CN106856405A - 一种开关电流装置及基于该装置的数模转换器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开关电流装置及基于该装置的数模转换器。该装置包括：待校正互补电流开关模块和校正电路模块；校正电路模块包括：比较器、校正控制单元以及差分开关选通控制单元；待校正互补电流开关模块包括：子数模转换器、第一电流源、第二电流源，第一开关单元以及第二开关单元；比较器分别与待校正互补电流开关模块的输出端和校正控制单元连接，校正控制单元分别与子数模转换器和差分开关选通控制单元连接，差分选通控制单元分别与第一开关单元和第二开关单元连接；第一开关单元连接在第一电流源和输出端之间，第二开关单元连接在第二电流源和输出端之间。本发明通过抑制开关单元引入的失配，从根本上减少输出电流的误差。

Description

一种开关电流装置及基于该装置的数模转换器

技术领域

本发明涉及数模转换器电路技术领域，具体涉及一种开关电流装置及基于该装置的数模转换器。

背景技术

数模转换器(DAC)作为数字域与模拟域之间转换的重要桥梁，在信号处理和通信领域中有着重要作用。随着现代通信中信息量的提高，对数模转换器的速度有了更高的要求。同时由于频谱的复用，使得单一信道中同时存在的信号频谱范围更宽，为降低不同频段内信号的干扰，同时降低非线性引入的谐波的干扰，要求数模转换器有更高的线性度。DAC的线性度通常采用无杂散动态范围(SFDR)来描述，SFDR定义为输出关心的频带范围内，信号能量和能量最大的谐波的能量之比。在更宽的频带范围内达到更高的SFDR是当前应用领域的发展对数模转换器提出的新的性能要求，也是当前研究领域的热点之一。

在高速数模转换器中，电流型数模转换器因其比其他结构的DAC速度更快，功耗低，且带负载能力强，因而被广泛采用。图1为电流型数模转换器的基本结构，参照图1，电流型数模转换器包含一组电流源整列以及与每个电流源相连接的一对开关单元。输入数字信号控制开关单元的通断，从而控制每个电流源的电流流向特定的输出端，来自电流源的电流在两个输出端进行相加求和，两个输出端的差值即是输入数字信号对应的模拟量输出。

在传统的电流型DAC中，影响SFDR性能的主要因素大概可以分为以下两大类：静态因素和动态因素。其中静态因素主要指电流源匹配误差导致输出端在每一个输入数字码转换输出稳定时存在的与理想输出之间的误差。同时走线上电阻压降导致电路中同一走线各点电压的梯度变化，以及温度梯度带来的影响也会引入电流源实际输出与理想输出之间的误差，当输入数字信号与这些输出误差相关时，便会在输出端引入与输入信号相关的谐波从而降低SFDR。为了降低电流源匹配误差，最简单的方法是采用更大的晶体管面积以提高匹配程度，但是晶体管面积的增加将导致寄生电容的增加，从而限制DAC的速度。并且单纯增加电流源的面积并不能改善走线压降以及温度梯度所带来的误差，为此更为有效且更加本质的方法是采用校正技术，直接将电流源的输出校正到所需的精度范围之内。

影响SFDR的动态因素主要是和数模转换器的数字码字切换过程相关。在数字码字切换过程中，由于时序误差，驱动信号的强弱，以及开关管的失配等都会引入切换过程中的非理想输出，从而引入毛刺。从而降低输出信号的SFDR。除此之外，有限输出阻抗是限制整个DAC在高频时SFDR的关键因素，图2为电流源输出阻抗与SFDR之间的关系示意图，参照图2可知，随着输出阻抗的增加SFDR得以提高。由于输出阻抗为有限值，并且由于寄生电容的影响，导致输出阻抗中存在容性成分，在高频下，输出阻抗进一步恶化。

图3为互补电流型数模转换器的结构和原理图，参照图3，现有技术提出了一种互补电流型数模转换器。其关键在于一对互补开关及相应互补电流的加入，在这种结构中，对任何一个电流源和开关单元而言，在任何一种开关控制信号的控制下，该单元的两个输出端均存在电流输出，但是输出的差值保持一定。当两路输出的电流满足一定的比例关系时，有效的输出阻抗较传统的结构得到很大提升，从而提高SFDR。

电流源的校正是提高电流型数模转换器的静态精度的有效方式。图4为带校正功能的电流型数模转换器的结构和原理图，参照图4，在校正过程中，可调电流源的输出与参考电流源进行比较，比较器输出的误差控制信号控制可调电流源的电流大小，直到可调电流源达到一定的精度范围，校正完毕后相应的开关切换可调电源进行输出。相比传统增加电流源面积以提高匹配的方式，校正更能够保证电流源的精度，在抵抗温度梯度变化以及走线压降方面更加有效，同时更加节省面积。

由于传统校正中，都只存在单路电流源需要校正，而在互补电流型结构中，最后的输出电流是两个电流源的差值，也就是说在开关控制的两路互补输出中均存在电流，而其差值才是理论的输出值。而且由于用于控制输出的开关单元的不匹配，导致在互补结构中两个电流源差值为理论差值时，其实际输出的差分电流仍然存偏差。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种开关电流装置及基于该装置的数模转换器，该开关电流装置能有效地抑制开关单元引入的失配，相比传统只针对电流源本身的偏差的校正技术，本发明能够从根本上减少误差。

本发明提出了一种开关电流装置，其特征在于，包括待校正互补电流开关模块和校正电路模块；

所述校正电路模块包括：比较器、校正控制单元以及差分开关选通控制单元；

所述待校正互补电流开关模块包括：子数模转换器、第一电流源、第二电流源，第一开关单元以及第二开关单元；

所述待校正互补电流开关模块的输出端与所述比较器的输入端连接，所述比较器的输出端与所述校正控制单元的输入端连接，所述校正控制单元的输出端分别与所述子数模转换器和所述差分开关选通控制单元连接，所述差分选通控制单元分别与所述第一开关单元和所述第二开关单元连接；

所述子数模转换器与所述第一电流源连接，所述第一开关单元连接在所述第一电流源和所述待校正互补电流开关模块的输出端之间，所述第二开关单元连接在所述第二电流源和所述待校正互补电流开关模块的输出端之间；

所述比较器，用于接收并比较所述待校正互补电流开关模块的输出端输出的电流值，并将比较结果发送至所述校正控制单元；

所述校正控制单元，用于根据所述比较结果生成电流大小控制信号，并将所述电流大小控制信号发送至所述子数模转换器，以使所述子数模转换器根据所述电流大小控制信号控制所述第一电流源的输出；

所述差分开关选通控制单元，用于接收互补电流控制信号，并根据所述互补电流控制信号控制所述第一开关单元和所述第二开关单元。

可选的，所述校正电路模块还包括：备用互补电流开关模块、电流输出端、第三开关单元和第四开关单元；

所述备用互补电流开关模块与所述差分开关选通控制单元连接，所述第三开关单元连接在所述电流输出端和所述待校正互补电流开关模块之间，所述第四开关单元连接在所述电流输出端和所述备用互补电流开关模块之间。

可选的，所述校正控制单元还用于：

根据所述比较结果生成定向输出控制信号，并将所述定向输出控制信号发送至差分开关选通控制单元；

相应地，所述差分开关选通控制单元还用于：

根据所述定向输出控制信号，将所述互补电流控制信号发送至待校正互补电流开关模块或者备用互补电流开关模块。

可选的，所述校正电路模块还包括：第五开关单元和参考电流源；

所述第五开关单元连接在所述待校正互补电流开关模块和所述比较器之间；

所述参考电流源连接在所述第五开关单元和所述比较器之间。

可选的，所述参考电流源包括：第五电流源和第六电流源；

所述第五电流源连接在所述第五开关单元与所述比较器的正输入端之间，所述第六电流源连接在所述第五开关单元与所述比较器的负输入端之间。

可选的，所述校正控制单元还用于：

根据比较结果生成第一开关控制信号和第二开关控制信号；

所述第一开关控制信号，用于在校正状态时，连通所述第四开关单元和所述第五开关单元；在非校正状态时，断开所述第四开关单元和所述第五开关单元；

所述第二开关控制信号，用于在校正状态时，断开所述第三开关单元；在非校正状态时，连通所述第三开关单元。

可选的，所述待校正互补电流开关模块的输出端包括：第一输出端和第二输出端；

所述第一输出端与所述比较器的负输入端连接，所述第二输出端与所述比较器的正输入端连接；

相应地，所述第一开关单元、所述第二开关单元、所述第三开关单元、所述第四开关单元以及所述第五开关单元均包括：第一开关和第二开关；

所述第一开关与第一输出端连接，所述第二开关与所述第二输出端连接。

可选的，所述差分开关选通控制单元还用于：

根据所述互补电流控制信号生成差分控制信号；

根据所述差分控制信号的正相信号控制所述第一开关单元的第一开关和所述第二开关单元的第二开关，并根据所述差分控制信号的反相信号控制所述第一开关单元的第二开关和所述第二开关单元的第一开关。

本发明还提出了一种数模转换器，其特征在于，包括：相互连接的译码器和开关电流阵列；

所述开关电流阵列包括至少一个上述开关电流装置；

所述译码器，用于将接收到的数字输入信号转换为差分控制信号，并将所述差分控制信号发送至所述开关电流阵列，以使所述开关电流阵列根据所述差分控制信号输出与所述数字输入信号相应的模拟信号。

可选的，所述开关电流阵列包括：共享模块组；

所述共享模块组包括：多个开关电流模块，切换开关和一个校正电路模块；

所述切换开关分别连接所述多个开关电流模块和所述校正模块；

所述校正模块，用于通过所述切换开关分别对各开关电流模块进行校正。

由上述技术方案可知，本发明提出的开关电流装置，通过比较输出开关单元后的输出电流生成电流大小控制信号，并根据电流大小控制信号控制电流源的电流输出值，以达到抑制开关单元引入的失配的目的，相比传统只针对电流源本身的偏差的校正技术，能够从根本上减少误差。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1示出了电流型数模转换器的基本结构；

图2示出了电流源输出阻抗与SFDR之间的关系示意图；

图3示出了互补电流型数模转换器的结构和原理图；

图4示出了带校正功能的电流型数模转换器的结构和原理图；

图5示出了本发明一实施例提供的开关电流装置的结构示意图；

图6示出了本发明一实施例提供的开关电流装置中的待校正互补电流开关模块的结构示意图；

图7示出了本发明另一实施例提供的开关电流装置的结构示意图；

图8示出了本发明另一实施例提供的开关电流装置中的备用互补电流开关模块的结构示意图；

图9示出了本发明另一实施例提供的开关电流模块的结构示意图；

图10示出了本发明一实施例提供的带后台校正功能的开关电流模块的电流型数模转换器的结构示意图；

图11示出了本发明另一实施例提供的带后台校正功能的开关电流模块的电流型数模转换器的结构示意图；

图12示出了本发明一实施例提供的带前台校正功能的开关电流模块的电流型数模转换器的结构示意图；

图13示出了本发明另一实施例提供的带前台校正功能的开关电流模块的电流型数模转换器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图5为本发明一实施例提供的开关电流装置的结构示意图，参照图5，该开关电流装置，包括：待校正互补电流开关模块和校正电路模块；

校正电路模块包括：比较器、校正控制单元以及差分开关选通控制单元；

待校正互补电流开关模块包括：子数模转换器、第一电流源、第二电流源，第一开关单元以及第二开关单元；

待校正互补电流开关模块的输出端与比较器的输入端连接，比较器的输出端与校正控制单元的输入端连接，校正控制单元的输出端分别与子数模转换器和差分开关选通控制单元连接，差分选通控制单元分别与第一开关单元和第二开关单元连接；

子数模转换器与第一电流源连接，第一开关单元连接在第一电流源和待校正互补电流开关模块的输出端之间，第二开关单元连接在第二电流源和待校正互补电流开关模块的输出端之间；

比较器，用于接收并比较待校正互补电流开关模块的输出端输出的电流值，并将比较结果发送至校正控制单元；

校正控制单元，用于根据比较结果生成电流大小控制信号，并将电流大小控制信号发送至子数模转换器，以使子数模转换器根据电流大小控制信号控制第一电流源的输出；

差分开关选通控制单元，用于接收互补电流控制信号，并根据互补电流控制信号控制第一开关单元和第二开关单元。

需要说明的是，本发明将开关单元设置在输出端和电流源之间，是为了抑制第一开关单元和第二开关单元的不匹配引起的电流值误差。

图6为本发明一实施例提供的开关电流装置中的待校正互补电流开关模块的结构示意图，参照图6，上述的待校正互补电流开关模块中的第一开关单元包括S1和S2，第二开关单元包括S3和S4，第一电流源即为I1，第二电流源即为I2，S1和S2连接在输出端和I1之间S3和S4连接在输出端和I2之间；

其中，电流源I1和I2的一端分别接固定电位一和固定电位二，I1的另一端与开关S1和S2的一端相连于节点X3，I2的另一端与开关S3和S4相连于节点X4。

可理解的是，可调互补电流开关模块在输入控制信号的控制下，生成相应的两组输出电流，一组从第一输出端输出到图5中的节点X1，另一组从第二输出端输出到图5中的节点X2，而由于开关S9的一端与节点X2相连，S9的另一端与电流大小比较器的正输入端相连；开关S10的一端与节点X1相连，S10的另一端与电流大小比较器的负输入端相连；

可知，上述方案通过将待校正互补电流开关模块的电流传输至校正电路模块，由校正电路模块根据电流差值，生成电流大小控制信号，电流大小控制信号用于控制子数模转换器，使其输出预设大小的电流值，从而使I1的等效输出电流变为原有电流值加上预设大小的电流值；在多次调整子数模转换器的输出电流值后，第一输出端和第二输出端的电流差值将调节到预设的精度范围内；

校正后的待校正互补电流开关模块的电流将通过图5中的第一电流输出端和第二电流输出端输出。

本发明通过比较输出开关第一开关单元和第二开关单元后的输出电流生成电流大小控制信号，并根据电流大小控制信号控制电流源的电流输出值，以达到抑制开关单元引入的失配的目的，相比传统只针对电流源本身的偏差的校正技术，能够从根本上减少误差。

图7为本发明另一实施例提供的开关电流装置的结构示意图，参照图7，在本发明的另一实施例中，在校正过程中，待校正互补电流开关模块需要断开输出，进入校正状态，此时将没有电流输出；而为了使得电流源在校正过程中，电流仍然能够正常输出，从而实现实时的校正，以对于工作过程中的恶劣环境有更好的稳定性。为了保持正常的电流输出，本发明的校正电路模块还包括：

备用互补电流开关模块、电流输出端、第三开关单元和第四开关单元；

备用互补电流开关模块与差分开关选通控制单元连接，第三开关单元连接在电流输出端和待校正互补电流开关模块之间，第四开关单元连接在电流输出端和备用互补电流开关模块之间。

其工作原理如下：

首先，校正控制单元控制第三开关单元的S5、S6断开，以对待校正互补电流开关模块进行校正；同时，闭合第四开关单元的S7、S8，以使备用互补电流开关模块替代待校正的可调互补电流开关模块，从而保持正常的电流输出。

在校正完成后，校正控制单元控制S5、S6闭合，S7、S8断开，以重新由可调互补电流开关模块输出电流。

相应地，校正控制单元还用于：

根据所述比较结果生成定向输出控制信号，并将所述定向输出控制信号发送至差分开关选通控制单元；

差分开关选通控制单元还用于：

根据所述定向输出控制信号，将所述互补电流控制信号发送至待校正互补电流开关模块或者备用互补电流开关模块；

需要说明的是，在定向输出控制信号的作用下，在校正状态时，差分开关选通控制单元将把互补电流控制信号发送至备用互补电流开关模块；在非校正状态时，差分开关选通控制单元将把互补电流控制信号发送至待校正互补电流开关模块。

图8为本发明另一实施例提供的开关电流装置的备用互补电流开关模块的结构示意图，参照图8，备用互补电流开关模块包括：第一输出端、第二输出端、第一电流源、第二电流源、第一开关单元和第二开关单元；

可理解的是，本实施例中的备用互补电流开关模型即为图6示出的除去子数模转换器的可调互补电流开关模块，或者是其他已经校正好的可调互补电流开关模块，此处不再对备用互补电流开关模块进行详述。

本发明另一实施例的校正电路模块还包括：第五开关单元和参考电流源；

第五开关单元连接在待校正互补电流开关模块和比较器之间；

参考电流源连接在第五开关单元和比较器之间。

其中，参考电流源包括：第五电流源和第六电流源；

第五电流源的一端连接在第五开关单元的S9与比较器的正输入端之间，另一端与固定电位三连接；第六电流源的一端连接在第五开关单元的S10与比较器的负输入端之间，另一端与固定电位四连接。

为了实现由可调互补电流开关模块切换至备用互补电流开关模块，校正控制单元还用于：

根据比较结果生成第一开关控制信号和第二开关控制信号；

第一开关控制信号，用于在校正状态时，连通第四开关单元和第五开关单元；在非校正状态时，断开第四开关单元和第五开关单元；

第二开关控制信号，用于在校正状态时，断开第三开关单元；在非校正状态时，连通第三开关单元。

在本发明另一实施例中，待校正互补电流开关模块的输出端包括：第一输出端和第二输出端；

第一输出端与比较器的负输入端连接，第二输出端与比较器的正输入端连接；

可理解的是，可调互补电流开关模块的第一输出端与比较器的负输入端连接，第二输出端与比较器的正输入端连接；比较器正输入端接收到的电流值即为：第二输出端输出的电流值+I3，负输入端接收到的电流值即为：第一输出端输出的电流值+I4。

相应地，第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元以及第五开关单元均包括：第一开关和第二开关；

第一开关与第一输出端连接，第二开关与第二输出端连接。

例如，第一开关单元包括S1和S2，第二开关单元包括S3和S4，S1连接在第一输出端和I1之间，S2连接在第二输出端和I1之间；其他开关单元包括的开关以及其连接关系，可参照图5获知，此处不再进行解释。

为了实现数模转换的功能，差分开关选通控制单元还用于：

根据互补电流控制信号生成差分控制信号；

根据差分控制信号的正相信号控制第一开关单元的第一开关S1和第二开关单元的第二开关S4，并根据差分控制信号的反相信号控制第一开关单元的第二开关S2和第二开关单元的第一开关S3；

其中，S1和S4同时开关，S2和S3同时开关，而且S1和S2不同时连通。

需要说明的是，根据接收到的互补电流控制信号，通过差分控制信号以控制电流从第一输出端或者第二输出端输出，进而控制多个电流开关模块的输出端口，以实现将数字信号转换为模拟信号的作用。

图9为本发明另一实施例提供的开关电流模块的结构示意图，下面参照图9，对本发明提供的开关电流装置的工作原理进行详细说明：

在校正过程中，首先校正控制单元控制开关S7、S8、S9、S10闭合，S5、S6断开，此时备用互补电流开关模块替代待校正的可调互补电流开关模块，从而保持正常的电流输出，而待校正的可调互补电流开关模块通过开关S9和开关S10连接到电流大小比较器。

无误差情况下，有：

第一输出端的电流-第二输出端的电流＝I_const

即，无误差时可调互补电流开关模块的第一输出端和第二输出端的电流差值为常数I_const。未校正前，该差值存在误差I_error:

第一输出端的电流-第二输出端的电流＝I_const+I_error

校正模块的目的就在于将误差I_error降低到一定的大小以下。其校正原理如下：

首先，校正控制单元控制差分开关选通控制开关输出控制信号，使得可调互补电流开关模块中的开关S1，S2，S3，S4的状态不随外部输入的互补电流控制信号而改变。

然后，假设可调互补电流开关模块的第一输出端和第二输出端的电流差值不存在误差情况下，电流源I1和I2满足如下关系：

I3+第二输出端的电流＝I4+第一输出端的电流

从而电流大小比较器的正(+)端电流为：I3+第二输出端的电流，负(-)端电流为I4+第一输出端的电流，由于第一输出端的电流与第二输出端的电流之间差值的误差存在，电流大小比较器的差分输入电流即正负端输入总电流的差值为：

第一输出端的电流+I4-(第二输出端的电流+I3)＝I_error

电流大小比较器根据差分输入的I_error输出相应的控制信号到校正控制单元，校正控制单元根据该信号控制可调互补电流开关模块中的子数模转换器，使其输出大小为I_adj的电流，从而使可调互补电流开关模块中的电流源I1的等效输出电流变为：I1-I_adj,此时电流大小比较器的差分输入电流变为I_error2：

第一输出端的电流+I4-(第二输出端的电流+I3)-I_adj＝I_error-I_adj＝I_error2

该差分输入电流I_error2按照I_error的作用方式，使得子数模转换器的输出电流继续增加，从而导致电流大小比较器的差分输入电流降低至I_error3,如此循环，直到电流大小比较器的差分输入电流降低到控制环路能够调节的精度以下。此时子数模转换器的输出使得节点X1和节点X2的电流的差值即可调互补电流开关模块第一输出端和第二输出端的差值与理论值之间的偏差得到校正。

综上所述，本发明通过引入补偿电流源，从而实现了对互补电流结构中的差分输出电流的差值与理论差值之间的误差的校正，即保留了原有的互补电流结构，保证了高频输出阻抗的同时，也提高了电流源的匹配性能，从而提高了线性度。同时由于校正技术的引入，使得电流源的尺寸得以降低，从而减小了寄生电容带来的影响，进一步提高了输出阻抗，同时电路的速度也得以提升。

更重要的是，由于校正中电流大小比较器的采样输入在开关单元之后，从而对于开关单元引入的失配能够有进一步的抑制作用，相比传统只针对电流源本身的偏差的校正技术，本校正技术能够从根本上减小对于输出有不利影响的误差。

同时后台校正功能使得电流源在校正过程中，电路仍然能够正常输出，从而实现实时的校正，对于工作过程中的恶劣环境有更好的稳定性。

为了方便理解，本文将图5示出的开关电流模块称为带前台功能的开关电流模块，将图7示出的开关电流模块称为带后台功能的开关电流模块；

图10为本发明一实施例提供的带后台校正功能的开关电流模块的电流型数模转换器的结构示意图，参照图10，该数模转换器，包括：相互连接的译码器和开关电流阵列；

开关电流阵列包括至少一个带后台功能的开关电流装置；

译码器，用于将接收到的数字输入信号转换为差分控制信号，并将差分控制信号发送至开关电流阵列，以使开关电流阵列根据差分控制信号输出与数字输入信号相应的模拟信号。

可理解的是，开关电流阵列的每一单元包括至少一个电流源和至少一对控制信号反相的开关；并且该开关电流阵列中，至少有一个单元是图7示出的开关电流模块；

外部数字输入信号通过译码器产生差分控制信号，控制开关电路中的对应开关，从而控制开关电流阵列的每一单元输出差分电流的正负，开关电流阵列的电流在输出端进行累加求和，从而得到对应的模拟输出；

由于上述的开关电流模块具有校正功能，经过校正，其输出差分电流与理论值的偏差被控制在一定的精度范围之内。从而使整个数模转换器的精度得到提高；另外，由于图7所示的开关电流装置的特性，该类型的数模转换器能在校正的同时完成数模转换过程。

图11为本发明另一实施例提供的带后台校正功能的开关电流模块的电流型数模转换器的结构示意图，参照图11，本实施例公开的数模转换器与图10示出的数模转换器相比，区别之处在于，本实施例的开关电流阵列包括：共享模块组；

共享模块组包括：多个开关电流模块，切换开关和一个校正电路模块；

切换开关分别连接多个开关电流模块和校正模块；

校正模块，用于通过切换开关分别对各开关电流模块进行校正；

其中，共享模块组即为图中带后台校正的开关电流模块的共享部分模块，除去共享模块组的其他带后台校正的开关电流模块即为非共享部分模块。

可理解的是，多个开关电流模块共享一组校正电路模块，包含电流大小比较器以及对应的参考电流源，校正控制单元等。共享同一个校正电路的多组开关电流模块，在某一时刻，只校正其中的一组开关电流模块，将待校正的开关电流模块的第一电流输出端和第二电流输出端的输出电流通过开关切换到电流大小比较器的两个输入端，校正完后继续对下一个电路模块进行校正。通过多个时钟周期的校正，从而完成整个互补电流源的校正。通过模块复用，从而降低了芯片的面积，进而节省功耗。

图12为本发明一实施例提供的带前台校正功能的开关电流模块的电流型数模转换器的结构示意图，参照图12，该带前台校正功能的数模转换器与图10公开的带后台校正的开关电流模块的电流型数模转换器的不同之处在于：

本数模转换器中的开关电流阵列包括至少一个图5所示的开关电流装置。

图13为本发明另一实施例提供的带前台校正功能的开关电流模块的电流型数模转换器的结构示意图，参照图13，其与图11中公开的数模转换器的不同之处在于，共享模块组中的开关电流模块为带前台校正的开关电流模块；

另外需要说明的是，这两种类型的数模转换器由于所带开关电流装置的特性，克制的是，具有前台校正功能的开关电流模块中省掉了备用互补电流开关模块，从而节省了备用模块带来的面积消耗，但在开关电流模块校正过程中，开关电流模块无法正常输出，电流校正过程需在前台进行。在具有前台校正数模转换器中，同样包含开关电流阵列和译码器，且开关阵列中至少有一个单元是如本专利所述的具有前台校正功能的开关电流模块。这种具有前台校正功能的数模转换器与具有后台校正功能的数模转换器最大的差别在于，具有后台校正功能的数模转换器在校正过程中，采用一组备用互补电流开关模块替代正在校正的互补电流开关模块进行输出，从而可以让数模转换器在校正的过程中保持正常工作，实现实时校正。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种开关电流装置，其特征在于，包括：待校正互补电流开关模块和校正电路模块；

所述校正电路模块包括：比较器、校正控制单元以及差分开关选通控制单元；

所述待校正互补电流开关模块包括：子数模转换器、第一电流源、第二电流源，第一开关单元以及第二开关单元；

所述待校正互补电流开关模块的输出端与所述比较器的输入端连接，所述比较器的输出端与所述校正控制单元的输入端连接，所述校正控制单元的输出端分别与所述子数模转换器和所述差分开关选通控制单元连接，所述差分选通控制单元分别与所述第一开关单元和所述第二开关单元连接；

所述子数模转换器与所述第一电流源连接，所述第一开关单元连接在所述第一电流源和所述待校正互补电流开关模块的输出端之间，所述第二开关单元连接在所述第二电流源和所述待校正互补电流开关模块的输出端之间；

所述比较器，用于接收并比较所述待校正互补电流开关模块的输出端输出的电流值，并将比较结果发送至所述校正控制单元；

所述校正控制单元，用于根据所述比较结果生成电流大小控制信号，并将所述电流大小控制信号发送至所述子数模转换器，以使所述子数模转换器根据所述电流大小控制信号控制所述第一电流源的输出；

所述差分开关选通控制单元，用于接收互补电流控制信号，并根据所述互补电流控制信号控制所述第一开关单元和所述第二开关单元。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述校正电路模块还包括：备用互补电流开关模块、电流输出端、第三开关单元和第四开关单元；

所述备用互补电流开关模块与所述差分开关选通控制单元连接，所述第三开关单元连接在所述电流输出端和所述待校正互补电流开关模块之间，所述第四开关单元连接在所述电流输出端和所述备用互补电流开关模块之间。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述校正控制单元还用于：

根据所述比较结果生成定向输出控制信号，并将所述定向输出控制信号发送至差分开关选通控制单元；

相应地，所述差分开关选通控制单元还用于：

根据所述定向输出控制信号，将所述互补电流控制信号发送至待校正互补电流开关模块或者备用互补电流开关模块。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述校正电路模块还包括：第五开关单元和参考电流源；

所述第五开关单元连接在所述待校正互补电流开关模块和所述比较器之间；

所述参考电流源连接在所述第五开关单元和所述比较器之间。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述参考电流源包括：第五电流源和第六电流源；

所述第五电流源连接在所述第五开关单元与所述比较器的正输入端之间，所述第六电流源连接在所述第五开关单元与所述比较器的负输入端之间。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述校正控制单元还用于：

根据比较结果生成第一开关控制信号和第二开关控制信号；

所述第一开关控制信号，用于在校正状态时，连通所述第四开关单元和所述第五开关单元；在非校正状态时，断开所述第四开关单元和所述第五开关单元；

所述第二开关控制信号，用于在校正状态时，断开所述第三开关单元；在非校正状态时，连通所述第三开关单元。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述待校正互补电流开关模块的输出端包括：第一输出端和第二输出端；

所述第一输出端与所述比较器的负输入端连接，所述第二输出端与所述比较器的正输入端连接；

相应地，所述第一开关单元、所述第二开关单元、所述第三开关单元、所述第四开关单元以及所述第五开关单元均包括：第一开关和第二开关；

所述第一开关与第一输出端连接，所述第二开关与所述第二输出端连接。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述差分开关选通控制单元还用于：

根据所述互补电流控制信号生成差分控制信号；

根据所述差分控制信号的正相信号控制所述第一开关单元的第一开关和所述第二开关单元的第二开关，并根据所述差分控制信号的反相信号控制所述第一开关单元的第二开关和所述第二开关单元的第一开关。

9.一种数模转换器，其特征在于，包括：相互连接的译码器和开关电流阵列；

所述开关电流阵列包括至少一个如权利要求1-8任一项所述开关电流装置；

所述译码器，用于将接收到的数字输入信号转换为差分控制信号，并将所述差分控制信号发送至所述开关电流阵列，以使所述开关电流阵列根据所述差分控制信号输出与所述数字输入信号相应的模拟信号。

10.根据权利要求9所述的数模转换器，其特征在于，所述开关电流阵列包括：共享模块组；

所述共享模块组包括：多个开关电流模块，切换开关和一个校正电路模块；

所述切换开关分别连接所述多个开关电流模块和所述校正模块；

所述校正模块，用于通过所述切换开关分别对各开关电流模块进行校正。