数模转换器的制造方法
【专利说明】
[0001] 相关申请 本申请要求于2012年8月29日提交的专利申请序号为13/597, 371的美国专利申请 的优先权，通过引用将该公开的专利申请整体地并入本文。
技术领域
[0002] 本公开设及数模转换器（DAC)，并且更具体地设及对DAC的模拟脉冲响应进行整 形W便W期望的方式来控制从数模转换所产生的奈奎斯特图像。
【背景技术】
[0003] 数模转换器（DAC)是许多现今的电子设备中的主要组件。例如，现代电信设备包 含数字处理器W执行复杂处理同时符合合理的功率和尺寸约束。为了无线传送信息，由数 字处理器输出的数字信号被转换成模拟信号。由DAC来执行该种转换过程。
[0004] 如图1中示出的，数字信号的频域表示由位于该数字信号的采样速率化）的整数 倍处的期望的模拟信号的无限个副本组成。在本申请中，该些副本被称为奈奎斯特图像或 简单地被称为图像。因为在数模转换后，奈奎斯特图像是不期望的，因此已经开发了若干方 法W在模拟域中去除奈奎斯特图像，即模拟低通滤波器、插值法、高阶（hi曲-order)采样保 持W及组合具有偏移时钟的多个DAC的输出。
[000引在该点上，图2说明了由低通滤波器12跟随的DAC10。低通滤波器12具有在fs/2 处开始的阻带(见图1 )，使得该低通滤波器12去除所有不期望的奈奎斯特图像同时使WDC 为中屯、的期望信号通过。低通滤波器12的通带必须与期望的信号带宽一样大。如果期望 信号的带宽接近于fs/2,像在图1中，则对于低通滤波器12而言存在小的范围W从通带转 换到阻带。短的转换范围要求的是，该低通滤波器12是高选择性的，该意味的是，低通滤波 器12在物理上必须大W及设计复杂。
[0006] 在数字域中的插值法能够用于增加在频域中的奈奎斯特图像之间的间隔，W及从 而放松对低通滤波器12的选择性要求。插值法等同于比奈奎斯特速率更快来对信号进行 采样，其中奈奎斯特速率是信号的基带带宽的两倍。如在图3中说明的，作为示例，插值法 可W用于将图1的数字信号的采样速率增加4倍W提供增加的采样速率fs'。通过将采样 速率增加4倍，奈奎斯特图像之间的间隔也已经增加了 4倍，该进而放松了对低通滤波器12 的选择性要求（图2)。如在图4中说明的，插值法由使用上采样器14通过期望的上采样因 子来对数字信号进行上采样，W及接着使用有限脉冲响应（FIR)滤波器16对所上采样的数 字信号进行数字滤波组成，在该个示例中，期望的上采样因子是4。所产生的数字信号接着 由DAC10进行数字至模拟转换。然而，仍然需要低通滤波器12W去除不期望的奈奎斯特 图像。
[0007] 奈奎斯特图像还受DAC10生成模拟信号的方式的影响。特别地，DAC10生成模拟 信号的方式使在DAC10的模拟输出处的高效频率响应定型。模拟输出典型地W零阶保持 (Z0H)、一阶保持（F0H)、二阶保持（S0H)等为特征。如图5A中说明的，具有Z0H的模拟信号 在一个时钟周期内保持对应数字信号的值恒定。如图5B中说明的，具有FOH的模拟信号生 成两个连续数字值之间的直线。如图5C中说明的，具有S0H的模拟信号生成S个连续数字 值之间的二次曲线。Z0H、F0H和S0H类型的DAC的对应的频率响应分别是sine(31f/fs)、 sinc2〇f/fs)和sinc3〇f/fs)，其中sine函数被定义为sinc(x)=sin(x)/x。在所有不 期望的奈奎斯特图像的中屯、处，该些频率响应展现出零点（null)(即，在整数倍fs处具有 零点)。每个保持阶需要在数字域中的微分器W及在模拟域中的积分器。作为示例，S0H要 求两个数字微分器和两个模拟积分器。高阶保持的频率响应在所期望的信号通带上是不平 坦的。照此，要求某一形式的补偿。另外，高阶保持没有显著地放松低通滤波器要求，因为 频率响应在fs/2附近没有提供足够的阻带衰减(特别是在补偿后)。然而，高阶保持能够与 插值法一起使用W放松低通滤波器要求。插值法将奈奎斯特图像的大部分信号能量限制到 高阶保持频率响应的零点的附近。
[000引多相定时设及对并行DAC的输出求和，借此DAC中的每个DAC的时钟相对于彼此 被偏移。具有不同时钟相位的多个DAC能够用于提供频率响应中的另外零点。相同输入信 号被供给所有DAC。另外零点能够用于衰减在通过Z0Hsine响应能够获得的图像之外的图 像。
[0009] 用于去除不期望的奈奎斯特图像的所有上述方法的一个问题是，所有该些方法需 要低通滤波器12。对于未来多代的移动电信设备传送器而言，期望的是将DAC和频率上转 换功能集成到单个集成巧片中。在所有上述方法中所需要的低通滤波器不能良好地集成 在集成巧片上，该是由于它们的大面积和与无源设备有关的精度问题。为了集成DAC和频 率上转换功能，需要使用小的集成低通滤波器(小尺寸对应于较差的选择性）或根本不使用 滤波器，将在DAC输出处的所有不期望的奈奎斯特图像显著地衰减。如果不期望的奈奎斯 特图像没有被显著地衰减，则有两个问题。首先，由于奈奎斯特图像的特定频率间隔，在上 转换混合器中的非线性动作将导致直接落入通带的互调失真（IMD)。第二，在上转换后，需 要通过高选择性的射频（RF)带通滤波器对奈奎斯特图像和在该通带外的它们的IMD成分 进行滤波，该高选择性的射频（RF)带通滤波器比它替代的低通滤波器典型地更大并且更复 杂。
[0010] 照此，存在在不需要复杂的后DAC模拟滤波的情况下对从数模转换所产生的不期 望的奈奎斯特图像进行衰减的系统和方法的需求。
【发明内容】
[0011] 本公开设及数模转换系统，该数模转换系统利用专用的时钟信号W对数模转换器 (DAC)的模拟脉冲响应进行整形。优选地，该专用的时钟信号的形状是使得W期望的方式 来控制从数模转换所产生的奈奎斯特图像。在一个实施例中，数模转换系统包含；DAC，该 DAC将数字输入信号转换成模拟输出信号。该DAC优选地是零阶保持（Z0H)DAC，但是不局 限于此。专用的时钟信号应用于该DAC的模拟输出信号，使得根据该专用的时钟信号的形 状对该DAC的模拟脉冲响应进行整形，从而提供修改的模拟输出信号。该专用的时钟信号 对DAC的模拟脉冲响应进行整形，使得W期望的方式来控制从数模转换所产生的奈奎斯特 图像。优选地，该专用的时钟信号对DAC的模拟脉冲响应进行整形，使得衰减一个或多个不 期望的奈奎斯特图像。
[0012] 在结合附图来阅读W下优选实施例的详细描述后，本领域的技术人员将了解本公 开的范围，W及认识到本公开的另外的方面。
【附图说明】
[0013] 被包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分的【附图说明】了本公开的若干方 面，W及连同描述用于解释本公开的原理。
[0014] 图1说明了示出奈奎斯特图像的数字信号的频域表示； 图2说明了由去除不期望的奈奎斯特图像的模拟低通滤波器跟随的常规数模转换器 (DAC)； 图3说明了在插值法之后的数字信号的频域表示； 图4说明了由模拟低通滤波器跟随的常规DAC，其中插值法用于增加奈奎斯特图像之 间的间隔，从而放松模拟低通滤波器的选择性要求； 图5A到图5C分别说明了零阶保持（ZOH)、一阶保持（FOH)和二阶保持（SOH)DAC的示 例性输出； 图6说明了根据本公开的一个实施例的数模转换系统，该数模转换系统包含DAC和乘 法器，该乘法器将DAC的输出乘W专用的时钟信号W对该DAC的模拟脉冲响应进行整形，使 得W期望的方式来控制从数模转换所产生的奈奎斯特图像； 图7说明了根据本公开的一个实施例的用于对DAC的模拟脉冲响应进行整形的专用的 时钟信号的一个示例； 图8A和图8B图示地说明了根据本公开的一个实施例的由图7的专用的时钟信号来修 改DAC的频率响应的方式； 图9A到图9D说明了根据本公开的若干另外的示例实施例的专用的时钟信号； 图10A说明了被输入到DAC中的数字输入信号的一个示例； 图10B说明了响应于图10A的数字输入信号的ZOHDAC的输出； 图10C说明了根据本公开的一个实施例的在应用专用的时钟信号后所修改的输出信 号； 图10D是根据本公开的一个实施例的图10C的所修改的输出信号的频域表示，其说明 了一种方式，在该方式中，应用专用的时钟信号来修改DAC的频率响应W便W期望的方式 来控制奈奎斯特图像； 图11说明了根据本公开的另一个实施例的数模转换系统，该数模转换系统包含DAC和 可变增益放大器，该可变增益放大器根据DAC的输出来放大专用的时钟信号，W便对DAC的 模拟脉冲响应进行整形，使得W期望的方式来控制从数模转换所产生的奈奎斯特图像； 图12说明了根据本公开的另一个实施例的数模转换系统，该数模转换系统包含DAC和 可变增益放大器，该可变增益放大器根据专用的时钟信号来放大DAC的输出，W便对DAC的 模拟脉冲响应进行整形，使得W期望的方式来控制从数模转换所产生的奈奎斯特图像； 图13说明了根据本公开的另一个实施例的系统，在该系统中，多个DAC处理主数字信 号的不同样本流，化及专用的时钟信号应用于DAC的输出，W便对多个DAC中的每个DAC的 模拟脉冲响应进行整形，使得W期望的方式来控制从数模转换所产生的奈奎斯特图像； 图14说明了根据本公开的另一个实施例的多相结构，在该多相