动态元素匹配（DEM）工作原理

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动态元素匹配（DEM）工作原理

1简介

在过去十年中，动态元素匹配 (DEM) 数模转换器 (DAC) 在过采样 delta-sigma 数据转换器、流水线 ADC 和高分辨率奈奎斯特速率 DAC 方面实现了重大性能改进 。 在许多情况下，它们有效地消除了作为性能限制错误源的组件不匹配。
在没有 DEM 的 DAC 中，在电路制造过程中不可避免地引入名义上相同的电路元件之间的不匹配会导致非线性失真。 通过对元素的使用模式进行加扰，DEM 使不匹配导致的误差成为与输入序列不相关的伪随机噪声，而不是非线性失真。
在失配加扰 DEM DAC 中，噪声是白色的，而在失配整形 DEM DAC 中，噪声是频谱整形的。 前者用于奈奎斯特速率应用，例如需要高度线性 DAC 的流水线 ADC。 后者用于过采样应用，即 delta-sigma (ΔΣ) 数据转换器等应用，其中 DAC 的输入信号占用的带宽远小于采样率的一半。 这个想法是将噪声的功率谱密度 (PSD) 整形为大部分位于输入信号频带之外。
已经发布了大量具有不同特性和应用的 DEM DAC。 但是，它们都以相同的基本原理运行。 该原理是违反直觉的，因为 DEM 是一种完全数字化的技术，它假设不知道组件不匹配，但它控制了由组件不匹配引入的误差。
本简介提供了一个框架中的 DEM 原则的教程解释，该框架并非特定于任何特定的 DEM DAC 变体。 基本 DEM 思想在第 II 节中针对离散时间三级 DEM DAC 的最简单可能情况进行了描述。 结果扩展到第 III 节中任意数量级的 DEM DAC，第 IV 节中的分段 DEM DAC，以及第 V 节中的连续时间 DEM DAC。

2 最简单的非平凡案例：三级

A. 理想行为

DAC 的目的是将输入值序列 x[n]