專利名稱：雙通道模數轉換校準裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及數字信號處理領域，尤其涉及一種雙通道模數轉換校準裝置。
背景技術：
電子電路中電容電阻微小偏差，精度等誤差得都會影響整個系統的準確度。在高精度系統要求下某些影響是不可忽視的，從而需要有額外校準電路來糾正其中的某些誤差。隨著半導體工藝技術水平的不斷提高，模數轉換(Analog-to-Digital Converter,ADC)器沿著固有的高速和高精度方向發展，因此模數轉換器隨著需求精度的增大，也需要有一定的校準功能。在模數轉換器的設計中，流水線型結構是當前主要設計結構之一。流水線型ADC又稱為子區式ADC，它由級聯的若干級電路組成，每一級包括一個采樣/保持放大器，一個低位的ADC轉換器、一個DAC轉換器，以及一個減法器和一個放大器。用多級低分辨率的ADC組成高分率的ADC。流水線結構的誤差主要來源是低位的ADC轉換器、DAC轉換器和各級之間的放大器。其中影響比較大的是運算放大器的有限增益以及帶寬，電容失配，時鐘抖動以及比較器
失調等。現有技術中，雙通道流水線型ADC校準有些需建立誤差模型，即需要增加很大一部分硬件，從而增加成本。還有些只能進行第一級校準，并不能很好的校準雙通道流水線結構模數轉換中放大誤差和電子元件偏差所產生誤差。
實用新型內容本實用新型的目的是針對現有技術的缺陷，提供一種雙通道模數轉換校準裝置。該裝置通過對兩個通道的模數轉換信號的差值進行校準，減小了雙通道流水線結構模數轉換中放大誤差和電子元件偏差所產生誤差，同時加快了校準速度，提高了輸出信號的精度。為實現上述目的，本申請提供了一種雙通道模數轉換校準裝置，該校準裝置包括采樣/保持模塊、第一模數轉換模塊、第二模數轉換模塊和校準模塊；所述校準模塊還包括接收單元、第一計算單元、修改單元、第二計算單元、比例分配單元和調整單元；所述接收單元用于接收所述第一模數轉換模塊、所述第二模數轉換模塊中每一級的輸出數據和確定每一級的對應調整值；所述第一計算單元用于計算第一模數轉換信號和第二模數轉換信號的差值；所述修改單元用于根據所述差值修改所述第一模數轉換信號和所述第二模數轉換信號的每一級的輸出數據；所述第二計算單元用于在確定接收到的所述第一模數轉換信號和所述第二模數轉換信號的周期數等于預設的周期值時，則計算累計差值；所述比例分配單元用于在確定所述累計差值大于所述預設的累計差值時，則設定比例分配系數、計算分配到的每級的調整因子和調整數值；所述調整單元用于所述分配到的每級的調整因子和調整數值調整各級輸出數值所對應的調整值。優選的，所述采樣/保持模塊用于對需要模數轉換的模擬信號進行采樣和保持；所述第一模數轉換模塊用于將所述模擬信號轉換成數字信號；所述第二模數轉換模塊同樣用于將所述模擬信號轉換成數字信號。優選的，所述采樣/保持模塊分別與所述第一模數轉換模塊和所述第一模數轉換模塊相連接，所述第一模數轉換模塊與所述校準模塊相連接，所述第二模數轉換模塊也與所述校準模塊相連接。優選的，述校準模塊還包括輸出單元、存儲單元、第一判斷單元、第二判斷單元和處理單元；所述輸出單元，用于輸出所述第一模數轉換信號、所述第二模數轉換信號以及所述第一模數轉換信號和第二模數轉換信號的差值；所述存儲單元，用于存儲所述第一模數轉換信號和所述第二模數轉換信號的每一級的輸出數據的修改值、每一級的對應調整值以及所述第一模數轉換信號和所述第二模數轉換信號的差值的絕對值。所述第一判斷單元用于判斷接收到的所述第一模數轉換信號和所述第二模數轉換信號的周期數是否等于預設 的周期值；所述第二判斷單元用于判斷所述累計差值是否小于或等于預設的累計差值；所述處理單元，用于在確定累計差值小于或等于預設的累計差值時，則將所述采樣/保持模塊分別與所述第一模數轉換模塊和第二模數轉換模塊的連接斷開，即對所述第一模數轉換模塊和第二模數轉換模塊的校準結束；所述接收單元與所述第一計算單元相連接，所述第一計算單元分別與所述輸出單元和所述修改單元相連接，所述修改單元與所述存儲單元相連接，所述存儲單元與所述第一判斷單元相連接，所述第一判斷單元分別與所述接收單元和所述第二計算單元相連接，所述第二計算單元與所述第二判斷單元相連接，所述第二判斷單元分別與所述處理單元和所述比例分配單元相連接，所述比例分配單元與所述調整單元相連接，所述調整單元與所述接收單元相連接。優選的，所述接收單元還用于當確定接收到的所述第一模數轉換信號和所述第二模數轉換信號的周期數小于所述預設的周期值時，則接收所述第一模數轉換通道和所述第二模數轉換通道中每一級的輸出數據和確定每一級的對應調整值。優選的，所述接收單元還用于當確定所述調整單元完成所述調整各級輸出數值所對應的調整值時，則接收所述第一模數轉換通道和所述第二模數轉換通道中每一級的輸出數據和確定每一級的對應調整值。優選的，所述第一判斷單元中的所述預設的周期值和所述第二判斷單元中的所述預設的累計差值是根據實際需要設定的。因此，本實用新型實現了對雙通道模數轉換ADC的校準。通過對兩個通道的模數轉換信號的累計差值進行校準，減小了雙通道流水線結構模數轉換中放大誤差和電子元件偏差所產生誤差，同時加快了校準速度，提高了輸出信號的精度。
圖I為本實用新型實施例雙通道模數轉換校準裝置的示意圖；圖2為本實用新型實施例公開的雙通道模數轉換校準方法流程圖；圖3為本實用新型實施例公開的雙通道模數轉換校準模塊示意圖。
具體實施方式
下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。[0019]圖I為本實用新型實施例雙通道模數轉換裝置的示意圖。如圖所示，該雙通道模數轉換系統具體包括采樣/保持模塊11、第一模數轉換模塊12、第二模數轉換模塊13和校準模塊14。其中第一模數轉換模塊12又稱為第一模數轉換通道，第二模數轉換模塊13又稱為第一模數轉換通道。采樣/保持模塊11用于對輸入模擬信號想進行采樣保持，并將采樣后的信號發送到第一模數轉換通道12和第二模數轉換通道13。第一模數轉換通道12用于對接收到的信號進行模數轉換，該通道分為8級，第一級、第二級...第八級，前七級皆為2.5bit，第八級為3bit。每一級的數字輸出作為校準模塊的輸入信號。第二模數轉換通道13用于對接收到的信號進行模數轉換，該通道分為8級，第一級、第二級...第八級，前七級皆為2.5bit，第八級為3bit。每一級的數字輸出作為校準模塊的輸入信號。 校準模塊14用于計算接收到的第一模數轉換通道12輸出信號和第二模數轉換通道13輸出信號的差值，并用比例積分方法縮小差值，輸出校準后的第一模數轉換信號、校準后的第二模數轉換信號以及校準后的第一模數轉換信號和校準后的第二模數轉換信號的差值。上述采樣/保持模塊11分別與所述第一模數轉換模塊12和所述第一模數轉換模塊13相連接，所述第一模數轉換模塊12與所述校準模塊14相連接，所述第二模數轉換模塊13也與所述校準模塊14相連接。因此，雙通道流水線型ADC可根據第一模數轉換通道和第二模數轉換通道的輸出關系列出多元一次方程組。根據定理“η元一次方程組有唯一一組解的必要條件是有η個不相關聯的η元一次方程式”，當列出η個不相關的多元一次方程，就會找到方程的唯一解。另一方面，雙通道流水線型ADC中，當第一模數轉換通道和第二模數轉換通道都為精確時，當輸入第一模數轉換通道和第二模數轉換通道的信號為相同值時，則第一模數轉換通道和第二模數轉換通道的輸出值一定相同。從而得出根據第一模數轉換通道和第二模數轉換通道列出的η個不相關的多元一次方程的唯一解一定是第一模數轉換信號和第二模數轉換信號的精確值。所以縮小第一模數轉換信號和第二模數轉換信號之間的差值(Diff)是減小雙通道流水線結構模數轉換中產生的誤差的途徑。圖2為本實用新型實施例公開的雙通道模數轉換校準方法流程圖。如圖所示，本實施例包括如下步驟步驟201 :接收第一模數轉換通道、第二模數轉換通道中每一級的輸出數據和確定每一級的對應調整值。具體地，第一模數轉換通道分為8級，第一級、第二級...第八級，前七級皆為
2.5bit，第八級為3bit。其中，第一級、第二級......第七級的每一級皆有7種數字輸出，
分別為1、2、3、4、5、6、7 ;第八級有8種數字輸出，分別為1、2、3、4、5、6、7、8。在本實用新型實施例的設計中采用獨熱碼來表示每一級的數字輸出。獨熱碼，直觀來說就是有多少個狀態就有多少比特，而且只有一個比特為1，其他全為O的一種碼制。其中，第一模數轉換通道的第一級輸出為{D7_A1、D6_A1、D5_A1、D4_A1、D3_A1、D2_A1、D1_A1}，其中只有一位為 1，則用 0000001 代表 1,0000010 代表 2，· · ·，1000000 代表 7。第二級到第七級與第一級相同。第一模數轉換通道的第八級輸出為{D8_A8、D7_A8、D6_A8、D5_A8、D4_A8、D3_A8、D2_A8、D1_A8}，其中只有一位為 1，則用 00000001 代表 1,00000010 代表2，...，10000000代表8。在本實用新型實施例中，第一模數轉換通道中每級輸出的每位
表示為Dn_Am。η的取值可以為1、2，......，8中的任意值，Dn代表每一級的第η位二級
制值，m的取值為1、2，......，8中的任意值，Am代表第一模數轉換通道的第m級。與第一模數轉換通道類似，第二模數轉換通道的第一級輸出為{D7_B1、D6_B1、D5_BI、D4_B1、D3_B1、D2_B1、D1_B1}，其中只有一位為 1，則用 0000001 代表 1,0000010 代表2，...，1000000代表7。第二級到第七級與第一級相同。第八級輸出為{D8_B8、D7_B8、D6_B8、D5_B8、D4_B8、D3_B8、D2_B8、D1_B8}，其中只有一位為 1，則用 00000001 代表 1,00000010代表2，...，10000000代表8。在本實用新型實施例中，在本實用新型實施例中，第二模數轉換通道中每級輸出的每位表示為Dn_Bm，η的取值可以為1、2，... ,8中的任意值，Dn代表每一級的第η位二級制值，m的取值為1、2，...，8中的任意值，Bm代表第二模數轉換通·道的第m級。本實用新型實施例中規定代表第一模數轉換通道和第二模數轉換通道中每一級的輸出數字所對應的調整值為Nn_Am、Nn_Bm，其中，Nn_Am和Nn_Bm的初始值為Nn_Am = nX2((8_m)X2)(I)Nn_Bm = nX2((8_m)X2)(2)其中，n為每一級的輸出數字，其取值可以為1、2.....8中的任意值，m的取值為
1、2，...,8中的任意值。例如，第一模數轉換通道的第八級輸出數字為1，則對應的調整值初始值為N1_A8 = 1X2 ((8-8) X2) = I ;第一模數轉換通道的第七級輸出數字為2，則對應的調整值初始值為N2_A7 = 2X2 ((8-7) X2) = 8 ;第一模數轉換通道的第一級輸出數字為5，則對應的調整值初始值為N5_A1 = 5X2 ((8-1) X2) = 81920。其中，調整值的初始值為理想值，實際值可能跟理想值不一致需要做調整得到。比如N1_A8的理想值為1，實際值可能為I. 00000001，N5_A1的理想值為81920，實際值可能為81900. 7456。經過調整后的Nn_Am、Nn_Bm的實際值是一個帶有小數的值，在本申請實施例中采用了 16位整數加上8位小數，一共24位位長的二進制數表示Nn_Am、Nn_Bm最后的實際值。其中，第一模數轉換通道的第一級的七種可能輸出的調整值為N7_A1、N6_A1、N5_Al、N4_A1、N3_A1、N2_A1、N1_A1，第二級的七種可能輸出的調整值為N7_A2、N6_A2、N5_A2、N4_A2、N3_A2、N2_A2、N1_A2，...，第七級的七種可能輸出的調整值為N7_A7、N6_A7、N5_A7、N4_A7、N3_A7、N2_A7、N1_A7，第八級的八種可能輸出的調整值為N8_A8、N7_A8、N6_A8、N5_A8、N4_A8、N3_A8、N2_A8、N1_A8。同理可知，第二模數轉換通道的第一級的七種可能輸出的調整值為N7_B1、N6_BI、N5_B I、N4_B I、N3_B I、N2_B I、N1_B I，第二級的七種可能輸出的調整值為N7_B2、N6_B2、N5_B2、N4_B2、N3_B2、N2_B2、N1_B2，...，第七級的七種可能輸出的調整值為N7_B7、N6_B7、N5_B7、N4_B7、N3_B7、N2_B7、N1_B7，第八級的八種可能輸出的調整值為N8_B8、N7_B8、N6_B8、N5_B8、N4_B8、N3_B8、N2_B8、N1_B8。步驟202 :計算第一模數轉換信號和第二模數轉換信號的差值具體地，第一模數轉換信號Ya的計算公式為
權利要求1.一種雙通道模數轉換校準裝置，其特征在于，所述校準裝置包括采樣/保持模塊、第一模數轉換模塊、第二模數轉換模塊和校準模塊；所述校準模塊還包括接收單元、第一計算單元、修改單元、第二計算單元、比例分配單元和調整單元； 所述接收單元用于接收所述第一模數轉換模塊、所述第二模數轉換模塊中每一級的輸出數據和確定每一級的對應調整值； 所述第一計算單元用于計算第一模數轉換信號和第二模數轉換信號的差值； 所述修改單元用于根據所述差值修改所述第一模數轉換信號和所述第二模數轉換信號的每一級的輸出數據； 所述第二計算單元用于在確定接收到的所述第一模數轉換信號和所述第二模數轉換信號的周期數等于預設的周期值時，則計算累計差值； 所述比例分配單元用于在確定所述累計差值大于所述預設的累計差值時，則設定比例分配系數、計算分配到的每級的調整因子和調整數值； 所述調整單元用于所述分配到的每級的調整因子和調整數值調整各級輸出數值所對應的調整值。
2.根據權利要求I所述的雙通道模數轉換校準裝置，其特征在于，所述采樣/保持模塊用于對需要模數轉換的模擬信號進行采樣和保持；所述第一模數轉換模塊用于將所述模擬信號轉換成數字信號；所述第二模數轉換模塊同樣用于將所述模擬信號轉換成數字信號。
3.根據權利要求I所述的雙通道模數轉換校準裝置，其特征在于，所述采樣/保持模塊分別與所述第一模數轉換模塊和所述第一模數轉換模塊相連接，所述第一模數轉換模塊與所述校準模塊相連接，所述第二模數轉換模塊也與所述校準模塊相連接。
4.根據權利要求I所述的雙通道模數轉換校準裝置，其特征在于，所述校準模塊還包括輸出單元、存儲單元、第一判斷單元、第二判斷單元和處理單元； 所述輸出單元，用于輸出所述第一模數轉換信號、所述第二模數轉換信號以及所述第一模數轉換信號和第二模數轉換信號的差值； 所述存儲單元，用于存儲所述第一模數轉換信號和所述第二模數轉換信號的每一級的輸出數據的修改值、每一級的對應調整值以及所述第一模數轉換信號和所述第二模數轉換信號的差值的絕對值。
所述第一判斷單元用于判斷接收到的所述第一模數轉換信號和所述第二模數轉換信號的周期數是否等于預設的周期值； 所述第二判斷單元用于判斷所述累計差值是否小于或等于預設的累計差值； 所述處理單元，用于在確定累計差值小于或等于預設的累計差值時，則將所述采樣/保持模塊分別與所述第一模數轉換模塊和第二模數轉換模塊的連接斷開，即對所述第一模數轉換模塊和第二模數轉換模塊的校準結束； 所述接收單元與所述第一計算單元相連接，所述第一計算單元分別與所述輸出單元和所述修改單元相連接，所述修改單元與所述存儲單元相連接，所述存儲單元與所述第一判斷單元相連接，所述第一判斷單元分別與所述接收單元和所述第二計算單元相連接，所述第二計算單元與所述第二判斷單元相連接，所述第二判斷單元分別與所述處理單元和所述比例分配單元相連接，所述比例分配單元與所述調整單元相連接，所述調整單元與所述接收單元相連接。
5.根據權利要求I所述的雙通道模數轉換校準裝置，其特征在于，所述接收單元還用于當確定接收到的所述第一模數轉換信號和所述第二模數轉換信號的周期數小于所述預設的周期值時，則接收所述第一模數轉換通道和所述第二模數轉換通道中每一級的輸出數據和確定每一級的對應調整值。
6.根據權利要求I所述的雙通道模數轉換校準裝置，其特征在于，所述接收單元還用于當確定所述調整單元完成所述調整各級輸出數值所對應的調整值時，則接收所述第一模數轉換通道和所述第二模數轉換通道中每一級的輸出數據和確定每一級的對應調整值。
7.根據權利要求I所述的雙通道模數轉換校準裝置，其特征在于，所述第一判斷單元中的所述預設的周期值和所述第二判斷單元中的所述預設的累計差值是根據實際需要設定的。
專利摘要本實用新型涉及一種雙通道模數轉換校準裝置，該校準裝置包括采樣/保持模塊、第一模數轉換模塊、第二模數轉換模塊和校準模塊；校準模塊包括接收單元用于接收第一、第二模數轉換模塊中每一級的輸出數據和確定每一級的對應調整值；第一計算單元用于計算第一、第二模數轉換信號的差值；修改單元用于修改每一級的輸出數據；第二計算單元用于計算累計差值、各級的累計修改值；比例分配單元用于設定比例分配系數、計算分配到的每級的調整因子和調整數值；調整單元用于調整各級輸出數值所對應的調整值。因此，本實用新型通過對兩個通道的模數轉換信號的累計差值進行校準，加快了校準速度，提高了輸出信號的精度。
文檔編號H03M1/10GK202750072SQ201220227568
公開日2013年2月20日 申請日期2012年5月21日 優先權日2012年5月21日
發明者王乃龍 申請人:英特格靈芯片(天津)有限公司