本发明专利技术公开了一种应用于ΣΔ模数转换器调制器的动态元件匹配方法，输入的模拟信号与反馈的DAC信号相减，经过环路滤波器，最后经多位内部量化器输出数字信号；多位内部量化器输出的数字信号首先经过旋转数据加权平均方法处理，再经过数模转换器转换后作为反馈的DAC信号；旋转数据加权平均方法中使用到动态元件匹配逻辑电路，通过动态元件匹配逻辑电路对多位反馈数模转换器元件间失配误差进行整形。本发明专利技术基于旋转数据加权平均的数字校准方法，从而将原本相对固定的电流源失配或电容失配进行一阶整形，并且抑制与信号相关的谐波量，提高了ΣΔ模数转换器调制器的信噪比。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种应用于Σ Δ模数转换器中针对反馈数模转换器的动态元件匹配方法，属于Σ Δ模数转换器调制器的数字校准方法。
技术介绍
Σ Δ 模数转换器(Σ Δ Analog-to-Digital Converter,以下简称 Σ Δ ADC)由于其过采样和噪声整形的特点能够达到一般奈奎斯特ADC所不能达到的精度。图1是传统Σ AADC调制器结构框图，主要模块包括环路滤波器、内部量化器和数模转换器(Digital-to-Analog Converter，以下简称DAC)，输入的模拟信号与反馈的DAC信号相减，经过环路滤波器，最后经内部量化器得到输出。值得注意的是，Σ AADC调制器的输出精度与其反馈DAC的输出精度密切相关，因为反馈DAC的失配噪声不能被整形。若是一位的内部量化器，反馈DAC始终是线性的，反馈DAC对ΣΔ精度不产生影响。但是一旦内部量化器不是一位的，反馈DAC元件之间由于生产过程中各种因素影响，必然存在失配，尤其是电流反馈类型比电容反馈类型的失配更加严重。而当今设计过程中由于精度以及环路稳定性的考虑，Σ △ ADC的内部量化器往往存在多位的情况，这就对反馈DAC进行精确的设计。对反馈DAC的校准方法很多，分为模拟校准和数字校准。在Σ Δ ADC中用的比较多的是数字校准，因为其不需要多余的模拟电路，并且实现方式也比较简单。图2是一种典型的动态元件匹配(Dynamic Element Matching，以下简称DEM)数字校准方法，这种方法被称为数据加权平均(Data Weighted Averaging，以下简称DWA)，其思想不是按照输入码选择固定的反馈DAC的元件，而是一种轮转的方式选择反馈DAC的元件。以图2所示八个元件为例简述一下DWA的逻辑方法，时刻t。、V t2、序相连:t。时为初始态；时刻t:输入为十进制3，对应反馈DAC选择元件0、元件1和元件2有效接入电路；时刻t2输入为十进制4，对应反馈DAC选择元件3、元件4、元件5和元件6有效接入电路；时刻1:3时输入为2，对应反馈DAC选择元件7和元件0有效接入电路。由于全部元件选择时反馈的相对误差和为0，所以该方法在时域上轮转选择元件，相当于在频域上对失配误差进行了一阶整形。但是该方法不能很好地抑制与信号相关的谐波分量，其根本原因在于轮转的方式单一。
技术实现思路
专利技术目的:为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种Σ Δ模数转换器调制器的动态元件匹配方法，是一种能够对Σ Δ模数转换器中反馈DAC失配误差进行一阶整形，并且能够抑制谐波分量的DEM校准方法，通过该校准方法能够有效提高Σ Δ模数转换器的信噪比。技术方案:为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为:—种应用于Σ Δ模数转换器调制器的动态元件匹配方法，输入的模拟信号与反馈的DAC信号相减，经过环路滤波器，最后经多位内部量化器输出数字信号；多位内部量化器输出的数字信号首先经过旋转数据加权平均方法处理，再经过数模转换器转换后作为反馈的DAC信号；旋转数据加权平均方法中使用到动态元件匹配逻辑电路，设多位内部量化器内部有η个比较器输出，则动态元件匹配逻辑电路控制的反馈DAC元件的个数为Ν = η+1个，反馈DAC元件0连接一根始终为低的电平线，反馈DAC元件1?η分别连接η个比较器输出，Ν个反馈DAC元件共形成η !个旋转环，旋转环中的各个元件位置按如下方式确定:第一个元件为反馈DAC元件0，第二个元件为剩余η个反馈DAC元件中的任意一个，第三个元件为剩余η-1个反馈DAC元件中的任意一个，依次类推直至确定第η+1个元件；所述旋转数据加权平均方法首先从η !个旋转环随机选择出一个旋转环，然后采用轮转的方式从旋转环中选择反馈DAC元件与输入的模拟信号相减。—种具体的应用于Σ Δ模数转换器调制器的动态元件匹配方法，输入的模拟信号与反馈的DAC信号相减，经过环路滤波器，最后经多位内部量化器输出数字信号；多位内部量化器输出的数字信号首先经过旋转数据加权平均方法处理，再经过数模转换器转换后作为反馈的DAC信号；旋转数据加权平均方法中使用到动态元件匹配逻辑电路，所述多位内部量化器内部有3个比较器输出，动态元件匹配逻辑电路控制的反馈DAC元件的个数为4个，反馈DAC元件0连接一根始终为低的电平线，反馈DAC元件1、2和3分别连接3个比较器输出，4个反馈DAC元件共形成6个旋转环，具体为: 旋转环1:元件0至元件1至元件2至元件3再至元件0重复循环；旋转环2:元件0至元件2至元件1至元件3再至元件0重复循环；旋转环3:元件0至元件1至元件3至元件2再至元件0重复循环；旋转环4:元件0至元件3至元件1至元件2再至元件0重复循环；旋转环5:元件0至元件2至元件3至元件1再至元件0重复循环；旋转环6:元件0至元件3至元件2至元件1再至元件0重复循环；旋转环1内，指针信号为元件0时，旋转环1与旋转环2、旋转环3相邻；指针信号为元件1时，旋转环1与旋转环3、旋转环4相邻；指针信号为元件2时，旋转环1与旋转环4、旋转环5相邻；指针信号为元件3时，旋转环1与旋转环2、旋转环5相邻；旋转环2内，指针信号为元件0时，旋转环2与旋转环1、旋转环3相邻；指针信号为元件2时，旋转环2与旋转环3、旋转环6相邻；指针信号为元件1时，旋转环2与旋转环5、旋转环6相邻；指针信号为元件3时，旋转环2与旋转环5、旋转环1相邻；旋转环3内，指针信号为元件0时，旋转环3与旋转环1、旋转环2相邻；指针信号为元件2时，旋转环3与旋转环2、旋转环6相邻；指针信号为元件3时，旋转环3与旋转环4、旋转环6相邻；指针信号为元件1时，旋转环3与旋转环4、旋转环1相邻；旋转环4内，指针信号为元件0时，旋转环4与旋转环5、旋转环6相邻；指针信号为元件2时，旋转环4与旋转环1、旋转环5相邻；指针信号为元件1时，旋转环4与旋转环1、旋转环3相邻；指针信号为元件3时，旋转环4与旋转环3、旋转环6相邻；旋转环5内，指针信号为元件0时，旋转环5与旋转环4、旋转环6相邻；指针信号为元件2时，旋转环5与旋转环1、旋转环4相邻；指针信号为元件3时，旋转环5与旋转环1、旋转环2相邻；指针信号为元件1时，旋转环5与旋转环2、旋转环6相邻；旋转环6内，指针信号为元件0时，旋转环6与旋转环4、旋转环5相邻；指针信号为元件3时，旋转环6与旋转环3、旋转环4相邻；指针信号为元件2时，旋转环6与旋转环2、旋转环3相邻；指针信号为元件1时，旋转环1与旋转环2、旋转环5相邻；所述旋转数据加权平均方法首先从6个旋转环随机选择出一个旋转环，然后采用轮转的方式从旋转环中选择反馈DAC元件与输入的模拟信号相减。所述旋转数据加权平均方法的路径是由当前环和指针信号随机决定是否跳入相邻环还是继续保持在当前环。以反馈DAC元件的个数为4个为例，对本专利技术方法的工作流程进行描述:初始态为旋转环1，初始态时刻为t。，没有输入信号；四个反馈DAC元件的旋转数据加权平均方法以tn t2、t3、t4顺序时刻输入对应十进制码分别为2、1、3、2的情况说明。t i时刻输入为2，此时在旋转环1内元件0和元件1被选择，在1:2时刻来临前由一个随机信号决定下一步选择元件的环，本案选择环的方式是由当前环本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种应用于ΣΔ模数转换器调制器的动态元件匹配方法，其特征在于：输入的模拟信号与反馈的DAC信号相减，经过环路滤波器，最后经多位内部量化器输出数字信号；多位内部量化器输出的数字信号首先经过旋转数据加权平均方法处理，再经过数模转换器转换后作为反馈的DAC信号；旋转数据加权平均方法中使用到动态元件匹配逻辑电路，设多位内部量化器内部有n个比较器输出，则动态元件匹配逻辑电路控制的反馈DAC元件的个数为N＝n+1个，反馈DAC元件0连接一根始终为低的电平线，反馈DAC元件1～n分别连接n个比较器输出，N个反馈DAC元件共形成n！个旋转环，旋转环中的各个元件位置按如下方式确定：第一个元件为反馈DAC元件0，第二个元件为剩余n个反馈DAC元件中的任意一个，第三个元件为剩余n‑1个反馈DAC元件中的任意一个，依次类推直至确定第n+1个元件；所述旋转数据加权平均方法首先从n！个旋转环随机选择出一个旋转环，然后采用轮转的方式从旋转环中选择反馈DAC元件与输入的模拟信号相减。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴建辉，卜亮宇，张俊，陈超，李红，黄成，张萌，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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