流源矩阵结构，并且包括63个电流源以提供相同的电流，和63个差动电流源开关(例如互补型金属氧化物半导体；CMOS)，以便根据63个温度计代码来执行接通/关断切换操作。
第二温度计解码器120接收数字输入信号的中间位。具体地，第二温度计解码器120接收两个中间位，并将该两个中间位转换成四个温度计代码，以便将该四个温度计代码输出到第二锁存单元142。在这种情况下，一个冗余温度计代码用作伪代码。第二锁存单元142根据驱动时钟来与1A锁存单元141A和1B锁存单元141B同步地输出与两个中间位相对应的温度计代码。
可以通过使用三个电流源和三个差动电流源开关来实现第二电流源152。差动电流源开关由第二锁存单元142输出的温度计代码来驱动，从而将两个中间位显示为四阶电流。
显示单元130接收两个低位，并且将两个低位的输出延迟第一温度计解码器111和112或/和第二温度计解码器120的解码的时间区间。第三锁存单元143根据驱动时钟来执行两个低位的同步。
在这种情况下，1A锁存单元141A和1B锁存单元141B、第二锁存单元142、第三锁存单元143与驱动时钟同步地将温度计代码输出到电流源151、152和153。
毛刺抑制器160去除从第三锁存单元143所产生的信号的毛刺噪声。这样的毛刺抑制器160在1A和1B锁存单元141A和141B或/和第二锁存单元142的输出端处提供，从而去除毛刺噪声。
这里，由于数字输入信号的迅速改变或者数模转换器100A中信号转换延迟而发生信号的异步现象，从而突然产生毛刺能量。因为该毛刺能量增加线性误差(例如INL和DNL的误差)和噪声从而降低信噪比(SNR)，所以数模转换器要设计成尽可能地抑制毛刺。这种毛刺抑制器160被设计成延迟电流的接通操作，且没有延迟时间地执行关断操作。因此，毛刺抑制器160没有毛刺地输出信号。
第三电流源153是二进制加权电流源，并且可以通过使用两个电流源和两个差动电流源开关来实现。差动电流源开关由从第三锁存单元143所输出的温度计代码来驱动，从而将具有两个低位的数字代码显示成四阶电流。
第一至第三电流源151、152和153从与最低有效位相对应的电流源输出1023阶(例如1LSB/2LSB/.../10LSB)微分电流信号。
另外，电压转换器170连接到从第一至第三电流源151、152和153输出的微分信号线，以将微分电流信号转换成电压电平。该电压转换器170可以通过使用电压源Vdd和连接到微分信号线的电阻器R1和R2来实现。在这种情况下，电压转换器170可以不包括在数模转换器100A中。换句话说，数模转换器100A的最终输出可以是电流信号Ip和In，或者电压信号Vp和Vn。
微分电流信号线连接到接地的电容器C1和C2，从而去除信号的噪声分量。
数模转换器100A的最后端子连接到缓冲器180以输出由电压转换器170所转换的电压。缓冲器180可以输出电流信号，或者电压信号，并且可以被去除。
数模转换器100A可以通过利用多个温度计解码器的方案来解码八位MSB，从而减少INL和DNL的误差，所述误差是线性误差。例如，改善MSB和LSB之间的线性，从而INL具有±1.0LSB范围的误差容限，并且DNL具有±0.5LSB范围的误差容限。
图3示出包括根据上述实施例的数模转换器的照相/摄像机模块200的示意图。
参考图3，通过接收来自数模转换器100的控制电压来驱动照相/摄像机模块200的致动器201。借此改善照相/摄像机模块200的自动聚焦功能。具体地，数模转换器100将数字输入信号转换成输出模拟电压信号以控制驱动器101，从而通过使用具有改善的线性的模拟电压来精确地开环控制音圈电机101的运转，并且驱动透镜以执行AF功能。因此，可以保证照相/摄像机模块200的AF功能的可靠性。
在该情况下，照相/摄像机模块200可以配置于便携式电话、PDA、数码照相/摄像机。
因此，在本实施例中，在音圈电机的线性、迟滞性和灵敏性中，音圈电机的线性得以改善，从而逐步驱动照相/摄像机模块的透镜，以精确地获得清晰的图像。
尽管参考特定优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解在其中可以进行形式和细节的各种改变，而不背离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。
工业应用
在根据本发明实施例的数模转换器和具有该数模转换器的照相/摄像机模块中，使用多个温度计解码器，从而改善模拟信号的线性。
此外，在包括根据本发明实施例的数模转换器的照相/摄像机模块中，电机是线性控制的，从而改善AF功能。

Claims (20)

1.一种数模转换器，包括:
多个解码器，用于通过按预定位单元将数字输入信号的位划分来接收除了数字输入信号的低位以外的数字输入信号的位，并且将所述数字输入信号的位解码成温度计代码信号；
延迟单元，用于延迟所述数字输入信号的低位的输出；
锁存单元，用于使所述延迟单元的输出信号与所述解码器的输出信号同步；以及
电流源，用于将从所述锁存单元输出的数字信号转换成模拟信号。
2.根据权利要求1所述的数模转换器，其中所述解码器包括至少两个温度计解码器。
3.根据权利要求1所述的数模转换器，其中所述解码器接收除了低位以外的位，所述除了低位以外的位按相同的位数划分或按不同的位数划分。
4.根据权利要求1所述的数模转换器，其中所述解码器包括:
第一解码器，用于将除了所述低位以外的数字输入信号的高位转换成温度计代码信号；以及
第二解码器，用于将除了所述高位和所述低位以外的中间位转换成温度计代码信号。
5.根据权利要求1所述的数模转换器，其中所述数字输入信号包括至少10位。
6.根据权利要求1所述的数模转换器，其中输入到解码器中的位与输入到延迟单元中的位的比率是4:1、7:3和3:2中的一个。
7.根据权利要求4所述的数模转换器，其中高位、中间位和低位的比率是3:1:1、2:2:1、X:(X-1):(X-1)、X:(X+1):X、X:(X-1):X和X:(X/2):X中的一个。
8.根据权利要求4所述的数模转换器，其中高位的数目和中间位的数目中的一个等于低位的数目。
9.根据权利要求1所述的数模转换器，其中提供多个锁存单元以接收所述解码器和所述延迟单元的数字信号，并使用预定的时钟来来同步所述数字信号。
10.根据权利要求1所述的数模转换器，其中提供多个电流源以将锁存单元的输出转换成模拟信号。
11.根据权利要求1所述的数模转换器，其中所述解码器的至少一个包括行解码器和列解码器以通过将输入位对半划分来解码输入位。
12.根据权利要求1所述的数模转换器，包括缓冲器，以对于从电流源输出的信号执行缓冲操作。
13.根据权利要求1所述的数模转换器，包括电压转换器，以将从电流源输出的模拟信号转换成电压电平。
14.根据权利要求9所述的数模转换器，包括毛刺抑制器，以便去除所述锁存单元中的一个所输出的信号的毛刺噪声。
15.根据权利要求1所述的数模转换器，其中所述电流源输出微分模拟信号。
16.一种照相/摄像机模块，包括:
数模转换器，包括:多个解码器，所述解码器用于通过按预定位单元划分数字输入信号的位来接收除了数字输入信号的低位以外的数字输入信号的位，并且将所述数字输入信号的位解码成温度计代码信号；延迟单元，用于延迟和输出数字输入信号的低位；锁存单元，用于使所述延迟单元的输出信号与解码器的输出信号同步；以及电流源，用于将从所述锁存单元输出的数字信号转换成模拟信号；以及
电机，由从数模转换器输出的模拟信号来驱动。
17.根据权利要求16所述的照相/摄像机模块，其中所述解码器包括:
第一解码器，用于将除了所述低位以外的数字输入信号的高位转换成温度计代码信号；以及
第二解码器，用于将除了所述高位和所述低位以外的数字输入信号的中间位转换成温度计代码信号。
18.根据权利要求17所述的照相/摄像机模块，其中提供第一至第三锁存单元，以使所述第一和第二解码器的温度计代码与所述延迟单元的数字信号同步。
19.根据权利要求16所述的照相/摄像机模块，包括电压转换器，以将电流源的模拟信号转换成电压。
20.根据权利要求16所述的照相/摄像机模块，其中电机包括音圈电机(VCM)。
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