光學(xué)鐘控的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器和具有該轉(zhuǎn)換器的dds單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(30)，包括連接第一母線(321)的第一歸零級(jí)(311)，其中所述第一母線(321)連接多個(gè)差動(dòng)級(jí)(351、352、35n)中的每一個(gè)的一個(gè)第一輸出端。所述第一歸零級(jí)(311)具有至少一個(gè)時(shí)鐘輸入端，所述至少一個(gè)時(shí)鐘輸入端直接地或間接地連接第一光電二極管，其中，所述第一光電二極管由脈沖光源(5)供給信號(hào)。
【專利說(shuō)明】光學(xué)鐘控的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器和具有該轉(zhuǎn)換器的DDS單元

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種提供非常高的動(dòng)態(tài)范圍的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，以及一種具有這種 數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的直接數(shù)字合成（DDS)單元。

【背景技術(shù)】
[0002] 在通信系統(tǒng)中，產(chǎn)生具有高的動(dòng)態(tài)范圍的寬帶信號(hào)是必要的。為此目的，高速的數(shù) 字/模擬轉(zhuǎn)換器通常配備有歸零單元（英語(yǔ)：歸零（RTZ))，其最小化穩(wěn)定過(guò)程對(duì)輸出信號(hào) 的影響。為了形成提供良好的信號(hào)-噪音失真比（英語(yǔ)：信號(hào)-噪音失真比（SNDR))的數(shù) 字/模擬轉(zhuǎn)換器，在這些歸零單元中的輕微的相位噪聲是必需的。對(duì)于在該情況下的最佳 運(yùn)行，目的應(yīng)當(dāng)是可能的最低殘余抖動(dòng)，例如幾飛秒數(shù)量級(jí)的殘余抖動(dòng)，其僅僅能利用極高 質(zhì)量的窄帶振蕩器來(lái)實(shí)現(xiàn)且與高費(fèi)用相關(guān)。
[0003] 從US2011/0043399 A1中已知提供包含兩個(gè)不同單元的歸零單元的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn) 換器。
[0004] US 2〇11/0043399 A1的缺點(diǎn)在于數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器使用復(fù)雜的時(shí)鐘分配，其包括 時(shí)間偏移校正（英語(yǔ)：偏移校正）。大量的中間放大器和移相器用于這些時(shí)鐘分配系統(tǒng)中 以分配時(shí)鐘脈沖且實(shí)現(xiàn)所需的驅(qū)動(dòng)器性能。在該情況下，必須進(jìn)行補(bǔ)償在技術(shù)上確定的延 遲時(shí)間上的波動(dòng)。這些組件中的各個(gè)組件增加額外的抖動(dòng)，其對(duì)時(shí)間系統(tǒng)、即數(shù)字/模擬轉(zhuǎn) 換器的精確性造成損害，尤其在高的采樣速率下。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的目的在于創(chuàng)建提供極低的相位噪聲的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器以及相應(yīng) 的用于直接數(shù)字合成的單元，使得即使在高速率應(yīng)用下也能夠?qū)崿F(xiàn)高的動(dòng)態(tài)范圍。
[0006] 通過(guò)權(quán)利要求1的特征實(shí)現(xiàn)關(guān)于數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的目的、通過(guò)權(quán)利要求14的特 征實(shí)現(xiàn)關(guān)于直接數(shù)字合成單元的目的。在各個(gè)從屬權(quán)利要求中說(shuō)明了有利的另外的進(jìn)展。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器提供與第一母線連接的第一歸零單元，其中，在 各個(gè)情況下第一母線與多個(gè)差動(dòng)單元的第一輸出端連接。另外，第一歸零單元提供與第一 光電二極管連接的至少一個(gè)時(shí)鐘輸入端，其中，脈沖光源對(duì)第一光電二極管供給信號(hào)。
[0008] 特別有利的是，在高速數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器中的最終單元，所謂的歸零單元，接收由 光電二極管產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)，該光電二極管將脈沖光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電時(shí)鐘信號(hào)，這是因?yàn)榕c 純粹通過(guò)電子實(shí)現(xiàn)的最佳解決方案相比較，能夠產(chǎn)生提供降低了 1至2個(gè)數(shù)量級(jí)的抖動(dòng)的 脈沖光信號(hào)。由于最終單元即歸零單元，接收來(lái)自脈沖光源的時(shí)鐘信號(hào)，故可有效地抑制在 所供應(yīng)的數(shù)據(jù)信號(hào)中出現(xiàn)的任何抖動(dòng)。因此，所供給的數(shù)據(jù)信號(hào)與高精度光學(xué)時(shí)鐘同步。
[0009] 如果與第二母線連接的第二歸零單元存在，其中，在各個(gè)情況下第二母線與多個(gè) 差動(dòng)單元的第二輸出端連接，并且其中，第二歸零單元提供與第一光電二極管連接的至少 一個(gè)時(shí)鐘輸入端，則利用根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)另一優(yōu)勢(shì)。在該情況下，尤其 有利的是，根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器允許差分操作，且鑒于兩個(gè)歸零單元接收相同 丄丄jA 的時(shí)鐘信號(hào)，故它們彼此同步。
[0010]如果多個(gè)差動(dòng)單元中的每一個(gè)提供至少一個(gè)數(shù)據(jù)輸入端，其中，各個(gè)數(shù)據(jù)輸入端 與一個(gè)光學(xué)鐘控的觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸出端連接；和/或如果光學(xué)鐘控的觸發(fā)器中的每一個(gè)提 供與數(shù)字邏輯模塊聯(lián)接的數(shù)據(jù)輸入端，則利用根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字Z模擬轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)了另一 優(yōu)勢(shì)。使用光學(xué)鐘控的觸發(fā)器意味著有效地抑制供給到差動(dòng)單元的數(shù)據(jù)信號(hào)中的 ?相位噪 聲，即抖動(dòng)，而相位噪聲僅僅通過(guò)高精度光學(xué)時(shí)鐘的抖動(dòng)來(lái)確定。特別有利的是，光學(xué)鐘控 的觸發(fā)器還提供非常好的抖動(dòng)性能。在數(shù)字邏輯模塊內(nèi)通過(guò)復(fù)雜的時(shí)鐘分配和時(shí)鐘延遲而 引起的相位噪聲，能夠通過(guò)用于每一數(shù)據(jù)輸入的光學(xué)鐘控的觸發(fā)器來(lái)有效地抑制。
[0011]另外地，如果每一個(gè)光學(xué)鐘控的觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端由脈沖光源供給信號(hào)，則利 用根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)一優(yōu)勢(shì)，使得在數(shù)據(jù)輸入端的相位噪聲被降低至脈 沖光源（5)的相位噪聲。如已經(jīng)說(shuō)明的，脈沖光源具有極好的抖動(dòng)性能，使得在數(shù)字邏輯植 塊的輸出端，從數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)中可去除相位噪聲。
[0012]另外，如果多個(gè)差動(dòng)單兀通過(guò)其弟一輸出端對(duì)第一母線供給信號(hào)、以及通過(guò)其第 二輸出端對(duì)第二母線供給信號(hào)，和/或如果數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器體現(xiàn)為：當(dāng)?shù)谝缓?或第^母 線上的電流的穩(wěn)定過(guò)程結(jié)束和/或已經(jīng)落在指定的閾值之下時(shí)，其第一和/或其第二歸零 單元使第一和/或第二母線上的電流連接至第一和/或第二輸出端，則根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字 /模擬轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)了一優(yōu)勢(shì)。在這種情況下，特別有利的是，數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器體現(xiàn)為：當(dāng) 穩(wěn)定過(guò)程已經(jīng)結(jié)束且電流紋波已經(jīng)低到閾值之下時(shí)，在第一母線或第二母線上的電流僅僅 連接至外側(cè)。實(shí)現(xiàn)這的原因在于，用于多個(gè)差動(dòng)單元或第一和/或第二歸零單元的時(shí)鐘信 號(hào)延遲，例如通過(guò)延遲元件，使得僅僅當(dāng)多個(gè)差動(dòng)單元的轉(zhuǎn)換過(guò)程己經(jīng)結(jié)束時(shí)，第一和/或 第二歸零單元將第一和/或第二母線連接至數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的輸出端。這確保了第一母 線和/或第二母線上的電流波紋未傳遞到輸出端。
[0013] 另外，如果數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的組件（諸如光波導(dǎo)的至少一部分）被一起集成在 半導(dǎo)體芯片中，尤其是ASIC(英語(yǔ)：專用集成電路；德語(yǔ)：專用集成電路）中，通過(guò)該組件， 第一光電二極管和/或另外的光電二極管和/或時(shí)鐘脈沖發(fā)生器和/或光學(xué)鐘控的觸發(fā)器 供給有脈沖光信號(hào)，則根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)了一優(yōu)勢(shì)。這意味著，第一光電 二極管和/或另外的光電二極管和/或光學(xué)鐘控的觸發(fā)器能夠被盡可能近的附接至待被切 換的模塊上，從而進(jìn)一步降低了相位噪聲。另外，這種單片集成降低了制造成本且降低了制 造的復(fù)雜性。
[0014] 此外，如果脈沖光源為鎖模激光器（英語(yǔ)：鎖模激光器），因?yàn)殒i模激光器能夠在 GHz范圍內(nèi)的重復(fù)率產(chǎn)生ps-范圍內(nèi)的周期性的光脈沖，以及提供與常規(guī)振蕩器比較的相 當(dāng)減小的相位噪聲，則實(shí)現(xiàn)一優(yōu)勢(shì)。
[0015] 最后，如果直接數(shù)子合成（央語(yǔ)：直接數(shù)字合成（DDS))單兀提供了根據(jù)本發(fā)明的 這種數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，其中，直接數(shù)字合成單元還包括相位寄存器和查閱表，其中，相位 寄存器的輸出反饋回至在相位寄存器的輸入端的加法單元，并且其中相位寄存器的輸出端 與查閱表連接，并且其中查閱表與數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器連接，則是尤其有利的。如果使用根據(jù) 本發(fā)明的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，則這種直接數(shù)字合成單元提供了顯著較高的動(dòng)態(tài)范圍，使得 數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器適合于用在精密電路中。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016] 在下文中，參照附圖通過(guò)示例描述了本發(fā)明的各種示例性實(shí)施方式。相同的主題 提供相同的附圖標(biāo)記。在附圖中，相對(duì)應(yīng)的圖詳細(xì)示出：
[0017] 圖1為用于與另一數(shù)字電路組件同步的光學(xué)鐘控的觸發(fā)器的總體電路圖；
[0018] 圖2A為光學(xué)鐘控的觸發(fā)器的示例性構(gòu)造；
[0019] 圖2B為提供光學(xué)鐘控的觸發(fā)器的光學(xué)時(shí)鐘脈沖發(fā)生器的示例性構(gòu)造；
[0020]圖3A為根據(jù)本發(fā)明的具有特別高的動(dòng)態(tài)范圍的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的示例性構(gòu)造， 以通過(guò)歸零單元的光學(xué)計(jì)時(shí)的光學(xué)方式實(shí)現(xiàn)了該特別高的動(dòng)態(tài)范圍；
[0021]圖3B為根據(jù)本發(fā)明的具有特別高的動(dòng)態(tài)范圍的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的另一示例性 構(gòu)造，以通過(guò)歸零單元的光學(xué)計(jì)時(shí)的光學(xué)方式實(shí)現(xiàn)了該特別高的動(dòng)態(tài)范圍；
[0022]圖4為通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的電流信號(hào)，在電流信號(hào)當(dāng)中，僅 輸出一定的比例的電流信號(hào)；
[0023] 圖5為直接數(shù)字合成單元，其包含根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器；和
[0024]圖6為與數(shù)字分配器單元同步的光學(xué)鐘控的觸發(fā)器的單片集成在半導(dǎo)體芯片上、 尤其ASIC上的總體電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]圖1示出了在半導(dǎo)體芯片3、尤其是ASIC 3(英語(yǔ)：專用集成電路；德語(yǔ)：專用集成 電路）上的光學(xué)鐘控的觸發(fā)器1與另一數(shù)字邏輯模塊2的總體電路圖。正如已經(jīng)說(shuō)明的， 時(shí)鐘信號(hào)的質(zhì)量明顯地確定定時(shí)系統(tǒng)的質(zhì)量。例如，時(shí)鐘信號(hào)的質(zhì)量間接作用于數(shù)字信號(hào) 的"眼圖開(kāi)度"的尺寸，從而作用于傳輸安全性、以及在數(shù)字信號(hào)傳輸情況下的速度。眼圖 開(kāi)度越大，則能夠被選擇的能夠被同步傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率越快。為了提高數(shù)字電路的輸出信 號(hào)的質(zhì)量，例如，使用最終后同步觸發(fā)器。在供給至后同步觸發(fā)器的數(shù)據(jù)字也受到相位噪聲 影響的情況下，數(shù)字輸出信號(hào)的眼圖開(kāi)度增加至對(duì)應(yīng)低抖動(dòng)時(shí)鐘脈沖。出于該原因，在圖1 中，光學(xué)鐘控的觸發(fā)器1被用作后同步觸發(fā)器。
[0026]另外，圖1示出例如通過(guò)鎖模激光器5形成的脈沖光源5。鎖模激光器5產(chǎn)生具有 極低抖動(dòng)的光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)，在示例性實(shí)施方式中，極低抖動(dòng)導(dǎo)致輸出信號(hào)的相位噪聲的顯 著提高。在該情況下，鎖模激光器5產(chǎn)生的光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)被供給至光學(xué)鐘控的觸發(fā)器1。 [0027] 數(shù)字邏輯模塊2利用鎖模激光器5所產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖運(yùn)行。在該情況下，光學(xué)時(shí) 鐘信號(hào)通過(guò)光電二極管20轉(zhuǎn)換成電時(shí)鐘信號(hào)。因此，光電二極管20優(yōu)選地實(shí)施在高精度 時(shí)鐘脈沖發(fā)生器38中，該時(shí)鐘脈沖發(fā)生器也可是光學(xué)鐘控的觸發(fā)器1，如在下文中所描述。 表述"高精度"可歸因于這樣的事實(shí)：時(shí)鐘脈沖發(fā)生器38的相位噪聲與鎖模激光器5的相 位噪聲一樣高、以及僅僅最低限度地高于鎖模激光器5的相位噪聲。高精度時(shí)鐘脈沖發(fā)生 器38的輸出端能夠連接至脈沖擴(kuò)展器33,其確保在高精度時(shí)鐘脈沖發(fā)生器38的輸出端的 電時(shí)鐘信號(hào)提供優(yōu)選50%的占空比（英語(yǔ)：占空比）。在脈沖擴(kuò)展器33的輸出端的電時(shí)鐘 信號(hào)被供給至邏輯模塊2。然后，該時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)時(shí)鐘樹(shù)分配給數(shù)字邏輯模塊2中的各個(gè)系 統(tǒng)。在該情況下，可使用額外的延遲元件和放大器。這一點(diǎn)以及數(shù)字邏輯模塊2應(yīng)具有最 小的可能的功率吸收（其再次引起數(shù)字邏輯模塊中的各個(gè)元件的低的轉(zhuǎn)換速率（德語(yǔ)，轉(zhuǎn) 換速率））的事實(shí)，意味著增加的相位噪聲以及相對(duì)較差的同步。然而，該相位噪聲能夠通 過(guò)在數(shù)字電路模塊2的輸出端使用作為后同步觸發(fā)器的光學(xué)鐘控的觸發(fā)器1來(lái)進(jìn)行抑制。 這里，數(shù)字邏輯模塊2和光學(xué)鐘控的觸發(fā)器1 一起集成在半導(dǎo)體芯片3上、尤其是ASIC 3 上是特別有利的。如在下文中所述，光學(xué)鐘控的觸發(fā)器1還包含至少一個(gè)光電二極管20,光 電二極管將脈沖光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電時(shí)鐘信號(hào)從而驅(qū)動(dòng)光學(xué)鐘控的觸發(fā)器1中的晶體管。在該 情況下，該光電二極管也直接集成在ASIC 3中是特別有利的。
[0028] 另外，在所示的示例性實(shí)施方式中，引導(dǎo)脈沖光信號(hào)的光波導(dǎo)6的至少一部分，也 直接集成在ASIC 3中。例如，這能夠通過(guò)在ASIC中由在該波長(zhǎng)范圍內(nèi)透明的介質(zhì)形成光 波導(dǎo)6而實(shí)現(xiàn)，所述介質(zhì)例如為鍺或Si02，其形成在晶片上。其他數(shù)字邏輯模塊2可例如 使用SiGe技術(shù)或者CMOS技術(shù)（英語(yǔ)：互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體；德語(yǔ)：互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo) 體）而形成在同一 ASIC的另一部分上。因此，鎖模激光器5能夠通過(guò)光波導(dǎo)體7 (例如，玻 璃纖維）連接至光波導(dǎo)6。
[0029] 因此，由鎖模激光器5發(fā)射的光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)被直接引導(dǎo)至電路模塊，其中，通過(guò)寬 帶集成的光檢測(cè)器，即通過(guò)光電二極管，實(shí)施光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)到低抖動(dòng)電時(shí)鐘信號(hào)的轉(zhuǎn)換。這 些光電二極管直接地、換句話說(shuō)盡可能近地置于待被鐘控的關(guān)鍵電路模塊上。因此，可省去 將會(huì)損害時(shí)鐘信號(hào)的抖動(dòng)性能的另一電時(shí)鐘樹(shù)。
[0030] 由于相位噪聲的提高，可提高數(shù)字傳輸?shù)馁|(zhì)量,從而提高可得到的數(shù)據(jù)速率，相應(yīng) 地減小了誤比特率。
[0031] 圖2A示出光學(xué)鐘控的觸發(fā)器1的示例性構(gòu)造。出于視覺(jué)清晰的原因，在圖1中未 示出輸入端萬(wàn)和輸出端G。
[0032] 光學(xué)鐘控的觸發(fā)器1提供四個(gè)雙極晶體管21、22、26和27。在該情況下，晶體管 21、22的發(fā)射極連接至光電二極管20,光電二極管就其本身而言連接至負(fù)電源電壓，該負(fù) 電源電壓也能夠接地。數(shù)據(jù)輸入端D和#連接至晶體管21、22的基極端子。在晶體管21、 22的基極端子存在數(shù)據(jù)信號(hào)。晶體管21、22的集電極分別通過(guò)電阻器23、24連接正電源電 壓。
[0033] 在該電路中，光電二極管20以這樣的方式連接，使得只要沒(méi)有光入射于光電二極 管20,僅有最小的泄露電流流過(guò)。當(dāng)光入射于光電二極管20時(shí)，引起從光電二極管20的 η-摻雜區(qū)域至p-摻雜區(qū)域的光電流。該光電流的強(qiáng)度與激光脈沖的光輸出具有充分逼近 的比例。晶體管21、22的差分對(duì)供給有數(shù)據(jù)信號(hào)。
[0034] 由晶體管26、27的差分對(duì)形成鎖存器。該差分對(duì)的基極端子以交叉方式連接晶體 管21、22的集電極端子。即，晶體管26的基極端子連接晶體管21的集電極端子。晶體管 27的基極端子連接晶體管22的集電極端子。除此之外，晶體管26的集電極端子連接晶體 管22的集電極端子。晶體管27的集電極端子也連接晶體管21的集電極端子。晶體管26、 27的發(fā)射極端子借助電流源28連接負(fù)電源電壓，負(fù)電源電壓也可接地。由于交叉配置，產(chǎn) 生正反饋從而維持鎖存器的邏輯狀態(tài)。在該情況下，從電流源28產(chǎn)生的鎖存器的靜息電流 必須顯著地低于光電二極管20所產(chǎn)生的光電流。只要滿足該條件，則光電二極管20的光 電流能夠超過(guò)電流源28的靜息電流從而改變鎖存器的邏輯狀態(tài)。
[0035] 所示的光學(xué)鐘控的D-觸發(fā)器1能夠被用于多種應(yīng)用。尤其，它適合于應(yīng)用在高精 度時(shí)鐘脈沖發(fā)生器38中。
[0036] 圖2Β示出這種高精度時(shí)鐘脈沖發(fā)生器38的示例性構(gòu)造，其包括光學(xué)鐘控的觸發(fā) 器1和反饋單元44。
[0037] 該反饋單元44可包括第一晶體管45和第二晶體管46、電流源的和兩個(gè)電阻器 47、48。反饋單元44的第一電阻器47作為負(fù)載電阻器連接在正電源電壓和反饋單元44的 第一晶體管45的集電極之間。反饋單元44的第二電阻器48作為負(fù)載電阻器連接在正電 源電壓和反饋單元44的第二晶體管46的集電極之間。反饋單元44的第一晶體管45和第 二晶體管4e的發(fā)射極分別連接電流源49,電流源49連接也可接地的負(fù)電源電壓。反饋單 元44的第一晶體管45的基極連接晶體管 27的基極。反饋單元44的第二晶體管46的基 極連接晶體管26的基極。除此之外，反饋單元44的第一晶體管45的集電極作為反饋連接 晶體管 21的基極。類似地，反饋單元44的第二晶體管46的集電極連接晶體管22的基極。
[0038] 在該情況下，在反饋單元44的第一晶體管45的集電極處不出現(xiàn)信號(hào)0，然而信 號(hào)Q存在于反饋單元44的第二晶體管46的集電極處。信號(hào)f被反饋回?cái)?shù)據(jù)輸入端D，然 而信號(hào)Q被反饋回?cái)?shù)據(jù)輸入端萬(wàn),因此，形成時(shí)鐘信號(hào)，在時(shí)鐘信號(hào)中，時(shí)鐘狀態(tài)分別占據(jù) 5〇%的時(shí)鐘脈沖。該時(shí)鐘信號(hào)的頻率對(duì)應(yīng)于鎖模激光器5的一半脈沖頻率。因此，脈沖擴(kuò) 展33 (T-觸發(fā)器）直接集成在高精度時(shí)鐘脈沖發(fā)生器38中，且僅僅出于清晰原因?qū)⒎謩e在 附圖的圖中進(jìn)行描述。
[0039] 圖3A示出具有特別高的動(dòng)態(tài)范圍的根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器30的示例性 構(gòu)造，該特別高的動(dòng)態(tài)范圍通過(guò)歸零單元31^312的光學(xué)時(shí)鐘脈沖而實(shí)現(xiàn)。第一歸零單元 3込和第二歸零單元312清晰可見(jiàn)。這兩個(gè)單元31p312是高速數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器30對(duì)于 系統(tǒng)時(shí)鐘的抖動(dòng)極其靈敏的組件。因此，時(shí)鐘信號(hào)上的抖動(dòng)（通過(guò)該抖動(dòng)控制這兩個(gè)單元 3li、312)以限制動(dòng)態(tài)范圍的形式直接作用于信號(hào)質(zhì)量。
[0040] 還顯而易見(jiàn)的是，第一歸零單元3li連接第一母線32i。在另一側(cè)，第二歸零單元 312連接第二母線322。
[0041]另外，第一歸零單元3^提供時(shí)鐘輸入端，時(shí)鐘輸入端直接地或間接地連接第一光 電二極管20,其中，第一光電二極管20通過(guò)鎖模激光器5供應(yīng)。這同樣也適用于第二歸零 單元312，第二歸零單元也提供時(shí)鐘輸入端，該時(shí)鐘輸入端直接地或間接地連接第一光電二 極管20。在直接連接的情況下，由第一光電二極管20產(chǎn)生的電時(shí)鐘信號(hào)直接供給至第一歸 零單元和/或第二歸零單元 3l2。在間接連接的情況下，第一歸零單元31ι和/或第二 歸零單元312的時(shí)鐘輸入端連接至高精度時(shí)鐘脈沖發(fā)生器 38或者光學(xué)鐘控的觸發(fā)器1Ui、 12到ln，其在圖2中進(jìn)行描述，其中高精度時(shí)鐘脈沖發(fā)生器38以及光學(xué)鐘控的觸發(fā)器1、1ρ 12到ln分別包含第一光電二極管20。該第一光電二極管20的電輸出信號(hào)在高精度時(shí)鐘脈 沖發(fā)生器 38內(nèi)提供給晶體管21、22,如圖2所述。脈沖擴(kuò)展器33還可以進(jìn)一步連接在第一 光電二極管20和/或高精度時(shí)鐘脈沖發(fā)生器38與第一歸零單元3^和/或第二歸零單元 31 2的時(shí)鐘輸入端之間。該脈沖擴(kuò)展器33確保轉(zhuǎn)換脈沖被擴(kuò)展。利用脈沖擴(kuò)展器33,占空 比（英文，占空比）能夠被任意調(diào)節(jié)。通過(guò)使用圖2的高精度時(shí)鐘脈沖發(fā)生器38,這種脈沖 擴(kuò)展器 33得以集成。在此恒定地實(shí)現(xiàn)了 50%的占空比。50%的占空比還應(yīng)當(dāng)被優(yōu)選地設(shè) 定。其他占空比、尤其是那些小于50%的占空比的產(chǎn)生，可選地能夠?qū)﹄姇r(shí)鐘信號(hào)的相位噪 聲產(chǎn)生積極的影響。
[0042]第一歸零單元包括至少一個(gè)第一晶體管31和第二晶體管342，其中這兩個(gè)晶 體管34!、342的發(fā)射極輸出端彼此連接且與第一母線32i連接。在該情況下，第一晶體管34 的基極端子直接地或間接地連接第一光電二極管2〇。在圖3A所示的根據(jù)本發(fā)明的示例性 實(shí)施方式中，恒定電壓優(yōu)選地存在于第二晶體管34 2的基極端子。
[0043] 這同樣也適用于第二歸零單元312，其也包括至少一個(gè)第一晶體管 343和第二晶體 管344。第二歸零單元31 2內(nèi)的第一晶體管343和第二晶體管344的發(fā)射極輸出端在一端彼 此相連且在另一端連接至第二母線32 2。另外，第一晶體管343的基極端子直接地或間接地 連接第一光電二極管20,然而恒定電壓存在于第二晶體管34 4的基極端子。
[0044] 根據(jù)本發(fā)明，第一歸零單元3li的第一晶體管3A的集電極端子連接數(shù)字/模擬轉(zhuǎn) 換器30的第一信號(hào)輸出端。根據(jù)本發(fā)明，第二歸零單元31 2的第一晶體管：343的集電極端 子連接數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器30的第二信號(hào)輸出端。
[0045] 第一歸零單元3L的第二晶體管342的集電極端子連接負(fù)載電阻器（未示出），以 這樣的方式使得在第二晶體管34 2的集電極端子的信號(hào)完全流入負(fù)載電阻器。
[0046] 這同樣適用于第二歸零單元312的第二晶體管344的集電極端子，其也被盡可能理 想化地被終止。
[0047] 第一歸零單元3^的第二晶體管342的基極端子處連接的電壓，必須被選擇使得其 低于時(shí)鐘信號(hào)的脈沖高度（高-電平），然而同時(shí)高于切斷的時(shí)鐘信號(hào)的脈沖高度（低-電 平）。這同樣也適合于第二歸零單元312的第二晶體管344的基極端子處施加的電壓。該電壓 也必須小于時(shí)鐘信號(hào)的脈沖高度（高-電平），且高于切斷的時(shí)鐘信號(hào)的脈沖高度（低-電 平）。
[0048] 在時(shí)鐘信號(hào)的邏輯電平"高"的情況下,第一歸零單元3L通過(guò)第一晶體管3義的 集電極輸出端將在第一母線32i的電流輸出到數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器30的第一信號(hào)輸出端。同 時(shí)，第二歸零單元31 2在第一晶體管343的集電極端子處將第二母線322上的電流輸出到數(shù) 字/模擬轉(zhuǎn)換器30的第二信號(hào)輸出端。
[0049] 在時(shí)鐘信號(hào)的邏輯電平"低"的情況下，相反的是，在第一母線32i上的電流通過(guò)第 二晶體管34 2流入在此連接的負(fù)載電阻器。這同樣適用于在第二母線322上的電流，其通過(guò) 第二歸零單元31 2的第二晶體管344流入連接的負(fù)載電阻器。此外，根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字/模 擬轉(zhuǎn)換器30還提供多個(gè)差動(dòng)單元35^3?至35 n，其中，η彡0且n s在該情況下，所述多 個(gè)差動(dòng)單元35ρ352至35"提供與第一母線32i連接的第一輸出端以及與第二母線32 2連接 的第二輸出端。
[0050]這些多個(gè)差動(dòng)單元35^3?至35n中的每一個(gè)提供數(shù)據(jù)輸入端，其中，各個(gè)數(shù)據(jù)輸 入端連接在各個(gè)光學(xué)鐘控的觸發(fā)器li、l2至ln情況下的數(shù)據(jù)輸出端。這些光學(xué)鐘控的觸發(fā) 器lpl 2至ln中的每一個(gè)可被構(gòu)造為如圖2說(shuō)明的光學(xué)鐘控的觸發(fā)器1。
[0051] 光學(xué)鐘控的觸發(fā)器li、l2至ln中的每一個(gè)提供與數(shù)字邏輯模塊2連接的數(shù)據(jù)輸入 端。
[0052] 每一個(gè)光學(xué)鐘控的觸發(fā)器lp 12至ln在其時(shí)鐘輸入端處提供光電二極管20,其中， 光電二極管20將脈沖光信號(hào)、尤其是激光器產(chǎn)生的脈沖光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電時(shí)鐘信號(hào)，且將該 電時(shí)鐘信號(hào)供給到光學(xué)鐘控的觸發(fā)器li、l 2至ln內(nèi)的晶體管21、22、26和27。如已經(jīng)描述 的，各個(gè)光學(xué)鐘控的觸發(fā)器1:、1 2至ln的時(shí)鐘輸入端從鎖模激光器5被供給信號(hào)，從而抑制 在各個(gè)光學(xué)鐘控的觸發(fā)器12至l n的數(shù)據(jù)輸入端處的相位噪聲。
[0053] 數(shù)字邏輯模塊2也直接地或間接地連接光電二極管20,光電二極管20將來(lái)自鎖模 激光器5的脈沖光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電時(shí)鐘信號(hào)，且將該電時(shí)鐘信號(hào)供給數(shù)字邏輯模塊2內(nèi)的晶 體管。優(yōu)選地，也使用在圖2中描述的高精度時(shí)鐘脈沖發(fā)生器38,其由脈沖光信號(hào)生成電 時(shí)鐘信號(hào)且將電時(shí)鐘信號(hào)提供給數(shù)字邏輯模塊2內(nèi)的晶體管。在該情況下，數(shù)字邏輯模塊 2間接地連接光電二極管20。改變占空比的脈沖擴(kuò)展器33還可以進(jìn)一步連接在高精度時(shí) 鐘脈沖發(fā)生器38的下游或者連接在光電二極管20的下游。然而，在此，在高精度時(shí)鐘脈沖 發(fā)生器38的輸出端處的電時(shí)鐘信號(hào)已具有50%的占空比。
[0054] 數(shù)字邏輯模塊2提供對(duì)于每一差動(dòng)單元35ρ352至35n的數(shù)據(jù)輸出端。明顯地， 數(shù)字邏輯模塊2包含時(shí)鐘樹(shù)和多個(gè)延遲單元，多個(gè)延遲單元全部向時(shí)鐘信號(hào)增添額外的抖 動(dòng)，使得在數(shù)字邏輯模塊2的各個(gè)輸出端處的數(shù)字輸出信號(hào)彼此不同步。然而，在數(shù)字邏輯 模塊2的數(shù)據(jù)輸出端處的數(shù)字輸出信號(hào)的相移可相對(duì)于彼此僅僅如此大：使得光學(xué)鐘控的 觸發(fā)器li、l 2至ln的同步仍是可以的。尤其，在數(shù)據(jù)輸出端處的輸出信號(hào)必須彼此同步，優(yōu) 選地例如，小于時(shí)鐘信號(hào)的一半周期。
[0055] 此外，多個(gè)差動(dòng)單元35^352至35n中的每一個(gè)提供第一晶體管i和 第二晶體管3612、362 2、36n 2。在該情況下，第一晶體管36^36^36^的發(fā)射極和第二晶 體管3612、362 2、36n 2的發(fā)射極彼此相連且在各種情況下連接至電流源37^372至37n。此 夕卜，多個(gè)差動(dòng)單元35^352至35 n中的每一個(gè)的第一晶體管i的集電極端子連 接第一母線32i。另外，多個(gè)差動(dòng)單元35p352至35 n中的每一個(gè)的第二晶體管36i 2、362 2、 36n 2的集電極端子連接第二母線322。 "
[0056]第一差動(dòng)單元的第一晶體管36^的基極端子連接第一光學(xué)鐘控的觸發(fā)器u 的輸出端。這同樣適用于其他的差動(dòng)單元352至35"。第二差動(dòng)單元352的第一晶體管36 2 1 的基極端子連接第二光學(xué)鐘控的觸發(fā)器12的輸出端，然而，第一晶體管36n」連接光學(xué)鐘控 的觸發(fā)器l n的輸出端。
[0057]在圖3A的示例性實(shí)施方式中，第二晶體管sei 2、362 2、36n 2的基極端子連接恒壓電 源。電壓必須被選擇，使得其低于在光學(xué)鐘控的觸發(fā)器l2至ln的輸出端處的邏輯"高，， 電平，并且同時(shí)高于在光學(xué)鐘控的觸發(fā)器lph至l n的輸出端處的邏輯"低，，電平。
[0058]例如，在全部光學(xué)鐘控的觸發(fā)器1^12至ln的輸出端處的邏輯電平為"高"的情況 下，全部電流源至37n連接第一母線321，使得它們的電流被添加。在全部光學(xué)鐘控 的觸發(fā)器1^1 2至ln的邏輯電平為"低"的情況下，全部電流源至37n連接第二母線 322,使得電流被添加在第二母線處。在光學(xué)鐘控的觸發(fā)器li、l2至ln的邏輯電平不同的情 況下，一些電流源37^372至37 n的電流添加在第一母線32i上，而其他的電流源37p372至 3八的電流添加在第二母線32 2上。
[0059] 8-位數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器3〇可調(diào)節(jié)四6種輸出狀態(tài)。優(yōu)選地，這種 8-位數(shù)字/模 擬轉(zhuǎn)換器30提供256個(gè)差動(dòng)單元35i至3 5256。電流源37i至3了256在各個(gè)情況下輸出相同 的電流。然而，對(duì)于8_位數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器38,還可以只提供8個(gè)差動(dòng)單元 35ι至358，其 中，電流源37i至378必須被相應(yīng)地加權(quán)。
[0060]光學(xué)鐘控的觸發(fā)器1ρ12至ln必須全部彼此同步操作，g卩，它們必須同時(shí)接收相同 的時(shí)鐘，號(hào)。這確保差動(dòng)單元35i、352至35n使電流源:37^372至37 n同時(shí)連接第一母線32ι 和/或弟-母線322。另外，必須確保一旦由差動(dòng)單元35^^2至35n中的切換過(guò)程引起的 穩(wěn)定過(guò)程完成，則第一歸零單元和第二歸零單元312連接第一母線32i和第二母線3? 上的電流信號(hào)直至它們的信號(hào)輸出端。在該情況下，第一母線32i上的電流信號(hào)和第二母 線322上的電流信號(hào)，其仍提供過(guò)沖，流在第一歸零單元3L和第二歸零單元的對(duì)應(yīng)的負(fù)載 電阻器中。
[0061] 一旦在第一母線31i和/或第二母線312上的電流的穩(wěn)定過(guò)程結(jié)束、或者電流紋波 已經(jīng)下降低于指定的閾值時(shí)，第一歸零單元3^使第一母線32i連接至根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字/ 模擬轉(zhuǎn)換器3〇的第一信號(hào)輸出端。同時(shí)，第二歸零單元312使第二母線322連接至根據(jù)本 發(fā)明的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器30的第二信號(hào)輸出端。在數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器30的布置中，可模 擬穩(wěn)定過(guò)程的電流紋波，使得電流紋波小于指定的閾值時(shí)的時(shí)間能夠被計(jì)算，其中，所述指 定的閾值從根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器30的精度獲得且可任意進(jìn)行調(diào)整。借助光學(xué) 時(shí)鐘樹(shù)或者電時(shí)鐘樹(shù)內(nèi)的延遲元件，第一歸零單元3^和第二歸零單元31 2的切換時(shí)間可根 據(jù)差動(dòng)單元35i、352至35n而進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)整。這種延遲元件可例如利用光波導(dǎo)6的曲折 路線來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0062]另外，優(yōu)選地，第一歸零單元3L、第二歸零單元312、多個(gè)差動(dòng)單元35^352至35 n、 在各個(gè)情況下與光學(xué)鐘控的觸發(fā)器li、l2至ln、數(shù)字邏輯模塊2以及第一光電二極管20以 及任何其他的光電二極管、以及光學(xué)時(shí)鐘脈沖發(fā)生器，以單片方式集成在半導(dǎo)體芯片3上。 尤其，光波導(dǎo) 6也被集成在該半導(dǎo)體芯片3上，通過(guò)光波導(dǎo)6發(fā)送用于時(shí)鐘生成的脈沖光信 號(hào)。+導(dǎo)體心片3尤其是ASIC。
[0063]脈沖光信號(hào)在半導(dǎo)體芯片3內(nèi)可通過(guò)光功率分配器39而被分配到不同的波導(dǎo)。在 該情況下，各個(gè)分支的輸出端在各個(gè)光功率分配器39內(nèi)被調(diào)整，使得脈沖光信號(hào)存在于在 每一波導(dǎo)的端部的每一光電二極管20中，每一波導(dǎo)的端部提供相同的或近似相同的功率。 因此，在開(kāi)始時(shí)，相對(duì)較長(zhǎng)的波導(dǎo)需要相對(duì)較強(qiáng)的脈沖光信號(hào)。
[0064]圖3B示出根據(jù)本發(fā)明的具有格外高的動(dòng)態(tài)范圍的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器30的另一示 例性構(gòu)造，該格外高的動(dòng)態(tài)范圍通過(guò)歸零單元31^312的光學(xué)計(jì)時(shí)而實(shí)現(xiàn)。來(lái)自圖3B的根 據(jù)本發(fā)明的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器30的構(gòu)造很大程度上對(duì)應(yīng)于圖3A的構(gòu)造，出于該原因在下 文中僅僅說(shuō)明了差異部分，其他參照關(guān)于圖3A的描述。與圖3A對(duì)比，圖3B中的第一歸零 單元 3li和第二歸零單元312的第二晶體管342、34 4的基極端子未連接恒壓電源，而是連接 高精度時(shí)鐘脈沖發(fā)生器38的第二輸出端。因此，時(shí)鐘信號(hào)^存在于第一歸零單元 31ι和 第二歸零單元312的第二晶體管342、Μ4的基極端子，而來(lái)自高精度時(shí)鐘脈沖發(fā)生器38的第 一輸出端的時(shí)鐘信號(hào)elk存在于第一歸零單元31,和第二歸零單元31 2的第一晶體管34t、 343的基極端子。在該情況下，相對(duì)于在高精度時(shí)鐘脈沖發(fā)生器 38的第一輸出端的時(shí)鐘信 號(hào)elk，在尚精度時(shí)鐘脈沖發(fā)生器38的第二輸出端的時(shí)鐘信號(hào).::?:優(yōu)選地相移大約180。， 該局精度時(shí)鐘脈沖發(fā)生器38的第一輸出端連接第一歸零單元3^和第二歸零單元31 2的第 一晶體管34^343的基極端子。高精度時(shí)鐘脈沖發(fā)生器38可根據(jù)圖2的示例性實(shí)施方式進(jìn) 行構(gòu)造，其中，輸出端elk對(duì)應(yīng)于在那種情況下的輸出端Q，且輸出端j對(duì)應(yīng)于在那種情況 下的輸出端0。高精度時(shí)鐘脈沖發(fā)生器38還包括光電二極管20,使得鎖模激光器5的光脈 沖可被用于生成時(shí)鐘信號(hào)。
[0065]由于與第一歸零單元3L和第二歸零單元3l2的第一晶體管34i、 343相比，反時(shí)鐘 信號(hào)存在于第一歸零單元31i和第二歸零單元312的第二晶體管342、344的基極端子的事 實(shí)，故轉(zhuǎn)換速率（英語(yǔ)，轉(zhuǎn)換速率）加倍。在該情況下，還可認(rèn)為第一歸零單元3^和第二 歸零單元312以差動(dòng)方式被高精度時(shí)鐘脈沖發(fā)生器38控制。
[0066]這同樣適用于差動(dòng)單兀35i、352至35n的第二晶體管36^36^36^的基極端子。 這些基極端子也連接光學(xué)鐘控的觸發(fā)器h、l2至ln的第二輸出端。光學(xué)鐘控的觸發(fā)器U、 12至ln的時(shí)鐘信號(hào)g與光學(xué)鐘控的觸發(fā)器IpU至ln的時(shí)鐘信號(hào)Q相比相移180。，使得 多個(gè)差動(dòng)單元35!、352至35n以差動(dòng)方式被控制，由此使轉(zhuǎn)換速率加倍。諸如在圖2中所示 的光學(xué)鐘控的觸發(fā)器lpl2至ln也可被用在該情況下。
[0067] 圖4示出根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器30在第一母線32i和/或第二母線322 上生成的電流信號(hào)，在電流信號(hào)當(dāng)中，僅有特定的部分在兩個(gè)信號(hào)輸出端被輸出。如已經(jīng)所 說(shuō)明的，多個(gè)差動(dòng)單元35^3?至35 n分別連接第一母線32i和第二母線322。光學(xué)鐘控的觸 發(fā)器至ln以時(shí)鐘同步的方式進(jìn)行操作，確保全部的電流源37p37 2至37n同時(shí)連接兩 條母線32i至322的一條母線。
[0068]圖4示出諸如可在第一母線32l或第二母線322中出現(xiàn)的電流信號(hào)。很明顯，在穩(wěn) 定過(guò)程后出現(xiàn)電流紋波41，且電流特征提供過(guò)沖。作為說(shuō)明，以放大的方式示出在圖4中的 過(guò)沖。
[0069] 在圖4中，兩個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程是非常明顯的，其中，第二轉(zhuǎn)換過(guò)程額外地增加母線32l、 3?上的電流。還示出了兩個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)tQ、ti。在計(jì)時(shí)點(diǎn)t。和1處，根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字/模擬 轉(zhuǎn)換器30優(yōu)選地輸出電流信號(hào)至輸出端。歸零單元31^3?例如通過(guò)延遲線路被時(shí)鐘信號(hào) 控制，使得電流信號(hào)40包含過(guò)沖的部分（g卩，電流紋波41)通過(guò)第二晶體管34 2、344被汲取 到相應(yīng)的負(fù)載電阻器。在電流信號(hào)40穩(wěn)定后，第一歸零單元3L和第二歸零單元31 2使電 流信號(hào)40連接直至輸出端，直到下一次轉(zhuǎn)換過(guò)程發(fā)生。
[0070] 在第一歸零單元3U和第二歸零單元312中的晶體管34p342、34 3和344的轉(zhuǎn)換時(shí) 間可根據(jù)電流信號(hào)40的穩(wěn)定時(shí)間而變化，g卩，根據(jù)電流紋波41持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間而變化。如果 電流紋波41持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)于半個(gè)周期，則這是有意義的。因此，在每個(gè)時(shí)鐘脈沖中的以下 這樣的時(shí)間段可變化：在該時(shí)間段中，第一母線32i連接第一信號(hào)輸出端且第二母線322連 接第二輸出端。該事實(shí)在附圖中的每一個(gè)圖中以水平箭頭來(lái)表示。這確保完全或充分地良 好平滑的電流信號(hào)40存在于第一信號(hào)輸出端和第二信號(hào)輸出端。在該情況下，在實(shí)現(xiàn)非常 高的轉(zhuǎn)換頻率的同時(shí)，也可實(shí)現(xiàn)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的格外高的精度。
[0071]圖5示出直接數(shù)字合成單元50,其包含根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器30。利用 直接數(shù)字合成單元50,可生成周期信號(hào)，例如正弦振蕩。在該情況下，數(shù)字生成的信號(hào)的帶 寬從次赫茲范圍內(nèi)極低頻率擴(kuò)展直至數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器30的奈奎斯特頻率。除了實(shí)際上 僅僅由時(shí)鐘脈沖發(fā)生器的穩(wěn)定性、即鎖模激光器5的穩(wěn)定性確定的良好的頻率精度外，該 方法的特征在于相對(duì)低的相位噪聲、在整個(gè)頻率范圍內(nèi)的極小頻率截止以及在單一寬頻范 圍內(nèi)快速連續(xù)相調(diào)諧。
[0072]直接數(shù)字合成單元3〇提供相位寄存器51、查閱表52 (英文：查閱表）和根據(jù)本發(fā) 明的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器3〇,其中，相位寄存器51的一個(gè)輸出端反饋回至相位寄存器51的輸 入端處的加法單元 53,其中，相位寄存器51的輸出端連接查閱表52,且其中查閱表52連接 根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器30。除了在相位寄存器51的輸出端處的反饋相值外，頻率 控制字被供給至加 法單元53。
[0073] 相位寄存器圖像，例如0°至360°的相位位置，其中，相位寄存器51提供高分 辨率，并且，例如28位或48位代表360°相位范圍。在該情況下，最小可調(diào)節(jié)相位范圍為 360° /228或360° /248。對(duì)于每一時(shí)鐘脈沖，在相位寄存器51的輸出端處的值增加。對(duì)于 根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器30必須調(diào)節(jié)的每一個(gè)相位值的相對(duì)應(yīng)的模擬值在查閱表 52中進(jìn)行搜索。因此，對(duì)于每一個(gè)相位值的相對(duì)應(yīng)的正弦值保存在查閱表52中，其中，優(yōu)選 地，在相對(duì)應(yīng)的分辨率下僅僅保存正弦特征的四分之一，其余的區(qū)域通過(guò)替換前束來(lái)計(jì)算。
[0074] 尤其有利的是，相位寄存器51直接地或間接地連接至將脈沖光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電時(shí) 鐘信號(hào)的另一光電二極管20,并且鎖模激光器5供給信號(hào)給相位寄存器51的光電二極管 20以及數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器30的光電二極管20。再次應(yīng)當(dāng)采用間接連接，意味著使用根據(jù) 圖2和圖3所描述的光學(xué)時(shí)鐘脈沖發(fā)生器。使用直接位于相位寄存器51內(nèi)或者在光學(xué)時(shí) 鐘脈沖發(fā)生器（其應(yīng)布置得盡可能的靠近相位寄存器51)內(nèi)的這種光電二極管，確保了電 時(shí)鐘信號(hào)提供可能的最低相位噪聲，即可能的最小抖動(dòng)。
[0075] 這同樣適用于根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器30。通過(guò)將這些電部件與光學(xué)部件 一起集成在半導(dǎo)體芯片3上，尤其是ASIC上，能夠建立僅僅提供最小相位噪聲的直接數(shù)字 合成單元50。尤其，除了鎖模激光器5外的所有部件可優(yōu)選地以單片方式直接集成在半導(dǎo) 體芯片3上。
[0076] 最后，圖6示出分配器系統(tǒng)60的另一示例，例如以將光學(xué)時(shí)鐘轉(zhuǎn)換成電時(shí)鐘，且將 這分解成多級(jí)，使得在數(shù)字邏輯模塊2內(nèi)的不同區(qū)域可利用不同的時(shí)鐘頻率進(jìn)行操作。在 該情況下，鎖模激光器5生成光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)。該時(shí)鐘信號(hào)可選地被供給至預(yù)定標(biāo)器61 (英 語(yǔ)：預(yù)定標(biāo)器）。該預(yù)定標(biāo)器61包括集成的將脈沖光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電時(shí)鐘信號(hào)的光電二極管 20,或者高精度時(shí)鐘脈沖發(fā)生器38在該預(yù)定標(biāo)器61的上游使用，如圖2、圖3A和圖3B中所 示。該預(yù)定標(biāo)器用于分解時(shí)鐘信號(hào)，其中，系數(shù)對(duì)應(yīng)于2 K，其中K>1且。
[0077] 預(yù)定標(biāo)器61還連接至至少一個(gè)數(shù)字分配器單元62i至62n。數(shù)字分配器單元62i 至62n還將已經(jīng)細(xì)分的電時(shí)鐘信號(hào)細(xì)分成多個(gè)可調(diào)節(jié)級(jí)，例如1至1024。優(yōu)選地，使用多個(gè) 串聯(lián)連接的數(shù)字分配器單元62i至62n。在該情況下，具有細(xì)分的輸入信號(hào)的輸出端連接下 一個(gè)數(shù)字分配器單元62"的輸入端。分割系數(shù)（英語(yǔ)：分割系數(shù)）通過(guò)接口被提供給數(shù)字 分配器單元62 1至62"，例如SPI (英語(yǔ)：串行外圍接口；德語(yǔ)：串行外圍接口）。在數(shù)字分配 器單元62i至62n的輸出端處的時(shí)鐘信號(hào)與鎖模激光器5的輸出端處的脈沖光信號(hào)相比較， 以這種方式顯著地下降。
[0078] 可選地，數(shù)字分配器單元62i至62n可進(jìn)一步連接脈沖擴(kuò)展器33。該情況下，脈沖 擴(kuò)展器33將每個(gè)數(shù)字分配器單元62,至62n的輸出端連接至光學(xué)鐘控的觸發(fā)器^至ln的 各個(gè)情況下的數(shù)據(jù)輸入端D。例如在圖6中所示，脈沖擴(kuò)展器33可增加占空比（英語(yǔ)：占 空比）。據(jù)此，脈沖擴(kuò)展器33的輸出端進(jìn)一步連接光學(xué)鐘控的觸發(fā)器^至l n的數(shù)據(jù)輸入 端D。如已經(jīng)參照?qǐng)D2所說(shuō)明的，光學(xué)鐘控的觸發(fā)器^至ln提供光學(xué)時(shí)鐘輸入端，從鎖模 激光器5通過(guò)光波導(dǎo)6向該光學(xué)時(shí)鐘輸入端供給信號(hào)。己經(jīng)添加到數(shù)字分配器單元 至62 n或者脈沖擴(kuò)展器33內(nèi)的時(shí)鐘信號(hào)的相位噪聲，可通過(guò)光學(xué)鐘控的觸發(fā)器^至ln降 低至鎖模激光器5的相位噪聲的水平。
[0079]另外，很明顯地，供給至光學(xué)鐘控的觸發(fā)器h至ln的時(shí)鐘輸入端的脈沖光信號(hào)必 須與脈沖擴(kuò)展器33的輸出端處的電時(shí)鐘信號(hào)同步。脈沖光信號(hào)的上升沿或者下降沿不應(yīng) 當(dāng)與電時(shí)鐘信號(hào)的上升沿或者下降沿一致。然而，這種延遲時(shí)間差可通過(guò)光學(xué)的或電的延 遲元件來(lái)補(bǔ)償。延遲時(shí)間的計(jì)算可直接地通過(guò)軟件工具來(lái)實(shí)施，該軟件工具無(wú)論如何對(duì)于 ASIC 3的制造是必需的。
[0080] 另外，如果在技術(shù)上可行的話，還可設(shè)想鎖模激光器5也直接地集成在半導(dǎo)體芯 片3內(nèi)，尤其是ASIC 3中。
[0081] 同時(shí)，光電二極管20也可集成在鎖模激光器5內(nèi)，使得鎖模激光器5同時(shí)也提供 電時(shí)鐘輸出端，其中，在電時(shí)鐘輸出端處的時(shí)鐘信號(hào)與光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)、即脈沖光信號(hào)同步。 優(yōu)選地，在這種情況下的鎖模激光器5還提供也集成在激光器內(nèi)的脈沖擴(kuò)展器33,使得在 輸出端的電時(shí)鐘信號(hào)提供50%的占空比。在鎖模激光器 5的電時(shí)鐘輸出端處出現(xiàn)的該電時(shí) 鐘信號(hào)可被用于數(shù)字邏輯模塊2的時(shí)鐘供給，其中同時(shí)，脈沖光信號(hào)被轉(zhuǎn)換成直接地位于 第一歸零單元31,和/或第二歸零單元31 2的上游的光學(xué)鐘控的觸發(fā)器1、^、12至ln內(nèi)的 電時(shí)鐘信號(hào)。
[0082] 光學(xué)鐘控的觸發(fā)器L至ln優(yōu)選地不需要額外的脈沖擴(kuò)展器33,因?yàn)樗鼈兊碾姇r(shí) 鐘信號(hào)已經(jīng)提供50%的占空比。只有在單獨(dú)使用光電二極管20的情況下，需要另一連接的 脈沖擴(kuò)展器33,其增加了在光電二極管的輸出端處的電時(shí)鐘信號(hào)的占空比。然而，如果該另 一連接的脈沖擴(kuò)展器33根據(jù)圖2的示例性實(shí)施方式構(gòu)造，則其可已經(jīng)包含在光學(xué)鐘控的觸 發(fā)器^至込內(nèi)。
[0083] 在本發(fā)明的范圍內(nèi)，所描述的和/或所要求保護(hù)的和/或所說(shuō)明的全部特征可彼 此任意地組合。
【權(quán)利要求】
1. 一種數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器（30)，具有連接至第一母線（32i)的第一歸零單元（31i)，其 中，所述第一母線（32^在各情況下連接至多個(gè)差動(dòng)單元（35i、352、35n)的第一輸出端，其特 征在于， 所述第一歸零單元（31^提供至少一個(gè)直接地或間接地連接至第一光電二極管（20) 的時(shí)鐘輸入端，其中，所述第一光電二極管（20)由脈沖光源（5)供給信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 所述數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器（30)提供連接至第二母線（322)的第二歸零單元（312)，其中， 所述第二母線（322)在各情況下連接至所述多個(gè)差動(dòng)單元（35i、352、35n)的第二輸出端， 并且，所述第二歸零單元（31 2)提供至少一個(gè)直接地或間接地連接至所述第一光電二極管 (20)的時(shí)鐘輸入端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 所述多個(gè)差動(dòng)單元（35i、352、35n)中的每一個(gè)差動(dòng)單元提供至少一個(gè)數(shù)據(jù)輸入端，其 中，每個(gè)數(shù)據(jù)輸入端在各情況下連接至光學(xué)鐘控的觸發(fā)器（lplyU的數(shù)據(jù)輸出端，和/或 多個(gè)所述光學(xué)鐘控的觸發(fā)器（lplyU中的每一個(gè)光學(xué)鐘控的觸發(fā)器提供連接至數(shù)字邏輯 模塊（2)的數(shù)據(jù)輸入端，和/或 所述第一歸零單元（31^和/或所述第二歸零單元（312)連接至?xí)r鐘脈沖發(fā)生器（38)， 其中，所述時(shí)鐘脈沖發(fā)生器（38)包含所述第一光電二極管（20)，使得所述第一歸零單 元（31^和/或所述第二歸零單元（312)間接地連接至所述第一光電二極管（20)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 各個(gè)光學(xué)鐘控的觸發(fā)器（1 dplyU在其時(shí)鐘輸入端提供光電二極管（20)，其中，所 述光電二極管（20)將所述光源（5)的脈沖光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電時(shí)鐘信號(hào)并且將所述電時(shí)鐘信 號(hào)供給到所述光學(xué)鐘控的觸發(fā)器（1 內(nèi)的晶體管（21、22、26、27)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 每個(gè)光學(xué)鐘控的觸發(fā)器（1 dplyU的所述時(shí)鐘輸入端從所述脈沖光源（5)供給信 號(hào)，使得在所述數(shù)據(jù)輸入端的相位噪聲降低至所述脈沖光源（5)的相位噪聲。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 所述多個(gè)差動(dòng)單元（35i、352、35n)通過(guò)其第一輸出端對(duì)所述第一母線（32J供給信號(hào)且 通過(guò)其第二輸出端對(duì)所述第二母線（322)供給信號(hào)，和/或 所述數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器（30)實(shí)施為：當(dāng)在所述第一母線（32^和/或所述第二母線 (322)上的電流的穩(wěn)定過(guò)程終止和/或已經(jīng)下降至低于指定的閾值時(shí)，所述數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換 器（30)的第一歸零單元（31J和/或第二歸零單元（312)將在所述第一母線（32J和/或 所述第二母線（32 2)上的電流連接直至第一信號(hào)輸出端和/或第二信號(hào)輸出端。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 所述數(shù)字邏輯模塊（2)直接地或間接地連接至至少一個(gè)光電二極管（20)，所述至少一 個(gè)光電二極管（20)將來(lái)自所述光源（5)的脈沖光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電時(shí)鐘信號(hào)且將所述電時(shí)鐘 信號(hào)供給到所述數(shù)字邏輯模塊（2)內(nèi)的所述晶體管，和/或 所述數(shù)字邏輯模塊（2)提供用于每一個(gè)差動(dòng)單元（35i、352、35n)的數(shù)據(jù)輸出端，以及 在所述數(shù)字邏輯模塊（2)的所述數(shù)據(jù)輸出端處的數(shù)字輸出信號(hào)相對(duì)于彼此的相移僅 如此大，使得能夠通過(guò)多個(gè)所述光學(xué)鐘控的觸發(fā)器（lplyU進(jìn)行同步。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 所述第一歸零單元（31^、所述第二歸零單元（312)、分別具有光學(xué)鐘控的觸發(fā)器（lp 12、1")的所述多個(gè)差動(dòng)單元（351、352、3511)、所述數(shù)字邏輯模塊（2)和所述第一光電二極管 (20)、以及另一光電二極管（20)和所述時(shí)鐘脈沖發(fā)生器（38)以單片方式集成在半導(dǎo)體芯 片⑶上，和/或 光電二極管（20)和/或脈沖擴(kuò)展器（33)集成在鎖模激光器（5)內(nèi)，使得所述脈沖光 源（5)提供至少一個(gè)光學(xué)時(shí)鐘輸出和至少一個(gè)電時(shí)鐘輸出。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 所述第一光電二極管（20)和/或所述另一光電二極管（20)和/或所述光學(xué)鐘控的觸 發(fā)器（1 的多個(gè)光電二極管（20)連接至脈沖擴(kuò)展器（33)，其中所述脈沖擴(kuò)展器 (33)在其輸出端輸出比在其輸入端存在的電脈沖寬的電脈沖，使得占空比是能夠調(diào)節(jié)的， 和/或 所述脈沖擴(kuò)展器（33)集成在所述時(shí)鐘脈沖發(fā)生器（38)內(nèi)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 所述半導(dǎo)體芯片（3)為ASIC (3)，和/或 光波導(dǎo)（7)的至少一部分（6)集成在所述半導(dǎo)體芯片（3)中，通過(guò)所述光波導(dǎo)（7)的 所述至少一部分（6)，所述第一光電二極管（20)和/或所述另一光電二極管（20)和/或所 述光學(xué)鐘控的觸發(fā)器（lplyU被供有所述脈沖光信號(hào)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 所述第一歸零單元（31^包括至少一個(gè)第一晶體管（34D和一個(gè)第二晶體管（342)，其 中，所述兩個(gè)晶體管（31、342)的發(fā)射極輸出端彼此相連且連接至所述第一母線（32J，和/ 或 所述第一歸零單元（31J的所述第一晶體管（31)的基極端子直接地或間接地連接至 所述第一光電二極管（20)，并且，恒定電壓存在于所述第一歸零單元（31^的所述第二晶體 管（342)的基極端子，或者，所述第一歸零單元（31^的所述第一晶體管（31)的基極端子 連接至所述時(shí)鐘脈沖發(fā)生器（38)的第一輸出端，并且所述第一歸零單元（31J的所述第二 晶體管（34 2)的基極端子連接至所述時(shí)鐘脈沖發(fā)生器（38)的第二輸出端，其中，在所述時(shí) 鐘脈沖發(fā)生器（38)的所述第一輸出端處的所述時(shí)鐘信號(hào)相對(duì)于在所述第二輸出端處的所 述時(shí)鐘信號(hào)相移180°，和/或 所述第二歸零單元（312)包括至少一個(gè)第一晶體管（343)和一個(gè)第二晶體管（344)，其 中，所述兩個(gè)晶體管（343、344)的發(fā)射極輸出端彼此相連且連接至所述第二母線（32 2)，和/ 或所述第二歸零單元（312)的所述第一晶體管（343)的基極端子直接地或間接地連接至所 述第一光電二極管（20)，其中恒定電壓存在于所述第二歸零單元（31 2)的所述第二晶體管 (344)的基極端子， 或者，其中所述第二歸零單元（312)的所述第一晶體管（343)的基極端子連接至所述時(shí) 鐘脈沖發(fā)生器（38)的所述第一輸出端，所述第二歸零單元（312)的所述第二晶體管（344) 的基極端子連接至所述時(shí)鐘脈沖發(fā)生器（38)的所述第二輸出端，其中，在所述時(shí)鐘脈沖發(fā) 生器（38)的所述第一輸出端處的所述時(shí)鐘信號(hào)相對(duì)于在所述第二輸出端處的所述時(shí)鐘信 號(hào)相移180°。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 所述多個(gè)差動(dòng)單兀（35^35^35^中的每一個(gè)差動(dòng)單兀提供第一晶體管（36UJ6U、 36nj)和第二晶體管（36^^36^^36^)，其中，在每一差動(dòng)單兀（35^35^35》內(nèi)，所述第一 晶體管（36^36^,360)的發(fā)射極和所述第二晶體管（36^36^^360)的發(fā)射極彼此相 連且在各情況下連接至電流源（37i、37 2、37n)，和/或 所述多個(gè)差動(dòng)單兀（35^35^35:中的每一個(gè)差動(dòng)單兀的第一晶體管（36^36；^、 36n l)的集電極端子連接至所述第一母線（32^，和/或 所述多個(gè)差動(dòng)單兀（35^35^35:中的每一個(gè)差動(dòng)單兀的第二晶體管（361JE、362_ 2、 36n 2)的集電極端子連接至所述第二母線（3?)，和/或 所述多個(gè)差動(dòng)單兀（35^35^35:中的每一個(gè)差動(dòng)單兀的第一晶體管（36^36；^、 36n l)的基極端子在各情況下連接至光學(xué)鐘控的觸發(fā)器（lplyU的第一數(shù)據(jù)輸出端，和/ 或 恒定電壓存在于所述多個(gè)差動(dòng)單元（35i、352、35n)中的每一個(gè)差動(dòng)單元的第二晶體管 (3612、362 2、36n 2)的基極端子，或者 所述多個(gè)差動(dòng)單兀（35^35^35:中的每一個(gè)差動(dòng)單兀的第二晶體管（361JE、362_ 2、 36n2)的基極端子在各情況下連接至光學(xué)鐘控的觸發(fā)器（lplyU的第二數(shù)據(jù)輸出端。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，其特征在于， 所述脈沖光源（5)為鎖模激光器（5)。
14. 一種直接數(shù)字合成單元（50)，包括相位寄存器（51)、查閱表（52)和數(shù)字/模擬轉(zhuǎn) 換器（30)，其中，所述相位寄存器（51)的輸出反饋至在所述相位寄存器（51)的輸入端的 加法單元（53)，并且，所述相位寄存器（51)的輸出端連接至所述查閱表（52)，所述查閱表 (52)連接至所述數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器（30)，其特征在于， 所述數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器（30)為根據(jù)權(quán)利要求1至13所述的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器（30)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的直接數(shù)字合成單元，其特征在于， 所述相位寄存器（51)在其時(shí)鐘輸入端直接地或間接地連接至光電二極管（20)，所述 光電二極管（20)將所述光源（5)的脈沖光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電時(shí)鐘信號(hào)，所述脈沖光源（5)對(duì)所 述相位寄存器的光電二極管（20)以及所述數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器（30)的光電二極管（20)供 給信號(hào)，和/或 具有其光電二極管（20)的所述相位寄存器（51)、所述加法單元（53)、所述查閱表（52) 和所述數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器（30)以單片方式集成在半導(dǎo)體芯片（3)、尤其ASIC(3)上。
16. -種具有光學(xué)后同步的分配器系統(tǒng)，包括第一數(shù)字分配器單元和/或至少一個(gè)另 外的數(shù)字分配器單元（62i至62 n)，其中，所述數(shù)字分配器單元（62i至62n)串聯(lián)連接， 其中，所述第一分配器單元（62J直接地或間接地連接至光電二極管（20)， 其中，所述光電二極管（20)由脈沖光源（5)供給信號(hào)， 其中，分割系數(shù)被供給到各個(gè)數(shù)字分配器單元至62n)， 其中，所述數(shù)字分配器單元出21至62")的各個(gè)輸出端在各情況下另外地連接至一個(gè)光 學(xué)鐘控的觸發(fā)器至ln)的數(shù)據(jù)輸入端， 其中，每個(gè)光學(xué)鐘控的觸發(fā)器（11至1")的時(shí)鐘輸入端由所述脈沖光源（5)供給信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H03M1/08GK104285376SQ201380022849
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月30日
【發(fā)明者】格哈德·卡門 申請(qǐng)人:羅德施瓦茲兩合股份有限公司