[發(fā)明專利]多級模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和校準(zhǔn)所述轉(zhuǎn)換器的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680053504.3
• 申請日: 2006-02-27
• 公開（公告）號: CN101390291A
• 公開（公告）日: 2009-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: G·A·塞素拉;R·G·馬索利尼
• 申請（專利權(quán)）人: 意法半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10;H03M1/40;H03M1/44;H03M1/16
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 王 岳;張志醒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和校準(zhǔn)所述轉(zhuǎn)換器的方法。

背景技術(shù)

在很多電子裝置上，存在把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的需求。數(shù)字移動通信終端給出了這類裝置的重要例子。在此類應(yīng)用里，對低消耗，低電壓和高性能的需求給組成終端電子系統(tǒng)的集成電路的設(shè)計帶來尤其苛刻的要求。

基于不斷增加的集成水平(例如，純CMOS技術(shù))生產(chǎn)所述集成電路的可能性留出了可用于以下芯片的很大空間，即可用于實現(xiàn)目標(biāo)在于改善模擬部件/電路性能，例如用于對模擬部件/電路本身引起的不精確性進行補償，的數(shù)字信號處理(DSP)技術(shù)的芯片。

這種趨勢也體現(xiàn)在模/數(shù)轉(zhuǎn)換器方面，尤其在多級模數(shù)轉(zhuǎn)換器方面，用于其中的校正方法已經(jīng)開發(fā)出來，更通常認(rèn)作校準(zhǔn)方法，用于校正轉(zhuǎn)換結(jié)果中由于轉(zhuǎn)換器中存在的模擬部件例如電容器或者運算放大器的不理想而存在的誤差。例如，所述不理想是歸因于轉(zhuǎn)換器輸入時的取樣電路電容器不匹配以及歸因于實際運算放大器的受限增益帶寬產(chǎn)品。

現(xiàn)有技術(shù)的校正方法中，存在第一類方法，其可能執(zhí)行前臺校準(zhǔn)，即當(dāng)待轉(zhuǎn)換的模擬信號還沒有應(yīng)用到轉(zhuǎn)換器的輸入時執(zhí)行校準(zhǔn)。這類方法具有以下優(yōu)點，即有限的電路復(fù)雜性和保證正確的轉(zhuǎn)換結(jié)果。然而，前臺校準(zhǔn)方法存在內(nèi)在的不足，即其不能在待轉(zhuǎn)換的模擬信號已經(jīng)應(yīng)用到轉(zhuǎn)換器的輸入時使用。但是在一些應(yīng)用中，在信號轉(zhuǎn)換過程中的持續(xù)校準(zhǔn)是必需的。

為了克服這個不足，開發(fā)出來了第二類校準(zhǔn)方法。特別地，這類方法采用了校準(zhǔn)方法并且可以在模擬信號的轉(zhuǎn)換過程中操作而不干擾模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的正常操作。

這類方法通常根據(jù)以下進行工作，即把偽隨機噪聲序列的各自的樣本增加到待轉(zhuǎn)換信號的模擬樣本上，以便通過所述序列來調(diào)制待校正的誤差。為了改善轉(zhuǎn)換器的性能，通過校正操作來處理轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出以便提取已調(diào)制信息。經(jīng)驗證明，在所述校正方法的收斂時間t_conv(達到半LSB精度所必需的)和在轉(zhuǎn)換器位數(shù)中的分辨率N之間存在類型關(guān)系式：

t_conv＝2^2·NT_s

其中，T_s是取樣周期。

從上述關(guān)系式可知，例如在分辨率為13位的循環(huán)轉(zhuǎn)換器中通過采用現(xiàn)有技術(shù)的上述本底校正方法之一并且以5MS/S(百萬每秒)的頻率進行操作，可以得到大約30秒的收斂時間。這樣長的收斂時間導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)的本底校準(zhǔn)方法不適合用在很多應(yīng)用中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有以下校正(即校準(zhǔn))系統(tǒng)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，即該系統(tǒng)保證比現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)或方法的收斂時間更短的收斂時間，并且該系統(tǒng)同時擁有有限的電路復(fù)雜性。

通過一種多級模/數(shù)轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)該目的，該多級模/數(shù)轉(zhuǎn)換器用于通過多步驟轉(zhuǎn)換周期把輸入信號的模擬樣本轉(zhuǎn)換成各自的由位組成的數(shù)字碼，各個周期步驟解析各自的數(shù)字碼的至少一位，該轉(zhuǎn)換器包括：取樣裝置，適合于輸入所述信號并且輸出所述模擬樣本的第一序列；偽隨機序列的生成模塊，適合于輸出所述偽隨機序列的樣本；求和節(jié)點，輸入所述第一序列和所述偽隨機序列，在輸出中獲得模擬樣本的第二序列；具有可控制數(shù)字增益的轉(zhuǎn)換裝置，適合于輸入第二序列的樣本以便輸出所述數(shù)字碼的位；反饋回路，用于執(zhí)行所述多步驟轉(zhuǎn)換周期，其具有環(huán)路增益并且包括模擬放大裝置和所述取樣裝置；數(shù)字校準(zhǔn)模塊，用于把數(shù)字增益匹配至環(huán)路增益。該多級模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的特征在于：所述第二序列包括所述偽隨機序列的貢獻不存在的預(yù)定樣本；數(shù)字校準(zhǔn)模塊包括預(yù)測模塊以便從輸出自所述轉(zhuǎn)換裝置的由所述預(yù)定樣本的轉(zhuǎn)換生成的位開始，生成所述輸入信號的數(shù)字估算；其中所述校準(zhǔn)模塊使用所述估算以便消除在所述數(shù)字增益至所述環(huán)路增益的匹配中所述輸入信號引起的干擾。