一種適用于流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的后臺(tái)校準(zhǔn)電路及校準(zhǔn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的后臺(tái)校準(zhǔn)電路及校準(zhǔn)方法，電路主要包括若干比較器、選擇器、譯碼器、校準(zhǔn)信號(hào)計(jì)算模塊、校準(zhǔn)控制模塊、錯(cuò)位相加模塊等，利用比較器之間的微小失調(diào)和噪聲干擾進(jìn)行后臺(tái)校準(zhǔn)，通過(guò)本發(fā)明的校準(zhǔn)方法，可以在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)對(duì)第一級(jí)電路中誤差的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，無(wú)需偽隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器。本發(fā)明能夠有效抑制流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電容失配、運(yùn)放增益誤差及非線性導(dǎo)致的誤差等，具備降低流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換誤差，提高信噪比，抑制諧波失真，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，校準(zhǔn)速度快等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種適用于流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的后臺(tái)校準(zhǔn)電路及校準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種涉及針對(duì)流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電容失配、運(yùn)放有限增益誤差和非 線性誤差進(jìn)行的后臺(tái)校準(zhǔn)電路和校準(zhǔn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的電路模塊，在傳感器系統(tǒng)、自動(dòng)控制 系統(tǒng)和現(xiàn)代通訊系統(tǒng)中都是必不可少的模塊。流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器在速度與精度兩方面取 得了較好的折衷，因此，成為了高速高精度的要求嚴(yán)格的應(yīng)用場(chǎng)合的不二選擇。在高速高精 度的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路中，存在大量的非理想特性，比如電容失配、運(yùn)放有限增益誤 差、運(yùn)放非線性等，使模數(shù)轉(zhuǎn)換器的性能發(fā)生退化。圖1為常用的1.5bit第一級(jí)流水線模數(shù) 轉(zhuǎn)換器(帶有非理想因素導(dǎo)致的誤差)輸入信號(hào)和輸出余量信號(hào)的傳遞曲線以及模數(shù)轉(zhuǎn)換 器整體傳遞曲線，可以看到，在判決電平_ 和+ 處，由于誤差的存在，導(dǎo)致了模數(shù) 4 4 轉(zhuǎn)換器整體傳遞函數(shù)的不連續(xù)和非線性。這種性能的降低在當(dāng)下越來(lái)越微型化的工藝發(fā)展 趨勢(shì)下越來(lái)越嚴(yán)重。
[0003] 為了抑制非理想因素的影響，高性能的流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器需要進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)分 為模擬校準(zhǔn)和數(shù)字校準(zhǔn)。模擬校準(zhǔn)是在模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電路中額外增加校準(zhǔn)電路，對(duì)誤差進(jìn) 行校準(zhǔn)，因此模擬校準(zhǔn)需要增加額外的芯片面積和功耗。而微型化的集成電路工藝發(fā)展趨 勢(shì)使得數(shù)字電路可以獲得更快的速度和更小的功耗，相對(duì)于模擬電路更具有優(yōu)勢(shì)，所以數(shù) 字校準(zhǔn)的方法比模擬校準(zhǔn)更受歡迎。數(shù)字校準(zhǔn)有前臺(tái)校準(zhǔn)和后臺(tái)校準(zhǔn)，前臺(tái)校準(zhǔn)是在模數(shù) 轉(zhuǎn)換器開(kāi)始轉(zhuǎn)換之前進(jìn)行校準(zhǔn)過(guò)程，提取電路誤差參數(shù)，然后在接下來(lái)的轉(zhuǎn)換過(guò)程中將誤 差減去，校準(zhǔn)只在系統(tǒng)上電時(shí)進(jìn)行一次;后臺(tái)校準(zhǔn)則是在模數(shù)轉(zhuǎn)化器工作過(guò)程中進(jìn)行誤差 提取和校準(zhǔn)運(yùn)算，校準(zhǔn)伴隨轉(zhuǎn)換過(guò)程在系統(tǒng)工作過(guò)程中始終進(jìn)行。由于電路的參數(shù)，除電容 失配外，在工作過(guò)程中都會(huì)發(fā)生漂移，因此前臺(tái)校準(zhǔn)的方案有一定的局限性。而后臺(tái)校準(zhǔn)在 電路工作過(guò)程中始終進(jìn)行，避免了這個(gè)問(wèn)題。但后臺(tái)校準(zhǔn)往往需要引入偽隨機(jī)數(shù)的，校準(zhǔn)電 路較為復(fù)雜，且需要較長(zhǎng)的收斂時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：針對(duì)流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的各種非理想因素導(dǎo)致的轉(zhuǎn)換誤差，提出一種 適用于流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的后臺(tái)校準(zhǔn)電路及校準(zhǔn)方法，減小了電容失配、運(yùn)放有限增益誤 差、運(yùn)放非線性對(duì)流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第一級(jí)電路乃至整體模數(shù)轉(zhuǎn)換器的性能影響，校 準(zhǔn)電路不需要引入偽隨機(jī)數(shù)等模塊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，校準(zhǔn)速度快。
[0005] 技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0006] -種適用于流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的后臺(tái)校準(zhǔn)電路，包括改進(jìn)型子模數(shù)轉(zhuǎn)換器、 1.5bit MDAC模塊、后級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器、校準(zhǔn)信號(hào)計(jì)算模塊、后臺(tái)校準(zhǔn)控制模塊和錯(cuò)位相加求 和電路；
[0007] 所述改進(jìn)型子模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括第一比較器、第二比較器、第三比較器、第四比較 器、第一雙路選擇器、第二雙路選擇器、第三雙路選擇器和譯碼器，記基準(zhǔn)電壓為Vref，模擬 輸入信號(hào)為Vin;第一雙路選擇器輸出或到第一比較器和第二比較器的反相輸 〇 4 入端，第三比較器和第四比較器的反相輸入端接第一比較器、第二比較器、第三比 4 較器和第四比較器的正向輸入端接Vin，第二雙路選擇器用于選擇第一比較器的輸出bll或 第二比較器的輸出bl2作為輸出bl，第三雙路選擇器3用于選擇第三比較器的輸出b21或第 四比較器的輸出b22作為輸出b2，bl和b2通過(guò)譯碼器轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼D1;
[0008] 所述1.5bit MDAC模塊包括子數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第一加法器、二倍增益模塊和第二加法 器，子數(shù)模轉(zhuǎn)換器根據(jù)D1選擇對(duì)應(yīng)模擬電壓VD1，Vin與V D1相減的結(jié)果通過(guò)二倍增益模塊放 大兩倍后的余量記為Vres;
[0009] 所述后級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬量Vres轉(zhuǎn)換數(shù)字量Dres;
[00?0]所述校準(zhǔn)信號(hào)計(jì)算模塊根據(jù)下面公式對(duì)Dres進(jìn)行校準(zhǔn)，得到Dres_cal: Dres_cal =Dres+Al X Dres+A3 X Dres3
[0011]所述后臺(tái)校準(zhǔn)控制模塊根據(jù)bll、bl2、b21和b22產(chǎn)生后臺(tái)校準(zhǔn)控制信號(hào)，通過(guò)后臺(tái) 校準(zhǔn)控制信號(hào)對(duì)第一雙路選擇器、第二雙路選擇器和第三雙路選擇器進(jìn)行控制，同時(shí)后臺(tái) 校準(zhǔn)控制模塊根據(jù)Dres_cal迭代計(jì)算更新校準(zhǔn)參數(shù)A1和A3;
[0012]所述錯(cuò)位相加求和電路對(duì)D1和Dres_cal進(jìn)行錯(cuò)位相加，得到數(shù)字輸出Dout。
[0013] 具體的，所述后臺(tái)校準(zhǔn)控制模塊的具體工作過(guò)程包括如下步驟：
[0014] (1)將后臺(tái)校準(zhǔn)控制模塊中的控制變量SI、S2、S3置零，同時(shí)后臺(tái)校準(zhǔn)控制模塊控 制第一雙路轉(zhuǎn)換器輸出，進(jìn)入步驟(2); 4
[0015] (2)檢測(cè)并判斷1^11 = 1312、&21 = &22是否均成立:若兩組等式均成立，則繼續(xù)檢測(cè)； 若至少有一組等式不成立，則進(jìn)入步驟(3);
[0016] (3)若bll乒bl2,即bll和bl2中一個(gè)為"0"，另一個(gè)為"Γ :當(dāng)S1=0時(shí)，選擇"Γ作為 第二雙路選擇器的輸出，即bl = 1，同時(shí)將S1置為1，記錄Dll = D1、Dresll = Dres_cal;當(dāng)S1 辛0時(shí)，選擇"0"作為第二雙路選擇器的輸出，即bl=0,同時(shí)將S1置為2,記錄D12 = D1、 Dresl2 = Dres_cal ；
[0017] 若b21#b22,即b21和b22中一個(gè)為"0"，另一個(gè)為"Γ :當(dāng)S2 = 0時(shí)，選擇"Γ作為第 三雙路選擇器的輸出，即b2= 1，同時(shí)將S2置為1，記錄Dres21=Dres_cal;當(dāng)S2辛0時(shí)，選擇 "〇"作為第三雙路選擇器的輸出，即b2 = 0,同時(shí)將S2置為2,記錄Dres22 = Dres_cal;
[0018] (4)判斷S1 = 2、S2 = 2是否均成立:若兩組等式均成立，則進(jìn)行步驟(5);若至少有 一組等式不成立，則返回步驟(2);
[0019] (5)后臺(tái)校準(zhǔn)控制模塊控制第一雙路轉(zhuǎn)換器輸出^吻'，進(jìn)入步驟(6); 8
[0020] (6)檢測(cè)并判斷b21 = b22是否成立:若成立，則繼續(xù)檢測(cè)；若不成立b21和b22中一 個(gè)為"〇"，另一個(gè)為"Γ，則進(jìn)入步驟(7);
[0021 ] (7)當(dāng)S3 = 0時(shí)，選擇"1"作為第三雙路選擇器的輸出，即b2 = 1，記錄Dres21 ' = Dres;當(dāng)S3辛0時(shí)，選擇"0"作為第三雙路選擇器的輸出，即b2 = 0，記錄Dres22 ' =Dres;
[0022] (8)判斷S3 = 2是否成立:若成立，則進(jìn)入步驟(9);否則，返回步驟(6);
[0023] (9)根據(jù)下式對(duì)A1和A3進(jìn)行更新并返回步驟(1)繼續(xù)校準(zhǔn)：
[0024] Al(n+l)=Al(n)+yl[(Dll+Dresll)-(D12+Dresl2)]
[0025] A3(n+l)=A3(n)+y2[(Dres22-Dres21)-(Dres22,-Dres2r)]
[0026] 其中:Al(n)和A3(n)分別為當(dāng)前的A1和Α3，Α1(η+1)和A3(n+1)分別為更新后的A1 和Α3，μ1和μ2為迭代步長(zhǎng);若Al(n)和Al(n+1)的差值在閾值范圍內(nèi)，且A3(n)和A3(n+1)的差 值也在閾值范圍內(nèi)，則表明迭代收斂，A1和A3已達(dá)到預(yù)期值，否則表明參數(shù)尚未達(dá)到預(yù)期 的值。
[0027] 本發(fā)明的后臺(tái)校準(zhǔn)過(guò)程伴隨著模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，校準(zhǔn)參數(shù)經(jīng)過(guò)不斷 迭代，在一段時(shí)間后收斂于某一固定值。隨著電路的工作，電路參數(shù)可能會(huì)發(fā)生偏移，而校 準(zhǔn)參數(shù)也會(huì)在電路參數(shù)發(fā)生偏移后持續(xù)進(jìn)行迭代，不斷收斂更新，保證能夠?qū)崟r(shí)地校準(zhǔn)模 數(shù)轉(zhuǎn)換器的誤差。
[0028]有益效果：本發(fā)明的適用于流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的后臺(tái)校準(zhǔn)方法在傳統(tǒng)的1.5bit MDAC基礎(chǔ)上，增加了兩個(gè)與原有電路中比較器接法相同的比較器，由于兩個(gè)比較器之間的 細(xì)微失調(diào)電壓和噪聲干擾，在輸出數(shù)字量轉(zhuǎn)變點(diǎn)（土Vref/4)處，兩個(gè)比較器的比較結(jié)果將 不一致，利用這個(gè)特點(diǎn)確定轉(zhuǎn)變點(diǎn)，并提取誤差參數(shù)。此外，還額外增加了用于控制后臺(tái)校 準(zhǔn)步驟的后臺(tái)校準(zhǔn)控制模塊和校準(zhǔn)信號(hào)計(jì)算模塊。相對(duì)于其他后臺(tái)校準(zhǔn)方案，不需要引入 偽隨機(jī)數(shù)，電路結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，額外增加的電路面積和功耗也較小。校準(zhǔn)后模數(shù)轉(zhuǎn)換器性能 得到明顯提高。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中常用1.5bit第一級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)和輸出余量信號(hào)的傳 遞曲線和模數(shù)轉(zhuǎn)換器整體傳遞曲線，實(shí)線為理想情況，虛線為非理想情況；
[0030] 圖2是本發(fā)明的適用于流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的后臺(tái)校準(zhǔn)電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖3是本發(fā)明的適用于流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的后臺(tái)校準(zhǔn)方法的原理示意圖；
[0032] 圖4是本發(fā)明的適用于流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的后臺(tái)校準(zhǔn)方法的步驟流程圖；
[0033]圖5是采用本發(fā)明的校準(zhǔn)方法前后的模數(shù)轉(zhuǎn)換器傳遞曲線圖，實(shí)線為校準(zhǔn)前的傳 遞曲線，虛線為校準(zhǔn)后的傳遞曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0035]如圖1所示為一種適用于流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的后臺(tái)校準(zhǔn)電路包括改進(jìn)型子模數(shù)轉(zhuǎn) 換器、1.5bit MDAC模塊、后級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器、校準(zhǔn)信號(hào)計(jì)算模塊、后臺(tái)校準(zhǔn)控制模塊和錯(cuò)位相 加求和電路；
[0036] 所述改進(jìn)型子模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括第一比較器、第二比較器、第三比較器、第四比較 器、第一雙路選擇器、第二雙路選擇器、第三雙路選擇器和譯碼器，記基準(zhǔn)電壓為Vref，模擬 輸入信號(hào)為Vin;第一雙路選擇器輸出或到第一比較器和第二比較器的反相輸 8 4 入端，第三比較器和第四比較器的反相輸入端接一 第一比較器、第二比較器、第三比 4 較器和第四比較器的正向輸入端接Vin，第二雙路選擇器用于選擇第一比較器的輸出bll 或第二比較器的輸出bl2作為輸出bl，第三雙路選擇器3用于選擇第三比較器的輸出b21或 第四比較器的輸出b22作為輸出b2，bl和b2通過(guò)譯碼器轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼D1;
[0037]所述1.5bit MDAC模塊包括子數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第一加法器、二倍增益模塊和第二加法 器，子數(shù)模轉(zhuǎn)換器根據(jù)D1選擇對(duì)應(yīng)模擬電壓VD1，Vin與VD1相減的結(jié)果通過(guò)二倍增益模塊放 大兩倍后的余量記為Vres;
[0038]所述后級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬量Vres轉(zhuǎn)換數(shù)字量Dres;
[0039]所述校準(zhǔn)信號(hào)計(jì)算模塊根據(jù)下面公式對(duì)Dres進(jìn)行校準(zhǔn)，得到Dres_cal: Dres_cal =Dres+Al X Dres+A3 X Dres3
[0040]所述后臺(tái)校準(zhǔn)控制模塊根據(jù)bll、bl2、b21和b22產(chǎn)生后臺(tái)校準(zhǔn)控制信號(hào)，通過(guò)后臺(tái) 校準(zhǔn)控制信號(hào)對(duì)第一雙路選擇器、第二雙路選擇器和第三雙路選擇器進(jìn)行控制，同時(shí)后臺(tái) 校準(zhǔn)控制模塊根據(jù)Dres_cal迭代計(jì)算更新校準(zhǔn)參數(shù)A1和A3;
[0041 ]所述錯(cuò)位相加求和電路對(duì)D1和Dres_cal進(jìn)行錯(cuò)位相加，得到數(shù)字輸出Dout。
[0042] 本發(fā)明的后臺(tái)校準(zhǔn)過(guò)程伴隨著模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，校準(zhǔn)參數(shù)經(jīng)過(guò)不斷 迭代，在一段時(shí)間后收斂于某一固定值。隨著電路的工作，電路參數(shù)可能會(huì)發(fā)生偏移，而校 準(zhǔn)參數(shù)也會(huì)在電路參數(shù)發(fā)生偏移后持續(xù)進(jìn)行迭代，不斷收斂更新，保證能夠?qū)崟r(shí)地校準(zhǔn)模 數(shù)轉(zhuǎn)換器的誤差。
[0043] 結(jié)合圖1至圖5,所述后臺(tái)校準(zhǔn)控制模塊的具體工作過(guò)程包括如下步驟：
[0044] (1)將后臺(tái)校準(zhǔn)控制模塊中的控制變量SI、S2、S3置零，同時(shí)后臺(tái)校準(zhǔn)控制模塊控 制第一雙路轉(zhuǎn)換器輸出，進(jìn)入步驟(2);
[0045] (2)檢測(cè)并判斷1^11 = 1312、621 = 622是否均成立:若兩組等式均成立，則繼續(xù)檢測(cè)； 若至少有一組等式不成立，則進(jìn)入步驟(3);
[0046] (3)若bll乒bl2,即bll和bl2中一個(gè)為"0"，另一個(gè)為"Γ :當(dāng)S1=0時(shí)，選擇"Γ作為 第二雙路選擇器的輸出，即bl = 1，同時(shí)將S1置為1，記錄Dll = D1、Dresll = Dres_cal;當(dāng)S1 辛0時(shí)，選擇"0"作為第二雙路選擇器的輸出，即bl=0,同時(shí)將S1置為2,記錄D12 = D1、 Dresl2 = Dres_cal ；
[0047] 若b21乒b22，即b21和b22中一個(gè)為"0"，另一個(gè)為"Γ :當(dāng)S2 = 0時(shí)，選擇"Γ作為第 三雙路選擇器的輸出，即b2= 1，同時(shí)將S2置為1，記錄Dres21=Dres_cal;當(dāng)S2辛0時(shí)，選擇 "〇"作為第三雙路選擇器的輸出，即b2 = 0,同時(shí)將S2置為2,記錄Dres22 = Dres_cal;
[0048] (4)判斷S1 = 2、S2 = 2是否均成立:若兩組等式均成立，則進(jìn)行步驟(5);若至少有 一組等式不成立，則返回步驟(2);
[0049] (5)后臺(tái)校準(zhǔn)控制模塊控制第一雙路轉(zhuǎn)換器輸出，進(jìn)入步驟(6); Ο
[0050] (6)檢測(cè)并判斷b21 = b22是否成立:若成立，則繼續(xù)檢測(cè)；若不成立b21和b22中一 個(gè)為"〇"，另一個(gè)為"Γ，則進(jìn)入步驟(7);
[0051 ] (7)當(dāng)S3 = 0時(shí)，選擇"1"作為第三雙路選擇器的輸出，即b2 = 1，記錄Dres21 ' = Dres;當(dāng)S3辛0時(shí)，選擇"0"作為第三雙路選擇器的輸出，即b2 = 0，記錄Dres22 ' =Dres;
[0052] (8)判斷S3 = 2是否成立:若成立，則進(jìn)入步驟(9);否則，返回步驟(6);
[0053] (9)根據(jù)下式對(duì)A1和A3進(jìn)行更新并返回步驟(1)繼續(xù)校準(zhǔn)：
[0054] Al(n+l)=Al(n)+yl[(Dll+Dresll)-(D12+Dresl2)]
[0055] A3(n+l)=A3(n)+y2[(Dres22-Dres21)-(Dres22,-Dres2r)]
[0056] 其中:Al(n)和A3(n)分別為當(dāng)前的A1和Α3，Α1(η+1)和A3(n+1)分別為更新后的A1 和Α3，μ1和μ2為迭代步長(zhǎng);若Al(n)和Al(n+1)的差值在閾值范圍內(nèi)，且A3(n)和A3(n+1)的差 值也在閾值范圍內(nèi)，則表明迭代收斂，A1和A3已達(dá)到預(yù)期值，否則表明參數(shù)尚未達(dá)到預(yù)期的 值。
[0057] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種適用于流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的后臺(tái)校準(zhǔn)電路，其特征在于:包括改進(jìn)型子模數(shù)轉(zhuǎn) 換器、1.5bit MDAC模塊、后級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器、校準(zhǔn)信號(hào)計(jì)算模塊、后臺(tái)校準(zhǔn)控制模塊和錯(cuò)位相 加求和電路； 所述改進(jìn)型子模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括第一比較器、第二比較器、第三比較器、第四比較器、第 一雙路選擇器、第二雙路選擇器、第三雙路選擇器和譯碼器，記基準(zhǔn)電壓為Vref，模擬輸入 信號(hào)為Vin;第一雙路選擇器輸出或到第一比較器和第二比較器的反相輸入 〇 4 端，第三比較器和第四比較器的反相輸入端接-|心<，第一比較器、第二比較器、第三比較 4 器和第四比較器的正向輸入端接Vin，第二雙路選擇器用于選擇第一比較器的輸出bll或第 二比較器的輸出bl2作為輸出bl，第三雙路選擇器3用于選擇第三比較器的輸出b21或第四 比較器的輸出b22作為輸出b2，bl和b2通過(guò)譯碼器轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼Dl; 所述1.5bit MDAC模塊包括子數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第一加法器、二倍增益模塊和第二加法器， 子數(shù)模轉(zhuǎn)換器根據(jù)Dl選擇對(duì)應(yīng)模擬電壓VD1，Vin與減的結(jié)果通過(guò)二倍增益模塊放大兩 倍后的余量記為Vres; 所述后級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬量Vres轉(zhuǎn)換數(shù)字量Dres; 所述校準(zhǔn)信號(hào)計(jì)算模塊根據(jù)下面公式對(duì)Dres進(jìn)行校準(zhǔn)，得到Dres_cal: Dres_cal =Dres+Al XDres+A3 XDres3 所述后臺(tái)校準(zhǔn)控制模塊根據(jù)bll、bl2、b21和b22產(chǎn)生后臺(tái)校準(zhǔn)控制信號(hào)，通過(guò)后臺(tái)校準(zhǔn) 控制信號(hào)對(duì)第一雙路選擇器、第二雙路選擇器和第三雙路選擇器進(jìn)行控制，同時(shí)后臺(tái)校準(zhǔn) 控制模塊根據(jù)Dres_cal迭代計(jì)算更新校準(zhǔn)參數(shù)Al和A3; 所述錯(cuò)位相加求和電路對(duì)Dl和Dres_cal進(jìn)行錯(cuò)位相加，得到數(shù)字輸出Dout。2. -種適用于流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器的后臺(tái)校準(zhǔn)方法，其特征在于:包括如下步驟： (1) 將后臺(tái)校準(zhǔn)控制模塊中的控制變量S1、S2、S3置零，同時(shí)后臺(tái)校準(zhǔn)控制模塊控制第 一雙路轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)入步驟(2); (2) 檢測(cè)并判斷bll=bl2、b21=b22是否均成立:若兩組等式均成立，則繼續(xù)檢測(cè);若至 少有一組等式不成立，則進(jìn)入步驟(3); (3) 若bll乒bl2,即bll和bl2中一個(gè)為"0"，另一個(gè)為"Γ :當(dāng)Sl=O時(shí)，選擇"Γ作為第二 雙路選擇器的輸出，即bl = 1，同時(shí)將Sl置為1，記錄Dll = Dl、Dresll = Dres_cal;當(dāng)Sl辛0 時(shí)，選擇"〇"作為第二雙路選擇器的輸出，即bl = 0,同時(shí)將Sl置為2,記錄D12 = Dl、Dresl2 = Dres_cal； 若b21乒b22，即b21和b22中一個(gè)為"0"，另一個(gè)為"Γ :當(dāng)S2 = 0時(shí)，選擇"Γ作為第三雙 路選擇器的輸出，即b2 = l，同時(shí)將S2置為1，記錄Dres21=Dres_cal;當(dāng)S2辛0時(shí)，選擇"0"作 為第三雙路選擇器的輸出，即b2 = 0,同時(shí)將S2置為2,記錄Dres22 = Dres_cal; (4) 判斷S1 = 2、S2 = 2是否均成立:若兩組等式均成立，則進(jìn)行步驟（5);若至少有一組 等式不成立，則返回步驟(2); (5) 后臺(tái)校準(zhǔn)控制模塊控制第一雙路轉(zhuǎn)換器輸出，進(jìn)入步驟(6); O (6) 檢測(cè)并判斷b21=b22是否成立:若成立，則繼續(xù)檢測(cè)；若不成立b21和b22中一個(gè)為 "〇"，另一個(gè)為"Γ，則進(jìn)入步驟(7); (7) 當(dāng)S3 = 0時(shí)，選擇"1"作為第三雙路選擇器的輸出，即b2 = l，記錄Dres21 ' =Dres;當(dāng) S3辛0時(shí)，選擇"0"作為第三雙路選擇器的輸出，即b2 = 0,記錄Dres22' =Dres; (8) 判斷S3 = 2是否成立:若成立，則進(jìn)入步驟(9);否則，返回步驟(6); (9) 根據(jù)下式對(duì)Al和A3進(jìn)行更新并返回步驟(1)繼續(xù)校準(zhǔn)： Al(n+l)=Al(n)+yl[(Dll+Dresll)-(D12+Dresl2)] Α3(η+1)=Α3(η)+μ2[(Dres22-Dres21)-(Dres22，-Dres21，）] 其中:Al(n)和A3(n)分別為當(dāng)前的Al和A3，Al(n+l)和A3(n+1)分別為更新后的Al和A3， μL和μ2為迭代步長(zhǎng);若Al(n)和Al(n+1)的差值在閾值范圍內(nèi)，且A3(n)和A3(n+1)的差值也 在閾值范圍內(nèi)，則表明迭代收斂，Al和A3已達(dá)到預(yù)期值，否則表明參數(shù)尚未達(dá)到預(yù)期的值。
【文檔編號(hào)】H03M1/10GK106027051SQ201610317639
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月12日
【發(fā)明人】吳建輝, 孔路平, 陳超, 李紅, 黃成
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)