电荷域幅度误差校准电路及采用该校准电路的DDS电路制造技术

本发明专利技术提供了一种电荷域幅度误差校准电路及采用该校准电路的DDS电路，所述电荷域幅度误差校准电路包括：电荷域幅度误差检测放大电路、K位电荷域模数转换器、控制电路、ROM模块、SRAM模块以及补偿电路。所述采用电荷域幅度误差校准电路的DDS电路包括：相位累加器、相位幅度转换器、N位电流模DAC、电荷域幅度误差校准电路、时钟产生电路和模式控制电路。所述电荷域幅度误差校准电路及采用该校准电路的DDS电路均可根据系统精度和硬件开销自动折衷选择校准精度和速度，并且具有低功耗特点。

【技术实现步骤摘要】
电荷域幅度误差校准电路及采用该校准电路的DDS电路
本专利技术涉及一种误差校准电路，具体来说是一种采用电荷域信号处理技术的DDS幅度误差校准电路及采用该校准电路的DDS。
技术介绍
直接数字频率合成技术是一种通过数字手段合成所需要的各种不同频率的信号，最后通过数字模拟转换器将其转换成模拟信号输出的技术。该技术以其特有的特点：可编程、跳频快、分辨率高、调频精度高等优点而成为当今频率合成技术中的主要技术之一，广泛应用于移动通讯，军用和商用雷达系统等通讯领域。直接数字频率合成器(DDS)主要由三个模块组成：相位累加器，相位幅度转换器和数模转换器(DAC)。整个DDS系统通常有两个输入量：参考时钟fs和频率控制字X。相位累加器在时钟的控制下，在每一个时钟脉冲输入时，不断对频率控制字进行线性相位累加。相位累加器输出的数据就是合成信号的相位，相位累加器的输出频率也就是直接数字频率合成器输出的信号频率。截取累加器输出的相位值输入相位幅度转换器,经运算转换输出与该相位值相对应的数字化幅度值。通过数模转换器将数字量转变成模拟量，再经过低通滤波器平滑并滤除不需要的取样信号，输出频率纯净的正弦或余弦信号。从DDS的工作原理我们可以看出，由于DAC分辨率有限，限制了正弦幅度量化精度，以及由此引起的正弦幅度量化误差；此外，还有DAC非线性、电源、时钟以及电路设计上可能存在的信号串扰，这些都是DDS幅度量化误差的组成因素，具体表现即为谱分布不理想。除上述影响DDS幅度的误差因素之外，在实际应用中，由于加工工艺的波动、工作环境的变化等，会使DDS存在一定的失调误差，具体表现为不同DDS芯片内部的DAC的直流失调不尽相同。在一般的DDS中，幅度补偿电流的精度与外接电阻直接相关，由于在板级应用中电阻阻值精度是有限的和不可控的，因此幅度补偿电流的精度也是有限的和不可控的。在要求对DDS幅度误差一致性进行精确控制的应用中，一般的补偿系统无法满足精度要求。因此设计新型集成于DDS芯片内的高精度幅度误差校准电路很有现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种低功耗的高精度幅度误差校准电路，能够实现高精度的幅度误差校准。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：所述的电荷域幅度误差校准电路，其结构包括：电荷域幅度误差检测放大电路、K位电荷域模数转换器、控制电路、ROM模块、SRAM模块以及补偿电路；上述电路的连接关系为：电荷域幅度误差检测放大电路的第一和第二输入端分别连接到DDS芯片内N位电流模DAC的信号输出差分端口，电荷域幅度误差检测放大电路的控制输入端连接到控制电路的K位选择码输出端口，电荷域幅度误差检测放大电路的差分电压输出端连接到K位电荷域模数转换器的差分电压输入端；K位电荷域模数转换器的K位量化码输出到控制电路的误差输入端口；控制电路的ROM控制端口输出控制信号给ROM模块，控制电路的SRAM控制端口输出控制信号给SRAM模块，控制电路的K位补偿码输出端连接到补偿电路的第二输入端口，控制电路的校准控制信号Ctrl输出端口同时连接到电荷域幅度误差检测放大电路、K位电荷域模数转换器、以及补偿电路的校准控制信号Ctrl输入端口；补偿电路的第一输入端口连接ROM模块的N位校准码输出端，补偿电路的第三输入端口连接数模转换器的N位幅度控制输入码，补偿电路的输出端口将N位转换码输出到DDS芯片内的N位电流模DAC；其中，N为任意正整数，K为不大于N的正整数。所述电荷域幅度误差校准电路，其工作模式包括校准模式和补偿模式；并且在电路工作时先进入校准模式，后进入补偿模式；在进入校准模式时，N位幅度控制输入码处于无效状态，N位校准码输入到待校准DDS芯片内的N位电流模DAC电路，此时K位补偿码无效；在进入补偿模式时，N位幅度控制输入码输入到待校准DDS芯片内的N位电流模DAC电路，N位校准码处于无效状态，此时K位补偿码有效，并开始对待校准的待校准DDS芯片电路进行幅度误差补偿。当进入校准模式时，电路的工作顺序如下：当校准模式开启时，控制电路通过Ctrl信号首先控制电荷域幅度误差检测放大电路、K位电荷域模数转换器和补偿电路进入校准模式，同时输出K位选择码给电荷域幅度误差检测放大电路；然后控制电路产生第一组K位选择码，同时控制ROM模块产生第一组N位校准码；第一组N位校准码进入补偿电路并得到N位转换码，N位转换码进入待校准的DDS芯片内的N位电流模DAC电路得到第一组差分输出电流；电荷域幅度误差检测放大电路通过检测第一组差分输出电流，得到第一组误差电压；K位电荷域模数转换器将第一组误差电压进行模数转换，可以得到第一组K位量化码并输出到控制电路；控制电路将接收得到第一组K位量化码存储在SRAM模块中，完成一种输入条件下的幅度误差量化；紧接着，控制电路会产生第二组K位选择码并同时控制ROM模块产生第二组N位校准码，得到与第二组N位校准码对应的第二组差分输出电流；电荷域幅度误差检测放大电路通过比较第二组差分输出电流和第二组基准电压并将其差值进行放大可以得到第二组误差电压；K位电荷域模数转换器将第二组误差电压进行模数转换，可以得到第二组K位量化码并输出到控制电路；控制电路将接收得到第二组K位量化码存储在SRAM模块中，完成第二种输入条件下的幅度误差量化；依此循环，当控制电路产生第L组K位选择码并同时控制ROM模块产生第L组N位校准码，并得到第L组K位量化码，并存储在SRAM模块中后，控制电路内部的运算电路将会对存储在SRAM模块中的L组K位量化码进行计算得到K位补偿码；控制电路同时产生的每一组N位校准码和K位选择码必须一一对应，即：第J组N位校准码和第J组K位选择码必须配合使用；其中，L为不大于2K的正整数，J为不大于L的正整数。当进入补偿模式时，电路的工作顺序如下：控制电路将K位补偿码输出到补偿电路中，并将补偿电路设置成补偿模式，开始对待校准的N位数模转换器中失调误差进行补偿，同时保持K位补偿码不变；控制电路还将改变Ctrl信号，关断N位校准码、关闭电荷域幅度误差检测放大电路和K位电荷域模数转换器，完成幅度误差校准补偿过程。进一步的，所述电荷域幅度误差检测放大电路包括：电流检测电阻、参考基准产生电路、共模不敏感高速开关电容差分电压信号采样网络和电荷域电压放大电路；电流检测电阻的两端分别连接到电荷域幅度误差检测放大电路的第一和第二输入端，并连接到共模不敏感高速开关电容差分电压信号采样网络的第一和第二输入端；参考基准产生电路在K位选择码的控制下，产生差分基准电压输出，并连接到共模不敏感高速开关电容差分电压信号采样网络的第三和第四输入端；开关电容差分电压信号采样网络对4个输入端的电压信号进行进一步的采样，得到差分电压信号Vi+和Vi-；经过电荷域电压放大电路放大得到误差信号Vop和Von。进一步的，所述的K位电荷域模数转换器包括：P级基于电荷域信号处理技术的流水线子级电路，其用于对采样得到的电荷包进行各种处理完成模数转换和余量放大，并将每一个子级电路的输出数字码输入到延时同步寄存器，且每一个子级电路输出的电荷包进入下一级重复上述过程；第P+1级，也是最后一级A-bitFlash模数转换器电路，其将第P级传输过来的电荷包重新转换成电压信号，本文档来自技高网...

【技术保护点】
电荷域幅度误差校准电路，其特征是，包括：电荷域幅度误差检测放大电路(10)、K位电荷域模数转换器(11)、控制电路(12)、ROM模块(14)、SRAM模块(13)以及补偿电路(15)；上述电路的连接关系为：电荷域幅度误差检测放大电路(10)的第一和第二输入端分别连接到DDS芯片内N位电流模DAC(105)的信号输出差分端口，电荷域幅度误差检测放大电路(10)的控制输入端连接到控制电路(12)的K位选择码输出端口，电荷域幅度误差检测放大电路(10)的差分电压输出端连接到K位电荷域模数转换器(11)的差分电压输入端；K位电荷域模数转换器(11)的K位量化码输出到控制电路(12)的误差输入端口；控制电路(12)的ROM控制端口输出控制信号给ROM模块(14)，控制电路(12)的SRAM控制端口输出控制信号给SRAM模块(13)，控制电路(12)的K位补偿码输出端连接到补偿电路(15)的第二输入端口，控制电路(12)的校准控制信号Ctrl输出端口同时连接到电荷域幅度误差检测放大电路(10)、K位电荷域模数转换器(11)、以及补偿电路(15)的校准控制信号Ctrl输入端口；补偿电路(15)的第一输入端口连接ROM模块(14)的N位校准码输出端，补偿电路(15)的第三输入端口连接数模转换器的N位幅度控制输入码，补偿电路(15)的输出端口将N位转换码输出到DDS芯片内的N位电流模DAC(105)；其中，N为任意正整数，K为不大于N的正整数。...

【技术特征摘要】
1.电荷域幅度误差校准电路，其特征是，包括：电荷域幅度误差检测放大电路(10)、K位电荷域模数转换器(11)、控制电路(12)、ROM模块(14)、SRAM模块(13)以及补偿电路(15)；上述电路的连接关系为：电荷域幅度误差检测放大电路(10)的第一和第二输入端分别连接到DDS芯片内N位电流模DAC(105)的信号输出差分端口，电荷域幅度误差检测放大电路(10)的控制输入端连接到控制电路(12)的K位选择码输出端口，电荷域幅度误差检测放大电路(10)的差分电压输出端连接到K位电荷域模数转换器(11)的差分电压输入端；K位电荷域模数转换器(11)的K位量化码输出到控制电路(12)的误差输入端口；控制电路(12)的ROM控制端口输出控制信号给ROM模块(14)，控制电路(12)的SRAM控制端口输出控制信号给SRAM模块(13)，控制电路(12)的K位补偿码输出端连接到补偿电路(15)的第二输入端口，控制电路(12)的校准控制信号Ctrl输出端口同时连接到电荷域幅度误差检测放大电路(10)、K位电荷域模数转换器(11)、以及补偿电路(15)的校准控制信号Ctrl输入端口；补偿电路(15)的第一输入端口连接ROM模块(14)的N位校准码输出端，补偿电路(15)的第三输入端口连接数模转换器的N位幅度控制输入码，补偿电路(15)的输出端口将N位转换码输出到DDS芯片内的N位电流模DAC(105)；其中，N为任意正整数，K为不大于N的正整数。2.如权利要求1所述电荷域幅度误差校准电路，其特征是，其工作模式包括校准模式和补偿模式；并且在电路工作时先进入校准模式，后进入补偿模式；在进入校准模式时，N位幅度控制输入码处于无效状态，N位校准码输入到待校准DDS芯片内的N位电流模DAC(105)电路，此时K位补偿码无效；在进入补偿模式时，N位幅度控制输入码输入到待校准DDS芯片内的N位电流模DAC(105)电路，N位校准码处于无效状态，此时K位补偿码有效，并开始对待校准的待校准DDS芯片电路进行幅度误差补偿。3.如权利要求2所述基于电荷域幅度误差校准电路，其特征是，当进入校准模式时，电路的工作顺序如下：当校准模式开启时，控制电路(12)通过Ctrl信号首先控制电荷域幅度误差检测放大电路(10)、K位电荷域模数转换器(11)和补偿电路(15)进入校准模式，同时输出K位选择码给电荷域幅度误差检测放大电路(10)；然后控制电路(12)产生第一组K位选择码，同时控制ROM模块(14)产生第一组N位校准码；第一组N位校准码进入补偿电路(15)并得到N位转换码，N位转换码进入待校准的DDS芯片内的N位电流模DAC(105)电路得到第一组差分输出电流；电荷域幅度误差检测放大电路(10)通过检测第一组差分输出电流，得到第一组误差电压；K位电荷域模数转换器(11)将第一组误差电压进行模数转换，可以得到第一组K位量化码并输出到控制电路(12)；控制电路(12)将接收得到第一组K位量化码存储在SRAM模块(13)中，完成一种输入条件下的幅度误差量化；紧接着，控制电路(12)会产生第二组K位选择码并同时控制ROM模块(14)产生第二组N位校准码，得到与第二组N位校准码对应的第二组差分输出电流；电荷域幅度误差检测放大电路(10)通过比较第二组差分输出电流和第二组基准电压并将其差值进行放大可以得到第二组误差电压；K位电荷域模数转换器(11)将第二组误差电压进行模数转换，可以得到第二组K位量化码并输出到控制电路(12)；控制电路(12)将接收得到第二组K位量化码存储在SRAM模块(13)中，完成第二种输入条件下的幅度误差量化；依此循环，当控制电路(12)产生第L组K位选择码并同时控制ROM模块(14)产生第L组N位校准码，并得到第L组K位量化码，并存储在SRAM模块(13)中后，控制电路(12)内部的运算电路将会对存储在SRAM模块(13)中的L组K位量化码进行计算得到K位补偿码；控制电路(12)同时产生的每一组N位校准码和K位选择码必须一一对应，即：第J组N位校准码和第J组K位选择码必须配合使用；其中，L为不大于2K的正整数，J为不大于L的正整数。4.如权利要求2所述电荷域幅度误差校准电路，其特征是，当进入补偿模式时，电路的工作顺序如下：控制电路(12)将K位补偿码输出到补偿电路(15)中，并将补偿电路(15)设置成补偿模式，开始对待校准的N位数模转换器中失调误差进行补偿，同时保持K位补偿码不变；控制电路(12)还将改变Ctrl信号，关断N位校准码、关闭电荷域幅度误差检测放大电路(10)和K位电荷域模数转换器(11)，完成幅度误差校准补偿过程。5.如权利要求1所述电荷域幅度误差校准电路，其特征是，所述电荷域幅度误差检测放大电路(10)包括：电流检测电阻(20)、参考基准产生电路(21)、共模不敏感高速开关电容差分电压信号采样网络(22)和电荷域电压放大电路(23)；电流检测电阻(20)的两端分别连接到电荷域幅度误差检测放大电路(10)的第一和第二输入端，并连接到共模不敏感高速开关电容差分电压信号采样网络(22)的第一和第二输入端；参考基准产生电路(21)在K位选择码的控制下，产生差分基准电压输出，并连接到共模不敏感高速开关电容差分电压信号采样网络(22)的第三和第四输入端；开关电容差分电压信号采样网络对4个输入端的电压信号进行进一步的采样，得到差分电压信号Vi+和Vi-；经过电荷域电压放大电路(23)放大得到误差信号Vop和Von。6.如权利要求1所述电荷域幅度误差校准电路，其特征是，所述的K位电荷域模数转换器(11)包括：P级基于电荷域信号处理技术的流水线子级电路，其用于对采样得到的电荷包进行各种处理完成模数转换和余量放大，并将每一个子级电路的输出数字码输入到延时同步寄存器，且每一个子级电路输出的电荷包进入下一级重复上述过...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈珍海，万书芹，周德金，何宁业，刘琦，宁仁霞，吕海江，
申请(专利权)人：黄山学院，
类型：发明
国别省市：安徽,34