频域ADC闪存校准制造技术

本申请涉及频域ADC闪存校准。快闪模数转换器(ADC)包括将模拟输入信号转换为数字输出信号的比较器。这些比较器的偏移引入噪声，并可能损害ADC的性能。因此，使用校准码来校准这些比较器。传统的校准方法通过从输入信号中去除ADC来确定这些校准码。否则，在校准测量中难以区分噪声和信号。相反，实施例可以在ADC将输入信号转换为数字信号时确定校准码。这样的实施例可以通过频域技术来实现。在采用频域功率计的实施例中，可以从功率测量中去除输入信号。这种移除使得能够精确地测量带内噪声，而不会使测量被输入信号功率破坏。

【技术实现步骤摘要】
频域ADC闪存校准相关申请的交叉引用本申请要求于2015年12月18日提交的美国临时申请号62/269,656的权益。该文献的全部内容通过引用整体并入本文。
许多电子应用采用模数转换器(ADC)将模拟输入信号转换为数字输出信号(例如，用于进一步的数字信号处理)。数字输出信号可以描述为随时间变化。可替换地，数字输出信号可以被描述为其在频率上变化。本公开涉及使用频域测量技术的ADC校准。
技术介绍
在精密测量系统中，电子设备设置有一个或多个传感器以进行表示真实世界现象(例如光，声音，温度或压力)的测量。这些传感器产生模拟电信号。然后将这些模拟信号作为输入提供给ADC，以转换信号并产生数字输出信号。在另一种情况下，天线基于携带空气中的信息或信号的电磁波产生模拟信号。由天线产生的模拟信号然后作为输入提供给ADC以产生数字输出信号。ADC可应用于宽带通信系统、音频系统、接收机系统等。ADC在广泛的应用中使用，包括通信、能源、医疗保健、仪器和测量、电机和功率控制、工业自动化和航空航天/防御。设计ADC是非平凡的任务，因为每个应用在速度、性能、功率、成本和尺寸上可以具有不同的目标。随着使用ADC的应用数量的增长，对精确和可靠的转换性能的需求也在增长。。
技术实现思路
在某些实施例中，提供了一种用于校准模数(ADC)转换器的比较器的偏移的校准系统。校准系统包括模数转换器(ADC)，其包括将模拟输入转换为数字数据的多个比较器，多个比较器包括比较器，快速傅里叶变换(FFT)单元以执行FFT对数字数据产生频域信号，以及校准逻辑，用于基于频域信号调整比较器的偏移。在某些实施例中，提供了一种校准模数(ADC)转换器的比较器的偏移的方法。该方法包括使用多个比较器将模拟输入转换为数字数据，所述多个比较器包括比较器；对所述数字数据执行快速傅里叶变换以产生频域信号；以及基于所述频域信号调整所述比较器的偏移。在某些实施例中，提供一种编码有指令的非暂时性计算机可读媒体，所述指令在执行时致使处理器执行用于校准模/数(ADC)转换器的比较器的偏移的方法。该方法包括对从ADC接收的第一数字数据执行快速傅里叶变换以产生频域信号；基于所述频域信号调整所述比较器的偏移；以及使用多个比较器将模拟输入转换为第二数字数据，所述多个比较器包括所述比较器。在某些实施例中，提供了一种用于校准模数(ADC)转换器的比较器的偏移的校准系统。校准系统包括模数转换器(ADC)，其包括将模拟输入转换为数字数据的多个比较器，所述多个比较器包括比较器，用于对数字数据执行FFT以产生频域信号；以及用于基于所述频域信号调整所述比较器的偏移的装置。附图说明图1是Δ-ΣADC的图；图2是示出具有模拟输入信号的Δ-ΣADC的放大频谱的曲线图；图3是示出没有输入信号的ADC的示例输出的曲线图；图4是示出带内噪声对RMS输出的曲线图；图5示出了根据本公开的实施例的一般化系统；图6示出了用于具有频域功率测量的前景校准的算法；图7示出了用于具有频域功率测量的背景校准的算法；和图8示出了根据本公开的实施例的算法的一般化实施例。具体实施方式模数转换器的基础ADC是将输入模拟信号携带的连续物理量转换成表示例如该量的振幅(或携带该数字值的数字信号)的数字值的电子设备。该转换涉及模拟信号的量化，因此该转换引入了少量的误差。通常，通过模拟信号的周期性采样来进行量化。结果是已将连续时间和连续幅度模拟信号转换为离散时间和离散幅度数字信号的数字值序列(即，数字信号)。ADC通常由以下应用要求定义：其带宽(其可适当地转换为数字信号的模拟信号的频率范围)，其分辨率(离散电平的数目，最大模拟信号可被划分为并在数字信号中表示)以及其信噪比(ADC可以如何精确地测量相对于ADC引入的噪声的信号)。Δ-Σ模数转换器基于Δ-Σ(DS)调制(本文称为“DSADC”)的ADC广泛用于数字音频和高精度仪器系统中。DSADC通常提供以低成本以高分辨率将模拟输入信号转换为数字信号的优点。图1是DSADC的说明性系统图。DSADC包括环路滤波器102，量化器104(在本文中有时称为Δ-Σ调制器)和反馈数模转换器(DAC)106(即，在DSADC的反馈路径中的DAC)。通常，DSADC使用DS调制器来编码模拟信号u。DSADS包括用于此目的的量化器104，采用例如低分辨率ADC作为1位ADC、闪速ADC、闪速量化器等。因此，量化器包括比较器。量化器104固有地引入量化噪声q。然后，如果适用，DSADC可以包括到量化器104的输出的数字滤波器，以形成更高分辨率的数字输出。无论仅包括量化器104还是附加地数字滤波器，该级的输出是数字化信号v。环路滤波器102具有一个或多个积分器，并为DSADC提供误差反馈。误差通常通过取原始模拟输入信号u与使用反馈DAC106产生的原始模拟输入信号的重构版本之间的差来产生。DSADC的一个关键特性是其将量化噪声q推到更高频率的能力，也称为噪声整形。环路滤波器102有助于将从量化器104反馈的噪声从基带形成到较高频率。实现的噪声整形的量取决于环路滤波器102的阶数。反馈DAC106与具有量化器104的反馈配置。也就是说，数字化信号v被馈送到反馈DAC106的输入。反馈DAC106通常是利用多个单元或DAC实现的多位DAC由输入到反馈DAC106的位控制的元件。单元元件中的每一者(例如，电流导引单元)从输入数字化信号va产生模拟输出信号的一部分。电流导引电路理想地将相同量的电流导向到输出。也就是说，在某些实施例中，DAC元件可以被相同地加权。反馈DAC106输出反馈到DSADC的输入路径的模拟信号。频率域功率测量闪速偏移在DSADC中引入噪声，并且可能对ADC的性能不利。先前的校准闪光补偿的方法通过RMS计量器测量ADC的噪声，并调整闪光偏移校准码以最小化测量的噪声。对于这样的系统工作，输入信号应该断开，以便RMS仪只测量噪声。否则，在测量中难以区分噪声功率与信号功率。通过断开输入，该校准方法预期在前台执行。也就是说，校准被认为是ADC离线的一次性校准。此校准预计不会在后台中在ADC未脱机的连续校准中执行。在闪光偏移可随时间漂移并且可在不使ADC离线的情况下校正的情况下期望背景校准。为了实现背景校准，可以修改现有方法，使得RMS功率计拒绝输入信号的功率。通常，输入信号的功率通常远远大于噪声。一种解决方案是用频域功率计替换RMS功率计，并去除与输入信号相关联的频率仓。该解决方案在图2中示出。在该解决方案中，可以通过对除了紧邻输入信号的频槽之外的频谱中的所有频率仓进行积分来测量ADC噪声。如图2所示，可以通过去除两条虚线之间的频率分量(例如，紧密接近输入信号)来移除输入信号。与RMS功率测量方法相比，频域功率测量提高了前台校准环境中的一致性和性能。如前所述，闪速校准的目的是使ADC的噪声最小化，从而最小化闪速ADC的偏移。更具体地，要最小化的噪声是带内噪声。在图3中示出了没有输入的ADC的示例输出频谱。只有0和虚线之间表示为带宽的噪声是由芯片数字输出的。剩余的噪声通过低通滤波器以数字方式移除，不会影响ADC的性能。使用RMS功率的常规前台校准方法依赖于事实：ADC的RMS功率与带内噪声相关。这在图4中示出，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于校准模数(ADC)转换器的比较器的偏移的校准系统，包括：所述模数转换器(ADC)包括将模拟输入转换为数字数据的多个比较器，所述多个比较器包括所述比较器；频率滤波器，用于对所述数字数据进行滤波以产生滤波信号；和校准逻辑，被配置为基于所述滤波信号来调整所述比较器的偏移。

【技术特征摘要】
2015.12.18 US 62/269,656;2016.09.30 US 15/282,5861.一种用于校准模数(ADC)转换器的比较器的偏移的校准系统，包括：所述模数转换器(ADC)包括将模拟输入转换为数字数据的多个比较器，所述多个比较器包括所述比较器；频率滤波器，用于对所述数字数据进行滤波以产生滤波信号；和校准逻辑，被配置为基于所述滤波信号来调整所述比较器的偏移。2.根据权利要求1所述的校准系统，其中，所述校准逻辑被配置为确定用于所述比较器的校准码以最小化所述数字数据的功率。3.根据权利要求2所述的校准系统，其中所述比较器基于所述校准码将所述模拟输入转换为数字数据。4.根据权利要求1所述的校准系统，进一步包括：对所述滤波信号求和以产生功率信号的频率加法器，其中所述校准逻辑基于所述功率信号调节所述比较器的偏移。5.根据权利要求1所述的校准系统，其中，所述滤波器被实现为时域滤波器或者被实现为快速傅里叶变换单元和频域滤波器。6.根据权利要求1所述的校准系统，其中，所述校准逻辑被配置为基于第一校准码和在所述第一校准码之前的第二校准码来确定所述数字数据的功率。7.根据权利要求1所述的校准系统，其中，所述校准逻辑被配置为基于所述比较器的全范围校准码中的每个校准码来确定数字数据的功率。8.一种校准模数(ADC)转换器的比较器的偏移的方法，所述方法包括：使用多个比较器将模拟输入转换为数字数据，所述多个比较器包括所述比较器；对所述数字数据的频率进行滤波以产生经滤波的信号；和基于所述经滤波的信号来调整所述比较器的偏移。9.根据权利要求8所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李棹，柴田肇，T·C·考德威尔，R·E·施瑞尔，V·考兹罗夫，D·N·奥尔里德，P·M·什雷斯塔，
申请(专利权)人：亚德诺半导体集团，
类型：发明
国别省市：百慕大群岛,BM