集成2:1多路复用器的数模转换器的制作方法 专利技术说明

电子电路装置的制造及其应用技术1.本发明一般涉及集成电路技术领域，特别涉及一种集成2:1多路复用器的数模转换器。背景技术：2.在基于数模转换器方案的高速serdes电路应用中，最后一级多路复用器的性能会直接影响到数模转换器的输出信号线性度以及眼图质量。当前主流的基于数模转换器方案的高速serdes tx通常采用半速架构(half rate)以及四分之一速度(quarter rate)架构。半速架构中的最后一集多路复用器即2:1多路复用器。随着serdes应用速度的不断提升，普通的2:1多路复用器对时钟的速度要求已经难以得到满足，并且普通的2:1多路复用器往往面临着输出的isi(inter-symbol interference)影响。这里我们提出了一种全新的2:1多路复用器设计解决以上问题，并且可以有效的跟数模转换器集成。技术实现要素：3.本发明的目的在于提供一种集成2:1多路复用器的数模转换器，采用4相位时钟，解决了传统2:1多路复用器对时钟速度的要求。4.本技术公开了一种集成2:1多路复用器的数模转换器，包括：5.若干个比特数模转换单元，每个数模换砖单元包括：6.电流镜，所述电流镜包括第一nmos晶体管和第二nmos晶体管，所述第一nmos晶体管和第二nmos晶体管的栅极均耦合到偏置电压，漏极均耦合到电压源，所述第一nmos晶体管的源极耦合到第一节点，所述第二nmos晶体管的源极耦合到第二节点；和7.第三至第六nmos晶体管，所述第三和第四nmos晶体管的漏极均耦合到所述第一节点，所述第五和第六nmos晶体管的漏极均耦合到所述第二节点，所述第三和第五nmos晶体管的栅极分别耦合到第一对差分信号，所述第四和第六nmos晶体管的栅极分别耦合到第二对差分信号；8.差分信号输入级，所述差分信号输入级包括第一至第八与非门和第一至第四反相器，其中，所述第一和第二与非门的输出端分别通过第一开关和第二开关耦合到所述第一反相器的输入端，所述第五和第六与非门的输出端分别通过第五开关和第六开关耦合到所述第三反相器的输入端，所述第一和第三反相器的输出端分别提供所述第一对差分信号，所述第三和第四与非门的输出端分别通过第三开关和第四开关耦合到所述第三反相器的输入端，所述第七和第八与非门的输出端分别通过第七开关和第八开关耦合到所述第四反相器的输入端，所述第二和第四反相器的输出端分别提供所述第二对差分信号。9.在一个优选例中，四路依次相差90°相位的时钟信号中的第一时钟信号耦合到所述第四和第八与非门的一个输入端，第二时钟信号耦合到所述第一和第五与非门的一个输入端，第三时钟信号耦合到所述第三和第七与非门的一个输入端，第四时钟信号耦合到所述第二和第六与非门的一个输入端；分别对所述四路时钟信号上升沿采样获取四对差分时钟采样信号，第一对差分时钟采样信号分别耦合到所述第一和第五与非门的另一个输入端，第二对差分时钟采样信号分别耦合到所述第三和第七与非门的另一个输入端，第三对差分时钟采样信号分别耦合到所述第二和第六与非门的另一个输入端，第四对差分时钟采样信号分别耦合到所述第四和第八与非门的另一个输入端；所述第一和第五开关通过所述第三路时钟信号控制，所述第二和第六开关通过所述第一路时钟信号控制，所述第三和第七开关通过所述第四时钟信号控制，所述第四和第八开关通过所述第二路时钟信号控制。10.在一个优选例中，所述数模转换器还包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻串联在每个数模换砖单元的所述第一nmos晶体管的漏极和电源端之间，所述第二电阻串联在每个数模换砖单元的所述第二nmos晶体管的漏极和电源端之间。11.在一个优选例中，所述数模转换器为无尾电流舵数模转换器。12.在一个优选例中，所述第一对差分信号和所述第二对差分信号是归零码。13.在一个优选例中，所述数模转换器还包括：偏置电压提供电路，其包括：电流源、第七nmos晶体管和第八nmos晶体管，所述第七nmos晶体管的漏极和栅极连接所述电流源并提供所述偏置电压到所述第一nmos晶体管和第二nmos晶体管的栅极，所述第七nmos晶体管的源极连接所述第八nmos晶体管的漏极，所述第八nmos晶体管的栅极连接电源端，所述第八nmos晶体管的源极连接地端。14.相对于现有技术，本技术至少具有以下有益效果：15.本文提出了一种具有两个级联2:1多路复用器(mux)结构的新型无尾数模转换器(dac)。16.第一，在本公开的2:1多路复用器的设计中，不同于传统的tx half rate结构，通过采用4相位时钟，解决了传统2:1多路复用器对时钟速度的要求。17.第二，本公开的2:1多路复用器输出为rz(return to zero)信号，有效的避免了isi的影响。18.第三，本公开的2:1多路复用器可以有效的与传统的无尾数模转化器的开关晶体管进行集成。实现乒乓球方式的a-b-a-b-a-b…工作原理。19.第四，传统的最后一级多路复用器和数模转换其之间往往伴随着数级反相器inv。2:1多路复用器和数模转换器的集成直接省掉了这些inv，极大地提升了数据信号链路的带宽。20.本技术的说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本技术所有可能的技术特征的组合(即技术方案)的话，会使得说明书过于冗长。为了避免这个问题，本技术上述发明内容中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案(这些技术方案均应该视为在本说明书中已经记载)，除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征a+b+c，在另一个例子中公开了特征a+b+d+e，而特征c和d是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征e技术上可以与特征c相组合，则，a+b+c+d的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而a+b+c+e的方案应当视为已经被记载。附图说明21.图1是本技术一个实施例中数模转换器的电路图。22.图2是本技术一个实施例中差分信号输入级的电路图。23.图3是本技术一个实施例中数模转换器的时序示意图。具体实施方式24.在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本技术而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本技术所要求保护的技术方案。25.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术的实施方式作进一步地详细描述。26.本技术公开了一种集成2:1多路复用器的数模转换器，的数模转换器包括：若干个比特数模转换单元和差分信号输入级，在一个实施例中，数模转换器dac为无尾电流舵数模转换器。图1是出了一个实施例中具有两个级联2:1多路复用器(mux)结构的新型无尾数模转换器(dac)。27.每个数模换砖单元包括：电流镜、第三至第六nmos晶体管。电流镜包括第一nmos晶体管n1和第二nmos晶体管n2，第一nmos晶体管n1和第二nmos晶体管n2的栅极均耦合到偏置电压vbs，漏极均耦合到电压源，第一nmos晶体管n1的源极耦合到第一节点t1，第二nmos晶体管n2的源极耦合到第二节点t2。28.在一个实施例中，数模转换器还包括第一电阻r1和第二电阻r2，第一电阻r1串联在每个数模换砖单元的第一nmos晶体管n1的漏极和电源端之间，第二电阻r2串联在每个数模换砖单元的第二nmos晶体管n2的漏极和电源端之间。29.第三nmos晶体管n3和第四nmos晶体管n4的漏极均耦合到第一节点t1，第五nmos晶体管n5和第六nmos晶体管n6的漏极均耦合到第二节点t2，第三nmos晶体管n3和第五nmos晶体管n5的栅极分别耦合到第一对差分信号a,ab，第四nmos晶体管n4和第六nmos晶体管n6的栅极分别耦合到第二对差分信号b,bb。30.数模转换器还包括：偏置电压提供电路，其包括：电流源i、第七nmos晶体管n7、第八nmos晶体管n8和电容c，第七nmos晶体管n7的漏极和栅极连接电流源i并提供偏置电压vbs到第一nmos晶体管n1和第二nmos晶体管n2的栅极，第七nmos晶体管n7的源极连接第八nmos晶体管n8的漏极，第八nmos晶体管n8的栅极连接电源端，第八nmos晶体管n8的源极连接地端。电容c连接述第一nmos晶体管n1和第二nmos晶体管n2的栅极。31.图2示出了一个实施例中差分信号输入级的示意图。差分信号输入级包括第一与非门nand1、第二与非门nand2、第三与非门nand3、第四与非门nand4、第五与非门nand5、第六与非门nand6、第七与非门nand7、第八与非门nand8、第一反相器inv1、第二反相器inv2、第三反相器inv3和第四反相器inv1。第一与非门nand1和第二与非门nand2的输出端分别通过第一开关s1和第二开关s2耦合到第一反相器inv1的输入端，第五与非门nand5和第六与非门nand6的输出端分别通过第五开关s5和第六开关s6耦合到第三反相器inv3的输入端，第一反相器inv1和第三反相器inv3的输出端分别提供第一对差分信号a,ab，第三与非门nand3和第四与非门nand4的输出端分别通过第三开关s3和第四开关s4耦合到第三反相器inv3的输入端，第七与非门nand7和第八与非门nand8的输出端分别通过第七开关s7和第八开关s8耦合到第四反相器inv4的输入端，第二反相器inv2和第四反相器inv4的输出端分别提供第二对差分信号b,bb。32.在一个实施例中，四路依次相差90°相位的时钟信号q1/q2/q3/q4中的第一时钟信号q1耦合到第四与非门nand4和第八与非门nand8的一个输入端，第二时钟信号q2耦合到第一与非门nand1和第五与非门nand5的一个输入端，第三时钟信号q3耦合到第三与非门nand3和第七与非门nand7的一个输入端，第四时钟信号q4耦合到第二与非门nand2和第六与非门nand6的一个输入端。分别对四路时钟信号q1/q2/q3/q4上升沿采样获取四对差分时钟采样信号d1/d2/d3/d4/db1/db2/db3/db4。第一对差分时钟采样信号d1/db1耦合到第一与非门nand1和第五与非门nand的另一个输入端，第二对差分时钟采样信号d2/db2耦合到第三与非门nand3和第七与非门nand7的另一个输入端，第三对差分时钟采样信号d3/db3耦合到第二与非门nand2和第六与非门nand6的另一个输入端，第四对差分时钟采样信号d4/db4耦合到第四与非门nand4和第八与非门nand8的另一个输入端。第一开关s1和第五开关s5通过第三路时钟信号q3控制，第二开关s2和第六开关s6通过第一路时钟信号q1控制，第三开关s3和第七开关s7通过第四时钟信号q4控制，第四开关s4和第八开关s8通过第二路时钟信号q2控制。本技术通过采用4相位时钟，解决了传统2:1多路复用器对时钟速度的要求。33.第一对差分信号a,ab和第二对差分信号b,bb是归零(rz)码，有效的避免了isi的影响。34.图3示出了一个实施例中数模转换器的时序图。假设q1上升沿产生数据d1，q2上升沿产生d2，依次下去。输出数据a对数据d1和d3进行复用。当q1＝0，q2＝q3＝1(高电位)q 4＝0时，a＝d1；当q1＝0,q2＝0，q3＝1，q4＝1时，a＝0；当q1＝1,q2＝0，q3＝0，q4＝1时，a＝d3；当q1＝1,q2＝1，q3＝0，q4＝0时，a＝0。同理适用于b对数据d2和d3的复用。35.本公开的2:1多路复用器可以有效的与传统的无尾数模转化器的开关晶体管进行集成。实现乒乓球方式的a-b-a-b-a-b…工作原理。传统的最后一级多路复用器和数模转换其之间往往伴随着数级反相器inv。2:1多路复用器和数模转换器的集成直接省掉了这些inv，极大地提升了数据信号链路的带宽。36.需要说明的是，在本专利的申请文件中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本专利的申请文件中，如果提到根据某要素执行某行为，则是指至少根据该要素执行该行为的意思，其中包括了两种情况：仅根据该要素执行该行为、和根据该要素和其它要素执行该行为。多个、多次、多种等表达包括2个、2次、2种以及2个以上、2次以上、2种以上。37.本说明书包括本文所描述的各种实施例的组合。对实施例的单独提及(例如“一个实施例”或“一些实施例”或“优选实施例”)不一定是指相同的实施例；然而，除非指示为是互斥的或者本领域技术人员很清楚是互斥的，否则这些实施例并不互斥。应当注意的是，除非上下文另外明确指示或者要求，否则在本说明书中以非排他性的意义使用“或者”一词。38.在本说明书提及的所有文献都被认为是整体性地包括在本技术的公开内容中，以便在必要时可以作为修改的依据。此外应理解，以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并非用于限定本说明书的保护范围。凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书一个或多个实施例的保护范围之内。









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