用于模数转换器的校准方案制造技术

一种模数转换器（ADC）装置包括输入信号连接器、输出信号端口、两个或更多子ADC、数字信号处理（DSP）块，其中，来自每个子ADC的结果被DSP块使用，以便以提高的性能输出数据，并且独立地执行每个子ADC的校准，而其他子ADC和DSP块正常操作和输出数据。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开总体上涉及模数转换技术，更具体地说，涉及用于模数转换的校准方案。
技术介绍
若干电子系统为了其功能而需要模数转换器(ADC)。根据具体系统的特性，对于ACD和该ACD的性能參数存在特定要求。就准确性、分辨率和线性而言，性能的提高是以由基本物理定律所导致的功耗增加为代价的。此外，通过深亚微米芯片制造技术实现的数字信号处理领域的发展和计算能力的迅速増加，已经使得数字域中可实现的准确性、速度和性能几乎无限。这导致了对于它们的模拟对应物的高性能和速度的需求日益増加，在模拟对应物中绝大多数系统中的ADC代表了这ー瓶颈。与ADC相关联的准确性和速度的极限已经持续提升。然而，在某个阶段，在模拟电路系统中能够获得的性能受限于用于制造所述电路的技术缺乏适当的准确性。通过诸如修整、求平均和各种形式的校准的若干技术，能够缓解在制造技术中的有限准确性和失配误差的影响。然而，修整是有效但成本较高的过程。因此，其仅用于其中绝对需要性能并且能够容忍成本增加的系统中。求平均是ー项简单技术，并且具有減少随机噪声的额外益处。求平均除了缓解与由所采用的制造技术所导致的有限准确性和失配误差有关的问题以外，还改善了 ADC的信噪比(SNR)。例如，图I的现有求平均技术可以被用于减少失配的影响，并且改善ADC中的总SNR。更具体地说，输入104被应用于能够被并联配置的任意数目的子ADC 100-102,以使得每个子ADC 100-102表示ー个ADC信道或者简单地说表示信道。子ADC 100-102可以是完全独立的ADC或者多信道ADC的任何组合。每个ADC对输入104处的信号采样，并且将其转换成具有给定准确性的数字字。来自每个子ADC的数字输出数据被数字信号处理块103收集，并且以适当的格式在输出105处被呈现以用于进一歩处理。数字信号处理块103计算由每个子ADC 100-102提供的数据的平均值。计算平均值等同于对子ADC 100-102的输出求和，并且，如果期望，将输出截短成适当的位数。假定在子ADC 100-102中的每ー个中随机噪声不相关，每当子ADC 100-102的数目加倍时，等效输出噪声以3 dB的因子減少。将单一子ADC 100-102的SNR表示为SNRsumdc,在输出105处的总SNR，SNRtotal变成SNR^t= SNKim, H) h$us N^ihwr，⑴其中，NsubAD。等于被使用的子ADC 100-102的数目。假定每个子ADC 100-102之间误差是不相关的，则失配误差将遵循与随机噪声相同的等式。在许多情形中，不能保证在信道之间误差不相关。在这些情形中，可能需要校准。此外，校准可以比利用求平均可获得的更高效地消除误差。存在两种不同的ADC校准方法，包括前台校准和后台校准。后台校准与ADC的正常操作同时执行。存在若干实施后台校准的现有技术。在绝大多数情形中，通过将已知校准信号添加到传播通过ADC的信号，来执行校准。将这个校准信号从ADC输出减去，以确保ADC的性能不下降。使用高级信号处理算法以在校准信号通过电路系统时分析其属性，并且基于这些结果，调整用于补偿在电路中的不同类型误差或不准确性的系数。目前已经提出的用于后台校准的所有解决方案具有至少两个主要问题。第一个是高复杂性以及在模拟性能和数字校准逻辑之间非常紧密的耦合。这导致了设计过程非常复杂并且难以管理。其他主要局限性是在校准算法中所需要的长收敛时间。在绝大多数公开文献中，报告了校准信号所需要的收敛时间为数千万次的ADC转换。即使对于高速ADC，这导致收敛时间太长，以致无法追踪可能由温度或供给电压的变化引起的參数的典型变化。 对于前台校准，存在模拟和数字解决方案这二者。这些技术的共同之处是，需要ADC停止正常操作，采用与在正常操作中所使用的相同电路系统执行校准序列，然后返回至正常操作。对于许多电子系统，ADC在某些时间点不可用于正常操作是可接受的。然而，在许多应用中，ADC连续运转，并且将必须在不中断正常操作的情况下被校准。这通常通过具有当校准序列被执行时能够被使用的冗余电路系统来解决。这些解决方案的额外成本和复杂性使得该使用不现实，并且很少应用于商业产品。
技术实现思路
为了满足前述的需求，公开了ー种具有提高的性能的模数转换器(ADC)。该ADC包括若干子ADC、信号输入、数字信号处理(DSP)块和数字输出。每个子ADC以给定的准确性转换输入信号，并且将输出传送至DSP块。计算来自每个子ADC的结果的平均值，以输出具有较高信噪比(SNR)的単一数字输出字。每个子ADC分别具有用于从输入断开、执行校准序列然后恢复正常操作的装置。在特定子ADC的校准期间，剰余子ADC将以略微降低的SNR正常操作，因为用于求平均的子ADC数目较小。公开了被配置成以提高的性能输出数据的另一 ADC装置。ADC装置包括输入信号连接器、输出信号端ロ、两个或更多子ADC和DSP块。DSP块被配置成接收每个子ADC的输出，并且被进ー步配置成独立地执行每个子ADC的校准，而其他子DAC和DSP块被配置成正常操作和输出数据。在一个优化实施例(refinement)中，模拟输入信号在被应用于姆个子ADC的输入之前通过独立的块。公开了被配置成以提高的性能输出数据的又另ーADC。ADC包括输入信号连接器、输出信号端ロ、两个或更多子ADC、DSP块和控制机构。DSP块被配置成接收每个子ADC的输出，并且被进ー步配置成独立地执行每个子ADC的校准，而其他子ADC和DSP块被配置成正常操作和输出数据。控制机构被配置对每个信道的校准排序(sequence)并且在操作期间被配置成连续保持所有子ADC和DSP块的最优性能。在一个优化实施例中，模拟输入信号在被应用于每个子ADC的输入之前通过独立的块。当结合附图阅读时，其他优势和和特征从下文具体描述中将是显而易见的。附图说明在附图中，对公开的模数转换器(ADC)装置或多或少进行了图解描述，其中 图I是ADC装置的现有技术示意图；以及 图2是根据本公开的教导构造的示例性ADC装置的示意图。应理解的是，附图不一定按比例绘制，并且某些时候，通过图形符号、假想线、图形表示和片段视图阐释这些实施例。在某些实例中，对于理解本公开并非必要的细节或使得其他细节难以理解的细节可能已经被省略。当然，应理解的是，本公开不限于此处所说明的具体实施例和方法。 具体实施例方式本公开的操作原理基于多个模数转换器(ADC)信道的求平均以便提高准确性，并且同时允许在不中断正常操作的情况下校准每个信道。图I的实施例示出了其中通过利用求平均配置或技术可以改善准确性的现有技术解决方案。图2的示例性实施例示出了其中可以利用求平均来提高信噪比(SNR)并且允许在不中断正常ADC操作的情况下运行校准的ADC配置。更具体地说，输入信号1004可以被应用于并联配置的任意数目的子ADC 1000-1002，其中，每个子ADC 1000-1002表示ー个信道。子ADC 1000-1002可以是完全独立的ADC 1000-1002或者可以是多信道ADC1000-1002的任何组合。每个ADC 1000-1002可以对输入1004处的信号采样，并且将其转换成具有给定准确性的数字字。数字输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.29 US 61/2561301.一种被配置成以提高的性能输出数据的模数转换器(ADC)装置，包括 输入信号连接器； 输出信号端口； 两个或更多子ADC，每个子ADC具有输出；以及 数字信号处理(DSP)块，被配置成接收每个子ADC的输出，所述DSP被配置成独立地执行每个子ADC的校准，而其他子ADC和DSP块被配置成正常操作和输出数据。2.根据权利要求I所述的装置，其中，模拟输入信号在被应用于每个子ADC的输入之前通过独立的块。3.—种...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊瓦尔·洛肯，O莫尔兹沃尔，B赫恩斯，
申请(专利权)人：北极硅设备公司，
类型：发明
国别省市：