數(shù)模轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請 本申請要求于2012年8月29日提交的專利申請序號為13/597, 371的美國專利申請 的優(yōu)先權(quán)，通過引用將該公開的專利申請整體地并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本公開設(shè)及數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC)，并且更具體地設(shè)及對DAC的模擬脈沖響應(yīng)進行整 形W便W期望的方式來控制從數(shù)模轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的奈奎斯特圖像。
【背景技術(shù)】
[0003] 數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC)是許多現(xiàn)今的電子設(shè)備中的主要組件。例如，現(xiàn)代電信設(shè)備包 含數(shù)字處理器W執(zhí)行復(fù)雜處理同時符合合理的功率和尺寸約束。為了無線傳送信息，由數(shù) 字處理器輸出的數(shù)字信號被轉(zhuǎn)換成模擬信號。由DAC來執(zhí)行該種轉(zhuǎn)換過程。
[0004] 如圖1中示出的，數(shù)字信號的頻域表示由位于該數(shù)字信號的采樣速率化）的整數(shù) 倍處的期望的模擬信號的無限個副本組成。在本申請中，該些副本被稱為奈奎斯特圖像或 簡單地被稱為圖像。因為在數(shù)模轉(zhuǎn)換后，奈奎斯特圖像是不期望的，因此已經(jīng)開發(fā)了若干方 法W在模擬域中去除奈奎斯特圖像，即模擬低通濾波器、插值法、高階（hi曲-order)采樣保 持W及組合具有偏移時鐘的多個DAC的輸出。
[000引在該點上，圖2說明了由低通濾波器12跟隨的DAC10。低通濾波器12具有在fs/2 處開始的阻帶(見圖1 )，使得該低通濾波器12去除所有不期望的奈奎斯特圖像同時使WDC 為中屯、的期望信號通過。低通濾波器12的通帶必須與期望的信號帶寬一樣大。如果期望 信號的帶寬接近于fs/2,像在圖1中，則對于低通濾波器12而言存在小的范圍W從通帶轉(zhuǎn) 換到阻帶。短的轉(zhuǎn)換范圍要求的是，該低通濾波器12是高選擇性的，該意味的是，低通濾波 器12在物理上必須大W及設(shè)計復(fù)雜。
[0006] 在數(shù)字域中的插值法能夠用于增加在頻域中的奈奎斯特圖像之間的間隔，W及從 而放松對低通濾波器12的選擇性要求。插值法等同于比奈奎斯特速率更快來對信號進行 采樣，其中奈奎斯特速率是信號的基帶帶寬的兩倍。如在圖3中說明的，作為示例，插值法 可W用于將圖1的數(shù)字信號的采樣速率增加4倍W提供增加的采樣速率fs'。通過將采樣 速率增加4倍，奈奎斯特圖像之間的間隔也已經(jīng)增加了 4倍，該進而放松了對低通濾波器12 的選擇性要求（圖2)。如在圖4中說明的，插值法由使用上采樣器14通過期望的上采樣因 子來對數(shù)字信號進行上采樣，W及接著使用有限脈沖響應(yīng)（FIR)濾波器16對所上采樣的數(shù) 字信號進行數(shù)字濾波組成，在該個示例中，期望的上采樣因子是4。所產(chǎn)生的數(shù)字信號接著 由DAC10進行數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換。然而，仍然需要低通濾波器12W去除不期望的奈奎斯特 圖像。
[0007] 奈奎斯特圖像還受DAC10生成模擬信號的方式的影響。特別地，DAC10生成模擬 信號的方式使在DAC10的模擬輸出處的高效頻率響應(yīng)定型。模擬輸出典型地W零階保持 (Z0H)、一階保持（F0H)、二階保持（S0H)等為特征。如圖5A中說明的，具有Z0H的模擬信號 在一個時鐘周期內(nèi)保持對應(yīng)數(shù)字信號的值恒定。如圖5B中說明的，具有FOH的模擬信號生 成兩個連續(xù)數(shù)字值之間的直線。如圖5C中說明的，具有S0H的模擬信號生成S個連續(xù)數(shù)字 值之間的二次曲線。Z0H、F0H和S0H類型的DAC的對應(yīng)的頻率響應(yīng)分別是sine(31f/fs)、 sinc2〇f/fs)和sinc3〇f/fs)，其中sine函數(shù)被定義為sinc(x)=sin(x)/x。在所有不 期望的奈奎斯特圖像的中屯、處，該些頻率響應(yīng)展現(xiàn)出零點（null)(即，在整數(shù)倍fs處具有 零點)。每個保持階需要在數(shù)字域中的微分器W及在模擬域中的積分器。作為示例，S0H要 求兩個數(shù)字微分器和兩個模擬積分器。高階保持的頻率響應(yīng)在所期望的信號通帶上是不平 坦的。照此，要求某一形式的補償。另外，高階保持沒有顯著地放松低通濾波器要求，因為 頻率響應(yīng)在fs/2附近沒有提供足夠的阻帶衰減(特別是在補償后)。然而，高階保持能夠與 插值法一起使用W放松低通濾波器要求。插值法將奈奎斯特圖像的大部分信號能量限制到 高階保持頻率響應(yīng)的零點的附近。
[000引多相定時設(shè)及對并行DAC的輸出求和，借此DAC中的每個DAC的時鐘相對于彼此 被偏移。具有不同時鐘相位的多個DAC能夠用于提供頻率響應(yīng)中的另外零點。相同輸入信 號被供給所有DAC。另外零點能夠用于衰減在通過Z0Hsine響應(yīng)能夠獲得的圖像之外的圖 像。
[0009] 用于去除不期望的奈奎斯特圖像的所有上述方法的一個問題是，所有該些方法需 要低通濾波器12。對于未來多代的移動電信設(shè)備傳送器而言，期望的是將DAC和頻率上轉(zhuǎn) 換功能集成到單個集成巧片中。在所有上述方法中所需要的低通濾波器不能良好地集成 在集成巧片上，該是由于它們的大面積和與無源設(shè)備有關(guān)的精度問題。為了集成DAC和頻 率上轉(zhuǎn)換功能，需要使用小的集成低通濾波器(小尺寸對應(yīng)于較差的選擇性）或根本不使用 濾波器，將在DAC輸出處的所有不期望的奈奎斯特圖像顯著地衰減。如果不期望的奈奎斯 特圖像沒有被顯著地衰減，則有兩個問題。首先，由于奈奎斯特圖像的特定頻率間隔，在上 轉(zhuǎn)換混合器中的非線性動作將導(dǎo)致直接落入通帶的互調(diào)失真（IMD)。第二，在上轉(zhuǎn)換后，需 要通過高選擇性的射頻（RF)帶通濾波器對奈奎斯特圖像和在該通帶外的它們的IMD成分 進行濾波，該高選擇性的射頻（RF)帶通濾波器比它替代的低通濾波器典型地更大并且更復(fù) 雜。
[0010] 照此，存在在不需要復(fù)雜的后DAC模擬濾波的情況下對從數(shù)模轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的不期 望的奈奎斯特圖像進行衰減的系統(tǒng)和方法的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本公開設(shè)及數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，該數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)利用專用的時鐘信號W對數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC)的模擬脈沖響應(yīng)進行整形。優(yōu)選地，該專用的時鐘信號的形狀是使得W期望的方式 來控制從數(shù)模轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的奈奎斯特圖像。在一個實施例中，數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包含；DAC，該 DAC將數(shù)字輸入信號轉(zhuǎn)換成模擬輸出信號。該DAC優(yōu)選地是零階保持（Z0H)DAC，但是不局 限于此。專用的時鐘信號應(yīng)用于該DAC的模擬輸出信號，使得根據(jù)該專用的時鐘信號的形 狀對該DAC的模擬脈沖響應(yīng)進行整形，從而提供修改的模擬輸出信號。該專用的時鐘信號 對DAC的模擬脈沖響應(yīng)進行整形，使得W期望的方式來控制從數(shù)模轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的奈奎斯特 圖像。優(yōu)選地，該專用的時鐘信號對DAC的模擬脈沖響應(yīng)進行整形，使得衰減一個或多個不 期望的奈奎斯特圖像。
[0012] 在結(jié)合附圖來閱讀W下優(yōu)選實施例的詳細描述后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解本公 開的范圍，W及認識到本公開的另外的方面。
【附圖說明】
[0013] 被包含在本說明書中并且形成本說明書的一部分的【附圖說明】了本公開的若干方 面，W及連同描述用于解釋本公開的原理。
[0014] 圖1說明了示出奈奎斯特圖像的數(shù)字信號的頻域表示； 圖2說明了由去除不期望的奈奎斯特圖像的模擬低通濾波器跟隨的常規(guī)數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC)； 圖3說明了在插值法之后的數(shù)字信號的頻域表示； 圖4說明了由模擬低通濾波器跟隨的常規(guī)DAC，其中插值法用于增加奈奎斯特圖像之 間的間隔，從而放松模擬低通濾波器的選擇性要求； 圖5A到圖5C分別說明了零階保持（ZOH)、一階保持（FOH)和二階保持（SOH)DAC的示 例性輸出； 圖6說明了根據(jù)本公開的一個實施例的數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，該數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包含DAC和乘 法器，該乘法器將DAC的輸出乘W專用的時鐘信號W對該DAC的模擬脈沖響應(yīng)進行整形，使 得W期望的方式來控制從數(shù)模轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的奈奎斯特圖像； 圖7說明了根據(jù)本公開的一個實施例的用于對DAC的模擬脈沖響應(yīng)進行整形的專用的 時鐘信號的一個示例； 圖8A和圖8B圖示地說明了根據(jù)本公開的一個實施例的由圖7的專用的時鐘信號來修 改DAC的頻率響應(yīng)的方式； 圖9A到圖9D說明了根據(jù)本公開的若干另外的示例實施例的專用的時鐘信號； 圖10A說明了被輸入到DAC中的數(shù)字輸入信號的一個示例； 圖10B說明了響應(yīng)于圖10A的數(shù)字輸入信號的ZOHDAC的輸出； 圖10C說明了根據(jù)本公開的一個實施例的在應(yīng)用專用的時鐘信號后所修改的輸出信 號； 圖10D是根據(jù)本公開的一個實施例的圖10C的所修改的輸出信號的頻域表示，其說明 了一種方式，在該方式中，應(yīng)用專用的時鐘信號來修改DAC的頻率響應(yīng)W便W期望的方式 來控制奈奎斯特圖像； 圖11說明了根據(jù)本公開的另一個實施例的數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，該數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包含DAC和 可變增益放大器，該可變增益放大器根據(jù)DAC的輸出來放大專用的時鐘信號，W便對DAC的 模擬脈沖響應(yīng)進行整形，使得W期望的方式來控制從數(shù)模轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的奈奎斯特圖像； 圖12說明了根據(jù)本公開的另一個實施例的數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，該數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包含DAC和 可變增益放大器，該可變增益放大器根據(jù)專用的時鐘信號來放大DAC的輸出，W便對DAC的 模擬脈沖響應(yīng)進行整形，使得W期望的方式來控制從數(shù)模轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的奈奎斯特圖像； 圖13說明了根據(jù)本公開的另一個實施例的系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，多個DAC處理主數(shù)字信 號的不同樣本流，化及專用的時鐘信號應(yīng)用于DAC的輸出，W便對多個DAC中的每個DAC的 模擬脈沖響應(yīng)進行整形，使得W期望的方式來控制從數(shù)模轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的奈奎斯特圖像； 圖14說明了根據(jù)本公開的另一個實施例的多相結(jié)構(gòu)，在該多相