首页 > 专利技术

减少由失配导致的数模转换器噪声的技术的制作方法

1.本公开涉及用于减少由失配导致的数模转换器(digital-to-analog converter,dac)噪声的技术。具体地，本公开涉及具有重映射电路的dac、用于调整dac的重映射电路的装置、用于操作具有重映射电路的dac的方法以及用于调整dac的重映射的方法。

背景技术：

2.电信数模转换器(dac)必须满足几个要求：低噪声、低实现面积、低功耗。这些需求不是相互兼容的，需要对其进行权衡。更具体地，较低的噪声需要更大的实现面积以减少器件失配。还可以实施降低噪声的算法，但这些算法会消耗大量功耗。
3.有几种技术可以用于降低噪声。最简单的解决方案是增大组成dac的器件的尺寸，以减少失配。该解决方案将减少产生的噪声，但会显著增加设计的大小。另一种解决方案是应用消耗大量功率的动态元件匹配(dynamic elements matching,dem)。该方法动态选择等效dac单元，但使用三角积分调制器(delta-sigma modulator)进行选择。以这种方式，噪声在频域中成形，在需要的地方产生更低的噪声。

技术实现要素：

4.本公开的目的是提供一种有效的技术来解决上述问题，特别是用于减少数模转换中的噪声。
5.本公开的主要构思是应用减少失配但不消耗大量功率的排序算法。例如，可以将排序应用于一元控制的dac或针对每个比特具有冗余单元的二进制dac。
6.该构思可以应用于包括n个等效单元(也称为切片)的dac，其中n可以大于所需的最大单元数。单元按顺序切换，例如为了输出数字代码六，前六个单元被启用。图1示出了此类dac的一个示例。
7.基本概念是利用多个dac单元中固有的或增加的冗余来选择那些相对于彼此具有最少失配量(幅度和相位)的单元。失配可以是在dac的实际运行速度下测量的，因此相位失配也考虑在内。
8.通过将具有最少失配量的单元分配给最多使用的代码，可以有效地减少失配。当噪声受到失配限制时，噪声最低值将降低。
9.额外的，即附加的单元也可以添加到阵列中，这些单元不需要达到最大输出代码，由于它们可以具有较低的失配可以被选择。
10.根据第一方面，本公开涉及一种数模转换器dac，用于基于数字码字提供模拟输出信号，所述dac包括：基于数字码字可切换到dac输出的多个dac单元，每个dac单元被配置为在所述dac输出处提供模拟输出信号的相应输出电平，其中，所述数字码字包括根据给定映射映射到对应dac单元的多个代码；和重映射电路，被配置为基于多个dac单元的相应失配测量将所述代码的映射重映射到对应的dac单元。
11.在本公开中，dac单元是等效的dac单元，即设计相同的dac单元。这些等效的dac单
元也称为“切片”或“dac切片”。
12.这样的dac可以有效地减少失配，但不会消耗大量功率。因此，dac可以满足一些要求，例如低噪声、低实现面积和低功耗，而无需进行非常多的权衡。
13.特别是，dac的重映射电路可以与原位校准一起使用，之后可以进行完全静态的重映射。由于这种静态重映射，功耗可以低于基于dem技术的dac。它也比简单地增加设备尺寸更节省面积。
14.在dac的示例性实施方式中，所述给定映射基于所述多个代码被使用的概率对所述多个代码进行排序。
15.其技术优势在于，经常使用的代码可以由高可靠性硬件实现，而不太常用的代码可以由可靠性较低的硬件实现，从而减少失配噪声并提高整体性能。
16.在dac的示例性实施方式中，所述重映射电路被配置为将所述数字码字中最少使用的代码重映射到具有最差失配测量的dac单元，并将所述数字码字中最多使用的代码重映射到具有最佳失配测量的dac单元。
17.可选地，重映射电路可以被配置为将其他代码重映射到对应的dac单元，该其他代码与最多使用的代码和/或最少使用的代码相比分别具有不同使用频率。例如，可以将使用频率低于最多使用的代码、但高于最少使用的代码的代码，重映射到具有比最差失配测量好、但比具有最佳失配测量的dac单元差的失配测量的dac单元。介于最多使用的代码和最少使用的代码之间的代码可以重映射到对应dac单元，从而存在重映射的相关性：例如最多使用的代码
→
最佳失配dac单元；第二个最多使用的代码
→
第二最佳失配dac单元；第三个最多使用的代码
→
第三最佳失配dac单元
……
；最少使用的代码
→
最差失配dac单元，依此类推。在本公开中提供了另外的示例和对此的变化。
18.最佳失配测量可以是，例如，如本文所述，具有最低失配或最低杂散大小的。
19.最少使用的代码是相对于其他代码具有最低使用概率的代码，而最多使用的代码是相对于其他代码具有最高使用概率的代码。这可以通过分析在各个实际情况中使用的代码和数据来确定。
20.其技术优势在于，最少使用的代码可以映射到高噪声dac单元，而最多使用的代码可以映射到低噪声dac单元，从而改善dac的整体噪声统计。因此可以显著降低失配噪声。
21.在dac的示例性实施方式中，所述失配测量指定响应于施加到每个dac单元的相同输入信号，dac单元上的开关特性的偏差。
22.其技术优势在于，可以基于失配测量有效地补偿dac的非理想开关特性。
23.在dac的示例性实施方式中，所述开关特性的偏差是基于输出幅度和开关时间与中值的偏差。
24.其技术优势在于，失配测量可以有效地用于补偿相对于中值的开关特性。
25.在dac的示例性实施方式中，所述重映射电路的所述重映射是根据所述dac的校准预先配置的。
26.其技术优势在于，可以针对场中的dac的操作对重映射电路进行最佳调整，从而实现低失配噪声并节省功率，尤其是在dem实施方式中。
27.在dac的示例性实施方式中，所述重映射电路的所述重映射是基于排序算法预先配置的，所述排序算法用于对所述dac单元的失配测量进行排序。
28.其技术优势在于，排序算法可以根据dac单元的失配测量有效地对它们进行排序，以便为重映射电路提供最佳重映射。可以在dac校准期间执行排序以提供最佳重映射。在dac运行期间，可以应用基于最佳排序的静态重映射，从而节省电力。
29.在dac的示例性实施方式中，dac包括额外数量的dac单元，其中，所述排序算法被配置为基于所述多个dac单元和所述额外数量的dac单元来检测具有最低失配测量的dac单元。
30.其技术优势在于，可以更自由地为dac单元提供代码的最佳映射，从而提高降噪效果。
31.在dac的示例性实施方式中，所述排序算法基于递归搜索以递归地检测具有所述最低失配测量的dac单元。
32.其技术优势在于，这种递归搜索可以高效地计算，以检测具有最低失配测量的dac单元。
33.在dac的示例性实施方式中，所述重映射电路的所述重映射基于查表。
34.其技术优势在于，可以有效地使用查表来促进重映射。
35.根据第二方面，本公开涉及一种用于调整dac的重映射电路的装置，该dac特别是如上所述的根据第一方面的dac，所述装置包括控制器，所述控制器被配置为：交替在所述特定数量的dac单元之间，为所述dac的所述多个dac单元中每个特定数量的dac单元的组合提供用于切换所述多个dac单元的数字码字，基于测量所述特定数量的dac单元的杂散信号来确定杂散矩阵，所述特定数量的dac单元的杂散信号的测量是针对每个所述特定数量的dac单元的组合，以及基于所述杂散矩阵调整所述dac的所述重映射电路。
36.在本公开中，杂散信号和杂散矩阵定义如下：dac被提供有在n个单元中的特定数量的单元之间交替的信号，例如，以等于或与目标调制速度相当的速度。由于这些单元并不完全相同，它们之间的失配将在dac输出端产生一个杂散信号。对于所述特定数量的dac单元的每种可能组合，可以测量该杂散的大小。由此会生成一个二维的对称杂散矩阵。
37.该装置的技术优势在于，dac的重映射电路可以针对低失配噪声进行最佳调整。dac的重映射电路可以与这种设备的原位校准一起使用，并且之后可以进行完全静态的重映射。由于使用该设备进行静态重映射，功耗可以低于基于dem技术的dac。它也比简单地增加设备尺寸更节省面积。
38.在该装置的示例性实施方式中，控制器被配置为：为每个dac单元确定相应dac单元的平均杂散大小；和调整所述重映射电路的所述重映射，以将所述数字码字中最多使用的代码重映射具有最低杂散大小的dac单元，和将所述数字码字中最少使用的代码重映射到具有最高杂散大小的dac单元。
39.其技术优势在于，即该装置可以有效地用于将最少使用的代码映射到高噪声dac单元，并且将最多使用的代码映射到低噪声dac单元，从而改善dac的整体噪声统计。因此可以显著降低失配噪声。
40.在该装置的示例性实施方式中，所述装置包括多路复用器阵列，被配置为为每个所述特定数量的dac单元的组合提供所述数字码字。
41.其优势在于，多路复用器阵列可以通过低速数字控制电路控制的高速硬件开关来高效实现。多路复用器阵列只能在dac校准期间使用，但在dac操作期间不需要使用。
42.在该装置的示例性实施方式中，所述装置包括多路复用器阵列或sram(static random-access memor,静态随机存取存储器)，被配置为为每个所述特定数量的dac单元的组合提供所述数字码字。
43.其优势在于，多路复用器阵列或sram可用于有效地确定杂散矩阵。这些硬件单元可以有效地用于测量特定数量的dac单元的针对每个所述特定数量的dac单元的组合的杂散信号。
44.根据第三方面，本公开涉及一种用于操作数模转换器dac的方法，所述数模转换器dac基于数字码字提供模拟输出信号，所述方法包括：基于数字码字将多个dac单元切换到dac的dac输出，每个dac单元在dac输出处提供模拟输出信号的相应输出电平，其中，所述数字码字包括根据给定映射映射到对应dac单元的多个代码；以及基于多个dac单元的相应失配测量，将所述代码的所述给定映射的重映射应用到对应的dac单元。
45.这种方法可以有效地减少失配，而不会消耗大量的dac功耗。因此，dac可以满足一些要求，例如低噪声、低实现面积和低功耗，而无需进行非常大的权衡。dac的重映射可以与原位校准一起使用，之后可以进行完全静态的重映射。由于这种静态重映射，功耗可以低于基于dem技术的dac。它也比简单地增加设备尺寸更节省面积。
46.第三方面所述的方法的另外的实施方式可以基于如上所述的方面和实施方式，因为第一方面的方法对应于第一方面的装置。
47.根据第四方面，本公开涉及一种用于调整数字码字的多个代码到数模转换器dac的多个dac单元的重映射的方法，所述方法包括：交替在所述特定数量的dac单元之间，为所述多个dac单元中每个特定数量的dac单元的组合提供用于切换所述多个dac单元的数字码字，基于测量所述特定数量的dac单元的杂散信号来确定杂散矩阵，所述特定数量的dac单元的杂散信号的测量是针对每个所述特定数量的dac单元的组合，以及基于所述杂散矩阵调整所述数字码字的所述多个代码的重映射。
48.该方法的技术优势在于，可以针对低失配噪声对dac的重映射进行最佳调整。dac的重映射可以与原位校准一起使用，之后可以进行完全静态的重映射。由于这种静态重映射，功耗可以低于基于dem技术的dac。该方法也比简单地增加设备尺寸更节省面积。
49.第四方面的所述方法的其他实施方式可以基于上述方面和实施方式，因为第一方面的方法对应于第二方面的装置。
附图说明
50.将参照以下附图描述本发明的更多实施例，其中：
51.图1示出了由n个相同元件(例如电流单元)构建的dac 100的示意图；
52.图2a示出了根据本公开的dac 200a在校准之前的示意图；
53.图2b示出了根据本公开的dac 200b在校准之后的示意图；
54.图3示出了说明根据本公开的具有示例性数量的四个权重为1的等效单元311、312、313、314的dac 300的示意图；
55.图4示出了说明根据本公开的dac的示例性排序和重映射过程400a、400b、400c、400d的示意图400；
56.图5示出了根据本公开的用于调整dac的重映射的第一实施方式的示例性装置600
的示意图；
57.图6示出了根据本公开的用于调整dac的重映射的第二实施方式的示例性装置700的示意图；
58.图7示出了根据本公开的用于操作dac的方法800的示意图；和
59.图8示出了根据本公开的用于调整dac的重映射的方法900的示意图。
具体实施方式
60.在以下具体实施方式中，参考作为具体实施方式的一部分的附图，在附图中通过图解的方式示出了可以实施本公开的特定方面。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其他方面并且可以进行结构或逻辑改变。因此，以下详细描述不应被理解为限制意义，并且本公开的范围由所附权利要求限定。
61.应当理解，结合所描述的方法得到的结论也可以适用于被配置为执行该方法的对应设备或系统，反之亦然。例如，如果描述了特定的方法步骤，则相应的设备可以包括用于执行所描述的方法步骤的单元，即使该单元没有在图中明确地描述或示出。此外，应当理解，本文描述的各种示例性方面的特征可以彼此组合，除非特别指出。
62.所描述的设备可以包括集成电路并且可以根据各种技术制造。例如，电路可以设计为逻辑集成电路、模拟集成电路、混合信号集成电路、光学电路、存储器电路和/或集成无源器件。
63.本文描述的设备、方法和系统可以包括处理器。在以下描述中，术语“处理器”描述了可用于处理特定任务(或框，或步骤)的任何设备。处理器可以是单个处理器或多核处理器，或者可以包括一组处理器，或者可以包括用于处理的装置。处理器可以处理软件或固件或应用程序等。
64.图1示出了由n个相同元件(例如电流单元)构建的dac 100的示意图。
65.dac 100包括并联布置的，示例性地，数量为n的相同的可切换元件i1、i2、i3、...、in，例如，该可切换元件可以实现为电流单元。每个元件i1、i2、i3、
……
、in可通过相应的开关s1、s2、s3、
……
、sn进行切换。在该实施方式中，从地114到dac输出112的总电流取决于每个开关s1、s2、s3、...、sn的设置。闭合的开关sn意味着相应电流in被添加到其他电流以便在dac输出112处提供总电流。用于添加相应电流的加法器未示出。
66.dac 100由n个(理论上)相同的元件(例如电流单元)构成。每个元件应该具有相同的电流i1＝i2＝
…
＝in。然而，实际上，由于失配，电流并不相同。这种失配会产生噪声。
67.在替代实施方式中，开关元件可以是更通用的，例如，可以使用电阻器、电容器等以及相同的可切换元件。以下关于图2至图9描述的所有实施方式也可应用于此类通用可切换元件。
68.在以下描述中，呈现了用于这种dac 100的重映射方案或重映射电路，其减少了失配噪声。
69.图2a示出了根据本公开的dac 200a在校准之前的示意图。dac 200a对应于图1所示的dac 100，其开关s1、s2、s3、...、sn由相应的代码c1、c2、c3、...、cn控制。给定的映射210a，例如，一对一映射，用于向开关s1、s2、s3、...、sn提供代码c1、c2、c3、...、cn。例如，c1可以是最多使用的数字代码201，其通过开关s1控制元件i1。cn可以是最少使用的数字代码
202，其通过开关sn控制元件in。代码c2可以通过开关s2控制元件i2，代码c3可以通过开关s3控制元件i3等。这些代码c2、c3、
……
、cn-1可以比最少使用的数字代码202使用更多，但比最多使用的数字代码201使用更少。
70.给定映射210a可以是如图2a中示例性所示的一对一映射，但也可以是任何其他类型的预定义映射。
71.为了有利地应用本公开中呈现的重映射，信号应为不以相等概率使用所有输出电平的非理想信号(例如，来自实际实施方式)。或者，可以添加额外的单元，以实现等概率。
72.dac 200a可以实现为具有如图2b所示的重映射电路210b的dac 200b，以便执行切片排序，即对元件i1、i2、i3、...、in进行排序，并将这些用于最常需要的输出电平。
73.如下所述的图2b中所示的这种dac 200b具有低功耗和低面积使用。对于每个设备，排序可能只发生一次，例如在dac校准期间，之后它可以是无源的。
74.图2b示出了根据本公开的dac 200b在校准之后的示意图。
75.dac 200b对应于图2a中所示的dac 200a，其包括附加重映射电路210b，该重映射电路210b用于将dac 200a的给定映射210a重映射到代码c1、c2、c3、...、cn到开关s1、s2,s3,...,sn的另一个映射。例如，重映射电路210b将代码cn(最少使用的数字代码202)重映射到控制最差单元212(即，例如图2b中的i2)的代码cn'，并且将代码c1(最多使用的数字代码201)重映射到控制最佳单元211(即，例如图2b中的i3示例)的代码c1'。其他代码c2、c3、...、cn-1可以重映射到其他重映射代码c2'、c4'、...、cn'，以控制其他单元i1、i4、...、in。
76.dac 200b提供模拟输出信号，例如，图3所示的基于数字码字c1、c2、c3和cn的信号320。dac 200b包括基于数字码字c1、c2、c3、cn可切换到dac输出112的多个dac单元i1、i2、i3、in。每个dac单元i1、i2、i3、in被配置为提供(不同的)各自的输出电平，例如，如图3所示，在dac输出112处的模拟输出信号320的相应电平321、322、323、324(例如v或a)。数字码字c1、c2、c3、cn包括根据给定映射210a(例如，如图2a所示)映射到对应dac单元i1、i2、i3、in的多个代码。dac 200b还包括重映射电路210b，其被配置为基于多个dac单元i1、i2、i3、in的相应失配测量将代码的映射210a重映射到对应的dac单元i1、i2、i3、in。
77.给定映射210a可以基于被使用的概率对多个代码进行排序，例如，基于最多使用的数字代码201，最少使用的数字代码202，以及介于两者之间的数字代码(例如，根据失配的对应关系逐步排序)。
78.重映射电路210b可以被配置为将数字码字c1、c2、c3、cn的最少使用的代码202重映射到具有最差失配测量212的dac单元，并将数字码字c1、c2、c3、cn的最多使用的代码201重映射的到具有最佳失配测量211的dac单元。
79.失配测量可以指定响应于施加到每个dac单元i1、i2、i3、in的相同输入信号，dac单元的开关特性的偏差。开关特性的偏差可以基于在输出幅度和切换时间方面与中值的偏差。
80.重映射电路210b的重映射可以根据dac 200b的校准来预先配置。重映射电路210b的重映射可以基于排序算法400a、400b、400c、400d(例如，如图4所示)，用于对dac单元i1、i2、i3、in的失配测量进行排序。
81.dac 200b还可以包括额外数量的dac单元。排序算法可以被配置为基于多个dac单
元i1、i2、i3、in和额外数量的dac单元来检测具有最低失配测量的dac单元。
82.排序算法可以基于递归搜索以递归地检测具有最低失配测量的dac单元i1、i2、i3、in。
83.重映射电路210b的重映射可以基于查表。
84.每个不同的dac单元i1、i2、i3、...、in的选择可以根据下面描述的两种方法来执行。
85.选择不同dac单元的一种方法是在调试模式下使用dac，其中每个单元可以独立于所有其他单元使用。然后可以测量每个单元的输出并将其制成表格。可以到中间单元或最接近平均值的单元。这是可用的最佳单元。从此单元开始，然后可以查相对于起始单元具有最少误差的那些单元。
86.第二种方法是在dac的两个单元之间交替(例如，也在调试模式下)。当在两个单元之间交替时，期望一个与两个单元的平均值成比例的信号和一个与两个单元在不同频率下的差成比例的信号。后者是相关的并且在本公开中被称为“杂散”。
87.通过迭代dac 200b中两个单元的所有可能组合，可以构建包含每个组合的杂散值的杂散表。然后发现最佳单元是具有最低平均杂散的单元。从此单元(可以作为起始单元)开始，可以查相对于起始单元具有最低杂散的单元。也可以使用其他替换方式。
88.每个不同的dac单元i1、i2、i3、...、in的选择可以通过使用在dac 200b之前实现的一些数字逻辑来执行。该数字逻辑可以对应于图2b中描绘的重映射电路210b。该数字逻辑具有生成测试模式的能力。当已到优化单元(例如最佳和/或最差和/或任何中间单元)时，可以使用静态查表，该查表也可以位于dac之前的数字逻辑中。该查表会将输入位交换为驱动dac 200b的实际信号。
89.数字代码c1、c2、c3、
……
、cn可以取决于dac 200b的物理实现，例如二进制编码或温度计编码或其他编码。
90.例如，在每个单元具有不同权重的二进制编码dac 200b中，整数值7可以被转换为0b111。如果dac 200b中存在冗余，使得每个权重可用两次，则可能的编码可以是0b(10)(01)(10)、0b(01)(01)(01)、...，其中括号之间的值具有相同的权重。
91.例如，在每个单元具有相同权重的温度计编码dac 200b中，整数值7可以转换为0b111_1111。
92.也可以实现这两者之间的其他类型的中间体，例如其中低2位可能是温度计编码，高位可能是二进制编码。冗余也可以变化，例如，对于二进制dac，权重8可能有冗余3，而权重2可能没有冗余。
93.重映射电路210b的重映射可以以与dac 200b采样相同的速率执行。正因为如此，dac 200b的重映射电路210b可以作为高速重映射系统被提供，该系统是功率高效的，因此在实际设备200b中实现，而非作为设备200b之前的算法或软件。下面描述的图6和图7显示了用于设置重映射的两种示例性物理实施方式，一种实施方式(图6)使用大型多路复用器，而另一种实施方式(图7)使用大型sram。
94.图3示出了说明根据本公开的具有示例性数量的四个权重为1的等效单元311、312、313、314的dac 300的示意图。dac 300示出了图2a中所示的dac 200a的示例性实施方式。
95.每个代码(i)映射到单个单元(ni)。在第一时间间隔中，第一代码301“1”被映射到第一单元314“n1”，从而在dac输出端提供第一信号电平321。在第二时间间隔中，第一代码301“1”被映射到第一单元314“n1”，并且第二代码302“2”被映射到第二单元313“n2”，它们由加法器315相加，从而在dac输出端提供第二信号电平322。在第三时间间隔中，第一代码301“1”被映射到第一单元314“n1”，第二代码302“2”被映射到第二单元313“n2”并且第三代码303“3”被映射到第三单元312“n3”，它们由加法器315相加，从而在dac输出端提供第三信号电平323。在第四时间间隔，第一代码301“1”被映射到第一单元314“n1”，第二代码302“2”被映射到第二单元313“n2”，第三代码303“3”被映射到第三单元312“n3”，并且第四代码304“4”被映射到第四单元311“n4”，它们由加法器315相加，从而在dac输出端提供第四信号电平324。也可以采用其他数量的单元ni和代码。
96.通常，dac 300可以包括n个等效单元(也称为切片)，其中n可以大于所需的最大单元数。单元按顺序切换，例如为了输出数字代码六，前六个单元被启用。由于固有的器件失配，这些单元在由相同信号驱动时不会在完全相同的时间开启或输出相同的电平。在实际情况中，可以向dac 300提供δ-σ调制的输入信号，并且能够期望噪声低于频谱中特定点的量化噪声，即噪声整形。由于上述失配，噪声整形的改善是有限的。
97.如上所述的本公开的主要构思是应用减少失配但不消耗大量功率的排序算法。
98.该构思可以应用于包括n个等效单元311、312、313、314(也称为切片)的dac(例如图3中所示的dac 300)，其中n可以大于所需的最大单元数。在图3中，示例性地说明了n＝4。然而，n也可以使用其他值。单元按顺序切换，例如为了输出数字代码四，前四个单元311、312、313、314被启用。
99.基本概念如下图4所示。该概念是利用多个dac单元数量中固有的或增加的冗余来选择那些相对于彼此具有最少失配量(幅度和相位)的单元。失配也是在dac的实际运行速度下测量的，因此相位失配也考虑在内。
100.图4示出了说明根据本公开的dac的示例性排序和重映射过程400a、400b、400c、400d的示意图400。因此，图4示出了在排序算法运行后信号是如何生成的，以及示出了重映射的效果。排序可以应用于一元控制的dac或针对每个比特具有冗余单元的二进制dac，例如，如上所述的dac 300或dac 200b。
101.在这个例子中，dac单元n3具有最低的平均失配，因此代码1被映射到这个单元n3(参见映射间隔400a)。相对于n3具有最低失配的单元是n1。因此，代码2被映射到n1(参见映射间隔400b)。对于n1，具有最低相对失配的单元是n2。因此，代码3被映射到n2(参见映射间隔400c)。对于n2，具有最低相对失配的单元是n4。因此，代码4被映射到n4(参见映射间隔400d)。
102.在图4的示例配置中，没有冗余，因为每个代码都映射到一个切片。如果存在没有代码的切片，那将需要冗余。图4的配置期望代码的不均等使用。
103.在dac的排序和重映射过程400a、400b、400c、400d中，利用dac单元数量中代码的不均等使用来选择在输出幅度和切换时间方面偏离中值最小的那些。首先，可以创建每对单元之间失配(幅度和相位)大小的表格。从该表中可以创建一个映射，以便将最多使用的dac单元映射到失配量最少的单元。即，具有最低平均杂散的单元。该关系在图4的第一映射间隔400a中示出，其中应用了映射(i＝1)
→
(n＝3)。
104.对于所有后续的单元(第二最多使用、第三最多使用等)，可以应用递归搜索。如果最后添加的单元是nr，则可以查相对于nr具有最低失配的ns。然后将这个ns连接到第一个空闲代码。这种排序方法可以应用于如下所示的所有剩余代码(i)：
105.i＝1：(n＝3)的最低平均失配：(i＝1)
→
(n＝3)
106.i＝2：(n＝1)与(n＝3)的最低失配：(i＝2)
→
(n＝1)
107.i＝3：(n＝2)与(n＝1)的最低失配：(i＝3)
→
(n＝2)
108.i＝4：(n＝4)与(n＝2)的最低失配：(i＝4)
→
(n＝4)
109.所公开的方法允许原位校准并在之后提供完全静态的重映射，即在dac的操作期间。由于静态重映射，功耗可以低于dem技术。它也比简单地增加设备尺寸更节省面积。
110.下面描述的图5和6显示了用于控制重映射的两个示例性物理实现，例如在校准期间，一种实现(图5)使用大型多路复用器，另一种实现(图6)使用大型sram。
111.图5示出了根据第一实施方式的用于调整dac的重映射的示例性装置600的示意图。该装置可以例如被应用于调整如图2b所示的dac 200b的重映射电路210b。
112.装置600包括控制器，例如，数字控制器620，其可以相对于dac 200b的操作速度以低速操作。控制器620被配置为：交替在特定数量的dac单元之间，为dac 200b的多个dac单元i1、i2、i3、in中每个特定数量的dac单元的组合提供用于在多个dac单元之间切换多个dac单元i1、i2、i3、in的数字码字，基于测量特定数量的dac单元的杂散信号来确定杂散矩阵，特定数量的dac单元的杂散信号的测量是针对每个特定数量的dac单元的组合，并且基于杂散矩阵调整dac 200b的重映射电路210b。
113.控制器620还可以被配置为：为每个dac单元i1、i2、i3、in确定相应dac单元的平均杂散大小；并且调整重映射电路210b的重映射以将数字码字的最多使用的代码201重映射到具有最低杂散大小211的dac单元，并且将数字码字的最少使用的代码202重映射到具有最高杂散大小212的dac单元。
114.装置600包括多路复用器阵列630，该多路复用器阵列630被配置为为每个所述特定数量的dac单元的组合提供数字码字640。对于校准，在示例性实现中，可以使用多个双单元，但是之后可以使用更多的单元。多路复用器阵列630可以实现为连接在模拟输入610和数字输出640的模拟输入值611之间的多路复用器631的阵列。通过这样的二维多路复用器阵列630，测量双dac的每个组合的杂散信号单元可以在数字控制器620的控制下实现。
115.或者，装置600可以包括sram 730(如图6所示)，其被配置为为每个所述特定数量的dac单元的组合提供数字码字640。如上所述，对于校准，在示例性实施方式中，可以使用多个双单元，但是之后可以使用更多的单元。
116.可以以与dac 200b采样相同的速率执行重映射。正因为如此，dac 200b的重映射电路210b可以作为高速重映射系统提供，该系统是功率高效的，因此在实际设备200b中实现，而非作为设备200b之前的算法或软件。
117.可以在初始校准阶段对多路复用器阵列630进行编程，在该阶段可以到最优单元。之后，即在dac运行期间，它们可以保持原样。
118.在示例性实施方式中，调整dac 200b的重映射电路210b可以通过以下过程来执行：
119.对于dac单元的每个组合，通过在这些单元之间交替产生一个输出信号；测量输出
信号的大小(“杂散”)＝单元之间失配的大小；根据平均杂散大小对所有单元进行排序：平均杂散最小的单元是最佳切片，即，最常使用的切片；以及查与先前添加的单元相比具有更小杂散的后续单元。
120.在示例性实施方式中，调整包括n个等效单元的dac 200b的重映射电路210b可以通过以下过程来执行：
121.1)向dac提供在n个单元中的2个单元之间交替的信号，其速度等于或与目标调制速度相当。由于单元不完全相同，它们之间的失配会产生杂散信号。对于2个dac单元的每种可能组合，可以测量该杂散的大小。这会生成一个二维的对称杂散矩阵。
122.2)对于每个单元，可以计算出平均杂散大小。具有最低平均关闭的单元是(接近)中间单元(在二维概率空间中)。现在该寻址可以重映射，以便将代码1映射到该切片。即，最常使用的单元(与dac的最低值相关联)映射到与所有其他切片具有最低失配的切片。
123.3)现在可以应用针对图4指定的算法。
124.4)[可选]测量噪声最低值后，可选择平均杂散第二低的单元作为起点，而不是平均杂散最低的单元。由于测量不确定性，第二或第三低的平均杂散可以产生较低的噪声。
[0125]
在上述示例中，为了简单起见，描述了2个dac单元的组合。在其他实施方式中，也可以使用任意数量的dac单元的组合。
[0126]
还可以实现以下变体：
[0127]
直接准确地测量每个切片以选择具有较低失配的切片。
[0128]
可以选择随机起点，而不是构建整个杂散矩阵。从这个起点，可以确定相对于前一个切片具有最低杂散的切片。
[0129]
可以构造一个单元大于其余单元的阵列，从而降低失配。该单元可以用作起点。此单元可用于查失配最小的单元，在实际操作中不使用较大的单元。
[0130]
图6示出了根据本公开的用于调整dac的重映射的第二实施方式的示例性装置700的示意图，例如，dac 200b的重映射电路210b如图2b所示。装置700具有与以上关于图6描述的装置600相同的功能。代替多路复用器阵列630，sram 730可用于为dac单元的每个组合提供数字码字640。模拟输入数据值611由模拟输入610提供，而数字输出数据值731被提供给数字输出640。数字控制(图6中未显示)用于提供控制信号(例如wren 732和数据入口733)控制sram 730实现最优重映射。
[0131]
图7示出了根据本公开的用于操作dac的方法800的示意图，该dac可以例如为图2b所示的dac 200b或图3所示的dac 300。
[0132]
方法800操作dac 200b以基于数字码字c1、c2、c3、cn提供模拟输出信号320，如以上图2至图6所示。
[0133]
方法800包括基于数字码字c1、c2、c3、cn将多个dac单元i1、i2、i3、in切换(801)到dac 200b的dac输出，每个dac单元i1、i2、i3、in在dac输出112处提供模拟输出信号320的相应输出电平321、322、323、324，其中其中数字码字c1、c2、c3、cn包括根据给定映射210a映射到对应dac单元i1、i2、i3、in的多个代码，例如，如上文关于图2至图6所述。
[0134]
方法800还包括基于多个dac单元i1、i2、i3、in的相应失配测量，将代码的给定映射210a的重映射210b应用(802)到对应的dac单元i1、i2、i3、in，例如，如上文关于图2至6所述。
[0135]
图8示出了根据本公开的用于调整dac的重映射的方法900的示意图，例如，调整图2b所示的dac 200b的重映射电路210b。
[0136]
该方法调整数字码字的多个代码到dac 200b的多个dac单元i1、i2、i3、in的重映射210b，例如，如上文关于图2至6所述。
[0137]
方法900包括交替在特定数量的dac单元之间，为多个dac单元i1、i2、i3、in中每个特定数量的dac单元的组合提供(901)用于切换多个dac单元i1、i2、i3、in的数字码字。
[0138]
方法900包括基于对每个特定数量的dac单元的组合测量双dac单元的杂散信号来确定(902)杂散矩阵。
[0139]
方法900包括基于杂散矩阵调整(903)数字码字的多个代码的重映射210b。
[0140]
本公开还支持包括计算机可执行代码或计算机可执行指令的计算机程序产品，所述计算机可执行代码或计算机可执行指令在被执行时使至少一台计算机执行本文所述的执行和计算步骤。这样的计算机程序产品可以包括存储有程序代码以供计算机使用的可读非暂时性存储介质。程序代码可以执行这里描述的处理和计算步骤。
[0141]
尽管本公开的特定特征或方面可能已经公开了若干实施方式中的一种，这样的特征或方面可以与对于任何给定或特定应用可能需要和有利的其他实现的一个或多个其他特征或方面相结合。此外，在详细描述或权利要求中使用术语“包括”、“具有”、“具有”或其其他变体的范围内，这些术语旨在以类似于术语“包括”。此外，术语“示例地”、“例如”和“比如”仅作为示例，而不是最佳或最优。可能使用了术语“耦合”和“连接”以及派生词。应该理解，这些术语可能已用于指示两个元件彼此协作或相互作用，无论它们是直接物理接触还是电接触，或者它们彼此不直接接触。
[0142]
尽管这里已经说明和描述了特定方面，但是本领域普通技术人员将理解，在不背离本公开范围的情况下，可以用各种替代和/或等效实施方式代替所示和描述的特定方面披露。本技术旨在涵盖本文讨论的特定方面的任何修改或变化。
[0143]
尽管以下权利要求中的元件以具有相应标记的特定顺序叙述，除非权利要求叙述以其他方式暗示用于实施这些元件中的一些或全部的特定顺序，否则这些元件不一定旨在限于以该特定顺序实施序列。
[0144]
鉴于上述教导，许多替代、修改和变化对于本领域技术人员将是显而易见的。当然，本领域的技术人员很容易认识到本发明的许多应用超出了本文所述的那些应用。尽管已经参考一个或多个特定实施例描述了本发明，但是本领域技术人员认识到可以对其进行许多改变而不脱离本发明的范围。因此应当理解，在所附权利要求及其等价物的范围内，本发明可以以不同于本文具体描述的方式实施。

技术特征：

1.一种数模转换器dac(200b)，用于基于数字码字(c1、c2、c3、cn)提供模拟输出信号(320)，所述dac(200b)包括：多个dac单元(i1、i2、i3、in)，所述多个dac单元(i1、i2、i3、in)基于数字码字(c1、c2、c3、cn)可切换到dac输出(112)，每个dac单元(i1、i2、i3、in)被配置为在所述dac输出(112)处提供模拟输出信号(320)的相应输出电平(321、322、323、324)，其中，所述数字码字(c1、c2、c3、cn)包括根据给定映射(210a)映射到对应dac单元(i1、i2、i3、in)的多个代码；和重映射电路(210b)，被配置为基于多个dac单元(i1、i2、i3、in)的相应失配测量将所述代码的映射(210a)重映射到所述对应的dac单元(i1、i2、i3、in)。2.如权利要求1所述的dac(200b)，其中，所述给定映射(210a)基于所述多个代码被使用的概率(201、202)对所述多个代码进行排序。3.如权利要求2所述的dac(200b)，其中，所述重映射电路(210b)被配置为将所述数字码字(c1、c2、c3、cn)的最少使用的代码(202)重映射到具有最差失配测量(212)的dac单元，并将所述数字码字(c1、c2、c3、cn)的最多使用的代码(201)重映射到具有最佳失配测量(211)的dac单元。4.如前述权利要求中任一项所述的dac(200b)，其中，所述失配测量指定响应于施加到每个dac单元(i1、i2、i3、in)的相同输入信号，dac单元(i1、i2、i3、in)上的开关特性的偏差。5.如权利要求4所述的dac(200b)，其中，所述开关特性的偏差是基于输出幅度和开关时间与中值的偏差。6.如前述权利要求中任一项所述的dac(200b)，其中，所述重映射电路(210b)的所述重映射是根据所述dac(200b)的校准预先配置的。7.如前述权利要求中任一项所述的dac(200b)，其中，所述重映射电路(210b)的所述重映射是基于排序算法(400a、400b、400c、400d)预先配置的，所述排序算法(400a、400b、400c、400d)用于对所述dac单元(i1、i2、i3、in)的失配测量进行排序。8.如权利要求7所述的dac(200b)，包括：额外数量的dac单元，其中，所述排序算法(400a、400b、400c、400d)被配置为基于所述多个dac单元(i1、i2、i3、in)和所述额外数量的dac单元来检测具有最低失配测量的dac单元。9.如权利要求7或8所述的dac(200b)，其中，所述排序算法(400a、400b、400c、400d)基于递归搜索以递归地检测具有所述最低失配测量的dac单元(i1、i2、i3、in)。10.如前述权利要求中任一项所述的dac(200b)，其中，所述重映射电路(210b)的所述重映射基于查表。11.一种用于调整根据前述权利要求中任一项所述的dac(200b)的所述重映射电路(210b)的装置(600、700)，所述装置包括控制器(620)，所述控制器(620)被配置为：交替在所述特定数量的dac单元之间，为所述dac(200b)的所述多个dac单元(i1、i2、i3、in)中每个特定数量的dac单元的组合提供用于切换所述多个dac单元(i1、i2、i3、in)的
数字码字，基于测量所述特定数量的dac单元的杂散信号来确定杂散矩阵，所述特定数量的dac单元的杂散信号的测量是针对每个所述特定数量的dac单元的组合，以及基于所述杂散矩阵调整所述dac(200b)的所述重映射电路(210b)。12.根据权利要求11所述的装置(600、700)，其中，所述控制器(620)被配置为：为每个dac单元(i1、i2、i3、in)确定相应dac单元的平均杂散大小；和调整所述重映射电路(210b)的所述重映射，以将所述数字码字中最多使用的代码(201)重映射具有最低杂散大小(211)的dac单元，并将所述数字码字中最少使用的代码(202)重映射到具有最高杂散大小(212)的dac单元。13.如权利要求11或12所述的装置(600)，包括：多路复用器阵列(630)，被配置为为每个所述特定数量的dac单元的组合提供所述数字码字(640)。14.根据权利要求11至13中任一项所述的装置(600、700)，包括：多路复用器阵列(630)或sram(730)，被配置为为每个所述特定数量的dac单元的组合提供所述数字码字(640)。15.一种用于操作数模转换器dac(200b)的方法(800)，所述数模转换器dac(200b)基于数字码字(c1、c2、c3、cn)提供模拟输出信号(320)，所述方法(800)包括：基于数字码字(c1、c2、c3、cn)将多个dac单元(i1、i2、i3、in)切换(801)到所述dac(200b)的dac输出，每个dac单元(i1、i2、i3、in)在所述dac输出(112)处提供模拟输出信号(320)的相应输出电平(321、322、323、324)，其中，所述数字码字(c1、c2、c3、cn)包括根据给定映射(210a)映射到对应dac单元(i1、i2、i3、in)的多个代码；以及基于多个dac单元(i1、i2、i3、in)的相应失配测量，将所述代码的所述给定映射(210a)的重映射(210b)应用(802)到所述对应的dac单元(i1、i2、i3、in)。16.一种用于调整数字码字的多个代码到数模转换器dac(200b)的多个dac单元(i1、i2、i3、in)的重映射(210b)的方法(900)，所述方法(900)包括：交替在所述特定数量的dac单元之间，为所述多个dac单元(i1、i2、i3、in)中每个特定数量的dac单元的组合提供(901)用于切换所述多个dac单元(i1、i2、i3、in)的数字码字，基于测量所述特定数量的dac单元的杂散信号来确定(902)杂散矩阵，所述特定数量的dac单元的杂散信号的测量是针对每个所述特定数量的dac单元的组合，以及基于所述杂散矩阵调整(903)所述数字码字的所述多个代码的重映射(210b)。

技术总结

本公开涉及一种数模转换器DAC(200b)，用于基于数字码字(C1、C2、C3、CN)提供模拟输出信号(320)，DAC(200b)包括：多个DAC单元(I1、I2、I3、IN)，多个DAC单元(I1、I2、I3、IN)基于数字码字(C1、C2、C3、CN)可切换到DAC输出(112)，每个DAC单元(I1、I2、I3、IN)被配置为在DAC输出(112)处提供模拟输出信号(320)的相应输出电平(321、322、323、324)，其中，数字码字(C1、C2、C3、CN)包括根据给定映射(210a)映射到对应DAC单元(I1、I2、I3、IN)的多个代码；和重映射电路(210b)，被配置为基于多个DAC单元(I1、I2、I3、IN)的相应失配测量将代码的映射(210a)重映射到对应的DAC单元(I1、I2、I3、IN)。IN)。IN)。