本发明专利技术涉及一种含校准电路的自适应增量调制模拟数字转换器和校准方法，模拟数字转换器包括：误差比较求和电路，其用于对输入模拟信号与反馈信号进行比较并求差，得到误差信号；环路滤波器，其用于接收误差信号；比较器，对放大后的所述误差信号进行判决；自适应增量编码器，其根据所述比较器的判决结果进行自适应增量编解码；数字模拟转换器，其用于将数字信号转换成模拟信号；校准查找表，其存储一组输入输出对应关系，输入一个数，输出一个与之对应的数值；以及降采样和数字滤波器，其与校准查找表相连，用于降低采样率和对信号进行滤波。本发明专利技术可以对所述数字模拟转换器完成校准，从而实现对所述自适应增量调制模拟数字转换器的校准。换器的校准。换器的校准。
【技术实现步骤摘要】
含校准电路的自适应增量调制模拟数字转换器及校准方法
[0001]本专利技术涉及模拟数字转换器的校准电路和校准方法，特别涉及一种包含校准电路的自适应增量调制模拟数字转换器及校准方法。
技术介绍
[0002]受现有生产工艺的限制，数字模拟转换器不可避免的存在一定的失配误差，使得其输出的模拟信号与输入的数字信号之间并不是完全一致的对应关系，这样带来了数字/模拟转换器(DAC)的误差。
[0003]专利文献1公开了一种DAC误差测量方法及装置。该方案通过使用已知的信号激励，例如方波、直流、或者某些固定频率信号，通过测量该已知激励信号来对反馈DAC中的误差进行测量并校准。该方案中所校准的方法是通过对模拟DAC的修正和调整完成校准。
[0004]该专利文献1中所公开的装置需要对环路滤波器进行重新配置，设定不同的增益或者是环路特性，另外，也需要引入额外的DAC模块或者是模拟校准开关等，这会导致较大的额外成本开销。
[0005]专利文献2公开了一种使用冗余电容的方式对于SAR ADC中的电容DAC的失配进行校准的电路和方法。该方案通过引入两对冗余电容，并在数字域进行电容失配的补偿。但是该校准方法所引入的冗余电容和冗余开关增加系统的复杂度，同时，冗余电容和冗余开关的寄生电容也会引入了额外的失配误差，其校准精度会存在较大的局限。另外一方面，由于仅使用比较器进行校准判决，无环路滤波和噪声整形，因此该方案仅能用于中低精度的DAC校准。
[0006]在自适应增量调制模拟数字转换器中，DAC的误差会导致整个模拟数字转换器的非线性，并限制了调制环路的噪声整形的效率。
[0007]但是由于自适应增量调制编解码器本身就引入了一定的量化噪声，而且，环路滤波器会将该量化噪声通过噪声整形的方式推离信号频带，因此在自适应增量调制模拟数字转换器中，DAC的转换误差中的量化噪声不会影响系统精度，但是DAC转换本身的非线性则无法被反馈系统消除，因此，系统的整体线性度会受限于DAC的线性度。
[0008]理想情况下，DAC的多个输入bit与其模拟输出值一一对应。例如假设一个4bit的DAC的输入为In[3],In[2],In[1],In[0]，假定满幅值为1V的话，那么In[3](1000)对应为0.5V，In[2](0100)对应为0.25V，In[1](0010)对应为0.125V，In[0](0001)对应为0.0625V。但是由于DAC电路本身存在的失配误差，实际DAC电路的输出中，In[3]可能对应0.51V，In[2]对应为0.24V，In[1]对应为0.12V，In[0]对应为0.065V。
[0009]在已有的DAC校准方法中，典型校准方法是采用一个辅助DAC，在DAC的输出上叠加一个修正值，这样可以保证DAC不同的输出bit所对应的输出值与理想情况接近。这种校准方法中，需要引入额外的辅助DAC电路，会带来面积、成本、和性能等多方面的代价。
[0010]因此，如何将上述DAC误差的技术问题以较小的代价加以解决，为本领域技术人员的研究方向所在。
[0011]现有技术文献
[0012]专利文献
[0013]专利文献1：中国专利CN112671404
[0014]专利文献2：中国专利CN104917527
技术实现思路
[0015]专利技术所要解决的问题
[0016]为了解决基于模拟电路的校准方式成本较高，校准电路复杂等缺陷，本专利技术提出了一种包含校准电路的自适应增量调制模拟数字转换器及校准方法，其是一种基于查找表的数字校准电路以及校准方法，通过使用数字校准，避免了模拟校准电路的成本、性能，以及可靠性等方面的缺陷。
[0017]并且，由于在自适应编解码器之后进行失配校准，本专利技术引入的量化误差会被系统环路滤波器进行噪声整形，因此消除了校准量化误差的影响，只需要解决DAC的线性度校准即可得到很高的模拟数字转换精度。
[0018]用于解决问题的方案
[0019]为了达到上述目的，本专利技术提供一种含校准电路的自适应增量调制模拟数字转换器，包括：
[0020]误差比较求和电路，其用于对输入模拟信号与反馈信号进行比较并求差，得到误差信号；
[0021]环路滤波器，其与所述误差比较求和电路相连，用于接收误差信号；
[0022]比较器，其与所述环路滤波器相连，对放大后的所述误差信号进行判决；
[0023]自适应增量编码器，其与所述比较器相连，根据所述比较器的判决结果进行自适应增量编解码，得到与所述输入模拟信号对应的n比特数字信号；
[0024]数字模拟转换器，其与所述自适应增量编码器相连，用于将数字信号转换成模拟信号，其中所述反馈信号是输出数字信号通过所述数字模拟转换器后的模拟输出；
[0025]校准查找表，其为一个电路模块，与所述自适应增量编码器相连，存储一组输入输出对应关系，输入一个数，输出一个与之对应的数值，用于修正所述数字模拟转换器的失配；以及
[0026]降采样和数字滤波器，其与校准查找表相连，用于降低采样率和对信号进行滤波。
[0027]优选地，所述数字模拟转换器还包括一个LSBa的二进制权值模块，该LSBa的二进制权值模块用于得到每一个所述数字模拟转换器的其它各二进制bit权值模块所对应的失配值。
[0028]优选地，在工作在校准模式时，将所述误差比较求和电路与地连接，并且所述比较器输出不通过所述自适应增量编解码器和所述校准查找表，所输出的1和0比较值直接被映射到+1和
‑
1，通过所述降采样和数字滤波器后得到各二进制bit权值模块所对应的精确失配校准值。
[0029]优选地，所述数字模拟转换器在校准模式下，工作在+/
‑
1/2模式，根据所述比较器的1/0信号，所述数字模拟转换器直接对应输出的+1/2或者
‑
1/2的反馈信号。
[0030]优选地，所述数字模拟转换器为二进制加权的电阻数字模拟转换器，该二进制加
权的电阻数字模拟转换器的输入信号为从高位到低位的n比特的数字信号。
[0031]优选地，所述高位对应的驱动电阻为R，所述低位对应的驱动电阻为2^n*R。
[0032]优选地，所述数字模拟转换器包括多个电阻，多个电阻相互并联，每个电阻均与一个开关连接，每个电阻均包括第一端和第二端，每个电阻的第一端彼此连接，每个电阻的第二端均连接与该电阻对应的开关，所述开关为控制位。
[0033]优选地，所述数字模拟转换器为开关电容阵列、二进制权重电容、或者电容并联/串联网络。
[0034]本专利技术还提供一种校准方法，包括如下步骤：
[0035]步骤S1：在校准开始时，整体模拟数字转换器切换到校准模式，并从最高位第n位开始校准；
[0036]步骤S2：将数字模拟转换器中的LSBa和LSB到第n
‑
1位所对应的二进制单元作为一个整体，其输出权值之和正好与第nbit的权本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种含校准电路的自适应增量调制模拟数字转换器，其特征在于，包括：误差比较求和电路，其用于对输入模拟信号与反馈信号进行比较并求差，得到误差信号；环路滤波器，其与所述误差比较求和电路相连，用于接收误差信号；比较器，其与所述环路滤波器相连，对放大后的所述误差信号进行判决；自适应增量编码器，其与所述比较器相连，根据所述比较器的判决结果进行自适应增量编解码，得到与所述输入模拟信号对应的n比特数字信号；数字模拟转换器，其与所述自适应增量编码器相连，用于将数字信号转换成模拟信号，其中所述反馈信号是输出数字信号通过所述数字模拟转换器后的模拟输出；校准查找表，其为一个电路模块，与所述自适应增量编码器相连，存储一组输入输出对应关系，输入一个数，输出一个与之对应的数值，用于修正所述数字模拟转换器的失配；以及降采样和数字滤波器，其与校准查找表相连，用于降低采样率和对信号进行滤波。2.根据权利要求1所述的校准电路的自适应增量调制模拟数字转换器，其特征在于，所述数字模拟转换器还包括一个LSBa的二进制权值模块，该LSBa的二进制权值模块用于得到每一个所述数字模拟转换器的其它各二进制bit权值模块所对应的失配值。3.根据权利要求1所述的校准电路的自适应增量调制模拟数字转换器，其特征在于，在工作在校准模式时，所述误差比较求和电路与地连接，并且所述比较器输出不通过所述自适应增量编解码器和所述校准查找表，所输出的1和0比较值直接被映射到+1和
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1，通过所述降采样和数字滤波器后得到各二进制bit权值模块所对应的精确失配校准值。4.根据权利要求3所述的校准电路的自适应增量调制模拟数字转换器，其特征在于，所述数字模拟转换器在校准模式下，工作在+/
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1/2模式，根据所述比较器的1/0信号，所述数字模拟转换器直接对应输出的+1/2或者
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1/2的反馈信号。5.根据权利要求3所述的校准电路的自适应增量调制模拟数字转换器，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨少军，高东兴，
申请(专利权)人：深圳市晶扬电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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