提高信号动态输入范围的数模转换器的动态误差消除方法技术

本发明专利技术公开一种提高信号动态输入范围的数模转换器的动态误差消除方法：S1、输入温度计码信号，确定期望的每次打开的DAC bit数P，输入的当前转换的信号x[n]和上一次转换的信号x[n

【技术实现步骤摘要】
提高信号动态输入范围的数模转换器的动态误差消除方法


[0001]本专利技术涉及集成电路设计领域，特别涉及一种提高信号动态输入范围的数模转换器(DAC)的动态误差消除方法及系统，该动态误差消除方式对Sigma-Delta Modulator(SDM，Sigma-Delta调制器)输出信号的动态输入范围限制小，具有提高动态输入范围的效果。本专利技术属于Sigma-Delta数模转换器(SDDAC)设计，特别是Audio DAC(音频数模转换器)设计领域。

技术介绍

[0002]随着消费水平的不断提高，消费者对日常生活中接触到的音频质量的需求不断提升，例如手机通话声音质量、电视视频声音质量以及高品质音乐的质量，这对声音信号的处理提出了更高的要求。
[0003]在音频信号的处理中，一个重要的环节是数字信号到模拟信号的转换，声音信号的存储、发送和处理绝大部分都是在数字域完成的，而声音信号最终被人耳朵听到是以模拟信号的形式，因此在这个过程中需要一个数字信号到模拟信号的转换器，即需要一个数模转换器(DAC)。音频信号质量要求越高，DAC的精度要求就会越高。高品质的声音一般需要20bit左右的精度，因此DAC的精度也要高达20bit左右，在该情况下，DAC的结构通常选用Sigma-Delta的方式。
[0004]为了提高SDDAC的精度和减小时钟抖动(clock jitter)的影响，SDDAC会采用多比特(Multi-bit)方式，但是Multi-bit SDDAC会引入各个比特(bit)之间的失调误差(Mismatch Error)，这些失调误差分为静态失调误差和动态失调误差。静态失调误差通常通过各个bit的动态元件匹配(Dynamic Element Match，DEM)的方式进行消除。但是目前还没有公开一种消除连续时间模式的Multi-bit SDDAC中各个bit之间动态失调误差的方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种提高信号动态输入范围的音频数模转换器(Audio DAC)的动态误差消除方法，其是一种消除连续时间模式(ContinuousTime-CT)的Multi-bit SDDAC中各个bit之间动态失调误差的方式，该方式对SDM输出信号的动态范围限制小，在消除动态误差的同时还能提高动态输入范围的效果。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]一种提高信号动态输入范围的数模转换器DAC的动态误差消除方法，该方法包含以下步骤：
[0008]S1、输入温度计码信号，确定期望的每次打开的DAC bit数P，其中，P为一固定常数，输入的当前转换的温度计码信号x[n]和上一次转换的温度计码信号x[n-1]之间的差为信号跳变A[n]，n表示第n次转换；
[0009]S2、比较当前转换的期望打开的DAC bit数P
’
n
与当前转换的信号跳变A[n]的大小，初始的P
’
n
等于P：
[0010]若P
’
n
≥A[n]，则当前第n次转换的实际打开的DAC bit数S[n]为P
’
n
，当前第n次转换的实际关闭的DAC bit数T[n]为P
’
n
+x[n-1]-x[n]；
[0011]若P
’
n
＜A[n]，则当前第n次转换的实际打开的DAC bit数S[n]为A[n]，当前第n次转换的实际关闭的DAC bit数T[n]为零；
[0012]S3、将步骤S2的当前第n次转换的期望打开的DAC bit数P
’
n
减去当前第n次转换输出的实际打开的DAC bit数S[n]，得到当前第n次转换的误差d[n]；
[0013]S4、将步骤S3得到的当前第n次转换的误差d[n]加上所述期望的每次打开的DAC bit数P，得到的和作为下一次转换的期望打开的DAC bit数P
’
n+1
；
[0014]S5、将步骤S4中得到的下一次转换的期望打开的DAC bit数P
’
n+1
作为下一循环中步骤S2的当前转换的期望打开的DAC bit数，并循环执行所述步骤S2-S4，直至达到目标转换次数完成转换，最终保证在目标转换次数中的平均每次打开的DAC bit数为P。
[0015]可选的，所述数模转换器为音频数模转换器。
[0016]可选的，所述步骤S3中，进一步包含：将当前第n次转换的期望打开的DAC bit数P
’
n
减去当前第n次转换输出的实际打开的DAC bit数S[n]得到的差值d[n]通过一误差滤波器，使得差值d[n]不在信号宽度范围内。
[0017]可选的，所述期望的每次打开的DAC bit数P大于或等于1。
[0018]可选的，每次转换的实际打开的DAC bit数S[n]和实际关闭的DAC bit数T[n]输出至多bit数模转换器。
[0019]本专利技术还提供了一种采用如上文所述的动态误差消除方法的动态误差消除器，包含：
[0020]转换控制模块，其输入期望的每次打开的DAC bit数P和温度编码器输出的温度计码信号，所述转换控制模块输出每次转换的实际打开的DAC bit数S[n]和实际关闭的DAC bit数T[n]；
[0021]做差模块，与所述转换控制模块连接，输入所述转换控制模块输出的实际打开的DAC bit数S[n]，并将当前第n次转换的期望打开的DAC bit数P
’
n
减去当前第n次转换输出的实际打开的DAC bit数S[n]，得到当前第n次转换的误差d[n]；
[0022]误差滤波器，与所述做差模块连接，输入所述做差模块输出的当前第n次转换的误差d[n]；
[0023]求和模块，其分别与所述误差滤波器和转换控制模块连接，接收所述误差滤波器300发送的误差d[n]，并将当前第n次转换的误差d[n]加上期望的每次打开的DAC bit数P，得到的和作为下一次转换的期望打开的DAC bit数P
’
n+1
，所述求和模块将得到的下一次转换的期望打开的DAC bit数P
’
n+1
反馈至所述转换控制模块。
[0024]可选的，所述温度编码器的输入端与一Sigma-Delta调制器输出端连接，所述Sigma-Delta调制器输入数字信号，所述Sigma-Delta调制器输出多bit二进制信号至所述温度编码器，所述温度编码器输出每个bit权重一样的温度计码信号；所述转换控制模块输出端与一多bit数模转换器输入端连接，所述转换控制模块输出每次转换的实际打开的DAC bit数S[n]和实际关闭的DAC bit数T[n]至所述多bit数模转换器，所述多bit数模转换器输出模拟信号。
[0025]可选的，所述温度编码器与所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高信号动态输入范围的数模转换器DAC的动态误差消除方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：S1、输入温度计码信号，确定期望的每次打开的DAC bit数P，其中，P为一固定常数，输入的当前转换的温度计码信号x[n]和上一次转换的温度计码信号x[n-1]之间的差为信号跳变A[n]，n表示第n次转换；S2、比较当前转换的期望打开的DAC bit数P
′
n
与当前转换的信号跳变A[n]的大小，初始的P
′
n
等于P：若P
′
n
≥A[n]，则当前第n次转换的实际打开的DAC bit数S[n]为P
′
n
，当前第n次转换的实际关闭的DAC bit数T[n]为P
′
n
+x[n-1]-x[n]；若P
′
n
＜A[n]，则当前第n次转换的实际打开的DAC bit数S[n]为A[n]，当前第n次转换的实际关闭的DAC bit数T[n]为零；S3、将步骤S2的当前第n次转换的期望打开的DAC bit数P
′
n
减去当前第n次转换输出的实际打开的DAC bit数S[n]，得到当前第n次转换的误差d[n]；S4、将步骤S3得到的当前第n次转换的误差d[n]加上所述期望的每次打开的DAC bit数P，得到的和作为下一次转换的期望打开的DAC bit数P
′
n+1
；S5、将步骤S4中得到的下一次转换的期望打开的DAC bit数P
′
n+1
作为下一循环中步骤S2的当前转换的期望打开的DAC bit数，并循环执行所述步骤S2-S4，直至达到目标转换次数完成转换，最终使得在目标转换次数中的平均每次打开的DAC bit数为P。2.如权利要求1所述的动态误差消除方法，其特征在于，所述数模转换器为音频数模转换器。3.如权利要求2所述的动态误差消除方法，其特征在于，所述步骤S3中，进一步包含：将当前第n次转换的期望打开的DAC bit数P
′
n
减去当前第n次转换输出的实际打开的DAC bit数S[n]得到的差值d[n]通过一误差滤波器，使得差值d[n]不在信号宽度范围内。4.如权利要求1所述的动态误差消除方法，其特征在于，所述期望的每次打开的DAC bit数P大于或等于1。5.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈珍珍，张洪，杨清，虞海燕，
申请(专利权)人：聚辰半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：