CN1943116A

CN1943116A - 改进数模转换器中降低误差的方法以及应用该方法的数模转换器

Info

Publication number: CN1943116A
Application number: CNA2005800118337A
Authority: CN
Inventors: 约瑟夫·布雷艾雷
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Renesas Electronics America Inc
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2005-04-11
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2025-04-11
Also published as: EP1741190A1; DE602005008218D1; US7394414B2; EP1741190B1; JP2007534255A; WO2005104376A1; KR20060135074A; CN1943116B; ATE401702T1; US20070222653A1

Abstract

改进数模转换器(DAC)中降低误差的方法，该数模转换器包括映射矩阵块和多个可选择的用于提供信号的源单元，这些信号组合起来用于提供模拟输出信号，其中从要被转换为模拟输出信号的数字输入信号中获得映射输入信号，并将映射输入信号提供至映射矩阵块。在映射矩阵块中，响应于所述映射输入信号和映射控制信号产生映射输出信号，其中映射控制信号从多个可选择的源单元出现的误差中获得。应用至少一个映射输入信号用于基本同时产生多个源单元的映射输出信号。

Description

改进数模转换器中降低误差的方法以及应用该方法的数模转换器

技术领域

本发明涉及一种改进数模转换器(DAC)中降低误差的方法，该数模转换器包括映射矩阵块和多个可选的用于提供信号的源单元，这些信号组合起来用于提供模拟输出信号，其中从要被转换成模拟输出信号的数字输入信号中获得映射输入信号，并将映射输入信号提供至映射矩阵块，响应于所述映射输入信号和映射控制信号，产生映射输出信号，其中映射控制信号从多个可选的源单元出现的误差中获得。

背景技术

例如从国际专利申请WO03/021790或美国专利申请6118398中可以获知应用该方法的数模转换器，该数模转换器采用一组提供信号的源单元构建，其中该些信号组合起来提供模拟输出信号。通常，采用电流源单元。然而，也可以使用其他类型的源单元，例如电阻电路，其中或多或少的电阻采用串联结构，或电容电路，其中或多或少的电容采用并联结构。并且，可以选择源单元的数量和类型。但是，惯常情况是使用1位源单元，这意味着每个源单元的输出只能有两种可能的状态，且源单元的状态取决于驱动所述源单元的数字码。每个源单元的模拟输出电平也可以选择。例如，可以选择完全二进制分段(full-binary segmentation)，这意味着每下一个源单元的模拟输出电平是前一个源单元电平的两倍高。在这种情况下，对于m位的DAC来说，只需要m个源单元。另一极端是，所有的源单元彼此相等，这称为完全温度计分段(full-thermometer segmentation)。那么现在，对于m位的DAC来说，需要2^m-1个源单元。

实际上，将选择中间的解决方案：产生最小模拟输出电平的源单元遵循二进制方法，而更大的模拟输出电平由相等的源单元构造。对于m位的DAC来说，这意味着n个最高有效位遵循温度计分段，而(m-n)个最低有效位遵循二进制结构。因此，这将需要(2ⁿ-1)+(m-n)个源单元。这种情况称为“n/(m-n)分段”。

由于一个源单元的输出信号与其他源相比存在误差或不匹配，所以很少使用完全二进制解决方案。例如，当使用电流源单元时，设计一种电流是参考源单元电流两倍的源单元的最简单方式是，使两个参考源单元并联，并将它们看作是一个新的源单元。但是，由于一些物理因素，参考源单元之间将会不匹配，这些不匹配中很重要的一部分是随机的。随机不匹配的统计结果是，由k个参考源单元构建的电流源单元具有的不匹配比一个参考电流源单元的不匹配大k的平方根(sqrt)倍。

对于m位的完全二进制解决方案来说，这意味着最大电流源单元(“一半规模(half scale)”)的统计不匹配比最低有效位(lsb)的不匹配大sqrt(2^m-1)倍，而其他所有电流源单元的组合的不匹配将大sqrt(2^m-1-1)倍。这意味着，平均来说，由于从“一半规模”减去1个lsb至“一半规模”的“一个lsb的变化”而产生的误差将是sqrt(2^m-1-1+2^m-1)，也就是比下一个步骤：“一半规模”至“一半规模”加1个lsb，大大约2^1/2m倍。例如，当m＝12时，该因数将大约是2⁶。为了避免这些误差，优选地，应当引入部分温度计码。例如，在5/7分段(m＝12和n＝5)中，平均来说，最坏的情况下，lsb的步长引起的误差是：sqrt(2⁷-1+2⁷)，即大约是2⁴，这对增加增量lsb来说，统计峰值误差下降了四倍。这样能实现的原因是，只一个温度计单元和减少了数量的二进制单元将改变。

如上所述，温度计分段的增加只影响由于增加增量产生的误差：如果总的源单元组中一更小部分必须改变，以达到理想码，那么可以期待输出改变中会有更小的误差。这种误差称为微分非线性(DNL)。

某一码的不匹配的绝对值保持相同：例如，“一半规模”码需要总的源组的一半，因此，对于m位DAC来说，平均绝对不匹配保持比一个lsb的误差大2^1/2m倍。这种误差称为积分非线性(INL)。

除了导致静态随机误差的不匹配外，还会出现导致动态误差的不匹配。对于独立的源单元来说，这意味着该源单元的有效开关延迟和占空比与另一个源单元不同。并且在这种情况下，可以定义通过增加温度计编码而减少的某种动态DNL和保持不受影响的动态INL。

不是原始随机而是有规律的误差可以不同地相加。例如，假设源单元物理地放置在方矩阵中，并且由于制造误差，精确的模拟输出信号取决于源单元在矩阵中的位置，那么误差之间存在空间相关性，以及由此在DNL中存在空间相关性。例如，这样的误差会导致从矩阵的一侧到相对侧逐渐下降的输出信号。对于INL来说，如果选择的源单元碰巧渐增地表现出该有规律的误差，那么该误差与参与的源数目成比例增加。如果是这种情况，这种误差很容易主导INL误差，这是因为与随机误差引起的平方根增加相比，这种误差是线性增加。这种有规律的误差的有效解决方案是存在的。实质上，假设存在具有未知方向的线性梯度误差。现在，该误差对于INL总的影响可以抵消，这是通过下述实现的：将增加的源单元放置在矩阵中这样的位置处，使得每下一个源单元的误差抵消前一个源单元的误差。例如，简单的消除线性误差的解决方案是使用“双螺旋”放置：所有奇数数据码的温度计源放置成螺旋形，而所有偶数码的源放置成类似的且旋转180°的螺旋形。这样，增加的源单元总是差不多放置在矩阵的相对侧。

从上述国际专利申请WO03/021790中可以获知一种解决方案，使导致INL中静态和动态误差的随机不匹配误差最小化，并且该解决方案也使有规则的空间误差最小化。正如首段中所述，该专利申请涉及一种用于降低数模转换器(DAC)中的误差的方法。在该专利申请描述的转换器***中，测量单独的源单元的误差，其中通过处理单元中的算法，处理单独的误差后，以获得导通的电流源单元的序列，使得DAC的INL误差最小，或者换言之，在处理单元中，产生映射矩阵块的映射控制信号，使得对于每个数字输入值，导通的电流源单元的专门确定的序列和组合是对应的。在美国专利申请6118398中，获得以INL误差最小为目的的映射控制信号。

公知的方法和***的不足之处在于，只有INL误差最小化，DNL误差不受影响，这又严重限制了DAC的INL的改进。

发明内容

本发明的目的是使DNL误差最小化，以及获得非常精确的数模转换器，其中相对于现有技术的DAC来说，INL也显著改进。

根据本发明，在首段中描述的方法的特征在于，应用至少一个映射输入信号用于几乎同时产生多个源单元的映射输出信号。

这意味着可以看作多个源单元一起形成“新的”源单元，或者换言之并根据进一步的详述，形成“原始源单元组”。每个原始的源单元由映射输出信号控制，而每个映射输入信号可以用于产生特定的源单元组中的源单元的映射输出信号。源单元和特定源单元组的关系由映射控制信号确定。

需要强调的是，词语源单元不仅涉及严格意义的电源，诸如电流源，也涉及影响和用于获得模拟输出信号的所有其他的元件，诸如锁存器，缓冲器，开关等。所有这些元件都可能引入误差，这些误差必须被最小化。

由于形成特定的源单元组，即“新的”源单元的方式会使每组误差信号的最终值最小化，则DNL充分最小化，这样也减小了INL。通过结合公知的使INL最小化的处理，实现了对于递增的数字输入信号，顺序选择该组误差信号，使得累积的误差值充分最小化，并获得了特别精确的DAC。

可以以不同的方式将源单元排序。这样，例如当多个源单元包括3×(2ⁿ-1)个源单元时，其中n为被转换的数字输入信号的位数，那么通过源单元选择，形成3个源单元组成的组，以改进每组的最终误差信号。并且，没有必要所有的源单元彼此相等。但是，在更有利的方法中，至少一部分误差信号排列为至少由1，2，4，...，2^k-1个误差信号组成的组，其中k≤n，每组对应于一组同时运行的相同源单元。优选地，当k＜n时，其他的误差信号排列为其他的由2^k个误差信号组成的组，每组对应于一组同时运行的相同源单元。

在k＜n的情况下，源单元组可以看作“新的”源单元，该“新的”源单元可以再组合。当只形成两个源单元组成的组时，为了获得相关的模拟输出信号，对应于两个源单元组成的组的误差信号组必须与误差信号组合，该误差信号优选是最小的误差信号，且没有形成在由两个误差信号组成的组中，并与最精确的源单元对应。但是在下述条件下，即不仅需要与不形成在误差信号组中的误差信号对应的原始源单元，而且对于低阶源单元的每个组合来说，在源单元形成其他组合后，保留这样的低阶组合，则新的源又可以组合为其他的源单元组。例如，通过组合两个原始的源单元形成新的源单元，则只还需要优选具有最小误差信号的原始的源单元。当这些新的源单元又组合为由四个原始源单元组成的源单元时，也需要一个由两个原始源单元组成的新的源单元，优选地是两个源单元组成的具有最小最终误差值的新的源单元。

虽然可以基于源单元中测量的误差，例如由制造商一次确定映射控制信号，但是当在数模转换器中，编程确定哪个映射输入信号提供至哪个或哪些源单元时，则可以获得更有利的方法。在那种情况下，有利地是，当源单元中的误差随时间改变时，按照某一规则，可以执行误差测量，并可以确定新的映射控制信号组。

本发明还涉及一种数模转换器(DAC)，用于将n位数字信号转换为模拟输出信号，该数模转换器包括映射矩阵块和多个可选择的用于提供信号的源单元，这些信号组合起来提供模拟输出信号，其中将从数字输入信号中获得的映射输入信号提供至映射矩阵块，在映射矩阵块中，响应于所述映射输入信号和映射控制信号，产生映射输出信号，其中映射控制信号从多个可选择的源单元出现的误差中获得。该数模转换器的特征在于构造映射矩阵块，使得在映射控制信号的控制下，通过映射输入信号运行源单元，其中映射控制信号数对应于源单元数，映射输入信号数小于源单元数。虽然映射控制信号可以由制造商调整，但是有利地是，数模转换器(DAC)包括处理单元，以响应于从源单元中出现的误差获得的误差信号，在任何期望时刻产生映射控制信号。

在特定的实施例中，处理单元包括用于所述误差信号的存储装置和排序装置，所述排序装置将至少一部分误差信号排列为至少由1，2，4，...，2^k-1个误差信号组成的组，其中k≤n，每个组对应于一组基本相同且同时运行的源单元。优选地，当k＜n时，排序装置能够将其他的误差信号排列为其他的由2^k个误差信号组成的组，每组对应于一组同时运行的源单元。

附图说明

本发明的上述和其他目的及特征将参照附图，从下面详细的描述中变得显而易见。其中：

图1表示根据现有技术的数模转换器的实施例；

图2表示具有几种误差类型的温度计编码信号；

图3表示用于指示这些误差中的一部分的图表；

图4表示仅具有dc不匹配误差的温度计编码信号；

图5表示图4的温度计编码信号的DNL/INL；

图6表示应用根据现有技术的测量后，图4的温度计编码信号的DNL/INL；

图7表示应用本发明的温度计编码信号；

图8表示根据本发明的DAC的优选实施例，其中k＜n；以及

图9表示根据本发明的DAC的特定实施例，其中k＝n。

发明详述

图1的公知实施例包括解码器1，映射矩阵块2，多个可选择的源单元3，以及处理单元6，其中源单元3具有多个电流源单元4和开关5。n位数字输入信号应用于解码器，并被解码为具有2ⁿ-1个信号电平、且零电平除外的温度计编码信号。多个源单元包括2ⁿ-1个基本相同的且具有附加开关5的电流源单元4。当电流源单元是理想的，且每个电流源单元提供电流I_o时，通过顺序闭合开关，可以很容易地将温度计编码信号的递增序列转变为一系列输出电流。那么，源单元给出了一序列输出电流I_o，2I_o，3I_o等。

但是，实际上，几个电流源单元的电流是不相等的。这在图2中示出，其中实线表示输出电流的理想序列，而虚线表示包括几种误差类型的实际序列。这些误差可能是dc不匹配和定时不匹配的形式，尤其是由开关延迟或开关偏差引起的。这些误差通过测量装置测量，其中测量装置是多个源单元3中的一部分；很明显，他们也可以形成为处理单元6的一部分。例如，如上所述，在具有三种误差类型的情况下，图3以向量形式表示出最终的误差。通过处理误差向量，尤其通过改变源单元4的运行序列，可以提高转换器的精度。这种序列的改变基于误差向量对的选择，其中误差向量对差不多彼此相反，且在长度上相差不多。例如，为了获得如图2所示的温度计编码信号的递增序列，首先将具有误差向量V1和V2的电流源顺序导通，然后是具有误差向量V3和V4的电流源，接下来是具有误差向量V5和V6的电流源，等等。结果是，具有某一误差的源单元运行后，接下来运行的源单元将是具有类似但符号相反的误差的源单元，以至于当各个源单元接连地运行时，两个误差几乎彼此抵消，具有改进INL的效果。但是，DNL保持不变，这样就限制了INL的改进。在只有dc不匹配的情况下，这将参照附图4-7进一步解释。

图4表示具有7个信号电平、且零电平除外的温度计编码信号的递增序列，其中源单元1，2...7顺序运行。与图2的方式一样，实线代表输出电流的理想序列，而虚线表示实际序列中dc不匹配误差。在虚构的示例中，假设连续的源单元1，2，...，7中测量的误差可以用值4，-2，-4，-5，-2，4和4代表。累积的dc不匹配误差如图5所示(为了清楚起见，图5和图6中绘制的误差是图4和图7中的两倍大)。该示例中累积的值可以用值4，2，-2，-7，-9，-5和-1代表。最大INL值是9，而最大DNL值是5。

当序列中跟随在具有最大电流的源单元，即源单元1后运行的是具有与该前一源单元类似但符号相反的误差的源单元，即源单元4，且接下来跟随在具有然后的最大电流的源单元，即源单元6后运行的是具有与该然后的前一源单元类似但符号相反的误差的源单元，即源单元3，等等时，源单元将按照1，4，6，3，7，2和5的序列运行，如图6所示，结果是改进了INL。那么，顺序的源单元中的误差可以用值4，-5，4，-4，4，-2和-2代表，累积的值用4，-1，3，-1，3，1和-1代表。最大INL值是4，最大DNL值还是5。

为了改进DNL，需要其他的处理。每次通过组合序列中两个运行的源单元，会形成新的电流源单元。在上述示例中，该意味着源单元1和4总是一起运行，并形成新的电流源单元1’。源单元6和3总是一起运行，并形成新的电流源单元2’，以及源单元7和2总是一起运行，并形成新的电流源单元3’。剩余的最精确的源单元5将保留。这种情况如图7所示。现在通过只导通源单元5，将获得第一温度计电平。通过导通源单元1’，并关断源单元5，将获得温度计电平2。通过导通源单元5和保持源单元1’，将获得温度计电平3；通过导通源单元2’，关断源单元5和保持源单元1’，将获得温度计电平4；通过导通源单元5和保持源单元1’和2’，将获得温度计电平5；通过导通源单元3’，关断源单元5和保持源单元1’和2’，将获得温度计电平6，而通过导通源单元5和保持源单元1’，2’和3’，将获得温度计电平7。因此，源单元5将交替导通和关断。新的电流源单元1’，2’和3’的误差值对应于形成新的电流源单元的独立电流源单元的误差值的平均值。在当前的示例中，顺序的源单元5，1’，2’和3’中的误差可以用值-2，-1，0和2代表。现在，顺序的输出电流中的误差可以用值-2，-3，-2，0，-2，2和-2代表。最大INL和最大DNL都是3。

该过程可以重复。基于源单元1’，2’和3’中新的误差测量，这些新的源单元可以重新排列，现在，通过导通两个选择的电流源单元，且其中每个电流源单元都是两个原始的电流源单元的组合，那么又形成新的电流源单元，该新的电流源单元包括四个原始的源单元。在当前的示例中，源单元1’和3’可以用于形成新的电流源单元1”。除源单元5之外，剩余的最精确的组合电流源单元2’将被保留。现在，通过导通源单元5，将获得第一温度计电平。通过关断源单元5，并导通源单元2’，将获得第二温度计电平；通过导通源单元5和保持源单元2’，将获得温度计电平3；通过关断源单元5和2’，并导通源单元1”，将获得温度计电平4；通过导通源单元5和保持源单元1”，将获得温度计电平5；通过关断源单元5，导通源单元6和保持源单元1”，将获得温度计电平6；通过导通源单元2’和保持源单元5和1”，将获得温度计电平7。在当前示例中，顺序的电流源单元5，2’和1”的误差可以用值-2，0和1代表。顺序的输出电流中的误差现在可以用值-2，0，-2，1，-1，1和-1代表。最大INL和最大DNL都是2。

在该过程中，进行了两次误差测量；在组合四个原始电流源单元之前，电流源单元1’，2’和3’也可以重新排列。但是，也可以基于第一次误差测量，直接选择四个电流源单元的组合。

当又假设顺序电流源单元1，2，...，7中测量的误差可以用值4，-2，-4，-5，-2，4和4代表时，电流源单元1，4，6和3一起直接形成新的电流源单元1”，源单元7和2形成电流源单元1’，源单元5保留作为最精确的源单元。现在，顺序电流源单元5，1’和1”中的误差可以用值-2，2和-1代表，顺序输出的电流的误差可以用值-2，2，-2，-1，-3，1和-1代表。最大INL是3，最大DNL是2。因此，获得什么样的结果将取决于处理单元6中使用的算法。在当前的示例中，看起来有利地是，采用误差测量、重新排列和组合(排序)的重复的过程。在具有更多的温度计电平的情况下，该结果将更有意义。

通常，最有利形式的过程如下所述。对于n位数字输入信号和2ⁿ个温度计电平来说，排除电平0，而对于其他2ⁿ-1个电平来说，利用处理单元6提供至映射矩阵块的映射控制信号的起始值，测量2ⁿ-1个电流源单元的误差。基于测量的结果，重新排列随递增的温度计编码信号运行的电流源单元的序列，以至于最优化的改进INL。这之后最精确的电流源单元分离出来，其他的2ⁿ-2个电流源单元组合为2^n-1-1个新的电流源单元。通过导通最精确的源单元，并且，在每个递增温度计编码信号的步骤中，交替关断和导通所述最精确的电流源单元，以及在每个递增温度计编码信号的偶数步中，导通附加的新的电流源单元，可以获得与递增的温度计编码信号对应的顺序的输出电流。

当直接执行该过程，或在新的误差测量和重新排列电流源单元的组合对之后执行该过程时，最精确的源单元和最精确的源单元对必须保留，而其他的组合为2^n-2-1个四个源单元组成的组。实际上，n充分大，以至于可以形成8个或16个源单元，或通常2^k个源单元组成的组。在后者通常的情况下，组的个数将是2^n-k-1，而还必须有由1，2，4，...和2^k-1个源单元组成的最精确的组。

在该通常的情况下，当k＜n时，2^n-k-1个每2^k个误差信号组成的组与由1，2，4，…和2^k-1个误差信号组成的最精确的组组合起来应用，以获得2ⁿ-1个源单元的(2^n-k-1)×2^k+(1+2+4+...+2^k-1)＝2ⁿ-1个映射控制信号。

当k＝n时，使用由1，2，4，...和2^k-1个误差信号组成的组足够获得2ⁿ-1个源单元的(1+2+4+...+2^n-1)，即2ⁿ-1个映射控制信号。在该特殊的条件下，完全不需要温度计编码。

两种情况将分别参照图8和图9进一步阐述。在两幅图中，映射矩阵块2中的点表示单个的映射输入信号线可以与多个映射输出信号线连接，其中通过映射控制信号，确定哪个映射输入信号线连接至哪个或哪些映射输出信号线。

在将m位数字输入信号转换为模拟输出信号的数模转换器的优选实施例中，处理n个最高有效位，以获得上述源单元组的映射输出信号，而(m-n)个最低有效位直接控制二进制分段中的源单元。将给出m＞n＞k的示例，如图8所示。

从n个最高有效位中，将(n-k)个最高有效位提供至解码器1，并转换为温度计编码信号。温度计编码信号和n位中k个最低有效位形成映射矩阵块2的映射输入信号。在该实施例中，解码器1、映射矩阵块2和多个源单元3a与图1中对应的部分相同。多个源单元3a包括2ⁿ-1个电流源单元4和误差测量装置，该误差测量装置用于获得与多个源单元3a中分别的源单元内出现的误差对应的误差信号。这些误差信号提供至模数转换器7，以将测量的误差信号转换为数字信号。例如，模数转换器7可以是ΣΔ型转换器，以很高的处理速率执行转换过程并不重要，更重要的是精确的测量误差。误差信号和地址一起存储在作为处理单元6的一部分的存储器装置8中，其中所述地址指示从哪个具体的源单元获得误差信号。处理单元6还包括排序装置9和控制装置10。在排序装置中，误差信号被重新排列，使得转换器的积分非线性最优化。这意味着对于n位数字信号的递增的数字值来说，运行特定的源单元序列。这之后，除了最小的误差信号之外，其他的误差信号排列为误差信号组，这些组的选择使得每组中的最终误差信号值充分最小化，且每组与同时运行的两个源单元的组合对应。在控制装置10中，产生映射控制信号，使得随着n位数字输入信号的递增的数字值，两个源单元组成的组顺序导通，且最精确的源单元交替导通和关断。为了简单起见，假设基于在形成两个源单元组成的组之前执行的误差测量，形成所有其他更高阶的误差信号组，其中该更高阶的误差信号组对应于包括4个，8个，...，原始电流源的电流源组。通过解码器1的2^n-k-1个可能的输出信号，可以控制2^n-k-1个由每2^k个原始的源单元组成的新源。通过n位数字输入信号中剩余的k个最低有效位，可以控制包括1，2，...，2^k-1个原始源单元的源单元。总之，通过n位数字信号，可以控制(2^n-k-1)×2^k+(1+2+4+...+2^k-1)＝2ⁿ-1的原始的源单元。但是，通过重新排列误差组，该控制只需要(2^n-k-1)+k个不同的映射输入信号。在该实施例中，假设最精确的源单元由提供至映射矩阵块的k位的最低有效位控制，以及由两个原始源单元组成的最精确的源单元由提供至映射矩阵块的k位的倒数第二最低有效位控制，等等。

(m-n)个最低有效位与多个源单元3b的二进制分段组合使用。这意味着每个接下来的电流源单元的模拟电平是前一个源单元的电平的两倍高。这些输出信号中最大的输出信号具有的输出值基本上是多个源单元3a中任意一个源单元输出值的一半。例如当(m-n)＝3时，多个源单元3b包括三个电流源单元11和开关12，该开关用以导通电流I_lsb，2I_lsb和4I_lsb，其中I_lsb＝1/8*I_o，这样就覆盖了由n个最高有效位确定的两个电平之间的所有精细的电流电平。在组合电路13中，多个源单元3a和3b的模拟输出信号组合起来，用于提供与被转换的m位数字信号对应的模拟信号。

图9表示n＝k时的特殊实施例。通过删除解码器1，并将映射矩阵块2简单化，该实施例可以很容易地从图8的实施例中推导出。这意味着采用了完全二进制分段，实际上，这至今都很少使用。多个源单元3a中的误差处理和多个源单元3b中的(m-n)位的处理与图8的实施例相同。基于误差测量和误差处理，通过形成包括1，2，...，2^n-2，2^n-1个误差信号的误差信号组，可以获得映射控制信号。现在，由n个不同的映射输入信号控制2ⁿ-1个电流源单元，其中该2ⁿ-1个电流源单元重新排列为由1，2，...，2^n-2，2^n-1个电流源单元组成的组。

在图8的实施例中，对于n＝4和k＝2来说，需要五个不同的映射输入信号，以控制1，2和3×4个源单元组成的组；在图9的实施例中，当n＝k＝4时，需要四个不同的映射输入信号，以控制由1，2，4，8个源单元组成的组。

这里描述的实施例目的在于列举而不起限制作用。在不脱离后附权利要求限定的本发明的保护范围的情况下，本领域技术人员可以对描述的方法和实施例作出各种修改。尤其是，处理单元对于分析测量的误差信号和形成误差信号组来说，可以以非常复杂的形式编程实现，而且可以相当简单和以部分硬件形式实现；因此，可以有许多算法。例如，每次DAC周期性的导通，或在执行新的误差测量后导通时，产生映射控制信号。并且，可以注意到，优化DNL和INL中没有特定的序列。算法可以是，在重新排列和组合误差信号期间，整合和执行DNL和INL的优化过程。多个源单元中具有的源单元数可以比所需的源单元数更大。这提供了不使用具有最大误差的源单元的可能性，并且例如在预先选择阶段排除它们。虽然图中示出了单端电流源，并且借助该单端电流源实现0和1之间的切换，实际上经常使用微分结构，并借助该微分结构可以实现例如1和-1之间的切换。

Claims

1、改进数模转换器(DAC)中降低误差的方法，该数模转换器包括映射矩阵块和多个可选择的用于提供信号的源单元，这些信号组合起来用于提供模拟输出信号，其中从要被转换为模拟输出信号的数字输入信号获得映射输入信号，将该映射输入信号提供至映射矩阵块，响应于所述映射输入信号和映射控制信号产生映射输出信号，其中该映射控制信号从所述多个可选择的源单元中出现的误差中获得，其特征在于，将至少一个映射输入信号应用于基本同时产生多个源单元的映射输出信号。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于，映射输入信号至少分别控制由1、2、4、…、2^k-1个同时运行的相同源单元组成的组。

3、根据权利要求2的方法，其特征在于，映射输入信号分别控制一个或多个其他的由2^k个同时运行的源单元组成的组。

4、根据权利要求1、2或3的方法，其特征在于，编程确定哪个映射输入信号控制哪个源单元或哪组源单元。

5、根据权利要求4的方法，其特征在于，对应于源单元数，编程确定多个映射控制信号。

6、根据前述任一权利要求的方法，用于将n位数字输入信号转换为模拟输出信号，其特征在于，从源单元中出现的误差获得误差信号，以及至少一部分误差信号至少排列为由1、2、4、…、2^k-1个误差信号组成的组，其中k≤n，每个组与一组基本相同的源单元对应。

7、根据权利要求6的方法，其特征在于，其他的误差信号排列为其他的由2^k个误差信号组成的组，每个组对应于一组基本相同的源单元。

8、根据权利要求6或7的方法，其特征在于，对于递增的数字输入信号，选择误差信号组，使得每组中误差信号的最终值和累积的误差值充分最小化。

9、根据权利要求6到8中的任一个的方法，其特征在于，通过对数字输入信号的(n-k)个最高有效位进行温度计编码，获得至少一部分映射输入信号。

10、根据权利要求6到9中的任一个的方法，其特征在于，至少2^n-k-1个由2^k个源单元组成的组和至少由1、2、4、…和2^k-1个源单元组成的组可用于产生模拟输出信号。

11、根据权利要求10的方法，其特征在于，测量2^n-1-1个独立的源单元的误差后，对于k＝1的值，产生映射控制信号，其中随着k的递增步骤，每次测量完2^n-k-1个由2^k个源单元组成的组的误差后，产生对于k＝2、3、…的值的映射控制信号。

12、改进数模转换器(DAC)中降低误差的方法，其特征在于，通过应用根据前述任一权利要求的方法，处理m位数字输入信号的n个最高有效位，(m-n)个最低有效位用作源单元的控制信号，该源单元提供输出信号，该输出信号彼此间成两倍关系，这些输出信号中最大的输出信号具有的输出值基本上是前述任一权利要求中一个源单元的输出值的一半，所述输出信号彼此组合起来提供模拟输出信号。

13、数模转换器(DAC)，其中应用根据前述任一权利要求的方法。

14、数模转换器(DAC)，用于将n位数字输入信号转换为模拟输出信号，包括映射矩阵块和多个可选择的用于提供信号的源单元，这些信号组合起来提供模拟输出信号，其中将从数字输入信号获得的映射输入信号提供至映射矩阵块，在映射矩阵块中，响应于所述映射输入信号和映射控制信号，产生映射信号，其中该映射控制信号从多个可选择的源单元中出现的误差中获得，其特征在于，构造映射矩阵块，使得在映射控制信号的控制下，通过映射输入信号运行源单元，其中映射控制信号数对应于源单元数，映射输入信号数小于源单元数。

15、根据权利要求14的数模转换器(DAC)，其特征在于，提供处理单元，以响应于从源单元出现的误差中获得的误差信号，产生映射控制信号。

16、根据权利要求15的数模转换器(DAC)，其特征在于，处理单元包括用于所述误差信号的存储装置以及排序装置，所述排序装置将至少一部分误差信号排列为至少由1、2、4、…、2^k-1个误差信号组成的组，其中k≤n，每个组对应于一组同时运行的基本相同的源单元。

17、根据权利要求16的数模转换器(DAC)，其特征在于，所述排序装置能够将其他的误差信号排列为其他的由2^k个误差信号组成的组，每个组对应于一组同时运行的基本相同的源单元。

18、根据权利要求17的数模转换器(DAC)，其特征在于，提供解码器，用于将n位数字输入信号的(n-k)个最高有效位转换为温度计编码信号，以获得至少一部分映射输入信号。

19、数模转换器(DAC)，通过根据权利要求14至18中的任一个的数模转换器，转换m位数字输入信号的n个最高有效位，其特征在于，提供另外的多个可选择的源单元，该另外的多个可选择的源单元响应于(m-n)个最低有效位提供信号，这些信号彼此之间成两倍的关系，这些输出信号中最大的输出信号的输出值基本是权利要求14至19的任一个中一个源单元的输出值的一半，所述输出信号组合起来提供模拟输出信号，所述数模转换器还包括组合电路，用于将所述模拟输出信号和根据权利要求14至18的任一个的数模转换器的输出信号组合起来。