CN1199357C - 改进的电流控制数/模变换 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用电流控制N位数/模变换器的方法及数/模变换器，所述数/模变换器包括N个可连接到共用输出端的二进制加权电流源SI_k，k＝0，1，...，N-1，每个电流源SI_k包括等强度并联的2^k个单位电流源SI_unit，其中数字输入位b_i(i＝0，1，...，N-1，b_N-1为最高有效位MSB)确定哪个电流源SI_k，k＝0，1，...，N-1，连接到输出端。本发明的特征是在数/模变换时，来自最大电流源SI_N-1的电流I_N-1代替电流_N-1，式中_N-1＝I₀+I₁+I₂+...+I_N-2+I_unit，在该表达式中，I_k为来自电流源SI_k的电流，I_unit为来自附加单位电流源的电流。

Description

改进的电流控制数/模变换

技术领域

本发明一般涉及改进的电流控制数/模变换，具体地说，涉及使用电流控制数/模变换的一种改进的方法以及数/模变换器。该方法和数/模变换器具体包括对数/模变换器中线性渐变电流源失配引起的确定性误差的补偿。

背景技术

数/模变换通常用在由CMOS技术制成的集成电路中，但也可用在其它类型的技术中。

数/模变换器可由多种方法实现。出于技术和精确度的原因，多数变换器使用并联电流源，电流源的输出或被引向变换器的输出、或被引向参考终端。电流源一般由复式电流反射镜形成，其输出晶体管最好完全相同。

这种数/模变换器在例如美国专利5,870,044，5,162,800，5,870,044和5,105,193中已有说明。

在高速和高分辨率的应用中，电流源的失配是电流控制的数/模变换器中的关键问题。如今，复杂的布局式样或随机化或动态元件匹配(DEM)技术已用来解决此问题。

发明内容

因而，本发明的一个目的就是提供一种利用电流控制N位数/模变换器的方法，该数/模变换器包括N个可连接到共用输出端的二进制加权电流源SI_k，k＝0，1，…，N-1，每个电流源SI_k包括等强度并联的2^k个单位电流源SI_unit，其中数字输入位b_i，i＝0，1，…，N-1，b_N-1为最高位(MSB)确定哪个电流源SI_k，k＝0，1，…，N-1，连接到输出端，这样就解决了、或至少减少了上述电流源之间失配的问题。

本发明在这方面的具体目的就是提供一种简易、快速、精确、精密、有效、可靠、易于安装而且特别价廉的方法。

本发明还有一个目的就是提供一种能用最少的元件就可实现的方法。

这些以及其他目的，按照本发明的一个方面，是用以下方法实现的。

一种利用电流控制的N位数/模变换器的方法，所述数/模变换器包括N个可连接到共用输出端的二进制加权电流源SI_k，k＝0，1，…，N-1，每个电流源SI_k包括等强度并联的2^k个单位电流源SI_unit，其中数字输入位b_i确定哪个电流源SI_k要被连接到所述输出端，其中i＝0，1，…，N-1，b_N-1为最高有效位，k＝0，1，…，N-1，所述方法的特征在于包括在数/模变换时，用来自最大电流源SI_N-1的电流I_N-1替

${\tilde{I}}_{N-1}=\left(\underset{k=0}{\overset{N-2}{\mathrm{\Σ}}}{I}_k\right)+I_{\mathrm{unit}}$

代电流

的替代步骤，其中

I_K为来自电流源SI_K的电流，I_unit为来自附加单位电流源的电流。

这种方法称为简单MSB(最高位)校准，因为它仅仅补偿来自最大电流源SI_N-1中的电流I_N-1。使用这种方法时最好是在进行数/模变换前校准数/模变换器。校准过程包括测量I_N-1和

建立所述测量的电流之间的电流差ΔI。变换时进行的替代包括从最大电流源的电流I_N-1减去电流差ΔI得到

这些以及其他目的，按照本发明的第二方面，是用以下方法实现。

一种利用电流控制的N位数/模变换器的方法，所述数/模变换器包括N个可连接到共用输出端的二进制加权电流源SI_k，k＝0，1，…，N-1，每个电流源SI_k包括等强度并联的2^k个单位电流源SI_unit，其中数字输入位b_i确定哪个电流源SI_k要被连接到输出端，其中i＝0，1，…，N-1，b_N-1为最高有效位，k＝0，1，…，N-1，其特征在于所述方法包括在数/模变换时，用c个最大电流源SI_N-1，SI_N-2，…，SI_N-C的电流I_N-1，I_N-2，…，I_N-C替代电流 ${\tilde{I}}_{N-1},{\tilde{I}}_{N-2},...,{\tilde{I}}_{N-C}$ 的替代步骤，

c为大于1的正整数，其中

${\tilde{I}}_{N-1}=\left(\underset{k=0}{\overset{N-c-1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_k\right)+\left(\underset{j=N-c}{\overset{N-2}{\mathrm{\Σ}}}{\tilde{I}}_j\right)+I_{\mathrm{unit}}$

${\tilde{I}}_{N-2}=\left(\underset{k=0}{\overset{N-c-1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_k\right)+\left(\underset{j=N-c}{\overset{N-3}{\mathrm{\Σ}}}{\tilde{I}}_j\right)+I_{\mathrm{unit}}$

…

${\tilde{I}}_{N-c}=\left(\underset{k=0}{\overset{N-c-1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_k\right)+I_{\mathrm{unit}}$

式中I_K为来自电流源SI_K的电流，I_unit为来自附加单位电流源的电流。这种方法称为广义MSB校准，因为它补偿了来自c个最大电流源SI_N-1，SI_N-2，…，SI_N-C的电流I_N-1，I_N-2，…，I_N-C。

该方法也可用与本发明第一方面的方法同样的方式实现，但最好通过在数/模变换前进行以下校准步骤来实现：

测量电流I_N-1，I_N-2，…，I_N-C以及 ${\tilde{I}}_{N-1},{\tilde{I}}_{N-2},....{\tilde{I}}_{N-c};$ 建立电流差 ${\mathrm{\ΔI}}_{N-1}=I_{N-1}-{\tilde{I}}_{N-1},{\mathrm{\ΔI}}_{N-2}=I_{N-2}-{\tilde{I}}_{N-2},...,{\mathrm{\ΔI}}_{N-C}=I_{N-C}-{\tilde{I}}_{N-C},$

其中替代步骤包括从各电流I_N-1，I_N-1，…，I_N-C中减去各电流差ΔI_N-1，ΔI_N-2，…，ΔI_N-C得出各电流 ${\tilde{I}}_{N-1},{\tilde{I}}_{N-2},...,{\tilde{I}}_{N-C}.$

最好，这些分数是利用N个二进制加权电流源之间的相对失配的先前的信息提供的。

本发明一个更进一步的目的是提供利用电流控制的N位数/模变换器的方法，数/模变换器包括N个数字输入端，每一个数字输入端接收数字输入位b_i，i＝0，1，…，N-1，b_N-1为最高有效位，模拟输出端；N个可连接到所述模拟输出端的二进制加权电流源SI_k，k＝0，1，…，N-1，每个电流源SI_k包括等强度并联的2^k个单位电流源SI_unit，其中数字输入位表示确定哪个电流源SI_k，k＝0，1，…，N-1，连接到模拟输出端，这样按本发明第一和第二方面的方法就可实现。

于是，按本发明的第三方面，还提供了一种数/模变换器，它包括：

N个数字输入端，每一个数字输入端接收数字输入位b_i，i＝0，1，…，N-1，b_N-1为最高有效位；

模拟输出端；

N个可连接到所述模拟输出端的二进制加权电流源SI_k，k＝0，1，…，N-1，每个电流源SI_k包括等强度并联的2^k个单位电流源，SI_unit；其中

所述数字输入位表示哪个电流源SI_k，k＝0，1，…，N-1，连接到所述模拟输出端，其特征在于：

附加单位电流源和用来自所述最大电流源SI_N-1的电流I_N-1替代电流 的替代装置，其中

其中

${\tilde{I}}_{N-1}=\left(\underset{k=0}{\overset{N-2}{\mathrm{\Σ}}}{I}_k\right)+I_{\mathrm{unit}}$

在该表达式中，I_K为来自电流源SI_K的电流，I_unit为来自附加单位电流源的电流。

按照本发明的第四方面，还提供了一种数/模变换器，它包括：

N个数字输入端，每一个数字输入端接收数字输入位b_i，i＝0，1，…，N-1，b_N-1为最高有效位；

模拟输出端；

N个可连接到所述模拟输出端的二进制加权电流源SI_k，k＝0，1，…，N-1，每个电流源SI_k包括等强度并联的2^k个单位电流源，SI_unit；

其中

所述数字输入位表示哪个电流源SI_k，k＝0，1，…，N-1，连接到所述模拟输出端，其特征在于：

附加单位电流源和用c个最大电流源SI_N-1，SI_N-2，…，SI_N-C的电流I_N-1，I_N-2，…，I_N-C替代电流 ${\tilde{I}}_{N-1},{\tilde{I}}_{N-2},...,{\tilde{I}}_{N-C}$ 的替代装置，c为大于1的正整数，其中

${\tilde{I}}_{N-1}=\left(\underset{k=0}{\overset{N-c-1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_k\right)+\left(\underset{j=N-c}{\overset{N-2}{\mathrm{\Σ}}}{\tilde{I}}_j\right)+I_{\mathrm{unit}}$

${\tilde{I}}_{N-2}=\left(\underset{k=0}{\overset{N-c-1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_k\right)+\left(\underset{j=N-c}{\overset{N-3}{\mathrm{\Σ}}}{\tilde{I}}_j\right)+I_{\mathrm{unit}}$

…

${\tilde{I}}_{N-c}=\left(\underset{k=0}{\overset{N-c-1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_k\right)+I_{\mathrm{unit}}$

式中I_K为来自电流源SI_K的电流，I_unit为来自所述附加单位电流源的电流。

该发明的数/模变换器可包括一个电流反射镜以建立上述电流差，这些电流差可在由一个电容器和并联晶体管组成的网络中储存和恢复。晶体管最好包括NMOS和PMOS晶体管。而且，电流源最好也是MOS晶体管。

本发明的一个主要优点在于它可完全以模拟方式实施，而不必引入任何模/数(A/D)变换。

本发明进一步的特性及其优点从以下对本发明实施例的具体说明中显而易见。

附图说明

从以下对本发明优选实施例的具体说明以及附图1-7可以更全面的理解本发明，附图仅以说明方式示出，决不是对本发明的限制。

图1a为电流控制的数/模变换器的示意图，图1b为带有对应匹配误差的单位电流源。

图2a为具有规定的方向和位置的单位电流源阵列的示意图，图2b是一个6位数/模变换器将单位源指定到具体位的实例。

图3a是图2b的6位数/模变换器，其匹配特性常数k_X＝0和k_Y＝0.1，未进行本发明的简单MSB校准时的斜坡响应图，图3b是同一变换器进行本发明的简单MSB校准后的斜坡响应图。

图4a是如何以纯模拟方式进行简单MSB校准的实例的示意图，图4b示出在数模变换时如何进行相应的补偿。

图5a和图5b是图2b的6位数/模变换器，其匹配特性常数k_X＝0和k_Y＝0.1，在使用了本发明的广义MSB校准时的斜坡响应图。图5a是将c设为1(符合简单MSB校准)的实例，图5b是将c设为2的实例。

图6a是如何以纯模拟方式进行广义MSB校准(c＝2)的实例的示意图，图6b示出在数模变换时如何进行相应的补偿。

图7示出匹配特性常数为k_X＝0.0001和k_Y＝0.0001的14位数/模变换器对于不同的校准位数(c分别等于0，1，2，3)的四个单音频谱图。

具体实施方式

在以下的说明中，为了解释而非出于限制的目的，提出了一些具体细节，例如具体的技术和应用以便对本发明有更透彻的理解。但对技术熟悉的人士而言，很显然本发明可以用不同于这些细节的其他实施例来实现。在其他实例中，对于众所周知的方法和装置在此不做详细说明，以免用不必要的细节影响对本发明的说明。

如图1a所示的电流控制CMOS数/模变换器适合于高速和高分辨率的应用。其基本结构不需要反馈回路，没有运算放大器，故带宽较大。功率效率几乎是100％，因为全部电流都导向输出端，在输出端终止在电阻性负载上(通常为50欧姆)。图1a所示的N位数/模变换器是由N个二进制加权电流源SI_k(k＝0，1，…，N-1)构成，电源SI_k产生电流I_k。

为改善匹配，每个电流源SI_k利用2^K个并联单位电流源SI_unit，每个单位电流源产生一个单位电流I_unit。数字输入位b_i(i＝0，1，…，N-1)选择哪个电流源连接到输出。b₀是最低位(LSB)，b_N-1是最高位(MSB)。因此总输出电流以下式表示：

I_out(n)＝(b_N-1(n)·2^N-1+…+b₁(n)·2+b₀(n))·I_unit＝X(n)·I_unit    (1)

式中X(n)是在取样瞬间n的二进制输入代码X(n)＝{b_n-1(n)，…，b₀(n)}。

伴随加权电流源I_k的匹配误差可以用图1b所示的幅度为Δ_K的并联附加电流源为模型。

另外，单位电源排成阵列，在x方向上有2^M个源，在y方向上有2^N-M个源，编排如图2a所示。

现进一步说明匹配误差的模型。如前所述，伴随加权电流源I_k的匹配误差可以用幅度为Δ_K的并联附加电流源为模型。单位电流源可用于二进制加权电源同样的方式模型化，于是得到具有误差源的并联标称电流源，

i(α，b)＝I_unit+δ(α，b)                                         (2)

用此标志，可得

根据“MOS晶体管的匹配特性”一文(M.J.M.Pelgrom等，IEEE J.of Solid-State Circuits，Vol.24，No.5，pp.1433-9，Oct.1989)，集成MOS晶体管的失配可以看作是两类参数变化的效果。第一类参数变化是随机的，没有晶体管间的相关性，第二类是决定性的变化，来自于以下事实，即氧化物厚度，离子注入等常在晶片上呈圆形分布。

对电流控制的数/模变换器的研究(例如，文章“数字声频用低功率立体声16位CMOS D/A变换器”，H.J.Schouwenaars等，IEEE J.of Solid-State Circuits，Vol.23，No.6，pp.1290-7，Dec.1988)表明误差在芯片区域上十分近似于线性变化。假定是这种情况，则可将误差源表示为

$\mathrm{\δ}(a,b)=k_x\·(a-\frac{1}{2}\mathrm{sgn}\left(a\right))+k_y\·(b-\frac{1}{2}\mathrm{sgn}\left(b\right))---\left(4\right)$

式中k_x和k_y为描述单位源阵列的线性渐变匹配特性的常数。(1/2)sgn(a)和(1/2)sgn(b)项对于在a＝0或b＝0时没有单位源的事实进行补偿。结合方程(3)和(4)，就可得到以k_x和k_y表示的Δ_k’的值。这些表达式当然取决于哪个单位源被选择来构成某一个二进制加权电流源。

图2b是如何为6位数/模变换器指定单位源的实例，一般认为这是一种在抑制决定性的线性渐变失配方面并不好的方式。但在这种方案中，不同的Δ_k很容易以Δ_N-1项来表示，即MSB的误差，至少对于N-M MSB是如此，N和M的标志如图2a所示，是可以用来简化误差的估算的。

现在，参阅图3和图4以简单MSB校准的方式来说明本发明的校准技术。

由于在MSB中有大量的单位源，这就可能是具有最大误差的位。简单MSB校准的概念就是用以下替换来消除此误差：

$I_{N-1}\↔{\tilde{I}}_{N-1}=\left(\underset{k=0}{\overset{N-2}{\mathrm{\Σ}}}{I}_k\right)+I_{\mathrm{unit}}---\left(5\right)$

用图2b所示的虚假单位源就可获得I_unit。在实际中，芯片上可能有好几个单位源可用于此目的。

图3a是图2b的6位数/模变换器，其匹配特性常数k_X＝0和k_Y＝0.1，未进行本发明的简单MSB校准时的斜坡响应图，图3b是同一变换器进行本发明的简单MSB校准后的斜坡响应图。

可以看出，当在2^N-1-1＝011…11_二进制和2^N-1＝100…00_二进制间转换中的大误差被消除时，数/模变换器的线性度大大增加。MSB校准虽然引入了增益误差，从图3a和3b可以看出(不同的斜度)，但这不影响数/模变换器的性能。

不需测量任何电流就可进行方程(5)的替换。既然I_N-1和

二者都可求出，利用如图4a和4b所示的电流反射镜就可构成电流差电流ΔI存储在电流存储器中，工作时从I_N-1中减去ΔI，形成MSB电流源的输出，亦如图4a和4b所示。

这种方法的一个局限在于电流存储器很可能必须是一个为保持晶体管有适当的栅极电压的电容器(如图6a和6b所示)，该电容器会有电荷泄漏，这样过了一定时间后就需要重新校准该数/模变换器。

现在来讨论广义MSB校准技术。在图3a和3b中可以看出，用简单MSB校准技术可以显著增加数/模变换器的线性度，但在第二最高位，MSB-1和第三最高位，MSB-2等转换中仍有误差，这些误差也应消除以得到数/模变换器的所需性能。假定c位校准(简单MSB校准对应于c＝1)，方程(5)可概括为

$I_{N-c}\↔{\tilde{I}}_{N-c}=\left(\underset{k=0}{\overset{N-c-1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_k\right)+I_{\mathrm{unit}}$

$I_{N-c+1}\↔{\tilde{I}}_{N-c+1}=\left(\underset{k=0}{\overset{N-c-1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_k\right)+{\tilde{I}}_{N-c}+I_{\mathrm{unit}}$

...

$I_{N-3}\↔{\tilde{I}}_{N-3}=\left(\underset{k=0}{\overset{N-c-1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_k\right)+\left(\underset{j=N-c}{\overset{N-4}{\mathrm{\Σ}}}{\tilde{I}}_j\right)+I_{\mathrm{unit}}---\left(6\right)$

$I_{N-2}\↔{\tilde{I}}_{N-2}=\left(\underset{k=0}{\overset{N-c-1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_k\right)+\left(\underset{j=N-c}{\overset{N-3}{\mathrm{\Σ}}}{\tilde{I}}_j\right)+I_{\mathrm{unit}}$

$I_{N-1}\↔{\tilde{I}}_{N-1}=\left(\underset{k=0}{\overset{N-c-1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_k\right)+\left(\underset{j=N-c}{\overset{N-2}{\mathrm{\Σ}}}{\tilde{I}}_j\right)+I_{\mathrm{unit}}$

在图5a和5b中，示出了用和以前一样的数/模变换器得到的斜坡响应，这次是用c＝1(与图3b的实例相同)和c＝2校准的，可以看出校准MSB-1以及MSB进一步改善了数/模变换器的线性度。

以下将讨论如何实现广义MSB校准的两个基本概念。一种途径是校准cMSB，利用图4a和4b同样的电路进行方程(6)的算法，构成不同的 这可能会消耗大量的复杂电路和大芯片面积，因此采用在以上失配模型一节中说明的失配知识就比较合适。由于线性渐变失配引起的误差可以用MSN中的误差来表示，至少对少数MSB来说是极好的近似，故仅需像在简单MSB校准中进行的那样构成此误差电流，并用此误差电流来构成所有其他补偿电流。举例来说，对以前在本说明中用做实例的6位数/模变换器作两个MSB校准。用这种方法选择单位源，可知在MSB-1转换中的误差，图3a中标记为b，可以用MSB转换中的误差，图3a中标记为a来表示，因为b＝a/4。用方程(6)，可得

${\tilde{I}}_{N-2}=I_{N-2}-b=I_{N-2}-\frac{a}{4}$

${\tilde{I}}_{N-1}=I_{N-1}-b-a=I_{N-1}-\frac{5a}{4}---\left(7\right)$

在下面的图6a和6b中示出实现方程(7)校准的建议电路。在校准阶段，电容器充电，以使四个最左边的NMOS晶体管保持电流a，即，每个晶体管有漏极电流a/4。在工作阶段，电容器仍保持同样的电荷，所以每个晶体管有漏极电流a/4。一个晶体管用来从I_N-2中减去a/4，其他五个用来从I_N-1中减去5a/4。为使图6a和6b所示的电路工作，a必须是一个正数。如果a是负数，就不用NMOS晶体管，而用PMOS晶体管的同样电路就可进行校准。由于a的符号未知，就需要两个校准网络，一个NMOS晶体管网络，一个PMOS晶体管网络，和一个比较器来确定a的符号，从而确定使用哪个网络。

模拟利用对不同的c值作MSB校准的数/模变换器得到的频域结果示于图7。所用的数/模变换器的结构是一个与图2的6位数/模变换器构造相同的14位数/模变换器，其M＝8，施加梯度为k_x＝k_y＝0.0001[LSB/单位源]。图7示出了对不同c值，输入端为满刻度正弦(波)的数/模变换器的信号频谱。图7也示出了重要的频域特性信(号)-噪(声)-失真-比(SNDR)和杂散(频率)-自然(频率)-动态-范围(SFDR)。对于14位数/模变换器，由于量化噪声SNDR限于86dB，用c＝2校准数/模变换器得到SNDR＝78dB，对应于12.5的有效位数(ENOB)，与未补偿的数/模变换器相比，有3位的改进。

用这种非常简单的校准技术就可获得具有高性能的数/模变换器。

用本说明的MSB校准，不必有其它地方使用的复杂的布局式样，随机化或DEM技术，就能获得数/模变换器的高性能。

该校准可完全是模拟的，由于失配误差本性就是模拟的，最好不要使用模/数变换器在数字域进行校准，因为这些模/数变换器很难制造得具有高精确度，又占用芯片空间，还耗电。

利用上述线性渐变失配的知识，多位的误差可以用一位，即MSB，来估算，且校准电路可进一步简化。

该建议的校准技术的一个优点是储存和恢复的是相对较小的补偿电流，而不是相对较大的MSB电流。当电流存储器有电荷泄漏时，最坏的情况就是得到未校准的电流控制数/模变换器的性能。而如果是全部校准的MSB电流储存在电流存储器中，电荷泄漏就会对数/模变换器的性能造成坏得多的影响。

上述校准技术特别具有以下优点。

●简单有效。

●不需要复杂的布局式样，随机化或DEM技术。

●不需进行误差测量或模/数变换。

●校准一般工作稳定的模/数变换器的小补偿电流，而不是校准全部MSB电流，这样当因失配或电荷泄漏而使校准失败时，所产生的误差也较少。

另外，电流存储器中的电荷泄漏可能需要重新校准，而且失配也会影响校准电路。

很明显，本发明可有多种方式加以改变。这些改变不应认为是背离了本发明的范围。所有这些改变，对于本专业的技术人员来说是显而易见的，应包含在所附权利要求书的范围之内的。

Claims (33)

1.一种利用电流控制的N位数/模变换器的方法，所述数/模变换器包括N个可连接到共用输出端的二进制加权电流源SI_k，k＝0，1，...，N-1，每个电流源SI_k包括等强度并联的2^k个单位电流源SI_unit，其中数字输入位b_i确定哪个电流源SI_k要被连接到所述输出端，其中i＝0，1，...，N-1，b_N-1为最高有效位，k＝0，1，...，N-1，所述方法的特征在于包括在数/模变换时，用来自最大电流源SI_N-1的电流I_N-1替代电流

的替代步骤，其中

${\tilde{I}}_{N-1}=\left(\underset{k=0}{\overset{N-2}{\mathrm{\Σ}}}{I}_k\right)+I_{\mathrm{unit}}$

式中I_K为来自电流源SI_K的电流，I_unit为来自附加单位电流源的电流。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于包括在数/模变换前校准所述数/模变换器，所述校准过程包括以下步骤：

测量所述电流I_N-1和

以及

建立所述测量的电流之间的电流差ΔI，其中

所述替代步骤包括通过从所述最大电流源的所述电流I_N-1减去所述电流差ΔI得到所述

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：利用电流反射镜建立所述电流差ΔI。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：把所述电流差ΔI存储在电流存储器中。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：通过对电容器充电来存储所述电流差ΔI。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于：在预定时间之后重复所述校准。

7.如上述权利要求中任何一个所述的方法，其特征在于：所述电流源是集成MOS晶体管。

8.一种利用电流控制的N位数/模变换器的方法，所述数/模变换器包括N个可连接到共用输出端的二进制加权电流源SI_k，k＝0，1，...，N-1，每个电流源SI_k包括等强度并联的2^k个单位电流源SI_unit，其中数字输入位b_i确定哪个电流源SI_k要被连接到输出端，其中i＝0，1，...，N-1，b_N-1为最高有效位，k＝0，1，...，N-1，其特征在于所述方法包括在数/模变换时，用c个最大电流源SI_N-1，SI_N-2，...，SI_N-C的电流I_N-1，I_N-2，...，I_N-C替代电流 ${\tilde{I}}_{N-1},{\tilde{I}}_{N-2},...,{\tilde{I}}_{N-C}$ 的替代步骤，

c为大于1的正整数，其中

${\tilde{I}}_{N-1}=\left(\underset{k=0}{\overset{N-c-1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_k\right)+\left(\underset{j=N-c}{\overset{N-2}{\mathrm{\Σ}}}{\tilde{I}}_j\right)+I_{\mathrm{unit}}$

${\tilde{I}}_{N-2}=\left(\underset{k=0}{\overset{N-c-1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_k\right)+\left(\underset{j=N-c}{\overset{N-3}{\mathrm{\Σ}}}{\tilde{I}}_j\right)+I_{\mathrm{unit}}$

${\tilde{I}}_{N-c}=\left(\underset{k=0}{\overset{N-c-1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_k\right)+I_{\mathrm{unit}}$

式中I_K为来自电流源SI_K的电流，I_unit为来自附加单位电流源的电流。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于包括在数/模变换前校准数/模变换器，所述校准过程包括以下步骤：

测量电流I_N-1，I_N-2，...，I_N-C以及 ${\tilde{I}}_{N-1},{\tilde{I}}_{N-2},...,{\tilde{I}}_{N-c};$

建立电流差 ${\mathrm{\ΔI}}_{N-1}=I_{N-1}-{\tilde{I}}_{N-1},{\mathrm{\ΔI}}_{N-2}=I_{N-2}-{\tilde{I}}_{N-2},...,{\mathrm{\ΔI}}_{N-C}=I_{N-C}-{\tilde{I}}_{N-C},$ 其中

所述替代步骤包括从各电流I_N-1，I_N-2，...，I_N-C中减去各电流差ΔI_N-1，ΔI_N-2，...，ΔI_N-C得出各电流 ${\tilde{I}}_{N-1},{\tilde{I}}_{N-2},...,{\tilde{I}}_{N-C}.$

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于包括在数/模变换前校准所述数/模变换器，所述校准过程包括以下步骤：

测量电流I_N-1，I_N-2，...，I_N-C以及

建立电流差 ${\mathrm{\ΔI}}_{N-1}=I_{N-1}-{\tilde{I}}_{N-1};$

以ΔI_N-1的分数的形式提供电流差 ${\mathrm{\ΔI}}_{N-2}=I_{N-2}-{\tilde{I}}_{N-2},...,{\mathrm{\ΔI}}_{N-C}=I_{N-C}-{\tilde{I}}_{N-C};$ 1其中

所述替代步骤包括从所述各电流I_N-1，I_N-2，...，I_N-C中减去所述各电流差ΔI_N-1，ΔI_N-2，...，ΔI_N-C得出所述各电流 ${\tilde{I}}_{N-1},{\tilde{I}}_{N-2},...,{\tilde{I}}_{N-C};$

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于：利用所述数/模变换器的N个二进制加权电流源之间相对失配的先前的信息提供所述分数。

12.如权利要求9所述的方法，其特征在于：通过电流反射镜建立所述电流差ΔI_N-1。

13.如权利要求9所述的方法，其特征在于：把所述电流差ΔI_N-1，ΔI_N-2，...，ΔI_N-C存储在电流存储器中。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于：通过对电容器充电来存储所述电流差ΔI_N-1。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于：利用电容器控制的并联晶体管来恢复所述电流差ΔI_N-1，ΔI_N-2，...，ΔI_N-C、以便形成所述各电流 ${\tilde{I}}_{N-1},{\tilde{I}}_{N-2},...,{\tilde{I}}_{N-C}$

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于：所述电流差ΔI_N-1，ΔI_N-2，...，ΔI_N-C为正时所述晶体管是NMOS晶体管。

17.如权利要求15所述的方法，其特征在于：所述电流差ΔI_N-1，ΔI_N-2，...，ΔI_N-C为负时所述晶体管是PMOS晶体管。

18.如权利要求10-17中任何一个所述的方法，其特征在于：在预定时间之后重复所述校准。

19.如权利要求10-17中任何一个所述的方法，其特征在于：所述电流源是集成MOS晶体管。

20.一种电流控制的N位数/模变换器，它包括：

N个数字输入端，每一个数字输入端接收数字输入位b_i，i＝0，1，...，N-1，b_N-1为最高有效位；

模拟输出端；

N个可连接到所述模拟输出端的二进制加权电流源SI_k，k＝0，1，...，N-1，每个电流源SI_k包括等强度并联的2^k个单位电流源，SI_unit；其中

所述数字输入位表示哪个电流源SI_k，k＝0，1，...，N-1，连接到所述模拟输出端，其特征在于：

附加单位电流源和用来自所述最大电流源SI_N-1的电流I_N-1替代电流

的替代装置，其中

${\tilde{I}}_{N-1}=\left(\underset{k=0}{\overset{N-2}{\mathrm{\Σ}}}{I}_k\right)+I_{\mathrm{unit}}$

在该表达式中，I_k为来自所述电流源SI_k的电流，I_unit为来自所述附加单位电流源的电流。

21.如权利要求20所述的数/模变换器，其特征在于还包括用以校准所述数/模变换器的校准装置，所述校准装置包括：

测量装置，用来测量电流I_N-1和 以及

建立装置，用来建立所述各测量的电流之间的电流差ΔI，其中所述数/模变换器包括形成装置，用来在数/模变换时通过从所述最大电流源的电流I_N-1减去所述电流差ΔI形成

22.如权利要求21所述的数/模变换器，其特征在于：所述建立装置包括电流反射镜。

23.如权利要求21所述的数/模变换器，其特征在于：所述电流差ΔI保持在电流存储器中。

24.如权利要求20-23中任何一个所述的数/模变换器，其特征在于：所述电流源是集成MOS晶体管。

25.一种电流控制的N位数/模变换器，它包括：

N个数字输入端，每一个数字输入端接收数字输入位b_i，i＝0，1，...，N-1，b_N-1为最高有效位；

模拟输出端；

N个可连接到所述模拟输出端的二进制加权电流源SI_k，k＝0，1，...，N-1，每个电流源SI_k包括等强度并联的2^k个单位电流源，SI_unit；其中

所述数字输入位表示哪个电流源SI_k，k＝0，1，...，N-1，连接到所述模拟输出端，其特征在于：

附加单位电流源和用c个最大电流源SI_N-1，SI_N-2，...，SI_N-C的电流I_N-1，I_N-2，...，I_N-C替代电流 ${\tilde{I}}_{N-1},{\tilde{I}}_{N-2},...,{\tilde{I}}_{N-C}$ 的替代装置，c为大于1的正整数，其中

${\tilde{I}}_{N-1}=\left(\underset{k=0}{\overset{N-c-1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_k\right)+\left(\underset{j=N-c}{\overset{N-2}{\mathrm{\Σ}}}{\tilde{I}}_j\right)+I_{\mathrm{unit}}$

${\tilde{I}}_{N-2}=\left(\underset{k=0}{\overset{N-c-1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_k\right)+\left(\underset{j=N-c}{\overset{N-3}{\mathrm{\Σ}}}{\tilde{I}}_j\right)+I_{\mathrm{unit}}$

${\tilde{I}}_{N-c}=\left(\underset{k=0}{\overset{N-c-1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_k\right)+I_{\mathrm{unit}}$

在所述表达式中，I_K为来自所述电流源SI_K的电流，I_unit为来自所述附加单位电流源的电流。

26.如权利要求25的数/模变换器，其特征在于包括校准所述数/模变换器的校准装置，所述校准装置包括：

测量装置，用来测量电流I_N-1，I_N-2，...，I_N-C和 ${\tilde{I}}_{N-1},{\tilde{I}}_{N-2},...,{\tilde{I}}_{N-C};$

建立装置，用来建立电流差 ${\mathrm{\ΔI}}_{N-2}=I_{N-2}-{\tilde{I}}_{N-2},...,{\mathrm{\ΔI}}_{N-C}=I_{N-C}-{\tilde{I}}_{N-C};$ 其中

所述替代装置包括形成装置，用来通过从所述各电流I_N-1，I_N-2，...，I_N-C中减去所述各电流差ΔI_N-1，ΔI_N-2，...，ΔI_N-C形成所述各电流 ${\tilde{I}}_{N-1},{\tilde{I}}_{N-2},...,{\tilde{I}}_{N-C}.$

27.如权利要求25的数/模变换器，其特征在于包括校准所述数/模变换器的校准装置，所述校准装置包括：

测量装置，用来测量电流I_N-1，I_N-2，...，I_N-C和

建立装置，用来建立电流差 ${\mathrm{\ΔI}}_{N-1}=I_{N-1}-{\tilde{I}}_{N-1},$ 以及

提供分数装置，用来以ΔI_N-1的分数的形式提供电流差 $\mathrm{\Δ}{I}_{N-2}=I_{N-2}-{\tilde{I}}_{N-2},...,{\mathrm{\ΔI}}_{N-C}=I_{N-C}-{\tilde{I}}_{N-C};$ 其中

所述替代装置包括形成装置，用来通过从所述各电流I_N-1，I_N-2，...，I_N-C中减去所述各电流差ΔI_N-1，ΔI_N-2，...，ΔI_N-C形成所述各电流 ${\tilde{I}}_{N-1},{\tilde{I}}_{N-2},...,{\tilde{I}}_{N-C}.$

28.如权利要求27所述的数/模变换器，其特征在于：所述提供分数装置是利用N个二进制加权电流源之间相对失配的先前的信息构成的。

29.如权利要求26所述的数/模变换器，其特征在于：所述建立装置包括电流反射镜。

30.如权利要求26所述的数/模变换器，其特征在于：所述形成装置包括并联的电容器和晶体管。

31.如权利要求30所述的数/模变换器，其特征在于：所述晶体管包括NMOS晶体管。

32.如权利要求30所述的数/模变换器，其特征在于：所述晶体管包括PMOS晶体管。

33.如权利要求25-32中任何一个所述的数/模变换器，其特征在于：所述电流源是集成MOS晶体管。

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