數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路，具體提供了一種D/A轉(zhuǎn)換電路包括：電流生成電路，各自包括恒流源，被配置為生成電流；第一MOSFET，連接至恒流源并被配置為控制電流的供應(yīng)目標(biāo)；第一柵極控制部，被配置為互斥性地將第一電壓和第二電壓提供至第一MOSFET的柵極，以及第一放電開關(guān)，連接至第一柵極控制部和第一MOSFET的柵極，被控制為在第一柵極控制部提供第二電壓的同時(shí)被開啟，并且被控制為在第一柵極控制部提供第一電壓之前被關(guān)斷；第一電流附加線；放電線；第一電阻器，連接至第一電流附加線；以及電壓源，被配置為將第二電壓提供至第一柵極控制部。
【專利說明】數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2012年10月12日提交的日本在先專利申請(qǐng)JP2012-226748的優(yōu)
先權(quán)權(quán)益，將其全部內(nèi)容結(jié)合于此供參考。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開涉及一種電流附加型數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路。
【背景技術(shù)】
[0004]近幾年，廉價(jià)的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)被用于制造包括模擬電路和數(shù)字電路的片上系統(tǒng)(S0C)。其中，能夠以高速運(yùn)行的電流附加型數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路被廣泛地用于視頻和通信。
[0005]另一方面，消費(fèi)者對(duì)高性能、更多多功能、微型化、較低功耗等的SOC有強(qiáng)烈需求。尤其是，較低功耗是使數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路(在下文中被稱作D/A轉(zhuǎn)換電路)的性能劣化的因素。
[0006]日本專利申請(qǐng)公開第2010-263660號(hào)公開了被認(rèn)為與本公開相似的技術(shù)。日本專利申請(qǐng)公開第2010-263660號(hào)公開了一種在用于電流附加型D/A轉(zhuǎn)換電路中的電流開關(guān)電路中改善動(dòng)態(tài)范圍的減少以獲得大輸出電壓范圍的技術(shù)，但當(dāng)具有低閾值電壓的晶體管在低電源電壓下使用時(shí)，該技術(shù)存在問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]使用日本專利申請(qǐng)公開第2010-263660號(hào)中公開的技術(shù)允許實(shí)現(xiàn)獲得寬動(dòng)態(tài)范圍所采用的D/A轉(zhuǎn)換電路。然而，在日本專利申請(qǐng)公開第2010-263660號(hào)公開的技術(shù)中揭示了如將在后續(xù)描述的使輸出電壓突然下降的毛刺噪聲的產(chǎn)生。毛刺噪聲使無雜散動(dòng)態(tài)范圍(SFDR;其中寄生噪聲不干擾基本波形且基本波形不失真并且能夠確保線性度的可行動(dòng)態(tài)范圍)劣化。
[0008]考慮到如上所述的情況，期望提供一種消耗較少電力但實(shí)現(xiàn)寬SFDR特性的D/A轉(zhuǎn)換電路。
[0009]根據(jù)本公開的實(shí)施方式，提供了一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路，包括多個(gè)電流生成電路。
[0010]該多個(gè)電流生成電路各自包括:恒流源，被配置為生成與預(yù)設(shè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的電流；第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0SFET)，連接到恒流源并被配置為控制電流的供應(yīng)目標(biāo)；第一柵極控制部，被配置為互斥性地將第一電壓和第二電壓提供至第一 MOSFET的柵極以控制第一 M0SFET，該第一 MOSFET被控制為由第一電壓斷開且由第二電壓導(dǎo)通；以及第一放電開關(guān)，連接到第一柵極控制部和第一 MOSFET的柵極，被控制為在當(dāng)?shù)谝粬艠O控制部提供第二電壓的同時(shí)開啟以將積累在寄生電容中的電荷放電至預(yù)設(shè)目標(biāo)，該寄生電容位于第一柵極控制部和第一 MOSFET的柵極中，并且該第一放電開關(guān)被控制為在第一柵極控制部提供第一電壓前斷開。[0011]該數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路進(jìn)一步包括:第一電流附加線，與第一 MOSFET并聯(lián)連接；放電線，被配置為對(duì)所述電荷放電；第一電阻器，以預(yù)設(shè)電位連接到第一電流附加線；以及電壓電源，被配置為將第二電壓提供至所述第一柵極控制部。
[0012]根據(jù)本公開，可以提供一種消耗較少電力但實(shí)現(xiàn)寬SFDR特性的D/A轉(zhuǎn)換電路。
[0013]在以下實(shí)施方式中，清楚地描述了除上述那些之外的目標(biāo)、配置和效果。
[0014]如附圖所示，根據(jù)以下本公開的最佳模式的實(shí)施方式的詳細(xì)描述，本公開的這些及其他目標(biāo)、特征和優(yōu)勢(shì)將變得更加顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1A和圖1B是電流附加型數(shù)字模擬(D/A)轉(zhuǎn)換電路的基本概念圖和對(duì)應(yīng)于一個(gè)參數(shù)的電路圖；
[0016]圖2A和圖2B是用于描述漏-源電壓與MOSFET的漏極電流之間的關(guān)系的示意圖；
[0017]圖3A、圖3B和圖3C是用于描述D/A轉(zhuǎn)換電路的問題的示意圖；
[0018]圖4A和圖4B是改進(jìn)的D/A轉(zhuǎn)換電路的電路圖；
[0019]圖5A和圖5B是用于描述作為本公開的前提的技術(shù)問題的電路圖和等效電路圖；
[0020]圖6是示出作為本公開的前提的技術(shù)的D/A轉(zhuǎn)換電路的信號(hào)波形的曲線圖；
[0021]圖7A和圖7B是各自示出實(shí)施方式的基本概念的示意圖；
[0022]圖8A和圖8B是根據(jù)本公開的第一實(shí)施方式的D/A轉(zhuǎn)換電路的電路圖；
[0023]圖9A和圖9B是根據(jù)第一實(shí)施方式的第三開關(guān)的電路圖和相應(yīng)部分中的信號(hào)的時(shí)序圖；
[0024]圖10是碼輸入信號(hào)、第三開關(guān)和切換電壓線的時(shí)序圖；
[0025]圖1lA和圖1lB是根據(jù)本公開的第二實(shí)施方式的D/A轉(zhuǎn)換電路的電路圖；
[0026]圖12A、圖12B和圖12C是示出恒壓電源的變形的電路示例；
[0027]圖13是根據(jù)本公開的第三實(shí)施方式的D/A轉(zhuǎn)換電路的電路圖；
[0028]圖14是根據(jù)本公開的第四實(shí)施方式的D/A轉(zhuǎn)換電路的電路圖；以及
[0029]圖15A和圖15B是根據(jù)本公開的第五實(shí)施方式的D/A轉(zhuǎn)換電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下文中，將按照以下布局對(duì)本公開的實(shí)施方式進(jìn)行描述。
[0031](本公開的前提技術(shù))
[0032](實(shí)施方式的基本概念)
[0033](第一實(shí)施方式)
[0034](實(shí)施方式的基本概念的變形例)
[0035](第二實(shí)施方式)
[0036](恒壓電源的變形)
[0037](第三實(shí)施方式)
[0038](第四實(shí)施方式)
[0039](第五實(shí)施方式)
[0040](本公開的前提技術(shù))[0041]圖1A和圖1B是作為本公開的前提的電流附加型數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路(在下文中被稱作D/A轉(zhuǎn)換電路)的基本概念圖和對(duì)應(yīng)于一個(gè)參數(shù)的電路圖。
[0042]圖1A是電流附加型D/A轉(zhuǎn)換電路的基本概念圖。[0043]D/A轉(zhuǎn)換電路101包括恒流源102a、102b、…、以及102η (除非另外指定，否則在下文中稱為“恒流源102”)以針對(duì)單個(gè)的預(yù)設(shè)參數(shù)。根據(jù)輸入數(shù)字信號(hào)(未示出)來控制的選擇器開關(guān)103a、103b、…、以及103η (除非另外指定，否則在下文中稱為“選擇器開關(guān)103”)被連接至恒流源102a、102b、…、以及102η。選擇器開關(guān)103a、103b、…、以及103η
由構(gòu)成輸入數(shù)字信號(hào)的一部分的二進(jìn)制碼信號(hào)來控制。
[0044]選擇器開關(guān)103a、103b、...、以及103η在其一端經(jīng)由第一電流附加線L106與電阻器R104的一端連接。
[0045]選擇器開關(guān)103a、103b、...、以及103η在其另一端經(jīng)由第二電流附加線L107與電阻器R105的一端連接。
[0046]電阻器R104和R105的另一端接地。此外，電阻器R104和R105的電阻系數(shù)相同。
[0047]第二電流附加線L107被繪制成D/A轉(zhuǎn)換電路101的輸出端。因此，當(dāng)所有的選擇器開關(guān)103 (B卩，選擇器開關(guān)103a、103b、…、以及103η)連接到第二電流附加線L107時(shí)，處于最大幅度的電壓被輸出為第二電流附加線L107和地電位(在下文中稱為“GND”)之間的D/A轉(zhuǎn)換電路101的輸出信號(hào)。此外，通過結(jié)合第一電流附加線L106和第二電流附加線L107，D/A轉(zhuǎn)換電路101也可應(yīng)用為差動(dòng)輸出D/A轉(zhuǎn)換電路。尤其是，在處理諸如電視信號(hào)的高頻信號(hào)的情況下，由于使用全差動(dòng)放大器，所以期望具有差動(dòng)輸出配置的D/A轉(zhuǎn)換電路。
[0048]考慮到電路尺寸，為每個(gè)必要的參數(shù)設(shè)置一組恒流源102和選擇器開關(guān)103。例如，在具有8位分辨率的D/A轉(zhuǎn)換電路101的情況下，對(duì)應(yīng)于相應(yīng)位值的恒流源102為低順序四位字節(jié)“1、2、4、8”而設(shè)。具體地，低順序四位字節(jié)由二進(jìn)制碼組成。然后，對(duì)應(yīng)于值“16”的恒流源102的15位為高順序四位字節(jié)而設(shè)置。具體地，高順序四位字節(jié)由溫度計(jì)碼組成。
[0049]圖1B是當(dāng)該選擇器開關(guān)103被重寫成特定的電路時(shí)所獲得的電路圖。
[0050]當(dāng)柵極電位低于源極電位(即，處于低電位)時(shí)，兩個(gè)P-溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)(在下文中被稱為“PM0SFET” ；在N-溝道MOSFET的情況下被稱為“NM0SFET”)108和109進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。
[0051]兩個(gè)非門110和111串聯(lián)連接至PM0SFET108的柵極。另一方面，一個(gè)非門112連接到PM0SFET109的柵極。因此，對(duì)于輸入至連接到非門110和112的碼輸入端113的碼信號(hào)，PM0SFET108和PM0SFET109始終由相反的邏輯來操作。
[0052]圖2A和圖2B是用于描述漏-源電壓與MOSFET的漏極電流之間的關(guān)系的示意圖；
[0053]圖2A是其中恒流源102和PM0SFET108串聯(lián)連接且漏極接地的電路圖。如圖2A中所示，在恒流源102和PM0SFET108串聯(lián)連接至電源電壓+Vdd的狀態(tài)下，漏-源電壓Vds和漏極電流Id之間的關(guān)系如圖2B的曲線所示。
[0054]眾所周知，根據(jù)Vds的水平，MOSFET的操作被分成非飽和區(qū)(或者線性區(qū))和飽和區(qū)。
[0055]非飽和區(qū)是Vds〈Vgs_Vth (Vgs表示柵-源電壓，以及Vth表示閾值電壓或?qū)妷?并且Vds和Id基本上成比例關(guān)系的狀態(tài)。
[0056]飽和區(qū)是Vds>Vgs_Vth并且對(duì)應(yīng)于其中即使Vds增加Id也幾乎不增加的恒流操作的狀態(tài)。
[0057]在飽和區(qū)中，為圖2A的電路建立以下表達(dá)式。
[0058]
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路，包括: 多個(gè)電流生成電路，各自包括: 恒流源，被配置為生成與預(yù)定參數(shù)相對(duì)應(yīng)的電流， 第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)，連接至所述恒流源并被配置為控制所述電流的供應(yīng)目標(biāo)， 第一柵極控制部，被配置為互斥性地將第一電壓和第二電壓提供至所述第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極以控制所述第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管被控制為由所述第一電壓關(guān)斷并由所述第二電壓開啟，以及 第一放電開關(guān)，連接至所述第一柵極控制部和所述第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述柵極，被控制為在所述第一柵極控制部提供所述第二電壓的同時(shí)被開啟以將積累在寄生電容中的電荷放電至預(yù)定目標(biāo)，所述寄生電容位于所述第一柵極控制部和所述第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述柵極中，并且所述第一放電開關(guān)被控制為在所述第一柵極控制部提供所述第一電壓之前被關(guān)斷； 第一電流附加線，所述第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管并聯(lián)連接至所述第一電流附加線； 放電線，被配置為將所述電荷放電； 第一電阻器，以預(yù)定電位連接至所述第一電流附加線；以及 電壓源，被配置為將所述第二電壓提供至所述第一柵極控制部。`
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路， 其中，所述多個(gè)電流生成電路各自包括: 第二金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，連接至所述恒流源并被配置為互斥性地為所述第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管控制所述電流的所述供應(yīng)目標(biāo)， 第二柵極控制部，被配置為互斥性地提供所述第一電壓和所述第二電壓以控制所述第二金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述第二金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管被控制為由所述第一電壓關(guān)斷并由所述第二電壓開啟，以及 第二放電開關(guān)，連接至所述第二柵極控制部和所述第二金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極，被控制為在所述第二柵極控制部提供所述第二電壓的同時(shí)被開啟以將積累在寄生電容中的電荷放電至所述放電線，所述寄生電容位于所述第二柵極控制部和所述第二金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述柵極中，并且所述第二放電開關(guān)被控制為在所述第二柵極控制部提供所述第一電壓之前被關(guān)斷， 所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路進(jìn)一步包括: 第二電流附加線，所述第二金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管并聯(lián)連接至所述第二電流附加線；以及 第二電阻器，以預(yù)定電位連接至所述第二電流附加線， 其中，所述電壓源被配置為將所述第二電壓提供至所述第二柵極控制部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路，其中， 所述第一電流附加線和所述第二電流附加線中的至少一個(gè)被用作數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換輸出，并且所述電壓源具有比所述第一放電開關(guān)更高的阻抗。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路，其中， 所述第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管和所述第二金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的每一個(gè)均包括P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管， 所述第一電壓包括正電源電壓， 所述第二電壓包括比地電位更高的電壓，以及 所述放電線包括地線。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路，其中， 所述第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管和所述第二金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的每一個(gè)均包括N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管， 所述第一電壓包括地電位， 所述第二電壓包括比正電源電壓更低的電壓，以及 所述放電線包括正供電接線端。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路，其中，所述第一柵極控制部和所述第二柵極控制部共用一個(gè)全差分放大器，所述全差分放大器的輸出端分別與所述第一金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述柵極和所述第二金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述柵極連接，且所述全差分 放大器根據(jù)輸入的碼信號(hào)來輸出邏輯信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H03M1/66GK103731149SQ201310460287
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月12日
【發(fā)明者】金川典史, 清水泰秀 申請(qǐng)人:索尼公司