专利名称：双通道模数转换校准装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及数字信号处理领域，尤其涉及一种双通道模数转换校准装置。
背景技术：
电子电路中电容电阻微小偏差，精度等误差得都会影响整个系统的准确度。在高精度系统要求下某些影响是不可忽视的，从而需要有额外校准电路来纠正其中的某些误差。随着半导体工艺技术水平的不断提高，模数转换(Analog-to-Digital Converter,ADC)器沿着固有的高速和高精度方向发展，因此模数转换器随着需求精度的增大，也需要有一定的校准功能。在模数转换器的设计中，流水线型结构是当前主要设计结构之一。流水线型ADC又称为子区式ADC，它由级联的若干级电路组成，每一级包括一个采样/保持放大器，一个低位的ADC转换器、一个DAC转换器，以及一个减法器和一个放大器。用多级低分辨率的ADC组成高分率的ADC。流水线结构的误差主要来源是低位的ADC转换器、DAC转换器和各级之间的放大器。其中影响比较大的是运算放大器的有限增益以及带宽，电容失配，时钟抖动以及比较器
失调等。现有技术中，双通道流水线型ADC校准有些需建立误差模型，即需要增加很大一部分硬件，从而增加成本。还有些只能进行第一级校准，并不能很好的校准双通道流水线结构模数转换中放大误差和电子元件偏差所产生误差。
实用新型内容本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种双通道模数转换校准装置。该装置通过对两个通道的模数转换信号的差值进行校准，减小了双通道流水线结构模数转换中放大误差和电子元件偏差所产生误差，同时加快了校准速度，提高了输出信号的精度。为实现上述目的，本申请提供了一种双通道模数转换校准装置，该校准装置包括采样/保持模块、第一模数转换模块、第二模数转换模块和校准模块；所述校准模块还包括接收单元、第一计算单元、修改单元、第二计算单元、比例分配单元和调整单元；所述接收单元用于接收所述第一模数转换模块、所述第二模数转换模块中每一级的输出数据和确定每一级的对应调整值；所述第一计算单元用于计算第一模数转换信号和第二模数转换信号的差值；所述修改单元用于根据所述差值修改所述第一模数转换信号和所述第二模数转换信号的每一级的输出数据；所述第二计算单元用于在确定接收到的所述第一模数转换信号和所述第二模数转换信号的周期数等于预设的周期值时，则计算累计差值；所述比例分配单元用于在确定所述累计差值大于所述预设的累计差值时，则设定比例分配系数、计算分配到的每级的调整因子和调整数值；所述调整单元用于所述分配到的每级的调整因子和调整数值调整各级输出数值所对应的调整值。优选的，所述采样/保持模块用于对需要模数转换的模拟信号进行采样和保持；所述第一模数转换模块用于将所述模拟信号转换成数字信号；所述第二模数转换模块同样用于将所述模拟信号转换成数字信号。优选的，所述采样/保持模块分别与所述第一模数转换模块和所述第一模数转换模块相连接，所述第一模数转换模块与所述校准模块相连接，所述第二模数转换模块也与所述校准模块相连接。优选的，述校准模块还包括输出单元、存储单元、第一判断单元、第二判断单元和处理单元；所述输出单元，用于输出所述第一模数转换信号、所述第二模数转换信号以及所述第一模数转换信号和第二模数转换信号的差值；所述存储单元，用于存储所述第一模数转换信号和所述第二模数转换信号的每一级的输出数据的修改值、每一级的对应调整值以及所述第一模数转换信号和所述第二模数转换信号的差值的绝对值。所述第一判断单元用于判断接收到的所述第一模数转换信号和所述第二模数转换信号的周期数是否等于预设 的周期值；所述第二判断单元用于判断所述累计差值是否小于或等于预设的累计差值；所述处理单元，用于在确定累计差值小于或等于预设的累计差值时，则将所述采样/保持模块分别与所述第一模数转换模块和第二模数转换模块的连接断开，即对所述第一模数转换模块和第二模数转换模块的校准结束；所述接收单元与所述第一计算单元相连接，所述第一计算单元分别与所述输出单元和所述修改单元相连接，所述修改单元与所述存储单元相连接，所述存储单元与所述第一判断单元相连接，所述第一判断单元分别与所述接收单元和所述第二计算单元相连接，所述第二计算单元与所述第二判断单元相连接，所述第二判断单元分别与所述处理单元和所述比例分配单元相连接，所述比例分配单元与所述调整单元相连接，所述调整单元与所述接收单元相连接。优选的，所述接收单元还用于当确定接收到的所述第一模数转换信号和所述第二模数转换信号的周期数小于所述预设的周期值时，则接收所述第一模数转换通道和所述第二模数转换通道中每一级的输出数据和确定每一级的对应调整值。优选的，所述接收单元还用于当确定所述调整单元完成所述调整各级输出数值所对应的调整值时，则接收所述第一模数转换通道和所述第二模数转换通道中每一级的输出数据和确定每一级的对应调整值。优选的，所述第一判断单元中的所述预设的周期值和所述第二判断单元中的所述预设的累计差值是根据实际需要设定的。因此，本实用新型实现了对双通道模数转换ADC的校准。通过对两个通道的模数转换信号的累计差值进行校准，减小了双通道流水线结构模数转换中放大误差和电子元件偏差所产生误差，同时加快了校准速度，提高了输出信号的精度。
图I为本实用新型实施例双通道模数转换校准装置的示意图；图2为本实用新型实施例公开的双通道模数转换校准方法流程图；图3为本实用新型实施例公开的双通道模数转换校准模块示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。[0019]图I为本实用新型实施例双通道模数转换装置的示意图。如图所示，该双通道模数转换系统具体包括采样/保持模块11、第一模数转换模块12、第二模数转换模块13和校准模块14。其中第一模数转换模块12又称为第一模数转换通道，第二模数转换模块13又称为第一模数转换通道。采样/保持模块11用于对输入模拟信号想进行采样保持，并将采样后的信号发送到第一模数转换通道12和第二模数转换通道13。第一模数转换通道12用于对接收到的信号进行模数转换，该通道分为8级，第一级、第二级...第八级，前七级皆为2.5bit，第八级为3bit。每一级的数字输出作为校准模块的输入信号。第二模数转换通道13用于对接收到的信号进行模数转换，该通道分为8级，第一级、第二级...第八级，前七级皆为2.5bit，第八级为3bit。每一级的数字输出作为校准模块的输入信号。 校准模块14用于计算接收到的第一模数转换通道12输出信号和第二模数转换通道13输出信号的差值，并用比例积分方法缩小差值，输出校准后的第一模数转换信号、校准后的第二模数转换信号以及校准后的第一模数转换信号和校准后的第二模数转换信号的差值。上述采样/保持模块11分别与所述第一模数转换模块12和所述第一模数转换模块13相连接，所述第一模数转换模块12与所述校准模块14相连接，所述第二模数转换模块13也与所述校准模块14相连接。因此，双通道流水线型ADC可根据第一模数转换通道和第二模数转换通道的输出关系列出多元一次方程组。根据定理“η元一次方程组有唯一一组解的必要条件是有η个不相关联的η元一次方程式”，当列出η个不相关的多元一次方程，就会找到方程的唯一解。另一方面，双通道流水线型ADC中，当第一模数转换通道和第二模数转换通道都为精确时，当输入第一模数转换通道和第二模数转换通道的信号为相同值时，则第一模数转换通道和第二模数转换通道的输出值一定相同。从而得出根据第一模数转换通道和第二模数转换通道列出的η个不相关的多元一次方程的唯一解一定是第一模数转换信号和第二模数转换信号的精确值。所以缩小第一模数转换信号和第二模数转换信号之间的差值(Diff)是减小双通道流水线结构模数转换中产生的误差的途径。图2为本实用新型实施例公开的双通道模数转换校准方法流程图。如图所示，本实施例包括如下步骤步骤201 :接收第一模数转换通道、第二模数转换通道中每一级的输出数据和确定每一级的对应调整值。具体地，第一模数转换通道分为8级，第一级、第二级...第八级，前七级皆为
2.5bit，第八级为3bit。其中，第一级、第二级......第七级的每一级皆有7种数字输出，
分别为1、2、3、4、5、6、7 ;第八级有8种数字输出，分别为1、2、3、4、5、6、7、8。在本实用新型实施例的设计中采用独热码来表示每一级的数字输出。独热码，直观来说就是有多少个状态就有多少比特，而且只有一个比特为1，其他全为O的一种码制。其中，第一模数转换通道的第一级输出为{D7_A1、D6_A1、D5_A1、D4_A1、D3_A1、D2_A1、D1_A1}，其中只有一位为 1，则用 0000001 代表 1,0000010 代表 2，· · ·，1000000 代表 7。第二级到第七级与第一级相同。第一模数转换通道的第八级输出为{D8_A8、D7_A8、D6_A8、D5_A8、D4_A8、D3_A8、D2_A8、D1_A8}，其中只有一位为 1，则用 00000001 代表 1,00000010 代表2，...，10000000代表8。在本实用新型实施例中，第一模数转换通道中每级输出的每位
表示为Dn_Am。η的取值可以为1、2，......，8中的任意值，Dn代表每一级的第η位二级
制值，m的取值为1、2，......，8中的任意值，Am代表第一模数转换通道的第m级。与第一模数转换通道类似，第二模数转换通道的第一级输出为{D7_B1、D6_B1、D5_BI、D4_B1、D3_B1、D2_B1、D1_B1}，其中只有一位为 1，则用 0000001 代表 1,0000010 代表2，...，1000000代表7。第二级到第七级与第一级相同。第八级输出为{D8_B8、D7_B8、D6_B8、D5_B8、D4_B8、D3_B8、D2_B8、D1_B8}，其中只有一位为 1，则用 00000001 代表 1,00000010代表2，...，10000000代表8。在本实用新型实施例中，在本实用新型实施例中，第二模数转换通道中每级输出的每位表示为Dn_Bm，η的取值可以为1、2，... ,8中的任意值，Dn代表每一级的第η位二级制值，m的取值为1、2，...，8中的任意值，Bm代表第二模数转换通·道的第m级。本实用新型实施例中规定代表第一模数转换通道和第二模数转换通道中每一级的输出数字所对应的调整值为Nn_Am、Nn_Bm，其中，Nn_Am和Nn_Bm的初始值为Nn_Am = nX2((8_m)X2)(I)Nn_Bm = nX2((8_m)X2)(2)其中，n为每一级的输出数字，其取值可以为1、2.....8中的任意值，m的取值为
1、2，...,8中的任意值。例如，第一模数转换通道的第八级输出数字为1，则对应的调整值初始值为N1_A8 = 1X2 ((8-8) X2) = I ;第一模数转换通道的第七级输出数字为2，则对应的调整值初始值为N2_A7 = 2X2 ((8-7) X2) = 8 ;第一模数转换通道的第一级输出数字为5，则对应的调整值初始值为N5_A1 = 5X2 ((8-1) X2) = 81920。其中，调整值的初始值为理想值，实际值可能跟理想值不一致需要做调整得到。比如N1_A8的理想值为1，实际值可能为I. 00000001，N5_A1的理想值为81920，实际值可能为81900. 7456。经过调整后的Nn_Am、Nn_Bm的实际值是一个带有小数的值，在本申请实施例中采用了 16位整数加上8位小数，一共24位位长的二进制数表示Nn_Am、Nn_Bm最后的实际值。其中，第一模数转换通道的第一级的七种可能输出的调整值为N7_A1、N6_A1、N5_Al、N4_A1、N3_A1、N2_A1、N1_A1，第二级的七种可能输出的调整值为N7_A2、N6_A2、N5_A2、N4_A2、N3_A2、N2_A2、N1_A2，...，第七级的七种可能输出的调整值为N7_A7、N6_A7、N5_A7、N4_A7、N3_A7、N2_A7、N1_A7，第八级的八种可能输出的调整值为N8_A8、N7_A8、N6_A8、N5_A8、N4_A8、N3_A8、N2_A8、N1_A8。同理可知，第二模数转换通道的第一级的七种可能输出的调整值为N7_B1、N6_BI、N5_B I、N4_B I、N3_B I、N2_B I、N1_B I，第二级的七种可能输出的调整值为N7_B2、N6_B2、N5_B2、N4_B2、N3_B2、N2_B2、N1_B2，...，第七级的七种可能输出的调整值为N7_B7、N6_B7、N5_B7、N4_B7、N3_B7、N2_B7、N1_B7，第八级的八种可能输出的调整值为N8_B8、N7_B8、N6_B8、N5_B8、N4_B8、N3_B8、N2_B8、N1_B8。步骤202 :计算第一模数转换信号和第二模数转换信号的差值具体地，第一模数转换信号Ya的计算公式为
权利要求1.一种双通道模数转换校准装置，其特征在于，所述校准装置包括采样/保持模块、第一模数转换模块、第二模数转换模块和校准模块；所述校准模块还包括接收单元、第一计算单元、修改单元、第二计算单元、比例分配单元和调整单元； 所述接收单元用于接收所述第一模数转换模块、所述第二模数转换模块中每一级的输出数据和确定每一级的对应调整值； 所述第一计算单元用于计算第一模数转换信号和第二模数转换信号的差值； 所述修改单元用于根据所述差值修改所述第一模数转换信号和所述第二模数转换信号的每一级的输出数据； 所述第二计算单元用于在确定接收到的所述第一模数转换信号和所述第二模数转换信号的周期数等于预设的周期值时，则计算累计差值； 所述比例分配单元用于在确定所述累计差值大于所述预设的累计差值时，则设定比例分配系数、计算分配到的每级的调整因子和调整数值； 所述调整单元用于所述分配到的每级的调整因子和调整数值调整各级输出数值所对应的调整值。
2.根据权利要求I所述的双通道模数转换校准装置，其特征在于，所述采样/保持模块用于对需要模数转换的模拟信号进行采样和保持；所述第一模数转换模块用于将所述模拟信号转换成数字信号；所述第二模数转换模块同样用于将所述模拟信号转换成数字信号。
3.根据权利要求I所述的双通道模数转换校准装置，其特征在于，所述采样/保持模块分别与所述第一模数转换模块和所述第一模数转换模块相连接，所述第一模数转换模块与所述校准模块相连接，所述第二模数转换模块也与所述校准模块相连接。
4.根据权利要求I所述的双通道模数转换校准装置，其特征在于，所述校准模块还包括输出单元、存储单元、第一判断单元、第二判断单元和处理单元； 所述输出单元，用于输出所述第一模数转换信号、所述第二模数转换信号以及所述第一模数转换信号和第二模数转换信号的差值； 所述存储单元，用于存储所述第一模数转换信号和所述第二模数转换信号的每一级的输出数据的修改值、每一级的对应调整值以及所述第一模数转换信号和所述第二模数转换信号的差值的绝对值。
所述第一判断单元用于判断接收到的所述第一模数转换信号和所述第二模数转换信号的周期数是否等于预设的周期值； 所述第二判断单元用于判断所述累计差值是否小于或等于预设的累计差值； 所述处理单元，用于在确定累计差值小于或等于预设的累计差值时，则将所述采样/保持模块分别与所述第一模数转换模块和第二模数转换模块的连接断开，即对所述第一模数转换模块和第二模数转换模块的校准结束； 所述接收单元与所述第一计算单元相连接，所述第一计算单元分别与所述输出单元和所述修改单元相连接，所述修改单元与所述存储单元相连接，所述存储单元与所述第一判断单元相连接，所述第一判断单元分别与所述接收单元和所述第二计算单元相连接，所述第二计算单元与所述第二判断单元相连接，所述第二判断单元分别与所述处理单元和所述比例分配单元相连接，所述比例分配单元与所述调整单元相连接，所述调整单元与所述接收单元相连接。
5.根据权利要求I所述的双通道模数转换校准装置，其特征在于，所述接收单元还用于当确定接收到的所述第一模数转换信号和所述第二模数转换信号的周期数小于所述预设的周期值时，则接收所述第一模数转换通道和所述第二模数转换通道中每一级的输出数据和确定每一级的对应调整值。
6.根据权利要求I所述的双通道模数转换校准装置，其特征在于，所述接收单元还用于当确定所述调整单元完成所述调整各级输出数值所对应的调整值时，则接收所述第一模数转换通道和所述第二模数转换通道中每一级的输出数据和确定每一级的对应调整值。
7.根据权利要求I所述的双通道模数转换校准装置，其特征在于，所述第一判断单元中的所述预设的周期值和所述第二判断单元中的所述预设的累计差值是根据实际需要设定的。
专利摘要本实用新型涉及一种双通道模数转换校准装置，该校准装置包括采样/保持模块、第一模数转换模块、第二模数转换模块和校准模块；校准模块包括接收单元用于接收第一、第二模数转换模块中每一级的输出数据和确定每一级的对应调整值；第一计算单元用于计算第一、第二模数转换信号的差值；修改单元用于修改每一级的输出数据；第二计算单元用于计算累计差值、各级的累计修改值；比例分配单元用于设定比例分配系数、计算分配到的每级的调整因子和调整数值；调整单元用于调整各级输出数值所对应的调整值。因此，本实用新型通过对两个通道的模数转换信号的累计差值进行校准，加快了校准速度，提高了输出信号的精度。
文档编号H03M1/10GK202750072SQ201220227568
公开日2013年2月20日 申请日期2012年5月21日 优先权日2012年5月21日
发明者王乃龙 申请人:英特格灵芯片(天津)有限公司