CN111835358B - 一种数字模拟转换电路及数字模拟转换器 - Google Patents

一种数字模拟转换电路及数字模拟转换器 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供一种数字模拟转换电路及数字模拟转换器，涉及电子技术领域，能够显著降低电路的功耗。该数字模拟转换电路包括：驱动管理模块，参考产生模块，电压驱动模块以及电压选择模块；参考产生模块，用于产生A个参考电压，并输出A个参考电压至对应的A组电压驱动模块的第二输入端；电压驱动模块，用于根据驱动管理模块输出的电压驱动信号以及参考产生模块输出的参考电压，确定驱动电压，并输出驱动电压至X个电压选择模块；电压选择模块，用于根据A组电压驱动模块分别输出的驱动电压以及数字模拟转换电路的输入电压，确定数字模拟转换电路的一个输出电压。

Description

一种数字模拟转换电路及数字模拟转换器
技术领域
本申请实施例涉及电子技术领域，尤其涉及一种数字模拟转换电路及数字模拟转换器。
背景技术
近年来，存算一体的乘加运算器(multiply accumulate，MAC)被引入到集成电路设计中，具体的，多个存储器，例如阻变式随机访问存储器(resistive random accessmemory，ReRAM)组成交叉阵列以形成MAC，由存储器形成的该交叉阵列的电路简称为MAC运算电路，例如图1所示的电路，该MAC运算电路是多输入多输出的电路。
结合图1，如图2所示，目前，MAC运算电路中交叉阵列的输入端配置有数字模拟转换器(digital to analog convertor，DAC)，通过DAC可以将多位数字信号转换为模拟电压输入到MAC运算电路中，进而得到MAC运算电路的输出电流或输出电压，该输出电流或输出电压可以为模拟电流或模拟电压。可选的，该模拟电流或模拟电压也可以为通过模拟数字转换器(analog to digital convertor，ADC)转换后的数字信号。在一种实现方式中，对于图2所示的由存储器的交叉阵列形成的MAC运算电路是多输入多输出的电路，在MAC运算电路的每一个输入端均配置有一个独立的DAC以实现将数字信号转换为模拟电压，例如，对于一个X(X≥2)行，Y(Y≥2)列的交叉阵列，其输入电压包括X个，因此，对于该交叉阵列配置有X个DAC。
然而，上述为MAC运算电路的每一个输入端均配置一个DAC时，若MAC运算电路的输入电压较多，则需要较多的DAC，如此，会造成电路的功耗过大。
发明内容
本申请实施例提供一种数字模拟转换电路及数字模拟转换器，能够显著降低电路的功耗。
为达到上述目的，本申请实施例采用如下技术方案：
第一方面，本申请实施例提供一种数字模拟转换电路，包括：驱动管理模块，参考产生模块，电压驱动模块以及电压选择模块；其中，该数字模拟转换电路的输入电压的数量或者输出电压的数量为X，电压驱动模块包括A组，每一组包括B个电压驱动模块，A与B均为大于或者等于2的正整数，X>>A*B；该数字模拟转换电路的X个输入电压分别输入至驱动管理模块的输入端，并且该X个输入电压输入至对应的X个电压选择模块；驱动管理模块的第i组输出端对应连接第i组电压驱动模块各自的第一输入端；参考产生模块的第i个输出端连接第i组电压驱动模块各自的第二输入端；第i组电压驱动模块的输出端连接X个电压选择模块各自的第i个输入端；X个电压选择模块的输出端对应连接乘加运算电路的X个输入端，i＝1，2，…，A；
驱动管理模块用于根据数字模拟转换电路的X个输入电压，确定第i组电压驱动模块中被开启的电压驱动模块的数量，并输出第i组电压驱动信号至第i组电压驱动模块的第一输入端，该第i组电压驱动信号用于指示第i组电压驱动模块中被开启的电压驱动模块；
参考产生模块用于产生A个参考电压，并输出该A个参考电压至对应的A组电压驱动模块的第二输入端；
电压驱动模块用于根据驱动管理模块输出的电压驱动信号以及参考产生模块输出的参考电压，确定驱动电压，并输出驱动电压至X个电压选择模块；
电压选择模块用于根据A组电压驱动模块分别输出的驱动电压以及数字模拟转换电路的输入电压，确定数字模拟转换电路的一个输出电压。
应理解，本申请实施例中，数字模拟转换电路的X个输入电压为数字电压，数字模拟转换电路的X个输出电压为模拟电压，参考产生模块产生的A个参考电压为模拟电压，从而X个电压选择模块在输入电压驱动信号和参考电压的作用下，该X个电压选择模块中的每个电压选择模块输出的驱动电压为模拟电压。
本申请实施例中，根据上述驱动管理模块输出的电压驱动信号可以确定对应的电压驱动模块是否被开启，其中，被开启的电压驱动模块的输出端有驱动电压输出，未被开启的电压驱动模块的输出端输出高阻态，即没有驱动电压输出。
一种可能的实现方式中，上述数字模拟转换电路的输入电压包括A种类别，则驱动管理模块包括A个计数器以及与A个计数器对应连接的A个驱动数量决策器；其中，第i个计数器，用于对第i类输入电压计数，得到第i类输入电压的数量；第i个驱动数量决策器，用于根据第i类输入电压的数量以及计数阈值，确定第i组电压驱动模块中被开启的电压驱动模块的数量。
本申请实施例中，数字模拟转换电路的输入电压包括A种类别，每一种类别的输入电压均对应有B-1个计数阈值，可选的，A种输入电压中每一种输入电压对应的计数阈值可以相同，即第i种输入电压对应的B-1个计数阈值与第k种输入电压对应的B-1个阈值相同，其中，i＝1，2，…，A，k＝1，2，…，A，i≠k。当然，A种输入电压中每一种输入电压对应的计数阈值也可以不同，本申请实施例不作具体限定。
一种可能的实现方式中，计数阈值包括B-1个，该B-1个计数阈值形成B个计数区间，且该B个计数区间与被开启的电压驱动模块的数量之间具有对应关系；第i个驱动数量决策器，具体用于根据第i类输入电压的数量，确定第i类输入电压的数量所属的目标计数区间；并且根据B个计数区间与被开启的电压驱动模块的数量之间的对应关系，确定目标计数区间对应的被开启的电压驱动模块的数量为第i组电压驱动模块中被开启的电压驱动模块的数量。
一种可能的实现方式中，上述B-1个计数阈值是预设的计数阈值；或者，该B-1个计数阈值是基于数字模拟转换电路和乘加运算电路，根据一组或多组测试输入电压得到计数阈值。
应理解，上述基于该数字模拟转换电路和乘加运算电路，并且根据一组或多组测试输入电压得到B-1个计数阈值具体指的是：对于一组或多组测试输入电压，基于本申请实施例提供的数字模拟转换电路以及乘加运算电路，对B-1个初始化的计数阈值进行更新，得到适用于该数字模拟转换电路的B-1个计数阈值。
示例性的，以一组测试输入电压为例说明确定B-1个计数阈值的方法，上述确定B-1个计数阈值的方法可以包括：
步骤1、将测试输入电压中的第i类测试输入电压输入至数字模拟转换电路，得到第i类测试输入电压的数量K以及对应的模拟输出电压。
本申请实施例中，将第i类测试输入电压输入至数字模拟转换电路，通过该数字模拟转换电路中的驱动管理模块中的计数器完成对第i类测试输入电压的计数，得到该第i类测试输入电压的数量Ci＝K，并且B-1个计数阈值为上述初始化的B-1个计数阈值时，通过该数字模拟转换电路中的参考产生模块、驱动管理模块、电压驱动模块以及电压选择模块，实现第i类测试输入电压从数字电压转换为模拟电压，即得到对应的模拟输出电压。
可以理解的是，上述仅将测试输入电压中的第i类测试输入电压输入至数字模拟转换电路，此时，可以认为不输入其他类的测试输入电压或者其他类的测试输入电压为零。
步骤2、将上述模拟输出电压输入至乘加运算电路，得到乘加运算电路的实际输出结果。
假设交叉阵列包括X行，Y列，即输入X个电压，输出Y个电流或电压。本申请实施例中，将输入至该乘加运算电路的X个模拟电压(即数字模拟转换电路的X个输出电压)记为V1，m(m＝1，2，…，X)，交叉阵列的每一列的电压记为V2，n(n＝1,2，…，Y)，交叉阵列中连接第m行和第n列的等效电导记为Gm，n，根据欧姆定律和基尔霍夫第一定律(即在任一时刻，对于任一节点，流入该节点的电流之和等于流出该节点的电流之和)得到乘加运算电路的输出电流Iout，n为：
Figure BDA0002037265950000031
应理解，上述Iout，n可以转换为模拟电压Vout，n，进而转化为数字电压VDout，n。
步骤3、根据理想输出结果，实际输出结果以及第i类测试输入电压的数量K更新计数阈值。
本申请实施例中，根据理想输出结果，实际输出结果以及第i类测试输入电压的数量K更新计数阈值具体可以包括：在理想输出结果与实际输出结果之差的绝对值大于预设的第一阈值时，根据第i类测试输入电压的数量K更新计数阈值；否则，本次不更新技术阈值。
例如，上述输出结果为电流时，理想输出电流记为Iout，实际输出电流记为I'out，第一阈值为ε(ε＞0)，则上述进行阈值更新的条件为：|Iout-I'out|＞ε。
上述B-1个计数阈值按照从小到大的顺序依次为阈值1，阈值2，…，阈值B-1，第i类测试输入电压的数量为Ci＝K，且假设其计数区间为：阈值p≤K<阈值p+1，1≤p<(B-1)-2，此时，第i类测试输入电压的数量所在的计数区间对应的被开启的电压驱动模块的数量为p+1。在一种实现方式中，当第i类测试输入电压对应的理想输出结果与实际输出结果之差的绝对值大于ε时，说明实际输出结果偏离理想输出结果的程度较大，在这种情况下，将阈值p+1更新为K。将阈值p+1更新为K之后，可知第i类测试输入电压的数量K的计数区间变为：阈值p+1≤K<阈值p+2，此时，第i类测试输入电压的数量所在的计数区间对应的被开启的电压驱动模块的数量为p+2，在计数阈值更新后可以开启p+2个电压驱动模块，相比于开启p+1个电压驱动模块，开启p+2个电压驱动模块所对应的实际输出结果更接近理想输出结果，即理想输出结果与实际输出结果之差的绝对值减小，也就是说更新后的计数阈值比更新之前的计数阈值更加适合该数字模拟转换电路。
本申请实施例中，对于第i类测试输入电压，上述完成计数阈值更新后，继续执行下述步骤4，即在第i+1类测试输入电压下，确定是否需要更新对应的计数阈值。
应理解，当理想输出结果与实际输出结果之差的绝对值小于或者等于上述第一阈值时，说明实际输出结果偏离理想输出结果的程度较小，可以忽略不计，即该B-1个计数阈值是合适的计数阈值，无需进行更新，在这种情况下，本次不更新计数阈值，继续执行下述步骤4。
步骤4、将i的取值增加1，即i＝i+1，然后循环执行上述步骤1至步骤3，直至i＝A，得到该组测试输入电压对应的B-1个计数阈值。
可以理解的是，上述每循环一次(即每执行一次步骤1至步骤3)，更新的计数阈值是上述B-1个计数阈值中的一个计数阈值。
需要说明的是，本申请实施例中，第一次执行上述步骤2时，该步骤2中的实际输出电压对应的B-1个计数阈值是初始化的计数阈值，在后续的循环中，当前循环中实际输出电压对应的B-1个计数阈值是上一个循环更新得到的计数阈值。
本申请实施例中，上述步骤1至步骤4是在一组测试输入电压下，得到的B-1个计数阈值的方法，可选的，也可以在多组测试输入电压下，得到适用性更加广泛的B-1个计数阈值，示例性的，对于n组输入测试电压，可以循环执行n次上述步骤1至步骤4，得到最终的B-1个计数阈值。
一种可能的实现方式中，上述第i组电压驱动信号包括B个电压驱动信号；上述驱动管理模块，具体用于输出第i组电压驱动信号的B个电压驱动信号至第i组电压驱动模块对应的B个电压驱动模块的第一输入端。
一种可能的实现方式中，上述第i组电压驱动模块中的B个电压驱动模块对应的B个驱动电压通过驱动电压总线汇聚为一个目标驱动电压，并且输出目标驱动电压至X个电压选择模块。
对于每一组电压驱动模块而言，多个电压驱动模块(指的是B个电压驱动模块中的全部或者部分电压驱动模块)输出的驱动电压可以汇聚为一个目标驱动电压，在一种实现方式中，可以通过驱动电压总线将多个电压驱动模块各自输出的驱动电压汇聚为一个目标驱动电压，如此，对于A组电压驱动模块，通过驱动电压汇聚之后，可以得到A个目标驱动电压，并且这A个目标驱动电压分别输入至X个电压选择模块。
应理解，不同组的电压驱动模块可以不同，每一组电压驱动模块所包括的B个电压驱动模块相同。
可选的，本申请实施例中，对于某一组电压驱动模块，上述驱动管理模块11确定出该组电压驱动模块中被开启的电压驱动模块的数量(例如C个，C≤B)之后，由于该组电压驱动模块所包含的B个电压驱动模块相同，因此，可以开启该B个电压驱动模块中的任意C个，并输出对应的电压驱动信号。
第二方面，本申请实施例提供一种数字模拟转换器，该数字模拟转换器为一种半导体芯片，该半导体芯片上集成有第一方面及其可能的实现方式中任意之一所述的数字模拟转换电路。
本申请实施例提供的数字模拟转换电路及数字模拟转换器，驱动管理模块可以根据该数字模拟转换电路的X个输入电压，确定每一组电压驱动模块中被开启的电压驱动模块的数量，并输出电压驱动信号至对应的电压驱动模块的第一输入端，并且参考产生模块可以产生A个参考电压，并输出该A个参考电压至对应的A组电压驱动模块的第二输入端，从而每个电压驱动模块可以根据其第一输入端输入的电压驱动信号和第二输入端输入的参考电压确定驱动电压，并且输出该驱动电压至X个电压选择模块，如此，每个电压选择模块可以根据其输入端输入的多个驱动电压以及数字模拟转换电路的输入电压确定该数字模拟转换电路的一个输出电压，X个电压选择模块可以同时输出X个输出电压(X个输出电压为模拟电压)，完成将X个数字电压转换为X个模拟电压，该X个模拟电压作为乘加运算电路的X个输入电压。由于本申请实施例提供的数字模拟转换电路可以实现多输入多输出，因此无需为乘加运算电路的每一个输入端各自配置独立的数字模拟转换器，能够显著降低数字模拟转换电路的功耗。
进一步的，相比于为乘加运算电路的每一个输入端各自配置独立的模拟转换器，本申请实施例提供的多输入多输出的数字模拟转换器可以节省数字模拟转换电路的版图面积，电路的复杂度降低，从而与配置独立的模拟转换器相比，能够在一定程度上减小由于行与行之间的失配而引起的数字模拟转换电路的输出电压的误差。
进一步的，对于在乘加运算电路的每一个输入端各自配置独立的模拟转换电路的方案，在对数字模拟转换器进行校准时，用于校准的寄存器会随着数字模拟转换器的输入的增多而增多，导致校准数字模拟转换器所耗费的开销比较大，而本申请实施例提供的多输入多输出数字模拟转换器，在对数字模拟转换器进行校准时所需要的寄存器较少，能够降低校准数字模拟转换器所耗费的开销。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种MAC运算电路的示意图；
图2为本申请实施例提供的数字模拟转换电路及MAC运算电路的示意图一；
图3为本申请实施例提供的数字模拟转换电路的示意图；
图4为本申请实施例提供的驱动管理模块的示意图；
图5为本申请实施例提供的数字模拟转换电路及MAC运算电路的示意图二；
图6为本申请实施例提供的计数阈值的确定方法示意图。
具体实施方式
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
本申请实施例的说明书和权利要求书中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述对象的特定顺序。例如，第一输入端和第二输入端等是用于区别不同的输入端，而不是用于描述输入端的特定顺序。
在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个处理单元是指两个或两个以上的处理单元；多个系统是指两个或两个以上的系统。
数字模拟转换器(DAC)是一种用于将数字信号转换为模拟信号的设备，例如将数字电压转换为模拟电压。本申请实施例中，DAC主要应用于交叉阵列结构的MAC运算电路，该MAC运算电路中包括多个存储单元(例如ReRAM)，DAC的输出电压需要驱动ReRAM，因此需要DAC模块需要具备电流驱动能力，通常，DAC包括参考产生模块、电压驱动模块以及电压选择模块，通过这几个模块的处理，将输入的数字电压转换为模拟电压。
基于背景技术存在的问题，本申请实施例提供一种数字模拟转换电路及数字模拟转换器，该数字模拟转换电路是一种多输入多输出的数字模拟转换电路，该多输入多输出的数字模拟转换电路可以应用于交叉阵列结构的MAC运算电路(例如图1所示的MAC运算电路)，具体的，该数字模拟转换电路应用于MAC运算电路的输入端，为MAC运算电路提供多个模拟输入电压。通过本申请实施例提供的数字模拟转换电路，能够显著降低电路的功耗。进一步的，能够在一定程度上减小数字模拟转换电路的输出电压的误差。
下面对本申请实施例提供的数字模拟转换电路及数字模拟转换器进行详细地说明。
本申请实施例提供一种数字模拟转换电路，包括：驱动管理模块，参考产生模块，电压驱动模块以及电压选择模块。具体的，如图3所示，该数字模拟转换电路包括1个驱动管理模块11，1个参考产生模块12，A*B个电压驱动模块以及X个电压选择模块。其中，A与B均为大于或者等于2的正整数，X>>A*B，该A*B个电压驱动模块包括A组，且每一组包括B个电压驱动模块，在图3中，第i组中的B个电压驱动模块均记为电压驱动模块13i，例如，第一组中的B个电压驱动模块均记为电压驱动模块131，第二组中的B个电压驱动模块均记为电压驱动模块132，…，第A组中的B个电压驱动模块均记为电压驱动模块13A；在图3中，X个电压选择模块中的第i个电压选择模块记为电压选择模块14i，例如，第1个电压选择模块记为电压选择模块141，第2个电压选择模块记为142，…，第X-1个电压选择模块记为电压选择模块14(X-1)，第X个电压选择模块记为电压选择模块14X。应理解，该数字模拟转换电路的输入电压(该输入电压为数字电压)的数量或者输出电压(该输出电压为模拟电压)的数量为X。
该数字模拟转换电路的X个输入电压分别输入至驱动管理模块11的输入端，并且该X个输入电压同时输入至对应的X个电压选择模块；该驱动管理模块11的第i组输出端对应连接第i组电压驱动模块13i各自的第一输入端；参考产生模块12的第i个输出端连接第i组电压驱动模块13i各自的第二输入端；第i组电压驱动模块13i的输出端连接X个电压选择模块各自的第i个输入端；X个电压选择模块的输出端对应连接乘加运算电路的X个输入端，其中，i＝1，2，…，A。
上述驱动管理模块11，用于根据数字模拟转换电路的X个输入电压，确定第i组电压驱动模块13i(其中，第i组电压驱动模块包括B个电压驱动模块13i)中被开启的电压驱动模块的数量，并输出第i组电压驱动信号至第i组电压驱动模块13i的第一输入端，该第i组电压驱动信号用于指示第i组电压驱动模块13i中被开启的电压驱动模块；参考产生模块12，用于产生A个参考电压，并输出A个参考电压至对应的A组电压驱动模块的第二输入端；电压驱动模块13i，用于根据驱动管理模块11输出的电压驱动信号以及参考产生模块12输出的第i个参考电压，确定驱动电压，并输出驱动电压至X个电压选择模块；电压选择模块14j，用于根据A组电压驱动模块分别输出的驱动电压以及数字模拟转换电路的输入电压，确定数字模拟转换电路的一个输出电压j，j＝1，2，…，X。
应理解，本申请实施例中，X个输入电压为数字电压，X个输出电压为模拟电压，参考产生模块12产生的A个参考电压为模拟电压，从而X个电压选择模块在输入电压驱动信号和参考电压的作用下，该X个电压选择模块中的每个电压选择模块输出的驱动电压为模拟电压。
参考图3中各个模块的连接关系，本申请实施例中，驱动管理模块11可以根据输入电压控制(或决策)多个电压驱动模块中被开启的电压驱动模块的数量，并输出A组电压驱动信号以指示A组电压驱动模块的每一组中哪些电压驱动模块允许被开启，这A组电压驱动信号输出至对应的A组电压驱动模块的第一输入端。具体的，每一组电压驱动信号包括B个电压驱动信号，以第1组电压驱动信号为例，驱动管理模块11将第1组电压驱动信号中的B个电压驱动信号输出至第1组电压驱动模块对应的B个电压驱动模块141的第一输入端。
上述A*B个电压驱动模块中的每一个电压驱动模块均包括两个输入端，分别为第一输入端和第二输入端，其中，驱动管理模块11输出的电压驱动信号输入至第一输入端，参考产生模块12产生的参考电压输入至第二输入端，从而电压驱动模块根据输入的参考电压和电压驱动信号确定驱动电压，并输出驱动电压。
应理解，根据上述驱动管理模块输出的电压驱动信号可以确定对应的电压驱动模块是否被开启，其中，被开启的电压驱动模块的输出端有驱动电压输出，未被开启的电压驱动模块的输出端输出高阻态，即没有驱动电压输出。
示例性的，以第1组电压驱动模块为例，若该组电压驱动模块中所有的电压驱动模块(即B个)均被开启，则该第1组中的每个电压驱动模块均可以根据输入的参考电压和电压驱动信号输出一个驱动电压，如此，可以得到B个驱动电压；若该组电压驱动模块中的部分电压驱动模块被开启(例如B1个，0<B1<B)，则该第1组中的B1个电压驱动模块可以根据输入的参考电压和电压驱动信号输出一个驱动电压，如此，可以得到B1个驱动电压。
可选的，本申请实施例中，对于每一组电压驱动模块而言，多个电压驱动模块(指的是B个电压驱动模块中的全部或者部分电压驱动模块)输出的驱动电压可以汇聚为一个目标驱动电压，在一种实现方式中，可以通过驱动电压总线将多个电压驱动模块各自输出的驱动电压汇聚为一个目标驱动电压，如此，对于A组电压驱动模块，通过驱动电压汇聚之后，可以得到A个目标驱动电压，并且这A个目标驱动电压分别输入至X个电压选择模块。
应理解，不同组的电压驱动模块可以不同，每一组电压驱动模块所包括的B个电压驱动模块相同。
可选的，本申请实施例中，对于某一组电压驱动模块，上述驱动管理模块11确定出该组电压驱动模块中被开启的电压驱动模块的数量(例如C个，C≤B)之后，由于该组电压驱动模块所包含的B个电压驱动模块相同，因此，可以开启该B个电压驱动模块中的任意C个，并输出对应的电压驱动信号。
以第1组电压驱动信号和对应的第1组电压驱动模块为例，假设第1电压驱动模块包括5个电压驱动模块，分别记为电压驱动模块a、电压驱动模块b、电压驱动模块c，电压驱动模块d，电压驱动模块e，在一种实现方式中，可以采用低电平“0”表示对应的电压驱动模块被开启，采用高电平“1”表示对应的电压驱动模块未被开启，如下表1所示，当开启的电压驱动模块的数量为3时，对应的电压驱动信号的几种可能的示例。
表1
被开启的电压驱动模块(3个) 电压驱动信号
a，b，c 00011
a，b，d 00101
a，b，e 00110
a，c，d 01001
a，c，e 01010
a，d，e 01100
b，c，d 10001
b，c，e 10010
b，d，e 10100
c，d，e 11000
结合表1可知，第1组电压驱动信号可以指示第1组电压驱动模块中被开启的电压驱动模块，例如，驱动管理模块输出的第1组电压驱动信号为“11000”时，根据该电压驱动信号，可知第1组电压驱动模块中的电压驱动模块c，电压驱动模块d以及电压驱动模块e被开启，电压驱动模块a和电压驱动模块b未被开启。
本申请实施例中，以上述X个电压选择模块中的1个电压选择模块为例(例如图3中的电压选择模块141)，该电压选择模块141的输入端包括A个驱动电压(分别来自于A组电压驱动模块)和1个输入电压(即X个输入电压中的输入电压1)，该电压选择模块141可以根据输入电压1的值，从上述A个驱动电压中选择1个驱动电压作为数字模拟转换电路的输出电压1。具体的，X个数字电压对应有X个输出电压，每个电压选择模块可以根据其输入的数字电压，从A个驱动电压(A个驱动电压为模拟电压)中选择与该输入的数字电压对应的模拟电压作为该电压选择模块的输出电压。
同理，X个电压选择模块可以输出X个输出电压，如此，实现X个数字电压(即上述X个输入电压)转换为X个模拟电压(即X个输出电压)。
本申请实施例提供的数字模拟转换电路包括X个输入电压，通过上述实施例的相关描述可知，X个输入电压是数字电压，并且该X个输入电压包括A种类别。示例性的，假设X个数字电压是采用3个比特二进制表示的数字电压，则这X个数字电压总共包括8种类别，具体如下表2所示。
表2
数字电压 对应的模拟电压 类别号
000 0 1
001 1 2
010 2 3
011 3 4
100 4 5
101 5 6
110 6 7
111 7 8
可选的，如图4所示，上述驱动管理模块11包括A个计数器以及与该A个计数器对应连接的A个驱动数量决策器，在图4中，A个计数器分别记为计数器1101，计数器1102，…，计数器110A，A个驱动数量决策器分别记为驱动数量决策器1111，驱动数量决策器1112，…，驱动数量决策器111A。
其中，第i个计数器110i，用于对于对第i类输入电压计数，得到第i类输入电压的数量；第i个驱动数量决策器111i，用于根据第i类输入电压的数量以及计数阈值，确定第i组电压驱动模块13i中被开启的电压驱动模块的数量。
可选的，本申请实施例中，上述计数阈值可以包括B-1个，该B-1个计数阈值形成B个计数区间，且该B个计数区间与被开启的电压驱动模块的数量之间具有对应关系。如此，第i个驱动数量决策器111i，具体用于根据第i类输入电压的数量，确定第i类输入电压的数量所属的目标计数区间；并且根据B个计数区间与被开启的电压驱动模块的数量之间的对应关系，确定该目标计数区间对应的被开启的电压驱动模块的数量为第i组电压驱动模块13i中被开启的电压驱动模块的数量。
示例性的，本申请实施例中，上述B-1个计数阈值可以分别记为阈值1，阈值2，…，阈值B-1，第i类输入电压的数量记为Ci，如此，这B-1个计数阈值形成的B个计数区间以及其对应的被开启的电压驱动模块的数量的对应关系可以如下表3所示。
表3
计数区间 被开启的电压驱动模块的数量
Ci<阈值1 1
阈值1≤Ci<阈值2 2
阈值2≤Ci<阈值3 3
阈值3≤Ci<阈值4 4
… …
阈值B-2≤Ci<阈值B-1 B-1
Ci≤阈值B-1 B
结合表3，驱动管理模块11可以根据其对不同类别的输入电压的数量的统计结果，确定每一类输入电压的目标计数区间，从而确定每一类输入电压对应的一组电压驱动模块中被开启的电压驱动模块的数量，并输出一组电压驱动信号。
本申请实施例中，第i组电压驱动信号包括B个电压驱动信号，上述驱动管理模块具体用于输出第i组电压驱动信号的B个电压驱动信号至第i组电压驱动模块对应的B个电压驱动模块的第一输入端。
本申请实施例中，数字模拟转换电路的输入电压包括A种类别，每一种类别的输入电压均对应有B-1个计数阈值，可选的，A种输入电压中每一种输入电压对应的计数阈值可以相同，即第i种输入电压对应的B-1个计数阈值与第k种输入电压对应的B-1个阈值相同，其中，i＝1，2，…，A，k＝1，2，…，A，i≠k。当然，A种输入电压中每一种输入电压对应的计数阈值也可以不同，本申请实施例不作具体限定。
在一种实现方式中，上述B-1个计数阈值可以是预设的计数阈值。
在另一种实现方式中，上述B-1个计数阈值可以是基于该数字模拟转换电路和乘加运算电路，根据一组或多组测试输入电压得到计数阈值。
应理解，上述基于该数字模拟转换电路和乘加运算电路，并且根据一组或多组测试输入电压得到B-1个计数阈值具体指的是：对于一组或多组测试输入电压，基于本申请实施例提供的数字模拟转换电路以及乘加运算电路，对B-1个初始化的计数阈值进行更新，得到适用于该数字模拟转换电路的B-1个计数阈值。
具体的，将本申请实施例提供的数字模拟转换电路用于乘加运算电路的输入端，为乘加运算电路提供模拟输入电压时，参考图5所示的数字模拟转换电路以及乘加运算电路，上述测试输入电压指的是输入至数字模拟转换电路的X个测试输入电压，通过图5所示的电路，一组测试输入电压对应了一组测试输出结果，该组测试输出结果指的是乘加运算电路输出的X个测试输出结果。需要说明的是，在下述实施例中，将一组测试输入电压对应的理想的测试结果称为理想输出结果，该理想输出结果是已知的；将B-1个计数阈值下，该组测试输入电压对应的实际的测试输出结果称为实际输出结果。
可选的，本申请实施例中，乘加运算电路的输出结果可以为电流也可以为电压，并且该电压可以为模拟电压或数字电压。具体的，在乘加运算电路的输出端可以设置电流转换电压的放大器，例如跨阻放大器(trans-impedance amplifier，TIA)，通过TIA，将输出的电流转换为模拟电压，则输出结果为模拟电压；在乘加运算电路的输出端设置TIA和ADC，通过TIA将输出电流先转换为模拟电压，再通过ADC将模拟电压转换为数字电压，则输出结果为数字电压。如此，可知上述理想输出结果可以为理想输出电压，也可以为理想输出电流；上述实际输出结果可以为实际输出电压也可以为实际输出电流。
下面以一组测试输入电压为例说明确定B-1个计数阈值的方法，如图6所示，确定B-1个计数阈值的方法可以包括：
步骤1、将测试输入电压中的第i类测试输入电压输入至数字模拟转换电路，得到第i类测试输入电压的数量K以及对应的模拟输出电压。
本申请实施例中，将第i类测试输入电压输入至数字模拟转换电路，通过该数字模拟转换电路中的驱动管理模块11中的计数器110i完成对第i类测试输入电压的计数，得到该第i类测试输入电压的数量Ci＝K，并且B-1个计数阈值为上述初始化的B-1个计数阈值时，通过该数字模拟转换电路中的参考产生模块、驱动管理模块、电压驱动模块以及电压选择模块，实现第i类测试输入电压从数字电压转换为模拟电压，即得到对应的模拟输出电压。
可以理解的是，上述仅将测试输入电压中的第i类测试输入电压输入至数字模拟转换电路，此时，可以认为不输入其他类的测试输入电压或者其他类的测试输入电压为零。
步骤2、将上述模拟输出电压输入至乘加运算电路，得到乘加运算电路的实际输出结果。
结合图5所示的交叉结构的乘加运算电路，假设交叉阵列包括X行，Y列，即输入X个电压，输出Y个电流或电压。本申请实施例中，将输入至该乘加运算电路的X个模拟电压(即数字模拟转换电路的X个输出电压)记为V1，m(m＝1，2，…，X)，交叉阵列的每一列的电压记为V2，n(n＝1,2，…，Y)，交叉阵列中连接第m行和第n列的等效电导记为Gm，n，根据欧姆定律和基尔霍夫第一定律(即在任一时刻，对于任一节点，流入该节点的电流之和等于流出该节点的电流之和)得到乘加运算电路的输出电流Iout，n为：
Figure BDA0002037265950000101
应理解，上述Iout，n可以转换为模拟电压Vout，n，进而转化为数字电压VDout，n。
步骤3、根据理想输出结果，实际输出结果以及第i类测试输入电压的数量K更新计数阈值。
本申请实施例中，根据理想输出结果，实际输出结果以及第i类测试输入电压的数量K更新计数阈值具体可以包括：在理想输出结果与实际输出结果之差的绝对值大于预设的第一阈值时，根据第i类测试输入电压的数量K更新计数阈值；否则，本次不更新技术阈值。
例如，上述输出结果为电流时，理想输出电流记为Iout，实际输出电流记为I'out，第一阈值为ε(ε＞0)，则上述进行阈值更新的条件为：|Iout-I'out|＞ε。
上述B-1个计数阈值按照从小到大的顺序依次为阈值1，阈值2，…，阈值B-1，第i类测试输入电压的数量为Ci＝K，且假设其计数区间为：阈值p≤K<阈值p+1，1≤p<(B-1)-2，此时，第i类测试输入电压的数量所在的计数区间对应的被开启的电压驱动模块的数量为p+1。在一种实现方式中，当第i类测试输入电压对应的理想输出结果与实际输出结果之差的绝对值大于ε时，说明实际输出结果偏离理想输出结果的程度较大，在这种情况下，将阈值p+1更新为K。将阈值p+1更新为K之后，可知第i类测试输入电压的数量K的计数区间变为：阈值p+1≤K<阈值p+2，此时，第i类测试输入电压的数量所在的计数区间对应的被开启的电压驱动模块的数量为p+2，在计数阈值更新后可以开启p+2个电压驱动模块，相比于开启p+1个电压驱动模块，开启p+2个电压驱动模块所对应的实际输出结果更接近理想输出结果，即理想输出结果与实际输出结果之差的绝对值减小，也就是说更新后的计数阈值比更新之前的计数阈值更加适合该数字模拟转换电路。
本申请实施例中，对于第i类测试输入电压，上述完成计数阈值更新后，继续执行下述步骤4，即在第i+1类测试输入电压下，确定是否需要更新对应的计数阈值。
应理解，当理想输出结果与实际输出结果之差的绝对值小于或者等于上述第一阈值时，说明实际输出结果偏离理想输出结果的程度较小，可以忽略不计，即该B-1个计数阈值是合适的计数阈值，无需进行更新，在这种情况下，本次不更新计数阈值，继续执行下述步骤4。
步骤4、将i的取值增加1，即i＝i+1，然后循环执行上述步骤1至步骤3，直至i＝A，得到该组测试输入电压对应的B-1个计数阈值。
可以理解的是，上述每循环一次(即每执行一次步骤1至步骤3)，更新的计数阈值是上述B-1个计数阈值中的一个计数阈值。
需要说明的是，本申请实施例中，第一次执行上述步骤2时，该步骤2中的实际输出电压对应的B-1个计数阈值是初始化的计数阈值，在后续的循环中，当前循环中实际输出电压对应的B-1个计数阈值是上一个循环更新得到的计数阈值。
本申请实施例中，上述步骤1至步骤4是在一组测试输入电压下，得到的B-1个计数阈值的方法，可选的，也可以在多组测试输入电压下，得到适用性更加广泛的B-1个计数阈值，示例性的，对于n组输入测试电压，可以循环执行n次上述步骤1至步骤4，得到最终的B-1个计数阈值。
本申请实施例提供还提供一种数字模拟转换器，该数字模拟转换器为一种半导体芯片，该半导体芯片上集成有上述实施例中所述的数字模拟转换电路。
本申请实施例提供的数字模拟转换电路及数字模拟转换器，驱动管理模块可以根据该数字模拟转换电路的X个输入电压，确定每一组电压驱动模块中被开启的电压驱动模块的数量，并输出电压驱动信号至对应的电压驱动模块的第一输入端，并且参考产生模块可以产生A个参考电压，并输出该A个参考电压至对应的A组电压驱动模块的第二输入端，从而每个电压驱动模块可以根据其第一输入端输入的电压驱动信号和第二输入端输入的参考电压确定驱动电压，并且输出该驱动电压至X个电压选择模块，如此，每个电压选择模块可以根据其输入端输入的多个驱动电压以及数字模拟转换电路的输入电压确定该数字模拟转换电路的一个输出电压，X个电压选择模块可以同时输出X个输出电压(X个输出电压为模拟电压)，完成将X个数字电压转换为X个模拟电压，该X个模拟电压作为乘加运算电路的X个输入电压。由于本申请实施例提供的数字模拟转换电路可以实现多输入多输出，因此无需为乘加运算电路的每一个输入端各自配置独立的数字模拟转换器，能够显著降低数字模拟转换电路的功耗。
进一步的，相比于为乘加运算电路的每一个输入端各自配置独立的模拟转换器，本申请实施例提供的多输入多输出的数字模拟转换器可以节省数字模拟转换电路的版图面积，电路的复杂度降低，从而与配置独立的模拟转换器相比，能够在一定程度上减小由于行与行之间的失配而引起的数字模拟转换电路的输出电压的误差。
进一步的，对于在乘加运算电路的每一个输入端各自配置独立的模拟转换电路的方案，在对数字模拟转换器进行校准时，用于校准的寄存器会随着数字模拟转换器的输入的增多而增多，导致校准数字模拟转换器所耗费的开销比较大，而本申请实施例提供的多输入多输出数字模拟转换器，在对数字模拟转换器进行校准时所需要的寄存器较少，能够降低校准数字模拟转换器所耗费的开销。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种数字模拟转换电路，其特征在于，包括：驱动管理模块，参考产生模块，电压驱动模块以及电压选择模块；其中，所述数字模拟转换电路的输入电压的数量或者输出电压的数量为X，所述电压驱动模块包括A组，每一组包括B个电压驱动模块，A与B均为大于或者等于2的正整数，X>>A*B；所述数字模拟转换电路的X个输入电压分别输入至所述驱动管理模块的输入端，并且所述X个输入电压输入至对应的X个电压选择模块；所述驱动管理模块的第i组输出端对应连接第i组电压驱动模块各自的第一输入端；所述参考产生模块的第i个输出端连接所述第i组电压驱动模块各自的第二输入端；所述第i组电压驱动模块的输出端连接所述X个电压选择模块各自的第i个输入端；所述X个电压选择模块的输出端对应连接乘加运算电路的X个输入端，i＝1，2，…，A；
所述驱动管理模块，用于根据所述数字模拟转换电路的X个输入电压，确定所述第i组电压驱动模块中被开启的电压驱动模块的数量，并输出第i组电压驱动信号至所述第i组电压驱动模块的第一输入端，所述第i组电压驱动信号用于指示所述第i组电压驱动模块中被开启的电压驱动模块；
所述参考产生模块，用于产生A个参考电压，并输出所述A个参考电压至对应的A组电压驱动模块的第二输入端；
所述电压驱动模块，用于根据所述驱动管理模块输出的电压驱动信号以及所述参考产生模块输出的参考电压，确定驱动电压，并输出所述驱动电压至所述X个电压选择模块；
所述电压选择模块，用于根据A组电压驱动模块分别输出的驱动电压以及所述数字模拟转换电路的输入电压，确定所述数字模拟转换电路的一个输出电压。
2.根据权利要求1所述的数字模拟转换电路，其特征在于，所述数字模拟转换电路的输入电压包括A种类别，所述驱动管理模块包括A个计数器以及与所述A个计数器对应连接的A个驱动数量决策器；
第i个计数器，用于对第i类输入电压计数，得到所述第i类输入电压的数量；
第i个驱动数量决策器，用于根据所述第i类输入电压的数量以及计数阈值，确定所述第i组电压驱动模块中被开启的电压驱动模块的数量。
3.根据权利要求2所述的数字模拟转换电路，其特征在于，所述计数阈值包括B-1个，所述B-1个计数阈值形成B个计数区间，且所述B个计数区间与被开启的电压驱动模块的数量之间具有对应关系；
所述第i个驱动数量决策器，具体用于根据所述第i类输入电压的数量，确定所述第i类输入电压的数量所属的目标计数区间；并且根据所述B个计数区间与被开启的电压驱动模块的数量之间的对应关系，确定所述目标计数区间对应的被开启的电压驱动模块的数量为所述第i组电压驱动模块中被开启的电压驱动模块的数量。
4.根据权利要求3所述的数字模拟转换电路，其特征在于，
所述B-1个计数阈值是预设的计数阈值；或者，
所述B-1个计数阈值是基于所述数字模拟转换电路和所述乘加运算电路，根据一组或多组测试输入电压得到计数阈值。
5.根据权利要求1至4任一项所述的数字模拟转换电路，其特征在于，所述第i组电压驱动信号包括B个电压驱动信号；
所述驱动管理模块，具体用于输出所述第i组电压驱动信号的B个电压驱动信号至所述第i组电压驱动模块对应的B个电压驱动模块的第一输入端。
6.根据权利要求1至4任一项所述的数字模拟转换电路，其特征在于，
所述第i组电压驱动模块中的B个电压驱动模块对应的B个驱动电压通过驱动电压总线汇聚为一个目标驱动电压，并且输出所述目标驱动电压至所述X个电压选择模块。
7.一种数字模拟转换器，其特征在于，所述数字模拟转换器为一种半导体芯片，所述半导体芯片上集成有如权利要求1至6任一项所述的数字模拟转换电路。
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